JP2000300553A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2000300553A
JP2000300553A JP11806199A JP11806199A JP2000300553A JP 2000300553 A JP2000300553 A JP 2000300553A JP 11806199 A JP11806199 A JP 11806199A JP 11806199 A JP11806199 A JP 11806199A JP 2000300553 A JP2000300553 A JP 2000300553A
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博 福喜多
Takashi Hagiwara
尚 萩原
Yoshihiko Ito
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないチャンネル数の遅延線で感度が高く、
グレーティングローブが少ない断層像を得ること。 【解決手段】 配列されたMチャンネルの振動子20〜
23と、これら振動子からの受信信号を選択・加算する
M入力・N出力(N<M)スイッチ25と、このスイッ
チのNチャンネルの出力に接続される遅延線26、27
と、受信指向性の偏向角に依存してスイッチの選択/結
合の状態を変化させる制御部28を備えることにより、
感度を高め、かつグレーティングローブの発生を抑圧す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子セクタ型の超
音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の超音波診断装置は、特開
平2―98344号公報に記載されたものが知られてい
る。図11は従来の超音波診断装置の構成を示してお
り、列状に配列された振動子2〜5に送信部6から駆動
パルスを印加すると、振動子2〜5から超音波が被検体
1に対し発射され、被検体1から反射してきた超音波を
再び振動子2〜5が受信し、その信号をA/D変換器、
ディジタル遅延回路等で構成される遅延線7〜10で遅
延し、その遅延された受診信号を加算部12で加算し、
信号処理部13で処理することにより、表示部において
断層像として表示される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波診断装置においては、断層像の分解能を高め
るためにより多くの振動子からの受信信号を遅延加算す
るには、より多くのチャンネル数の遅延線を用意しなけ
ればならない、という問題を有していた。
【0004】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、多くの振動子からの受信信号を少ない遅延部で処理
することにより、高感度、高分解能の優れた超音波診断
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、配列されたMチャンネルの振動子と、振動
子からの受信信号を選択・加算するM入力・N出力(N
<M)スイッチと、スイッチのNチャンネルの出力に接
続される遅延線を有し、受信指向性の偏向角に依存して
スイッチの選択/結合の状態を変化させるようにしたも
のである。本発明によれば、多くの振動子からの受信信
号を少ない遅延部で処理することができ、高感度、高分
解能の超音波診断装置が得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、配列されたMチャンネルの振動子と、振動子からの
受信信号を選択・加算するM入力・N出力(N<M)ス
イッチと、スイッチのNチャンネルの出力に接続される
遅延線と、受信指向性の偏向角に依存してスイッチの選
択/結合の状態を変化させる制御部を備えたものであ
り、偏向角が小である場合には、受信開口を拡大するこ
とにより分解能を高め、また偏向が大となる場合にも、
グレーティングローブの発生を回避し、受信分解能を高
めるという作用を有する。
【0007】また、請求項2に記載の発明は、偏向角が
小である場合には、隣接する複数チャンネルの振動子か
らの受信信号が選択・加算される割合が高く、偏向角が
大となるに従い、選択される受信信号の総数が減少し、
受信信号が加算されない割合を高めるものであり、受信
開口を拡大することにより分解能を高め、また偏向が大
となる場合にも、グレーティングローブの発生を回避
し、受信分解能を高めるという作用を有する。
【0008】また、請求項3に記載の発明は、偏向角が
大となるに従い、受信の指向する側の振動子からの受信
信号の選択を減少させるものであり、特に肋間から心臓
を走査するような場合において、偏向が大となる場合に
も、グレーティングローブの発生を回避し、受信分解能
を高めるという作用を有する。
【0009】また、請求項4に記載の発明は、選択され
た振動子の配列中央部からの受信信号がスイッチにおい
て加算される割合を配列周辺部に比べて少なくするもの
であり、受信開口に重み付けをするような場合において
分解能を高め、偏向が大となる場合にも、グレーティン
