JPH0651038B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は台形型の走査方式を採用した超音波診断装置に
関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、生体の腹部診断用としてリニア走査方式による超
音波診断装置が用いられていたが、リニア走査方式では
視野が狭い欠点があり、視野を大きくしようとすれば振
動子数が増加し超音波プローブが大きくなるという欠点
があった。

そこで、近年第５図に示すような台形型走査方式の超音
波プローブ１２を用いた超音波診断装置が登場し、小型
のものでもかなり大きな視野が得られるようになった。

しかしながら、従来装置により台形型の画面を構成しよ
うとする場合には、斜め方向のスキャンの重ね合せと
か、リニア走査とセクタ走査とを併用するリニアコンパ
ウンド走査（マルチセクタ走査）（米国特許第 4,159,4
62号）などが提案されているが、これら走査方式では一
画面を構成する時間が長くリアルタイム性を欠くという
問題点がある。

また、超音波プローブの走査面中央部におけるリニア走
査と、両端部におけるセクタ走査とを単純に組合せる走
査方式も考えられるが、この走査方式の場合にはリニア
走査部とセクタ走査部との境界部で走査線密度が不均一
となるために超音波画像のつながりが悪化し、診断能に
優れた超音波画像が得られないという問題点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リアル
タイム性に優れ、かつ、広い視野を有すると共に診断能
に優れた超音波画像を得ることのできる超音波診断装置
の提供を目的とするものである。

［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、複数の振動
子をアレイ状に配列してなる超音波プローブを有し、前
記振動子のうち任意個数のそれぞれの振動子に対して所
定の遅延時間を付与して駆動制御すると共に振動子を順
次ずらすことにより送受波を行いセクタ状にリニア走査
し、得られた走査線データを基に診断に供される超音波
画像を構成する超音波診断装置において、超音波の送波
時と受波時とで振動子を１素子ずつずらすと共に送波時
と受波時とで異なる偏向角度の遅延時間を付与すること
により走査線データを得るようにした送受信制御手段を
具備したことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

先ずここで、本発明の原理について第２図を参照しなが
ら説明する。

第２図は本発明の原理を説明するための説明図であり、
同図ＰＬは複数の振動子（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３…Ｐn ）が
アレイ状に配列されて成る振動子群を示している。尚、
説明の便宜上前記振動子群ＰＬにおける最大駆動振動子
数を８素子とする。

Ｔ_１及びＲ_１で示すように振動子Ｐ_１乃至Ｐ_８を使用
し、遅延時間ｔ_１にて超音波の送受波を行うことによ
り、超音波ビームを角度θ_１偏向した走査線Ｂ_１が得ら
れる。また、Ｔ_３及びＲ_３で示すように振動子Ｐ_２乃至
Ｐ_９を使用し、遅延時間ｔ_３にて超音波の送受波を行う
ことにより、超音波ビームを角度θ_３偏向した走査線Ｂ
_３が得られる。

ところで、Ｔ_２で示すように振動子Ｐ_１乃至Ｐ_８を使用
し、遅延時間ｔ_１にて超音波の送波を行い、また、Ｒ_２
で示すように振動子Ｐ_２乃至Ｐ_９を使用し、遅延時間ｔ
_３にて超音波の受波を行うと、超音波ビームを角度θ_２
偏向した走査線Ｂ_２が得られる。この走査線Ｂ_２は走査
線Ｂ_１と走査線Ｂ_２との間に位置するものであるから、
走査線Ｂ_２を得ることにより、走査線密度は実質的に高
くなる。

このように、超音波の送受波を同一振動子によって行う
ことにより走査線Ｂ_１，Ｂ_３を得、しかも超音波の送波
と受波とで振動子を１素子ずらすと共に遅延時間をも異
ならせることにより走査線Ｂ_２を得れば、走査線数が均
一に増倍するので得られる超音波画像が画質が向上し診
断能に優れたものとなる。

次に、上記原理に則った本発明の実施例について第１図
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の構成を
示すブロック図である。

同図において、１a は記憶手段であり、レイト信号デー
タ，超音波の送受信の各走査線毎の駆動素子データ及び
遅延データを蓄えている。記憶手段１a の前記各データ
は送受信制御手段１b により読出し制御され超音波診断
装置の各部へ転送されるようになっている。この送受信
制御手段１b は、リニア・セクタ走査を行うための制御
及び送信時と受信時とで振動子を１素子ずらすと共に異
なる遅延時間を付与する制御を行う。

