DE4345308C2

DE4345308C2 - Medical ultrasonic diagnosis system

Info

Publication number: DE4345308C2
Application number: DE4345308A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Matsushima; Atsuo Iida; Keiichi Murakami; Takuya Noda
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2013-07-13

Abstract

A delay/adding unit delays corresp. reception signals and adds delayed signals, in order to produce an added signal, which gives a focus, which is shifted sequentially in the subject. A delay time control unit controls corresp. delay times of the reception signals in the delay/adding unit. An indicator unit indicates a tomographic image of the subject coinciding with the added signal which is given by the delay/adding unit. The delay time control unit controls the delay/adding unit, so that corresp. reception signals can be delayed adaptively at corresp. delay times. These times are specified for a number of ultrasonic converters in coincidence with a focus position. The focus position is shifted sequentially, corresp. to the array-positions of a number of the ultrasonic converters. Also for a time period from a point of time, the ultrasonic waves are transmitted by the ultrasonic converters.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschall diagnosevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to an ultrasound Diagnostic device according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits verschiedene Ultraschalldiagnosevor richtungen vorgeschlagen worden, welche die Diagnose einer inneren Erkrankung eines menschlichen Körpers erleichtern, indem Ultraschallwellen in ein Subjekt, insbesondere einen menschlichen Körper, ausgesendet werden und von den Geweben des menschlichen Körpers reflektierte Echo-Ultraschallwel len durch eine Sonde empfangen werden, die eine Anzahl von Ultraschallwandlern aufweist. Anhand dieser empfangenen Ul traschallwellen kann ein Bild eines affizierten Teils des menschlichen Körpers angezeigt werden.Various ultrasound diagnostics are already available directions have been proposed to diagnose a facilitate internal disease of a human body, by sending ultrasonic waves into a subject, especially one human body, being sent out and by the tissues of the human body reflected echo-ultrasound wave len are received by a probe that has a number of Has ultrasonic transducers. Based on this received ul sonic waves can be an image of an affected part of the human body.

Fig. 13 ist ein Blockbild, das ein Konfigurationsbei spiel einer herkömmlichen Ultraschalldiagnosevorrichtung zeigt. Fig. 13 is a block diagram showing a configuration example of a conventional ultrasonic diagnostic device.

Eine Steuereinrichtung 8 liest Transmissionsverzöge rungs-Steuerdaten aus einer Einrichtung 4 zum Speichern von Transmissions-Verzögerungsbeträgen aus und stellt die Transmissionsverzögerungs-Steuerdaten in allen Kanälen der Transmissionsverzögerungseinrichtung 3 ein. Dann sendet die Steuereinrichtung 8 ein Transmissions-Startsignal zur Transmissionsverzögerungseinrichtung 3. Die Transmissions verzögerungseinrichtung 3 empfängt dieses Transmissions- Startsignal und erzeugt einen Transmissionsimpuls zu einem Zeitpunkt auf Basis der voreingestellten Transmissionsver zögerungs-Steuerdaten. Dieser Transmissionsimpuls wird durch einen Transmissionstreiber 2 in einen Impuls mit hoher Spannung umgewandelt, und einzelne Wandler 1 werden durch diesen Impuls mit hoher Spannung getrieben.A control device 8 reads out transmission delay control data from a device 4 for storing transmission delay amounts and sets the transmission delay control data in all channels of the transmission delay device 3 . The control device 8 then sends a transmission start signal to the transmission delay device 3 . The transmission delay device 3 receives this transmission start signal and generates a transmission pulse at a time on the basis of the preset transmission delay control data. This transmission pulse is converted into a high voltage pulse by a transmission driver 2 , and individual transducers 1 are driven by this high voltage pulse.

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die eine Be ziehung zwischen angeordneten Ultraschallwandlern und Fo kuspositionen in einem Subjekt zeigt. Fig. 14 is a graph showing a relationship between arranged ultrasonic transducers and focal positions in a subject.

Im Fall eines linearen Scan-Typs wird beispielsweise eine Scan-Linie normal zur Richtung des Arrays von Wand lern, wie in Fig. 14 gezeigt, durch von entsprechenden Wand lern 1, in Fig. 13 dargestellt, ausgesendete Ultraschallwel len gebildet. Zum Aussenden von Ultraschallwellen in ein Subjekt, so daß ein Fokus an einem in Fig. 14 gezeigten Punkt A gebildet werden kann, ist eine Differenz zwischen dem Weg OA und dem Weg RA (SA) wie nachstehend gezeigt, wobei die Zeitpunkte oder Zeitlagen von Transmissionsimpulsen entsprechend dem Punkt R (Wandler 1_1) und dem Punkt S (Wandler 1-128) berücksichtigt werden.
In the case of a linear scan type, for example, a scan line normal to the direction of the array of transducers, as shown in FIG. 14, is formed by ultrasonic waves emitted from corresponding transducers 1 , shown in FIG. 13. In order to emit ultrasonic waves into a subject so that a focus can be formed at a point A shown in Fig. 14, a difference between the path OA and the path RA (SA) is as shown below, the timing or timing of transmission pulses in accordance with point R (converter 1_1 ) and point S (converter 1-128 ).

RA - OA = √H² + k² - k (1).RA - OA = √H² + k² - k (1).

Unter der Annahme einer Verzögerungszeit, die durch die Transmissionsverzögerungseinrichtung 3 entsprechend dem Wandler nahe Punkt O mit D definiert wird, und der Schall geschwindigkeit mit V, ist eine Verzögerungszeit K, die durch die Transmissionsverzögerungseinrichtung 3 entspre chend den Punkten R und S definiert wird, wie nachstehend angegeben.
Assuming a delay time, which is defined by the transmission delay device 3 corresponding to the converter near point O with D, and the speed of sound with V, is a delay time K, which is defined by the transmission delay device 3 accordingly points R and S as given below.

D - [√H² + k² - k - k]/V (2).D - [√H² + k² - k - k] / V (2).

Durch jeden der anderen Wandler zu sendende Ultra schallwellen können ähnlich um eine Zeit verzögert werden, die durch den obigen Ausdruck von der Distanz H vom Punkt O zum Wandler angegeben ist. Dies ist das gleiche mit den Brennpunkten B und C.Ultra to be sent by each of the other transducers sound waves can similarly be delayed by a time, which by the above expression of the distance H from the point O to the converter is specified. This is the same with the Focal points B and C.

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die eine Be ziehung zwischen den Wandlern 1 und entsprechenden Verzöge rungszeiten zeigt. Fig. 15 is a graph showing a relationship between the transducers 1 and corresponding delay times.

Zum Senden von Ultraschallwellen, so daß der Fokus je weils an den in Fig. 14 gezeigten Brennpunkten A, B oder C positioniert wird, werden Ultraschallwellen von jedem Wand ler 1 ausgesendet, wobei sie um eine spezifizierte Verzöge rungszeit entlang der in Fig. 15 gezeigten Kurve der Brenn punkte A, B oder C verzögert werden.For transmitting ultrasonic waves so that the focus is positioned at the focal points A, B or C shown in FIG. 14, ultrasonic waves are emitted from each transducer 1 by a specified delay along the time shown in FIG. 15 Curve of the focal points A, B or C can be delayed.

Die Beschreibung wird fortgesetzt, wobei auf Fig. 13 zurückgegangen wird.The description continues, referring to FIG. 13.

Von einer Gewebegrenze im Subjekt reflektierte Ultra schallwellen werden wieder von den Ultraschallwandlern 1 empfangen und in elektrische Signale umgewandelt. Die emp fangenen und in elektrische Signale umgewandelten Signale werden durch einen Vorverstärker 5 auf einen spezifizierten Amplifikationsgrad verstärkt und in eine Empfangsverzöge rungs/Addiereinrichtung 9 eingegeben. Die Empfangsverzöge rungs/Addiereinrichtung 9 verzögert die von einzelnen Kanä len eingegebenen Empfangssignale wie spezifiziert und ad diert die Empfangssignale von allen Kanälen, um Scan-Signa le zu erhalten. Im in Fig. 13 gezeigten Beispiel sind Emp fangsverzögerungseinrichtungen 10 entsprechend jeweiligen Kanälen vorgesehen, und die Steuereinrichtung 8 liest emp fangene verzögerungsgesteuerte Daten, die in der Einrich tung 7 zum Speichern von Empfangs-Verzögerungsbeträgen ge speichert sind, aus und stellt die empfangenen verzöge rungsgesteuerten Daten in allen Empfangsverzögerungsein richtungen 10 ein. Die Empfangsverzögerungseinrichtung 10 verzögert die einzugebenden Empfangssignale um eine Zeit auf Basis gegebener empfangener verzögerungsgesteuerter Da ten. Beispielsweise ist bekannt, daß eine derartige reprä sentative Empfangsverzögerungseinrichtung die Verzögerungs zeit variiert, indem selektiv Eingangs- und Ausgangs-Ab griffe durch einen Schalter über eine elektromagnetische Verzögerungsleitung verbunden werden, die eine Vielzahl von Eingangs- und Ausgangs-Abgriffen aufweist, oder daß sie Empfangssignale durch den A/D-Wandler in Digitalsignale umwandelt und die Zeiteinstellung oder Zeitlage unter Ver wendung des Schieberegisters oder eines Speichers, wie eines SRAM oder DRAM, verzögert.Ultra sound waves reflected from a tissue boundary in the subject are again received by the ultrasonic transducers 1 and converted into electrical signals. The received signals and converted into electrical signals are amplified by a preamplifier 5 to a specified degree of amplification and input into a receiving delay / adding device 9 . The reception delay / adder 9 delays the reception signals input from individual channels as specified and adds the reception signals from all channels to obtain scan signals. In the example shown in FIG. 13, reception delay devices 10 are provided corresponding to respective channels, and the control device 8 reads received delay-controlled data stored in the device 7 for storing reception delay amounts and outputs the received delay-controlled data in all reception delay devices 10 a. The reception delay device 10 delays the input signals to be input by a time based on the received delay-controlled data received. For example, it is known that such a representative reception delay device varies the delay time by selectively connecting input and output taps through a switch via an electromagnetic delay line that has a plurality of input and output taps, or that it converts received signals through the A / D converter into digital signals and delays the timing or timing using the shift register or a memory such as an SRAM or DRAM.

Unter der Annahme einer Distanz vom Scan-Zentrum zu jedem Wandler mit H und einer Brennweite mit k ist eine für jeden Kanal im Fall eines linearen Scan-Typs angegebene Verzögerungszeit wie nachstehend, wie im Fall der Trans mission gezeigt, ausgeführt:
Assuming a distance from the scan center to each transducer with H and a focal length with k, a delay time specified for each channel in the case of a linear scan type is as follows, as shown in the case of the transmission:

K = D - [√H² + k² - k]/V (3).K = D - [√H² + k² - k] / V (3).

Wenn der Fokus für den Empfang nur auf denselben Fokus wie für die Transmission gesetzt wird, ist die Auflösung nur in einem Bereich nahe dem Fokus zufriedenstellend und in anderen Bereichen, in denen Ultraschallwellen gestreut werden, nicht zufriedenstellend. Daher gibt es ein als "dynamischer Fokus" bezeichnetes Verfahren, durch welches der für einen Empfang eingestellte Brennpunkt zu einem weiter entfernten Punkt sequentiell gemäß der Penetration von Ultraschallwellen verschoben wird, das heißt, die Zeit, die nach der Transmission vergangen ist, wird angepaßt, um eine gleichmäßige Auflösung ungeachtet der Penetration von Ultraschallwellen zu erhalten. Beispielsweise werden die in Fig. 14 gezeigten Brennpunkte A, B und C mit einem Intervall d eingestellt, und der Fokus wird durch Ändern der Einstellung zu Fokus B mit einem Zeitraum 2d/V, nachdem am Fokus A reflektierte Ultraschallwellen den Punkt O erreicht haben, und weiter zu Fokus C mit einem Zeitraum von 2d/V verschoben.If the focus for reception is only set to the same focus as for transmission, the resolution is only satisfactory in an area close to the focus and unsatisfactory in other areas in which ultrasonic waves are scattered. Therefore, there is a method called "dynamic focus" by which the focal point set for reception is shifted to a distant point sequentially according to the penetration of ultrasonic waves, that is, the time that has passed after the transmission is adjusted, to get a uniform resolution regardless of the penetration of ultrasonic waves. For example, the focal points A, B and C shown in Fig. 14 are set with an interval d, and the focus is changed by changing the setting to focus B with a period of 2d / V after ultrasonic waves reflected at the focus A have reached the point O, and shifted to focus C with a period of 2d / V.

