JPH02271842A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体内に超音波パルスを送波してそのエコー信
号を受波し、信号処理を行って超音波像を映出する超音
波診断装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、生体等の被検体内に超音波パルスを送波し、被検
体内部で反射された超音波エコー信°号を受波した後に
、そのエコー信号の減衰、散乱、音速、非線形特性等を
定量的に計測し、この計測データに基づき被検体内部に
存在する組織の性状（例えば軟らかさ、硬さ）を診断し
ようとする試みが成されている。このような試みの中に
は、特開昭６１−１１０２５号公報、特開昭６１−７６
１３８号公報に開示されているように、超音波探触子に
設けた超音波振動子から被検体内に送波される送波超音
波のエネルギーを変化させ、その場合エネルギーを直線
的に変化させても被検体内部の組織で反射される超音波
エコー信号の強度は必ずしも直線的に変化せずその変化
の度合いは前記組織の性状に左右されるという公知の性
質（組織の非線形性）を利用して、受波したエコー信号
の変化に基づき当該組織の性状の診断をしようとするも
のがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した特開昭６１−１１０２５号、６１−７６１３８
号公報に開示されているような従来の超音波診断装置に
あっては、送波超音波のエネルギーを変化させる手法と
して、超音波探触子を駆動するパルスの駆動電圧を変化
させたり、前記パルスが連続する複数波で構成されるパ
ルス、例えば超音波バースト波のときそのパルスの波数
を変化させていたため、パルスの駆動電圧や波数を変化
させたとき送波超音波のエネルギーが変化すると同時に
この超音波の包路線の形状自体も変化してしまい、結局
超音波の周波数成分が変化してしまう。このように超音
波の周波数が変化すると超音波の減衰率等の性質も変化
するため、受波したエコー信号の強度の変化を計測して
も、基準とすべき超音波の性質自体が既に変化している
ことから、被検体内の組織性状の診断を高精度で行うこ
とはできなかった。

本発明の目的は、上述した問題を解決し、アップチャー
プパルスおよびダウンチャープパルスを用いて、両者の
周波数成分を変えずに超音波エネルギーを異ならせるこ
とを可能にすることにより極めて高精度な超音波組織診
断を行うことができる超音波診断装置を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、生
体内に超音波チャープパルスを送波して、そのエコー信
号を受波し、このエコー信号をパルス圧縮して得られる
信号を処理して超音波像を映出する超音波診断装置にお
いて、アップチャープパルスおよびこのアップチャープ
パルスとはエネルギーの異なるダウンチャープパルスを
切り換えて送波する送波手段と、アップチャープパルス
およびダウンチャーブパルスの送波に対応してエコー信
号のアップチャープ圧縮およびダウンチャープ圧縮を行
うパルス圧縮手段と、前記アップチャーブ圧縮およびダ
ウンチャーブ圧縮により得られる信号の比較に基づき、
エコー信号の、送波超音波チャープパルスのエネルギー
に対する依存性に関するパラメータを演算する演算手段
とを具えることを特徴とするものである。

このような本発明の超音波診断装置にふいては、送波超
音波を互いに超音波エネルギーの異なるアップチャープ
パルスおよびダウンチャープパルスとしたため、チャー
プパルスは超音波エネルギーを変化させた場合にも周波
数成分を同一に保つことが可能であるから、受波したエ
コー信号からアップチャーブ圧縮およびダウンチャーブ
圧縮により得られる信号を演算手段が比較演算して、エ
コー信号の、送波超音波チャープパルスのエネルギーに
対する依存性に関するパラメータを極めて高精度で求め
ることができ、このパラメータは診断対象である組織の
性状を表わすものに他ならない。

〔実施例〕

第１図は本発明による超音波診断装置の第１実施例の構
成を示すブロック図である。超音波を送信および受信す
る超音波振動子ｌには、送信回路２および第１の切換ス
イッチ３を介してアップチャープ送波器４およびダウン
チャープ送波器５を交互に接続できるように構成する。

