JP2006346309A - 超音波診断装置の可変開口制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能な超音波診断装置の可変開口制御方法を提供する。
【解決手段】 探触子からの距離に応じて励振される振動子の数を変化させるとき、超音波の送信時に被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の振動子１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する振動子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ、２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐを励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、エコーの受信時に被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の振動子１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する振動子３ｆ〜３ｋのみを励振させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び被検体からのエコーの受信時にそれぞれ同時に励振される振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法に関する。

超音波診断装置は、超音波を被検体内に送信し、受信したエコーから体内の臓器などの形態情報や血液の流れを表示することができるもので、その原理はよく知られている。被検体に対する超音波の送信時及び被検体からのエコーの受信時にそれぞれ超音波ビームの集束を作成する手法もよく知られている。

図８は超音波ビームの集束を、送受信時、いくつかの焦点を電子制御で作成する、電子走査方式の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図８において、探触子１００は列状に配置された複数の振動子１００ａ〜１００ｈを有し、これらの振動子１００ａ〜１００ｈは送信回路１０２から出力される電気パルスにより励振されて超音波を発生する。探触子１００から発生された超音波は図示省略の被検体の内部に送信され、反射して戻ってきた振動、すなわちエコーにより振動子１００ａ〜１００ｈは励振され、ここで電気パルスに変換される。変換された電気パルスは受信回路１０３において１つの信号に合成され、合成された信号が信号処理部１０４に加えられる。信号処理部１０４においては合成された信号に基づいて被検体の内部の情報を抽出する処理が行われる。信号処理部１０４で抽出された情報はＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１０５において走査変換され、表示部１０６に表示される。

超音波ビームの集束を電子制御で作成する場合、基本的には焦点位置に対する各振動子の距離の差による超音波パルスの到達時間の差を電気的な手段により補正する。このうち、超音波パルスの送信においては、焦点位置に対して遠距離にある振動子の励振タイミングに比べて、近距離にある振動子の励振タイミングを遅くし、また、エコーの受信においては、焦点位置に対して近距離にある振動子の信号を電気的に遅延させることによって、焦点位置に対して遠距離にある振動子とタイミングを揃えるのが一般的な方法である。

さらに、超音波ビームの集束を電子制御で作成する場合、被検体に対する超音波の送信時及び被検体からのエコーの受信時に、振動子からの距離に応じて励振される振動子の数を変化させる。これを可変開口制御あるいはダイナミックアパーチャと言う（例えば、下記の非特許文献１参照）。図９（ａ）〜（ｃ）は従来の可変開口制御方法の一例を説明するために、焦点の深さと列状に配置された１６個の振動子１０１ａ〜１０１ｐの開口との関係を示した図である。ここで、近距離部、すなわち被検体の浅部を超音波ビームの集束域とする場合、（ａ）に示したように、振動子１０１ａ〜１０１ｐのうち、中央部に位置する４個の振動子を励振させ、中距離部、すなわち被検体の深さの中位部を超音波ビームの集束域とする場合、（ｂ）に示したように、振動子１０１ａ〜１０１ｐのうち、中央部に位置する８個の振動子を励振させ、遠距離部、すなわち被検体の深部を超音波ビームの集束域とする場合、（ｃ）に示したように、振動子１０１ａ〜１０１ｐのすべてを励振させる。このように振動子からの距離に応じて励振される振動子の数を変化させることは、光学レンズにおいてＦナンバーを一定に保つことと同等であり、これによって画像の均一性を向上させることができる。

被検体に対する超音波の送信と、被検体からのエコーの受信とでは１つの点で大きな違いがある。それは、エコーの受信においては、被検体の浅部から帰ってくる信号と深部から帰ってくる信号とで互いに時間差があるのでそれぞれに適した時間の遅延量を用いることができるため、どのような深さの信号に対しても最適な遅延加算を行うことができるのに対して、超音波の送信においては、任意の１点にしか集束がかけられないことにある。
辻本文雄：超音波医学辞典、秀潤社、ｐｐ３０６〜３０９

