JP2604053B2

JP2604053B2 - 超音波診断装置の超音波ビーム走査方法

Info

Publication number: JP2604053B2
Application number: JP2117169A
Authority: JP
Inventors: 義博吉川; 裕治木見田; 暁谷本
Original assignee: アロカ株式会社
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH0412740A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は超音波ビームをセクタ走査、コンベックス走
査、アーク走査などの電子走査で送受信する超音波診断
装置、特に被検体距離に応じてフォーカス制御を行いつ
つ画像情報を表示する超音波診断装置の超音波ビーム走
査方法に関する。

［従来の技術］医療分野において、従来、超音波診断装置により被検
体の患部に超音波ビームをセクタ走査、コンベックス走
査、アーク走査で送受信し、これにより、その受信信号
（反射波ビーム）を画像表示することで患部を診断する
ことが広範囲に行われている。

特に、この種の超音波診断装置では、例えばセクタ走
査時における被検体距離に応じた１段フォーカスにおい
ては、第２図に示すように、例えば、128回の送受波、
すなわち１走査当り128本の超音波ビームを形成してい
る。

従って、この場合には、画像表示する時には完像時間
は、テレビ走査におけるCRTの１フレーム時間内に何ら
問題なく納めることができ、これにより、受信信号から
得られた患部の動きの画像情報をフレームレートを落と
すことなく鮮明に画像表示できる。

また、第３図にはセクタ走査時における被検体距離に
応じた２段フォーカスを行った場合の他の一例が示され
ている。

すなわち、この２段フォーカスの場合においては、第
２図に示す単一距離の１段フォーカスに比べ、被検体距
離が近距離の場合と遠距離の場合との２段フォーカス制
御により行っている。

そして、セクタ走査における送受波回数は、例えば近
距離及び遠距離それぞれ前述のように同じ128回で行っ
ている。

従って、被検体距離に応じて超音波ビームのフォーカ
ス制御が行われるので、距離的に異なる例えば、２カ所
の被検体部位を比較的精度良く画像表示することができ
る利点がある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような多段フォーカス、すなわ
ち、第３図に示す２段フォーカスの場合では、例えば近
距離と遠距離の２段フォーカスでそれぞれ128回の送信
を行っているので、前記テレビ画面、例えばCRTにより
画像情報を表示する場合の時間よりも完像時間が長くな
ってしまう欠点があった。

このために、この２段フォーカスの場合は、前述の利
点を有するにもかかわらず、前記１段フォーカスの場合
よりも画像表示上においてフレームレートが落ちてしま
うという問題が生じ、例えばセクタ走査された被検体部
位全体の動きを正確に画像表示できない欠点があった。

発明の目的本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、超音波ビームの電子走査による多段フォー
カス時においても、１段フォーカスと同様にフレームレ
ートを落とすことなく短い完像時間で画像表示すること
が可能な超音波診断装置の超音波ビーム走査方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は、送受波に係る超
音波ビームの方向を一定角度ずつ順次異ならせながら超
音波ビームを走査して形成される走査面を深さ方向に複
数の領域に分割し、更に各領域の深さに応じてフォーカ
スを変化させる超音波診断装置の超音波ビーム走査方法
において、各超音波ビーム方向につき１つの領域のみを
フォーカス対応領域として対応させると共にそのフォー
カス対応領域の深さに応じて超音波ビームのフォーカス
制御を行い、深くなる領域ほどその領域全体としての超
音波ビーム方向の割当て数を増大させ、各超音波ビーム
方向では、そのフォーカス対応領域よりも浅い領域があ
る場合には、受信信号から当該浅い領域に相当する部分
を間引く信号処理が行われ、一方、そのフォーカス対応
領域よりも深い領域がある場合には、当該深い領域で超
音波ビームの間引きが行われるように次の超音波ビーム
の送信タイミングが制御され、最も浅い領域のほか、そ
れ以外の領域においても、超音波ビームを間引くことを
特徴とする。

［作用］上記構成によれば、領域の深さに応じて、各領域毎に
フォーカス及び割当て超音波ビームの本数が設定され、
そのような設定条件の下で、超音波ビームの走査が行わ
れる。ここで、１つの超音波ビーム方向には、１つの領
域（フォーカス領域）のみが割当てられ、複数の領域が
割当てられないので、すべての領域について超音波ビー
ムの間引きが行われることになる。すなわち、最も浅い
領域のほか、それ以外の領域でも超音波ビームの間引き
が行われるので、完像時間をきわめて短くできる。もち
ろん、各領域に割り当てる超音波ビームの本数は、深い
領域ほど多いので、超音波画像全体としての分解能の均
一性はほぼ維持される。

