JPH0659282B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
- Publication number
- JPH0659282B2 JPH0659282B2 JP2085868A JP8586890A JPH0659282B2 JP H0659282 B2 JPH0659282 B2 JP H0659282B2 JP 2085868 A JP2085868 A JP 2085868A JP 8586890 A JP8586890 A JP 8586890A JP H0659282 B2 JPH0659282 B2 JP H0659282B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay
- point
- elements
- time
- delay amount
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、超音波を利用して医療の診断を行うための
超音波診断装置に関する。
超音波診断装置に関する。
超音波診断装置では、通常、超音波の送波、受波につい
て電子的な集束及び偏向制御が行われている。すなわ
ち、超音波プローブは多数の超音波振動子エレメントか
らなり、そのエレメントの各々に１つの駆動パルスをそ
れぞれ遅延させて与え、その遅延量を制御することによ
って送波超音波パルスを１点に集束させたり、あるいは
各エレメントからの受波信号をそれぞれ遅延させ、その
遅延量を制御することによってある点を受波焦点とする
ようにしている。また、その遅延量を非対称とすること
によって焦点位置を傾けて偏向させる。
て電子的な集束及び偏向制御が行われている。すなわ
ち、超音波プローブは多数の超音波振動子エレメントか
らなり、そのエレメントの各々に１つの駆動パルスをそ
れぞれ遅延させて与え、その遅延量を制御することによ
って送波超音波パルスを１点に集束させたり、あるいは
各エレメントからの受波信号をそれぞれ遅延させ、その
遅延量を制御することによってある点を受波焦点とする
ようにしている。また、その遅延量を非対称とすること
によって焦点位置を傾けて偏向させる。
しかしながら、このような超音波の電子的な制御を行う
場合、画像のずれや歪が生じるという問題がある。とく
に、受波焦点を１つのエコーの受信時に切り換えていく
いわゆるダイナミックフォーカスを行うときに各フォー
カス段において開口面（同時駆動するエレメント数）の
変化が大きいと、画像上、距離方向にずれが生じ正確な
画像が得られない。また、ドプラ信号測定の場合、サン
プルポジションにずれが生じて正確な場所指定ができな
い。 この発明は、画像のずれや歪が生じないように改善した
超音波診断装置を提供することを目的とする。
場合、画像のずれや歪が生じるという問題がある。とく
に、受波焦点を１つのエコーの受信時に切り換えていく
いわゆるダイナミックフォーカスを行うときに各フォー
カス段において開口面（同時駆動するエレメント数）の
変化が大きいと、画像上、距離方向にずれが生じ正確な
画像が得られない。また、ドプラ信号測定の場合、サン
プルポジションにずれが生じて正確な場所指定ができな
い。 この発明は、画像のずれや歪が生じないように改善した
超音波診断装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、この発明による超音波診断
装置においては、多数の超音波振動子エレメントを有す
るプローブと、送波または受波信号をエレメントごとに
遅延させる遅延装置と、同時に送波または受波する複数
エレメントのうちの原点に相当するエレメントに与える
遅延量が同じものとなるように各エレメントの遅延量に
オフセット遅延量を加えたものとする遅延量制御装置と
が備えられることが特徴となっている。
装置においては、多数の超音波振動子エレメントを有す
るプローブと、送波または受波信号をエレメントごとに
遅延させる遅延装置と、同時に送波または受波する複数
エレメントのうちの原点に相当するエレメントに与える
遅延量が同じものとなるように各エレメントの遅延量に
オフセット遅延量を加えたものとする遅延量制御装置と
が備えられることが特徴となっている。
同時に送波または受波する複数エレメントの各々の遅延
量は、焦点距離が偏向角あるいは開口面によって定ま
る。この遅延量にオフセット遅延量を加えて、その複数