被検体の深部を超音波ビームの集束域とする場合、図９（ｃ）に示したように、励振される振動子の数、すなわち開口を広げる必要がある。しかしながら、広い開口を用いて深部を焦点として超音波ビームを形成すると浅部での分解能が劣化するという問題があった。図１０はこのことを説明するために、開口と超音波ビーム幅との関係を示した図であり、開口を広げて深部を焦点として超音波ビームを形成すると、深部におけるビーム幅ｄｆは狭くなるが、浅部におけるビーム幅ｄｎはかなり広がるため、浅部での分解能が劣化することになる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は深部に焦点を設定した場合でも浅部での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能な超音波診断装置の可変開口制御方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させることを特徴とする。
このように送受信開口を制御することによって、エコーの受信時に浅部を超音波ビームの集束域として２次元領域の中央部に位置する振動子がビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないので、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

また、本発明は、ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向の中央部に位置し、かつ前記ｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させることを特徴とする。
このように送受信開口を制御することによって、エコーの受信時に浅部を超音波ビームの集束域として２次元領域のｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する振動子がビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないので、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

また、本発明は、ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する所定数の前記振動子、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の各端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させることを特徴とする。
このように送受信開口を制御することによって、エコーの受信時に浅部を超音波ビームの集束域として２次元領域の中央部に位置する振動子がビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないので、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

また、本発明は、ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の他方の端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させることを特徴とする。
このように送受信開口を制御することによって、エコーの受信時に浅部を超音波ビームの集束域として２次元領域のｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する振動子がビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないので、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

本発明は上記のように構成したことによって、深部に焦点を設定した場合でも浅部での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能になる。

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法を実施する電子走査方式の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１において、探触子１０１はｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に行列に配置された多数の振動子を含んで構成されるが、ここでは図面の簡単化のためにその数が減らされ、ｘ軸方向に８個、ｙ軸方向に３個並べられて合計２４個の振動子１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ａ３、・・・、１０１ｈ１、１０１ｈ２、１０１ｈ３が例示されている。これらの振動子１０１ａ１〜１０１ｈ３の一部又は全部は送信回路１０２から出力される電気パルスによって励振されて超音波を発生する。探触子１０１から発生された超音波は図示省略の被検体の内部に送信され、反射して戻ってきたエコーは振動子１０１ａ１〜１０１ｈ３の一部又は全部で受信され、ここで電気パルスに変換される。変換された電気パルスは受信回路１０３において１つの信号に合成され、合成された信号が信号処理部１０４に加えられる。信号処理部１０４においては合成された信号に基づいて被検体の内部の情報を抽出する処理が行われる。信号処理部１０４で抽出された情報はＤＳＣ１０５において走査変換され、表示部１０６に表示される。

超音波の送信及びそのエコーの受信に際して、同時に励振される振動子の数を変化させる本発明の開口制御について、図１に例示したものよりも多数の振動子を有する５×１６チャネルの探触子を例にして、図２及び図３を用いて説明する。図２において合計８０個の振動子がｘ軸方向に１６個（ａ、…、ｐで示す）、ｙ軸方向に５個（１、…、５で示す）並べられて５×１６行列に配置されている。以下、これらの振動子を要素１ａ、１ｂ、…、５ｏ、５ｐと称することとする。

いま、被検体における超音波の集束域を探触子からの距離に応じて近距離部、中距離部、遠距離部に区分けすることとし、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図２（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する合計２８個の要素、すなわち要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に被検体の近距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図２（ｂ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する６個の要素、すなわち要素３ｆ〜３ｋのみを励振させる。

また、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図２（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に中距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図２（ｃ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する２４個の要素、すなわち要素２ｅ〜２ｌ、３ｅ〜３ｌ、４ｅ〜４ｌのみを励振させる。

さらに、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図２（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に遠距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図２（ｄ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのすべてを励振させる。

図３は超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図２（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させた場合のｙ軸方向中央部の送信ビームの形状を示す説明図である。ここで、図３（ａ）の送信開口に引いた直線Ｐを通る平面上での送信ビーム形状は図３（ｂ）に示したように遠距離部のビーム幅ｄｆ、中距離部のビーム幅ｄｍ、近距離部のビーム幅ｄｎがいずれも狭くなっている。このような送信ビームに対して、エコーの受信時に近距離部を超音波ビームの集束域として要素３ｆ〜３ｋのみを励振させることは、これらの要素３ｆ〜３ｋがビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないことになる。この結果、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

なお、中距離部又は遠距離部を超音波ビームの集束域としてエコーを受信する場合には、距離に応じて励振される要素を多くして開口が広げられるため高い分解能を維持することができる。

