JPH0592002A - 体腔内超音波観測装置 - Google Patents

体腔内超音波観測装置

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Publication number
JPH0592002A
JPH0592002A JP3253679A JP25367991A JPH0592002A JP H0592002 A JPH0592002 A JP H0592002A JP 3253679 A JP3253679 A JP 3253679A JP 25367991 A JP25367991 A JP 25367991A JP H0592002 A JPH0592002 A JP H0592002A
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JP
Japan
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wavefront
intra
vibrating elements
signal
multiplexer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3253679A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Gondo
雅彦 権藤
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Priority to DE69219050T priority patent/DE69219050T2/de
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 限られた体腔内プローブの空間に多素子のア
レイ型振動子を容易に組み込めるように信号線の数を減
らし、多素子のアレイ型振動子を電子走査することによ
り安定した画像を得る体腔内超音波観測装置を提供す
る。 【構成】 体腔内プローブの挿入先端部内に配置され、
多数の振動素子11−1〜11−Nをアレイ状に並べて
成る振動子本体10およびその振動素子を順次選択する
ためのマルチプレクサ12と、このマルチプレクサで選
択された振動素子の出力を前記体腔内プローブを通して
延在させた信号線13を介して入力して増幅する受信増
幅部15と、その信号をデジタル信号に変換するA/D
変換器18と、そのデジタル信号を各振動素子に対応し
て波面データとして記憶する波面メモリ21−1〜21
−Nと、各波面メモリの出力をもとに加算処理を行う波
面合成回路23,24とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子走査方式の体腔
内超音波観測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】体腔内超音波観測装置は、対外式超音波
観測装置と異なり、体内に残留しているガスの影響や骨
での反射が少ないことから、胃や腸などの臓器を観察・
診断するのに広く用いられるようになってきた。
【0003】かかる体腔内超音波観測装置としては、手
元にモータドライブ部を設け、このモータドライブ部に
よりフレキシブルシャフトを介して先端部に組み込んだ
振動子を機械的に回転させながら、その回転に同期して
超音波の送信・受信を行って円周方向の画像を得るよう
にした超音波内視鏡と呼ばれるものや、先端部にアレイ
型振動子を組み込んで電子的に走査するコンベックス超
音波内視鏡や電子リニア超音波内視鏡と呼ばれるものが
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振動子
をフレキシブルシャフトを介して機械的に回転させるよ
うにした前者の超音波内視鏡にあっては、フレキシブル
シャフトでの回転伝達が安定せず、出力画像に像流れや
画像の揺れが生じるという問題があり、またアレイ型振
動子を組み込んだ後者の超音波内視鏡にあっては、体腔
内プローブの空間内に組み込める信号線の本数の制約か
ら振動子数が制限され、画質の十分な超音波画像が得ら
れないという問題がある。
【0005】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、その目的とするところは、限ら
れた体腔内プローブの空間に多素子のアレイ型振動子を
容易に組み込めるように信号線の数を減らし、多素子の
アレイ型振動子を電子走査することにより安定した画像
が得られるよう適切に構成した体腔内超音波観測装置を
提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、体腔内プローブの挿入先端部内に配
置され、多数の振動素子をアレイ状に並べて成る振動子
本体およびその振動素子を順次選択するためのマルチプ
レクサと、このマルチプレクサで選択された振動素子の
出力を前記体腔内プローブを通して延在させた信号線を
介して入力して増幅する受信増幅部と、その信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換器と、そのデジタル信号
