JPH0484943A - 電子走査型超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波プローブを構成する複数の振動子を順
次駆動して電子走査を行う電子走査型超音波診断装置に
関する。

〔従来の技術〕

超音波診断装置においては、プローブから生体に対して
超音波ビームを発射するとともに、生体内からの反射エ
コーをプローブで受信し、この受信信号を超音波診断装
置本体で処理した後、表示器に断層データ等を表示する
ようにしている。このような超音波診断装置では、超音
波ビームの方向や位置を変更するために、あるいは所定
の位置にフォーカスを設定するために、電子走査が行わ
れる。

電子走査には、リニア（コンへクスを含む）走査、セク
タ走査等がある。電子走査を行うためのプローブは、複
数の微小振動子から構成されている。そして、たとえば
リニア走査を行う場合には、プローブを構成する微小振
動子のうちの何個がの振動子を同時に送受波させ、その
グループを順次移動させるようにしている。このような
電子リニア走査において、水平分解能を高めるためには
走査線密度を高めることが必要である。従来、走査線密
度を高めるために微小角セクタ方式を行うことが考えら
れたが、この微小角セクタ方式では超音波ビームが交差
してしまうという欠点がある。

そこで、最近では振動子のピッチを小さくして走査線密
度を高めるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように走査線密度を高くすると、画像のフレーム
レートが低下してしまうという問題がある。そこで、画
像を縮小表示しているときには低い走査線密度で走査を
行い、拡大表示したときに高い走査線密度で走査する方
法が用いられている。

拡大すると視野幅が狭くなるので、走査線密度を高くし
てもフレームレートの劣化が抑えられるという利点があ
る。

しかし最近では、画像の拡大率をさらに上げることが要
望されてきており、このため走査線密度もさらに高くす
る必要が出てきている。ところが、１本の超音波ビーム
を送受するためには適当なピームロ径を設定する必要が
あり、走査線密度を上げるために振動子のピッチを小さ
くしていくと、１本のビームあたりの振動子の送受信系
の数、すなわちチャンネル数が増加し、このため回路規
模が大きくなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、回路規模を大きくすることなく電子走
査時の走査線密度を高くすることができ、特に拡大表示
時において高密度走査を行って水平分解能を高めること
ができる電子走査型超音波診断装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電子走査型超音波診断装置は、超音波プロ
ーブを構成する複数の振動子を順次駆動して電子走査を
行うものであり、第１選択回路と第２選択回路とを備え
ている。

前記第１選択回路は、複数の振動子から所望の口径分の
振動子群を選択するための回路である。

前記第２選択回路は、第１選択回路で選択された振動子
群を、それぞれ所定の個数の振動子からなる複数のブロ
ックに分けるとともに、各ブロックを１チヤンネル分の
送受信回路に接続する回路である。

〔作用〕

本発明においては、まず、最大に拡大した際に高い走査
線密度が得られるように細かい振動子ピッチでプローブ
が構成されている。そして、第１選択回路では、希望の
超音波ビームを形成するために、全振動子から所定数の
振動子を選択する。

この第１選択回路で振動子群の選択を切り換えることに
より、超音波の電子走査を行うことができる。また第２
選択回路では、先に選択された振動子群のうちの振動子
を、複数個ずつブロック化するとともに、各ブロックを
１チヤンネルとするように結線し、これらを各チャンネ
ルごとの送受信回路に選択する。

