JPH0224533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速走査による動画と手動走査による
静止画像を同時に提供し得る超音波診断装置に関
するものである。

超音波断層像を得る装置には大別して超音波探
触子を手動走査して静止画像を得る手動走査機
と、探触子を機械的に走査して動画あるいは静止
画を得る機械走査型超音波診断装置及び超音波探
触子を固定し電子的に超音波を走査して動画を得
る電子走査型超音波診断装置の３種類がある。

手動走査機は第１図に示すように支持アーム５
に保持された探触子１に送信器７からのパルス信
号を印加して超音波３を体内２に進行させる。体
内の組織からの反射信号４は再び探触子１で受信
し、これを受信器８で増幅し、手動走査用信号処
理器１０に通す。探触子１はその位置及び角度が
位置検出用のポテンシオメータ６により検出され
位置検出変換器９を通して手動走査用信号処理器
１０に入力される。信号処理器１０では例えば走
査変換が行なわれる。これは入力されたアナログ
信号をＡ／Ｄコンバータでデイジタル化しそれを
画像記憶装置に入力し読み出し時にテレビジヨン
の走査方式と同様に読み出すことによりテレビジ
ヨン信号として取り出すことができる。ここで位
置検出信号はデイジタル化され記憶装置のどの部
分に記憶させるかの制御信号として用いられる。
これらの信号は映像信号のミキサー部１３に入力
され、マーカ発生器１２からのマーカ信号ととも
にモニタ１４上に表示される。ここで制御器１１
は送、受信のタイミング信号処理、マーカ発生の
タイミング信号を発生されるものである。この手
動走査機の長所としては被検領域を広くとること
ができ全体像が把握しやすいこと、超音波走査線
密度が高く高品位の画像が得られることなどであ
る。一方、欠点として動画は得られず静止画であ
ることや、一枚の画像を得るためには探触子１を
手で走査するため数秒間要しまた、希望の部位を
得るためには、この走査を何回もくり返す必要が
あり、診断には時間がかかることなどである。

この手で走査する操作上の欠点を改良したもの
が機械的に探触子を走査する装置であり、例えば
乳房などの診断に用いられるアーク走査機などが
ある。

第２図にはこのアーク走査機を示している。探
触子１は走査用ガイド２０の中でモータなどによ
り円弧状に走査される。この装置の探触子の送信
や受信などの動作は先の手動走査型と同様であ
る。

一方、動画が得られないという欠点を除去する
ために第３図に示すように探触子１を高速に回転
あるいは偏向させることにより超音波３を扇形に
走査して断層像を得るものがある。これは機械式
扇形走査装置と呼ばれている。

一方、探触子を固定して超音波を電子的に走査
する装置としてリニア走査型と扇形走査型が知ら
れている。例えば第４図に示した扇形走査型装置
ではたんざく状に切断された複数個の圧電振動子
を直線的に配列して構成された探触子１にこれら
に直結した送信器７から、少しずつ遅延した高周
波信号を印加して体内２のある方向に進行する超
音波３を発生させ、体内組織からの反射エコー４
を再びこの探触子１で受信する。各振動子で受信
された超音波は電気信号に変換され、さらに受信
器８によつて増幅されたのち、遅延部１５で制御
器１１からの制御信号によつて遅延時間を制御さ
れて加算され高速信号処理器１０′へと通される。
ここで送信と受信の遅延時間を適当な値に変えて
送受信の超音波ビームの指向性を変えることによ
つて偏向走査する。この、電子扇形走査により第
３図に示した場合と同様の扇形の断層像を得るこ
とができる。高速信号処理器１０′では手動走査
器と同様、テレビジヨン出力系に走査変換されて
ミキサー部１３を通りモニタ上に表示される。こ
の扇形電子走査型診断装置では超音波の掃引を高
速（例えば1/30秒）に行うことができほぼ実時間
の動画が得られる。しかしながら、電子走査型超
音波診断装置では被検幅が手動走査機のように広
くなく、かつ走査線数も少ない。

