JPH0324854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子フオーカス制御の超音波診断装
置、特に一放射軸上の複数焦点の被検体内情報を
受信する、いわゆる受信ダイナミツクフオーカス
を行う電子フオーカス制御の超音波診断装置に関
する。

［従来の技術］ 生体内の情報、例えば腹部断層像や心臓内血流
などの運動状態を画像表示する超音波診断装置が
周知であり、この超音波診断装置では、被検体内
の詳細な形態等の正確な表示をするために、超音
波ビームの指向性を改善する電子フオーカス制御
が行われている。

この電子フオーカス制御には、固定フオーカ
ス、ダイナミツクフオーカス又は受信ダイナミツ
クフオーカスなどの手法があり、前記固定フオー
カスは、第６図ａに示されるように、アレイ状に
配列された振動子を電子制御して画像表示しよう
とする中間点に固定焦点F₀を合せる。そして、
この固定焦点F₀を同一深さにおいて振動子列方
向に順に移動走査することにより、被検体内を画
像表示する。

また、ダイナミツクフオーカスは、第６図ｂに
示されるように、超音波ビームを放射する同一の
放射軸上１００において複数個、例えば３個の焦
点F₁、F₂、F₃を定め、この焦点位置に対して３
回の超音波送受波を行う。従つて、ダイナミツク
フオーカスによれば、リアルタイム性を失うこと
なく近距離から遠距離まで全域にわたつて分解能
の良い画像を得ることができる。

更に、受信ダイナミツクフオーカスは、第６図
ｃに示されるように、例えば焦点F₂に超音波ビ
ームを送波し、受信時にのみ近距離領域について
焦点F₁で受信し、一方遠距離領域については焦
点F₃で受信する。従つて、受信ダイナミツクフ
オーカスによれば、複数の超音波送波を必要とし
ないので、フレームレイト（単位時間当りの走査
線数）を減少させることなく画質を向上させるこ
とができ、特に動きの速い部位に良好に適用でき
る。

しかし、前記固定フオーカスではフオーカス点
以外の部分がぼけて良好な画質を得ることができ
ないし、またダイナミツクフオーカスでは良好な
画質を得ることはできるが、同一放射軸上におい
て、つまり画面の一本の走査線を得るのに３回の
超音波送受波を行わなければならず、一般に一枚
の断層像画面を得るのに128本の走査線が必要で
あることから、この場合には、128x3＝384回の
送受波を行わなければならず、一枚の画面を得る
のに時間がかかるという問題がある。

このような固定フオーカスやダイナミツクフオ
ーカスに対してこれらの問題点を解消するものと
して、フレームレイトを落さずに質の良い画像が
得られる上記受信ダイナミツクフオーカスが注目
されており、本発明もこれに着目するものであ
る。しかし、受信ダイナミツクフオーカスでは、
信号切換えの際のスパイクノイズが生ずるという
問題がある。

そこで、従来では上記スパイクノイズを低減す
るためのヘテロダイン方式を採用したものがあ
る。すなわち、このヘテロダイン方式は受信信号
を周波数シフトさせるものであり、第７図に示さ
れるように、増幅器１２にて受信信号を増幅した
後に乗算器１４にて局部発振（局発）周波数を混
合し、受信信号を中間周波数に落すようにする。
すなわち、受信信号の周波数f₀、局発周波数f_Lと
すると、f₀＋F_L、あるいはf₀−f_Lの中間周波数に
変換することができ、このうちの一方の信号を取
り出すことになるが、異なる局発信号を掛け合せ
て異なる中間周波数信号に変換することにより、
遅延量を与えたものに相当する信号を得ることが
できる。

例えば、第８図に示されるような３つの局発信
号を３つの受信焦点に対して用いる。この局発信
号は図ａ→図ｂ→図ｃの順に位相差の大きい信号
であり、この局発信号を上記順に近距離から遠距
離の受信信号に順次掛け合わせることにより、複
数焦点での受信ダイナミツクフオーカスを行うこ
とができる。これによれば、信号変換の際のノイ
ズを著しく低減させ、フレームレイトを落さずに
質の良い画像を得ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このようなヘテロダイン方式でも、
回路規模が大きくなるという問題が残されてお
り、簡易な構成から成る装置が望まれている。

