JPH0221258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は医用診断装置の分野に属し、さらに詳
しくはパルスエコー法により被検体の断層像を
得、かつ、連続波ドプラ法により血流情報を得る
ところの超音波診断装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 血流情報を得るドツプラ法には、変調超音波を
用いる変調波ドツプラ法と連続超音波を用いる連
続ドツプラ法とがある。

変調波ドツプラ法とは、被検体に向つて例えば
パルス波（バースト波を含む）を送波し、そのエ
コー成分（戻り成分）を基に血流情報を得る方法
であり、その利点は、超音波断層像を得るパルス
方の断層像表示用装置における探触子及び送受波
回路を共用できる（どちらもパルス波を用いるか
ら）とともに、断層像上の任意の位置の血流情報
が得られることである。

しかしながら、この変調波ドツプラ法は、速い
血流速の同定が困難となる欠点を有している。そ
の理由は、血流速度検出範囲に原理的限界が存在
するからである。すなわち、第１に超音波パルス
の繰り返し周波数の半分の周波数偏移までしか正
確に検出できない。また第２に被検体の特定の深
さにおける部品での血流速度測定において、超音
波パルスの繰り返し周期を、当該部位における超
音波の往復時間より短かくできない。以上の理由
により、血流速度検出の検出範囲が制限され、よ
つて速い血流速の同定が困難となるのである。

一方、連続波ドツプラ法とは、被検体に向つて
て連続超音波（超音波に変調をかけない）を送波
し、送波とは別の振動子により受波したエコー信
号を基に血流情報を得る方法であり、前述のよう
な検出範囲の制限は生じ得ない。

しかしながら、送波用、受波用にそれぞれ別々
の振動子を必要とする欠点を有し、かつ、距離方
向に分解能を有さない（連続超音波だから）ため
に速い血流速の同定が困難となる欠点を有してい
る。

ところで、連続波ドツプラ法に用いられる探触
子としては、例えば第１図１で示すように、その
先端に送波用振動子２、受波用振動子３をそれぞ
れ固着して成るものがある。

しかしながら、この探触子１は送波用振動子２
と受波用振動子３との指向性の交差領域が固定と
なり（振動子２，３が共に固着されているから）、
測定部位の深さに応じて探触子１を使い分けなけ
ればならない不便さがある。また、断層像を得る
ための図示しない断層像用振動子群と一体となつ
ていないために断層像との対応がつかめず、被検
体のどの部位の血流情報なのかが不明確となる等
の欠点を有する。

さらに、第２図４で示すように、断層像用振動
子群５と連続超音波送波用の単一振動子６及び同
受波用の単一振動子７とをそれぞれ同一探触子の
先端に固着して成る探触子は、断層像との対応を
つかむことはできるが、単一振動子６，７の面積
が小さくなる傾向にあり（使い易さの点から探触
子４全体の大きさには限界がある）、かかる場合、
感度が低くなり、正確な血流情報が得られない。
また、送波、受波の指向性交差領域が固定となる
ため（単一振動子６，７が共に固着されているか
ら）に、被検体の浅い部位から深い部位に至るま
で安定した感度を得ることが非常に困難となる。

［発明の目的］ 本発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、被検体の深さにかかわりなく良好な感度が得
られ、かつ、被検体の測定部位を断層像上で同定
しつつ、正確な血流情報が得られるところの超音
波診断装置の提供を目的とする。

［発明の概要］ 前記目的を達成するための本発明の概要は、被
検体に向つて超音波を送波し、該被検体の断層像
及び血流情報を得る超音波診断装置において、複
数の超音波振動子がアレイ状に配列され、かつ、
断層像を得る際に超音波の送受波を行うととも
に、血流情報を得る際に連続超音波の送波、受波
のいずれか一方を行う振動子群と、この振動子群
と同一探触子内に設けられ、かつ、血流情報を得
る際に該振動子群と対になり相対的に連続超音波
の送波、受波のいずれか一方を行う単一振動子
と、血流情報を得る際に前記振動子群を送波、受
波のいずれか一方の状態に切り換え得る制御手段
とを具備することを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第３図は本発明に係る超音波診断装置の構成を
示すブロツク図であり、本発明を電子セクタ操作
型装置に適用した場合を示すものである。同図２
７で示すのは探触子であり、この探触子の先端に
は、連続超音波送波用の単一振動子（以下、「送
波用振動子」とも称する）９及び複数の超音波振
動子がアレイ状に配列されて成る振動子群５が取
り付けられている。

