JPH02246948A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JPH02246948A
JPH02246948A JP1066344A JP6634489A JPH02246948A JP H02246948 A JPH02246948 A JP H02246948A JP 1066344 A JP1066344 A JP 1066344A JP 6634489 A JP6634489 A JP 6634489A JP H02246948 A JPH02246948 A JP H02246948A
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array
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Masashio Kodama
児玉 眞塩
Kageyoshi Katakura
景義 片倉
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Abstract

PURPOSE:To display a multiple plane image with plural tomographic surfaces to be crossed by transmitting a wave with one side of the array electrodes to be mutually orthogonal of a probe, receiving a reflected wave with the other side, obtaining a directional characteristic expressed as the product of the directional characteristic of a wave transmission and the directional characteristic of a wave reception, and displaying a tomographic image. CONSTITUTION:For a probe 1, with array electrodes 13a and 13b on one surface of each piezoelectric body, oscillators 12a and 12b having common electrodes 14a and 14b on the opposed surface are plurally laminated, and the array electrodes 13a and 13b are provided so that the arrangement directions can be crossed. A wave transmission scanning direction controller 3 and a wave transmitter 4 give the directional characteristic of a wave transmitting beam to the array electrode 13a of the oscillator 12a on one layer of the probe 1 and, simultaneously, impress a pulse voltage for executing the scanning in changing the directional characteristic. A phasing device 5 sets variably the directional characteristic of an echo signal received by the oscillator 12b except for the oscillator 12a of the wave transmission of the probe 1. An image signal processing circuit 7 and a DSC 8 convert the output signal of the phasing device 5 to an image display signal. A display device 9 displays the image display signal as an image.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を被検体内に送波して診断部位からの
エコー信号により超音波像を得る超音波診断装置に関し
、特に超音波ビームを任意方向に三次元走査することが
できると共に交差する複数断層面の多面プレーン画像が
表示できる超音波診断装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits ultrasonic waves into a subject and obtains an ultrasonic image using echo signals from a diagnostic site, and particularly relates to ultrasonic The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that can three-dimensionally scan a beam in any direction and can display multiplane images of a plurality of intersecting tomographic planes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の超音波診断装置において任意方向に超音波ビーム
を偏向させる手段としては、矩形状または円形で二次元
の広がりを有する振動子をX、Y軸間方向に多数に分割
してその両面に電極を設けた二次元アレ一方式の探触子
を用いたものがある。
In conventional ultrasonic diagnostic equipment, as a means to deflect an ultrasonic beam in any direction, a rectangular or circular transducer having a two-dimensional spread is divided into many parts in the direction between the X and Y axes, and electrodes are placed on both sides of the transducer. There is a type of probe that uses a two-dimensional array with a single type of probe.

しかし、この方式による探触子の場合は、引き出すリー
ド線の数が非常に多くなり、実際の使用には供すること
ができないものであった0例えば。
However, in the case of a probe using this method, the number of lead wires to be drawn out is extremely large, and it cannot be used in actual use.

−列が64分割された二次元アレーの探触子においては
、引き出すリード線の数は64 X 64 = 409
6本となり、現状ではこのような探触子は製造困難であ
り、また実用的ではない、実現の可能性のある範囲は、
−列20分割でリード線の数が20 x 20 = 4
00本程度までであるが、この場合は所定の診断領域の
画像を得るためには振動子の分割のピッチを粗くせねば
ならず0、得られる断層像の分解能が低下するものであ
った。従って1診断上有効な画像情報が得られないもの
であった。
- In a two-dimensional array probe with 64 rows, the number of lead wires to be drawn out is 64 x 64 = 409
Currently, it is difficult to manufacture such a probe, and it is not practical.The possible range of realization is as follows.
- Number of lead wires is 20 x 20 = 4 in 20 rows
However, in this case, in order to obtain an image of a predetermined diagnostic region, the pitch of dividing the transducer must be made coarser, which reduces the resolution of the obtained tomographic image. Therefore, it was not possible to obtain diagnostically effective image information.

また、短軸方向の指向特性を向上することができる探触
子として特公昭63−46693号公報に記載されたも
のがある。この探触子は、接地側電極を、アレー振動子
の配列方向と交差する方向に配列された複数個の分割電
極とすると共に、送信ビームに基づく反射波を受信する
に際して上記分割電極の選択個数を異ならせることによ
り、受信振動子の実効面積を複数段に制御可能として。
Further, there is a probe described in Japanese Patent Publication No. 63-46693 as a probe capable of improving directivity in the short axis direction. In this probe, the ground side electrode is a plurality of divided electrodes arranged in a direction crossing the arrangement direction of the array transducers, and a selected number of the divided electrodes are used when receiving reflected waves based on the transmitted beam. By varying the values, the effective area of the receiving transducer can be controlled in multiple stages.

特に振動子の近傍における指向特性を向上させようとし
たものである。
In particular, the aim was to improve the directivity characteristics near the vibrator.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上記特公昭63−46693号公報に記載され
た探触子においては、接地側の分割電極のうち受1振動
子として選択されている電極は接地された状態になるの
で、駆動電極との間にクロストークは生じないが、受信
振動子として選択されていない電極は、駆動電極側の総
ての素子と振動子材料である圧電材の容量を介して接続
されているので、非選択の状態では上記の駆動電極側で
発生する電圧の総和の電圧で揺動し、これが圧電材の容
量を介して駆動電極側に入力されることとなり、その駆
動電極間に大きなりロストークが生じるものであった。
However, in the probe described in Japanese Patent Publication No. 63-46693, the electrode selected as the receiver 1 oscillator among the divided electrodes on the ground side is in a grounded state, so there is no contact with the drive electrode. However, since the electrodes not selected as receiving transducers are connected to all the elements on the drive electrode side through the capacitance of the piezoelectric material that is the transducer material, In this state, the voltage oscillates based on the sum of the voltages generated on the drive electrode side, and this is input to the drive electrode side via the capacitance of the piezoelectric material, causing a large amount of loss talk between the drive electrodes. there were.

従って、得られる断層像の画質が劣化し、良い診断情報
が得られない可能性がある。
Therefore, the quality of the obtained tomographic image deteriorates, and there is a possibility that good diagnostic information cannot be obtained.

そこで1本発明は、このような問題点を解決し。Therefore, one aspect of the present invention is to solve these problems.

超音波ビームを任意方向に三次元走査することができる
と共に交差する複数断層面の多面プレーン画像が表示で
きる超音波診断装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can three-dimensionally scan an ultrasonic beam in any direction and display multiplane images of a plurality of intersecting tomographic planes.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装
置は、圧電体の一面にアレー状電極を。
In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes an array of electrodes on one surface of a piezoelectric body.

その対向面に共通電極を有する振動子を複数積層すると
共に上記アレー状電極の配列方向が交差するように設け
られた超音波送受信手段と、この超音波送受信手段の一
層の振動子のアレー状電極へ送波ビームの指向特性を与
え且つこの指向特性を変えて走査するためのパルス状電
圧を印加する手段と、上記超音波送受信手段の送波の振
動子を除く振動子にて受信したエコー信号の指向特性を
可変設定する整相手段と、この整相手段の出力信号を画
像表示信号に変換する手段と、この変換手段からの画像
表示信号を画像として表示する手段とを備えて成るもの
である。
an ultrasonic transmitting/receiving means in which a plurality of transducers having common electrodes are stacked on opposing surfaces thereof and arranged so that the arrangement directions of the arrayed electrodes intersect; a means for applying a pulsed voltage for giving a directional characteristic of a transmitted beam to the beam and scanning while changing the directional characteristic; and an echo signal received by a transducer other than a transmitting transducer of the ultrasonic transmitting/receiving means. phasing means for variably setting the directional characteristics of the phasing means, means for converting the output signal of the phasing means into an image display signal, and means for displaying the image display signal from the conversion means as an image. be.

