JPH11318889A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、超音波診断装置でのリアルタ
イム３次元映像法において、画像のアーチファクトを軽
減することにより、３次元画像の画質及び信頼性を高め
ることである。 【解決手段】本発明は、超音波プローブ１４と、超音波
プローブ１４を駆動して被検体内の３次元領域を超音波
で走査する送受信に関わる構成要素１１，１２，１３，
２１，２２，２３と、この走査により得られた受信信号
の出力から高調波成分を抽出するバンドパスフィルタ２
４と、高調波成分に基づいて３次元画像を生成する３次
元再構成部２５とを具備する。
イム３次元映像法において、画像のアーチファクトを軽
減することにより、３次元画像の画質及び信頼性を高め
ることである。 【解決手段】本発明は、超音波プローブ１４と、超音波
プローブ１４を駆動して被検体内の３次元領域を超音波
で走査する送受信に関わる構成要素１１，１２，１３，
２１，２２，２３と、この走査により得られた受信信号
の出力から高調波成分を抽出するバンドパスフィルタ２
４と、高調波成分に基づいて３次元画像を生成する３次
元再構成部２５とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の内部の３
次元領域を超音波で走査し、得られた受信信号からリア
ルタイムで３次元画像を生成し表示する超音波診断装置
に関する。
次元領域を超音波で走査し、得られた受信信号からリア
ルタイムで３次元画像を生成し表示する超音波診断装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検体内部の３次元領域を超音波で走査
するいわゆる３次元スキャンの方法については、以下の
２つに大別できる。一つ目の方法は、複数の振動子が２
次元的に配列されている２次元アレイ型プローブを使っ
て、遅延操作による偏向のみで超音波ビームを縦横に振
って３次元的にスキャンする方法で、一方、２つ目は、
スライス方向の分割数が比較的少ない簡易な２次元アレ
イ型プローブをスライス方向に機械的に首振りさせるこ
とで、３次元スキャンを実現する方法である。
するいわゆる３次元スキャンの方法については、以下の
２つに大別できる。一つ目の方法は、複数の振動子が２
次元的に配列されている２次元アレイ型プローブを使っ
て、遅延操作による偏向のみで超音波ビームを縦横に振
って３次元的にスキャンする方法で、一方、２つ目は、
スライス方向の分割数が比較的少ない簡易な２次元アレ
イ型プローブをスライス方向に機械的に首振りさせるこ
とで、３次元スキャンを実現する方法である。
【０００３】いずれの方法であっても、３次元領域全体
の走査を短時間のうちに終わらせて、リアルタイム性を
高めるために、太い円錐状又は多角錐状に超音波ビーム
を送信させて、多方向からのエコーを同時に受信するい
わゆる多方向同時受信（同時に多方向に受信ビームを形
成する）が不可欠とされている。
の走査を短時間のうちに終わらせて、リアルタイム性を
高めるために、太い円錐状又は多角錐状に超音波ビーム
を送信させて、多方向からのエコーを同時に受信するい
わゆる多方向同時受信（同時に多方向に受信ビームを形
成する）が不可欠とされている。
【０００４】このようなリアルタイムの３次元映像法の
臨床的な応用として最も期待されているのは、循環器、
特に心臓の診断分野においてである。つまり、心臓心筋
の内膜や外膜等を検出して、その立体的な形態の動きを
観察でき、また、収集した３次元画像から心腔内の容積
等の測定も可能となり、非常に心臓診断に効果的な情報
を提供することができるものである。
臨床的な応用として最も期待されているのは、循環器、
特に心臓の診断分野においてである。つまり、心臓心筋
の内膜や外膜等を検出して、その立体的な形態の動きを
観察でき、また、収集した３次元画像から心腔内の容積
等の測定も可能となり、非常に心臓診断に効果的な情報
を提供することができるものである。
【０００５】しかしながら、周知の通り、超音波の画像
はアーティファクトが多くて、非常に画質が悪く、上述
した内膜や外膜を精度よく抽出できず、この精度の低さ
を、読影する医師の観察力の優秀さで補っているのが現
状である。
はアーティファクトが多くて、非常に画質が悪く、上述
した内膜や外膜を精度よく抽出できず、この精度の低さ
を、読影する医師の観察力の優秀さで補っているのが現
状である。
【０００６】さらに、アーチファクトの現れ方も個人差
が大きく、内膜や外膜の抽出能が低過ぎて医師の観察力
では補えないこともしばしばで、結局、アーチファクト
の比較的少ないある限られた少数の患者に対してのみし
か３次元映像法は適用できない。
