JP2003144432A

JP2003144432A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2003144432A
Application number: JP2001346266A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Ogata; 太尾形
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波診断装置において、各チャンネルごと
に動作特性を自動調整して常に良好な動作特性を維持で
きるようにする。【解決手段】プローブホルダ１２にプローブ２０が収
容された状態において、各チャンネルごとに送受波が実
行され、その場合における受信信号の波形を解析するこ
とにより遅延補正量及び振幅補正量が各チャンネルごと
に求められる。それらの補正量に基づいて送受信制御が
なされる。また、インパルス応答を見ることによって各
チャンネルごとの送受信系の伝達特性を求め、それに基
づいて理想的な送信波形を特定することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に送受信特性の自動調整に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】超音波探触子は、一般に複
数の振動素子からなるアレイ振動子を有する。送信部
は、複数の振動素子の全部又は一部に対して遅延時間関
係をもって送信信号を供給し、また、受信部は、複数の
振動素子の全部又は一部からの受信信号に対して増幅や
整相加算などの処理を実行する。超音波探触子を含む送
受信系の動作特性は、経時的に変化し、このため超音波
診断装置の定期的なメンテナンスが必要となる。この場
合、特に送受信チャンネルごとにバラツキを解消する調
整が求められる。例えば、送信時における振動素子間で
の音圧レベル（送信ゲイン）のバラツキ、受信時におけ
る受信ゲインのバラツキなどに起因し、超音波画像の画
質が低下するため、そのようなバラツキを解消軽減する
調整が必要となる。

【０００３】しかし、従来において、送受信系の調整を
行う場合には専用装置を接続しなければならず煩雑であ
り、また各振動素子単位での調整を行えたとしても送信
部及び受信部の全体を含めて各送受信系を一括して調整
することは困難な状況にある。

【０００４】なお、本願に関連する技術として、特開平
８−１４０９７１号公報、特開２０００−２７９４０８
号公報をあげることができる。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波診断装置において、送
受信系の特性の調整を簡便かつ精度良く行えるようにす
ることにある。

【０００６】本発明の他の目的は、通常の超音波診断の
合間において、各チャンネルごとに動作特性を自動調整
し、常に良好な動作特性を維持できるようにすることに
ある。

【０００７】本発明の他の目的は、送受信系の動作特性
に関する情報を簡便に入手できるようにすることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、超音波の送受波を行う超音波探触
子と、前記超音波探触子における送受波面に反射部材を
対向させつつ、前記超音波探触子を保持する保持ユニッ
トと、前記超音波探触子に対して送信信号を供給する送
信部と、前記超音波探触子からの受信信号を処理する受
信部と、前記保持ユニットによって前記超音波探触子が
保持されている状態で超音波の送受波を行わせた場合に
おける受信信号に基づいて、送信特性及び受信特性の少
なくとも一方を調整する調整部と、を含むことを特徴と
する。

【０００９】上記構成によれば、超音波探触子を保持ユ
ニットにセットした状態で、超音波探触子から超音波が
送信されると、その超音波は反射部材で反射し、その反
射波が超音波探触子で受波される。これにより、超音波
探触子から受信信号が出力され、その受信信号に基づい
て、送信特性及び受信特性の少なくとも一方が調整され
る。よって、例えば、生体に対する超音波診断の合間
に、必要に応じて、装置の動作特性を調整することがで
きる。超音波探触子の保持ユニットへのセットごとに調
整を行うようにしてもよいし、そのセットが所定回数に
到達したごとに調整を行うようにしてもよいし、ユーザ
ーが調整指令を入力した場合に調整を行うようにしても
よい。

【００１０】いずれにしても、実際の超音波診断で用い
る超音波探触子、送信部及び受信部をそのまま利用し、
また、実際の超音波診断に近い状態で、動作特性を表す
情報を取得し、更に、その情報に基づいて動作特性を調
整できるので、簡便であり、また調整精度を高められ
る。

【００１１】望ましくは、前記保持ユニットは、当該超
音波診断装置本体に設けられたプローブホルダを有し、
前記プローブホルダ内に前記反射部材が設けられる。プ
ローブホルダは、超音波探触子を把持していない不使用
時に、それを収容、保持するための器具であるが、その
内部の底部などに反射部材を設ければ、超音波探触子の
不使用期間において、ユーザーは従来同様の取り扱いを
するだけで、動作特性の調整を行える。

【００１２】望ましくは、前記反射部材は、前記送受波
面の形態に対応した形態を有する硬質部材によって構成
される。超音波探触子の送受波面は、平坦形状、湾曲形
状などを有する。よって、反射波の受波効率を高めるた
めに、その送受波面の形状と同様の形状をもって反射部
材を構成するのが望ましい。また、確実に超音波を反射
させるために、反射部材のサイズは、送受波面のサイズ
と同等かそれ以上にするのが望ましい。また、超音波探
触子のタイプごとに専用の保持ユニットを構成するよう
にしてもよいが、一般には、保持ユニットを幾つかのタ
イプに適用できるように構成するのが望ましい。

【００１３】なお、複数の超音波探触子が同時接続され
ている場合には、ユーザー選択された使用中の超音波探
触子だけを用いて調整を行うようにしてもよいし、個々
の超音波探触子を順次切り換えつつ調整を行うようにし
てもよい。

【００１４】望ましくは、前記反射部材は、金属プレー
トによって構成される。金属プレートは完全反射体とみ
なせるもので、そのためにも、その表面（反射面）を研
磨しておくのが望ましい。

【００１５】望ましくは、前記反射部材と前記送受波面
との間にカップリング部材が設けられる。この構成によ
れば、送受波面と反射部材との間における良好な音響伝
搬を確保できる。もちろん、送受波面を反射部材に直接
的に接合させるようにしてもよい。

【００１６】望ましくは、前記カップリング部材は液状
体である。この液状体の概念には水、オイルなどの液体
の他に、ゼリーやゲルなどの流動体も含まれる。通常は
生体と音響インピーダンスが等しい材料が選択される。

【００１７】望ましくは、前記調整は振動素子又は振動
素子グループを調整単位として実行される。通常、各振
動素子ごとに個別的に送信器及び受信器が設けられ、そ
れらの構成によって各振動素子ごとに送受信チャンネル
（送信チャンネル、受信チャンネル）が構成される。そ
の送受信チャンネルごとに調整を行うようにするのが望
ましく、特に、送受信チャンネル間の特性のバラツキを
解消するように調整するのが望ましい。但し、複数の送
受信チャンネルからなるグループを単位として調整を行
うようにしてもよい。

【００１８】望ましくは、前記調整の対象を順番に切り
換える手段を含む。この構成によれば、自動的に調整の
対象を順番に切り換えて、全チャンネルにわたって良好
かつ調和のとれた動作特性を得られる。特に、調整の対
象を切り換える際におけるユーザー負担を解消できる。

【００１９】望ましくは、前記調整部は、前記受信信号
の波形に基づいて振幅補正量及び遅延補正量の少なくと
も一方の補正量を求める補正量演算器と、前記補正量に
基づいて送信特性及び受信特性の少なくとも一方を調整
する調整器と、を含む。

【００２０】この構成によれば、振幅や遅延量について
補正量を求めて、その補正量に従って特性の調整を行え
る。この場合、受信特性のみ、送信特性のみ、あるいは
それらの両者を調整可能である。

【００２１】望ましくは、前記補正量演算器は、前記受
信信号の波形における第１特徴点のレベルに基づいて前
記振幅補正量を演算する手段と、前記受信信号の波形に
おける第２特徴点の出現時間に基づいて前記遅延補正量
を演算する手段と、を含む。上記の第１特徴点は例えば
波形のピーク（ピークからピークまでのレベル差でもよ
い）であり、第２特徴点についても例えば波形のピーク
である。もちろん、第１特徴点と第２特徴点とが異なっ
てもよい。

【００２２】望ましくは、前記調整器は、前記振幅補正
量に基づいて送信ゲイン及び受信ゲインの少なくとも一
方を調整する手段と、前記遅延補正量に基づいて送信遅
延量及び受信遅延量の少なくとも一方を調整する手段
と、を含む。この構成によれば、振幅及び遅延の両特性
について適切な調整を行える。

【００２３】望ましくは、前記送信部は、前記調整時に
は、通常の超音波診断時とは異なる調整用送信信号を出
力する。調整時において通常の超音波診断時と同一の送
信信号を利用するようにしてもよいが、調整の目的に応
じて、調整専用の送信信号を用いるようにしてもよい。
そのような送信信号は例えばインパルス信号である。

【００２４】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、装置本体に対してケーブルを介して接続さ
れ、超音波の送受波を行う超音波探触子と、前記装置本
体に設けられ、前記超音波探触子における送受波面に反
射部材を対向させつつ、前記超音波探触子を着脱自在に
保持する保持ユニットと、前記超音波探触子に対して送
信信号を供給する送信部と、前記超音波探触子からの受
信信号を処理する受信部と、前記保持ユニットによって
前記超音波探触子が保持されている状態で前記送信部及
び受信部をテスト動作させ、これにより前記超音波探触
子に超音波の送受波を行わせる制御部と、前記テスト動
作時における受信信号の波形に基づいて、前記送信部及
び前記受信部の少なくとも一方の動作条件を調整する調
整部と、を含むことを特徴とする。

【００２５】上記構成によれば、装置本体に設けられた
保持ユニットに超音波探触子が保持されている状態で、
超音波の送受波がなされ、その受信信号に基づいて送信
部及び受信部の少なくとも一方の動作条件が調整され
る。

【００２６】望ましくは、前記テスト動作時における送
信信号の波形と受信信号の波形の関係に基づいて送受信
系における伝達特性を検出する伝達特性検出部と、前記
伝達特性に基づいて、生体の超音波診断時における送信
信号の波形を設定する調整手段と、を含む。上記の伝達
特性は、基本的には送信部から超音波探触子を介して受
信部に至る送受信系の性質（特性）であり、その伝達特
性に従って、例えば送信信号の波形、送信信号のゲイン
などを操作し、良好な超音波診断条件を設定することが
できる。

【００２７】望ましくは、前記テスト動作時には前記超
音波探触子に対して前記送信信号としてインパルス信号
が供給され、これにより周波数応答が検出される。

【００２８】（３）また、上記目的を達成するために、
本発明は、超音波の送受波を行う超音波探触子と、前記
超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部と、前
記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、生
体に対する超音波診断を行っていない状態において、前
記送信部及び前記受信部を動作させた場合における受信
信号の波形に基づいて、送信特性及び受信特性の少なく
とも一方を調整する調整部と、を含む。

【００２９】望ましくは、当該超音波診断装置本体には
前記超音波探触子を保持する保持ユニットが設けられ、
前記保持ユニットに前記超音波探触子が保持されている
状態で送受信動作が実行される。

【００３０】（４）また、上記目的を達成するために、
本発明は、超音波の送受波を行う超音波探触子と、前記
超音波探触子における送受波面に反射部材を対向させつ
つ、前記超音波探触子を保持する保持ユニットと、前記
超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部と、前
記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、前
記保持ユニットによって前記超音波探触子が保持されて
いる状態で超音波の送受波を行わせた場合における受信
信号に基づいて、送信特性及び受信特性の少なくとも一
方を表す特性情報を得る特性情報取得手段と、を含むこ
とを特徴とする。

【００３１】上記構成によれば、保持ユニットに超音波
探触子が保持された状態で超音波の送受波を行わせるこ
とにより、特性情報を得ることができる。その特性情報
から動作特性の経年変化の度合いやメンテナンスの必要
性などを判断できる。

【００３２】望ましくは、前記特性情報取得手段は、前
記送信信号の波形と受信信号の波形の関係に基づいて、
前記特性情報として送受信系における現状の伝達特性を
得る。

【００３３】（５）また、上記目的を達成するために、
本発明は、超音波診断装置に設けられるプローブホルダ
であって、超音波探触子を保持する保持部と、前記保持
された超音波探触子の送受波面に対向する位置に設けら
れ、超音波を反射する反射板と、を含むことを特徴とす
る。

【００３４】上記構成において、プローブホルダは、装
置本体に設けられ、あるいは、装置本体とは別体に構成
される。プローブホルダには、超音波探触子の少なくと
も送受波面を収容する収容部を具備させるのが望ましい
が、少なくとも送受波面に反射板が対向するようにその
反射板の位置決めを行う。反射板はカップリング部材を
介して送受波面と対向するのが望ましいが、それを直接
的に送受波面に密着接合するように構成することも可能
である。かかる構成もプローブホルダの概念に含まれ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００３６】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を
示す概念図である。

【００３７】図１において、超音波診断装置の本体１０
には、プローブホルダ１２が固定的にあるいは着脱自在
に設けられる。このプローブホルダ１２は、超音波探触
子であるプローブ２０を使っていない状態において、そ
れを保持する常用のプローブホルダであってもよいし、
特性を調整するための専用のプローブホルダであっても
よい。プローブホルダ１２は、プローブ２０を収容する
収容部１４を有しており、この収容部１４は例えば樹脂
などの部材によって構成される。収容部１４は後に図２
を用いて説明するようにプローブ２０を起立させて保持
する構造を有している。収容部１４の内側底面には金属
プレートからなる反射板１６が設けられている。この反
射板１６は本実施形態においてプローブ２０の先端面で
ある送受波面２４の全体よりも大きなサイズを有してお
り、送受波面を介して放射された超音波を反射し、反射
波を再び送受波面２４側へ戻す機能を有している。反射
板１６の厚みは多重の反射の影響を受けないように十分
な厚みを設ける必要があり、例えば１００ｍｍであり、
その反射板が金属プレートによって構成される場合には
その表面（反射面）を研磨加工するのが望ましい。この
ような構成によれば超音波の散乱を極力防止し、到達す
る超音波をほぼ完全に反射することが可能となる。

【００３８】上述したように、収容部１４によってプロ
ーブ２０は起立保持されるが、その状態では、送受波面
２４と反射板１６との間の隙間は例えば１〜２ｍｍ程度
である。その隙間における超音波伝搬を良好にするた
め、本実施形態においては収容部１４の内部にカップリ
ング部材が注入されている。このカップリング部材１８
は例えば水、油などの液体であり、あるいは、ゲルやゼ
リーなどの液状部材である。このようなカップリング部
材１８は少なくとも送受波面２４の全体が触れる程度の
量、注入するのが望ましい。

【００３９】プローブ２０は本実施形態において電子リ
ニア走査型の超音波探触子であるが、もちろん本発明は
電子セクタ走査型などの他のタイプの超音波探触子を用
いる場合においても適用可能である。プローブ２０の先
端部内にはアレイ振動子２２が設けられている。このア
レイ振動子２２は周知のように複数の振動素子を配列し
てなるものである。このようなアレイ振動子２２によっ
て超音波ビームが形成され、またその超音波ビームが電
子走査される。各振動素子ごとに後述する送信器及び受
信器が設けられており、振動素子、送信器及び受信器の
３者セットによって１つのチャンネルが構成され、すな
わち１つの送受信系が構成される。

【００４０】図２には、図１に示したプローブホルダ１
２のより詳細な構造が示されており、図２において
（Ａ）は正面から見た断面図であり、図２において
（Ｂ）は側面から見た断面図である。プローブ２０はそ
の把持する部分がややくびれており、その先端部がやや
肥大している。収容部１４の内部にはゴム、ウレタン、
あるいは発泡材などによって構成される保持部材５０が
設けられ、この保持部材５０によって、収容部１４に収
容されたプローブ２０の姿勢が安定的に保持されてい
る。すなわち、プローブ２０の送受波面２４は反射板１
６の表面に対して平行し、しかも一定の距離だけ隔てて
位置決めされている。このような状態によれば、各振動
素子から放射される超音波を垂直に反射板１６へ放射す
ることが可能となり、また、反射波を送信を行った振動
素子に対して正確に方向付けすることが可能となる。

【００４１】図２にはプローブホルダの１つの構成例が
示されており、もちろんプローブホルダ１２としては他
の構成を採用することもできる。少なくとも、プローブ
ホルダ１２はプローブ２０の送受波面２４に反射板１６
を対向させつつ両者を位置決めするものであるのが望ま
しく、更に本実施形態のように送受波面２４と反射板１
６との間における音響的な伝搬を確保する部材あるいは
構造を有しているのが望ましい。例えば、カップリング
部材１８としては液状部材に代えてウレタンなどの部材
を用いることも可能である。

【００４２】さらに、プローブホルダ１２にカップリン
グ部材１８を自動的に注入するシステムやそれを交換す
るシステムなどを設けるようにしてもよい。本実施形態
において、カップリング部材１８としていわゆるエコー
用のゼリーを用いた場合、プローブ２０をそこから引き
出して使用する場合において、プローブ２０の送受波面
２４に対してゼリーを別途塗布する作業を省略すること
も可能である。

【００４３】図１に戻って、プローブ２０はケーブル２
６によって装置本体に接続されている。ちなみに、図１
においては、１つのプローブ２０のみが示されている
が、もちろん、装置本体には複数のプローブを同時に接
続することができる。そして、各プローブごとに後述す
る調整を行うようにしてもよいし、代表のプローブにつ
いて後述の調整を行うようにしてもよい。ちなみに、プ
ローブホルダ１２にプローブ２０を収容した状態におい
て、超音波の送受信を継続的に行わせるようにしてもよ
いし、また必要な期間だけ超音波の送受波を行うように
してもよい。

【００４４】送信部２８は本実施形態において送信ビー
ムフォーマーとして機能し、各チャンネルごとに設けら
れた複数の送信器を内蔵している。ここで、その送信器
は例えば遅延器、増幅器などによって構成されるもので
ある。

【００４５】受信部３６はいわゆる受信ビームフォーマ
ーとして機能し、各チャンネルごとに設けられた複数の
受信器を有し、さらに整相加算器などを有している。走
査制御部３０は、送信部２８及び受信部３６における送
信動作及び受信動作の制御を行っており、その走査制御
部３０は主制御部３２によって制御されている。主制御
部３２は本装置の全体を制御しているものであり、その
主制御部３２には操作パネルなどによって構成される入
力部３４が接続されている。

【００４６】走査制御部３０は送信部２８に対して送信
トリガ信号１００を出力する。また、走査制御部３０は
送信部２８における各チャンネルごとの送信遅延制御や
送信パワー制御なども行っている。送信部２８において
は、送信トリガ１００が入力されると、その入力タイミ
ングに従って必要なチャンネルに対して送信駆動信号を
出力する。通常の超音波診断においては超音波ビーム形
成及び超音波ビームの電子走査のためにアレイ振動子２
２を構成する複数の振動素子のうちで送信開口を構成す
る複数の振動素子に対して所定の遅延関係をもって送信
駆動信号が供給される。

【００４７】走査制御部３０は、上述したように、受信
部３６の動作を制御しており、具体的には受信部３６に
おける各チャンネルごとのゲイン制御や遅延量制御など
を行っている。実際の超音波診断においては受信開口を
構成する複数の振動素子からの受信信号が受信部３６に
入力され、受信部３６においてはそれらの受信信号に対
して所定の遅延時間を付与しつつ整相加算を行うことに
よって整相加算後の受信信号を出力する。

【００４８】信号処理部４０は、例えばＢモード画像や
カラードプラ画像などを形成するために必要な信号処理
を行う回路であり、これにより得られた超音波画像の画
像情報は表示処理部４２へ出力される。表示処理部４２
は例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）などに
よって構成され、その表示処理部４２を介して画像情報
が表示部４４へ出力され、その表示部４４において超音
波画像が表示される。

【００４９】もちろん、生体に対する超音波診断を行う
場合には、プローブホルダ１２からプローブが引き出さ
れ、そのプローブ２０の送受波面２４を例えば腹部など
の体表面上に当接され、その状態で超音波診断が実施さ
れる。なお、送受信系の動作特性の調整は、そのような
実際の超音波診断が行われていない期間において必要に
応じて実施され、すなわちプローブホルダ１２にプロー
ブ２０が装着された状態において定期的にあるいはユー
ザー指令により送受信系の動作特性が調整される。

【００５０】図１に示されるように、本実施形態の超音
波診断装置は調整部３８を有している。この調整部３８
は、送信特性及び受信特性の一方あるいは両方について
自動的に調整を行うために設けられているものである。
この調整部３８には、受信部３６から各チャンネルごと
の受信波形信号１０４が入力されている。この受信波形
信号１０４は上記の受信器から出力される整相加算前の
受信信号に相当する。また、調整部３８は後に説明する
ように、受信用の補正量信号１０８を出力しており、そ
の補正量信号１０８は受信部３６に出力され、そのよう
な補正量信号１０８に基づいて各チャンネルごとのゲイ
ンや遅延量などについて補正がなされる。もちろん、受
信用補正量信号１０８を受信部３６に直接的に出力する
ことなく、その信号１０８を走査制御部３０に出力し、
走査制御部３０によって実際の補正制御を行わせるよう
にしてもよい。例えば、受信部３６には各チャンネルご
とのゲインについての補正量の情報を与え、一方、走査
制御部３０については各チャンネルごとの遅延量につい
ての補正量の情報を与えるようにしてよい。

【００５１】また、調整部３８には、本実施形態におい
て、送信トリガ１００が入力されており、その送信トリ
ガ１００が遅延補正量を求めるための演算で利用されて
いる。

【００５２】さらに、本実施形態においては、調整部３
８に送信部２８から出力される各チャンネルごとの送信
波形信号１０２が入力されている。この送信波形信号１
０２については必要に応じて入力させればよく、例えば
送信波形と受信波形の対比あるいは送信波形と受信波形
の両者を用いた伝達関数の演算などを行う場合に当該信
号１０２を調整部３８に入力させるのが望ましい。ま
た、調整部３８によって送信系についての特性の調整を
行う場合には、送信部２８に対して送信用補正量信号１
０６が出力される。もちろん、そのような補正量信号１
０６を走査制御部３０に出力し、その走査制御部３０を
介して間接的に送信特性についての補正制御を行うよう
にしてもよい。なお、整相加算後の受信信号１１０に基
づいて送信特性や受信特性などの調整を行うことも可能
であり、その場合においては受信部３６から出力される
受信信号１１０を調整部３８に入力させ、その受信信号
を解析して必要な調整を行えばよい。

【００５３】図３には、本実施形態に係る送受信特性の
調整についてその概念が示されている。上述したように
アレイ振動子２２は０番〜Ｎ番までの複数の振動素子に
よって構成され、各振動素子ごとに送信器５４及び受信
器５６が設けられている図３においては、ｎ番のチャン
ネルについての送信器５４と受信器５６とが代表として
示されている。ちなみに符号５５は送受信経路を切り替
えるスイッチを示している。

【００５４】本実施形態の超音波診断装置においては、
各チャンネルごとに送受信系の特性の調整を行うことが
できる。具体的に説明すると、今ｎ番のチャンネルにつ
いて調整を行う場合には、送信器５４からｎ番の振動素
子に対して送信波５２で示される送信駆動信号が供給さ
れる。すると、当該振動素子から超音波が前方に放射さ
れ、その超音波はカップリング材１８を伝搬して反射板
１６の表面に到達し、その表面において反射される。そ
の反射波はカップリング材１８を介して同一の振動素子
にて受波され、その受波により得られる受信信号が受信
器５６に入力される。受信器５６からは受信波５８で示
すような波形をもった受信信号が出力される。本実施形
態においては、以上のように得られる受信波５８の波形
を解析することにより、送受信系の特性についての調整
を行うことができ、特にチャンネル間における特性のば
らつきを解消することが可能である。上記のような送受
信は各チャンネルごとに行われ、すなわち各チャンネル
ごとに受信波についての解析が行われることになる。そ
の場合においては、調整部３８によって０番〜Ｎ番まで
のチャンネルが順次選択される。

【００５５】ちなみに、送信器５４は、原送信波形に対
して遅延を行う回路や増幅を行う回路などを有してい
る。また、受信器５６は受信信号に対して増幅を行う回
路やデジタル信号に変換する回路などを有している。本
実施形態においては、遅延回路については受信器５６内
に含めて考えることもできるし、あるいは、その後段に
設けられる整相加算回路に含めて考えることもできる。
つまり、遅延処理された受信信号についてその波形解析
を行って特性の補正を行うようにしてもよいし、遅延処
理される前の受信信号についてその波形解析を行って特
性の調整を行うようにしてもよい。前者によれば、受信
遅延回路の特性を含めた上で送受信系の調整を行うこと
ができる。

【００５６】図４には、受信部３６の要部構成が示され
ており、上述したようにアレイ振動子２２を構成する各
振動素子ごとに受信器５６が設けられている。その受信
器５６の出力である受信信号５８は整相加算器へ入力さ
れ、その整相加算器において整相加算処理されるが、本
実施形態においては、各チャンネルごとの受信信号が分
岐取出しされ、その受信信号が調整部３８へ出力されて
いる。ちなみに、本実施形態においては、１回の超音波
の送受波に当たっては１つの振動素子すなわち１つのチ
ャンネルのみが利用されているため、各受信器５６から
の出力ラインを並列的に設けることなく１本の信号ライ
ンを共用するようにしてもよい。

【００５７】図４に示されるように、各チャンネルごと
に同一のタイミングで同一の送信波形を与えても、受信
器５６から出力される受信信号を見ると、各チャンネル
ごとに相互に微妙にずれる可能性もある。例えば、正規
の規定遅延量に対して受信信号の波形５８のピーク６０
がシフトし、各チャンネルごとにそのようなピークポイ
ントがばらつく可能性もある。あるいは、そのようなピ
ーク６０のレベルが各チャンネルごとに変化する場合も
ある。

【００５８】そこで、図５に示されるように、本実施形
態においては、各チャンネルごとの受信信号の波形５８
が解析されており、本実施形態においては２つの観点か
らその解析がなされている。具体的には、波形５８にお
ける正ピーク６０と負ピーク６１とが特定され、送信ト
リガあるいは送信トリガを基準とする所定の基準時間か
ら、正ピーク６０が出現するまでの期間ｔ２（実際の遅
延量）が規定遅延量ｔ１にどれだけずれているかによっ
て遅延補正量が求められている。具体的にはｔ１−ｔ２
によってそのような補正量を求めることができる。ま
た、正ピーク６０と負ピーク６１との間における振幅ａ
２（実際の振幅）を求め、それを規定振幅ａ１と比較す
ることによって振幅の補正量を求めることができる。具
体的には、ａ１−ａ２の演算がなされる。もちろん、図
５に示すような送受信特性の解析は一例であって、ピー
クを利用することなく、ヒルベルト変換などを用いて位
相を求め、その位相のゼロクロス点から遅延量を推定す
ることなども可能であり、あるいは他の手法を利用して
様々な情報の解析を行うこともできる。いずれにして
も、このような波形解析によって補正量を求めることが
でき、後述するようにその補正量をもって送受信特性の
調整を行うことが可能となる。

【００５９】図６には、図１に示した調整部３８の具体
的な構成例が示されている。セレクタ６２には、各チャ
ンネルの受信器５６から出力される受信波形信号１０４
が入力されている。上述したように、１回の調整のため
の送受信にあたっては１つの振動素子が利用されるた
め、各チャンネルごとの受信波形信号を１つの信号線上
にのせることにより、このようなセレクタ６２を実質的
に除外することができる。

【００６０】セレクタ６２は、現在調整対象となってい
るチャンネルの受信波形信号１０４を選択し、その信号
を波形メモリ６４へ出力する。波形メモリ６４内には、
全チャンネルについての受信信号の波形の情報が格納さ
れる。もちろん、後述する遅延補正量及び振幅補正量の
演算を高速に行えるならば、波形メモリ６４には１つの
受信波形信号のみを格納させるようにすればよい。

【００６１】遅延補正量演算器６６は、例えば送信トリ
ガ１００が入力されてから、図５に示した正ピーク６０
が得られるまでの時間を計算し、その実際の時間すなわ
ち遅延量と規定遅延量とを比較することにより、遅延補
正量を求めている。その遅延補正量は受信用補正量信号
１０８として上述したように受信部３６の対応チャンネ
ルの受信器あるいは走査制御部３０へ出力される。一
方、振幅補正量演算器６８は、波形メモリ６４から読み
出される受信信号の波形を解析し、具体的には、図５に
示したように正ピーク６０と負ピーク６１との間の振幅
を演算し、その実際の振幅と規定振幅とを比較すること
によって、振幅補正量を求めている。振幅補正量を表す
受信用補正量信号１０８は上記同様に受信部３６におけ
る対応の受信器へあるいは走査制御部３０へ出力され
る。もちろん、必要に応じて送信器側の特性を変更する
ために、送信用補正量信号を生成し、その信号を送信部
２８へ出力するようにしてもよい。

【００６２】したがって、各チャンネルごとに補正量を
求めることができるので、実際に生体の超音波診断を行
う場合において、その補正量を考慮して送受信の動作条
件を設定すれば、チャンネル間におけるばらつきを極力
排除できる。よって、超音波画像の画質を著しく高める
ことができるという利点がある。

【００６３】図７には、送受信系の調整に関する他の例
が示されている。送信器５４、振動素子、受信器５６に
よって１つのチャンネル７０が構成され、各チャンネル
７０ごとにこの図７に示す例では伝達関数Ｈ（ω）が求
められている。すなわち、送信器５４に対しては、符号
７２で示されるようなインパルスが入力され、そのイン
パルス７２としての送信駆動信号が振動素子に供給され
る。ここで、ｘ（ｔ）は送信駆動信号を示し、Ｘ（ω）
は送信駆動信号についての周波数特性を示している。

【００６４】受信器５６においては、前記振動素子から
出力される受信信号が入力され、その受信信号に対して
所定の処理がなされるが、この場合においては、インパ
ルス７２に対応してインパルス応答７４として受信信号
の波形が得られる。ここで、ｙ（ｔ）は受信信号を表し
ており、Ｙ（ω）はその受信信号の周波数特性を示して
いる。

【００６５】そして、調整部３８においては、対象とな
ったチャンネル７０についての伝達関数Ｈ（ω）が次式
に従って演算される。

【００６６】Ｈ（ω）＝Ｙ（ω）／Ｘ（ω）そして、実際に受信したい理想的な受信信号をａ（ｔ）
とし、その周波数特性をＡ（ω）とすると、送信器に供
給すべき送信波形ａ’（ｔ）の周波数特性Ａ’（ω）
は、上記の伝達関数Ｈ（ω）を利用して以下のように表
せる。

【００６７】Ａ’（ω）＝Ａ（ω）／Ｈ（ω）このＡ’（ω）を逆フーリエ変換した時間軸波形ａ’
（ｔ）を送信波形として与えれば、受信信号として期待
する特性Ａ（ω）を得ることが可能となる。

【００６８】図８には、以上説明した演算を実現する調
整部３８の他の構成例が示されている。

【００６９】セレクタ７６には、各チャンネルごとのイ
ンパルスを表す送信波形信号１０２が入力され、セレク
タ７６によって特定のチャンネルの信号が波形メモリ８
０へ出力されている。もちろん、各チャンネルごとのイ
ンパルスが同一であるならば、このようなセレクタ７６
を設ける必要はない。一方、セレクタ７８には、各チャ
ンネルごとの受信波形信号１０４が入力され、セレクタ
７８は特定のチャンネルについての受信信号波形１０４
を選択し、それを波形メモリ８４に出力している。演算
器８２では、波形メモリ８０から読み出されるインパル
スの波形についてそれを周波数特性に変換する演算が実
行されており、これと同様に、演算器８６においては、
波形メモリ８４から読み出される受信信号の波形につい
てそれを周波数特性に変換する演算が実行されている。
そして、演算器８８では、Ｈ（ω）＝Ｙ（ω）／Ｘ
（ω）の計算を実行することにより、伝達関数Ｈ（ω）
を求めている。そのような伝達関数はそれ自体を情報と
して表示器あるいは記録装置に出力するようにしてもよ
い。演算器９０において、上記（２）式の演算を行うこ
とにより理想的な送信波形の周波数特性Ａ’（ω）を求
め、更に演算器９１において、それを時間軸上に展開す
ることによって理想的な送信波形ａ’（ｔ）が求められ
る。そのような情報は走査制御部３０あるいは送信部２
８へ出力されることになる。よって、このような実施形
態によれば、インパルス応答を見ることにより、各チャ
ンネルごとの送受信系の伝達関数を特定し、それに基づ
いて理想的な結果を得られる送信波形を選択できるとい
う利点がある。もちろん、経年変化などによって送受信
系の特性が変化した場合においても上述の演算を行うこ
とにより常に適正な装置の動作条件を設定できるという
利点がある。

【００７０】図９及び図１０には、図１及び図６に示し
た構成の動作例が示されている。

【００７１】Ｓ１０１では、プローブホルダ１２内にプ
ローブ２０が収容されたか否かが検知されている。この
ような検知は人間が行って、スイッチなどの入力を行わ
せるようにしてもよいし、プローブホルダ１２に、収容
を検知するマイクロスイッチなどを設けたり、あるいは
送受信が繰り返し既に行われているならば、その受信信
号を見ることによって電子的に収容を検知することがで
きる。

【００７２】Ｓ１０２では、チャンネルを表す係数ｃｈ
に０が代入される。Ｓ１０３及びＳ１０４では、ｃｈで
表されるチャンネルについて超音波の送信及び超音波の
受信がなされ、Ｓ１０５では、図６に示した波形メモリ
６４上に前記超音波の送受信によって得られた受信信号
の波形が記憶される。そして、Ｓ１０６では、係数ｃｈ
が最大値に到達したか否かが判断され、到達していない
場合にはＳ１０７において係数ｃｈが１つインクリメン
トされた後、Ｓ１０３からの各工程が繰り返し実行され
る。よって、このような処理が繰り返されると、図６に
示した波形メモリ６４上には各チャンネルごとの受信信
号の波形が格納されることになる。

【００７３】図１０において、Ｓ２０１では、まず係数
ｃｈに０が代入され、Ｓ２０２では波形メモリ６４から
係数ｃｈで特定されるチャンネルについての受信信号の
波形が読み出される。そして、Ｓ２０３では、図６に示
した遅延補正量演算器６６及び振幅補正量演算器６８に
おいて各補正量が演算され、次にＳ２０４では係数ｃｈ
が最大値に到達したか否かが判断される。最大値に到達
していなければ、Ｓ２０５において係数ｃｈが１つイン
クリメントされ、Ｓ２０２からの各工程が繰り返し実行
される。そして、最終的には、Ｓ２０６において、各チ
ャンネルごとに設けられた補正量が受信部や走査制御部
などに出力される。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波診断装置において、送受信系の特性あるいは動作
特性の調整を簡便かつ精度良く行える。また、本発明に
よれば常に良好な動作特性を維持できる。また、本発明
によれば送受信系の動作特性に関する情報を簡便に入手
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形
態を示す概念図である。

【図２】図１に示すプローブホルダの構成例を示す断
面図である。

【図３】送受信系についての特性を調整する際の動作
を説明するための図である。

【図４】受信部の構成を説明するための図である。

【図５】遅延補正量及び振幅補正量の定義を説明する
ための図である。

【図６】図１に示す調整部の具体的な構成例を示す図
である。

【図７】他の実施形態に係る方法を説明するための図
である。

【図８】他の実施形態に係る方法を実現するための調
整部の具体的な構成を説明するための図である。

【図９】図１に示した装置の動作例を示すフローチャ
ートである。

【図１０】図１に示した装置の動作例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０装置本体、１２プローブホルダ、１４収容
部、１６反射板、２０プローブ、２２アレイ振動
子、２４送受波面、２８送信部、３０走査制御
部、３６受信部、３８調整部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C301 AA02 EE11 EE14 GB03 GC01 GC30 HH02 HH31 JB11 JB17 JB23 JB24 JB27 LL05 LL17 4C601 EE09 GB01 GB03 GB04 GC01 GC30 HH04 HH05 JB01 JB11 JB34 JB35 JB36 JB37 JB40 JB51 LL01 LL05 LL17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波の送受波を行う超音波探触子と、前記超音波探触子における送受波面に反射部材を対向さ
せつつ、前記超音波探触子を保持する保持ユニットと、前記超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部
と、前記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、前記保持ユニットによって前記超音波探触子が保持され
ている状態で超音波の送受波を行わせた場合における受
信信号に基づいて、送信特性及び受信特性の少なくとも
一方を調整する調整部と、を含むことを特徴とする超音
波診断装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記保持ユニットは、当該超音波診断装置本体に設けら
れたプローブホルダを有し、前記プローブホルダ内に前記反射部材が設けられたこと
を特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記反射部材は、前記送受波面の形態に対応した形態を
有する硬質部材によって構成されたことを特徴とする超
音波診断装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、前記反射部材は、金属プレートによって構成されたこと
を特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、前記反射部材と前記送受波面との間にカップリング部材
が設けられることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】請求項５記載の装置において、前記カップリング部材は液状体であることを特徴とする
超音波診断装置。
【請求項７】請求項１記載の装置において、前記調整は振動素子又は振動素子グループを調整単位と
して実行されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】請求項１記載の装置において、前記調整の対象を順番に切り換える手段を含むことを特
徴とする超音波診断装置。
【請求項９】請求項１記載の装置において、前記調整部は、前記受信信号の波形に基づいて振幅補正量及び遅延補正
量の少なくとも一方の補正量を求める補正量演算器と、前記補正量に基づいて送信特性及び受信特性の少なくと
も一方を調整する調整器と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】請求項９記載の装置において、前記補正量演算器は、前記受信信号の波形における第１特徴点のレベルに基づ
いて前記振幅補正量を演算する手段と、前記受信信号の波形における第２特徴点の出現時間に基
づいて前記遅延補正量を演算する手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】請求項９記載の装置において、前記調整器は、前記振幅補正量に基づいて送信ゲイン及び受信ゲインの
少なくとも一方を調整する手段と、前記遅延補正量に基づいて送信遅延量及び受信遅延量の
少なくとも一方を調整する手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】請求項１記載の装置において、前記送信部は、前記調整時には、通常の超音波診断時と
は異なる調整用送信信号を出力することを特徴とする超
音波診断装置。
【請求項１３】装置本体に対してケーブルを介して接
続され、超音波の送受波を行う超音波探触子と、前記装置本体に設けられ、前記超音波探触子における送
受波面に反射部材を対向させつつ、前記超音波探触子を
着脱自在に保持する保持ユニットと、前記超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部
と、前記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、前記保持ユニットによって前記超音波探触子が保持され
ている状態で前記送信部及び受信部をテスト動作させ、
これにより前記超音波探触子に超音波の送受波を行わせ
る制御部と、前記テスト動作時における受信信号の波形に基づいて、
前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の動作条件
を調整する調整部と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】請求項１３記載の装置において、前記テスト動作時における送信信号の波形と受信信号の
波形の関係に基づいて送受信系における伝達特性を検出
する伝達特性検出部と、前記伝達特性に基づいて、生体の超音波診断時における
送信信号の波形を設定する調整手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】請求項１３記載の装置において、前記テスト動作時には前記超音波探触子に対して前記送
信信号としてインパルス信号が供給され、これにより周
波数応答が検出されることを特徴とする超音波診断装
置。
【請求項１６】超音波の送受波を行う超音波探触子
と、前記超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部
と、前記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、生体に対する超音波診断を行っていない状態において、
前記送信部及び前記受信部を動作させた場合における受
信信号の波形に基づいて、送信特性及び受信特性の少な
くとも一方を調整する調整部と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１７】請求項１６記載の装置において、当該超音波診断装置本体には前記超音波探触子を保持す
る保持ユニットが設けられ、前記保持ユニットに前記超音波探触子が保持されている
状態で送受信が実行されることを特徴とする超音波診断
装置。
【請求項１８】超音波の送受波を行う超音波探触子
と、前記超音波探触子における送受波面に反射部材を対向さ
せつつ、前記超音波探触子を保持する保持ユニットと、前記超音波探触子に対して送信信号を供給する送信部
と、前記超音波探触子からの受信信号を処理する受信部と、前記保持ユニットによって前記超音波探触子が保持され
ている状態で超音波の送受波を行わせた場合における受
信信号に基づいて、送信特性及び受信特性の少なくとも
一方を表す特性情報を得る特性情報取得手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１９】請求項１８記載の装置において、前記特性情報取得手段は、前記送信信号の波形と受信信
号の波形の関係に基づいて、前記特性情報として送受信
系における伝達特性を得ることを特徴とする超音波診断
装置。
【請求項２０】超音波診断装置に設けられるプローブ
ホルダであって、超音波探触子を保持する保持部と、前記保持された超音波探触子の送受波面に対向する位置
に設けられ、超音波を反射する反射板と、を含むことを特徴とするプローブホルダ。