波束成形方法以及超声波诊断装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201380001434.7 (22)申请日 2013.04.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 103547220 A (43)申请公布日 2014.01.29 (30)优先权数据 2012-104166 2012.04.27 JP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/002850 2013.04.26 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/161320 JA 2013.

2、10.31 (73)专利权人 柯尼卡美能达株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 金森丈郎 渡边泰仁 津岛峰生 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 李芳华 (51)Int.Cl. A61B 8/00(2006.01) (56)对比文件 JP 特表2008-526291 A,2008.07.24, JP 特开平10-127635 A,1998.05.19, WO 2011/057252 A1,2011.05.12, JP 特表2009-506683 A,2009.02.12, CN 1646064 A,2005.07.27, 审查员 郑亮 (54)发明名称 波束成

3、形方法以及超声波诊断装置 (57)摘要 波束成形方法包括： 主波束生成步骤 （S21） ， 通过将被检体的第一区域作为焦点对从多个接 收元件获得的接收回波信号进行整相加法运算， 生成主波束信号； 副波束生成步骤 （S22） ， 根据接 收回波信号生成副波束信号， 该副波束信号对于 从第一区域反射来的超声波信号的灵敏度比主 波束信号的要低； 以及窄波束生成步骤 （S23） ， 计 算基于主波束信号以及副波束信号确定的系数、 即用于使主波束信号窄角度化的系数， 并将系数 和主波束信号相乘， 从而生成窄波束信号， 在副 波束生成步骤 （S22） 中， 使用差信号来生成副波 束信号， 该差信号是指，

4、将与第一区域不同的被 检体的两个区域即互不相同的两个区域分别作 为焦点来对接收回波信号进行整相加法运算而 生成的两个波束信号之差。 权利要求书3页 说明书16页 附图16页 CN 103547220 B 2017.06.06 CN 103547220 B 1.一种波束成形方法， 根据由多个接收元件接收从被检体反射来的超声波信号并生成 的回波信号， 生成波束信号， 该波束成形方法包括： 主波束生成步骤， 通过以上述被检体的第一区域为焦点对从作为上述多个接收元件的 一部分的第一接收元件列获得的接收回波信号进行整相加法运算， 来生成主波束信号； 第二波束生成步骤， 通过以与上述第一区域不同的上述被检

5、体的第二区域为焦点， 对 从作为上述多个接收元件的一部分的、 与上述第一接收元件列不同的第二接收元件列获得 的接收回波信号进行整相加法运算， 来生成第二波束信号； 第三波束生成步骤， 通过以与上述第一区域以及上述第二区域均不同的上述被检体的 第三区域为焦点， 对从作为上述多个接收元件的一部分的、 与上述第一接收元件列以及上 述第二接收元件列均不同的第三接收元件列获得的接收回波信号进行整相加法运算， 来生 成第三波束信号； 副波束生成步骤， 使用上述第二波束信号和上述第三波束信号之差的差信号， 生成对 于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度比上述主波束信号低的副波束信号； 以及 窄波束生成步

6、骤， 计算基于上述主波束信号以及上述副波束信号确定的系数、 即用于 将上述主波束信号窄角度化的系数， 并将上述系数和上述主波束信号相乘， 从而生成窄波 束信号， 上述第一区域、 上述第二区域以及上述第三区域的关系是如下的位置关系， 即在从上 述第二波束信号中减去了上述第三波束信号时， 在所述第一区域中信号被抵消。 2.如权利要求1所述的波束成形方法， 在上述副波束生成步骤中， 通过将上述差信号与上述主波束信号相乘， 来生成上述副波束信号。 3.如权利要求1所述的波束成形方法， 在上述副波束生成步骤中， 通过将上述差信号、 上述主波束信号及规定常数 相乘， 来生成上述副波束信号。 4.如权利要求

7、3所述的波束成形方法， 上述规定常数 按第一区域与由上述多个接收元件构成的元件列的距离来确定， 在上述副波束生成步骤中， 使用根据接收到上述接收回波信号时的上述第一接收元件列与在上述副波束生成步 骤中进行整相加法运算时的上述第一区域的距离确定的上述规定常数 ， 通过将上述差信号、 上述主波束信号及上述规定常数 相乘， 来生成上述副波束信号。 5.如权利要求3所述的波束成形方法， 上述波束成形方法还包括： 操作步骤， 受理用于变更上述规定常数 的由用户进行的操作。 6.如权利要求1所述的波束成形方法， 上述波束成形方法还包括： 主波束分离步骤， 基于分离频率将在主波束生成步骤中生成的主波束信号分

