专利名称：超声装置和用于旁瓣抑制的方法
技术领域：
本发明涉及向被检体发射和从被检体接收超声波以显示被检体内侧的组织图像 的超声装置。
背景技术：
在超声装置中，伪像(虚像)的存在导致分辨能力降低，这已知是要解决的严重问 题。伪像产生的原因之一是旁瓣(第二主极点或副极点)。旁瓣是沿与从超声探测器放射 的超声波的主瓣的发射方向不同的另一方向放射的超声波。旁瓣的类型包含栅瓣(grating lobe)ο在线状地包含探测器的超声探测器(线状探测器)的情况下，旁瓣产生的方向由 器件之间的间隔确定。例如，当基于具有等于要产生的超声波的波长的长度的器件节距 (pitch)(器件之间的间距)来设计探测器的阵列时，旁瓣沿相对于主瓣的发射方向倾斜 90°的方向被形成。在这种情况下，当在线状探测器的垂直平面上发射和接收主瓣时，由于 旁瓣的形成方向相对于主瓣的发射方向倾斜90°，因此，伪像的产生可被减少。类似地，即使在线状探测器以外的探测器的情况下，通过将器件节距设定为大致 等于上述波长，使得能够减少伪像。一般地，在超声探测器的设计中，由于提高所显示图像的分辨率的重要性，因此深 度方向(超声的发射方向)和与深度方向垂直的方向的分辨能力优先。在设计中，鉴于超声探测器的生产率和发射/接收电路的尺寸，难以将器件节距 缩短到大致等于波长。因此，在这样的超声探测器中，旁瓣沿相对于主瓣的发射方向为90° 或更小的方向被产生。日本专利申请公开No. 2000-229080讨论了用于抑制由旁瓣产生的伪像的方法。 参照图12，日本专利申请公开No. 2000-229080被描述如下。接收超声的多个振荡器被分成A和B两个组。每个振荡器发射超声波以从被检体 接收反射波。由组A和组B的振荡器接收的信号分别被发送到接收电路400A和400B。接 收电路400A和400B对于信号实施整相加法(phase rectifying addition)。然后，加法器 410将经受了整相加法的信号加在一起。反相器420将由组A的振荡器接收的信号的相位反转。加法器411将相位被反转 了的信号和由组B的振荡器接收的信号加在一起。绝对值计算器430计算被加法器410加在一起的信号的绝对值(检测处理)，以输 出该绝对值作为总接收信号。绝对值计算器431计算被加法器411加在一起的信号的绝对 值(检测处理)，以输出该绝对值作为来自旁瓣的发射方向的超声波的信号。通过将来自反 相器420的一个信号的相位被反转的信号和另一信号加在一起，使得能够提取在组A和组 B之间不同的信号。该信号与来自旁瓣的发射方向的超声波的信号对应。当减法器440从总接收信号减去从旁瓣的方向反射的超声波的信号时，来自主瓣 的发射方向的超声波的信号被留下。因此，可以显示没有伪像的图像。
但是，在日本专利申请公开No. 2000-229080中讨论的减去旁瓣的单元仅在被检 体的内侧关于由组A和组B的振荡器发射/接收的超声的方向是对称的时才有效。一般地，存在被检体的内侧关于超声波的发射/接收方向不对称的声速分布。因 此，对于当由振荡器接收折射的超声波时获得的信号，相位在由组A和组B接收的信号之间 是不同的(不对称)。作为结果，即使当一个组的信号的相位被反转以被相加时，输出信号 也不能总是被当作与旁瓣对应的信号。

发明内容
鉴于背景技术的上述问题，提出本发明。本发明针对这样的超声装置，对于该超声装置来说，即使当被检体的内侧是复杂 的并且存在声速分布时，其也可通过提取来自旁瓣的发射方向的接收信号并从总接收信号 中减去该接收信号来减少伪像，从而提高分辨率。根据本发明的第一方面，提供一种超声装置，该超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器；控制单元，所述控制单元用于控制所述超声探测器以产生超声波作为主瓣以及检 测沿主瓣的方向来自聚焦位置的超声波；以及存储单元，所述存储单元用于存储由所述多个振荡器检测的超声波的强度作为时 序信号，其中在所述多个振荡器之中，到开口的中心振荡器的距离包含在Cltl · tan θ或更小的 距离中的振荡器被选作接收开口，其中，关于与超声装置的开口垂直的方向，Cltl为从开口到 沿旁瓣的方向被放置的对象的距离，θ为主瓣和旁瓣之间的角度；在存储于存储单元中的时序信号之中，从接收开口的一端到另一端依次接收的信 号被识别为从沿旁瓣的方向被放置的对象反射的信号；以及从存储于存储单元中的时序信号中减去来自旁瓣的识别信号。根据本发明的第二方面，提供一种超声装置，该超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器；控制单元，所述控制单元用于通过将多个振荡器聚焦于焦点上以使超声探测器产 生第一超声波来产生超声波；以及存储单元，所述存储单元用于按时序存储关于由多个振荡器检测的超声强度的信 息，其中当超声探测器沿关于与多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时，通 过使用存储于存储单元中的接收信号，计算从对象到多个振荡器的一端的距离和从对象到 多个振荡器的另一端的距离之间的差值；当计算的差值超过基于角度α给出的基准宽度时，接收信号被识别为来自旁瓣 的方向的信号；以及从存储于存储单元中的接收信号中减去来自旁瓣的方向的识别信号。