本発明はこのような手動走査機、及び電子走査
機における長所を保持しかつ欠点を除去した超音
波診断装置を提供するものである。以下本発明の
一実施例を詳細に説明する。

第５図は本発明の第１の実施例を示すもので扇
形電子走査型超音波探触子を用いて扇形走査と手
動走査の複合走査を行い、かつ扇形走査による動
画と、手動走査による広い被検域を表示した静止
画を異なるモニター上に表示しうるものである。
第５図において扇形走査用探触子１は支持アーム
５に保持され、かつ、扇形走査面２１は例えば、
探触子１を手動走査できる断面２２と同一平面に
設定されている。扇形走査による動画像は第４図
に示した例とほぼ同様な扇形走査動作により得ら
れる。走査用のタイミング信号とそれによつて制
御される扇形画像及び手動走査画像の関係を第６
図および第７図に示す。ここで第６図は制御用タ
イミング信号を示したものであり、扇形走査の動
画像は第６図ａのタイミング信号ｎ，ｎ＋１，ｎ
＋２……のタイミングで順次扇形に超音波を発射
し、反射音波第６図ｂを受信して得られる。

このｎ，ｎ＋１，ｎ＋２は、第７図ａの動画像
のｎ，ｎ＋１，ｎ＋２にそれぞれ対応した方向に
超音波を発射しかつ受信して、表示する。このよ
うにして得られる第７図ａの画像は、15cmの深さ
で100本程度の走査線数であれば１秒間に30枚以
上の画像が得られ、動的な画像が得られる。一
方、第６図ａのA_o，A_o+1，……のタイミングに
は、常に第７図ａの特定の方向Ａ（第５図の３０
に対応する。）に超音波を発射し同一方向から受
信する。この方向Ａは制御器１１によつて探触子
１内の各振動子に与えられる送受信信号の遅延時
間を適当に設定することによつて決定することが
できる。更にこの方向はアーム５によつて定めら
れた平面内では探触子１を動かすことにより自由
に移動し、手動走査することができる。これによ
つて得られる受信信号（第６図ｃ）は手動の走査
によつて、A_o，A_o+1，A_o+2……タイミングを第
７図ｂの位置及び方向に対向させる。

これを静止画像の対応する位置に表示するため
に、第５図の位置検出器９の信号（Ｘ，Ｙ軸の位
置及び方向）を検出して第７図ｂのように表示す
る。ここで探触子１で受信した信号は、受信器８
で増幅され第４図の扇形走査機の場合と同様に各
振動子からの信号を位相を合せて加算するために
遅延線１５を用いて制御し加算する。この後扇形
走査用受信信号第６図ｂと手動走査用信号第６図
ｃは、それぞれ異なる信号処理器１０′，１０に
印加される。扇形走査用信号に対しては位置検出
器９からの信号はなく、そのままあらゆる位置で
の扇形の動画をミキサ１３′モニタ１４′で表示す
る。一方手動走査用信号は支持アーム内の位置検
出器６からの信号によつて、第１図と同様の方法
で反射信号の位置指定を受けて、第７図ｂのよう
に異なるモニタ１４に表示される。このように一
つのモニタ１４′には扇形走査による動画を、他
のモニタ１４には手動走査による静止画を表示す
ることができる。

従つて、動画像を観測しながら静止画の断面を
決定することができる。さらに、手動走査時も動
画を見ることによつて、注目すべき部位に最適な
方向から超音波を人射し走査することができる等
のすぐれた特徴を有する。また扇形走査であるた
め動画において深い所の診断領域が広くなる長所
もある。

なお、位相配列振動子を用いた探触子は、偏向
角が大きくなると単一振動子よりも指向性が劣化
する。しかし、正面付近は単一振動子とほぼ同一
の指向性が得られる。従つて、第７図ａにおける
Ａの方向を探触子面の法線方向に近い領域、たと
えば法線方向より±10゜以内に設定するのが好ま
しく、このようにすると静止画は非常に分解能の
良い像が得られる。

