JPS636015B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS636015B2 JPS636015B2 JP56140182A JP14018281A JPS636015B2 JP S636015 B2 JPS636015 B2 JP S636015B2 JP 56140182 A JP56140182 A JP 56140182A JP 14018281 A JP14018281 A JP 14018281A JP S636015 B2 JPS636015 B2 JP S636015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- acoustic lens
- ultrasound
- living body
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
本発明は電子走査型の超音波診断装置に関する
ものである。 本出願人は、特願昭55―88129号（特開昭57―
11648号公報）で、円弧状に配列した超音波振動
子列の前面に音響レンズを設けた超音波探触子を
有する超音波診断装置を提案した。まず、この本
出願人の出願に係る超音波診断装置について説明
する。第１図は超音波の走査線を説明する図で、
超音波振動子列１と音響レンズ２は走査面による
切断面で示されている。超音波ビーム４は、超音
波振動子列１の定められた振動子グループより音
響レンズ２に向けて放射される。放射される方向
は、中心軸９上の超音波振動子列１の曲率中心５
と、上記選択された振動子グループとを結ぶ直線
の方向である。この直接の方向に放射された超音
波ビーム４は、音響レンズ２と生体３との境界
で、これら両者の音速の差によつて屈折する。音
響レンズ２の音速は生体３より遅くしてあるた
め、超音波ビームは中心軸９から遠ざかる方向に
屈折する。この屈折した超音波ビーム４の方向の
延長線と中心線９との交点を６とする。この超音
波ビーム４よりも中心寄りの超音波ビーム７にお
いても同様に交点８が求まる。この交点８は先の
交点６より曲率中心点５の方向にある。これらの
交点と音響レンズ２、生体３間の境界との中心線
９上の距離ｒは、選択された振動子グループと曲
率中心を結ぶ直線と上記境界面の垂線との角度を
θoとすると、 で示される。ただし、Ｒは曲率中心５と上記境界
面との中心線９上の距離で、ｖとｃはそれぞれ音
響レンズ２と生体３の音速である。従つて、音速
ｃとｖが異なる時、距離ｒはθoすなわち超音波走
査線によつて変化する。 この様な走査によつて得られる画像は第２図に
模擬的に示すように、小さな開口で広い視野が得
られ、しかも骨など障害物の後も斜め方向から観
測できる等の特徴を有している。しかしながら、
このような装置は距離ｒが走査線によつて変化す
るので標準テレビ走査に走査変換するのに大掛か
りな装置が必要であつた。 本発明は、かかる欠点に鑑み、簡単な装置によ
つて標準テレビ表示でき、小さな開口で広い視野
を持つた超音波診断装置を提供するものである。 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。 第３図は本発明の一実施例における超音波走査
線を説明するものであつて、超音波振動子列１は
第２図の列と同様に曲率中心５を中心とした円弧
上に配列する。さらに、この振動子列１の前面に
音響レンズ２′を接合する。この音響レンズ２′と
生体３の接する境界面１０は、第２図に示した例
と異なり曲面となつている。超音波振動子列１は
よく知られたリニア電子走査と同様に隣り合うい
くつかの振動子を群として選択し、超音波ビーム
を生体３に放射し、反射超音波を同じ振動子群で
受信する。この振動子群を、振動子の切換えによ
つて順次移動させ、超音波ビームの走査を行な
う。なお振動子列１と音響レンズ２′は超音波走
査面での断面を示している。振動子群の１つから
放射された超音波ビーム４′は、音響レンズ２′の
内部では曲率中心５とこの選択された振動子群と
を結ぶ直線の方向に伝搬し、境界面１０で屈折す
る。この境界面１０は、超音波ビームの屈折方向
が中心軸９上にある仮想原点６′を通過する直線
に一致するように設定する。従つて、生体３中の
超音波ビーム４′及び７′の延長線はその他の超音
波ビームと共に仮想原点６′を通過する。受信に
おける指向特性は、送信の超音波ビームと同様な
