JP2006102391A - 超音波診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 サブアレイに設けられた整相回路のフォーカス位置を動的に変化させることのできる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 振動子１iは、２次元に配列されサブアレイ２jを構成し、サブアレイは２次元に配列され配列振動子３を構成する。サブアレイの振動子の出力は、整相回路４jと整相回路５jに供給される。整相回路の出力は結合回路６jで結合される。前記したすべての振動子、サブアレイ、整相回路、結合回路はプローブハンドル７内に収納されている。結合回路からの出力はプローブケーブル８を介して本体９の遅延加算回路１０に供給される。また、整相回路は制御回路１１により制御される。遅延加算回路の出力は信号処理部１２で処理され、表示部２１に表示される。
【選択図】 図１

Description

本発明は２次元アレイを有し、被検体を３次元的に走査する超音波診断装置に関する。
従来の超音波診断装置は、図４に示すように、幾つかの送信サブアレイ３１1、３１2、・・３１Mに割り付けられている多数のトランスデューサ素子を含む送信アレイ３０Aと、幾つかの送信ビームフォーマチャンネル４１1、４１2、・・４１Mを含む送信ビームフォーマ４０と、被検体部位に放射される音響ビームを生成するように構成及び配列されているグループ内送信プロセッサ３８1、３８2、・・３８Mと、幾つかの受信サブアレイ４２1、４２2、・・４２Nに割り付けられている多数のトランスデューサ素子を含む受信アレイ３０Bと、幾つかの受信サブアレイ４２1-Nに接続する幾つかのグループ内受信プロセッサ４４1、４４2、・・４４Nと、このグループ内受信プロセッサ４４1-Nの各々が接続するサブアレイのトランスデューサ素子から、音響ビームからのエコーに呼応してトランスデューサ信号を受信するように配列され、グループ内受信プロセッサ４４1-Nの各々が、受信したトランスデューサ信号を遅延させるように配列されている遅延素子を形成する電荷結合素子と、遅延されたトランスデューサ信号を受信して、遅延されたトランスデューサ信号を加算する加算素子を含み、受信ビームフォーマ４６と、この受信ビームフォーマ４６が、幾つかのグループ内受信プロセッサ４４1-Nに接続されている幾つかの処理チャンネル４８1、４８2、・・４８Nと、この処理チャンネル４８1-Nの各々がグループ内受信プロセッサ４４1-Nから受信した受信信号によってエコーから受信ビームを合成するビームフォーマ遅延機構を含み、処理チャンネル４８1-Nから信号を受信して加算するビームフォーマ加算機構５０とを含み、そして受信ビームフォーマ４６から受信した信号を基にして被検体部位の画像を形成する画像生成器５８で構成されている（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２０００−３３０８７号公報（第１１頁、第３図）
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、受信のフォーカス距離を動的に変化させるダイナミックフォーカスを行おうとするとグループ内受信プロセッサの電荷結合素子のクロック周波数を変化させなければならず、そのためノイズが発生するという問題があった。また、同時に複数の方向に受信の指向性を持たせるにはグループ内受信プロセッサ４４1〜Nと処理チャンネル４８1〜N、及びそれらを結ぶ信号線の数を増やさなければならないという問題があった。
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、ノイズの少ないダイナミックフォーカスを可能にし、あるいは信号線の数を増やさずに複数の方向に受信の指向性を持たせることのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
本発明の超音波診断装置は、プローブハンドルと本体を有し、少なくとも２次元に配列された振動子が複数のサブアレイに分割され、各サブアレイについて、それぞれ複数の整相回路がプローブハンドル内に設けられ、複数の整相回路の受信信号出力がサブアレイごとにプローブハンドル内で結合され、結合された整相回路の受信信号出力が各サブアレイごとに生成されて本体において遅延加算されるようにした構成を有している。
この構成により、ノイズの少ないダイナミックフォーカスを可能にし、あるいは信号線の数を増やさずに複数の方向に受信の指向性を持たせることができる。
また、本発明の超音波診断装置は、サブアレイの複数の整相回路の受信信号出力がスイッチにより相互に結合され、複数の整相回路のうちの整相動作を行っている整相回路の受信信号出力が前記スイッチにより選択され、整相動作を行っていない整相回路においては整相データの書き換えが行われる。
この構成により、ノイズの少ないダイナミックフォーカスが可能になる。
