JPH0443957A - Ultrasonic image pickup system - Google Patents
Ultrasonic image pickup systemInfo
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- JPH0443957A JPH0443957A JP2151881A JP15188190A JPH0443957A JP H0443957 A JPH0443957 A JP H0443957A JP 2151881 A JP2151881 A JP 2151881A JP 15188190 A JP15188190 A JP 15188190A JP H0443957 A JPH0443957 A JP H0443957A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電子走査方式の医用超音波診断装置もしくは
超音波探傷装置等の超音波撮像装置の撮像方式に関し、
特にその電子走査方式を改良した超音波撮像方式に関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an imaging method of an ultrasound imaging device such as an electronic scanning type medical ultrasound diagnostic device or an ultrasound flaw detection device.
In particular, the present invention relates to an ultrasonic imaging method that is an improved version of the electronic scanning method.
従来、被検体中に超音波パルスを放射し、組織の境界か
ら反射されるエコーを受波してブラウン管等の表示器上
に所望の断層像を得る超音波撮像装置が周知である。ま
た、上記超音波撮像装置を発展させ、電子的走査により
得られる断層面の撮像をその厚み方向に移動あるいは偏
向させて繰返すことにより、被検体内の3次元領域(立
体)の撮像を行う超音波撮像装置も提案されている。こ
のような3次元超音波撮像装置の探触子では、超音波の
送受信を行う振動子にジルコン酸チタン酸鉛(PZT)
系磁器等の圧電材料を用い、2次元に分割された各振動
子に対して独立配線する方法が考えられていた。しかし
、この方法では、微小な振動子を多数配列するために実
装が難しく、また、付随する信号処理回路系も大規模に
なるため、事実上実現不可能であった。2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic imaging apparatus is known that emits ultrasonic pulses into a subject and receives echoes reflected from tissue boundaries to obtain a desired tomographic image on a display such as a cathode ray tube. In addition, by developing the above-mentioned ultrasonic imaging device and repeating the imaging of a tomographic plane obtained by electronic scanning by moving or deflecting it in the thickness direction, ultrasonic imaging is performed to image a three-dimensional region (stereoscopic) inside the subject. Sonic imaging devices have also been proposed. In the probe of such a three-dimensional ultrasound imaging device, lead zirconate titanate (PZT) is used as the transducer that transmits and receives ultrasound waves.
A method has been considered that uses a piezoelectric material such as ceramic porcelain and provides independent wiring for each two-dimensionally divided vibrator. However, this method is difficult to implement because it involves arranging a large number of microscopic vibrators, and the accompanying signal processing circuit system is also large-scale, making it virtually impossible to implement.
そこで、この問題を避けるために、第2図(a)に示す
如く、振動子平板の各主面に短冊状の電極配列を形成し
、それらが互いに交差するようにしたものを電気音響変
換部に備えた超音波探触子が提案されている。この振動
子では、第2図(b)に示す如く、各主面より電極Ai
、Bjを選択し、電極交差部分のみを一つの振動素子と
して駆動しようとするものである。しかしながら、この
交差型電極を備えた振動子を圧電材料で構成し、電極交
差部分のみを駆動して超音波を送受信しようとすると、
選択した電極Ai、Bjに接した振動子の中の交差部分
以外でも電気的に半選択状態になるため、結果的に駆動
領域の選択性が低下する問題があり、実際の超音波撮像
にこの構成の振動子を用いると、独立に2次元分割した
振動子を構成した場合に比較して、得られる画像の分解
能が著しく低下するという問題があった。Therefore, in order to avoid this problem, as shown in Fig. 2(a), a rectangular electrode array is formed on each main surface of the vibrator flat plate, and the electrode arrays intersect with each other. Ultrasonic probes for this purpose have been proposed. In this vibrator, as shown in FIG. 2(b), the electrode Ai is
, Bj, and drive only the electrode intersection portion as one vibrating element. However, if a vibrator with crossed electrodes is made of piezoelectric material and an attempt is made to transmit and receive ultrasonic waves by driving only the intersecting portions of the electrodes,
Since areas other than the intersection of the transducers in contact with the selected electrodes Ai and Bj are electrically half-selected, there is a problem in that the selectivity of the drive region is reduced as a result, and this problem is difficult to perform in actual ultrasound imaging. When a transducer of this configuration is used, there is a problem in that the resolution of the obtained image is significantly lower than when the transducer is composed of independently two-dimensionally divided transducers.
更に、上述の選択性の低下の問題を解決するため、第2
図(a)の振動子材料に電歪材料を用いて駆動領域の選
択性を向上させる超音波探触子が特開昭62−8469
7号公報に開示されている。現在、振動子材料として広
く用いられている圧電材料は、超音波の受渡による機械
的変位により電圧を発生する性質を利用している。これ
に対して、電歪材料は、バイアス電界の存在下でのみ圧
電材料と同様に機械的変位による電圧の変動が生じる性
質を有する。また、バイアス電界の強度により電気機械
結合係数が大きく変化するため、電歪材料はバイアス電
界により電気音響変換効率が制御できる圧電材料とみな
せる。Furthermore, in order to solve the problem of the decrease in selectivity mentioned above, a second
An ultrasonic probe that improves the selectivity of the drive region by using an electrostrictive material as the transducer material shown in Figure (a) was disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-8469.
It is disclosed in Publication No. 7. Piezoelectric materials, which are currently widely used as vibrator materials, utilize the property of generating voltage through mechanical displacement caused by the delivery of ultrasonic waves. On the other hand, electrostrictive materials have the property that, like piezoelectric materials, voltage fluctuations due to mechanical displacement occur only in the presence of a bias electric field. Furthermore, since the electromechanical coupling coefficient changes greatly depending on the strength of the bias electric field, the electrostrictive material can be regarded as a piezoelectric material whose electroacoustic conversion efficiency can be controlled by the bias electric field.
この電歪材料平板を用いて、第2図(a)に示す如く、
互いに交差する短冊状の電極配列A、Bを設は振動子2
を構成した場合には、各主面より選択した電極Ai、B
j間にバイアス電界を加えることにより、fI42図(
b)に示す如く、ハツチングを付けた交差部分の電歪材
料が振動素子21として選択され、電極間の電圧変動と
して超音波送受信を行う、上述の電歪材料の振動子2を
用いた超音波探触子を備えた超音波撮像装置において、
バイアス電圧を印加する電極と超音波の送受信回路を接
続する電極とを選択し、振動子2を2次元的に選択駆動
して超音波の送受信を行うことにより、被検体の3次元
撮像を行なうことができる。Using this electrostrictive material flat plate, as shown in Fig. 2(a),
A transducer 2 is provided with strip-shaped electrode arrays A and B that intersect with each other.
, the electrodes Ai and B selected from each main surface
By applying a bias electric field between j, fI42 diagram (
As shown in b), the electrostrictive material at the cross section with hatching is selected as the vibrating element 21, and ultrasonic waves are transmitted and received using the above-mentioned electrostrictive material vibrator 2 as voltage fluctuation between the electrodes. In an ultrasound imaging device equipped with a probe,
The electrode to which the bias voltage is applied and the electrode to which the ultrasound transmission/reception circuit is connected are selected, and the transducer 2 is selectively driven two-dimensionally to transmit and receive ultrasound, thereby performing three-dimensional imaging of the subject. be able to.
このような振動子を備えた探触子を用いて電子的に超音
波走査を行う3次元超音波撮像装置において、被検体内
部の3次元走査領域を高い分解能で撮像するためには、
超音波の送受信回数が従来の2次元のBモード断層像の
撮像時に比べて飛躍的に増大するため、一つの3次元撮
像を終えるのに比較的長い時間を要し、撮像の即時性が
低下する問題がある。このことから、従来の2次元のB
モード断層像の撮像時と同様に、超音波探触子の位置お
よび配向を検査者が操作し、表示器上の像を実時間的に
見ながら最適な位置を決定する場合には、第3図(a)
に示すような、パイブレーン撮像が有効である。In a three-dimensional ultrasound imaging device that electronically performs ultrasound scanning using a probe equipped with such a transducer, in order to image a three-dimensional scanning area inside a subject with high resolution, it is necessary to
Because the number of times ultrasound is transmitted and received increases dramatically compared to the conventional two-dimensional B-mode tomographic image capture, it takes a relatively long time to complete one three-dimensional image, reducing the immediacy of imaging. There is a problem. From this, the conventional two-dimensional B
Similar to when taking mode tomographic images, when the examiner operates the position and orientation of the ultrasound probe and determines the optimal position while viewing the image on the display in real time, the third Diagram (a)
Pi-brane imaging as shown in Figure 1 is effective.
パイブレーン撮像は、例えば、互いに直交する2つの断
層面を実時間で交互に撮像するものである。第3図(b
)に示す如く、被検体内において撮像を行いたい全撮像
領域Vを撮像する場合に、目標あるいは位置関係の目安
としである関心領域Oを中心に撮像を行う必要が生じる
。そこで、第3図(a)に位置関係を示す如き、二つの
Bモード断層面PL、P2の断層像を実時間で表示器上
で確認しながら、断層面Pi’、P2の交線上に関心領
域0を捕らえるように探触子の位置と配向を決めた後に
、比較的撮像時間を要する3次元撮像を開始すれば、撮
像を効率的に行なえる点で非常に有効である。Pi-plane imaging, for example, alternately images two mutually orthogonal tomographic planes in real time. Figure 3 (b
), when imaging the entire imaging region V that is desired to be imaged within the subject, it is necessary to perform imaging centered on the region of interest O, which is a target or a reference for positional relationship. Therefore, while checking the tomograms of the two B-mode tomographic planes PL and P2 on the display in real time, as shown in the positional relationship shown in FIG. After determining the position and orientation of the probe so as to capture region 0, starting three-dimensional imaging, which requires a relatively long imaging time, is very effective in efficiently performing imaging.
また、3次元の撮像方法が、第3図(b)に示す如く、
断層面PIまたはP2の撮像を順次その厚さ方向に移動
させて繰り返すような走査である場合には、一般に、断
層面PIを用いて走査を繰り返す場合とP2を用いる場
合とで、得られた全撮像領域Vの分解能に異方性が生じ
る。この理由から、3次元撮像でより分解能が高くなる
電子走査方向を断層面PIあるいはP2のどちらの方向
に設定するかを、探触子の位置を移動させる事無く選択
できるようにすることが必要になる。Moreover, as shown in FIG. 3(b), the three-dimensional imaging method is
In the case of a scan in which imaging of tomographic plane PI or P2 is repeated by sequentially moving in the thickness direction, generally, the obtained Anisotropy occurs in the resolution of the entire imaging region V. For this reason, it is necessary to be able to select whether to set the electronic scanning direction toward the tomographic plane PI or P2, which provides higher resolution in three-dimensional imaging, without moving the probe position. become.
上述のパイブレーン撮像を可能とする超音波探触子とし
て、第2図(a)と同型の圧電振動子を用いる手法が、
特開昭57−68999号公報に開示されている。この
超音波探触子を用いることにより、互いに交差(例えば
直交)する被検体内の2つのBモード断層面を撮像し、
実時間で表示器上に交互に随伴させて表示させるパイブ
レーン撮像を可能とする超音波診断装置が構成できると
されている。A method using a piezoelectric vibrator of the same type as that shown in FIG. 2(a) as an ultrasonic probe that enables the pie-brain imaging described above is
It is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-68999. By using this ultrasound probe, two B-mode tomographic planes within the subject that intersect with each other (for example, orthogonal to each other) are imaged,
It is said that it is possible to construct an ultrasonic diagnostic apparatus that enables pie-lane imaging that is alternately displayed on a display in real time.
すなわち、振動子の一方の主面の短冊状電極配列Aまた
は已にセクタ型の超音波送受信走査回路部を接続状態に
し、他方の面の短冊状電極配列はすべて共通の接地側電
極として振動子を駆動し。That is, the sector-type ultrasonic transmitting/receiving scanning circuit section is connected to the strip-shaped electrode array A on one main surface of the vibrator, and the strip-shaped electrode array on the other surface is connected to the transducer as a common ground side electrode. Drive.