特性である。この様な超音波の走査によつて得ら
れる画像は、体表部分が直線でない点を除くと、
第４図の模擬的に示したように、第２図とほぼ同
じである。 第５図は本発明の一実施例装置の動作原理を説
明するためのブロツク図である。送信器１１で発
生した送信パルスを、探触子１２に加え、選ばれ
た方向に超音波を発射し、返つて来たエコー信号
を同じ探触子１２で電気信号に変換し、受信器１
３によつてエコー信号の強度を表す信号に変換す
る。この変換された信号をアナログ―デジタル変
換器１４によつてデジタル信号に変換して、主メ
モリ１５に書き込む。アナログ―デジタル変換を
行なつて、エコーの強度信号をサンプルするタイ
ミングは、第６図の表示画像において、超音波走
査線２５―１〜２５―５と標準テレビの走査線２
６―１〜２６―５の交点とする。従つて、サンプ
ルは各超音波走査線によつて定まる一定間隔とな
る。本実施例の場合、すべての超音波走査線が仮
想原点６を通るので、標準テレビの走査線上での
超音波走査線の間隔の比を深さ方向に関係なく一
定とすることができるため、記憶装置には従来の
ように全サンプルを入れておく必要がなく、テレ
ビ走査の各走査線の読み出し同期に対応したデー
タを入れておけば良く大幅な記憶容量の削減を図
れる。第５図の主メモリ１５への書き込みと読み
出しアドレスは、主メモリ制御部１６が制御し、
標準テレビの水平走査線１本分を単位としてライ
ンメモリ１７へ転送する。主メモリ制御部１６の
信号によつて、読み出し専用メモリ１８から、標
準テレビの水平走査線において一定の、上記仮想
原点６′に対応する表示点とこの水平走査線との
距離に反比例した値を加算器１９に出力する。こ
の出力されたデータを加算器１９とラツチ２０に
よつて累積加算する。この累積加算データを、ア
ドレス変換器２１に入力する。アドレス変換器２
１は読み出し専用メモリであつて、標準テレビ表
示の水平走査線に対して不変な変換によつて、対
応する超音波走査線間の補間方法を選択する信号
を出力する。さらに、標準テレビ表示の各水平走
査線において、一定の時間々隔で上記累積加算を
繰り返し、そのそれぞれの結果によつて定まるア
ドレス変換器２１の出力によつて、ラインメモリ
１７から表示すべきデータを選択し補間処理を行
なつてデジタル―アナログ変換器２２によつてア
ナログ信号に変換し、混合器２３によつて他の信
号と混合し、モニタ２４で表示する。 次に第３図の境界面１０、すなわち音響レンズ
２′の、超音波走査断面における曲線を求める方
法を説明する。境界面１０と中心線９との交点を
原点とし、中心線の上方向にＴ軸、中心線に直角
方向にＳ軸をとる。生体３と音響レンズの音速を
それぞれＣ及びＶ、振動子列１の曲率中心と仮想
原点の上記Ｔ軸上の位置をそれぞれＲ及びｒとす
ると、本発明にかかる境界面１０上の点（Ｓ，
Ｔ）は なる微分方程式に従う。振動子列の曲率中心の位
置Ｒを91mmとして、仮想原点の位置ｒを52mmと48
mmの場合において、原点を通過する境界１０の曲
線を、数値積分で求めた結果を第１表に示す。
ものである。 本出願人は、特願昭55―88129号（特開昭57―
11648号公報）で、円弧状に配列した超音波振動
子列の前面に音響レンズを設けた超音波探触子を
有する超音波診断装置を提案した。まず、この本
出願人の出願に係る超音波診断装置について説明
する。第１図は超音波の走査線を説明する図で、
超音波振動子列１と音響レンズ２は走査面による
切断面で示されている。超音波ビーム４は、超音
波振動子列１の定められた振動子グループより音
響レンズ２に向けて放射される。放射される方向
は、中心軸９上の超音波振動子列１の曲率中心５
と、上記選択された振動子グループとを結ぶ直線
の方向である。この直接の方向に放射された超音
波ビーム４は、音響レンズ２と生体３との境界
で、これら両者の音速の差によつて屈折する。音
響レンズ２の音速は生体３より遅くしてあるた
め、超音波ビームは中心軸９から遠ざかる方向に
屈折する。この屈折した超音波ビーム４の方向の
延長線と中心線９との交点を６とする。この超音
波ビーム４よりも中心寄りの超音波ビーム７にお
いても同様に交点８が求まる。この交点８は先の
交点６より曲率中心点５の方向にある。これらの
交点と音響レンズ２、生体３間の境界との中心線
９上の距離ｒは、選択された振動子グループと曲
率中心を結ぶ直線と上記境界面の垂線との角度を
θoとすると、 で示される。ただし、Ｒは曲率中心５と上記境界
