JPS6247348A - 超音波映像化装置 - 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〕 本発明は超音波によって被検体を走査し、得られた反射
信号をもとに被検体の断層像を合成する装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

超音波を用いて被検体の断層像を得る手法は。

外部から見ることのできない被検体内部の構造を調２べ
る方法として、医療や非破壊検査の分野において広く用
いられている。このような手法を用いた装置の性能とし
て分解能が特に重要でちる。

分解能が高いほど得られる像は鮮明なものとなり。

被検体の内部構造をよりくわしり調タベることができる
。従来装置の超音波進行方向における分解能は超音波パ
ルスを短かくすることによって高めることができる。そ
のための種々の方法が知られてお勺、比較的良好な分解
能が得られている。一方、超音波進行方向に直交する方
向の分解能（方位分解能）を高めるだめの一つの方法と
して開口合成法が知られている。これを用いることによ
り、超音波ビームを単に収束させて方位分解能を上げよ
うとする従来の方法にくらべ、振・幼子からの距離に依
存しない良好な方位分解能を１４ｉることかできる。開
口合成法の原理にもとづく装置のｒ１４成法として各種
の方式が考えられるが、単一の振動子を送受兼用とし１
機械的走置を行なうか、アレー振動子を用いて電子走査
を行なうという方式が経済性の点で有利である。ところ
でこの方式を採用した場合には、超音波の送受信は、ビ
ームを広げて分解能を高めるために、比較的面積の小さ
い振動子によって行なうことになる。従って、得られる
信号が小さくなジ、振楊子から遠く離れた部分を映像化
しようとする場合、必ずしも十分なＳＮ比が得られない
という欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、１高い方位分解能と十分ｌＳＮ比をもち、
しかも経済性の点でもすぐれている開口合成法を用いた
超音波診断装置ｄｔ−提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明は面積の大きい振切子を用い、そして超音波ビ
ームを収束させたものとして超音波の送受信を行なって
得られたデータに対して、超音波ビームの収束点に点音
源を１２いて超音の産前゛を行なったと見なして開口合
成法にもとづく処理を行なうことを特徴としている。

〔発明の効果〕

この発明によって、高い方位分解能と十分なＳＮ比をも
ち、しかも経済性の点ですぐれた超音波診断装置が実現
できる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

この発明を超音波診断装置に適用し′ｆｃ場合の一実施
例のブロック図を第１図に示す。図において１は超音波
プローブであシ、アレー形恨動子によって構成されてい
る。超音波の送受信は隣接する一群の振動子によって行
なわれ、送受信の電子フォーカスにより超音波ビームの
収束が行なわれる。

振動子の共振周波数は通常２〜１０　ＭＨｚのものが用
いられる。

パルサ２はプローブ１とともに超音波の発射手段を構成
し、プローブ１内の各振動子を駆動するもので、スキャ
ンコントローラ３からのパルスに同期しかつスキャンコ
ントローラ３　ＶＣより指定された振動子群に駆動パル
スを送る。このようにして各振動子は、一定の周期で順
次切り換えて駆動されることによシ、スキャニングが行
なわれる。

プローブ１およびレシーバ４は反射波の受信手段を構成
するもので、プローブ１で受信された信号は、レシーバ
４において必要なレベルまで増幅される。この増幅度は
入力される信号のレベルに応じて必要な値に設定される
。

位相検波器５は位相検波子役を構成し、レシーバ４から
の信号にスキャンコントローラ３から供給される位相が
９０°異々る二つの正弦波をそれぞれ掛けることによっ
て位相検波を行なう。これらの正弦波の周波数は振動子
の共振周波数に一致している。位相検波の結果は、■ホ
ログラム信号。

ｉホログラム信号として次段のＣ−Ａ／Ｄ変換器６およ
び８−Ｃ／Ｄ変換器７にそれぞれ入力される。

Ｃ−Ａ／Ｄ変換器６および８−Ａ／Ｄ変換器７はそれぞ
れ（２）ホログラム信号および−ホログラム信号のサン
プリングと、ディジタル化を行なう。サンプリングピッ
チは１反射体１からの反射信号の継続時間を考慮して決
められる。このサンプリングピッチを決めるのはスキャ
ンコントローラ３かう送うれてくるサンプリングクロッ
クであり、サンプリングおよびＡ／Ｄ変換はこれＶＣ同
期して行なわれる。

各信号はいずれも８ビツトにディジタル化される。

ディジタル化された（２）ホログラム信号と願ホログラ
ム信号はそれぞれＣＯＳバッファメモリ８とＳＩＮハク
７アメモリ９にｈ己憶される。これらのバッファメモリ
８および９へのデータの書込みは。

スキャンコントローラ３からＣ−Ａ／Ｄ変換器６およヒ
Ｂ−Ａ／Ｄ変換器７にも供給されているサンプリングク
ロックに同期して打力われる。

すなわち、サンプリング化されたホログラム信号はサン
プリングクロックに同期して次々にＣＯＳバッファメモ
リ８およびＳＩＮバッファメモリ９に書込まれて行く。

これらのバッファメモリ８および９は１個の超音波パル
スの発射で得られる一連の反射信号を記憶するのに必要
な容量をもっている。記憶されたデータはすべて聾込み
完了後コンビ瓢−夕１０によって続出される。

画像メモリ１１は２画像分のデータを記憶することがで
きるものである。これはＣＯ８バクファメモリ８および
ＳＩＮバ、ファメモリ９から読出された仰ホログラムデ
ータおよび顕ホログラムデータをそれぞれ記憶するため
のものである。

