JPS5920154A - 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、特に超音波ビームの送受波に
よシ被検体断層面の診断画像を形成し被検体の診断を行
う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させる
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、その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がるため、超音波の発
射点に近いところからの反射波は早く、遠いところから
の反射波は遅れて返ってくる。超音波・クルレスの放射
は一定周期で繰り返されるが、超音波は波長が短いので
、一定方向へ集中して放射することができ、このように
超音波ノく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、ブラウン管等に表示させれば、体
内組織の音響的特性の分布を表示させることができる。

その際、健全な組織と腫瘍等の異常組織とは音響的特性
が異なるので、ブラウン管上に表示されたノくターンか
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Ｏ このようにして超音波ビームを送受波することにより被
検体断層面の診断画像を形成するに当たり、いわゆる診
断画像を分解能の高いものとするには、送受波する超音
波ビームの走査線密歴を高める必要がある。

しかし、従来の超音波診断装置においては、１回ノ超音
波ビームの送波に対し１種類の受信エコーしか得ていな
かっただめ、診断画像の走査線密度を高めようとする場
合には、超音波ビームの送受波の回数を多くすることが
必要となり、その結果、診断画像の１フレーム完像時間
が長くな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、
その目的は従来と同一の１フレーム完像時間で分解能の
高い診断画像を得ることができ、また従来と等しい分解
能の診断画像を表示する場合であれば、その１フレーム
完像時間を大幅に短縮することが可能な超音波診断装置
を提供することにある。

この目的達成のため、本発明の装置は超音波ビームの送
受波により被検体断層面の診断画像を形成し被検体の診
断を行う超音波診断装置において、被検体からの反射エ
コーを受信する複数個の配列された振動子と、この振動
子出力から被検体断層面の診断画像を形成する画像処理
回路と、を含み、画像処理回路は、任意の組合せから成
る複数の振動子出力から異なる指向性をもつ受信エコー
を合成する複数の信号処理回路を有し、１回の超音波ビ
ームの送受波により複数の異なる画像信号を得ることを
特徴とする。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明の超音波診断装置の好適々実施例を
示す電気回路図が示されており、本実施例の超音波診断
装置は、複数の超音波振動子１０が配列されて成る振動
子アレー１２と、この振動子１０を励振制御することに
より被検体へ向は超音波ビームを送波させる送信回路１
４と、この超音波ビームが被検体内において反射される
ことにより生じる反射エコーを前記振動子１０を介して
受信しこの振動子出力から被検体断層面の診断画像を形
成する画像処理回路１６と、から形成されている。そし
て、送信回路１４および画像処理回路１６は制御回路１
５により一定の関連をもってその動作が制御されている
。

ここにおいて、送信回路１４は、配列された振動子１０
をリニア電子走査する構造に形成されており、そのだめ
、各振動子１０と対応して、これを励振制御するＮチャ
ンネルの送信器１８を備えている。そして、送信トリガ
発生部２０から出力されるトリガパルスを送信位相制御
部２２にてＭチャンネルの遅延トリガパルスに変換し、
とのＭチャンネルの遅延トリガパルスを送信切換スイッ
チ２４にて選択されたＭ個の送信器１８に入力している
。これにより、送信切換スイッチ２４にて選択されたＭ
個の送信器は遅延トリガパルスによる時間遅れをもって
駆動され、これに接続された振動子１０を励振制御する
ため、振動子１０からはその振動子位置および遅延トリ
ガパルスの位相遅れをもって決定される指向性をもつ超
音波ビームが送波されることと々る。

ここにおいて、送信切換スイッチ２４による送信器１８
の選択は、送信器１８−１から送信器１８−Ｎへ向けて
送信器１８−１．．１８−２・・・・・・１８−Ｍ、　
　送信器１８−２．１８−３・・・・・・１８−Ｍ＋１
．・・・・・・　というようにＭ個のグループずつ順次
選択切換されるため、振動子アレー１２からは振動子１
０−１側から振動子１０−Ｎ方向へ向けて超音波ビーム
のリニア電子走査が行われることとなる。