このように、第１の実施の形態によれば、遠距離部に焦点を設定した場合でも近距離での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能になる。

＜第２の実施の形態＞
次に、超音波診断装置の可変開口制御方法の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、図１に示した電子走査方式の超音波診断装置を用いて実施するもので、図４及び図５を用いてその詳細を説明する。なお、図４及び図５中、第１の実施の形態を示す図２及び図３と同一の要素には同一の符号を付してそれらの説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心にして以下に説明する。

図４において合計８０個の要素１ａ、１ｂ、…、５ｏ、５ｐがｘ軸方向に１６個（ａ、…、ｐで示す）、ｙ軸方向に５個（１、…、５で示す）並べられて５×１６行列に配置されている。いま、被検体における超音波の集束域を探触子からの距離に応じて近距離部、中距離部、遠距離部に区分けすることとし、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図４（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部から一方の端部にかけて位置する合計４０個の要素、すなわち要素２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び２ｎ〜２ｐ、３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に被検体の近距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図４（ｂ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する１２個の要素、すなわち要素４ｆ〜４ｋ、５ｆ〜５ｋのみを励振させる。

また、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図４（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び２ｎ〜２ｐ、３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に中距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図４（ｃ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部から一方の端部にかけて位置する３２個の要素、すなわち要素２ｅ〜２ｌ、３ｅ〜３ｌ、４ｅ〜４ｌ、５ｅ〜５ｌのみを励振させる。

さらに、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図４（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び２ｎ〜２ｐ、３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に遠距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図４（ｄ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのすべてを励振させる。

図５は超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図４（ａ）に示したように、要素２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び２ｎ〜２ｐ、３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐを励振させないで、これら以外の要素を励振させた場合のｙ軸方向の一方の端部の送信ビームの形状を示す説明図である。ここで、図５（ａ）の送信開口に引いた直線Ｑを通る平面上での送信ビーム形状は図５（ｂ）に示したように遠距離部のビーム幅ｄｆ、中距離部のビーム幅ｄｍ、近距離部のビーム幅ｄｎがいずれも狭くなっている。このような送信ビームに対して、エコーの受信時に近距離部を超音波ビームの集束域として要素４ｆ〜４ｋ、５ｆ〜５ｋのみを励振させることは、送信ビームのうちのビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないことになる。この結果、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

なお、中距離部又は遠距離部を超音波ビームの集束域としてエコーを受信する場合には、距離に応じて使用する要素を多くして開口が広げられるため高い分解能を維持することができる。

このように、第２の実施の形態によれば、遠距離部に焦点を設定した場合でも近距離部での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能になる。

＜第３の実施の形態＞
次に、超音波診断装置の可変開口制御方法の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、図１に示した電子走査方式の超音波診断装置を用いて実施するもので、図６を用いてその詳細を説明する。なお、図６中、第１の実施の形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してそれらの説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心にして以下に説明する。

図６において合計８０個の要素１ａ、１ｂ、…、５ｏ、５ｐがｘ軸方向に１６個（ａ、…、ｐで示す）、ｙ軸方向に５個（１、…、５で示す）並べられて５×１６行列に配置されている。いま、被検体における超音波の集束域を探触子からの距離に応じて近距離部、中距離部、遠距離部に区分けすることとし、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図６（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する２８個の要素、すなわち要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐ、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の各端部に位置する１２個の要素、すなわち要素１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ及び４ｈ、４ｉ、５ｇ〜５ｊを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に被検体の近距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図６（ｂ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する６個の要素、すなわち要素３ｆ〜３ｋのみを励振させる。

また、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図６（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する２８個の要素、すなわち要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐ、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の各端部に位置する１２個の要素、すなわち要素１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ及び４ｈ、４ｉ、５ｇ〜５ｊを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に中距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図６（ｃ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する３２個の要素、すなわち要素２ｅ〜２ｌ、３ｅ〜３ｌ、４ｅ〜４ｌ、５ｅ〜５ｌのみを励振させる。

さらに、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図６（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する２８個の要素、すなわち要素２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｆ、４ａ〜４ｄ及び２ｍ〜２ｐ、３ｋ〜３ｐ、４ｍ〜４ｐ、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の各端部に位置する１２個の要素、すなわち要素１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ及び４ｈ、４ｉ、５ｇ〜５ｊを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に遠距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図６（ｄ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのすべてを励振させる。

