WO1987005199A1 - Appareil de diagnostic par ultrasons - Google Patents

Description

明 細 書

超音波診断装置

(技術分野）

本発明は GWドプラ法と Bモードイメージング法を共通のアレイ型探铀子を用いて 実施する超音波診断装置に関する。

(背景技術）

超音波診断装置における CWドプラ法は、 連続波の超音波を被検体内に照射し、 超 音波エコー信号のドプラ効果を利用して、 例えば血流のような移動する物体の移動速 度を知る方法であり、 Bモードイメージング法は、 超音波パルスを被検体に照射し、 超音波エコー信号の強度に基づいて被検体の断層像を表示する方法である。 CWドプ ラ法の実施に当たっては、 被検体の断層像を見ながら行うのが便利であるから、 〇W ドプラ法には Bモードィメンジング法が組み合わされて実施されることが多い。 従来、 CWドプラ法と Bモードィメンジング法は、 別々な探触子を用いて実施されているが、 これを共通の例えば Bモードイメージング用のアレイ型探触子を用いて実施できれば 極めて好都合である。 しかしながら、 共通のアレイ型探触子を CWドプラ法と Bモー ドイメージング法に使用しょうとすると、 次のような問題がある。 すなわち、 Bモー ドイメージング法ではその分解能を上げるためには送波信号のパルス幅を狭くする必 要があるが、 送波パワーが小さいと受信されるエコーのパワーも小さくなり、 S N比 が悪くなつて画質が低下するので、 送波パワーを増加させるように送波パルスの振幅 を大きくしなければならない。 このパルス振幅を大きくするためには、 送波ドライバ の出力電圧を髙くする （例えば 8 0 V以上にする） 必要がある。 一方 CWドプラ法の 場合は送波信号は連続波なので、 生体に対する安全限界と探触子の許容電力限界との 2つの面から送波ドライバの出力電圧を低く （例えば数 V ) しなければならない。 共 通のアレイ型探觖子を用いて CWドプラ法と Bモードシメンジング法を組み合わせて 実施するときは、 CWドプラ法で血流測定中に、 一時的に Bモードイメージング法に 切替えて被検体の断層像をイメージングし、 再び CWドプラ法に戻って血流測定を続 行することになるが、 これを可能にするには、 送波ドライバの出力電圧を低電圧ー髙 電圧一低電圧と瞬時に切替える必要がある。 この切替えを実行する構成としては、 送 波ドライバに髙電源電圧を供給しておき、 その終段アンプの出力振幅をコントロール することにより低電圧及ぴ髙電圧を出力させるものが考えられるが、 この場合 cwモ ードのときには、 小振幅出力を高電圧の電源から与えねばならないことから、 終段ァ ンプ部分での発熱量が大きくなり過ぎるので実際上使用できない。 そこで、 送波ドラ ィパへの供給電源電圧を低電圧出力時にはその出力に相応して低くし、 高電圧出力時 には高くするという電源電圧の切替えをすることが考えられるが、 この切替えに際し では、 回路に介在するバイパスコンデンサ等の充放電を伴うので、 瞬時に切替えるこ とは困難で、 切替時間は少なくとも数十〜数百ミリ秒を要し、 そのため Bモードィメ 一ジングの前後にそのような過渡的休止をおかねばならず、 CWドプラ法を実質的に 中断しないで Bモードイメージング法を実行することが困難である。

(発明の開示）

本発明の目的は、 共通のアレイ型探触子を用いて CWドプラ法と Bモードシメンジ ング法を組み合わせて実施する場合に、 CWドプラ法と Bモードィメージング法の間 の切替えを瞬時に行える超音波診断装置を提供することにある。

本発明の超音波診断装置は、 共通のアレイ型探触子 （3 ) の複数の振動子エレメン 卜を 2群（3 T ) , ( 3 R ) に分けて、 第 1の振動子エレメント群 （3 T ) を電源 4 から低い電源電圧が与えられる第 1の送波ドライバ （ 2 T ) に接続し、 第 2の振動子 エレメン卜群（ 2 R ) を電源 4から高い電源電圧が与えられる第 2の送波ドライバ