Alle Empfangssignale, die so in Übereinstimmung mit der Ankunftszeit zeitlich eingestellt sind, werden durch die Addiereinrichtung 11 addiert, ein so erhaltenes Scan- Signal wird zur Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt) gesen det, und ein tomographisches Bild eines inneren Teils des Subjekts wird angezeigt.All of the reception signals thus timed in accordance with the arrival time are added by the adder 11 , a scan signal thus obtained is sent to the display device (not shown), and a tomographic image of an inner part of the subject is displayed.

Im Zuge der Weiterentwicklung von Ultraschalldiagnosevorrich tungen in den letzten Jahren verstärkte sich der Bedarf an einer höheren Auflösung, und es wurde notwendig, eine größere Scan-Apertur durch Erhöhen der Anzahl von Wandlern 1 zu implementieren.As ultrasound diagnostic devices have evolved in recent years, the need for higher resolution has increased, and it has become necessary to implement a larger scan aperture by increasing the number of transducers 1 .

Im folgenden wird eine Überlegung für eine weitere Verbesserung der Auflösung unter Durchführung der dynami schen Fokuseinstellung im oben beschriebenen, herkömmlichen Beispiel diskutiert. Im allgemeinen kann eine Verbesserung der Auflösung im Fokusbereich durch Vergrößern der Scan- Apertur oder Erhöhen der Anzahl von Elementen erzielt werden. In diesem Fall ist die Differenz des Weges zwischen den am zentralen Scan-Punkt O (siehe Fig. 14) empfangenen Ultraschallwellen und den an den Endpunkten R und S empfan genen groß. Demgemäß sollte die Verzögerungszeit D der durch die Wandler rund um das Scan-Zentrum erhaltenen Emp fangssignale größer sein. Obwohl die Auflösung am Fokus weiter verbessert wird, wenn die Scan-Apertur groß gemacht wird, ist die Streuung von Ultraschallwellen an einer vom Fokus entfernten Position größer als die im Fall der klei neren Scan-Apertur, und die Auflösung verschlechtert sich wiederum. Daher muß die Distanz d zwischen Brennpunkten (siehe Fig. 14) klein sein und die Anzahl der durch das dynamische Fokuseinstellverfahren einzustellenden Brenn punkte erhöht werden. In the following, consideration is given to further improving the resolution by performing the dynamic focus adjustment in the conventional example described above. In general, an improvement in the resolution in the focus area can be achieved by increasing the scan aperture or increasing the number of elements. In this case, the difference in the path between the ultrasonic waves received at the central scan point O (see FIG. 14) and those received at the end points R and S is large. Accordingly, the delay time D of the received signals received by the transducers around the scan center should be larger. Although the resolution at the focus is further improved when the scan aperture is made large, the scattering of ultrasonic waves at a position away from the focus is larger than that in the case of the smaller scan aperture, and the resolution deteriorates again. Therefore, the distance d between focal points (see Fig. 14) must be small and the number of focal points to be set by the dynamic focus adjustment method must be increased.

Als Folge der Ausdehnung der Verzögerungszeit D und der Reduktion der Distanz d zwischen Brennpunkten, mit anderen Worten im Fall von D < 2d/v, tritt ein Problem beim dynamischen Fokuseinstellverfahren auf.As a result of the extension of the delay time D and the reduction of the distance d between focal points, with in other words, in the case of D <2d / v, a problem occurs dynamic focus adjustment method.

Im folgenden wird ein Fall diskutiert, in dem D < 2d/V erfüllt ist. Wenn beispielsweise eine vom in Fig. 14 ge zeigten Fokus A reflektierte Ultraschallwelle am Punkt O empfangen wird, bleibt die reflektierte Ultraschallwelle, die dann zum Punkt R gesendet wird, am Punkt P. Das am Punkt O empfangene Signal wird nur um eine Verzögerungszeit D verzögert (siehe Fig. 15) und muß schließlich gleichzeitig wie die Signale von reflektierten Ultraschallwellen vom Fokus A, die von allen Wandlern 1 empfangen werden, addiert werden. Auf Grund von D < 2d/V wird jedoch die Verzögerungs zeit jedes Empfangssignals in der Empfangsverzögerungsein richtung 10 (siehe Fig. 13) zu einer Verzögerungszeit (siehe Fig. 15) entsprechend dem Fokus B geändert, bevor die vom Fokus A reflektierte Ultraschallwelle von den Wandlern 1_1 und 1_128 an beiden Enden empfangen wird. Das Signal der vom Fokus A reflektierten Ultraschallwelle, die von den beispielsweise an den Punkten R und S angeordneten Wandlern 1_1 und 1_128 empfangen wird, wird um eine Verzögerungszeit entsprechend dem Fokus B verzögert, und demgemäß wird kein korrekter Fokus gebildet, was zu einer Ursache einer Ver schlechterung der Auflösung anstatt zu einer Verbesserung führt. Daher wird das herkömmliche Verfahren durch D < 2d/V eingeschränkt, und die Verbesserung der Auflösung ist eben falls begrenzt.A case is discussed below in which D <2d / V is satisfied. For example, when an ultrasonic wave reflected from focus A shown in FIG. 14 is received at point O, the reflected ultrasonic wave, which is then sent to point R, remains at point P. The signal received at point O is only delayed by a delay time D. (see FIG. 15) and must finally be added at the same time as the signals of reflected ultrasound waves from focus A, which are received by all transducers 1 . However, due to D <2d / V, the delay time of each reception signal in the reception delay device 10 (see FIG. 13) is changed to a delay time (see FIG. 15) corresponding to the focus B before the ultrasonic wave reflected by the focus A is changed from the Transducers 1_1 and 1_128 are received at both ends. The signal of the ultrasonic wave reflected from the focus A, which is received by the transducers 1_1 and 1_128 arranged at the points R and S, for example, is delayed by a delay time corresponding to the focus B, and accordingly, a correct focus is not formed, which is a cause of Deterioration of resolution rather than improvement. Therefore, the conventional method is restricted by D <2d / V, and the improvement in resolution is also limited.

Ein weiteres mit der Verzögerung in Zusammenhang ste hendes Problem ist eine Ungleichmäßigkeit der Schallge schwindigkeit in einem Subjekt.Another is related to the delay The problem is an uneven sound dizziness in a subject.

Für Vergleichszwecke wird zuerst eine Ultraschalldiag nosevorrichtung, die nicht mit einem Merkmal zum Kompen sieren einer Wellenfrontabweichung von Ultraschallwellen versehen ist, und danach eine Ultraschalldiagnosevorrich tung, die mit dem Merkmal zum Kompensieren der Wellenfront abweichung versehen ist, beschrieben.For comparison purposes, an ultrasound scan is first made device that does not have a feature to compensate a wavefront deviation of ultrasonic waves is provided, and then an ultrasound diagnostic device device with the feature for compensating the wavefront deviation is described.

Fig. 19 ist ein Blockbild einer herkömmlichen typischen Ultraschalldiagnosevorrichtung, die aus der Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 28989-1978 bekannt ist. Fig. 19 is a block diagram of a conventional typical ultrasonic diagnostic device disclosed in Patent Application Publication No. 28989-1978 is known.

Die in Fig. 18 gezeigte Transmissions-Speichereinrich tung 113 speichert beispielsweise die Transmissionsverzöge rungszeitdaten für Ultraschallwandler entsprechend den in Fig. 15 dargestellten Fokuspositionen. Die Steuereinrichtung 108 liest die Transmissionsverzögerungsdaten entsprechend den in der Transmissions-Speichereinrichtung 113 gespei cherten spezifizierten Fokuspositionen aus und setzt sie in eine Gruppe von Transmissionsverzögerungsschaltungen 117. Treibimpulse werden von der Transmissionsverzögerungsschal tungsgruppe 117 in Übereinstimmung mit den Transmissions verzögerungsdaten ausgegeben, die auf jeweilige Zeitein stellungen entsprechend den Differenzen der Zeiten gesetzt wurden, die notwendig sind, damit von entsprechenden Wand lern 1_1, 1_2, . . ., 1_128 ausgesendete Ultraschallwellen die spezifizierten Fokuspositionen erreichen. Diese Treib impulse werden durch eine Gruppe von Transmissionsschaltun gen 102 in Impulse mit hoher Spannung umgewandelt und trei ben entsprechende Wandler 1_1, 1_2, . . ., 1_128 einer Gruppe von Wandlern 1, wodurch Ultraschallwellen zur Innenseite des Subjekts (nicht gezeigt) erzeugt werden. Von diesen Wandlern 1_1, 1_2, . . ., 1_128 ausgesendete Ultraschallwel len werden synthetisiert, um einen Ultraschallstrahl zu bilden, der auf die spezifizierte Fokusposition im Subjekt zu fokussieren ist, und dieser Ultraschallstrahl wird in das Subjekt gesendet. The transmission storage device 113 shown in FIG. 18 stores, for example, the transmission delay time data for ultrasonic transducers corresponding to the focus positions shown in FIG. 15. The controller 108 reads out the transmission delay data according to the specified focus positions stored in the transmission storage device 113 and sets them in a group of transmission delay circuits 117 . Driving pulses are output from the transmission delay circuit group 117 in accordance with the transmission delay data set at respective time settings corresponding to the differences in times necessary for learners from corresponding transducers 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 emitted ultrasonic waves reach the specified focus positions. These drive pulses are converted by a group of transmission circuits 102 into high-voltage pulses and drive corresponding converters 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 of a group of transducers 1 , whereby ultrasonic waves are generated to the inside of the subject (not shown). Of these converters 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 emitted ultrasound waves are synthesized to form an ultrasound beam to be focused on the specified focus position in the subject, and this ultrasound beam is sent into the subject.

In das Subjekt gesendete Ultraschallwellen werden von der Gewebegrenze oder dgl. im Subjekt reflektiert und wieder von den Wandlern 1_1, 1_2, . . ., 1_128 empfangen, welche die Gruppe von Wandlern 1 bilden. Diese Empfangssi gnale werden jeweils durch Vorverstärker verstärkt, welche die Gruppe von Vorverstärkern 103 bilden, und in die Verzö gerungs/Addiereinrichtung 7 eingegeben. In diesem Fall speichert die Empfangs-Speichereinrichtung 109 Empfangsver zögerungsdaten, wie in Fig. 15 gezeigt, wie im Falle einer Transmission, entsprechend den in Fig. 14 dargestellten Brennpunkten, und die Empfangsverzögerungsdaten entspre chend den spezifizierten Brennpunkten werden durch die Steuereinrichtung 108 aus der Empfangs-Speichereinrichtung 109 ausgelesen. In diese Verzögerungs/Addiereinrichtung 107 eingegebene Empfangssignale werden in Übereinstimmung mit den Empfangsverzögerungsdaten durch die Verzögerungsleitung 106 entsprechend verzögert, so daß die spezifizierten Brennpunkte im Subjekt gebildet und durch den Addierer 120 miteinander addiert werden. Nur Empfangssignale von Posi tionen rund um den Fokus werden verstärkt, und Empfangssi gnale von anderen Positionen werden unterdrückt. Empfangs signale, die aus diesem Addierer 120 ausgegeben und mitein ander addiert werden, werden zur Anzeigeeinheit, nicht ge zeigt, gesendet, und die Anzeigeeinheit zeigt ein tomogra phisches Bild eines inneren Teils des Subjekt in Überein stimmung mit diesen addierten Empfangssignalen an.Ultrasound waves transmitted into the subject are reflected by the tissue boundary or the like in the subject and again by the transducers 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 received, which form the group of transducers 1 . These receive signals are each amplified by preamplifiers, which form the group of preamplifiers 103 , and input into the delay / adder 7 . In this case, the reception storage device 109 stores reception delay data as shown in FIG. 15, as in the case of transmission, corresponding to the focal points shown in FIG. 14, and the reception delay data corresponding to the specified focal points are received by the controller 108 Storage device 109 read out. Received signals input to this delay / adder 107 are accordingly delayed by the delay line 106 in accordance with the reception delay data, so that the specified focal points are formed in the subject and are added together by the adder 120 . Only receive signals from positions around the focus are amplified, and receive signals from other positions are suppressed. Receive signals output from this adder 120 and added together are sent to the display unit, not shown, and the display unit displays a tomographic image of an inner part of the subject in accordance with these added receive signals.