つのBモード断層面を撮像したのち、それぞれの電極配
列への接続を互いに交代した接続状態で、再びBモード
断層面を撮像するものである。After imaging two B-mode tomographic planes, the B-mode tomographic plane is imaged again with the connection to each electrode array alternated.
〔発明が解決しようとする課It)
上記従来技術のうちの前者、すなわち、特開昭62−8
4697号公報には、交差型の電極配列を備えた電歪材
料振動子を電気音響変換部に用いた超音波探触子の動作
原理あるいは探触子の基本的構成が開示されている。し
かし、ここでは、3次元撮像において、前述のパイブレ
ーン撮像が有効かつ重要な手法である点は配慮されてお
らず、電歪材料振動子を用いた超音波探触子を備えた撮
像装置における3次元撮像方法は検討されていなかった
。[Problem to be solved by the invention] The former of the above-mentioned prior art, that is, JP-A-62-8
Japanese Patent No. 4697 discloses the operating principle or basic configuration of an ultrasonic probe using an electrostrictive material vibrator with a crossed electrode array as an electroacoustic transducer. However, this does not take into consideration the fact that the pie-lane imaging described above is an effective and important method for three-dimensional imaging, and does not take into consideration the fact that the pie-lane imaging described above is an effective and important method for three-dimensional imaging. Three-dimensional imaging methods were not considered.
また、上記従来技術のうちの後者、すなわち、特開昭5
7−68999号公報には、交差型の電極配列を備えた
圧電材料の振動子で構成された超音波探触子を用いたパ
イブレーン1!像についてのみ開示されており、電歪材
料を用いた超音波探触子の電子走査方向に関しては考慮
されていない、結局、これらの技術は、3次元撮像の実
時間性の低下や分解能の異方性に配慮して撮像を行なう
ことを考慮した技術ではなく、被検体に対する探触子の
配向を決定を容易にでき、実用的に3次元撮像が可能な
超音波撮像方式を実現できるものではなかった。Moreover, the latter of the above-mentioned conventional techniques, that is,
Publication No. 7-68999 discloses a pie-brain 1! using an ultrasonic probe composed of a piezoelectric material vibrator with a crossed electrode arrangement. Only the image is disclosed, and the electronic scanning direction of an ultrasound probe using electrostrictive material is not considered. Ultimately, these techniques suffer from a decrease in the real-time performance of three-dimensional imaging and a difference in resolution. It is not a technology that takes imaging into account with orientation in mind, but rather an ultrasound imaging method that can easily determine the orientation of the probe with respect to the subject and that can practically perform three-dimensional imaging. There wasn't.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、交差型の電極配列A、Bを設けた電歪材料を振動
子に用いた超音波探触子を備えた超音波撮像装置におい
て、撮像のための電子走査が該電極配列A、Bのいずれ
の方向でも行える超音波撮像方式を提供することにある
。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to solve the above-mentioned problems in the conventional technology, and to use an electrostrictive material provided with crossed electrode arrays A and B in a vibrator. An object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging system in which electronic scanning for imaging can be performed in either direction of the electrode arrays A and B in an ultrasonic imaging apparatus equipped with the used ultrasound probe.
本発明の他の目的は、上述の超音波撮像装置において、
互いにある角度をなして交わる二つの断層面を交互に撮
像し、実時間性高く随伴させて表示可能とした超音波撮
像方式を提供することにある。また、本発明の更に他の
目的は、上述の超音波撮像装置において、被検体の3次
元撮像を行う場合に、分解能の異方性を考慮して電子走
査方向を選択可能とした超音波撮像方式を提供すること
にある。Another object of the present invention is to provide the above-mentioned ultrasonic imaging device,
An object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging method that can alternately image two tomographic planes that intersect at a certain angle and display them simultaneously in real time. Still another object of the present invention is to perform ultrasonic imaging in which the electronic scanning direction can be selected in consideration of the anisotropy of resolution when performing three-dimensional imaging of a subject in the above-mentioned ultrasonic imaging apparatus. The goal is to provide a method.
f課題を解決するための手段]
本発明の上記目的は、バイアス電界により圧電性が誘起
される電歪材料の平板の両主面に、互いに直交ないしあ
る角度で交差する複数の短冊状の電極配列A、Bを設け
たものを振動子として用いる超音波探触子と、該超音波
探触子に接続される送波回路、受渡回路および前記電歪
材料に圧電性を誘起するためのバイアス電圧印加回路を
備えた超音波撮像装置において、前記電極配列A、Bの
それぞれと前記送波回路、受渡回路およびバイアス電圧
印加回路との間にスイッチ走査回路を付加し、該スイッ
チ走査回路の接続変更により、超音波送受信の電子走査
を前記電極配列A、Bのいずれによっても任意に実行可
能としたことを特徴とする超音波撮像方式によって達成
される。f Means for Solving the Problem] The above object of the present invention is to provide a plurality of strip-shaped electrodes that are perpendicular to each other or intersect at a certain angle on both main surfaces of a flat plate of an electrostrictive material in which piezoelectricity is induced by a bias electric field. An ultrasonic probe using an arrangement A and B as a transducer, a wave transmitting circuit connected to the ultrasonic probe, a delivery circuit, and a bias for inducing piezoelectricity in the electrostrictive material. In an ultrasonic imaging device equipped with a voltage application circuit, a switch scanning circuit is added between each of the electrode arrays A and B and the wave transmitting circuit, the delivery circuit, and the bias voltage application circuit, and the switch scanning circuit is connected. This is achieved by an ultrasonic imaging method characterized in that, by modification, electronic scanning of ultrasonic transmission and reception can be performed arbitrarily by either of the electrode arrays A and B.
〔作用]
電歪材料は、前述の如く、バイアス電界の下でのみ、機
械的変位により電圧の変動が生じる性質を有するため、
直流バイアス電界により変換効率が制御できる圧電材料
とみなせる。第2図(a)に示す如く、平面状の電歪材
料の主面に互いに交差(例えば、直交)するように短冊
状の電極配列A。[Function] As mentioned above, electrostrictive materials have the property of causing voltage fluctuations due to mechanical displacement only under a bias electric field.
It can be regarded as a piezoelectric material whose conversion efficiency can be controlled by a DC bias electric field. As shown in FIG. 2(a), a rectangular electrode array A is arranged so as to intersect (for example, orthogonally) with each other on the main surface of a planar electrostrictive material.
Bを設ける。ここでは、電極配列A、Bは互いに交差す
る以外はまったく等形状の構成とする。電極配列Aに電
極を選択するスイッチ回路の一方を介して超音波パルス
の送波回路および受波回路を接続し、電極配列Bに他方
のスイッチ回路を介してバイアス電圧印加回路を接続す
れば、電極配列A、Bに接続されるスイッチ回路の状態
により、バイアス電圧印加回路と接続状態にある1!極
と対面にある電極との間にバイアス電圧がかかり、圧電
性が誘起されて、それぞれ選択した電極の交差部分だけ
が超音波の送受信を行うようになる。Provide B. Here, the electrode arrays A and B have exactly the same shape except that they intersect with each other. If an ultrasonic pulse transmitting circuit and a receiving circuit are connected to electrode array A through one of the switch circuits for selecting electrodes, and a bias voltage application circuit is connected to electrode array B through the other switch circuit, Depending on the state of the switch circuit connected to electrode arrays A and B, 1! is connected to the bias voltage application circuit. A bias voltage is applied between the pole and the electrode facing it, inducing piezoelectricity, so that only the intersections of the selected electrodes transmit and receive ultrasound.
電子走査型の超音波撮像装置に備えられる超音波探触子
では、少なくともある一つの軸方向に振動子が分割され
ており、電子フォーカス方式による超音波の収束を行う
、上記構成においては、電極配列A、Bに接続される回
路は上述のスイッチ回路により相互に交代可能である。In the ultrasonic probe equipped in an electronic scanning type ultrasonic imaging device, the transducer is divided in at least one axial direction, and the ultrasonic wave is focused using an electronic focusing method. The circuits connected to arrays A and B can be alternated with each other by the above-mentioned switch circuit.
電子フォーカス方式によって超音波の収束を行う場合に
、収束が可能な方位方向は送波回路、受渡回路と接続さ
れた電極配列AまたはBの分割方向で決まる。これに対
応して、一つの断層面の電子走査方向も決まるため、電
極配列A、Hに接続される回路が上述のスイッチ回路に
より相互に交代することにより、断層面撮像のための電
子走査方向も電極配列A、Bの配列方向が互いになす角
度、例えば、直交方向となる。これにより、撮像される
断層面も互いに交わり、第3図(a)に示す如き直交す
る2つの断層面(パイブレーン)PI、P2の撮像が可
能となる。When converging ultrasonic waves using the electronic focusing method, the azimuth direction in which convergence is possible is determined by the dividing direction of electrode array A or B connected to the wave transmitting circuit and the delivery circuit. Correspondingly, since the electronic scanning direction of one tomographic plane is also determined, the circuits connected to the electrode arrays A and H are alternated by the above-mentioned switch circuit, so that the electronic scanning direction for tomographic imaging is determined. Also, the arrangement directions of electrode arrays A and B form an angle with each other, for example, orthogonal directions. As a result, the tomographic planes to be imaged also intersect with each other, making it possible to image two perpendicular tomographic planes (pie lanes) PI and P2 as shown in FIG. 3(a).
また、上記構成において、第3図(b)に示す如く、B
モード断層像をその面と交差する方向に走査して3次元
撮像を行なう場合には、被検体内の領域Vを撮像するた
めに、断層面P1を走査した撮像と断層面P2を走査し
た撮像とを選択することが可能である。断層面の撮像を
順次移動あるいは偏向させて複数回繰返すことにより、
3次元領域の撮像を行うことができるが、各断層像の分
解能は、撮像方式により方位方向と断層面の厚み方向と
で異なる。従って、得られる3次元領域の像は、上記電
極配列A、Bの何れを用いて断層面の電子走査を行った
かにより、分解能の高くなる方位方向が異なるので、撮
像部位により、より望ましい方向を、操作者が前述のス
イッチ回路の交互接続の状態を超音波探触子、撮像装置
本体あるいは本体の延長上に設けた切り替えスイッチで
変更できるようにする。In addition, in the above configuration, as shown in FIG. 3(b), B
When performing three-dimensional imaging by scanning a mode tomographic image in a direction intersecting the plane, in order to image the region V inside the subject, one scans the tomographic plane P1 and the other scans the tomographic plane P2. It is possible to select. By sequentially moving or deflecting the images of the tomographic plane and repeating them multiple times,
Although a three-dimensional region can be imaged, the resolution of each tomographic image differs in the azimuth direction and the thickness direction of the tomographic plane depending on the imaging method. Therefore, the azimuth direction in which the resolution of the obtained three-dimensional area image increases depends on which of the electrode arrays A and B is used to perform electronic scanning of the tomographic plane. , the operator can change the alternate connection state of the switch circuits described above using a changeover switch provided on the ultrasonic probe, the imaging device main body, or an extension of the main body.
C実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。C Embodiment] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
例えば、マグネシウム・ニオブ酸鉛−チタン酸鉛系固溶
体セラミクス等の緩和型強誘電体で、常誘電相−強誘電
相間の相転移温度が比較的室温付近にある組成物等(1
!歪歪型器成物)の矩形板、あるいは、その磁器組成物
の柱状物を配列した間を樹脂等で充填・保持した複合物
を振動子材料とする。For example, compositions (1
! The vibrator material is a rectangular plate of a strain-strain type ceramic composition, or a composite in which the space between arranged columnar objects of the porcelain composition is filled and held with a resin or the like.
