JPS58138445A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置、特に配列された複数の超音波
振動子を有し振動子面から被検体に向は超廿波ビームを
送受信しかつこの送受信が振動子面とほぼ平行に移動す
る複数回の連続した走査となるよう電子走査制御される
超音波診断装置に関する。

近年、超音波を利用して診断を行う超音波診断装置が広
く用いられている。この超音波診断装置は体内の組織や
臓器が異なる音響的特性を有することを利用している。

すなわち、超音波をごく短時間だけ体内に放射すると、
超音波が人体組織の中を伝搬する途中で異なった組織の
境界から一部分が反射して返ってくる。超音波が体内を
伝搬するのに時間がかかるから、超音波の発射点に近い
所からの反射波は早く、遠い所からの反射波は遅れて返
ってくる。超音波パルスの放射は一定周期で繰り返され
るが、超音波は波長が短いので一方向へ集中して放射す
ることができ、このように、超音波パルスが体内を伝搬
する途中で次々と発生する反射エコーを検出し、ブラウ
ン管などに表示すれば、体内組織の音響的特性の分布を
表示することができる。その際、健全な組織と腫瘍組織
等は音響的特性が異なるので、ブラウン管上に表示され
たパターンから、組織内に存在する異常の有無およびそ
の位置を知ることができる。

第１図には、従来用いられていた電子走査型の超音波診
断装置が示されそおり、配列された複数個の振動子１０
−１．１０−２．・・・１０−ｎを有するトランスデユ
ーサ１２を備え、このトランスデユーサ１２の撮動子１
０面から前述した超音波ビームの送受信を行う。このよ
うな超音波ビームの送受信は各振動子１０−１．１０−
２．・・１０−ｎに対応して設けられた送受波器１４−
１　、１４−２．・・・１４−ｎを送信トリガ制御回路
１６または超音波信号制御回路１８で電子走査制御する
ことにより行われる。第２図および第３図には、この電
子走査制御が示されている。

すなわち、第２図に示すように、振動子１０面から選択
された複数の振動子に対し遅延量の異なる適当な励振制
御を行い、励振される振動子１０の中心の遅延値を大き
くすることにより、振動子ｌＯから送信する音波の音波
曲を凹面状とし、その結果、所定焦点位置に集束する合
成超音波ビームを送信することができる。そして、超音
波ビームの送信に同期して振動子１０を制御して反射エ
コーの受信を行い、これを遅延加算回路２０に入力する
。ここで送信と同じ遅延量を各振動子を介して得られる
反射エコーに加え、これを加算して受信信号を演算し、
これにより得られる受信信号を高周波増幅器２２を介し
てＴＶモニタ等に出力する。そして、このような動作を
第３図に示すように、振動子を−素子分ずつずらして複
数回連続して行い、振動子１０面とほぼ平行に移動する
複数本の超音波ビームの送受波をもって、ブラウン管上
に断層像をほぼリアルタイムで表示する。

ここにおいて、振動子１０の配列枚数をｎ、］回の超音
波ビームの送受波に際し制御される振動子制御枚数をｍ
とすると、扱動子面１０とほぼ平行に移動する超音波ビ
ームの走査線数Ｎは、Ｎ＝ｎ−ｍ＋ｌ　　　　・・・・
・・・・・（１）の式で表わされ、ブラウン管上の画像
はこのＮ本の超音波ビーム反射波に基づき表示される。

従って、ブラウン管上に表示される画像の分解能を高め
るだめには、超音波ビームの走査線数Ｎを増加すればよ
い。しかし、超音波の音響特性から単位長当たりの配列
振動子数ｎ、振動子の送受信制御枚数ｍに制限があシ、
第１式で示す走査線数Ｎには限度がある。このため、従
来の超音波診断装置では、超音波ビームの走査線数Ｎの
密度が粗く、その結果、第５図（５）に示すように、ブ
ラウン管上に表示される画像も粗いものとなり、診断に
必要な十分な分解能が得られない欠点があった。