In diesem Fall wird, wenn die Schallgeschwindigkeit im Subjekt gleichmäßig ist, ein Fokus in Übereinstimmung mit einer in Fig. 15 berechneten Verzögerungszeit gebildet. Ein tatsächlicher menschlicher Körper umfaßt jedoch viele ver schiedene Systeme und Substanzen, wie Fett, Muskeln, Leber, usw., und es ist bekannt, daß die Schallgeschwindigkeit in Fett von 1480 m/s wesentlich niedriger ist als die von 1570 m/s in anderen Systemen und Substanzen, wie Muskeln und Leber.In this case, when the speed of sound in the subject is uniform, a focus is formed in accordance with a delay time calculated in FIG. 15. However, an actual human body includes many different systems and substances such as fat, muscle, liver, etc., and it is known that the speed of sound in fat of 1480 m / s is much lower than that of 1570 m / s in others Systems and substances such as muscles and liver.

Mit anderen Worten besteht ein Problem, daß, wenn die Verzögerungszeit mit der Schallgeschwindigkeit, wie festge legt, eingestellt wird, die Wellenfronten von in einen menschlichen Körper durch die Wandler ausgesendeten Ultra schallwellen oder von Ultraschallwellen, die reflektiert werden, um die Wandler zu erreichen, abgelenkt werden und nicht ausgerichtet sind, was zu einer Verschlechterung der Auflösung führt. Außerdem ist die Dicke der Fettschicht bei einzelnen Subjekten, beispielsweise männlichen und weibli chen menschlichen Körpern, unterschiedlich, und daher kann die Schallgeschwindigkeit im voraus nicht als konstanter Faktor in die Berechnung einbezogen werden.In other words, there is a problem that if the Delay time with the speed of sound as fixed puts, is set, the wavefronts of in one human body emitted by the transducer ultra sound waves or ultrasonic waves that reflect are distracted to reach the transducers and are not aligned, leading to deterioration of the Resolution leads. In addition, the thickness of the fat layer is at individual subjects, for example male and female chen human bodies, different, and therefore can the speed of sound in advance not as constant Factor to be included in the calculation.

Eine Idee zur Bildung eines idealen Fokus durch Detek tieren und Kompensieren dieser Wellenfrontabweichung wurde bereits im US-Patent 4 817 614 vorgeschlagen.An idea for the formation of an ideal focus by Detek and compensate for this wavefront deviation already proposed in U.S. Patent 4,817,614.

Fig. 17 ist eine Grundkonfiguration einer Ultraschall diagnosevorrichtung, die mit dem Merkmal zum Kompensieren der oben beschriebenen Wellenfrontabweichung versehen ist. Um eine überlappende Beschreibung zu vermeiden, werden im folgenden nur die Punkte ausgeführt, die von der in Fig. 16 gezeigten Vorrichtung verschieden sind. Fig. 17 is a basic configuration of an ultrasonic diagnosis device which is provided with the feature for compensating the wavefront deviation described above. In order to avoid an overlapping description, only the points which are different from the device shown in FIG. 16 are explained below.

Wenn die Wandler 1_1, 1_2, . . ., 1_128 durch die Gruppe von Transmissionsschaltungen 102 getrieben werden, werden Ultraschallwellen von diesen Wandlern 1_1, 1_2, . . ., 1_128 in ein Subjekt gesendet. Ausgesendete Ultraschallwellen werden von einer Fokusposition im Subjekt reflektiert, wobei die Wellenfronten von Ultraschallwellen auf Grund einer Fettschicht nahe der Oberfläche des Subjektkörpers voneinander abgelenkt werden. Diese Empfangssignale werden durch die Gruppe von Vorverstärkern 103 entsprechend ver stärkt, dann durch die Verzögerungsleitung 106 beispiels weise unter der Annahme, daß die Schallgeschwindigkeit festgelegt ist, verzögert und nach Abtasten mit einem spezifizierten Zeitintervall und A/D-Wandlung in den Detek tor 121 für ein zeitliches Nacheilen eingegeben. Der Detek tor 121 für ein zeitliches Nacheilen berechnet eine korre lative Funktion von zwei von benachbarten Wandlern erhal tenen Empfangssignalen und ein zeitliches Nacheilen, das heißt, es wird eine Wellenfrontabweichung von zwei Emp fangssignalen vom Maximalwert der korrelativen Funktion er halten. Ein Algorithmus zum Detektieren dieses zeitlichen Nacheilens bildet nicht das Hauptthema der vorliegenden Er findung, ist in einem bekannten Beispiel, US-Patent 4 817 614, detailliert beschrieben und wird daher in dieser Be schreibung weggelassen.If the converters 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 are driven by the group of transmission circuits 102 , ultrasonic waves from these transducers 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 sent to a subject. Transmitted ultrasound waves are reflected from a focus position in the subject, the wave fronts of ultrasound waves being deflected from one another due to a layer of fat near the surface of the subject body. These received signals are amplified accordingly by the group of preamplifiers 103 , then delayed by the delay line 106, for example, assuming that the speed of sound is fixed, and after sampling with a specified time interval and A / D conversion in the detector 121 for entered a time lag. The time lag detector 121 calculates a corrective function of two received signals received from adjacent transducers and a time lag, that is, it will receive a wavefront deviation of two received signals from the maximum value of the correlative function. An algorithm for detecting this time lag does not form the main subject of the present invention, is described in detail in a known example, U.S. Patent 4,817,614 and is therefore omitted from this description.

Obwohl beschrieben ist, daß Empfangssignale in den De tektor 121 für ein zeitliches Nacheilen eingegeben werden, nachdem sie in Digitalsignale umgewandelt wurden, kann ein Detektor für ein zeitliches Nacheilen vorgesehen werden, der eine korrelative Berechnung von Empfangssignalen, wie sie sind, durchführen kann. In diesem Fall werden Empfangs signale durch die Abtast-Halte-Schaltung entsprechend abge tastet, im Analogspeicher akkumuliert und in den Detektor für ein zeitliches Nacheilen eingegeben.Although it is described that received signals are input to the time lag detector 121 after being converted to digital signals, a time lag detector can be provided which can perform a correlative calculation of received signals as they are. In this case, receive signals are sampled accordingly by the sample-and-hold circuit, accumulated in the analog memory and input into the detector for a time lag.

Wenn so vom Detektor 121 für ein zeitliches Nacheilen ein zeitliches Nacheilen detektiert wird, werden Transmis sionsverzögerungszeitdaten und Empfangsverzögerungszeit daten, die in der Transmissions-Speichereinrichtung 113 bzw. der Empfangs-Speichereinrichtung 109 gespeichert sind, überschrieben, so daß durch Kompensieren des zeitlichen Nacheilens richtige Brennpunkte gebildet werden. Daher wird bei der Transmission und beim Empfang folgender Ultra schallwellen die Verzögerungszeit bei der Transmission und beim Empfang kompensiert, und es wird trotz der Ungleich mäßigkeit der Schallgeschwindigkeit ein fein eingestellter Fokus gebildet.Thus, when a time lag is detected by the time lag detector 121 , transmission delay time data and reception delay time data stored in the transmission memory device 113 and the reception memory device 109 are overwritten, so that correct focal points are compensated for by compensating the time lag be formed. Therefore, the delay time in transmission and reception is compensated for the transmission and reception of the following ultrasonic waves, and a finely adjusted focus is formed despite the unevenness of the speed of sound.

In einer in Fig. 17 gezeigten Konfiguration werden die Speicher (Transmissions-Speichereinrichtung 113 und Emp fangs-Speichereinrichtung 109) zum Speichern von Verzöge rungszeitdaten zur Bildung des Fokus der mit der Gleich mäßigkeit der Schallgeschwindigkeit berechnet wurde, als Speicher zum Speichern von Verzögerungszeitdaten nach der Kompensation verwendet, und daher ist sie insofern vorteil haft, als keine neuen Speicher für eine Kompensation zu sätzlich vorgesehen werden müssen. In dieser Konfiguration muß jedoch der Inhalt des RAM wiederum für alle Brennpunkte überschrieben werden. Ungefähr 16 Brennpunkte sind für eine Transmission und ungefähr 64 Brennpunkte für einen Empfang eingestellt, und alle Daten für 128 Wandler, das heißt ein großer Teil der Daten, müssen für alle Brennpunkte über schrieben werden, und daher tritt häufig ein elektrisches Rauschen auf, und es ist unmöglich, die Daten während des Empfangs von Ultraschallwellen zu überschreiben. Demgemäß müssen die Daten der Transmission und des Empfangs überschrieben werden, und daher fällt die Vollbildfrequenz, was zu einem Problem im Betrieb führt.In a configuration shown in FIG. 17, the memories (transmission memory 113 and reception memory 109 ) for storing delay time data to form the focus calculated with the uniformity of the speed of sound are used as memories for storing delay time data after Compensation used, and therefore it is advantageous in that no new memory for compensation must be additionally provided. In this configuration, however, the contents of the RAM must again be overwritten for all focal points. Approximately 16 focal points are set for transmission and approximately 64 focal points for reception, and all data for 128 transducers, that is, a large portion of the data, must be overwritten for all focal points, and therefore electrical noise often occurs and it it is impossible to overwrite the data while receiving ultrasonic waves. Accordingly, the transmission and reception data must be overwritten, and therefore the frame rate drops, causing a problem in operation.

Ein weiteres herkömmliches Beispiel und die zu beach tenden Punkte werden nachstehend beschrieben.Another conventional example and that too beach The following points are described.

Fig. 18 ist eine Grundkonfiguration einer weiteres her kömmlichen Ultraschalldiagnosevorrichtung. Dieses herkömm liche Beispiel ist konfiguriert, um die Phasen von Signalen beim Empfang zu steuern. Fig. 19 zeigt ein Beispiel einer Zeitwellenform eines Empfangssignals. Die Unterschiede zur in Fig. 16 und 17 gezeigten Ultraschalldiagnosevorrichtung werden nachstehend beschrieben. Fig. 18 is a basic configuration of another conventional ultrasonic diagnostic device. This conventional example is configured to control the phases of signals upon receipt. Fig. 19 shows an example of a time waveform of a received signal. The differences from the ultrasonic diagnostic device shown in Figs. 16 and 17 will be described below.