根据本发明的第三方面，提供一种超声装置，该超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器；控制单元，所述控制单元用于通过将多个振荡器聚焦于焦点上以使超声探测器产生第一超声波来产生超声波；以及存储单元，所述存储单元用于按时序存储关于由多个振荡器检测的超声强度的信 息，其中当超声探测器沿相对于与多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时，多个振荡器从所述多个振荡器中最接近对象的一个振荡器开始依次接收当在对 象上反射沿与第一超声波的方向不同的方向产生的第二超声波时获得的超声波中的一个， 并且从多个振荡器中最接近焦点的一个振荡器开始依次接收在焦点上反射的超声波；在多个振荡器之中，获得从多个振荡器中在一端处的一个振荡器到焦点和到对象 之一的距离；以及使用该距离，识别在焦点和对象中的一个上反射的超声波的信息。根据本发明的第四方面，提供一种超声装置，该超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器；控制单元，所述控制单元用于控制超声探测器以产生超声波作为主瓣并检测沿主 瓣的方向来自聚焦位置的超声波；以及存储单元，所述存储单元用于存储由多个振荡器检测的超声波的强度作为时序信 号，其中在多个振荡器之中，到开口的中心振荡器的距离包含在Cltl · tan θ或更小的距离 中的振荡器被选作接收开口，其中，相对于与超声探测器的开口垂直的方向，Cltl为从开口到 沿旁瓣的方向被放置的对象的距离，θ为主瓣和旁瓣之间的角度；在存储的时序信号之中，从接收开口的一端到另一端依次接收的信号被识别为从 沿旁瓣的方向被放置的对象反射的信号；以及从存储的时序信号中减去来自旁瓣的识别信号。根据本发明的第五方面，提供一种超声装置，该超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器；控制单元，所述控制单元用于通过将多个振荡器聚焦于焦点上以使超声探测器产 生第一超声波来产生超声波；以及存储单元，所述存储单元用于按时序存储关于由多个振荡器检测的超声强度的信 息，其中当超声探测器沿相对于与多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时，通过使用存储的接收信号来计算从对象到多个振荡器的一端的距离和从对象到 多个振荡器的另一端的距离之间的差值；当计算的差值超过基于角度α给出的基准宽度时，将接收信号识别为来自旁瓣 的方向的信号；以及从存储的接收信号中减去来自旁瓣的方向的识别信号。通过从接收信号的信息中减去从旁瓣方向接收的信号的信息，能够高度精确地产 生从主瓣方向接收的信号的信息。作为结果，本发明提供这样的超声装置，该超声装置可通 过减去来自旁瓣方向的接收信号的信息来显示伪像被减少了的图像。参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得清晰。


图1是示出根据本发明的实施方式的超声装置的示意图。图2是示出根据本发明的另一实施方式的超声装置的示意图。图3是示出根据第一和第二实施例的超声装置的示意图。图4A是示出线状探测器的示意图。图4B是示出存储于存储器中的信息的示意图。图5A是示出开口和散射点之间的关系的示意图。图5B是示出来自旁瓣方向的接收信息的识别的流程图。图5C是示出来自旁瓣方向的接收信息的识别的另一流程图。图6A是示出开口控制的示意图。图6B是示出存储于存储器中的信息的示意图。图7是示出扇形(sector)扫描的示意图。图8A是示出来自旁瓣方向的接收信息的识别的示意图。图8B是示出来自旁瓣方向的接收信息的识别的流程图。图9A是示出作为用于识别来自旁瓣方向的接收信息的例子的数据的示意图。图9B是示出作为用于识别来自旁瓣方向的接收信息的例子的存储于存储器中的 信息的示意图。图10是示出根据第三实施例的超声装置的示意图。图IlA是示出识别来自旁瓣方向的接收信息的方法的示意图。图IlB是示出存储器的示意图。图12是示出背景技术的示意图。
具体实施例方式以下，参照图1来描述如下根据本发明的实施方式的超声装置。超声探测器102包含用于产生和检测超声波的多个振荡器101。多个振荡器101 从中产生超声波的部分被称为开口、发射/接收开口或接收开口。控制单元105通过将多个振荡器101聚焦于焦点104上以使超声探测器102可产 生第一超声波103来产生超声波。为了在焦点104上产生超声波，当给振荡器施加脉冲电 压时通过使用延迟电路按序延迟驱动振荡器的定时的方法(电子聚焦)是可用的。振荡器 之间的延迟时间差的变化使得能够改变焦点在深度方向(超声波的发射方向)的位置。控制单元105控制超声探测器102以沿预定的方向产生超声波作为主瓣(第一超 声波10 。因此，控制单元105可控制从超声探测器102的多个振荡器101发射的超声波 的发射定时。控制单元105控制超声探测器102以检测沿主瓣103的方向来自聚焦位置 (焦点104或者预定的位置)的超声波。因此，控制单元105可控制由超声探测器102的多 个振荡器101接收的超声波的接收定时。存储单元106按时序存储关于由多个振荡器101检测的超声波的强度的信息(或 者存储超声波的强度作为时序信号)。