を各振動素子に対応して波面データとして記憶する波面
メモリと、各波面メモリの出力をもとに加算処理を行う
波面合成回路とを設ける。
【0007】
【作用】すなわち、この発明では、体腔内プローブの挿
入先端部内に多数の振動素子を有する振動子本体とマル
チプレクサとを配置し、マルチプレクサにより振動子本
体の振動素子を順次選択しながら、送信・受信を繰り返
して各振動素子から得られる受信信号を信号線を介して
取り出して、受信増幅部およびA/D変換器を経て波面
データとして波面メモリに格納し、これらの波面データ
をもとに波面合成回路において開口合成の手法で加算処
理して反射強度分布を求める。このように、マルチプレ
クサにより振動素子を順次選択して時分割的に送信・受
信を行えば、振動素子の信号線は基本的に共通の1本で
良いことになる。
【0008】
【実施例】図1は開口合成法を説明するための図であ
る。図1では、多数の振動素子1−1,・・・,1−
i,・・・を有する振動子本体1の各振動素子1−iか
らの波面信号を波面メモリ2に格納し、この波面メモリ
2に格納された波面信号を波面合成して元の空間座標変
換した出力画像3を得る。
【0009】図1において、振動素子1−1から超音波
パルスが送信されると、反射体4a,4bによって超音
波信号が反射され、波面信号5−1として波面メモリ2
に格納される。同様に、振動素子1−iから超音波パル
スを送信すると、その反射信号は波面信号5−iとして
波面メモリ2に格納される。これらの波面信号5−1,
5−iは、各振動素子1−1,1−iと反射体4a,4
bとの空間位置関係が異なるため、それぞれ異なった波
形となる。
【0010】したがって、ある任意の空間ポイントと各
振動素子1−iとの伝播時間の遅れ進みを調整するよう
に、順次の波面信号5−iを波面メモリ2内で合成すれ
ば、従来の遅延回路によるビームホーミングと同様に、
任意空間のみの反射信号を検出することができる。これ
は、一般に「Dilay and Sum 」と呼ばれ、波面合成する
波面を、すべての空間を対象として合成すれば、元の空
間座標変換した出力画像3が得られ、反射体4a,4b
の分布の様子を知ることができる。
【0011】ここで、特筆すべきことは、各振動素子1
−i単体での指向特性が広く、十分な方位分解能が得ら
れなくても、波面合成すれば振動素子群1全体のもつ指
向特性が鋭くなり、方位分解能が改善されることであ
る。これは、見方をかえれば、開口の小さい振動素子を
大きい空間で移動しながら波面信号を検出し、それらを
全て用いて合成すれば、あたかも開口の大きい振動素子
を用いたときと同じように鋭い指向特性が得られること
になるので、このことから開口合成と言われている。
【0012】図2はこの発明の一実施例を示すものであ
る。この実施例では、振動子本体10を同一円周上に配
列した多数の振動素子11−1〜11−Nをもって構成
して、体腔内プローブの挿入先端部内に配置する。これ
ら振動素子11−1〜11−Nは、挿入先端部内に配置
したマルチプレクサ12により順次選択し、その選択さ
れた振動素子を体腔内プローブを通して延在させた信号
線13を介して外部に設けた送信回路14および受信増
幅部15に接続し、これにより時分割に超音波の送信・
受信を行う。受信増幅部15の増幅率は、STCコント
ロール回路16により送信からの経過時間に応じたST
C電圧によって制御し、この受信増幅部15の出力をバ
ンドパスフィルタ(BPF)17およびA/Dコンバー
タ18を経てマルチプレクサ19に供給する。
【0013】マルチプレクサ19は、切り換えコントロ
ール回路20により振動素子選択用のマルチプレクサ1
2と同期して制御し、これによりA/Dコンバータ18
でデジタル信号に変換された振動素子11−1〜11−
Nの各受信出力を対応する波面メモリ21−1〜21−
Nに格納する。これら波面メモリ21−1〜21−Nに
対する各波面データの書き込みおよび読み出しは、それ
ぞれ書き込みアドレス回路22および読み出しアドレス
回路23により制御し、読み出された波面データを加算
回路24およびログ変換回路25を経てデジタルスキャ
ンコンバータ(DSC)26に供給して表示器27に表
示する。なお、STCコントロール回路16におけるS
TC電圧は、書き込みアドレス回路22による書き込み
に同期して制御し、加算回路24での加算処理およびD
SC26での書き込み処理は、読み出しアドレス回路2
3による読み出しに同期して制御する。
【0014】以下、この実施例の動作を説明する。先
ず、切り換えコントロール回路20の制御のもとに、マ
ルチプレクサ12および19を切り換えてそれぞれ振動
素子11−1および波面メモリ21−1を選択する。そ
の状態で送信回路14からインパルス波を発生させ、そ
のインパルス波を信号線13およびマルチプレクサ12
を経て振動素子11−1に供給して該振動素子11−1
を駆動し、超音波を生体に放射する。この超音波の生体
組織でのエコーは、振動素子11−1で受波して電気信
号(反射信号)に変換し、その反射信号をマルチプレク
