JP2004008642A

JP2004008642A - 波面符号法による３次元表示医療診断装置

Info

Publication number: JP2004008642A
Application number: JP2002168973A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sato; 佐藤　正典; Osanari Okada; 岡田　長也
Original assignee: Honda Electronics Co Ltd
Current assignee: Honda Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】超音波によって３次元画像を得る方法では、超音波ビームを走査するために時間がかかり、動画像を得ることは難しく、従って、心臓などの比較的早い動きを見ることには適していないという問題があった。
【解決手段】２次元アレイ超音波振動子１の素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・にそれぞれぞ駆動回路２が接続され、この駆動回路２にそれぞれ異なった変調信号を入力する変調回路３がそれぞれ接続され、又、２次元アレイ超音波振動子１の内の１つの素子を受信素子１Ａとし、この受信素子１Ａに受信増幅器４が接続され、この受信増幅器４に受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５が接続され、このＡ／Ｄ変換器５で変換されたデジタル信号は順次メモリ６に記憶され、又、このメモリ６に記憶されたデジタル信号は、順次読み出されて、パーソナルコンピュータ７の復調回路８で復調されて表示装置９で表示される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、波面符号法を用いることにより、３次元画像を簡単に表示できるようにした波面符号法による３次元表示医療診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、超音波によって３次元画像を得るには、通常は、２次元のＢモード画像（２次元断面画像）を何枚も撮るように走査し、この多数の画像を重畳して表示するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような表示方法では、超音波ビームを走査するために時間がかかり、動画像を得ることは難しく、従って、心臓などの比較的早い動きを見ることには適していないという問題があった。
【０００４】
又、２次元アレイとウォルシュ関数を用いた波面符号法による水中探査装置が知られており（撮像手法及びシステム自体は特許第２７７２６４７号、送信方式は第２６７６０１４号参照）、この水中探査装置は、超音波をフラッシュのように一度に照射し、その反射波を受信し、その受信された信号を計算して画像を表示するものであるが、この方式では、従来、複数の振動子を組み合わせて１つのアレイを構成してるため、超音波振動子のアレイの作成は精度を保って位置合わせをする必要があり、アレイの作成が困難であるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、２次元アレイ超音波振動子と、該超音波振動子のそれぞれを駆動するために、前記２次元アレイ超音波振動子に接続された駆動回路と、該駆動回路の入力信号をそれぞれ変調する変調回路と、前記２次元アレイ超音波振動子の受信超音波振動子に接続された増幅器と、該増幅器の出力をアナログ・デジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力を記憶するメモリと、該メモリの出力を復調する復調回路と、該復調回路の出力を表示する表示装置とからなり、前記２次元アレイ超音波振動子からそれぞれ変調された信号を一度に身体に照射し、前記変調された信号の身体からの反射波を前記受信超音波振動子で受信し、前記復調回路で復調して表示することにより、身体の反射波を表示することを特徴とするものであり、又、前記変調回路における変調はウォルシュ関数を用いて変調するものであり、さらに、前記２次元アレイ超音波振動子は、ＰＺＴの基板を用い、１辺が２〜１００ｍｍの矩形であり、共振周波数は５００ｋＨｚ〜１５ＭＨｚで駆動され、前段２次元アレイ超音波振動子の１素子の１辺は０．０５〜１０ｍｍの矩形であるようにダイシングし、前記２次元アレイ超音波振動子は表面に切り込みを入れ、前記２次元アレイ超音波振動子の表面に整合層を設け、前記ＰＺＴの基板上に送信素子と受信素子を構成したものであり、又、前記ダイシングした２次元アレイ超音波振動子のうち、所望の個数の素子を送信素子として割り当て、所望の個数の素子を受信素子として割り当てるものであり、さらに、前記２次元アレイ超音波振動子の共振周波数から求められる波長をλとし、前記２次元アレイの超音波振動子の１素子の１辺の寸法をａとすると、λ／２＞ａであり、この素子を少なくとも１つ又は複数個を送信素子及び受信素子として用いるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、変調回路で変調した超音波信号を複数の２次元アレイ超音波振動子から一度に身体に照射し、この照射した超音波の反射波を１つの超音波振動子によって順次受信して記憶し、この記憶された受信信号を順次復調して表示することにより、表示された画像は３次元画像として表示され、さらに、変調方式として、ウォルシュ関数を用いることにより、各信号の識別が可能となり、さらに、画像表示が容易となり、さらに、１枚のＰＺＴセラミックをダイシングすることにより、位置合わせを行う必要が無くなり、画像の向上が可能となる。さらに、所望の素子を送信素子及び受信素子として選択できる。例えば、１６００素子から送信６４、受信３２を選び出すことができ、又、指向性が広く、画像として見ることができる領域が大きくなることから、素子は点音源に近いことが望ましい。従って、素子の寸法を小さくするほど指向性が広くなるので、２次元アレイ超音波振動子の共振周波数から求められる波長をλとし、２次元アレイ超音波振動子の１素子の１辺の寸法をａとすると、λ／２＞ａであり、この素子を送信揺動及び受信用として使用する。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明の実施例の波面符号法による３次元表示医療診断装置の構成図で、２次元アレイ超音波振動子１の素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・にそれぞれぞ駆動回路２が接続され、この駆動回路２にそれぞれ異なった変調信号を入力する変調回路３がそれぞれ接続され、又、２次元アレイ超音波振動子１の内の１つの素子を受信素子１Ａとし、この受信素子１Ａに受信増幅器４が接続され、この受信増幅器４に受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５が接続され、このＡ／Ｄ変換器５で変換されたデジタル信号は順次メモリ６に記憶され、又、このメモリ６に記憶されたデジタル信号は、順次読み出されて、パーソナルコンピュータ７の復調回路８で復調されて表示装置９で表示される。
【０００８】
このように構成された本実施例の波面符号法による３次元表示医療診断装置では、２次元アレイ超音波振動子１の素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・に、パーソナルコンピュータ７からの信号によって、変調回路３からから異なった変調信号が駆動回路２によって一度に素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・に印加され、これらの素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・から一度に身体に超音波が照射され、この照射された変調信号が受信素子１Ａで順次受信されることにより、受信素子１Ａで受信された超音波の反射信号はＡ／Ｄ変換器５でアナログ信号からデジタル信号に変換されてメモリ６に順次記憶されるので、この記憶されたデジタル信号をパーソナルコンピュータ７の復調回路８で復調することにより、ボリュームデータを一度に取り込むことができる。
【０００９】
図では、受信素子１Ａは１つであるが、実施例では、送信１６チャンネル、受信１６チャンネルを１４４素子から選び出した。又、１つの素子を送受兼用することもできる。
【００１０】
本実施例では、このように、複数の素子１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・からなる２次元アレイ超音波振動子１からそれぞれ変調された超音波信号が一度に水中に照射され、身体からの反射波を順次受信素子で受信することにより、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を順次復調して表示すると、表示された画像は３次元画像として表示することができる。
【００１１】
なお、変調方法としては、図２に示すように２周期の正弦波Ａを「１」又は「−１」で示す図３のアダマール行列によって変調すると、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）ようにウォルシュ変調波が得られるので、これら（ａ）〜（ｈ）の変調波をそれぞれ複数の素子１ａ、１ｂ、１ｃ・・・に入力して一度に身体に照射すると、受信された反射波のデジタル信号を容易に復調することができる。
【００１２】
又、２次元アレイ超音波振動子１としては、図５に示すように、ＰＺＴの基板１０を用い、この基板１０に１辺が２〜１００ｍｍの矩形になるように切り込み１１を入れ、この切り込み１１を入れることによって分割されたそれぞれの素子１０ａは、１辺が０．０５〜１０ｍｍの矩形に構成され、これらの素子１０ａの共振周波数は５００ｋＨｚ〜１５ＭＨｚで駆動され、又、図６に示すように基板１０の裏面は銀電極１２を蒸着して構成される。
【００１３】
なお、上記ＰＺＴの基板には、バック材及び整合層をつけることもできる。素子１０ａにさらに細かい切り込み（サブダイス）をいれることもできる。
【００１４】
図７は、本発明の他の実施例の２次元アレイ超音波振動子の平面図で、この２次元アレイ超音波振動子１３は、表面に切り込みを入れることによって、１６００素子のが構成され、これらの素子の選択方法は、送信素子がなるべく円形に並ぶように、素子ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈをそれぞれ選択して、それぞれの素子を選択した場合、選択した素子から一度に超音波を送信し、又、受信素子は１６００素子の中の所望の素子を選択し、さらに、それら１６００の素子の中で不良の振動子は避けて選択している。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波面符号法による３次元表示医療診断装置は、変調回路で変調した超音波信号を複数の２次元アレイ超音波振動子から一度に身体に照射し、この照射した超音波の反射波を１つの超音波振動子によって順次受信して記憶し、この記憶された受信信号を順次復調して表示することにより、表示された画像は３次元画像として表示され、さらに、変調方式として、ウォルシュ関数を用いることにより、各信号の識別が可能となり、さらに、画像表示が容易となり、さらに、１枚のＰＺＴセラミックをダイシングすることにより、位置合わせを行う必要が無くなり、画像の向上が可能となり、所望の素子を送信素子及び受信素子として選択することにより、画像の作成が容易となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の波面符号法による３次元表示医療診断装置のブロック図である。
【図２】図１の装置においてウォルシュ変調するための２周期の正弦波形である。
【図３】図１の装置において、ウォルシュ変調のためのアダマール行列を示した図である。
【図４】図１の装置において、ウォルシュ変調した波形を示した図である。
【図５】図１で使用するＰＺＴ基板の平面図である。
【図６】図１で使用するＰＺＴ基板の裏面図である。
【図７】図１で使用するＰＺＴ基板の平面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　２次元アレイ超音波振動子
２　　　　　　　　駆動回路
３　　　　　　　　変調回路
４　　　　　　　　受信増幅器
６　　　　　　　　メモリ
７　　　　　　　　パーソナルコンピュータ
８　　　　　　　　復調回路
９　　　　　　　　表示装置
１０　　　　　　　ＰＺＴ基板
１１　　　　　　　切り込み
１２　　　　　　　素子
１３　　　　　　　２次元アレイ超音波振動子

Claims

２次元アレイ超音波振動子と、該超音波振動子のそれぞれを駆動するために、前記２次元アレイ超音波振動子に接続された駆動回路と、該駆動回路の入力信号をそれぞれ変調する変調回路と、前記２次元アレイ超音波振動子の受信超音波振動子に接続された増幅器と、該増幅器の出力をアナログ・デジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器の出力を記憶するメモリと、該メモリの出力を復調する復調回路と、該復調回路の出力を表示する表示装置とからなり、前記２次元アレイ超音波振動子からそれぞれ変調された信号を一度に身体に照射し、前記変調された信号の身体からの反射波を前記受信超音波振動子で受信し、前記復調回路で復調して表示することにより、身体の反射波を表示することを特徴とする波面符号法による３次元表示医療診断装置。
前記変調回路における変調はウォルシュ関数を用いて変調することを特徴とする請求項１記載の波面符号法による３次元表示医療診断装置。
前記２次元アレイ超音波振動子は、ＰＺＴの基板を用い、１辺が２〜１００ｍｍの矩形であり、共振周波数は５００ｋＨｚ〜１５ＭＨｚで駆動され、前段２次元アレイ超音波振動子の１素子の１辺は０．０５〜１０ｍｍの矩形であるようにダイシングし、前記２次元アレイ超音波振動子は表面に切り込みを入れ、前記２次元アレイ超音波振動子の表面に整合層を設け、前記ＰＺＴの基板上に送信素子と受信素子を構成したことを特徴とする請求項１記載の波面符号法による３次元表示医療診断装置。
前記ダイシングした２次元アレイ超音波振動子のうち、所望の個数の素子を送信素子として割り当て、所望の個数の素子を受信素子として割り当てることを特徴とする請求項３記載の波面符号法による３次元表示医療診断装置。
前記２次元アレイ超音波振動子の共振周波数から求められる波長をλとし、前記２次元アレイの超音波振動子の１素子の１辺の寸法をａとすると、λ／２＞ａであり、この素子を少なくとも１つ又は複数個を送信素子及び受信素子として用いることを特徴とする請求項３記載の３次元表示医療診断装置。