また、超音波振動子１で受波されたエコー信号は受信回
路６および第２の切換スイッチ７を介してアップチャー
プ圧縮回路８およびダウンチャープ圧縮回路９に交互に
供給するようにし、さらにこれらアップチャープ圧縮回
路およびダウンチャープ圧縮回路の出力信号を夫々スキ
ャンコンバータ１０．１１を経て演算回路１２に供給す
るようにし、演算回路１２の出力信号を表示装置１３に
供給するように構成する。

ここで第１および第２の切換スイッチ３および７は、制
御回路１４によって走査周期に同期して駆動するように
する。

次にこの第１実施例の作用を説明する。先ず、切換スイ
ッチ３．７を第１図において実線で示す位置に駆動し、
アップチャープ送波器４から第２図Ａに示すように時間
の経過に伴って周波数が連続的に高くなるアップチャー
プパルスを発生させ、これをスイッチ３および送信回路
２を介して超音波振動子１に供給してアップチャープパ
ルスを発生させ、これを被検体内に送波する。被検体か
ら反射されて来たエコーは超音波振動子１で受波されて
エコー信号に変換され、受信回路６で増幅、ＳＴＣ等の
処理が行われ、さらにスイッチ７を経てアップチャープ
圧縮回路８に供給され、ここで周波数圧縮され、第２図
Ｂに示すように振幅が増幅された信号が得られる。この
信号はスキャンコンバータｌＯで後述するタイミングで
読み出されて標準テレビ信号に変換された後、演算回路
１２に供給される。

次の走査期間では制御回路１４によりスイッチ３゜７を
第１図において破線で示す位置に切り換え、ダウンチャ
ープ送波器５から第２図Ｃに示すように周波数が時間と
ともに連続的に低くなるダウンチャープパルスを発生さ
せ、これをスイッチ３を介して送信回路２に供給する。

送信回路２は、制御回路１４に駆動されて超音波エネル
ギーをアップチャープパルスとは異なるものとした（例
えばアップチャープパルスより小さくした）ダウンチャ
ーブパルスを超音波振動子１に供給し、超音波振動子１
はダウンチャーブパルスを被検体内に送波する。なお超
音波振動子１から送波されるアップチャープパルスおよ
びダウンチャーブパルスは、異なる超音波エネルギーで
ありながら同一の周波数スペクトルとなるように設定す
るものとする。

次に超音波振動子１は被検体から反射されて来たエコー
を受波し、エコー信号として、前記走査と同様に、受信
回路６、スイッチ７を経てダウンチャープ圧縮回路９に
供給してパルス圧縮を行い、得られる信号をスキャンコ
ンバータ１１で前記走査と同期したタイミングで読み出
して標準テレビ信号に変換した後、演算回路１２に供給
する。

このようなアップチャープおよびダウンチャープの走査
期間毎の、同期して読み出された標準テレビ信号を供給
された演算回路１２は、これら信号を比較演算して送波
超音波チャープパルスのエネルギーに対するエコー信号
の依存性に関するパラメータ、例えばパルス駆動電圧に
対するエコー信号の変化の度合いを表わす非線形パラメ
ータを求めて表示装置１３に供給し、この非線形パラメ
ータはそこで信号処理されて１本の超音波走査線に対応
する超音波像としてモニタスクリーン上に可視表示され
る。

ところで送波超音波のエネルギーを変化させてエコー信
号の変化から組織性状の診断を行う従来例の装置におい
ては、複数回の超音波走査により得られる信号に基づき
１本の超音波走査線分のデータを得るようにしているた
め、診断に要する時間が通常のＢモード診断の数倍にな
る（Ｂモード診断では走査線１本につき１回の超音波走
査である）ことから、走査周期を短縮して全体の診断時
間を短縮するため送波レートを上げる必要があるが、送
波レートを上げると、ある走査における送波によるエコ
ーの内、遠距離点からのエコーが超音波探触子に到達し
ない内に次の走査が開始され、この走査で前回の走査に
おける遠距離点からのエコーが受波されてノイズとなり
、高品位の超音波像を得ることができなくなるから全体
の診断時間を通常のＢモード診断並にまで短縮すること
はできなかった。

一方、本実施例では前記アップチャープおよびダウンチ
ャーブを順次の走査毎に切り換えるようにしたため、例
えばアップチャープパルスを送波するある走査において
遠距離点から反射されて来るエコー信号が次の走査にお
いて受波されても、次の走査においてはダウンチャープ
圧縮が行われるためチャープ波形が異なるから適正に圧
縮されず、画像信号中には表れなくなる。したがって診
断時間を短縮するために送波レートを上げてもノイズの
少ない高品位の超音波像が得られ、リアルタイム性が良
好になる。