第８図は本発明の他の実施例を示す。この実施
例は第５図に示した扇形走査用探触子の扇形走査
面を手動走査面と異ならせたものである。この場
合には手動走査で切断する面２２内にない断面２
１の扇形走査画像が得られるため、切断面を立体
的に考えることができ、かつ次の切断面の位置を
推測しやすくなるという特徴がある。

第９図は他の実施例を示すものである。

この実施例は手動走査による断面を一手動走査
内で複数、例えば２断面得ることができるように
したもので、第９図ａに示すように扇形走査の中
で異なる断面２２′，２２″の２方向に、あるタイ
ミング（同図ｂ）で超音波を発射し受信して表示
するものである。この場合受信した信号ｃは遅延
加算された後それぞれｄ，ｅ，ｆのの信号に分け
られた後、信号処理されミキサーを通つて表示さ
れる。このように、一つの動画と２つの異なる断
面２２′，２２″の静止画を同時に得ることができ
る。これによつて、さらに診断部位を立体的に考
えることができる。なお、この２つの静止画は異
なるモニタでなく同一のモニタを分割して表示す
ることも可能である。

第１０図は第４の実施例を示すものである。こ
の実施例は実施例１と同じように、手動走査面と
扇形走査面を同一として、手動走査用の送受信信
号を同一点から複数の方向に走査し、得られた受
信信号を複合走査と同様の手法で走査変換部にお
いて記憶再生する。第１０図ａ，ｂでは２方向に
超音波を走査させたときの様子を示す。３１，３
２，３１′，３２′は走査方向を示す。

この方法によると、手動走査の画像が同図ｂに
示すように多重書きとなり、同一点を多方向から
見て表示することができるため、情報の落ちが少
なくなり、画像品位が向上する。

第１１図は第５の実施例を示す。

この実施例は上記実施例の扇形走査型超音波探
触子を高速機械走査式探触子におきかえたもので
ある。

本実施例では第１１図に示すように支持アーム
５に取りつけられた高速機械走査式探触子１を用
いる。この探触子１は制御器１１により探触子１
の回転を制御する回転制御器２５を用いて走査
角、速度などが制御される。手動用走査の手法は
第１の実施例１と同様に行える。探触子１からの
受信信号は受信機８で増幅されたのちゲート部２
６に入る。ここでは高速走査用信号と手動走査用
信号を制御器１１からの信号によつて分離する。
この分離法は探触子１が特定の回転角になつたと
きの受信信号をゲート回路２６で分離することに
よつて可能である。このように高速走査用信号と
手動走査用信号に分離されたのち前記第１の実施
例と同様に信号処理器１０，１０′で信号処理さ
れてモニター１４，１４′上に表示される。この
実施例では比較的安価で高品位の画像を得ること
ができる。第１１図は本発明の第６の実施例を示
すものである。

本実施例は前記第１〜第４の扇形走査型超音波
探触子をリニア走査型探触子におきかえたもので
ある。本実施例では支持アーム５に取りつけたリ
ニア走査型探触子１を従来よく知られている高速
リニア走査させると共に探触子内の特定位置の振
動子列を送受信するときに、この受信信号を手動
走査法信号としてゲート２６で分離する。これら
の動作原理は第１および第５の実施例と同様であ
り、結果として手動走査による断面２２の静止画
断層像と高速走査による断面２１のリアルタイム
の断層像が同時に得られる。このリニア走査型探
触子を用いると特に動画での近距離部の画像がよ
い特長がある。

以上のように、本発明は高速走査型の超音波探
触子と、この超音波探触子を保持しかつその位置
を検出する機構を有する支持台とを備え、探触子
の高速走査により動画像を得、かつこの画像に対
し所定の位置と方向に超音波を発射させて手動走
査し静止画断層像を得るようにした超音波診断装
置であり本発明の超音波診断装置を用いることに
より次のような効果が得られる。

