JP2001286467A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
係り、特に2次元配列振動子を内蔵した超音波探触子
(以下、2次元探触子という。)を用いて被検体内を3次
元画像化することができる超音波診断装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to an ultrasonic probe incorporating a two-dimensionally arrayed transducer.
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of forming a three-dimensional image of the inside of a subject using a two-dimensional probe (hereinafter, referred to as a two-dimensional probe).
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波診断装置は複数の振動子がアレー
状に配列された超音波探触子(以下、1次元探触子とい
う。)を用いる物が現在も主流をなしているが、最近、
他のモダリティ、例えばX線CT装置やMRI装置の分
野における3次元画像診断の有用性の認識が高まるにつ
れ、超音波画像診断の分野でも被検体内を3次元画像で
表示し、診断に供する装置が研究・開発されている。超
音波診断装置において3次元画像を得るための超音波ビ
ームのスキャン方法には、超音波ビームのスキャン方向
に交差する方向へ1次元探触子を手動または機械的に被
検体の体表で移動する方法と、探触子を2次元化して被
検体内を超音波ビームで電子的に3次元スキャンする方
法とがあるが、前者は3次元計測のために凹凸のある被
検体の体表で探触子を体表に接触させながら手動でまた
は機械的に移動することが難しく、後者が有望視されて
いる。2. Description of the Related Art Ultrasonic diagnostic apparatuses which use an ultrasonic probe (hereinafter referred to as a one-dimensional probe) in which a plurality of transducers are arranged in an array form are still in use today. Recently,
As the recognition of the usefulness of three-dimensional image diagnosis in other modalities, for example, the field of X-ray CT apparatus and MRI apparatus, the apparatus for displaying the inside of a subject with a three-dimensional image in the field of ultrasonic image diagnosis and providing the diagnosis is also provided. Are being researched and developed. An ultrasonic beam scanning method for obtaining a three-dimensional image in an ultrasonic diagnostic apparatus includes moving a one-dimensional probe manually or mechanically on a body surface of a subject in a direction intersecting a scanning direction of the ultrasonic beam. There are two methods: one is to make the probe two-dimensional and the other is to electronically three-dimensionally scan the inside of the subject with an ultrasonic beam. It is difficult to manually or mechanically move the probe while making contact with the body surface, and the latter is promising.
【0003】2次元探触子は従来の1次元アレー探触子
の細長い棒状の振動子素子を長さ方向に複数に分割した
構造となる、この2次元探触子を実際の医療診断に用い
ようとすると、振動子数が64×64個程度必要とされ
る。この場合、振動子数が4,096個にもなる。この
2次元探触子で被検体内をセクタスキャン方式で3次元
計測する場合、1本のビームを形成するために4,09
6個の振動子全てを駆動する。したがって4,096個
の振動子の全てに遅延回路を設ける必要がある。このた
め,装置は大型化し、装置が高価になる。このために
4,096個の振動子を間引いて256個の振動子で送
受信する方法が提案されている。A two-dimensional probe has a structure in which an elongated rod-shaped transducer element of a conventional one-dimensional array probe is divided into a plurality of elements in a longitudinal direction. This two-dimensional probe is used for actual medical diagnosis. In this case, the number of transducers is required to be about 64 × 64. In this case, the number of transducers is as large as 4,096. When three-dimensional measurement of the inside of the subject is performed by the two-dimensional probe using a sector scan method, 4,09
Drive all six transducers. Therefore, it is necessary to provide delay circuits for all of the 4,096 transducers. For this reason, the device becomes large and the device becomes expensive. For this purpose, a method has been proposed in which 4,096 transducers are thinned out and transmitted and received by 256 transducers.
【0004】また、遅延回路数(整相回路のチャンネル
数と同義)を少なくするために、2次元探触子の振動子
を同心円状に複数の振動子群を構成するようにし、振動
子群の各群毎に同一遅延時間を与えて超音波の送受信を
行うことが提案されている。これはフレネルリング束ね
方式と称され、リニアスキャン方式には有効である。Further, in order to reduce the number of delay circuits (synonymous with the number of channels of the phasing circuit), the transducers of the two-dimensional probe are formed into a plurality of transducer groups in a concentric manner. It has been proposed to transmit and receive ultrasonic waves by giving the same delay time to each group. This is called a Fresnel ring bundling method and is effective for a linear scan method.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】心臓の検査に用いるこ
とが多いセクタスキャン型の探触子は、生体の肋骨の間
から心臓にめがけて超音波ビームを送受信するために、
探触子の送受信面積を大きくすることができない。ま
た、2次元探触子は振動子をアレー状に配置した1次元
探触子と比較し、振動子素子の大きさが当然に小さい。A sector scan type probe which is often used for examination of the heart transmits and receives an ultrasonic beam from between the ribs of a living body to the heart.
The transmitting and receiving area of the probe cannot be increased. Also, the size of the transducer element of the two-dimensional probe is naturally smaller than that of the one-dimensional probe in which the transducers are arranged in an array.
【0006】したがって、遅延回路を少なくするために
振動子を間引いて用いると、探触子の感度低下を招き、
得られる信号のS/Nが低下し,画質も低下することと
なる。そのために,単純には遅延回路を少なくすること
はできない。Therefore, if the transducers are thinned and used to reduce the number of delay circuits, the sensitivity of the probe is lowered,
The S / N of the obtained signal is reduced, and the image quality is also reduced. Therefore, the number of delay circuits cannot be simply reduced.
【0007】本発明は上記に鑑みてなされたもので、そ
の第1の目的は、遅延回路数が少なくても2次元探触子
を用いてS/Nの良い画像が得られるセクタスキャンの
可能な超音波診断装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and a first object of the present invention is to enable a sector scan in which an image with a good S / N can be obtained using a two-dimensional probe even if the number of delay circuits is small. It is to provide a simple ultrasonic diagnostic apparatus.
【0008】また、本発明の第2の目的は、2次元探触
子を用いて被検体内を3次元セクタスキャンできる超音
波診断装置を提供することにある。It is a second object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing a three-dimensional sector scan of a subject using a two-dimensional probe.
【0009】さらに本発明の第3目的は2次元探触子を
用いて被検体内を高速で3次元セクタスキャンできる超
音波診断装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus which can scan a subject at high speed in a three-dimensional sector using a two-dimensional probe.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が
2次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波振
動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
前記超音波の送受信方向を送受信サイクル毎に変更する
手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振
動子素子群の選択パターンを変更する手段と、各振動子
素子へ超音波振動子選択パターンに応じた遅延時間を与
える手段とを備えたことを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. A plurality of transducer element groups are selected from the transducers in a concentric ring shape, ultrasonic waves to be transmitted and received are formed by giving different delay times to the respective element groups, an ultrasonic image is formed from the received signals, and a display device is provided. In an ultrasonic diagnostic apparatus for displaying an image to
Means for changing the transmission / reception direction of the ultrasonic wave for each transmission / reception cycle, means for changing the selection pattern of the ultrasonic transducer element group according to the beam direction of the transmission / reception, and ultrasonic transducer selection for each transducer element Means for providing a delay time according to the pattern.