また、上記超音波送受信手段は、一様な厚みの板状有機
物の中に柱状圧電体を板面に垂直に多数環め込んで成る
複合圧電体板とこの複合圧電体板の両面にその配列方向
が互いに交差して設けられたアレー状電極とで成る振動
子と、この振動子の両面に設けられた各アレー状電極を
゛共通接地電極と駆動電極とに切り換える切換スイッチ
とを備えたものとしてもよい。
Further, the ultrasonic transmitting/receiving means includes a composite piezoelectric plate formed by enclosing a large number of columnar piezoelectric bodies perpendicularly to the plate surface in a plate-shaped organic material having a uniform thickness, and arraying the columnar piezoelectric bodies on both sides of the composite piezoelectric plate. A vibrator comprising an array of electrodes arranged so as to intersect with each other, and a changeover switch for switching each of the array electrodes provided on both sides of the vibrator into a common ground electrode and a drive electrode. You can also use it as

なお、整相手段の出力側に受波の指向特性のフォーカス
点を可変として断層面のスライス厚を可変制御し、また
は受波の口径を可変制御する受波口径制御手段を備える
と効果的である。
Note that it is effective to provide a receiving aperture control means on the output side of the phasing means for variablely controlling the slice thickness of the tomographic plane by making the focus point of the directivity characteristic of the receiving wave variable, or for variably controlling the aperture of the receiving wave. be.

また、上記整相手段に、交差する任意の二断層面を表示
しその交差する二断層面の傾きあるいは位置を可変とす
る制御手段を備えてもよい。
Further, the phasing means may be provided with a control means for displaying any two intersecting tomographic planes and for varying the inclination or position of the two intersecting tomographic planes.

さらに、上記整相手段に、一断層面とこれに交差する略
同時刻の一個または複数個の断層面を同時に表示し上記
一断層面に対して交差する他の断層面の位置を指定する
制御手段を備えたものとしてもよい。
Further, the phasing means is controlled to simultaneously display one tomographic plane and one or more tomographic planes at approximately the same time intersecting this tomographic plane, and specifying the position of another tomographic plane intersecting with the one tomographic plane. It may also be provided with a means.

また、複数の断層像から体積または表面積を近似計算し
てその計算結果を表示する手段を備えてもよい。
Further, it may be provided with means for approximately calculating the volume or surface area from a plurality of tomographic images and displaying the calculation results.

さらに、前記整相手段からの出力信号を入力し。Furthermore, an output signal from the phasing means is input.

交差する二断層面の交差線上にドプラビームを設定して
ドプラ信号を計測すると共に、交差する二断層面上での
血流方向を指示しその二断層面上での血流方向から超音
波ビーム方向と血流方向とのなす角度を算出するドプラ
計測手段を備えると効果的である。
A Doppler beam is set on the intersection line of two intersecting tomographic planes to measure the Doppler signal, and the blood flow direction on the two intersecting tomographic planes is indicated, and the ultrasound beam direction is determined from the blood flow direction on the two intersecting tomographic planes. It is effective to include Doppler measurement means for calculating the angle between the direction of blood flow and the direction of blood flow.

〔作 用〕[For production]

このように構成された超音波診断装置は、圧電体の一面
にアレー状電極を、その対向面に共通電極を有する振動
子を複数積層すると共に上記アレー状電極の配列方向が
交差するように設けられた超音波送受信手段に対し、電
圧印加手段で上記超音波送受信手段の一層の振動子のア
レー状電極へ送波ビームの指向特性を与え且つこの指向
特性を変えて走査するためのパルス状電圧を印加すると
共に、!!相手段で上記超音波送受信手段の送波の振動
子を除く振動子にて受信したエコー信号の指向特性を可
変設定し、該超音波送受信手段の一方の面に設けられた
アレー状電極で送波動作を行うと共に、他方の面に設け
られたアレー状電極で反射波を受信し、その送波の指向
特性と受波の指向特性との積として表される指向特性を
得て断層像を表示するように動作する。これにより、送
受波の組の指向特性を適宜に選定することによって、超
音波ビームを任意方向に三次元走査することができると
共に、交差する複数断層面の多面プレーン画像を表示す
ることができる。
The ultrasonic diagnostic device configured in this manner has an array of electrodes on one surface of a piezoelectric body, a plurality of vibrators having a common electrode on the opposite surface, and the arrayed electrodes are arranged so that their directions intersect. A pulsed voltage is applied to the ultrasonic transmitting/receiving means, which applies a directivity of the transmitted beam to the array-like electrodes of one layer of transducers of the ultrasonic transmitting/receiving means using a voltage applying means, and scans by changing the directivity. Along with applying ! ! The phase means variably sets the directivity of the echo signal received by the transducer other than the transmitting transducer of the ultrasonic transmitting/receiving means, and transmits the echo signal using an array electrode provided on one surface of the ultrasonic transmitting/receiving means. While performing wave motion, the reflected waves are received by an array of electrodes provided on the other surface, and a tomographic image is obtained by obtaining the directional characteristics expressed as the product of the directional characteristics of the transmitted waves and the directional characteristics of the received waves. Works to display. Thereby, by appropriately selecting the directivity characteristics of the transmitting/receiving wave pair, it is possible to three-dimensionally scan the ultrasound beam in any direction, and it is also possible to display multiplane images of a plurality of intersecting tomographic planes.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図である。この超音波診断装置は、超音波を被検
体内に送波して診断部位からのエコー信号により超音波
像を得るもので、第1図に示すように、探触子1と、送
波器2と、送波走査方向制御器3と、増幅器4と、整相
器5と、受波口径制御器6と、画像信号処理回路7と、
ディジタルスキャンコンバータ(以下rD S C」と
略記する)8と、表示装M9と、制御器10とを備えて
成る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. This ultrasonic diagnostic device transmits ultrasonic waves into the subject and obtains an ultrasonic image using echo signals from the diagnostic site. 2, a transmitting scanning direction controller 3, an amplifier 4, a phasing device 5, a receiving aperture controller 6, an image signal processing circuit 7,
It includes a digital scan converter (hereinafter abbreviated as rDSC) 8, a display device M9, and a controller 10.

上記探触子1は、電子的にリニア走査、セクタ走査また
はコンベックス走査等を行って超音波を送受信する手段
となるもので、その具体的な構成は、第2図に示すよう
になっている。すなわち。
The probe 1 is a means for transmitting and receiving ultrasonic waves by electronically performing linear scanning, sector scanning, convex scanning, etc., and its specific configuration is shown in Figure 2. . Namely.