存储单元106例如为存储器。多个振荡器101从最接近对象107 (或反射对象、散射对象或散射点)的振荡器开 始依次接收超声波，该超声波是由超声探测器102产生的第二超声波108在对象107上的反射。第二超声波108沿与第一超声波103的方向不同的方向被发射。第一超声波可以是 主瓣，而第二超声波可以是旁瓣，但是不一定这样。对象107是散射点的集合。从存储于存储单元106中的信息中减去通过从最接近对象107的振荡器开始依次 存储的强度而获得的关于在对象107上反射的超声波的强度的信息。(开口控制用于检测的振荡器的选择)以下参照图1来描述根据本发明的另一实施方式的超声装置。优选地，这样执行开口控制，以选择用于检测作为旁瓣(第二超声波108)在对象 107上的反射的超声波的多个振荡器(例如，图6A)。优选地，这样执行开口控制，以选择到多个振荡器101的中心的距离包含在 d0 - tan θ中(或者等于该距离或更小)的振荡器。在这种情况下，Cltl表示对象107相对于 被检体的内侧的深度方向到多个振荡器101的中心的距离(或者在以深度方向为坐标轴的 情况下对象107的位置)(参考图5Α)，θ表示主瓣(第一超声波10 和旁瓣(第二超声 波108)之间的角度109。振荡器选自超声探测器102的多个振荡器101，以使一端处的振荡器为最接近对 象107的振荡器。通过使用多个选择的振荡器来检测超声波。基于多个选择的振荡器的超声检测次序，存储于存储单元106中的信号被认定为 关于在对象107上反射的超声波的强度的信息。在多个选择的振荡器之中从一端到另一端依次由选择的振荡器检测的超声可被 认定为关于在对象107上反射的超声波的强度的信息。以下参照实施例来描述细节。(沿角度α的方向产生第一超声波)以下参照图2来描述根据本发明的另一实施方式的超声装置。超声探测器102沿与多个振荡器101垂直的方向所成角度210为α的方向产生 主瓣(第一超声波203)。多个振荡器101从最接近对象207的振荡器开始依次接收在对象207上反射的超 声波，或者从最接近焦点204的振荡器开始依次接收在焦点204上反射的超声波。沿与由 超声探测器102产生的第一超声波203的方向不同的方向产生由超声探测器产生的第二超 声波208。对象207是散射点的集合。计算从在多个振荡器101之中的一端处的振荡器到焦点204或对象207的距离。 以下参照实施例来详细描述距离计算。该距离的使用使得能够识别来自在焦点或对象上反射的超声波的信息。(超声装置的控制方法)以下参照图1来描述本发明的另一实施方式的超声装置的控制方法。所述超声装 置包含配有用于产生和检测超声波的多个振荡器的超声装置。产生聚焦于焦点104上的第一超声波103。对于多个振荡器101中的每一个，按时序存储关于由多个振荡器101检测的超声 波的强度的信息。计算沿与第一超声波103的方向不同的方向产生第二超声波108之后直到由多个 振荡器101检测到对象107上反射的第二超声波108的时间段。
通过使用在该时间段中存储的信息，获得由多个振荡器101中的每一个振荡器检 测的在对象107上被反射的超声波的强度。从按时序被存储的信息中减去在对象107上反射的超声波的强度。实施例(第一实施例线状扫描或沿探测器方向发射超声波的情况)图3是示出根据第一实施例的超声装置的配置的示意图。发射器件2执行诸如发射波束形成之类的处理以发射超声波。探测器3基于来自 发射器件2的发射信号来发射和接收超声波。模拟信号处理器件4包含带通滤波器、低噪 声放大器和可变增益控制器，并且执行滤波处理或放大。A/D转换器(ADC) 5将被模拟信号 处理器件4处理的模拟信号转换成数字信号。存储器6按时序存储数字信号。旁瓣识别器 件7识别旁瓣。旁瓣信号提取器件8从存储器6提取来自所识别旁瓣的信号。减法器9从 图像形成信号中减去与旁瓣对应的信号的信息。数字信号处理器件10包含存储器(FIFO)、 接收束形成单元(信号处理单元)和图像处理单元，并且执行诸如整相转换、检测或对数压 缩之类的信号处理以及图像处理。显示器11显示超声图像。下面描述信号流。发射器件2将发射信号发射给探测器3的各器件，并且向被检体100发送超声波。 探测器3的器件接收在被检体100上反射的超声波，并且，模拟信号处理器件4对于接收的 信号执行滤波处理或放大。ADC 5将来自模拟信号处理器件4的输出数字化，以在存储器6中存储所述输出。 在常规的超声波诊断装置(ultrasonograph)中，数字信号处理器件10经由FIFO对于被 ADC 5数字化的信号执行整相加法，并且，执行检测、诸如对数压缩之类的信号处理以及图 像处理，以在显示器11上显示超声图像。另一方面，在本实施例中，存储器6按时序存储被 ADC数字化的原信号(raw signal) 0存储器6需要容量以识别来自旁瓣的信号、获得与旁 瓣对应的信号的信息、以及从接收的信号的信息中减去该信息。因此，可取的是，存储器6 存储与至少一次扫描的发射/接收对应的接收信号，优选地，存储几个帧的信号。旁瓣识别器件7从存储器6中的与器件对应的时序数据之中识别与来自旁瓣的信 号对应的信号。基于旁瓣识别信息通过旁瓣信号提取器件8获得与旁瓣对应的信号的信 息，并且，与旁瓣对应的信号的信息被发送到减法器9。