JPS6226779B2 - - Google Patents

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、表示面上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は送信走査
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は偏向用遅延回路どあり、＃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。またマルチプレクサ２２は＃２、＃ｋ
＋２、…、＃（ｎ−１）ｋ＋２のうちの１個のエ
レメントを選択し、他のマルチプレクサも同様に
ｎ個のエレメントの１個を選択し、マルチプレク
サ２ｋは＃ｋ、＃2k、…、＃nkのｎ個のエレメ
ントのうちの１個を選択する。そして、これらの
マルチプレクサ２１〜２ｋはシフトクロツクによ
り選択するエレメントを１個ずつずらすことがで
きるようになつている。すなわち例えばマルチプ
レクサ２１ではシフトクロツクを受けると＃１の
エレメントを選択していた場合には、次の＃ｋ＋
１に切換えられる。マルチプレクサ２１〜２ｋの
各出力は更にマルチプレクサ６１〜６ｋにより選
択される。マルチプレクサ６１〜６ｋはそのセレ
クト入力端子に加えられる信号により指示された
１個の入力を選択する。セレクト入力端子にはｋ
−１ビツトの容量を持つ循環形のカウンタ７１〜
７ｋのそれぞれの出力がEOR（エクスクルーシ
ブ・オア）ゲート８を経て送られてきている。マ
ルチプレクサ６１〜６ｋの各出力は第２図と同様
に焦点用遅延回路３及び偏向用の可変遅延回路５
１〜５ｋを経て出力される。

この第４図の構成でリニア形の走査を行なう場
合について説明する。この場合には可変遅延回路
５１〜５ｋの遅延時間はゼロとしておく。最初マ
ルチプレクサ２１は＃１のエレメントを、マルチ
プレクサ２２は＃２のエレメントを、同様にマル
チプレクサ２ｋは＃ｋのエレメントをそれぞれ選
択しているものとする。それにカウンタ７１には
“０”がロードされ、カウンタ７２には“１”が
ロードされ、同様にカウンタ７ｋには“ｋ−１”
がロードされているものとする。そのためマルチ
プレクサ６１はマルチプレクサ２１の出力を選択
し、またマルチプレクサ６２はマルチプレクサ２
２の出力を、マルチプレクサ６ｋはマルチプレク
サ２ｋの出力をそれぞれ選択する。すなわちマル
チプレクサ６１の出力は＃１のエレメントの出力
となつており、マルチプレクサ６２〜６ｋの出力
は同様にエレメント＃２〜＃ｋのそれぞれの出力
となつている。したがつて、この時エレメント
＃１〜＃ｋのｋ個のエレメントにより１本の超音
波ビームが形成される。

つぎにマルチプレクサ２１にシフトクロツクを
送り、マルチプレクサ２１がエレメント＃ｋ＋１
を選択するようにする。他のマルチプレクサ２２
〜２ｋは前記と同様の状態に維持しておく。そし
て同時にカウンタ７１〜７ｋにクロツクパルスを
１個だけ送つて、総てのカウンタを“１”だけ進
ませる。そのためカウンタ７１の出力は“１”と
なり、カウンタ７２の出力は“２”となつて、同
様にカウンタ７ｋの出力は“０”となる。その結
果マルチプレクサ６１は２番目の入力端子を選択
し、マルチプレクサ６２は３番目の入力端子を、
マルチプレクサ６ｋは１番目の入力端子を選択す
る。そのため＃２のエレメントの出力がマルチプ
レクサ６１より出力され、＃３〜＃ｋ＋１のそれ
ぞれの出力がマルチプレクサ６２〜６ｋのそれぞ
れより出力される。したがつてこの場合、選択さ
れた＃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。このよ
うにして次々に選択するエレメントを１個ずつず
らして行くことにより平行な超音波ビームが１本
ずつ形成されてリニア形の走査が行なえる。な
お、ここで注意すべきは、マルチプレクサ６１の
出力は常に選択されたｋ個のエレメントのうちで
最も番号の少ないものの出力となつており、また
マルチプレクサ６２の出力は最も番号の小さいエ
レメントから数えて２番目のエレメントからの出
力となつており、マルチプレクサ６ｋの出力は最
も大きな番号のエレメントの出力となつている点
である。このように、選択されたｋ個のエレメン
トの中での定まつた位置におけるエレメントから
の出力が常に同じマルチプレクサ６１〜６ｋによ
り出力されている。