２−１〜２−m は送信遅延部、３−１〜３−n はパル
サ、４は高圧スイッチ群であり、記憶手段１a のレイト
信号データ及び遅延データは送受信制御手段１b により
制御されて送信遅延部２−１〜２−n に転送され、ま
た、レイト信号データ及び駆動素子データは高圧スイッ
チ群４に転送されるようになっている。

１２a は、複数の振動子５−１〜５−Ｎをアレイ状に配
列してなる超音波プローブで、これらの振動子５−１〜
５−Ｎはパルサ３−１〜３−n より高圧スイッチ群４を
介して送られてくる振動信号により駆動されるようにな
っている。

６−１〜６−n は、振動子５−１〜５−n から高圧スイ
ッチ群４を介して入力される超音波のエコー信号を増幅
するプリアンプ、７−１〜７−n は受信遅延部で、送受
信制御手段１b から転送される遅延データが入力され、
プリアンプ６−１〜６−n の出力信号に所定の遅延時間
を付与して加算器８に送出するようになっている。

加算器８の出力は送受信制御手段１b により制御される
エコー信号処理回路９に入力され、ここでエコー信号に
対しフィルタリング，対数変換，検波，ＳＴＣ（Ｓensi
tive Ｔime Ｃontrol）補正等の信号処理がなされた
後、デイジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１０を介
して表示手段１１に入力され、表示手段１１上に超音波
画像が表示されるようになっている。

上記構成の装置において、図示しない生体内へ超音波の
パルスを送信する場合には、送受信制御手段１b から送
信遅延部２−１〜２−n にレイト信号データ及び送信の
ための遅延データが転送される。送信遅延部２−１〜２
−n はこれらのデータに基づきフォーカ及び偏向のため
の遅延時間信号をパルサ３−１〜３−n に与えて駆動す
る。

パルサ３−１〜３−n の出力信号は高圧スイッチ群４を
介して振動子５−１〜５−Ｎに印加されるが、このとき
高圧スイッチ群４は送受信制御手段１b から転送される
駆動素子データによる励振すべき振動子に対応するチャ
ンネルのみがオン状態に保持される。これにより、任意
数の振動子が励振され、超音波が生体内に送波される。

生体内よりの超音波エコーは振動子５−１〜５−Ｎによ
り受波されることとなるが、高圧スイッチ群４において
オン状態に保持されているチャンネルのみがプリアンプ
６−１〜６−n のうちの対応するプリアンプに転送され
る。プリアンプ６−１〜６−n の出力は遅延データによ
り制御されている受信遅延部７−１〜７−n に入力さ
れ、フォーカス及び偏向のための遅延に供される。

ここに、本実施例装置における超音波の送受波は、送受
信制御手段１b により制御されることとなるが、この制
御の詳細は第２図を基に既に説明したように、超音波の
送受波を同一振動子により行うことにより走査線Ｂ_１及
びＢ_３に相当する走査線を得る場合と、超音波の送波時
と受波時とで振動子を１素子ずらすと共に異なる遅延時
間を付与することにより走査線Ｂ_２に相当する走査線を
得る場合とがある。本実施例装置にあっては、送受信制
御手段１b よりの駆動素子データにより高圧スイッチ群
４を制御し、また、送受信制御手段１b よりの遅延デー
タにより送信遅延部２−１〜２−n 及び送信遅延部７−
１〜７−n を制御することにより、前記走査線Ｂ_１，Ｂ
_２，Ｂ_３に相当する走査線を得ている。

尚、受信遅延部７−１〜７−n の出力は加算部８，エコ
ー信号処理回路９，デイジタルスキャンコンバータ１０
により順次既述したような信号処理が行われた後、表示
手段１１に、台形型の超音波画像として表示されること
となる。

このように、本実施例装置によれば、送受信制御手段１
b により、超音波の送波と受波とで振動子を１素子ずら
すと共に遅延時間をも異ならせることにより走査線数を
均一に増倍しているので、前記表示手段１１に表示され
る台形型の超音波画像は画質が向上し診断能に優れたも
のとなる。また、本実施例装置による走査方式は、超音
波画像の一画面を構成する時間が短いので、リアルタイ
ム性に優れている。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでもな
い。以下、本発明の他の実施例について第３図及び第４
図をも参照しながら説明する。

