JP2703945B2 - メカニカルセクタ超音波診断装置 - Google Patents
メカニカルセクタ超音波診断装置Info
- Publication number
- JP2703945B2 JP2703945B2 JP63235673A JP23567388A JP2703945B2 JP 2703945 B2 JP2703945 B2 JP 2703945B2 JP 63235673 A JP63235673 A JP 63235673A JP 23567388 A JP23567388 A JP 23567388A JP 2703945 B2 JP2703945 B2 JP 2703945B2
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- ultrasonic
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- center
- ultrasonic beam
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、偏平型の超音波プローブを備えたメカニカ
ルセクタ超音波診断装置に関する。
ルセクタ超音波診断装置に関する。
（従来の技術） メカニカルセクタ超音波診断装置は第３図に示すよう
に、球面1aの窓１で覆われた内容液２例えば油，パラフ
ィン等に超音波振動子（以下単に振動子と称する）３を
配置して、超音波プローブを構成し、窓１を生体４に密
着した状態で前記振動子３を図示しない駆動源によって
矢印方向にメカニカルに回転しながら振動子３から窓１
を介して生体４内に超音波ビームを発射することによ
り、セクタ５内のエコーデータを得るようにしたもので
ある。
に、球面1aの窓１で覆われた内容液２例えば油，パラフ
ィン等に超音波振動子（以下単に振動子と称する）３を
配置して、超音波プローブを構成し、窓１を生体４に密
着した状態で前記振動子３を図示しない駆動源によって
矢印方向にメカニカルに回転しながら振動子３から窓１
を介して生体４内に超音波ビームを発射することによ
り、セクタ５内のエコーデータを得るようにしたもので
ある。
ここで窓１の中心軸をｘとしたとき第４図のように、
窓１の曲率中心Ｃと振動子３の回転中心Ｃ′とを一致さ
せると振動子３の回転中心すなわち偏向角θに関係な
く、振動子３で発生した超音波ビームｌを窓１の外部に
対して直線的に発射させることができる。ところが窓１
の曲率半径Ｃがそのような関係となる曲率半径Ｒは超音
波プローブを生体４表面に密着させるのが困難なので、
通常は生体４表面に密着可能な曲率半径Ｒとなるように
窓１が設定されている。この場合窓１の曲率中心Ｃと振
動子３の回転中心Ｃ′とは、第５図に示すように一致し
なくなりいわゆる偏平型の超音波プローブが形成される
ことになる。
窓１の曲率中心Ｃと振動子３の回転中心Ｃ′とを一致さ
せると振動子３の回転中心すなわち偏向角θに関係な
く、振動子３で発生した超音波ビームｌを窓１の外部に
対して直線的に発射させることができる。ところが窓１
の曲率半径Ｃがそのような関係となる曲率半径Ｒは超音
波プローブを生体４表面に密着させるのが困難なので、
通常は生体４表面に密着可能な曲率半径Ｒとなるように
窓１が設定されている。この場合窓１の曲率中心Ｃと振
動子３の回転中心Ｃ′とは、第５図に示すように一致し
なくなりいわゆる偏平型の超音波プローブが形成される
ことになる。
（発明が解決しようとする課題） ところで従来の偏平型の超音波プローブを用いてメカ
ニカルセクタ超音波診断装置では、窓から外部に発射さ
れる超音波ビームが屈折するので正確なエコーデータが
得られないという問題がある。
ニカルセクタ超音波診断装置では、窓から外部に発射さ
れる超音波ビームが屈折するので正確なエコーデータが
得られないという問題がある。
すなわち第５図に示すように、振動子３で発生した超
音波ビームｌは窓１の各端部において屈折されて発射さ
れるので、振動子の偏向角θはこの屈折角Δθの分だけ
ずれた値となる。
音波ビームｌは窓１の各端部において屈折されて発射さ
れるので、振動子の偏向角θはこの屈折角Δθの分だけ
ずれた値となる。