そして、この材料の厚み方向の共振周波数が放射あるい
は受波する超音波の周波数に相当するように加工して振
動子とする。前出の第2図(a)に示す如く、上述の如
(作成した電歪振動子2の矩形板の各主面に、それぞれ
複数の短冊状に分割された電極配列A、Bを形成する。Then, the material is processed into a vibrator so that the resonant frequency in the thickness direction corresponds to the frequency of the ultrasonic waves to be emitted or received. As shown in FIG. 2(a), electrode arrays A and B each divided into a plurality of strips are formed on each main surface of the rectangular plate of the electrostrictive vibrator 2 created as described above. .
電極は、例えば、銅、ニッケル等の無電解鍍金、あるい
は、金、銅等の蒸着により形成しても良い。両主面に形
成された電極配列A、Bは、互い−の面上の電極分割方
向が直交するように形成されている。また、電極の形状
はA、B共に全く同型である。The electrodes may be formed, for example, by electroless plating of copper, nickel, or the like, or vapor deposition of gold, copper, or the like. The electrode arrays A and B formed on both main surfaces are formed such that the electrode dividing directions on the two surfaces are perpendicular to each other. Further, the shapes of the electrodes A and B are completely the same.
第1図は、本発明の一実施例に係る超音波撮像装置にお
ける超音波探触子周辺の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of the vicinity of an ultrasound probe in an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
上述の電極配列A、Bが設けられた電歪振動子2におい
て、電極配列A、Bは、それぞれ、電子走査型のスイッ
チ走査回路14a、+4bに接続されている。送波回路
II、受波回路12.バイアス電圧印加回路13は、そ
れぞれ、スイッチ走査回路14a。In the electrostrictive vibrator 2 provided with the above-described electrode arrays A and B, the electrode arrays A and B are connected to electronic scanning type switch scanning circuits 14a and +4b, respectively. Transmitting circuit II, receiving circuit 12. Each of the bias voltage application circuits 13 is a switch scanning circuit 14a.
+4bに接続されている。送波回路+1と受波回路12
およびバイアス電圧印加回路13は、スイッチ走査回路
14a、1.4bのどちらか一方において1!極配列A
またはBと接続状態にあり、スイッチ走査回路14a、
14bの動作状態により、電極配列AまたはBに対する
接続を交互に交換できる。また、送波回路11と受波回
路12は、同じ電極配列に対して接続される。なお、上
述の如きスイッチ走査回路14a、14bは、例えば、
電極配列AまたはBの各電極に対して、送波回路11.
受渡回路12.バイアス電圧印加回路13の各回路との
接続を可能にするl×3チャネルのマルチプレクサ−回
路の複数配列と、電極配列を用いた電子的走査を可能に
するマトリクススイッチを備えることで実現できる、受
波回路12には、更に信号処理回路部が接続され、各種
の電子走査方式に適合する信号処理が施されて撮像が行
なわれる。+4b. Transmitting circuit +1 and receiving circuit 12
And the bias voltage application circuit 13 is set to 1! in either one of the switch scanning circuits 14a and 1.4b. Polar arrangement A
or B, and the switch scanning circuit 14a,
Depending on the operating state of 14b, the connection to electrode array A or B can be alternated. Further, the wave transmitting circuit 11 and the wave receiving circuit 12 are connected to the same electrode arrangement. Note that the switch scanning circuits 14a and 14b as described above are, for example,
For each electrode in electrode array A or B, transmitter circuit 11.
Delivery circuit 12. The receiver is realized by providing a plurality of arrays of 1×3 channel multiplexer circuits that enable connection with each circuit of the bias voltage application circuit 13, and a matrix switch that enables electronic scanning using an electrode array. A signal processing circuit unit is further connected to the wave circuit 12, and image pickup is performed by performing signal processing compatible with various electronic scanning methods.
この電子走査型の超音波撮像装置では、送波あるいは受
波において、少なくともどちらかの電極配列の配列方向
をWk像を行う断層面の方位方向として超音波の電子フ
ォーカスを行う、従って送波回路11および受波回路1
2と接続された電極配列AまたはBの分割方向が、得ら
れる断層面の方位方向を決めるため、を極配列A、Bに
接続される回路がスイッチ走査回路14a、14bによ
り相互に交代することにより、W!像する2つの断層面
はその方位方向が電極配列A、Bの配列方向が互いにな
す角度、すなわち直交となるように形成される6電子走
斎方法がセクター走査の場合には、第3図(a)のPI
、P2で示されるような扇型の直交パイブレーン撮像が
実現される。In this electronic scanning type ultrasonic imaging device, when transmitting or receiving waves, electronic focusing of the ultrasound is performed with at least one of the electrode arrangement directions set as the azimuth direction of the tomographic plane on which the Wk image is performed. 11 and receiving circuit 1
Since the dividing direction of the electrode array A or B connected to the pole array A or B determines the orientation direction of the obtained tomographic plane, the circuits connected to the pole array A or B are alternated by the switch scanning circuits 14a and 14b. By W! The two tomographic planes to be imaged are formed so that their azimuths are at an angle made by the arrangement directions of electrode arrays A and B, that is, perpendicular to each other. 6 When the electron scanning method is sector scanning, as shown in Fig. 3 ( a) PI
, P2, fan-shaped orthogonal pie-lane imaging is realized.
このような撮像においては、電歪振動子2には次のよう
にして圧電性がMEされる。今、第2図(a)に示され
る電歪振動子2の電極配列Aにバイアス電圧印加回路1
3がスイッチ走査回路14aにより接続され、電極配列
Bに対してはスイッチ走査回路+4bにより送波回路1
1および受波回路】2が接続状態であるとする0M2図
(b)に示す如く、1i極配列Aのうち電極Aiを選択
してバイアス電圧を印加しその他の電極は接地する。ま
た、電極配列Bのうちから電極Bjを選択して送波回路
11および受波回路12が接続状態であるとする。この
とき、電極A1と対面の電極配列Bの間に挾まれる部分
の電歪振動子にバイアス電界が加わり、圧電性が誘起さ
れる。このとき、1!極Bjにスイッチ走査回路+4b
を介して送波信号電圧が印加されると、第2図(b)に
おいてハツチングで示した部分には、バイアス電圧と信
号電圧が同時に印加されるため、電歪材料の性質から振
動子として駆動され超音波を放射する。また、この接続
状態で超音波を受信すると電極Bjに受信電圧が発生し
、やはりスイッチ走査回路+4bを介して受波回路12
の入力信号となる。撮像の電子走査方式がセクター型電
子走査方式であり、フェイズドアレイ方式による超音波
送受信を行う場合には、電極配列Aの全ての電極にバイ
アス電圧が印加されて電歪振動子2の全面が圧電性とな
る。また、これらの電極の選択動作は、スイッチ走査回
路14 a 、 14 bと他の回路との接続の交代に
より同様に行えることは説明するまでもない。In such imaging, piezoelectricity is applied to the electrostrictive vibrator 2 in the following manner. Now, bias voltage application circuit 1 is applied to electrode arrangement A of electrostrictive vibrator 2 shown in FIG. 2(a).
3 is connected by switch scanning circuit 14a, and for electrode arrangement B, transmitting circuit 1 is connected by switch scanning circuit +4b.
As shown in FIG. 1 (b), the electrode Ai of the 1i-pole array A is selected to apply a bias voltage, and the other electrodes are grounded. It is also assumed that electrode Bj is selected from electrode array B and the wave transmitting circuit 11 and wave receiving circuit 12 are in a connected state. At this time, a bias electric field is applied to the portion of the electrostrictive vibrator sandwiched between the electrode A1 and the facing electrode array B, and piezoelectricity is induced. At this time, 1! Switch scanning circuit +4b on pole Bj
When a transmission signal voltage is applied through the oscillator, the bias voltage and signal voltage are simultaneously applied to the hatched area in Fig. 2(b), so due to the properties of the electrostrictive material, it cannot be driven as a vibrator. and emits ultrasonic waves. Furthermore, when ultrasonic waves are received in this connected state, a reception voltage is generated at the electrode Bj, and the reception voltage is also transmitted to the reception circuit 12 via the switch scanning circuit +4b.
becomes the input signal. When the electronic scanning method for imaging is a sector-type electronic scanning method and ultrasonic transmission and reception is performed using a phased array method, a bias voltage is applied to all the electrodes of the electrode array A, and the entire surface of the electrostrictive vibrator 2 becomes piezoelectric. It becomes sex. It goes without saying that the selection operation of these electrodes can be similarly performed by alternating the connections between the switch scanning circuits 14a, 14b and other circuits.
前にも示した第3図は、パイブレーン撮像と3次元撮像
の関係を示す概念図である。第3図(a)は、互いに直
交する2つのセクター型のBモード断層像(パイブレー
ン)PI、P2の撮像領域と被検体内の関心領域との位
置関係を、超音波探触子Tの位置とともに示すものであ
る。超音波探触子Tの先端面は電歪振動子2の主面と平
行である。FIG. 3 shown above is a conceptual diagram showing the relationship between pie-lane imaging and three-dimensional imaging. FIG. 3(a) shows the positional relationship between the imaging regions of two sector-shaped B-mode tomograms (pie lanes) PI and P2 that are perpendicular to each other and the region of interest inside the subject, using the ultrasound probe T. It is shown along with the location. The tip surface of the ultrasonic probe T is parallel to the main surface of the electrostrictive vibrator 2.
電歪振動子の電極配列Aが送波または受波の電子フォー
カスに用いられたときセ久ター型のBモード断層像P1
が得られる場合、スイッチ走査回路14a、14bによ
り、送波回路11.受波回路12と電極配列Aの接続を
電極配列Bとの接続に交代することによ番ハ撮像面は、
PlからP2に変更される。Bモード断層面PI、P2
の撮像を交互に行い、超音波撮像装置の表示器上に二つ
の断層面を高速に交互に交代(これを[随伴」という)
させて表示すれば、被検体内の関心領域0を両方の断層
像の中心近傍で捕らえることにより、関心領域○の大き
さの推定、位置関係等を容易に判断できる。When the electrode array A of the electrostrictive vibrator is used for electronic focusing of transmitting or receiving waves, a semicircular B-mode tomographic image P1
is obtained, the switch scanning circuits 14a and 14b cause the wave transmitting circuits 11. By changing the connection between the wave receiving circuit 12 and the electrode array A to the electrode array B, the imaging plane
It is changed from Pl to P2. B-mode tomographic plane PI, P2
The images are taken alternately, and the two tomographic planes are alternately displayed on the display of the ultrasound imaging device at high speed (this is called "contingency").
By displaying the region of interest 0 in the subject in the vicinity of the center of both tomographic images, the size of the region of interest ○ can be estimated, the positional relationship, etc. can be easily determined.
この超音波撮像装置が医用超音波詮所装置である場合に
は、関心領域○は人体の臓器や患部に相当する。このよ
うなパイブレーン撮像により、擬似的に3次元的位置間
係を容易に把握できる。更に、第3図(b)に示す如く
、Bモード断層像PIまたはP2を、その面と直交する
方向に走査して被検体内の領域V全体にわたる3次元撮
像を行う場合には、上述の如き操作により、予め、パイ
ブレーン撮像を用いて探触子の最適な位置決めを行って
から、全体の3次元撮像を開始することができる。When this ultrasonic imaging device is a medical ultrasonic introductory device, the region of interest ◯ corresponds to an organ or an affected part of the human body. By such pie-lane imaging, three-dimensional positional relationships can be easily grasped in a pseudo manner. Furthermore, as shown in FIG. 3(b), when scanning the B-mode tomographic image PI or P2 in a direction orthogonal to the plane to perform three-dimensional imaging over the entire region V inside the subject, the above-mentioned method is applied. Through such an operation, it is possible to optimally position the probe using pie-lane imaging in advance, and then to start capturing the entire three-dimensional image.
