JP2569024B2

JP2569024B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2569024B2
Application number: JP61271868A
Authority: JP
Inventors: 茂雄大槻; 宏池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPS63127744A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ディスプレイ上の被検体の超音波像の注目
点近傍の領域を高分解能に表示できる超音波診断装置に
関する。

［従来の技術］従来の反射法を用いて二点間の距離と時間を計測し音
速を求める方法については、日本超音波医学会第44回研
究発表会講演論文集（1984年）第233頁から234頁におい
て論じられている。

しかし、音速の計測精度向上の点については配慮され
ていなかった。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術においては、撮影コマ速度や偽像発生等
により高分解能化が困難であり、注目点の設定ズレによ
る計測誤差を生じるおそれがあった。本発明の目的は、
超音波ビームの走査を制御して、フレームレートの低下
を抑え、注目点近傍を高分解能に表示できる超音波診断
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的は、注目点近傍の超音波ビーム走査におい
て、送信あるいは受信は径を大口径化する手段、さらに
送信あるいは受信超音波ビームの焦点位置を注目点近傍
に移動させる手段を用いることにより達成される。

［作用］注目点近傍にかぎり、送信あるいは受信口径を大口径
化することは、撮影コマ速度を必要以上に落とすことな
く高分解能化がはかれる。また、送信あるいは受信の超
音波ビーム焦点を注目点近傍に移動させることも注目点
近傍の高分解能化がはかられる。

それによって、注目点の設定誤差が少なくなり、注目
点間距離の計測誤差を少なくできるので、例えば、従来
技術における音速計測の精度を向上させることができ
る。

［実施例］以下、本発明の実施例について図を用いて詳細に説明
する。

第１図は、注目点近傍において受信口径を大口径化す
る場合の一実施例の構成を示すブロック図である。

第１図において、101は配列振動子素子群、102は素子
選択回路、103は送受信切換え回路、104は受信信号遅延
処理制御回路、105は受信整相回路、106は受信信号処理
切換え回路、107は信号加算器、108はラインメモリ、10
9は圧縮回路、110は検波回路、111はA/D変換器、112は
フレームメモリ、113はD/A変換器、114は画像表示装
置、115は注目点設定回路、116は大口径化領域設定・制
御回路、117は送信駆動回路である。

本構成例においては、まず注目点を設定するまでの通
常の撮像の場合、117は送信駆動回路で制御された送信
信号では103の送受信切換え回路（送信モード）及び102
の素子選択回路を介して101の配列振動子素子群の送信
口径素子に送信され、超音波信号を被検体内に送信す
る。被検体内で反射された超音波信号は、101の配列振
動子素子群の受信口径素子で受信され、102の素子選択
回路及び103の送受信切換え回路（受信モード）を介し
て105の受信整相回路に送信される。105の受信整相回路
における個々の振動素子からの受信信号の遅延処理は、
104の受信信号遅延処理制御回路で制御されているが、
大口径化されていない場合には口径中心に対して対称な
位置の振動子素子に同一の遅延時間を与えて超音波ビー
ムをフォーカスする、いわゆる時間関係が凹面となるよ
うな処理がおこなわれる。105の受信整相回路で整相加
算処理された受信信号は、106の受信信号処理切換え回
路を介して系路１が選択され直接109の圧縮回路へ送信
され、さらに110の検波回路、111のA/D変換器、113のフ
レームメモリ、113のD/A変換器で各々の信号処理がほど
こされて114の画像表示装置ディスプレイ上に１ラスタ
分の超音波像として表示される。全体の超音波像は、同
様の操作をくり返すことにより得られる。

オペレータは、ディスプレイ上に表示された超音波像
を観察しながら注目点（例えば、音速計測部位）に、第
２図に示すように、115の注目点設定回路を用いてディ
スプレイ上に注目点A,Bを設定する。注目点A,Bの座標を
Ａ＝（ｘ₀,y₀）,B＝（ｘ₁,y₁）とすると、116の大口径
化領域設定・制御回路により各注目点のｘ座標ｘ₀及び
ｘ₁に対応して、大口径で受信をおこなうｘ軸上の範囲
ｘ₀−α〜ｘ₀＋α及びｘ₁−α〜ｘ₁＋α（αはラスタ間
隔に対応する任意の値）を設定する。例えば第２図にお
いて、ｘ₀をラスタ番号７番目に対応、ｘ₁をｍ番目に対
応させると、大口径で受信する範囲はα＝２としてラス
タ番号５〜９とｋ〜０番という具合に設定する。116の
大口径化領域設定・制御回路で指定されたラスタ番号に
対応する超音波ビームの送受信以外のところでは、先に
説明した通常の撮像時の操作により超音波像は得られ
る。次に、指定されたラスタ番号に対応する超音波ビー
ムの送受信においては、例えば第３図に示すように受信
口径DR1とDR2で各々受信をおこない、その信号を合成す
ることにより大口径化をはかる、いわゆる開口合成をお
こなう。