Eine typische Wellenform jedes Empfangssignals ist wie in Fig. 19 gezeigt. Diese Wellenform hat eine konvexe Ein hüllende mit einer natürlichen Frequenz des Wandlers als Träger. Beispielsweise beträgt unter der Annahme, daß ein mit einer durchgehenden Linie gezeigtes Empfangssignal und ein mit einer strichlierten Linie dargestelltes Empfangssi gnal, das um ungefähr 100 ns vom ersteren Empfangssignal abweicht, miteinander addiert werden, das zeitliche Nach eilen in diesem Fall ungefähr 100 ns, und die Distanz von Vorwärts- und Rückwärtswanderungen der Schallwelle während dieses zeitlichen Nacheilens ist ungefähr 0,8 mm, wesent lich kleiner als die Auflösung von 1 mm allgemeiner Ultra schalldiagnosevorrichtungen. Im allgemeinen wird angenom men, daß das zeitliche Nacheilen um ungefähr ±1 Zyklus des Trägers die Auflösung kaum beeinflußt. Wenn jedoch eine Phasendifferenz in entsprechenden Empfangssignalen besteht, sollte nicht nur ein bloßes zeitliches Nacheilen, sondern auch eine derartige Phasendifferenz kompensiert werden. Wenn die Frequenz des Trägers mit 3,5 MHz angenommen wird, weicht die Phase des Empfangssignals um 3/8 Zyklen während 100 ns ab, und daher ist die Unterdrückung dieser Empfangs signale, wenn sie addiert werden, groß und haben die Signa le nach der Addition einen niedrigeren Pegel. Daher muß zur weiteren Verbesserung des Effekts der Addition die Phase ausgerichtet werden, indem feiner als um ungefähr ±1 Zy klus verzögert wird. Wenn eine derartige Phasenausrichtung nur durch die Verzögerungsleitung durchgeführt wird, sollte der Abgriff-Abstand an der Verzögerungsleitung äußerst fein sein, und die Kosten der Verzögerungsleitungen, die Kosten und das Ausmaß der Auswahlschalter sowie des Steuerbetrages werden sich erhöhen. Wie aus der Patentanmeldung Veröffent lichungsnr. 96286-1979 ersichtlich, ist eine Gruppe von Pha senschiebern 104 (siehe Fig. 18) mit den Signalleitungen von Wandlern 1_1, 1_2, . . ., 1_128 verbunden, und die Ausgänge dieser Phasenschieber sind selektiv mit den Abgriffen der Verzögerungsleitung durch Auswahlschalter 105 verbunden. Auf Basis dieser Konfiguration kann die oben beschriebene feine Phasenausrichtung durch die Gruppe von Phasenschie bern 104 durchgeführt werden, und das zeitliche Nacheilen kann durch die Verzögerungsleitung 106, die in einem geeig neten Maßstab ausgebildet werden kann, grob eingestellt werden.A typical waveform of each received signal is as shown in FIG. 19. This waveform has a convex envelope with a natural frequency of the transducer as a carrier. For example, assuming that a reception signal shown with a solid line and a reception signal shown with a broken line, which deviates by approximately 100 ns from the former reception signal, are added together, the time lag in this case is approximately 100 ns, and the distance of forward and backward travel of the sound wave during this time lag is approximately 0.8 mm, much smaller than the resolution of 1 mm of general ultrasound diagnostic devices. In general, it is believed that the time lag of approximately ± 1 cycle of the wearer hardly affects resolution. However, if there is a phase difference in the corresponding received signals, not only a mere time lag, but also such a phase difference should be compensated for. If the frequency of the carrier is assumed to be 3.5 MHz, the phase of the received signal deviates by 3/8 cycles during 100 ns, and therefore the suppression of these received signals when they are added is large and have the signals after Add a lower level. Therefore, to further improve the effect of the addition, the phase must be aligned by retarding finer than about ± 1 cycle. If such phase alignment is performed only by the delay line, the tap spacing on the delay line should be extremely fine, and the cost of the delay lines, the cost and size of the selection switches, and the amount of control will increase. As from the patent application publication no. 96286-1979, a group of phase shifters 104 (see FIG. 18) with the signal lines of converters 1_1 , 1_2,. . ., 1_128 , and the outputs of these phase shifters are selectively connected to the taps of the delay line through selection switches 105 . Based on this configuration, the fine phase alignment described above can be performed by the group of phase shifters 104 , and the time lag can be roughly adjusted by the delay line 106 , which can be formed on a suitable scale.

Im Fall des Empfangs, für den beispielsweise die Fo kusse an den Brennpunkten a1, a2, . . ., a5, b0, b1, . . ., c5 entsprechend eingestellt werden, wie in Fig. 20 gezeigt, werden die Eingangsabgriffe der Verzögerungsleitung 106 für die im Bereich der Zone A angeordneten Brennpunkte a1~a5 durch Steuern der Auswahlschalter 105 ausgewählt, um mit der Differenz der Verzögerungszeit des Punktes a3 übereinzu stimmen, und die Positionen dieser Abgriffe werden durch Phasenschieber 104 fein eingestellt, um mit den entspre chenden Brennpunkten übereinzustimmen. Ähnlich werden die Eingangsabgriffe der Verzögerungsleitung 106 durch Steuern der Auswahlschalter 105 ausgewählt, um die Differenz der Verzögerungszeit am Punkt b3 zum Setzen der Brennpunkte auf die Punkte b0~b5 im Bereich der Zone B, und jener am Punkt c3 zum Setzen der Brennpunkte auf die Punkte c0~c5 im Be reich der Zone C auszugleichen, und die Abgriffe dieser Po sitionen werden durch Phasenschieber 104 fein eingestellt, um mit den entsprechenden Brennpunkten übereinzustimmen.In the case of reception for which, for example, the focusses at the focal points a1, a2,. . ., a5, b0, b1,. . ., c5 are set accordingly, as shown in Fig. 20, the input taps of the delay line 106 for the foci a1 ~ a5 located in the area of the zone A are selected by controlling the selection switches 105 to match the difference in the delay time of the point a3 , and the positions of these taps are fine-tuned by phase shifter 104 to match the corresponding focal points. Similarly, the input taps of the delay line 106 are selected by controlling the selection switches 105 by the difference in the delay time at point b3 for setting the focal points to points b0 ~ b5 in the area of zone B and that at point c3 for setting the focal points on the points To compensate for c0 ~ c5 in the area of zone C, and the taps of these positions are fine-tuned by phase shifters 104 to match the corresponding focal points.

Eine elektromagnetische Verzögerungsleitung wird ver breitet als Verzögerungsleitung verwendet. Eine derartige Verzögerungsleitung stellt nicht immer eine ideale Verzöge rungsleitung dar und kann einen Fehler enthalten. Wenn ein Ultraschallstrahl wie beim Sektorscannen oder Erhöhen der Scan-Apertur, um eine höhere Auflösung zu erhalten, abzu lenken ist, steigt die Verzögerungszeit durch die Verzöge rungsleitung häufig an, um eine Dauer von mehr als maximal 10 µs zu erreichen. In diesem Fall beträgt, obwohl eine Differenz der Verzögerungszeit von jedem Eingangsabgriff zu einem Ausgang 1% ist, das zeitliche Nacheilen von Emp fangssignalen schließlich mehr als 100 µs, und die Phase wird größtenteils abgelenkt. Im herkömmlichen Beispiel wurde daher die Verzögerungszeit, die von jedem Eingangsab griff zu einem Ausgang der an der Vorrichtung montierten Verzögerungsleitung erhalten wurde, gemessen, wurden Pha sensteuerdaten auf Basis der Meßdaten erstellt und die er haltenen Daten in der Empfangsspeichereinrichtung 109 ge speichert. Die tatsächliche Vorrichtung weist üblicherweise acht Zonen auf, und demgemäß werden die Abgriffe der Verzö gerungsleitung auf acht verschiedenen Wegen ausgewählt. Es gibt jedoch 64 oder mehr Brennpunkte, die eingestellt werden können, und daher müssen die Phasensteuerdaten von 64 Brennpunkten für jede der acht Zonen korrigiert werden. Diese Daten sind nicht Hardware-kompatibel, da die Verzöge rungsleitung mit dem Vorrichtungstyp variiert. Mit anderen Worten ist es bei jeder Vorrichtung notwendig, alle Phasen steuerdaten zu korrigieren und diese in einer Speicherein richtung zu speichern, was eine wesentliche Belastung für die Hersteller bedeutet.An electromagnetic delay line is widely used as a delay line. Such a delay line is not always an ideal delay line and may contain an error. If an ultrasound beam is to be deflected, as in the case of sector scanning or increasing the scan aperture in order to obtain a higher resolution, the delay time through the delay line often increases in order to achieve a duration of more than 10 μs at the most. In this case, although a difference in the delay time from each input tap to an output is 1%, the time lag of received signals is finally more than 100 µs, and the phase is largely deflected. In the conventional example, therefore, the delay time obtained from each input tap to an output of the delay line mounted on the device was measured, phase control data was created based on the measurement data, and the data obtained was stored in the reception storage device 109 . The actual device typically has eight zones, and accordingly the taps of the delay line are selected in eight different ways. However, there are 64 or more focal points that can be set, and therefore the phase control data of 64 focal points must be corrected for each of the eight zones. This data is not hardware compatible because the delay line varies with the type of device. In other words, it is necessary for each device to correct all phase control data and to save them in a storage device, which means a significant burden for the manufacturer.

Wie oben beschrieben, gab es viele Probleme in bezug auf die Speicherung und erneute Eingabe von Transmissionsverzö gerungszeitdaten und Empfangsverzögerungszeitdaten.As described above, there have been many problems with the storage and re-entry of transmission delays delivery time data and reception delay time data.

Aus IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 35, Nr. 1, 1988, S. 14-21 ist ein dynamisches synchrones Fokussierungsverfahren zur Erstellung von Ultraschallbildern bekannt, wobei Signale der jeweiligen Kanäle durch den Mischvorgang in der Phase lediglich geändert werden, jedoch keine Verzögerung erfahren. Speziell wird dabei ein Steuervorgang derart durchgeführt, daß eine Apertur begrenzt wird, so daß eine Verzögerungsdifferenz der jeweiligen Empfangsgröße innerhalb einer Periode einer Mittenfrequenz liegt, wie sich dies beispielsweise aus der Gleichung 2) der Entgegenhaltung ableiten läßt.From IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 35, No. 1, 1988, pp. 14-21 a dynamic synchronous focusing method for Creation of ultrasound images known, taking signals of the respective channels through the mixing process in phase can only be changed, but no delay Experienced. In particular, a control process becomes such performed that an aperture is limited so that a Delay difference of the respective receive variable is within a period of a center frequency, such as this can be seen, for example, from equation 2) of Deduction can be derived.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ultra schalldiagnosevorrichtung der zuvor definierten Art zu schaffen, welche die Möglichkeit bietet, selbst bei Ver größerung einer Scan-Apertur und bei materialbedingten Laufzeitunterschieden der jeweiligen Ultraschallsignale eine hochqualitative Darstellung der darzustellenden tomographischen Bilder zu erreichen.The object of the present invention is an ultra sound diagnostic device of the previously defined type create, which offers the possibility, even with Ver enlargement of a scan aperture and material-related ones Differences in transit time of the respective ultrasound signals a high quality representation of the ones to be displayed to achieve tomographic images.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1 solved.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Particularly advantageous configurations and refinements endings of the invention emerge from the subclaims.