ここで、前記送波用振動子９は、血流測定の際
に連続超音波を送波するものであり、また、前記
振動子群５は、血流情報を得る際に前記送波用振
動子９から送波された連続超音波を受波するとと
もに、図示しない被検体の断層像を得る際に変調
超音波（パルス波）を送受するものである。

次に、制御手段１１は、連続波駆動手段１０の
動作を制御するとともに、複数の送受手段群１２
（第３図では１２ａ，１２ｂ，１２ｃのみ示す）
の動作を制御する制御信号を出力するものであ
る。

前記連続波駆動手段１０は、制御手段１１から
出力される制御信号を基に送信用振動子９を振動
させる超音波信号（安定な連続超音波信号）を発
生するものであり、又前記送受手段群１２（後に
内部構成を詳述する）は、それぞれ制御手段１１
から出力される制御信号を基に、振動子群５の送
受波状態を切り換え制御するものであり、その出
力は、後段に配置される加算手段２５に入力され
る。

この加算手段２５は、前記送受手段群１２の出
力を加算するものであり、その出力は後段に配置
される位相検波手段１３又は断層像検波手段１５
に入力される。

また、前記位相検波手段１３は、血流情報を得
る際に加算手段２５の出力信号を位相検波するも
のであり、その出力は、後段に配置される周波数
分析手段１４に入力され、周波数が分析された
後、後段に配置される表示手段１６の血流情報表
示に供される。

さらに、前記断層像検波手段１５は、図示しな
い被検体の断層像を得る際に、加算手段２５の出
力信号を検波するものであり、その出力は後段に
配置される表示手段１６の断層像表示に供され
る。

次に、送受手段群１２を構成する例えば送受手
段１２ａの詳細な構成について説明する。この送
受手段１２ａは、制御手段１１から出力される制
御信号を基に、振動子群５を振動させる超音波信
号（変調超音波信号）を発生させる変調波駆動手
段２２と、制御手段１１から出力される制御信号
を基に超音波の送受を切り変える切り換え手段
（例えば電子スイツチ）２１，２４と、図示しな
い被検体から反射された超音波信号（エコー信
号）を増幅する増幅手段２０と、送波に供される
超音波信号（変調波駆動手段２２の出力）及び受
波されたエコー信号（増幅手段２０の出力）を所
定時間遅延する遅延手段２３とを含んで構成され
ている。尚、送受手段１２ｂ及び１２ｃの詳細な
構成は、前述した送受手段１２ａと同様であるの
で省略する。

次に、以上のように構成される装置の作用につ
いて説明する。

先ず、被検体の断層像を得る場合について説明
する。本装置により被検体の断層像を得る場合に
は、制御手段１１から出力される制御信号（例え
ば、所定時間毎の繰り返えしパルス信号）に応じ
て、送受手段群１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）
の送波状態および受波状態が交互に切り換えられ
る。ここで、送波状態とは前記制御信号により切
り換え手段２１及び２４のそれぞれの共通接点ｃ
が、それぞれ接点ｂ側に接続され、変調波駆動手
段２２の出力（変調超音波信号）が遅延手段２３
を介して振動子群５に入力され得る状態をいう。
また、受波状態とは前記制御信号により切り換え
手段２１及び２４のそれぞれの共通接点ｃが、そ
れぞれ接点ａ側に接続され、増幅手段２０の出力
（エー信号）が遅延手段２３を介して加算手段２
５に入力され得る状態をいう。

送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃがそれぞれ送
波状態の場合に、変調波駆動手段２２より出力さ
れる超音波信号が、遅延手段２３を介し振動子群
５を構成する各振動子が振動し、図示しない被検
体に向つて超音波が送波される。ここで、送波さ
れる超音波の指向性（これを「送波指向性」と称
する）は、各送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ内
にそれぞれ有する遅延手段２３の遅延時間によつ
て決定される。尚、この遅延手段２３の遅延時間
は制御手段１１によつて制御され得る。

このように図示しない被検体に向つて送波され
た超音波は、図示しない被検体により反射され、
この反射された超音波が、振動子群５により受波
され、電気信号に変換された後、チヤンネルごと
に各送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃにエコー信
号として入力される。なお、このとき各送受手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃは受波状態に切り換えら
れている。