圧電材から成り実際に超音波を打ち出したり受信したり
する振動子を二層分(12a、12b)用意し、第一の
振動子12aの上面には短冊状に形成されたアレー状電
極13aを設けると共にその下面には共通電極14aを
設け、第二の振動子12bの下面には短冊状に形成され
たアレー状電極13bを設けると共にその上面には共通
電極14bを設け、この第−及び第二の振動子12a、
12bを、両者の対向面に設けられた共通電極14a、
14bを隣接させると共にそれぞれの外側面に設けられ
たアレー状電極13a、13bの長手方向が互いに交差
するように配置して積層されている。第2図においては
、各振動子12a、12bのアレー状電極13a、13
bが直角に交差するように配置した例を示している。
Two layers (12a, 12b) of vibrators made of piezoelectric material and which actually emit and receive ultrasonic waves are prepared, and an array electrode 13a formed in a strip shape is provided on the upper surface of the first vibrator 12a. A common electrode 14a is provided on the lower surface of the second vibrator 12b, an array electrode 13b formed in a strip shape is provided on the lower surface of the second vibrator 12b, and a common electrode 14b is provided on the upper surface of the second vibrator 12b. second vibrator 12a,
12b, a common electrode 14a provided on opposing surfaces of the two,
The array electrodes 13a and 13b are arranged and stacked so that the electrodes 14b are adjacent to each other and the longitudinal directions of the array electrodes 13a and 13b provided on the outer surface of each electrode intersect with each other. In FIG. 2, array electrodes 13a and 13 of each vibrator 12a and 12b are shown.
An example is shown in which they are arranged so that b intersect at right angles.

送波器2は、上記探触子1を制御して超音波パルスを打
ち出す手段となるもので1図示省略したがその内部には
超音波打出回路をなしており、送波側の振動子0例えば
第2図に示す第一の振動子12aの上面に設けられたア
レー状電極13aに接続されており、このアレー状電極
13aに送波のためのパルス状電圧を印加するようにな
っている。そして、上記送波器2には、送波走査方向制
御器3が接続されている。この送波走査方向制御器3は
、上記探触子1の例えば第一の振動子12aの上面に設
けられたアレー状電極13aに対し超音波の送波動作に
おいて送波信号に指向特性を持たせ且つその指向特性を
走査する手段となるもので1図示省略したがその内部に
は遅延、整相手段を有しており、上記送波器2を介して
第一の振動子12aのアレー状電極13aに送波電圧を
印加するように制御する。なお、この動作は、通常の電
子セクタ走査による超音波ビームの偏向と略同じである
。ただし、通常の装置においては、断層面のスライス厚
を薄くする目的で短軸方向(配列方向に直交する方向)
フォーカス用の音響レンズが振動子の超音波放射側の面
に設けられているが、本発明においては、短軸方向のビ
ーム拡がりを広くすること、あるいは短軸方向を無指向
性に近づけることが良好な結果をもたらすことから、短
軸フォーカス用の音響レンズは除去しである。
The transmitter 2 is a means for controlling the probe 1 and emitting ultrasonic pulses, and although not shown, it has an ultrasonic emitting circuit inside, and the transducer 0 on the transmitting side For example, it is connected to an array electrode 13a provided on the upper surface of the first vibrator 12a shown in FIG. 2, and a pulse voltage for wave transmission is applied to this array electrode 13a. . A wave transmission scanning direction controller 3 is connected to the wave transmitter 2. This transmitting scanning direction controller 3 has a directional characteristic in a transmitting signal in an ultrasonic wave transmitting operation to an array electrode 13a provided on the upper surface of the first transducer 12a of the probe 1, for example. It is a means for scanning the directional characteristics of the first transducer 12a, and has a delay and phasing means therein (not shown), and transmits the array shape of the first transducer 12a through the transmitter 2. Control is performed to apply a transmission voltage to the electrode 13a. Note that this operation is approximately the same as the deflection of an ultrasonic beam by ordinary electronic sector scanning. However, in normal equipment, in order to reduce the slice thickness of the tomographic plane, the short axis direction (direction perpendicular to the arrangement direction) is
An acoustic lens for focusing is provided on the ultrasonic radiation side surface of the transducer, but in the present invention, it is possible to widen the beam spread in the short axis direction or make the short axis nearly omnidirectional. The acoustic lens for short-axis focusing is removed because it gives good results.

また、第2図では示していないが、逆に短軸方向のビー
ムを拡げる拡散用の音響レンズを装着したり、あるいは
振動子の前面を短軸方向に対して凸面として短軸方向に
ビームを拡げるようにしてもよい。
Although not shown in Figure 2, it is also possible to install a diffusing acoustic lens that spreads the beam in the short axis direction, or to make the front surface of the vibrator a convex surface in the short axis direction to spread the beam in the short axis direction. It may be expanded.

増幅器4は、上記探触子1で受信した反射波の信号を増
幅するもので、受波側の振動子6例えば第2図に示す第
二の振動子12bの下面に設けられたアレー状電極13
bに接続されている。整相器5は、上記増幅器4からの
出力信号を入力して所要の遅延時間を与えて位相を揃え
整相加算する手段となるもので、上記探触子1の例えば
第二の振動子12bの下面に設けられたアレー状電極1
3bについて反射波の受信動作において受信信号の指向
特性を変化させるようになっている。そして、上記整相
器5の出力側には、受波口径制御器6が接続されている
。この受渡口径制御器6は、上記探触子1の例えば第二
の振動子12bの下面に設けられたアレー状電極13b
について受波の指向特伍イフォーカス点を可変として断
層面のスライス厚を制御したり、受波の口径を可変とす
るものである。
The amplifier 4 is used to amplify the signal of the reflected wave received by the probe 1, and is used to amplify the signal of the reflected wave received by the probe 1. 13
connected to b. The phaser 5 inputs the output signal from the amplifier 4, provides a required delay time, aligns the phases, and performs phasing addition. Array electrode 1 provided on the bottom surface of
3b, the directivity characteristics of the received signal are changed in the reflected wave receiving operation. A receiving aperture controller 6 is connected to the output side of the phaser 5. This delivery aperture controller 6 includes an array-shaped electrode 13b provided on the lower surface of the second vibrator 12b of the probe 1, for example.
For this purpose, the slice thickness of the tomographic plane can be controlled by making the directivity and focus point of the received wave variable, and the aperture of the received wave can be made variable.

画像信号処理回路7は、上記受波口径制御器6から出力
された画像信号を入力して検波その他の処理を行うもの
である。また、DSC8は、上記画像信号処理回路7か
ら出力されたエコー信号をディジタル化して内部の画像
メモリに断層像のデータを書き込みまたは読み出して画
像表示信号に変換する手段となるもので、図示省略した
がその内部には画像メモリ及び中央処理装置並びにテレ
ビ信号続出回路等を有しており、診断部位の複数断面を
並列表示できると共に、複数断面を各走査毎に切り換え
て複数断面のリアルタイム像を表示することも可能とな
っている。さらに、表示装置9は、上記DSC8からの
出力信号を入力して断層像を表示するもので、例えばテ
レビモニタから成る。なお、第1図において、符号10
は上記の各構成要素の動作を制御するための制御器を示
している。
The image signal processing circuit 7 receives the image signal output from the receiving aperture controller 6 and performs detection and other processing. Further, the DSC 8 is a means for digitizing the echo signal output from the image signal processing circuit 7 and writing or reading the tomographic image data into an internal image memory and converting it into an image display signal, and is not shown in the figure. It has an image memory, a central processing unit, a TV signal output circuit, etc. inside, and can display multiple cross-sections of the diagnostic site in parallel, and can display real-time images of multiple cross-sections by switching between multiple cross-sections for each scan. It is also possible to do so. Further, the display device 9 inputs the output signal from the DSC 8 and displays a tomographic image, and is composed of, for example, a television monitor. In addition, in FIG. 1, the reference numeral 10
indicates a controller for controlling the operation of each of the above components.