Im Fall einer Ultraschalldiagnosevorrichtung vom li nearen Scan-Typ, welche mit einer Ultraschallsonde vom li nearen Scan-Typ versehen ist, die eine Anzahl von Ultra schallwandlern, die linear angeordnet sind, als oben be schriebene Ultraschallsonde aufweist und ein 2-dimensiona les Scannen durchführt, indem eine Scan-Linie normal zur Array-Richtung einer Anzahl von Ultraschallwandlern gebil det wird und die Scan-Linie sequentiell in der oben be schriebenen Array-Richtung verschoben wird, um ein rechtwinkeliges tomographisches Bild eines inneren Teils eines Subjekts zu erhalten, ist die oben beschriebene Ver zögerungszeit-Steuereinrichtung eingerichtet, um die Verzö gerungs/Addiereinrichtung zu steuern, so daß die Emp fangssignale gemäß einem nachstehend angegebenen Ausdruck verzögert werden, wobei die Distanz zwischen der Scan-Linie und jedem Ultraschallwandler H ist, ein Zeitraum vom Zeitpunkt der Transmission von Ultraschallwellen t ist, die Schallgeschwindigkeit im Subjekt V ist, jede Verzöge rungszeit K ist und eine spezifizierte Konstante, um einen negativen Wert der Verzögerungszeit K zu vermeiden, D ist.
In the case of an ultrasonic diagnostic device of the linear scan type, which is provided with an ultrasonic probe of the linear scan type, which has a number of ultrasonic transducers, which are arranged linearly, as described above, and performs a 2-dimensional scanning by forming a scan line normal to the array direction of a number of ultrasonic transducers and sequentially shifting the scan line in the array direction described above to obtain a right angle tomographic image of an inner part of a subject is The above-described delay time controller is arranged to control the delay / adder so that the received signals are delayed according to an expression given below, where the distance between the scan line and each ultrasonic transducer is H, a period from the time of transmission of ultrasonic waves t is the speed of sound in the subject V, j is the delay time K and is a specified constant to avoid a negative value of the delay time K, D.

K = D - H²/(V²t) (4)K = D - H ² / (V ² t) (4)

In dieser Ultraschalldiagnosevorrichtung vom linearen Scan-Typ ist die obige Verzögerungszeit-Steuereinrichtung vorzugsweise eingerichtet, um die Verzögerungs/Addierein richtung in Übereinstimmung mit jeder Verzögerungszeit K zu steuern, die zu einem ganzzahligen Wert gemacht wird, indem sie in Einheitszeiten quantisiert wird, und kann diese ein gerichtet sein, um die Verzögerungs/Addiereinrichtung in Übereinstimmung mit jeder Verzögerungszeit K zu steuern, die unter Verwendung von D, H/V und t erhalten wird, die zu ganzzahligen Werten gemacht werden, indem diese Werte als Einheitszeiten quantisiert werden. Die Verzögerungs/Addier einrichtung kann unter Verwendung eines Ausdrucks gesteuert werden, der durch geeignetes Transformieren des Ausdrucks (4) erhalten wird.In this linear scan type ultrasonic diagnostic apparatus, the above delay time controller is preferably arranged to control the delay / adder in accordance with each delay time K made an integer value by quantizing it in unit times, and can be arranged to control the delay / adder in accordance with each delay time K obtained using D, H / V and t which are made integer values by quantizing these values as unit times. The delay / adder can be controlled using an expression obtained by appropriately transforming expression ( 4 ).

Nachstehend wird Ausdruck (4) im Fall einer Ultra schalldiagnosevorrichtung vom linearen Scan-Typ be schrieben.Expression ( 4 ) will be described below in the case of a linear scan type ultrasonic diagnostic device.

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung für die Be rechnung des Verzögerungsbetrages beim linearen Scannen. Fig. 1 is an explanatory diagram for the calculation of the amount of delay in linear scanning.

Der Zeitpunkt, unmittelbar nach welchem eine Ultra schallwelle vom Punkt O ausgesendet wurde, wird als Zeit 0 angenommen, und die Zeit t wird eingestellt. Es wird ange nommen, daß eine Ultraschallwelle, die am Punkt A (oder A') in einer Distanz H vom Punkt O zu einem bestimmten Zeit punkt t empfangen wird, vom Punkt F auf der Scan-Linie re flektiert wird. Wenn die Länge des Segments FO der Brenn weite k ist, ist der folgende nachstehende Ausdruck ge geben:
The point in time immediately after which an ultrasonic wave was emitted from point O is assumed to be time 0, and the time t is set. It is assumed that an ultrasonic wave received at point A (or A ') at a distance H from point O at a certain time point t is reflected by point F on the scan line. If the length of the segment FO is the focal length k, the following expression is given:

FA = √h² + k² FA = √h² + k²

Eine Distanz, entlang welcher eine Ultraschallwelle bis zu einem Zeitpunkt t fortschreitet, ist wie nachstehend angegeben:
A distance along which an ultrasonic wave progresses until a time t is given as follows:

Vt = k + FA
Vt = k + FA

Daher ergibt sich:
Therefore:

(Vt - k)² = FA²
(Vt - k) ² = FA²

V²t² - 2Vtk + k² = h² + k²
V²t² - 2Vtk + k² = h² + k²

Demgemäß ist die an den Punkten A und A' gegebene Ver zögerungszeit K wie nachstehend angegeben:
Accordingly, the delay time K given at points A and A 'is as follows:

Bei der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß der vor liegenden Erfindung werden in dem Fall, in dem kein zeitli ches Nacheilen besteht, idealwerte in einer Speicherein richtung gespeichert, d. h. der in der vorliegenden Erfin dung spezifizierten ersten Speichereinrichtung, wobei ein zeitliches Nacheilen aufgrund einer Ungleichmäßigkeit der Schallgeschwindigkeit im menschlichen Körper oder einer Verzögerungszeit von einem Eingangsabgriff der Verzöge rungsleitungen 6 zu einem Ausgangsanschluß gespeichert wird, beispielsweise als Phasenwert bei einer Trägerfre quenz eines Signals in der zweiten Speichereinrichtung, die zusätzlich vorgesehen ist, und es werden Steuerdaten durch Addieren dieser aus beiden Speichereinrichtungen ausgelese nen Daten erhalten.In the ultrasound diagnostic device according to the present invention, in the case where there is no temporal lag, ideal values are stored in a memory device, that is, the first memory device specified in the present invention, with a time lag due to an unevenness of the speed of sound in human Body or a delay time from an input tap of the delay lines 6 to an output terminal is stored, for example as a phase value at a carrier frequency of a signal in the second memory device, which is additionally provided, and control data are obtained by adding these data read out from both memory devices .

In diesem Fall kann die zweite Speichereinrichtung nur so viele Daten wie die Anzahl von Scan-Linien, um die Un gleichmäßigkeit der Schallgeschwindigkeit in einem mensch lichen Körper zu kompensieren, und einen Kompensationsbe trag der Verzögerungszeit für entsprechende Zonen im Falle der Kompensation einer Differenz der Verzögerungszeit durch die Verzögerungsleitung speichern, und daher kann die zwei te Speichereinrichtung mit einer weit geringeren Kapazität als die erste Speichereinrichtung verwendet werden. Es ist zufriedenstellend, nur in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherte Kompensationsdaten zu überschreiben, und ein Überschreiben aller Steuerdaten für die Verzögerungszeit, das bisher erforderlich war, ist unnötig.In this case, the second storage device can only as much data as the number of scan lines to the Un uniformity of the speed of sound in a human being body to compensate, and a compensation the delay time for corresponding zones in the case the compensation of a difference in the delay time by save the delay line, and therefore the two te storage device with a much lower capacity can be used as the first storage device. It is satisfactory, only in the second storage device overwrite stored compensation data, and a Overwrite all control data for the delay time, what was previously required is unnecessary.

Wie oben beschrieben, ist die erste Ultraschalldiagno sevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingerich tet, um zur Anwendung des dynamischen Fokuseinstellverfah rens eine Berechnung durchzuführen, um zu prüfen, von wel cher Fokusposition ein Signal, das soeben von einem Wandler erhalten wurde, in Übereinstimmung mit einer Zeit reflek tiert wird, die seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem eine Ultraschallwelle gesendet wurde, (oder um die Ergeb nisse von Berechnungen zu speichern), und um die Verzöge rungszeit jedes Empfangssignals, das durch jeden Wandler erhalten wird, in Übereinstimmung mit dem Berechnungser gebnis zu bestimmen, und daher kann diese Ultraschalldia gnosevorrichtung einen geeignet positionierten Fokus bilden und eine hohe Auflösung von Bildern vorsehen, sogar wenn die Scan-Apertur vergrößert ist. Die Ultraschalldiagnose vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind einge richtet, um Steuerdaten zur Bestimmung der Verzögerungszeit in der ersten Speichereinrichtung und Kompensationsdaten zum Kompensieren der Steuerdaten in der zweiten Speicher einrichtung zu speichern, aus der ersten bzw. zweiten Speichereinrichtung ausgelesene Steuerdaten und Kompen sationsdaten zu addieren und die Verzögerungszeit bei der Transmission und beim Empfang in Übereinstimmung mit diesen addierten Daten zu bestimmen, und daher können diese Ultra schalldiagnosevorrichtungen leicht bei einer hohen Ge schwindigkeit eine Differenz der Verzögerungszeit auf Grund einer Ungleichmäßigkeit der Schallgeschwindigkeit und einer Verzögerung durch die Verzögerungsleitung absorbieren.As described above, the first is ultrasound diagnosis device according to the present invention to apply the dynamic focus adjustment method rens to perform a calculation to check which of cher focus position a signal that has just been received from a transducer was obtained in accordance with a time reflect which has elapsed since the date on which an ultrasound wave was sent (or the results nisse of calculations) and the delays time of each received signal by each transducer is obtained in accordance with the calculator result, and therefore this ultrasound slide form a suitably positioned focus and provide high resolution images even if the scan aperture is enlarged. The ultrasound diagnosis devices according to the present invention are on sets up control data to determine the delay time in the first storage device and compensation data to compensate for the control data in the second memory save device from the first or second Storage device read control data and Kompen addition data and the delay time at the Transmission and on receipt in accordance with these to determine added data, and therefore this Ultra sound diagnostic devices easily at a high Ge speed is a difference in the delay time due to an unevenness in the speed of sound and one Absorb delay through the delay line.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfüh rungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher er läutert. In the following the invention is based on Ausfü Example with reference to the drawing he purifies.

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung der Berechnung der Verzögerungszeit beim linearen Scannen; Fig. 1 is an explanatory illustration of the calculation of the delay time in linear scanning;

Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung der Berechnung der Verzögerungszeit beim phasengesteuerten Array-Sektor- Scannen; Fig. 2 is an explanatory illustration of the calculation of the delay time in phased array sector scanning;

Fig. 3 ist ein Blockbild, das die Konfiguration einer Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention;

Fig. 4 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen Scan-Linien und Wandlern beim linearen Scannen zeigt; Fig. 4 is an illustration showing a relationship between scan lines and transducers in linear scanning;

Fig. 5 ist ein Blockbild, das die Einrichtung zum Be rechnen von Empfangsverzögerungsbeträgen beim linearen Scannen zeigt; Fig. 5 is a block diagram showing the means for calculating reception delay amounts in linear scanning;

Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen Scan-Linien und Wandlern beim phasengesteuerten Array-Sektor-Scannen zeigt; Fig. 6 is a graph showing a relationship between scan lines and transducers in phased array sector scanning;

Fig. 7 ist ein Blockbild, das die Einrichtung zum Be rechnen von Empfangsverzögerungsbeträgen beim phasenge steuerten Array-Sektor-Scannen zeigt; Fig. 7 is a block diagram showing the means for calculating reception delay amounts in phased array sector scanning;

Fig. 8 ist ein Konfigurations-Blockbild, das eine Kon figuration der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 8 is a configuration block diagram showing a con figuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention;

Fig. 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Verzögerungsmusters, das in der ersten Speichereinrichtung gespeichert ist, und eines tatsächlich anzugebenden Verzö gerungsmusters zeigt; Fig. 9 is a diagram showing an example of a delay pattern stored in the first storage means and an actual delay pattern to be specified;

Fig. 10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel von in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Kompensa tions-Verzögerungsdaten zeigt; Fig. 10 is a diagram showing an example of data stored in the second memory means Kompensa tions delay data;

Fig. 11 ist ein Konfigurations-Blockbild, das ein Variationsbeispiel der in Fig. 8 dargestellten Ausführungs form zeigt; Fig. 11 is a configuration block diagram showing a variation example of the embodiment shown in Fig. 8;