【0011】また、本発明は上記課題を解決するため
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、送受信時に、
前記振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームラ
イン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から配列
振動子面へ下した垂線が配列振動子面と交差する点を同
心リングの中心として送受波時の前記同心リング状振動
子群を選択する手段と、前記超音波ビームライン上の受
波フォーカス点の移動とともに前記リング状振動子群の
選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴としてい
る。According to another aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. A plurality of transducer element groups are selected in a ring shape, an ultrasonic beam for transmission and reception is formed by giving a different delay time to each element group, an ultrasonic image is formed from the received signal, and an image is displayed on a display device. In ultrasonic diagnostic equipment, at the time of transmission and reception,
The center of the concentric ring is defined by the point at which the perpendicular line from the focus point of the transmitting or receiving wave positioned on the ultrasonic beam line in the direction inclined to the transducer array plane to the array transducer plane intersects the array transducer plane. Means for selecting the concentric ring-shaped transducer group at the time of transmission / reception, and means for moving a selected center of the ring-shaped transducer group together with movement of a reception focus point on the ultrasonic beam line. It is characterized by.
【0012】さらに本発明は上記課題を解決するため
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、超音波の送受
信方向を配列振動子面の所定位置に固定して3次元方向
へ設定する手段と、送受信時に、前記振動子配列面に対
し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波
又は受波のフォーカス点から配列振動子面へ下した垂線
が配列振動子面と交差する点を同心リングの中心として
送受波時の前記同心リング状振動子群を選択する手段
と、前記超音波ビームライン上の受波フォーカス点の移
動とともに前記リング状振動子群の選択中心を移動する
手段とを備えたことを特徴としている。According to another aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged two-dimensionally, and concentric with the ultrasonic transducer. A plurality of transducer element groups are selected in a ring shape, ultrasonic waves for transmission and reception are formed by giving different delay times to the respective element groups, an ultrasonic image is formed from the received signal, and an ultrasonic image is displayed on a display device. A means for setting the transmission / reception direction of the ultrasonic wave at a predetermined position on the arrayed transducer surface in a three-dimensional direction in the ultrasonic diagnostic apparatus; Means for selecting the concentric ring-shaped vibrator group at the time of transmission / reception with a point at which a perpendicular line from the focus point of the transmitting or receiving wave positioned to the arrayed oscillator surface intersects with the arrayed oscillator surface located at the center of the concentric ring And the ultrasonic beam It is characterized by comprising a means for moving the selected center of the ring-shaped transducer groups with the movement of the reception focus point on in.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。図8は本発明を実施するための超音
波診断装置の全体構成を示すブロック図である。図にお
いて、10は直交する2方向のそれぞれの方向へM個及
びN個、すなわちM×N個の2次元配列振動子20を有
した2次元探触子で、2次元配列振動子20を図には省
略されたケースに収納すると共に、ケース内部に2次元
配列振動子20を超音波ビームの送受信サイクル毎に切
換え選択するスイッチング回路部30が収納されてい
る。40はスイッチ制御部で、前記スイッチング回路3
0へ振動子選択のための信号を供給するものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus for implementing the present invention. In the drawing, reference numeral 10 denotes a two-dimensional probe having M and N, that is, M × N two-dimensional array transducers 20 in each of two orthogonal directions. And a switching circuit unit 30 for switching and selecting the two-dimensional arrayed transducers 20 for each transmission / reception cycle of the ultrasonic beam is accommodated in the case. Reference numeral 40 denotes a switch control unit, and the switching circuit 3
A signal for selecting an oscillator is supplied to 0.
【0014】50は送信時と受信時とで信号の通過方向
を変更する送受分離回路、60は超音波を被検体内へ送
信するために超音波振動子へ駆動信号を供給するための
送波部で従来から公知のパルス発生回路と増幅回路と送
信用遅延回路とを有している。70は受波整相部で、被
検体内に打ち出された超音波により被検体内で反射した
反射波(エコー)が超音波振動子で電気的信号(エコー信
号)に変換された信号を入力して、所定方向から受信し
たように超音波ビーム信号を形成して出力するもので、
これも従来から公知の遅延回路と加算回路とで構成され
ている。80は信号処理部で、前記受波整相部70から
出力されたエコー信号を画像化するための前処理とし
て、対数変換処理、フィルタ処理、γ補正等を行うもの
である。Reference numeral 50 denotes a transmission / reception separation circuit for changing a signal passing direction between transmission and reception, and reference numeral 60 denotes a transmission wave for supplying a drive signal to an ultrasonic transducer for transmitting an ultrasonic wave into a subject. The circuit includes a conventionally known pulse generation circuit, an amplification circuit, and a transmission delay circuit. Reference numeral 70 denotes a wave receiving and phasing unit, which receives a signal obtained by converting a reflected wave (echo) reflected in the object by an ultrasonic wave emitted into the object into an electric signal (echo signal) by an ultrasonic vibrator. And forming and outputting an ultrasonic beam signal as received from a predetermined direction,
This also includes a conventionally known delay circuit and an addition circuit. Reference numeral 80 denotes a signal processing unit which performs logarithmic conversion processing, filter processing, γ correction, and the like as pre-processing for imaging the echo signal output from the reception phasing unit 70.
【0015】90は信号処理部80から超音波ビームの
走査毎に出力されてくる信号を必要に応じてデジタル化
して入力し蓄積し画像データを形成するとともに、画像
表示装置の走査に応じて出力する、すなわち超音波走査
と表示走査との走査変換を行うスキャンコンバータで、
従来からこの分野においては、デジタルスキャンコンバ
ータ(DSC)として良く知られているものである。Reference numeral 90 denotes a signal output from the signal processing unit 80 for each scan of the ultrasonic beam, which is digitized as necessary, input and stored to form image data, and output according to the scan of the image display device. That is, a scan converter that performs scan conversion between ultrasonic scanning and display scanning,
Conventionally, in this field, it is well known as a digital scan converter (DSC).
【0016】100は前記デジタルスキャンコンバータ
90から出力された画像データをD/A変換して輝度信
号へ変換し、画像として表示する表示装置であり、通常
はCRTモニタを有している。200は上記の各構成要
件を直接的又は間接的に制御して超音波の送受信と画像
表示を行わせる中央演算ユニット(CPU)である。A display device 100 converts the image data output from the digital scan converter 90 into a luminance signal by D / A conversion and displays the image as an image, and usually has a CRT monitor. Reference numeral 200 denotes a central processing unit (CPU) that directly or indirectly controls each of the above-described components and performs transmission and reception of ultrasonic waves and image display.