１ 各種の高速走査型探触子を用いることにより
動画を見ることができると同時に探触子を手動
走査することによつて広い被検領域の断層像が
しかも高品位な像として得ることができる。

２ 切断面の異なる断層像を見ることによつて必
要な部位の挿出が早くでき、かつ立体的に体内
組織を判断することができる。

３ 扇形電子走査型探触子を用いることにより複
合走査法が可能になり高品位の静止画、及び動
画において深い部分の視野が広くなる。

４ 高速機械走査型探触子を用いることにより、
安価で良好な画質を有する装置が得られる。

５ リニア走査型探触子を用いることにより動画
における近距離部の画質が良い装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の手動走査型超音波診断装置の全
体構成図、第２図は従来のアーク走査型超音波診
断装置の探触子部分の説明図、第３図は従来の機
械走査型超音波診断装置の探触子部分の説明図、
第４図は従来の扇形電子走査型超音波診断装置の
全体構成図、第５図は本発明の第１の実施例で、
扇形電子走子走査形探触子を用いた超音波診断装
置の全体構成図、第６図ａ，ｂ，ｃ及び第７図
ａ，ｂは第５図の装置の動作を説明するための波
形図及び表示方法説明図、第８図は扇形走査方向
を手動走査方向と異ならせた本発明の第２の実施
例の一部構成図、第９図ａは手動走査による静止
画を２断面得る第３の実施例の一部構成図、同ｂ
〜ｆはその動作を説明する波形図、第１０図ａは
手動走査において複合走査を取り入れた第４の実
施例を示す概略図、同ｂは同動作説明図、第１１
図は高速機械走査型探触子を用いた第５の実施例
の全体構成図、第１２図はリニア走査型探触子を
用いた第６の実施例の全体構成図である。 １……探触子、２……被検体、５……支持アー
ム、６……ボテンシオメータ、７……送信器、８
……受信器、９……位置検出変換器、１０，１
０′……信号処理器、１１……制御器、１３，１
３′……ミキサ、１４，１４′……モニタ、１５…
…遅延部、２１……扇形走査断面、２２，２２′，
２２″……手動走査断面、２５……回転制御器、
２６……ゲート部、３０，Ａ……手動走査用の超
音波走査線、３１，３１′，３２，３２′……走査
方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高速走査型超音波探触子、この探触子を移動
   自在に保持しかつ探触子の位置を検出する機構を
   有する支持台、上記探触子を高速走査させ動画像
   を得る手段、上記探触子を手動走査させつつ、上
   記動画像を得るための送受信タイミングと異なる
   送受信タイミングで所定の方向に超音波を発射さ
   せ、これを受信した信号と前記探触子の位置検出
   信号とにより静止画像を得る手段、上記動画像と
   静止画像を同時に表示するための送受信制御手段
   および表示手段とを有することを特徴とする超音
   波診断装置。 ２ 静止画像を得る際の超音波発射方向が探触子
   面の法線方向に対して±10゜以内である特許請求
   の範囲第１項記載の超音波診断装置。 ３ 高速走査型超音波探触子が扇形電子走査型超
   音波探触子である特許請求の範囲第１項記載の超
   音波診断装置。 ４ 扇形走査面と手動走査面とが同一である特許
   請求の範囲第３項記載の超音波診断装置。 ５ 扇形走査面と手動走査面が異なる特許請求の
   範囲第３項記載の超音波診断装置。 ６ 手動走査面を複数個設定した特許請求の範囲
   第５項記載の超音波診断装置。 ７ 手動走査の超音波発射方向が複数である特許
   請求の範囲第４項記載の超音波診断装置。 ８ 高速走査型超音波探触子が高速機械走査型超
   音波探触子である特許請求の範囲第１項記載の超
   音波診断装置。 ９ 高速走査型超音波探触子がリニア走査型超音
   波探触子である特許請求の範囲第１項記載の超音
   波診断装置。