JP2000152932A - Ultrasonic diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic diagnostic device

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JP2000152932A
JP2000152932A JP10328149A JP32814998A JP2000152932A JP 2000152932 A JP2000152932 A JP 2000152932A JP 10328149 A JP10328149 A JP 10328149A JP 32814998 A JP32814998 A JP 32814998A JP 2000152932 A JP2000152932 A JP 2000152932A
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JP
Japan
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ultrasonic beam
scanning
ultrasonic
rosette pattern
dimensional
Prior art date
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Application number
JP10328149A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hashimoto
浩 橋本
Yasuto Takeuchi
康人 竹内
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GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
GE Yokogawa Medical System Ltd
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of three dimensional scanning of an ultrasonic beam by scanning the ultrasonic wave so that the locus on a plane crossing the ultrasonic beam forms a rosette pattern in scanning a three dimensional area by an ultrasonic beam. SOLUTION: An ultrasonic transducer 200 is equipped on one end of a rotary arm 202 via a suitable packing and the other end of the rotary arm 202 is attached to the rotation shaft of a motor 206. The motor 206 is mounted on one end of a rotary arm 204 whose the other end is attached to the rotation shaft of a motor 208. The mechanism comprising the rotary arms 202, 204 and motors 206, 208 constitutes a rosette pattern generating mechanism. The rosette pattern is formed in a plane vertical to the ultrasonic beam 300. Thus the three dimensional area of the subject 4 is scanned by the ultrasonic beam 300 drawing a locus of the rosette pattern.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波ビーム(b
eam)走査方法および装置並びに超音波撮像方法およ
び装置に関し、特に、3次元領域を超音波ビームで走査
する超音波ビーム走査方法および装置、並びに、3次元
領域を超音波ビームで走査して得たエコー(echo)
によって撮像を行う超音波撮像方法および装置に関す
る。
The present invention relates to an ultrasonic beam (b)
eam) Scanning method and apparatus, and ultrasonic imaging method and apparatus, in particular, an ultrasonic beam scanning method and apparatus for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, and an ultrasonic beam scanning method and apparatus obtained by scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam Echo
The present invention relates to an ultrasonic imaging method and apparatus for performing imaging by using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】3次元領域を超音波ビームで走査する場
合、電子的走査と機械的走査を組み合わせて行うのが普
通である。電子的走査は、フェーズドアレイ(phas
edarray)やスイッチドアレイ(switche
d array)を有する超音波プローブ(prob
e)により、超音波ビームを電子スキャン(scan)
することによって行われる。機械的走査は、超音波プロ
ーブの位置や姿勢を手動または適宜の走査機構で逐次変
化させることにより行われる。機械的走査により、超音
波ビームの電子スキャン面が変化し、3次元領域が走査
される。
2. Description of the Related Art When scanning a three-dimensional region with an ultrasonic beam, it is common to combine electronic scanning and mechanical scanning. Electronic scanning is a phased array (phas)
edarray or switched array (switch)
ultrasonic probe (prob) having a d array
e) the ultrasonic beam is electronically scanned
It is done by doing. Mechanical scanning is performed by changing the position and orientation of the ultrasonic probe manually or sequentially by an appropriate scanning mechanism. The mechanical scanning changes the electronic scanning plane of the ultrasonic beam, and scans a three-dimensional area.

【0003】3次元領域のエコーデータ(echo d
ata)に基づいて3次元画像が生成される。また、3
次元領域の所定の深さでレンジゲート(range g
ate)して得たエコーデータに基づいて、Cモード
(mode)画像が生成される。
[0003] Echo data (echo d) in a three-dimensional area
a), a three-dimensional image is generated. Also, 3
A range gate (range g) at a predetermined depth of the dimensional region
ate), a C-mode (mode) image is generated based on the echo data obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】画像表示の1フレーム
(frame)分の3次元画像またはCモード画像は、
上記のような機械的走査を撮像範囲の一端から他端まで
行うことによって得られるが、機械的走査は電子スキャ
ンに比べてはるかに低速なのでフレームレート(fra
me rate)が低く、撮像の能率が悪いという問題
があった。
A three-dimensional image or C-mode image for one frame of an image display is
This is obtained by performing the mechanical scanning as described above from one end to the other end of the imaging range. However, since the mechanical scanning is much slower than the electronic scanning, the frame rate (fra) is high.
However, there is a problem that the efficiency of imaging is low due to low me rate.

【0005】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、超音波ビームの3次元走査
を能率良く行う超音波ビーム走査方法および装置並びに
超音波撮像方法および装置を実現することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic beam scanning method and apparatus for efficiently performing three-dimensional scanning of an ultrasonic beam, and an ultrasonic imaging method and apparatus. It is to realize.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段を述べるに先立って、予備的に、ロゼットパターン
(rosette pattern)について説明す
る。図13に、ロゼットパターン発生機構の原理的構成
を示す。同図に示すように、ロゼットパターン発生機構
は、長さが同一な2つの回転アーム(arm)902,
904を有する。
Prior to describing means for solving the problems, a rosette pattern will be preliminarily described. FIG. 13 shows the principle configuration of the rosette pattern generation mechanism. As shown in the figure, the rosette pattern generation mechanism includes two rotating arms (arm) 902 having the same length.
904.

【0007】回転アーム902は、一端が軸906に取
り付けられ、この軸906を中心にして、例えば図にお
ける時計回りに回転数f1で回転するものである。軸9
06は回転アーム904の一端に取り付けられている。
回転アーム904は、他端が軸908に取り付けられ、
この軸908を中心として、例えば図における反時計回
りに回転数f2で回転するものである。回転アーム90
2の先端の運動の軌跡が、ロゼットパターンを形成す
る。
The rotating arm 902 has one end attached to a shaft 906, and rotates about the shaft 906, for example, clockwise in the drawing at a rotation speed f1. Axis 9
Reference numeral 06 is attached to one end of the rotating arm 904.
The rotating arm 904 has the other end attached to the shaft 908,
It rotates around the axis 908 at a rotation speed f2, for example, counterclockwise in the figure. Rotating arm 90
The trajectory of the motion of the two tips forms a rosette pattern.

【0008】ここで、例えば、回転数f1を毎秒90回
転、回転数f2を毎秒50回転とすると、回転アーム9
02の先端の軌跡は、図14に示すように、花弁が放射
状に開いたようなパターン、すなわち、いわゆるロゼッ
トパターンとなる。
For example, if the rotation speed f1 is 90 rotations per second and the rotation speed f2 is 50 rotations per second, the rotation arm 9
As shown in FIG. 14, the trajectory of the tip of 02 is a pattern in which the petals open radially, that is, a so-called rosette pattern.

【0009】ロゼットパターンの最外縁は、回転アーム
902と回転アーム904がそれらの延長方向で一直線
になったときの、回転アーム902の先端の軌跡であ
る。ロゼットパターンの中心を通る軌跡は、回転アーム
902と904が重なり合ったときの、回転アーム90
2の先端の軌跡である。なお、ロゼットパターンの中心
は軸908の上にある。
The outermost edge of the rosette pattern is the trajectory of the tip of the rotating arm 902 when the rotating arm 902 and the rotating arm 904 are aligned in the direction in which they extend. The trajectory passing through the center of the rosette pattern is the rotation arm 90 when the rotation arms 902 and 904 overlap.
2 is the trajectory of the tip of FIG. Note that the center of the rosette pattern is on the axis 908.