前述の領域V全体を高分解能で撮像する場合には、超音
波の送受信回数が、従来のBモード断層像の撮像を行う
場合に比較して飛躍的に増大するために撮像時間が長く
なり、診断像の実時間性は著しく低下する。従って、上
述の如く、撮像時間が従来の2倍程度で済むパイブレー
ン撮像を用いて、領域V全体の中心位置が最適な位置に
なる如く探触子の位置決めを行ってから、3次元の撮像
を行えば、極めて効率的に撮像が行える。When imaging the entire region V mentioned above with high resolution, the number of times ultrasound is transmitted and received increases dramatically compared to when imaging a conventional B-mode tomographic image, so the imaging time becomes longer. The real-time nature of diagnostic images is significantly reduced. Therefore, as mentioned above, using pie-lane imaging, which requires about twice the imaging time as conventional methods, the probe is positioned so that the center position of the entire area V is at the optimal position, and then three-dimensional imaging is performed. If this is done, imaging can be performed extremely efficiently.
更に、上述の装置構成により、断層面PIを走査して行
う撮像と断層面P2を走査して行う撮像とを、選択する
ことが可能である。断層面PI。Furthermore, with the above-described device configuration, it is possible to select between imaging performed by scanning the tomographic plane PI and imaging performed by scanning the tomographic plane P2. Fault plane PI.
P2の方位方向の分解能と面の厚さ方向の分解能は、一
般に一致するとは限らないので、スイッチ走査回路14
a、+4bの接続を交代できる本発明の構成によ番ハ撮
像領域の分解能が高くなる電子走査方向を、断層面のP
IあるいはP2のどちらの方向に設定するかを、探触子
の位置を回転させること無く選択できる。パイブレーン
撮像と3次元撮像の切り替え操作や、3次元撮像の走査
方向の選択も、操作者が容易に選択できるように、超音
波探触子、撮像装置本体あるいは本体の延長上に設けた
切り替えスイッチのトリガ入力で変更できるように構成
されている。Since the resolution in the azimuth direction of P2 and the resolution in the thickness direction of the surface generally do not match, the switch scanning circuit 14
The configuration of the present invention, in which the connections of a and +4b can be alternated, allows the electron scanning direction, which increases the resolution of the imaging area, to be set to P of the tomographic plane.
It is possible to select which direction to set, I or P2, without rotating the position of the probe. A switch is provided on the ultrasound probe, the imaging device body, or an extension of the body so that the operator can easily switch between pie-brane imaging and 3D imaging and select the scanning direction for 3D imaging. It is configured so that it can be changed using the trigger input of the switch.
第4図は、本発明に係る超音波撮像装置の具体的構成例
を示すブロック図である。電歪振動子2の電極配列A1
〜Anはスイッチ走査回路14aに、電極配列B、〜B
nはスイッチ走査回路!4bに接続される。送波回路1
1.受渡回路12.バイアス電圧印加回路I3は、スイ
ッチ走査回路14 a 、 +4 bのいずれとも接続
されている。送波回路11.受渡回路!2は、電子フォ
ーカスによるリニア走査、セクター走査等において同時
に使用するチャネル数の信号線群でスイッチ走査回路+
4a、+4bと接続されている。FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the ultrasonic imaging device according to the present invention. Electrode arrangement A1 of electrostrictive vibrator 2
~An is the electrode arrangement B, ~B in the switch scanning circuit 14a.
n is a switch scanning circuit! 4b. Transmission circuit 1
1. Delivery circuit 12. The bias voltage application circuit I3 is connected to both switch scanning circuits 14 a and +4 b. Transmission circuit 11. Delivery circuit! 2 is a signal line group corresponding to the number of channels used simultaneously in linear scanning, sector scanning, etc. by electronic focusing, and is a switch scanning circuit +
4a and +4b.
リニア型の電子走査方式の場合には、スイッチ走査回路
+4a、14bは、送波回路II、受波回路!2からの
一連の信号線群をA、〜AnまたはB1〜Bnにおける
同数の電極群に接続し、順次移動して走査する機能を有
する。バイアス電圧印加回路13の出力と電極A1〜A
nまたはB1〜Bnとの接続動作は、例えば、送波回路
+1.受波回路12が電極配列Aに接続される場合には
、電極配列Bの一部または全体に接続され、常に、送波
回路11.受渡回路12の接続動作に随伴した、対面の
側の電極配列に対して行われる。受波回路12には信号
処理回路41が接続され、画価を表示するための信号に
変換される。変換された信号は画像表示部42により、
Bモード断層像、パイブレーン断層像、Cモード断層像
、3次元像等として、測定者に対して表示される。In the case of a linear electronic scanning system, the switch scanning circuits +4a and 14b are the transmitting circuit II, the receiving circuit! It has the function of connecting a series of signal line groups from 2 to the same number of electrode groups in A, ~An, or B1 to Bn, and sequentially moving and scanning them. Output of bias voltage application circuit 13 and electrodes A1 to A
n or B1 to Bn, for example, the wave transmitting circuit +1. When the wave receiving circuit 12 is connected to the electrode array A, it is connected to part or all of the electrode array B, and is always connected to the wave transmitting circuit 11. This is performed for the electrode arrangement on the facing side accompanying the connection operation of the transfer circuit 12. A signal processing circuit 41 is connected to the wave receiving circuit 12 and converts the signal into a signal for displaying the image price. The converted signal is displayed by the image display section 42,
It is displayed to the measurer as a B-mode tomographic image, pie-lane tomographic image, C-mode tomographic image, three-dimensional image, etc.
これらの一連の撮像動作は、制御回路43により制御さ
れる。制御回路43は、超音波探触子、撮像装置本体あ
るいはその延長上に設けたスイッチ44のトリガ入力に
より、パイブレーン断層像と3次元像の切り替え動作、
あるいは、3次元像の走査方向切り替え動作を行う。These series of imaging operations are controlled by the control circuit 43. The control circuit 43 performs a switching operation between a pie-brain tomographic image and a three-dimensional image in response to a trigger input from a switch 44 provided on the ultrasound probe, the imaging device main body, or an extension thereof.
Alternatively, an operation of switching the scanning direction of the three-dimensional image is performed.
以下、本発明に係る撮像方式として開口合成による撮像
を具体的に説明する。Hereinafter, imaging by aperture synthesis will be specifically described as an imaging method according to the present invention.
第5図(a)は、開口合成による撮像動作を説明するた
めの概念図である。まず、本実施例の構成においては、
電歪振動子2の上側の主面に設けられた短冊状の電極配
列Aと、下側の主面に設けられた電極配列Bは、スイッ
チ走査回路14a、 14bと他の回路との接続が交互
に交代する撮像動作のために、その形状は等価に構成さ
れている。FIG. 5(a) is a conceptual diagram for explaining the imaging operation by aperture synthesis. First, in the configuration of this embodiment,
The strip-shaped electrode array A provided on the upper main surface of the electrostrictive vibrator 2 and the electrode array B provided on the lower main surface are used to connect the switch scanning circuits 14a and 14b to other circuits. For alternating imaging operations, the shapes are configured equivalently.
第5図(a)では、バイアス電圧印加回路13と電極配
列Aが、送波回路11.受渡回路12と電極配列Bが接
続状態にあることを示す、を極配列へ〇各電極はスイッ
チ走査回路14aによりバイアス電圧印加回路13と接
続されるか接地される。また、電極配列Bの一部は、別
のスイッチ走査回路+4bにより送波回路11および受
波回路12に接続される。In FIG. 5(a), the bias voltage application circuit 13 and the electrode array A are connected to the transmitter circuit 11. Indicates that the transfer circuit 12 and the electrode array B are in a connected state. To the polar array Each electrode is connected to the bias voltage application circuit 13 or grounded by the switch scanning circuit 14a. Further, a part of the electrode array B is connected to the wave transmitting circuit 11 and the wave receiving circuit 12 by another switch scanning circuit +4b.
ここで、送波回路11は、励振パルス発生回路11aと
遅延回路11bから構成される。遅延回路11bは励振
パルス発生回路11aの発生する送波パルスを基に、遅
延時間が異なる送波パルス信号群を生成して電子フォー
カスを実現し、被検体内の所望の領域に超音波パルスが
収束するように振動子を励振する。また、このとき、送
波回路IIの出力は、受波回路12の入力とならないよ
う絶縁される。Here, the wave transmitting circuit 11 includes an excitation pulse generation circuit 11a and a delay circuit 11b. The delay circuit 11b realizes electronic focusing by generating a group of transmission pulse signals with different delay times based on the transmission pulses generated by the excitation pulse generation circuit 11a, so that the ultrasonic pulses are delivered to a desired region within the subject. Excite the oscillator so that it converges. Further, at this time, the output of the wave transmitting circuit II is insulated so that it does not become an input to the wave receiving circuit 12.
超音波エコーの受信時には、送波回路+1が絶縁され、
受渡回路12により振動子からの受信信号電圧が増幅さ
れる。増幅された信号群は、被検体内の所望の領域から
のエコーの受信信号となるように整相加算(受渡時の電
子フォーカス)する信号処理部へと伝達される。励振パ
ルス発生回路11a。When receiving ultrasonic echoes, the transmitter circuit +1 is insulated,
The reception signal voltage from the vibrator is amplified by the delivery circuit 12. The amplified signal group is transmitted to a signal processing unit that performs phasing and summation (electronic focusing during delivery) so that it becomes a received signal of an echo from a desired region within the subject. Excitation pulse generation circuit 11a.
遅延回路11b、受波回路12の接続関係は、図示した
構成に限らず、例えば、励振パルス発生回路IIaを?
JE数チャネルにしてスイッチ走査回路+4bの各端子
に接続し、各励振パルス発生回路が電子フォーカスのた
めの異なる遅延時間を有するトリガ入力により、送波パ
ルス信号を出力するような構成でもよい。The connection relationship between the delay circuit 11b and the wave receiving circuit 12 is not limited to the illustrated configuration.
A configuration may also be adopted in which several JE channels are connected to each terminal of the switch scanning circuit +4b, and each excitation pulse generation circuit outputs a transmission pulse signal by a trigger input having a different delay time for electronic focusing.
このような構成の下、超音波ビームの走査を開始する時
点では、バイアス電圧印加回路I3が、スイッチ走査回
路14aにより電極配列Aの中から選択された最端部の
1iai A、に接続され、対向する電極配列Bとの間
にバイアス電界が印加される。Under such a configuration, at the time when scanning of the ultrasound beam is started, the bias voltage application circuit I3 is connected to the endmost part 1iai A selected from the electrode array A by the switch scanning circuit 14a, A bias electric field is applied between the opposing electrode array B.
選択されなかった電極配列Aの他の電極は、接地される
0図では、スイッチ走査回路+4aのマトリゲス部分に
おいて、黒丸印で示す交点が接続状態にあることを示し
ている。また、同時に、スイッチ走査回路!4bのマト
リクススイッチ部のうち、白丸印で示した一連の交点が
接続される。The other electrodes of the electrode array A that were not selected are grounded. In the diagram, the intersections indicated by black circles in the matrices of the switch scanning circuit +4a are in a connected state. Also, at the same time, switch scanning circuit! Among the matrix switch sections 4b, a series of intersections indicated by white circles are connected.
この状態において、スイッチ走査回路!4aで選択され
た電極A1とスイッチ走査回路14bで選択された電極
配列Bの一連の電極とで挾まれる振動子の交差部分が、
バイアス電界により誘起されて圧電性を持つようになり
、電気音ff換部として機能するようになる、励振パル
ス発生回路11aの出力は、遅延回路11bにより異な
る遅延時間を有する一連の信号群となり、スイッチ走査
回路14bを経て、電極配列Bのうちの選択された一連
の電極に対して接続される。In this state, switch scanning circuit! The intersection of the vibrator sandwiched between the electrode A1 selected in step 4a and the series of electrodes of electrode arrangement B selected in switch scanning circuit 14b is
The output of the excitation pulse generation circuit 11a, which is induced by the bias electric field and becomes piezoelectric and functions as an electro-acoustic FF converter, becomes a series of signals having different delay times by the delay circuit 11b. It is connected to a selected series of electrodes in the electrode array B via the switch scanning circuit 14b.
