JP2738079B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子フォーカスを行う超音波診断装置に
関し、特に遅延素子の遅延量を制御して所定領域にフォ
ーカス位置を設定する超音波診断装置に関する。

〔従来の技術〕

超音波診断装置におけるビーム走査方法としては、電
子走査法が一般的である。この電子走査方式では、プロ
ーブを構成する複数の微小振動子にそれぞれ異なる遅延
量を与えることにより、超音波ビームに指向性を持たせ
るようにしている。

このような電子走査方式では、ビームを任意の位置で
絞る、いわゆる電子フォーカスが可能となる。この電子
フォーカス法は、たとえば生体内の焦点から反射してく
る超音波を各微小振動子で受信し、これらの各微小振動
子で得られた信号のそれぞれに適当な遅延時間を与える
ことにより、前記焦点からの信号の位相を合わせ、信号
を加算するものである。送波時のフォーカス設定も同様
であり、焦点に対し受波時と同様な遅延時間を各微小振
動子ごとに与えることにより、送波超音波ビームが所定
のフォーカス位置で絞られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のような電子フォーカス法では、プローブを変更
することにより振動子の配列ピッチ（以下、振動子ピッ
チと記す）が変わった場合や、フォーカス点の深さに応
じて各振動子の遅延量を変える必要がある。そこで、従
来装置においては、振動子ピッチやフォーカス位置に対
応して、それぞれ遅延データをROM上に準備しておき、
必要に応じて選択し、読み出している。

しかし、前記のような従来の方式においては、プロー
ブを追加するごとに、ROMを書き換える必要が生じ、そ
の管理が非常に複雑となってしまう。

この発明の目的は、任意のプローブやフォーカス位置
に対応する遅延データを発生させることができ、ROM管
理が容易な超音波診断装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超音波診断装置は、複数の振動子から
なるプローブと、各振動子に対応して設けられた遅延回
路とを備え、遅延回路の遅延量を制御してフォーカス位
置を設定するものである。そして、基本遅延データ記憶
手段と、アドレス作成手段と、データ変換手段とを備え
ている。

前記基本遅延データ記憶手段は、複数のフォーカス位
置に対応する基本プローブの遅延データを格納するもの
であり、前記アドレス作成手段は、使用するプローブの
振動子ピッチに応じて前記基本遅延データ記憶手段の読
み出しアドレスを作成するものである。また、前記デー
タ変換手段は、前記アドレス作成手段で作成された読み
出しアドレスによって読み出された遅延データを、使用
するプローブの振動子ピッチに応じて変換するものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、基本遅延データがROM等の記憶
手段に格納されている。この基本遅延データは、振動子
ピッチが基本ピッチ（例えば1mm）のプローブ（基本プ
ローブ）を用いて任意の位置にフォーカスを設定する場
合の、各遅延回路の遅延量のデータ（遅延データ）であ
る。

ここで、ある振動子ピッチのプローブを使用して所定
の位置にフォーカスを設定する場合、各振動子に対応し
て複数の遅延データが必要となるが、その複数の遅延デ
ータは、基本遅延データを、振動子ピッチに応じて変更
して得られた遅延データに対応する。

そこで、使用するプローブの振動子ピッチに応じて読
み出しアドレスを作成し、この読み出しアドレスにした
がって、振動子ピッチの違いを考慮した基本遅延データ
を読み出す。この読み出された基本遅延データは、基本
振動子ピッチのプローブに対応するものであるので、使
用するプローブの振動子ピッチに応じてデータ変換を行
う。

このように、基本遅延データを利用して、使用する振
動子ピッチ等のデータから任意の形状の振動子に対する
遅延データを発生させることができる。

〔実施例〕

第３図は、本発明の一実施例による超音波診断装置の
ブロック構成図である。ここでは、受信系における遅延
データの発生のための構成について説明する。

この第３図において、プローブ１には送波回路２が接
続されている。プローブ１は、複数の振動子からなるも
のであり、送波回路２からのパルス信号に基づいて超音
波ビームを発生し、また生体内からの反射エコーを受信
するものである。プローブ１の出力には、プローブ１を
構成する各振動子からの受波信号を増幅する増幅器3a〜
3iが接続されている。そして、増幅器3a〜3iのそれぞれ
には、遅延線4a〜4iが接続されている。遅延線4a〜4i
は、固定遅延量を有するリレーラインであり、遅延量を
制御するための複数のタップを有している。そして、遅
延線4a〜4iの複数のタップを切り換え選択するためのア
ナログマルチプレクサ5a〜5iが設けられている。各アナ
ログマルチプレクサ5a〜5iには、制御部12から、遅延デ
ータとして、タップ切り換え用のデータが与えられるよ
うになっている。各アナログマルチプレクサ5a〜5iの選
択出力は、これらの受波信号を加算する加算器７に接続
されている。加算器７の出力は、アナログ信号処理回路
８及びA/D変換器９を介してイメージメモリ10に接続さ
れている。イメージメモリ10は、ディジタル信号に変換
された反射エコーの画像データが、所定のアドレス信号
にしたがって格納されるものであり、この画像データ
は、モニタ11に接続されている。

