JPS6226778B2

JPS6226778B2 -

Info

Publication number: JPS6226778B2
Application number: JP1379279A
Authority: JP
Inventors: Seiji Oomori
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1979-02-08
Publication date: 1987-06-10
Also published as: JPS55106141A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は超音波診断装置に関し、特に超音波
ビームを電子的に制御して走査する電子走査形の
超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は患者の体内の所定断層面内を
超音波ビームで走査し、体内各位置からのエコー
を受信して、そのエコー信号の強度に応じて輝度
変調を行ない、表示面における反射点に対応する
位置に輝点として表示することにより断層像を得
るものである。走査方式として典型的には超音波
ビームを平行に走査するリニア形あるいは扇形に
走査するセクタ形があり、従来の装置はいずれか
の走査方式のみを行なうものとして構成されてい
る。第１図にリニア走査形の装置の概略を示す。
この図で１は＃１、＃２…、＃nk（ｎおよびｋ
は正の整数）の多数の超音波トランスデユーサ・
エレメントを１列に配してなるアレイ・トランス
デユーサである。マルチプレクサ２で一定個数
（例えばｋ個）のエレメントを順次選択し、受波
の場合には焦点用の遅延回路３を経て各エレメン
トからのエコー信号を加算回路４で加算する。送
波の場合も同様であり、遅延回路３は送信信号の
焦点用の遅延回路として働く。

第２図はセクタ形走査方式の構成を説明するた
めの図である。この図で１は第１図と同じくアレ
イ・トランスデユーサ、３は焦点用遅延回路であ
る。５１〜５ｋは偏向用遅延回路であり、＃１の
エレメントからのエコー信号はｋ個の遅延回路５
１〜５ｋを経るので最も遅れ、＃ｋのエレメント
からのエコー信号は１個の遅延回路５ｋを経るの
みであるので最もその遅れが少ない。このように
順次遅れ時間を変えることにより、送波時及び受
波時の合成波面が傾いて所定の角度偏向させるこ
とができる。遅延回路５１〜５ｋはそれぞれ可変
遅延形のもので構成されており、遅延時間を１
本、１本の超音波ビーム毎に変えることにより異
なる角度に偏向された超音波ビームが得られセク
タ走査が行なわれる。

更に最近コンパウンド形と称される走査方式が
提案されている。これは第３図に示すように所定
角度偏向した超音波ビームを平行に順次発射して
１フイールドを終わり、次の１フイールドでは異
なる角度に偏向させて平行に走査して行くと云う
もので、いわば従来のセクタ形とリニア形とを組
み合せたものとなつている。

本発明は上記のリニア形、セクタ形及びコンパ
ウンド形のいずれの方式の走査をも１台の装置で
行ない得る、多目的化された電子走査形の超音波
診断装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の１実施例について第４図を参照
しながら説明する。第４図において、マルチプレ
クサ２１は＃１、＃ｋ＋１、＃2k＋１、…、
＃（ｎ−１）ｋ＋１のｎ個のエレメントの１個を
選択するよう接続されている。同様にマルチプレ
クサ２２は＃２、＃ｋ＋２、…、＃（ｎ−１）ｋ
＋２のｎ個に接続され、マルチプレクサ２ｋは
＃ｋ、＃2k、…、＃nkのｎ個のエレメントに接
続されている。このｋ個のマルチプレクサ２１〜
２ｋの出力端子はそれぞれ遅延回路６１１〜６１
ｋに接続されている。この遅延回路は段階的に遅
延時間が選べるタツプ付の遅延回路であり、各タ
ツプはマルチプレクサ７１１〜７１ｋに接続され
ている。このマルチプレクサ７１１〜７１ｋによ
つて選択されたタツプの信号が同様のタツプ付遅
延回路６２１〜６２ｋに送られる。この遅延回路
６２１〜６２ｋの各タツプはマルチプレクサ７２
１〜７２ｋによつて選択される。こうして遅延さ
れた各エコー信号は加算回路４を経て出力され
る。なお、第４図は受波時の構成を示している
が、送波時も同様であり、１個の駆動パルスを遅
延回路６１１〜６１ｋ，６２１〜６２ｋでｋ通り
に遅延させて選択されたｋ個のエレメントに送る
よう構成すればよい。