このため屈折した超音波ビームによって得られたエコ
ーデータに基づいて画像表示を行うと画像ひずみが生じ
るようになり、正しい診断が妨げられるので診断能が低
下することになる。
ーデータに基づいて画像表示を行うと画像ひずみが生じ
るようになり、正しい診断が妨げられるので診断能が低
下することになる。
本発明は以上のような事情に対処して成されたもの
で、屈折した超音波ビームの影響を受けないで正確なエ
コーデータを得ることができるメカニカルセクタ超音波
診断装置を提供することを目的とするものである。
で、屈折した超音波ビームの影響を受けないで正確なエ
コーデータを得ることができるメカニカルセクタ超音波
診断装置を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、超音波振動子の
偏向角θを検出する手段と、超音波振動子から窓の外部
に発射される超音波ビームの屈折角Δθを求め前記θ＋
Δθの角度に従ってエコーデータを表示するように制御
する手段とを備えるようにしたものである。
偏向角θを検出する手段と、超音波振動子から窓の外部
に発射される超音波ビームの屈折角Δθを求め前記θ＋
Δθの角度に従ってエコーデータを表示するように制御
する手段とを備えるようにしたものである。
（作 用） 先ず超音波振動子の偏向角θを検出し、この偏向角に
応じて予め用意された式に基いて超音波ビームの屈折角
Δθが計算される。続いてΔθを補正値としてθ＋Δθ
の角度に従ってエコーデータがディスプレイに表示され
るように制御される。これによって超音波ビームの屈折
の影響を受けないで正確なエコーデータを得ることがで
きる。
応じて予め用意された式に基いて超音波ビームの屈折角
Δθが計算される。続いてΔθを補正値としてθ＋Δθ
の角度に従ってエコーデータがディスプレイに表示され
るように制御される。これによって超音波ビームの屈折
の影響を受けないで正確なエコーデータを得ることがで
きる。
（実施例） 以下本発明の実施例を説明するに先立って本発明の原
理を述べる。
理を述べる。
偏平型の超音波プローブは第６図のようにx,y軸上に
概略的に示すことができる。
概略的に示すことができる。
ここで、ａは窓１の曲率中心Ｃと振動子３の回転中心
Ｃ′とのずれ、Ｒは窓１の曲率半径、ｄは窓１の幅、C1
は窓１に接している内容液２の音速、C2は窓１の音速、
C3は窓１に接する生体４の音速である。また、ｌは振動
子３で発生された超音波ビーム進路方向を示している。
Ｃ′とのずれ、Ｒは窓１の曲率半径、ｄは窓１の幅、C1
は窓１に接している内容液２の音速、C2は窓１の音速、
C3は窓１に接する生体４の音速である。また、ｌは振動
子３で発生された超音波ビーム進路方向を示している。
すなわち偏平型の超音波プローブの場合、振動子３か
ら発生した超音波ビームｌは内容液２と窓１との境界部
で屈折された後、窓１と生体４との境界部でさらに屈折
された後生体４内に発射されるようになる。ここで超音
波ビームの屈折角をΔθとするとΔθ＝θ′−θで示す
ことができる。またΔθは結果として次式のように示す
ことができる。
ら発生した超音波ビームｌは内容液２と窓１との境界部
で屈折された後、窓１と生体４との境界部でさらに屈折
された後生体４内に発射されるようになる。ここで超音
波ビームの屈折角をΔθとするとΔθ＝θ′−θで示す
ことができる。またΔθは結果として次式のように示す
ことができる。
以下、この式を導き出すための過程を第９図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
ΔOABで正弦定理より、 スネルの法則より、 ΔOBCで正弦定理より、 スネルの法則より すなわち、超音波ビームの屈折角Δθは振動子３の偏
向角θによって異なり、第７図の実験特性からも明らか
なようにθに比例する。
向角θによって異なり、第７図の実験特性からも明らか
なようにθに比例する。
尚、前記sin-1（a sin x）≒axが導かれることを以下
に説明する。
に説明する。
ｆ（ｘ）＝ｙ＝sin-1（a sin x）とおく。
a sin x＝sin y y|x-0＝０ また超音波ビームの仮想中心点のずれをΔｘとする
と、このΔｘは第８図の実験特性から明らかなように0.