が大きく、内膜や外膜の抽出能が低過ぎて医師の観察力
では補えないこともしばしばで、結局、アーチファクト
の比較的少ないある限られた少数の患者に対してのみし
か３次元映像法は適用できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超音
波診断装置でのリアルタイムの３次元映像法において、
画像のアーチファクトを軽減することにより、３次元画
像の画質及び信頼性を高めることである。
波診断装置でのリアルタイムの３次元映像法において、
画像のアーチファクトを軽減することにより、３次元画
像の画質及び信頼性を高めることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波プロー
ブと、前記超音波プローブを駆動して被検体内の３次元
領域を超音波で走査する送受信手段と、前記送受信手段
により得られた受信信号の出力から高調波成分を抽出す
る手段と、前記高調波成分に基づいて３次元画像を生成
する手段とを具備する。（作用）本発明では、高調波成
分に基づいて映像化を行うことで、超音波ビームのビー
ム自体非常に細くシャープになるばかりではなく、サイ
ドローブも非常に軽減される。このため、一般的な基本
波から画像を生成する場合よりも、画質は格段に向上す
る。その画質の向上に伴って、心臓の心筋の内膜等を抽
出する等の処理の精度が高くなり、非常に画質のよい３
次元画像を構築することができる。
ブと、前記超音波プローブを駆動して被検体内の３次元
領域を超音波で走査する送受信手段と、前記送受信手段
により得られた受信信号の出力から高調波成分を抽出す
る手段と、前記高調波成分に基づいて３次元画像を生成
する手段とを具備する。（作用）本発明では、高調波成
分に基づいて映像化を行うことで、超音波ビームのビー
ム自体非常に細くシャープになるばかりではなく、サイ
ドローブも非常に軽減される。このため、一般的な基本
波から画像を生成する場合よりも、画質は格段に向上す
る。その画質の向上に伴って、心臓の心筋の内膜等を抽
出する等の処理の精度が高くなり、非常に画質のよい３
次元画像を構築することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
好ましい実施形態により説明する。図１に実施形態を示
す。超音波プローブ１４の先端部分には、図２に示すよ
うに、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数
の振動子が２次元状（スライス方向Ｘとアレイ方向Ｙ）
に配列されている。このプローブ１４には、送信時には
高圧スイッチ１３を介してパルサ１２が接続され、受信
時には高圧スイッチ１３を介してプリアンプ２１が接続
される。
好ましい実施形態により説明する。図１に実施形態を示
す。超音波プローブ１４の先端部分には、図２に示すよ
うに、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数
の振動子が２次元状（スライス方向Ｘとアレイ方向Ｙ）
に配列されている。このプローブ１４には、送信時には
高圧スイッチ１３を介してパルサ１２が接続され、受信
時には高圧スイッチ１３を介してプリアンプ２１が接続
される。
【００１０】パルサ１２は、送信制御部１１から振動子
毎に送られてくる周波数ｆ0 の高周波パルスを増幅し、
増幅された電圧パルスをそれぞれ対応するプローブ１４
の振動子に印加する。各振動子では電圧パルスを受ける
とその周波数ｆ0 で機械的に振動し、その周波数ｆ0 を
中心として若干広がった周波数スペクトラムを有する超
音波を発生する。超音波の中心周波数を決定する高周波
パルスの周波数ｆ0 は、周波数制御部３２からの情報に
従って送信制御部１１によって、組織ハーモニック映像
法に最適な、つまり生体内で高調波を効果的に発生する
周波数に調整される。
毎に送られてくる周波数ｆ0 の高周波パルスを増幅し、
増幅された電圧パルスをそれぞれ対応するプローブ１４
の振動子に印加する。各振動子では電圧パルスを受ける
とその周波数ｆ0 で機械的に振動し、その周波数ｆ0 を
中心として若干広がった周波数スペクトラムを有する超
音波を発生する。超音波の中心周波数を決定する高周波
パルスの周波数ｆ0 は、周波数制御部３２からの情報に
従って送信制御部１１によって、組織ハーモニック映像
法に最適な、つまり生体内で高調波を効果的に発生する
周波数に調整される。
【００１１】また、超音波をビーム状に収束させ、また
その超音波ビームを所望の方向に送信するには、各振動
子を駆動するタイミング、つまり各振動子に電圧パルス
を印加するタイミングを少しづつずらすといういわゆる
遅延をかけなければならないが、この遅延操作は遅延制