これにより、装置のチャンネル数の制限を超えてｌビー
ムあたりの駆動振動子数を増やすことができ、回路規模
を増やすことなく走査線密度を高くすることができる。

たとえば、装置側のチャンネル数を「４」とし、−本の
ビームを送受するために１６個の振動子を駆動する場合
を例にとり、第４図を用いて説明する。まず第１選択回
路では、振動子Ｅ　＊　””’　Ｅ　ｗ　＋　ｌｓを選
択して信号線５ｌ−３１５と接続する。次に第２選択回
路では、Ｓ１〜Ｓ４．Ｓ５〜Ｓ８．Ｓ９〜Ｓ１２．Ｓ１
３〜Ｓ１６をそれぞれ結線し、１６個の振動子からの信
号を４つにブロック化するとともに、この各ブロックを
チャンネル１からチャンネル４とする。このようにすれ
ば、第１選択回路でＥ　Ｈ””　Ｅ　＊　＋　ｌｓ→Ｅ
　ｌｉｅ　ｌ　／Ｑ　Ｅ　Ｋ＋　Ｉ　ｂ→Ｅｌｌ＋□〜
Ｅ　ｚ　＋　１７→・・・・・・と切り換えれば、高密
度の走査となり、Ｅ　Ｍ　−Ｅ　）ｌ　＋　ｌ　Ｓ→Ｅ
Ｍ＋□〜Ｅ　ｋ＋　１７→Ｅ　Ｈ＊　４〜Ｅ１□→・・
・・・・、さらにＥ、％Ｅ、＋＋、→Ｅに、コルＥ工＊
　ｒ　ａ−＋Ｅ　＊　４　＆〜Ｅ、＋□→・・・・・・
と切り換えれば粗い走査になる。したがって、たとえば
画像表示の拡大率に応じて、１振動子ごと、２振動子ご
と、３振動子ごと、・・・と選択移動量（走査）を変更
する。

次に、第２選択回路では、第１選択回路の振動子の選択
に応じて、端から４振動子ずつが１チヤンネルになるよ
うにブロック化する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例による超音波診断装置のブロ
ック図である。

図において、診断装置本体ｌには、プローブ２が着脱自
在に接続されている。プローブ２は、複数の微小振動子
Ｅｉ　　（ｉ＝１〜６４）からなり、この例では６４個
の振動子から構成されている。

診断装置本体１は、第１選択回路３と、第２選択回路４
と、４チャンネル分の送受波回路５ａ〜５ｄと、送波制
御回路６と、受波合成及び整形回路７と、表示信号発生
回路８と、モニタ９とから構成されている。

第１選択回路３は、所望の口径の超音波ビームを形成す
るために、全振動子Ｅ１〜Ｅ６４から、連続した１６個
の振動子群を選択するための回路である。また第２選択
回路４は、第１選択回路３で選択された１６個の振動子
群を４つにブロック化し、各ブロックを送受波回路５ａ
〜５ｄのいずれかに接続するための回路である。送受波
回路５ａ〜５ｄはそれぞれ同様の構成となっており、送
波発生及び遅延回路１０と、増幅器１１と、受波整形及
び遅延回路１２とから構成されている。送波制御回路６
は、送波発生及び遅延回路１０の遅延量等を制御するだ
めの回路である。受波合成及び整形回路７は、各送受波
回路５ａ〜５ｄからの受波データを整相加算するととも
に、波形整形処理を行うための回路である。また、表示
信号発生回路８は、受波合成及び整形回路７からの出力
信号をモニタ９に表示し得るような信号とするための回
路である。

前記第１選択回路３は、第２図に示すように、複数のマ
ルチプレクサ１３ａ〜１３ｐと、振動子選択信号発生回
路１４とから構成されている。各マルチプレクサ１３ａ
−１３ｐには、それぞれ４個の振動子が接続されており
、この４個の振動子のうちの１個を選択するようになっ
ている。また、第２選択回路４は、第３図に示すように
、第１選択回路３の出力と送受信回路５ａ〜５ｄとの間
（こ設けられた複数のスイッチＳＷＩ〜５Ｗ１６と、こ
れらの各スイッチ５ＷＩ−３Ｗ１６をオンオフ制御する
ためのスイッチ制御回路１５とから構成されている。

