JPH0653123B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いてＢモード像等の診断情報を得
てこれを表示に供する超音波診断装置に関し、特に、多
段フォーカスの機能を改良した超音波診断装置に関す
る。

（従来の技術） 超音波を用いた生体診断機器には、微小超音波振動子を
多数並設した超音波プローブ（アレイプローブ）を用い
て超音波ビームを被検体に対して電子フォーカスさせつ
つ走査し、これにより得られたエコーデータにより画像
フォーマットとしてＢモード像や２次元血流速像を生成
し表示に供する電子走査型超音波診断装置がある。

ここで、上述の装置における画像の生成について説明す
る。すなわち、アレイプローブを用い、リニア電子走査
であれば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１
単位の超音波振動子について励振を行ない超音波ビーム
の送波を行う方法であり、例えば、順次１振動子分づつ
ピッチをずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わ
るようにして励振してゆくことにより、超音波ビームの
送波点位置を電子的にずらしてゆく走査である。

そして、超音波ビームが集束するように、励振される超
音波振動子は、ビームの中心部に位置するものと側方に
位置するものとでその励振のタイミングを遅延時間の設
定によりずらし、これによって生ずる超音波振動子の各
発生超音波の位相差を利用し送信される超音波を集束
（電子フォーカス）させる。そして、同様に振動子によ
り反射超音波を受波して電気信号に変換して（ただし、
送信と受信とでは使用する振動子の数は同一とは限らな
い。）、各送受波によるエコー情報を例えば断層像とし
て形成し、ＴＶモニタ等に画像表示する。

また、セクタ電子走査であれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が順次扇
形に変わるように各振動子の励振タイミングを遅延時間
により所望の方向に応じて変化させてゆくものであり、
後の処理は基本的には上述したリニア電子走査と同じで
ある。そして、映像法には、超音波送受信に伴う信号を
合成して断層像化するＢモード像が代表的である。

ここで、Ｂモードセクタ走査における一段フォーカスを
第３図により、同じくＢモードセクタ走査における多段
フォーカスを第４図により、説明する。先ず、第３図
（ａ）は、セクタ走査超音波プローブＵＰにより、超音
波ビームを被検体に対してＢモード走査により送受波し
ている状況を示しており、ここでプローブＵＰの例えば
垂直下ライン（ラスタｒｉ）の異なる深さＦ１，Ｆ２，
Ｆ３，Ｆ４にそれぞれフォーカスを設定する場合を示し
ている。

第３図（ｂ）は深さＦ１にフォーカスを設定する場合に
おけるプローブＵＰの各振動子の送信タイミング及び受
信タイミングを決定する遅延量と振動子数（口径）とを
図示したものであり、送信に際しては深さＦ１にフォー
カスが形成されたものとなり、受信に際してはフォーカ
スが形成された深さＦ１からのデータを収集することが
できるようになる。第３図（ｃ）は深さＦ２にフォーカ
スを設定する場合におけるプローブＵＰの各振動子の送
信タイミング及び受信タイミングを決定する遅延量と振
動子数（口径）とを図示したものであり、送信に際して
は深さＦ２にフォーカスが形成されたものとなり、受信
に際してはフォーカスが形成された深さＦ２からのデー
タを収集することができるようになる。

第３図（ｄ）は深さＦ３にフォーカスを設定する場合に
おけるプローブＵＰの各振動子の送信タイミング及び受
信タイミングを決定する遅延量と振動子数（口径）とを
図示したものであり、送信に際しては深さＦ３にフォー
カスが形成されたものとなり、受信に際してはフォーカ
スが形成された深さＦ３からのデータを収集することが
できるようになる。

第３図（ｅ）は深さＦ４にフォーカスを設定する場合に
おけるプローブＵＰの各振動子の送信タイミング及び受
信タイミングを決定する遅延量と振動子数（口径）とを
図示したものであり、送信に際しては深さＦ４にフォー
カスが形成されたものとなり、受信に際してはフォーカ
スが形成された深さＦ４からのデータを収集することが
できるようになる。

図示のように、遅延量と振動子数（口径）との変更によ
り、送信においては異なる深さにフォーカスを形成で
き、受信においては異なる深さに形成されたフォーカス
からデータを得ることができる。そして、各フォーカス
深さ毎の１ラスタは、１回の超音波送受信で得ることが
できる。つまり、１段フォーカスでは超音波送受信の１
レートで１つの超音波ラスタを得ることができる。な
お、異なる深さにフォーカスを形成する方法としては、
上述した遅延量と振動子数（口径）とを共に制御する方
法の他に、同じ数の振動子に対して遅延量だけの変更を
行うようにしても実施できる。