8、离为每个 频带的信号， 从而生成部分主波束信号； 以及 副波束分离步骤， 基于上述分离频率将上述第二波束信号以及上述第三波束信号分别 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 103547220 B 2 分离为每个频带的信号， 从而生成部分副波束信号， 在上述窄波束生成步骤中， 使用上述部分主波束信号作为上述主波束信号并且使用上述部分副波束信号作为上 述副波束信号， 生成每个频带的上述窄波束信号即部分窄波束信号， 并对所生成的上述部 分窄波束信号进行加法运算， 从而生成上述窄波束信号。 7.如权利要求3所述的波束成形方法， 上述波束成形方法还包括： 主波束分离步骤， 基于分离频率将在主波束生成

9、步骤中生成的主波束信号分离为每个 频带的信号， 从而生成部分主波束信号； 以及 副波束分离步骤， 基于上述分离频率将上述第二波束信号以及上述第三波束信号分别 分离为每个频带的信号， 从而生成部分副波束信号， 在上述窄波束生成步骤中， 使用上述部分主波束信号作为上述主波束信号并且使用上述部分副波束信号作为上 述副波束信号， 生成每个频带的上述窄波束信号即部分窄波束信号， 并对所生成的上述部 分窄波束信号进行加法运算， 从而生成上述窄波束信号。 8.如权利要求7所述的波束成形方法， 上述规定常数 按每个频带而确定， 在上述副波束生成步骤中， 使用根据上述部分副波束信号的各自的频带而确定的上述规定常

10、数 ， 将上述差信号、 上述部分主波束信号及上述规定常数 相乘， 由此生成上述部分副波束信号。 9.如权利要求1所述的波束成形方法， 在上述副波束生成步骤中， 使用在距由上述多个接收元件构成的元件列的中心等距离处存在的两个区域、 即在距 上述第一区域等距离处存在的两个区域作为上述第二区域以及上述第三区域， 生成上述副 波束信号。 10.如权利要求19中任一项所述的波束成形方法， 上述接收回波信号包含在不同的三个时刻即第一时刻、 第二时刻以及第三时刻分别由 上述多个接收元件接收并生成的第一接收回波信号、 第二接收回波信号以及第三接收回波 信号， 在上述主波束生成步骤中， 使用上述第一接收回波信号

11、作为上述接收回波信号来生成主波束信号， 在上述副波束生成步骤中， 使用上述第二接收回波信号以及上述第三接收回波信号作为上述第二波束信号以及 上述第三波束信号来生成副波束信号。 11.一种超声波诊断装置， 根据由多个接收元件接收从被检体反射来的超声波信号并 生成的回波信号， 生成波束信号， 该超声波诊断装置包括： 主波束生成部， 通过以上述被检体的第一区域为焦点对从作为上述多个接收元件的一 部分的第一接收元件列获得的接收回波信号进行整相加法运算， 来生成主波束信号； 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 103547220 B 3 第二波束生成部， 通过以与上述第一区域不同的上述被检体的第二

12、区域为焦点， 对从 作为上述多个接收元件的一部分的、 与上述第一接收元件列不同的第二接收元件列获得的 接收回波信号进行整相加法运算， 来生成第二波束信号； 第三波束生成部， 通过以与上述第一区域以及上述第二区域均不同的上述被检体的第 三区域为焦点， 对从作为上述多个接收元件的一部分的、 与上述第一接收元件列以及上述 第二接收元件列均不同的第三接收元件列获得的接收回波信号进行整相加法运算， 来生成 第三波束信号； 副波束生成部， 使用上述第二波束信号和上述第三波束信号之差的差信号， 生成对于 从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度比上述主波束信号低的副波束信号； 以及 窄波束生成部， 计算基于

13、上述主波束信号以及上述副波束信号确定的系数、 即用于将 上述主波束信号窄角度化的系数， 并将上述系数和上述主波束信号相乘， 从而生成窄波束 信号， 上述第一区域、 上述第二区域以及上述第三区域的关系是如下的位置关系， 即在从上 述第二波束信号中减去了上述第三波束信号时， 在所述第一区域中信号被抵消。 权 利 要 求 书 3/3 页 4 CN 103547220 B 4 波束成形方法以及超声波诊断装置 技术领域 0001 本发明涉及波束成形方法以及超声波诊断装置。 背景技术 0002 作为以往的超声波诊断装置， 一般使用被称作整相加法运算法的方法作为接收所 用的超声波波束成形方法，（例如， 非专