このような欠点を改良するため、従来の超音波診断装置
は超音波ビームの中心軸がこれを送受信する振動子の中
心軸に一致することを利用し、超音波ビームの走査線数
密度を２倍としたものが用いられていた。すなわち、振
動子１０の制御枚数を偶数枚と奇数枚とに分けることに
より、第４図に示すように、振動子の配列間隔のμ間隔
おきに超音波ビームを作り出し、２Ｎ本の超音波ビーム
を走査していた。これにより、第５図（Ｂ）に示すよう
に、前述した従来の装置に比し、２倍の分解能を有する
画像をブラウン管上に表示することができＡ　、 しかし、これでは超音波走査線数は２Ｎに制限されてし
まう。このため、ブラウン管上にこれ以上の分解能およ
び画質を備えた画像を表示させようとする場合には、同
一受信信号を２回表示する方法か、または、いったん受
信信号を記憶し隣り同士の線を重みをつけて加算する等
の手段により表示する方法が採用されていた。しかし、
前者の方法では、ブラウン管上に同一線を表示するため
、モザイク調の強い画質となる欠点があった。また後者
の方法では、コンピュータによる複雑な演算処理が必要
となり、更にリアルタイムで表示する必要性から非常に
速い演算速度が要求される。このため、実際に行われる
演算は十分なものではなく、ブラウン管上に表示される
画像は、第５図（Ｃ）に示すように、目的とする部位の
輪郭は強調されるが、分解能が悪化し画像がぼけるとい
う欠点があった。

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされたもので、
その目的は１回の超音波ビームの送信に対する反射波の
受信から同時に２系列の受信情報を得ることにより、受
信信号に重みづけや同一信号の複数回表示をすることな
く画１家表示することができ、しかも、この際得られる
画像を十分高い分解能および優れた画質を有するものと
することができる超音波診断装置を提供することにある
。

この目的を達成するため、本発明の装置は配列された複
数の超音波振動子を有し振動子面から被検体に向は超音
波ビームを送受信しかつこの送受信が振動子面とほぼ平
行に移動する複数回の連続した走査となるよう電子走査
制御される超音波診断装置において、１回の超音波ビー
ムの送受信に対する反射エコーの受信を異なる組合せの
２組の振動子群で行い、１回の超音波ビームの送信につ
き２系列の受信信号を得ることを特徴とする。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。な
お前述した装置と対応する部材には同一４１号を付し、
その説明を省略する。

第６図には、本発明の超音波診断装置の好適な丸施クリ
が示されておシ、従来ｉ置と同様に配列さＪｔだ複数の
振動子１０を有するトランスデユーサ１２と、送受信器
１４と、この送受信器１４を制御する送信トリガ制御回
路１６および超音波信号制御回路１８を備える。

そして、通常の電子走査と同様に第２図に示す如き超音
波ビームの送信を行い、このような走査を複数回連続し
て繰り返しトランスデユーサ１２の振動子１０面とほぼ
平行に移動する複数本の超音波ビームを得る。本実施例
においては、以上の走査を行うに当たり、２Ｎ本の超音
波ビームを走査するため、次のような制御を行っている
。すなわち、超音波ビームの中心軸が励振制御する配列
振動子１０の中心軸と一致することを利用して、第７図
に示すように、トランスデユーサ１２の振動子１０群か
ら偶数枚と奇数枚の振動子を交互に選択し、これを励振
制御することにょシ、トランスデユーサ１２の振動子１
０面とほぼ平行に、しかも各振動子の配列間隔の捧間隔
おきに移動する２Ｎ本の超音波ビームを得る。第８図囚
はこのようにして送信された超音波ビームを示しておシ
、実線は偶数枚の振動子を、破線は奇数枚の振動子を励
振制御して送信した超音波ビームを示している。実施例
においては、振動子ｌＯの総数ｎ＝６４枚、励振制御す
る偶数枚。振。子数。＝８に設定され、す儂たゎ、超音
波ビームの走査線数２Ｎは前記第（１）式から２Ｎ＝２
（６４−８＋１）＝１１４ ２Ｎ＝１１４本となる〇 本発明の特徴は、１回の超音波ビームの送信に対する反
射エコーの受信を、異なる組合せの２組の振動子１０群
で行い、１回の超音波ビームの送信で同時に２系列の受
信信号を形成することにあるＯこれＫより、受信信号に
重み付は等の演算を施して表示したり、または同一信号
の２回表示等の処理を施さなくても、分解能が高くしか
も画質がよい画像をブラウン管に表示できる０例えば、
実施例においてｕ、２Ｎ本の超音波ビームが走査される
が、本発明によれば、１本の超音波ビームにつき２系列
の受信信号が得られるため、走査線密度を２倍にしたと
同様に考えることができる０この結果、ブラウン管上に
は４Ｎ本の超音波ビームの走査に基づいて画像を表示し
たと同様の分解能および画質の画像を表示することがで
きる。