一方、多段フォーカスについて、第４図（ａ）は、セク
タ走査超音波プローブＵＰにより、超音波ビームを被検
体に対してＢモード走査により送受波している状況を示
しており、ここでプローブＵＰの例えば垂直下ライン
（ラスタｒｉ）の異なる深さＦ２，Ｆ４にフォーカスを
設定する場合を示している。

そして、１レート目で第４図（ｂ）に示すように深さＦ
２にフォーカスを設定する超音波送受信を行い、２レー
ト目で第４図（ｃ）に示すように深さＦ４にフォーカス
を設定する超音波送受信を行う。この２回の超音波送信
により、結果的に第４図（ｄ）に示すように、送信に際
しては深さＦ２，Ｆ４にフォーカスが形成されたものと
なり、受信に際してはフォーカスが形成された深さＦ
２，Ｆ４からのデータを収集することができるようにな
る。そして、フォーカス深さＦ２，Ｆ４における１ラス
タは、２回の超音波送受信で得ることができる。つま
り、ｎ段フォーカスでは超音波送受信のｎレートで１つ
の超音波ラスタを得ることができる。

第５図は８段フォーカスを設定することができる装置の
フォーカススイッチと、フォーカス深さとの関係を模式
化したものであり、フォーカススイッチ６は、８つのフ
ォーカス選択スイッチ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，
６ｆ，６ｇ，６ｈを有し、それぞれフォーカス深さＦ
１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８が設定
されている。この場合、１段フォーカスとして例えば１
つのフォーカススイッチ６のうちでフォーカス選択スイ
ッチ６ｂを押すと、送信に際しては被検体の深さｈ２を
中心とした所定範囲に深さＦ２のフォーカスが形成さ
れ、受信に際しては深さｈ２を中心とした所定範囲に形
成された深さＦ２のフォーカスからのデータを収集する
ようになる。

また、多段フォーカスとして例えばフォーカススイッチ
６のうちでフォーカス選択スイッチ６ｂと６ｄと６ｆと
を押す、つまり３段フォーカスを設定すると、送信に際
しては被検体の深さｈ２，ｈ４，ｈ６をそれぞれ中心と
した所定範囲に深さＦ２，Ｆ４，Ｆ６のフォーカスが形
成され、受信に際しては深さｈ２，ｈ４，ｈ６を中心と
した所定範囲に形成された深さＦ２，Ｆ４，Ｆ６のフォ
ーカスからのデータを収集するようになる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の超音波診断装置によれば、多段フォ
ーカスにより所望の１つの深さ、又は複数の深さにフォ
ーカスを定めることができるので、該フォーカス部位を
高分解能にて診断することができるようになる。この場
合、フォーカス深さはフォーカス選択スイッチ毎に予め
固定化されているので、当初に設定し且つ適切となって
いるフォーカス深さが、スケールスイッチの操作（表示
画像の倍率変更）やポジションスイッチの操作（表示画
像のシフト）に伴って診断部位や視野範囲が変更したり
すると、適切でなくなることがある。

例えば、第６図（ａ）に示すように、当初、画像の中心
付近にフォーカスＦ２，Ｆ４，Ｆ６を設定しているとす
る。

そして、大きい画像で観察するべくスケールスイッチの
操作により表示画像をｎ倍に設定すると、当初は表示画
像の中心に設定されていたフォーカスＦ２，Ｆ４，Ｆ６
は、第６図（ｂ）に示すように、一つのフォーカスＦ６
は表示画像中から外れてしまい、所望の位置にフォーカ
スがなされないものとなる。従って、３つのフォーカス
が表示画像中に設定されるように、フォーカスの再設定
つまりＦ２，Ｆ３，Ｆ４に設定変更を行わなければなら
ない。

また、大きい画像で観察するべくスケールスイッチの操
作により表示画像をｎ倍に設定し且つポジションスイッ
チの操作によりｎ倍表示画像を上方にｄだけシフトする
と、当初は表示画像中に設定されていたフォーカスＦ２
は、第６図（ｃ）に示すように、表示画像中から外れて
しまい、所望の位置にフォーカスがなされないものにな
る。従って、３つのフォーカスが表示画像中に設定され
るように、フォーカスの再設定つまりＦ４，Ｆ５，Ｆ６
に設定変更を行わなければならない。よって、非常に繁
雑な操作を行わなければならない問題点があった。

