JPH04109941A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波診断装置に関し、より詳しくは、対象
部位の画質の良好な超音波画像を短時間で確実に得るこ
とができる超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 従来における超音波診断装置においては、生体の体内で
できるだけ細い超音波ビームを形成するため、いわゆる
整相加算処理が行われている。

これは、送信及び受信の際に、フォーカス点と各素子と
の幾何学的な相対位置関係より計算した遅延量を送信駆
動信号及び受信信号に与える処理である。これにより、
各素子より発せられた又は各素子で受信された信号の位
相がフォーカス点付近で一致するため、フォーカス点付
近で細い超音波ビームが得られる。

しかし、整相加算処理は幾何学的な相対位置関係より遅
延量を計算する必要があり、このためには、以下の２条
件を満たす事が必要である。

ａ、伝搬媒質の音速がフォーカス点と素子群との間で−
様である事。

ｂ、その音速が既知である事。

肝臓のような−様な臓器は上記２条件をある程度満たす
と考えられるが、脂肪と筋肉によって構成される体表層
においては満たされない。

よって生体に対し超音波ビームの送受信を行った際には
、このような生体内の不均一性によりフォーカス点付近
での位相の一致性が妨げられ超音波ビームが劣化する。

ひいてはこの超音波ビームの劣化に依って超音波画像の
空間分解能、コントラスト分解能共に低下する。

この点を改善するために各素子の受信信号より各信号間
の伝搬時間差を計算しそれより得られた遅延補正値を送
信及び受信の際に作用させて超音波ビームの劣化を防ぐ
手法がある。

ところで、第１７図に示すように、素子数Ｍのプローブ
５０を用いて、生体５１のフォーカス点Ｐ、　Ｑに超音
波ビームをフォーカスする際の伝搬経路は異なり、この
場合には、フォーカス点Ｐ。

Ｑでは異なる遅延補正値が必要となる。

上述したようなフォーカス点Ｐ、　Ｑは２点のみでなく
実際には、生体５１の断層内の超音波ビームの走査線数
をｉ、各走査線におけるフォーカス点数をｊとするとｉ
ｘｊ個となり、通常１＝１００乃至３００．ｊ＝１０乃
至３０程度有り、非常に多数の数となる。

一方、生体５１内の組織の不均一性に起因する超音波ビ
ームの伝搬時間差を測定するためには、生体内からの反
射信号を必要とする。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したようなフォーカス点に対する遅
延補正値を求める際には、１つのフォーカス点について
の遅延補正値を得るだけでも多くの演算処理を必要とし
、特に上述した如く多数のフォーカス点全てについて各
素子で受ける反射信号の位相差（伝搬時間差）を測定し
、その結果を用いて全ての遅延補正値を求めることは実
用上非常に難しい。

また、生体内には、胆のう、血管等超音波ビームが反射
しない部分もあり、測定対象部分としてのフォーカス点
がちょうど胆のう等に該当したときには、反射信号が得
られず遅延補正値を求めることが不可能になる等測定に
適した反射信号が常に得られるとは限らないという問題
もある。

そこで本発明は、生体に対する多くのフォーカス点から
超音波プローブへの反射信号の位相差を全て測定する必
要がな（、しかも確実に必要とする遅延補正値を得るこ
とができて短時間に良質な超音波画像を得ることができ
る超音波診断装置を提供することを目的とするものであ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、生体内の組織の不均一性に起因する超音波プ
ローブからの超音波ビームの劣化を、前記超音波ビーム
に基く生体内からの反射信号の超音波プローブにおける
各素子までの位相差を検出し、この検出結果を基にして
前記超音波プローブにおける送受信遅延時間を補正する
ことによって修正するようにした超音波診断装置におい
て、前記超音波プローブの駆動により生体の特定領域の
断層像を構成する際に用いられる多数の超音波ビームに
おける全てのフォーカス点よりも少ない限定されたフォ
ーカス点についてのみ前記各素子に対する反射信号の位
相差を測定し、この測定結果より前記送受信遅延時間に
対する遅延補正値を求める第１の補正値算出手段と、こ
の第１の補正値算出手段の算出結果を基に前記限定され
たフォーカス点以外の残余の各フォーカス点について第
１の補正値算出手段により求めた近傍のフォーカス点の
遅延補正値を用いた補間処理により遅延補正値を求める
第２の補正値算出手段と、前記特定領域の断層像を表示
する表示手段と、前記第１゜第２の補正値算出手段の制
御を行うとともに超音波プローブの送受信制御を行う制
御手段とを有するものである。