【0010】このようなロゼットパターンの形成は次の
ような順序で行われる。ある時点で回転アーム902,
904が一直線になり、回転アーム902の先端が、例
えば図15に示すように、ロゼットパターンの最外縁の
a点にあるとすると、回転アーム902の回転につれ
て、その先端はロゼットパターンの中心oに向かって時
計回りに移動するが、その間回転アーム904が反時計
回りに回転しているので、回転アーム902の先端は同
図において矢印を付したような軌跡を描く。以下、回転
アーム902の先端の軌跡を回転アーム902の軌跡と
いう。
[0010] Such a rosette pattern is formed in the following order. At some point, the rotating arm 902,
Assuming that the end of the rotating arm 902 is located at a point a of the outermost edge of the rosette pattern as shown in FIG. 15, for example, the end of the rotating arm 902 moves to the center o of the rosette pattern as the rotating arm 902 rotates. While moving clockwise, the rotating arm 904 rotates counterclockwise during that time, so that the tip of the rotating arm 902 draws a locus indicated by an arrow in FIG. Hereinafter, the locus of the tip of the rotating arm 902 is referred to as the locus of the rotating arm 902.

【0011】回転アーム902,904が重なり合った
ときに、回転アーム902の軌跡は中心oを通り、さら
に反対側の外縁に向かって移動する。そして、再び回転
アーム904と一直線になったとき外縁点a’に到達
し、次いで反転して再び中心oを通り、反対側の外縁点
a’’に達し、また反転して中心oに向かう。このよう
な回転アーム902の動きにより、回転アーム904が
1回転する間に中心oの周りにほぼ等角度に開いた3つ
の花弁状の軌跡が描かれる。以下、外縁点a,a’,
a’’によってそれぞれの花弁を代表させるものとす
る。
When the rotating arms 902 and 904 overlap, the trajectory of the rotating arm 902 moves through the center o and further toward the outer edge on the opposite side. When it is again aligned with the rotating arm 904, it reaches the outer edge point a ', then reverses and passes through the center o again, reaches the opposite outer edge point a'', and reverses toward the center o. Such a movement of the rotating arm 902 draws three petal-like trajectories that open at substantially equal angles around the center o during one rotation of the rotating arm 904. Hereinafter, the outer edge points a, a ',
Let a '' represent each petal.

【0012】3回目に中心oを通過した軌跡は花弁aが
ある側に向かうが、回転アーム902,904の回転比
の関係で、花弁aよりも図における左側にずれる。この
ため、この方向の外縁に到達して折り返したとき、図1
6に示すように、その軌跡は別な花弁bを描く。花弁b
は、花弁aの反時計回りの隣の花弁となる。花弁bに続
いて、上記と同様にして花弁b’,b’’が順次に描か
れる。これらはそれぞれ花弁a’,a’’の反時計回り
の隣の花弁となる。花弁b,b’,b’’も、花弁a,
a’,a’’と同様に、中心oの周りにほぼ等角度に開
いた3つの花弁となる。
The trajectory passing the center o for the third time is directed to the side where the petal a is located, but is shifted to the left side of the petal a from the petal a due to the rotation ratio of the rotating arms 902 and 904. For this reason, when it reaches the outer edge in this direction and is turned back, FIG.
As shown in FIG. 6, the trajectory draws another petal b. Petal b
Is the petal next to petal a counterclockwise. After petal b, petals b ′ and b ″ are sequentially drawn in the same manner as described above. These are the petals a ′ and a ″, respectively, which are adjacent to each other in the counterclockwise direction. Petals b, b ', b''also have petals a,
Similar to a ′ and a ″, there are three petals that open at substantially equal angles around the center o.

【0013】以下同様にして、回転アーム904が1回
転するたびに、反時計回りに一定の角度ずつずれかつほ
ぼ等角度に開いた、3つの花弁が順次描かれる。その様
子を図17〜19に順を追って示す。図17は花弁c,
c’,c’’を描いた軌跡を示し、図18は花弁d,
d’,d’’を描いた軌跡を示し、図19は花弁e,
e’を描いた軌跡を示す。この最後の軌跡は、花弁aに
帰ってロゼットパターンを完成させる。
In the same manner, each time the rotating arm 904 makes one rotation, three petals which are shifted counterclockwise by a certain angle and opened at substantially the same angle are sequentially drawn. This is shown in order in FIGS. FIG. 17 shows petals c,
FIG. 18 shows trajectories depicting c ′ and c ″, and FIG.
FIG. 19 shows trajectories depicting d ′ and d ″, and FIG.
The trajectory depicting e 'is shown. This last trajectory returns to petal a to complete the rosette pattern.

【0014】回転アーム902,904の回転が継続す
る間、以上の運動の繰り返しにより、ロゼットパターン
が繰り返し形成される。上記のような回転数の組み合わ
せの場合、ロゼットパターンの形成の周期は0.1se
cとなる。したがって、パターン形成の周波数は10H
zとなる。
While the rotation of the rotating arms 902 and 904 continues, the above-described movement is repeated to form a rosette pattern repeatedly. In the case of the combination of the number of rotations as described above, the period of the rosette pattern formation is 0.1 sec.
c. Therefore, the frequency of pattern formation is 10H
z.

【0015】ロゼットパターンにおける花弁の形状およ
び花弁数は、回転数f1とf2の関係に応じて変わり、
例えば、f1を毎秒290回転、f2を毎秒70回転と
した場合、図20に示すような、軌跡の密度を増加させ
たロゼットパターンが得られる。
The petal shape and the number of petals in the rosette pattern change according to the relationship between the rotational speeds f1 and f2.
For example, when f1 is 290 rotations per second and f2 is 70 rotations per second, a rosette pattern with an increased trajectory density as shown in FIG. 20 is obtained.

【0016】このパターンの形成も、回転アーム904
の1回転ごとに中心の周りにほぼ等角度で開いた複数の
花弁を描きつつ進行する。パターンの形成の周波数は1
0Hzである。
The formation of this pattern is also performed by the rotation arm 904
It progresses while drawing a plurality of petals that open at approximately equal angles around the center for each rotation of. The frequency of pattern formation is 1
0 Hz.

【0017】本発明は、このようなロゼットパターンを
超音波ビームの走査パターンとして利用するものであ
る。 (1)上記の課題を解決する第1の発明は、3次元領域
を超音波ビームで走査するに当たり、超音波ビームを横
切る面での軌跡がロゼットパターンを形成するように超
音波ビームを走査する、ことを特徴とする超音波ビーム
走査方法である。
The present invention utilizes such a rosette pattern as an ultrasonic beam scanning pattern. (1) According to a first aspect of the invention for solving the above-described problem, when scanning a three-dimensional region with an ultrasonic beam, the ultrasonic beam is scanned such that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a rosette pattern. An ultrasonic beam scanning method characterized in that:

【0018】(2)上記の課題を解決する第2の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査するに当たり、超
音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターンを
形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴と
する超音波ビーム走査方法である。
(2) According to a second aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, when scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, the ultrasonic beam is formed such that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a spiral pattern. Is an ultrasonic beam scanning method.

【0019】(3)上記の課題を解決する第3の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
ロゼットパターンを形成するように超音波ビームを走査
する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とす
る超音波ビーム走査装置である。
(3) A third invention for solving the above problems is an ultrasonic beam scanning apparatus for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, wherein a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam has a rosette pattern. An ultrasonic beam scanning device comprising: an ultrasonic beam scanning unit that scans an ultrasonic beam so as to form the ultrasonic beam.

【0020】(4)上記の課題を解決する第4の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
スパイラルパターンを形成するように超音波ビームを走
査する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴と
する超音波ビーム走査装置である。
(4) A fourth invention for solving the above problem is an ultrasonic beam scanning apparatus for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, wherein a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam has a spiral pattern. An ultrasonic beam scanning device comprising: an ultrasonic beam scanning unit that scans an ultrasonic beam so as to form the ultrasonic beam.

【0021】(5)上記の課題を解決する第5の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記
3次元領域における超音波ビームの走査は、超音波ビー
ムを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよびスパイ
ラルパターンのうちのいずれか一方を形成するように行
う、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
(5) A fifth invention for solving the above problem is an ultrasonic imaging method for generating an image based on an echo obtained by scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, The ultrasonic beam scanning in the region is an ultrasonic imaging method characterized in that the trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms one of a rosette pattern and a spiral pattern.