このように、１回の超音波ビームの送信に対し同時に２
系列の受信信号を得るため、本実施例の装置は、２系列
の受信回路３０．３２を設けている。

そして、前述の超音波ビームの送信に同期して送受信器
１４を制御し、超音波ビームの反射波を受信するため選
択された複数の振動子１０を受信状態にセットする。実
施例においては、８枚の振動子を用い、超音波ビームを
送信した時には、その８枚の振動子をそのまま受信用に
セットし、７枚の振動子を用いて超音波ビームを送信し
た時には、その７枚の振動子とこれに隣接する他の１枚
の振動子の計８枚の振動子を受信用にセットする。この
ようにして受信状態にセットされた８枚の振動子１０で
受信された反射エコーは、超音波信号制御回路１８を介
して２系列の受信回路３０　、３２にそれぞれ入力され
、次のようにして、２系列の受信信号が得られる。

まず一方の受信回路３０は、入力される８つの反射エコ
ー乞そのまま利用して、１系列の受信信号を得る。この
。ため、予め８枚の振動子で各反射エコーの位相量が計
算しである遅延加算回路４０−１を設け、入力される８
つの反射エコーに上記位相ｉに基づく遅延加算を施し１
系列の受信信号を演算し、尚周波増幅回路４２−１を介
して出力する。

また他方の受信回路３２は、入力される反射エコーから
切替回路４４により７つの反射エコーを選択し、この７
つの反射エコーに基づき、もう一方の系列の受信信号を
得る。このため、予め７枚の振動子で各反射エコーの位
相量が計算しである遅延加算回路＝１０−２を設け、切
替回路４４を介して入力される７つの反射エコーに上記
位相量に基づく遅延加算を施して、もう一方の系列の受
信信号を演算し、尚周波増幅回路４２−２を介して出力
する。

以上のような各受信回路３０．３２における２系列の受
信信号の演算は同時に行われる。

実施例においては、前述したように、８枚の振動子１゛
による超音波ビームの送信と、７枚の振動子１ｒによる
超音波ビームの送信とが繰シ返し行わＪ【る。このため
、まず８枚の振動子Ｔによる超音波ビームの送信がある
と、遅延加算回路４ｏ−１には、第９図（ａ）に示す８
枚の振動子Ｒを介して反射エコーが入力され、他の遅延
加算回路４ｏ−２には第９図（ｂ）に示す７枚の振動子
Ｒを介して反射エコーが入力される。そして、これら遅
延加算回路４０−１．４０−２は各々に入力される反射
エコーに基づき第１０図のＡＯＤＤ　＊　ＢＯＤＤに示
す受信信号ａ、ｂを演算し、各記憶回路４６−１，４６
−２にそれぞれ入力する。次に７枚の振動子Ｔによる超
音波ビームの送信があると、遅延加算回路４ｏ−１には
、第９図（ｄ）に示す８枚の振動子Ｒを介して反射エコ
ーが入力され、他の遅延回路４０−２には、第９図（Ｃ
）に示す７枚の振動子Ｒを介して反射エコーが入力され
る。そして、これら遅延加算回路４０−１．４０−２は
各々に入力される反射エコーに基づき、第１０図のＩ）
ｏｏｏ　ｌ　ｃｏｏｎに示す受信信号ｄ、　ｃを演算し
、記憶回路４８−１．４８−２にそれぞれ入力する。