面との中心線９上の距離で、ｖとｃはそれぞれ音
響レンズ２と生体３の音速である。従つて、音速
ｃとｖが異なる時、距離ｒはθoすなわち超音波走
査線によつて変化する。 この様な走査によつて得られる画像は第２図に
模擬的に示すように、小さな開口で広い視野が得
られ、しかも骨など障害物の後も斜め方向から観
測できる等の特徴を有している。しかしながら、
このような装置は距離ｒが走査線によつて変化す
るので標準テレビ走査に走査変換するのに大掛か
りな装置が必要であつた。 本発明は、かかる欠点に鑑み、簡単な装置によ
つて標準テレビ表示でき、小さな開口で広い視野
を持つた超音波診断装置を提供するものである。 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。 第３図は本発明の一実施例における超音波走査
線を説明するものであつて、超音波振動子列１は
第２図の列と同様に曲率中心５を中心とした円弧
上に配列する。さらに、この振動子列１の前面に
音響レンズ２′を接合する。この音響レンズ２′と
生体３の接する境界面１０は、第２図に示した例
と異なり曲面となつている。超音波振動子列１は
よく知られたリニア電子走査と同様に隣り合うい
くつかの振動子を群として選択し、超音波ビーム
を生体３に放射し、反射超音波を同じ振動子群で
受信する。この振動子群を、振動子の切換えによ
つて順次移動させ、超音波ビームの走査を行な
う。なお振動子列１と音響レンズ２′は超音波走
査面での断面を示している。振動子群の１つから
放射された超音波ビーム４′は、音響レンズ２′の
内部では曲率中心５とこの選択された振動子群と
を結ぶ直線の方向に伝搬し、境界面１０で屈折す
る。この境界面１０は、超音波ビームの屈折方向
が中心軸９上にある仮想原点６′を通過する直線
に一致するように設定する。従つて、生体３中の
超音波ビーム４′及び７′の延長線はその他の超音
波ビームと共に仮想原点６′を通過する。受信に
おける指向特性は、送信の超音波ビームと同様な
特性である。この様な超音波の走査によつて得ら
れる画像は、体表部分が直線でない点を除くと、
第４図の模擬的に示したように、第２図とほぼ同
じである。 第５図は本発明の一実施例装置の動作原理を説
明するためのブロツク図である。送信器１１で発
生した送信パルスを、探触子１２に加え、選ばれ
た方向に超音波を発射し、返つて来たエコー信号
を同じ探触子１２で電気信号に変換し、受信器１
３によつてエコー信号の強度を表す信号に変換す
る。この変換された信号をアナログ―デジタル変
換器１４によつてデジタル信号に変換して、主メ
モリ１５に書き込む。アナログ―デジタル変換を
行なつて、エコーの強度信号をサンプルするタイ
ミングは、第６図の表示画像において、超音波走
査線２５―１〜２５―５と標準テレビの走査線２
６―１〜２６―５の交点とする。従つて、サンプ
ルは各超音波走査線によつて定まる一定間隔とな
る。本実施例の場合、すべての超音波走査線が仮
想原点６を通るので、標準テレビの走査線上での
超音波走査線の間隔の比を深さ方向に関係なく一
定とすることができるため、記憶装置には従来の
ように全サンプルを入れておく必要がなく、テレ
ビ走査の各走査線の読み出し同期に対応したデー
タを入れておけば良く大幅な記憶容量の削減を図
れる。第５図の主メモリ１５への書き込みと読み
出しアドレスは、主メモリ制御部１６が制御し、
標準テレビの水平走査線１本分を単位としてライ
ンメモリ１７へ転送する。主メモリ制御部１６の
信号によつて、読み出し専用メモリ１８から、標
準テレビの水平走査線において一定の、上記仮想
原点６′に対応する表示点とこの水平走査線との
距離に反比例した値を加算器１９に出力する。こ
の出力されたデータを加算器１９とラツチ２０に
よつて累積加算する。この累積加算データを、ア
ドレス変換器２１に入力する。アドレス変換器２
１は読み出し専用メモリであつて、標準テレビ表
示の水平走査線に対して不変な変換によつて、対
応する超音波走査線間の補間方法を選択する信号
を出力する。さらに、標準テレビ表示の各水平走
査線において、一定の時間々隔で上記累積加算を
繰り返し、そのそれぞれの結果によつて定まるア
ドレス変換器２１の出力によつて、ラインメモリ
１７から表示すべきデータを選択し補間処理を行
なつてデジタル―アナログ変換器２２によつてア
ナログ信号に変換し、混合器２３によつて他の信
号と混合し、モニタ２４で表示する。 次に第３図の境界面１０、すなわち音響レンズ