【0022】(6)上記の課題を解決する第6の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像装置であって、超音
波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよび
スパイラルパターンのうちのいずれか一方を形成するよ
うに前記3次元領域における超音波ビームの走査を行う
超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とする超
音波撮像装置である。
(6) A sixth invention for solving the above-mentioned problem is an ultrasonic imaging apparatus for generating an image based on an echo obtained by scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam. An ultrasonic beam scanning means for scanning the ultrasonic beam in the three-dimensional area so that a trajectory on a plane crossing the line forms one of a rosette pattern and a spiral pattern. It is a sound wave imaging device.

【0023】(作用)本発明では、超音波ビームを横切
る面での軌跡がロゼットパターン等を描くように3次元
領域で超音波ビームを走査する。パターンの性質上、3
次元領域の走査が、領域全体についての大まかな走査の
繰り返しによって行われ、領域全体の大まかな情報が得
られる。繰り返しのたびに軌跡が変わり、パターンが完
結した状態で軌跡の密度が最も緻密になり、領域のすべ
ての情報が得られる。
(Operation) In the present invention, the ultrasonic beam is scanned in a three-dimensional region so that the trajectory on the plane crossing the ultrasonic beam draws a rosette pattern or the like. Due to the nature of the pattern, 3
Scanning of the dimension area is performed by repeating rough scanning of the entire area, and rough information of the entire area is obtained. The locus changes with each repetition, and the density of the locus becomes the finest in a state where the pattern is completed, so that all information of the area can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図1に、超音波撮像装置の
ブロック(block)図を示す。本装置は、本発明の
実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発
明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置
の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一
例が示される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the ultrasonic imaging apparatus. This device is an example of an embodiment of the present invention. The configuration of the present apparatus shows an example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention. An example of an embodiment of the method of the present invention is shown by the operation of the present apparatus.

【0025】本装置の構成を説明する。図1に示すよう
に、本装置は、超音波プローブ2を有する。超音波プロ
ーブ2は、本発明の超音波ビーム走査装置の実施の形態
の一例である。また、本発明における超音波ビーム走査
手段の実施の形態の一例である。超音波プローブ2は被
検体4に当接して使用される。超音波プローブ2は、被
検体4の内部の3次元領域を超音波ビームで走査し、エ
コーを受信するものである。
The configuration of the present apparatus will be described. As shown in FIG. 1, the present apparatus has an ultrasonic probe 2. The ultrasonic probe 2 is an example of an embodiment of the ultrasonic beam scanning device according to the present invention. Further, it is an example of an embodiment of the ultrasonic beam scanning means in the present invention. The ultrasonic probe 2 is used in contact with the subject 4. The ultrasonic probe 2 scans a three-dimensional area inside the subject 4 with an ultrasonic beam and receives an echo.

【0026】図2に、超音波プローブ2の模式的構成を
示す。同図に示すように、超音波プローブ2は超音波ト
ランスデューサ200を有する。超音波トランスデュー
サ200は、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン
(Zr)酸鉛)セラミックス(ceramics)等の
圧電材料で構成される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the ultrasonic probe 2. As shown in the figure, the ultrasonic probe 2 has an ultrasonic transducer 200. The ultrasonic transducer 200 is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate (Zr)) ceramics (ceramics).

【0027】超音波トランスデューサ202は例えば円
板状に形成される。図2では円板の側面を示している。
円板の図における下面が超音波の送受波面となり、被検
体4に向かう超音波ビーム300を形成する。円板の表
面は凹面とするのが超音波ビーム300の収束性を良く
する点で好ましい。
The ultrasonic transducer 202 is formed, for example, in a disk shape. FIG. 2 shows the side surface of the disk.
The lower surface in the figure of the disk serves as a transmitting / receiving surface of ultrasonic waves, and forms an ultrasonic beam 300 toward the subject 4. It is preferable that the surface of the disk be concave in order to improve the convergence of the ultrasonic beam 300.

【0028】超音波トランスデューサ200は、図示し
ない適宜のバッキング(backing)部材を介し
て、回転アーム202の一端部に取り付けられている。
回転アーム202は、図において水平なものであり、そ
の下面に超音波トランスデューサ200の背面が取り付
けられる。回転アーム202の他端部はモータ(mot
or)206の回転軸に取り付けられている。モータ2
06の回転軸は超音波ビーム300の方向と平行であ
る。これにより、回転アーム202は図における水平な
面内で回転する。
The ultrasonic transducer 200 is attached to one end of the rotating arm 202 via an appropriate backing member (not shown).
The rotating arm 202 is horizontal in the figure, and the back surface of the ultrasonic transducer 200 is attached to the lower surface thereof. The other end of the rotating arm 202 is a motor (mot)
or) attached to the rotation shaft of 206. Motor 2
The rotation axis of 06 is parallel to the direction of the ultrasonic beam 300. Thus, the rotating arm 202 rotates in a horizontal plane in the drawing.

【0029】モータ206は回転アーム204の一端部
に取り付けられている。回転アーム204は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ206の背面が
取り付けられる。回転アーム204の他端部はモータ2
08の回転軸に取り付けられている。モータ208は、
超音波プローブ2のケーシング(casing)210
の内側に背面が取り付けられている。モータ208の回
転軸は超音波ビーム300の方向と平行である。
The motor 206 is attached to one end of the rotary arm 204. The rotating arm 204 is horizontal in the figure, and the back surface of the motor 206 is attached to the lower surface thereof. The other end of the rotary arm 204 is the motor 2
08 is attached to the rotating shaft. The motor 208 is
Casing 210 of ultrasonic probe 2
The back is attached inside. The rotation axis of the motor 208 is parallel to the direction of the ultrasonic beam 300.

【0030】これにより、回転アーム204は図におけ
る水平な面内で回転する。モータ206は、回転アーム
204と一緒に回りながら回転アーム202を回転アー
ム204の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ206,208は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム300の中心(音線)からモータ206の回転軸
までの距離と、モータ206,208の回転軸間の距離
は等しくなっている。
As a result, the rotary arm 204 rotates in a horizontal plane in the drawing. The motor 206 rotates the rotating arm 202 in a horizontal plane different from the rotating surface of the rotating arm 204 while rotating together with the rotating arm 204. The motors 206 and 208 rotate in opposite directions. The distance from the center (sound ray) of the ultrasonic beam 300 to the rotation axis of the motor 206 is equal to the distance between the rotation axes of the motors 206 and 208.

【0031】回転アーム202,204およびモータ2
06,208からなる機構は、図13に示したものと同
様なロゼットパターン発生機構を構成する。ロゼットパ
ターンは、超音波ビーム300に垂直な面内で形成され
る。これにより、被検体4の3次元領域が、超音波ビー
ム300によりロゼットパターンをなす軌跡を描いて走
査される。
Rotating arms 202 and 204 and motor 2
The mechanism consisting of 06 and 208 constitutes a rosette pattern generating mechanism similar to that shown in FIG. The rosette pattern is formed in a plane perpendicular to the ultrasonic beam 300. Thus, the three-dimensional area of the subject 4 is scanned by the ultrasonic beam 300 while drawing a locus forming a rosette pattern.

【0032】回転アーム202の回転数は例えば540
0rpm、回転アーム204の回転数は例えば3000
rpmである。これによって、図14に示したようなロ
ゼットパターンに沿った走査が行われる。走査の周期は
0.1secであり、したがって周波数10Hzのロゼ
ットパターン走査が行われる。
The number of rotations of the rotary arm 202 is, for example, 540.
0 rpm, the number of rotations of the rotating arm 204 is, for example, 3000
rpm. Thus, scanning along the rosette pattern as shown in FIG. 14 is performed. The scanning cycle is 0.1 sec, and therefore, rosette pattern scanning at a frequency of 10 Hz is performed.

