JP2993066B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2993066B2 JP2200395A JP20039590A JP2993066B2 JP 2993066 B2 JP2993066 B2 JP 2993066B2 JP 2200395 A JP2200395 A JP 2200395A JP 20039590 A JP20039590 A JP 20039590A JP 2993066 B2 JP2993066 B2 JP 2993066B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のプローブが装着可能な超音波診断装
置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、超音波診断装置は、プローブと呼ばれる超音
波振動子から超音波を人体等の生体内に送波し、この生
体内からの反射超音波エコーを分析することにより、生
体内の内部組織構造等を診断するものである。
最近の超音波診断装置では、超音波ビームを電子的に
走査することのできる電子走査型の装置が提供されてい
る。また、走査方式はプローブによって異なっており、
セクタ走査方式及びリニア走査方式等がある。このよう
な電子走査型の超音波診断装置では、超音波ビームの発
射される方向を順次変えることができるようになってい
る。超音波ビームを偏向するためには、プローブを構成
する複数の圧電素子に対して時間をずらせながらパルス
を印加し、また各圧電素子で受信された超音波信号のそ
れぞれを時間的にずらせて整相加算しなければならな
い。
圧電素子の駆動パルスを時間的にずらすために、また
受信信号を時間的にずらすためにディレーラインが利用
される。たとえば受信系では、受信信号をディレーライ
ンに入力し、多くの異なる遅延信号からマルチプレクサ
で希望の時間に遅延された信号を選択する。このとき、
マルチプラクサには遅延時間選択信号が入力される。そ
して、偏向角度や焦点距離が異なれば各圧電素子に対す
る遅延時間も異なり、またプローブによって素子の大き
さが異なれば遅延時間が異なる。
従来装置では、前記のようなマルチプレクサに入力す
る遅延時間選択信号は、ROMに格納されている。そし
て、送受信制御回路からの走査線情報と、装置制御部の
CPUからの焦点情報及びプローブ情報とをアドレス入力
として、ROMから所望の遅延時間選択嵌合が読み出され
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
最近のように装置が高性能化されてくると、走査線
(偏向角度)が多くなり、焦点の切り換え段数も増えて
くる。また診断装置に取り付けられるプローブの種類も
増えてきている。したがって、遅延時間の選択信号(以
下、遅延データと記す)を記憶するROMの容量が大きく
なってきている。今後、走査線や焦点段数、素子数、プ
ローブ数がさらに増えると、必要なROMの容量が莫大な
ものとなってしまうという問題がある。
たとえば、セクタ走査を行う場合には、プローブの圧
電素子数がN、走査線数がMであれば、N×M個の遅延
データが必要となる。また、焦点段数をK通りに切り換
え可能とするためには、N×M×K個の遅延データが必
要となり、さらに素子ピッチや総素子数が異なるプロー
ブをP本駆動できるようにしようとすれば、N×M×K
×P個の遅延データが必要となる。このとき、N=10
0、M=400、K=10、P=20とすれば、総データ数は8
×106個となる。遅延線を0から数μ秒まで数十n秒タ
ップ毎に切り換え可能とすると、遅延データは7ビット
以上のダイナミックレンジが必要であり、もし8ビット
であれば総データ数は8メガバイト=64メガビットとな
る。
本発明の目的は、大容量のROMを必要とせず、しかも
プローブ切り換え時に即座に次のプローブで診断を行う
ことがに対応できる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〕
本発明に係る超音波診断装置は、複数のプローブが装
着可能となっており、遅延回路と、演算手段と、記憶手
段と、制御手段とを備えている。
前記遅延回路は、プローブを構成する複数の圧電素子
のそれぞれを駆動するための信号と、圧電素子からの受
信信号とに、それぞれ所定の遅延量を与えるための手段
である。前記演算手段は、遅延手段で与える遅延量を演
算するための手段であり、前記記憶手段は、演算手段で
求められた遅延量を記憶する手段である。前記制御手段
は、複数のプローブのうちの1つのプローブを使用して
いる間に他のプローブの遅延量を演算手段で演算させ、
この演算結果を記憶手段に格納するための手段である。
〔作用〕
本発明においては、プローブの圧電素子を駆動するた
めの信号が遅延手段で遅延され、ビームの電子走査が行
われる。このとき、遅延手段で与える遅延量は、使用す
るプローブに関する各種の情報をもとに演算手段で演算
され、この遅延量が記憶手段に格納される。したがっ
て、すべてのプローブに関する遅延データを保持する必
要がなく、従来装置に比較して記憶手段の容量が少なく
て良い。
また、あるプローブを駆動している最中に他のプロー
ブの遅延量を演算し、これを記憶手段に格納している。
したがって、プローブ切り換え時に演算時間を必要とせ
ず、待ち時間なしに、切り換えられたプローブをすぐに
使用することが可能となる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例による超音波診断装置のブ