第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他の実施例たる超
音波診断装置の構成を示すブロック図である。

尚、第３図及び第４図に示す装置において、第１図に示
す装置と同一機能を有するものには同一符号を付すこと
により、その詳細な説明を省略することとする。

第３図に示す装置が第１図に示す装置と異なるのは、振
動子５−Ｎ＋１及び送受信制御手段１a の制御により開
閉動作するスイッチ１２，１３並びに１組の受信系すな
わちプリアンプ６−n ＋１と受信遅延部７−n ＋１とを
追加具備し、前記スイッチ１２がオン（閉状態）のとき
に振動子５−１よりの超音波エコーが高圧スイッチ群４
及び前記スイッチ１２を介してプリアンプ６−１に入力
され、また、前記スイッチ１３がオンのときに振動子５
−Ｎ＋１よりの超音波エコーが高圧スイッチ４及び前記
スイッチ１３を介してプリアンプ６−n ＋１に入力され
るように構成した点である。

このように構成し、しかも第２図の走査線Ｂ_１及びＢ_３
に相当する走査線を得る場合には送受信制御手段１a の
制御により前記スイッチ１２をオン、前記スイッチ１３
をオフ（開状態）とし、また、走査線Ｂ_２に相当する走
査線を得る場合には前記スイッチ１２をオフ、前記スイ
ッチ１３をオンすることにより、上記実施例と同様に走
査線数を増倍することができる。

尚、上記実施例（第１図）では、超音波を送波した直後
に振動子が１素子ずれるように高圧スイッチ群４を設定
して超音波エコーを受波したために、極近距離における
超音波画像の画質が損われる虞があるが、第３図に示す
実施例装置にあってはスイッチ１２，１３の開閉動作に
より超音波の送波時と受波時とで振動子を等価的に１素
子ずらしているので、極近距離であっても超音波画像の
画質は損われない。

また、第４図に示す装置が第１図に示す装置と異なるの
は、振動子５−Ｎ＋１及び送受信制御手段１a の制御に
より開閉動作するスイッチ１４，１５並びに１組の送信
系すなわち送信遅延部２−n ＋１とパルサ３−n ＋１と
を追加具備し、前記スイッチ１４がオンのときにパルサ
３−１の出力が高圧スイッチ群４を介して振動子５−１
に印加され、また、前記スイッチ１５がオンのときにパ
ルサ３−n ＋１の出力が高圧スイッチ群４を介して振動
子５−Ｎ＋１に印加されるように構成した点である。

このように構成し、しかも第２図の走査線Ｂ_１及びＢ_３
に相当する走査線を得る場合には送受信制御手段１a の
制御により前記スイッチ１４をオン、前記スイッチ１５
をオフとし、また、走査線Ｂ_２に相当する走査線を得る
場合には前記スイッチ１４をオフ、前記スイッチ１５を
オンとすることにより、第３図に示す装置と同様の効果
を奏することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、リアルタイム性に
優れ、かつ、広い視野を有すると共に診断能に優れた超
音波画像を得ることのできる超音波診断装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たる超音波診断装置の構成を
示すブロック図、第２図は本発明の原理を説明するため
の説明図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他の実
施例たる超音波診断装置の構成を示すブロック図、第５
図は台形型走査方式の超音波プローブを示す説明図であ
る。 １a ……送受信制御手段、 ５−１〜５−Ｎ，５−Ｎ＋１……振動子、 Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３……走査線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の振動子をアレイ状に配列してなる超
   音波プローブを有し、前記振動子のうち任意個数のそれ
   ぞれの振動子に対して所定の遅延時間を付与して駆動制
   御すると共に振動子を順次ずらすことにより送受波を行
   いセクタ状にリニア走査し、得られた走査線データを基
   に診断に供される超音波画像を構成する超音波診断装置
   において、 超音波の送波時と受波時とで振動子を１素子ずつずらす
   と共に送波時と受波時とで異なる偏向角度の遅延時間を
   付与することにより走査線データを得るようにした送受
   信制御手段を具備したことを特徴とする超音波診断装
   置。