JPH0282959A - 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、超音波を利用して被検体の診断部位について
断層像を得る超音波診断装置に関し、特に同時多チヤン
ネル受信を行う整相回路部を有するものにおいて回路部
品点数を減らして同時多チヤンネル受信を行うことがで
きる超音波診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波診断装置は、第１０図に示すように、被検
体に超音波を送受信する探触子１と、この探触子１を制
御して超音波を送波する送波回路部２と、被検体内から
反射され受信した超音波信号を増幅する受信増幅部３と
、上記探触子１の各振動子素子からの受信信号に所要の
遅延時間を与えて位相を揃える整相回路部４と、この整
相回路部４からの信号を人力して処理する画像処理部５
と、この画像処理部５からの信号を入力して二次元断面
を表示するのに必要な情報としてレイアウトするスキャ
ンコンバータ６と、このスキャンコンバータ６からの出
力信号を画像として表示する表示装置７とを備えて成っ
ていた。なお、第１０図において、符号８は上記の各構
成要素を制御する制御回路部である。そして、同時多チ
ヤンネル受信方式の装置１例えば同時２チャンネル受信
方式の装置においては、上記整相回路部４は、第１１図
に示すように、二つの整相回路９，９を設けて構成され
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような超音波診断装置において、フェーズ
ドアレー電子走査形の場合を例にとると、探触子１の振
動子素子数は例えば６４個、遅延時間は６〜１０μｓｅ
ｃ、遅延の精度は１０〜２０ｎｓであり、遅延量が大き
いことと、遅延精度が厳しく要求されることから、各整
相回路９．９の部品点数や基板枚数等が多くなるもので
あった。そして、同時２チャンネル受信方式の装置にお
いては、整相回路部４として二つの整相回路９，９を備
えなければならず、その回路部品点数や基板枚数等が２
倍必要となるものであった。また１例えば同時４チャン
ネル受信方式の装置においては、四つの整相回路９を並
列に備えなければならず、その回路部品点数や基板枚数
等が４倍必要となるものであった。このように、従来の
超音波診断装置において同時多チヤンネル受信を行うに
は、整相回路部４として、同時に受信するチャンネル数
だけ整相回路９，９．・・・を設けなければならず、上
記整相回路部４の回路部品点数や基板枚数等が増大し、
装置全体として大形化すると共にコスト高となるもので
あった。従って、同時多チヤンネル受信を行うことが困
難となり、超音波画像の高品質化及び高フレームレート
化が困難となるものであった・ そこで１本発明は、このような問題点を解決することが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装
置は、被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触
子を制御して超音波を送波する送波回路部と、被検体内
から反射され受信した超音波信号を増幅する受信増幅部
と、上記探触子の各振動子素子からの受信信号に所要の
遅延時間を与えて位相を揃える整相回路部と、この整相
回路部からの信号を入力して処理する画像処理部と、こ
の画像処理部からの信号を入力して二次元断面を表示す
るのに必要な情報としてレイアウトするスキャンコンバ
ータと、このスキャンコンバータからの出力信号を画像
として表示する表示装置とを備えて成る超音波診断装置
において、上記整相回路部は、探触子の各振動子素子に
対応して所要の遅延時間を与える遅延回路を並列に設け
た第一の整相部と、この第一の整相部の遅延回路に直列
に接続され複数段の遅延出力が得られるように構成され
た第二の整相部とを有し、この第二の整相部の出力を合
成して一回の送波に対して同時に致方向の指向性を持っ
た受信を行うように構成したものである。

〔作　用〕

このように構成された超音波診断装置は、整相回路部に
設けられた第一の整相部で基本的な整相動作を行い、第
二の整相部で同時受信する各チャンネル毎の指向特性の
微調整を行い、かつ第二の整相部から並列に同時受信す
る各チャンネルの出力信号を得るものである。これによ
り、同時に受信するチャンネル数を増加しても、回路部
品点数や基板枚数等の回路規模の増大を少なくすること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による超音波診断装置の整相回路部の内
部構成を示すブロック図である。この整相回路部が適用
される超音波診断装置の全体構成は、第１０図に示す従
来例と同様に、探触子１と、送波回路部２と、受信増幅
部３と、整相回路部４と、画像処理部５と、スキャンコ
ンバータ６と、表示装置７とを備えて成る。