各送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃに入力され
たエコー信号は、各送受手段１２ａ，１２ｂ，１
２ｃ内にそれぞれ有する増幅手段２０により増幅
され、さらに遅延手段２３により所定の受波指向
性を有するように遅延された後、加算手段２５の
加算に供される。

この加算手段２５により加算されたエコー信号
は、断層像検波手段１５により検波された後、表
示手段１６の断層像表示に供される。

次に、被検体の血流情報を得る場合について説
明する。本装置により被検体の血流情報を得る場
合には、連続波ドプラ法を用いる。すなわち、制
御手段１１から出力される制御信号により、連続
波駆動手段１０から連続超音波信号が出力される
とともに、各送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃの
それぞれが超音波の受波状態（切り換え手段２１
及び２４の共通接点ｃが、それぞれ接点ａ側に接
続される）に固定される。

前記連続波駆動手段１０から連続超音波信号が
出力されると、この信号により送信用振動子９か
ら図示しない被検体に向つて連続超音波が送波さ
れる。この送波された超音波は、図示しない被検
体中の血球により散乱され、この散乱成分を含む
超音波が、振動子群５によつて受波され、電気信
号に変換された後、エコー信号として各送受手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃに入力される（尚、前述
のように送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれ
ぞれ受波状態に固定されている）。

このように各送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
に入力されたエコー信号は、各送受手段１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ内にそれぞれ有する増幅手段２０
により増幅され、さらに、遅延手段２３により所
定の受波指向性を有するように遅延された後、加
算手段２５の加算に供される。

この加算手段２５により加算されたエコー信号
は、位相検波手段１３により、該エコー信号の周
波数偏移分が取り出され（位相検波）、この取り
出された周波数偏移分が周波数分析手段１４の周
波数分析に供され、この分析結果が表示手段１６
の血流情報に供される。

つぎに、被検体に向かつて走波される連続超音
波と該被検体中で散乱される超音波の受波との関
係について第４図を基に説明する。電子セクタ走
査型装置（本実施例装置）の場合、各送受信手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ毎の遅延時間を切り換え
る（制御手段１１から出力される制御信号によつ
て切り換える）ことにより、例えば第４図１７
ａ，１７ｂ，１７ｃで示すように、振動子群５の
受波指向性を変えることができる。ここで、受波
指向性を変えるということは、送信用振動子９の
送波指向性（１８で示す）と前記振動子群５の受
波指向性との交点１９ａ，１９ｂ，１９ｃを変え
ることを意味し、これは被検体の深さに応じた受
波感度を変えることになる。従つて、操作者の例
えばスイツチ操作により、各送受手段１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ内の遅延手段２０における遅延時間
を変化（例えば図示しない外部切り換え手段によ
り制御手段１１を介して変化し得る）させること
により、被検体の所望深さに応じて最適の受波感
度となるように本装置を調整し得ることになる。

このように、被検体の深さにかかわらず、最適
の受波感度にて測定することができれば、不要信
号（クラツタ）の影響を緩和し得るので、正確な
血流情報を得ることができる。

尚、本発明は前記実施例によつて限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜に変形
実施が可能であるのはいうまでもない。

例えば、前記実施例では本発明を電子セクタ走
査型装置に適用した場合について説明したが、こ
の電子セクタ走査型装置の場合に限定されるもの
ではない。その一例として電子リニア走査型装置
に本発明を適用した場合について、第５図を参照
しながら以下に説明する。

電子リニア走査方式とは、周知のように、振動
子群５′を構成する複数の振動子を、切り換え手
段、例えば電子スイツチにより１個づつ切り換え
て行くことにより超音波ビームを平行に走査する
方法である。

そこで、この振動子群５′を受波用とし、かつ、
振動子群５′中のいずれの振動子で受波したエコ
ー信号を取り込むかを前記切り換え手段によつて
切り換え制御することにより、受波指向性（１７
ａ，１７ｂ，１７ｃで示す）を変え得る。このよ
うにして、振動子群５′の受波指向性を変えるこ
とにより、この受波指向性１７ａ，１７ｂ，１７
ｃと送波指向性（１８で示す）との交点１９ａ，
１９ｂ，１９ｃを変え、被検体の深さに応じた受
波感度を変えることができる。

したがつて、前記実施例同様に、被検体の所望
深さに応じて最適の受波感度となるように調整す
ることができる。尚、送受手段等については図示
しないが、前記実施例同様に、断層像を得る場合
と血流情報を得る場合とで、同一送受手段を共用
できるのはいうまでもない。