グローブの発生を回避し、受信分解能を高めるという作
用を有する。
【0010】また、請求項5に記載の発明は、偏向角が
小である場合には、隣接する複数チャンネルの振動子か
らの受信信号が選択加算される割合が高く、偏向角が大
では、1チャンネル以上離れた複数チャンネルの振動子
からの受信信号が選択・加算される割合を高くするもの
であり、偏向が大となる場合にも、グレーティングロー
ブの発生を回避し、受信分解能を高めるという作用を有
する。
【0011】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図10を用いて説明する。 (実施の形態)図1は本発明の実施の形態に係わる電子
セクタ型の超音波診断装置の概要を示す概略ブロック図
である。図1においてM(=4)チャンネルの配列され
た振動子20〜23は、超音波の送受信を行うものであ
る。図1においては説明を簡単にするためM=4とした
が、実際にはM=64程度が選ばれる。送信部24は、
振動子20〜23に時間間隔が制御された駆動パルスを
それぞれ印加することにより、被検体1に対して所定の
偏向角の方向にパルスのビームを送信することを可能に
する。振動子20〜23から送信されたビームは、被検
体1で反射され、再び振動子20〜23で受信される。
振動子20〜23で受信された受診信号は、M(=4)
入力のスイッチ25において選択・加算され、N(=2
<M)チャンネルの出力となる。実際にはN=M/2=
32程度が選ばれる。スイッチ25のN(=2)チャン
ネルの出力は、N(=2)個の遅延線26,27で遅延
される。遅延線26,27は、最近ではA/D変換器、
ディジタル遅延回路等で構成される場合が多い。遅延線
26,27の出力は、加算部29で加算され合成された
受信信号となる。送信部24が発生する駆動パルスの時
間間隔、遅延線26,27における遅延時間は、制御部
28で制御され、送受とも同一の偏向角のビーム方向が
得られる。制御部28は、送信部24、スイッチ25、
遅延線26,27を制御して偏向角を変化させ、セクタ
型の走査を可能にする。このセクタ型の走査で得られた
受信信号は、信号処理部30で処理され、表示部30に
おいて断層像として表示される。
【0012】以上のように構成された電子セクタ型の超
音波診断装置について、図2を用いてそのスイッチ25
の動作を説明する。まず、図2において、配列されたM
=16個の振動子e1〜e16のからの受信信号は、a
1〜a16のM(=16)チャンネルの入力を有するス
イッチに接続される。スイッチの入力a1〜a16は入
力バスに接続され、入力バスのあるものはN(=8)チ
ャンネル出力バスb1〜b8のいずれかに接続される。
例えば、入力a1とa2は、出力バスb1に接続されて
いる。従って、入力a1とa2は選択・加算されてい
る。図2(a)は偏向角が零度の状態を示し、振動子e
1〜e16からの受信信号は、スイッチで選択加算され
出力バスb1〜b8に出力され、遅延部へ接続される。
一方、図2(b)は、ビームが偏向された状態を示し、
振動子e7、e8からの受信信号はスイッチで選択され
るが、他の振動子からの受信信号と加算されない。ま
た、振動子e14〜16の受信信号は選択されていな
い。
【0013】図3は偏向角に応じて振動子がスイッチに
より選択・加算の状態が変化する様子を示している。図
中、sの値が大きい場合が偏向角が大きい状態に相当す
る。まず、s=1すなわち偏向角が零度においては、す
べての振動子が選択され、さらに隣接する2チャンネル
の振動子がペアとなって加算される。次に、ビームの偏
向角が小さい、s=2においては、配列の最も端にある
振動子e16からの受信信号が選択されない。次に、s
=2より偏向角が大きい、s=3においては、振動子e
16に隣接する振動子e15からの受信信号も選択され
ない。また、選択された、振動子e1〜e14の配列の
中央部に位置する振動子e8からの受信信号は、他の振
動子からの受信信号と加算されない。同様に、中央部に
位置する振動子e9からの受信信号も他の振動子からの
受信信号と加算されない。次に、s=4においては、振
動子e15に隣接する振動子e14からの受信信号が選
択されない。このようにして、振動子の配列の端から選
択されない振動子の数が増え、同時に、選択された振動
子の配列中央部の振動子については、他の振動子からの
受信信号と加算されないものが増加する。
【0014】ここで注意しなければならないのは、隣接
する2個の振動子をペア(以後、隣接ペアと呼ぶ)にし
たことにより、ビームの偏向角が大きくなると感度が低
下すること、および指向させたビームとは異なる方向に
グレーティングローブを生じることにより分解能を劣化
させることである。
【0015】図4は電子セクタ型の超音波診断装置で用
いられる振動子について、単独の振動子と2個の振動子
を隣接ペアにした場合の音場の指向性を示す図である。
図4から明らかなように、方位角度が零から40度程度
までは隣接ペアの方がより感度が高く、感度の低下に関
しては問題ないといえる。
【0016】図5は電子セクタ型の超音波診断装置で用
いられる振動子について隣接ペアにした場合に予想され
