JPS618038A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、方位分解能の高い超音波診断像を得ることの
できる開口合成法を用いた超音波診断装置に関する。

〔発明の技術的茸景とその問題点〕

超音波を送受波して、生体の断層像を得るものとして超
音波診断装置がある。そして、この超音波断層像を構成
する上でその方位分解能を十分に高くすることは非常に
重要である。そこで、従来では音響レンズや電子集束法
により超音波ビームを集束させ、これＫより方位分解能
を高めるべく工夫が施されている。しかしながらこれら
の方法では集束点近傍においては、分解能の良好な画像
が得られるが集束点から外れた領域での分解能は劣化し
ていた。この為、上記集束点を深さ方向に変化させるダ
イナミックフォーカスや多段集束法が提唱されているが
その制御系が著しく複雑化し更には、−画像を形成する
為の走査所要時間が非常に長くなるという不具合があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情を考慮してなされたものでそ
の目的とするところは、レーダ装置でみられる開口合成
の手法を採シ入れると共に表示方法によって、分解能の
十分高い画像を得る場合とリアルタイムな画像を得る場
合の切り換えのできる超音波診断装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、超音波振動子により送受波される超音波の対
象物による反射波の受信４号を位相検波して上記対象物
に関するホログラム信号を求め、このホログラム信号と
カーネル信号とを用いて開口合成演算を実行して前記対
象物に関する再構成像を得るようにした開口合成法によ
る超音波診断装置において、表示方法がＸ線フィルム等
の写真又はフリーズ像などの分解能の高い画像が望まし
い場合と、テレビモニタ等でのリアルタイムの動画像を
表示する場合とで駆動する振動子数を切り換えて超音波
を送受波し、その超音波のビーム幅に対応したカーネル
信号を前記開口合成演算に供する様にしたものである。

〔発明の効果〕

かくして、本発明によれば以下に説明するように対象物
の深さによらずその方位分解能を高めることができ、し
かも写真やフリーズ像およびリアルタイムの動画像とそ
の使用目的あるいは表示目的に沿った画像を得ることが
できるようになる。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細を図面に示す実施例を用いて説明する
。第１図は、開口合成法について説明する為の座標系を
示すもので１は超音波振動子である。この超音波振動子
１は、Ｘ軸方向に移動走査されながら、被検対象に対し
て２軸方向に超音波パルスを送波し、対象物２による反
射波を受信するものとなっている。ここで超音波振動子
１による超音波パルスの送受波座標位置を（ｘ’、ｏ）
。

対象物２を点反射体とし、その座標位置を（０゜２）と
すると上記超音波振動子が受波する反射波即ち、受信４
号Ｓは次式で表わされる。

ｓ　＝＝　ｆ　（ｔ−１ｎ）＝ｎωｏ（ｔ　＝　ｔ、、
）　　　　　　（１）ただし上式中ｆ（ｔ）は超音波パ
ルスの包絡線、ｔｎはＶを超音波の音速として として与えられる。なお、点反射体の深さＺは、超音波
振動子１の位置Ｘに比して十分深い（２＞Ｘ）とする。

またω。は超音波の中心周波数をｆ。とじて ω。＝２πｆ。

で表わされる。

以上より、上記受信４号Ｓを位相が９０°異なる基準信
号を用いて、それぞれ位相検波し、低域通過フィルタを
通してその高周波成分を除去すると互いに直交関係にあ
る２つのホログラム成分を為す信号ＳＲ，Ｓ工が得られ
る。この信号成分によって前記反射体に関するホログラ
ム信号Ｓ。がとして与えられる。開口合成法による前記
点反射体に関する再構成像Ａの算出は、上記（２）式に
示されるホログラム信号Ｓ。に対し以下に示すカーネル
信号Ｓ。

をたたみ込み演算し、その絶対値をとることにより行な
われる。よって再構成像Ａはｔを積分区間として、求め
られる。また分解能へＸはここで、Ｄは超音波のビーム
幅であシ駆動する超音波の振動子数によってきまる。

ところで、再構成の処理時間は、積分区間ｔの大きさに
よって決まり第（５）式より、ｔが大の時は処理時間は
長くなるが分解能の高い画像が得られｔが小の時は処理
時間は短時間であるが、分解能は劣化するという結果が
得られる。即ち、Ｘ線フィルム等の写真又はフリーズ像
などの静止画像で診断を一行なう時には分解能の高い画
像が要求されるため、超音波のビーム幅を広くする。こ
れは同時駆動の振動子数を例ば１本のみにしこのビーム
幅に対応したカーネルデータを使用するためとの時の再
構成の処理時間は、ｔが大となるため長くなるが静止画
像であるため不都合は生じない。これに対しリアルタイ
ムの動画像で診断を行なう時には、対象物の動きに対応
して再構成画像も動く必要があるため、再構成の処理時
間は短時間でなければならない。この時は、超音波のビ
ーム幅を狭くし即ち同時駆動の振動子数を例ば２本とし
上記を同様にビーム幅に対応したカーネルデータを使用
するため、分解能は１本の時に比べて劣化するが処理時
間の高速化がはかられる。

