JPH0223951A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いてＢモード情報やドプラモード
情報等の診断情報を得てこれを表示に供する超音波診断
装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利用
した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報等を用いて
診断に供するようにしている。

また、超音波の生体内に対する走査法の代表的なものに
は、電子走査と機械走査とがある。ここで、電子走査法
について説明する。

すなわち、複数の超音波振動子を並設してなるアレイ型
超音波探触子（プローブ）を用い、リニア電子走査であ
れば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１単位
の超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送
波を行う方法であり、例えば、順次１振動子分づつピッ
チをずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わるよ
うにして励振してゆくことにより、超音波ビームの送波
点位置を電子的にずらしてゆく走査である。

そして、超音波ビームが集束するように、励振される超
音波振動子は、ビームの中心部に位置するものと側方に
位置するものとでその励振のタイミングをずらし、これ
によって生ずる超音波振動子の各発生音波の位相差を利
用し反射される超音波を集束（電子フォーカス）させる
。そして、励振したのと同じ振動子により反射超音波を
受波して電気信号に変換して（ただし、送信と受信とで
は使用する振動子の数は同一とは限らない。）、各送受
波によるエコー情報を例えば断層像として形成し、ＴＶ
モニタ等に画像表示する。

また、セクタ電子走査であれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波
ビーム１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子
の励振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆく
ものであり、後の処理は基本的には上述したリニア電子
走査と同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に、振動子（
探触子）を走査機構に度付け、走査機構を運動させるこ
とにより超音波走査を行う機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信に伴う信号を合成して
断層像化するＢモード像以外に、同一方向固定走査によ
るＭモード像が代表的である。これは、超音波送受波部
位の時間的変化を表わしたものであり、特に心臓の如く
動きのある臓器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドプラ法
は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像
化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すなわ
ち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体により反射さ
れると反射波の周波数が上記移動物体の移動速度に比例
して偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続波）を生
体内に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ドプ
ラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深
さ位置における移動物体の運動情報を得ることができる
。これによれば、生体内における一定位置での、血流の
流れの向き、乱れているか整っているかの流れの状態、
流れのパターン、速度の値等の血流の状態を知ることが
できる。

次に装置について説明する。すなわち、ドプラモードに
あって、超音波エコーから血流情報を得るためには、あ
る所定方向に超音波パルスを所定回数繰返して送波し、
受波されたエコーを位相検波することにより位相情報を
取出す。この信号をディジタル化し、動いていない或い
は動きの遅い成分つまりクラッタ成分を除去するために
、ディジタルフィルタに通す。そして、フィルタを通過
した信号を周波数解析する。

これにより、解析した周波数は、移動物体の動きによっ
て生じたドプラ偏移周波数であり、血流の方向及び速度
を示した２次元血流速像等の血流情報として、単独又は
Ｂモード像やＭモード像に重畳して表示する。

一方、Ｂモードやドプラモードのスキャンにあっては、
分解能の向上のために一段送信フオーカス、−段受信フ
オーカスや多段送信フォーカス。

多段受信フォーカスを行うようにしている。すなわち、
送信又は受信フォーカスは振動子の口径制御や遅延量制
御により実現されるものである。

例えば、−段送信フオーカスであれば、１つのレートに
よる超音波送信で行われ、多段送信フォーカスであれば
、フォーカス深さの異なる一段送信フオーカスを段数分
について行う、つまり段数分のレートによる超音波送信
で行われ、そしてデータ合成にて多段フォーカスデータ
を得るようにしている。

そして、装置としては、上述したような超音波送信系と
、Ｂ又はＭモード像情報を得て白黒処理するＢ又はＭモ
ードイメージング処理系と、血流速情報を得て白黒又は
カラー処理（ＣＦＭ：カラーフローマツピング）するド
プラモードイメージング処理系と、これらの画像を単独
又は重畳して表示する表示系とを備えて装置を構成した
ものがある。