開口合成について、第３図及び第１図を用いてさらに
説明をおこなう。なお、本実施例においては２回の送受
信操作により１本の超音波ビームを形成するものとして
説明をおこなう。

まず１回目の送受信操作においては、例えば焦点Ｆに
対して送信口径Ｄ_Tと受信口径DR1を用いて送受信がおこ
なわれる。送受信信号は、102の素子選択回路及び103の
送受信切換え回路を介して105の受信整相回路に送信さ
れる。105の受信整相回路における各信号の遅延処理
は、104の受信信号の遅延処理制御回路によって焦点Ｆ
に対して焦点を結び、かつ受信口径DR2で得られた信号
との信号加算合成処理時においても合成信号が焦点を結
ぶようにおこなわれる。106の受信信号切換え回路で系
路２が選択され、105の受信整相回路出力は107の信号加
算器を介して108のラインメモリに位相情報を保持した
まま一時記憶される。続いて２回目の送受信操作がおこ
なわれる。２回目の送受信においては、送信口径に関し
てはそのままＤ_Tでおこなわれるが、受信口径は１回目
と異なり、DR1の両サイドの口径DR2によりおこなわれ
る。受信された信号は、以降１回目と同様の操作により
系路２を通って107の信号加算器に送信される。送信さ
れた信号は、ここで108のラインメモリに一時記憶され
ている１回目の受信信号と位相情報を保持したままコヒ
ーレント加算合成され、108のラインメモリを介して109
の圧縮回路に送信される。以降の操作は先に述べている
通常の撮像の場合の信号処理と同様の処理がほどこさ
れ、高分解能の超音波像として114の画像表示装置上デ
ィスプレイに表示される。このようにして、大口径化設
定領域とそれ以外の領域でたくみに信号処理の方法を変
ることにより、１フレーム分の超音波像において、限ら
れた範囲が高分解能の領域とそうでない通常の撮像領域
を共存させることができる。したがって、撮像コマ速度
（以下フレームレートと呼ぶ。）の低下を抑えることが
できるので、例えば、オペレータは音速計測時において
も通常の撮像時と比較して何にそん色のない超音波像を
観察しながらも、かつ注目点近傍においては注目点の設
定ズレが容易に判断できるようになり音速の計測精度を
向上させることができる。

以上の説明においては、大口径化する手段として２回
の送受信操作によって得られた信号をコヒーレント加算
合成する開口合成手段についておこなったが、本発明は
これに限定されるべきものではなく検波後の信号で加算
するインコヒーレント加算や２回以上の複数回送信によ
る信号合成、あるいはハード的にあらかじめ大口径化分
の受信素子に対応できる素子選択回路や受信整相回路を
有しており、通常の撮像時には逆に小口径で送受信する
ような構成までも含まれることはいうまでもない。ま
た、本発明は受信のみについておこなったが、送信のみ
あるいは送受信の両方についても有効であることは明ら
かである。

第４図は、注目点の設定により、それに対応して送信
超音波ビームの焦点を可変する場合の一実施例につい
て、その構成のブロック図について示したものである。

第４図において、401は配列振動子素子、402は素子選
択回路、403は送受信切換え回路、404は受信整相回路、
405は圧縮回路、406は検波回路、407はA/D変換器、408
はフレームメモリ、409はD/A変換器、410は画像表示装
置、411は注目点設定回路、412は送信焦点可変領域設定
・制御回路、413は注目点に対応の焦点設定回路、414は
標準焦点設定回路、415は焦点切換え回路、416は送信駆
動回路である。

本構成例においては、オペレータが411の注目点設定
回路を用いて注目点を設定するまで、414の標準焦点設
定回路を用いて送信焦点を設定する通常の撮像操作がお
こなわれる。この場合、416の送信駆動回路では、415の
焦点切換え回路を介して送られてくる414の標準焦点設
定回路で設定された送信超音波ビームの焦点に対応した
位相情報でもって振動子素子の駆動信号を発生し、403
の送受信切換え回路及び402の素子選択回路を介して401
の配列振動子素子の送信口径素子を励振する。被検体内
に送信された超音波信号は、体内で反射され受信口径素
子で受信され、402の素子選択回路及び403の送受信切換
え回路を介して404の受信整相回路に送信される。受信
整相回路出力は、405の圧縮回路、406の検波回路、407
のA/D変換器、408のフレームメモリ、409のD/A変換器を
介して種々の信号処理がほどこされ、410の画像表示装
置のディスプレイ上に超音波ビームに対応した超音波像
として表示される。ここで、例えば探度方向に対して２
つ送信焦点ｙ₀及びｙ₁を有して撮影をおこなう場合、41
0の画像表示装置のディスプレイ上に表示される超音波
像における超音波ビームの送信焦点の配列は第５図
（ａ）のようになる。