従って、本発明によれば、領域分けをしない場合に比
べて、多段フォーカスによる画質向上を図ることがで
き、それに加えて、間引き分だけフレームレートを向上
できる。また、単に領域分けをする場合と比較しても、
合理的な間引きによりフレームレートを向上できる。

［実施例］以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図は、本発明に係る超音波診断装置の超音波ビー
ム走査方法の２段フォーカスを行った場合の概略図であ
る。

なお、前述した従来例の第２図及び第３図との同一部
材には同一符号を付し、以下構成及び動作の説明は省略
する。

この実施例においては、セクタ走査における走査面を
深さ方向に複数の領域に分け、各領域毎にフォーカスを
設定するとともに、各領域毎に超音波ビームの間引きを
行っている。具体的には、以下に第１図を用いて説明す
るように、各超音波ビーム方向に対して１つの領域のみ
を対応させ、かつ深い領域ほど超音波ビームの割当て数
を増大させている。なお、第１図に示す102は、浅い領
域での超音波ビームの間引きを示し、100は深い領域で
の超音波ビームの間引きを示している。

これにより、従来に比して前記画像表示の完像時間を
短く設定でき、得られた患部の動きの画像情報全てを鮮
明に表示できる。

以下、第１図を用いて本実施例の２段フォーカスによ
る走査方法の基本原理を説明する。

図１において、前述した従来例を示す第３図の２段フ
ォーカスによる走査方法と異なることは、送受波回数を
近距離で少なく、遠距離で多くしたことである。

すなわち、従来では、超音波ビームの割当て本数を近
距離（浅い領域）及び遠距離（深い領域）ともに128本
に設定し、各送受波方向につき近距離と遠距離で２回ず
つ送受波を行っていたが、本実施例では、全本数を128
本として、（近距離の割当て本数）＜（遠距離の割当て
本数）となるように、被検体の深さに応じて超音波ビー
ムの本数を設定している。

具体的には、例えばセクタ走査時における２段フォー
カスの時、本方式では、第１図に示すように、送信回数
（送受信回数）を近距離でｎ回、遠距離でｍ回とすれ
ば、ｎ＜ｍ、ｎ＋ｍ＝128回の条件でフォーカス制御及
び超音波ビームの走査を行っている。

つまり、２段フォーカスの時の128回の送信をｎ＜ｍ
の条件設定により、ｎ回とｍ回とに分けて、画像表示面
積の小さい近距離フォーカスの送受信をｎ回に、遠距離
フォーカスの送受信をｍ回にしたのである。

次に、本実施例の具体的なセクタ走査方法について第
４図、第５図を用いて詳細に説明する。

第４図は本発明の走査方法を適用した超音波診断装置
の回路構成図であり、また第５図はそのセクタ走査の動
作説明図である。

第４図において、本実施例の超音波診断装置は、超音
波ビームの送受波回数を被検体距離に応じて設定する送
受波回数設定工程としてのCPU10と、該超音波ビームを
フォーカス制御するフォーカス制御工程としての送信タ
イミング部12と、該超音波ビームをセクタ走査、コンベ
ックス走査、アーク走査のいずれかで所定範囲走査させ
送受波する送受波部14と、を備えている。

すなわち、前記送受波部14は、送波回路14Aと受信回
路14Bとから成り、超音波ビームを探触子16により、一
例としてセクタ走査で送受波するものである。

前記CPU10は、超音波ビームの走査線数、つまり送受
波回数を設定しており、実際には遠距離の走査線に対
し、近距離の走査線を間引いて走査させることをソフト
的対応により行っている。

従って、前記CPU10からは、まず、超音波ビームの送
受波回数を決定するために、アドレスを送出する。もち
ろん、ここで決定された近距離及び遠距離の送受波回数
n,mは、被検体距離に応じた回数に設定されることにな
る。

すなわち、本実施例では、前記CPU10の段階で与えら
れるアドレスを該CPU10のソフト制御により、前述した
第１図に示す走査線を間引くことが行われ、近距離及び
遠距離の送受波回数n,mで所望のセクタ走査が実施され
る。