14、利文献1） 。 0003 在先技术文献 0004 非专利文献 0005 非专利文献1： 伊东正安， 望月刚共著 “超声波诊断装置” 社出版， 2002年8月 26日 （P.42P.45） 发明内容 0006 发明要解决的课题 0007 然而， 在如以往的超声波诊断装置那样通过整相加法运算法进行波束成形时， 在 要观测的区域中， 无法使与接收波束的主波瓣相当的波束足够窄 （使指向性高） ， 其结果是， 存在对超声波接收信号进行显示的图像的分辨率未提高的问题。 0008 本发明提供能够使取得的超声波诊断图像高分辨率化的波束成形方法。 0009 用于解决课题的手段 0010 为了解决上述课题， 本发

15、明的一方式涉及的波束成形方法， 根据由多个接收元件 接收从被检体反射来的超声波信号并生成的回波信号， 生成波束信号， 该波束成形方法具 备： 主波束生成步骤， 通过以上述被检体的第一区域为焦点对从上述多个接收元件获得的 接收回波信号进行整相加法运算， 来生成主波束信号； 副波束生成步骤， 根据上述接收回波 信号， 生成对于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度比上述主波束信号低的副波 束信号； 以及窄波束生成步骤， 计算基于上述主波束信号以及上述副波束信号确定的系数、 即用于将上述主波束信号窄角度化的系数， 并将上述系数和上述主波束信号相乘， 从而生 成窄波束信号， 在上述副波束生成步骤中，

16、 使用差信号生成上述副波束信号， 该差信号是 指， 将与上述第一区域不同的上述被检体的两个区域并且是互不相同的两个区域分别作为 焦点对上述接收回波信号进行整相加法运算而生成的两个波束信号之差。 0011 此外， 这些总的或具体的方式可以通过系统、 方法、 集成电路、 计算机程序或计算 机可读取的CDROM等记录介质来实现， 也可以通过系统、 方法、 集成电路、 计算机程序及记 录介质的任意的组合来实现。 0012 发明的效果 0013 根据本发明的波束成形方法， 能够使取得的超声波诊断图像高分辨率化。 附图说明 0014 图1是超声波诊断装置的结构图。 说 明 书 1/16 页 5 CN 10

17、3547220 B 5 0015 图2A是表示实施方式1中的波束成形方法的第一例的图。 0016 图2B是实施方式1中的波束成形方法的流程图。 0017 图3是表示实施方式1中的接收部与接收元件阵列的位置关系的图。 0018 图4是表示实施方式1中的接收元件与对象区域的位置关系的图。 0019 图5是表示灵敏度评价区域与对于灵敏度评价区域的接收灵敏度的关系的概念 图。 0020 图6是表示实施方式1中的主波束信号A （m， n） 与信号B （m， n） 的波束图案的第一例 的图。 0021 图7是实施方式1中的来自第1整相加法运算部的主波束输出A （m， n） 与来自第1乘 法运算部的副波束输

18、出C （m， n） 的波束图案图。 0022 图8是实施方式1中的来自第1整相加法运算部的主波束输出A （m， n） 与来自第2乘 法运算部的波束成形器输出D （m， n） 的波束图案图。 0023 图9是表示实施方式1中的波束成形方法的第二例的图。 0024 图10是表示实施方式1中的信号A （m， n） D （m， n） 的波束图案的第二例的图。 0025 图11是表示实施方式2中的波束成形方法的一例的图。 0026 图12是深度n不同时的波束图案比较图。 0027 图13是表示实施方式3中的波束成形方法的一例的图。 0028 图14是发送频率f不同时的波束图案比较图。 0029 图15是

19、表示关联技术中的波束成形方法的图。 具体实施方式 0030 （成为本发明的基础的知识） 0031 本发明者发现了 “背景技术” 栏中记载的波束成形方法中产生以下的问题。 0032 图15是示意性地表示本发明的关联技术涉及的超声波诊断装置中的整相加法运 算法的图。 0033 执行图15所示的整相加法运算法的超声波诊断装置具有： 由接收超声波的多个元 件构成的接收元件2101、 隶属于各个接收元件并且对信号进行延迟处理的延迟部2102、 以 及对延迟部2102的各个输出信号进行加法运算的加法运算部2103。 0034 在整相加法运算法中， 延迟部2102按每个元件对接收元件2101接收到的信号进行