次に、このように構成された超音波診断装置において、
三次元空間の任意方向の超音波ビームの指向特性を得て
超音波ビームを任意に三次元走査する動作について、第
2図及び第3図を参照して説明する。まず、第2図にお
いて、所望の超音波ビームの送波方向となるように送波
走査方向制御器3を設定する。そして、この送波走査方
向制御器3の制御により、送波器2で探触子1の送波側
の第一の振動子12aの上面に設けられたアレー状電極
13aに送波電圧を印加する。すると、上記アレー状電
極13aの駆動により、セクタ走査による超音波ビーム
が打ち出される。第3図(a)はこのようにして得られ
たアレー状電極13aの送波信号の指向特性である。同
図において、αは上記アレー状電極13aの走査方向に
おける偏向角であり、振動子面からある一定の深さにお
ける送波ビームの強度と方向の関係を示すビームパター
ンを示している。
Next, in the ultrasonic diagnostic apparatus configured in this way,
The operation of obtaining the directivity characteristics of the ultrasound beam in any direction in a three-dimensional space and arbitrarily scanning the ultrasound beam three-dimensionally will be described with reference to FIGS. 2 and 3. First, in FIG. 2, the transmitting scanning direction controller 3 is set so that the desired ultrasonic beam transmitting direction is set. Under the control of the transmission scanning direction controller 3, the transmitter 2 applies a transmission voltage to the array electrode 13a provided on the upper surface of the first transducer 12a on the transmission side of the probe 1. do. Then, by driving the array electrode 13a, an ultrasonic beam is emitted by sector scanning. FIG. 3(a) shows the directivity characteristics of the transmitted signal of the array electrode 13a obtained in this manner. In the figure, α is the deflection angle of the array electrode 13a in the scanning direction, and indicates a beam pattern showing the relationship between the intensity and direction of the transmitted beam at a certain depth from the vibrator surface.

このようにして送波された超音波ビームは、被検体内部
の目的部位に当って反射され、第2図に示す探触子1の
受波側の第二の振動子12bで受信される。同図におい
て、上記第二の振動子12bの下面に設けられたアレー
状電極13bで受信した反射信号は、所望の受信方向と
なるように設定された整相器5に入力して整相されると
共に、受波口径制御量6で受波の指向特性のフォーカス
点が変化されたり、受渡の口径が変化される。第3図(
b)はこのようにして得られたアレー状電極13bの受
信信号の指向特性であり、βは上記アレー状電極13b
の走査方向に対する偏向角である。なお、第3図(b)
では図示を省略しているが、第3図(、)の場合と同様
に偏向方向に直角方向の指向性は無指向性であることが
望ましく。
The ultrasonic beam transmitted in this manner is reflected by a target region inside the subject and is received by the second transducer 12b on the receiving side of the probe 1 shown in FIG. In the figure, a reflected signal received by an array electrode 13b provided on the lower surface of the second vibrator 12b is input to a phaser 5 set to receive a desired reception direction, and is phased. At the same time, the receiving aperture control amount 6 changes the focus point of the receiving wave directivity characteristic and changes the delivery aperture. Figure 3 (
b) is the directional characteristic of the received signal of the arrayed electrode 13b obtained in this way, and β is the directional characteristic of the received signal of the arrayed electrode 13b obtained in this way.
is the deflection angle with respect to the scanning direction. In addition, Fig. 3(b)
Although not shown, it is desirable that the directivity in the direction perpendicular to the deflection direction be non-directional, as in the case of FIG. 3(,).

第2図の例で示すセクタ走査の場合においては、アレー
状電極13bに対する短軸方向に対して前記と同様にビ
ーム拡散用の音響レンズを装着したり、第二の振動子1
2bの面を凸面とすることが望ましい、従って、第2図
の例においては、球面状の音響レンズを装着したり、あ
るいは振動子の面を凸形の球面状とすることにより、第
3図(a)、(b)の指向特性を得ることができる。こ
のようにして得られた第二の振動子12bのアレー状電
極13bの受信信号は1画像信号処理回路7及びDSC
8を介して表示装置9に送出され、その画面に断層像が
表示される。
In the case of sector scanning shown in the example of FIG.
It is desirable to make the surface 2b a convex surface. Therefore, in the example of FIG. 2, by attaching a spherical acoustic lens or making the surface of the vibrator a convex spherical surface, Directional characteristics (a) and (b) can be obtained. The received signal of the array electrode 13b of the second vibrator 12b thus obtained is sent to the one image signal processing circuit 7 and the DSC.
8 to a display device 9, and the tomographic image is displayed on its screen.

以上のようにして得られた最終の受信信号の指向特性は
、第3図(a)に示す送波信号の指向特性と、第3図(
b)に示す受信信号の指向特性との相乗積となり、第3
図(c)に示すように例えば矢印Sの方向の指向特性と
なる。第3図(c)からも明らかなように、送波の偏向
角α及び受波の偏向角βを適宜に設定することにより、
矢印Sのように三次元空間の任意の方向の指向特性を得
ることができる。従って、超音波ビームの方向が順次所
望の方向になるように、上記送波走査方向制御器3及び
整相器5の設定値を順次変化させることにより、所望の
任意の断層面の画像を得ることができる。なお、第2図
においては、整相器5の設定値を順次変えることによっ
て、セクタ走査断面15を振動子の短軸方向(矢印方向
)に傾斜させた例のみを示している。
The directional characteristics of the final received signal obtained as described above are the directional characteristics of the transmitted signal shown in FIG.
It becomes a multiplicative product with the directivity characteristic of the received signal shown in b), and the third
For example, the directivity characteristic is in the direction of arrow S as shown in FIG. As is clear from FIG. 3(c), by appropriately setting the deflection angle α of the transmitted wave and the deflection angle β of the received wave,
Directional characteristics in any direction in three-dimensional space, as indicated by arrow S, can be obtained. Therefore, by sequentially changing the setting values of the transmission scanning direction controller 3 and the phaser 5 so that the direction of the ultrasound beam becomes a desired direction, an image of any desired tomographic plane can be obtained. be able to. Note that FIG. 2 only shows an example in which the sector scanning section 15 is tilted in the direction of the short axis of the vibrator (in the direction of the arrow) by sequentially changing the set value of the phaser 5.

第4図は本発明に係る探触子の振動子構造の変形例を示
す説明図である。この変形例は、圧電材から成る振動子
を二層分(12a、12b、12C)用意し、三層構造
のセクタ走査形の探触子を構成する場合を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a modification of the transducer structure of the probe according to the present invention. This modification shows a case where two layers (12a, 12b, 12C) of vibrators made of piezoelectric material are prepared to configure a sector scanning type probe with a three-layer structure.

第4図(a)は第一の振動子12a及び第二の振動子1
2b並びに第三の振動子12cを三層に積層した状態を
示している。第4図(b)は上記各振動子12a、12
b、12cの片面に設けられたそれぞれのアレー状電極
13a、13b、13cの長手方向を例えば60度の角
度で互いに交差するように配置した状態を示している。
FIG. 4(a) shows the first vibrator 12a and the second vibrator 1.
2b and the third vibrator 12c are stacked in three layers. FIG. 4(b) shows each of the above-mentioned vibrators 12a, 12.
The array electrodes 13a, 13b, 13c provided on one side of the electrodes 13a, 12c are arranged such that their longitudinal directions intersect with each other at an angle of 60 degrees, for example.