【0033】なお、回転アーム202,204の回転数
の組み合わせはこれに限るものではなく、例えば、回転
アーム202の回転数を17400rpm、回転アーム
204の回転数を4200rpmとしても良い。これに
よって、図20に示したようなロゼットパターンに沿っ
た走査を行うことができる。この場合も、ロゼットパタ
ーン走査の周波数は10Hzである。その他適宜の回転
数の組み合わせとして良いのはもちろんである。
The combination of the rotation speeds of the rotating arms 202 and 204 is not limited to the above. For example, the rotation speed of the rotation arm 202 may be 17400 rpm and the rotation speed of the rotation arm 204 may be 4200 rpm. Thereby, scanning along the rosette pattern as shown in FIG. 20 can be performed. Also in this case, the frequency of the rosette pattern scanning is 10 Hz. Needless to say, a combination of other appropriate rotation speeds may be used.

【0034】ケーシング210は、ロゼットパターン発
生機構を収容する容器を構成する。ケーシング210の
図における下部の開口部は例えばゴム膜等の超音波透過
性の柔軟な膜212で封止され、内部に例えば水等の超
音波伝搬媒体214が満たされている。
The casing 210 forms a container for accommodating the rosette pattern generating mechanism. The lower opening in the figure of the casing 210 is sealed with an ultrasonic-permeable flexible film 212 such as a rubber film, and the inside is filled with an ultrasonic wave propagation medium 214 such as water.

【0035】図1に戻って、超音波プローブ2は送受信
部6および制御部14に接続されている。送受信部6
は、超音波プローブ2に駆動信号を与えて超音波を送波
させる。送受信部6は、また、超音波プローブ2が受波
したエコー信号を受信する。超音波プローブ2は、制御
部14によってモータ206,208の回転が制御され
る。
Returning to FIG. 1, the ultrasonic probe 2 is connected to the transmitting / receiving unit 6 and the control unit 14. Transceiver 6
Sends a drive signal to the ultrasonic probe 2 to transmit ultrasonic waves. The transmitting / receiving unit 6 also receives the echo signal received by the ultrasonic probe 2. The control unit 14 controls the rotation of the motors 206 and 208 in the ultrasonic probe 2.

【0036】送受信部6のブロック図を図3に示す。同
図に示すように、送受信部6は送波タイミング(tim
ing)発生回路602を有する。送波タイミング発生
回路602は、送波タイミング信号を周期的に発生して
駆動信号発生回路604に入力する。駆動信号発生回路
604は、送波タイミング信号に基づき駆動信号を生じ
る。
FIG. 3 shows a block diagram of the transmission / reception section 6. As shown in the figure, the transmission / reception unit 6 transmits a signal at a transmission timing (tim).
ing) generating circuit 602. The transmission timing generation circuit 602 periodically generates a transmission timing signal and inputs it to the drive signal generation circuit 604. The drive signal generation circuit 604 generates a drive signal based on the transmission timing signal.

【0037】駆動信号発生回路604は、駆動信号を送
受切換回路606に入力する。送受切換回路606は、
駆動信号を超音波プローブ2の超音波トランスデューサ
200に印加する。超音波トランスデューサ200は、
駆動信号に基づいて超音波ビーム300を発生する。
The drive signal generation circuit 604 inputs a drive signal to the transmission / reception switching circuit 606. The transmission / reception switching circuit 606 includes:
The drive signal is applied to the ultrasonic transducer 200 of the ultrasonic probe 2. The ultrasonic transducer 200
An ultrasonic beam 300 is generated based on the driving signal.

【0038】送受切換回路606には、受信回路608
が接続されている。送受切換回路606は、超音波トラ
ンスデューサ200が受波したエコー信号を受信回路6
08に入力する。受信回路608は入力信号に基づいて
エコー受信信号を出力する。
The transmission / reception switching circuit 606 includes a reception circuit 608.
Is connected. The transmission / reception switching circuit 606 transmits the echo signal received by the ultrasonic transducer 200 to the reception circuit 6.
08. The receiving circuit 608 outputs an echo reception signal based on the input signal.

【0039】なお、受信回路608は、送波超音波の基
本波エコーばかりでなく、被検体内での超音波伝搬の非
線形性に基づいて発生する、2次あるいはそれ以上の次
数の高調波エコーまたは2周波信号送波時の差周波エコ
ー等、いわゆるパラメトリックエコーを受信するもので
あって良い。
The receiving circuit 608 includes not only the fundamental wave echo of the transmitted ultrasonic wave but also a second-order or higher-order harmonic echo generated based on the nonlinearity of the ultrasonic wave propagation in the subject. Alternatively, a so-called parametric echo such as a difference frequency echo at the time of transmitting a two-frequency signal may be received.

【0040】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路602が発生する送波タイミング信号により所定
の時間間隔で繰り返し行われ、そのつどエコーの受信が
行われる。超音波の送受信は、超音波トランスデューサ
200をロゼットパターンに沿って移動させながら行わ
れる。これによって、被検体4内の3次元領域について
のエコー収集が行われる。
The transmission of the ultrasonic beam is repeatedly performed at predetermined time intervals by the transmission timing signal generated by the transmission timing generation circuit 602, and the echo is received each time. The transmission and reception of ultrasonic waves are performed while moving the ultrasonic transducer 200 along the rosette pattern. As a result, echo collection for a three-dimensional area in the subject 4 is performed.

【0041】送受信部6はエコー処理部8に接続されて
いる。送受信部6は、音線ごとのエコー受信信号をエコ
ー処理部8に入力する。エコー処理部8はエコー受信信
号に基づいて音線ごとの画像データ(data)を形成
する。すなわち、エコー受信信号を対数増幅および包絡
線検波することにより、音線上の個々の反射点でのエコ
ーの強度を表す信号すなわちAスコープ(scope)
信号を得て、このAスコープ信号の各瞬時の振幅をそれ
ぞれ輝度値として画像データを形成する。
The transmitting / receiving section 6 is connected to the echo processing section 8. The transmission / reception unit 6 inputs an echo reception signal for each sound ray to the echo processing unit 8. The echo processor 8 forms image data (data) for each sound ray based on the echo reception signal. That is, by performing logarithmic amplification and envelope detection of the echo reception signal, a signal representing the intensity of the echo at each reflection point on the sound ray, that is, an A scope (scope)
A signal is obtained, and image data is formed using the instantaneous amplitude of the A scope signal as a luminance value.

【0042】エコー処理部8は画像処理部10に接続さ
れている。画像処理部10は、エコー処理部8から入力
される画像データに基づいて画像を生成するものであ
る。画像処理部10のブロック図を図4に示す。
The echo processing unit 8 is connected to the image processing unit 10. The image processing unit 10 generates an image based on image data input from the echo processing unit 8. FIG. 4 is a block diagram of the image processing unit 10.

【0043】同図に示すように、画像処理部10は入力
画像メモリ102を有する。入力画像メモリ102はエ
コー処理部8から入力された画像データを記憶するもの
である。超音波ビームの走査が3次元的に行われるの
で、入力画像メモリには3次元画像データが記憶され
る。
As shown in FIG. 1, the image processing section 10 has an input image memory 102. The input image memory 102 stores the image data input from the echo processing unit 8. Since the scanning of the ultrasonic beam is performed three-dimensionally, three-dimensional image data is stored in the input image memory.

【0044】超音波ビームの3次元走査がロゼットパタ
ーンに沿って行われるので、図13〜19によって説明
したように、ほぼ等角度に開いた複数の花弁状の軌跡に
沿った走査が少しずつ角度をずらして繰り返され、所定
の繰り返し回数(この例では5回)でロゼットパターン
が完結する。
Since the three-dimensional scanning of the ultrasonic beam is performed along the rosette pattern, as described with reference to FIGS. , And the rosette pattern is completed with a predetermined number of repetitions (five in this example).