サ12および信号線13を経て受信増幅部15で適正な
大きさに増幅した後、BPF17を経てA/Dコンバー
タ18でデジタル信号に変換し、これをマルチプレクサ
19を経て書き込みアドレス回路22からのアドレスに
基づいて波面メモリ21−1に波面データとして時系列
的に格納する。
【0015】次に、切り換えコントロール回路20によ
り、マルチプレクサ12および19を切り換えてそれぞ
れ振動素子11−2および波面メモリ21−2を選択
し、振動素子11−2により同様にして送信・受信を行
い、その反射信号を波面データとして波面メモリ21−
2に格納する。同様の動作を、他の振動素子11−3〜
11−Nについても順次行って、振動素子11−1〜1
1−Nでの各波面データを対応する波面メモリ21−1
〜21−Nに格納する。
【0016】そのような処理を繰り返し、全ての振動素
子11−1〜11−Nからの波面データを得たら、それ
らの波面データを図1において説明した「Dilay and Su
m 」の開口合成の手法により加算回路24で加算処理し
て、各空間の反射体の強度分布の画像を再構成する。こ
のため、先ず、読み出しアドレス回路23により波面メ
モリ21−1〜21−Nの時間軸が等位相波面になるよ
うにアドレスを制御して、波面メモリ21−1〜21−
Nの波面データを読み出す。
【0017】図3は、波面メモリ21−1〜21−Nに
おける波面合成のためのアドレス関係を示すもので、図
3Aは60度方向、図3Bは120度方向、図3Cは3
00度方向の反射信号をそれぞれ合成する場合を示して
いる。図3A〜図3Cにおいて、波面メモリ21−1〜
21−Nは、上から下の方向が振動素子11−1〜11
〜Nに対応し、左から右の方向が距離に対応している。
図3Aの場合の波面合成は、図中に示す等位相波面のデ
ータを加算することにより行う。ここで、等位相波面
は、図4に示すように各振動素子11−iと、再生しよ
うとする空間ポイント30aや30bとの幾何学的な位
置関係によって決まる。すなわち、各振動素子11−i
から空間ポイントまでの伝播時間は、それぞれ異なった
ものとなるので、この伝播時間を補正するようにメモリ
のアドレスを調整すれば良い。
【0018】また、60度方向の反射信号を検出する場
合には、振動子本体10の陰になる部分の振動素子出力
は利用できないので、図4に示すように1/4円周ほど
の部分の振動素子出力を用いることになる。これは、図
3Aに当てはめると、約1/4のメモリを用いて60度
方向の信号を合成することになる。同様に、図3Bのよ
うに120度方向の信号を合成する場合にはメモリ内の
利用データの範囲をずらして用いる用いることになり、
また300度方向の信号を合成する場合には図3Cに示
すメモリ範囲のデータを用いることになる。
【0019】上記の波面データを加算するための等位相
波面は、近距離部で曲率が大きく、遠くになるに従って
曲率が小さくなる一種の双曲線となる。この波面合成
は、任意の空間ポイントに完全に焦点を合わせようとす
るものであるから、従来のビーム合成法におけるダイナ
ミックフォーカスと同等の効果を得ることができ、極近
距離部または遠距離部の観察において方位分解能の劣化
を少なくできる。
【0020】以上のようにして、読み出しアドレス回路
23からのアドレスにより読み出した等位相波面のデー
タを加算回路24で加算して、ある空間ポイントの反射
信号の強度を求めたら、その信号をログ変換回路25で
検波および圧縮してDSC26に供給し、該DSC26
において表示器27のフォーマットに合うように座標系
の変換を行うと同時に、必要に応じて画素間の補間を行
って表示器27に出力し、超音波画像を表示する。
【0021】なお、上述した実施例では、多数の振動素
子を同一円周上に配列して振動子本体を構成したが、コ
ンベックスタイプやリニアアレイ等により振動子本体を
構成した場合でも、それに合わせた等位相波面で加算処
理して波面合成すれば、対象空間の反射特性を検出する
ことができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各振動素子を時分割で選択して送信・受信を行い、
これにより得られる波面データをメモリに格納して、そ
れらの波面データをもとに波面合成を行って所定空間の
反射分布を求めるようにしたので、信号線を基本的に一
本とすることができる。したがって、振動子部までの信
号線の外径を小さくできるので、体腔内プローブへの組
み込みが容易になる。また、振動素子の数は信号線の数
に無関係に設定することができるので、容易に振動素子
の数を増やし、画質を向上することができる。さらに、
振動素子を同一円周上に並べた場合には、電子的に超音
波ビームを一定速度で回転させるので、画像の流れや揺
れの問題がなくなり、安定した画像を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】開口合成法を説明するための図である。
【図2】この発明の一実施例を示す図である。
【図3】波面合成のためのアドレス関係を説明するため
の図である。