20、 延迟处理之后， 加法运算部2103对该延迟处理后的信号进行加法运算， 并输出其结果。 由 此， 超声波诊断装置接收观测点S发出的超声波。 0035 然而， 在如上述的超声波诊断装置那样通过整相加法运算法进行波束成形时， 在 想要观测的区域中， 无法使与接收波束的主波瓣相当的波束足够窄 （提高指向性） ， 其结果 是， 存在对超声波接收信号进行了显示的图像的分辨率未提高这一问题。 另外， 还存在如下 问题： 来自想要观测的区域以外的区域的杂音信号 （来自观测区域以外的回波信号） 混入到 对观测区域的特性进行表示的波束从而S/N比降低并且显示的图像的品质劣化等问题 （与 侧波瓣关联的问题） 。

21、0036 本发明解决上述的问题， 目的在于提供波束成形方法等， 能够实现进一步抑制了 杂音的高品质的接收图像， 而且能够使超声波诊断图像高分辨率化。 说 明 书 2/16 页 6 CN 103547220 B 6 0037 通过本发明的波束成形方法， 能够使取得的超声波诊断图像高分辨率化。 具体而 言， 通过本结构， 能够对于上述的超声波诊断装置实现窄波束化 （窄角度化） 。 使用通过本波 束成形方法波束成形后的信号所生成的图像的分辨率以及画质提高。 0038 为了解决上述的问题， 本发明的一方式涉及的波束成形方法， 根据由多个接收元 件接收从被检体反射来的超声波信号并生成的回波信号， 生成波

22、束信号， 该波束成形方法 包括： 主波束生成步骤， 通过以上述被检体的第一区域为焦点对从上述多个接收元件获得 的接收回波信号进行整相加法运算， 来生成主波束信号； 副波束生成步骤， 根据上述接收回 波信号， 生成副波束信号， 该副波束信号对于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏 度比上述主波束信号对于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度低； 以及窄波束生 成步骤， 计算基于上述主波束信号以及上述副波束信号确定的系数、 即用于将上述主波束 信号窄角度化的系数， 并将上述系数和上述主波束信号相乘， 从而生成窄波束信号， 在上述 副波束生成步骤中， 使用差信号生成上述副波束信号， 该差信号是指

23、， 将与上述第一区域不 同的上述被检体的两个区域并且是互不相同的两个区域分别作为焦点对上述接收回波信 号进行整相加法运算而生成的两个波束信号之差。 0039 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够使接收到的波束信号的灵敏度特性窄 角度化。 具体而言， 通过本波束成形方法， 使用从与检查对象区域不同的检体的区域获得的 两个副波束信号， 从检体 （被检体） 的检查对象区域获得的主波束信号得以窄角度化。 在此， 两个副波束信号中分别包含从检查对象区域获得的信号， 所以超声波诊断装置能够使用上 述的信号的差信号来生成在主波束信号的检查对象区域具有灵敏度死角的信号。 而且， 通 过对该信号和主波束信号

24、进行运算， 主波束信号得以窄角度化。 因此， 通过本波束成形方 法， 超声波诊断装置能够使取得的超声波诊断图像高分辨率化。 0040 例如， 可以是， 在上述副波束生成步骤中， 通过将上述差信号与上述主波束信号相 乘， 来生成上述副波束信号。 0041 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够使从副波束信号生成的信号的灵敏度 死角窄角度化。 通过对灵敏度死角被窄角度化后的信号和主波束信号进行运算， 主波束信 号进一步被窄角度化。 因此， 通过本波束成形方法， 超声波诊断装置能够进一步使取得的超 声波诊断图像高分辨率化。 0042 例如， 可以是， 在上述副波束生成步骤中， 通过将上述差信号、

25、上述主波束信号及 规定常数 相乘， 来生成上述副波束信号。 0043 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够调整从副波束信号生成的信号的灵敏 度死角的窄角度化的程度。 因此， 通过本波束成形方法， 超声波诊断装置能够调整将取得的 超声波诊断图像高分辨率化的程度。 0044 例如， 可以是， 上述规定常数 按第一区域与由上述多个接收元件构成的元件列的 距离来确定， 在上述副波束生成步骤中， 使用根据接收到上述接收回波信号时的上述元件 列与在上述副波束生成步骤中进行整相加法运算时的上述第一区域的距离确定的上述规 定常数 ， 通过将上述差信号、 上述主波束信号及上述规定常数 相乘， 来生成上述副波