上記探触子１は、被検体の診断部位に向けて超音波を送
受信するもので、その内部には実際に超音波を打ち出し
たり反射波を受信したりする振動子が設けられている。

送波回路部２は、上記探触子１を制御して超音波を診断
部位に向けて送波するもので、図示省略したがその内部
には制御回路及びパルス発生器が設けられている。受信
増幅部３は、被検体内の診断部位から反射され上記探触
子１で受信した超音波信号を増幅するものである。

整相回路部４は、上記探触子１の各振動子素子からの受
信信号に所要の遅延時間を与えて位相を揃えるものであ
る。画像処理部５は、上記整相回路部４で整相された信
号を入力して処理するものである。また、スキャンコン
バータ６は、上記画像処理部５で処理された信号を入力
して二次元断面を表示するのに必要な情報としてレイア
ウトするものである。さらに、表示装置７は、上記スキ
ャンコンバータ６からの出力信号を画像として表示する
もので、例えばテレビモニタから成る。

ここで、本発明においては、上記整相回路部４は、第１
図に示すように、第一の整相部１０ａと第二の整相部１
０ｂとを有して構成されている。

第一の整相部１０ａは、基本的な整相動作を行うもので
、第１０図に示す探触子１の各振動子素子１１ａ、ｌｌ
ｂ、・・・　ｌｌｎに対応して所要の遅延時間を与える
複数の遅延回路１２ａ、１２ｂ。

１２ｃが並列に設けられている。そして、上記各遅延回
路１２ａ〜１２ｃは、第２図に示すように、スイッチド
キャパシタを用いて構成されている。

このように、半導体素子技術を利用することにより、個
々の遅延回路１２ａ〜１２Ｃを小形化して、第一の整相
部１０ａの全体を小形化できると共に、制御がディジタ
ルクロックで行えるため、数μｓｅｃの長時間遅延にお
いても、その遅延精度を上記ディジタルクロックの精度
により高くすることができる。

第二の整相部１０ｂは、同時受信する各チャンネル毎の
指向特性の微調整を行うもので、上記第一の整相部１０
ａの各遅延回路１２ａ〜１２ｃにそれぞれ直列に接続さ
れ複数段の遅延出力を得る指向性微調遅延回路１３ａ、
１３ｂ、１３ｃが並列に設けられている。この指向性微
調遅延回路１３ａ〜１３ｃには、それぞれ信号出力のた
めのタップ１４が複数段設けられており、このタップ１
４を選択することにより複数段の遅延出力がそれぞれ得
られる。そして、これらの指向性微調遅延回路１３ａ〜
１３ｃの出力を複数の加算増幅器１５ａ、１５ｂ、１５
ｃでそれぞれ合成して受信信号Ａ、Ｂ、Ｃが得られるよ
うになっている。これにより、−回の超音波の送波に対
して同時に数方向の指向性を持った受信が行われる。

次に、このように構成された超音波診断装置の整相回路
部４における整相遅延の動作について、第３図を参照し
て説明する。第３図はフヱーズドアレーセクタスキャン
の場合の整相遅延の状態を示したもので、Ｃ方向に送波
し、Ｌ、Ｃ，Ｈの三方向で受信する場合の整相波面を示
したものである。この場合、Ｌ方向の指向性で受信する
ときは整相波面は２−Ｑ′となり、Ｒ方向の指向性で受
信するときは整相波面はｒ　−ｒ　’　となり、Ｃ方向
の指向性で受信するときはｃ−ｃ’の整相波面となる。

そして、第１図に示す第一の整相部１０ａでは第３図に
示す曲線ｒ−Ｑ’の波面を作るように遅延量を設定する
。また、第二の整相部１０ｂではそれぞれの指向性微調
遅延回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃのタップ１４の選択に
より、Ｑ−ｆｌ’Ｑ−Ｃ’、ｒ−ｒ’の整相波面を作る
ように遅延が与えられる。このときの上記指向性徴調遅
延面路１３ａ〜１３ｃによる微調遅延量は、第３図に示
す曲ｆｉｒ−ρ′と曲線Ｑ−ｒ’　との間にて斜線を付
した範囲である。このようにすることにより、−回の超
音波の送波に対して同時に三方向の受信が可能となる。