【0017】次に、上記構成の装置の動作を簡単に説明
する。2次元探触子10を被検体の検査部位の体表に当
接し、図示を省略した操作盤から送波フォーカス深度等
のスキャンパラメータを入力した後、超音波スキャン開
始指令を入力する。すると、CPU200が各ユニット
を制御し超音波スキャンを開始する。先ず、CPU20
0はスイッチ制御部40及び送波部60に対し、最初の
送波における振動子の選択指令と、駆動パルス出力指令
及び前記送波フォーカス深度に対応し遅延時間を設定す
る指令を出力する。これら指令が実行されると、送波部
60から駆動パルスが送波遅延回路を介して2次元探触
子10へ供給される。2次元探触子10内のスイッチン
グ回路30はCPU200の指令により、後述の同心円
リング状振動子群を形成するように送波遅延回路と振動
子の駆動パルス入力ラインを接続しており、各リング状
振動子は駆動パルスが入力すると、所定の周波数で振動
し、超音波を順次被検体内へ送波する。Next, the operation of the above-described apparatus will be briefly described. The two-dimensional probe 10 is brought into contact with the body surface of the subject to be examined, and after inputting scan parameters such as a transmission focus depth from an operation panel (not shown), an ultrasonic scan start command is input. Then, the CPU 200 controls each unit and starts an ultrasonic scan. First, the CPU 20
0 outputs to the switch control unit 40 and the wave transmitting unit 60 a vibrator selection instruction in the first transmission, a drive pulse output instruction, and an instruction to set a delay time corresponding to the transmission focus depth. When these commands are executed, a driving pulse is supplied from the transmitting unit 60 to the two-dimensional probe 10 via the transmitting delay circuit. The switching circuit 30 in the two-dimensional probe 10 connects the transmission delay circuit and the driving pulse input line of the vibrator so as to form a concentric ring-shaped vibrator group to be described later according to a command from the CPU 200. When a driving pulse is input, the vibrator vibrates at a predetermined frequency and sequentially transmits ultrasonic waves into the subject.
【0018】被検体内へ送波された超音波は、生体内の
組織や臓器の音響インピーダンスの異なる面でその一部
が反射されエコーとして探触子10方向へ反射する。こ
のエコーを受信するために、CPU200は受信系を制
御する。先ず送波の終了と共にスイッチング回路30へ
受信のための振動子と受波整送部を接するための切換え
選択を行う。この受信の振動子選択も送波時と同様に同
心円のリング状振動子群を形成するが、その詳細は後ほ
ど説明する。この振動子切換え選択と共に、受波整送部
70に対する受信遅延時間の制御を行う。The ultrasonic wave transmitted into the subject is partially reflected on the surface of the tissue or organ in the living body where the acoustic impedance is different, and is reflected toward the probe 10 as an echo. In order to receive this echo, CPU 200 controls the receiving system. First, at the same time as the end of the transmission, the switching circuit 30 is switched to select the oscillator for reception and the reception and transmission unit. The selection of the transducer for reception also forms a concentric ring-shaped transducer group as in the case of the transmission, and details thereof will be described later. Along with the selection of the transducer switching, the control of the reception delay time for the wave receiving and transmitting unit 70 is performed.
【0019】これによって被検体内の浅い部位から深い
部位へと超音波が伝播して行くにつれて生ずるエコーが
受信され、各受信遅延回路から出力されたエコー信号は
受波整送部70の加算回路で加算され、受信ビームのエ
コー信号となって信号処理部80へ出力される。信号処
理部80は、入力したエコー信号に対し前述の処理を行
いDSC90へ処理後の信号を出力する。DSC90は
入力した信号をメモリへ記憶し、表示装置100へ表示
の同期信号に対応して記憶内容を読み出して出力する。
以上の動作が終了すると、CPU200は超音波の送受
信方向を変更して2回目、3回目、…というように順次
超音波の送受信方向を変更して上記動作を繰り返す。As a result, echoes generated as the ultrasonic wave propagates from a shallow portion to a deep portion in the subject are received, and the echo signals output from the respective reception delay circuits are added to the addition circuit of the reception and transmission section 70. And output as an echo signal of the received beam to the signal processing unit 80. The signal processing unit 80 performs the above-described processing on the input echo signal and outputs the processed signal to the DSC 90. The DSC 90 stores the input signal in the memory, and reads out and outputs the stored content to the display device 100 in accordance with the display synchronization signal.
When the above operation is completed, the CPU 200 changes the transmission / reception direction of the ultrasonic wave and sequentially changes the transmission / reception direction of the ultrasonic wave in the second, third, and so on, and repeats the above operation.
【0020】この送受信の繰り返しにおいて、超音波ビ
ームは配列振動子面の所定位置を円錐の頂点とするよう
に常に基点となるように多数方向へ変更される。この結
果、被検体内を超音波ビームは3次元セクタスキャンす
ることになる。In the repetition of transmission and reception, the ultrasonic beam is changed in many directions so that a predetermined position on the arrayed transducer surface is always set as the base point so as to be the vertex of the cone. As a result, the ultrasonic beam performs a three-dimensional sector scan inside the subject.
【0021】次に、本発明における超音波送受信の際の
振動子選択状態を詳細に説明する。図3は2次元探触子
10に内蔵された2次元配列振動子20の中央に送受信
の超音波ビームを形成する模式図を示している。図3
(a)、図3(b)に示す同心円は、この同心円状の振動子
が群として選択されることを示している。つまり、各同
心円を境界として、各同心円に挟まれた領域に存在する
振動子群には同一の遅延時間を付与される。図3(a)に
おいて扇状の直線群はリング状に選択された各リング状
振動子群から放射された超音波がF点(フォーカス点)
で収束する状態、及び点Fから反射した超音波が各リン
グ状振動子群へ向かう状態を示している。なお、図3
(b)では2次元配列振動子の数を直交するX方向とY方
向とに7×7=49個で示してあるが、診断用には縦、
横の両方向に64×64=4,096個程度の配列を成
すもので、リング状に選択される素子群はもっと微細に
数多くの同心円を描くことになる。なお、F点から一つ
のリングを形成する各振動子までの距離は、リングの内
周に位置する振動子までの距離と、リングの外周に位置
する振動子までの距離とで若干の相違が生じる。したが
って、リングの内周に位置する振動子とリングの外周に
位置する振動子とに同一の遅延時間を与えるには、リン
グの内周と外周の径の差に限界を設けた方が好ましい結
果を得られることとなる。Next, a detailed description will be given of a transducer selection state in transmitting and receiving an ultrasonic wave according to the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram of forming a transmitting and receiving ultrasonic beam at the center of the two-dimensional array transducer 20 built in the two-dimensional probe 10. FIG.
(a) and the concentric circles shown in FIG. 3 (b) indicate that the concentric vibrators are selected as a group. That is, the same delay time is given to the vibrator group existing in the region sandwiched between the concentric circles, with each concentric circle as a boundary. In FIG. 3A, the fan-shaped straight line group is a point F (focus point) at which an ultrasonic wave radiated from each ring-shaped vibrator group selected in a ring shape.
And a state where the ultrasonic wave reflected from the point F is directed to each ring-shaped vibrator group. Note that FIG.
In (b), the number of two-dimensional array transducers is shown as 7 × 7 = 49 in the orthogonal X and Y directions.
An array of about 64 × 64 = 4,096 elements is formed in both lateral directions, and the element group selected in a ring shape draws many finer concentric circles. The distance from the point F to each of the vibrators forming one ring is slightly different between the distance to the vibrator located on the inner periphery of the ring and the distance to the vibrator located on the outer periphery of the ring. Occurs. Therefore, in order to give the same delay time to the vibrator positioned on the inner circumference of the ring and the vibrator positioned on the outer circumference of the ring, it is preferable to limit the difference between the diameters of the inner circumference and the outer circumference of the ring. Will be obtained.
