JPH01185250A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超音波を送信するフォーカス位置に対応して反射波を受
信して表示する受信範囲を設定するように構成した超音
波診断装置に関し、 設定された複数のフォーカス位置に対応する最小ビーム
幅を簡単な構成によって抽出して受信取込範囲を設定し
、良質な超音波診断像を生成することを目的とし、 超音波１ライン上で、１ケ所だけ指定された送信フォー
カス位置に対応した、超音波１ラインのビーム幅データ
が、送信フォーカスの設定可能な位置の数だけあり、特
定１ライン上で１ケ所以上のフォーカス位置が指定され
た時に該ビーム幅データから特定ｊラインのビーム幅デ
ータを合成し、ビーム幅が狭い方を抽出する最小幅抽出
部と、この最小幅抽出部によって抽出された各々の狭い
方の送信フォーカス位置に対応する反射波の受信タイミ
ングを切り替える深さを算出する深さ算出部と、この深
さ算出部によって算出された深さに対応する受信時間範
囲を設定する受信範囲設定部とを備え、この受信範囲設
定部によって設定された受信時間範囲に含まれる反射波
の信号に基づいて断層像を表示するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、超音波を送信するフォーカス位置に対応して
反射波を受信して表示する受信範囲を設定するように構
成した超音波診断装置に関するものである。

〔従来の技４＋ｌ：ｉと発明が解決しようとする問題点
〕従来の超音波診断装置は、超音波の送信時のフォーカ
スは例えば４段フォーカスであって、これら４段のフォ
ーカス位置は固定になっている場合が多い。超音波断層
像の高解像度化に伴い、送信フォーカスが６段、更に任
意の焦点距離に設定可能となってきている。このような
超音波診断装置は、超音波反射波の受信期間（受信時間
）も可変となり、受信信号の取込制御信号を用いて、超
音波反射波の受信制御を行う。例えば第７図（イ）図中
“△゛の２個、あるいは“ム゛の２個を用いて示す位置
に送信フォーカスを夫々設定したいわゆる２段フォーカ
スを行っている場合でも、焦点が２個のΔ”の位置と、
２個のム”の位置とに夫々フォーカスされている時とで
は、超音波反射波の受信取込範囲を、第７図（ロ）上段
の“△の時”と下段のパムの時゛とに示すように変化さ
せ、最良にフォーカスされている位置の超音波反則波を
取り込んで分解能の良好な超音波断層像を表示させる必
要がある。

尚、第一７図（ロ）図中“＊ＤＳ”は超音波の送信タイ
ミングを表し、′”ＩＳＡＭＰ”は超音波反射波の受信
制御信号（Ｌレベルの時に超音波反射波を取り込む）を
表す。“”Ｉ＝ＳＡＭＰ”中の前段（後段）が第７図（
イ）の上側（下側）の“△”あるいはパム”に対する受
信取込範囲を表す。

更に、送信フォーカスを任意の位置に設定可能にした場
合、送信フォーカス位置の全ての組み合せについて予め
テーブルを作成しておき、このテーブル中から超音波反
射波の受信区間（受信時間）を見つけ出す手法が考えら
れる。これでは、全ての送信フォーカス位置の組み合せ
に対するデータが膨大となってしまうという問題点があ
った。

また、超音波反射波の受信時間を決定するために、任意
のフォーカス位置を設定した場合にこれらフォーカス位
置の中間で区切り、これに対応して受信取込範囲を決定
する手法が考えられる。例えば第８図（イ）に示すよう
に２段のフォーカス位置として体表から４ｃｍおよび１
２ｃｍを設定した場合、これらの中間の８ｃｍの位置で
区切り、第１に超音波を体表から４ｃｍの位置にフォー
カスして送信し、超音波反射波を体表から３ｃｍまでに
対応する時間範囲について受信するように第７図”’）
’ＳＡＭＰ”の受信取込範囲を設定する。

第２に超音波を体表から１２ｃｍの位置にフォーカスし
て送信し、超音波反射波を体表から８ｃｍ以上に対応す
る時間範囲について受信するように第７図”ＩＳＡＭＰ
”の受信取込範囲を設定する。