従って、このようにリニア電子走査される超音波ビーム
の反射エコーを受波しこれを画像処理すれば、この超音
波ビームの走査面によって切断される被検体断層面の診
断画像を得ることができる。

実施例の装置においては、配列された振動子１０を送信
用のみならず受信用としても用いているため、被検体か
らの反射エコーはこれら各振動子１０により所定の電気
信号に変換された後、画像処理回路１６に入力される。

本発明の特徴は、この画像処理回路１６に任意の組合せ
から成る複数の振動子出力から異なる指向性をもつ受信
エコーを合成する複数の信号処理回路３０を設けたこと
にあり、これにより、１回の超音波ビームの送受波によ
り複数の異なる画像信号を得ることを可能としている。

すなわち、振動子１０を励振制御することにより超音波
ビームを送受波しこれによシ得られる受信エコーの指向
性は、超音波ビームの送波および受波によりそれぞれ特
定される指向性の合成により決定される特性がある０ 本発明はこのような超音波の特性を利用し７だものであ
シ、例えば第２図に示すように、ある所定方向に指向性
（特性曲線１００）をもつ超音波ビームの送波に対し、
この超音波ビームの反射エコーをそれぞれ異なる方向に
対し受信指向性（特性曲線１０２．１０４）を設定して
受信すれば、得られる受信エコーの指向性はこれら超音
波ビームの送信波の指向性（１００）と、反射エコーに
対する受信指向性（１０２，１０４’　　）の合成とし
て、特性曲線１０６゜１０８をもって表わすことができ
る。従って、任意の組合せから成る複数の振動子出力か
らは異々る指向性をもつ受信エコーを合成する複数の信
号処理回路３０を設ければ、１回の超音波ビームの送受
波により異なる方向に対する受信指向性１０６゜１０８
をもつ複数の受信エコーを得ることができ、１回の超音
波ビームの送受波により診断画像を形成する複数本の走
査線を形成することが可能となるＯ また本発明はこのような異々る方向に対する受信指向性
をもつ複数の受信エコーを得ることのみならず、深さ方
向に対し異なる受信指向性をもつ複数の受信エコーを得
ることが可能である。

すなわち、第３図に示すように、深さ方向に対する焦点
が広く設定された指向性（特性曲線１００）をもつ超音
波ビームの送波に対し、この超音波ビームの反射エコー
をそれぞれ異なる深さに対し受信指向性（特性曲線１０
２．１０４　）を設定して受信すれば、得られる受信エ
コーの深さ方向に対する指向性はこれら超音波ビームの
送信波の指向性（１００）　　と受信波の指向性（１０
２，１０４）とを合成した特性曲線１０６．１０８　　
をもって衣わすことができる○従って、任意の組合せか
ら成る複数の振動子から異なる深さ方向に対する指向性
をもつ受信エコーを合成する複数の受信回路３０を設け
れば、１回の超音波ビームの送受波により異なる深さ領
域に対する受信指向性をもつ複数本の受信エコーを得る
ことができ、この受信エコーを基にして構成される診断
画像を、深さ方向に対して極めて分解能の高いものとす
ることが可能となる。

本実施例における画像処理回路１６は、任意の組合せか
ら成る振動子群出力を選択する受信切換スイッチ３２と
、この受信切換スイッチ３２により選択された振動子群
出力から異なる受信指向性（１０２，１０４）をもって
受信エコーを合成する複数の信号処理回路３０−Ａ、３
０−Ｂと、を有しており、１回の超音波ビームの送受波
により診断画像を構成する複数本の走査線を形成してい
る。

ここにおいて、受信切換スイッチ３２は、超音波ビーム
が送波されるごとに、超音波ビーム１００の送信に用い
られたＭ個の振動子出方と、このＭ個の振動子の両側に
配置された各１個の振動子出力を選択する。そして、こ
のように選択された振動子群出力のうち、超音波ビーム
の送信用に用いられたＭ個の振動子およびこの一側に配
置された振動子から成る合計Ｍ＋１個の振動子出方は、
一方の信号処理回路３０−Ａに入力される。また超音波
ビームの送信用に用いられたＭ個の振動子およびその他
側に配置された振動子から成る合計Ｍ＋１個の振動子出
力は他方の信号処理回路３０−Ｂに入力される。