( 2 R ) に接続し、 CWドプラ法を実施するときは、 第 1の送波ドライバによって第 1群の振動子ェレメン卜を低電圧の連続波で駆動して連続波の超音波を送波させてそ のエコー信号を第 2群の振動子エレメントで受波し、 Bモードイメージング法を実施 するときは、 少なくとも第 2の送波ドライバによって第 2の振動子エレメント群を髙 電圧のパルスで駆動して超音波パルスを送波させて、 そのエコー信号を少なくとも第 2群の振動子エレメントで受波するようにしたものである。

(図面の簡単な説明）

図は本発明方法を実施する超音波診断装置の一例を示すブロック図である。

(発明を実施するための最良の形態）

以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 図は本発明実施例の超音波診断装置のブロック図である。 図において、 1は超音波 を送波するタイミングを定める送波タイミング発生回路で、 卜リガ信号を第 1の送波 ドライバ 2 T及び第 2の送波ドライバ 2 Rにそれぞれ与えるものである。 これら送波 ドライバ 2 T , 2 Rは、 卜リガ信号に基づいて、 複数の振動子エレメントのアレイか らなるアレイ型探触子 3に超音波送波用の駆動信号を与える。 アレイ型探触子 3の複 数の振動子エレメントは 3 Tと 3 Rの 2つの群に分けられ、 第 1の送波ドライバ 2 T の駆動信号が第 Ίのエレメン卜群 3 Tに与えられ、 第 2の送波ドライバ 2 Rの駆動信 号が第 2のエレメント群 3 Rに与えられる。 図では便宜的に簡略化した表現になって いるが、 各エレメン卜群はいずれも複数の振動子エレメン卜のアレイからなる。 送波 ドライバ 2 T , 2 Rからこれらのエレメント群に与えられる駆動信号は、 送波タイミ ング発生回路 1によって、 超音波ビームの送波方向に応じて個々の振動子エレメント 毎に位相の制御がなされている。 4は送波ドライバ 2 T , 2 Rに電源供給を行う送波 ドライバ電源で、 第 1の送波ドライバ 2 Tには低電源電圧を供給し、 第 2の送波ドラ ィパ 2 Rには高電源電圧を供給する。 低電源電圧は CWドプラ法に適した数 V程度の 値であり、 髙電源電圧は Bモードイメージング法に適した 8 0 V以上の値である。 こ れらの電源電圧は、 送波ドライバ 2 T , 2 Rからそれぞれ出力される駆動信号の波高 値になる。 第 1の送波ドライバ 2 Tは、 CWドプラ法の場合は連続波の駆動信号を出 力し、 Bモードイメージング法の場合はパルス波の駆動信号を出力するようになって いる。 第 2の送波ドライバ 2 Rは Bモードイメージング法の場合にのみ動作してパル ス波の駆動信号を第 2のエレメン卜群 3 Rに与えるようになつている。

6はアレイ型探触子 3の受波信号が与えられて受波のビームフォーミングを行うビ ームフォーマである。 ビームフォーマ 6は、 CWドプラ法の場合はビームフォーミン グを行った受波信号をドプラ分析器 7に入力し、 Bモードイメージング法の場合はビ ームフォーミングを行った受波信号を Bモードイメージ信号処理器 8に入力する。 ド ブラ分析器 7及び Bモードイメージ信号処理器 8の出力信号は。 ディジタルスキャン コンバータ （以下、 D S Cと略称する〉 9に、 スぺク卜ラム及び断層像のイメージデ ータとしてそれぞれ書き込まれ、 この D S C 9に書き込まれたデータが C R Tなどの 表示器 Ί 0で画像として表示される。 このように構成された超音波診断装置は、 CWドプラ法と Bモードイメージング法 を次のように実施する。 まず、 CWドプラ法により血流などの測定を行う場合は、 送 波タイミング発生回路 1から与えられるタイミング信号に基づいて、 第 1の送波ドラ ィバ 2 Tが、 低電圧の連続波の駆動信号を探触子 3の第 1のエレメント群 3 Tに与え て CW超音波を発生させる。 この CW超音波に対するエコー信号は第 2のエレメント 群 3 Rによって受波され、 その受波信号がビームフォーマ 6でビームフォーミングさ れてドプラ分析器 7に入力され、 ドプラ分析器 7の分折結果がスぺク卜ラム像として D S G 9に書き込まれる。 D S C 9に書き込まれたスペクトラム像は適宜に読み出さ れて表示器 Ί 0に表示される。