そして、前記送信タイミング部12では、送られてきた
該アドレスに基づき対応するディレイデータを用い、所
定の送信パルスを出力する。

ここで、この送信パルスは、近距離と遠距離との被検
体距離に応じたフォーカス制御が行われており、被検体
距離に応じて変えられた送受波回数に設定された信号と
なっている。

これにより、前記送受波部14内では、送波回路14Aに
より前記送信パルスを入力し、励振パルスとして超音波
ビームを被検体に送受波させる探触子16に送出してい
る。

従って、前記探触子16では、前記励振パルスに基づい
て該探触子内の振動子が励振され、これによって、超音
波ビームのセクタ走査が前記CPU10の前記送信タイミン
グ部12とで定められた所定の送受波回数及びフォーカス
制御により、被検体に向かって行われる。

そして、所望被検体部位から反射されて返ってきた反
射波が前記送受波部14内の受信回路14Bに入力され、こ
の受信回路14Bで該反射波の位相合わせ等の信号処理が
成され、受信信号としてDSC18へ送出される。

このDSC18では、入力された受信信号をテレビ画面上
に画像表示するためにデータ変換を行い、アナログ信号
としての画像信号を出力する。

従って、CRTモニタ20では、前記画像信号に基づいて
所望被検体部位の画像情報が表示されるが、上記のよう
に、一連の走査制御動作を例えば、128回繰り返すこと
によって被検体患部の超音波画像を得ることができる。

そして、このCRTモニタ20上での画像表示状態は、前
述した被検体距離に応じた走査線数に対応させて表示さ
れることとなる。

次に、本実施例の超音波ビームのセクタ走査の具体例
について、第５図を用いて従来例と比較しながら詳細に
説明する。

第５図（ａ）は近距離及び遠距離走査を表した１段又
は２段フォーカスを行ったセクタ走査の概略図であり、
第５図（ｂ）〜（ｄ）は画面を描出するために要する時
間を表した図である。

すなわち、第５図（ｂ）は従来の１段フォーカスを行
った場合、第５図（ｃ）は従来の２段フォーカスを行っ
た場合、第５図（ｄ）は本発明に係る実施例の２段フォ
ーカスを行った場合である。

ここで、１画面分に相当する送受波回数128回の場
合、例えば近距離送信回数ｎ＝42回、遠距離送信回数ｍ
＝86回とすれば、第５図（ａ）に示すように、まず近距
離において１回送信して受信するまでの時間Tn（それぞ
れTn₀,Tn₁,Tn₂,Tn₃,・・・Tn₁₂₆,Tn₁₂₇とする），一
方、遠距離において一回送信して受信するまでの時間Tm
（それぞれTm₀,Tm₁,Tm₂,Tm₃,・・・Tm₁₂₆,Tm₁₂₇とす
る）として表すことができる。

但し、Tn、TmはTn＜Tmの関係とする。なお、第５図な
どから明らかなように送受波に係る超音波ビームは一定
角度ごとに走査させる。また、上記の説明及び第５図か
ら明らかなように、上記送信タイミング部12は、遠距離
範囲において間引きを行うために、次の送信タイミング
を早める制御を行っており、すなわち当該ビーム上の近
距離範囲の全データが取り込まれた直後に次の送信を行
なう制御を行なっている。その一方、近距離のデータに
対する間引きは、上述のようにソフト的対応すなわち取
り込まれた受信信号の部分的な（近距離範囲に相当する
部分の）間引き処理により行われている。

これにより、１画面分の走査時間ｔは、次のようにな
る。

すなわち、第２図に示す従来の遠距離だけの１段フォ
ーカスの場合には、第５図（ｂ）に示すように１画面分
の完像時間は、 t₁＝Tm×128 ・・・（１）となる。

また、第３図に示す従来の近距離と遠距離との２段フ
ォーカスの場合には、第５図（ｃ）に示すように１画面
分の完像時間は、 t₂＝Tn×128＋Tm×128 ・・・（２）となる。

従って、上記（１），（２）式から従来の１段フォー
カスの場合と２段フォーカスの場合とで１画面分の完像
時間は、t₁＜t₂の関係になり、この結果、２段フォーカ
スでは、１段フォーカスの時より１画面分の画像表示の
完像時間が長くなり、画像表示上においてフレームレー
トが落ちてしまうことが理解される。