次に動作について説明する。

まず、第１選択回路３によって、全振動子Ｅｌ〜Ｅ６４
から任意の連続する１６個の振動子を選択する。この選
択は、振動子選択信号発生回路１４からの制御信号によ
って制御されるマルチプレクサ１３ａ−１３ｐで行われ
る。たとえば、第１マルチプレクサ１３ａが振動子Ｅｌ
を選択し、この振動子Ｅ１と信号線Ｓ１とを接続する。

また第２マルチプレクサ１３ｂが振動子Ｅ２を選択して
信号ＩＩＩＡＳ２と接続する。以下順に連続して振動子
を選択し、振動子Ｅｌ−Ｅ１６が選択される。

そして、これらの信号線３１〜Ｓ１６は、第２選択回路
４によって４個ずつブロック化され、各ブロックはチャ
ンネル１〜チヤンネル４の送受波回路５ａ〜５ｄに接続
される。前記例のように第１選択回路３で振動子Ｅ１〜
Ｅ１６が選択されているときには、スイッチ制御回路１
５によってスイッチＳＷ４．ＳＷ８，５Ｗ１２，５Ｗ１
６をオフ（開）として残りのスイッチをオン（閉）にす
る。すると、振動子Ｅ１〜Ｅ４と第１チヤンネルＣＨＩ
の送受波回路５ａとが接続され、振動子Ｅ５〜Ｅ８と第
２チヤンネルＣＨ２の送受波回路５ｂとが、振動子Ｅ９
〜Ｅ１２と第３チヤンネルＣＨ３の送受波回路５ｃとが
、さらに振動子Ｅ１３〜Ｅ１６と第４チヤンネルＣＨ４
の送受波回路５ｄとがそれぞれ接続される。

このようにして振動子が選択され、また送受波回路５ａ
〜５ｃとの接続制御が行われた以降の動作は従来と同様
である。すなわち、各振動子Ｅｌ〜Ｅ１６から超音波ビ
ームが送波されるとともに、これらの振動子Ｅ１〜Ｅ１
６で反射エコーが受波され、各回路で処理を受けた後、
エコーデータがモニタ９上に表示される。

次に、振動子選択信号発生回路Ｉ４からの制御信号によ
って、第１マルチプレクサ１３ａは振動子Ｅ１７からの
信号を選択して信号線ＳＬと接続する。同様に第２マル
チプレクサ１３ｂでは、前記同様に振動子Ｅ２からの信
号を選択して信号線Ｓ２と接続し、結局振動子Ｅ２〜Ｅ
１７の１６個の連続した振動子をそれぞれ信号線３１−
３１６と接続する。これにより、先の振動子Ｅ１〜Ｅ１
６から１振動子ピツチだけずれたグループの振動子が選
択される。

このようにして振動子Ｅ２〜Ｅ１７の信号が選択されて
いるときには、第２選択回路４では、スイッチ制御回路
１５によりスイッチＳＷＩ、ＳＷ５、ＳＷ９，５Ｗ１３
をオフとし、残りをオンにする。これにより、振動子Ｅ
２〜Ｅ５が第１チヤンネルＣＨＩの送受波回路５ａに接
続され、また振動子Ｅ６〜Ｅ９が第２チヤンネルＣＨ２
の送受波回路５ｂに、振動子ＥＩＯ〜Ｅ１３が第３チヤ
ンネルＣＨ３の送受波回路５ｃに、振動子Ｅ１４〜Ｅ１
７が第４チヤンネルＣＨ４の送受波回路５ｄにそれぞれ
接続される。

以下同様に、振動子選択信号発生回路１４及びスィッチ
１ｉＩｌＩＢ回諮１５によって選択制御することにより
、振動子ピッチごとに走査を行うことができ、しかも選
択された振動子を４つの送受波回路にブロック化して接
続することができる。

〔他の実施例〕

（ａ）　　前記実施例では、４個の振動子を１つのチャ
ンネルにブロック化するので、信号線Ｓ４と送受波回路
５ａ、信号線Ｓ８と送受波回路５ｂ、信号線Ｓ１２と送
受波回路５ｃ、信号線Ｓ１６と送受波回路５ｄをそれぞ
れ直結している。しかし、たとえば２個の振動子を１つ
のチャンネルにブロック化する場合には、信号線５Ｌ−
３１６を１つおきに各チャンネルの送受波回路に接続す
れば良い。