このとき、遅延回路11bは、スイッチ走査回路+4b
が、1i極配列Bから部分的に選択する一連の電極群に
対して、その一連の中心にある電極に出力される信号に
は最も長い遅延時間を与え、両端にある電極には最も短
い遅延時間を与えることにより、各電極に対応する振動
子が励振されて生成する超音波パルスの波面が、円弧状
に形成されるよう電子フォーカスを行う、このとき放射
される超音波パルスの波面を、電極A、の長手方向に平
行な面内で図のX軸方向から見た形状は、送波パルス群
の遅延時間の分布によって決められた、ある焦点距離を
半径とする円弧となる。At this time, the delay circuit 11b is the switch scanning circuit +4b
For a series of electrodes partially selected from the 1i-pole array B, the longest delay time is given to the signal output to the electrode at the center of the series, and the shortest delay is given to the electrodes at both ends. By giving time, electronic focusing is performed so that the wavefront of the ultrasonic pulse generated by excitation of the vibrator corresponding to each electrode is formed in an arc shape.The wavefront of the ultrasonic pulse emitted at this time is The shape of the electrode A, viewed from the X-axis direction in the figure, within a plane parallel to the longitudinal direction, is an arc whose radius is a certain focal length determined by the distribution of delay times of the transmitted pulse group.
また、電極配列Aの各短冊状の電極は分割方向(X軸方
向)の幅が長さ方向に比べ十分狭く、振動子の指向性が
無指向性に近いため、y軸方向から見た超音波ビームの
形状は扇型になる。従って、この場合の電子フォーカス
による超音波ビームの収束領域は、y軸方向から見ると
、遅延回路11bの条件で決められた焦点距離を半径と
する円弧付近に存在することになる。このようにして超
音波パルスを送波した後の、被検体内部からのエコーの
受波時には、振動子の圧電性誘起部分だけが励振により
電圧変動を生じ、スイッチ走査回路+4bを経て、受波
回路12に受信信号群が入力される。In addition, since the width of each strip-shaped electrode in electrode array A in the dividing direction (X-axis direction) is sufficiently narrow compared to the length direction, and the directivity of the vibrator is close to omnidirectional, The shape of the sound wave beam becomes fan-shaped. Therefore, when viewed from the y-axis direction, the convergence region of the ultrasonic beam due to electronic focusing in this case exists near a circular arc whose radius is the focal length determined by the conditions of the delay circuit 11b. After transmitting the ultrasonic pulse in this way, when receiving an echo from inside the object, only the piezoelectrically induced portion of the vibrator causes voltage fluctuation due to excitation, and the received wave passes through the switch scanning circuit +4b. A group of received signals is input to the circuit 12 .
このとき、受波回路12に続いて接続される信号処理回
路は、送波時の電子フォーカスとは逆の過程で、y軸方
向から見たある焦点距離を半径とする円弧aの上に存在
する反射源からの信号の総和となるように、遅延時間の
分布を逐次受信信号群に対して仮定して受信信号値を加
算する。すなわち、撮像領域の最浅部から最深部に相当
する焦点距離に対応させて遅延時間の分布を逐次仮定し
、整相加算処理を行なう。At this time, the signal processing circuit connected subsequent to the wave receiving circuit 12 is located on an arc a whose radius is a certain focal length viewed from the y-axis direction, in a process opposite to the electronic focusing during wave transmission. The received signal values are added by assuming a delay time distribution for the received signal group sequentially so that the sum of the signals from the reflection sources is the sum of the signals from the reflection sources. That is, the delay time distribution is sequentially assumed in correspondence with the focal length from the shallowest part to the deepest part of the imaging region, and the phasing and addition process is performed.
更に、信号処理回路に続いて接続される記憶回路上に、
少なくとも一つの断層面の撮像に必要な全信号値を保持
するのに十分な2次元の記憶空間を、実際の被検体中の
空間に対応させて設け、信号処理回路が整相加算処理に
より出力する信号値を、そのときの遅延時間分布が決め
る焦点距離を半径とする円弧上の点の信号値として加算
し保持する。この一連の超音波送受信および受信信号群
の整相加算値の記憶空間での加算保持動作を、バイアス
電圧を印加する電極をスイッチ走査回路14aが順次移
動する毎に繰り返す。Furthermore, on the storage circuit connected subsequent to the signal processing circuit,
A two-dimensional storage space sufficient to hold all the signal values necessary for imaging at least one tomographic plane is provided corresponding to the space in the actual subject, and the signal processing circuit outputs it by phasing and addition processing. The signal values are added and held as signal values at points on a circular arc whose radius is the focal length determined by the delay time distribution at that time. This series of ultrasonic transmission/reception and addition/holding operations of the phased addition value of the received signal group in the storage space is repeated every time the switch scanning circuit 14a sequentially moves the electrode to which the bias voltage is applied.
第5図(a)に示す如く、被検体内に反射源Cがあると
、円弧aに相当する遅延時間の分布が、整相加算処理に
より与えられたとき、対応する記憶空間内の反射源Cを
含む円弧上にある一群の点に大きな値が加算保持される
。スイッチ走査回路14aで電極配列Aから選択する電
極が順次切り替えられ、電極A、が選択された場合でも
、反射源Cを含む円弧すに相当する遅延時間の分布が整
相加算処理で仮定されたとき、対応する記憶空間内の円
弧上に大きな値が加算保持される。このとき、記憶空間
内において反射源Cに対応する点は円弧a、bの交点で
あり、対応する記憶空間上の点で加算保持されている値
は大きく増加する。am配列Aの全ての電極についてこ
の動作を繰り返すことにより、記憶空間上に展開した整
相加算値の積算値は反射源Cに対応する位置で強め合う
。As shown in FIG. 5(a), when there is a reflection source C inside the subject, when the distribution of delay times corresponding to the arc a is given by the phasing and addition process, the reflection source in the corresponding storage space A large value is added and held to a group of points on the arc that includes C. The switch scanning circuit 14a sequentially switches the electrodes selected from the electrode array A, and even when electrode A is selected, a distribution of delay times corresponding to a circular arc including the reflection source C is assumed in the phasing and addition process. Then, a large value is added and held on the arc in the corresponding storage space. At this time, the point corresponding to the reflection source C in the storage space is the intersection of the arcs a and b, and the value added and held at the corresponding point in the storage space increases greatly. By repeating this operation for all the electrodes in the am array A, the integrated values of the phasing addition values developed in the storage space are reinforced at the position corresponding to the reflection source C.
被検体内の撮像領域にある全ての反射源についてこのよ
うな逐次加算による積算値の増加が生じる結果、一つの
断層像情報が記憶空間上に形成される。また、受渡時に
電極配列Aの中から選択してバイアス印加回路と接続す
る電極は、送波時に選択した電極と同じ必要はなく、同
じ送波状態に対して、受渡時には他の電極でもバイアス
印加回路を接続し才受信動作を行い、その動作を電極配
列Aの他の電極すべてに対して次々と反復してもよい。As a result of the increase in the integrated value due to such sequential addition for all the reflection sources in the imaging region within the subject, one piece of tomographic image information is formed in the storage space. Furthermore, the electrodes selected from electrode array A during transfer and connected to the bias application circuit do not need to be the same as the electrodes selected during wave transmission; other electrodes may also apply bias during transfer for the same wave transmission condition. The circuit may be connected to perform a receiving operation, and the operation may be repeated for all other electrodes of electrode array A one after another.
3次元領域の撮像を行う場合には、このような開口合成
法によって一つの断層像を得る走査を、スイッチ走査回
路+4bが同時に選択する電極群を切り替え、移動して
繰り返す、すなわち、スイッチ走査回路+4bのマトリ
クス部分の交点のうち、白丸印で示された一群の接続を
開放し、黒丸印で示した一群の交点を接続することによ
り、電極配列Bの選択部分は走査方向に一つ移動する。When imaging a three-dimensional area, the switch scanning circuit +4b repeats scanning to obtain one tomographic image by switching and moving the selected electrode groups at the same time using the aperture synthesis method. By opening a group of connections indicated by white circles and connecting a group of intersections indicated by black circles among the intersection points of the matrix portion of +4b, the selected portion of electrode array B is moved by one position in the scanning direction. .
この動作により、上述の開口合成法で得られる断層面の
位置は、電極配列Bの配列方向すなわちy軸方向に電極
配列Bの分割幅を単位に並行移動する。By this operation, the position of the tomographic plane obtained by the above-described aperture synthesis method is moved in parallel in the arrangement direction of the electrode array B, that is, in the y-axis direction, in units of the division width of the electrode array B.
また、記憶回路上に設けられる記憶空間は、y軸方向に
走査して撮像する断層面数の信号値を保持するに足る3
次元記憶空間を確保する必要がある。実際の撮像装置で
は、電極の分割数は、第5図(a)に示した数に比べて
十分に多く、この動作を多数繰り返して連続した断層面
の走査により、3次元撮像が行われる。また、パイブレ
ーン撮像の場合には、スイッチ走査回路+4bによる電
極群選択は、電極配列Bの中心部分の一群の電極と送波
回路11.受波回路12とを接続状態にし、一つの断層
面の撮像を行った後に、スイッチ走査回路14a、+4
bと他の回路との接続を交代して直交方向の断層面の撮
像を行う。Furthermore, the storage space provided on the storage circuit is 3, which is sufficient to hold the signal values of the number of tomographic planes to be scanned and imaged in the y-axis direction.
It is necessary to secure dimensional storage space. In an actual imaging device, the number of electrode divisions is sufficiently larger than the number shown in FIG. 5(a), and three-dimensional imaging is performed by repeating this operation many times to scan successive tomographic planes. In the case of pi-brane imaging, the electrode group selection by the switch scanning circuit +4b is performed by selecting a group of electrodes at the center of the electrode array B and the transmitting circuit 11. After connecting the wave receiving circuit 12 and imaging one tomographic plane, switch scanning circuits 14a and +4
By alternating connections between b and other circuits, imaging of tomographic planes in the orthogonal direction is performed.
第5図(b)は、本実施例のスイッチ走査回路14a、
14bの一構成例を示すものである0本回路は電子走査
のためのマトリクススイッチ部51とマルチプレクサ一
部S2とから成る。マトリクススイッチ部51は、電極
接続端子群51.〜51nとマルチプレクサ一部52へ
の接続を行列の交点部分で開閉する。スイッチ走査回路
14aでは、1i極接続端子群51、〜51nは、電極
配列Aの各電極A1〜Anと接続され、スイッチ走査回
路14bでは、電極配列Bの各電極B1〜Bnと接続さ
れる。FIG. 5(b) shows the switch scanning circuit 14a of this embodiment,
14b is composed of a matrix switch section 51 for electronic scanning and a multiplexer section S2. The matrix switch section 51 includes an electrode connection terminal group 51. .about.51n and the multiplexer portion 52 are opened and closed at the intersections of the matrices. In the switch scanning circuit 14a, the 1i-pole connection terminal groups 51, to 51n are connected to each of the electrodes A1 to An of the electrode array A, and in the switch scanning circuit 14b, they are connected to each of the electrodes B1 to Bn of the electrode array B.
マルチプレクサ一部52は、マトリクススイッチ部51
の各行方向の信号線に対して、1×4チヤネルのマルチ
プレクサ−52,〜52nが接続される。ここで、マル
チプレクサ−52,〜52nの各端子には、送波回路1
1.受渡回路12.バイアス電圧印加回路13および接
地点への接続端子が設けられている。The multiplexer part 52 is the matrix switch part 51
A 1×4 channel multiplexer 52, to 52n is connected to each row-direction signal line. Here, each terminal of the multiplexers 52, to 52n is connected to a wave transmitting circuit 1.