御部３１からの遅延情報に従って送信制御部１１により
制御される。なお、この遅延操作に関しては、本発明の
重要な部分であり、後で詳細に説明する。
その超音波ビームを所望の方向に送信するには、各振動
子を駆動するタイミング、つまり各振動子に電圧パルス
を印加するタイミングを少しづつずらすといういわゆる
遅延をかけなければならないが、この遅延操作は遅延制
御部３１からの遅延情報に従って送信制御部１１により
制御される。なお、この遅延操作に関しては、本発明の
重要な部分であり、後で詳細に説明する。
【００１２】被検体の体内から返ってきた超音波のエコ
ーは、送信時とは逆に、各振動子を機械的に振動させ、
微弱な電気信号を発生させる。これらの微弱な信号は、
高圧スイッチ１３を介してプリアンプ２１で個別に増幅
され、そしてディジタルアナログ変換器２２で個別にデ
ィジタル信号に変換された後、ディジタルビームフォー
マ２３に送られる。ディジタルビームフォーマ２３は、
近年主流を占めている多段フォーカスや多方向同時受信
には不可欠な回路であり、焦点毎及び方向毎に遅延操作
をかけてから各ディジタル信号を加算し、受信方向の異
なる複数の受信信号をパラレルに作成できるものであ
る。
ーは、送信時とは逆に、各振動子を機械的に振動させ、
微弱な電気信号を発生させる。これらの微弱な信号は、
高圧スイッチ１３を介してプリアンプ２１で個別に増幅
され、そしてディジタルアナログ変換器２２で個別にデ
ィジタル信号に変換された後、ディジタルビームフォー
マ２３に送られる。ディジタルビームフォーマ２３は、
近年主流を占めている多段フォーカスや多方向同時受信
には不可欠な回路であり、焦点毎及び方向毎に遅延操作
をかけてから各ディジタル信号を加算し、受信方向の異
なる複数の受信信号をパラレルに作成できるものであ
る。
【００１３】バンドパスフィルタ２４は、図３（ａ），
（ｂ）に示すように、中心周波数ｆ0 の整数倍、ここで
は２倍の周波数を中心とした所定の帯域に通過帯域が設
定されていて、ディジタルビームフォーマ２３で作成さ
れた受信信号から、それに含まれている二次高調波成分
を抽出する。３次元再構成部２５は、高調波信号の包絡
線を検波し、対数増幅し、さらに振幅輝度変換を行う通
常のＢモード処理と同様の処理部分と、ここで得られた
３次元領域分の輝度信号から、指定された臓器、例えば
心臓の心筋の内膜や外膜を抽出し、この結果から内膜や
外膜のサーフェス又はワイヤフレーム等の３次元画像を
再構成する部分とからなる。ここで再構成された３次元
画像は、図示しないディジタルスキャンコンバータを介
してモニタ２６に擬似的な立体画像として表示される。
（ｂ）に示すように、中心周波数ｆ0 の整数倍、ここで
は２倍の周波数を中心とした所定の帯域に通過帯域が設
定されていて、ディジタルビームフォーマ２３で作成さ
れた受信信号から、それに含まれている二次高調波成分
を抽出する。３次元再構成部２５は、高調波信号の包絡
線を検波し、対数増幅し、さらに振幅輝度変換を行う通
常のＢモード処理と同様の処理部分と、ここで得られた
３次元領域分の輝度信号から、指定された臓器、例えば
心臓の心筋の内膜や外膜を抽出し、この結果から内膜や
外膜のサーフェス又はワイヤフレーム等の３次元画像を
再構成する部分とからなる。ここで再構成された３次元
画像は、図示しないディジタルスキャンコンバータを介
してモニタ２６に擬似的な立体画像として表示される。
【００１４】上述したように、本発明では、３次元映像
法に組織ハーモニック法を適用させたことを最大の特徴
とするものであり、これにより所期の目的であるところ
の画像のアーチファクトを軽減し、これにより３次元画
像の画質及び信頼性を高めることを達成するものであ
る。
法に組織ハーモニック法を適用させたことを最大の特徴
とするものであり、これにより所期の目的であるところ
の画像のアーチファクトを軽減し、これにより３次元画
像の画質及び信頼性を高めることを達成するものであ
る。
【００１５】まず、なぜ、組織ハーモニック法を使う
と、画質が向上し得るのか、その理由について説明す
る。プローブ１４から発せられた超音波の波形が生体内
を伝搬するにしたがって、徐々に波形が歪んでいく。こ
れは、図４に示すように、粗密波である超音波が伝搬す
る課程で、圧力（音圧）が高い所では、音速が若干早く
なり、圧力が低い所では、逆に遅くなることに起因して
いる。この現象は、非線形伝搬と称されており、この非
線形伝搬現象によって波形が歪むことによって、中心周
波数ｆ0 の整数倍の周波数成分、つまりハーモニック成
分（高調波成分）が発生する。通常、組織ハーモニック
映像法では、比較的高い振幅が維持されている中心周波
数ｆ0 の２倍の二次高調波成分を用いて映像化が行われ
ている。
と、画質が向上し得るのか、その理由について説明す