そして、従来の受信ダイナミツクフオーカスで
は依然として解決されていない問題点がある。す
なわち、受信焦点に対する画質はある程度改善さ
れるが、受信焦点を段階的に切り換えているた
め、受信焦点以外の部分の情報を正確に受信する
ことができず、前述した複数回送受信するダイナ
ミツクフオーカスと比較すると、まだ分解能向上
についての改良が不十分である。

そこで、本発明者らは可変周波数信号を滑かに
掃引し、かつこの掃引信号に所定の遅延時間を与
えた多重位相信号を局発信号として発生させる。
そして、この多重位相信号を各振動子で得られた
それぞれの受信信号に掛け合わせることにより、
同一放射軸上の連続した焦点の信号を得る装置を
本発明と同時に提案している。

第２図には前記多重位相信号を説明する図が示
されており、可変周波数信号発生回路１６及び遅
延線１８により多重位相信号発生回路２０が構成
される。この可変周波数信号発生回路１６は周波
数が連続して変化する掃引信号を発生させるが、
まず異なる周波数の信号、実施例では高い周波数
から低い周波数の信号を発生させ、この周波数信
号を連続的に掃引することにより、図２００に示
されるような信号が形成される。

また、遅延線１８では前記可変周波数信号を所
定時間Δtだけ遅らせて多重位相の信号を形成す
る。従つて、多重位相信号発生回路２０から出力
される信号は時間経過とともに位相が変化する多
重位相の信号となり、例えば信号２０１と信号２
０３とを比較すると、信号先端では2Δtの時間に
θ₁＝360゜の位相差があるのに対して、信号後端で
は2Δtの時間にθ₂＝180゜の位相差しかなく、連続
して位相変化が生じていることが理解される。

このような多重位相信号は局発信号として受信
信号に掛け合わせることにより、同一放射軸上に
おいて連続した受信焦点での情報を得ることがで
きる。

この提案発明によれば、段階的な受信焦点では
なく連続した焦点信号により、生体内における分
解能の良い信号を得ることができるという利点を
有する。

しかしながら、連続焦点を得るための多重位相
信号は、後述するように、その位相差によつて連
続した複数焦点の位置を確定しているので、この
位相差が360度を越えない範囲で多重位相信号を
用いなければならない。従つて、前記連続焦点に
おける受信は、距離長さ（深さ距離）にある程度
限界が生じることとなり、広範囲の生体内情報を
良好に得るための改良が必要となる。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、連続焦点での受信ダイナミ
ツクフオーカスを行う場合に、生体内の広範囲に
おいて分解能の良い画像を得ることのできる電子
フオーカス制御の超音波診断装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、複数個
配列された振動子を励振することにより超音波ビ
ームを生体内に送波し、生体内から反射された反
射波を受信ダイナミツクフオーカスにて放射軸上
の複数の受信焦点の情報として受信する電子フオ
ーカス制御の超音波診断装置において、変化する
周波数の信号を滑かに掃引して可変周波数信号を
発生させる可変周波数信号発生回路と、この可変
周波数信号発生回路の出力に所定の遅延量を与え
る遅延線と、から成り、時間経過にしたがつて位
相が変化する多重位相信号を発生させる多重位相
信号発生回路を備えるとともに、前記多重位相信
号を局部発振信号として各振動子で得られた受信
信号に掛け合わせて連続焦点信号を得ることを特
徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、多重位相信号発生回路か
らは連続的に位相の異なる同一の信号が所定の遅
延量にて複数出力され、これらの出力が多重位相
から成る信号となり、この多重位相信号は個々の
振動子で受信された受信信号に混合され連続焦点
信号となる。

そして、この連続焦点信号は超音波送受波域を
複数段に分割した分割領域に設けられる遅延制御
器により、従来の受信ダイナミツクフオーカスと
同様な操作にて受信され、これにより各段階領域
ごとの連続焦点信号が得られる。従つて、同一放
射軸上の広範囲の連続した受信焦点からの信号が
得られることとなり、１回の超音波送波により分
解能のよい画像を形成することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第１図には本発明に係る超音波診断装置の回路
ブロツク図、第２図には多重位相信号を形成する
回路構成とその波形が示されている。