また、第２選択回路の後段に、１つのチャンネルとして
ブロック化する振動子の数を変更できるような選択回路
を設け、外部からの設定によって任意に１ブロツクを構
成する振動子の数を変更できるようにしてもよい。

の）前記実施例では、ピームロ径を固定したが、可変口
径を採用する際にも同様に本発明を適用することができ
る。

第５図は、送波発生及び遅延回路１０と受波整形及び遅
延回路１２とにスイッチを設け、送波と受波に対して異
なる可変口径を行うことができるようにした場合の実施
例である。

この例では、送波発生及び遅延回路１０が、送波発生回
路１６と、遅延回路１７と、スイッチ回路１８とから構
成されている。また、受波整形及び遅延回路１２は、ス
イッチ回路Ｉ９と、受波整形回路２０と、遅延回路２１
とから構成されている。

このような構成になる実施例では、スイッチ回路１８あ
るいは１９をオフ（開）とすることにより、送波時ある
いは受波時のピームロ径を小さくすることができる。

（Ｃ）　　また、第６図に示すように、第２選択回路４
と各送受波回路５ａ〜５ｄの間にスイッチ回路２２を設
け、口径を変更できるようにすることもできる。ただし
、この第６図に示す例では、送波及び受波の口径は同じ
口径となり、送波と受波で口径を変更することはできな
い。

（ロ）本発明の構成は、他のリニア走査型、すなわちコ
ンベックス走査型やコンケープ走査型の電子走査方式に
も、また偏向ビームをリニア走査するような場合にも同
様に適用することができる。

（ｅ）　　第７図に第１選択回路と第２選択回路の他の
実施例を示す。

この実施例では、選択回路２３の各スイッチをオンオフ
制御することにより、振動子Ｅ４に、がら所定数の連続
した振動子群を選択し、さらに選択回路２４のマルチプ
レクサで信号線をチャンネル数にブロック化する。

この実施例によっても、振動子の数に対して送受波回路
の数を少なくすることができる。

（ｆ）　　前記実施例では、ｌ振動子ピッチずつずらし
て走査を行ったが、たとえば２振動子ピツチ、あるいは
３振動子ピツチずつずらして走査を行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明では、装置のチャンネル数の制限を
超えてｌビームあたりの駆動振動子数を増やすことがで
き、リニア走査時の走査線密度を高くすることができる
。特に拡大表示時において高密度走査を行うことが可能
となり、水平分解能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電子走査型超音波診断
装置の概略ブロック構成図、第２図はその第１選択回路
の回路図、第３図は前記第１図に示した第２選択回路の
回路図、第４図は振動子を選択する動作を説明するため
の図、第５図及び第６図はそれぞれ可変口径を実現する
ための本発明の他の実施例の回路図、第７図は本発明の
他の実施例を示す回路図である。 １・・・診断装置本体、２・・・プローブ、３・・・第
１選択回路、４・・・第２選択回路、５ａ〜５ｄ・・・
送受波回路、Ｅ、・・・振動子、１３ａ〜１３ｐ・・・
マルチプレクサ、１４・・・振動子選択信号発生回路、
１５・・・スイッチ制御回路。 特許出願人　　株式会社島津製作所 代理人　　弁理士　小　野　由己男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波プローブを構成する複数の振動子を順次駆
   動して電子走査を行う超音波診断装置において、 前記複数の振動子から所望の口径分の振動子群を選択す
   るための第１選択回路と、 前記第１選択回路で選択された振動子群を、それぞれ所
   定の個数の振動子からなる複数のブロックに分けるとと
   もに、各ブロックを１チャンネル分の送受信回路に接続
   する第２選択回路と、を備えた電子走査型超音波診断装
   置。