前記制御手段は、前記表示手段により表示される断層象
の全領域又は限られた任意個数の領域の指定を行うとと
もに、指定した領域について前記両遅延補正値を求める
ように前記第１．第２の補正値算出手段の制御を行うと
ともに超音波プローブの送受信制御を行う指定制御手段
により構成される。

（作　用） 以下に上述した超音波診断装置の作用を説明する。

この超音波診断装置の超音波プローブの各素子を駆動し
、超音波ビームを生体の特定領域のある方向に向けて送
波すると、連続的な反射信号が超音波プローブの各素子
により受波される。

このとき、第１の補正値算出手段は、全てのフォーカス
点よりも少ない限定されたフォーカス点についてのみ反
射信号の位相差を測定し、この測定結果より超音波プロ
ーブにおける送受信遅延時間に対する遅延補正値を求め
る。

また、第２の補正値算出手段は、第１の補正値算出手段
の算出結果を基に前記限定されたフォーカス点以外の残
余の各フォーカス点について、既に求めた近傍のフォー
カス点の遅延補正値を用いて補間処理により遅延補正値
を求める。

次に、制御手段としての指定制御手段は、表示手段によ
り表示される断層像の全領域又は限られた任意個数の領
域の指定を行うとともに、指定された領域について前記
両遅延補正値を求めるように第１．第２の補正値算出手
段の制御を行う。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

第１図に示す超音波診断装置１は、Ｍ個の素子を具備す
る超音波プローブ（以下「プローブ」という）２を含む
装置本体３と、この装置本体３に接続した第１．第２の
補正値算出手段４，５とを有している。

装置本体２は、前記プローブ２と、このプローブ２の送
受信駆動される素子の切換えを行うマルチプレクサ６と
、ＣＰＵ７及びキーボード又はトラックボール等からな
る入力部８からなる指定制御手段９と、詳細は後述する
第１．第２の補正値算出手段４，５からの遅延補正値を
基に送信制御信号、受信制御信号を送出する遅延制御部
１０と、前記送信制御信号を取込んで送信遅延時間信号
をマルチプレクサ６に送出する送信駆動信号発生部１１
と、前記受信制御信号を取込んで所定の受信遅延時間に
より反射信号の受信処理を行う受信遅延回路１２と、こ
の受信遅延回路１２の処理結果を加算処理する加算部１
３と、この加算部１３の加算結果を基にブラウン管デイ
スプレィの如き表示手段としての表示部１５の表示制御
を行う表示制御部１４とを具備している。

前記指定制御手段９は、入力部８及びＣＰＵ７により測
定対象領域、補間処理対象領域、非測定対象領域等の設
定が行えるように構成されている。

前記第１の補正値算出手段４は、前記受信遅延回路１２
からの受信遅延処理を行った反射信号を各々取込み、隣
り合う素子からの測定対象領域（通常送信フォーカス点
と一致させる）からの信号を時間的に限定し、時間的に
限定された２つの信号を相互相関処理する合計Ｎ−１個
の相互相関計算部１６−１乃至１６−（Ｎ−１）と各相
互相関計算部１６−１乃至１６−（Ｎ−１）の計算結果
を基にそれらのピーク値より２つの素子間における反射
信号の位相差を求める合計Ｎ−１個のピーク検出部１７
−１乃至１７−（Ｎ−１）と、各ピーク検出部１７−１
乃至１７−（Ｎ−１）の出力信号を切換えるマルチプレ
クサ１８と、このマルチプレクサ１８の出力信号を累積
加算し、その結果を遅延補正値として送出する累積加算
部１９と、この累積加算部１９の処理結果を記憶する第
１乃至第３のメモリ２０　ａ、　　２０　ｂ、　　２０
　ｃと、前記累積加算部１９と第１乃至第３のメモリ２
０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間に設けた第１のスイッチＳ
Ｗ１と、前記第２．第３のメモリから前記遅延制御部１
０への遅延補正値の送出を切換える第２のスイッチＳＷ
２と、前記相互相関計算部１６−１乃至１６−　（Ｎ−
１）、　　ピーク検出部１７−１乃至１７−　（Ｎ−１
）、マルチプレクサ１８、累積加算部１９．第１乃至第
３のメモリ２０ａ乃至２０ｃの制御を行う補正値計算制
御部２４とを具備している。