このようにして、受信切換スイッチ３２にて選択された
振動子群出力が入力される一方の信号処理回路３０−Ａ
は、Ｍ＋１個の振動子群出力から所定方向に対する指向
性をもつ受信エコーを合成する。すなわち、この信号処
理回路３０−Ａは、入力される振動子群出力に対し受信
位相制御部３４−Ａにて所定の遅延を施し、これを加算
回路３６−ＡＫて合成することにより、所定方向に対す
る指向性をもつ受信エコーを合成している。ここにおい
て、受信切換スイッチ３２により選択される振動子の位
置および受信位相制御部３４〜Ａにて施される遅延によ
って決定される受信指向性を、第２図に示す特性曲線１
０２に設定すれば、加算回路３６−Ａにて合成される受
信エコーの指向性は、超音波ビームの送信指向性（１０
０）　と受信エコーの受信指向性（１０２）　　とを合
成することにより求められる特性曲線１０６によって表
わされるＯそして、このようにして得られた所定方向１
０６に対する指向性を有する受信エコーは増幅検波回路
３８−Ａを介してメモリ４０−Ａに記憶される。

また他方の信号処理回路３０−Ｂは、入力されるＭ＋１
個の振動子群出力から、前記受信エコーとは異なる方向
に対応する指向性をもつ受信エコーを合成している。す
なわち、この信号処理回路３０−Ｂは、入力される振動
子群出力に対し受信位相制御部３４−Ｂにて所定の遅延
を施し、これを加算回路３６−Ｂにて合成することによ
り、所定方向に対する指向性をもつ受信エコーを合成し
ている。

ここにおいて、受信切換スイッチ３２により選択される
振動子の位置および受信位相制御部３４−Ｂにて施され
る遅延によって決定される受信指向性を、第２図に示す
特性曲線１０４に設定すれば、加算回路３６−Ｂにて合
成される受信エコーの指向性は、超音波ビームの送信指
向性（１００）と受信エコーの受信指向性（１０４）と
を合成することにより求められる特性曲線１０８によっ
て表わされる。

そして、このようにして得られた所定方向１０８に対す
る指向性を有する受信エコーは増幅検波回路３８−Ｂを
介してメモ’Ｊ４０−Ｈに記憶される。

このようにして、各メモ’）４０−Ａ、４０−Ｂ　　に
記憶された１組の受信エコーは、信号出力部４２により
順次読み出され、表示装置４４上に第４図に示すように
、２本の走査線Ａ、Ｂとして表示される０ ここにおいて、各受信エコーの指向性（１０６゜１０８
）は、送信ビームの指向性（１００）　　と、各信号処
理回路３０−Ａ、　３０−Ｂ　の受信指向性（１０２゜
１０４）との合成によって求められるため、これら受信
エコーに基づいて走査される各走査線Ａ、　Ｂは受信エ
コーの指向性（１０６，１０８）と対応する位置にて走
査される。

このようにして１回の送受波により複数本の走査線を形
成しつつ、振動子アレー１２の一端側から他端側へ向け
て超音波ビームのリニア電子走査を行えば、この超音波
ビームにより切断される被検体の断層面の診断画像を表
示装置４４上に画像表示することができる。ここにおい
て、本発明の超音波診断装置は、１回の超音波ビームの
送受波により複数本の走査線を形成することができるだ
め、被検体に向けた超音波ビームの送波を従来の装置と
同じ密度をもって行えば、得られる被検体断層面の診断
画像は著しく分解能の高いものとすることができ、例え
ば本実施例のように、１回の超音波ビームの送受波によ
り２本の走査線を得ることができる構造のものであれば
、その診断画像の走査線密度を２倍にまで高めることが
可能となる。