遅延回路６１１〜６１ｋ及び遅延回路６２１〜
６２ｋは例えば16個のタツプを持つ遅延線からな
る。遅延回路６１１〜６１ｋのタツプ当りの遅延
時間をＱとして、遅延回路６２１〜６２ｋのタツ
プ当りの遅延時間を15Qとする。するとマルチプ
レクサ７１１〜７１ｋ，７２１〜７２ｋにより量
子化遅延時間Ｑの256通りの遅延時間が得られる
ことになる。マルチプレクサ７１１，７２１はカ
ウンタ８１によつて制御され、マルチプレクサ７
１２，７２２はカウンタ８２によつて制御され
る。マルチプレクサ７１ｋ，７２ｋはカウンタ８
ｋにより制御され、他のマルチプレクサも対応す
るカウンタにより同様に制御される。ここでカウ
ンタ８１〜８ｋをそれぞれ８ビツトカウンタで構
成し、その出力の下位桁４ビツトをマルチプレク
サ７１１〜７１ｋのそれぞれに送り、上位桁４ビ
ツトをマルチプレクサ７２１〜７２ｋに送つて遅
延時間の選択指令とする。カウンタ８１〜８ｋの
各計数値はシフトレジスタ１０によつて制御され
るゲート９１〜９ｋのそれぞれを経て送られてき
たカウントアツプパルスの計数値である。

つぎに動作についてリニア形走査の場合から説
明する。この場合にはあらかじめシフトレジスタ
１０によりゲート９１〜９ｋを制御して、焦点用
遅延時間のデータを計数値としてカウンタ８１〜
８ｋに入力しておく。あるフイールドの最初には
エレメント＃１〜＃ｋが選択されており、このｋ
個のエレメントが駆動されて１本の超音波ビーム
が得られる。この超音波ビームの走査が終わる
と、つぎにマルチプレクサ２１にシフトパルスが
送られ、マルチプレクサ２１はエレメンテ＃ｋ＋
１を選択する。したがつてマルチプレクサ２２，
２３，…、２ｋ，２１により＃２〜＃ｋ＋１のｋ
個のエレメントが選択されたことになる。そして
この時、同時にカウンタ８１，８２，…，８ｋに
保持されていた計数値はカウンタ８１のものはカ
ウンタ８２へ、カウンタ８２のものはカウンタ８
３へ、…、カウンタ８ｋのものはカウンタ８１へ
と移行される。したがつてこの時、エレメント
＃２〜＃ｋ＋１のｋ個のエレメントより１本の超
音波ビームが形成されることになる。以上の操作
を繰り返すとリニア形の走査が行なえる。

つぎにセクタ形の走査について説明する。この
場合、まずマルチプレクサ２１〜２ｋにより例え
ば＃１〜＃ｋのｋ個のエレメントが選択されてい
るものとする。マルチプレクサ２１〜２ｋはこの
状態を維持し、＃１〜＃ｋのエレメントのみが用
いられる。ここであるフイールドにおいて右方向
に所定角度偏向した１本の超音波ビームをｋ個の
前記のエレメントから形成する場合について述べ
る。この場合には、まずシフトレジスタ１０の右
方向のシリアル入力端子に＋5Vを加え、この入
力が常に“１”になるようにする。そして右方向
にシフトせよと云うシフトライトの信号を加えて
おく。この状態でカウントアツプパルスを加え
る。最初はゲート９１〜９ｋの総てが開かれてい
るため、カウンタ８１〜８１ｋの総てが計数を行
なう。カウンタ８１に所定の計数が行なわれたと
き、シフトクロツクをシフトレジスタ１０に送つ
てゲート９１を閉じる。更にゲート９２〜９ｋは
開かれているためカウンタ８２〜８ｋに計数が行
われてゆき、カウンタ８２が所定の計数値に達し
たとき、次のシフトクロツクを送つてシフトレジ
スタ１０において入力された“１”をシフトさせ
てゲート９２も閉じる。このようにして順次ゲー
トを閉じてゆき、カウンタ８１〜８ｋにそれぞれ
必要な偏向用遅延時間及び焦点用遅延時間に対応
する計数値を保持させる。総てのカウンタ８１〜
８ｋが計数完了した状態ではカウンタ８１の計数
値が最も小さく、カウンタ８２，８３，…と大き
くなり、カウンタ８ｋが最大値をとる。こうして
カウンタ８１〜８ｋに保持された計数値に対応す
る遅延時間が各エレメントからのエコー信号に加
えられて、右方向に所定角度偏向した１本の超音
波ビームが形成されることになる。つぎに偏向角
度の異なる超音波ビームを形成する場合には、カ
ウンタ８１〜８ｋ及びシフトレジスタ１０はいつ
たんクリアされ、偏向角度に対応する偏向用およ
び焦点用遅延時間の計数値が各カウンタ８１〜８
ｋに保持されるよう上記と同様の動作が行なわれ
る。このようにして偏向角度の異なる超音波ビー
ムの１本ずつについてカウンタ８１〜８ｋの計数
値を変えて行くことによりセクタ形の走査が行な
われる。なお反対方向（例えば左方向）に偏向さ
せる場合には、シフトレジスタ１０の左方向のシ
リアル入力を“１”としシフトレフトの指令を与
えればよい。