1. Delivery circuit 12. A bias voltage application circuit 13 and a connection terminal to a ground point are provided.
これらのスイッチは、送波時、受渡時の動作に従って開
閉される。These switches are opened and closed according to the operations during wave transmission and delivery.
第6図は、受波時の信号群の整相加算による電子フォー
カスと断層面走査方向の関係を示す図である。第6図(
a)は、前出の第5図(a)の接続状態において、振動
子をX軸方向から見た側面図、同(b)は、Ry軸方向
から見た側面図である。第6図(b)に示す電極配列A
のうち電極A、に直流バイアス電圧を加え、その他のバ
イアス電極は接地する。また、第6図(a)では、電極
配列Bの一部の電極85〜B、に対し、第5図(a)の
送波回路11と受波回路12が、スイッチ走査回路+4
bにより接続されている。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the electronic focus and the tomographic scanning direction based on phasing and addition of signal groups during wave reception. Figure 6 (
5(a) is a side view of the vibrator viewed from the X-axis direction in the connected state shown in FIG. 5(a), and FIG. 5(b) is a side view of the vibrator viewed from the Ry-axis direction. Electrode arrangement A shown in FIG. 6(b)
A DC bias voltage is applied to electrode A, and the other bias electrodes are grounded. In addition, in FIG. 6(a), for some electrodes 85 to B of the electrode array B, the wave transmitting circuit 11 and the wave receiving circuit 12 of FIG. 5(a) are connected to the switch scanning circuit +4
connected by b.
被検体内のある円弧上の領域に対して、超音波パルスが
収束するように、上記電極81〜B、に対し異なる遅延
時間を持たせた励振パルス電圧を加えて電歪振動子2を
振動させ、被検体内に超音波パルスを送波した後、受渡
回路12で、エコー受信信号の増幅と、その後の信号処
理部での整相加算処理、すなわち、電子フォーカスを行
う。The electrostrictive vibrator 2 is vibrated by applying excitation pulse voltages with different delay times to the electrodes 81 to B so that the ultrasonic pulses converge on a certain circular arc region within the subject. After transmitting an ultrasound pulse into the subject, the delivery circuit 12 amplifies the received echo signal, and the signal processing section then performs phasing and addition processing, that is, electronic focusing.
第6図(a)の破線は、上述の電子フォーカスにより、
振動子に対して、被検体内の近い所の焦点R1から遠い
所の焦点R,へと移動する様子を、振動子の主面に垂直
で電極A、の長さ方向に沿った平面内で示したものであ
る。これにより、振動子の主面に垂直で1!極配列Bの
長さ方向に沿った断層面H1の開口合成処理が行われる
。また、太い白矢印は、断層面の撮像を繰り返して3次
元撮像を行うため、スイッチ走査回路+4bの接続領域
が移動し、それに従って、撮像される断層面の位置も、
途中H,を経てHkへと平行に移動する様子を示す。The broken line in FIG. 6(a) indicates that due to the above-mentioned electronic focus,
The movement of the vibrator from a near focal point R1 inside the subject to a far focal point R is shown in a plane perpendicular to the main surface of the vibrator and along the length direction of the electrode A. This is what is shown. As a result, 1! perpendicular to the main surface of the vibrator! Aperture synthesis processing of the tomographic plane H1 along the length direction of the polar array B is performed. In addition, the thick white arrow indicates that since three-dimensional imaging is performed by repeatedly imaging the tomographic plane, the connection area of the switch scanning circuit +4b moves, and accordingly, the position of the tomographic plane to be imaged also changes.
It shows how it moves in parallel to Hk via H, on the way.
第6図(b)は、断層面H1の開口合成処理による撮像
を、電極配列Bの配列方向から見たものである。電子フ
ォーカスの収束は、電極配列Aの電極の幅が小さいため
に、この面内では無指向性に近く、第6図(a)のR,
、R,、R,は、電極A、を中心とした円弧状になる。FIG. 6(b) shows imaging of the tomographic plane H1 by aperture synthesis processing, viewed from the arrangement direction of the electrode arrangement B. Since the width of the electrodes in the electrode array A is small, the convergence of the electronic focus is nearly non-directional in this plane, and the convergence of the electronic focus is almost non-directional in this plane, as shown in R and
,R,,R, has an arc shape centered on the electrode A.
バイアス電圧を印加する電極をA、、A、、A、、”・
、Al、 ・・・tAnと順次移動しながら受信信号強
度を記憶空間上に展開・加算保持する、開口合成により
一つの断層像が得られ、第6図(a)に示す如く、電極
配列Bの中から同時に選択する電極をB、−Bi。、、
B、ヤ3〜B i+vyB、□〜B、+@、・・・とし
て、順次切り替えて移動すれば、複数の断層像が走査さ
れて3次元撮像が行われる。The electrodes to which the bias voltage is applied are A,,A,,A,,”・
, Al, . . . tAn, one tomographic image is obtained by aperture synthesis in which the received signal intensities are expanded and added in the storage space and held, and as shown in FIG. 6(a), the electrode array B is The electrodes to be simultaneously selected from are B and -Bi. ,,
By sequentially switching and moving as B, Y3 to B i+vyB, □ to B, +@, . . . , a plurality of tomographic images are scanned and three-dimensional imaging is performed.
第6rgj(b)において、ii極A1の幅が小さい場
合には、指向性が無指向性に近づくために、超音波パル
スの収束域は円弧状になるが、電極の幅が小さい場合に
は、同じ励振パルス電圧の印加では超音波の放射強度が
減少し、減衰の大きな被検体の撮像では実用上不都合が
生じる。そのため、バイアス電圧を電極配列Aのうちの
複数の電極に同時に印加し、超音波の放IR強度を増す
方法が考えられる。この場合には、第6CW(b)にお
ける超音波パルスの収束域の形状は、指向性が顕著にな
り円弧で近似できなくなるが、その場合には、指向性関
数を考慮して、受信信号を記憶空間上に展開して加算保
持することにより、同様に断層像の開口合成を行うこと
ができる。In the 6th rgj (b), when the width of the ii pole A1 is small, the directivity approaches omnidirectionality, so the convergence area of the ultrasonic pulse becomes an arc, but when the width of the electrode is small, When the same excitation pulse voltage is applied, the radiation intensity of the ultrasonic wave decreases, which causes a practical problem when imaging a subject with large attenuation. Therefore, a method can be considered in which a bias voltage is simultaneously applied to a plurality of electrodes in the electrode array A to increase the IR intensity of the ultrasonic wave. In this case, the shape of the convergence zone of the ultrasonic pulse in the 6th CW (b) becomes so directional that it cannot be approximated by a circular arc. By developing and adding and retaining in the storage space, aperture synthesis of tomographic images can be performed in the same way.
このような走査により得られる被検体内の3次元撮像領
域は、第6図(a)の方向から見ると矩形であるが、同
(b)の方向から見た領域は開口合成でどのような領域
まで受信信号を記憶空間上に展関するかに依存し、その
領域を矩形の領域にすることも、また、扇型の領域にす
ることも可能である。なお、送信時あるいは受信を同時
に行う電極の数および同時に直流バイアス電圧を加える
電極の数は、本実施例の場合(こ限らず任意である。The three-dimensional imaging area within the subject obtained by such scanning is rectangular when viewed from the direction of Figure 6(a), but the area viewed from the direction of Figure 6(b) is not shaped by aperture synthesis. Depending on whether the received signal is spread over the storage space, the area can be a rectangular area or a fan-shaped area. Note that the number of electrodes that perform transmission or reception simultaneously and the number of electrodes that simultaneously apply DC bias voltage are arbitrary (not limited to this embodiment).
また、一つの断層像を開口合成する際に、バイアス電圧
を加える電極を選択する順序、および、断層像を複数走
査する場合に各断層像を走査する順序は、如何なるもの
であっても良い、また、第6図(b)の電極と回路の接
続状態において、同時に電極配列Bから選択する電極の
数を、超音波の送受信時に順次変更して振動部分の口径
を変化させ、焦点が振動子の面に近い部分からの受信に
は小さな口径を設定し、遠い部分からの受信には大きな
口径を設定することにより、分解能を改善することも可
能である。Furthermore, when performing aperture synthesis of one tomographic image, the order in which electrodes to which bias voltages are applied may be selected, and in the case where multiple tomographic images are scanned, the order in which each tomographic image is scanned may be in any order. In addition, in the connection state of the electrodes and the circuit shown in FIG. 6(b), the number of electrodes selected from electrode array B at the same time is sequentially changed during transmission and reception of ultrasonic waves to change the aperture of the vibrating part, so that the focus is on the vibrator. It is also possible to improve the resolution by setting a small aperture for reception from a part close to the surface of the plane and a large aperture for reception from a far part.
第5図(a)、第6図(a)における電極配列方向の超
音波走査手段は、従来の電子走査型の撮像装置における
リニア型電子走査に相当する。一方、電極配列方向の超
音波の走査手段をセクター型電子走査に相当させて行う
ことも可能である。The ultrasonic scanning means in the electrode arrangement direction in FIGS. 5(a) and 6(a) corresponds to linear electronic scanning in a conventional electronic scanning imaging device. On the other hand, it is also possible to use the ultrasonic scanning means in the electrode arrangement direction as equivalent to sector-type electronic scanning.
第6図(a)の電極配列Bの配列方向の超音波の走査を
、セクター型電子走査に相当させて撮像を行う場合を第
7図に示す0M7図(a)は、第6図と同様に、第5図
(a)の接続状態をX軸方向から見た側面図、同(b)
は同y軸方向から見た側面図である。第6図のリニア型
類似走査の場合と同様に、第7図(b)に示す電極配列
Aのうち電極A。0M7 (a) is the same as FIG. 6, which shows the case where imaging is performed by making the ultrasonic scanning in the arrangement direction of the electrode array B in FIG. 6(a) correspond to sector-type electronic scanning. 5(b) is a side view of the connection state shown in FIG. 5(a) viewed from the X-axis direction.
is a side view seen from the same y-axis direction. As in the case of the linear similar scan in FIG. 6, electrode A of the electrode array A shown in FIG. 7(b).
に直流バイアス電圧を加え、その他の電極は接地される
。第7図(a)において、電極配列Bのすべての電極B
、〜Bnに送波回路+1.受波回路12が接続される。A DC bias voltage is applied to the electrode, and the other electrodes are grounded. In FIG. 7(a), all electrodes B of electrode arrangement B
, ~Bn has a transmitting circuit +1. A wave receiving circuit 12 is connected.
この接続状態で、電極配列Bに平行な平面内にある円弧
状領域に対して、超音波パルスが収束するように、電極
B1〜Bnに対し、遅延時間に分布を持たせた励振パル
ス信号群を加えて送波する。この時の遅延時間分布は、
セクター型走査でのフェイズドアレイ方式によるものと
同様である。In this connected state, a group of excitation pulse signals with a delay time distribution are generated for the electrodes B1 to Bn so that the ultrasonic pulses converge on a circular arc region in a plane parallel to the electrode arrangement B. is added and transmitted. The delay time distribution at this time is
This is similar to the phased array method in sector type scanning.
受渡回路12で、エコー信号の増幅とその後の整相加算
部で電子フォーカスを行う。第7図(8)の破線は、受
信時においてフェイズドアレイ方式の電子フォーカスに
より、振動子に対して近い所の焦点S、から遠い所の焦
点S、へと移動する様子を電極A、の長さ方向に平行で
、振動子主面に垂直な面内で示したものである。これに
より、電極配列Bの長さ方向に平行な断層面G1での開
口合成が行われる様子と、3次元走査のために矢印方向
にG、、GJを経てGkまで複数断層面が走査される様
子を示す。The delivery circuit 12 amplifies the echo signal, and then the phasing and addition section performs electronic focusing. The broken line in FIG. 7 (8) shows the length of the electrode A as it moves from a focal point S close to the vibrator to a focal point S far away by phased array electronic focusing during reception. The figure is shown in a plane parallel to the transducer direction and perpendicular to the main surface of the vibrator. This shows how aperture synthesis is performed on the tomographic plane G1 parallel to the length direction of the electrode array B, and how multiple tomographic planes are scanned in the direction of the arrows G, GJ to Gk for three-dimensional scanning. Show the situation.
