JPH0146147B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被検体中の生体組織を画像表示できる
超音波診断装置、特に被検体表面から任意深度に
ある生体組織に超音波ビームを集束させることの
できる超音波診断装置に関する。

超音波ビームを被検体中に送受信して所望の生
体組織を画像表示する超音波診断装置が周知であ
り、この超音波診断装置には各種の走査方式が用
いられ、例えば被検体中の生体組織の断層像を画
像表示することのできるいわゆるＢモード超音波
診断装置、あるいは被検体中の生体組織の平面像
を画像表示することのできるいわゆるＣモード超
音波診断装置等が知られている。この種の超音波
診断装置において、ビーム走査を行うために電子
走査型超音波探触子が好適であり、電子走査型超
音波探触子に等間隔に配列された各振動素子へ供
給する励振信号を遅延制御することにより、所望
のビーム走査が可能であるとともに被検体中の任
意深度の生体組織に超音波ビームを集束させ、分
解能良く特定の部位の画像表示を行うことができ
る。

しかしながら、従来装置では、集束点の設定が
困難となり、明瞭な画像表示を行うことができな
い場合が生じていた。

第１図には、被検体中の生体組織に超音波ビー
ムを集束させて平面画像を表示することのできる
従来の超音波診断装置が示されている。

第１図において、１０は被検体表面であり、１
２は被検体表面１０からｌの深さにある被検体中
の診断に供される生体組織面である。電子走査型
探触子１４の下面には、複数個の等間隔に配列さ
れた振動素子が設けられ、被検体中の生体組織面
１２に向けて、すなわち、図においてＺ軸方向に
超音波ビームを放射し、被検体中の生体組織面１
２からの超音波エコー信号を受信する。そして、
電子走査型探触子１４はＸ軸方向に超音波ビーム
を電子走査することができ、更にこの探触子１４
をスキヤナ１６によりＹ軸方向に移動させなが
ら、Ｘ軸方向に超音波ビームの走査を行うことと
すれば、超音波ビームの平面走査作用が得られる
こととなる。

電子走査型探触子１４およびスキヤナ１６は走
査制御部１８により制御されている。走査制御部
１８は探触子１４から放射された超音波ビームを
探触子１４の下面からＺ軸方向に所定の距離ｌに
ある被検体中の生体組織面１２上に集束させると
ともに、超音波ビームを走査制御するために、電
子走査型探触子１４の各振動素子への励振信号を
所定の遅延時間をもつて制御する。

電子走査型探触子１４が受信した生体組織面１
２からの超音波エコー信号は画像信号変換部２０
に供給される。画像信号変換部２０は探触子１４
からの受信エコー信号を画像信号に変換するもの
であり、画像信号変換部２０の画像信号は表示部
２２に供給される。表示部２２は画像信号変換部
２０からの画像信号により被検体中の生体組織面
１２の画像表示を行うことができる。

このように、超音波ビームは被検体中の生体組
織面１２上にて集束されているので、表示画面に
おいて分解能の良い生体組織面１２の表示を行う
ことが可能となる。

以上のようにして、第１図の従来例はその表示
部２２にて分解能良く明瞭な画像表示を行うこと
ができるが、このように、分解能良く明瞭な画像
表示を行うには、電子走査型探触子１４から放射
された超音波ビームの集束点が被検体中の生体組
織面１２上に正確に設定されなければならない。
すなわち、被検体中の生体組織面１２と集束点と
が少しでも離れた場合には、表示部２２にて画像
表示される生体組織面１２の分解能、明瞭度が急
速に劣化してしまうからである。

ところが、従来の超音波診断装置では、生体組
織面１２上に集束点を設定できない場合が生じて
いた。

以下第２図にて、乳腺の診断の場合を例として
その理由を説明する。

一般に、電子走査型探触子１４は比較的近距離
の領域では、分解能が低下するという特性を有
し、一方、乳腺２３は乳房表面１０（被検体表
面）から１〜３cm程度の浅い深度にあるので、明
瞭な表示画像を得るためには、探触子１４を被検
体表面１０から距離Ｌを隔てて配設しなければな
らない。そして、この距離Ｌは診断条件によつて
不定であるので、集束点Ｆの正確な設定が困難と
なり、前述した診断部位の正確なビーム集束作用
が得られないという欠点が生じていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもの
で、その目的は被検体中の診断部位に探触子から
放射された超音波ビームを正確に集束させること
により、被検体中の生体組織を明瞭に画像表示す
ることができる超音波診断装置を提供することに
ある。