ここで、Ｎとは、スキャンするために同時期に送受信駆
動される素子数である。ちなみに、セクタスキャンの場
合、Ｎ＝Ｍとなる。

前記第２の補正値算出手段５は、前記第１．第２のメモ
リ２０ａ、２０ｂの出力切換えを行う第３のスイッチＳ
Ｗ３と、補間処理部２１とを具備し、この補間処理部２
１により、前記第１の補正値算出手段４における第１．
第２のメモリ２０ａ。

２０ｂに記憶された遅延補正値を基に残余のフォーカス
点に関する遅延補正値を内挿又は外挿による補間処理で
求めるようになっている。

第２図は、プローブ２により生体の特定領域に対するセ
クタスキャン（走査）をする場合の各フォーカス点の位
置を示す。つまり、特定領域の断層像を形成する際には
、数百本（例えば２５６本）の走査線と各走査線に対し
て十乃至数十のフォーカス点を設定するものである。

第３図は、断層像に含まれる全てのフォーカス点を補正
するために必要な遅延補正値を示す。即ち、遅延補正値
は３次行列の成分を意味し、これをＤ　（ｎ、ｉ、Ｄ　
と表すことができる。

ここに、ｎは素子数、ｉは走査線数、ｊはフォーカス点
数である。

第４図は、ｎ番面の素子の（ｉ、ｊ）番目のフォーカス
点にフォーカスする際の遅延補正値を補間処理により求
める場合について示すものである。

即ち、この場合の遅延補正値Ｄ　（ｎ、　　ｉ、　　ｊ
）は下記（１）式で表すことができる。

Ｄ　（ｎ、ｉ、Ｄ　＝ Σ　　　　Σ　Ｈ（αＬ−ｉ、　　βに−ｊ）１１＋ｌ
＋　　１　　　　β　−β　１Ｓ　　（ｎ、　　αＬ、
βＫ）　　・・・（１）ここに、Ｌは測定する走査線の
間隙、には測定する深さ方向のフォーカス点の間隙を各
々示す。

また、Ｓは、第１の補正値算出手段４により得られた遅
延補正値、Ｈは、遅延補正値りを求めるためにＳの値を
補正する関数、α、βは、遅延補正値Ｓの走査線変化方
向、フォーカス点深さ方向の座標（ｎ、　　αＬ、βＫ
）を表すための変数（自然数）である。

α１．α２．β□、β２は、特定のフォーカス点の座標
（ｎ、　　ｉ、　　ｊ）のｉｊ平面における補間に用い
るサンプル、つまり、測定を行ったフォーカス点の範囲
を表すための値である。

また、第４図中、・はフォーカス点を示し、■は測定に
より第１の補正値算出手段４から遅延補正値Ｓを得るフ
ォーカス点を示すものである。

ちなみに、第５図は、ｎ番目の素子に対する走査線方向
の遅延補正値分布を求める場合を示すものである。

この場合の遅延補正値Ｄ　（ｎ、　　ｉ、　　ｊ）は下
記（２）式で示すことができる。

Ｄ（ｎ、ｉ、ｊ） ・・・（２） さらに、第６図はｎ番目の素子に対する深さ方向の遅延
補正分布を求める場合を示すものである。

この場合の遅延補正値Ｄ　（ｎ、　　ｉ、　　ｊ）は下
記（３）式で示すことができる。

Ｄ　（ｎ、　　ｉ、　　ｊ） ・・・（３） 第７図（ａ）、（ｂ）は、上述した（１）式で示す一般
式における直線補間を行うための関数Ｈ（ｉ。

ｊ）を作成する場合の説明図である。

第７図（ａ）に示す関数Ｈ１（ｔ）と、第７図（ｂ）に
示す関数Ｈ２（ｊ）との積である関数Ｈ（ｉ、ｊ）を求
めることにより、特定のフォーカス点のｉｊ平面におけ
る補間に用いるサンプル、つまり、測定を行ったフォー
カス点の範囲を表すための値を用いていわゆる直線補間
によりｎ番目の素子における全てのフォーカス点の遅延
補正値を求めることができ、全ての素子に対し同様の処
理を行うことで全てのフォーカス点の遅延補正値を得る
ことが可能となる。