これら各記憶回路４６−１．４６−２．４８−１．４８
−２は、既知のラインメモリによる超音波受信信号のＴ
Ｖ走査線変換方法を用いて、入力記憶した各受信信号Ｉ
ｌｌ　ｌ）ｌ　Ｊ　ｃを圧縮率４で時間圧縮して、表示
信号選択回路５０を弁してＴＶモニタに出力し、第１０
図のｌ’ＪＯＤＤに示すように、奇数フィールドの■、
■に受信信号ａ、ｂを表示し、奇数フィールドの■。

（６）に受１に信号ｃ、ｄを表示する。なお記憶回路＝
１８−１．４８−２への受信信号ｄ、ｃの入力は、記憶
回路４６−１．４６−２がフィールドの■、■、■、■
に信号表示を行っている間に竹われる。このような動作
を繰り返して命数フィールドのＭ＝４ｎ＋１゜Ｍ　＝　
４ｎ＋２　（ｎ＝ｏ、　１．２−　）に、第１０図のＢ
ＯＤＤに示す受信信号を順次表示する。そして、奇数フ
ィールドにおける受信信号の表示が終了すると、次に同
様な表示方法により、標準ＴＶ同期信号の等１曲パルス
コントロールによりノーインｐｖ−ス走合する′１゛■
信号の偶数フィールドのＭ　＝　４ｎ＋３゜八Ｉ　＝　
４ｎ＋４　（ｌｉ＝’Ｑ、　Ｌ　２１−）に、第１０図
のＥＩＩＶＩＮに示す受信信号を順次表示する。このよ
うにして、ブラウン管上には、第８図（１３）に示すよ
うに、走査線審１ｆ４Ｎの画像が表示される。

本究明は以上の構成から成り、次にその作用を説明する
。

まず振動子１０−１．〜１０−８が励振制御され超音波
ビームが送信されると、その反射エコーは振動子１０−
１〜１０−８を介して各受信回路３０．３２に入力され
る。そして、受信回路３０の遅延加算回路４０−１は振
動子１０−１〜１０−８を介して入力される反射エコー
から第１０図のＡＯＤＤに示す１系列の受信信号ａを演
算し、これを記憶回路４６−１に記憶させる０これと同
時に、もう一方の受信回路３２の遅延加算回路４０−２
は、振動子１０−２〜１０−８を介して入力される反射
エコーから第１０図のＢ。ＤＤに示すもう一方の受信信
号すを演算し、これを記憶回路４６−２に記憶させる。

そして、記憶回路４６−１　、４６−２は、既知のライ
ンメモリによる超音波受信信号のＴＶ走査線方式を用い
て、第１θ図のＢＯＤＤに示すように、受信信号ａ、ｂ
を圧縮率４で時間圧縮して、奇数フィールドの■、■に
表示する０ 次に振動子１０−２〜１０−８が励振制御され超音波ビ
ームが送信されると、その反射エコーは振動子１０−２
〜１０−９を介して各受信回路３０　、３２に入力され
る。そして％受信回路３０の遅延加算回路４ｏ−１は振
動子１０−２〜１０−９を介して入力される反射エコー
から第１０図の１）。ＤＤに示す受信信号ｄを演算し、
これを記憶回路４８−１に記憶させる。これと同時に、
受信回路３２の遅延加算回路４０−２には、切替回路４
４の動作により、振動子１０−２〜１０−８を介して反
射エコーが入力され、遅延加算回路４０−２はこれら反
射エコーから第１θ図のＣｏｏｏに示す受信信号Ｃを演
算し、これを記憶回路４８−２に記憶させる。

そして、これらｄピ憶回路４８−１．４８−２は、前述
と同様のｉ’　Ｖ走査線方式を用いて、第１０図のＥ。

ＤＤに不すように、圧縮率４で時間圧縮された受信信号
を奇数フィールドの■、■に表示する。

以上の動作を繰り返して、奇数フィールドのＭ　＝　４
ｎ＋１　、Ｍ＝　４ｎ＋２（ｎ＝０．１．２−　）に第
１０図のＥｏｏｎに示す受信信号を１−次表示していく
。

そして、この奇数フィールド上における受信信号の表示
が終ると、次には、同様にして偶数フィールトノＭ　＝
　４ｎ＋３．　Ｍ　＝　４ｎ＋４．、（ｎ　＝帆１，２
．・）に第１０図のＥＢｎｐ＋に示す受信信号を順次表
示する。