なお、上記の微調遅延量と探触子１の振動子素子１１ａ
〜ｌｌｎとの関係は、第４図に示すように、中心部分の
振動子素子では遅延量が少なく、両端では大きくなる。

第５′図は本発明に係る整相回路部４の第二の実施例を
示すブロック図である。この実施例は、第−の整相部１
０ａ内の複数の遅延回路１２ａ〜１２ｎを例えば四本ず
つ束ねて第二の整相部１０ｂ内の一つの指向性微調遅延
回路１３ａ、１３ｂ。

１３ｃにそれぞれ接続したものである。これは、第二の
整相部１０ｂで設定する微調遅延量の絶対値は小さいの
で、各振動子素子毎に微調遅延量を設定しなくても何本
か束ねて一本の微調遅延量を設定しても実質的に画像の
低下を生じない場合は、第４図に一点鎖線で示すように
、要求される最大誤差（精度）で量子化したステップ状
の遅延量設定としてもよいからである。

第６図は整相回路部４の第三の実施例を示すブロック図
である。この実施例は、第一の整相部１０ａ内の各遅延
回路１２ａ〜１２ｎの遅延量設定ステップが粗い場合に
、これを補うための微少遅延回路１６ａ、１６ｂ、・・
・を第二の整相部１０ｂ内に組み入れたものである。す
なわち、第一の整相部１０ａと第二の整相部１０ｂとの
間に、可変口径や口径内の重み付は等を行うためのタイ
ムゲインコントローラ（ＴＧＣ）１７ａ、１７ｂ、−１
７ｎを挿入し、これらのＴＯＣＩ　７　ａ、１７　ｂ。

・・・　１７ｎの出力をマルチプレクサ（ＭＰＸ）１８
ａ、１８ｂ、・・・を介して微少遅延回路１６ａ。

１６ｂ、・・・にそれぞれ接続し、この微少遅延回路１
６ａ、１６ｂ、・・・を上記指向性微調遅延回路１３ａ
、１３ｂ、・・・の前段に接続している。なお。

上記Ｔ　Ｇ　Ｃ１７ａ　、　１７　ｂ　、　−、ｌ　７
　ｎは、第二の整相部１０ｂ内に設けてもよいし、或い
は第二の整相部１０ｂの出力端に設けてもよい。

第７図は整相回路部４の第四の実施例を示すブロック図
である。この実施例は、第二の整相部１ｏｂの指向性微
調遅延回路を直列構成とし、第一の整相部１０ａの各遅
延回路１２ａ〜１２ｎの出力をこれに接続したものであ
る。第７図では、受信信号Ａ、Ｂ、Ｃのように三方向の
指向性を得るために、三個の指向性微調遅延回路１３ａ
、１３ｂ、１３ｃを設けている。

第８図は本発明をコンベックススキャン方式の装置に適
用した場合の整相波面の説明図であるが。

基本的には第３図に示した場合と同様である。ただし、
超音波ビームのシフトをスムーズに行うために、受波の
振動子素子を増加または減少する手法がしばしばとられ
ており１図示のように同時に受信する振動子素子の範囲
を１ピツチずつずらして受波口径をａ、ｂ、Ｑのように
移動することにより、Ａ、Ｂ、Ｃの各ビームは振動子素
子の１／２のピッチで移動することとなる。このような
手法を取り入れる場合は、第９図に示すように、第１図
に示す加算増幅器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの入力段に、
スイッチ１９（第９図（ａ）参照）を入れるか、利得可
変増幅器２０（第９図（ｂ）参照）を入れればよい。な
お、第９図（ｂ）に示す利得可変増幅器２０により受波
口径内の重み付けを実施すれば、超音波ビームのより細
かい移動や、受波口径の変化に伴う感度差などを実質的
に除去することができる。