さらに異なる超音波エネルギーでありながら同一の周波
数スペクトルとなるようなアップチャープパルスおよび
ダウンチャーブパルスを順次の走査毎に切り換えて用い
るるようにしたため、診断中に基準とすべき超音波の性
質が変化することはなく被検体内の組織性状の診断を極
めて高精度で行うことができる。

第３図は本発明による超音波診断装置の第２実施例の構
成を示すブロック線図であり、第１実施例と同一の部分
には同一符号を用いる。この第２実施例の第１実施例と
の相違点は、チャープ圧縮回路８．９の何れか一方（本
例ではダウンチャープ圧縮回路９）の後段に１走査周期
分の遅延を行う遅延回路２０を設け、アップチャープ圧
縮回路８および遅延回路２０の出力信号を演算回路１２
に供給し、演算回路１２の出力信号をスキャンコンバー
タ１０を経て表示装置１３に供給するように構成したこ
とであり、他は第１実施例と同一である。

この第２実施例においては、ダウンチャープ圧縮回路９
から出力される圧縮後のエコー信号は遅延回路２０で１
走査周期分遅延されて演算回路１２に供給されるため、
アップチャープ圧縮回路８の出力信号が直ちに演算回路
１２に供給されるのと同期したタイミングになる。演算
回路１２は第１実施例と同様にしてこれら出力信号に基
づき前述した非線形パラメータを求めてスキャンコンバ
ータ１０に供給し、そこで標準テレビ信号に変換された
後表示装置１３で信号処理され、超音波像として可視表
示される。

この第２実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得
られる上に、スキャンコンバータの所要数を２個から１
個へと減少させることにより超音波診断装置の小型化お
よびコストダウンを達成することができる。

第４図は本発明による超音波診断装置の第３実施例を示
す図であり、ここでは第１実施例から変更した部分、す
なわち送信制御部のみを示す。送信回路３０にはＤ／Ａ
コンバータ３１、チャープパルス発生用ＲＯＭ３２　、
アップ／ダウンカウンタ３３が順次接続され、送信回路
３０およびアップ／ダウンカウンタ３３は制御回路３４
に駆動されるように構成する。

制御回路３４よりチャープパルス発生時アップカウント
／ダウンカウントの切換えおよびカウントの開始を指令
されるアップ／ダウンカウンタ３３は、アドレス入力と
して対応するアップカウント／ダウンカウントをチャー
プパルス発生用ＲＯＭ３２に供給し、これを受けたチャ
ープパルス発生用ＲＯＭ３２はＤ／Ａコンバータ３１に
前記アドレス入力に対応するチャープパルス波形データ
のデータ出力を行い、このデータは口／＾コンバータ３
１でアナログ信号に変換されて送信回路３０に供給され
る。このようにして１周期分のチャープパルスに相当す
るデータを供給された送信回路３０は、制御回路３４の
制御（例えば駆動電圧制御）の下で増幅（例えば電力増
幅）を行い、超音波振動子３５を駆動して被検体内部に
チャープパルスを送波する。なおここで制御回路３４は
アップチャープおよびダウンチャープの切換時、両者の
超音波エネルギーを異ならせるために駆動電圧を使い分
けするが、その場合両者の周波数スペクトルは同一にな
るようにチャープパルス発生用ＲＯＭ３２のデータを設
定しておく（この設定は例えば特開昭６２−２３３３６
９号を参照のこと）。

この第３実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得
られる上に、１つのチャープパルス発生回路で選択的に
アップチャープパルスとダウンチャープパルスとを発生
することができるため、回路の簡素化により超音波診断
装置をコストダウンすることができる。