5mm以下となるので、実際の視野深度｛５乃至200mm＋Ｒ
（36mm）｝での画像ひずみは無視することができる。従
って振動子３の偏向角θに対して前記式で求まる屈折角
Δθを補正値として、θ＋Δθの角度に従ってディスプ
レイにエコーデータを表示するように制御することによ
り、超音波ビームの屈折の影響を受けないで正確なエコ
ーデータを表示することができる。
と、このΔｘは第８図の実験特性から明らかなように0.
5mm以下となるので、実際の視野深度｛５乃至200mm＋Ｒ
（36mm）｝での画像ひずみは無視することができる。従
って振動子３の偏向角θに対して前記式で求まる屈折角
Δθを補正値として、θ＋Δθの角度に従ってディスプ
レイにエコーデータを表示するように制御することによ
り、超音波ビームの屈折の影響を受けないで正確なエコ
ーデータを表示することができる。
第１図は以上のような原理を基になさた本発明のメカ
ニカルセクタ超音波診断装置の実施例を示すブロック図
で、メカニカルセクタプローブ（以下単にプローブと称
する）６は第５図のような偏平型の超音波プローブから
成り、モータコントロール及び回転角検出回路７によっ
て制御された図示しないモータにより回転してセクタ状
に超音波ビームの制御を行う。またプローブ６の回転時
前記検出回路７は変化するその回転角θ（すなわち偏向
角θ）を検出して後段のDSC（デジタルスキャンコンバ
ータ部）部10に検出信号を送る。DSC部10は検出された
偏向角θに応じて、内蔵しているCPU（中央演算素子）
等の演算手段によって前記式に基いて屈折角Δθの演算
を行ってこのデータを保持する。
ニカルセクタ超音波診断装置の実施例を示すブロック図
で、メカニカルセクタプローブ（以下単にプローブと称
する）６は第５図のような偏平型の超音波プローブから
成り、モータコントロール及び回転角検出回路７によっ
て制御された図示しないモータにより回転してセクタ状
に超音波ビームの制御を行う。またプローブ６の回転時
前記検出回路７は変化するその回転角θ（すなわち偏向
角θ）を検出して後段のDSC（デジタルスキャンコンバ
ータ部）部10に検出信号を送る。DSC部10は検出された
偏向角θに応じて、内蔵しているCPU（中央演算素子）
等の演算手段によって前記式に基いて屈折角Δθの演算
を行ってこのデータを保持する。
基準信号（PRF）発生回路８はプローブ６に対して超
音波ビームを発生するタイミング信号を発生して送受信
回路９を介して印加する。送受信回路９は基準信号を必
要なレベルまで増幅してプローブ６に印加すると共に、
超音波ビームの発射によって同一プローブ６により生体
内から得られたエコー信号を受信して増幅する等の必要
な信号処理を行う。エコー信号はDSC部10に出力され
て、前記超音波ビームの屈折角Δθを補正してエコーデ
ータをディスプレイ上の正確な位置に表示するための処
理が行われる。
音波ビームを発生するタイミング信号を発生して送受信
回路９を介して印加する。送受信回路９は基準信号を必
要なレベルまで増幅してプローブ６に印加すると共に、
超音波ビームの発射によって同一プローブ６により生体
内から得られたエコー信号を受信して増幅する等の必要
な信号処理を行う。エコー信号はDSC部10に出力され
て、前記超音波ビームの屈折角Δθを補正してエコーデ
ータをディスプレイ上の正確な位置に表示するための処
理が行われる。
DSC部10はA/D変換器11、ラインメモリ（Input Buffer
Memory）12、補間回路13、フレームメモリ14、書込み
アドレス信号発生回路15等から構成されている。A/D変
換器11は入力されたエコー信号をディジタル信号に変換
し、このディジタル信号はラインメモリ12に一時的に書
込まれた後、必要に応じて補間回路13によってデータの
補間が行われてからフレームメモリ８に書込まれる。フ
レームメモリ８に書込まれるべきエコーデータのアドレ
スは書込みアドレス発生回路15によって指定される。
Memory）12、補間回路13、フレームメモリ14、書込み
アドレス信号発生回路15等から構成されている。A/D変
換器11は入力されたエコー信号をディジタル信号に変換
し、このディジタル信号はラインメモリ12に一時的に書
込まれた後、必要に応じて補間回路13によってデータの
補間が行われてからフレームメモリ８に書込まれる。フ
レームメモリ８に書込まれるべきエコーデータのアドレ
スは書込みアドレス発生回路15によって指定される。