そして、上記三層の振動子128〜12cのうちいずれ
か一層を送波用の振動子とし、他の二層を受渡用の振動
子として用い、各組の送受波の指向特性の加算として総
合の指向特性を得るようになっている。第4図(e)は
このようにして得られた総合の受信信号の指向特性を示
しており、同図において符号Aは例えば送波用の第一の
振動子12aによる送波の指向特性でありJ符号Bは受
渡用の第二の振動子12bによる受信の指向特性であり
、符号Cは同じく受波用の第三の振動子12cによる受
信の指向特性である。
Then, any one of the three layers of transducers 128 to 12c is used as a transducer for transmitting waves, and the other two layers are used as transducers for delivery, and the directional characteristics of each set of transducer waves are summed. It is designed to obtain the directional characteristics of FIG. 4(e) shows the directional characteristic of the overall received signal obtained in this way, and in the figure, symbol A is the directional characteristic of the wave transmitted by the first wave transmitting transducer 12a, for example. The symbol B indicates the directional characteristic of reception by the second transducer 12b for delivery, and the symbol C indicates the directional characteristic of reception by the third transducer 12c for wave reception.

そして、第一の振動子12aと第二の振動子12bとに
よる送受波の指向特性はAXBで表され、また第一の振
動子12aと第三の振動子12cとによる送受波の指向
特性はAXCで表されるので。
The directional characteristics of the waves transmitted and received by the first oscillator 12a and the second oscillator 12b are expressed by AXB, and the directional characteristics of the waves transmitted and received by the first oscillator 12a and the third oscillator 12c are expressed as AXB. Because it is expressed as AXC.

三層構造の場合における総合の受信信号の指向特性は、
矢印りで示すように(AXB)+ (AXC)の方向と
なる。なお、振動子の積層数をさらに増加することによ
り、超音波ビームの中心の周りの指向特性の一様性を向
上したり、指向特性全体の向上を図ることができる。
The directional characteristics of the overall received signal in the case of a three-layer structure are:
As shown by the arrow, the direction is (AXB) + (AXC). Note that by further increasing the number of laminated transducers, it is possible to improve the uniformity of the directional characteristics around the center of the ultrasonic beam or to improve the overall directional characteristics.

第5図は第1図において整相器5の出力側に設けられた
受波口径制御器6の動作により、反射波の受波の指向特
性のフォーカス点を可変として断層面のスライス厚を制
御したり、受波の口径を可変とする状態を示す説明図で
ある。゛従来装置においては、短軸方向のフォーカス点
及び口径が固定であったため第5図に破線16で示すよ
うに、そのフォーカス点17近傍以外では分解能が低下
していた。これに対して1本発明においては、第5図に
実線18で示すように、短軸方向に対しても可変フォー
カス、可変口径を実現することができ。
FIG. 5 shows that the slice thickness of the tomographic plane is controlled by varying the focus point of the directional characteristic of the received reflected wave by the operation of the receiving aperture controller 6 provided on the output side of the phaser 5 in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the receiving wave aperture is made variable. In the conventional device, since the focus point and aperture in the short axis direction were fixed, the resolution was reduced except in the vicinity of the focus point 17, as shown by the broken line 16 in FIG. In contrast, in the present invention, as shown by the solid line 18 in FIG. 5, variable focus and variable aperture can be realized also in the short axis direction.

短軸方向の指向特性を大幅に改善することができる。Directional characteristics in the short axis direction can be significantly improved.

第6図は本発明における超音波ビームの三次元走査の他
の動作例を示す説明図である。この例は。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam in the present invention. This example is.

リニア走査方式の場合を示しており、送波側の第一の振
動子12aの上面に設けられたアレー状電極13aと送
波器2との間に電極選択切換器19が設けられている。
A case of a linear scanning method is shown, and an electrode selection switch 19 is provided between the array electrode 13a provided on the upper surface of the first transducer 12a on the wave transmitting side and the transmitter 2.

そして、上記電極選択切換器19を順次切り換えて長軸
方向の走査中は短軸方向の整相器5の設定値を一定に保
って−っの断層面(20)を得ると共に、上記整相器5
の設定値を順次変化させて長軸方向に走査することによ
って、リニア走査断面20を振動子の短軸方向に適宜傾
斜させることができる。なお、この場合は、振動子の前
面に取り付けるビーム拡散用の音響レンズは、短軸方向
のみを考慮したカマボッ形のものを使用する。
Then, the electrode selection switch 19 is sequentially switched to keep the set value of the phasing device 5 in the short axis constant during scanning in the long axis direction to obtain the -1 tomographic plane (20). Vessel 5
By scanning in the major axis direction while sequentially changing the set value of , the linear scanning section 20 can be appropriately tilted in the minor axis direction of the vibrator. In this case, the beam-diffusing acoustic lens attached to the front surface of the vibrator is of a Kamabot shape, considering only the short axis direction.

第7図は本発明における超音波ビームの三次元走査の他
の動作例を示す説明図である。この例は、フンペックス
走査方式の場合を示しており、第6図に示す振動子をそ
の短軸方向において上方に凸形とされた曲面形に形成し
たものである。この場合は、電極選択切換器19の一つ
の設定に対して整相器5の設定値を順次変化させて輪切
り断面(21)を得ると共に、上記電極選択切換器19
の設定を順次切り換えることによって、コンベックス走
査断面21の位置を振動子の長軸方向に移動することが
できる。なお、この実施例は、第6図に示すリニア走査
のように長軸方向の断面像を短軸方向へ傾斜させること
もできる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam according to the present invention. This example shows the case of the Humpex scanning method, in which the vibrator shown in FIG. 6 is formed into a curved shape convex upward in the short axis direction. In this case, the set value of the phasing device 5 is sequentially changed with respect to one setting of the electrode selection switch 19 to obtain a circular cross section (21), and the electrode selection switch 19
By sequentially switching the settings, the position of the convex scanning section 21 can be moved in the longitudinal direction of the vibrator. In addition, in this embodiment, the cross-sectional image in the major axis direction can also be tilted in the minor axis direction, as in the linear scan shown in FIG.

第8図は本発明における超音波ビームの三次元走査の他
の動作例を示す説明図である。この例は、二断層面のパ
イプレーン画像を表示する場合を示しており、送波側の
第一の振動子12aの下面に設けられた共通電極14a
をその上面に設けられたアレー状電極13aの長手方向
と直角に交差するアレー状電極に形成し、上記第一の振
動子12aを固定形のパイブレーン振動子とし、この固
定形のパイプレーン振動子に受波側の第二の振動子12
bを積層すると共に、上記アレー状電極13aとアレー
状に形成された共通電極14aに電極選択切換器19′
を接続したものである。この場合は、交差する任意の二
断層面22a、22bを表示し、その交差する二断層面
22a、22bの傾きあるいは位置を可変として可変パ
イプレーン画像を表示することができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam according to the present invention. This example shows a case where a pipe lane image of two tomographic planes is displayed, and a common electrode 14a provided on the lower surface of the first transducer 12a on the transmitting side is shown.
is formed into an array-like electrode that intersects at right angles to the longitudinal direction of the array-like electrode 13a provided on the upper surface thereof, and the first vibrator 12a is a fixed type pie-lane vibrator, and this fixed-type pipe lane vibration The second oscillator 12 on the receiving side
b, and an electrode selection switch 19' is connected to the array electrode 13a and the common electrode 14a formed in an array.
is connected. In this case, any two intersecting tomographic planes 22a, 22b can be displayed, and the inclination or position of the two intersecting tomographic planes 22a, 22b can be varied to display a variable pipe lane image.