【図4】各振動素子と空間ポイントとの幾何学的関係を
説明するための図である。
【符号の説明】
10 振動子本体 11−1〜11−N 振動素子 12,19 マルチプレクサ 13 信号線 14 送信回路 15 受信増幅部 16 STCコントロール回路 17 バンドパスフィルタ(BPF) 18 A/Dコンバータ 20 切り換えコントロール回路 21−1〜21−N 波面メモリ 22 書き込みアドレス回路 23 読み出しアドレス回路 24 加算回路 25 ログ変換回路 26 デジタルスキャンコンバータ(DSC) 27 表示器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体腔内プローブの挿入先端部内に配置さ
    れ、多数の振動素子をアレイ状に並べて成る振動子本体
    およびその振動素子を順次選択するためのマルチプレク
    サと、このマルチプレクサで選択された振動素子の出力
    を前記体腔内プローブを通して延在させた信号線を介し
    て入力して増幅する受信増幅部と、その信号をデジタル
    信号に変換するA/D変換器と、そのデジタル信号を各
    振動素子に対応して波面データとして記憶する波面メモ
    リと、各波面メモリの出力をもとに加算処理を行う波面
    合成回路とを具えることを特徴とする体腔内超音波観測
    装置。
JP3253679A 1991-10-01 1991-10-01 体腔内超音波観測装置 Withdrawn JPH0592002A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3253679A JPH0592002A (ja) 1991-10-01 1991-10-01 体腔内超音波観測装置
US07/953,811 US5349960A (en) 1991-10-01 1992-09-30 Ultrasonic diagnosis apparatus
EP92308977A EP0535962B1 (en) 1991-10-01 1992-10-01 Ultrasonic diagnosing apparatus
DE69219050T DE69219050T2 (de) 1991-10-01 1992-10-01 Ultraschalldiagnosegerät

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3253679A JPH0592002A (ja) 1991-10-01 1991-10-01 体腔内超音波観測装置

Publications (1)

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JPH0592002A true JPH0592002A (ja) 1993-04-16

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ID=17254656

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JP3253679A Withdrawn JPH0592002A (ja) 1991-10-01 1991-10-01 体腔内超音波観測装置

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JP (1) JPH0592002A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150197A (en) * 1997-04-25 2000-11-21 The Whitaker Corp. Method of fabricating heterolithic microwave integrated circuits
JP2005518860A (ja) * 2002-03-05 2005-06-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 組み合わされたスキャンヘッド接続部を持つ診断用超音波撮像システム
JP2014213134A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置、被検体情報取得装置の制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150197A (en) * 1997-04-25 2000-11-21 The Whitaker Corp. Method of fabricating heterolithic microwave integrated circuits
JP2005518860A (ja) * 2002-03-05 2005-06-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 組み合わされたスキャンヘッド接続部を持つ診断用超音波撮像システム
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990107