るグレーティングローブ角度の偏向角依存の例である。
この例では、ビームの偏向角がプラス20度において、
マイナス40度方向にグレーティングローブが現れてお
り、スイッチで隣接ペアを選択する割合を減らした方が
良いことが解る。
【0017】従って、図3に示すように、偏向角が小で
ある場合には、隣接する2チャンネルの振動子からの受
信信号が選択・加算される割合が高いことにより、少な
い受信部で感度を高くすることがき来る。また、偏向角
が大となるに従い、選択される受信信号の総数が減少
し、受信信号が加算されない割合を高めることにより、
グレーティングローブの発生を回避し、分解能の劣化を
低減することができる。
【0018】図6は図3において説明したスイッチの制
御において、受信の指向方向に位置する振動子からの受
信信号を選択しないようにした例である。図6(a)に
おいては、受信指向性は図の下側を向いており、振動子
の配列の下側部分からの受信信号は選択されない。この
状態において、隣接ペアの振動子は存在せず、グレーテ
ィングローブの影響はない。また、受信信号の総数が半
減するという問題が有るが、実際には選択されていない
部分の振動子については、肋骨の影響で受信は不可能な
状態に有り、選択されなかったことによる感度の低下の
影響はない。図6(b)においては、偏向角が零度の場
合でありすべての振動子が選択されている。この場合に
は、肋骨により受信を妨げられる振動子は少ないので、
すべての振動子を隣接ペアにした方が良い。図6(c)
においては、図6(a)と逆に受信指向性は図の上側を
向いており、振動子の配列の上側部分からの受信信号は
選択されない。従って、偏向角が大となるに従い、受信
の指向する側の振動子からの受信信号の選択を減少させ
ることにより、肋骨の隙間からの診断に適した少ない受
信部の電子セクタ型の走査が可能になる。
【0019】図7は図3のs=5に示すスイッチの選択
・加算の状態を変えた例である。図3のs=5において
は、12チャンネルの振動子が選択され、4組の隣接ペ
アが存在する。隣接ペアでない振動子は、互いに隣接し
ている。一方、図7のs' =5においては、隣接ペアで
ない振動子のあるものは、隣接ペアの振動子の間に位置
している。このようにすることにより、隣接ペアの振動
子が連続して並ぶことにより大きなレベルのグレーティ
ングローブが発生することを回避できる。また、隣接ペ
アでない振動子の割合は配列の中央部で高いため、例え
ば重み付けと呼ばれる、配列の辺縁部で受信感度を低下
させる手法を適用することにより、グレーティングロー
ブを発生させる隣接ペアの振動子からの受信信号の比率
を低下させることができる。従って、選択された振動子
の配列中央部からの受信信号が配列辺縁部に比べスイッ
チにおいて加算される割合を少なくすることにより、少
ない受信部でグレーティングローブの発生を抑圧するこ
とができる。
【0020】なお、以上の説明では隣接する2個の振動
子からの受信信号を加算した隣接ペアを用いたが、隣接
ペアの代わりに3個以上隣接する振動子からの受信信号
を加算したグループを用いても良い。
【0021】図8は図3とは異なるスイッチの選択・加
算の例である。図8のs=1においては偏向角は零度で
あり、振動子e1〜e16はすべて選択・加算される。
s=2は偏向角がある程度大きくなった状態であり、配
列の辺縁部について1チャンネル離れた2チャンネルの
振動子(以後、離れたペアと呼ぶ)からの信号が加算さ
れている。例えば振動子e14とe16からの信号が選
択・加算され、離れたペアを形成する。同様に振動子e
13とe15からの信号が選択・加算され、離れたペア
を形成し、これらの離れたペア同士がずれた状態で重な
り合っている。s=3はs=2よりも偏向角が大である
場合であり、配列中央部の振動子も離れたペアを形成し
ている。
【0022】図9は電子セクタ型の超音波診断装置で用
いられる振動子について、隣接ペアと2チャンネル離れ
たペアの音場の指向性を示す図である。図9において、
方位角度が零から30度程度までは、隣接ペアの感度が
高いが、30度を超えるあたりから離れたペアの感度が
高くなる。このように、偏向角が小である場合には、隣
接する2チャンネルの振動子からの受信信号が選択・加
算される割合が高く、偏向角が大では、1チャンネル以
上離れた2チャンネルの振動子からの受信信号が選択・
加算される割合を高くすることにより、感度の低下なら
びにグレーティングローブの発生を回避することができ
る。
【0023】図10は図8のs=2に示すスイッチの選
択・加算の状態を変えた例である。図8のs=2におい
ては、振動子e8とe9からの受信信号は隣接するチャ
ンネルの振動子からの受信信号に加算されている。一
方、図10のs' =2においては、振動子e8とe9か
らの受信信号は他の振動子からの受信信号と加算され
ず、選択される振動子の数が2チャンネル減少してい
る。このように、配列中央部の隣接ペアの割合を少なく
することにより、隣接ペアが多数並ぶことによるグレー
ティングローブの発生を回避することができる。
【0024】なお、一般に配列された振動子からの受信
信号を遅延する場合には、振動子が有する音波開口の中
心の座標をもとに遅延部の遅延時間が計算されるが、離