ロック図である。
図において、診断装置本体にはコネクタを介して各種
のプローブ1a,1b,1cが接続されている。そしてこの各種
のプローブ1a〜1cは、プローブ選択回路2により択一的
に選択され、診断装置本体側と接続される。診断装置本
体は、プローブ駆動系3と、受信系4と、遅延データ送
出部5と、走査制御回路6と、CRTを有する表示器7と
から構成されている。
プローブ駆動系3は、送波発生回路8と、送波遅延回
路9と、送受信回路10と、素子選択回路11とから構成さ
れている。送波発生回路8は、超音波送信用のトリガパ
ルスを発生する回路であり、送波遅延回路9は、送波発
生回路8からのトリガパルスに所定の遅延量を与える回
路である。送受信回路10は、送波遅延回路9からのトリ
ガパルスによって駆動され高周波パルスを発生する複数
のパルサーと、反射エコーを受信する受信回路とを有し
ている。また素子選択回路11は、プローブ1a〜1cのうち
の使用しているプローブを構成する複数の圧電素子群の
うち、いずれの圧電素子を駆動するかを、またいずれの
圧電素子からの反射エコーを受信するかを選択するため
の回路である。
受信系4は、受信信号に所定の遅延を与えるための受
波遅延回路12と、増幅器、波形整形回路、フィルタ等に
より構成され反射エコーの信号処理を行う受波整形回路
13と、受波整形回路13からの信号を表示器7に表示し得
るような信号とするための表示信号発生回路14とから構
成されている。
遅延データ発生部5は、プローブ選択回路2から送出
される使用プローブの種類に応じて遅延量を計算する遅
延量計算回路15と、この遅延量計算回路15で計算された
遅延データを記憶する遅延量選択回路(RAM)16とから
構成されている。
第2図は、前記遅延データ発生部5を構成する遅延量
計算回路15と、遅延量選択回路16の詳細を示したもので
ある。
遅延量計算回路15は、焦点まで最も遠い圧電素子の番
号と、この最遠の圧電素子から焦点までの距離を記憶す
るROM20と、このROM20のデータを基に各圧電素子の遅延
データを計算する計算回路(ディジタル・シグナル・プ
ロセッサ:DSP)21と、RAM書き込み制御回路22と、RAM選
択回路23とから構成されている。RAM選択回路23は、プ
ローブ選択回路2に接続されている他のプローブの遅延
データを書き込むためのRAMブロックを選択するための
回路である。また、遅延量選択回路16は、複数のRAMブ
ロックからなり、数本分のプローブの遅延量選択データ
を格納する容量を有するRAM24と、使用するプローブに
応じてRAM24のうちの読み出すべきRAMブロック(デー
タ)を選択するRAM選択回路25と、走査線情報及び焦点
情報に応じてRAM24の読み出し制御を行うRAM読出回路26
とから構成されている。
次に動作について説明する。
電源がオンされると、まず最初に使用するプローブ
(たとえばプローブ1a)の遅延データが遅延量計算回路
15で演算される。プローブ1本分の遅延データを計算す
るプログラムのフローチャートを第3図に示す。
計算回路21は、ステップS1において、プローブ選択回
路2が選択しているプローブの情報を読み込む。ステッ
プS2では、このステップS1で読み込んだプローブに関す
る情報をもとに、プローブの圧電素子数Nと、走査線数
Mと、焦点段数Kを決定する。ステップS3では、各デー
タを求めるためのn,l,kをそれぞれ「1」に初期設定す
る。次にステップS4では、ROM20から、焦点まで最遠の
素子番号jと、その距離Ljを読み込む。たとえば、第4
図の例では、最遠の素子番号jとして「1」が、またそ
の距離Ljとして「L1」がROM20に格納されており、これ
らのデータをステップS4で読み込む。ステップS5では、
各圧電素子の遅延時間DL(n,l,k)を、下記の式によっ
て計算する。
DL(n,l,k)=(Lj−Ll)/C Lj:最遠の素子の距離 Ll:各素子の距離 C :音速 次にステップS6では、ステップS5で演算した遅延時間
を、RAM24の内のRAM選択回路23で選択されたRAMブロッ
クに格納する。ステップS7では、lをインクリメント
し、ステップS8に移行する。ステップS8では、lが走査
線数Mに達したか否かを判断する。達していない場合に
はステップS4に戻り、前記ステップS4からステップS7の
処理を繰り返し実行する。
lが走査線数Mを超えた場合には、プログラムはステ
ップS8からステップS9に移行する。ステップS9では、l
を初期値「1」にリセットし、かつnをインクリメント
してステップS10に移行する。ステップS10では、nが圧
電素子数Nに到達したか否かを判断する。nがNに到達
していない場合にはステップS4に戻り、前述のステップ
S4からステップS9の処理を繰り返し実行する。nがNを
超えた場合には、プログラムはステップS10からステッ
プS11に移行する。ステップS11では、nを初期値「1」
にリセットするとともに、kをインクリメントする。次
にステップS12では、kが焦点段数Kに到達したか否か
を判断し、到達していない場合にはステップS4に戻り、
ステップS4からステップS11の処理を繰り返し実行す
る。kがKを超えた場合にはこのプログラムを終了す
る。
以上のようにしてプローブ1本分の遅延データを計算
し、これをRAM24に格納しておく。そして、プローブ1a
を駆動する際には、このRAM24に格納されたデータをRAM
選択回路25で、使用されているプローブの情報をもとに
選択し、データRAM読出回路26に送る。RAM読出回路26