【0022】このリングの内周と外周の径の差が大きい
と、超音波の位相の問題がクローズアップされてくるこ
とになる。すなわち、リング状振動子を形成する複数の
振動子の入出力ラインはスイッチング回路によって束ね
状態(共通接続)とされるため、リング状振動子のリン
グ幅が広いと、送波フォーカスが甘くなり、また受波エ
コーの相殺現象が生じてしまう。つまり、整相の精度が
低下することとなる。特に、受波時に被検体内からのエ
コーが振動子面へ斜め方向から帰ってくる場合には、リ
ング内周側振動子とリング外周側振動子において受信エ
コーに位相差があるため、それらのエコーが逆位相とな
るほどのリング幅の場合には、それらの振動子の出力が
束ね加算されることでエコー信号の低下をきたす。この
影響を少なくするためには、リングの幅をエコー信号の
少なくとも1/4波長以下、さらに望ましくは1/8波
長程度にすると良い。If the difference between the inner and outer diameters of the ring is large, the problem of the phase of the ultrasonic wave will be highlighted. That is, since the input / output lines of the plurality of vibrators forming the ring-shaped vibrator are bundled (common connection) by the switching circuit, if the ring width of the ring-shaped vibrator is large, the transmission focus becomes weak, Further, a cancellation phenomenon of the received echo occurs. That is, the phasing accuracy is reduced. In particular, when an echo from the inside of the subject returns to the transducer surface in an oblique direction at the time of receiving a wave, there is a phase difference between the received echoes in the ring inner peripheral transducer and the ring outer peripheral transducer. If the ring width is such that the echoes are out of phase, the outputs of those vibrators are bundled and added, causing a reduction in the echo signal. In order to reduce the influence, the width of the ring is preferably set to at least 1/4 wavelength or less, more preferably about 1/8 wavelength of the echo signal.
【0023】次に、超音波ビームを振動子面に対し斜め
方向へ振る場合について説明する。図4の例は、超音波
ビームを配列振動子面に対し斜め方向に振る際の素子群
の選択状態を示している。図4(a)及び図4(b)に示す
同心円は、この同心円上の振動子が群として選択される
ことを示している。各同心円を境界として、各同心円に
挟まれた領域に存在する振動子群には同一の遅延時間を
付与される。上記図3に示す例では中央のリングが配列
振動子面内に位置しているが、超音波ビームが振動子面
と成す角度が大きくなると、図4に示すようにリングの
中心が配列振動子面の端面または配列振動子面内からは
み出すようにリング状振動子群を選択することになる。Next, a case where the ultrasonic beam is oscillated in an oblique direction with respect to the transducer surface will be described. The example of FIG. 4 shows a selected state of the element group when the ultrasonic beam is swung obliquely with respect to the arrayed transducer plane. The concentric circles shown in FIGS. 4A and 4B indicate that the transducers on the concentric circles are selected as a group. With the concentric circles as boundaries, the same delay time is given to the vibrator group existing in the region sandwiched between the concentric circles. In the example shown in FIG. 3, the center ring is located in the plane of the arrayed transducers. However, when the angle formed by the ultrasonic beam with the plane of the transducer becomes large, the center of the ring is arranged as shown in FIG. The ring-shaped vibrator group is selected so as to protrude from the end face of the plane or from within the arrayed vibrator plane.
【0024】フォーカス点Fから2次元配列振動子面へ
下した垂線の位置にある振動子群に最大の遅延時間を与
え、その外周に位置する振動子群へ順次最大の遅延時間
より短い遅延時間を与え、それらの各振動子群へフォー
カス点Fと配列振動子面との距離に応じた遅延時間を制
御すると、超音波ビームを振動子面へ垂直方向に形成す
ることができる。したがって、上記超音波ビームを超音
波の送受信サイクル毎に移動することでリニアスキャン
を実行することができ、同心円状の振動子選択状態を2
次元配列振動子面上でX方向とY方向との2方向へ順次
移動することにより、超音波ビームを2次元走査でき、
これにより被検体内を3次元リニアスキャンすることが
できる。The maximum delay time is given to the vibrator group located at the position of the perpendicular line from the focus point F to the plane of the two-dimensional array of vibrators, and the vibrator group located on the outer periphery is sequentially given a delay time shorter than the maximum delay time When the delay time corresponding to the distance between the focus point F and the arrayed transducer plane is controlled for each transducer group, an ultrasonic beam can be formed in a direction perpendicular to the transducer plane. Therefore, the linear scan can be executed by moving the ultrasonic beam in each transmission / reception cycle of the ultrasonic wave, and the concentric transducer selection state is changed to two.
By sequentially moving in two directions of the X direction and the Y direction on the plane of the two-dimensional array transducer, the ultrasonic beam can be two-dimensionally scanned,
Thus, a three-dimensional linear scan can be performed inside the subject.
【0025】なお、図3(b)と図4(b)とを比較する
と、同心円の数が相違するようになるので、遅延時間を
設定または制御する整相回路の数(チャンネル数)は設定
される同心円の最大数と同数を必要とする。When comparing FIG. 3 (b) and FIG. 4 (b), the number of concentric circles becomes different, so that the number of phasing circuits (the number of channels) for setting or controlling the delay time is set. Need the same number as the maximum number of concentric circles.
【0026】次に、本実施形態におけるセクタスキャン
の送受信原理を次に説明する。通常、セクタスキャン
は、複数のビームが広げた扇の骨のようになる。図1は
扇の中心線方向へ超音波ビームを形成する場合、すなわ
ち図2を側面方向から見た図を示す。超音波ビームの送
信は、図1(a)に示すように、2次元配列振動子20
の同心円の中心に有る振動子を通り2次元配列振動子面
へ垂直な直線BL1上の所定の点をフォーカス点Ftと
なるように各同心円上の素子群毎に所定の遅延時間を与
えて超音波の送信を行う。すると、各振動子群から超音
波がそのフォーカス点Ftへ同位相で到達するように順
次放射される。そして、体内を超音波が伝播する過程
で、音響インピーダンスの異なる組織が存在すると、超
音波の一部が反射し、探触子方向へ反射波(エコー)と
して戻ってくる。このエコーを図1(b)に示すように
複数の同心円状振動子群で受信する。この受信に際し、
リング状振動子の選択状態を固定して、各振動子群の出
力信号(エコー信号)には受波整相部70により扇の中
心に位置する直線BL1上の浅い位置から深い位置へ順
次受信フォーカス点Frを移動するように遅延時間をダ
イナミックに変更する。この受信時には受波フォーカス
点Frを直線BL1上で深さが深くなる方向へ移動する
ように遅延時間が制御される。また、上記したように、
当然にセクタスキャンを行うには超音波ビームを扇形に
振る必要がある。この超音波ビームを振動子配列面に対
し傾斜させることを、本発明では以下に説明するように
同心円の選択パターンを移動することで対応する。Next, the transmission / reception principle of the sector scan in this embodiment will be described. Typically, a sector scan looks like a fan bone with multiple beams spread out. FIG. 1 shows a case where an ultrasonic beam is formed in the direction of the center line of the fan, that is, FIG. The transmission of the ultrasonic beam is performed by the two-dimensional array transducer 20 as shown in FIG.