さらに、本発明の超音波診断装置は、サブアレイ内の各振動子の出力信号を遅延させるアナログ遅延回路が設けられ、整相動作を行っていない整相回路において前記アナログ遅延回路の動作を停止させる構成を有している。
この構成により、複数の整相回路の出力を直接結合することを可能にし、また整相回路における消費電力が減少することとなる。
さらに、本発明の超音波診断装置は、サブアレイの複数の整相回路の受信信号出力が変調された後結合され、本体において復調された後遅延加算される構成を有している。
この構成により、信号線の数を増やさずに複数の方向に受信の指向性を持たせることができる。
本発明は、少なくとも２次元に配列された振動子が複数のサブアレイに分割され、各サブアレイにはそれぞれ複数の整相回路がプローブハンドル内に設けられ、複数の整相回路の受信信号出力がサブアレイごとにプローブハンドル内で結合され、結合された整相回路の受信信号出力が遅延加算されるようにしたことにより、ノイズの少ないダイナミックフォーカスを可能にし、あるいは信号線の数を増やさずに複数の方向に受信の指向性を持たせることができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の超音波診断装置について、図面を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の受信部の要部ブロック図を図１に示す。図１において、振動子１iは、２次元に配列されサブアレイ２jを構成し、サブアレイ２jは２次元に配列され配列振動子３を構成する。サブアレイ２jの振動子１iの出力は、整相回路４jと整相回路５jに供給される。整相回路４j、５jの出力は結合回路６jで結合される。図１においては便宜上すべての振動子、サブアレイ、整相回路、結合回路のうち、i、j番目のものだけに符号がつけられている。前記したすべての振動子、サブアレイ、整相回路、結合回路はプローブハンドル７内に収納されている。結合回路６jからの出力はプローブケーブル８を介して本体９の遅延加算回路１０に供給される。また、整相回路４j、５jは、制御回路１１により制御される。遅延加算回路１０の出力は信号処理部１２で処理され、表示部２１に画面が表示される。
図２は整相回路４j、５j及びその周辺のより詳細なブロック図である。まず、１つのサブアレイの振動子よりの信号は遅延回路１３kに供給される。図２において便宜上すべての遅延回路１３X（Ｘは個々の遅延回路を特定する文字：以下すべての遅延回路を符号１３で示す）のうち、ｋ番目のものだけに符号がつけられている。遅延回路１３Xのフォーカスデータはレジスタ１４jより供給される。遅延回路１３Xは制御回路１１から送られるクロックにより動作するがそのクロックはスイッチ１５jによりオン、オフが制御される。クロック、スイッチ１５jの切り替え信号、レジスタ１４jのフォーカスデータは制御回路１１より供給される。遅延回路１３Xの出力は加算点１６jにおいて加算される。整相回路４j、５jの出力は、結合回路６jにおいて加算される。
以上のように構成された超音波診断装置について、図２を用いてその動作を説明する。まず、図１に示す配列振動子３からは特定の方向に超音波が送出され、送出された方向に受信の指向性が形成されるように、受信開始に先立ってレジスタ１４にはフォーカスデータが記憶され、各遅延回路１３Xにはフォーカスデータが供給される。次に整相回路４j、５jのスイッチ１５のうち整相回路４jのスイッチ１５jがオンとなり遅延回路１３Xは動作を開始し、整相回路５jのスイッチはオフとなり遅延回路１３Xは動作を停止している。整相回路４jは最も近距離Lに受信信号が整相するようにフォーカスデータがレジスタ１４jに記憶されている。次に、整相回路４jのスイッチ１５jがオフとなり遅延回路１３Xは動作を停止し、整相回路５jのスイッチはオンとなり整相回路５jの遅延回路１３Xは動作を開始する。整相回路５jは距離L＋ΔLに受信信号が整相するようにフォーカスデータがレジスタに記憶されている。整相回路５jのスイッチがオンである期間に整相回路４jのレジスタ１４jには距離L＋２ΔLに受信信号が整相するようにフォーカスデータが記憶される。このようにして交互に受信信号の整相とフォーカスデータのレジスタへの記憶が行われ、整相回路は近距離から遠距離まで受信信号を整相することができる。上記のように動作している遅延回路１３Xのクロック周波数及びフォーカスデータは変化していないので受信信号にノイズが発生することはない。以上のような整相回路４j、５jの出力は結合回路６jにおいて加算され、遅延加算回路１０において他のサブアレイからの受信信号と遅延加算される。このような本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置によれば、１つのサブアレイからの受信信号を複数の整相回路４j、５jに供給し、整相回路４j、５j・のうちの一方において整相動作を行い、他方においてフォーカスデータの記憶を行い、整相回路４j、５jの出力を結合することにより、整相回路は近距離から遠距離まで受信信号をフォーカス位置を動的に変化させて整相することができる。なお、以上の説明で結合回路は加算を行っていたが、動作している整相回路の出力を選択するスイッチであってもよい。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置の受信部の要部ブロックを図３に示す。なお、図３において、第１の実施の形態で参照した図１、２と同じ構成及び機能を有する部分については同一の符号又は記号を付して説明を省略する。