る。プローブ１４から発せられた超音波の波形が生体内
を伝搬するにしたがって、徐々に波形が歪んでいく。こ
れは、図４に示すように、粗密波である超音波が伝搬す
る課程で、圧力（音圧）が高い所では、音速が若干早く
なり、圧力が低い所では、逆に遅くなることに起因して
いる。この現象は、非線形伝搬と称されており、この非
線形伝搬現象によって波形が歪むことによって、中心周
波数ｆ0 の整数倍の周波数成分、つまりハーモニック成
分（高調波成分）が発生する。通常、組織ハーモニック
映像法では、比較的高い振幅が維持されている中心周波
数ｆ0 の２倍の二次高調波成分を用いて映像化が行われ
ている。
【００１６】このような高調波の発生過程を考えると、
波形の歪みが大きくなる比較的音圧の高い部分で高調波
が効果的に発生することが分かる。従って、高調波ビー
ムは、図５の斜線部のように、音圧の高い送信音場の中
心付近で非常にシャープに形成される。また、中心周波
数ｆ0 の基本波によるサイドローブは、比較的音圧が低
いことので、そこからは高調波は殆ど発生しない。従っ
て、二次高調波によるサイドローブは無視できるほどに
低い。以上より、二次高調波を用いることにより、非常
にシャープで細いビームを実現できるので、アーチファ
クトは劇的に減少し、それに伴って画質は格段に向上す
る。
波形の歪みが大きくなる比較的音圧の高い部分で高調波
が効果的に発生することが分かる。従って、高調波ビー
ムは、図５の斜線部のように、音圧の高い送信音場の中
心付近で非常にシャープに形成される。また、中心周波
数ｆ0 の基本波によるサイドローブは、比較的音圧が低
いことので、そこからは高調波は殆ど発生しない。従っ
て、二次高調波によるサイドローブは無視できるほどに
低い。以上より、二次高調波を用いることにより、非常
にシャープで細いビームを実現できるので、アーチファ
クトは劇的に減少し、それに伴って画質は格段に向上す
る。
【００１７】また、リアルタイムの３次元映像法では、
１回の送信に対して多方向からエコーを受信する必要が
あり、このために比較的太いビームを送信する必要があ
る。ここで考慮しなければならないのは、高調波の発生
原理であり、つまり高調波は比較的高い音圧のところで
効果的に発生するが、比較的低い音圧のところではあま
り発生しないので、中心周波数ｆ0 付近の基本波を映像
化する一般的な超音波イメージングの場合よりも、振動
子に高い電圧を印加するか、又は強いフォーカスをかけ
て、高い音圧の超音波を生体内で生じさせならない。し
かし、前述のように、リアルタイム３次元の場合には、
太い送信ビームを作る必要があるため、個々の場所での
音圧は低くなってしまう。この意味において、振動子に
高い電圧を印加する必要がある。
１回の送信に対して多方向からエコーを受信する必要が
あり、このために比較的太いビームを送信する必要があ
る。ここで考慮しなければならないのは、高調波の発生
原理であり、つまり高調波は比較的高い音圧のところで
効果的に発生するが、比較的低い音圧のところではあま
り発生しないので、中心周波数ｆ0 付近の基本波を映像
化する一般的な超音波イメージングの場合よりも、振動
子に高い電圧を印加するか、又は強いフォーカスをかけ
て、高い音圧の超音波を生体内で生じさせならない。し
かし、前述のように、リアルタイム３次元の場合には、
太い送信ビームを作る必要があるため、個々の場所での
音圧は低くなってしまう。この意味において、振動子に
高い電圧を印加する必要がある。
【００１８】太いビームを得るために、焦点深度を深く
するような遅延操作が一般的である。しかし、生体内構
造は多様であり、音速特性は不均一である。この不均一
性が音響に対するレンズ効果を発揮して、図６に破線で
示しているように、超音波ビームが遅延操作で予定した
よりも過度に収束してしまう可能性がある。このような
予定外の過度な収束が発生した場合には、特に、高い音
圧で送信することが要求される組織ハーモニック法で
は、生体に局部的に音圧の高い部分ができてしまう可能
性があり、規制されている音響パワーを越えてしまうと
いう問題が起こり得る。
するような遅延操作が一般的である。しかし、生体内構
造は多様であり、音速特性は不均一である。この不均一
性が音響に対するレンズ効果を発揮して、図６に破線で
示しているように、超音波ビームが遅延操作で予定した
よりも過度に収束してしまう可能性がある。このような
予定外の過度な収束が発生した場合には、特に、高い音
圧で送信することが要求される組織ハーモニック法で
は、生体に局部的に音圧の高い部分ができてしまう可能
性があり、規制されている音響パワーを越えてしまうと
いう問題が起こり得る。
【００１９】次にこのようなことを回避するには、以下