壕だ従来の診断装置において得／載れる診断画像と同じ
分解能をもつ診断画像を得ようとする場合には、本発明
の装置によれば、１回の超音波ビームの送受波により複
数本の走査線を得ることができるため、この完像時間を
著しく短縮することができ、実施例のように、１回の超
音波ビームの送受波により２本の走査線を得る構造のも
のであれば、１フレ一ム画面の完像時間を従来装置の１
／２にまで短縮することが可能となる。

本発明は以上の構成からなり、次にその作用を説明する
。

本発明の超音波診断装置は１回の超音波ビームの送受波
により複数の異なる画像信号を得るものであり、特に実
施例の診断装置は、１回の超音波ビームの送受波から異
なる方向に対する指向性をもつ複数の受信エコーを合成
し、診断画像を構成する複数本の走査線を得ることに特
徴がある。従って、送信トリガ発生部２０から順次トリ
ガパルスが出力され、振動子アレー１２の一端側から他
端側に向けて超音波ビームが走査されると、１回の超音
波ビームの送受波ごとに診断画像を構成する複数本の走
査線が形成されていくだめ、振動子アレー１２の一端側
から他端側に向けて走査される超音波ビームの走査線密
度に比し複数倍の密度をもつ被検体断層面の診断画像を
表示装置４４に表示させることができる。

従って、被検体断層面の診断画像を形成する１フレーム
完像時間が同一であれば、従来の超音波診断装置に比し
複数倍の走査線密度をもって診断画像を構成することが
できるため、得られる画像の分解能は極めて高いものと
なシ、被検体、特に生体内の臓器の診断等を極めて正確
に行うことが可能となる。

また一定の走査線密度をもって構成される被検体断層面
の診断画像を得る場合にあっては、１回の超音波ビーム
の送受波によシ複数本の走査線を得ることができるため
、従来の診断装置に比し１フレーム完像時間を数分の一
程度にまで短縮することが可能となる。

なお画像処理回路１６中に設けられる信号処理回路３０
は、本実施例のように、１組のものに限られず、必要に
応じその数を増加することも可能である。しかし、各信
号処理回路３０において得られる受信エコーの指向性は
、超音波ビームの送信ビームの指向性（１００）と受信
ビームの指向性（１０２，１０４）とを合成することに
より求められるので、画像表示するのに十分なビーム強
度をもった受信エコーを得るためには、第２図に示すよ
うに、送信ビーム（１００）のビーム強度が一定レベル
以上の範囲内で受信指向性（１０２，１０４）を設定す
る必要があり、信号処理回路３０の増設数は送信ビーム
の指向性（１００）との関係で制限される。

従って、１回の超音波ビームの送受波により診断画像を
構成する複数本の走査線を形成しようとする場合には、
送信ビームの指向性（１００）を緩やかに設定する必要
がある。

また被検体断層面の診断画像を形成するに当たり、被検
体の深さ方向への分解能を良好なものとする場合には、
被検体の観測領域を深さに応じて複数に分割し、各観測
領域の深さに合わせた焦点距離をもつ超音波ビームを複
数回送受波することにより、各深さの観測領域から個別
に受信エコーを得る手法が一般に採用されている。しか
し、このような手法を採用すると、超音波ビームの送受
波回数が多くなり、診断画像を形成するだめの１フレー
ム完像時間が長くなるという問題があった。

ところが、本発明の超音波診断装置を用いれば、１回の
超音波ビームの送受波により、深さ方向に対し異なる指
向性をもつ複数の受信エコーを合成することが可能とな
るため、１回の超音波ビームの送受波により各深さ方向
に対し良好な分解能を示す複数の受信エコーを得ること
が可能となる。