このような装置にあって、１フレームを構成するｎ本の
ラスタにおける１つのラスク上のデータを得る手順につ
いて説明する。すなわち、第４図に示すように、１つの
ラスク上のデータに関し、Ｂモード情報（Ｂモード像）
は１回のスキャンによるエコーデータにより生成でき、
ドプラモード情報（例えばＣＦＭ像）は５回のスキャン
によるエコーデータにより生成できるものとし、そして
例えば３段送信フォーカスＦｌ、Ｆ２．Ｆ３を設定して
いるとする。この場合、３段送信フォーカスＦｌ、Ｆ２
．Ｆ３における５回のレートの内で例えば３番目のレー
トを利用してＢモード像生成用データを得るようにして
いる。そして、５Ｘ３−１５回の超音波送信による受信
エコーは合成され、３段送信フォーカスＦｌ、Ｆ２．Ｆ
３によるＢモード像データ及びＣＦＭ像データが得られ
る。

このように、５Ｘ３−１５回の超音波送信（受信）によ
り１つのラスタのＢモード像データ及びＣＦＭ像データ
を得ることができ、これを１７レ一ム分について繰返し
実行することにより、１フレームのＢモード像及びＣＦ
Ｍ像データを得ることができるようになる。

（発明が解決しようとする課８） 上記の場合、オペレータが設定したフォーカス領域Ｆｌ
、Ｆ２．Ｆ３の全般に亙って分解能の高いＢモード像及
びＣＦＭ像を得るようにしているが、実際の臨床にあっ
て、Ｂモード像とＣＦＭ像とを重畳表示して診断する場
合は、Ｂモード像よって位置の把握を行い、そして、局
所部位についてのみのＣＦＭ像を得る要請が高いもので
あるため、このようにＢモード像とＣＦＭ像とを領域Ｆ
ｌ、Ｆ２．Ｆ３の全般に亙って高分解能化していること
は、無駄なことでもある。しかも、フォーカスの段数に
応じて送受信の回数も段数倍となるため、フレームレー
トが低下するつまりリアルタイム性が損われることにな
り、問題でありだ。

この場合、レート周波数を高くするつまり超音波の繰返
し間隔を短くすることにより、リアルタイム性の低下を
押えることはできるが、超音波送受信によるビーム到達
位置が体表近傍になるつまり情報収集範囲が小さくなる
ので、好ましくない。

そこで本発明の目的は、臨床における実状を考慮して画
質の向上を図りつつリアルタイム性を損わないようにし
た超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、本発明は、被検体に対して超音波ビームをＢ
モード及びドプラモードにて送受信し、そのエコーによ
りＢモード情報及びドプラモード情報を得て表示に供す
るようにした超音波診断装置において、１つの超音波ラ
スタを得るためにＢモードによる１回の送受信とドプラ
モードによる複数回の送受信とを行う第１の手段と、前
記Ｂモードによる送受信にあっては少なくとも送信にお
いて多段フォーカスを行い且つ前記ドプラモードによる
送受信にあっては少なくとも送信において前記Ｂモード
のときよりも少ない段数のフォーカスを行う第２の手段
とを具備したことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、送受信の回数つまりデータ数
を多く必要とするドプラモードにあって、そのフォーカ
ス段数はＢモードのときよりも少ないものとなるので、
Ｂモード及びドプラモードにおける送受信の回数を少な
くすることができ、この結果、リアルタイム性を極力損
われないようにして広領域の高分解能Ｂモード情報及び
小領域の高分解能ドプラモード情報を得ることができる
。

（実施例） 以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例を第１図
を参照して説明する。

第１図に示すように、微小振動子を多数並設してなる超
音波プローブ１０は、図示しない被検者の体表に当てら
れており、送信回路１１により送信駆動され、また、受
信回路１２により受信駆動されるようになっている。こ
こで、送信回路１１は、超音波プローブ１０の各振動子
に対して励振用パルスを印加して超音波送信を行うもの
であり、励振用パルスを出力するパルサ、励振用パルス
の印加タイミングをビームの振り角度やフォーカス深さ
等に応じて振動子毎にずらす送信遅延部等を有してなる
。

受信回路１２は、超音波プローブ１０の各振動子で受け
た反射超音波による受信エコー信号をそれぞれ遅延させ
た後に加算して出力するものであり、振動子後との受信
エコーを増幅するプリアンプ、この増幅信号を振り角度
やフォーカス深さ等′に応じて振動子毎に遅延させる受
信遅延部、加算器等を有してなる。

この送信回路１１及び受信回路１２は送受信コントロー
ラ２１の制御下にあり、送受信コントローラ２１は、送
受信のタイミングにかかわる超音波レートの発生や送信
遅延時間及び受信遅延時間等の設定を行う。