上記目的を達成するために、本発明は等間隔に
配列された複数個の振動素子を有し被検体中に超
音波ビームを放射し被検体からの超音波エコーを
受信する電子走査型探触子と、探触子からの受信
エコー信号を画像信号に変換する画像信号変換部
と、画像信号変換部からの画像信号により被検体
中の生体組織を画像表示する表示部と、探触子か
ら放射された超音波ビームを探触子から所定の距
離において集束させるとともに超音波ビームを走
査制御するために各振動素子への励振信号を所定
の遅延時間をもつて制御する走査制御部と、を有
する超音波診断装置において、前記走査制御部
は、被検体表面からのエコー信号により探触子か
ら被検体表面までの距離を検出する距離検出回路
と、距離検出回路からの距離検出信号により被検
体表面から任意の深さに超音波ビームを集束させ
るフオーカス距離補正回路と、を備え、前記画像
信号変換部は、被検体中の生体組織からのエコー
信号を時間の経過に従い増加する利得で増幅する
STC増幅回路を備え、STC増幅回路は被検体中
での超音波信号の減衰を補正するために、被検体
表面からのエコー信号によりSTC動作を開始す
ることを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。第３図には、本発明の実施例が示され
ており、第１図および第２図と同一部材には同一
符号を付し、なおスキヤナ１６の図示を省略す
る。

探触子１４は被検体表面１０に向けて超音波ビ
ームを放射し、被検体中の生体組織面１２上に集
束点Ｆを設定する。集束点Ｆからの超音波エコー
信号は探触子１４に戻り、探触子１４は超音波エ
コー信号を受信する。探触子１４から放射された
超音波ビームがＸ軸方向に走査されると、探触子
１４にはこの走査時における超音波エコー信号が
受信される。このように、Ｘ軸方向への走査が探
触子１４により行われながら、図示されていない
スキヤナ１６による探触子１４のＹ軸方向への移
動が行われると、探触子１４には生体組織面１２
からの超音波エコー信号が受信されたこととな
る。

なお乳腺の診断において、探触子１４が乳房表
面１０から距離Ｌ離隔された位置に置かれ、探触
子１４と被検体表面１０との間には水が満たされ
た水袋２４が設けられている。この水袋２４は探
触子１４と被検体表面１０との間で超音波信号の
減衰を防止する作用を行う。

走査制御部１８は探触子１４の走査制御および
フオーカス制御を行う電子スキヤナ２６、および
被検体表面１０と探触子１４との距離を検出する
距離検出回路３０と予め距離L₀＋ｌが記憶され
ているフオーカス距離補正回路３２とから成るフ
オーカス距離制御回路２８を有している。

フオーカス距離補正回路３２に記憶される距離
L₀＋ｌは正確な集束点を得るために被検体表面
１０と探触子１４との実距離Ｌと診断部位深度ｌ
との加算値すなわち距離Ｌ＋ｌとしなければなら
ないが、前述したように、実距離Ｌは不定である
ため、本発明においては、診断開始に当たつてフ
オーカス距離補正回路３２に概略的な見込距離
L₀と深度ｌとの加算値に相当する距離L₀＋ｌが
一応記憶され、これを超音波ビームの予備的送受
信により補正することを特徴とする。そして、深
度ｌは外部からの深度指令信号により所望の値に
設定可能であり、例えば、つまみの回動操作によ
り深度ｌの値を所定の値に設定することができ
る。

探触子１４にて受信された受信エコー信号はフ
オーカス距離制御回路２８に設けられた距離検出
回路３０に供給され、距離検出回路３０により探
触子１４と乳房表面１０との間の距離Ｌが検出さ
れ、距離検出回路３０の距離検出信号がフオーカ
ス距離補正回路３２に供給される。電子スキヤナ
２６はフオーカス距離補正回路３２からの距離補
正信号により新たに診断用集束点Ｆを補正設定す
ることができる。

一方、探触子１４の受信エコー信号は画像信号
変換部２０の画像信号変換回路３４に供給されて
いる。画像信号変換回路３４の画像信号は利得が
時間的に変化するSTC増幅回路３６に供給され
ており、STC増幅回路３６は距離検出回路３０
の検出信号が供給されるトリガ回路３８のトリガ
信号により、当該増幅検波信号のSTC増幅を開
始する。STC増幅回路３６の増幅出力はメモリ
４０に供給されており、メモリ４０は１回の平面
走査終了毎に表示部２２に画像信号を供給する。

本発明の好適な実施例は以上の構成から成り、
以下にその作用を説明する。

本発明においては、実際の診断に用いる超音波
ビームの送受信に先立つて乳房表面１０から不定
距離に固定される探触子１４と乳房表面１０との
距離Ｌを検出するための予備的な超音波ビームの
送受信が行われる。