このように、エコーの受信時に近距離部を超音波ビームの集束域として要素３ｆ〜３ｋのみを励振させることは、送信ビームのうちのビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないことになる。この結果、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

なお、中距離部又は遠距離部を超音波ビームの集束域としてエコーを受信する場合には、距離に応じて使用する要素を多くして開口が広げられるため高い分解能を維持することができる。

このように、第３の実施の形態によれば、遠距離部に焦点を設定した場合でも近距離部での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能になる。

＜第４の実施の形態＞
次に、超音波診断装置の可変開口制御方法の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、図１に示した電子走査方式の超音波診断装置を用いて実施するもので、図７を用いてその詳細を説明する。なお、図７中、第１の実施の形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してそれらの説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心にして以下に説明する。

図７において合計８０個の要素１ａ、１ｂ、…、５ｏ、５ｐがｘ軸方向に１６個（ａ、…、ｐで示す）、ｙ軸方向に５個（１、…、５で示す）並べられて５×１６行列に配置されている。いま、被検体における超音波の集束域を探触子からの距離に応じて近距離部、中距離部、遠距離部に区分けすることとし、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図７（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部から一方の端部にかけて位置する３４個の要素、すなわち要素３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐ並びにｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の他方の端部に位置する８個の要素、すなわち１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ、３ｈ、３ｉを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に被検体の近距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図７（ｂ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する８個の要素、すなわち要素４ｆ〜４ｋ、５ｆ〜５ｋのみを励振させる。

また、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図７（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部から一方の端部にかけて位置する３４個の要素、すなわち要素３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐ並びにｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の他方の端部に位置する８個の要素、すなわち１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ、３ｈ、３ｉを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に中距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図７（ｃ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部から一方の端部にかけて位置する３２個の要素、すなわち要素２ｅ〜２ｌ、３ｅ〜３ｌ、４ｅ〜４ｌ、５ｅ〜５ｌのみを励振させる。

さらに、超音波の送信時に遠距離部を超音波ビームの集束域として、図７（ａ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部から一方の端部にかけて位置する３４個の要素、すなわち要素３ａ〜３ｅ、４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆ及び３ｌ〜３ｐ、４ｋ〜４ｐ、５ｋ〜５ｐ並びにｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の他方の端部に位置する８個の要素、すなわち１ｇ〜１ｊ、２ｈ、２ｉ、３ｈ、３ｉを励振させないで、これら以外の要素を励振させ、エコーの受信時に遠距離部を超音波ビームの集束域とする場合には、図７（ｄ）に示したように、行列配置された８０個の要素１ａ〜５ｐのすべてを励振させる。

このように、エコーの受信時に近距離部を超音波ビームの集束域として要素４ｆ〜４ｋ、５ｆ〜５ｋのみを励振させることは、送信ビームのうちのビーム幅の狭い超音波のエコーしか受信しないことになる。この結果、送受信合成ビームの幅を狭くすることができて分解能が高められる。

なお、中距離部又は遠距離部を超音波ビームの集束域としてエコーを受信する場合には、距離に応じて使用する要素を多くして開口が広げられるため高い分解能を維持することができる。

このように、第４の実施の形態によれば、遠距離部に焦点を設定した場合でも近距離部での分解能の低下を防ぐことができ、これによって浅部から深部まで良好な画質を得ることが可能になる。

ところで、上述した各実施の形態においては、超音波の集束域を遠距離部、中距離部、近距離部の３つの領域に区分けして説明したが、１つの走査線をつくるためには近距離部から遠距離部まで連続する多数の部位を集束域とすることから、各実施の形態の遠距離部を探触子に対して距離的により遠い深部、中距離部及び近距離部を探触子から距離的により近い浅部とそれぞれ読み替えるようにしても上述したと同様な効果が得られる。

また、上述した各実施の形態においては、振動子配列がｙ軸方向に短く、ｘ軸方向に長い２次元配列振動子について説明したが、本発明はこれに適用が限定されるものではなく、振動子配列がｘ軸方向とｙ軸方向とで等しい場合にも適用可能であり、さらに、振動子配列の長いｘ軸を長軸、振動子配列の短いｙ軸を短軸と読み替えても上述したと同様な効果が得られる。