また、第7図(b)は、断層面G、での収束領域s、’
、 s、’、 s、’の様子を、電極配列Bの配列方向
から見たものである。電極配列Aの電極の幅が小さいの
で断層面G、での指向性は無指向性に近く、s、’、
s、、S、゛は、電極Aiを中心とした円弧状になるの
で、第6図の場合と同様な開口合成により、一つの断層
像が得られる。また、バイアス電圧をt極配列Aのうち
の複数の電極に同時に印加し、超音波の放射強度を増す
方法でも、指向性関数を考慮して受信信号を記憶空間上
に展開して積算することにより、同様の断層像の開口合
成ができる。Moreover, FIG. 7(b) shows the convergence region s,' on the fault plane G,
, s,', s,' as seen from the arrangement direction of electrode array B. Since the width of the electrodes in electrode array A is small, the directivity at fault plane G, is close to omnidirectional, and s,',
Since s, , S, ' are arcuate with the electrode Ai at the center, one tomographic image can be obtained by aperture synthesis similar to the case in FIG. 6. In addition, even with a method of increasing the radiation intensity of ultrasound by simultaneously applying bias voltage to multiple electrodes in the t-pole array A, it is possible to expand and integrate the received signals in the storage space while taking into account the directivity function. This allows aperture synthesis of similar tomographic images.
バイアス電圧を印加する電極をA、、A、、A、。The electrodes to which the bias voltage is applied are A, , A, , A,.
・・2A、、・・・、Anと順次移動しながら、受信信
号強度を記憶空間上に開口合成することにより、電極配
列Bの各電極の長さ方向に平行な一つの断層像が得られ
、第7図(a)の矢印で示すようにフ・エイズドアレイ
方式の遅延時間分布を変えることにより、順次その角度
を変化させれば、複数の断層像が走査されて3次元撮像
が行われる。この場合に撮像される被検体内の領域は、
第7図(a)の方向から見ると扇型であるが、同(b)
の方向から見た領域も扇型にできる。By sequentially moving from 2A, . By changing the delay time distribution of the phased array method as shown by the arrows in Figure 7(a), if the angle is sequentially changed, multiple tomographic images can be scanned and three-dimensional imaging can be performed. be exposed. In this case, the area inside the subject that is imaged is
When viewed from the direction of Figure 7 (a), it looks like a fan, but in the same direction (b)
The area viewed from the direction can also be fan-shaped.
なお、このセクター型類似の走査においても、送信時あ
るいは受信を同時に行う信号電極の数および同時に直流
バイアス電圧を加えるバイアス電極の数は本実施例の場
合に限らず任意である。また、一つの断層像を開口合成
するのに、バイアス電圧を加える電極をスイッチ走査回
路で選択する順序、および、断層面を複数走査する場合
に与える第7図(a)での遅延時間分布の設定順序は、
如何なるものであっても良いことは言うまでもないこと
である。Note that even in this sector-like scanning, the number of signal electrodes that perform transmission or reception at the same time and the number of bias electrodes that simultaneously apply DC bias voltage are not limited to the case of this embodiment, and are arbitrary. In addition, the order in which electrodes to which bias voltages are applied are selected by the switch scanning circuit for aperture synthesis of one tomographic image, and the delay time distribution in Figure 7 (a) given when multiple tomographic planes are scanned are also discussed. The setting order is
Needless to say, it can be anything.
第8[1!Iは、本発明に係る超音波撮像装置の他の構
成例を示す図である。互いに交差する電極配列A、〜A
n、 B、〜Bllを備えた電歪振動子2には、スイッ
チ走査回路14a、+4bを介して、送波回路11、受
渡回路+2.バイアス電圧印加回路13が接続される。8th [1! I is a diagram showing another example of the configuration of the ultrasonic imaging device according to the present invention. Electrode arrays A, ~A that intersect with each other
The electrostrictive vibrator 2 equipped with the transmitter circuit 11, the transfer circuit +2 . A bias voltage application circuit 13 is connected.
電極配列A、Bの何れか一方に送波回路11と受波回路
12が接続され、他方にバイアス電圧印加回路13が接
続される。パイブレーン撮像の場合には、制御回路43
により、スイッチ走査回路14a、14bと各回路との
接続を互いに交代して撮像動作を行う。A wave transmitting circuit 11 and a wave receiving circuit 12 are connected to one of the electrode arrays A and B, and a bias voltage applying circuit 13 is connected to the other. In the case of pie-brain imaging, the control circuit 43
Accordingly, the imaging operation is performed by alternating the connections between the switch scanning circuits 14a and 14b and each circuit.
今、スイッチ走査回路14bにより電極配列Bに対し送
波回路11と受波回路12が接続され、スイッチ走査回
路14aにより、電極配列Aにはバイアス電圧印加回路
13が接続されているとする。制御回路43の出力する
論理信号により、スイッチ走査回路14aは、バイアス
電圧を印加する電極を電極配列A、〜ArIから選択し
、電歪振動子2の駆動部分の圧電性をバイアス電界によ
り誘起する。励振パルス発生回路+1aは、送波パルス
電圧を発生し、遅延回路11bの入力とな・る。遅延回
路11bの遅延時間群は、制御回路43の論理信号によ
り設定される。また、遅延時間分布を有した励振パルス
信号群は、スイッチ走査回路+4bに入力され、電極配
列B、〜Bnのうち制御回路43の論理信号により選択
された一連の電極に印加される。Now, it is assumed that the wave transmitting circuit 11 and the wave receiving circuit 12 are connected to the electrode array B by the switch scanning circuit 14b, and the bias voltage application circuit 13 is connected to the electrode array A by the switch scanning circuit 14a. Based on the logic signal output from the control circuit 43, the switch scanning circuit 14a selects an electrode to which a bias voltage is applied from the electrode arrays A to ArI, and induces piezoelectricity in the driving portion of the electrostrictive vibrator 2 by a bias electric field. . The excitation pulse generation circuit +1a generates a transmission pulse voltage and serves as an input to the delay circuit 11b. The delay time group of the delay circuit 11b is set by the logic signal of the control circuit 43. Further, the excitation pulse signal group having the delay time distribution is input to the switch scanning circuit +4b, and is applied to a series of electrodes selected by the logic signal of the control circuit 43 among the electrode arrays B, to Bn.
こうして送信された超音波パルスのエコーは。The echoes of the ultrasonic pulses thus transmitted.
百び電歪振動子の圧電性誘起部分で受信され、受信信号
としてスイッチ走査回路+4bを介して、受渡回路12
の入力となる。受波回路12で増幅された受信信号群は
、整相加算回路81による受波の電子フォーカスを受け
て開口合成用の信号となり、A/D変換されて記憶回路
82上の記憶空間に順次加算・保持されながら展開され
る。制御回路43は、バイアス電圧印加側のスイッチ走
査回路+4aの電極との接続を切り替えて、超音波の送
受信動作と記憶回路82への受信信号値の展開を繰返し
、電極配列A1〜Anのすべてについて走査を終了し、
つの断層像を得るための開口合成を完了する0表示回路
83は、記憶回路82の保持する記憶空間上の開口合成
値をD/A変換して信号とし、表示器に出力するための
信号電圧への変換を行い、断層像を表示する。It is received by the piezoelectric induction part of the electrostrictive vibrator and sent as a received signal to the transfer circuit 12 via the switch scanning circuit +4b.
becomes the input. The received signal group amplified by the wave receiving circuit 12 undergoes electronic focusing of the received wave by the phasing and addition circuit 81 to become a signal for aperture synthesis, is A/D converted, and is sequentially added to the storage space on the storage circuit 82.・It is expanded while being maintained. The control circuit 43 switches the connection with the electrode of the switch scanning circuit +4a on the bias voltage application side, repeats the ultrasonic transmission/reception operation and the expansion of the received signal value to the memory circuit 82, and performs the operation for all electrode arrays A1 to An. end the scan,
The 0 display circuit 83, which completes the aperture synthesis to obtain two tomographic images, converts the aperture synthesis value in the storage space held by the memory circuit 82 into a signal, converts it into a signal, and outputs the signal voltage to the display. and display the tomographic image.
パイブレーン撮像の場合は、スイッチ走査回路+4bに
接続される電極配列の中央の一連の電極あるいは電極配
列全体を用いて、電歪振動子2の主面に垂直でかつ中央
に存在する断層面の撮像を行う、更に、制御回路43の
論理信号出力によりスイッチ走査回路14a、14bの
接続を交代し、再び、同じ走査を繰り返すことにょ番ハ
互いに直行する2つの断層面を随伴させて表示回路83
の表示器に出力させることができる。In the case of pie-brane imaging, a series of electrodes in the center of the electrode array connected to the switch scanning circuit +4b or the entire electrode array is used to capture a tomographic plane perpendicular to the main surface of the electrostrictive vibrator 2 and located in the center. Imaging is performed, and the connection of the switch scanning circuits 14a and 14b is alternated by the logic signal output of the control circuit 43, and the same scanning is repeated again.
can be output on the display.
3次元撮像を行う場合には、まず、リニア型類似の走査
の場合では、制御回路43は、スイッチ走査回路+4b
を切り替えて、電極配列B、〜B、のうちから、先の断
層面走査時点より一つ移動した一連の電極群を選択し、
再び、一つの断層像を得るための開口合成を繰り返す3
また、セクター型類似の走査の場合は、@極配列81〜
B、のすべてを用いてフェイズドアレイ方式の電子フォ
ーカスを行い、これにより前の断層面走査時点より振動
子主面との偏向角度の異なる断層像の撮像を行う。When performing three-dimensional imaging, first, in the case of scanning similar to a linear type, the control circuit 43 is a switch scanning circuit +4b.
, select a series of electrode groups that have moved one position from the time of the previous tomographic scan from electrode arrays B and ~B, and
Again, repeat aperture synthesis to obtain one tomographic image 3
In addition, in the case of sector-like scanning, @polar array 81~
Phased array electronic focusing is performed using all of B, and thereby a tomographic image with a different deflection angle from the main surface of the transducer than the previous tomographic plane scanning time is captured.
こうして、記憶回路82の記憶空間上には、連続した断
層面の開口合成値が保持され、モニター表示回路83に
より、任意断層面や再合成した3次元立体像が表示され
る。このときも、制御回路43の論理信号により電極配
列A、Bを交代することにより、断層面の撮像方向を互
いに直交する方向で選択が可能である。パイブレーン撮
像と3次元撮像の切り替えや、3次元撮像の走置方向の
切り替えは、超音波探触子、撮像装置本体あるいはその
延長上に設けられた切り替えスイッチ44のトリガ入力
により切り替わる。In this way, the aperture composite values of continuous tomographic planes are held in the storage space of the memory circuit 82, and the monitor display circuit 83 displays arbitrary tomographic planes and recombined three-dimensional stereoscopic images. At this time as well, by alternating the electrode arrays A and B in response to a logic signal from the control circuit 43, it is possible to select the imaging direction of the tomographic plane in directions orthogonal to each other. Switching between pie-brane imaging and three-dimensional imaging and switching of the traveling direction of three-dimensional imaging are performed by a trigger input to a changeover switch 44 provided on the ultrasound probe, the imaging apparatus main body, or an extension thereof.