【0045】このような走査の特質により、3次元領域
は、上記の繰り返しの1回ごとに全体が大まかに走査さ
れ、そのつど3次元領域についての大まかな画像データ
が得られる。繰り返しの1回あたりの時間は、ロゼット
パターンを完成させる時間、すなわち、3次元領域の全
走査を完了する時間の例えば1/5となる。すなわち、
3次元領域を能率良く走査することができる。。
Due to such scanning characteristics, the entire three-dimensional area is roughly scanned each time the above-described repetition is performed, and rough image data for the three-dimensional area is obtained each time. The time per repetition is, for example, 1/5 of the time to complete the rosette pattern, ie, the time to complete the full scan of the three-dimensional area. That is,
A three-dimensional area can be scanned efficiently. .

【0046】以下、この1回の繰り返しを1サイクル
(cycle)という。1サイクルの時間はロゼットパ
ターン走査時間の1/5となる。したがって1サイクル
の周波数はロゼットパターン走査周波数の5倍なる。こ
の例ではロゼットパターン走査の周波数が10Hzであ
るから、1サイクルの周波数は50Hzとなる。このよ
うにして得た画像データが入力画像メモリ102に記憶
される。
Hereinafter, this one repetition is referred to as one cycle. One cycle time is 1/5 of the rosette pattern scanning time. Therefore, the frequency of one cycle is five times the rosette pattern scanning frequency. In this example, since the frequency of the rosette pattern scanning is 10 Hz, the frequency of one cycle is 50 Hz. The image data thus obtained is stored in the input image memory 102.

【0047】入力画像メモリ102の出力データは相互
相関ユニット104に入力される。相互相関ユニット1
04には、全体画像メモリ106の出力データも入力さ
れる。全体画像メモリ106は、3次元領域を全走査し
て得た3次元画像データが記憶されている。相互相関ユ
ニット104は、2つの入力データに基づき、入力画像
と全体画像の3次元相互相関を求める。相互相関ユニッ
ト104は、例えばDSP(degital sign
al processor)等によって構成される。相
互相関に掛ける入力画像データは、上記の1サイクル分
の画像データが用いられる。全体画像データは、全画像
データのうち、入力画像データの1サイクル分に対応す
る部分およびその近傍の画像データが用いられる。
The output data of the input image memory 102 is input to the cross-correlation unit 104. Cross-correlation unit 1
The output data of the whole image memory 106 is also input to 04. The whole image memory 106 stores three-dimensional image data obtained by performing a full scan of the three-dimensional area. The cross-correlation unit 104 calculates a three-dimensional cross-correlation between the input image and the entire image based on the two input data. The cross-correlation unit 104 is, for example, a digital signal (DSP).
al processor). As the input image data to be cross-correlated, the image data for one cycle is used. As the whole image data, a part corresponding to one cycle of the input image data and the image data in the vicinity thereof are used.

【0048】相互相関ユニット104の出力信号は変位
・変形検出ユニット108に入力される。変位・変形検
出ユニット108は、相互相関ユニット104の出力信
号に基づいて入力画像の変位および変形を求めるもので
ある。変位・変形検出ユニット108は、例えばDSP
等によって構成される。変位・変形検出ユニット108
により、入力画像の平行移動や回転移動の量と方向が求
められる。また、入力画像の伸縮の量と方向が求められ
る。
The output signal of the cross-correlation unit 104 is input to the displacement / deformation detection unit 108. The displacement / deformation detection unit 108 calculates displacement and deformation of an input image based on an output signal of the cross-correlation unit 104. The displacement / deformation detection unit 108 is, for example, a DSP
Etc. Displacement / deformation detection unit 108
Thus, the amount and direction of the parallel or rotational movement of the input image can be obtained. Further, the amount and direction of expansion and contraction of the input image are obtained.

【0049】変位・変形検出ユニット108の出力信号
は画像補正ユニット110に入力される。画像補正ユニ
ット110には、また、全体画像メモリ106の画像デ
ータが入力される。画像補正ユニット110は、変位・
変形検出ユニット108の出力信号に基づいて全体画像
データを補正する。画像補正ユニット110は、例えば
DSP等によって構成される。画像データの補正に当た
っては、入力画像データから求めた部分的な変位・変形
に基づいて該当する部分を補正するとともに、それを敷
衍して全体画像を補正する。これによって新たな3次元
像が形成される。
The output signal of the displacement / deformation detection unit 108 is input to the image correction unit 110. The image data of the entire image memory 106 is input to the image correction unit 110. The image correction unit 110 has a displacement
The entire image data is corrected based on the output signal of the deformation detection unit 108. The image correction unit 110 is constituted by, for example, a DSP or the like. In correcting the image data, the corresponding portion is corrected based on the partial displacement / deformation obtained from the input image data, and the whole image is corrected by extending the portion. Thereby, a new three-dimensional image is formed.

【0050】入力画像データは、1サイクルの走査で得
られた3次元領域全体の大まかな画像データであるか
ら、それから求めた変位・変形を画像全体に敷衍して更
新画像を形成することにより、妥当性が高い更新画像を
得ることができる。
Since the input image data is rough image data of the entire three-dimensional area obtained by one cycle of scanning, the displacement / deformation obtained therefrom is extended to the entire image to form an updated image. An updated image with high validity can be obtained.

【0051】画像補正ユニット110の出力画像データ
は出力画像メモリ112に入力される。出力画像メモリ
112の出力データは次段に出力される。出力画像メモ
リ112の出力データは、また、切換器114を通じて
全体画像メモリ106に入力され、新たな全体画像とし
て書き込まれる。
The output image data of the image correction unit 110 is input to the output image memory 112. The output data of the output image memory 112 is output to the next stage. The output data of the output image memory 112 is also input to the entire image memory 106 via the switch 114 and written as a new entire image.

【0052】以下、超音波ビーム走査の1サイクルごと
に同様な処理が行われる。なお、全体画像メモリ106
には、切換器114の切り換えにより、エコー処理部8
からの入力画像データを記憶することができるようにな
っている。これは、超音波撮像の初期において、全体画
像メモリ106に入力画像メモリ102と同一の画像デ
ータを書き込むためのものである。
Hereinafter, the same processing is performed for each cycle of the ultrasonic beam scanning. The entire image memory 106
, The echo processing unit 8 is switched by switching the switch 114.
Can be stored. This is for writing the same image data as the input image memory 102 into the entire image memory 106 at the beginning of the ultrasonic imaging.

【0053】このような画像処理部10の画像処理によ
り、超音波ビーム走査の1サイクルごとに3次元画像が
更新される。1サイクルの周波数が例えば50Hzであ
るので、機械的な3次元音線走査でありながら、撮像の
フレームレートを50Hzと高速にすることができる。
By the image processing of the image processing unit 10, the three-dimensional image is updated every one cycle of the ultrasonic beam scanning. Since the frequency of one cycle is, for example, 50 Hz, the frame rate of imaging can be as high as 50 Hz, while performing mechanical three-dimensional sound ray scanning.

【0054】画像処理部10には表示部12が接続され
ている。表示部12は、画像処理部10から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するものである。
表示部12は、例えばグラフィックディスプレー(gr
aphic display)等によって構成される。
The display section 12 is connected to the image processing section 10. The display unit 12 receives an image signal from the image processing unit 10 and displays an image based on the image signal.
The display unit 12 is, for example, a graphic display (gr).
aphic display).

【0055】以上の、超音波プローブ2、送受信部6、
エコー処理部8、画像処理部10および表示部12には
制御部14が接続されている。制御部14は、それら各
部に制御信号を与えて動作を制御するようになってい
る。また、制御部14には、被制御の各部から各種の報
知信号が入力されるようになっている。制御部14によ
る制御の下で、超音波撮像が遂行される。
The above-described ultrasonic probe 2, transmitting / receiving unit 6,
A control unit 14 is connected to the echo processing unit 8, the image processing unit 10, and the display unit 12. The control unit 14 controls the operation by supplying a control signal to each of these units. Further, the control unit 14 is configured to receive various notification signals from each of the controlled units. Ultrasonic imaging is performed under the control of the control unit 14.