减法器9对接收开口的接收信号的 信息(这是图像形成所需的)进行接收，并且从接收的信号的信息中减去与旁瓣对应的信 号的信息，以获得与来自主瓣的信号对应的用于图像形成的信息。在将上述步骤设定为一次扫描的情况下，当探测器3是线状探测器时，通过使发 射/接收开口的位置偏移来实施扫描。当探测器3为扇形探测器时，通过使发射/接收的 扫描角度偏移来实施扫描。以这种方式，获得用于显示面积或体积的用于图像形成的信息。 通过在数字信号处理器件10处对于用于图像形成的信息执行诸如整相转换、检测或对数 压缩之类的信号处理以及图像处理，使得能够在显示器11上显示伪像被减少了的超声图 像。可以在ADC 5和存储器6之间设定数字信号处理器件10的功能中的一些功能，例 如，诸如检测之类的信号处理的一部分。图1基于B模式显示的假定示出了系统配置。但 是，可以提供用于实现其它模式(诸如多普勒之类)的处理功能。
下面，参照图4A和图4B来如下描述从存储器6到旁瓣识别器件7和减法器9的 信号处理。图4A示出从主瓣和旁瓣接收信号20和21的线性扫描。发射/接收开口 31包含用于通过电子扫描来发射/接收波束的线状探测器的器 件(振荡器)。从发射/接收开口 31发射的波束导致沿与线状探测器3垂直的方向发射主瓣20， 由此沿与主瓣20成预定角度的方向产生旁瓣21。如果在与探测器3垂直的方向和旁瓣21 的方向上、以到发射/接收开口 31的中心的相同距离存在散射点IlOm和110s，那么从发 射/接收开口 31的中心接收来自主瓣20的方向的反射波。来自旁瓣21的方向的反射波 从发射/接收开口 31的外侧被接收，而不是从发射/接收开口 31被接收。在图4A中，实线指示来自主瓣20的方向的反射波(A-1和A_2)，虚线指示来自旁 瓣21的方向的反射波(B-1和B-2)。图4B是示出在存储器6中按时序存储与器件30对应的被数字化的信号的状态的 示意图。首先，当散射点IlOm和IlOs到发射/接收开口 31具有相同的距离时存储器6如 (A-I)和(B-I)那样存储接收信号的情况如下。旁瓣识别器件7将从发射/接收开口 31的 外侧接收以向发射/接收开口 31的中心移动的信号(B-I)识别为来自旁瓣21的方向的信 号信息。旁瓣信号提取器件8可获得与旁瓣对应的信号的信息。从在发射/接收开口 31 处接收的总接收信号的信息中减去与旁瓣对应的信号的信息，从而使得来自主瓣20的方 向的信号信息被留下。存储器6如图4B的(A-2)和(B-2)那样存储接收信号的情况如下。 如在上面的情况中那样，旁瓣识别器件7将从发射/接收开口 31的外侧接收以向发射/接 收开口 31的中心移动的信号(B-2)识别为来自旁瓣21的方向的信号信息。从主瓣方向接收的信息(A-I)和(A-2)的部分分别与从旁瓣方向接收的信息 (B-I)和(B-2)重叠。因此，重叠的信息从与旁瓣对应的信号的非重叠信息被内插以产生与 旁瓣对应的信号的信息。从在发射/接收开口 31处接收的总接收信号的信息中减去与旁 瓣对应的信号的信息，从而使得来自主瓣20的方向的信号信息被留下。上述方法使得能够获得与来自主瓣20的信号对应的信号的信息。当如图5A所示的那样，沿旁瓣21的方向的散射点IlOs充分地接近器件阵列30 时，在发射/接收开口 31的内侧中首先接收到信号。因此，旁瓣识别器件7不能将来自旁 瓣21的方向的反射波识别为来自旁瓣21的方向的信号信息。在这种情况下，开口控制单元被设置在超声装置中以控制开口。即，根据散射点 110的深度，从发射/接收开口 31之中选择用于至少在接收过程中接收反射波的开口。参 照图5B的流程图，对于来自实施了开口控制的旁瓣的方向的信号的识别方法如下。首先，在步骤bl中，参照存储器中的时序数据。在步骤1^2中，确定开口和散射点 110之间的沿深度方向的距离dQ是否等于cT/ (l+1/cos θ )。在这种情况下，c是被检体100 内侧的声速，T是从开口中心的器件的发射起通过散射点110上的反射到最接近散射点的 器件的接收的时间段，θ是主瓣20和旁瓣21之间的角度，该角度取由超声探测器102的 特性确定的已知值。用于所述确定的表达式CT/(1+1/C0S θ )如下。在开口宽度(开口的到开口中心的长度)彡dQtane的情况下，从开口中心到散 射点110的距离(图6A的d)为dQ/C0S θ。开口和散射点110之间的沿深度方向的距离为d0。因此，关系dQ/cos θ +d0 = cT成立。就dQ而言，该关系为dQ = cT/ (l+1/cos θ )。由dQ兴CT/(1+1/C0se)，可以确定开口宽度< dQtane。在这种情况下，d。不 能指示开口和散射点之间的沿深度方向的距离。换句话说，这种情况下的Cltl为相对于深 度方向倾斜的(oblique)最接近器件和散射点之间的距离。因此，仅需要保持开口宽度 (d0tan θ (或< dQtan θ )，而没有任何变化(换句话说，开口控制是不必要的)(步骤b4)。由dQ = cT/(l+l/cos θ )，可以确定开口宽度(开口的到开口中心的长 度)彡dQtane。因此，必须确定是开口宽度=dQtane还是开口宽度>dQtane (步骤b3)。如上所述，在步骤b3中，确定存储于存储器6中的在接收过程中的开口宽度(到 开口的中心的开口长度)是否为c^tan θ。