第５図は本発明による超音波診断装置の第４実施例を示
す図であり、第３実施例と同様に、第１実施例からの変
更部分である送信制御部のみを示す。この第４実施例は
、第３実施例のチャープパルス発生用ＲＯＭ３２を用い
る代りに、アップチャープパルス発生用Ｒ口Ｍ４０　Ｊ
よびダウンチャープパルス発生用ＲＯＭ４１の並列回路
の接続点をカウンタ４２に接続し、前記ＲＯＭ４０．４
１の出力端に接続され制御回路２４により切換えられる
スイッチ４３をＤ／Ａ　コンバータ３１に接続するよう
に構成する。

制御回路３４よりチャープパルス発生時カウントの開始
を指令されるカウンタ４２は、アドレス入力としてのカ
ウントを前記ＲＯＭ４０．４１に供給する。

このときスイッチ４３は制御回路３４によりアップチャ
ープ、ダウンチャープの何れか一方になるように切換え
られるから、前記ＲＯＭ４０．４１の何れか一方のみの
データ出力を選択してＤ／Ａコンバータ３１に供給する
。

これによりアップチャープパルス発生用ＲＯＭ４０、ダ
ウンチャープパルス発生用ＲＯＭ４１に夫々格納された
アップチャープパルスおよびダウンチャープパルスの波
形データを、超音波エネルギーを異ならせるためにその
波高値の異なるものとしつつ両者の周波数スペクトルが
同一になるように適宜設定しておけば、第３実施例と同
様の効果が得られる上に、制御回路３４により送信回路
３０の駆動電圧制御やカウンタに対するアップカウント
／ダウンカウントの指令が不要になって、さらに回路の
簡素化を図ることができる。

なお第４実施例においてＲＯＭ４０．４１をそれらの合
計量と同一記憶容量を有する１つのＲＯＭに統一し、カ
ウンタ４２のアップカウント／ダウンカウントの読み出
しアドレス制御を行えば、第３実施例において送信回路
３０の駆動電圧制御を行わない場合と同様になり、さら
に第３実施例に対する回路の簡略化が図れる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明の超音波診断装置においては、
アップチャープパルスおよびこのアップチャープパルス
とはエネルギーの異なるダウンチャープパルスを切換え
てパルス圧縮を行い、得られる信号の比較に基づき、送
波超音波パルスのエネルギーに対する、エコー信号の依
存性に関するパラメータを求めるようにしたため、前記
アップチャープパルスおよびダウンチャープパルスの周
波数成分を変えずにエネルギーを異ならせることが可能
になって被検体内の組織の非線形特性を表わすパラメー
タをより高精度で求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置の第１実施例の構
成を示すブロック図、 第２図Ａ−Ｃは同じくその動作を説明するための波形図
、 第３図は本発明による超音波診断装置の第２実施例の構
成を示すブロック図、 第４図は同じく第３実施例の構成の内の第１実施例から
の変更部分のみを示すブロック図、第５図は同じく第４
実施例の構成の内の第１実施例からの変更部分のみを示
すブロック図である。 １・・・超音波振動子　　　２・・・送信回路３．７・
・・スイッチ ４・・・アップチャープ送波器 ５・・・ダウンチャープ送波器 ６・・・受信回路 ８・・・アップチャープ圧縮回路 ９・・・ダウンチャープ圧縮回路 １０、　１１・・・スキャンコンバータ１２・・・演算
回路　　　　　１３・・・表示回路１４・・・制御回路
　　　　　２０・・・遅延回路３０・・・送信回路　　
　　　３１・・・Ｄ／Ａコンバータ３２・・・チャープ
パルス発生用ＲＯＭ３３・・・アップ／ダウンカウンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、生体内に超音波チャープパルスを送波して、そのエ
   コー信号を受波し、このエコー信号をパルス圧縮して得
   られる信号を処理して超音波像を映出する超音波診断装
   置において、アップチャープパルスおよびこのアップチ
   ャープパルスとはエネルギーの異なるダウンチャープパ
   ルスを切り換えて送波する送波手段と、アップチャープ
   パルスおよびダウンチャープパルスの送波に対応してエ
   コー信号のアップチャープ圧縮およびダウンチャープ圧
   縮を行うパルス圧縮手段と、前記アップチャープ圧縮お
   よびダウンチャープ圧縮により得られる信号の比較に基
   づき、エコー信号の、送波超音波チャープパルスのエネ
   ルギーに対する依存性に関するパラメータを演算する演
   算手段とを具えることを特徴とする超音波診断装置。