前記制御部12におけるタップ切り換え用データ作成部
分のブロック構成図を第１図に示す。

ROM13には基本遅延データが格納されている。この基
本遅延データは、フォーカス位置１〜1000mm（1mm毎）
における、配列ピッチが1mmの振動子に対応するタップ
切り換えデータである。また、振動子の個数（素子数）
は、ここでは48個とする。そして、フォーカス位置の深
さデータが、このROM13の下位10ビットのアドレスに対
応し、また、後述するカウンタ回路の出力であるチャン
ネル（振動子の番号）が、ROM13の上位６ビットのアド
レスに対応している。

ROM13の下位アドレス入力（下位10ビット）には、割
算器14の出力が接続され、また上位アドレス入力（上位
６ビット）には、カウンタ回路15の出力が接続されてお
り、割算器14及びカウンタ回路15によって、ROM13の読
み出しアドレスを作成するアドレス作成手段が構成され
ている。割算器14は、振動子ピッチがPmmで、有効素子
数Neの振動子を使用して、フォーカス位置l_Fの距離にフ
ォーカスする場合に、l_F/Pを行うものである。また、カ
ウンタ回路15は、各チャンネルのタップ切り換えデータ
を読み出すためのものであり、CPU20からの読み出しス
タートアドレスAstから素子数（ここでば48）のカウン
トを順に行うものである。ROM13の出力には、データ変
換手段としての掛算器16が接続されている。掛け算器16
は、ROM13から読み出されたデータt_dに対して振動子ピ
ッチＰを掛け算し、データT_dとして出力するものであ
る。

また、口径コントロールのために、比較回路17が設け
られており、CPU20から指定された有効素子数Ne、すな
わち超音波ビームの送波のために駆動された振動子と、
カウンター回路15の出力とを比較して、オン／オフ信号
を順次出力するものである。

CPU20は、前述のように、割算器14に対して、使用さ
れるプローブの振動子ピッチデータＰと、フォーカス位
置データl_Fとを出力し、カウンタ回路15に対して基本デ
レイデータの読み出しスタートアドレスを出力し、比較
回路17に対して有効素子数Neを出力するものである。ま
た、同時に、超音波スキャン用のデータを送波回路２に
出力するものである。

次に動作について説明する。

送波動作については従来と同様である。

生体内からの反射エコーは、プローブ１によって受信
され、この受皮信号は増幅器3a〜3iによって増幅され、
各遅延線4a〜4iに入力される。各遅延線4a〜4iのタップ
は、対応するアナログマルチプレクサ5a〜5iによって切
り換え制御される。これにより、生体内の所定の深さ位
置にフォーカスが設定され、分解能の良好なデータが取
り込まれる。前記タップ切り換えのためのデータは、制
御部12から、逐次アナログマルチプレクサ5a〜5iに出力
される。

このようにして遅延量の制御された振動子ごとの受波
信号は、加算器７で加算され、アナログ信号処理回路８
で信号処理されてA/D変換器９に入力される。A/D変換器
９に入力された受波信号は、ディジタル信号に変換さ
れ、画像データとしてイメージメモリ10に書き込まれ
る。そして、このイメージメモリ10に書き込まれたデー
タは、テレビジョン信号に変換された後、モニタ11に出
力され、断層データとして表示される。

次に、タップ切り換えデータの出力動作について説明
する。

ここで、まず本発明の基本原理について説明する。第
2B図に示すように、振動子ピッチ0.5mmのプローブを用
いて、深さl_Fにフォーカスを設定する場合の遅延データ
（タップ切り換えデータ）を考える。これは、第2A図に
示す基本振動子ピッチ（1mm）のプローブにおいて、深
さl_F/0.5にフォーカスを設定する場合の遅延データと同
等である。すなわち、第2A図及び第2B図において、△AO
Bと△CODは相似形であり（相似比2:1）、振動子ピッチ
0.5mmの場合のフォーカス位置l_Fに対応する各遅延デー
タを２倍したものと、フォーカス位置l_F/0.5の基本遅延
データとは同データである。