そこで、第１図に示す２段フォーカスにおいて、各超
音波ビーム方向につき１つの領域（近距離領域、遠距離
領域）を対応させ、かつ深い領域ほど超音波ビームの割
当て数を多くするため、近距離での送受信回数ｎ＝42
回，遠距離での送受信回数ｍ＝86とすれば、１画面分に
相当する画像表示において、送受信回数を128回に納め
ることができる。そして、第５図（ｄ）に示すように、
１画面分の完像時間は、 t_x＝Tn×42＋Tm×86 ・・・（３）となり、Tn＜Tmであるから、t_x＜t₁の関係となる。

従って、上記（３）式から、前記CRTモニタ20の１画
面分の完像時間をt₁と考えれば、t_xはt₁（該t₁はフォー
カスの深さにより変わる）よりも長くならないため、本
実施例の２段フォーカスでは、従来の２段フォーカスよ
りもフレームレートが落ちないことが理解される。

このことは、被検体距離に応じて送受波回数を設定
し、第１図及び第５図（ｄ）に示すように、m₀,n₁,m₂,m
₃,m₄,m₅,m₆,m₇,・・・m₁₂₆,n₁₂₇の順番で128回の送受波
を行い、近距離における送受波回数ｎを遠距離における
送受波回数ｍよりも少なくして、間引き走査したために
可能となったのである。

この結果、前記CRTモニタ20の画像表示において、第
２図に示す従来の２段フォーカスよりも１画面分の完像
時間を短くでき、フレームレートが落ちることがなく、
これにより、セクタ走査された反射波によって得られる
所望患部の動き情報を画像上において正確に表示でき
る。

なお、本実施例では、電子走査の一例としてセクタ走
査を行った場合を示したが、もちろん、コンベックス走
査やアーク走査を上記と同様な方法で適用することもで
きる。

特に、アーク走査に適用した場合は、２段フォーカス
では近距離と遠距離との送受波回数を近距離＞遠距離の
関係となるように設定可能となり、有用である。

また、本実施例では、超音波ビームのフォーカスを２
段に設定して送受波回数を近距離ｎ＝42回、遠距離ｍ＝
86回、全走査（１フレーム分）128回で設定した一例を
示したが、もちろん、フォーカスも３段または多段に設
定することもでき、更に送受波回数はこれに限らず、前
記t_x＜t₁の条件が満足する範囲であれば自由な値が設定
可能であり、上記と同様な作用・効果を得ることができ
る。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、画質の向上及びフレ
ームレートの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波診断装置の走査方法によ
る２段フォーカスを行った場合のセクタ走査の概略図、第２図は、従来の超音波診断装置の走査方法による１段
フォーカスを行った場合のセクタ走査の概略図、第３図は、従来の超音波診断装置の走査方法による２段
フォーカスを行った場合のセクタ走査の概略図、第４図は、本発明に係るビーム走査方法を適用した超音
波診断装置の回路ブロック図、第５図は、第４図の回路構成によるビーム走査方法の動
作説明図である。 10……CPU 12……送信タイミング部 14……送受波部 14A……送波回路 14B……受信回路ｎ……近距離送受波回数ｍ……遠距離送受波回数 Tn……近距離での１回の送受信時間 Tm……遠距離での１回の送受信時間 t₁,t₂,t_x……１画面分の走査時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷本暁東京都青梅市今井３丁目７番19 アロカ株式会社東京事業所内 (56)参考文献特開昭59−77839（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−187848（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送受波に係る超音波ビームの方向を一定角
度ずつ順次異ならせながら超音波ビームを走査して形成
される走査面を深さ方向に複数の領域に分割し、更に各
領域の深さに応じてフォーカスを変化させる超音波診断
装置の超音波ビーム走査方法において、各超音波ビーム方向につき１つの領域のみをフォーカス
対応領域として対応させると共にそのフォーカス対応領
域の深さに応じて超音波ビームのフォーカス制御を行
い、深くなる領域ほどその領域全体としての超音波ビーム方
向の割当て数を増大させ、各超音波ビーム方向では、そのフォーカス対応領域より
も浅い領域がある場合には、受信信号から当該浅い領域
に相当する部分を間引く信号処理が行われ、一方、その
フォーカス対応領域よりも深い領域がある場合には、当
該深い領域で超音波ビームの間引きが行われるように次
の超音波ビームの送信タイミングが制御され、最も浅い領域のほか、それ以外の領域においても、超音
波ビームを間引くことを特徴とする超音波診断装置の超
音波ビーム走査方法。