は、RAM選択回路25で選択されたデータと、走査制御回
路6からの走査線情報及び焦点情報をもとに、遅延デー
タを送波遅延回路9及び受波遅延回路12に送出する。
プローブ駆動系3及び受信系4は、前記遅延データを
もとに、従来と同様の動作を行う。すなわち、トリガー
パルスが送波発生回路8から出力され、このパルスは送
波遅延回路9で、遅延量選択回路16からのデータに基づ
いた所定の遅延を受ける。この遅延を受けたトリガーパ
ルスによって、送受信回路10のパルサーが駆動される。
送受信回路10から出力された高周波パルスは、素子選択
回路11によって選択された圧電素子に印加される。
前述の動作によってプローブ1aから超音波ビームが生
体内に送波されると、生体内からは反射エコーが返って
くる。この反射エコーを前記プローブ1aで受波し、この
反射エコー信号は前記とは逆の経路を介して受波遅延回
路12に入力される。受波遅延回路12では、遅延量選択回
路16で設定された遅延量でもって各圧電素子からの信号
が遅延され、受波整形回路13に入力される。反射エコー
は、受波整形回路13で、増幅、波形整形、フィルタ処理
等の信号処理が施され、表示信号発生回路14で表示器7
に表示し得る信号に変換された後、表示器7に出力され
る。
このようなプローブ1aを用いて診断を行っている最中
に、次に使用するたとえばプローブ1bの遅延データを、
前述の第3図に示したフローチャートにしたがって計算
を行い、これをRAM24の所定の領域に格納しておく。
このように、1つのプローブを駆動中に他のプローブ
の遅延データ予め計算し、RAM24に格納しておくので、
プローブを切り換えた際に待ち時間がなく、素早く次の
診断に移行できる。
また、最初に使用するプローブについては計算時間が
必要となるが、ROM20に最遠の素子番号とその距離を格
納しているので、これらのデータを得るための計算時間
が不要となり、計算時間が著しく短縮される。しかも、
ROM20に格納されているデータは一部のデータだけであ
るので、ROM20の容量は小さくて良い。
なお、前記ROM20の容量は、全遅延データの2/N程度と
少なく、装置が駆動することのできるすべての種類のプ
ローブの情報を格納しておくことができる。
〔他の実施例〕
(a) 前記実施例において、RAM24をバッテリーバッ
クアップタイプにしたり、EEPROMにすることにより、プ
ローブ選択回路2に接続されているプローブが変換され
たときのみ遅延量計算回路15が作動するようにしてもよ
い。このようにすることにより、効率が良く、また最初
に使用するプローブが以前にもプローブ選択回路2に接
続されていたプローブであれば、計算時間が不要とな
り、電源オンと同時に診断を行うことができる。
さらに、この実施例においてユーザーごとに使用する
プローブを数本登録しておき、登録プローブが変更され
たときのみ遅延量計算回路15が作動するようにしてもよ
い。
(b) 前記実施例では、RAMの遅延データをプローブ
ごとに区切って計算していたが、焦点条件ごとに計算を
行ってもよい。すなわち、焦点段数Kの、k=1,3,5,7,
…を利用して駆動している間に、k=2,4,6,…の場合の
遅延データを演算することができる。
(c) 前記実施例では、RAM20に最遠の素子番号jと
その距離Ljを格納したが、素子番号jだけを格納してお
き、その距離Ljについては演算するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように本発明では、遅延データを計算により求
めて記憶手段に格納しておき、この格納されたデータを
もとに送波及び受波の遅延時間を決定しているので、従
来装置のように使用するすべてのプローブに関する遅延
データを保持する必要がなく、記憶手段の容量を小さく
することができる。
また、1つのプローブを駆動中に他のプローブの遅延
データを計算して記憶手段に格納するので、プローブ切
り換え時においてスムーズに移行することができる。
【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装置のブロ
ック構成図、第2図はその遅延量発生部のブロック構成
図、第3図は前記装置の遅延データ計算手順を示すフロ
ーチャート、第4図はプローブを構成する圧電素子と超
音波ビームの関係を示す図である。 1a〜1c……プローブ、2……プローブ選択回路、5……
遅延量発生部、9……送波遅延回路、12……受波遅延回
路、15……遅延量計算回路、16……遅延量選択回路、21
……計算回路、22……RAM書き込み制御回路、23,25……
RAM選択回路、24……RAM、26……RAM読出回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のプローブが装着可能な超音波診断装
    置において、 前記プローブを構成する複数の圧電素子のそれぞれを駆
    動するための信号と、前記圧電素子からの受信信号と
    に、それぞれ所定の遅延量を与えるための遅延手段と、 前記遅延手段で与える遅延量を演算するための演算手段
    と、 前記演算手段で求められた遅延量を記憶する記憶手段
    と、 前記複数のプローブのうちの1つのプローブを使用して
    いる間に他のプローブの遅延量を前記演算手段で演算さ
    せ、この演算結果を前記記憶手段に格納する制御手段
    と、 を備えた超音波診断装置。
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