第２図は、本発明の一実施例である。１は超音波振動子
である。この超音波振動子１はバルサ３により付勢され
て、生体４に対しである広がりをもつ超音波パルスを送
波し、上記生体４内で反射された上記超音波パルスの反
射波を受波している。

この反射波の受信４号はレシーバを介して必要なレベル
まで増幅される。位相検波器５，６は、発振器７から与
えられる正弦波信号あるいはこれを移相器８を介して９
００移相した正弦波信号からなる９００位相を異にする
信号をそれぞれ入力して前記受信４号を位相検波してい
る。なお、上記正弦波信号の周波数は、超音波振動子１
の共振周波数と等しくなる様に定められており、また、
前記位相検波された信号は内蔵する低域フィルタを介し
て高周波成分を除去して出力される。この結果２つの位
相検波器５，６からは、互いに直交した関係にあるＣＯ
Ｓホログラムデータ、　ＳＩＮホログラムデータが得ら
れ、これらはＡ／Ｄ変換器９．１０を介してそれぞれデ
ジタル化された後、メモリ１１．１２に格納される。メ
モリ１３はたたみ込み演算時に使用されるカーネルデー
タを記憶したものであり、あらかじめ深さをノくラメー
タとしてその深さに対応したデータをメモリの所定の位
置に格納しておく。また、それぞれの深さにおいても超
音波の送受波に使用する同時駆動の振動子数に対応した
超音波のビーム幅で決定されるカーネル長のカーネルデ
ータが数種類用意され、コントロール部の制御信号によ
り選択される様に々っている。マイクロプロセッサを主
体として構成される演算処理部１４は、前記ホログラム
メモリ１１゜１２、カーネルメモリ１３よりそれぞれ与
えられる情報から（４）式で示される開口合成演算処理
を実行し、これより得られた再構成結果を表示器１５に
よシ表示する。ここで表示方法としては、リアルタイム
の動画像と写真やフリーズ像などの静止画像が考えられ
る。通常は、リアルタイムの動画像を表示器１５により
表示する。この場合、リアルタイム像を得るためには、
開口合成の演算処理時間を短時間にする必要がある。そ
こで、コントロール部１７からの制御信号により、超音
波の送受波に使用する同時駆動の振動子を選ぶ。ただし
画像の分解能は同時駆動の振動子数が多くなる。

即ちビーム幅が狭くなるに従い劣化するため、リアルタ
イムの動画像の観察に支障のない様に振動子数を選ぶも
のとする。例ば、今の場合同時駆動の振動子を２本とし
、超音波のビーム幅を狭くシ。

それと同時にこのビーム幅に対応したカーネルデータを
それぞれの深さにおいて選択する。以上により開口合成
の演算処理時間は、カーネル長即ちたたみ込み積分の積
分区間罠依存するため、この場合は、演算処理時間が短
時間と々す、リアルタイムの動画像の観察が可能となる
。

次に、現在表示器１５で表示している画像を写真に撮影
したりフリーズ像にして、さらに詳しく観察したい場合
には、高分解能の画像が必要となる。そこで、この時は
写真の場合はシャ７タを押すと同時にフリーズ像の場合
は、フリーズボタンを押すと同時にこの信号がコントロ
ール部１７へ入力され、この入力信号により同時駆動の
振動子数及びカーネルデータを切シ換える様な制御信号
がパルサー／レシーバ部３及びメモリ部１３へ出力され
る。例えば、今の場合同時駆動の振動子数を１本とする
と超音波のビーム幅は２本に比べて広くなシ分解能も向
上する。そして、このビーム幅に対応したカーネルデー
タが、それぞれの深さにおいて選定される。ただし、こ
の場合演算処理時間は長くなるが、静止画像であるため
問題はない。

以上の様に表示方法により、カーネルデータを切り換え
ることにより演算処理時間を制御しその目的にあった画
像の表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は開口合成法について説明するための図、第２図
は本発明の一実施例装置のブロック図である。 １・・・超音波振動子、２・・・反射体、３・・・パル
サ／レシーバ、４・・・生体、５．６・・・位相検波器
、７・・・発振器、８・・・移相器、９，１０・・・Ａ
／Ｄ変換器、１１，１２．１３・・・メモリ％　１４・
・・演算処理部、１５・・・表示部、１７・・・コント
ロール部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルサにより駆動されて超音波を送波し、この超
   音波の対象物による反射波を受波する超音波振動子と、
   この超音波振動子による上記反射波の受信々号を位相検
   波して前記対象物に関するホログラム信号を求める位相
   検波器と、前記対象物の深さをパラメータとする開口合
   成処理に必要なカーネル信号を発生する手段と、このカ
   ーネル信号と前記ホログラム信号を用いて開口合成演算
   を実行して前記対象物の再構成データを求める演算部と
   、その結果を表示する表示器とを具備し、前記カーネル
   信号発生手段は前記対象物のそれぞれの深さにおいてカ
   ーネル長の異なる複数のカーネル信号を発生することが
   でき、その内の任意のひとつを前記表示器による表示方
   法に応じて切り換えてとりだすようにしたことを特徴と
   する超音波診断装置。
2. （２）送受信に用いる同時駆動の振動子数は、カーネル
   信号の切り換えに同期して切り換えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。