以上の説明は、全ての素子についであるフォーカス点に
対する反射信号の位相差の測定により遅延補正値を得る
場合であるが、上述した補間処理の考え方を、素子間に
拡大することもできる。

即ち、下記（４）式で遅延補正値を表すことができる。

Ｈ（γＪ−ｎ、　　αＬ−ｉ、　　βに−ｊ）Ｓ　（γ
Ｊ、αＬ、βＫ）　　　・・・（４）ここに、Ｊは測定
対象素子の間隔である。

前記γは、素子方向の座標（γＪ、αＬ、βＫ）を表す
ための変数（自然数）である。γ１．γ２は、特定のフ
ォーカス点の座標（ｎ、ｉ、ｊ）の補間に用いるサンプ
ル、つまり、測定を行ったフォーカス点の範囲を表すた
めの値である。

この（４）式は、間隔Ｊの素子数かに個であった場合、
第１図に示す相互相関計算部１６−１乃至１６−（Ｎ−
１）に対する反射信号の入力を隣り合う素子からに一１
個とばしにして、その間の素子については測定を行わな
いことを意味している。

この場合には、位相差測定のための相互相関計算部１６
−１乃至１６−（Ｎ−１）の回路規模を１／ｋに減少さ
せることができる。

次に、前記指定制御手段９による領域指定及び表示部１
５における断層像の表示態様の例を第８図乃至第１６図
を参照して説明する。

上述した第１．第２の補正値算出手段４．５により求め
る遅延補正値の精度の向上を図るためには、超音波ビー
ムの反射物体が測定に適したものであることが必要であ
る。

第８図は、領域Ａを補間対象領域としてオペレータが指
定した場合の例であり、第１．第２の補正値算出手段４
，５は、ＣＰＵ７の制御の基に領域Ａ内の各走査線の■
で示すフォーカス点における遅延補正値の算出と、・で
示すフォーカス点における補間処理による遅延補正値の
算出とを各々行う。尚、第８図中、斜線部分は、補正を
行わない領域であり、また、２５は肝実質像、２２は血
管像、２３は横隔膜像である。

第９図は、断層像を形成する各走査線の肝実質２５に対
応する領域Ｂを測定対象領域と指定し、■印の遅延補正
値のみを第１の補正値算出手段４により求め、残余のフ
ォーカス点全てについて第２の補正値算出手段５により
補間処理による遅延補正値を求める場合である。

第１０図は、肝実質像２５に対応する比較的小範囲の領
域Ｃ−つを測定対象領域と指定することにより、ＣＰＵ
７の制御の基に前記領域Ｃを含む類推的な領域りが自動
的に指定され、表示部１５に表示される場合である。

領域Ｃから離れるほど類推的に求められる遅延補正値の
精度が劣化することを考慮すると、第１０図に示す領域
りのように必要とする部位付近のみ遅延補正値を求める
ことの効果は大きい。

第１１図は、血管像２２に相当するある一つの領域Ｅを
オペレータが測定すべきでないと指定する例を示す。例
えば、ＣＰＵ７の制御の基に→←で示す測定補正を行う
べき領域が表示部１５に表示されたとき、→←で示す領
域に血管のように反射信号を出さない領域があった場合
には、オペレータがこの領域を測定すべきでない領域Ｅ
として指定する場合である。

尚、→←の他、種々の指定態様を用いることが可能であ
る。。

第１２図は、二つの領域Ｆ１．Ｆ２を指定し、領域Ｆ１
で測定対象領域を、領域Ｆ２で補間処理対象領域を各々
示す場合である。

第１３図、第１４図は、各々領域Ｇｌ、Ｇ２又は領域Ｈ
１，’Ｈ２を二つずつ指定し、各々二つとも測定対象領
域とし、残余の領域を補間対象領域とする場合である。

尚、第１３図に示すものは、同じ走査線の一つの測定フ
ォーカス点の値を用いて他を類推する場合に適し、また
、第１４図に示すものは、同じ走査線の二つの測定フォ
ーカス点の値を用いて他を類推する場合に適している。