書込みアドレス発生回路15は第２図（ａ）、（ｂ）に
示したようなｘアドレス回路及びｙアドレス回路から構
成され、各々ラッチ回路17x,18x,17y,18y及び累積加算
器19x,19yを含んでいる。図示しないCPU等に予め保持さ
れている例えばｘ軸の始点座標データ（x0）及び屈折角
Δθに対応した変化率データ（Δｘ）が各々ラッチ回路
17x,18xに格納された後、累積加算器19xに順次加算され
ることにより書込むべき任意のｘアドレスxnが得られ
る。ここでxn＝Xn-1＋Δｘで示され、Δｘ＝sinθ
（θ：偏向角）で示される。同様にして任意のｙアドレ
スynも得られる。ここでyn＝yn-1＋Δｙで示され、Δｙ
＝cosθで示される。なお、各累積加算器19x,19yはセク
タスキャンを行うごとに基準信号発生回路８から基準信
号が加えられることによって内容がクリアされて、改め
て書込みがスタートされるようになる。
示したようなｘアドレス回路及びｙアドレス回路から構
成され、各々ラッチ回路17x,18x,17y,18y及び累積加算
器19x,19yを含んでいる。図示しないCPU等に予め保持さ
れている例えばｘ軸の始点座標データ（x0）及び屈折角
Δθに対応した変化率データ（Δｘ）が各々ラッチ回路
17x,18xに格納された後、累積加算器19xに順次加算され
ることにより書込むべき任意のｘアドレスxnが得られ
る。ここでxn＝Xn-1＋Δｘで示され、Δｘ＝sinθ
（θ：偏向角）で示される。同様にして任意のｙアドレ
スynも得られる。ここでyn＝yn-1＋Δｙで示され、Δｙ
＝cosθで示される。なお、各累積加算器19x,19yはセク
タスキャンを行うごとに基準信号発生回路８から基準信
号が加えられることによって内容がクリアされて、改め
て書込みがスタートされるようになる。
このようにして超音波ビームの屈折角Δθを考慮して
補正されたフレームメモリ14のx,yアドレスにエコーデ
ータが書込まれこのフレームメモリ14の内容に応じたセ
クタ画像がCRTディスプレイ等のTV表示器16に表示され
ることになる。
補正されたフレームメモリ14のx,yアドレスにエコーデ
ータが書込まれこのフレームメモリ14の内容に応じたセ
クタ画像がCRTディスプレイ等のTV表示器16に表示され
ることになる。
次に本実施例の作用を説明する。
偏平型の超音波プローブを用いてメタニカルセクタス
キャンは行うとき、プローブから生体内に発射される超
音波ビームの屈折角Δθが振動子３の偏向角θに応じて
計算され、このデータがDSC部10に保持される。DSC部10
はこの屈折角Δθを補正値として考慮してフレームメモ
リ14にエコーデータを書込むべきアドレスを計算しこの
指定したアドレスにエコーデータを書込む。従ってこの
ようにして書込まれたフレームメモリ14の内容に応じて
TV表示器16にセクタ画像を表示することにより、超音波
ビームの屈折角Δθを補正した画像表示を行うことがで
きる。これにより画像ひずみの発生を防止することがで
き、正しい診断を行うことができるので診断能を向上す
ることができる。
キャンは行うとき、プローブから生体内に発射される超
音波ビームの屈折角Δθが振動子３の偏向角θに応じて
計算され、このデータがDSC部10に保持される。DSC部10
はこの屈折角Δθを補正値として考慮してフレームメモ
リ14にエコーデータを書込むべきアドレスを計算しこの
指定したアドレスにエコーデータを書込む。従ってこの
ようにして書込まれたフレームメモリ14の内容に応じて
TV表示器16にセクタ画像を表示することにより、超音波
ビームの屈折角Δθを補正した画像表示を行うことがで
きる。これにより画像ひずみの発生を防止することがで
き、正しい診断を行うことができるので診断能を向上す
ることができる。
なお、生体４の音速が変化したときは前記式から明ら
なように、屈折角Δθも変化するがその音速を求めるこ
とにより容易に補正を行うことができる。また実施例で
は書込みアドレス発生回路は一例を示したが、これに限
らず他の構成のものを用いることも任意である。例えば
本出願人が先に開示した特開昭62−72341号に示された
ような構成を利用することができる。
なように、屈折角Δθも変化するがその音速を求めるこ
とにより容易に補正を行うことができる。また実施例で
は書込みアドレス発生回路は一例を示したが、これに限
らず他の構成のものを用いることも任意である。例えば
本出願人が先に開示した特開昭62−72341号に示された