すなわち、第５図に示すように、所定の振動子群出力に
一定の遅延処理を施して異なる深さ方向に対する指向性
をもつ受信エコーを合成する複数の信号処理回路３０−
Ａ、３０−Ｂ　　を設けることにょシ、１回の超音波ビ
ームの送受波により各深さ方向に対し優れた分解能を有
する複数の受信エコーを合成することができ、被検体断
層面の診断画像をこのようにして形成された受信エコー
に基づいて構成することにより、得られる診断画像を極
めて分解能の高いものとすることが可能となる。ここに
おいて、各信号処理回路３０−Ａ、３０−Ｂ　　におけ
る深さ方向に対する受信指向性の設定は、各信号処理回
路３０−Ａ、　３０−Ｂ　　内に設けられた受信位相制
御部３４−Ａ、　３４−Ｂ　　の位相制御を行うことに
より任意に設定することが可能である。

なお第５図に示す実施例においては、信づ処理回路３０
−Ａ、、３０−Ｂ　　を２個設けたものを示したが、被
検体の深さ方向への分解能を更に高める必要がある場合
には、同様の処理回路の設置数を増加すればよい。

また本発明の超音波診断装置においては、第１図に示す
実施例と第５図に示す実施例の装置とを組み合わせて形
成することも可能であり、このように形成することによ
り、本発明の超音波診断装置は１回の超音波ビームの送
受波により診断画像を構成する複数本の走査線を形成す
ることができるとともに、各走査線の深さ方向への分解
能を極めて高いものとすることができる。従って、表示
器４４上に表示される診断画像は極めて分解能の高いも
のとなり、被検体、特に生体内における臓器等の診断を
行うに当たって極めて有効な診断情報を得ることが可能
となる。

なお前記各実施例においては、配列された複数の振動子
をリニア電子走査することにより、被検体断層面の診断
画像を形成するものを示したが、本発明はこれに限らず
、セクタ走査、ラジアル走査、サーキュラ走査、アーク
走査等の各種走査により被検体断層面の診断画像を形成
する場合においても有効である。

以上説明したように、本発明によれば、超音波ビームの
送受波により被検体断層面の診断画像を形成するに当た
り、１回の超音波ビームの送受波によシ複数の異なる指
向性をもつ受信エコーを合成することができるだめ、得
られる診断画像を極めて分解能の高いものとすることが
でき、丑だ従来の装置と同一の分解能を示す診断画像を
形成する場合には、その１フレーム当たりの完像時間を
数分の一程度にまで短縮することができるという優れた
効果を発揮する。特に本発明の超音波診断装置を生体等
の診断に用いた場合には、この生体内の所望の断層面を
極めて高い分解能をもって短時間で画像表示することが
できるため、この診断画像に基づいて被検体の有効な診
断情報を得ることができ、診断の確実を期することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の好適な実施例を示す
回路図、第２図および第３図は本発明の原理を示す説明
図、第４図は表示装置上における走査線の走査を示す説
明図、第５図は本発明の他の実施例を示す回路図である
。 １０・・・振動子 １６・・・画像処理回路 ３０・・・信号処理回路。 出願人　　　アロカ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）超音波ビームの送受波により被検体断層面の診断
   画像を形成し被検体の診断を行う超音波診断装置におい
   て、被検体からの反射エコーを受信する複数個の配列さ
   れた振動子と、この振動子出力から被検体断層面の診断
   画像を形成する画像処理回路と、を含み、画像処理回路
   は、任意の組合せからなる複数の振動子出力から異なる
   指向性をもつ受信エコーを合成する複数の信号処理回路
   を有し、１回の超音波ビームの送受波により複数の異な
   る画像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、画像
   処理回路は、異なる組合せの振動子群出力から異なる方
   向に対する指向性をもつ受信エコーを合成する複数の信
   号処理回路を有し、１回の超音波ビーム送受波により診
   断画像を構成する複数本の走査線を形成することを特徴
   とする超音波診断装置。 （３）特許請求の範囲（１）　、　（２）いずれかに記
   載の装置において、画像処理回路は、任意の組合せの振
   動子群出力に所定の遅延処理を施し異々る深さ方向に対
   する指向性をもつ受信エコーを合成する複数の信号処理
   回路を有し、１回の超音波ビームの送受波によシ深さ方
   向に対し優れた分解能を示す診断画像の走査線を形成す
   ることを特徴とする超音波診断装置。