そこで本発明の目的は、診断部位や視野範囲を変更した
場合であっても、多段フォーカスの間隔を、診断が容易
なものとなるべく自動的に変更して設定されるようにし
た超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。すなわち、本発
明は、被検体に対して超音波を送受波して得られる受信
信号に基づいて超音波画像を生成して表示装置に表示す
る超音波診断装置であって、送受波の少なくとも一方に
おいて異なるフォーカス深さの複数のフォーカスをそれ
ぞれ設定するための複数のフォーカス選択スイッチを備
え、操作者によって選択されたフォーカス段数のフォー
カスを送受波の少なくとも一方において設定するように
した超音波診断装置において、 前記表示装置に表示されている超音波画像を移動、拡大
及び縮小のうち少なくとも一つを実行するための画像変
換手段と、 前記画像変換手段の実行をする場合に前記表示装置に表
示される超音波画像の深さ範囲を求める手段と、 前記画像変換手段の実行をする場合に前記選択されてい
るフォーカス選択スイッチに対応する深さのフォーカス
が前記求められた深さ範囲に全数存在しないとき、前記
設定されているフォーカス段数と同数のフォーカスが前
記深さ範囲に設定されるよう前記フォーカス選択スイッ
チの選択を変更する手段とを備えたことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、画像の表示範囲を認識した結
果に基づき、設定されているフォーカスの段数と同じ段
数のフォーカスが、間隔を変更して設定されるので、診
断部位や視野範囲を変更したときに例えば表示画像中か
ら外れてフォーカスが設定された場合であっても、例え
ば表示画像中に多段フォーカスが自動設定されるように
なり、診断を容易に行うことができる。

（実施例） 以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例を第１図
を参照して説明する。

第１図に示すように、微小振動子を複数個並設してなる
アレイプローブＵＰは、送受信回路１によりセクタ又は
リニア等のＢモード走査による送受信駆動がなされる。
この送受信回路１は、送信制御回路２及び受信制御回路
３により送受信における遅延量設定によるタイミング制
御がなされる。また、この送信制御回路２及び受信制御
回路３には、フォーカス制御系をなすフォーカス最適化
部４，表示位置認識部５，フォーカススイッチ６，スケ
ールスイッチ７Ａ，ポジションスイッチ７Ｂからのフォ
ーカス制御信号が与えられる。

また、送受信回路１から得られたエコーデータは、Ａ／
Ｄ変換器８によりディジタル信号化されＤＳＣ（ディジ
タル・スキャン・コンバータ）９によりＢモード像とし
て超音波走査からＴＶ走査に変換され、Ｄ／Ａ変換器１
０によりアナログ信号化された後にモニタ１１にてＴＶ
走査による表示がなされる。

ここで、本実施例の特徴であるフォーカス制御系につい
て詳細に説明する。すなわち、フォーカススイッチ６は
第５図にて説明したものと同じ構成であって、このフォ
ーカススイッチ６は、８つのフォーカス選択スイッチ６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈを有
し、それぞれフォーカス深さＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，
Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８が設定され、１段フォーカス，
２段フォーカス，３段フォーカス，４段フォーカス，５
段フォーカス，６段フォーカス，７段フォーカス，８段
フォーカスを各種の組合わせで設定することができる。

そして、フォーカススイッチ６のフォーカス選択スイッ
チ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈの
１つ以上が押されると、フォーカス制御系では対応する
フォーカス深さを設定するための遅延データが算出又は
メモリから読出され、該遅延データは送信制御回路２及
び受信制御回路３に与えられ、ここで調整が加えられ、
フォーカス付きのＢモード走査を行うための制御が実施
される。

一方、表示位置認識部５では、画面に現われている画像
の範囲を、倍率とシフト量とにより算出する。フォーカ
ス最適化部４では表示位置認識部５にて算出した表示位
置データに基づき表示画像中に多段フォーカスが設定さ
れるようなフォーカス選択スイッチ６ａ，６ｂ，６ｃ，
６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈの選択変更を行う。

以上の構成の下でフォーカス選択スイッチ６ｂ，６ｄ，
６ｆが押され、フォーカス深さＦ２，Ｆ４，Ｆ６が設定
された第２図（ａ）に示す表示がなされているとする。
ここで、第２図（ｂ）に示すように、スケールスイッチ
７Ａを操作して表示画像をｎ倍に設定すると、表示位置
認識部５は表示範囲ｆ′を計算により求め、フォーカス
最適化部４ではフォーカス深さＦ２，Ｆ４，Ｆ６が表示
画像中に有るか否かを判断する。この例では、Ｆ６は表
示画像中から外れていることが判定されるので、表示画
像中に位置するフォーカス深さＦ２，Ｆ３，Ｆ４に設定
を変更し、該変更データを送信制御回路２及び受信制御
回路３に与える。