に示す方法が好適である。超音波プローブ１４の振動子
の２次元アレイを、図７に示すように、例えば同数の振
動子からなる４つのグループに分化する。ここでは、規
則的に、グループ１として、奇数行奇数列におかれてい
る複数の振動子から構成し、グループ２として、奇数行
偶数列におかれている複数の振動子から構成し、グルー
プ３として、偶数行奇数列におかれている複数の振動子
から構成し、さらにグループ４としては、偶数行偶数列
におかれている複数の振動子から構成している。
に示す方法が好適である。超音波プローブ１４の振動子
の２次元アレイを、図７に示すように、例えば同数の振
動子からなる４つのグループに分化する。ここでは、規
則的に、グループ１として、奇数行奇数列におかれてい
る複数の振動子から構成し、グループ２として、奇数行
偶数列におかれている複数の振動子から構成し、グルー
プ３として、偶数行奇数列におかれている複数の振動子
から構成し、さらにグループ４としては、偶数行偶数列
におかれている複数の振動子から構成している。
【００２０】これらのグループは、遅延操作上のユニッ
トであり、この４つのグループから別々な方向に、つま
り図９に示すように４方向に超音波ビームが同時に送信
されるように、図８（ａ）に示すように列方向Ｘに関す
る遅延パターンを奇数列と偶数列とで変え、また、図８
（ｂ）に示すように行方向Ｙに関する遅延パターンを奇
数行と偶数行とで変えるようになっている。
トであり、この４つのグループから別々な方向に、つま
り図９に示すように４方向に超音波ビームが同時に送信
されるように、図８（ａ）に示すように列方向Ｘに関す
る遅延パターンを奇数列と偶数列とで変え、また、図８
（ｂ）に示すように行方向Ｙに関する遅延パターンを奇
数行と偶数行とで変えるようになっている。
【００２１】このように２次元アレイの全振動子で太い
１本の超音波ビームを送信するのではなく、２次元アレ
イの全振動子を複数、ここでは４つのグループに分けて
グループ毎に別々の方向に超音波ビームを送信するよう
にしたことで、装置側の遅延パターンと、生体内での遅
延パターンとの重なりによって、強いレンズ効果が発揮
され、局部的に高音圧の部分が生じることはない。ここ
で、図１０には、装置側の遅延パターンと重なり合って
強いレンズ効果が発揮されてしまうような生体内での遅
延パターンを示している。図１０（ａ）に示すように、
グループ化しないで１本の太い超音波ビームを送信する
場合、装置側の遅延パターンと重なり合ってレンズ効果
を発揮するのに必要な生体内の遅延パターンとしては、
開口中心に向かって遅延時間が少しずつ長くなるような
緩やかに変化する単調な形状が必要とされる。このよう
な単調な形状は、生体内で存在する可能性があり、従っ
て局部的に高音圧の部分が生じる可能性はゼロとは言え
ない。
１本の超音波ビームを送信するのではなく、２次元アレ
イの全振動子を複数、ここでは４つのグループに分けて
グループ毎に別々の方向に超音波ビームを送信するよう
にしたことで、装置側の遅延パターンと、生体内での遅
延パターンとの重なりによって、強いレンズ効果が発揮
され、局部的に高音圧の部分が生じることはない。ここ
で、図１０には、装置側の遅延パターンと重なり合って
強いレンズ効果が発揮されてしまうような生体内での遅
延パターンを示している。図１０（ａ）に示すように、
グループ化しないで１本の太い超音波ビームを送信する
場合、装置側の遅延パターンと重なり合ってレンズ効果
を発揮するのに必要な生体内の遅延パターンとしては、
開口中心に向かって遅延時間が少しずつ長くなるような
緩やかに変化する単調な形状が必要とされる。このよう
な単調な形状は、生体内で存在する可能性があり、従っ
て局部的に高音圧の部分が生じる可能性はゼロとは言え
ない。
【００２２】一方、本発明のように、２次元アレイの振
動子をグループ化して、多方向に超音波ビームを同時送
信する場合、装置側の遅延パターンと重なり合ってレン
ズ効果を発揮するのに必要な生体内の遅延パターンとし
ては、図１０（ａ）のように緩やかに変化する単調な形
状ではなく、図１０（ｂ）に示すように、遅延時間が空
間的に非常に激しく且つ規則的に変化する複雑な形状が
必要になる。このような遅延時間が激しく且つ規則的に
変化するような複雑な遅延パターンが、生体内で存在す
る可能性は殆ど無く、従って、局部的に高音圧の部分が
生じる可能性は殆どゼロに等しいものである。
動子をグループ化して、多方向に超音波ビームを同時送
信する場合、装置側の遅延パターンと重なり合ってレン
ズ効果を発揮するのに必要な生体内の遅延パターンとし
ては、図１０（ａ）のように緩やかに変化する単調な形
状ではなく、図１０（ｂ）に示すように、遅延時間が空
間的に非常に激しく且つ規則的に変化する複雑な形状が