第５図（ａ）に示すように、例えばオペレータが超音
波像を観察しながらラスタ番号６の探度ｙ₀′にＡ点、
ラスタ番号ｋの探度ｙ₁′にＢ点の注目点を設定した場
合、411の注目点設定回路からはＡ点、Ｂ点の座標情報
を412の送信焦点可変領域設定・制御回路及び413の注目
点に対応の焦点設定回路に送信する。送信されて来た情
報をもとに、412の焦点可変領域設定・制御回路では、
例えば第５図（ｂ）に示すような焦点可変範囲（Ａ点に
ついてラスタ番号４〜８、Ｂ点についてはラスタ番号ｉ
〜ｍ）を設定する。また、413の注目点に対応の焦点設
定回路では、Ａ点と同一の探度ｙ₀′及びＢ点と同一の
探度ｙ₁′に各々送信焦点を設定する。焦点可変範囲
（ラスタ番号４〜８及びｉ〜ｍ）以外のラスタに対応す
る超音波ビームの送受信については、415の焦点切換え
回路を介して414の標準焦点設定回路で設定された焦点
ｙ₀及びｙ₁が選択され、そに対応して416の送信駆動回
路が動作する。以降の信号処理は、注目点が設定されな
い時と同様である。

焦点可変範囲、例えばラスタ番号４〜８に対応する超
音波ビームの送信については、415の焦切換え回路で413
の送信焦点可変領域設定・制御回路で設定される送信焦
点ｙ₀′と414の標準焦点設定回路で設定される送信焦点
ｙ₁を交互に切換え選択して416の送信駆動回路を動作さ
せる。同様に、ラスタ番号ｉ〜ｍに対応する超音波ビー
ムの送信については、送信焦点ｙ₀とｙ₁′が交互に選択
され、416の送信駆動回路を動作さる。以降の信号処理
は前述と同様であり、結果的にディスプレイ上に表示さ
れる超音波像における送信焦点の配列は第５図（ｂ）の
ようになる。

以上の実施例においては、送信超音波ビームの焦点可
変範囲における送信焦点の設定は一方が標準焦点で、も
う一方が注目点座標に対応する焦点となっていたが、本
発明はこれに限定されるべきものではなく、注目点座標
と標準状態との位置関係を判定して最適な焦点を選択す
るような構成についても含まれることはいうまでもな
い。また、前述の実施例においては、受信はダイナミッ
クフォーカスによるものと仮定して送信のみについて説
明をおこなっていたが、受信焦点がたかだか８個程度ま
でのものについては受信についてもその焦域が長いこと
から判断して送信と同様のことがいえることはいうまで
もない。さらに送信においても、送信焦点を２個として
説明をおこなっているが、本発明はこれに限定されるべ
きものではなく、より複数個にあるいは１個の場合につ
いても有効である。

ところで、以上の実施例においては口径を可変する手
段と焦点を可変する手段について個々に説明をおこなっ
てきたが、本発明を実施する場合には両者の手法を同時
に用いることが最も望ましいことはいうまでもない。