A predetermined delay time is given to each element group on each concentric circle so that a predetermined point on a straight line BL1 passing through the vibrator at the center of the concentric circle and perpendicular to the two-dimensional array vibrator plane becomes a focus point Ft. Transmits sound waves. Then, ultrasonic waves are sequentially emitted from the transducer groups so as to reach the focus point Ft in the same phase. Then, if there is a tissue having a different acoustic impedance during the propagation of the ultrasonic wave in the body, a part of the ultrasonic wave is reflected and returns as a reflected wave (echo) toward the probe. This echo is received by a plurality of concentric transducer groups as shown in FIG. Upon receiving this,
With the selected state of the ring-shaped vibrator fixed, the output signal (echo signal) of each vibrator group is sequentially received from the shallow position to the deep position on the straight line BL1 located at the center of the fan by the wave receiving phasing unit 70. The delay time is dynamically changed so as to move the focus point Fr. At the time of this reception, the delay time is controlled so that the reception focus point Fr is moved on the straight line BL1 in the direction of increasing the depth. Also, as mentioned above,
Naturally, it is necessary to oscillate the ultrasonic beam in a sector shape in order to perform a sector scan. In the present invention, this ultrasonic beam is inclined with respect to the transducer array plane by moving a concentric selection pattern as described below.
【0027】ビームを扇の中心方向から偏向させる場合
の送受信について図2を用いて説明する。図2(a)に
示すように配列振動子の中心からずれた位置にある送波
フォーカス点Ftへ超音波が同時(同位相で)に到達す
るように各振動子群へ遅延時間を与えるのは上記と同様
であるが、この時に、同心円状振動子群の選択が上記と
は異なる。すなわち、この場合は図2(a)に示すよう
に送波フォーカス点Ftから配列振動子面へ下した垂線
Lが配列振動子面と交わった位置を同心円の中心とし
て、同心円の振動子群を選択する。この際に、フォーカ
ス点Ftの位置によって、フォーカス点Ftから配列振
動子面へ下した垂線がL1のように配列振動子から外れ
ることもある。これによって、各振動子群から放射され
た超音波は同時に送波フォーカス点Ftへ同時に到達す
る。The transmission and reception when the beam is deflected from the center of the fan will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, a delay time is given to each transducer group so that ultrasonic waves reach the transmission focus point Ft at a position shifted from the center of the arrayed transducers simultaneously (in the same phase). Is the same as described above, but at this time, the selection of the concentric vibrator group is different from the above. That is, in this case, as shown in FIG. 2A, a concentric oscillator group is defined as a center of a concentric circle at a position where a perpendicular L drawn from the transmission focus point Ft to the arrayed oscillator surface intersects the arrayed oscillator surface. select. At this time, depending on the position of the focus point Ft, a perpendicular line from the focus point Ft to the arrayed transducer surface may deviate from the arrayed transducer as indicated by L1. Thereby, the ultrasonic waves radiated from the respective transducer groups simultaneously reach the transmission focus point Ft at the same time.
【0028】この送波により生ずるエコーの受信は図2
(b)に示すように行われる。受信ビームの方向は受波
フォーカス点Frと2次元配列振動子20の中心とを結
ぶ直線BL2として配列振動子面へ傾斜して設定され、
この受信ビームラインBL2上で受波フォーカス点Fr
をダイナミックに移動する。今、図2(b)の位置に受
波フォーカス点Frを想定すると、この受波フォーカス
点Frから反射したエコーを受信するために形成される
同心円状振動子群の選択は、受波フォーカス点Frから
振動子面へ下した垂線L1が振動子面と交差した点を中
心として行われる。送波された超音波が被検体内を進行
するにつれて、受波フォーカス点が受信ビームラインB
L2上を深い方向へ移動するが、受信ビームラインBL
2が配列振動子面に対し傾斜しているので、受波フォー
カス点Frから配列振動子面へ下した垂線が振動子面と
交わる点は振動子面上で図示では右方向へ移動し、垂線
もL3のように移動する。この受波フォーカス点Frの
移動につれて、同心リング状振動子群の選択も移動され
る。このように、受波フォーカス点Frを移動すること
で、セクタスキャンの斜め方向の1受信ビームが形成さ
れる。そして、この受信ビーム方向を送受信サイクル毎
に所定角度ずつ変更することでセクタスキャンが行え
る。また、前記扇の中心方向と、上記傾斜方向を円錐の
頂部の立体角内での多数方向とに設定して超音波走査を
行えば、被検体内を3次元的にセクタスキャンすること
ができる。The reception of the echo generated by this transmission is shown in FIG.
This is performed as shown in FIG. The direction of the reception beam is set as a straight line BL2 connecting the reception focus point Fr and the center of the two-dimensional array transducer 20 so as to be inclined toward the array transducer plane,
The reception focus point Fr on this reception beam line BL2
Move dynamically. Now, assuming a reception focus point Fr at the position of FIG. 2B, the selection of the concentric vibrator group formed to receive the echo reflected from the reception focus point Fr depends on the reception focus point Fr. The process is performed centering on a point where a perpendicular line L1 descended from Fr to the vibrator plane intersects the vibrator plane. As the transmitted ultrasonic wave travels through the subject, the reception focus point changes to the reception beam line B.
L2 moves in a deep direction, but the receiving beam line BL
2 is inclined with respect to the arrayed oscillator plane, the point at which the perpendicular line from the reception focus point Fr to the arrayed oscillator plane intersects the oscillator plane moves rightward in the figure on the oscillator plane, and the perpendicular line Also moves like L3. As the wave receiving focus point Fr moves, the selection of the concentric ring-shaped vibrator group also moves. As described above, by moving the reception focus point Fr, one reception beam in the oblique direction of the sector scan is formed. The sector scan can be performed by changing the direction of the reception beam by a predetermined angle in each transmission / reception cycle. If the ultrasonic scanning is performed with the center direction of the fan and the inclination direction set to a number of directions within the solid angle of the top of the cone, the subject can be three-dimensionally sector-scanned. .
【0029】2次元探触子を用いて被検体内を3次元ス
キャンする場合、診断に供し得る3次元像を取得するに
は、超音波ビーム数が非常に多くなる。このため、一つ
の3次元像を得るために長い計測時間を要することとな
る。この計測時間を短縮するために本発明が採用する方
策を次に説明する。図5は本発明における振動子と受信
整相部との接続を示すブロック図である。なお、図面で
は一列分のみの振動子に対する構成を表わしているが、
実際には2次元的に構成されるものである。When three-dimensionally scanning the inside of a subject using a two-dimensional probe, the number of ultrasonic beams becomes very large in order to obtain a three-dimensional image that can be used for diagnosis. Therefore, a long measurement time is required to obtain one three-dimensional image. Next, a measure adopted by the present invention to shorten the measurement time will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the connection between the vibrator and the reception phasing unit according to the present invention. In the drawings, the configuration for only one row of vibrators is shown,
Actually, it is two-dimensionally configured.