必要になる。このような遅延時間が激しく且つ規則的に
変化するような複雑な遅延パターンが、生体内で存在す
る可能性は殆ど無く、従って、局部的に高音圧の部分が
生じる可能性は殆どゼロに等しいものである。
【００２３】なお、ここで確認のため、受信のビームフ
ォーミングについても簡単に述べる。送信時にはグルー
プ分けして、グループ毎に異なる遅延操作をかけて、ビ
ームの方向を相違させていたが、受信にはこのグループ
化の概念は導入する必要はなく、全ての振動子から得ら
れた受信信号を用いてビームフォーミングにより、複数
の方向から受信すればよい。
ォーミングについても簡単に述べる。送信時にはグルー
プ分けして、グループ毎に異なる遅延操作をかけて、ビ
ームの方向を相違させていたが、受信にはこのグループ
化の概念は導入する必要はなく、全ての振動子から得ら
れた受信信号を用いてビームフォーミングにより、複数
の方向から受信すればよい。
【００２４】ここで、このように振動子アレイを規則的
にグループに分けると、振動子の間隔が実質的に拡大す
る。振動子の間隔が拡大すると出てくる問題は、図１１
（ａ）、（ｂ）に示すように、グレーティングローブで
ある。周知の通り、グレーティングローブは、振動子の
間隔をＰとすると、メインローブの中心から１／Ｐの距
離に生じるので、グループ分けして同じグループ内の振
動子の間隔が広がると、グレーティングローブがメイン
ローブの中心に近くなりアーチファクトの原因となりか
ねない。
にグループに分けると、振動子の間隔が実質的に拡大す
る。振動子の間隔が拡大すると出てくる問題は、図１１
（ａ）、（ｂ）に示すように、グレーティングローブで
ある。周知の通り、グレーティングローブは、振動子の
間隔をＰとすると、メインローブの中心から１／Ｐの距
離に生じるので、グループ分けして同じグループ内の振
動子の間隔が広がると、グレーティングローブがメイン
ローブの中心に近くなりアーチファクトの原因となりか
ねない。
【００２５】ただし、グレーティングローブはメインロ
ーブよりも音圧が低いので、グレーティングローブによ
り発生する高調波の発生は少ないと考えられる。しか
し、リアルタイム性を向上させるために、同時受信方向
の数を増やし、最低でも、十数方向から同時にエコーを
受信する場合には、グループ数も増えるし、それに伴っ
て同じグループ内の振動子の間隔も広がるため、グレー
ティングローブも十分問題となる可能性もある。
ーブよりも音圧が低いので、グレーティングローブによ
り発生する高調波の発生は少ないと考えられる。しか
し、リアルタイム性を向上させるために、同時受信方向
の数を増やし、最低でも、十数方向から同時にエコーを
受信する場合には、グループ数も増えるし、それに伴っ
て同じグループ内の振動子の間隔も広がるため、グレー
ティングローブも十分問題となる可能性もある。
【００２６】このような場合、グレーティングローブを
軽減するために、例えば、図１２に示すように、振動子
アレイを不規則にただし同数でグループ分けすることが
考えられる。この場合には、振動子の間隔が不定になっ
て、グレーティングローブは１ヶ所に集中して発生する
のではなく、図１３に波線で示すように空間的に分散し
て発生するようになる。このようにグレーティングロー
ブを分散させても、一般的なイメージングでは、メイン
ローブ以外のエネルギーの総量は相変わらず大きいので
それほどの効果は期待できないが、組織ハーモニック法
においては、メインローブ以外の所に音圧の強い部分を
作らないようにすることにより、メインローブ以外から
のハーモニック成分の発生を押さえ、アーティファクト
の少ない画像を得ることができる。なお、本発明は、上
述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実
施可能である。
軽減するために、例えば、図１２に示すように、振動子
アレイを不規則にただし同数でグループ分けすることが
考えられる。この場合には、振動子の間隔が不定になっ
て、グレーティングローブは１ヶ所に集中して発生する
のではなく、図１３に波線で示すように空間的に分散し
て発生するようになる。このようにグレーティングロー
ブを分散させても、一般的なイメージングでは、メイン
ローブ以外のエネルギーの総量は相変わらず大きいので
それほどの効果は期待できないが、組織ハーモニック法
においては、メインローブ以外の所に音圧の強い部分を
作らないようにすることにより、メインローブ以外から
のハーモニック成分の発生を押さえ、アーティファクト
の少ない画像を得ることができる。なお、本発明は、上
述した実施形態に限定されることなく、種々変形して実
施可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、超音波診断装置でのリ