26、束信 号。 0045 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够根据检体的检查对象区域距检体的体 表的深度来调整灵敏度死角的窄角度化的程度。 说 明 书 3/16 页 7 CN 103547220 B 7 0046 例如， 可以是， 上述波束成形方法还包括： 操作步骤， 受理用于变更上述规定常数 的由用户进行的操作。 0047 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够基于用户的操作来调整灵敏度死角的 窄角度化的程度。 超声波的传播特性因各种原因而变化， 所以通过用户对预先确定的常数 进行微调整， 超声波诊断装置能够更恰当地调整灵敏度死角的窄角度化的程度。 0048 例如， 可以是， 上述波束成形

27、方法还包括： 主波束分离步骤， 基于分离频率将在主 波束生成步骤中生成的主波束信号分离为每个频带的信号， 从而生成部分主波束信号； 以 及副波束分离步骤， 基于上述分离频率将在上述副波束生成步骤中生成的上述两个波束信 号分别分离为每个频带的信号， 从而生成部分副波束信号， 在上述窄波束生成步骤中， 使用 上述部分主波束信号作为上述主波束信号并且使用上述部分副波束信号作为上述副波束 信号， 生成每个频带的上述窄波束信号即部分窄波束信号， 并对所生成的上述部分窄波束 信号进行加法运算， 从而生成上述窄波束信号。 0049 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够按从检体接收的超声波的每个频率而 分

28、离， 并对于分离出的信号进行与上述同样的窄角度化。 因为接收灵敏度按超声波的每个 频率而不同， 所以通过如上所述的处理， 能够进行与每个频率的接收灵敏度相应的窄角度 化。 0050 例如， 可以是， 上述规定常数 按每个频带而确定， 在上述副波束生成步骤中， 使用 根据上述部分副波束信号的各自的频带而确定的上述规定常数 ， 将上述差信号、 上述部分 主波束信号及上述规定常数 相乘， 由此生成上述部分副波束信号。 0051 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够按从检体接收的超声波的每个频率而 分离， 并使用预先确定的常数对于分离出的信号分别进行与上述同样的窄角度化。 0052 例如， 可以是

29、， 在上述副波束生成步骤中， 使用在距由上述多个接收元件构成的元 件列的中心等距离处存在的两个区域、 即在距上述第一区域等距离处存在的两个区域作为 上述两个区域， 生成上述副波束信号。 0053 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够生成在检体的检查对象区域具有灵敏 度死角的信号。 将该两个区域分别作为焦点并进行整相加法运算而得到的信号在与检查对 象区域相当的位置具有相同的灵敏度。 因此， 上述信号的差信号在与检查对象区域相当的 位置具有灵敏度为0的灵敏度死角。 使用该方法， 超声波诊断装置能够更精确地使主波束信 号窄角度化。 0054 例如， 可以是， 上述接收回波信号包含在不同的三个时刻

30、即第一时刻、 第二时刻以 及第三时刻分别由上述多个接收元件接收并生成的第一接收回波信号、 第二接收回波信号 以及第三接收回波信号， 在上述主波束生成步骤中， 使用上述第一接收回波信号作为上述 接收回波信号来生成主波束信号， 在上述副波束生成步骤中， 使用上述第二接收回波信号 以及上述第三接收回波信号作为上述两个波束信号来生成副波束信号。 0055 通过该波束成形方法， 超声波诊断装置能够依次生成主波束信号和副波束信号， 并使用该主波束信号和副波束信号使主波束信号窄角度化。 0056 另外， 本发明的一方式涉及的超声波诊断装置， 根据由多个接收元件接收从被检 体反射来的超声波信号而生成的回波信号

31、， 生成波束信号， 该超声波诊断装置具备： 主波束 生成部， 通过以上述被检体的第一区域为焦点对从上述多个接收元件获得的接收回波信号 说 明 书 4/16 页 8 CN 103547220 B 8 进行整相加法运算， 来生成主波束信号； 副波束生成部， 根据上述接收回波信号生成副波束 信号， 该副波束信号对于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度比上述主波束信号 对于从上述第一区域反射来的超声波信号的灵敏度低； 以及窄波束生成部， 计算基于上述 主波束信号以及上述副波束信号确定的系数、 即用于将上述主波束信号窄角度化的系数， 并将上述系数和上述主波束信号相乘， 从而生成窄波束信号， 上述副波