なお、本発明による超音波診断装置において、受波ダイ
ナミックフォーカスを行う場合は、第１図に示す第一の
整相部１０ａ及び第二の整相部１ｏｂの回路を二組み設
け、各フォーカス位置毎に、第一の整相部１０ａの遅延
量及び第二の整相部１ｏｂの遅延量をそれぞれ設定しな
がら、上記二組みを交互に切り換えて使用すればよい。

また、指向特性について、以上の説明では受波のみに着
目して記述したが、総合した指向特性は。

送波と受波の各指向特性の相乗積となる。なお。

実際の回路構成に当たっては、送波の指向特性は比較的
ブロードにし、同時多チヤンネル受信の受波の指向特性
をシャープにするのも一つの方法である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、整相回路部４に
設けられた第一の整相部１０ａで基本的な整相動作を行
い、第二の整相部１０ｂで同時受信する各チャンネル毎
の指向特性の微調整を行い、かつ第二の整相部１０ｂか
ら並列に同時受信する各チャンネルの出力信号を得るこ
とができる。これにより、同時に受信するチャンネル数
を増加しても、回路部品点数や基板枚数等の回路規模の
増大を少なくすることができる。従って、装置全体とし
て小形化できると共にコスト低下を図ることができる。

このことから、同時多チヤンネル受信を容易に行うこと
ができ、超音波画像の高品質化及び高フレームレート化
を実現することができる。

【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整相回路部の内
部構成を示すブロック図、第２図は遅延回路の内部構成
を示す回路図、第３図はフェーズドアレーセクタスキャ
ンの場合の整相遅延の状態を示す説明図、第４図は微調
遅延量と探触子の振動子素子との関係を示すグラフ、第
５図は本発明に係る整相回路部の第二の実施例を示すブ
ロック図、第６図は整相回路部の第三の実施例を示すブ
ロック図、第７図は整相回路部の第四の実施例を示すブ
ロック図、第８図は本発明をコンベックススキャン方式
の装置に適用した場合の整相波面の説明図、第９図は第
８図の場合における加算増幅器の適用例を示す回路図、
第１０図は本発明及び従来例の超音波診断装置の全体構
成を示すブロック図、第１１図は従来の整相回路部の内
部構成を示すブロック図である。 １・・・探触子、　２・・・送波回路部、　３・・・受
信増幅部、　４・・・整相回路部、　５・・・画像処理
部、６・・・スキャンコンバータ、　　７・・・表示装
置、　　１０ａ・・・第一の整相部、　　１０ｂ・・・
第二の整相部、１１ａ〜ｌｌｎ・・・振動子素子、　１
２ａ〜１２ｎ・・・遅延回路、　　１３ａ〜１３ｃ・・
・指向性微調遅延回路、　１４・・・タップ、　　１５
ａ〜１５ｃ・・・加算増幅器。 出原人　株式会社日立メディコ 第１図 第３図 り 第２図 第４図 ルを力３−．Ｄ１１Ｆ！ 第 第 図 囚 （ｂ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に超音波を送受信する探触子と、この探触子を制
   御して超音波を送波する送波回路部と、被検体内から反
   射され受信した超音波信号を増幅する受信増幅部と、上
   記探触子の各振動子素子からの受信信号に所要の遅延時
   間を与えて位相を揃える整相回路部と、この整相回路部
   からの信号を入力して処理する画像処理部と、この画像
   処理部からの信号を入力して二次元断面を表示するのに
   必要な情報としてレイアウトするスキャンコンバータと
   、このスキャンコンバータからの出力信号を画像として
   表示する表示装置とを備えて成る超音波診断装置におい
   て、上記整相回路部は、探触子の各振動子素子に対応し
   て所要の遅延時間を与える遅延回路を並列に設けた第一
   の整相部と、この第一の整相部の遅延回路に直列に接続
   され複数段の遅延出力が得られるように構成された第二
   の整相部とを有し、この第二の整相部の出力を合成して
   一回の送波に対して同時に数方向の指向性を持った受信
   を行うように構成したことを特徴とする超音波診断装置
   。