この予備的送受信のために、フオーカス距離補
正回路３２に記憶された距離L₀＋ｌが電子スキ
ヤナ２６に供給され、電子スキヤナ２６から探触
子１４に励振信号が供給されると、探触子１４は
被検体中であつて任意に決定された予備的集束点
F₀すなわち探触子１４から距離L₀＋ｌの点にフ
オーカス制御された超音波ビームを放射する。

前記予備的集束点F₀は本実施例では、所望の
診断部位深さｌと探触子１４との概略的な設定位
置L₀とから定めているが、他に診断部位とは全
く無関係に決定することとしても良い。乳房表面
１０において、被検体の生体組織と水とは音響イ
ンピーダンスが異なるので、乳房表面１０に到達
した超音波ビームの一部は反射し、他の一部は乳
房表面１０を通過して探触子１４からL₀＋ｌの
距離にある予備的集束点F₀に集束する。

探触子１４は被検体表面１０からの超音波エコ
ー信号を受信し、距離検出回路３０に受信エコー
信号をを供給する。

距離検出回路３０は予め電子スキヤナ２６か
ら、電子スキヤナ２６が探触子１４に励振信号を
供給した際に同期パルスtpを得ており、この同期
パルスtpと乳房表面１０からのエコー信号との時
間的ずれから探触子１４と乳房表面１０との間の
距離Ｌを検出する。そして、フオーカス距離補正
回路３２は距離検出回路３０から距離Ｌを読み込
み、予め記憶されていた距離L₀と比較し、両距
離の差Δlを算出する。次に予め記憶されていた
距離L₀＋ｌに補正量Δlを加算し、距離Ｌ＋ｌ（＝
L₀＋ｌ＋Δl）を算出する。

以上のようにして、表示部２２にて画像表示を
希望する被検体中の生体組織面１２上に設定すべ
き集束点Ｆまでの距離Ｌ＋ｌが得られたこととな
る。

被検体中の生体組織面１２を表示部２２にて画
像表示を行うための診断用送受信が前記予備的送
受信に引き続いて行われる。

フオーカス距離補正回路３２にて得られた距離
Ｌ＋ｌが電子スキヤナ２６に供給され、被検体中
の生体組織面１２上の集束点Ｆに超音波ビームが
正確に集束する。集束点Ｆからの反射した超音波
エコー信号は電子走査型探触子１４にて受信さ
れ、画像信号変換部２０のメモリ４０に画像情報
として記憶される。

以上のようにして、診断用送受信が行われたこ
ととなり、前述した予備的送受信と合わせて、１
回の送受信が終了する。このような予備的送受信
および診断用送受信からなる送受信がＸ軸方向お
よびＹ軸方向に行われると、メモリ４０には情報
密度が高い被検体中の生体組織面１２の画像情報
が記憶される。ここで、被検体中の生体組織面１
２の面画像表示を行うには、フオーカス距離制御
回路２８に供給されていた深度ｌの深度指令信号
を図において破線にて示すように画像信号変換回
路３４に供給し、深度ｌにある被検体中の生体組
織面１２からのエコー信号のみを選択して画像信
号への変換を行う。

メモリ４０から表示部２２に画像信号が供給さ
れると、表示部２２は被検体中の生体組織面１２
の画像表示を分解能良く行う。

次に診断部位深さｌが変化し、この結果、超音
波ビームの減衰による受信エコー信号のレベル変
化が生ずることを効果的に補償するSTC増幅回
路３６の動作を説明する。

STC増幅回路３６は被検体中の生体組織面１
２が被検体表面１０から遠距離にある場合であつ
ても、近距離にある場合であつても、生体組織面
１２上の画像表示が一様の輝度レベルになるよう
に、超音波ビームの一掃引の間で利得を時間的に
制御する増幅回路である。

周知のように、被検中においては、超音波信号
の減衰が大きく、このため、被検体表面１０から
深さｌの所にある集束点Ｆまでの生体組織中で
は、深さｌの値に応じて超音波信号の減衰が生ず
る。従つて、前述したように、集束点Ｆからの超
音波エコー信号を受信して単に画像表示すること
とすれば、深い個所（すなわち深さｌが大きい場
合）は表示部において暗く表示され、浅い個所
（すなわち深さｌが小さい場合）はこの逆に明る
く表示されることとなり、表示部２２の画像が全
体として一様の輝度レベルとならず、診断に際し
て不都合を生ずる。

このときに、すなわち、深さｌの値にかかわら
ず、表示部２２において一様の輝度を保持しよう
という場合に用いられる手段としてSTC増幅回
路３６があり、本実施例では、画像信号変換部２
０にSTC増幅回路３６を設けている。