つぎにセクタ形の走査について説明する。この
場合には例えばマルチプレクサ２１〜２ｋは＃１
〜＃ｋのエレメントを選択し、そしてマルチプレ
クサ６１〜６ｋの各々がマルチプレクサ２１〜２
ｋの出力のそれぞれを選択するように、すなわち
結果的にマルチプレクサ６１〜６ｋのそれぞれの
出力が＃１〜＃ｋのエレメントのそれぞれの出力
となるようにしておき、マルチプレクサ２１〜２
ｋ、上記６１〜６ｋはこの状態で固定させてお
く。なおカウンタ７１〜７ｋは選択されたｋ個の
エレメントの番号に対応してそれぞれ計数値がロ
ードされ、その状態を保持しているものとする。
このようにマルチプレクサ６１〜６ｋの出力はそ
れぞれ例えば＃１〜＃ｋの一定のｋ個のエレメン
トの出力であるから、第２図の場合と同様に、偏
向用の可変遅延回路５１〜５ｋをそれぞれの偏向
角ごとに変えて偏向角を異ならせてセクタ形の走
査を行なう。なお同一偏向角で反対側に（例えば
右側から左側に）偏向させる場合には遅延回路５
１〜５ｋの遅延時間はそのままで、総てのEOR
ゲート８に信号を加えることによりカウンタ７１
〜７ｋの出力を反転させる。こうするとマルチプ
レクサ６１はｋ番目の入力、すなわちマルチプレ
クサ２ｋの出力を選択し、マルチプレクサ６ｋは
１番目の入力すなわちマルチプレクサ２１の出力
を選択することになるので、＃１のエレメントが
最小の遅延時間を与えられ、＃ｋのエレメントが
最大の遅延時間を与えられて逆方向に同一角度偏
向することができる。

つぎにコンパウンド形の走査について説明す
る。この場合にはあるフイードにおいて遅延回路
５１〜５ｋの遅延時間を偏向角に対応したものに
制御する。そして前記のリニア形の走査の場合と
同様にマルチプレクサ２１，２２，…，２ｋに順
次シフトクロツクを送るとともに、カウンタ７１
〜７ｋにクロツクパルスを送つて総てのカウンタ
を“１”だけ進ませるようにして、所定の角度偏
向させられながら並行に次々に形成される超音波
ビームを得る。こうして１フイールド終了したの
ち、次に偏向用遅延回路５１〜５ｋを制御して他
の遅延時間をセツトし、異なる偏向角として前記
と同様の操作を行なう。このようにフイールドご
とに遅延回路５１〜５ｋを制御し、かつフイール
ド内での操作は前記のリニア形の走査と同様に行
なうことにより、コンパウンド形走査を行なうこ
とができる。ここで前に述べたように、マルチプ
レクサ６１〜６ｋのそれぞれの出力は選択された
ｋ個のエレメント群のうちでは必ず同じ場所に位
置するエレメントからの出力となつている点であ
る。そのため第２図に示したようなセクタ走査形
の遅延回路５１〜５ｋをそのまま用いることによ
り、コンパウンド形走査が行なえるのである。

なお、上記は受波時の構成であるが、送波時の
構成も同様である。

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を正の整数とし、
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のもの
は第１番目のエレメント、第ｋ＋１番目のエレメ
ント、…、第（ｎ−１）ｋ＋１番目のエレメント
のｎ個のうちの１個を選択し、第２のものは第２
番目のエレメント、第ｋ＋２番目のエレメント、
…、第（ｎ−１）ｋ＋２番目のエレメントのｎ個
のうちの１個のエレメントを選択し、同様にして
第ｋのものは第ｋ番目のエレメント、第2k番目
のエレメント、…、第nk番目のエレメントのｎ
個のうちの１個のエレメントを選択するように接
続されたｋ個の第１のマルチプレクサ（第４図の
２１〜２ｋ）と、このｋ個のマルチプレクサのう
ちの１個のマルチプレクサをそれぞれ選択する第
１、第２、…、第ｋのｋ個の第２のマルチプレク
サ（同６１〜６ｋ）と、前記第２のマルチプレク
サを制御する信号を記憶している記憶回路（実施
例では循環形カウンタ７１〜７ｋ）と、前記の第
１、第２のマルチプレクサにより選択されたエレ
メントの送・受信信号に所定の遅延時間を与える
遅延回路（第４図では３，３，…，５１〜５ｋ）
とを有してなるので、１台の超音波診断装置でリ
ニア、セクタ及びコンパウンドの各形の走査を行
なうことができて多目的な診断を行なえるので、
能率の向上及び経費の節減を図ることが可能であ
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
ンパウン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，６１〜６ｋ……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、７１〜７ｋ……カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ｎ及びｋを正の整数とし、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のものは第１番目のエレ
   メント、第ｋ＋１番目のエレメント、…、第（ｎ
   −１）ｋ＋１番目のエレメントのｎ個のうちの１
   個を選択し、第２のものは第２番目のエレメン
   ト、第ｋ＋２番目のエレメント、…、第（ｎ−
   １）ｋ＋２番目のエレメントのｎ個のうちの１個
   のエレメントを選択し、同様にして第ｋのものは
   第ｋ番目のエレメント、第2k番目のエレメン
   ト、…、第nk番目のエレメントのｎ個のうちの
   １個のエレメントを選択するように接続されたｋ
   個の第１のマルチプレクサと、このｋ個のマルチ
   プレクサのうちの１個のマルチプレクサをそれぞ
   れ選択する第１、第２、…、第ｋのｋ個の第２の
   マルチプレクサと、前記第２のマルチプレクサを
   制御する信号を記憶している記憶回路と、前記の
   第１、第２のマルチプレクサにより選択されたエ
   レメントの送・受信信号に所定の遅延時間を与え
   る遅延回路とを有してなる超音波診断装置。