第１図において、超音波送受波を行う振動子１
０には増幅器１２が接続され、この増幅器１２に
は乗算器１４が接続される。そして、前述したよ
うに連続して位相差の異なる信号を発生させる多
重位相信号発生回路２０、受信信号に掛合わせる
多重位相信号を選択する局発信号回路２２が設け
られており、第２図に示されるように、多重位相
信号発生回路２０は可変周波数信号発生回路１６
及び遅延線１８により構成される。この可変周波
数信号発生回路１６は、前述したように、例えば
高い周波数から低い周波数の信号を連続的に掃引
することにより、図２００に示されるような信号
を形成する。

また、遅延線１８では前記可変周波数信号を所
定時間Δtだけ遅らせて多重位相の信号を形成す
るので、多重位相信号発生回路２０から出力され
る個々の信号は時間経過とともに位相が変化する
多重位相の信号であつて、複数個の信号が互いに
位相の異なる多重位相の信号となる。

この多重位相信号の位相差は可変周波数信号の
複数の周波数と遅延線１８の遅延量によつて定め
られ、特に位相差を大きくする場合には可変周波
数信号の周波数差を大きくすればよい。そして、
この多重位相信号は局発信号として受信信号に掛
け合わせられることにより、同一放射軸上におい
て連続した受信焦点での情報を得ることができ
る。

また、超音波診断装置には余分な信号を除去す
るフイルタ２８、画像表示のための処理をするイ
メージ信号処理回路３０及び画像を表示するため
の表示回路３２が設けられる。

本発明において特徴的なことは、連続焦点信号
を段階的に設定された距離領域ごとに受信して広
範囲の連続焦点の受信信号を得ることであり、こ
れは連続焦点信号に所定の遅延量を与える複数個
の段階領域用遅延制御器によつて行われる。

実施例では、２個の段階領域用遅延制御器が設
けられ、近距離について第１の遅延制御器３４、
遠距離について第２の遅延制御器３６が設けら
れ、診断領域を、第３図に示されるように、Ａ及
びＢの２段階に分けて受信ダイナミツクフオーカ
スを行う。従つて、図に示されるように、従来に
おいて焦点F₁〜F₆について受信ダイナミツクフ
オーカスを行つていた広範囲の領域を２段階のフ
オーカス制御にて受信することができる。実施例
は以上の構成から成り、多重位相信号発生回路２
０の出力は局発信号選択回路２２に供給され、こ
こで各振動子にて受信された受信信号に掛け合わ
せる（乗算器１４）多重位相の局発信号を選択す
る。

乗算器１４−１〜１４−ｎには、各振動子１０
−１〜１０−ｎで受信されたものであつて、ゲイ
ンコントロールされた増幅器１２−１〜１２−ｎ
を介して得られた受信信号が供給されており、こ
の乗算器１４にて多重位相の局発信号が受信信号
に混合される。

ここで、第４図に基づいて乗算器１４の出力信
号、つまり連続焦点信号について説明する。

図に示されるように、８個の振動子１０を用い
て一つの超音波ビームを形成した場合、放射され
る超音波は放射軸１００上に焦点を結ぶことにな
る。例えばF₁、F₂、F₃の焦点について考えると、
順に図のような超音波面３０１，３０２，３０３
が形成され、この波面から焦点がF₁→F₂→F₃と
移るにしたがい振動子１０での遅延時間が小さく
て良いことが分る。

すなわち、距離が遠くなればなる程小さな遅延
時間で反射波を受信すればよいということは、距
離が遠くなればなる程小さな位相差の局発信号で
受信ダイナミツクフオーカスを行えば良いことを
意味する。従つて、本発明では多重位相信号発生
回路２２の出力である多重位相信号を位相差の大
きい信号を近距離に、位相差の小さな信号を遠距
離に対応させることにより、近距離から遠距離ま
での広い範囲で連続的に焦点の合つた受信信号を
得ることができる。