また、Ｂモード像検出系として、振幅検波回路１３ａ、
Ａ／Ｄ変換器１４．Ｂモード画像メモリ１６を有し、受
信回路１２から出力されるＢモード送受信にかかる加算
エコーを振幅検波回路１３ａにより振幅検波し、検波出
力をＡ／Ｄ変換器１４によりディジタル信号に変換した
後にラスタ毎にＢモード画像メモリ１６に書込むように
なっている。

さらに、ドプラモード処理系として、位相検波回路１３
ｂ、Ａ／Ｄ変換器１５．血流情報演算回路１７．血流情
報メモリ１８を有し、受信回路１２から出力されるドプ
ラモード送受信にかかる加算エコーを位相検波回路１３
ｂにより位相検波し、検波出力をＡ／Ｄ変換器１５によ
りディジタよりＣＦＭデータ等を演算し、該ＣＦＭデー
タを血流情報メモリ１８に書込むようになっている。

ここで、Ｂモード画像メモリ１６及び血流情報メモリ１
８におけるデータの書込み制御は、メモリコントロール
回路２２により行われる。そして、Ｂモード画像メモリ
１６に保持されたラスタ上のＢモード像データと、血流
情報メモリ１８に保持されたラスタ上のＣＦＭ像データ
とは、超音波スキャンをＴＶスキャンに変換するディジ
タル・スキャンやコンバータ（ＤＳＣ）を含むＤ／Ａ変
換部１９にてラスタを集合してフレームを作り、該フレ
ームデータをアナログ信号化した後にモニタ２０に表示
がなされる。

上記において、送受信コントロール回路２１゜メモリコ
ントロール回路２２．血流情報演算回路１７に対する各
種の制御信号の供給はシステムコントローラ２３により
行われる。また、システムコントローラ２３には入力手
段２４が接続されており、この入力手段２４をオペレー
タが操作することにより、スキャンの選択やフォーカス
の設定等を行うことができるようになっている。

また、本実施例のシステムコントローラ２３では、１つ
の超音波ラスタを得るためにＢモードによる１回の送受
信と、ドプラモードによる複数回の送受信とを行うべく
送受信コントロール回路２１に対して指令を与え、また
、Ｂモードによる送受信にあっては少なくとも送信にお
いて多段フォーカスを行い且つドプラモードによる送受
信にあっては少なくとも送信においてＢモードのときよ
りも少ない段数のフォーカスを行うべく送受信コントロ
ール回路２１に対して指令を与え、これらに伴ってメモ
リコントロール回路２２．血流情報演算回路１７に対し
ても指令を与えることができるようになっている。

尚、上記の構成にあって、１つのラスタ上のデータに関
し、Ｂモード情報（Ｂモード像）は１回のスキャンによ
るエコーデータにより生成でき、ドプラモード情報（例
えばばＣＦＭ像）は５回のスキャンによるエコーデータ
により生成できるものとする。

次に上記の如く構成された本実施例装置の動作について
説明する。先づ、オペレータは、入力手段２４を操作し
て第２図に示すように、セクタ走査にあって体表に近い
領域Ｆ１と体表から遠い領域Ｆ３とに対してＢモードに
おけるフォーカシングを行うべくＢモードによる送信２
段フォーカスＦ１．Ｆ２．Ｆ３を設定し、且つ中間領域
Ｆ２に対してドプラモードにおけるフォーカシングを行
うべくドプラモードによる送信１段フォーカスＦ２を設
定するための操作を行う。この操作によりシステムコン
トローラ２３は該設定に伴う指令を送受信コントロール
回路２１．メモリコントロール回路２２．血流情報演算
回路１７に対して与える。すなわち、第３図に示すよう
に、１つのラスク上のデータに関し、Ｂモード情報（Ｂ
モード像）は１回のスキャンによるエコーデータにより
生成でき、ドプラモード情報（例えばＣＦＭ像）は５回
のスキャンによるエコーデータにより生成できるものと
し、そして例えば３段送信フォーカスＦｌ、Ｆ２．Ｆ３
を設定しているとする。この場合、１段送信フォーカス
Ｆ２における５回のレートの内で例えば３番目のレート
を利用してＢモト像生成用データを得るようにしている
。