Fig. 12 ist ein Konfigurations-Blockbild einer Ultra schalldiagnosevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung; Fig. 12 is a configuration block diagram of an ultrasound diagnostic apparatus according to a further execution of the present invention;

Fig. 13 ist ein Blockbild, das ein Konfigurationsbei spiel der herkömmlichen Ultraschalldiagnosevorrichtung zeigt; Fig. 13 is a block diagram showing a configuration example of the conventional ultrasonic diagnostic device;

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die eine Be ziehung zwischen in einem Array angeordneten Ultraschall wandlern und Fokuspositionen im Subjekt zeigt; Fig. 14 is a graph showing a relationship between ultrasound transducers arranged in an array and focus positions in the subject;

Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die eine Be ziehung zwischen Wandlern und der Verzögerungszeit zeigt; Fig. 15 is a graph showing a relationship between transducers and the delay time;

Fig. 16 ist ein Blockbild, das ein weiteres Konfigura tionsbeispiel der herkömmlichen Ultraschallwandler zeigt; Fig. 16 is a block diagram showing another example tion configura the conventional ultrasonic transducer shows;

Fig. 17 ist ein Konfigurations-Blockbild einer Ultra schalldiagnosevorrichtung, die mit einer Konfiguration zum Kompensieren einer Wellenfrontabweichung versehen ist; Fig. 17 is a configuration block diagram of an ultrasonic diagnostic device provided with a configuration for compensating a wavefront deviation;

Fig. 18 ist ein Konfigurations-Blockbild einer weiteren unterschiedlichen herkömmlichen Ultraschalldiagnosevorrich tung; Fig. 18 is a configuration block diagram of another different conventional ultrasonic diagnostic device;

Fig. 19 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Zeitwellenform von Empfangssignalen zeigt; und Fig. 19 is a diagram showing an example of a time waveform of received signals; and

Fig. 20 ist eine erläuternde Darstellung von Fokusposi tionen, die eine Beziehung zwischen dem Array von Ultra schallwandlern und Fokuspositionen im Subjekt repräsen tieren. Fig. 20 is an explanatory view of functions of focus Posi, the sound transducers, a relationship between the array of ultra and animals repre in the subject focus positions.

Fig. 3 ist ein Konfigurations-Blockbild einer Ultra schalldiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden, ist die folgende Beschreibung nur auf die Unter schiede zum in Fig. 13 gezeigten herkömmlichen Beispiel be schränkt. Fig. 3 is a configuration block diagram of an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. In order to avoid duplicate description, the following description is limited only to the differences from the conventional example shown in FIG. 13.

In dieser Ausführungsform ist die Einrichtung 12 zum Berechnen von Empfangsverzögerungsbeträgen anstatt der Ein richtung 7 zum Speichern von Empfangs-Verzögerungsbeträgen vorgesehen. Diese Einrichtung 12 zum Berechnen von Emp fangs-Verzögerungsbeträgen führt einen Echtzeit-Betrieb entsprechend dem Typ der Wandler und dem Typ des Scan-Modus durch und stellt Empfangsverzögerungs-Steuerdaten auf Basis des Betriebsergebnisses in der Empfangsverzögerungseinrich tung 10 ein, so daß die von den Wandlern 1 erhaltenen Emp fangssignale adaptiv durch die Empfangsverzögerungseinrich tung 10 verzögert werden.In this embodiment, the device 12 for calculating reception delay amounts is provided instead of the device 7 for storing reception delay amounts. This receiving delay amount calculating means 12 performs real-time operation according to the type of the converters and the type of the scanning mode, and sets reception delay control data based on the operation result in the reception delay device 10 so that the ones from the converters 1 received received signals are adaptively delayed by the receive delay device 10 .

Im folgenden werden die Beispiele der Einrichtung zum Berechnen von Empfangs-Verzögerungsbeträgen gemäß den Typen der Wandler 1 und des Scan-Modus beschrieben.The following describes the examples of the device for calculating reception delay amounts according to the types of the transducers 1 and the scan mode.

Fig. 4 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen Scan-Linien und Wandlern beim linearen Scannen zeigt, und Fig. 5 ist ein Konfigurations-Blockbild der Einrichtung zum Berechnen von Empfangs-Verzögerungsbeträgen beim linearen Scannen. Fig. 4 is a diagram showing a relationship between scan lines and transducers in linear scanning, and Fig. 5 is a configuration block diagram of the device for calculating reception delay amounts in linear scanning.

In diesem Beispiel wird angenommen, daß 128 Wandler mit einem Abstand P in einem Array angeordnet sind und die Bezeichnungen 0, 1, . . ., i - 1, i, . . ., n - 1, n, . . ., 128 in dieser Reihenfolge von links erhalten.In this example it is assumed that 128 converters are arranged at a distance P in an array and the Designations 0, 1,. . ., i - 1, i,. . ., n - 1, n,. . ., 128 in get this order from the left.

In diesem Fall wird angenommen, daß die Scan-Linie n als Normale verläuft, die durch das Zentrum zwischen dem Wandler n - 1 und dem Wandler n hindurchgeht, wie gezeigt, und an dieser Scan-Linie reflektierte Ultraschallwellen vom Wandler i empfangen werden. In diesem Fall ist eine Distanz Hn,i zwischen dem Scan n und dem Wandler i wie nachstehend angegeben.
In this case, it is assumed that the scan line n is normal, which passes through the center between the transducer n-1 and the transducer n, as shown, and ultrasonic waves reflected on this scan line are received by the transducer i. In this case, a distance Hn, i between the scan n and the transducer i is as given below.

Hn,i = |(n - i - 1/2) . P (5)Hn, i = | (n - i - 1/2). P (5)

Demgemäß wird, wenn diese Distanz Hn,i für H im Aus druck (4) in bezug auf die Wandler eingesetzt wird, die Verzögerungszeit Kn,i jedes Wandlers in jeder Scan-Linie wie nachstehend gezeigt erhalten.
Accordingly, when this distance Hn, i for H in expression ( 4 ) is used with respect to the transducers, the delay time Kn, i of each transducer in each scan line is obtained as shown below.

Kn,i = D - Hn,i²/(V²t) (6)Kn, i = D - Hn, i² / (V²t) (6)

Der Ausdruck (5) kann wie nachstehend gezeigt trans formiert werden:
Expression ( 5 ) can be transformed as shown below:

Hn,i = P . |n - i| - P/2 (7)Hn, i = P. | n - i | - P / 2 (7)

Der Abstand P ist eine Konstante, die in Übereinstim mung mit dem Array von Wandlern vorherbestimmt wird, und daher wird die Distanz Hn,i primär gemäß einem absoluten Wert |n - 1| der Differenz zwischen der Scan-Linie Nr. n und dem Wandler Nr. i bestimmt.The distance P is a constant that is in agreement predetermined with the array of transducers, and therefore the distance Hn, i becomes primarily according to an absolute Value | n - 1 | the difference between the scan line n and the converter no. i determined.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen den Scan-Linien und den Wandlern beim phasengesteuer ten Array-Sektor-Scannen zeigt, und Fig. 7 ist ein Konfigu rations-Blockbild der Einrichtung zum Berechnen von Emp fangs-Verzögerungsbeträgen beim phasengesteuerten Array- Sekor-Scannen. Fig. 6 is a diagram showing a relationship between the scan lines and the transducers in phased array sector scanning, and Fig. 7 is a configuration block diagram of the device for calculating reception delay amounts in the phased Array sector scanning.

Beim phasengesteuerten Array-Sektor-Scannen verläuft eine Anzahl von Scan-Linien radial. In diesem Fall wird an genommen, daß insgesamt 128 Scan-Linien mit den Scan-Linien Nr. 0~127 vorgesehen sind und die Scan-Linie Nr. 0 und die Scan-Linie Nr. 127 symmetrisch verlaufen, wodurch andere Scan-Linien unter gleichen Winkeln zwischen den Scan-Linien Nr. 0 und Nr. 127 angeordnet sind. Demgemäß verläuft die Scan-Linie Nr. 64 in eine vertikale Richtung in der Darstel lung, das heißt eine Richtung normal zur Array-Richtung der Wandler.Phased array sector scanning works a number of scan lines radial. In this case, is on taken that a total of 128 scan lines with the scan lines No. 0 ~ 127 are provided and the scan line No. 0 and the Scan line number 127 run symmetrically, causing others Scan lines at equal angles between the scan lines No. 0 and No. 127 are arranged. Accordingly, the Scan line number 64 in a vertical direction on the display lung, that is a direction normal to the array direction of the Converter.

Wenn ein durch die Scan-Linie der Scan-Linie Nr. 0 und die Scan-Linie von Nr. 127 gebildeter Winkel ϕ ist, und ein durch die Scan-Linie (Senkrechte) der Scan-Linie Nr. 64 und die Scan-Linie von Nr. n gebildeter Winkel θn ist, und eine Distanz Hn,i zwischen dem Zentrum eines Arrays von Wandlern (einem Punkt, an dem die Scan-Linie der Scan-Linie Nr. 64 und ein Wandler einander schneiden) und dem Wandler des Wandlers Nr. i Hn,i ist, sind diese Werte wie nachstehend angegeben:
When an angle formed by the scan line of the scan line No. 0 and the scan line of No. 127 is ϕ, and one by the scan line (perpendicular) of the scan line No. 64 and the scan line is the angle θn formed by No. n, and a distance Hn, i between the center of an array of transducers (a point where the scan line of the scan line No. 64 and a transducer intersect with each other) and the transducer of the transducer No. i Hn, i, these values are as follows:

θn = (n - 64)ϕ/128 (8)
θn = (n - 64) ϕ / 128 (8)

Hn,i = |(n - i - 1/2) . P| (9)Hn, i = | (n - i - 1/2). P | (9)

Wie aus den Ausdrücken (8) und (9) bekannt ist, sind ϕ und P vorherbestimmt, und daher ist der Winkel θn primär durch n und die Distanz Hn,i auch primär durch |n - 1| bestimmt.As is known from expressions ( 8 ) and ( 9 ), ϕ and P are predetermined, and therefore the angle θn is primarily by n and the distance Hn, i is also primarily by | n - 1 | certainly.

Die Verzögerungszeit Kn,i jedes Wandlers auf jeder Scan-Linie wird, wie nachstehend angegeben, erhalten.
The delay time Kn, i of each transducer on each scan line is obtained as indicated below.