【0030】図5において、20は前述の2次元配列振
動子で、直交する2方向へM×N個の振動子が配列され
たもの、30−1,30−2はスイッチング回路で振動
子と受波整相部内の整相回路との接続のオン/オフ及び
接続先の切換えを行うもの、70−1,70−2は受波
整相部A及び受波整相部Bで、M×N個の振動子にて受
信した被検体内からのエコー信号を入力し、各々が所定
方向の超音波ビーム信号を形成して出力するものであ
る。In FIG. 5, reference numeral 20 denotes the above-described two-dimensionally arranged vibrator in which M × N vibrators are arranged in two orthogonal directions, and 30-1 and 30-2 denote switching circuits and vibrators. A device for turning on / off the connection with the phasing circuit in the receiving phasing unit and switching the connection destination. Reference numerals 70-1 and 70-2 denote a receiving phasing unit A and a receiving phasing unit B. An echo signal from the inside of the subject received by the N transducers is input, and each of them forms and outputs an ultrasonic beam signal in a predetermined direction.
【0031】ここでスイッチング回路30‐1及び30
−2は、各々が2次元配列振動子20に対し一つの多重
リング状振動子群を形成するように2次元配列振動子2
0と受波整相部A,Bとの選択接続を行う。選択される
二つの多重リング振動子群は、その中心が微小距離だけ
離される。したがって、受波整相部A70−1とB70
−2との双方へ共通接続される振動子が多数存在するこ
ととなる。そして、受波整相部A70−1と受波整相部
B70−2との2つの整相部は各々が相手に対し微小に
異なる方向の超音波ビームを形成するように、各々の回
路の遅延時間が設定され、制御される。ここで受波整相
部A70−1及び受波整相B70−2は各々No.1〜
No.ZまでのZ個(Zチャンネル)の遅延回路を有し
ている。Zは前述の2次元配列振動子が選択される同心
円の最大数に等しい数である。Here, the switching circuits 30-1 and 30
-2 is a two-dimensional arrayed oscillator 2 such that each forms a single ring-shaped oscillator group with respect to the two-dimensionally arrayed oscillator 20.
0 is selectively connected to the wave receiving phasing units A and B. The centers of the two selected multiple ring oscillator groups are separated by a small distance. Therefore, the wave receiving phasing units A70-1 and B70
-2, there are a number of transducers commonly connected to both. The two phasing units, the receiving phasing unit A70-1 and the receiving phasing unit B70-2, have respective circuits so that each forms an ultrasonic beam in a slightly different direction from the other. The delay time is set and controlled. Here, the reception phasing unit A70-1 and the reception phasing B70-2 are no. 1 to
No. It has Z (Z channels) delay circuits up to Z. Z is a number equal to the maximum number of concentric circles from which the two-dimensional array transducer is selected.
【0032】スイッチング回路30−1及び30−2の
各々には図5(b)に示すようなスイッチング素子SW
1n、SW2nがM×Z個のマトリックス状に設けら
れ、M×N個の2次元配列振動子の各々が整相回路Aに
おける1〜Zチャンネルまたは整相回路Bにおける1〜
Zチャンネルのいずれかの整相回路へ接続可能となって
いる。Each of the switching circuits 30-1 and 30-2 has a switching element SW as shown in FIG.
1n and SW2n are provided in a matrix of M × Z, and each of the M × N two-dimensional array vibrators is connected to the 1 to Z channels of the phasing circuit A or the 1 to 1 channels of the phasing circuit B.
It can be connected to any of the Z-channel phasing circuits.
【0033】受波整相部A70−1及び受波整相部B7
0−2には図8に示す制御部200から制御信号が供給
され、それにより各チャンネルの遅延時間設定または遅
延時間制御が行われ、またスイッチング回路30−1,
30−2には制御部200からの制御信号に基いてスイ
ッチ制御部40から制御信号が入力され、振動子を同心
円状に選択的に受波整相部へ接続する。ここで、遅延時
間の制御パターンと振動子の選択パターンは、予め制御
部200に内蔵されたROM(Read Only M
emory)へ記憶されたデータによって設定される。The wave phasing unit A70-1 and the wave phasing unit B7
8 is supplied with a control signal from the control unit 200 shown in FIG. 8, thereby setting or controlling the delay time of each channel.
A control signal is input to 30-2 from the switch control unit 40 based on a control signal from the control unit 200, and the vibrator is selectively connected concentrically to the wave receiving phasing unit. Here, the control pattern of the delay time and the selection pattern of the vibrator are stored in a ROM (Read Only M) built in the control unit 200 in advance.
memory) is set by the data stored in the memory.
【0034】図6は図5に記載した構成による受信動作
の説明図である。図6は二つのリング状振動子の各々か
らある特定の径以下の部分を抜き出して記載している。
すなわち、受波フォーカスFr1を形成するリング状振
動子TR1と受波フォーカスFr2を形成するリング状
振動子Tr2とが接近して選択され、リング状振動子T
R1の出力は受波整相部A70−1へ出力され、リング
状振動子TR2の出力は受波整相部B70−2へ出力さ
れる。受波フォーカスFr1とFr2がダイナミックに
移動されることは図2で説明したことと同様である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the receiving operation by the configuration shown in FIG. FIG. 6 shows a portion having a certain diameter or less extracted from each of the two ring-shaped vibrators.
That is, the ring-shaped vibrator TR1 forming the reception focus Fr1 and the ring-shaped vibrator Tr2 forming the reception focus Fr2 are selected close to each other, and the ring-shaped vibrator T
The output of R1 is output to the reception phasing unit A70-1, and the output of the ring-shaped vibrator TR2 is output to the reception phasing unit B70-2. The dynamic movement of the reception focus Fr1 and Fr2 is the same as that described with reference to FIG.
【0035】本実施形態は、1回の送信によって複数の
受信ビームを得れば超音波走査の時間短縮を図ることが
できると言う公知の技術思想に基づくものであるが、2
次元配列振動子に対し多重リング振動子群を選択形成し
てセクタスキャンするが故の課題を以下の如く解決して
いる。1回の送信によって複数の受信ビームを得るに
は、上記したように二つのリング状振動子群を選択形成
するが、このとき両方のリングに含まれて選択される振
動子が生ずる。一つのリングを形成する振動子群は全て
同一に遅延時間を与えられるが故に共通接続されるが、
二つのリングに共通に含まれる振動子が1個でも存在す
ると、この共通に選択される振動子を介して二つのリン
グを形成する振動子群が全て共通接続されてしまうこと
になる。This embodiment is based on the well-known technical idea that if a plurality of reception beams are obtained by one transmission, the time for ultrasonic scanning can be reduced.
The problem caused by selectively forming a multiple ring transducer group for a two-dimensional array transducer and performing sector scan is solved as follows. In order to obtain a plurality of reception beams by one transmission, two ring-shaped transducer groups are selectively formed as described above. At this time, transducers included in both rings are selected. All the oscillator groups forming one ring are commonly connected because they are all given the same delay time,
If there is at least one oscillator commonly included in the two rings, all the oscillator groups forming the two rings are commonly connected via the commonly selected oscillator.
【0036】これを防止するための回路構成を図7に示
す。図7は二つのリングに共通して選択される振動子の
接続を説明するための簡略図である。今リングA201
とリングB202の二つにおいて、振動子素子101及
び102が図7(b)に示すような位置にあるものとす
ると振動子素子101はリングA201とリングB20
2の両方に含まれ、振動子素子102はリングBにのみ
含まれる。したがって、振動子素子101の出力は、例
えば受波整相部A70−1とB70−2との双方へ出力
され、振動子素子102の出力は受波整相部B70−2
へのみ出力されねばならない。この出力のための振動子
と整相回路との接続を行う回路構成を図7(a)に示
す。図7(a)において、301a,302a,303
a,304aは電子スイッチ、301b,302b,3
03b,304bはダイオードであり、電子スイッチの
オン/オフ信号はCPU200から供給される。FIG. 7 shows a circuit configuration for preventing this. FIG. 7 is a simplified diagram for explaining connection of a vibrator commonly selected for two rings. Now ring A201
Assuming that the vibrator elements 101 and 102 are located at positions as shown in FIG.
2 and the vibrator element 102 is included only in the ring B. Therefore, the output of the vibrator element 101 is output to, for example, both the wave phasing units A70-1 and B70-2, and the output of the vibrator element 102 is received by the wave phasing unit B70-2.
Must be output only to FIG. 7A shows a circuit configuration for connecting the vibrator for output and the phasing circuit. In FIG. 7A, 301a, 302a, 303
a, 304a are electronic switches, 301b, 302b, 3
03b and 304b are diodes, and the ON / OFF signal of the electronic switch is supplied from the CPU 200.
【0037】今、受信時のある時刻に図7(b)に示す
ように二つのリング状振動子で超音波を受信し、二つの
受信ビームを形成するとすると、CPU200はリング
A201とリングB202との両方のリングに含まれる
振動子素子101の出力ラインに接続された電子スイッ
チ301aと302aを閉路する信号を各スイッチへ出
力し、またリングB202にのみ含まれる振動子素子1
02の出力ラインに接続された電子スイッチ303aを
閉路する信号を出力する。この結果、振動子素子101
からのエコー信号は電子スイッチ301a,ダイオード
301bの回路から受波整相部A701へ、また電子ス
イッチ302a、ダイオード302bの回路から受波整
相部B702へ入力される。他方、振動子素子102か
らのエコー信号は電子スイッチ303a、ダイオード3
03bの回路から受波整相部B702へ入力される。As shown in FIG. 7B, at a certain time during reception, ultrasonic waves are received by two ring-shaped vibrators and two reception beams are formed. A signal for closing the electronic switches 301a and 302a connected to the output lines of the transducer element 101 included in both rings is output to each switch, and the transducer element 1 included only in the ring B202 is output.
A signal for closing the electronic switch 303a connected to the output line No. 02 is output. As a result, the transducer element 101
Are input from the circuit of the electronic switch 301a and the diode 301b to the wave phasing unit A701, and from the circuit of the electronic switch 302a and the diode 302b to the wave phasing unit B702. On the other hand, the echo signal from the transducer element 102 is transmitted to the electronic switch 303a and the diode 3
03b is input to the wave receiving phasing unit B702.
【0038】以上、本発明を代表的な実施形態を挙げて
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形することは可
能である。例えば、2次元配列振動子がM×N個である
場合、全ての振動子を用いるのではなく図9に示すよう
に、全振動子から所定の素子を間引いて選択し、例えば
黒塗りの素子を選択して駆動するようにしてもよい。こ
の間引きを行うことによりスイッチ数を少なくすること
ができる。また上記実施形態の説明ではリングの幅を等
しくしたが、これに限定されるものではない。さらに1
回の送信について2本の受信ビームを得る実施形態を上
記で説明したが、受信ビームの本数はさらに増加するこ
とも可能であることは言うまでもない。Although the present invention has been described with reference to the typical embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist. For example, in the case where the number of the two-dimensionally arranged transducers is M × N, instead of using all the transducers, as shown in FIG. 9, predetermined elements are thinned out and selected from all the transducers. May be selected and driven. By performing this thinning, the number of switches can be reduced. In the description of the above embodiment, the widths of the rings are equal, but the present invention is not limited to this. One more
Although the embodiment in which two reception beams are obtained for each transmission has been described above, it is needless to say that the number of reception beams can be further increased.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、探
触子の2次元配列振動子へ複数のリング状振動子を形成
し、各リング状振動子には同一の遅延時間を与えて送受
信するようにしたので、少ない数の整相回路でセクタス
キャンを行うことができ、かつ全ての振動子を送受信に
寄与させるのでS/Nの良い画像を得ることができる。
また本発明によれば、2次元探触子を用いて3次元セク
タスキャンを行うことができる。さらに、1回の送信に
対し複数の受信ビームを得るので3次元セクタスキャン
を高速で行うことができる。As described above, according to the present invention, a plurality of ring-shaped vibrators are formed on a two-dimensional array of transducers, and the same delay time is given to each ring-shaped vibrator. Since transmission and reception are performed, a sector scan can be performed with a small number of phasing circuits, and since all the transducers contribute to transmission and reception, an image with good S / N can be obtained.
According to the present invention, a three-dimensional sector scan can be performed using a two-dimensional probe. Further, since a plurality of receiving beams are obtained for one transmission, three-dimensional sector scanning can be performed at high speed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超
音波の送受信を行う動作説明図。FIG. 1 is a diagram illustrating an operation of transmitting and receiving an ultrasonic wave in the direction of the center line of a fan according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態により扇の中心から外れた
方向へ超音波の送受信を行う動作説明図。FIG. 2 is an operation explanatory diagram for transmitting and receiving ultrasonic waves in a direction deviating from the center of the fan according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超
音波の送受信を行う際のリング状振動子の選択状態を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing a selected state of a ring-shaped vibrator when transmitting and receiving ultrasonic waves in the direction of the center line of a fan according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施形態により扇の中心線方向から
外れた方向へ超音波の送受信を行う際のリング状振動子
の選択状態を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a selected state of a ring-shaped vibrator when transmitting and receiving ultrasonic waves in a direction deviated from a center line direction of a fan according to an embodiment of the present invention.
【図5】一回の受信で複数方向の受信ビームを得る実施
形態の装置の要部構成を示す図。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a main part of an apparatus according to an embodiment that obtains reception beams in a plurality of directions by one reception.
【図6】図5に示す構成における受信動作を説明する
図。FIG. 6 is a view for explaining a receiving operation in the configuration shown in FIG. 5;
【図7】図6において二つのリング振動子に共通で含ま
れる振動子が生ずる場合の振動子と受波整相部との接続
を説明する図。FIG. 7 is a diagram for explaining connection between the oscillator and the wave receiving phasing unit when an oscillator commonly included in two ring oscillators occurs in FIG. 6;
【図8】本発明の一実施形態による超音波診断装置の全
体構成を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図9】本発明のその他の実施形態における振動子の選
択状態を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a selected state of a vibrator according to another embodiment of the present invention.
10…2次元探触子 20…2次元配列振動子 30…スイッチング回路 40…スイッチ制御部 70…受波整相部 Ft…送波フォーカス点 Fr…受波フォーカス点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Two-dimensional probe 20 ... Two-dimensional array oscillator 30 ... Switching circuit 40 ... Switch control part 70 ... Receiving phasing part Ft ... Transmission focus point Fr ... Receiving focus point
Claims (3)
が2次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
前記超音波の送受信方向を送受信サイクル毎に変更する
手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振
動子素子群の選択パターンを変更する手段と、各振動子
素子へ超音波振動子選択パターンに応じた遅延時間を与
える手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。A plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves have an ultrasonic probe arranged two-dimensionally, and a plurality of transducer element groups are concentrically formed in a ring shape from the ultrasonic transducers. Selecting, giving a different delay time to each element group, forming an ultrasonic beam for transmission and reception, forming an ultrasonic image from a received signal, and displaying an image on a display device in an ultrasonic diagnostic apparatus,
Means for changing the transmission / reception direction of the ultrasonic wave for each transmission / reception cycle, means for changing the selection pattern of the ultrasonic transducer element group according to the beam direction of the transmission / reception, and ultrasonic transducer selection for each transducer element Means for giving a delay time according to a pattern.
が2次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
送受信時に、前記振動子配列面に対し傾斜した方向の超
音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカ
ス点から配列振動子面へ下した垂線が配列振動子面と交
差する点を同心リングの中心として送受波時の前記同心
リング状振動子群を選択する手段と、前記超音波ビーム
ライン上の受波フォーカス点の移動とともに前記リング
状振動子群の選択中心を移動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. An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are two-dimensionally arranged, and a plurality of transducer element groups arranged in a concentric ring shape from the ultrasonic transducer. Selecting, giving a different delay time to each element group, forming an ultrasonic beam for transmission and reception, forming an ultrasonic image from a received signal, and displaying an image on a display device in an ultrasonic diagnostic apparatus,
At the time of transmission / reception, a point at which a perpendicular drawn from the focus point of the transmitting or receiving wave positioned on the ultrasonic beam line in the direction inclined with respect to the transducer array plane to the array transducer plane intersects with the array transducer plane is concentric. Means for selecting the concentric ring-shaped vibrator group at the time of transmission and reception as a center of a ring, and means for moving the selected center of the ring-shaped vibrator group along with movement of a reception focus point on the ultrasonic beam line. An ultrasonic diagnostic apparatus, comprising:
が2次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
超音波の送受信方向を配列振動子面の所定位置に固定し
て3次元方向へ設定する手段と、送受信時に、前記振動
子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に
位置する送波又は受波のフォーカス点から配列振動子面
へ下した垂線が配列振動子面と交差する点を同心リング
の中心として送受波時の前記同心リング状振動子群を選
択する手段と、前記超音波ビームライン上の受波フォー
カス点の移動とともに前記リング状振動子群の選択中心
を移動する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
装置。3. An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are two-dimensionally arranged, and a plurality of transducer element groups arranged in a concentric ring shape from the ultrasonic transducer. Selecting, giving a different delay time to each element group, forming an ultrasonic beam for transmission and reception, forming an ultrasonic image from a received signal, and displaying an image on a display device in an ultrasonic diagnostic apparatus,
Means for setting the transmission / reception direction of the ultrasonic wave at a predetermined position on the arrayed transducer surface and setting it in a three-dimensional direction; Or a means for selecting the concentric ring-shaped vibrator group at the time of transmission / reception with the point at which a perpendicular line from the focus point of the received wave to the arrayed transducer surface intersects the arrayed transducer surface as the center of the concentric ring, and the ultrasonic wave Means for moving the selected center of the ring-shaped vibrator group together with the movement of the reception focus point on the beam line.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003260055A (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-16 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonograph |
JP2007044193A (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnosing device |
JP2007526785A (en) * | 2003-06-30 | 2007-09-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Two-dimensional transducer array using beam control for view area improvement |
JP2008132342A (en) * | 2008-01-15 | 2008-06-12 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnostic apparatus |
WO2008087955A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-24 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic image picking-up device |
JP2008229096A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus |
US7798967B2 (en) | 2006-12-19 | 2010-09-21 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasound diagnosis apparatus |
EP2287631A1 (en) | 2009-07-28 | 2011-02-23 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus |
KR101037819B1 (en) | 2003-03-06 | 2011-05-30 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Mosaic arrays using micromachined ultrasound transducers |
JP2013208165A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Seiko Epson Corp | Ultrasonic measurement apparatus, electronic equipment, diagnostic apparatus, and ultrasonic device |
US8986210B2 (en) | 2005-06-17 | 2015-03-24 | Hitachi, Ltd. | Ultrasound imaging apparatus |
US9146306B2 (en) | 2009-07-21 | 2015-09-29 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasound diagnostic apparatus |
CN110770578A (en) * | 2017-07-03 | 2020-02-07 | 株式会社Ihi检查计测 | Phased array flaw detection device and method |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106807A patent/JP4090664B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7474778B2 (en) | 2002-03-12 | 2009-01-06 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonograph |
JP2003260055A (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-16 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonograph |
KR101037819B1 (en) | 2003-03-06 | 2011-05-30 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Mosaic arrays using micromachined ultrasound transducers |
JP2007526785A (en) * | 2003-06-30 | 2007-09-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Two-dimensional transducer array using beam control for view area improvement |
US8986210B2 (en) | 2005-06-17 | 2015-03-24 | Hitachi, Ltd. | Ultrasound imaging apparatus |
JP2007044193A (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnosing device |
JP4520381B2 (en) * | 2005-08-09 | 2010-08-04 | アロカ株式会社 | Ultrasonic diagnostic equipment |
US7798967B2 (en) | 2006-12-19 | 2010-09-21 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasound diagnosis apparatus |
US8506484B2 (en) | 2007-01-16 | 2013-08-13 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic imaging device |
WO2008087955A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-24 | Hitachi Medical Corporation | Ultrasonic image picking-up device |
JP2008173148A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic imaging apparatus |
JP2008229096A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus |
JP4688893B2 (en) * | 2008-01-15 | 2011-05-25 | アロカ株式会社 | Ultrasonic diagnostic equipment |
JP2008132342A (en) * | 2008-01-15 | 2008-06-12 | Aloka Co Ltd | Ultrasonic diagnostic apparatus |
US9146306B2 (en) | 2009-07-21 | 2015-09-29 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasound diagnostic apparatus |
EP2287631A1 (en) | 2009-07-28 | 2011-02-23 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus |
US8845540B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-09-30 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus for forming an ultrasound beam based on a common grouping pattern |
JP2013208165A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Seiko Epson Corp | Ultrasonic measurement apparatus, electronic equipment, diagnostic apparatus, and ultrasonic device |
CN110770578A (en) * | 2017-07-03 | 2020-02-07 | 株式会社Ihi检查计测 | Phased array flaw detection device and method |
JPWO2019008833A1 (en) * | 2017-07-03 | 2020-05-07 | 株式会社Ihi検査計測 | Phased array flaw detector and method |
US11293905B2 (en) | 2017-07-03 | 2022-04-05 | Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd. | Phased-array flaw-detection device and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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