32、束生成部使用差信 号生成上述副波束信号， 该差信号是指， 将与上述第一区域不同的上述被检体的两个区域 并且是互不相同的两个区域分别作为焦点对上述接收回波信号进行整相加法运算而生成 的两个波束信号之差。 0057 由此， 起到与上述的波束成形方法同样的效果。 0058 此外， 这些总的或具体的方式可以通过系统、 方法、 集成电路、 计算机程序或计算 机可读取的CDROM等的记录介质来实现， 也可以通过系统、 方法、 集成电路、 计算机程序或 记录介质的任意的组合来实现。 0059 以下， 参照附图对实施方式进行说明。 0060 此外， 以下说明的实施方式都表示总的或具体的例子。 以下的实施方式所

33、示的数 值、 形状、 材料、 结构要素、 结构要素的配置位置以及连接方式、 步骤、 步骤的顺序等是一例， 主旨不是限定本发明。 另外， 关于以下的实施方式的结构要素中的、 未记载于表示最上位概 念的独立如权利要求中的结构要素， 作为任意的结构要素来说明。 0061 （实施方式1） 0062 图1表示实现本实施方式涉及的波束成形方法的超声波诊断装置1的结构的一例。 0063 超声波诊断装置1具备： 探头部501、 T/R开关部502、 脉冲发生器部503、 AFE部504、 波束成形器部505、 图像化部506、 显示部507以及操作部508。 0064 探头部501向检体 （也叫做被检体。 例

34、如， 生物体） 发送超声波， 接收其反射波， 并生 成接收信号。 0065 T/R开关部502出于电路保护等观点， 电气地切换对探头部501发送的发送信号和 从探头部501接收的接收信号。 0066 脉冲发生器部503产生促进超声波发送的电信号。 0067 AFE部504接收由探头部501接收反射波而生成的接收信号， 该反射波是指， 通过由 检体反射由探头部501发送出的超声波而产生的超声波。 而且， AFE部504进行接收信号的放 大等， 并通过AD变换变换为数字信号串。 AFE部504相当于所谓的模拟前端。 0068 波束成形器部505根据由AFE部504生成的数字信号串， 通过阵列信号处

35、理进行波 束成形。 所谓的波束成形， 相当于对于想要可视化的区域的聚焦处理。 0069 图像化部506根据由波束成形器部505获得的信号生成显示图像 （超声波诊断图 像） 。 0070 显示部507显示由图像化部506生成的显示图像。 0071 操作部508进行由上述的各功能块进行的处理的控制以及操作。 另外， 操作部508 也可以受理用户的操作并进行上述的控制以及操作。 0072 本发明的特征尤其在于波束成形器部505， 该波束成形器部505生成对超声波的接 收信号进行运算来生成超声波诊断图像所用的波束信号。 此外， 关于本发明的特征部以外 的结构要素， 也能够使用以往的超声波诊断装置的结构

36、要素。 因此， 也能够导入本发明的波 说 明 书 5/16 页 9 CN 103547220 B 9 束成形器部505， 来代替以往的超声波诊断装置的波束成形器部。 0073 此外， 本发明涉及的超声波诊断装置1不限于图1所示的结构的超声波诊断装置。 例如， 在发送元件与接收元件为不同的元件的情况下， T/R开关部502是不需要的。 另外， 可 以是探头部501内置脉冲发生器部503的结构， 也可以是探头部501内置脉冲发生器部503以 及AFE部504的结构。 并且， 也可以是探头部501内置其他全部功能块的结构。 0074 以下， 对本实施方式的波束成形器部505进行说明。 0075 在此

37、， 示出能够应用于超声波诊断装置的方法、 即、 使用主波束信号和在主波束信 号的接收灵敏度较高的对象区域形成灵敏度死角的副波束信号来使波束信号锐角化的方 法。 此外， 以后， 将波束信号、 主波束信号以及副波束信号也分别记载为波束、 主波束以及副 波束。 0076 首先， 叙述减法运算型波束成形器的特征。 此外， 本实施方式中的副波束的合成方 法可以说是将对可听区域的声响信号进行处理的送话器等波束成形器中使用的减法运算 型波束成形器的缺点进行改善并应用于面向超声波诊断装置的方法。 0077 在对可听域的声响信号进行处理的送话器等中， 有使用主波束和在主波束的最大 灵敏度方向形成灵敏度死角的副波