如果确定开口宽度=c^tan θ，那么仅需要直接 保持开口宽度< dQtan θ (或=d0tan θ )(换句话说，开口控制是不必要的)(步骤b4)。当开口宽度(开口的到开口的中心的长度)兴dQtane成立时，可以确定开口宽 度> C^tan θ。在这种情况下，执行开口控制以设定开口宽度< c^tan θ (步骤沾)。如上所述，在步骤b4中，原样保持开口宽度，或者保持开口宽度< c^tan θ。在步 骤沾中，执行开口控制以设定开口宽度< c^tan θ。通过根据上述流程执行开口控制，使得能够通过在散射点IlOs如图6Α所示的那 样接近器件阵列30时使开口宽度变窄来从发射/接收开口的外侧接收来自旁瓣21的方向 的信号。因此，如图6Β所示，可从接收开口 32接收从旁瓣21接收的信号，并且，可通过上 述方法获得与旁瓣对应的信号的信息。发射/接收开口 31仅需要至少在接收过程中变窄。在发射过程中对于开口控制 没有限制。换句话说，尽管开口被描述为发射/接收开口 31，但是开口器件在发射和接收之 间可以不同。实施例针对识别并然后提取来自旁瓣21的方向的接收信号的信息的方法。但是， 这些操作可被同时实施。例如，可通过识别来自旁瓣21的方向的接收信号的信息来实时地 提取从存储器接收的与发射/接收开口 31的外侧对应的信号。参照图5C的流程图，该方 法被描述如下。步骤cl c3与上面描述的步骤bl b3类似，因此其描述被省略。首先，如果在步骤c2中确定dQ ^ cT/(l+l/cos θ )，或者如果在步骤c3中确定开 口宽度(开口的到开口的中心的长度)=dQtane，那么可确定开口宽度彡dQtane。在这 种情况下，在步骤C4中，选择接收开口宽度的接收信号。如果在步骤c2中确定dQ = cT/ (l+1/cos θ )，并且如果在步骤c3中确定开口宽度 ^ d0tan θ，那么可以确定开口宽度> c^tan θ。在这种情况下，在步骤c5中，选择在开口宽 度彡c^tan θ的范围内的接收信号。因此，当散射点IlOs如图6Α所示的那样接近器件阵列30时，通过使开口宽度变 窄，使得能够从发射/接收开口的外侧接收来自旁瓣21的方向的信号。从在开口处接收的 信号之中选择来自所选开口的接收信号使得能够提取来自旁瓣21的方向的信号。识别来自旁瓣21的方向的接收信号的信息的方法已针对的是从发射/接收开口 31的外侧(换句话说，从与其一端对应的存储器)接收的信号。但是，该方法不限于该信 号。例如，从与发射/接收开口 31的一端的下一个内侧器件对应的存储器接收的信号可被 识别为来自旁瓣21的方向的接收信号的信息。因此，与第一实施例的发射/接收开口 31 的外侧对应的存储器仅需要基本上在外侧。
根据第一实施例，可从按时序存储于存储器6中的接收信号的信息中通过简单的 方法识别与旁瓣对应的信号的信息。通过从发射/接收开口 31的接收信号的信息中减去与 旁瓣对应的信号的信息，使得能够获得与来自主瓣的信号对应的用于图像形成的信息。作 为结果，可以在显示器11上显示伪像被减少了的超声图像。即使在被检体100内侧存在声速分布，也可识别与旁瓣对应的信号的信息，由此， 可以配置鲁棒性高的超声波诊断装置1的系统。(第二实施例扇形扫描或沿角度α的方向发射超声波时)第一实施例针对的是探测器3是线状电子扫描系统的情况。在第二实施例中，参 照图7，扇形扫描系统被描述如下。扇形扫描系统以扇状扫描超声波束。因此，不总是从发 射/接收开口 31的中心附近接收沿主瓣20的方向从散射点IlOm反射的接收信号。图7是示出当扇形扫描角度α关于与器件阵列30(发射/接收开口 33)垂直的 方向被设定时、来自散射点IlOm和IlOs的接收信号的状态的示意图。在图7中，从发射/ 接收开口 33的外侧接收来自主瓣20的接收信号(实线)，而从发射/接收开口 33的内侧 接收来自旁瓣21的接收信号(虚线)。因此，在扇形扫描系统的情况下，如果要通过第一实 施例的方法获得与旁瓣21对应的信号的信息，那么可以沿一定的扫描角度α减去与主瓣 对应的信号的信息。参照图8Α和图8Β，基于扇形扫描系统获得与旁瓣21对应的信号的信 息的方法被描述如下。图8Α示出发射/接收开口 34的开口宽度a和从发射/接收开口 34的中心到各 散射点IlOm和IlOs的距离d。关于与发射/接收开口 34垂直的方向设定扇形扫描角度 α，并且，在主瓣20和旁瓣21之间设定角度θ。当用几何学计算从散射点110到发射/接收开口 34的两端的距离时，图中的dml、 dm2和dsl ds4可被表示如下(式1)dml=^la2/4 + d2~ads'madm2 =^la2/4 + d2 +ad sin a [one] dsX ^ ^a2 /4 + d2 + adsm(0 + a)dsl =^Ja2/4 + d2-ad sin(^ + a)=+一 a)ds4=^a2/4 +d2~ad sm(0~a)发射/接收开口 34的开口宽度a是已知信息。主瓣20和旁瓣21之间的角度θ 也是对于探测器3独有的已知信息。扇形扫描角度α是通过发射波束形成而确定的已知 信息。可由下述时间段计算从发射/接收开口 34的中心到散射点IlOm和IlOs的距离d， 该时间段为从通过器件阵列30进行的发射到接收的时间段T = 2d/c(d 距离，c 声速，2 往返)。