そして、１＋５＋１−７回の超音波送信による受信エコ
ーは合成され、３段送信フォーカスＦｌ。

Ｆ２．Ｆ３によるＢモード像データ及び１段送信フォー
カスＦ２によるＣＦＭ像データが得られる。

このように、１＋５＋１−７回の超音波送信（受信）に
より１つのラスタのＢモード像データ及びＣＦＭ像デー
タを得ることができ、これを１フレ一ム分について繰返
し実行することにより、１フレームのＢモード像及びＣ
ＦＭ像データを得ることができるようになる。

これを、従来例と比較すると、超音波レートが同じであ
るとすると、従来は１５回の超音波送受信にて１つのラ
スタを得るに対し、本実施例では、７回の超音波送受信
にて１つのラスタを得ることができ、単位時間当り２倍
強のデータを得ることができるようになり、リアルタイ
ム性を向上させることができる。

また、臨床について例えば心臓の診断の場合は、Ｂモー
ド像により心臓の形態を認識し、且つドプラモードによ
り心臓内の血流の振舞いを知りたい要請があり、この場
合、領域Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３を心臓の全体に対応させ、領
域Ｆ２を心房内に対応させることができるので、広い領
域について高分解能化Ｂモード像とし且つ必要な領域に
ついてのみ高分解能化ＣＦＭ像として、表示することが
できるようになる。

このように本実施例によれば、臨床上、局所領域につい
てのみ高分解能化がなされれば十分であるドプラモード
にあって、そのフォーカス段数を１段つまりＦ２として
いることにより、送受信の回数を減らすことができ、ま
た、Ｂモードにあっては広い領域Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３につ
いて高分解能化することができる。この結果、リアルタ
イム性を極力損われないようにして広領域の高分解能Ｂ
モード情報及び小領域の高分解能ドプラモード情報を得
ることができる。

本発明は上記実施例に限定されるされるものではなく、
例えば送信及び受信共に同じフォーカス設定を行うよう
にしてもよく、この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明では、１つの超音波ラスタを得るた
めにＢモードによる１回の送受信とドプラモードによる
複数回の送受信とを行う第１の手段と、Ｂモードによる
送受信にあっては少なくとも送信において多段フォーカ
スを行い且つドプラモードによる送受信にあっては少な
くとも送信においてＢモードのときよりも少ない段数の
フォーカスを行う・第２の手段とを具備したことにより
、送受信の回数を多く必要とするドプラモードにあって
、そのフォーカス段数はＢモードのときよりも少ないも
のとなるので、Ｂモード及びドプラモードにおける送受
信の回数を少なくすることができ、この結果、リアルタ
イム性を極力損われないようにして広領域の高分解能Ｂ
モード情報及び小領域の高分解能ドプラモード情報を得
ることができる。

よって本発明によれば、臨床における実状を考慮して画
質の向上を図りつつリアルタイム性を損わないようにし
た超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波診断装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図は同実施例におけるフォー
カス設定を示す図、第３図は同実施例における動作タイ
ミングを示す図、第４図・は従来例の動作タイミングを
示す図である。 １０・・・超音波プローブ、１１・・・送信回路、１２
・・・受信回路、１３ａ・・・振幅検波回路、１３ｂ・
・・移送検波回路、１４．１５・・・Ａ／Ｄ変換器、１
６・・・Ｂモード画像メモリ、１７・・・血流情報演算
回路、１８・・・血流情報メモリ、１９・・・Ｄ／Ａ変
換器、２０・・・モニタ、２１・・・送受信コントロー
ル回路、２２・・・メモリコントロール回路、２３・・
・システムコントローラ、２４・・・入力手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に対して超音波ビームをＢモード及びドプラモー
   ドにて送受信し、そのエコーによりＢモード情報及びド
   プラモード情報を得て表示に供するようにした超音波診
   断装置において、１つの超音波ラスタを得るためにＢモ
   ードによる１回の送受信とドプラモードによる複数回の
   送受信とを行う第１の手段と、前記Ｂモードによる送受
   信にあっては少なくとも送信において多段フォーカスを
   行い且つ前記ドプラモードによる送受信にあっては少な
   くとも送信において前記Ｂモードのときよりも少ない段
   数のフォーカスを行う第２の手段とを具備したことを特
   徴とする超音波診断装置。