Kn,i = D - {(Hn,i sinθn/V) (-t + Hn,i/(Vsinθn/V))} /{t - Hn,i sinθn/V} (10)Kn, i = D - {(Hn, i sinθn / V) (-t + Hn, i / (Vsinθn / V))} / {t - Hn, i sinθn / V} (10)

Die Scan-Linie Nr. n und der Wandler Nr. i werden in den Rechner 12-1 eingegeben, und ein absoluter Wert einer Dif ferenz dieser Werte wird erhalten. Das Sondenauswahlsignal, die Scan-Linie Nr. n und der Wert |n - i|, erhalten vom Rech ner 12-1, werden in den ROM 12-2 eingegeben, und Hn,i sin θn/V und Hn,i/(Vsinθn) werden ausgelesen. Der aus dem ROM 12-2 ausgelesene Wert Hn,i sinθn/V wird mit dem Zeitraum t in den Subtrahierer 12-10 eingegeben, und der Wert t - Hn,i sinθn/V wird von diesem Subtrahierer 12-10 erhalten. Der aus dem ROM 12-2 ausgelesene Wert Hn,i/(Vsinθn) wird mit dem Zeitraum t in den Addierer 12-11 eingegeben, und der Wert -t + Hn,i/(Vsinθn) wird von diesem Addierer 12-11 er halten. Der vom Addierer 12-11 erhaltene Wert -t + Hn,i/(Vsinθn) und der aus dem ROM 12-2 ausgelesene Wert Hn,i sinθn/V werden in den Vervielfacher 12-12 eingegeben, und der Wert (Hn,i sinθn/V) {-t + Hn,i/(Vsinθn)} wird vom Ver vielfacher 12-12 erhalten. Der von diesem Vervielfacher er haltene Wert (Hn,i sinθn/V) {-t + Hn,i/(Vsinθn)} wird in einen Teiler 12-13 zusammen mit dem vom Subtrahierer 12-10 erhaltenen Wert t - Hn,i sinθn/V eingegeben, und der Wert {(Hn,i sinθn/V) (-t + Hn,i/(Vsinθn))}/{t - Hn,i sinθn/V} wird von diesem Teiler 12-13 erhalten. Der erhaltene Wert und die Konstante D werden in den Subtrahierer 12-14 einge geben, und jede Verzögerungszeit, wie nachstehend angege ben, wird vom Subtrahierer 12-14 erhalten. Dieser Ausdruck (11) ist gleich wie Ausdruck (10).
The scan line No. n and the converter No. i are input to the calculator 12-1 , and an absolute value of a difference of these values is obtained. The probe selection signal, the scan line No. n and the value | n-i | obtained from the calculator 12-1 are input to the ROM 12-2 , and Hn, i sin θn / V and Hn, i / ( Vsinθn) are read out. The value Hn, i sinθn / V read out from the ROM 12-2 is input to the subtractor 12-10 with the period t, and the value t-Hn, i sinθn / V is obtained from this subtractor 12-10 . The value Hn, i / (Vsinθn) read out from the ROM 12-2 is input to the adder 12-11 with the period t, and the value -t + Hn, i / (Vsinθn) is obtained from this adder 12-11 hold. The value -t + Hn, i / (Vsinθn) obtained from the adder 12-11 and the value Hn, i sinθn / V read from the ROM 12-2 are input to the multiplier 12-12 , and the value (Hn, i sinθn / V) {-t + Hn, i / (Vsinθn)} is obtained from multiplier 12-12 . The value obtained from this multiplier (Hn, i sinθn / V) {-t + Hn, i / (Vsinθn)} is divided into a divider 12-13 together with the value t - Hn, i sinθn obtained from the subtractor 12-10 / V and the value {(Hn, i sin θn / V) (-t + Hn, i / (Vsin θn))} / {t - Hn, i sin θn / V} is obtained from this divider 12-13 . The obtained value and the constant D are input to the subtractor 12-14 , and each delay time as shown below is obtained from the subtractor 12-14 . This expression ( 11 ) is the same as expression ( 10 ).

Kn,i = D - {(Hn,i sinθn/V) (-t + Hn,i/(Vsinθn/V))} /{t - Hn,i sinθn/V} (11)Kn, i = D - {(Hn, i sinθn / V) (-t + Hn, i / (Vsinθn / V))} / {t - Hn, i sinθn / V} (11)

In den obigen Absätzen wird die Einrichtung 12 zum Be rechnen von Empfangs-Verzögerungsbeträgen (siehe Fig. 3) als Hardware-Beispiel beschrieben; die Berechnung des Verzöge rungsbetrages kann jedoch gemäß einer Software durch einen Computer, der in die Vorrichtung eingebaut ist, durchge führt werden.In the above paragraphs, the device 12 for calculating reception delay amounts (see FIG. 3) is described as a hardware example; however, the calculation of the delay amount can be performed according to software by a computer built into the device.

Eine Speichereinrichtung zum Speichern des im voraus berechneten Empfangs-Verzögerungsbetrags, wie im herkömmli chen Beispiel, kann anstatt der Einrichtung 12 zum Berech nen von Empfangs-Verzögerungsbeträgen vorgesehen sein, um die gespeicherten Werte zum Steuern der Empfangs-Verzöge rungseinrichtung 10 auszulesen. Sogar in diesem Fall kann die Notwendigkeit einer größeren Scan-Apertur erfüllt werden.A storage device for storing the reception delay amount calculated in advance, as in the conventional example, may be provided instead of the device 12 for calculating reception delay amounts in order to read out the stored values for controlling the reception delay device 10 . Even in this case, the need for a larger scan aperture can be met.

Fig. 8 ist ein Blockbild der Grundkonfiguration einer Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Kompo nenten wie die im entsprechenden herkömmlichen Beispiel (siehe Fig. 17) erhalten die gleichen Bezugszahlen, und nachstehend werden nur unterschiedliche Punkte beschrieben. Fig. 8 is a block diagram of the basic configuration of an ultrasonic diagnosis device according to another exporting approximately of the present invention. The same components as those in the corresponding conventional example (see Fig. 17) are given the same reference numerals, and only different points are described below.

Diese Ultraschalldiagnosevorrichtung ist mit einer zweiten Transmissions-Speichereinrichtung 114 und einer zweiten Empfangs-Speichereinrichtung 110 zum Speicerhn von Kompensationsdaten zusätzlich zur ersten Transmission-Spei chereinrichtung 113' und der ersten Empfangs-Speicherein richtung 109' zum Speichern von Transmissions-Verzögerungs zeitdaten bzw. Empfangs-Verzögerungszeitdaten (Steuerdaten, wie in der vorliegenden Erfindung definiert) entsprechend der herkömmlichen Transmission-Speichereinrichtung 113 und Empfangs-Speichereinrichtung 109 versehen. Bei der tatsäch lichen Verzögerungszeitsteuerung werden an der Transmis sionsseite die Steuerdaten und die Kompensationsdaten, die aus der ersten Transmissions-Speichereinrichtung 113' bzw. der zweiten Transmission-Speichereinrichtung 114 ausgelesen werden, durch eine Gruppe von Addierern 115 addiert und zur Verzögerungsschaltung 117 gesendet, und an der Empfänger seite werden die Steuerdaten und die Kompensationsdaten, die aus der ersten Empfangs-Speichereinrichtung 109' bzw. der zweiten Empfangs-Speichereinrichtung 110 ausgelesen werden, durch eine Gruppe von Addierern 111 addiert und zur Verzögerungs/Addiereinrichtung 107 gesendet.This ultrasound diagnostic device is equipped with a second transmission storage device 114 and a second reception storage device 110 for storing compensation data in addition to the first transmission storage device 113 'and the first reception storage device 109 ' for storing transmission delay time data or reception data. Delay time data (control data as defined in the present invention) is provided in accordance with the conventional transmission storage device 113 and reception storage device 109 . In the actual delay timing control, the control data and the compensation data, which are read out from the first transmission storage device 113 'and the second transmission storage device 114, are added on the transmission side by a group of adders 115 and sent to the delay circuit 117 , and On the receiver side, the control data and the compensation data, which are read out from the first reception memory device 109 'and the second reception memory device 110, are added by a group of adders 111 and sent to the delay / adder device 107 .

Diese in Fig. 8 gezeigte Ultraschalldiagnosevorrichtung ist mit einem Detektor 121 für ein zeitliches Nacheilen ähnlich jenem des herkömmlichen Beispiels, wie in Fig. 17 gezeigt, versehen, und Kompensationsdaten zum Kompensieren eines zeitlichen Nacheilens, das durch diesen Detektor für ein zeitliches Nacheilen detektiert wird, werden in der zweiten Transmission-Speichereinrichtung 114 und der zweiten Empfangs-Speichereinrichtung 110 gespeichert.This ultrasonic diagnostic apparatus shown in Fig. 8 is provided with a time lag detector 121 similar to that of the conventional example as shown in Fig. 17, and compensation data for compensating a time lag detected by this time lag detector, are stored in the second transmission storage device 114 and the second reception storage device 110 .

Fig. 9 ist eine Darstellung, welche Steuerdaten (Verzö gerungsmuster) zeigt, die in der ersten Transmissions-Spei chereinrichtung 113' und der ersten Empfangs-Speicherein richtung 109' gespeichert sind, und Fig. 10 ist eine Dar stellung, die ein Beispiel von Kompensationsdaten (Kompen sationsverzögerungsmuster) zeigt, die in der zweiten Trans missions-Speichereinrichtung 114 und der zweiten Empfangs- Speichereinrichtung 110 gespeichert sind. FIG. 9 is a diagram showing control data (delay patterns) stored in the first transmission memory device 113 'and the first reception memory device 109 ', and FIG. 10 is a diagram showing an example of Shows compensation data (compensation delay pattern) stored in the second transmission storage device 114 and the second reception storage device 110 .

Ein Verzögerungsmuster, das auf Grund eines zeitlichen Nacheilens auftritt, weicht nicht stark von einem Verzöge rungsmuster ab, unter der Annahme, daß die Schallgeschwin digkeit in einem Subjekt gleichmäßig ist, und daher wird ein von der Berechnung erhaltenes Verzögerungsmuster in der ersten Transmissions-Speichereinrichtung 113' und der ersten Empfangs-Speichereinrichtung 109' gespeichert, und wird eine Differenz zwischen einem theoretischen Verzöge rungsmuster und einem sich tatsächlich ergebenden Verzöge rungsmuster, wie in Fig. 10 gezeigt, in der zweiten Trans missions-Speichereinrichtung 114 und der zweiten Empfangs- Speichereinrichtung 110 gespeichert.A delay pattern that occurs due to a time lag does not deviate much from a delay pattern, assuming that the sound speed in a subject is uniform, and therefore a delay pattern obtained from the calculation becomes in the first transmission storage device 113 'and the first reception storage device 109 ', and a difference between a theoretical delay pattern and an actual resulting delay pattern as shown in FIG. 10 is stored in the second transmission storage device 114 and the second reception storage device 110 saved.

In dieser Ausführungsform, die mit einer Konfiguration wie oben beschrieben versehen ist, speichern die erste Transmissions-Speichereinrichtung 113' und die erste Emp fangs-Speichereinrichtung 109', die jeweils eine äußerst große Speicherkapazität erfordern, Steuerdaten, die unter der Annahme berechnet werden, daß die Schallgeschwindigkeit in einem Subjekt gleichmäßig ist, und die Steuerdaten müs sen nicht überschrieben werden. Die zusammen mit einer Un gleichmäßigkeit der Schallgeschwindigkeit erforderlichen Kompensationsdaten werden in der zweiten Transmissions- Speichereinrichtung 114 und der zweiten Empfangs-Speicher einrichtung 110 gespeichert, die eine kleinere Speicherka pazität aufweisen können, und daher kann die Zeit der erneuten Dateneingabe reduziert werden, und können tomo graphische Bilder mit einer hohen Vollbildfrequenz ange zeigt werden.In this embodiment, which is configured as described above, the first transmission storage device 113 'and the first reception storage device 109 ', each of which requires an extremely large storage capacity, store control data calculated on the assumption that the speed of sound in a subject is uniform and the control data need not be overwritten. The compensation data required along with a non-uniformity of the speed of sound are stored in the second transmission storage device 114 and the second reception storage device 110 , which may have a smaller storage capacity, and therefore the time for re-entering the data can be reduced and can be tomo graphic images with a high frame rate are displayed.

Obwohl die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform einge richtet ist, um ein vom Detektor 121 für ein zeitliches Nacheilen detektiertes zeitliches Nacheilen sowohl an der Transmissionsseite als auch der Empfängerseite zu kompen sieren, kann sie eingerichtet werden, um die Kompensation des zeitlichen Nacheilens nur an einer von der Transmis sionsseite und der Empfängerseite zu kompensieren. Daher erhält eine von der Transmissionsseite und der Empfän gerseite eine Konfiguration ähnlich dem herkömmlichen Bei spiel, und die andere Seite kann mit der ersten Speicher einrichtung, der zweiten Speichereinrichtung und Addierern versehen sein.Although the embodiment shown in FIG. 8 is designed to compensate for a time lag detected by the detector 121 for a time lag on both the transmission side and the receiver side, it can be set up to compensate for the time lag on only one to compensate from the transmission side and the receiver side. Therefore, one of the transmission side and the receiver side receives a configuration similar to the conventional example, and the other side can be provided with the first storage device, the second storage device and adders.