因此，可通过计算来确定从散射点IlOm和IlOs到发射/接收开口 34的两端的距 离 dml、dm2 禾口 dsl ds4。确定距离dml、dm2 和 dsl ds4 之中的差值 cU-dm2901、dsl-ds2902 和 ds3_ds4903。根据这些值，可通过使用下述方法来确定信号是从主瓣20的方向被接收的还是从旁瓣21的 方向被接收的通过使用主瓣的距离差dml_dm2作为基准，距基准处于预定容限之外的接收 信号可被识别为来自旁瓣21的方向的接收信号。例如，发射/接收开口 34的开口宽度a为10mm，主瓣20和旁瓣21之间的角度θ 为50°，从发射/接收开口 34的中心到散射点110的距离d为30mm。图9A示出横轴指示扇 形扫描角度α (-45° < α <45° )并且纵轴指示距离差dml_dm2 901、dsl_ds2 902和ds3_ds4 903的曲线图。在图9A中，通过使用dml-dm2 901作为基准，可以将关于该基准在+/-几mm 的容限904(或基准宽度)内的接收信号识别为来自主瓣的方向的接收信号。容限之外的 接收信号(诸如本实施例中的dsl-ds2 902和ds3-ds4 903之类)可被识别为来自旁瓣的接 收信号。参照图8B的流程图，上述方法被描述如下。首先，在步骤dl中，预先根据扇形扫描角度α计算dml_dm2 901。在步骤d2中，参看存储器6中的时序接收信号，计算从散射点110到器件阵列30 的一端的距离和从散射点110到器件阵列30的另一端的距离。在步骤d3中，计算在步骤d2中确定的距离之间的差值。在步骤d4中，将扫描角度α与步骤dl和d3的计算结果相比，以确定距离的差值 是否处在以cU-dm2 901为基准的+/_几mm的容限904内。在步骤d5中，如果在步骤d4中确定差值处于容限904内，那么信号被识别为来自 主瓣的方向的信号。在步骤d6中，如果在步骤d4中确定差值处于容限904之外，那么信号被识别为来 自旁瓣的方向的信号。图9B是示出在上述条件下按时序存储于存储器6中的信息的示意图。如上所述， 通过计算来确定从散射点IlOm和IlOs到发射/接收开口 34的两端的距离dml、dm2和dsl ds4，并且，基于距离之间的差值确定散射点IlOm和IlOs是否处于与扫描角度α对应的位 置处。通过使用不处于与扫描角度α对应的位置处的散射点IlOs作为与旁瓣对应的信号 的信息，从发射/接收开口 34的接收信号的信息中减去与旁瓣对应的信号的信息。可因此 获得与来自主瓣的信号对应的用于图像形成的信息。作为结果，可以在显示器11上显示伪 像被减少了的超声图像。即使在被检体100内侧存在声速分布，也可以识别与旁瓣对应的 信号的信息，由此可配置鲁棒性高的超声波诊断装置1的系统。来自主瓣的方向的散射点 的差值cU-dm2 901被确定以被设定为基准。关于该基准处于+/_几mm的容限904内的接 收信号被设定为来自主瓣的接收信号。通过将容限904之外的接收信号识别为来自旁瓣的 接收信号，使得能够省略dsl-ds2 902和ds3-ds4 903的计算。在第二实施例中，为了获得与旁瓣对应的信号的信息，确定从散射点IlOm和IlOs 到发射/接收开口 34的两端的距离。但是，不限于此，可以计算从每个散射点110到发射 /接收开口 ；34的两个任意点的距离。在上述计算中，基于距离来实施转换。但是，计算不 限于此。例如，用于使用从超声波的发射到超声波的接收的时间段来进行计算的方法是有 效方法中的一种。特别地，可通过使用分别与dml-dm2 901、dsl-ds2 902和ds3-ds4 903对应的 tml-tm2、tsl-ts2*ts3-ts4来识别旁瓣。d和t之间的关系为d = ct，这里，c是声速。正常情 况下，应用1，530m/s 1，540m/s的值作为声速C。为了识别来自旁瓣的接收信号，对于距 离或时间比较方法应用了差值。但是，方法不限于此。差值的次序不限于上面的次序。
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第二实施例针对的是扇形扫描。该方法对于包含线状(扫描角度α = 0)系统的 诸如凸形扫描系统的其它扫描系统是有效的。第三实施例第一和第二实施例针对的是从接收信号的信息中提取与旁瓣对应的信号的信息 以获得用于图像形成的信息的方法。第三实施例针对的是对于与旁瓣对应的信号的信息的 不同计算方法。参照图10，本实施例被描述如下。图10是示出超声装置的配置的示意图。与图3 的超声装置的配置的区别在于包含存储器6中的图像形成区域61和旁瓣识别区域62、用 于提取旁瓣的内插器80、以及在旁瓣识别器件7中执行的用于识别旁瓣的方法。图10的超声装置中的总体信号流被描述如下。发射信号从发射器件2被发射到 探测器3的每个器件，并且，向被检体100发射超声波。探测器3的器件接收从被检体100 反射的超声波，并且，模拟信号处理器件4对于接收信号执行滤波处理或放大。ADC 5将来自模拟信号处理器件4的输出数字化，以在存储器6中存储所述输出。 存储器6至少需要用于进行下述操作的容量并且优选地存储几个帧的信号识别来自旁瓣 的方向的信号，计算与旁瓣对应的信号的信息以从接收信号的信息中减去与旁瓣对应的信 号的信息。