JPH0324855B2 - - 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、特に同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４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４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４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。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、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５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
取出すことになるが、異なる局発信号を掛け合せ
て中間周波数の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６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
となり、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。

しかしながら、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、簡易な構造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。

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、受信ダイナミツクフオーカ
スにおいて受信焦点を連続的に移動させ、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
号発生回路を有し、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
わせることにより、診断部位の深さ方向における
超音波ビームの受信焦点を連続的に変えて受信す
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る。従つ
て、混合された信号は従来のように段階的な焦点
の受信信号ではなく、同一放射軸上の連続した受
信焦点からの信号となり、１回の超音波送波によ
り分解能のよい画像を形成できる受信信号を得る
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図には多重位相信号を形成する回路構成と
その波形が示され、第２図には本発明に係る超音
波診断装置の概略構成が示されている。

本発明において特徴的なことは、受信ダイナミ
ツクフオーカスにおいて放射軸上の各点で焦点が
連続して合わせられた信号を得るようにしたこと
であり、これは連続して位相の異なる多重位相信
号を局発信号として受信信号に掛け合せることに
より行われる。

第１図において、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２０
０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。

このように、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怠延線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。

第２図には、実施例における超音波診断装置が
示され、図において、超音波送受波を行う振動子
１０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
多重位相信号発生回路２０の特徴的な構成に加
え、局発信号選択回路２２、乗算器２２が設けら
れており、また信号合成のための固定遅延量を与
える固定遅延線２４、各振動子の信号を加算する
加算器２６、余分な信号を除去するフイルタ２
８、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３
２が設けられる。

実施例は以上の構成から成り、多重位相信号発
生回路２０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る受信信号に
掛け合わせる（乗算器１４）多重位相の局発信号
を選択する。

そして、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３図に基づいて乗算器１４の出力信
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
て良いことが分かる。

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、
固定遅延線２４に供給され、ここで信号処理時間
の調整が行われる。固定遅延線２４の出力は加算
器２６に供給されて各振動子１０で得られた受信
信号がすべて加算され、この加算器２６の出力が
同一放射軸上における、つまり第３図の放射軸１
００上の受信ダイナミツクフオーカス信号とな
る。

この加算器２６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。そして、このイメージ信号処理回
路３０にて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、処理信号は表示回路３
２に供給されて画像表示される。

また、本発明は振動子を可変開口制御すること
により、広範囲の分解能の良い信号を得るように
することもできる。すなわち、受信ダイナミツク
フオーカスする振動子の数を受信時間とともに増
加させることにより、フオーカス振動子の実行幅
を可変とすることができ、遠距離では近距離より
多くの振動子を用いて被検体内の広範囲における
連続した受信焦点の反射エコーを受信することが
可能である。

［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
の連続した受信焦点における受信信号が得られ
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、鮮明な診断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、従来のように受信焦点ごとに局発信号を切換
える必要がなく、また多重信号位相信号発生回路
に遅延線を用いているので、簡単な回路にて発明
を構成することができ、低コストにて画質向上を
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２図は超音波診断装置の
全体の構成を示す回路ブロツク図、第３図は同一
放射線上における受信焦点の受信超音波面を示す
説明図、第４図は電子フオーカスの各種の方法を
示す説明図、第５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６図は第５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、２４……固定遅延線、２６……加算器。

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有し、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ることにより、診断部位の深
   さ方向における超音波ビームの受信焦点を連続的
   に変えて受信す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。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、電子
   フオーカスされる振動子は、その数を受信時間と
   共に増加させてフオーカス振動子の実効幅を可変
   とする可変開口制御を行い、広範囲において受信
   焦点を連続的に変え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。