38、束使波束锐角化的方法。 在此情况下， 对副波束使用能 够控制灵敏度死角方向的减法运算型波束成形器。 减法运算型波束成形器是指， 通过在进 行了相位调整后的两元件间信号的减法运算来在任意的方向上形成灵敏度死角的方法。 关 于该方法， 元件间信号的相位精度及灵敏度的一致精度 （灵敏度偏差） 敏感、 以及波束成形 后的有灵敏度区域的灵敏度降低成为问题是已知的。 另一方面， 超声波的音速在传播的介 质即体内的各种组织之间不同， 另外， 在传播中具有非线性。 为此， 超声波诊断装置的元件 间的信号相关变小， 如果是单纯的减法运算型波束成形器， 难以在对象区域形成灵敏度死 角。 另外， 生物体传播中的信号

39、衰减较大， 所以减法运算型波束成形器中的灵敏度降低的问 题的影响较大。 因此， 难以将对于送话器元件输出直接进行减法运算这种减法运算型波束 成形器应用于超声波诊断装置。 0078 在本实施方式中， 示出了如下结构， 即， 在超声波诊断装置中也保持高灵敏度， 同 时形成在对象区域可靠地形成灵敏度死角的副波束， 并获得主波束的锐角化的效果的结 构。 0079 图2A中示出了本实施方式的波束成形器部505的结构。 0080 波束成形器部505具备： 第1整相加法运算部21、 第2整相加法运算部22、 第3整相加 法运算部23、 第1减法运算部30、 第1乘法运算部40、 第1绝对值运算部50、 第1

40、功率运算部60、 第1放大率计算部100以及第2乘法运算部200。 另外， 波束成形器部505从接收部1000接收信 号。 0081 接收部1000具有从检体接收超声波的多个接收元件。 多个接收元件分别接收超声 波， 对与接收到的超声波对应的信号进行放大， 以及变换为数字信号 （AD （Analog-Digital） 变换） ， 从而生成接收回波信号。 即， 接收部1000相当于图1中的探头部501、 T/R开关部502以 及AFE部504。 0082 将接收部1000具有的多个接收元件中的一部分作为第1接收元件阵列11， 将与第1 接收元件阵列11不同的一部分作为第2接收元件阵列12， 并且

41、将与第1接收元件阵列11和第 2接收元件阵列12都不同的一部分作为第3接收元件阵列13。 说 明 书 6/16 页 10 CN 103547220 B 10 0083 第1整相加法运算部21对于第1接收元件阵列11的各元件的输出信号实施延迟处 理， 将深度n且线m的位置作为对象区域 （焦点） 进行整相加法运算。 在此， 深度n表示将第1接 收元件阵列11的中央作为原点、 从接收部1000向检体方向 （检体的深度方向） 的距离。 另外， 线m是将第1接收元件阵列11的中央作为原点并以接收元件的间隔为单位对沿着第1接收元 件阵列11的方向 （接收元件的排列方向） 的距离进行表示的值。 0084 第

42、2整相加法运算部22对于第2接收元件阵列12的各元件的输出信号实施延迟处 理， 将深度n且线 （m1） 的位置作为对象区域进行整相加法运算。 0085 第3整相加法运算部23对于第3接收元件阵列13的各元件的输出信号实施延迟处 理， 将深度n且线 （m1） 的位置作为对象区域进行整相加法运算。 0086 第1减法运算部30进行第2整相加法运算部22的输出信号与第3整相加法运算部23 的输出信号的减法运算处理。 0087 第1乘法运算部40进行第1整相加法运算部21的输出信号、 第1减法运算部30的输 出信号及常数 的乘法运算处理。 0088 第1绝对值运算部50计算第1乘法运算部40的输出信号

43、的绝对值。 0089 第1功率运算部60计算第1整相加法运算部21的输出信号的绝对值的平方。 0090 第1放大率计算部100将第1绝对值运算部50的输出信号和第1功率运算部60的输 出信号作为输入， 计算放大率G （m， n） 。 0091 第2乘法运算部200进行第1整相加法运算部21的输出信号A （m， n） 与第1放大率计 算部100计算的放大率G （m， n） 的乘法运算处理。 第2乘法运算部200的输出信号D （m， n） 成为 波束成形器部505的输出。 0092 此外， 第1整相加法运算部21对应于主波束生成部。 第2整相加法运算部22、 第3整 相加法运算部23、 第1减法运