しかし、第８図（ロ）に示すように、体表から８ｃｍの
位置では、図中斜線を用いて示すように、フォーカス位
置が１２ｃｍのときの方が超音波ビーム幅が細く収束さ
れる部分が存在する。このため、フォーカス点の中間で
受信取込範囲を区切ったのでは、最小の超音波ビーム幅
が得られず、超音波断層像の画質が低下してしまうとい
う問題点があった。

本発明は、設定された複数のフォーカス位置に対応する
最小ビーム幅を簡単な構成によって抽出して受信取込範
囲を設定し、良質な超音波診断像を生成することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図を参照して問題点を解決するための手段を説明す
る。

第１図において、最小幅抽出部１は、入力されたフォー
カス位置に対応した最小ビーム幅をビーム幅テーブル４
あるいは計算によって抽出するものである。

深さ算出部２は、最小幅抽出部１によって抽出された最
小ビーム幅に対応する深さを算出するものである。

受信範囲設定部３は、深さ算出部２によって算出された
深さに対応して、受信時間範囲を設定するものである。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、最小幅抽出部１が入力
された（指定された）フォーカス位置に対応するビーム
幅のうちの最小のものを、予め準備したビーム幅テーブ
ル４を参照あるいは計算によって見つけ出し、深さ算出
部２がこの見つけ出した最小ビーム幅に対応する深さを
算出し、受信範囲設定部３がこの算出した深さに対応し
て、夫々のフォーカス位置に焦点合せして送信した超音
波を受信する受信取込範囲を設定し、この設定した受信
取込範囲の超音波反射波に基づいて超音波断層像を表示
するようにしている。

従って、指定されたフォーカス位置における最小ビーム
幅に対応する受信取込範囲を簡単な構成を用いて算出し
、良質な超音波断層像を得ることが可能となる。

〔実施例〕

次に、第１図から第６図を用いて本発明の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第１図において、最小幅抽出部１は、入力されたフォー
カス位置に対応した最小ビーム幅をビーム幅テーブル４
あるいは計算によって見つけ出すものである。これは、
後述するビーム幅テーブル４（各種フォーカス位置に対
するビーム幅を予め格納したテーブル）中から指定され
たフォーカス位置のうちから最小ビーム幅を見つけ出す
ことを意味している。また、この最小ビーム幅は、第５
図を用いて説明するように、計算によって見つけ出して
もよい。

深さ算出部２は、見つけ出した最小ビーム幅に対応する
深さ、即ち超音波探触子１１から最小ビーム幅の位置ま
での距離（深さ）を算出するものである。

受信範囲設定部３は、算出された深さに対応して、受信
時間範囲を設定するものである。

ビーム幅テーブル４は、フォーカス位置に対応したビー
ム幅（深さに対応づけたビーム幅）を予め実験によって
求め、テーブルに格納したものである。ビーム幅は、超
音波を送信した時に中心の超音波の強さから所定値小さ
くなった値例えば２０ｄＢだけ弱くなった値の幅とする
（第２図を用いて詳逮する）。

次に、第２図を用いてビーム幅テーブル４の作成につい
て詳細に説明する。

第２図（イ）は各種フォーカス位置に設定した場合にお
ける深さ（取込設定区間）とビーム幅との関係を示す。

この関係は、実験などによって求める。例えば左端のも
のは、超音波探触子１１からフォーカス位置（１）に焦
点を合わせて超音波を送信したときの２０ｄＢだけ中心
の強度よりも低下する位置のビーム幅を図示のように求
める。以下同様に、フォーカス位置（２）ないしくｎｌ
について順次求める。

第２図（ロ）は、ビーム幅テーブル４を示す。

図中横方向は各フォーカス位置（１）ないしくｎ）に対
応するものを表し、縦方向は取込設定区間（１）ないし
くｍｌを表す。

以上のようにしてビーム幅テーブル４を予め実験などに
よって作成することにより、指定されフォーカス位置に
対応するビーム幅を容易に求めることが可能となる。

次に、第３図に示す順序に従って第１図構成の動作を、
第４図を用いて順次詳細に説明する。

第３図において、図中■は、フォーカス位置の設定を行
う状態を示す。これは、例えば第４図フォーカス位置Ａ
およびＢとして指定することを意味している。

図中■は、ビーム幅データの生成を行う状態を示す。こ
れは、第２図（ロ）ビーム幅テーブル４中から図中■で
設定されたフォーカス位置に対応するビーム幅データを
読み出したり、あるいは第５図を用いて後述するように
計算によってフォーカス位置に対応するビーム幅データ
を算出することを意味している。