アルタイム３次元映像法において、画像のアーチファク
トを軽減することにより、３次元画像の画質及び信頼性
を高めることができる。
アルタイム３次元映像法において、画像のアーチファク
トを軽減することにより、３次元画像の画質及び信頼性
を高めることができる。
【図１】本発明の一実施形態による超音波診断装置の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図２】図１の超音波プローブの振動子配列を示す図。
【図３】図１のバンドパスフィルタのフィルタ特性図。
【図４】高調波成分の発生原理の説明図。
【図５】高調波成分が多く発生する領域を示す模式図。
【図６】生体内のレンズ効果により角の収束された超音
波ビームを示す図。
波ビームを示す図。
【図７】図１の超音波プローブの振動子アレイの４つの
グループを示す図。
グループを示す図。
【図８】（ａ）は列方向に関して奇数列と偶数列とで別
々にかける遅延パターンを示す図、（ｂ）は行方向に関
して奇数行と偶数行とで別々にかける遅延パターンを示
す図。
々にかける遅延パターンを示す図、（ｂ）は行方向に関
して奇数行と偶数行とで別々にかける遅延パターンを示
す図。
【図９】本実施形態により超音波プローブの振動子アレ
イの４つのグループから４方向に同時に送信される超音
波ビームを示す模式図。
イの４つのグループから４方向に同時に送信される超音
波ビームを示す模式図。
【図１０】（ａ）は１本の太い超音波ビームを送信する
場合に装置側の遅延パターンと重なり合って強いレンズ
効果が発揮されてしまうような生体内での遅延パターン
を示す図、（ｂ）は超音波ビームを多方向に同時に送信
する場合に装置側の遅延パターンと重なり合って強いレ
ンズ効果が発揮されてしまうような生体内での遅延パタ
ーンを示す図。
場合に装置側の遅延パターンと重なり合って強いレンズ
効果が発揮されてしまうような生体内での遅延パターン
を示す図、（ｂ）は超音波ビームを多方向に同時に送信
する場合に装置側の遅延パターンと重なり合って強いレ
ンズ効果が発揮されてしまうような生体内での遅延パタ
ーンを示す図。
【図１１】（ａ）は１次元の音圧分布からみたグレーテ
ィングローブを示す図、（ｂ）は音圧の等高線からみた
グレーティングローブを示す図。
ィングローブを示す図、（ｂ）は音圧の等高線からみた
グレーティングローブを示す図。
【図１２】図１の超音波プローブの振動子アレイを不規
則的に分けた４つのグループを示す図。
則的に分けた４つのグループを示す図。
【図１３】図１２のランダムなグループ分けによりグレ
ーティングローブが空間的に分散する様子を１次元の音
圧分布から示す図。
ーティングローブが空間的に分散する様子を１次元の音
圧分布から示す図。
１１…送信制御部、 １２…パルサ、 １３…高圧スイッチ、 １４…２次元アレイ型超音波プローブ、 ２１…プリアンプ、 ２２…アナログディジタル変換器、 ２３…ディジタルビームフォーマ、 ２４…バンドパスフィルタ、 ２５…３次元再構成部、 ２６…モニタ、 ３１…遅延制御部、 ３２…周波数制御部。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波プローブと、 前記超音波プローブを駆動して被検体内の３次元領域を
超音波で走査する送受信手段と、 前記送受信手段により得られた受信信号から高調波成分
を抽出する手段と、 前記高調波成分に基づいて３次元画像を生成する手段と
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 前記送受信手段は、前記超音波が多方向
に同時に送信されるように前記超音波プローブを駆動す
ることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 前記超音波プローブは、複数の振動子が
２次元状に配列された２次元アレイ型のプローブであ
り、前記送受信手段は、この配列された複数の振動子を
複数のグループに分け、この複数のグループとから別々
な方向に同時に超音波ビームを送信するように前記超音
波プローブを駆動することを特徴とする請求項２記載の
超音波診断装置。 - 【請求項４】 前記送受信手段は、奇数行奇数列にある
振動子からなるグループと、奇数行偶数列にある振動子
からなるグループと、偶数行奇数列にある振動子からな
るグループと、偶数行偶数列にある振動子からなるグル
ープとから別々な方向に同時に超音波ビームを送信する
ように前記超音波プローブを駆動することを特徴とする
請求項３記載の超音波診断装置。 - 【請求項５】 前記送受信手段は、前記２次元状に配列
された振動子をランダムに分けた複数のグループから別
々な方向に同時に超音波ビームが送信されるように前記