44、算部30及第1乘法运算部40对应于副波束生成部1001。 第1绝对 值运算部50、 第1功率运算部60、 第1放大率计算部100、 第2乘法运算部200对应于窄波束生 成部1002。 0093 对如以上那样构成的波束成形器部505的动作进行说明。 0094 图2B是本实施方式中的波束成形方法的流程图。 0095 首先， 主波束生成部将检体的第一区域作为焦点对从多个接收元件获得的接收回 波信号进行整相加法运算， 来生成主波束信号 （主波束生成步骤， 步骤S21） 。 0096 接着， 副波束生成部根据接收回波信号生成副波束信号， 该副波束信号对于从第 一区域反射来的超声波信号的灵敏度比主波束信号

45、对于从第一区域反射来的超声波信号 的灵敏度低 （副波束生成步骤， 步骤S22） 。 在此， 副波束生成部使用差信号生成副波束信号， 该差信号是指， 通过将与第一区域不同的检体的两个区域即互不相同的两个区域分别作为 焦点对接收回波信号进行整相加法运算而生成的两个波束信号之差。 0097 接着， 窄波束生成部计算基于主波束信号以及副波束信号确定的系数、 即用于使 主波束信号窄角度化的系数， 并将系数和上述主波束信号相乘， 从而生成窄波束信号 （窄波 束生成步骤， 步骤S23） 。 0098 以下， 进一步详细地说明波束成形器部505的动作。 0099 此外， n表示超声波诊断装置观测的图像的纵向

46、（观测对象的深度方向） ， m表示超 声波诊断装置观测的图像的横向 （接收元件阵列的排列方向） 的线 （最终地描画图像的线） 。 说 明 书 7/16 页 11 CN 103547220 B 11 0100 图3是表示实施方式1中的接收部与接收元件阵列的位置关系的图。 具体而言， 图3 表示具有接收信号的多个接收元件的接收部1000与对于从接收部1000获得的多个数字信 号串预先设定的多个元件的组合 （数值孔径64的例子） 即第1接收元件阵列11、 第2接收元 件阵列12以及第3接收元件阵列13的关系。 0101 图3的 （a） 表示排列了第1接收元件u1至第256接收元件u256的接收部10

47、00的例子。 图3的 （b） 表示第2接收元件阵列12由第1接收元件u1至第64接收元件u64的接收元件的组合 构成的情况。 通过第2接收元件阵列12， 获得线 （m1） 的整相加法运算输出A （m1， n） 。 图3 的 （c） 表示第1接收元件阵列11由第2接收元件u2至第65接收元件u65的接收元件的组合构 成的情况。 通过第1接收元件阵列11， 获得线m的整相加法运算输出 （主波束） A （m， n） 。 图3的 （d） 表示第3接收元件阵列13由第3接收元件u3至第66接收元件u66的接收元件的组合构成 的情况。 通过第3接收元件阵列13， 获得线 （m1） 的整相加法运算输出A （

48、m1， n） 。 这样， 第2 接收元件阵列12和第3接收元件阵列13示出了使用了以第1接收元件阵列11为中心相对地 在元件的排列方向上移位了1个元件后的元件的组的情况。 另外， 图3的 （b） 至图3的 （d） 的组 合是获得线m的波束成形器结果的情况。 通过使m一个一个增加并且重复进行发送以及接收 并一条线一条线地存储数据， 从而取得全部的线的数据， 并生成超声波诊断图像。 0102 图4是表示接收元件阵列的各元件与对象区域的位置关系的例子的图。 以下， 一边 参照该位置关系， 一边对 （式1） 至 （式5） 进行说明。 0103 在此， 波束图案 （也称为波束剖面轮廓） 是指某深度n下的

49、线m处的灵敏度水平的特 性。 以后的波束图案的特性图基于以下的整相加法运算输出信号A （k， n） 来考虑。 在以后的 说明中， 在记述为信号A(m， n)的情况下， 意味着从与线m对应的接收元件阵列获得的整相加 法运算输出信号。 另外， 在记述为A(k， n)的情况下， 表示从与线m对应的接收元件阵列获得 的整相加法运算输出的波束图案， 因此设为将接收元件阵列中心作为原点 0， 0 来表示与 坐标 k， n 的位置相对应的信号成分。 0104 图5是表示灵敏度评价区域与相对于灵敏度评价区域的接收灵敏度的关系的概念 图。 图5的 （a） 表示灵敏度评价区域。 图5的 （b） 表示接收元件阵列。 图5的 （c） 表示波束图案。 0105 在设与线k且深度n相对的坐标为