さらに、上述した各実施の形態では走査方法については特に説明していないが、本発明は開口を移動させる走査、ビームを偏向させる走査を含む２次元走査のすべての場合に適用することができる。

本発明は、振動子が２次元に配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び被検体からのエコーの受信時に、探触子からの距離に応じて励振される振動子の数を変化させるだけでなく、端部と中央部の各振動子を適切な組み合わせで選択することによって、浅部における送受信合成ビームの幅を狭くすることができ、浅部から深部まで分解能の高い超音波画像を得る超音波診断装置を実現することができる。

本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法を実施する電子走査方式の超音波診断装置の構成を示すブロック図 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第１の実施の形態における振動子配置及び送受信開口を示した図 （ａ）遠距離部を集束域とする送信開口 （ｂ）近距離部を集束域とする受信開口 （ｃ）中距離部を集束域とする受信開口 （ｄ）遠距離部を集束域とする受信開口 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第１の実施の形態を説明するために、送信開口と送信ビーム形状を示す図 （ａ）送信開口 （ｂ）送信ビーム形状 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第２の実施の形態における振動子配置及び送受信開口を示した図 （ａ）遠距離部を集束域とする送信開口 （ｂ）近距離部を集束域とする受信開口 （ｃ）中距離部を集束域とする受信開口 （ｄ）遠距離部を集束域とする受信開口 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第２の実施の形態を説明するために、送信開口と送信ビーム形状を示す図 （ａ）送信開口 （ｂ）送信ビーム形状 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第３の実施の形態における振動子配置及び送受信開口を示した図 （ａ）遠距離部を集束域とする送信開口 （ｂ）近距離部を集束域とする受信開口 （ｃ）中距離部を集束域とする受信開口 （ｄ）遠距離部を集束域とする受信開口 本発明に係る超音波診断装置の可変開口制御方法の第４の実施の形態における振動子配置及び送受信開口を示した図 （ａ）遠距離部を集束域とする送信開口 （ｂ）近距離部を集束域とする受信開口 （ｃ）中距離部を集束域とする受信開口 （ｄ）遠距離部を集束域とする受信開口 可変開口制御方法を適用する、電子走査方式の超音波診断装置の一般的な構成を示すブロック図 従来の可変開口制御方法の一例を説明するために、焦点の深さと開口との関係を示した図 （ａ）近距離部を集束域とする送受信開口 （ｂ）中距離部を集束域とする送受信開口 （ｃ）遠距離部を集束域とする送受信開口 深部を焦点として超音波ビームを形成する場合の開口と超音波ビーム幅との関係を示した図

符号の説明

１ａ〜５ｐ、１０１ａ１〜１０１ｈ３ 振動子
１０１ 探触子
１０２ 送信回路
１０３ 受信回路
１０４ 信号処理部
１０５ ＤＳＣ
１０６ 表示部

Claims (4)

1. ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
   前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
   エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させる、
   ことを特徴とする超音波診断装置の可変開口制御方法。
2. ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
   前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
   エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向の中央部に位置し、かつ前記ｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させる、
   ことを特徴とする超音波診断装置の可変開口制御方法。
3. ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
   前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の中央部に位置する所定数の前記振動子、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の各端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
   エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向中央部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させる、
   ことを特徴とする超音波診断装置の可変開口制御方法。
4. ｘ軸及びｙ軸で定義される２次元領域に複数の振動子が配列された探触子を用いて、被検体に対する超音波の送信時及び前記被検体からのエコーの受信時に、前記探触子からの距離に応じて励振される前記振動子の数を変化させて超音波ビームの集束を作成する超音波診断装置の可変開口制御方法において、
   前記被検体中の部位であって、前記探触子からの距離が異なる２つの部位のうち距離の大きい部位を深部、距離の小さい部位を浅部とし、超音波の送信時に前記被検体の深部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、ｘ軸方向の各端部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子、並びにｘ軸方向の中央部に位置し、かつｙ軸方向の他方の端部に位置する所定数の前記振動子を励振させず、これら以外の前記振動子を励振させ、
   エコーの受信時に前記被検体の浅部を超音波ビームの集束域として、複数の前記振動子のうち、前記ｘ軸方向中央部に位置し、かつｙ軸方向の一方の端部に位置する所定数の前記振動子のみを励振させる、
   ことを特徴とする超音波診断装置の可変開口制御方法。