［発明の効果］本発明によれば、フレーム分の超音波像において高分
解能の領域と、そうでない通常の撮像による分解能をも
つ領域とを共存させてディスプレイに表示するので、フ
レームレートの低下を抑えながらも注目点近傍に関して
は高分解能をはかることができ、例えば、通常の撮像と
比較して何らそん色のない状態で音速の計測精度を向上
させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、注目点近傍において受信口径を大口径化する
場合の一実施例の構成を示すブロック図。第２図は、大
口径化領域を説明する図。第３図は、開口合成を説明す
る図。第４図は、送信超音波ビームの焦点を可変する場
合の一実施例の構成を示すブロック図。第５図は、表示
超音波像と送信超音波ビーム焦点との関係を説明する
図。 A,B……注目点、ｙ₀,y₀′,y₁,y₁′……深度方向の座
標、104……受信号の遅延処理制御回路、106……受信信
号処理切換え回路、107……信号加算器、108……ライン
メモリ、115及び411……注目点設定回路、116……大口
径化領域設定・制御回路、412……送信焦点可変領域設
定・制御回路、413……注目点に対応する焦点設定回
路。414……標準焦点設定回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動素子が配列する超音波探触子からの超
音波ビームを送受、受信を繰返し走査して、被検体の超
音波像を得る超音波診断装置であり、前記送信を行なう
前記振動素子の送信駆動を制御する送信駆動回路と、前
記送受信の切替えを行なう送受信切替え回路と、前記送
受信を行なう前記振動素子を選択する素子選択回路と、
前記受信を行なう前記振動素子のそれぞれによる受信信
号を遅延時間処理して整相加算を行ない第１の整相加算
出力を得る受信整相回路と、第１の系路により接続され
前記受信整相回路の出力信号を圧縮する圧縮回路と、該
圧縮回路の出力を検波する検波回路と、該検波回路の出
力を記憶する第１のメモリと、該第１のメモリに記憶さ
れたデータを画像として表示するディスプレイとを有す
る超音波診断装置において、さらに、前記ディスプレイ
上に表示された前記被検体の前記超音波像で、前記超音
波ビームのラスタ位置と深さ方向での位置とを指定し注
目点を設定する注目点設定回路と、前記注目点の近傍
で、前記素子選択回路により選択された送信口径又は受
信口径より大きい送信口径又は受信口径による前記送信
又は前記受信を行なう前記超音波ビームの走査方向での
領域を設定する大口径領域設定制御回路とを有し、該大
口径領域設定制御回路により前記送信駆動回路、前記素
子選択回路、及び前記受信整相回路を制御して、前記超
音波ビームの送信、受信を複数回繰返す走査により前記
受信整相回路の出力として得る第２の整相加算出力と前
記第１の整相加算出力とを切替える受信信号処理切替え
回路が、前記受信整相回路と前記圧縮回路との間に配置
され、前記受信信号処理切替え回路と前記圧縮回路との
間に、前記第１の系路と並列に接続される第２の系路の
中に、前記複数回繰返す走査により得る複数の前記第２
の整相加算出力を加算する信号加算器と、該信号加算器
の出力を記憶する第２のメモリとが配置され、前記大口
径領域設定制御回路による制御により、前記受信信号処
理切替え回路は前記第１の系路又は前記第２の系路との
接続を選択して、前記大口径領域設定制御回路により設
定された前記領域では、前記第２の整相加算出力から得
る前記検波回路の出力を前記第１のメモリに記憶し、前
記大口径領域設定制御回路により設定された前記領域以
外では、前記第１の整相加算出力から得る前記検波回路
の出力を前記第１のメモリに記憶して、１フレーム内の
前記超音波像が異なる分解能を有する領域を有して表示
されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】振動素子が配列する超音波探触子からの超
音波ビームを送受、受信を繰返し走査して、被検体の超
音波像を得る超音波診断装置であり、前記送受又は前記
受信を行なう前記超音波ビームの焦点位置を設定するた
めの第１の焦点位置設定回路と、前記送信を行なう前記
振動素子の送信駆動を、前記第１の焦点位置設定回路に
より設定された前記焦点位置を与える位相でもって制御
する送信駆動回路と、前記送受信の切替えを行なう送受
信切替え回路と、前記送受信を行なう前記振動素子を選
択する素子選択回路と、前記受信を行なう前記振動素子
のそれぞれによる受信信号を遅延時間処理して整相加算
を行ない整相加算出力を得る受信整相回路と、前記受信
整相回路の出力信号を圧縮する圧縮回路と、該圧縮回路
の出力を検波する検波回路と、該検波回路の出力を記憶
するメモリと、該メモリに記憶されたデータを画像とし
て表示するディスプレイとを有する超音波診断装置にお
いて、さらに前記ディスプレイ上に表示された前記被検
体の前記超音波像で、前記超音波ビームのラスタ位置と
深さ方向での位置とを指定し注目点を設定する注目点設
定回路と、前記注目点の近傍で、前記第１の焦点位置設
定回路により設定された前記焦点位置を変更する領域を
前記超音波ビームの前記走査方向で設定する焦点可変領
域設定制御回路と、前記送受又は前記受信を行なう前記
超音波ビームの前記焦点位置を、前記焦点可変領域設定
制御回路により変更された前記焦点位置に設定する第２
の焦点位置設定回路と、前記送信駆動回路及び前記焦点
可変領域設定制御回路に接続され、前記第１の焦点位置
設定回路と、前記第２の焦点位置設定回路を切替える焦
点切替え回路とを有し、前記焦点可変領域設定制御回路
による制御により、前記焦点切替え回路は前記前記第１
の焦点位置設定回路と前記第２の焦点位置設定回路を切
替えて、１フレーム内の前記超音波像が、前記焦点可変
領域設定制御回路により設定された前記領域と、前記焦
点可変領域設定制御回路により設定された前記領域以外
の領域とでは異なる焦点位置を有して表示されることを
特徴とする超音波診断装置。