第４図には、STC増幅回路３６の動作説明図
が示されている。

本実施例におけるSTC増幅回路３６は従来回
路が超音波ビームの放射とともにSTC増幅作用
を開始するのに対し、第４図ａに示される被検体
表面１０からのエコー信号１００が探触子１４に
より受信された時にSTC動作すなわち第４図ｃ
に示される増幅利得の上昇を開始することであ
り、本実施例によれば、探触子１４と被検体表面
１０との距離が不定な場合においても、被検体中
の生体組織１２を同一レベルの輝度にて画像表示
できる利点を有する。なお第４図ｃから明らかな
ように、本実施例における生体組織面１２におけ
る集束点Ｆからのエコー信号１０２は利得Ａで増
幅されることとなる。

なお被検体中の超音波信号の減衰の様子が第４
図ｂに示されており、STC増幅回路３６の利得
上昇の様子が第４図ｃに示されており、STC増
幅回路３６の出力特性が第４図ｄに示されてい
る。第４図によれば、第４図ｂのエコー信号が
STC増幅回路３６に供給されると、STC増幅回
路３６は第４図ｃの利得特性にて増幅を行い、第
４図ｄに示されるように、深さｌの大小にかかわ
らず、一定レベルの出力を行う。

本実施例において、前述したSTC動作の開始
信号として、第３図における距離検出回路３０の
被検体表面検出信号２００が用いられ、この表面
位置検出信号２００がトリガ回路３８に供給され
ている。そして、実際の診断用の超音波ビームの
放射が行われ、乳房表面１０からのエコー信号１
００が受信された時に、トリガ回路３８はトリガ
信号をSTC増幅回路３６に与え、STC増幅回路
３６はトリガ信号により利得上昇を開始する。従
つて、被検体中の生体組織面１２上の集束点Ｆか
らのエコー信号１０２が画像信号変換回路３４を
介してSTC増幅回路３６に供給されると、その
時の利得ＡにてSTC増幅回路３６はエコー信号
１０２を増幅する。このようにして得られた
STC増幅回路３６の増幅出力のレベルは前述し
たように深さｌの大小にかかわらず一定となるの
で、表示部２２にて表示される被検体中の生体組
織面１２の表示画像は生体組織面１２の深い部分
であるか浅い部分であるかにかかわらず一様な輝
度レベルとなる。

以上説明したように、本発明は予め予備的な超
音波ビームの放射を行い、被検体表面１０からの
エコー信号を受信して被検体表面までの実距離Ｌ
を検出することとし、次にこの距離Ｌに基づいて
被検体中の生体組織面１２上に集束点Ｆを正確に
設定するので、距離Ｌの大小にかかわらず、表示
部２２において分解能良く被検体中の生体組織面
１２を表示することができる。また画像信号変換
部２０にSTC増幅回路３６を設け、STC増幅回
路３６の利得制御を診断用超音波ビームが被検体
表面に到達した時に対応して開始することとして
いるので、診断部位の深さｌの大小にかかわら
ず、輝度レベル一様な画像表示を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は被検体中の生体組織に超音波ビームを
集束させ平面画像を表示することのできる従来の
超音波診断装置のブロツク説明図、第２図は第１
図の従来の超音波診断装置を乳腺の診断に用いた
場合の集束点Ｆについての説明図、第３図は本発
明に係る超音波診断装置の好適な実施例を示すブ
ロツク説明図、第４図はSTC増幅回路３６の動
作説明図である。 １０……被検体表面、１２……被検体中の生体
組織面、１４……電子走査型探触子、１８……走
査制御部、２０……画像信号変換部、２２……表
示部、２６……電子スキヤナ、２８……フオーカ
ス距離制御回路、３０……距離検出回路、３２…
…フオーカス距離補正回路、３６……STC増幅
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 等間隔に配列された複数個の振動素子を有し
   被検体中に超音波ビームを放射し被検体からの超
   音波エコーを受信する電子走査型探触子と、 探触子からの受信エコー信号を画像信号に変換
   する画像信号変換部と、 画像信号変換部からの画像信号により被検体中
   の生体組織を画像表示する表示部と、 探触子から放射された超音波ビームを探触子か
   ら所定の距離において集束させるとともに超音波
   ビームを走査制御するために各振動素子への励振
   信号を所定の遅延時間をもつて制御する走査制御
   部と、を有する超音波診断装置において、 前記走査制御部は、被検体表面からのエコー信
   号により探触子から被検体表面までの距離を検出
   する距離検出回路と、距離検出回路からの距離検
   出信号により被検体表面から任意の深さに超音波
   ビームを集束させるフオーカス距離補正回路と、
   を備え、 前記画像信号変換部は、被検体中の生体組織か
   らのエコー信号を時間の経過に従い増加する利得
   で増幅するSTC増幅回路を備え、STC増幅回路
   は被検体中での超音波信号の減衰を補正するため
   に、被検体表面からのエコー信号によりSTC動
   作を開始することを特徴とする超音波診断装置。