このようにして得られた乗算器１４の出力は、
第１および第２の段階用遅延制御器３４，３６に
供給され、各段階で定められた遅延量により、連
続焦点信号の受信が行われる。この段階的な受信
は従来の受信ダイナミツクフオーカス制御の場合
と同様にして行われ、遅延量が与えられた信号は
加算されて段階用遅延制御器３４，３６から出力
される。従つて、第３図の放射軸１００上の連続
点で焦点の合つた受信ダイナミツクフオーカス信
号を得ることになる。

第５図には、受信超音波ビーム幅を示すビーム
プロフイールが示されており、図ａには１点のみ
受信フオーカスした場合の従来のもの、図ｂには
本発明における１段階にて連続焦点で受信フオー
カスした場合のものが示され、従来のものに比較
して焦点の範囲Ｃが広がつていることが理解され
る。実施例では、広範囲において連続焦点のダイ
ナミツクフオーカスを行つており、従来装置で行
う場合は図ｃ、実施例の場合は図ｄに示されるよ
うなビームプロフイールを描くことができる。

これによれば、深さ距離において従来よりも広
い範囲で焦点の合つた受信信号を得ることがで
き、また従来では深さd₁〜d₅にて段階的に信号を
切換えなければならないのに対して、実施例では
深さd₁のみにて段階的に切換えるだけで良く、信
号切替の回数を著しく減少させることができると
いう利点がある。

そして、遅延制御器３４，３６の出力はフイル
タ２８にて雑音信号が除去された後にイメージ信
号処理回路３０に供給される。従つて、このイメ
ージ信号処理回路３０にで断層像表示あるいは速
度表示のための所定の信号処理が行われ、この処
理信号は表示回路３２に供給されて画像表示され
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、多重位
相の局発信号を受信信号に掛け合わせて連続焦点
の信号を得るとともに、これを段階的に複数の遅
延制御にて受信する受信ダイナミツクフオーカス
を行うので、同一放射軸上で広範囲における連続
受信焦点からの受信信号が得られる。従つて、一
回の超音波送波によりフレームレイトを落さずに
分解能のよい信号を得ることができ、広範囲の診
断領域において鮮明な画像を良好に得ることがで
きる。

また、本発明の受信ダイナミツクフオーカス
は、従来行つていた受信焦点ごとの信号切換えを
著しく減少させることができ、更に遅延線の数を
少なくできるので、信号切替の際のスパイクノイ
ズも低減させて低コストで画質向上を図ることが
できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の全体の
構成を示す回路ブロツク図、第２図は多重位相信
号を形成する回路構成とその波形を示す説明図、
第３図は同一放射軸上における受信焦点の受信超
音波面を示す説明図、第４図は実施例にて受信ダ
イナミツクフオーカスする場合の受信超音波面を
示す説明図、第５図は受信フオーカスした場合の
超音波ビームプロフイールを示す説明図、第６図
は電子フオーカスの各種の方法を示す説明図、第
７図はヘテロダイン方式にて受信ダイナミツクフ
オーカスを行う従来装置を示す説明図、第８図は
第７図の装置で得られた局発信号を示す波形図で
ある。 １０……振動子、１４……乗算器、１６……可
変周波数信号発生回路、１８……遅延線、２０…
…多重位相信号発生回路、２２……局発信号選択
回路、３４……段階領域用の第１の遅延制御器、
３６……段階領域用の第２の遅延制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個配列された振動子を励振することによ
   り超音波ビームを生体内に送波し、生体内から反
   射された反射波を受信ダイナミツクフオーカスに
   て放射軸上の複数の受信焦点の情報として受信す
   る電子フオーカス制御の超音波診断装置におい
   て、 変化する周波数の信号を滑らかに掃引して可変
   周波数信号を発生させる可変周波数信号発生回路
   と、 この可変周波数信号発生回路の出力に所定の遅
   延量を与える遅延線と、 から成り、時間経過にしたがつて位相が変化する
   多重位相信号を発生させる多重位相信号発生回路
   と、 を備えるとともに、前記多重位相信号を局部発振
   信号として各振動子で得られた受信信号に掛け合
   わせて連続焦点信号を得ることを特徴とする電子
   フオーカス制御の超音波診断装置。