そこで、使用するプローブの振動子ピッチに応じて相
当する基本遅延データを読み出し、このデータを後に前
記振動子ピッチに応じてデータ変換し、タップ切り換え
データとして出力する。

第１図の実施例にしたがって前記動作を説明する。

まず、使用されているプローブの振動子ピッチＰ及び
フォーカス位置l_Fが割算器14に出力され、また、タップ
切り換えデータの読み出しスタートアドレスAstがカウ
ンタ回路15に出力され、有効素子数Neが比較回路17に出
力される。割算器14ではl_F/Pが行われ、ROM13の下位10
ビットのアドレスとして入力される。また、カウンタ回
路15では、前記CPU20から指定された読み出しスタート
アドレスAstからカウントが開始され、このカウント出
力はROM13の上位６ビットアドレスとして入力される。

これら読み出しアドレスによって、振動子ピッチＰの
プローブのフォーカス位置l_Fにおける各タップ切り換え
データt_dが、カウンタ回路15からのアドレス出力に同期
してROM13から順次振動子数分だけ出力される。前述の
ように、このタップ切り換えデータt_dは、振動子ピッチ
1mmのプローブのフォーカス位置l_F/Pにおける基本遅延
データである。このように、フォーカス位置データが1/
P倍されているので、ROM13から読み出されたタップ切り
換えデータt_dは、掛算器16で逆にＰ倍され、データT_dと
してアナログマルチプレクサ5a〜5iに出力される。

一方、比較回路17では、カウンタ回路15から出力され
るチャンネル番号と、CPU20によって指定されている有
効素子数Neとを比較し、有効な振動子に対応するアナロ
グマルチプレクサに対してのみタップ切り換えデータが
出力されるように、オン／オフ信号Ｓが出力される。

このような実施例により、基本の振動子ピッチのプロ
ーブにおける各フォーカス位置のタップ切り換えデータ
（基本遅延データ）をROM13に記憶するだけで、種々の
振動子ピッチ及びフォーカス位置に応じたタップ切り換
えデータを高速に発生させることができる。また、複数
のROMを持つ必要がないので、従来装置に比較してROMの
管理が容易となる。

なお、本実施例装置で適用可能な振動子ピッチＰとし
ては、割算器14及び掛算器16を構成するROMの容量、及
びROM13自身の容量から、0.25mm以上が望ましい。ま
た、読み出されたデータをＰで掛け算することから、偶
数データばかりとならないように、前記振動子ピッチは
1mm以下とするのが望ましい。

〔他の実施例〕

（ａ） 前記実施例では、受信系の遅延データを発生す
るのに本発明を適用したが、同様の回路を送波系に用い
ることも可能であり、同様の効果を奏する。

（ｂ） コンベックスプローブ用のタップ切り換えデー
タは、コンベックスプローブから平面波放射をするのに
必要な曲率補正のタップ切り換えデータを別途発生さ
せ、このデータと前記実施例とにより得られたデータと
を加算して実際のタップ切り換えデータとすればよい。

〔発明の効果〕

このような本発明では、プローブを追加する場合等に
おいて、使用するプローブの振動子ピッチ等のデータを
与えるだけで、基本遅延データからそのプローブの遅延
データを発生させることができ、データ記憶手段として
のROMの管理が容易となる。また、基本遅延データを記
憶するだけで、任意の形状の振動子に対するタップ切り
換えデータを容易に発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による超音波診断園制御部の
ブロック構成図、第2A図及び第2B図は本発明の基本原理
を説明するための図、第３図は前記超音波診断装置の全
体概略ブロック構成図である。 １……プローブ、4a〜4i……遅延線、5a〜5i……アナロ
グマルチプレクサ、12……制御部、13……ROM、14……
割算器、15……カウンタ回路、16……掛算器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の振動子からなるプローブと、前記各
   振動子に対応して設けられた遅延回路とを備え、前記遅
   延回路の遅延量を制御してフォーカス位置を設定する超
   音波診断装置において、 複数のフォーカス位置に対応する基本プローブの遅延デ
   ータを格納する基本遅延データ記憶手段と、 使用するプローブの振動子ピッチに応じて前記基本遅延
   データ記憶手段の読み出しアドレスを作成するアドレス
   作成手段と、 前記アドレス作成手段で作成された読み出しアドレスに
   よって読み出された遅延データを、使用するプローブの
   振動子ピッチに応じて変換するデータ変換手段と、 を備えた超音波診断装置。