第１５図は、類推補正を行う領域■、を一つ指定し、測
定対象としない領域Ｉ２を一つ指定する場合の例である
。

この場合に、領域Ｔ１を指定することにより、測定対象
とする領域はＣＰＵ７の制御の基に自動的に定められる
が、その領域に血管等のように測定対象とすべきでない
領域が存在したとき、この領域を領域■２として指定す
ることにより、測定対象となる領域がＣＰＵ７の制御の
基に自動的に移動することになって領域指定の効率向上
を図れる。

第１６図は、三つの領域Ｊ□、Ｊ２．Ｊ３を指定した場
合の例である。

領域Ｊ１は類推補正を行う領域を、領域Ｊ２＋Ｊ３は測
定対象となる領域を各々示す。

本発明は上述した実施例のほか、その要旨の範囲内で種
々の変形が可能である。

［発明の効果コ 以上詳述した本発明によれば、上述した構成としたこと
により、第１の補正値算出手段によりある限定されたフ
ォーカス点についてのみ遅延補正値を求め、残余のフォ
ーカス点については第２の補正値算出手段による補間処
理により遅延補正値を求めて、これらの遅延補正値によ
りプローブの送受信制御を行うものであるから、短時間
に良質の超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置
を提供することができる。

また、指定制御手段による対象とする領域の全部又は限
られた任意個数の領域の指定を行い、この指定結果を基
に第１．第２の補正値算出手段の制御及びプローブの送
受信制御を行うものであるから、測定に適した反射信号
が確実に得られる領域についてのみの超音波画像を得る
ことができる超音波診断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置のブロック図、第２図は同
装置のプローブによりセクタスキャンを行う場合の説明
図、第３図は走査線変化、フォーカス点深さ変化を示す
説明図、第４図はｎ番目の素子に対する補正値分布の説
明図、第５図はｎ番目の素子に対する走査線方向の補正
値分布の説明図、第６図はｎ番目の素子に対する深さ方
向の補正分布の説明図、第７図（ａ）、（ｂ）は各々直
線補間のための関数を示す説明図、第８図乃至第１１図
は各々領域を一つ指定する場合の断層像とフォーカス点
を示す説明図、第１２図乃至第１５図は各々領域を二つ
指定する場合の断層像とフォーカス点を示す説明図、第
１６図は領域を三つ指定する場合の断層像とフォーカス
点を示す説明図、第１７図は生体内のフォーカス点とプ
ローブの素子との伝搬経路を示す説明図である。 １・・・超音波診断装置、２・・・プローブ、３・・・
装置本体、４・・・第１の補正値算出手段、５・・・第
２の補正値算出手段、 ９・・・指定制御手段、１５・・・表示部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体内の組織の不均一性に起因する超音波プロー
   ブからの超音波ビームの劣化を、 前記超音波ビームに基く生体内からの反射信号の超音波
   プローブにおける各素子までの位相差を検出し、この検
   出結果を基にして前記超音波プローブにおける送受信遅
   延時間を補正することによって修正するようにした超音
   波診断装置において、前記超音波プローブの駆動により
   生体の特定領域の断層像を構成する際に用いられる多数
   の超音波ビームにおける全てのフォーカス点よりも少な
   い限定されたフォーカス点についてのみ前記各素子に対
   する反射信号の位相差を測定し、この測定結果より前記
   送受信遅延時間に対する遅延補正値を求める第１の補正
   値算出手段と、 この第１の補正値算出手段の算出結果を基に前記限定さ
   れたフォーカス点以外の残余の各フォーカス点について
   第１の補正値算出手段により求めた近傍のフォーカス点
   の遅延補正値を用いた補間処理により遅延補正値を求め
   る第２の補正値算出手段と、 前記特定領域の断層像を表示する表示手段と、前記第１
   、第２の補正値算出手段の制御を行うとともに超音波プ
   ローブの送受信制御を行う制御手段と を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）前記制御手段は、前記表示手段により表示される
   断層象の全領域又は限られた任意個数の領域の指定を行
   うとともに、指定した領域について前記両遅延補正値を
   求めるように前記第１、第２の補正値算出手段の制御を
   行うとともに超音波プローブの送受信制御を行う指定制
   御手段である請求項１記載の超音波診断装置。