旁瓣识别器件7从存储器6中的与各元件对应的时序数据之中识别与来自旁瓣 的信号对应的信号。基于识别的旁瓣的信息，计算器中的内插器80获得与旁瓣对应的信号 的信息。与旁瓣对应的信号的信息被发送到减法器9。减法器9接收图像形成所需的接收 信号的信息，并且从接收信号的信息中减去与旁瓣对应的信号的信息，以获得与来自主瓣 的信号对应的用于图像形成的信息。数字信号处理器件10使信息经受诸如整相转换、检测 或对数压缩之类的信号处理以及图像处理，由此可在显示器上显示伪像被减少了的超声图 像。可在ADC 5和存储器6之间设置数字信号处理器件10的功能中的一些功能，例 如，诸如检测之类的信号处理的一部分。图10示出主要基于B模式显示的系统配置。但是， 可以提供用于实现其它模式(诸如多普勒之类)的处理功能。参照图11Α，以线状探测器为例详细描述从存储器6通过旁瓣识别器件7到减法器 9的信号处理。图IlA是示出来自主瓣20和旁瓣21的接收信号的状态的示意图。器件阵 列30包含与用于在线状探测器的电子扫描中发射/接收波束的开口对应的器件的区域35 和与发射/接收开口 35的两侧相邻的区域36。在图IlA中，对于通过发射/接收开口 35 发射的波束，沿与探测器3垂直的方向发送主瓣20，并且，沿与主瓣20成预定角度的方向产 生旁瓣21。如果在沿与探测器3垂直的方向和旁瓣21的方向到发射/接收开口 35的中心 的相同距离处存在散射点IlOm和110s，那么从发射/接收开口 35的中心接收来自主瓣20 的方向的反射波。此外，从接收开口 36接收来自旁瓣21的反射波。在图IlA中，实线指示 来自主瓣20的方向的反射波，虚线指示来自旁瓣21的方向的反射波。图IlB是示出按时序存储与器件30对应的被数字化的信号的存储器6的示意图。 首先在接收开口 36处被接收以向发射/接收开口 35逐渐地移动的信号被识别为来自旁瓣 21的信号信息，并且，从在发射/接收开口 35处接收的信息中减去该信号信息，从而使得来 自主瓣20的信号信息被留下。在图IlA中，主瓣20和旁瓣21之间的角度θ是对于探测器3独有的。例如，角度θ是由探测器3中的器件阵列30的节距和超声波的波长λ ( = c/f，c 声速，f 频率)之 间的关系确定的。来自旁瓣21的方向的接收信号首先通过接收开口 36被接收，以向着开 口 35以速度c被各器件接收。因此，如图5A 5C所示，旁瓣识别器件7将该接收信号识 别为来自旁瓣21的接收信号的信息。在存储于存储器6中的时序信号之中实施识别。在 这种情况下，识别以速度c从与接收开口 36对应的区域(旁瓣识别区域62)向与发射/接 收开口 35对应的区域(图像形成区域61)发射的信号信息。对于所识别旁瓣的识别信息，通过内插器80对经由发射/接收开口 35从旁瓣识 别区域62接收的内插信号进行内插，以计算与旁瓣对应的信号的信息。更具体而言，信号 可以按声速c从旁瓣识别区域62被外推(extrapolate)到图像形成区域61。从用于图像 形成区域61的图像形成的信息中减去与旁瓣对应的信号的信息使得能够获得与来自主瓣 20的信号对应的信号的信号信息。上述方法使得能够获得与来自主瓣20的信号对应的信号的信息。如第一实施例 中描述的那样，必须根据散射点IlOm和IlOs的深度来执行开口控制。换句话说，根据散射 点110的位置来控制发射/接收开口 35之中的至少在接收过程中的开口。当散射点110 接近器件阵列30时，发射/接收开口 35可变窄而接收开口 36可变宽，以使接收开口 36可 在发射/接收开口 35之前接收来自旁瓣21的方向的信号。开口宽度是到开口中心的距离 在Cltl · tan θ范围内的振荡器，这里，d0是关于被检体的内侧的深度方向的从来自开口中心 的振荡器到对象的距离。因此，可以从接收开口 36接收来自旁瓣21的接收信号，并且，可 以通过上述方法获得与旁瓣对应的信号的信息。对于发射/接收开口 35，开口必须至少在 接收过程中变窄，并且，在发射过程中对于开口控制没有限制。根据上述第三实施例，与第一和第二实施例不同的是，通过外推从旁瓣识别区域 62获得与旁瓣对应的信号的信息，而不从接收信号的信息中提取与旁瓣对应的信号的信 息。因此，对于接收所需的开口来说，不仅需要发射/接收开口 35，而且还需要接收开口 36。 由于从更宽的接收开口获得信号，因此，可望实现更高的分辨率。虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例 性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同 的结构和功能。本申请要求在2008年6月23日提交的日本专利申请No. 2008-163641和在2009 年4月13日提交的日本专利申请No. 2009-097224的权益，在此以引用方式将其全部内容 并入本文。
权利要求