図中■は、ビーム幅を比較し、最小幅のものを抽出する
状態を示す。これは、図中■で読み出したあるいは算出
したビーム幅のうち、最小幅のもの（取込設定区間に対
応した最小幅のもの）を取り出すことを意味している。

例えば第４図（イ）図中体表から点Ｐまでの区間（取込
設定区間）はフォーカス位置Ａについてのビーム幅を最
小幅として取り出し、点Ｐ以降の区間はフォーカス位置
Ｂについてのビーム幅を最小幅として取り出す。

図中■は、受信時の深さを算出する状態を示す。

これは、図中■で取り出した最小幅のものの受信時の深
さ（超音波探触子１１から当該最小幅のものまでの距離
）を算出することを意味している。

例えば第４図に示すように、フォーカス位置Ａに対して
は体表（深さ零）から点Ｐまでの深さ（距離）Ｌｌ、フ
ォーカス位置Ｂに対しては深さＬ　ｐ以降というように
算出する。

図中■は、送信フォーカスに対応した受信の時間を決定
する状態を示す。これは、図中■で算出した最小幅のも
のの深さに基づいて、この深さに対応する超音波反射波
を受信するための時間、例えば既述した第７図（ロ）”
＊ＳＡＭＰ”中の受信取込範囲となる時間を決定するこ
とを意味している。例えば第４図（ロ）に示すように、
フォーカス位置Ａに対しては“深さ零から深さり、”の
地点から反射した超音波受信波を受信するための時間Ｔ
。−Ｌｐ、フォーカス位置Ｂに対しては“深さり、以降
”の地点から反射した超音波受信波を受信するための時
間ＴＬｐ−を決定する。

以上の手順によって、例えば第４図（ロ）に示すように
フォーカス位置Ａに超音波の焦点を合わせたときには図
中実線を用いて示す位置（深さ零から深さＬＰまでの位
置）からの超音波反射波を受信し得るように受信時間を
決定し、フォーカス位置Ｂに超音波の焦点を合わせたと
きには図中２点鎖線を用いて示す位Ｗ（深さり、以降の
位置）からの超音波反射波を受信し得るように受信時間
を決定することが可能となる。

図中■は、断層像の表示を行う状態を示す。これば、図
中■まての手順によって決定した受信時間中の超音波反
射波に基づいて断層像を生成してデイスプレィ上に表示
することを意味している。

第５図および第６図は計算による最小ビーム幅の抽出説
明図を示す。−船釣に、単板の探触子のビーム幅を求め
る場合、第６図の直線■、■より得られる。ここで図中
ａは半径、ｒは焦点距離、λば波長を示す。従って、距
離Ｘでのビーム幅を求める時は、 ｍａｙ（Ｑ、５　λχ／ａ、ｌａχ／ｒ−ａ　ｌ　）　
　・・・・・・・（１）という簡単な式で得られる。

第５図図中α、β、Ｔはフォーカス位置を表し、区切り
α（β）はフォーカス位置α（β）に焦点を合わせたと
きのビーム幅が、フォーカス位置β（γ）に焦点を合わ
せたときのビーム幅よりも大きくなる深さ（取込設定区
間）を表す。

第５図（イ）は、フォーカス位置α、β、γを指定した
場合に計算式によって計算されるビーム幅を模式的に表
したものである。図中実線がフォーカス位置α、１点鎖
線がフォーカス位置β、２点鎖線がフォーカス位置γに
焦点を合わせて超音波を送信した場合の各深さにおける
ビーム幅を表す。

第５図（ロ）は、フォーカス位置α、β、Ｔが指定され
た場合に、最小ビーム幅の値を格納したものである。以
下順次説明する。

第１に、体表から最も近い指定されたフォーカス位置α
を取り出し、このフォーカス位置αに焦点を合わせて超
音波を送信したときの、ビーム幅を深さに対応づけて計
算式を用いて算出し、図示ビーム幅テーブル１２中に上
側から下側に向かって全て格納する。