これによシ、ブラウン管上には第８図に）に示すような
画像がリアルタイムで表示される。

なお本発明はデジタルスキャンコンバータ等の１フレ一
ム分の記憶容量をもつ超音波ＴＶ走査変換装置またはＸ
Ｙモニタにも適用できる。第１１図には、このような場
合に用い、る超音波診断装置が示されている。この装置
においては、遅延加算回路４０−１で演算される受信信
号は高周波増幅回路４２−１を介して直接に表示信号選
択回路５０に入力され、他の遅延加算回路４０−２″Ｔ
：演算される受信信号は高周波増幅回路４２−２を介し
て記憶回路４６に入力され、ここにおいて、所定の遅延
が施されて表示信号選択回路５０に入力される。従って
、フレーム上には、第１２図に示す受信信号が表示され
ることとなる。

） しかし、このままでは、フレーム数が半分に低下してし
まう。従って、このような用途に本発明の装置を用いる
場合には、第６図に示す回路を用い、第１３図に示すよ
うに、圧縮率を２倍にしてフレーム上に表示すればよい
。

また本発明はリニアスキャン型の超音波診断装置のみな
らず、他の種類の超音波診断装置、例えばセクタスキャ
ン型の超音波診断装置にも用いることができる。

以りのように、本発明によれば、１回の超音波ビームの
送信に対する反射エコーの受信を、異なる組合せの２組
の振動子で行い、１回の超音波ビームの送信で同時に２
系列の受信信号を得ることにより、受信信号に重み付け
や同一受信信号の複数回表示をすることなく、分解能が
高くかつ画質のよい画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波診断装置のブロック図、第２図は
超音波ビームを送信する振動子群の動作説明図、第３図
は超音波ビームを振動子面に沿って複数回連続走査する
際に行われる振動子に対する励振制御の説明図、第４図
は振動子の配列間隔の棒間隔おきに超音波ビームを走査
する場合における振動子の励振制御の説明図、第５図は
ブラウン管上に表示される被検体断層面の画像、第６図
は本発明に係る超音波診断装置の好適な実施例を示すブ
ロック図、第７図は振動子に対する励振制御の説明図、
第８図は超音波ビームの走査密度とブラウン管上に表示
される画像との説明図、第９図は超音波ビームの送信を
行う振動子と反射エコーの受信を行う振動子との関係を
示す説明図、第１０図は受信信号を圧縮率４で′ｖＶ表
示線に変換する場合の説明図、第１１図は本発明の装置
め他の実施例を示すブロック図、第１２図は第１１図の
装置の受信信号をＴＶ表示線などに変換する場合の説明
図、第１３図は受信信号を圧縮率２でＴＶ表示線などに
変換する場谷の説明図である・ ｌＯ・・・振動子。 出願人　アロカ株式会社 才４図 才５　図 （Ａ）　　　　　　　　　（Ｂ） Ｔ＆Ｒ（θ狡送受制御） Ｔ＆Ｒ（７＆送受りｈり御） （Ｃ） 才８図 （Ａ） オフ図 区　励ＡＬＬ＜１ｚＦｔ（ちＬない羽［初子（Ｂ） 才９場 Ｒ：受信躍動子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉ１１配列された複数の超音波振動子を有し振動子面か
   ら被検体に向は超音波ビームを送受信しかつこの送受信
   が振動子面とほぼ平行に移動する複数回の連続した走査
   となるよう電子走査制御される超音波診断装置において
   、１回の超音波ビームの送信に対する反射エコーの受信
   を異なる組合せの２組の振動子群で行い、１回の超音波
   ビームの送信につき２系列の受信信号を得ることを特徴
   とする超音波診断装置。 （２、特許請求の範囲（１）記載の装置において、１回
   の超音波ビームの送信に対する反射エコーの受信を偶数
   枚と奇数枚の２組の振動子群で行うことを特徴とする超
   音波診断装置。