Fig. 11 ist ein Konfigurations-Blockbild, das ein Va riationsbeispiel der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform zeigt. Die von der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform verschiedenen Punkte werden nachstehend beschrieben. FIG. 11 is a configuration block diagram showing a variation example of the embodiment shown in FIG. 8. The points different from the embodiment shown in Fig. 8 will be described below.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform umfassen Gruppen von Addierern 111 bzw. 115 eine geringere Anzahl von Addierern als die Addierer, welche die in Fig. 8 ge zeigten Gruppen von Addierern 111 bzw. 115 bilden. Statt dessen ist eine Vielzahl von Verriegelungen, die Gruppen von Verriegelungen 112 bzw. 116 bilden, mit den Addierern, die Gruppen von Addierern 111 und 115 bilden, verbunden.In the embodiment shown in FIG. 11, groups of adders 111 and 115 comprise a smaller number of adders than the adders which form the groups of adders 111 and 115 shown in FIG. 8. Instead, a plurality of locks, which form groups of locks 112 and 116 , are connected to the adders, which form groups of adders 111 and 115 .

Diese Konfiguration ist an der Transmissionsseite und der Empfängerseite gleich, und demgemäß wird im folgenden nur die Konfiguration der Transmissionsseite beschrieben.This configuration is on the transmission side and the same as the receiving end, and accordingly the following only the configuration of the transmission side is described.

Aus der ersten Transmissions-Speichereinrichtung 113' ausgelesene Steuerdaten und aus der zweiten Transmissions- Speichereinrichtung 114 ausgelesene Kompensationsdaten werden durch eine Gruppe von Addierern 115 miteinander ad diert. Wie oben beschrieben, ist eine Vielzahl von Verrie gelungen mit den Addierern, die diese Gruppe von Addierern 115 bilden, verbunden, und diese Verriegelungen sind ein zeln mit der Transmissionsverzögerungsschaltung 117 verbun den. Zum Einstellen von Brennpunkten liest die Steuerschal tung 108 sequentiell Steuerdaten und Kompensationsdaten aus der ersten Transmissions-Speichereinrichtung 113' bzw. der zweiten Transmissions-Speichereinrichtung 114 so viele Male aus, wie die Anzahl der Verriegelungen, die mit einem Ad dierer der Gruppe von Addierern 111 verbunden sind, und speichert Daten sequentiell in den Verriegelungen. In diesem Fall erhöht sich der zum Einstellen der Brennpunkte erforderliche Aufwand verglichen mit der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform, die Anzahl von Ausgangsanschlüssen der ersten Transmissions-Speichereinrichtung 113' und der zweiten Transmissions-Speichereinrichtung 114 sowie die Anzahl von Addierern kann jedoch reduziert werden. Eine Ausdehnung der zum Einstellen der Brennpunkte notwendigen Zeit kann durch die Verwendung von Hochgeschwindigkeits speichern als erste Transmissions-Speichereinrichtung 113' und zweite Transmissions-Speichereinrichtung 114 kompen siert werden.Control data read out from the first transmission storage device 113 ′ and compensation data read out from the second transmission storage device 114 are added to one another by a group of adders 115 . As described above, a variety of locks have been successfully connected to the adders making up this group of adders 115 , and these latches are individually connected to the transmission delay circuit 117 . In order to set focal points, the control circuit 108 sequentially reads control data and compensation data from the first transmission storage device 113 ′ and the second transmission storage device 114 as many times as the number of locks that are made with an adder of the group of adders 111 connected and stores data sequentially in the latches. In this case, the effort required to set the focal points increases compared to the embodiment shown in FIG. 8, but the number of output connections of the first transmission storage device 113 'and the second transmission storage device 114 and the number of adders can be reduced. An extension of the time required to set the focal points can be compensated for by using high-speed storage as the first transmission storage device 113 'and the second transmission storage device 114 .

Fig. 12 ist ein Blockbild einer Grundkonfiguration einer Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 12 is a block diagram of a basic configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to further another embodiment of the present invention.

Die gleichen Komponenten wie im oben beschriebenen entsprechenden herkömmlichen Beispiel (siehe Fig. 18) erhal ten die gleichen Bezugszahlen, und nur unterschiedliche Punkte werden nachstehend beschrieben.The same components as in the corresponding conventional example described above (see Fig. 18) are given the same reference numerals, and only different points are described below.

Diese Ausführungsform sieht eine charakteristische Konfiguration der vorliegenden Erfindung an der Empfänger seite vor. Die erste Empfangs-Speichereinrichtung 109' speichert Phasensteuerdaten, die in eine Gruppe von Phasen schiebern 104 einzugeben sind, falls angenommen wird, daß eine ideale Verzögerungsleitung 106 ohne eine Differenz eines Verzögerungsbetrags vorgesehen ist, und die zweite Empfangs-Speichereinrichtung 110 speichert Kompensationsda ten für die Differenz der Verzögerungszeit, die aus Varia tionen bei der Fertigung entsprechender Verzögerungsleitun gen 6 resultiert. Ein tatsächlicher Phasenkompensationsbe trieb durch eine Gruppe von Phasenschiebern 104 wird in Übereinstimmung mit aus der ersten Empfangs-Speicherein richtung 109' ausgelesenen Phasensteuerdaten und aus der zweiten Empfangs-Speichereinrichtung 110 ausgelesenen Kom pensationsdaten, die miteinander addiert werden, durchge führt. Demgemäß werden Variationen einzelner Verzögerungs leitungen 106 kompensiert und kann eine korrekte Addition von Verzögerungsbeträgen durchgeführt werden. In diesem Fall muß nur die zweite Empfangs-Speichereinrichtung 110, die eine geringe Speicherkapazität aufweist, auf Grund von Variationen einzelner Verzögerungsleitungen 106 überschrie ben werden, und daher werden Arbeitsstunden bei der Her stellung dieser Vorrichtung verglichen mit der herkömmli chen Vorrichtung reduziert.This embodiment provides a characteristic configuration of the present invention on the receiver side. The first reception memory device 109 'stores phase control data to be input into a group of phase shifters 104 if it is assumed that an ideal delay line 106 is provided without a difference in a delay amount, and the second reception memory device 110 stores compensation data for that Difference in the delay time resulting from variations in the production of corresponding delay lines 6 . An actual phase compensation operation by a group of phase shifters 104 is performed in accordance with phase control data read out from the first reception memory device 109 'and compensation data read out from the second reception memory device 110 , which data are added together. Accordingly, variations in individual delay lines 106 are compensated for and correct addition of delay amounts can be performed. In this case, only the second reception memory device 110 , which has a small storage capacity, needs to be overwritten due to variations in individual delay lines 106 , and therefore, man hours in the manufacture of this device are reduced compared to the conventional device.

In der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform wird eine Gruppe von Phasenschiebern 104 als Verzögerungsein richtung verwendet. In diesem Fall können Daten der Phasen werte beispielsweise mit 4 Bits ausgedrückt und wie in Tabelle 1 gezeigt codiert werden. So wird eine quantisierte Differenz von Phasenwerten gesteuert, um innerhalb ±1/16 ÷ 2 Zyklen (= ±11,25°) zu liegen, und die Addition wird nicht nachteilig beeinflußt. Wenn negative Phasenwerte als binär codierte Komplemente ausgedrückt werden, weichen sie von den in Tabelle 1 angegebenen Werten nicht ab, und daher kann der Übertrag der Addition ignoriert und das Volumen der Verzögerungszeit-Steuerdaten auf das kleinsterforderliche begrenzt werden. In the embodiment shown in FIG. 15, a group of phase shifters 104 is used as the delay device. In this case, data of the phase values can be expressed, for example, with 4 bits and encoded as shown in Table 1. Thus, a quantized difference in phase values is controlled to be within ± 1/16 ÷ 2 cycles (= ± 11.25 °) and the addition is not adversely affected. If negative phase values are expressed as binary-coded complements, they do not deviate from the values given in Table 1, and therefore the carry of addition can be ignored and the volume of delay time control data can be limited to the minimum required.

Tabelle 1 Table 1

Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, daß die Kompensationsdaten zum Kompen sieren der Differenz von Verzögerungsbeträgen durch die Verzögerungsleitung in der zweiten Empfangs-Speicherein richtung 110 gespeichert werden. In diesem Fall kann die erste Empfangs-Speichereinrichtung 109' nur Verzögerungsda ten zur Bildung der Brennpunkte an den in Fig. 20 gezeigten Fokuspositionen a3, b3 und c3 (Daten zur Auswahl der Ab griff-Positionen der Verzögerungsleitung 106 entsprechend dem Umschalten der Auswahlschalter 105) speichern, und die zweite Empfangs-Speichereinrichtung 110 kann Phasensteuer daten zur Bildung der Fokuspositionen a1, a2, . . ., c5 spei chern, einschließlich einer Fehlerkomponenten auf Grund der Verzögerungsleitung 106. In diesem Fall kann die zweite Empfangs-Speichereinrichtung 110 auch eine relativ niedrige Kapazität aufweisen, und es kann eine Erschwernis bei der Herstellung auf Grund qualitativer Variationen der Verzöge rungsleitung 6 erleichtert werden.The embodiment shown in FIG. 12 will be described on the assumption that the compensation data for compensating the difference in delay amounts is stored by the delay line in the second reception memory device 110 . In this case, the first reception storage device 109 'can only display delay data for forming the focal points at the focus positions a3, b3 and c3 shown in FIG. 20 (data for selecting the tap positions of the delay line 106 in accordance with the switching of the selection switches 105 ). store, and the second reception memory device 110 can phase control data to form the focus positions a1, a2,. . ., c5, including an error component due to delay line 106 . In this case, the second reception memory device 110 can also have a relatively low capacity, and it can alleviate a manufacturing difficulty due to qualitative variations of the delay line 6 .

Claims

1. Ultrasound diagnostic device, with a number of ultrasound transducers, which are arranged in a specified direction in an array, for transmitting ultrasound waves into a subject and receiving ultrasound waves reflected in the subject in order to receive received signals, a transmitter control that corresponds to driving impulses chenden ultrasonic transducer transmits to drive the ultrasonic transducer so that ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducers are focused at a specified point, a delay / adder which delays the received signals and adds these signals together to produce an added signal, and to a display part which displays tomographic images of an inner part of the subject in accordance with the added signal output from the delay / add part, characterized in that the delay / add part has first storage means for storing control data which contains a delay Determine duration of each of the received signals, a tracking detector device for detecting a lag of the received signals, a second storage device for storing compensation data which can be determined on the basis of the detection result of the tracking detector device and which compensate for the control data, and an adding device for adding the control data read out from the first storage device and the compensation data read out from the second storage device and controls the delay time of corresponding reception signals in accordance with these added data.

2. Ultrasound diagnostic device according to claim 1, there characterized in that the delay / adder part with a phase shifter for shifting phases the received signals and a delay line which has a number of taps, the first Storage device stores control data that a delay determine the time of the corresponding received signals, and the second storage device stores compensation data that a difference in delay amounts of Ver compensate delay line.

3. Ultrasound diagnostic device according to claim 2, there characterized in that a means for detecting a time lag to detect a time lag lags behind the received signals due to the Unevenness of the speed of sound in the subject in According to the received signals and by a third storage device that the second compensation data to compensate for a lag behind the received signals from the device to the detec animal lagging is detected, save chert, the delay / adder control data, the compensation data and the second compensation tion data added.

4. Ultrasonic diagnostic device according to claim 1, there characterized in that the transmitter control with a he Most storage device for storing control data be a time of transmission of the corresponding drive pulses agree, a second storage device for storage of compensation data that compensate for the control data, and an adder for adding the control data, which are read out from the first storage device, and the compensation data from the second memory device can be read out, provided and the transmission time of ultrasonic waves from the ultrasonic transducers controls in accordance with this added data.