エレメントのうちの原点に相当するエレメントに与える
遅延量を同じものとする。たとえば、開口面を変えて行
うダイナミックフォーカス時に、その各フォーカス段の
間で等しくする。 原点に相当するエレメントについての遅延量が同じであ
るということは、つねに同じ距離だけ焦点をずらしたこ
とになり、焦点のずれ量がたとえば開口面が変わること
により変化するということを避けることができる。 そのため、画像のずれや歪を防止できるとともに、ドプ
ラ信号測定の場合のサンプルポジションのずれを防止で
きる。
量は、焦点距離が偏向角あるいは開口面によって定ま
る。この遅延量にオフセット遅延量を加えて、その複数
エレメントのうちの原点に相当するエレメントに与える
遅延量を同じものとする。たとえば、開口面を変えて行
うダイナミックフォーカス時に、その各フォーカス段の
間で等しくする。 原点に相当するエレメントについての遅延量が同じであ
るということは、つねに同じ距離だけ焦点をずらしたこ
とになり、焦点のずれ量がたとえば開口面が変わること
により変化するということを避けることができる。 そのため、画像のずれや歪を防止できるとともに、ドプ
ラ信号測定の場合のサンプルポジションのずれを防止で
きる。
以下、この発明の一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図において、超音波プローブ１は
多数の超音波振動子エレメントからなり、そのエレメン
トのそれぞれには、送波用ディレイライン２と、受波用
ディレイライン３、４とが接続されている。送波駆動パ
ルスが、この送波用ディレイライン２を経てそれぞれ遅
延させられた後、各エレメントに与えられ、各エレメン
トからの受波信号が受波用ディレイライン３、４を経て
それぞれ遅延させられる。受波用ディレイライン３、４
が２組備えられているのは、ダイナミックフォーカス時
に交互に使用するためである。 これらディレイライン２、３、４はコントロールデータ
によってその各々の遅延量が制御される。このコントロ
ールデータは、メモリ（ＲＡＭまたはＲＯＭなど）５に
格納された偏向やフォーカスの遅延データに、メモリ
（ＲＡＭまたはＲＯＭなど）６に格納されたオフセット
遅延データを加算器７により加えたものとなっている。
そのため、同時に送波あるいは受波する複数のエレメン
トの原点に相当するエレメントに与える遅延量が、たと
えばダイナミックフォーカスの各フォーカス段の間で同
じものとなる。 この遅延量について詳しく説明する。まず、オフセット
遅延データが加えられない場合について説明する。第２
図に示すようにプローブにおいて平面上に並７個のエレ
メントＥで点Ｆ１からの超音波を受波することを考え
る。この点Ｆ１がエレメント配列の中心を通る法線上に
あるとすると、Ｆ１からの超音波は中央のエレメントに
最も早い時点で到達し、上下端のエレメントには最も遅
く到達する。そこで、矢印で示すような遅延量ｄｔを各
エレメントの受波信号に与える。すると、遅延後では、
点Ｆ１からの超音波による信号は同時刻となり、点線で
示したような湾曲した面に各エレメントを配置したこと
と同じに、受波時の焦点がＦ１となったことになる。 これを受波信号波形で示すと、第３図のようになる。第
３図は時刻Ｔで音波が発生したときの音圧波形であり、
波形Ａは中央のエレメントから得られる受波信号の波形
であり、波形Ｂはその両隣りのエレメントからのもので
あり、波形Ｃはさらにその両隣りのエレメントからのも
の、波形Ｄは両端のエレメントからのものである。この
ように音圧波形は距離的に最も近い中央において一番早
く、中央から離れるにしたがって距離が大きくなるので
遅れる。そこで、最も遅いものに時刻が合うようにそれ
ぞれ遅延させれば、それらの音圧波形はその最も遅いも
のの時刻で重なり合って結像し、点Ｆ付近の信号感度が
上がる。この場合中央のエレメントについての遅延時間
ｄｔ１が最も大きく、この時間ｄｔ１だけ遅延させると
いうことは、得られた受波信号を、中央のエレメントか
らみてその遅延時間ｄｔ１に相当する距離だけ実際の点
Ｆ１よりも遠い点Ｆ１′からのものとして扱うことを意
味している。中央のエレメントを原点として遅延時間を
決めている場合、画像は、画面において実際よりも深く
現れる。 点Ｆ１よりも遠い点Ｆ２について見てみると、この点Ｆ
２からの超音波が中央のエレメントに到達する時刻と上
下端のエレメントに到達する時刻との差は、点Ｆ１の場
合よりも少ないことがわかる。すなわち、中央のエレメ
ントに与えるべき遅延量ｄｔ２は、ｄｔ１よりも小さい
ものでよい。そこで、この遅延量を与えた場合の点Ｆ２
の点Ｆ２′へのずれ量は、点Ｆ１から点Ｆ１′までのず
れ量よりも小さいことになる。 したがって、このように焦点距離を変えた場合に生じる
ずれ量が異なることによって、１つのエコー信号を受波
しているときに焦点距離を変化させるダイナミックフォ
ーカスを行うときは、その焦点距離の切り替わり目付近
で画像にずれが生じることになる。 また、開口面を変化させるときも同様である。第４図に
示すように７個のエレメントで受波しているときには中
央のエレメントには遅延時間ｄｔ１を与える必要がある
が、その両端を除いた５個のエレメントで受波する場合
には中央のエレメントにそれよりは短い遅延時間ｄｔ２
を与えればよい。すなわち、第５図に示すように最も遅
く到来する音圧波形はエレメントが５個の場合波形Ｃで
あるため、それと同時刻となるように最も早い中央のエ
レメントからの受波信号（波形Ａ）を遅らせればよいか
らである。 偏向の場合は第６図に示すように、同じ焦点距離でも偏
向角が異なると結像時刻が異なる。たとえば第６図の点
Ｆ１からの音波が上端のエレメントに達するまでの時間
は、点Ｆ２からの音波が上端のエレメントに達するまで
の時間よりも長い。各エレメントの受波信号波形は第７
図のようになる。波形Ａ〜Ｇは上端から下端までの各エ
レメントに対応する。実線は点Ｆ１からの音圧波形を、
点線は点Ｆ２からの音圧波形を示す。そのため、各エレ
メントからの受波信号に遅延時間を与えて遅延させるこ
とにより最も遅いものに時間的に一致させる場合でも、
その一致させる時刻が異なる。また、中央のエレメント
に与える遅延時間もｄｔ１、ｄｔ２と異なり、その結
果、中央のエレメントからみた場合、Ｆ１からＦ１′、
Ｆ２からＦ２′へのずれが生じることになるとともに、
そのずれ量が異なり、結果的に円弧が楕円のように表さ
れる画像の歪となる。 なお、受波について説明してきたが、送波についても同
様である。 これら焦点距離の切り換え、開口面の変化及び偏向が組
み合わされると、それらの画像の段差、歪が重なること
になる。そのため、とくにダイナミックフォーカスにお
けるＢモード像を得る場合に、たとえば７．５ＭＨｚな
どの分解能の高いプローブを用いて画面拡大を行うとき
フォーカスの切り替わりでの段差が目だつことになる。 そこで、上記のようにオフセット遅延データを加えてい
る。このオフセット遅延時間は第２図、第３図における
ｄｔ１とｄｔ２との時間差、第４図、第５図におけるｄ
ｔ１とｄｔ２との時間差、第６図、第７図におけるｄｔ
１とｄｔ２との時間差に相当する。この時間差Δｔ（＝
ｄｔ１−ｔｄ２）をたとえば第２図の点Ｆ２を焦点とし
たときの各エレメントからの受波信号に一律に加えれ
ば、Ｆ１からＦ１′へのずれ量と同じだけＦ２をずらす
ことができ、焦点距離を変えたとしても画像にずれが生
じることを避けることができる。また、第４図や、第６
図の場合もずれ量を同じにできる。 このオフセット遅延時間Δｔは、たとえばダイナミック
フォーカスにおいて焦点距離及び開口面を切り換えると
きその各々のフォーカス段で遅延時間が求められている
場合に、原点に相当するエレメントに関して、最も大き
な遅延時間から各フォーカス段での遅延時間を引くこと
により得られる。この計算はあらかじめ行い、その結果
をフォーカス段ごとにメモリ６に書き込んでおけばよ
い。
詳細に説明する。第１図において、超音波プローブ１は
多数の超音波振動子エレメントからなり、そのエレメン
トのそれぞれには、送波用ディレイライン２と、受波用
ディレイライン３、４とが接続されている。送波駆動パ
ルスが、この送波用ディレイライン２を経てそれぞれ遅
延させられた後、各エレメントに与えられ、各エレメン
トからの受波信号が受波用ディレイライン３、４を経て
それぞれ遅延させられる。受波用ディレイライン３、４
が２組備えられているのは、ダイナミックフォーカス時
に交互に使用するためである。 これらディレイライン２、３、４はコントロールデータ
によってその各々の遅延量が制御される。このコントロ
ールデータは、メモリ（ＲＡＭまたはＲＯＭなど）５に
格納された偏向やフォーカスの遅延データに、メモリ
（ＲＡＭまたはＲＯＭなど）６に格納されたオフセット
遅延データを加算器７により加えたものとなっている。
そのため、同時に送波あるいは受波する複数のエレメン
トの原点に相当するエレメントに与える遅延量が、たと
えばダイナミックフォーカスの各フォーカス段の間で同
じものとなる。 この遅延量について詳しく説明する。まず、オフセット
遅延データが加えられない場合について説明する。第２
図に示すようにプローブにおいて平面上に並７個のエレ
メントＥで点Ｆ１からの超音波を受波することを考え
る。この点Ｆ１がエレメント配列の中心を通る法線上に
あるとすると、Ｆ１からの超音波は中央のエレメントに
最も早い時点で到達し、上下端のエレメントには最も遅
く到達する。そこで、矢印で示すような遅延量ｄｔを各
エレメントの受波信号に与える。すると、遅延後では、
点Ｆ１からの超音波による信号は同時刻となり、点線で
示したような湾曲した面に各エレメントを配置したこと
と同じに、受波時の焦点がＦ１となったことになる。 これを受波信号波形で示すと、第３図のようになる。第
３図は時刻Ｔで音波が発生したときの音圧波形であり、
波形Ａは中央のエレメントから得られる受波信号の波形
であり、波形Ｂはその両隣りのエレメントからのもので
あり、波形Ｃはさらにその両隣りのエレメントからのも
の、波形Ｄは両端のエレメントからのものである。この
ように音圧波形は距離的に最も近い中央において一番早
く、中央から離れるにしたがって距離が大きくなるので
遅れる。そこで、最も遅いものに時刻が合うようにそれ
ぞれ遅延させれば、それらの音圧波形はその最も遅いも
のの時刻で重なり合って結像し、点Ｆ付近の信号感度が
上がる。この場合中央のエレメントについての遅延時間
ｄｔ１が最も大きく、この時間ｄｔ１だけ遅延させると
いうことは、得られた受波信号を、中央のエレメントか
らみてその遅延時間ｄｔ１に相当する距離だけ実際の点
Ｆ１よりも遠い点Ｆ１′からのものとして扱うことを意
味している。中央のエレメントを原点として遅延時間を
決めている場合、画像は、画面において実際よりも深く
現れる。 点Ｆ１よりも遠い点Ｆ２について見てみると、この点Ｆ
２からの超音波が中央のエレメントに到達する時刻と上
下端のエレメントに到達する時刻との差は、点Ｆ１の場
合よりも少ないことがわかる。すなわち、中央のエレメ
ントに与えるべき遅延量ｄｔ２は、ｄｔ１よりも小さい
ものでよい。そこで、この遅延量を与えた場合の点Ｆ２
の点Ｆ２′へのずれ量は、点Ｆ１から点Ｆ１′までのず
れ量よりも小さいことになる。 したがって、このように焦点距離を変えた場合に生じる
ずれ量が異なることによって、１つのエコー信号を受波
しているときに焦点距離を変化させるダイナミックフォ
ーカスを行うときは、その焦点距離の切り替わり目付近
で画像にずれが生じることになる。 また、開口面を変化させるときも同様である。第４図に
示すように７個のエレメントで受波しているときには中
央のエレメントには遅延時間ｄｔ１を与える必要がある
が、その両端を除いた５個のエレメントで受波する場合
には中央のエレメントにそれよりは短い遅延時間ｄｔ２
を与えればよい。すなわち、第５図に示すように最も遅
く到来する音圧波形はエレメントが５個の場合波形Ｃで
あるため、それと同時刻となるように最も早い中央のエ
レメントからの受波信号（波形Ａ）を遅らせればよいか
らである。 偏向の場合は第６図に示すように、同じ焦点距離でも偏
向角が異なると結像時刻が異なる。たとえば第６図の点
Ｆ１からの音波が上端のエレメントに達するまでの時間
は、点Ｆ２からの音波が上端のエレメントに達するまで
の時間よりも長い。各エレメントの受波信号波形は第７
図のようになる。波形Ａ〜Ｇは上端から下端までの各エ
レメントに対応する。実線は点Ｆ１からの音圧波形を、
点線は点Ｆ２からの音圧波形を示す。そのため、各エレ
メントからの受波信号に遅延時間を与えて遅延させるこ
とにより最も遅いものに時間的に一致させる場合でも、
その一致させる時刻が異なる。また、中央のエレメント
に与える遅延時間もｄｔ１、ｄｔ２と異なり、その結
果、中央のエレメントからみた場合、Ｆ１からＦ１′、
Ｆ２からＦ２′へのずれが生じることになるとともに、
そのずれ量が異なり、結果的に円弧が楕円のように表さ
れる画像の歪となる。 なお、受波について説明してきたが、送波についても同
様である。 これら焦点距離の切り換え、開口面の変化及び偏向が組
み合わされると、それらの画像の段差、歪が重なること
になる。そのため、とくにダイナミックフォーカスにお
けるＢモード像を得る場合に、たとえば７．５ＭＨｚな
どの分解能の高いプローブを用いて画面拡大を行うとき
フォーカスの切り替わりでの段差が目だつことになる。 そこで、上記のようにオフセット遅延データを加えてい
る。このオフセット遅延時間は第２図、第３図における
ｄｔ１とｄｔ２との時間差、第４図、第５図におけるｄ
ｔ１とｄｔ２との時間差、第６図、第７図におけるｄｔ
１とｄｔ２との時間差に相当する。この時間差Δｔ（＝
ｄｔ１−ｔｄ２）をたとえば第２図の点Ｆ２を焦点とし
たときの各エレメントからの受波信号に一律に加えれ
ば、Ｆ１からＦ１′へのずれ量と同じだけＦ２をずらす
ことができ、焦点距離を変えたとしても画像にずれが生
じることを避けることができる。また、第４図や、第６
図の場合もずれ量を同じにできる。 このオフセット遅延時間Δｔは、たとえばダイナミック
フォーカスにおいて焦点距離及び開口面を切り換えると
きその各々のフォーカス段で遅延時間が求められている
場合に、原点に相当するエレメントに関して、最も大き
な遅延時間から各フォーカス段での遅延時間を引くこと
により得られる。この計算はあらかじめ行い、その結果
をフォーカス段ごとにメモリ６に書き込んでおけばよ
い。
この発明の超音波診断装置によれば、Ｂモード像のずれ
や歪を解消し、ドプラ信号測定におけるサンプルポジシ
ョンのずれを固定し正確な場所指定を可能にする。
や歪を解消し、ドプラ信号測定におけるサンプルポジシ
ョンのずれを固定し正確な場所指定を可能にする。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図、第
４図、第６図は超音波の伝達とエレメント配列と遅延時
間との関係を示す模式図、第３図、第５図、第７図は波
形図である。 １……プローブ、２……送波用ディレイライン、３、４
……受波用ディレイライン、５、６……メモリ、７……
加算器。
４図、第６図は超音波の伝達とエレメント配列と遅延時
間との関係を示す模式図、第３図、第５図、第７図は波
形図である。 １……プローブ、２……送波用ディレイライン、３、４
……受波用ディレイライン、５、６……メモリ、７……
加算器。
Claims (1)
- 【請求項１】多数の超音波振動子エレメントを有するプ
ローブと、送波または受波信号を各エレメントごとに遅
延させる遅延装置と、同時に送波または受波する複数エ
レメントのうちの原点に相当するエレメントに与える遅
延量が同じものとなるように各エレメントの遅延量にオ
フセット遅延量を加えたものとする遅延量制御装置とを
備えることを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085868A JPH0659282B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085868A JPH0659282B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286748A JPH03286748A (ja) | 1991-12-17 |
| JPH0659282B2 true JPH0659282B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=13870875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085868A Expired - Fee Related JPH0659282B2 (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659282B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-31 JP JP2085868A patent/JPH0659282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03286748A (ja) | 1991-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070810 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080810 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090810 Year of fee payment: 15 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |