JP2005168667A - 超音波診断装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検体に向けて連続して送信された超音波信号に応じて被検体から反射された信号を連続して受信し、受信された信号に基づいて被検体の断層像を生成する超音波診断装置に関し、複数のチャンネルが、各チャンネルごとに超音波信号を送受信する送受信手段と、スイッチを介してチャンネルと接続可能な振動子が、チャンネルの数よりも多く、一方の方向に配列されたセクタ型探触子とを有し、探触子において、一方の方向に配列された振動子は、それぞれ所定の数の振動子を隔てたごとに超音波信号を送信するチャンネルと接続されている。
【選択図】図3
Description
CWD方式は、超音波信号を送信する際に連続波が用いられ、比較的高い流速を正確に検出することができるため速度データを得るのに有用である。また、CWD方式において、連続波を被検体に対して偏向させて送信する方法をステアラブルCWDといい、連続波を各送信用の振動子から位相差を与えて被検体に送信し、被検体からの反射波を受信する。
また、受信に用いられるチャンネルの数が制限され、受信感度に不具合が生じることもあった。
ここで、所定の領域の振動子を所定の数を隔てて複数選択し、チャンネルと接続して超音波信号を送信する。
次に、受信された信号に基づいて被検体の画像を生成する。
本発明の駆動方法によれば、超音波振動の送信における開口領域を広くして生成する画像の分解能を向上させ、また、受信感度を向上させることができる。
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1を模式的に示す概略ブロック図である。
超音波撮影時においては、たとえば医者が、超音波診断装置1を走査する使用者となる。撮影時には超音波プローブ2は使用者により把持されて、被検体に接触させる。
超音波プローブ2は、高圧スイッチ5を介して送受信部6から出力された電気信号を各振動子により超音波に変換して被検体に送信する。超音波プローブ2は、被検体からの反射波を振動子により電気信号に変換して、高圧スイッチ5を介して送受信部6に出力する。なお、振動子から送信された音線を形成する超音波は、被検体の内部を進行中に、内部組織の音響インピーダンスの差に応じたエコーを発生する。このエコーが超音波振動子アレイによって受信されて電気信号に変換される。ここで、振動子により変換される電気信号および超音波を合わせて超音波信号と称する。
本実施形態において、超音波プローブ2として広い視野を走査するセクタ型プローブを用いる。本発明の探触子の一実施態様が超音波プローブ2に相当する。
本実施形態において、本体部3は、たとえば、送信波と受信波とのずれに基づいた被検体の画像、つまりドプラパターンを生成する。以下、本体部3について説明する。
制御部9は、撮影のために超音波プローブ2に超音波を送信させる指令信号を駆動部10に出力する。また、制御部9は、操作コンソール11からの操作信号による支持に従って断層像などを表示させる指令信号を画像処理部7に出力する。さらに、制御部9は、操作コンソール11の指令に基づいて、記憶部8における画像データの保存を制御する。
駆動部10は、制御部9からの指令信号に応じた音線が形成されるように超音波プローブ2を駆動する駆動信号を生成し、生成した駆動信号を送受信部6に送信する。
記憶部8は、画像処理部7から送信される画像データを保存する。また、記憶部8は、超音波診断装置1の操作のためのプログラムや、このプログラムにおいて用いられる音線や撮影対象までの距離などの各種パラメータも記憶する。
使用者は超音波プローブ2を被検体の所定の箇所に位置決めする。このとき、走査範囲が検出対象に対応するように、走査範囲の深さ方向、方位方向および厚み方向が周波数や走査形状などにより設定される。また、少なくとも検出対象が含まれるように走査範囲を設定することが望ましい。
使用者は、超音波プローブ2を走査位置に接触するように設置する。また、使用者は、操作コンソール11を操作して、制御部9を介して駆動部10に指令を与える。
駆動部10は、制御部9から指令信号を受け、超音波プローブ2の超音波振動子アレイからの超音波の合成波面により所定の音線が連続して形成されるような駆動信号を生成して、送受信部6に設定された送信用チャンネルを介して超音波プローブ2に出力する。
駆動部10は、所定の領域の1つの平面(走査面)に複数の音線を連続して形成し、超音波プローブ2はこの複数の音線により走査面を連続して走査する。超音波プローブ2は、被検体の内部から発せられた超音波信号を連続して受信する。なお、上記の送受信は同時に行われている。上記のステップが、本発明の送受信ステップの一実施形態に相当する。
ここで、上記のステップST12における超音波プローブ2への信号の出力ステップは、本発明の超音波診断装置の駆動方法に相当する。詳細は後述する。
送受信部6から画像処理部7に送信された超音波信号に基づいて、画像処理部7は、各送信波と各受信波とのずれを連続的に比較して送信波と受信波との波長の差、つまり、変化した周波数成分を解析してスペクトラム表示などのドプラパターンを生成する。ここで、上記のステップが本発明の画像生成ステップの一実施態様に相当する。
撮影された画像は、制御部9の指令に基づいて記憶部8に記憶される。
次に、記憶部8に記憶された撮影画像を表示装置4において再生する(ST13)。
送信領域は、全エレメント数の1/4〜1/2程度に設定することが望ましい。1/4以下では、送信領域の開口が狭くなる。その結果、超音波信号の放射角度が広がってしまい分解能が低下する。一方、1/2以上では、受信領域の開口が狭くなってしまいSN比が低下する。たとえば、図3に示すように、64個のエレメントが配列された超音波プローブ2においては、第0エレメントe0〜第27エレメントe27が送信領域として設定される。
制御部9は、設定された送信領域において、送信用チャンネルと接続するエレメントを選択する。エレメントは、たとえば、図3に示すように、所定の間隔として2エレメント毎に選択される。選択されたエレメントを送信用エレメントとする。
制御部9は、送信領域と所定の間隔を隔てて受信領域を設定する。たとえば、図3に示すように、送信領域と第28から第32エレメントe28〜e32を隔てて、第33から第63エレメントe33〜e63が受信領域として設定される。
制御部9は、たとえば、図3に示すように受信領域においていずれのエレメントとも接続されていないチャンネルに対応するエレメントを選択し、それぞれ受信用チャンネルおよび受信用エレメントに設定する。
図6は、チャンネルとエレメントとの接続状態の他の例を模式的に示す概略図である。
また、送信用チャンネルを除くすべてのチャンネルを受信用チャンネルとし、受信用チャンネルはいずれかのエレメントと接続されるので、多くのチャンネルを用いて受信を行うことができる。その結果、受信感度が向上し、シグナル−ノイズ比(Signal−Noise比、以下、SN比とも称する)を向上させることができる。
次に、第2の実施形態について記述する。なお、上記の第1の実施形態と同様の部分は符号を同じくし、説明を省略する。
図9は、チャンネルとエレメントとの接続状態の他の例を模式的に示す概略図である。
一方、送信領域を除く第32から第63エレメントe32〜e63は、上記のエレメントと接続されたチャンネルを除くすべてのチャンネルと接続され、受信領域とする。
また、第17エレメントe17や第19エレメントe19などの送信領域において送信および受信のいずれにも使用されていないエレメントに対応する高圧スイッチ5は、OFFである。
また、送信領域と受信領域との間の各エレメントに対応する高圧スイッチ5はONされることにより、電気的および機械的な送信から受信へのクロストークを低減することができる。一方、送信領域において送信および受信のいずれにも使用されていないエレメントに対応する高圧スイッチ5はOFFされ、送信用チャンネル間に発生するクロストークを利用して、各チャンネルを駆動させずに対応するエレメントから超音波信号を送信することができる。
さらに、上記のように受信用のチャンネルを多く確保することができるため、本変形例のように送信領域の開口を広くすることも可能になり、生成する画像の分解能を向上させることができる。
たとえば、本発明の超音波診断装置において、セクタプローブに換えて振動子が2次元に配列されたマトリックスアレイ型のプローブを用いてもよい。また、送受信部6のチャンネル数および超音波プローブ2のエレメント数などは一例であって、必要に応じて変えることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
2…超音波プローブ(探触子)
3…本体部
4…表示装置
5…高圧スイッチ(スイッチ)
6…送受信部(送受信手段)
7…画像処理部
8…記憶部
9…CPU(制御部)
10…駆動部
11…操作コンソール
Claims (18)
- 被検体に向けて連続して送信された超音波信号に応じて前記被検体から反射された信号を連続して受信し、受信された信号に基づいて前記被検体の血流の動態を得る超音波診断装置であって、
複数のチャンネルがそれぞれ超音波信号を連続して送信あるいは受信する送受信手段と、
スイッチを介して前記チャンネルと接続可能な振動子が、前記チャンネルの数よりも多く、一方の方向に配列されたセクタ型探触子と
を有し、
前記探触子において、一方の方向に配列された前記振動子は、それぞれ所定の数の前記振動子を隔てて前記超音波信号を送信する前記チャンネルと接続されている
超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記振動子は1つおきに前記超音波信号を送信する前記チャンネルと接続されている
請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記振動子は2つおきに前記超音波信号を送信する前記チャンネルと接続されている
請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記振動子は所定の領域においてランダムに前記超音波信号を送信する前記チャンネルと接続されている
請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記超音波信号を送信する前記振動子の間に、前記スイッチをオフされた前記振動子が配置されている
請求項1〜4のいずれか記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記超音波信号を送信する前記振動子が配置された一方の端部から他方の端部までの送信領域は、全ての前記振動子の1/4以上1/2以下である
請求項1〜5のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記超音波信号を送信する前記振動子が配置された一方の端部から他方の端部までの送信領域を除く前記振動子は、前記超音波信号の受信に用いられる
請求項1〜6のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記送信領域と前記超音波信号を受信する前記振動子が配置された受信領域との間に前記超音波信号の送信および受信のいずれにも用いられない前記振動子が配置されている
請求項7記載の超音波診断装置。 - 前記探触子において、前記送信領域と前記受信領域との間に配置された前記振動子は、前記スイッチを介して前記送受信手段と接続されている
請求項8記載の超音波診断装置。 - チャンネルがそれぞれ超音波信号を連続して送信あるいは受信する送受信手段と、前記チャンネルの数よりも多くの数の振動子が一方の方向に配列され、前記振動子はスイッチを介して前記チャンネルと接続可能なセクタ型の探触子とを有する超音波診断装置の駆動方法であって、
前記振動子と前記送受信手段の前記チャンネルとを接続して被検体に向けて超音波信号を連続して送信し、他の領域の前記振動子と前記チャンネルとを接続して反射された信号を連続して受信するステップと、
受信された信号に基づいて前記被検体の画像を生成するステップと
を有し、
前記送受信ステップにおいて、所定の領域の前記振動子を所定の数を隔てて複数選択し、前記チャンネルと接続して超音波信号を送信する
駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、所定の領域の前記振動子を1つおきに選択して前記超音波信号を送信する
請求項10記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、所定の領域の前記振動子を2つおきに選択して前記超音波信号を送信する
請求項10記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、所定の領域の前記振動子をランダムに選択して前記超音波信号を送信する
請求項10記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、前記超音波信号を送信する前記振動子の間に、前記スイッチがオフされ、いずれの前記チャンネルとも接続されない前記振動子を配置する
請求項10〜13のいずれかに記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、前記超音波信号を送信する前記振動子が配置された所定の領域は、全ての前記振動子の1/4以上1/2以下の領域に相当する
請求項10〜14のいずれかに記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、前記超音波信号を送信する前記振動子が配置された所定の領域を除く前記振動子は前記超音波信号を受信する
請求項10〜15のいずれかに記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、前記超音波信号を送信する前記振動子と受信する前記振動子との間に、前記超音波信号の送信および受信のいずれにも用いられない前記振動子を配置する
請求項10に記載の駆動方法。 - 前記送受信ステップにおいて、送信用の前記振動子と受信用の前記振動子との間に配置された前記振動子を、前記スイッチを介して送受信手段と接続する
請求項17記載の駆動方法。
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