第２に、次に体表から２番目に近いフォーカス位置βを
取り出し、フォーカス位置αに対応する深さの点から同
様に、計算式を用いて深さに対応づけたビーム幅を算出
する。この算出したビーム幅と、ビーム幅テーブル１２
に既に格納されているビーム幅とを比較し、小さいとき
のみ置き換える態様でこの新たに算出したビーム幅を格
納する。

このとき、小さくなって置き換える図示区切りαを記ｔ
シシてお（。

第３に、次に体表から３番目に近いフォーカス位置γを
取り出し、フォーカス位置βに対応する深さの点から同
様に、計算式を用いて深さに対応づけたビーム幅を算出
する。この算出したビーム幅と、ビーム幅テーブル１２
に既に格納されているビーム幅とを比較し、小さいとき
のみ置き換える態様でこのビーム幅を格納する。このと
き、小さくなって置き換える図示区切りβを記憶してお
く。

以上の手順によって、第５図（ロ）に示すように、最小
ビーム幅のデータがビーム幅テーブル１２に格納され、
かつフォーカス位置α、β、Ｔによる超音波反射波を受
信する区切りである区切りα、区切りβが求められる。

そして、フォーカス位置αに対しては“零から区切りα
”、フォーカス位置βに対しては“区切りαから区切り
β”、およびフォーカス位置γに対しては“区切りγ以
降”に対応する受信時間を決定することにより、データ
量を少なくして迅速に最適な受信時間を決定し、良質な
超音波断層像を表示させることが可能となる。特に、ビ
ーム幅を計算する際に、前回計算したフォーカス位置以
遠の深さに対応するビーム幅のみを計算し、この計算し
たビーム幅がビーム幅テーブル１２に格納されているビ
ーム幅よりも小さくなったときにのみ置き換える態様で
ビーム幅テーブル１２に格納すればよく、フォーカス位
置α、β、Ｔなどのフォーカス段数が増大しても、ビー
ム幅の計算回数はそれ程増大しない利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、指定されたフォ
ーカス位置に対応するビーム幅のうち最小ビーム幅のも
のを、予め作成したビーム幅チープル４から見つけ出し
、あるいは計算式によって算出し、この見つけ出した最
小ビーム幅あるいは算出した最小ビーム幅に対応して受
信時間を決定する構成を採用しているため、良質な画質
を得るための超音波反射波の受信取込範囲を簡単な処理
によって決定することができる。また、最小ビーム幅を
計算によって算出する場合であっても、前回ビーム幅を
算出したフォーカス位置以遠についてのみビーム幅を再
度計算して小さいものをビーム幅テーブルに置き換える
態様で順次格納すればよいため、フォーカス段数が増大
してもビーム幅を算出する計算回数がそれほど増大せず
、迅速に超音波反射波の受信取込範囲を決定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明の１実施例構成図、第２図はビーム幅テ
ーブル作成説明図、第３図は本発明の動作説明フローチ
ャート、第４図は最小ビーム幅の抽出説明図、第５図、
第６図は計算による最小ビーム幅の抽出説明図、第７図
は従来技術の動作説明図、第８図は従来技術の問題点説
明図を示す。 図中、１は最小幅抽出部、２は深さ算出部、３は受信範
囲設定部、４はビーム幅テーブルを表す。 １１：超者遇４緊触子　　　　　　　　　　　　　　１
１Ｎ　　ス　　　　誉　　誉 一一一一一一　　　　　　−ｍ−、−−Ｊ哲　　　　雪 Ｃ（≧ △　　　　　　ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波１ライン上で、１ケ所だけ指定された送信フォー
   カス位置に対応した、超音波１ラインのビーム幅データ
   が、送信フォーカスの設定可能な位置の数だけあり、特
   定１ライン上で１ケ所以上のフォーカス位置が指定され
   た時に該ビーム幅データから特定１ラインのビーム幅デ
   ータを合成し、ビーム幅が狭い方を抽出する最小幅抽出
   部（１）と、この最小幅抽出部（１）によって抽出され
   た各々の狭い方の送信フォーカス位置に対応する反射波
   の受信タイミングを切り替える深さを算出する深さ算出
   部（２）と、 この深さ算出部（２）によって算出された深さに対応す
   る受信時間範囲を設定する受信範囲設定部（３）とを備
   え、 この受信範囲設定部（３）によって設定された受信時間
   範囲に含まれる反射波の信号に基づいて断層像を表示す
   るように構成したことを特徴とする超音波診断装置。