れたペアの場合には、2個の振動子により決まる中間の
座標の代わりに、配列の中央よりの振動子の座標で遅延
時間を計算しても良い。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、超音波診断装置
において、配列されたMチャンネルの振動子と、振動子
からの受信信号を選択・加算するM入力・N出力(N<
M)スイッチと、スイッチのNチャンネルの出力に接続
される遅延線と、受信指向性の偏向角に依存してスイッ
チの選択/結合の状態を変化させる制御部を備えること
により、少ない遅延部で、感度が高くグレーティングロ
ーブの発生を回避できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における超音波診断装置の
概略ブロック図
【図2】(a)は本発明の実施の形態におけるスイッチ
のある偏向角における動作を示す模式図(b)は本発明
の実施の形態におけるスイッチの他の偏向角における動
作を示す模式図
【図3】本発明の実施の形態におけるスイッチの選択・
加算の偏向角依存を示す模式図
【図4】隣接ペアの音場の指向性を示す特性図
【図5】隣接ペアにおけるグレーティングローブ角度の
偏向角依存を示す特性図
【図6】本発明の実施の形態におけるスイッチの選択・
加算の偏向角依存を示す模式図
【図7】本発明の実施の形態におけるスイッチの選択・
加算の偏向角依存を示す模式図
【図8】本発明の実施の形態におけるスイッチの選択・
加算の偏向角依存を示す模式図
【図9】離れたペアの音場の指向性を示す特性図
【図10】本発明の実施の形態におけるスイッチの選択
・加算の偏向角依存を示す模式図
【図11】従来の超音波診断装置の概略ブロック図
【符号の説明】
1 被検体 20〜23 振動子 24 送信部 25 スイッチ 26,27 遅延線 28 制御部 29 加算部 30 信号処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 嘉彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 4C301 BB02 EE07 EE15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列されたMチャンネルの振動子と、振
    動子からの受信信号を選択・加算するM入力・N出力
    (N<M)スイッチと、スイッチのNチャンネルの出力
    に接続される遅延線と、受信指向性の偏向角に依存して
    スイッチの選択/結合の状態を変化させる制御部とを備
    えたことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 偏向角が小である場合には、隣接する複
    数チャンネルの振動子からの受信信号が選択・加算され
    る割合が高く、偏向角が大となるに従い、選択される受
    信信号の総数が減少し、受信信号が加算されない割合を
    高めることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装
    置。
  3. 【請求項3】 偏向角が大となるに従い、受信の指向す
    る側の振動子からの受信信号の選択を減少させることを
    特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 選択された振動子の配列中央部からの受
    信信号がスイッチにおいて加算される割合を配列周辺部
    に比べて少なくすることを特徴とする請求項2記載の超
    音波診断装置。
  5. 【請求項5】 偏向角が小である場合には、隣接する複
    数チャンネルの振動子からの受信信号が選択加算される
    割合が高く、偏向角が大では、1チャンネル以上離れた
    複数チャンネルの振動子からの受信信号が選択・加算さ
    れる割合を高くすることを特徴とする請求項1記載の超
    音波診断装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001238882A (ja) * 2000-02-28 2001-09-04 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
US7322936B2 (en) 2003-06-25 2008-01-29 Aloka Co., Ltd. Ultrasound diagnosis apparatus
JPWO2006006460A1 (ja) * 2004-07-08 2008-04-24 株式会社日立メディコ 超音波撮像装置
US7798967B2 (en) 2006-12-19 2010-09-21 Aloka Co., Ltd. Ultrasound diagnosis apparatus
CN105769241A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 柯尼卡美能达株式会社 超声波诊断装置

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