ような構成を利用することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、超音波ビームの屈
折角を求めこの角度を考慮した補正を行ってエコーデー
タを表示するようにしたので、超音波ビームの屈折の影
響を受けないで正確なエコーデータを表示させることが
できる。
折角を求めこの角度を考慮した補正を行ってエコーデー
タを表示するようにしたので、超音波ビームの屈折の影
響を受けないで正確なエコーデータを表示させることが
できる。
第１図は本発明のメカニカルセクタ超音波診断装置の実
施例を示すブロック図，第２図（ａ），（ｂ）は本実施
例装置の主要部の構成を示すブロック図、第３図乃至第
５図はメカニカルセクタプローブの作用の説明図、第６
図は偏平型の超音波プローブの作用の詳細な説明図、第
７図及び第８図は本発明を説明するための特性図、第９
図は本発明の原理の式を導き出すための説明図である。 １……窓、２……内容液、 ３……超音波振動子、４……生体、 ７……モータコントロール及び回転角検出回路、 10……DSC部、14……フレームメモリ、 15……書込みアドレス発生回路。
施例を示すブロック図，第２図（ａ），（ｂ）は本実施
例装置の主要部の構成を示すブロック図、第３図乃至第
５図はメカニカルセクタプローブの作用の説明図、第６
図は偏平型の超音波プローブの作用の詳細な説明図、第
７図及び第８図は本発明を説明するための特性図、第９
図は本発明の原理の式を導き出すための説明図である。 １……窓、２……内容液、 ３……超音波振動子、４……生体、 ７……モータコントロール及び回転角検出回路、 10……DSC部、14……フレームメモリ、 15……書込みアドレス発生回路。
Claims (2)
- 【請求項１】球面状の窓で覆われた内容液に配置され前
記窓の曲率中心とずれるように回転中心が設定された超
音波振動子を備えたメカニカルセクタ超音波診断装置に
おいて、前記超音波振動子の偏向角θを検出する手段
と、超音波振動子から窓の外部に発射される超音波ビー
ムの屈折角Δθを求め前記θ＋Δθの角度に従ってエコ
ーデータを表示するように制御する手段とを備えたこと
を特徴とするメカニカルセクタ超音波診断装置。 - 【請求項２】超音波ビームの屈折角Δθが下記の式に基
づいて計算される 但し、a:窓の曲率中心と超音波振動子の回転中心とのず
れ,R:窓の曲率半径， d:窓の幅,C1:内容液の音速， C2:窓の音速,C3:生体の音速 請求項１記載のメカニカルセクタ超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235673A JP2703945B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | メカニカルセクタ超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235673A JP2703945B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | メカニカルセクタ超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282954A JPH0282954A (ja) | 1990-03-23 |
| JP2703945B2 true JP2703945B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=16989507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235673A Expired - Lifetime JP2703945B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | メカニカルセクタ超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703945B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP63235673A patent/JP2703945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0282954A (ja) | 1990-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |