JPH07148167A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質が良好で、フレームレートが大きい超音
波断層像が得られる超音波診断装置を提供する。 【構成】 複数の振動素子を配列してなる振動子アレイ
(1) と、この振動子アレイから、超音波の送受波を行う
ための複数の振動素子または複数の振動素子群(3a,3b)
を並列的に順次選択するマルチプレクサ(2) と、選択さ
れた複数の振動素子または振動素子群から超音波を送波
させるために、各振動素子または振動素子群を駆動する
複数の送信回路(4a,4b) と、これら各振動素子または振
動素子群で受波される超音波の反射信号を処理してそれ
ぞれ対応する方向の受信信号を得る複数の受信合成手段
(5a,6a,8a;5b,6b,8b) と、これら複数の受信合成手段か
らの受信信号に基づいて１つの超音波画像を作成するデ
ジタルスキャンコンバータ(9) とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生体に対して超音波
の送受信を行って、生体内の超音波断層像を得る超音波
診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置として、例えば、機械式
に回転する振動子から超音波を送受信して、胃壁や腸壁
の体内断層像を得るようにした超音波内視鏡が種々提案
されている。しかしながら、かかる超音波内視鏡におい
ては、振動子をフレキシブルシャフトを介して回転させ
るようにしているため、回転伝達が安定せず、出力画像
が流れたり、揺れたりするという不具合があった。

【０００３】このような不具合を解決するものとして、
本願人は例えば特開平５−９２００２号公報において、
プローブ先端部にアレイ型振動子を組み込んで、開口合
成法により超音波画像の合成を行うようにしたものを提
案している。かかる超音波診断装置においては、１つの
画像を得るために、観測視野に応じた時間間隔で、多方
向または多数の振動素子について１回ずつ超音波の送受
波を行って、例えば５１２の音線データを得、これら音
線データに基づいて座標変換、補間処理等を行って超音
波断層像を表示器に出力するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の本願人が先に提
案した超音波診断装置によれば、画像の流れや、揺れが
生じない安定した超音波断層像を得ることができるが、
本発明者による種々の実験によれば、以下に示すような
改良すべき点があることが判明した。すなわち、かかる
超音波診断装置においては、観測視野に応じた時間間隔
で、多方向または多数の振動素子について超音波駆動を
行って１つの断層像を構築するが、ここで断層像の画質
を良くするためには、画像を構成する超音波の音線数が
一般には、５１２本以上必要となる。

【０００５】また、生体を対象とする超音波診断装置に
おいては、観測対象物が絶えず動くことから、画像構成
時間を短く、言い換えれば単位時間当たりの画像構成数
すなわちフレームレートをできる限り大きくする必要が
ある。

【０００６】しかし、上記の音線数およびフレームレー
トは、互いにトレードオフの関係にあり、画質を良くす
るために音線数を多くするとフレームレートが小さくな
り、またフレームレートを大きくしようとすると、音線
数を少なくして画質を犠牲にしなければならないという
問題がある。

【０００７】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たもので、超音波の音線数を多くしたままで、画像構成
時間を短くでき、したがって画質が良好で、フレームレ
ートが大きい超音波断層像が得られるよう適切に構成し
た超音波診断装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、複数の振動素子を配列してなる振動
子アレイと、この振動子アレイから、超音波の送受波を
行うための複数の振動素子または複数の振動素子群を並
列的に順次選択するマルチプレクサと、選択された複数
の振動素子または振動素子群から超音波を送波させるた
めに、各振動素子または振動素子群を駆動する複数の送
信回路と、これら各振動素子または振動素子群で受波さ
れる超音波の反射信号を処理してそれぞれ対応する方向
の受信信号を得る複数の受信合成手段と、これら複数の
受信合成手段からの受信信号に基づいて１つの超音波画
像を作成するデジタルスキャンコンバータとを具える。

【０００９】

【作用】かかる構成において、振動子アレイは、マルチ
プレクサにより超音波の送受波を行うための複数の振動
素子または複数の振動素子群が順次選択され、その選択
された複数の振動素子または複数の振動素子群からそれ
ぞれの送信回路によって超音波が送波される。これら超
音波のエコーは、各振動素子または振動素子群で受波さ
れ、その反射信号は各受信合成手段で処理されてそれぞ
れ対応する方向の受信信号が得られ、これら受信合成手
段からの受信信号に基づいてデジタルスキャンコンバー
タにおいて１つの超音波画像が作成される。

【００１０】このように、マルチプレクサにより複数の
振動素子または複数の振動素子群を並列的に順次選択し
て超音波の送受波を行うことにより、１つの超音波断層
像を構築するための時間を少なくでき、画質およびフレ
ームレートの向上を図ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の好適実施
例について説明する。図１は、この発明の第１実施例を
示すものである。この実施例は、多数の振動素子を円形
に配列した振動子アレイ１を用い、この振動子アレイ１
からマルチプレクサ２によって第１，第２の振動素子群
３ａ，３ｂを並列的に順次選択して超音波の送受波を行
うものである。マルチプレクサ２で選択される第１の振
動素子群３ａは、送信回路４ａおよび遅延回路５ａにそ
れぞれ接続し、第２の振動素子群３ｂは、送信回路４ｂ
および遅延回路５ｂにそれぞれ接続する。また、送信回
路４ａ，４ｂには発信器１０を接続し、この発信器１０
からの送信トリガに基づいて、送信回路４ａ，４ｂによ
り所望の超音波ビームを作るようにタイミングを調整し
て、マルチプレクサ２を経て第１，第２の振動素子群３
ａ，３ｂを駆動し、これにより生体内に超音波ビーム７
ａ，７ｂを同時に送波させる。なお、第１，第２の振動
素子群３ａ，３ｂは、互いに超音波の干渉が生じないよ
うに、この実施例では正反対となるように選択すると共
に、その各群の素子数は、この実施例では等しくする。

【００１２】超音波ビーム７ａの生体内からのエコー
は、超音波ビーム７ａを送波した振動素子群と同じ第１
の振動素子群３ａで受波し、それらの反射信号をマルチ
プレクサ２および遅延回路５ａを経て合成回路６ａに供
給し、ここで合成処理して選択した第１の振動素子群３
ａに対応する方向の受信信号を得る。同様に、超音波ビ
ーム７ｂの生体内からのエコーは、超音波ビーム７ｂを
送波した振動素子群と同じ第２の振動素子群３ｂで受波
し、それらの反射信号をマルチプレクサ２および遅延回
路５ｂを経て合成回路６ｂに供給し、ここで合成処理し
て選択した第２の振動素子群３ｂに対応する方向の受信
信号を得る。これら合成回路６ａ，６ｂの出力は、それ
ぞれ受信部８ａ，８ｂで適当な大きさに増幅してデジタ
ルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９に供給し、ここで座
標変換や補間処理を行って表示器１２に表示させる。な
お、マルチプレクサ２、デジタルスキャンコンバータ９
等の各部の動作は、コントロール部１１によってタイミ
ング制御する。

【００１３】図２は、マルチプレクサ２によって振動子
アレイ１から第１，第２の振動素子群３ａ，３ｂを選択
する様子を説明するための図である。この実施例では、
第１，第２の振動素子群３ａ，３ｂを、マルチプレクサ
２によって、振動素子を同一方向に１個ずつずらしなが
ら選択して、超音波ビーム７ａ，７ｂが微小角度ずれた
ところで超音波の送受波を行い、これにより第１，第２
の振動素子群３ａ，３ｂによる超音波ビームによって、
３６０°の全周での超音波受信信号を得、これら受信信
号をデジタルスキャンコンバータ９において座標変換お
よび補間処理して表示器１２に見やすい形で表示する。

【００１４】このように、この実施例においては、マル
チプレクサ２によって振動子アレイ１から超音波が互い
に干渉しない第１，第２の振動素子群３ａ，３ｂを並列
的に順次選択して超音波の送受波を行うようにしたの
で、多数の音線数（受信信号）よりなる超音波断層像を
短時間で得ることができる。したがって、断層画像の画
質およびフレームレートを有効に向上することができ
る。

【００１５】図３は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この実施例は、本願人が例えば特開平５−９２
００２号公報において提案した開口合成法を用いる超音
波診断装置を基本原理として、そのフレームレートの向
上を図ったもので、多数の振動素子を円形に配列した振
動子アレイ１から、コントロール部２７の制御のもと
に、マルチプレクサ２０によって互いに離間した２個の
振動素子を並列的に順次選択して超音波の送受波を行う
ものである。

【００１６】マルチプレクサ２０で選択される一方の振
動素子は、パルサ２１ａおよび受信増幅部２２ａにそれ
ぞれ接続し、他方の振動素子は、パルサ２１ｂおよび受
信増幅部２２ｂにそれぞれ接続する。また、パルサ２１
ａ，２１ｂには発信器１０を接続し、この発信器１０か
らの送信トリガに基づいて、パルサ２１ａ，２１ｂで高
振幅のパルスを発生して、マルチプレクサ２０を経て選
択した２個の振動素子を駆動し、これにより生体内に超
音波を同時に送波させる。なお、マルチプレクサ２０で
並列的に選択する２個の振動素子は、互いに超音波の干
渉が生じないように、この実施例では正反対となるよう
に選択する。

【００１７】マルチプレクサ２０で選択された一方の振
動素子から送波された超音波の生体内からのエコーは、
当該振動素子で受波し、その反射信号をマルチプレクサ
２０を経て受信増幅部２２ａで適当な大きさに増幅した
後、Ａ／Ｄコンバータ２３ａでデジタル信号に変換し、
このＡ／Ｄコンバータ２３ａの出力を、コントロール部
２７によるアドレス制御回路２５ａの制御のもとに、選
択されている振動素子に対応する波面メモリ２４ａのメ
モリ領域に波面データとして格納する。同様に、他方の
振動素子から送波された超音波の生体内からのエコー
は、当該振動素子で受波し、その反射信号をマルチプレ
クサ２０を経て受信増幅部２２ｂで適当な大きさに増幅
した後、Ａ／Ｄコンバータ２３ｂでデジタル信号に変換
し、このＡ／Ｄコンバータ２３ｂの出力を、コントロー
ル部２７によるアドレス制御回路２５ｂの制御のもと
に、選択されている他方の振動素子に対応する波面メモ
リ２４ｂのメモリ領域に波面データとして格納する。

【００１８】以上の動作を、マルチプレクサ２０によっ
て並列的に選択する２個の振動素子を同一方向にずらし
ながら超音波の送受波を行い、これにより３６０°の全
周での波面データを波面メモリ２４ａ，２４ｂの対応す
るメモリ領域に格納する。その後、加算回路２６ａ，２
６ｂにおいて、各振動素子から得られた波面データに基
づいて合成処理を行い、それらの出力を音線データとし
てデジタルスキャンコンバータ９に供給する。

【００１９】ここで、各振動素子から得られた波面デー
タを合成するアルゴリズムは、一般に「Ｄｅｌａｙ ａ
ｎｄ Ｓｕｍ」と呼ばれるもので、合成しようとする焦
点と各振動素子との空間距離に応じた送信からの遅れ時
間を考慮して、各振動素子の波面データを加算して焦点
の反射強度を得るものである。このため、波面メモリ２
４ａ，２４ｂの読み出しアドレスを、コントロール部２
７によりアドレス制御回路２５ａを介して制御して、各
波面メモリ２４ａ，２４ｂから焦点に対応する波面デー
タを一連して出力させ、それらの一連の波面データを加
算回路２６ａ，２６ｂで加算して、焦点における超音波
の音線データを得る。このようにして、各加算回路２６
ａ，２６ｂから得られた音線データは、コントロール部
２７の制御のもとに、デジタルスキャンコンバータ９で
座標変換および補間処理して、表示器１２にラジアル画
像として表示する。

【００２０】このように、この実施例によれば、マルチ
プレクサ２０によって振動子アレイ１から超音波が互い
に干渉しない２個の振動素子を並列的に順次選択して超
音波の送受波を行い、各振動素子の波面データを開口合
成法により処理して超音波断層像を得るようにしたの
で、フレームレートを有効に向上することができる。

【００２１】なお、この発明は、上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能
である。例えば、第１実施例では、２つの振動素子群を
選択して２本の超音波ビームを送波するようにしたが、
超音波ビームが互いに干渉しなければ、３本以上の超音
波ビームを同時に発生するように、３つ以上の振動素子
群を並列的に選択するよう構成することもできる。この
ようにすれば、画質を低下させることなく、さらにフレ
ームレートを向上することができる。同様に、第２実施
例においても、同時に送波する超音波が互いに干渉しな
いように、３個以上の振動素子を並列的に選択して、さ
らにフレームレートを向上させるよう構成することもで
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、マル
チプレクサにより複数の振動素子または複数の振動素子
群を並列的に順次選択して超音波の送受波を行うように
したので、超音波の音線数を多くしたままで画像構成時
間を短くでき、したがって画質が良好で、フレームレー
トが大きい超音波断層像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す図である。

【図２】図１に示すマルチプレクサによる振動素子群の
選択の様子を説明するための図である。

【図３】この発明の第２実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 振動子アレイ ２ マルチプレクサ ３ａ，３ｂ 振動素子群 ４ａ，４ｂ 送信回路 ５ａ，５ｂ 遅延回路 ６ａ，６ｂ 合成回路 ７ａ，７ｂ 超音波ビーム ８ａ，８ｂ 受信部 ９ デジタルスキャンコンバータ １０ 発信器 １１ コントロール部 １２ 表示器 ２０ マルチプレクサ ２１ａ，２１ｂ パルサ ２２ａ，２２ｂ 受信増幅部 ２３ａ，２３ｂ Ａ／Ｄコンバータ ２４ａ，２４ｂ 波面メモリ ２５ａ，２５ｂ アドレス制御回路 ２６ａ，２６ｂ 加算回路 ２７ コントロール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の振動素子を配列してなる振動子ア
   レイと、 この振動子アレイから、超音波の送受波を行うための複
   数の振動素子または複数の振動素子群を並列的に順次選
   択するマルチプレクサと、 選択された複数の振動素子または振動素子群から超音波
   を送波させるために、各振動素子または振動素子群を駆
   動する複数の送信回路と、 これら各振動素子または振動素子群で受波される超音波
   の反射信号を処理してそれぞれ対応する方向の受信信号
   を得る複数の受信合成手段と、 これら複数の受信合成手段からの受信信号に基づいて１
   つの超音波画像を作成するデジタルスキャンコンバータ
   とを具えることを特徴とする超音波診断装置。