コンパウンド形の走査を行なう場合には、前記
のセクタ形の走査の場合と同様に、カウンタ８１
〜８ｋに偏向用遅延延時間及び焦点用遅延時間に
対応する計数値を保持させておく。そしてリニア
形の走査の場合と同様にマルチプレクサ２１〜２
ｋに順次シフトクロツクを送つて最初＃１〜
＃ｋ、つぎに＃２〜＃ｋ＋１…と選択されるエレ
メントを１つずつずらして行く。そして、これと
同時にカウンタ８１〜８ｋの各計数値をカウンタ
８１のものはカウンタ８２に、カウンタ８２のも
のはカウンタ８３にと１つずつずらす。こうして
ある一定の角度に偏向したままその角度に平行な
超音波ビームが次々に形成されて行つて１フイー
ルドが終了する。次のフイールドではカウンタ８
１〜８ｋ及びシフトレジスタ１０を１たんクリア
して、他の偏向角度に対応する偏向用遅延時間及
び焦点用遅延時間の計数値をカウンタ８１〜８ｋ
に保持させる。そして同様に先のフイールドとは
異なる角度偏向した超音波ビームを次々に平行に
形成して行つて、次のフイールドが終わる。この
ようにしてコンパウンド形の走査が行なわれる。

以上、実施例について説明したように、本発明
の超音波診断装置は、ｎ及びｋを正の整数とする
とき、nk個の超音波トランスデユーサ・エレメ
ントよりなるアレイ・トランスデユーサと、第１
番目、第ｋ＋１番目、…、第（ｎ−１）ｋ＋１番
目のｎ個のエレメントのうち１個を選択する第１
のマルチプレクサ（第４図では２１）と、第２番
目、第ｋ＋２番目、…、第（ｎ−１）ｋ＋２番目
のｎ個のエレメントのうちの１個を選択する第２
のマルチプレクサ（同２２）と、同様にしてｎ個
のエレメントのうちの１個を選択する第３〜第ｋ
のマルチプレクサ（同２３〜２ｋ）と、上記ｋ個
のマルチプレクサにより選択されたｋ個のエレメ
ントに関する遅延時間のデータを保持する書き換
え可能なｋ個の記憶回路（実施例ではカウンタ８
１〜８ｋ）と、前記ｋ個のマルチプレクサのそれ
ぞれに接続され前記ｋ個の記憶回路のそれぞれの
データに基づいて遅延時間が定められるｋ個の遅
延回路（実施例では遅延回路６１１，６２１〜６
１ｋ，６２ｋのｋ組の遅延回路）と、前記ｋ個の
記憶回路のそれぞれに遅延時間に関するデータを
書き込むための制御を行なうとともに前記記憶回
路のそれぞれの内容を他の記憶回路に移し換える
制御をする記憶回路の制御回路（実施例ではシフ
トレジスタ１０）とを有してなるので、１台の超
音波診断装置でリニア、セクタあるいはコンパウ
ンドの各形の走査を行なうことができるため、多
目的な診断が行なえ、能率の向上及び経費の節減
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリニア形走査方式の構成の概略
を示すブロツク図、第２図は従来のセクタ形走査
方式の構成の概略を示すブロツク図、第３図はコ
ンパウド形走査を説明するための概略図、第４図
は本発明の１実施例を示すブロツク図である。１……アレイ・トランスデユーサ、２，２１〜
２ｋ，７１１〜７１ｋ，７２１〜７２ｋ……マル
チプレクサ、３……焦点用遅延回路、４……加算
回路、５１〜５ｋ……偏向用遅延回路、６１１〜
６１ｋ，６２１〜６２ｋ……タツプ付遅延回路、
８１〜８ｋ……カウンタ、９１〜９ｋ……ゲー
ト、１０……シフトレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

１ｎ及びｋを正の整数とするとき、nk個の超
音波トランスデユーサ・エレメントよりなるアレ
イ・トランスデユーサと、第１番目、第ｋ＋１番
目、…、第（ｎ−１）ｋ＋１番目のｎ個のエレメ
ントのうち１個を選択する第１のマルチプレクサ
と、第２番目、第ｋ＋２番目、…、第（ｎ−１）
ｋ＋２番目のｎ個のエレメントのうちの１個を選
択する第２のマルチプレクサと、同様にしてｎ個
のエレメントのうちの１個を選択する第３〜第ｋ
のマルチプレクサと、上記ｋ個のマルチプレクサ
により選択されたｋ個のエレメントに関する遅延
時間のデータを保持する書き換え可能なｋ個の記
憶回路と、前記ｋ個のマルチプレクサのそれぞれ
に接続され前記ｋ個の記憶回路のそれぞれのデー
タに基づいて遅延時間が定められるｋ個の遅延回
路と、前記ｋ個の記憶回路のそれぞれに遅延時間
に関するデータを書き込むための制御を行なうと
ともに前記記憶回路のそれぞれの内容を他の記憶
回路に移し換える制御をする記憶回路の制御回路
とを有してなる超音波診断装置。