以上の撮像では、例えば、送波回路+1と受波回路12
を接続する側のスイッチ走査回路+4bの設定を固定し
ている間にバイアス電圧印加側のスイッチ走査回路14
aを走査して一つの断層像を開口合成する走査を繰り返
しているが、逆にバイアス電圧印加側のスイッチ走査走
査回路14aを固定している間に超音波送受信回路側の
スイッチ走査回路+4bを電子走査して、複数の断層面
の開口合成を同時に行う方法も可能である。In the above imaging, for example, the wave transmitting circuit +1 and the wave receiving circuit 12
While fixing the settings of the switch scanning circuit +4b on the side to which the bias voltage is applied,
A is scanned repeatedly to aperture synthesize one tomographic image, but conversely, while the switch scanning circuit 14a on the bias voltage application side is fixed, the switch scanning circuit +4b on the ultrasonic transmitting/receiving circuit side is It is also possible to perform electronic scanning and perform aperture synthesis of multiple tomographic planes simultaneously.
[発明の効果]
以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、被検体内
部の断層像あるいは3次元像情報を超音波エコーグラフ
ィーにより得られる超音波撮像方式を実現することがで
きる。この撮像方式に基づく撮像装置の実現により、検
査者が容易かつ迅速に、被検体内部の3次元的構造およ
び組織を推定することが可能となる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging method in which tomographic images or three-dimensional image information inside a subject can be obtained by ultrasonic echography. By implementing an imaging device based on this imaging method, an examiner can easily and quickly estimate the three-dimensional structure and tissue inside a subject.
第1図は電歪振動子に接続される周辺回路の構成を説明
する図、第2図は交差電極型の電歪振動子を説明する図
、第3図はパイプレーン撮像と3次元撮像の関係を説明
する図、第4図は超音波撮像装置の構成を説明する図、
第5図は開口合成による撮像方法と振動子に接続される
回路手段の構成及び機能を説明する図、第6図はリニア
型類似の電子走査の場合の開口合成法を説明する図、第
7図はセクター型類似の電子走査の場合の開口合成法を
説明する図、第8図は開口合成方式による撮像装置の構
成を説明するブロック図である。
A、B:電極配列、11:送波回路、lla:励振パル
ス発生回路、llb:遅延回路、12:受波回路、13
:バイアス電圧印加回路、14a、 +4b :スイッ
チ走査回路、2:1!歪振動子、21:振動子選択部分
、PI、P2:Bモード断層面、0.関心領域、V:全
撮像領域、T:を歪超音波探触子、41:信号処理回路
、42:画像表示部、43:制御回路、44:切り替え
スイッチ、R1〜R,、S、〜s、、s、’〜S、′:
電子フォーカスによる収束領域、81:整相加算回路、
82:記憶回路、83:表示回路。
第
図
第
図
(a)
(a)
第
図(その1)
第
図
第
図(その2)
第
図(その2)
第
図(その2)
(b)
第
図(その1)
(a)
第
図
(atFigure 1 is a diagram explaining the configuration of a peripheral circuit connected to an electrostrictive vibrator, Figure 2 is a diagram explaining a crossed electrode type electrostrictive vibrator, and Figure 3 is a diagram explaining pipe lane imaging and three-dimensional imaging. A diagram explaining the relationship, FIG. 4 is a diagram explaining the configuration of the ultrasonic imaging device,
FIG. 5 is a diagram explaining the imaging method using aperture synthesis and the configuration and function of the circuit means connected to the transducer; FIG. 6 is a diagram explaining the aperture synthesis method in the case of electronic scanning similar to a linear type; FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an aperture synthesis method in the case of electronic scanning similar to a sector type, and FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of an imaging apparatus using the aperture synthesis method. A, B: electrode array, 11: wave transmitting circuit, lla: excitation pulse generation circuit, llb: delay circuit, 12: wave receiving circuit, 13
: Bias voltage application circuit, 14a, +4b : Switch scanning circuit, 2:1! Strain oscillator, 21: oscillator selection part, PI, P2: B-mode tomographic plane, 0. region of interest, V: entire imaging region, T: distorted ultrasound probe, 41: signal processing circuit, 42: image display section, 43: control circuit, 44: changeover switch, R1 to R, , S, to s ,,s,'~S,':
Convergence area by electronic focus, 81: Phasing addition circuit,
82: Memory circuit, 83: Display circuit. Figure (a) (a) Figure (Part 1) Figure (Part 2) Figure (Part 2) Figure (Part 2) (b) Figure (Part 1) (a) Figure (at
Claims (1)
平板の両主面に、互いに直交ないしある角度で交差する
複数の短冊状の電極配列A、Bを設けたものを振動子と
して用いる超音波探触子と、該超音波探触子に接続され
る送波回路、受波回路および前記電歪材料に圧電性を誘
起するためのバイアス電圧印加回路を備えた超音波撮像
装置において、前記電極配列A、Bのそれぞれと前記送
波回路、受波回路およびバイアス電圧印加回路との間に
スイッチ走査回路を付加し、該スイッチ走査回路の開閉
状態の変更により、超音波送受信の電子走査を前記電極
配列A、Bのいずれによっても任意に実行可能としたこ
とを特徴とする超音波撮像方式。 2、前記スイッチ走査回路の開閉状態の変更により、互
いに直交ないしある角度をなして交わる二つのBモード
断層面を交互に撮像可能としたことを特徴とする請求項
1記載の超音波撮像方式。 3、一断層面の撮像を前記電極配列AまたはBの配列方
向に移動あるいは偏向させて繰り返し走査することによ
り、3次元領域の撮像を何れの走査方向でも実行可能と
したことを特徴とする請求項1記載の超音波撮像方式。 4、前記各手段に加えて、操作者が走査方向を切り替え
るためのスイッチを前記超音波探触子あるいは撮像装置
本体あるいは本体の延長上に設け、操作者が走査方向を
前記切り替えスイッチにより変更可能としたことを特徴
とする請求項3記載の超音波撮像方式。 5、前記互いに直交ないしある角度をなして交わる二つ
の断層面を交互に撮像する撮像方式と、一断層面の撮像
を前記電極配列AまたはBの配列方向に移動あるいは偏
向させて繰り返し走査する3次元領域の撮像方式とを、
撮像装置の操作者が選択可能としたことを特徴とする請
求項1記載の超音波撮像方式。 6、前記各手段に加えて、操作者が撮像方式を切り替え
るためのスイッチを前記超音波探触子あるいは撮像装置
本体あるいは本体の延長上に設け、操作者が撮像方式を
前記切り替えスイッチにより変更可能としたことを特徴
とする請求項5記載の超音波撮像方式。 7、前記電極配列AまたはBの配列方向において超音波
受信信号の開口合成処理を行って撮像を行うことを特徴
とする請求項1から6のいずれかに記載の超音波撮像方
式。[Claims] 1. A plurality of strip-shaped electrode arrays A and B that are perpendicular to each other or intersect at a certain angle are provided on both main surfaces of a flat plate of electrostrictive material whose piezoelectricity is induced by a bias electric field. an ultrasonic probe that uses an ultrasonic probe as a transducer, a wave transmitting circuit, a wave receiving circuit connected to the ultrasonic probe, and a bias voltage application circuit for inducing piezoelectricity in the electrostrictive material. In the acoustic wave imaging device, a switch scanning circuit is added between each of the electrode arrays A and B and the wave transmitting circuit, the wave receiving circuit, and the bias voltage application circuit, and by changing the opening/closing state of the switch scanning circuit, ultrasonic An ultrasonic imaging system characterized in that electronic scanning for transmitting and receiving sound waves can be performed arbitrarily by either of the electrode arrays A and B. 2. The ultrasonic imaging method according to claim 1, wherein two B-mode tomographic planes that are perpendicular to each other or intersect at a certain angle can be imaged alternately by changing the opening/closing state of the switch scanning circuit. 3. A claim characterized in that imaging of a three-dimensional region can be performed in any scanning direction by repeatedly scanning one tomographic plane by moving or deflecting it in the arrangement direction of the electrode array A or B. The ultrasonic imaging method according to item 1. 4. In addition to the above-mentioned means, a switch for the operator to switch the scanning direction is provided on the ultrasound probe or imaging device body or an extension of the main body, and the operator can change the scanning direction with the changeover switch. The ultrasonic imaging system according to claim 3, characterized in that: 5. An imaging method that alternately images two tomographic planes that are perpendicular to each other or intersect at a certain angle, and 3. Repeated scanning by moving or deflecting the image of one tomographic plane in the arrangement direction of the electrode array A or B. The dimensional domain imaging method and
2. The ultrasonic imaging method according to claim 1, wherein an operator of the imaging device can select the method. 6. In addition to the above-mentioned means, a switch for the operator to change the imaging method is provided on the ultrasound probe or the imaging device body or an extension of the main body, and the operator can change the imaging method using the changeover switch. The ultrasonic imaging system according to claim 5, characterized in that: 7. The ultrasonic imaging method according to claim 1, wherein the imaging is performed by performing aperture synthesis processing of the received ultrasonic signals in the arrangement direction of the electrode array A or B.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151881A JPH0443957A (en) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | Ultrasonic image pickup system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2151881A JPH0443957A (en) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | Ultrasonic image pickup system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443957A true JPH0443957A (en) | 1992-02-13 |
Family
ID=15528248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2151881A Pending JPH0443957A (en) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | Ultrasonic image pickup system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0443957A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07236642A (en) * | 1994-03-02 | 1995-09-12 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnostic device |
| WO2010061912A1 (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasonic transducer, electronic device, and ultrasonic endoscope |
| JP2010540071A (en) * | 2007-09-26 | 2010-12-24 | シーメンス メディカル ソリューションズ ユーエスエー インコーポレイテッド | Aperture synthesis method using capacitive micromachined ultrasonic transducer |
| CN102164543A (en) * | 2009-03-31 | 2011-08-24 | 富士胶片株式会社 | Image processing device, method, and program |
| CN102805653A (en) * | 2012-08-23 | 2012-12-05 | 曹铁生 | Camber surface wave transmission and bidirectional reception focusing ultrasonic imaging new method |
| JP2016161494A (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 株式会社東芝 | Matrix array sensor |
| WO2022071522A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | 株式会社アイシン | Ultrasonic wave generator, vibrator, and object detection device |
| EP4571357A4 (en) * | 2022-08-08 | 2025-11-05 | Aisin Corp | ULTRASOUND GENERATOR, VIBRATOR AND OBJECT DETECTION DEVICE |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2151881A patent/JPH0443957A/en active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07236642A (en) * | 1994-03-02 | 1995-09-12 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnostic device |
| JP2010540071A (en) * | 2007-09-26 | 2010-12-24 | シーメンス メディカル ソリューションズ ユーエスエー インコーポレイテッド | Aperture synthesis method using capacitive micromachined ultrasonic transducer |
| WO2010061912A1 (en) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasonic transducer, electronic device, and ultrasonic endoscope |
| JP4547045B2 (en) * | 2008-11-28 | 2010-09-22 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasonic transducer, electronic equipment and ultrasonic endoscope |
| JPWO2010061912A1 (en) * | 2008-11-28 | 2012-04-26 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Ultrasonic transducer, electronic equipment and ultrasonic endoscope |
| CN102164543A (en) * | 2009-03-31 | 2011-08-24 | 富士胶片株式会社 | Image processing device, method, and program |
| CN102805653A (en) * | 2012-08-23 | 2012-12-05 | 曹铁生 | Camber surface wave transmission and bidirectional reception focusing ultrasonic imaging new method |
| CN102805653B (en) * | 2012-08-23 | 2014-04-09 | 曹铁生 | Camber surface wave transmission and bidirectional reception focusing ultrasonic imaging new method |
| JP2016161494A (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 株式会社東芝 | Matrix array sensor |
| WO2022071522A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | 株式会社アイシン | Ultrasonic wave generator, vibrator, and object detection device |
| JPWO2022071522A1 (en) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | ||
| CN116325791A (en) * | 2020-10-02 | 2023-06-23 | 株式会社爱信 | Ultrasonic generator, vibrator and object detection device |
| EP4571357A4 (en) * | 2022-08-08 | 2025-11-05 | Aisin Corp | ULTRASOUND GENERATOR, VIBRATOR AND OBJECT DETECTION DEVICE |
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