【0056】制御部14には操作部16が接続されてい
る。操作部16は、例えばキーボード(keyboar
d)やその他の操作具を備えた操作パネル(pane
l)で構成される。操作部16は、操作者が制御部14
に所望の指令や情報等を入力するのに用いられる。
An operation unit 16 is connected to the control unit 14. The operation unit 16 is, for example, a keyboard (keyboard).
d) and an operation panel equipped with other operation tools (pane
l). The operation unit 16 is operated by the operator
Is used to input desired commands, information, and the like.

【0057】本装置の動作を説明する。操作者は、超音
波プローブ2を被検体4の所望の個所に当接し、操作部
16を操作して撮像を行う。撮像は制御部14による制
御の下で遂行される。
The operation of the present apparatus will be described. The operator touches the ultrasonic probe 2 to a desired portion of the subject 4 and operates the operation unit 16 to perform imaging. Imaging is performed under the control of the control unit 14.

【0058】超音波プローブ2と送受信部6により、被
検体4の3次元領域がロゼットパターンに沿って超音波
走査され音線ごとにエコーが受信される。エコー受信信
号に基づきエコー処理部8で画像データが形成され、画
像処理部10に入力される。
The three-dimensional region of the subject 4 is ultrasonically scanned along the rosette pattern by the ultrasonic probe 2 and the transmitting / receiving unit 6, and an echo is received for each sound ray. Image data is formed by the echo processing unit 8 based on the echo reception signal, and is input to the image processing unit 10.

【0059】画像処理部10では初期状態では切換器1
14が入力画像データ側に切り換えられており、入力画
像データが入力画像メモリ102と全体画像メモリ10
6に共通に入力される。これによって、入力画像メモリ
102と全体画像メモリ106には同一の画像が記憶さ
れる。
In the image processing unit 10, the switch 1 is initially set.
14 is switched to the input image data side, and the input image data is stored in the input image memory 102 and the entire image memory 10.
6 are commonly input. As a result, the same image is stored in the input image memory 102 and the entire image memory 106.

【0060】両メモリに記憶された画像が同一であるこ
とにより、相互相関ユニット104および変位・変形検
出ユニット108では変位・変形が検出されず、このた
め画像補正ユニット110による画像補正は行われな
い。したがって、入力画像がそのまま出力画像メモリ1
12に記憶される。出力画像メモリ112の画像データ
は表示部12に与えられ、可視像として表示される。
Since the images stored in the two memories are the same, no displacement / deformation is detected by the cross-correlation unit 104 and the displacement / deformation detection unit 108, so that the image correction by the image correction unit 110 is not performed. . Therefore, the input image is stored in the output image memory 1 as it is.
12 is stored. The image data of the output image memory 112 is given to the display unit 12 and displayed as a visible image.

【0061】ロゼットパターンに沿った音線走査が少な
くとも1回完結したとき切換器114が出力画像メモリ
112側に切り換えられ、以後その状態が保たれる。こ
れによって、画像処理部10は上述したように音線走査
の1サイクルごとに画像を更新するようになる。したが
って、表示部12に表示される3次元画像は、例えば5
0Hzのフレームレートで更新され、実質的に実時間の
3次元表示象を得ることができる。
When the sound ray scanning along the rosette pattern is completed at least once, the switch 114 is switched to the output image memory 112 side, and that state is maintained thereafter. As a result, the image processing unit 10 updates the image every sound ray scanning cycle as described above. Therefore, the three-dimensional image displayed on the display unit 12 is, for example, 5
Updated at a frame rate of 0 Hz, a substantially real-time three-dimensional display image can be obtained.

【0062】以上は、3次元像を撮像する例であるが、
受信回路608にエコー受信信号を超音波ビーム300
の進行方向の所定の距離でサンプリング(sampli
ng)するレンジゲート(range gate)手段
を設ければ、レンジゲートしたエコー受信信号に基づい
てCモードの断層像を得ることができる。Cモード画像
も高フレームレートで得られることはいうまでもない。
The above is an example of capturing a three-dimensional image.
The receiving circuit 608 transmits the echo reception signal to the ultrasonic beam 300.
Sampling at a predetermined distance in the traveling direction of the
If a range gate means (ng) is provided, a C-mode tomographic image can be obtained based on the range-gated echo reception signal. It goes without saying that a C-mode image can also be obtained at a high frame rate.

【0063】また、超音波トランスデューサ200を単
一の圧電板で構成する代わりに、例えば図5に示すよう
に、複数の超音波トランスデューサ200’の2次元ア
レイ500とし、送受信部6を、図6に示すように、送
波ビームフォーマ(beamformer)604’お
よび受波ビームフォーマ608’を備えたものとして、
電子スキャンにより超音波ビームの局部的な3次元走査
するようにしても良い。
Instead of forming the ultrasonic transducer 200 with a single piezoelectric plate, for example, as shown in FIG. 5, a two-dimensional array 500 of a plurality of ultrasonic transducers 200 'is used, and As shown in FIG. 5, a transmission beamformer (beamformer) 604 ′ and a reception beamformer 608 ′ are provided.
Local three-dimensional scanning of the ultrasonic beam may be performed by electronic scanning.

【0064】このようにすると、電子スキャンと機械的
なロゼットパターン走査の組み合わせにより、単一の圧
電板の場合よりも音線密度の高い3次元走査、あるい
は、音線密度を同一にした場合はより範囲が広い3次元
走査を行うことができる。
In this manner, by combining the electronic scan and the mechanical rosette pattern scan, three-dimensional scanning with a higher sound ray density than that of a single piezoelectric plate, or when the same sound ray density is used, A wider three-dimensional scan can be performed.

【0065】また、2次元アレイ500を用いた場合
は、超音波送波を球面波または平面波で行い、エコー受
信信号を個々の超音波トランスデューサ200’ごとに
RF(radio frequency)のままでレン
ジゲートしてメモリし、メモリデータを2次元フーリエ
(Fourier)変換してCモード画像を生成するよ
うにしても良い。これは、電子スキャンによる音線走査
をしないで空間分解能の良いCモード画像を撮像する点
で好ましい。
When the two-dimensional array 500 is used, the ultrasonic wave is transmitted by a spherical wave or a plane wave, and the echo reception signal is range-gated by RF (radio frequency) for each ultrasonic transducer 200 ′. Then, the C-mode image may be generated by two-dimensional Fourier transform of the memory data. This is preferable in that a C-mode image with high spatial resolution is captured without performing sound ray scanning by electronic scanning.

【0066】また、超音波トランスデューサを複数個用
いる場合は、超音波プローブ2を図7に示すように構成
しても良い。すなわち、同図に示すように、複数の超音
波トランスデューサを備えた超音波送受波器220を走
査機構230でロゼットパターン走査する構成とする。
その他の部分は図2に示した超音波プローブ2と同様で
あり、同一の符号を付す。
When a plurality of ultrasonic transducers are used, the ultrasonic probe 2 may be configured as shown in FIG. That is, as shown in the drawing, the ultrasonic transducer 220 having a plurality of ultrasonic transducers is configured to scan the rosette pattern by the scanning mechanism 230.
Other parts are the same as those of the ultrasonic probe 2 shown in FIG. 2, and are denoted by the same reference numerals.

【0067】超音波送受波器220は、例えば図8に平
面図を示すように、複数の超音波トランスデューサ22
2を、円板状の支持部材224に所定のピッチ(pit
ch)pで2次元的に配置して構成される。
The ultrasonic transducer 220 includes a plurality of ultrasonic transducers 22 as shown in a plan view of FIG.
2 at a predetermined pitch (pit) on the disc-shaped support member 224.
ch) two-dimensionally arranged by p.