それぞれの構成は第２図に示すようなものとなっている
。ＸおよびＺアドレスの取り得る框はいずれもＯ〜５１
１であり、それぞれ走査方向の深さ方向に対応ずけられ
ている。谷アドレスには８ビツトのデータを記憶するこ
とかでさる。

出カバソファメモリ１２ｖ′ｊ［コンピュータ１０にお
ける演算の結果得られた構成像の画像データを記憶する
ためのものである。その構成は面識メモリ［１と同じで
、データはタイミングコントローラ１３からのクロック
に同期して常時読出されている。この読出しはテレビモ
ニタ１４における走査に１せて行なわれる。

タイミングコントローラ１３は出力バッファメモリ１２
に記憶されている画像データをテレビモニタ１４に表示
するためのデータ読出しコントロールとテレビ同期信号
の発生を行なっている。

Ｄ／Ａ変換器１５において出力バッファメモリから画像
データはＤ／Ａ変換ち゛れる。タイミングコントローラ
１３からの同期イ＝号はここで画像信号に混合される。

このコンポジットビデオ信号はテレビモニタ１４に入力
でれ、再４ｉ４　ＪＲ１３！が表示される。

コンピュータ１０の機能は次の３つである。

（１）　　スキャンコントローラ３のＩ’ＬＩＪ　ＩＩ
（２）　　ホログラムデータの転送 （３）　　像の再構成処理 次にこれらの３つの機能について順次説明する。

コンビーータ１０Ｕスキャンコントローラ３に全部り。

超□音波発射の指示と駆動振１０子の指定を行なう。

スキャンコントローラ３はコンピュータ１０から超音波
発射の指示があると、ただちにパルサ２をん１］御して
、指定された振動子の駆動を行なう。超音波発射の指示
はＣＯＳバッファメモリ８とＳＩＮバックアメモリ９か
らのデータの読出しが完了した時点で行なう。

１個の超音波の発射で得られる■ホログラムデータおよ
び通ホログラムデータは、上記のように一旦ＣＯＳバッ
ファメモリ８とＳＩＮバッファメモリ９とに記憶される
。コンピュータ１０はこれらのデー　タｔ　ｌｉｔ　次
ＣＯ８ハｙファメモリ８およびＳＩＮバクフγメモリ９
から読出し、これらを画像メモリ１１の振動子の位置と
深さによって決まるアドレスに順次書込んで行く。

像の再構生処理は、全部の振動子が順次駆動されホログ
ラムが全て画像メモリ１１に記憶、はされた後開始する
。この処理１は、第３図に示した画像メモリ１１におい
て左から右へ、浅い部分から深い部分へという順序で行
なわれる。したがってコンピータ１０に取込まれるデー
タは（０，０）を先頭とする一行分のデータである。画
像メモリ１１から読出されたこの一行分の−およびｓｉ
ｎボログラムデータは、処理においては前者を実数部、
後者を虚数部とする復素数として扱われる。

このホログラムデータに対し画像を構成するための処理
はＲ，ＯＭにあらかじめストアされている所定のデータ
（カーネルデータ）とのコンポリー−ン習ンを計算する
ことによυ行なわれる。計算結果は絶対値がとられ、そ
の後出力バッファメモリにストアされる。以北の処理は
Ｚアドレスが５１１に達するまで燥シ返して行なわれる
。さらに、この蓄積され之信号°は読み出されてテレビ
モニタ１４上に表示される。

ここで％画像構成の処理において用いる上記カーネルデ
ータの作成法について述べる。従来の開口合成において
は第３図に示したように面積の小さい振動子によって得
られる広がった１窒音波ビームを用いて走査が行なわれ
る。この場合、カーネルデータは次式だもとづいて作成
される。

ここで、λは超音波の波長、Ｚは画像構成を行なおうと
する深さを表わす。これに対し本笑施例（ておいでは第
４図に示すように深さｚＦを収束点とする収束ビームが
用いられるので（１）式で示されるようなカーネルデー
タを用いることができない。そこで本発明では従来の場
合の音源が収束点に移動したと見なし、？に式にもとづ
いて作成する。

ｅｘｐ　（ｊ　　　　　　　　　　Ｘ”　）　　　　・
・・（２）λ（Ｚｐ−Ｚ） このようにしてカーネルデータを作成し、画像の再構成
処理を行うと、開口合成法によって高い方位分解能が得
られるだけでなく、従来装置にくらべ面積の大きい振動
子が用いられているので高いＳＮ比が得られる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。たとえば、上記実施例では、カーネルデー
タを（２）式にもとづいて作成するとしたが、実Ｉ奈に
用いる超音波ビームの位相特性を考慮し、より実際に即
したものとすればさらに性能を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図を示す図、第２
図は画像メモリの構成を示す図、第３図は従来の開口合
成法を用いた装置の超音波ビームを模式的に表わした図
、第４図は本発明の実施例において用いられる、超音波
ビームを模式的に表わした図である。 １・・・グローブ　　　　　２・・・パルサ５・・・位
相検波器　　　　６，７・・・ｋ７”Ｄ　：＋７パータ
１０・・・コンビエーメ　　　　　１１・・・画像メそ
り１４・・・ＣＲＴモニタ 代理人　弁理士　　則　近　老　右 同　　　　　竹　花　喜久男 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波を被検体に送信する手段と、この手段による前記
   被検体からの反射波を受信する手段と、前記送信および
   受信位置をコントロールして走査する手段と、前記受信
   信号に対して画像を得るための処理を行なう手段と、こ
   の処理結果を画像として表示する手段とを有し、前記処
   理を行なう手段は超音波ビームの収束点を音源とみなし
   て求められるカーネルデータを用いることを特徴とする
   超音波映像化装置。