２′の、超音波走査断面における曲線を求める方
法を説明する。境界面１０と中心線９との交点を
原点とし、中心線の上方向にＴ軸、中心線に直角
方向にＳ軸をとる。生体３と音響レンズの音速を
それぞれＣ及びＶ、振動子列１の曲率中心と仮想
原点の上記Ｔ軸上の位置をそれぞれＲ及びｒとす
ると、本発明にかかる境界面１０上の点（Ｓ，
Ｔ）は なる微分方程式に従う。振動子列の曲率中心の位
置Ｒを91mmとして、仮想原点の位置ｒを52mmと48
mmの場合において、原点を通過する境界１０の曲
線を、数値積分で求めた結果を第１表に示す。
【表】
単位mm
また、本発明は音響レンズの形を修正する方法
に限定するものではなく、超音波振動子列の配列
形状を、円筒面から修正することもでき、また両
者を共に修正することもできる。 次に、超音波振動子列の並びを修正する方法を
説明する。前述と同じＳ―Ｔ軸を使つて、仮想原
点の位置をｒとして、生体と音響レンズの音速を
それぞれＣ及びＶとすると、超音波振動子列表面
の位置（Ｓ，Ｔ）は、 dT／dS・Ｔ／ａ−Ｓ＝１ ……(2) １＋r2／a2＝V2／C2（１＋T2／（ａ−Ｓ）2）……(2)
′ なる微分方程式となる。なお、ａは補助的に使つ
た関数で、位置（Ｓ，Ｔ）からの超音波ビームが
生体３と音響レンズ２′との境界面であるＳ軸を
通過する位置である。仮想原点６′の位置ｒを48
mmとする。音響レンズ２′の生体３との境界面１
０は直線としているので、第２式及び第2′式のＴ
は音響レンズの厚みと一致する。音響レンズ２′
の中央の厚みを１mmとして、第2′式の方程式より
ａの位置を求めつつ、第２式を積分した結果を第
２表に示す。この表中のT′は、Ｔの値に近い円
筒面を参考のために示したものである。
単位mm
また、本発明は音響レンズの形を修正する方法
に限定するものではなく、超音波振動子列の配列
形状を、円筒面から修正することもでき、また両
者を共に修正することもできる。 次に、超音波振動子列の並びを修正する方法を
説明する。前述と同じＳ―Ｔ軸を使つて、仮想原
点の位置をｒとして、生体と音響レンズの音速を
それぞれＣ及びＶとすると、超音波振動子列表面
の位置（Ｓ，Ｔ）は、 dT／dS・Ｔ／ａ−Ｓ＝１ ……(2) １＋r2／a2＝V2／C2（１＋T2／（ａ−Ｓ）2）……(2)
′ なる微分方程式となる。なお、ａは補助的に使つ
た関数で、位置（Ｓ，Ｔ）からの超音波ビームが
生体３と音響レンズ２′との境界面であるＳ軸を
通過する位置である。仮想原点６′の位置ｒを48
mmとする。音響レンズ２′の生体３との境界面１
０は直線としているので、第２式及び第2′式のＴ
は音響レンズの厚みと一致する。音響レンズ２′
の中央の厚みを１mmとして、第2′式の方程式より
ａの位置を求めつつ、第２式を積分した結果を第
２表に示す。この表中のT′は、Ｔの値に近い円
筒面を参考のために示したものである。
【表】
単位mm
このように音響レンズを構成し音響レンズの生
体との接触面を平面となるようにすれば、画像の
表示においても、第２図の模擬的に示した画像と
同一の形とすることができる。 以上の説明では超音波振動子の配列と音響レン
ズの形状について２つの例を説明したが、これら
に限定されるものではなく、非円筒状の配列で生
体と音響レンズの境界を非直線とすることもでき
る。この場合も第５図のブロツク図で説明した走
査変換と同様の方法で走査変換できる。 さらに、超音波走査面に垂直な超音波探触子の
断面において、超音波振動子及び音響レンズと生
体の境界線は、超音波を集束する形状とすること
もできる。 以上のように、本発明によれば、超音波振動子
の配列形状または音響レンズの形状をわずかに修
正することによつて、すべての走査線が超音波振
動子から離隔した所定の一点を通過するようにで
き、これによつて小さな開口で広い視野を持ち、
かつ標準テレビ表示にデジタル変換して容易に表
示することのできる超音波診断装置を、小規模な
装置で安価に実現することができる。
単位mm
このように音響レンズを構成し音響レンズの生
体との接触面を平面となるようにすれば、画像の
表示においても、第２図の模擬的に示した画像と
同一の形とすることができる。 以上の説明では超音波振動子の配列と音響レン
ズの形状について２つの例を説明したが、これら
に限定されるものではなく、非円筒状の配列で生
体と音響レンズの境界を非直線とすることもでき
る。この場合も第５図のブロツク図で説明した走
査変換と同様の方法で走査変換できる。 さらに、超音波走査面に垂直な超音波探触子の