図３において、変調器１７jは、整相回路４jの出力を変調する。フィルター１８jは結合回路６jの出力に接続され、フィルター１８jの一方の出力は第１遅延加算回路１０Ａに供給され、フィルター１８jの他方の出力は復調器１９jを介して第２遅延加算回路２０に供給される。
以上のように構成された超音波診断装置について、図３を用いてその動作を説明する。まず、整相回路４j、５jには受信の指向性が異なるフォーカスデータが制御回路１１より供給される。整相回路４jの出力は中心周波数ｆ０を有する。変調器１７jにおいて整相回路４jの出力には周波数ｆ１の信号が混合され、周波数ｆ０＋ｆ１の成分が出力される。結合回路６jにおいて、整相回路５jの出力は変調器１７jの出力と加算されるが、整相回路５jの出力の周波数ｆ０と、変調器１７jの出力の周波数ｆ０＋ｆ１は十分に離れておりお互いの信号に影響を与えることはない。結合回路６jの出力はフィルター１８jにおいて、整相回路５jの出力に相当する周波数ｆ０の成分と変調器１７jの出力に相当する周波数ｆ０＋ｆ１の成分に分離される。周波数ｆ０の成分は第１遅延加算回路１０Ａに供給される。周波数ｆ０＋ｆ１の成分は復調器１９jにおいて周波数ｆ０が混合され、整相回路４jの出力に相当する周波数ｆ０の成分が出力される。復調器１９jの出力は第２遅延加算回路２０に供給される。これにより受信の方向の異なる指向性を有する複数の整相回路４j、５jの出力を結合して１つの信号線に供給できる。
以上のように本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置によれば、プローブハンドル内に複数の整相回路と変調器を設けることにより、複数の受信指向性に対応する複数の受信信号を１本の信号線で本体に供給することが可能になり、プローブハンドルと本体を結合する信号線の数を削減することができる。
以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、整相回路が近距離から遠距離まで受信信号をフォーカス位置を動的に変化させて整相することができるという効果を有し、２次元アレイを有し、被検体を３次元的に走査する超音波診断装置などとして有用である。
本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の受信部の要部ブロック図 本発明の第１の実施の形態における整相回路及びその周辺のより詳細なブロック図 本発明の第２の実施の形態における超音波診断装置の受信部の要部ブロック図 従来の超音波診断装置のブロック図
符号の説明
１ 振動子
２ サブアレイ
３ ２次元アレイ（配列振動子）
４ 整相回路
５ 整相回路
６ 結合回路
７ プローブハンドル
８ プローブケーブル
９ 本体
１０、１０Ａ、２０ 遅延加算回路
１１ 制御回路
１２ 信号処理部
１３ 遅延回路
１４ レジスタ
１５ スイッチ
１６ 加算点
１７ 変調器
１８ フィルター
１９ 復調器
２１ 表示部

Claims (4)

  1. プローブハンドルと本体を有する超音波診断装置であって、少なくとも２次元に配列された振動子が複数のサブアレイに分割され、前記各サブアレイについて、それぞれ複数の整相回路が前記プローブハンドル内に設けられ、前記複数の整相回路の受信信号出力が前記サブアレイごとに前記プローブハンドル内で結合され、結合された整相回路の受信信号出力が前記各サブアレイごとに生成されて前記本体において遅延加算される超音波診断装置。
  2. 前記サブアレイの複数の整相回路の受信信号出力がスイッチにより相互に結合され、前記複数の整相回路のうちの整相動作を行っている整相回路の受信信号出力が前記スイッチにより選択され、整相動作を行っていない整相回路においては整相データの書き換えが行われる請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記サブアレイ内の各振動子の出力信号を遅延させるアナログ遅延回路が設けられ、整相動作を行っていない整相回路において前記アナログ遅延回路の動作を停止させるよう構成された請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記サブアレイの複数の整相回路の受信信号出力が変調された後結合され、前記本体において復調された後、遅延加算されるよう構成された請求項１に記載の超音波診断装置。
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