【0068】走査機構230は、例えば図9に示すよう
に、超音波送受波器220が一端に取り付けられた回転
アーム232を有する。回転アーム232は、図におい
て水平なものであり、その下面に超音波送受波器220
の背面が取り付けられる。なお、取り付けには軸受け等
が用いられる。回転アーム232の他端部はモータ23
6の回転軸に取り付けられている。モータ236の回転
軸は超音波ビーム320の方向と平行である。これによ
り、回転アーム232は図における水平な面内で回転す
る。
The scanning mechanism 230 has a rotary arm 232 to which an ultrasonic transducer 220 is attached at one end, as shown in FIG. 9, for example. The rotary arm 232 is horizontal in the figure, and has an ultrasonic transducer 220
The back of is attached. Note that a bearing or the like is used for attachment. The other end of the rotating arm 232 is a motor 23
6 is attached to the rotating shaft. The rotation axis of the motor 236 is parallel to the direction of the ultrasonic beam 320. Thus, the rotating arm 232 rotates in a horizontal plane in the drawing.

【0069】モータ236は回転アーム234の一端部
に取り付けられている。回転アーム234は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ236の背面が
取り付けられる。回転アーム234の他端部はモータ2
38の回転軸に取り付けられている。モータ238は、
超音波プローブ2のケーシング210の内側に背面が取
り付けられている。モータ238の回転軸は超音波ビー
ム320の方向と平行である。
The motor 236 is attached to one end of the rotary arm 234. The rotating arm 234 is horizontal in the figure, and the back surface of the motor 236 is attached to the lower surface thereof. The other end of the rotating arm 234 is the motor 2
It is attached to 38 rotating shafts. The motor 238 is
The back surface is attached inside the casing 210 of the ultrasonic probe 2. The rotation axis of the motor 238 is parallel to the direction of the ultrasonic beam 320.

【0070】これにより、回転アーム234は図におけ
る水平な面内で回転する。モータ236は、回転アーム
234と一緒に回りながら回転アーム232を回転アー
ム234の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ236,238は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム320の中心からモータ236の回転軸までの距
離と、モータ236,238の回転軸間の距離は等しく
なっている。
As a result, the rotary arm 234 rotates in a horizontal plane in the figure. The motor 236 rotates the rotating arm 232 in a horizontal plane different from the rotating surface of the rotating arm 234 while rotating together with the rotating arm 234. Motors 236 and 238 rotate in opposite directions. The distance from the center of the ultrasonic beam 320 to the rotation axis of the motor 236 is equal to the distance between the rotation axes of the motors 236 and 238.

【0071】回転アーム232,234およびモータ2
36,238からなる機構は、図2に示したものと同様
なロゼットパターン発生機構を構成する。ただし、回転
アーム232,234の長さが、図2に示したものより
大幅に短くなっている。回転アーム232,234の長
さは、それらの和が例えば超音波トランスデューサ22
2の配列ピッチpと同等ないしそれをやや上回る程度と
される。
Rotating arms 232 and 234 and motor 2
The mechanism composed of 36 and 238 constitutes a rosette pattern generating mechanism similar to that shown in FIG. However, the lengths of the rotating arms 232 and 234 are significantly shorter than those shown in FIG. The sum of the lengths of the rotating arms 232 and 234 is, for example,
The pitch is equal to or slightly greater than the arrangement pitch p of the two.

【0072】これにより、被検体4の3次元領域が、超
音波トランスデューサ222の超音波ビーム320によ
り、直径の小さなロゼットパターンに沿って走査され
る。同様なロゼットパターン走査が、支持部材220上
の全ての超音波トランスデューサにより一斉に行われ
る。すなわち、複数の超音波トランスデューサは、3次
元領域の一部分ずつを分担してそれぞれロゼットパター
ン走査を行う。
Thus, the three-dimensional area of the subject 4 is scanned by the ultrasonic beam 320 of the ultrasonic transducer 222 along a rosette pattern having a small diameter. A similar rosette pattern scan is performed simultaneously by all the ultrasonic transducers on the support member 220. That is, the plurality of ultrasonic transducers share a part of the three-dimensional area and perform the rosette pattern scanning.

【0073】なお、このような超音波プローブを用いる
場合は、送受信部6は、駆動信号発生回路および受信回
路を個々の超音波トランスデューサにごとに持つものを
用いる。これによって、複数の超音波トランスデューサ
に対応した複数の音線によるロゼットスキャンを行うこ
とができる。
When such an ultrasonic probe is used, the transmitting / receiving section 6 has a drive signal generating circuit and a receiving circuit for each ultrasonic transducer. Thus, a rosette scan using a plurality of sound rays corresponding to a plurality of ultrasonic transducers can be performed.

【0074】このような装置は、図2に示した超音波プ
ローブを用いるものよりもロゼットパターンの軌跡に沿
って音線密度の高い走査を行う点で好ましい。あるい
は、ロゼットパターンの軌跡に沿う音線密度を同程度と
した場合は、より広い範囲を走査する点で好ましい。
Such an apparatus is preferable in that scanning with higher sound ray density is performed along the trajectory of the rosette pattern than that using the ultrasonic probe shown in FIG. Alternatively, it is preferable that the sound ray density along the trajectory of the rosette pattern is substantially the same in that a wider range is scanned.

【0075】機械的な音線走査は、必ずしもロゼットパ
ターンに限らず例えばスパイラル(spiral)パタ
ーンとしても良い。すなわち、図10に模式的に示すよ
うに、渦巻き状の軌跡Aに沿って1サイクルのスパイラ
ルスキャンを行い、次のサイクルでは開始点をずらした
軌跡Bに沿ってスパイラルスキャンを行う、という順序
で、例えば図11に示すように8サイクルのスパイラル
スキャンにより撮像対象の3次元領域を走査する。
The mechanical sound ray scanning is not necessarily limited to the rosette pattern, and may be, for example, a spiral pattern. That is, as schematically shown in FIG. 10, a one-cycle spiral scan is performed along a spiral trajectory A, and a spiral scan is performed along a trajectory B whose starting point is shifted in the next cycle. For example, as shown in FIG. 11, a three-dimensional area to be imaged is scanned by an eight-cycle spiral scan.

【0076】このようにしても、1サイクルの走査で3
次元領域を大まかに走査することができるという点で
は、ロゼットパターン走査と同様であり、同様な効果を
得ることができる。
Even in this case, three scans in one cycle.
The point that the dimensional area can be roughly scanned is the same as the rosette pattern scanning, and the same effect can be obtained.

【0077】このようなスパイラルスキャンを可能にす
る走査機構の一例の模式的構成を図12に示す。同図に
示すように、走査機構は、一対の駆動板252,254
を有する。駆動板252,254はそれぞれ互いに垂直
な方向に形成されたスリット256,258を有する。
これら両スリットを通る軸260が設けられ、この軸2
60の一端に超音波トランスデューサ200の背面が取
り付けられる。駆動板252,254は、それぞれのス
リット256,258の方向とは垂直な方向にそれぞれ
往復可能になっている。なお、超音波トランスデューサ
200は、前述の2次元アレイ500または超音波送受
波器220で置き換えるようにしても良い。
FIG. 12 shows a schematic configuration of an example of a scanning mechanism that enables such a spiral scan. As shown in the figure, the scanning mechanism includes a pair of driving plates 252 and 254.
Having. The driving plates 252 and 254 have slits 256 and 258 formed in directions perpendicular to each other.
A shaft 260 passing through both slits is provided.
The back surface of the ultrasonic transducer 200 is attached to one end of 60. The driving plates 252 and 254 can reciprocate in directions perpendicular to the directions of the slits 256 and 258, respectively. Note that the ultrasonic transducer 200 may be replaced with the two-dimensional array 500 or the ultrasonic transducer 220 described above.