CWドプラ法による血流測定中に一時的に Bモードイメージング法を割り込ませて， 被検体の断層像をイメージングするために、 図示しないシーケンス制御手段によって 動作の切替えが行われる。 切替え信号を受けた送波タイミング発生回路 1は、 送波ド ライバ 2 T及び 2 Rに Bモードイメージング制御用の卜リガ信号を出力する。 これに より、 送波ドライバ 2 T及び 2 Rからそれぞれ低電圧パルス及び高電圧パルスが出力 され、 それぞれ第 1のエレメン卜群 3 T及び第 2のエレメン卜郡 3 Rに駆動信号とし て与えられる。 これらの駆動信号によって、 両エレメント群はそれぞれ超音波ハルス を発生する。 この超音波パルスに対する反射波は両エレメン卜群 3 T , 3 Rにより受 波され、 受波信号はビームフォーマ 6でビームフォーミングされ、 Bモードイメージ ング信号処理器 8で処理されて、 D S C 9に書き込まれる。 このような超音波パルス の送波とエコーの受信は超音波ビームで被検体の所望の領域を走査しながら行われ、 これによつて 1画面分のイメージデータが D S C 9に書き込まれる。 なお、 Bモード イメージングのための超音波パルスの送受波は第 2の振動子エレメント群だけで行う か、 あるいは、 超音波パルスの送波は第 2の振動子エレメント群で行い、 エコーの受 波は両振動子エレメント群で行うようにしてもよい。 1画面分のイメージデータが得 られたら、 シーケンス制御手段によって CWドプラ法の実施に切替えられる。 。

このように、 CWドプラ法で連続波を送波する場合は、 低電源電圧の供給を受けて いる第 1の送波ドライバ 2 Tのみが駆動され、 Bモードイメージング法でパルス波を 送波する場合は、 高電源電圧の供給を受けている第 2の送波ドライバ 2 Rが駆動され る。 従って、 何れの方法においても送波パワーはそれぞれの場合について適切なもの となり、 しかも、 CWドプラ法と Bモードイメージング法との間の ¾替えに際しては 電源電圧の切替えを要しないので、 CWドプラ法から瞬時に Bモードイメージング法 に移行でき、 また、 瞬時に CWドプラ法に戻ることができる。

以上、 本発明を実施するための最良の形態について説明したが、 本発明が属する技 術の分野の通常の知識を有する者にとって、 下記の請求の範囲を逸脱することなく種 々の変型を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の超音波振動子エレメントのアレイを含む超音波探触子手段 （3 ) 、

低い電源電圧が与えられ、 超音波探触子の振動子エレメン卜の第 1の群 （3 T ) に 低電圧の駆動信号を与える第 1の送波ドライバ手段 （ 2 T ) 、

髙ぃ電源電圧が与えられ、 超音波探触子の振動子エレメントの第 2の群 （ 2 R ) に 高電圧の駆動信号を与える第 2の送波ドライバ手段（ 2 R ) 、

CWドプラ法を実施するときは、 第 1の送波ドライバ手段に連続波の駆動信号を発 生させ、 Bモードイメージング法を実施するときは、 少なくとも第 2の送波ドライバ 手段にパルス波の駆動信号を発生させる送波タイミング発生手段 （1 ) 、

CWドプラ法を実施するときは、 超音波探触子の振動子エレメン卜の第 2の群によ るエコー受信信号に基づいてドプラ法の信号処理をする第 Ίの信号処理手段 （6 ) , ( 7 ) 、 及び

Bモードイメージング法を実施するときは、 少なくと&、 超音波探触子の振動子ェ レメン卜の第 2の群によるエコー受信信号に基づいて Bモードイメージング法の信号 処理をする第 2の信号処理手段（6 ) , ( 8 )

を具備する超音波診断装置。

2 . 送波タイミング発生手段は、 Bモードイメージング法を実施するとき、 第 Ίの送 波ドライバ手段にもパルス波の駆動信号を発生させるものである請求の範囲 1に記載 の超音波診断装置。

3. 第 2の信号処理手段は、 Bモードイメージング法を実施するとき、 超音波探触子 の振動子エレメン卜の第 1の群及び第 2の群によるエコー受信信号に基づいて Bモー ドイメージング法の信号処理をするものである請求の範囲 Ίに記載の超音波診断装置。