また、第２図（ｃ）に示すように、スケールスイッチＡ
を操作して表示画像をｎ倍に設定し且つポジションスイ
ッチ７Ｂを操作してｎ倍表示画像を上方にｄだけシフト
すると、表示位置認識部５は図示のｄ，ｌ，ｌ′により
表示範囲ｆ″を計算により求め、フォーカス最適化部４
ではフォーカス深さＦ２，Ｆ４，Ｆ６が表示画像中に有
るか否かを判断する。この例では、Ｆ２は表示画像中か
ら外れていることが判定されるので、表示画像中に位置
するフォーカス深さＦ４，Ｆ５，Ｆ６に設定を変更し、
該変更データを送信制御回路２及び受信制御回路３に与
える。

このように本実施例によれば、画像の表示範囲を認識し
た結果に基づき、設定されているフォーカスの段数と同
じ段数のフォーカスが、表示されている画像内に相互の
間隔を変更して設定されるので、診断部位や視野範囲を
変更した場合であっても、表示画像中に多段フォーカス
が自動設定されるようになり、診断を容易に行うことが
できる。

これは、フォーカスの位置を意識することなく画像の拡
大や移動を行うことができることになり、診断効率の向
上を図ることができるようになる。

なお、上記の例では、３段フォーカスの例について説明
をしたが、２段以上のフォーカスが設定されているとき
であっても、同様に表示位置を認識し、表示画像中の中
央付近に多段フォーカスが設定されるようにフォーカス
の設定変更を行うようにすることができる。また、送信
フォーカス及び受信フォーカスの少なくとも一方におい
て上述のフォーカス設定変更を行うようにしてもよい。
さらに、画像の拡大を伴う下方シフトや左右シフト、画
像の拡大を伴わない下方シフトや左右シフトにも適用で
きる。また、上記の例では、表示画像の外に多段フォー
カスのいずれかのフォーカスが設定されたときに、自動
的に表示画像中に全てのフォーカスが設定されるように
したものであるが、単にフォーカスの間隔を変更するよ
うにしてもよい。この他本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明では、表示されている画像の表示範
囲を認識する手段と、この手段の認識結果に基づき、設
定されているフォーカスの段数と同じ段数のフォーカス
を、間隔が変更されて設定されるように複数のフォーカ
ス選択スイッチの選択を変更する手段とを具備したこと
により、画像の表示範囲を認識した結果に基づき、設定
されているフォーカスの段数と同じ段数のフォーカス
が、間隔を変更して設定されるので、診断部位や視野範
囲を変更したときに例えば表示画像の外にフォーカスが
設定された場合であっても、例えば表示画像内に多段フ
ォーカスが自動設定されるようになり、診断を容易に行
うことができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波診断装置の一実施例の構
成を示す図、第２図は同実施例の作用を示す図、第３図
は１段フォーカスの原理を示す図、第４図は多段フォー
カスの原理を示す図、第５図はフォーカススイッチを示
す図、第６図は従来例の問題点を説明する図である。 ＵＰ……プローブ、１……送受信回路、２……送信制御
回路、３……受信制御回路、４……フォーカス最適化
部、５……表示位置認識部、６……フォーカススイッ
チ、７Ａ……スケールスイッチ、７Ｂ……ポジションス
イッチ、８……Ａ／Ｄ変換器、９……ＤＳＣ、１０……
Ｄ／Ａ変換器、１１……モニタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に対して超音波を送受波して得られ
   る受信信号に基づいて超音波画像を生成して表示装置に
   表示する超音波診断装置であって、送受波の少なくとも
   一方において異なるフォーカス深さの複数のフォーカス
   をそれぞれ設定するための複数のフォーカス選択スイッ
   チを備え、操作者によって選択されたフォーカス段数の
   フォーカスを送受波の少なくとも一方において設定する
   ようにした超音波診断装置において、 前記表示装置に表示されている超音波画像を移動、拡大
   及び縮小のうち少なくとも一つを実行するための画像変
   換手段と、 前記画像変換手段の実行をする場合に前記表示装置に表
   示される超音波画像の深さ範囲を求める手段と、 前記画像変換手段の実行をする場合に前記選択されてい
   るフォーカス選択スイッチに対応する深さのフォーカス
   が前記求められた深さ範囲に全数存在しないとき、前記
   設定されているフォーカス段数と同数のフォーカスが前
   記深さ範囲に設定されるよう前記フォーカス選択スイッ
   チの選択を変更する手段とを備えたことを特徴とする超
   音波診断装置。