超音波プローブを駆動することを特徴とする請求項３記
載の超音波診断装置。 - 【請求項６】 前記送受信手段は、前記被検体内の多方
向から返ってくるエコーを同時に受信することを特徴と
する請求項１記載の超音波診断装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13043098A JP4260920B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 超音波診断装置 |
| US09/167,501 US6123669A (en) | 1998-05-13 | 1998-10-07 | 3D ultrasound imaging using 2D array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13043098A JP4260920B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 超音波診断装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008328180A Division JP4393572B2 (ja) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11318889A true JPH11318889A (ja) | 1999-11-24 |
| JP4260920B2 JP4260920B2 (ja) | 2009-04-30 |
Family
ID=15034058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13043098A Expired - Fee Related JP4260920B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 超音波診断装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6123669A (ja) |
| JP (1) | JP4260920B2 (ja) |
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| JP2002153462A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-28 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
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| JP2004174236A (ja) * | 2002-11-13 | 2004-06-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | 超音波撮像方法及び超音波撮像装置 |
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| KR100849287B1 (ko) * | 2001-09-21 | 2008-07-29 | 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 | 초음파 진단 장치 |
| JP2011010794A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波探触子およびそれを備えた超音波診断装置 |
| JPWO2012144243A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2014-07-28 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
| JP2016507732A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-03-10 | バローレック・チューブズ・フランス | 金属プロフィールの非破壊制御のための装置および方法 |
| JP2016107077A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-20 | キヤノン株式会社 | プローブ、及び被検体情報取得装置 |
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|---|---|---|---|---|
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