【0078】このような機構において、駆動板252,
254に、位相が互いに90度異なる減衰振動を行わせ
るとことにより、超音波トランスデューサ200をスパ
イラルパターンに沿って運動させることができる。そし
て、スパイラルスキャンの1サイクルごとに駆動のタイ
ミングを所定時間ずつずらすことにより、軌跡の異なる
複数のスパイラルスキャンを順次行わせることができ
る。なお、減衰振動の代わりに拡大振動を行わせるよう
にしても良いのはいうまでもない。
In such a mechanism, the driving plate 252,
By causing 254 to perform damped vibrations having phases different from each other by 90 degrees, the ultrasonic transducer 200 can be moved along a spiral pattern. By shifting the drive timing by a predetermined time for each cycle of the spiral scan, a plurality of spiral scans having different trajectories can be sequentially performed. It is needless to say that an expanded vibration may be performed instead of the damped vibration.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、超音波ビームの3次元走査を能率良く行う超音波
ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および
装置を実現することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic beam scanning method and apparatus and an ultrasonic imaging method and apparatus for efficiently performing three-dimensional scanning of an ultrasonic beam. .

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

【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of a device according to an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した装置における超音波プローブの模
式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an ultrasonic probe in the device shown in FIG.

【図3】図1に示した装置における送受信部のブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device shown in FIG.

【図4】図1に示した装置における画像処理部のブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram of an image processing unit in the apparatus shown in FIG.

【図5】超音波トランスデューサの2次元アレイの模式
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a two-dimensional array of ultrasonic transducers.

【図6】図1に示した装置における送受信部のブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device shown in FIG.

【図7】図1に示した装置における超音波プローブの模
式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an ultrasonic probe in the device shown in FIG.

【図8】図7に示した超音波プローブにおける超音波送
受信器の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of an ultrasonic transceiver in the ultrasonic probe shown in FIG. 7;

【図9】図7に示した超音波プローブにおける走査機構
の模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of a scanning mechanism in the ultrasonic probe shown in FIG.

【図10】スパイラルスキャンの模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a spiral scan.

【図11】スパイラルスキャンの模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a spiral scan.

【図12】スパイラルスキャン機構の模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a spiral scan mechanism.

【図13】ロゼットパターン走査機構の原理図である。FIG. 13 is a principle diagram of a rosette pattern scanning mechanism.

【図14】ロゼットパターンの一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a rosette pattern.

【図15】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
FIG. 15 is a view showing a process of forming a rosette pattern.

【図16】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
FIG. 16 is a view showing a process of forming a rosette pattern.

【図17】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing a process of forming a rosette pattern.

【図18】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
FIG. 18 is a diagram showing a process of forming a rosette pattern.

【図19】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
FIG. 19 is a view showing a process of forming a rosette pattern.

【図20】ロゼットパターンの一例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a rosette pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 超音波プローブ 4 被検体 6 送受信部 8 エコー処理部 10 画像処理部 12 表示部 14 制御部 16 操作部 102 入力画像メモリ 104 相互相関ユニット 106 全体画像メモリ 108 変位・変形検出ユニット 110 画像補正ユニット 112 出力画像メモリ 200 超音波トランスデューサ 202,204 回転アーム 206,208 モータ 300 超音波ビーム 2 Ultrasonic probe 4 Subject 6 Transmission / reception unit 8 Echo processing unit 10 Image processing unit 12 Display unit 14 Control unit 16 Operation unit 102 Input image memory 104 Cross-correlation unit 106 Whole image memory 108 Displacement / deformation detection unit 110 Image correction unit 112 Output image memory 200 Ultrasonic transducer 202, 204 Rotating arm 206, 208 Motor 300 Ultrasonic beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 BA03 DA03 DB02 DB03 DB12 DB14 EA00 EA09 GA01 GB02 GB16 GB17 GB23 GB35 GE02 GF00 GF01 GG00 GG01 GG12 GG15 GG21 GG25 GG36 GH07 GH08 GH09 GH11 4C301 AA02 BB13 BB22 BB28 BB29 CC06 EE10 EE20 GA01 GB09 GB10 GB14 GB20 GB36 GC02 GC15 GC17 HH52 HH60 JB06 JB07 JB11 JB28 JB34 JC20 KK07 KK17 LL02 LL03 5J083 AA02 AB12 AC07 AC30 AD13 AE08 BA01 BD08 BD11 BD12 BE10 CA01 CA12 CA13 EA15 EA18 EB03 EB05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2G047 BA03 DA03 DB02 DB03 DB12 DB14 EA00 EA09 GA01 GB02 GB16 GB17 GB23 GB35 GE02 GF00 GF01 GG00 GG01 GG12 GG15 GG21 GG25 GG36 GH07 GH08 GH09 GH11 4C301 BB02 BB13 BB02 BB10 GA01 GB09 GB10 GB14 GB20 GB36 GC02 GC15 GC17 HH52 HH60 JB06 JB07 JB11 JB28 JB34 JC20 KK07 KK17 LL02 LL03 5J083 AA02 AB12 AC07 AC30 AD13 AE08 BA01 BD08 BD11 BD12 BE10 CA01 CA12 CA13 EA15 EA18 EB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンを
形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴と
する超音波ビーム走査方法。
1. An ultrasonic beam scanning method for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, wherein the ultrasonic beam is scanned such that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a rosette pattern. Method.
【請求項2】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、 超音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターン
を形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴
とする超音波ビーム走査方法。
2. An ultrasonic beam scanning method for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, wherein the ultrasonic beam is scanned such that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a spiral pattern. Method.
【請求項3】 3次元領域を超音波ビームで走査する超
音波ビーム走査装置であって、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンを
形成するように超音波ビームを走査する超音波ビーム走
査手段、を具備することを特徴とする超音波ビーム走査
装置。
3. An ultrasonic beam scanning apparatus for scanning a three-dimensional region with an ultrasonic beam, wherein the ultrasonic beam scans the ultrasonic beam so that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a rosette pattern. An ultrasonic beam scanning device, comprising: scanning means.
【請求項4】 3次元領域を超音波ビームで走査する超
音波ビーム走査装置であって、 超音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターン
を形成するように超音波ビームを走査する超音波ビーム
走査手段、を具備することを特徴とする超音波ビーム走
査装置。
4. An ultrasonic beam scanning apparatus for scanning a three-dimensional area with an ultrasonic beam, wherein the ultrasonic beam scans the ultrasonic beam so that a trajectory on a plane crossing the ultrasonic beam forms a spiral pattern. An ultrasonic beam scanning device, comprising: scanning means.
【請求項5】 3次元領域を超音波ビームで走査して得
たエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であ
って、 前記3次元領域における超音波ビームの走査は、超音波
ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよびス
パイラルパターンのうちのいずれか一方を形成するよう
に行う、ことを特徴とする超音波撮像方法。
5. An ultrasonic imaging method for generating an image based on an echo obtained by scanning a three-dimensional region with an ultrasonic beam, wherein the scanning of the ultrasonic beam in the three-dimensional region includes the steps of: An ultrasonic imaging method, wherein a trajectory on a transverse plane forms one of a rosette pattern and a spiral pattern.
【請求項6】 3次元領域を超音波ビームで走査して得
たエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像装置であ
って、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンお
よびスパイラルパターンのうちのいずれか一方を形成す
るように前記3次元領域における超音波ビームの走査を
行う超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とす
る超音波撮像装置。
6. An ultrasonic imaging apparatus for generating an image based on an echo obtained by scanning a three-dimensional region with an ultrasonic beam, wherein a locus on a plane crossing the ultrasonic beam has a rosette pattern and a spiral pattern. An ultrasonic imaging apparatus, comprising: an ultrasonic beam scanning unit configured to scan an ultrasonic beam in the three-dimensional region so as to form one of them.
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