第9図は本発明における超音波ビームの三次元走査の他
の動作例を示す説明図である。この例は、第2図に示す
実施例の一応用として多面プレーン画像を表示する場合
を示している。この場合は、第1図に示す制御器10の
制御により送波走査方向制御器3及び整相器5の設定値
を交互に変えることによって、例えば長軸方向の御所層
面23と。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam according to the present invention. This example shows a case where a multifaceted plane image is displayed as an application of the embodiment shown in FIG. In this case, by alternately changing the setting values of the wave transmission scanning direction controller 3 and the phaser 5 under the control of the controller 10 shown in FIG. 1, for example, the Gosho layer surface 23 in the longitudinal direction.

これに交差する略同時刻の短軸方向の三つの断層面24
a、24b、24cを同時に表示して、はぼリアルタイ
ムで任意断層面の多面プレーン画像を表示するものであ
る。
Three fault planes 24 in the short axis direction at approximately the same time intersect with this
A, 24b, and 24c are displayed simultaneously to display a multiplane image of an arbitrary tomographic plane in almost real time.

第1O図は本発明における超音波ビームの三次元走査の
他の動作例を示す説明図である。この例は、被検体の診
断部位について立体表示をする場合を示しており、例え
ば内視鏡25等の先端に取り付けた探触子1を体腔内に
挿入し、楕円体状の@926に対してリニア走査断面2
0による長軸像27(第11図参照)を得ると共に、こ
の長軸像27上で指定したコンベックス走査断面21に
よる例えば三箇所の横断像28a、28b、28C(第
11図参照)を得て、第11図に示すように表示装置9
の画面に同時に表示するものである。
FIG. 1O is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam in the present invention. This example shows a case where a diagnostic region of a subject is displayed in 3D. For example, the probe 1 attached to the tip of an endoscope 25 is inserted into a body cavity, and Linear scanning section 2
0 (see FIG. 11), and at the same time obtain three transverse images 28a, 28b, 28C (see FIG. 11) of the convex scanning section 21 designated on this long-axis image 27. , as shown in FIG.
It is displayed simultaneously on two screens.

この場合は、横断像28a、28b、’・・・の数を増
やすことにより、ll器26の立体表示を容易に実現す
ることができる。また、それに適した処理ソフトウェア
を使用することにより、第1図に示す制御器10の制御
によって、複数の断層像(27゜28a〜28c)から
例えば臓器2゛6の体積または表面積を近似計算するこ
とができ、その計算結果に従った表示を適宜行うことが
できる。
In this case, by increasing the number of cross-sectional images 28a, 28b, ', . In addition, by using processing software suitable for this purpose, the volume or surface area of, for example, an organ 2-6 can be approximately calculated from a plurality of tomographic images (27° 28a to 28c) under the control of the controller 10 shown in FIG. The calculation result can be displayed as appropriate.

第12図は本発明における超音波ビームの三次元走査の
他の動作例を示す説明図である。この例は、被検体の診
断部位について血流の三次元計測を行う場合を示してお
り、第1図において整相器5及び受波口径制御器6を介
して出力された信号を入力してドプラ信号を計測するド
プラ計測回路11を設け、交差する二断層面の交差線上
にドプラビームを設定してドプラ信号を計測すると共に
、交差する二断層面上での血流方向を指示しその二断層
面上での血流方向から超音波ビーム方向と血流方向との
なす角度を算出できるようにしたものである。すなわち
、第12図(a)に示すように、長軸方向の断層像29
上でドプラ計測用超音波ビーム線30を設定し、このド
プラ計測用超音波ビーム線30を含み上記長軸方向の断
層像29に直交する横断像31を得て、長軸方向の断層
像29上での血流方向Eと上記超音波ビーム線30との
なす角度αを計測すると共に、上記横断像31上での血
流方向Fと超音波ビーム線30とのなす角度βを計測す
ることにより、ドプラ計測用超音波ビームと実際の血流
走行方向との真の交差角を得ることができる。第12図
(b)はドプラ計測用超音波ビーム(30)と実際の血
流走行方向Gとの真の交差角θを求める状態を示す説明
図であり、断層像29上での血流方向Eと超音波ビーム
線30とのなす角度αと、直交する横断像31上での血
流方向Fと超音波ビーム線30とのなす角度βとから1
図からも明らかなように1次式によりθが求められる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of the three-dimensional scanning operation of the ultrasonic beam according to the present invention. This example shows a case where three-dimensional measurement of blood flow is performed at a diagnostic site of a subject, and the signal outputted via the phaser 5 and receiving aperture controller 6 in FIG. 1 is input. A Doppler measurement circuit 11 is provided to measure Doppler signals, and a Doppler beam is set on the intersection line of two intersecting tomographic planes to measure the Doppler signal, and the direction of blood flow on the two intersecting tomographic planes is indicated and the two tomographic planes are The angle between the ultrasound beam direction and the blood flow direction can be calculated from the blood flow direction on the surface. That is, as shown in FIG. 12(a), the tomographic image 29 in the long axis direction
The ultrasonic beam line 30 for Doppler measurement is set above, and a cross-sectional image 31 including this ultrasonic beam line 30 for Doppler measurement and orthogonal to the longitudinal tomographic image 29 is obtained. Measuring the angle α between the blood flow direction E on the top and the ultrasound beam 30, and also measuring the angle β between the blood flow direction F on the cross-sectional image 31 and the ultrasound beam 30. As a result, the true intersection angle between the Doppler measurement ultrasound beam and the actual blood flow direction can be obtained. FIG. 12(b) is an explanatory diagram showing a state in which the true intersection angle θ between the Doppler measurement ultrasound beam (30) and the actual blood flow traveling direction G is determined, and the blood flow direction on the tomographic image 29 is 1 from the angle α between E and the ultrasound beam 30 and the angle β between the blood flow direction F and the ultrasound beam 30 on the orthogonal cross-sectional image 31.
As is clear from the figure, θ is determined by a linear equation.

θ= tan−’ tan a+tan17そして、こ
のように血流走行方向の真の交差角θが求まることによ
り、真の血流速を計算することができる。
θ=tan-' tan a+tan17 Then, by finding the true intersection angle θ of the blood flow running direction in this way, the true blood flow velocity can be calculated.

第13図は本発明の他の実施例による探触子を示す説明
図である。この実施例による探触子1′は、一様な厚み
の板状有機物の中に柱状圧電体を板面に垂直に多数埋め
込んで成る複合圧電体板を一層の振動子12とし、この
振動子12の両面にはアレー状電極13a、13bをそ
の長手方向が両面で互いに交差して設け、且つ各々の面
に設けられた電極13a、13bを共通接地電極と駆動
電極とに任意に切り換え可能としたものである。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a probe according to another embodiment of the present invention. The probe 1' according to this embodiment has a single-layer vibrator 12, which is a composite piezoelectric plate in which a large number of columnar piezoelectric bodies are embedded perpendicularly to the plate surface in a plate-shaped organic material having a uniform thickness. Array-shaped electrodes 13a and 13b are provided on both sides of the electrode 12 so that their longitudinal directions cross each other on both sides, and the electrodes 13a and 13b provided on each surface can be arbitrarily switched between a common ground electrode and a drive electrode. This is what I did.

すなわち、上記振動子12は、第14図に示すように、
一様な厚みの板状有機物32(例えばポリウレタン等の
樹脂)の中に、主面が正方形とされた柱状圧電体33(
例えば圧電セラミックス)を上記板状有機物32の板面
に垂直に多数埋め込んで形成した複合圧電体板34から
成る。この場合、板面に垂直に多数埋め込まれた柱状圧
電体33゜33、・・・が個々の振動子素子となる。上
記振動子12の上下両面には、それぞれ第一の電極13
a及び第二の電極13bが設けられている。これらの電
極13a、13bは、振動子12の共通接地電極または
駆動電極となるもので、第13図に示すように、それぞ
れ短冊状に形成されたアレー状電極とされており、例え
ば振動子12の上面側に設けられた第一の電極13aの
長手方向と、下面側に設けられた第二の電極13bの長
手方向とが互いに交差して設けられている。第13図に
おいては、直交状態に配置した例を示している。
That is, the vibrator 12, as shown in FIG.
A columnar piezoelectric material 33 (with a square main surface) is placed in a plate-like organic material 32 (for example, a resin such as polyurethane) with a uniform thickness.
The composite piezoelectric plate 34 is formed by embedding a large number of piezoelectric ceramics (for example, piezoelectric ceramics) vertically into the plate surface of the plate-shaped organic material 32. In this case, a large number of columnar piezoelectric bodies 33, 33, . . . embedded perpendicularly to the plate surface serve as individual vibrator elements. First electrodes 13 are provided on the upper and lower surfaces of the vibrator 12, respectively.
a and a second electrode 13b are provided. These electrodes 13a and 13b serve as common ground electrodes or drive electrodes for the vibrator 12, and as shown in FIG. The longitudinal direction of the first electrode 13a provided on the upper surface side and the longitudinal direction of the second electrode 13b provided on the lower surface side are provided to intersect with each other. FIG. 13 shows an example of orthogonal arrangement.

そして、上記探触子1′には、第13図に示すように、
切換手段として第一のスイッチS8と第二のスイッチS
2とが設けられている。これらのスイッチS□Psiは
、第13図に示す振動子12の上下両面にそれぞれ設け
られた第一の電極13a及び第二の電極13bを共通接
地電極と駆動電極とに任意に切り換えるもので、第一の
スイッチS1が第一の電極13aにリード線35aを介
して接続され、第二のスイッチS2が第二の電極13b
にリード線35bを介して接続されている。
As shown in FIG. 13, the probe 1' has
A first switch S8 and a second switch S are used as switching means.
2 is provided. These switches S□Psi are for arbitrarily switching the first electrode 13a and second electrode 13b provided on the upper and lower surfaces of the vibrator 12 shown in FIG. 13, respectively, into a common ground electrode and a drive electrode. The first switch S1 is connected to the first electrode 13a via the lead wire 35a, and the second switch S2 is connected to the second electrode 13b.
is connected to via a lead wire 35b.

このように構成された探触子1′を有する超音波診断装
置において、送波時には第一の電極13aが送波器2に
接続されるように第一のスイッチS1をセットすると共
に、第二の電極13bが接地電位となるように第二のス
イッチS、を接地側に倒す、このような状態で所望の超
音波ビームの送波が終了すると、直ちに上記第−及び第
二のスイッチS1.S、を反転させて、第一の電極13
aを接地電位とし、第二の電極13bを整相器5へ接続
して、被検体の診断部位からの反射波の信号を受信する
0以上の動作により、送波の指向特性は第一の電極13
aの配列方向に対応した特性となり、受信の指向特性は
第二の電極13bの配列方向に対応した特性となる。従
って、この実施例の構成においても、第2図に示す実施
例と同様の動作特性を得ることができ、三次元空間の任
意の方向の指向特性を得ることができる。そして、本実
施例においては、振動子12が一層の部材で形成されて
いるので、探触子1′の全体形状を小形化することがで
き、特に体腔内用の探触子として有用である。
In the ultrasonic diagnostic apparatus having the probe 1' configured in this way, the first switch S1 is set so that the first electrode 13a is connected to the transmitter 2 during wave transmission, and the second The second switch S is turned to the ground side so that the electrode 13b of the electrode 13b is at ground potential. When the transmission of the desired ultrasonic beam is completed in this state, the second switch S1. S, by reversing the first electrode 13
By setting a to the ground potential, connecting the second electrode 13b to the phaser 5, and receiving the signal of the reflected wave from the diagnostic site of the subject, the directional characteristic of the transmitted wave becomes the first Electrode 13
The receiving directivity characteristics correspond to the arrangement direction of the second electrodes 13b, and the receiving directivity characteristics correspond to the arrangement direction of the second electrodes 13b. Therefore, even in the configuration of this embodiment, it is possible to obtain operating characteristics similar to those of the embodiment shown in FIG. 2, and it is possible to obtain directional characteristics in any direction in three-dimensional space. In this embodiment, since the transducer 12 is formed of a single layer, the overall shape of the probe 1' can be reduced in size, making it particularly useful as a probe for use in body cavities. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のように構成されたので、圧電体の一面に
アレー状電極を、その対向面に共通電極を有する振動子
を複数積層すると共に上記アレー状電極の配列方向が交
差するように設けて構成され超音波を送受信する電子走
査形の探触子1,1′を送波走査方向制御器3及び整相
器5の制御により駆動し、その一方の面に設けられたア
レー状電極13aで送波動作を行うと共に、他方の面に
設けられたアレー状電極13bで反射波を受信し、その
送波の指向特性と受波の指向特性との積として表される
指向特性を得て断層像を表示することができる。これに
より、送受波の組の指向特性を適宜に選定することによ
って、超音波ビームを任意方向に三次元走査することが
できると共に、交差する複数断層面の多面プレーン画像
を表示することができる。このような動作ができること
から、交差する二断層面の傾きあるいは位置を可変とし
て、可変パイプレーン画像を表示することもできる。ま
た、交差する複数断層面の画像を多数収集することによ
り、目的部位の立体表示も容易に実現することができる
。さらに、それに適した処理ソフトウェアを使用するこ
とにより、複数の断層像から目的部位の体積または表面
積を近似計算することができる。さらにまた、被検体の
診断部位について血流の三次元計測を行うことができ、
真の血流速を求めることができる。
Since the present invention is constructed as described above, an array-shaped electrode is stacked on one surface of the piezoelectric body, and a plurality of vibrators having a common electrode are stacked on the opposite surface thereof, and the array-shaped electrodes are provided so that the arrangement directions thereof intersect with each other. The electronic scanning type probes 1, 1' configured to transmit and receive ultrasonic waves are driven by the control of the wave transmission scanning direction controller 3 and the phaser 5, and an array electrode 13a provided on one surface thereof. At the same time, the arrayed electrode 13b provided on the other surface receives the reflected wave, and obtains the directional characteristic expressed as the product of the directional characteristic of the transmitted wave and the directional characteristic of the received wave. A tomographic image can be displayed. Thereby, by appropriately selecting the directivity characteristics of the transmitting/receiving wave pair, it is possible to three-dimensionally scan the ultrasound beam in any direction, and it is also possible to display multiplane images of a plurality of intersecting tomographic planes. Since such an operation is possible, it is also possible to display a variable pipe lane image by changing the inclination or position of two intersecting tomographic planes. Furthermore, by collecting a large number of images of multiple intersecting tomographic planes, it is possible to easily realize a three-dimensional display of a target region. Furthermore, by using appropriate processing software, it is possible to approximately calculate the volume or surface area of the target region from a plurality of tomographic images. Furthermore, it is possible to perform three-dimensional measurement of blood flow at the diagnostic site of the subject.
The true blood flow velocity can be determined.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第2図は探触子の構造及びその動作について
説明するための説明図、第3図(a)〜(Q)は探触子
の送波信号及び受信信号並びに最終受信信号の指向特性
を示す説明図、第4図は本発明に係る探触子の振動子構
造の変形例を示す説明図、第5図は受波口径制御器の動
作により受波の指向特性のフォーカス点を可変としたり
受波の口径を可変とする状態を示す説明図、第6図〜第
10図は本発明における超音波ビームの三次元走査の他
の動作例を示す説明図、第11図は第10図の動作例に
おける表示装置への画像表示の状態を示す説明図、第1
2図は本発明における超音波ビームの三次元走査の更に
他の動作例を示す説明図、第13図は本発明の他の実施
例による探触子を示す説明図、第14図はその振動子の
構造を示す斜視図である。 1.1′・・・探触子、 2・・・送波器、 3・・・
送波走査方向制御器、 4・・・増幅器、 5・・・整
相器、6・・・受波口径制御器、 7・・・画像信号処
理回路。 8・・・DSCl 9・・・表示装置、  1o・・・
制御器(制御手段)、  11・・・ドプラ計測回路、
 12・・・振動子、  12a・・・第一の振動子、
 12b・・・第二の振動子、  13a、13b・・
・アレー状電極、14a、14b−共通電極、 19.
19’−*極選択切換器、 32・・・板状有機物、 
33・・・柱状圧電体、  34・・・複合圧電体板。 第 (C) 図 (b) 第 図 第 図 第 図 と50 zb。 5C 第12図 (b)
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram for explaining the structure of the probe and its operation, and Figs. 3 (a) to (Q) are An explanatory diagram showing the directivity characteristics of the transmitted wave signal, the received signal, and the final received signal of the probe, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a modified example of the transducer structure of the probe according to the present invention, and FIG. An explanatory diagram showing a state in which the focus point of the directional characteristic of the received wave is varied and the aperture of the received wave is varied by the operation of the wave aperture controller, and FIGS. 6 to 10 are three-dimensional diagrams of the ultrasonic beam in the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example of scanning operation, and FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing still another operational example of three-dimensional scanning of an ultrasonic beam according to the present invention, FIG. 13 is an explanatory diagram showing a probe according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an explanatory diagram showing its vibration. It is a perspective view showing the structure of a child. 1.1'...Probe, 2...Transmitter, 3...
Transmission scanning direction controller, 4... Amplifier, 5... Phaser, 6... Receiving aperture controller, 7... Image signal processing circuit. 8...DSCl 9...Display device, 1o...
Controller (control means), 11... Doppler measurement circuit,
12... Vibrator, 12a... First vibrator,
12b...second vibrator, 13a, 13b...
- Array electrode, 14a, 14b-common electrode, 19.
19'-*Polar selection switch, 32... plate-shaped organic substance,
33... Column piezoelectric body, 34... Composite piezoelectric plate. Figure (C) Figure (b) Figure Figure Figure Figure and 50 zb. 5C Figure 12(b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)圧電体の一面にアレー状電極を、その対向面に共
通電極を有する振動子を複数積層すると共に上記アレー
状電極の配列方向が交差するように設けられた超音波送
受信手段と、この超音波送受信手段の一層の振動子のア
レー状電極へ送波ビームの指向特性を与え且つこの指向
特性を変えて走査するためのパルス状電圧を印加する手
段と、上記超音波送受信手段の送波の振動子を除く振動
子にて受信したエコー信号の指向特性を可変設定する整
相手段と、この整相手段の出力信号を画像表示信号に変
換する手段と、この変換手段からの画像表示信号を画像
として表示する手段とを備えたことを特徴とする超音波
診断装置。 (2)超音波送受信手段は、一様な厚みの板状有機物の
中に柱状圧電体を板面に垂直に多数埋め込んで成る複合
圧電体板とこの複合圧電体板の両面にその配列方向が互
いに交差して設けられたアレー状電極とで成る振動子と
、この振動子の両面に設けられた各アレー状電極を共通
接地電極と駆動電極とに切り換える切換スイッチとを備
えたことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 (3)整相手段の出力側に受波の指向特性のフォーカス
点を可変として断層面のスライス厚を可変制御し、また
は受波の口径を可変制御する受波口径制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項1または2記載の超音波診断装
置。 (4)整相手段に、交差する任意の二断層面を表示しそ
の交差する二断層面の傾きあるいは位置を可変とする制
御手段を備えたことを特徴とする請求項1、2または3
記載の超音波診断11(5)整相手段に、一断層面とこ
れに交差する略同時刻の一個または複数個の断層面を同
時に表示し上記一断層面に対して交差する他の断層面の
位置を指定する制御手段を備えたことを特徴とする請求
項1、2または3記載の超音波診断装置。 (6)複数の断層像から体積または表面積を近似計算し
てその計算結果を表示する手段を備えたことを特徴とす
る請求項5記載の超音波診断装置。 (7)整相手段からの出力信号を入力し、交差する二断
層面の交差線上にドプラビームを設定してドプラ信号を
計測すると共に、交差する二断層面上での血流方向を指
示しその二断層面上での血流方向から超音波ビーム方向
と血流方向とのなす角度を算出するドプラ計測手段を備
えたことを特徴とする請求項4または5記載の超音波診
断装置。
[Claims] (1) A superstructure in which a plurality of vibrators having an array electrode on one surface of a piezoelectric body and a common electrode on the opposite surface are laminated, and the arrangement directions of the array electrodes are arranged to intersect. a sound wave transmitting/receiving means; a means for applying a pulsed voltage for giving a directional characteristic of the transmitted beam to the array electrode of the single-layer transducer of the ultrasonic wave transmitting/receiving means and for scanning while changing the directional characteristic; A phasing means for variably setting the directivity of an echo signal received by a transducer other than a transmitting transducer of the sound wave transmitting/receiving means, a means for converting an output signal of the phasing means into an image display signal, and a means for converting the output signal of the phasing means into an image display signal. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising means for displaying an image display signal from the means as an image. (2) The ultrasonic transmitting/receiving means consists of a composite piezoelectric plate in which a large number of columnar piezoelectric bodies are embedded perpendicularly to the plate surface in a plate-shaped organic material of uniform thickness, and the arrangement direction of the piezoelectric bodies is on both sides of the composite piezoelectric plate. It is characterized by comprising a vibrator made up of array-shaped electrodes arranged to intersect with each other, and a changeover switch for switching each of the array-shaped electrodes provided on both sides of the vibrator into a common ground electrode and a drive electrode. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1. (3) A receiving aperture control means is provided on the output side of the phasing means to variably control the slice thickness of the tomographic plane by making the focus point of the directional characteristic of the receiving wave variable, or to variably control the aperture of the receiving wave. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that: (4) Claim 1, 2 or 3, characterized in that the phasing means is equipped with a control means for displaying any two intersecting tomographic planes and for varying the inclination or position of the two intersecting tomographic planes.
Ultrasonic diagnosis 11(5) The phasing means simultaneously displays one tomographic plane and one or more tomographic planes at approximately the same time intersecting this tomographic plane, and another tomographic plane intersects with the one tomographic plane. 4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising control means for specifying the position of the ultrasonic diagnostic apparatus. (6) The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, further comprising means for approximately calculating volume or surface area from a plurality of tomographic images and displaying the calculation results. (7) Input the output signal from the phasing means, set the Doppler beam on the intersection line of the two intersecting tomographic planes, measure the Doppler signal, and instruct the direction of blood flow on the two intersecting tomographic planes. 6. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, further comprising Doppler measurement means for calculating an angle between the ultrasound beam direction and the blood flow direction from the blood flow direction on the two tomographic planes.
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