また、前記実施例（前述した電子リニア走査型
装置の場合をも含む）では、血流情報を得る際
に、振動子群５，５′を受波用として用いたが、
後述するように送波用として用いることもでき
る。以下、これを電子セクタ型装置の場合を例に
し、第６図を参照しながら説明する。尚、第３図
と同一機能を有するものには同一符号を付してそ
の詳細な説明を省略することとする。

第６図に示す装置が第３図に示す装置と異なる
のは、第６図に示す装置が、受波用振動子２６に
より受波されたエコー信号を増幅手段２１を介し
て位相検波手段１３に入力するよう構成される点
である。

第６図に示す装置により血流情報を得る場合、
送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃが送波状態（切
り換え手段２１及び２４の共通接点ｃが、それぞ
れ接点ａ側に接続される）に固定され、変調波駆
動手段２２から連続超音波信号が出力される。こ
こで、変調波駆動手段２２から連続超音波信号が
出力されるとは、超音波信号を発生し、かつ、該
超音波信号を変調（例えばパルス変調）して出力
する機能を有する変調波駆動手段２２が、該超音
波信号を変調せずに出力することを意味し、これ
は、制御手段１１から出力される制御信号によつ
て送受手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃが送信状態に
固定されるのと同時に切り換えられる。

変調波駆動手段２２から出力された連続超音波
信号は、遅延手段２３により各チヤンネル毎に送
波指向性に応じて遅延され、振動子群５の振動
（連続超音波の送波を意味する）に供される。

また、図示しない被検体で散乱された超音波
は、受波用振動子２６により受波されて電気信号
に変換され、増幅手段２１により増幅された後、
位相検波手段１３の位相検波に供される。

ここで、遅延手段２３の遅延時間を変化させ、
送波指向性を変えることにより、図示しない被検
体の所望深さに応じて最適の受波感度となるよう
に調整することができる。その理由は送波指向性
を変えることにより、送波指向性と受波指向性と
の交点を変え得るからである。

尚、断層像を得る場合については、第３図に示
す装置と同様であるので省略する。

このように、断層像用振動子群５を送波用とし
て用いても前記実施例と同様の効果を奏すること
ができる。

また、一般に超音波振動子は、送波用として使
用できるとともに、受波用としても使用できる。
第３図に示す装置において９で示す振動子を「送
波用振動子（連続超音波用の振動子）９」と称
し、さらに第６図に示す装置において２６で示す
振動子を「受波用振動子２６」と称したのは、便
宜上そうしたまでで、同一振動子を適用すること
も可能である。

［発明の効果］ 以上説明した本発明によれば、同一探触子内に
振動子群と単一超音波振動子とを取り付け、血流
情報を得る際に前記振動子群及び前記単一振動子
のいずれか一方を送波用、他方を受波用とし、前
記振動子群の指向性（送波指向性又は受波指向
性）を変えることにより、被検体の所望深さに応
じた最適受波感度を得ることができるので、被検
体の測定部位を断層像上で同定しつつ、正確な血
流情報を得ることができる。また、断層像を得る
ための振動子群と送受手段とを血流情報を得る際
にも使用するので、構成上無駄がなく、全体とい
て小型化できる等優れた効果を奏する超音波診断
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の探触子を示
す説明図、第３図は本発明に係る超音波診断装置
の構成を示すブロツク図、第４図は第３図に示す
装置の作用を説明するための説明図、第５図及び
第６図はそれぞれ第３図に示す装置の変形例を説
明するための説明図及びブロツク図である。 ５，５′……振動子群、９，２６……単一振動
子、１１……制御手段、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
……送受手段、２７……探触子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検体に向つて超音波を送波し、該被検体の
   断層像及び血流情報を得る超音波診断装置におい
   て、複数の超音波振動子がアレイ状に配置され、
   かつ、断層像を得る際に超音波の送受波を行うと
   ともに、血流情報を得る際に連続超音波の送波、
   受波のいずれか一方を行う振動子群と、この振動
   子群と同一探触子内に設けられ、かつ、血流情報
   を得る際に該振動子群と対になり、相対的に連続
   超音波の送波、受波のいずれか一方を行う単一振
   動子と、血流情報を得る際に前記振動子群を送
   波、受波のいずれか一方の状態に切り換え得る制
   御手段とを具備することを特徴とする超音波診断
   装置。