断面において、超音波振動子及び音響レンズと生
体の境界線は、超音波を集束する形状とすること
もできる。 以上のように、本発明によれば、超音波振動子
の配列形状または音響レンズの形状をわずかに修
正することによつて、すべての走査線が超音波振
動子から離隔した所定の一点を通過するようにで
き、これによつて小さな開口で広い視野を持ち、
かつ標準テレビ表示にデジタル変換して容易に表
示することのできる超音波診断装置を、小規模な
装置で安価に実現することができる。
第１図は本出願人が既に提案した音響レンズを
用いた超音波探触子の構成を示す断面図、第２図
は同探触子によつて得られる画像を示した図、第
３図は本発明にかかる超音波診断装置における超
音波探触子の一構成例を示す断面図、第４図は同
探触子によつて得られる画像の例を示す図、第５
図は本発明の一実施例における超音波診断装置を
示すブロツク図、第６図はエコー信号のサンプリ
ングのもようを説明する図である。 １…超音波振動子、２，２′…音響レンズ、３
…生体、６，６′…仮想原点、１１…送信器、１
２…探触子、１３…受信器、１５…主メモリ、１
７…ラインメモリ、２１…アドレス変換器、２４
…モニタ。
用いた超音波探触子の構成を示す断面図、第２図
は同探触子によつて得られる画像を示した図、第
３図は本発明にかかる超音波診断装置における超
音波探触子の一構成例を示す断面図、第４図は同
探触子によつて得られる画像の例を示す図、第５
図は本発明の一実施例における超音波診断装置を
示すブロツク図、第６図はエコー信号のサンプリ
ングのもようを説明する図である。 １…超音波振動子、２，２′…音響レンズ、３
…生体、６，６′…仮想原点、１１…送信器、１
２…探触子、１３…受信器、１５…主メモリ、１
７…ラインメモリ、２１…アドレス変換器、２４
…モニタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の超音波振動子を円弧状に配列し、前記
超音波振動子と生体との間に音響レンズを設け、
前記超音波振動子の所定個を順次選択して走査す
る超音波探触子を具備し、前記超音波振動子の配
列形状または前記音響レンズの形状を、前記超音
波振動子のすべての走査線が前記超音波振動子か
ら離隔した所定の一点を通過するように曲面成形
したことを特徴とする超音波診断装置。 ２ 音響レンズの生体と接触する面が平面である
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140182A JPS5841535A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140182A JPS5841535A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5841535A JPS5841535A (ja) | 1983-03-10 |
| JPS636015B2 true JPS636015B2 (ja) | 1988-02-08 |
Family
ID=15262799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140182A Granted JPS5841535A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841535A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5146452B2 (ja) | 2007-06-05 | 2013-02-20 | 富士通株式会社 | 監視装置、情報処理装置、及びアラーム信号出力方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6340974Y2 (ja) * | 1980-04-11 | 1988-10-26 |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP56140182A patent/JPS5841535A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5841535A (ja) | 1983-03-10 |
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