1.一种超声装置，包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器； 控制单元，所述控制单元用于控制超声探测器以产生超声波作为主瓣以及检测沿所述 主瓣的方向来自聚焦位置的超声波；以及存储单元，所述存储单元用于存储由所述多个振荡器检测的超声波的强度作为时序信 号，其中在所述多个振荡器之中，到开口的中心振荡器的距离包含在Cl0 · tan θ或更小的距离 中的振荡器被选作接收开口，这里，关于与超声装置的开口垂直的方向，Cltl为从开口到沿旁 瓣的方向被放置的对象的距离，θ为主瓣和旁瓣之间的角度；在存储于存储单元中的时序信号之中，从所述接收开口的一端到另一端依次接收的信 号被识别为从沿旁瓣的方向被放置的对象反射的信号；以及从存储于存储单元中的时序信号中减去来自旁瓣的识别信号。
2.根据权利要求1的超声装置，其中，在选择到开口的中心振荡器的距离包含于 d0 · tan θ的范围内的振荡器之后，接收开口通过所选振荡器接收时序信号。
3.根据权利要求1的超声装置，其中，在通过所述多个振荡器获得时序信号之后，接收 开口在存储于存储单元中的信号之中选择由到开口的中心振荡器的距离包含于Cltl · tan θ 的范围内的振荡器接收的信号。
4.一种超声装置，包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器； 控制单元，所述控制单元用于通过将所述多个振荡器聚焦于焦点上以使超声探测器产 生第一超声波来产生超声波；以及用于按时序存储关于由所述多个振荡器检测的超声强度的信息的存储单元，其中 当超声探测器沿关于与所述多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时，通 过使用存储于存储单元中的接收信号，计算从对象到所述多个振荡器的一端的距离与从对 象到所述多个振荡器的另一端的距离之间的差值；当计算的差值超过基于角度α给出的基准宽度时，接收信号被识别为来自旁瓣的方 向的信号；以及从存储于存储单元中的接收信号中减去来自旁瓣的方向的识别信号。
5.一种超声装置，包括超声探测器，所述超声探测器包含用于产生和检测超声波的多个振荡器； 控制单元，所述控制单元用于通过将所述多个振荡器聚焦于焦点上以使超声探测器产 生第一超声波来产生超声波；以及存储单元，所述存储单元用于按时序存储关于由所述多个振荡器检测的超声强度的信 息，其中当超声探测器沿关于与所述多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时， 所述多个振荡器从所述多个振荡器中最接近对象的一个振荡器依次接收当在对象上 反射沿与第一超声波的方向不同的方向产生的第二超声波时获得的超声波中的一个，并且 从所述多个振荡器中最接近焦点的一个振荡器依次接收在焦点上反射的超声波；在所述多个振荡器之中，获得从所述多个振荡器中在一端处的一个振荡器到焦点和到对象之一的距离；以及通过使用该距离，识别在焦点和对象之一上反射的超声波的信息。
6.一种超声装置的控制方法，所述超声装置包括超声探测器，所述超声探测器包含用 于产生和检测超声波的多个振荡器，所述控制方法包括产生第一超声波作为主瓣；控制超声装置以检测沿主瓣的方向来自聚焦位置的超声波； 存储由所述多个振荡器检测的超声波的强度作为时序信号；计算产生第二超声波作为旁瓣之后直到通过所述多个振荡器中的每一个检测到在对 象上反射的第二超声波的时间段；通过使用在所述时间段中存储的信息，获得在对象上反射的并且由所述多个振荡器中 的每一个检测的超声波的强度；以及从按时序被存储的信号中减去在对象上反射的超声波的强度。
7.根据权利要求6的超声装置的控制方法，还包括在所述多个振荡器之中，选择到开口的中心振荡器的距离包含在Cltl · tan θ或更小的 距离中的振荡器作为接收开口，这里，关于与超声探测器的开口垂直的方向，Cltl为从开口到 沿旁瓣的方向被放置的对象的距离，θ为主瓣和旁瓣之间的角度；在存储的时序信号之中，将从接收开口的一端到另一端依次被接收的信号识别为从沿 旁瓣的方向被放置的对象反射的信号；以及从存储的时序信号中减去来自旁瓣的识别信号。
8.根据权利要求6的超声装置的控制方法，还包括当超声探测器沿关于与所述多个振荡器垂直的方向成角度α的方向产生主瓣时， 通过使用存储的接收信号，计算从对象到所述多个振荡器的一端的距离与从对象到所 述多个振荡器的另一端的距离之间的差值；当计算的差值超过基于角度α给出的基准宽度时，将接收信号识别为来自旁瓣的方 向的信号；以及从存储的接收信号中减去来自旁瓣的方向的识别信号。
全文摘要
存储单元(106)按时序存储关于由多个振荡器(101)检测的超声波的强度的信息。多个振荡器(101)从最接近对象(107)的振荡器到与其相距最远的振荡器以单调增大或减小的次序来接收在对象(107)上反射的超声波，其中由超声探测器(102)产生的第二超声波(108)被聚焦于对象(107)。第二超声波(108)沿与第一超声波(103)的方向不同的方向被发射。获得关于在对象(107)上反射的超声波的强度的信息，该信息是通过从最接近对象(107)的振荡器到与其相距最远的振荡器以单调增大或减小的次序存储在存储单元(106)中而被获得的。从存储于存储单元(106)中的信息中减去该信息。因此，来自旁瓣的接收信号被提取以从总接收信号中被减去。
文档编号G01S7/52GK102066971SQ20098012289
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月17日 优先权日2008年6月23日
发明者时田俊伸 申请人:佳能株式会社