JP3018269B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
- Publication number
- JP3018269B2 JP3018269B2 JP5338420A JP33842093A JP3018269B2 JP 3018269 B2 JP3018269 B2 JP 3018269B2 JP 5338420 A JP5338420 A JP 5338420A JP 33842093 A JP33842093 A JP 33842093A JP 3018269 B2 JP3018269 B2 JP 3018269B2
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- Japan
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- pulse
- transmission
- frequency
- pulse width
- diagnostic apparatus
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、配列振動子により送受
信を行う超音波診断装置に関するものである。
信を行う超音波診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】配列振動子の各振動子に与えるパルスの
発生開始タイミングをずらすことにより、体内のある被
検部において超音波ビームの収束を行う送信フォーカシ
ングの技術は現在では公知のものとなっている。送信フ
ォーカシングは、各振動子で発生させた超音波パルスが
ビームを収束させたい部位に同時に到達するようにパル
ス発生のタイミングに時間差をつけるのが一般的であ
る。ビームの径は小さくなると同時に収束領域は短くな
る。
発生開始タイミングをずらすことにより、体内のある被
検部において超音波ビームの収束を行う送信フォーカシ
ングの技術は現在では公知のものとなっている。送信フ
ォーカシングは、各振動子で発生させた超音波パルスが
ビームを収束させたい部位に同時に到達するようにパル
ス発生のタイミングに時間差をつけるのが一般的であ
る。ビームの径は小さくなると同時に収束領域は短くな
る。
【0003】細いビーム径は横方向の分解能を向上させ
るが、収束領域が短くなるため縦方向の画像均一性が失
われるという相反する問題があり、この点を解決する方
法としては(社)日本電子機械工業会編の医用超音波機
器ハンドブックのp133−134に掲載されているような多
段フォーカス法が用いられる。以下、同文献を参照して
多段フォーカス法について説明する。図5において100
は探触子であり、T1〜T8がエレメント、F1〜3が
送信条件1〜3におけるフォーカス位置である。また、
N,M,Fはそれぞれの送信シーケンスにおいてエコー
データを活用する領域である。つぎにこの方式を用いた
場合の動作を説明する。まず、フォーカス位置をF1に
設定し送受信を行い、得たエコー信号のうちNの部分を
用い当該部分のデータをディジタルスキャンコンバータ
に書き込む。同様にしてF2,F3にフォーカスを設定
しM,F部分のデータをディジタルスキャンコンバータ
に書き込む。このようにして、横分解能を劣化させるこ
となく縦方向の画像均一性を向上させることが可能であ
る。この参照例では、どのフォーカス位置においても同
一の開口径で送受信を行っているが、同文献p133に見
られるように、実際にはビーム形状を均一にするため、
浅い部分ほど開口径を小さくする方法(可変口径法)を
行うのが通例である。
るが、収束領域が短くなるため縦方向の画像均一性が失
われるという相反する問題があり、この点を解決する方
法としては(社)日本電子機械工業会編の医用超音波機
器ハンドブックのp133−134に掲載されているような多
段フォーカス法が用いられる。以下、同文献を参照して
多段フォーカス法について説明する。図5において100
は探触子であり、T1〜T8がエレメント、F1〜3が
送信条件1〜3におけるフォーカス位置である。また、
N,M,Fはそれぞれの送信シーケンスにおいてエコー
データを活用する領域である。つぎにこの方式を用いた
場合の動作を説明する。まず、フォーカス位置をF1に
設定し送受信を行い、得たエコー信号のうちNの部分を
用い当該部分のデータをディジタルスキャンコンバータ
に書き込む。同様にしてF2,F3にフォーカスを設定
しM,F部分のデータをディジタルスキャンコンバータ
に書き込む。このようにして、横分解能を劣化させるこ
となく縦方向の画像均一性を向上させることが可能であ
る。この参照例では、どのフォーカス位置においても同
一の開口径で送受信を行っているが、同文献p133に見
られるように、実際にはビーム形状を均一にするため、
浅い部分ほど開口径を小さくする方法(可変口径法)を
行うのが通例である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のビーム収束方法では1本の音軸上のデータを得るの
に数回の送受信が必要であることからフレームレートが
下がり、リアルタイム性が失われるという問題点があっ
た。本発明は、このような従来の問題を解決するもので
あり、一回の送信により浅部から深部まで横方向の分解
能に優れ、かつ、縦方向の均一性を維持した画像を得る
ことができるようにした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。
来のビーム収束方法では1本の音軸上のデータを得るの
に数回の送受信が必要であることからフレームレートが
下がり、リアルタイム性が失われるという問題点があっ
た。本発明は、このような従来の問題を解決するもので
あり、一回の送信により浅部から深部まで横方向の分解
能に優れ、かつ、縦方向の均一性を維持した画像を得る
ことができるようにした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。
【0005】
【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、第1に配列振動子の開口の中央部の送信パル
スと端部の送信パルスのスペクトラムのピーク周波数を
ずらし、端部のピーク周波数を低くすることで浅部と深
部での見かけ上の開口径を変化させるものである。また
上記の送信パルスに対し、低い周波数と高い周波数スペ
クトラムの時間的位置をずらすことで広い深部において
ビームの収束を可能にする。第2にエコー信号を帯域可
変のフィルタを通過させることにより、目的に即したエ
コー信号を得るものである。
本発明は、第1に配列振動子の開口の中央部の送信パル
スと端部の送信パルスのスペクトラムのピーク周波数を
ずらし、端部のピーク周波数を低くすることで浅部と深
部での見かけ上の開口径を変化させるものである。また
上記の送信パルスに対し、低い周波数と高い周波数スペ
クトラムの時間的位置をずらすことで広い深部において
ビームの収束を可能にする。第2にエコー信号を帯域可
変のフィルタを通過させることにより、目的に即したエ
コー信号を得るものである。
【0006】
【作用】したがって本発明によれば、第1に被検体にお
ける周波数減衰を考慮したビーム収束において、見かけ
上の開口径が浅いところでは小さく、深いところでは大
きくなるため、縦方向の均一性を維持した画像を得るこ
とができる。
ける周波数減衰を考慮したビーム収束において、見かけ
上の開口径が浅いところでは小さく、深いところでは大
きくなるため、縦方向の均一性を維持した画像を得るこ
とができる。
【0007】また、配列振動子から送信されたパルスの
うち高い成分と低い成分で時間的にずれがあるため周波
数により収束する位置が異なるため、広い収束領域にお
けるビームの収束を得ることができる。第2に配列振動
子のエコーを帯域可変のフィルタで選択することで、一
回の送受信により浅部から深部までビームが収束された
エコーデータを得ることができる。
うち高い成分と低い成分で時間的にずれがあるため周波
数により収束する位置が異なるため、広い収束領域にお
けるビームの収束を得ることができる。第2に配列振動
子のエコーを帯域可変のフィルタで選択することで、一
回の送受信により浅部から深部までビームが収束された
エコーデータを得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例について図面を
参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例に
おける超音波診断装置の送信回路を示す概略ブロック図
である。図1において、1は配列振動子からなる超音波
振動子であり、この例では8個の振動子(エレメント)T
1からT8により構成される。2はドライバ(送信回路)
であり、3,4はスイッチ(以後SWという)、5は送信
回路の高圧パルス発生のタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生回路である。
参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例に
おける超音波診断装置の送信回路を示す概略ブロック図
である。図1において、1は配列振動子からなる超音波
振動子であり、この例では8個の振動子(エレメント)T
1からT8により構成される。2はドライバ(送信回路)
であり、3,4はスイッチ(以後SWという)、5は送信
回路の高圧パルス発生のタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生回路である。
【0009】以上の構成について、以下、その動作とと
もに、更に詳細に説明する。図1において、タイミング
信号発生回路5はクロックおよびトリガ信号よりドライ
バ2のパルス発生タイミング信号を発生する。パルス発
生タイミングはある深さにおいて収束するようにチャン
ネル間で時間差を持たせて発生されるが、本実施例では
このほかにチャンネルによりパルス波形を変えることが
できることが特徴となっている。ドライバ2は±Bの高
電圧をSW3およびSW4のON−OFFにより超音波
振動子1に印加することで振動子T1〜T8を駆動する
が、SW3およびSW4のON時間幅はタイミング信号
発生回路5の制御により独立に設定することが可能にな
っている。図2に駆動パルス波形の例を示す。それぞれ
の波形の前半の正の部分がSW3のONにより、後半の
負の部分がSW4のONにより形成される。この例では
SW3とSW4のON時間の合計を一定にしつつ、2つ
のSWのON時間の比率をチャンネル間で変化させる。
SW4のON時間はプローブの中心部で長く、周辺部で
短くされる。中心部の駆動波形Aの周辺部の波形C、お
よびその中間部分の波形Bのスペクトラムにおいて、比
較的高い周波数f2では、波形Aの成分が大きく、Bは
やや小さく、Cは小さくなっている。また、比較的低い
周波数f1では波形A,B,Cにおいて、成分の大きさ
に差がない。したがって、浅い部分のエコーに関しては
体内における周波数依存性の減衰が少ないため、比較的
高い周波数成分が支配的になり、中心部のエコー強度が
強くなり、見かけ上の開口径は小さくなる。これに対し
深い部位では周波数依存性の減衰が大きくなるためエコ
ーのスペクトラムのピークは低い周波数へと移動する低
い周波数でのエコー強度は中心部と周辺部で大差ない。
したがって、深い部位では見かけ上の開口径は大きくな
る。
もに、更に詳細に説明する。図1において、タイミング
信号発生回路5はクロックおよびトリガ信号よりドライ
バ2のパルス発生タイミング信号を発生する。パルス発
生タイミングはある深さにおいて収束するようにチャン
ネル間で時間差を持たせて発生されるが、本実施例では
このほかにチャンネルによりパルス波形を変えることが
できることが特徴となっている。ドライバ2は±Bの高
電圧をSW3およびSW4のON−OFFにより超音波
振動子1に印加することで振動子T1〜T8を駆動する
が、SW3およびSW4のON時間幅はタイミング信号
発生回路5の制御により独立に設定することが可能にな
っている。図2に駆動パルス波形の例を示す。それぞれ
の波形の前半の正の部分がSW3のONにより、後半の
負の部分がSW4のONにより形成される。この例では
SW3とSW4のON時間の合計を一定にしつつ、2つ
のSWのON時間の比率をチャンネル間で変化させる。
SW4のON時間はプローブの中心部で長く、周辺部で
短くされる。中心部の駆動波形Aの周辺部の波形C、お
よびその中間部分の波形Bのスペクトラムにおいて、比
較的高い周波数f2では、波形Aの成分が大きく、Bは
やや小さく、Cは小さくなっている。また、比較的低い
周波数f1では波形A,B,Cにおいて、成分の大きさ
に差がない。したがって、浅い部分のエコーに関しては
体内における周波数依存性の減衰が少ないため、比較的
高い周波数成分が支配的になり、中心部のエコー強度が
強くなり、見かけ上の開口径は小さくなる。これに対し
深い部位では周波数依存性の減衰が大きくなるためエコ
ーのスペクトラムのピークは低い周波数へと移動する低
い周波数でのエコー強度は中心部と周辺部で大差ない。
したがって、深い部位では見かけ上の開口径は大きくな
る。
【0010】このようにして本実施例では同一の送信に
より浅い部分と深い部分で見かけ上の開口径を変更する
ために上記のようにスペクトラムの異なる波形を用いる
が、さらに浅部、深部両方におけるビームの集束性を高
めるために、図3のような波形を用いる。図3において
上側が中心部の駆動波形であり、下側が周辺部分の駆動
波形である。中心部の駆動波形は前半部分と後半部分の
長が等しくなっている。このため、高い周波数成分と低
い周波数成分が時間的に同時に発生すると考えられる。
一方、周辺部の駆動波形では前半部分の長さが後半部分
に対して短い。このため、中心部の波形に比べ、高い周
波数の発生が低い周波数の発生より時間的に早いと考え
られる。つまり、このような駆動波形を用いてビームフ
ォーミングを行った場合、高い周波数において周辺のエ
レメントからの音の発生のタイミングを早めるため、中
心部と周辺部の見かけ上の時間差は大きくなり、ビーム
が収束する場所は低い周波数の成分がビームを収束する
場所に対し近くになる。このようにして、駆動波形を中
心部と周辺部で変化させることで周波数の高低でビーム
が収束する深さを変えることができる。
より浅い部分と深い部分で見かけ上の開口径を変更する
ために上記のようにスペクトラムの異なる波形を用いる
が、さらに浅部、深部両方におけるビームの集束性を高
めるために、図3のような波形を用いる。図3において
上側が中心部の駆動波形であり、下側が周辺部分の駆動
波形である。中心部の駆動波形は前半部分と後半部分の
長が等しくなっている。このため、高い周波数成分と低
い周波数成分が時間的に同時に発生すると考えられる。
一方、周辺部の駆動波形では前半部分の長さが後半部分
に対して短い。このため、中心部の波形に比べ、高い周
波数の発生が低い周波数の発生より時間的に早いと考え
られる。つまり、このような駆動波形を用いてビームフ
ォーミングを行った場合、高い周波数において周辺のエ
レメントからの音の発生のタイミングを早めるため、中
心部と周辺部の見かけ上の時間差は大きくなり、ビーム
が収束する場所は低い周波数の成分がビームを収束する
場所に対し近くになる。このようにして、駆動波形を中
心部と周辺部で変化させることで周波数の高低でビーム
が収束する深さを変えることができる。
【0011】図4は駆動波形を上記のように変化させる
超音波診断装置の概略ブロック図である。図4におい
て、1は超音波振動子、2はドライバ、5はタイミング
信号発生回路、6は受信回路、7は帯域可変フィルタ、
8は検波部、9はスキャンコンバータ、10は表示部であ
る。この例における動作を説明する。図示されないクロ
ック回路により作られたクロック信号をカウントするこ
とにより、タイミング信号発生回路5は、ドライバ2を
駆動するタイミング信号を発生する。このタイミング信
号は上記に示したような正負のパルス幅が各チャンネル
で独立に選択できるようになっている。タイミング信号
発生回路5の信号に基づき、ドライバ2が駆動波形を発
生し、超音波振動子1を駆動する。駆動された超音波振
動子1から発生した超音波パルスは図示されない被検体
内を伝達し、音響インピーダンスが異なる部分で反射
し、再び超音波振動子1に戻るが、この信号は被検体内
で周波数に依存する減衰を受けている。超音波振動子1
で再び電気信号に変換された信号は受信回路6において
増幅や遅延加算をされた後、帯域可変フィルタ7に入力
する。一般に帯域可変フィルタの役割としては、帯域を
補正することによる分解能の向上や、帯域を狭めること
によるS/N比の向上であるが、この例においては必要
な開口径が得られる、あるいは必要なフォーカス位置に
設定されるような帯域を選ぶ。帯域可変フィルタ7から
出力された信号は検波部8で検波され、スキャンコンバ
ータ9を通して表示部10に表示されるが、この部分は従
来の超音波診断装置と同様である。
超音波診断装置の概略ブロック図である。図4におい
て、1は超音波振動子、2はドライバ、5はタイミング
信号発生回路、6は受信回路、7は帯域可変フィルタ、
8は検波部、9はスキャンコンバータ、10は表示部であ
る。この例における動作を説明する。図示されないクロ
ック回路により作られたクロック信号をカウントするこ
とにより、タイミング信号発生回路5は、ドライバ2を
駆動するタイミング信号を発生する。このタイミング信
号は上記に示したような正負のパルス幅が各チャンネル
で独立に選択できるようになっている。タイミング信号
発生回路5の信号に基づき、ドライバ2が駆動波形を発
生し、超音波振動子1を駆動する。駆動された超音波振
動子1から発生した超音波パルスは図示されない被検体
内を伝達し、音響インピーダンスが異なる部分で反射
し、再び超音波振動子1に戻るが、この信号は被検体内
で周波数に依存する減衰を受けている。超音波振動子1
で再び電気信号に変換された信号は受信回路6において
増幅や遅延加算をされた後、帯域可変フィルタ7に入力
する。一般に帯域可変フィルタの役割としては、帯域を
補正することによる分解能の向上や、帯域を狭めること
によるS/N比の向上であるが、この例においては必要
な開口径が得られる、あるいは必要なフォーカス位置に
設定されるような帯域を選ぶ。帯域可変フィルタ7から
出力された信号は検波部8で検波され、スキャンコンバ
ータ9を通して表示部10に表示されるが、この部分は従
来の超音波診断装置と同様である。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
い周波数においては見かけの開口径が狭く、低い周波数
においては広くなるため浅い部位から深い部位までの全
ての深さに適当な開口径を1度の送信で得ることができ
る。また、高い周波数においてはビームの収束位置が近
く、低い周波数においては遠くなるため浅い部位から深
い部位までの広い範囲で焦点のあった信号を得ることが
できる。さらに帯域可変フィルタの帯域を掃引すること
で目的にあった信号を抽出することができ、フレームレ
ートを犠牲にすることなしに、浅い部位から深い部位ま
で分解能が優れた画像を得ることができる等の効果を奏
する。
い周波数においては見かけの開口径が狭く、低い周波数
においては広くなるため浅い部位から深い部位までの全
ての深さに適当な開口径を1度の送信で得ることができ
る。また、高い周波数においてはビームの収束位置が近
く、低い周波数においては遠くなるため浅い部位から深
い部位までの広い範囲で焦点のあった信号を得ることが
できる。さらに帯域可変フィルタの帯域を掃引すること
で目的にあった信号を抽出することができ、フレームレ
ートを犠牲にすることなしに、浅い部位から深い部位ま
で分解能が優れた画像を得ることができる等の効果を奏
する。
【図1】本発明の第1の実施例における超音波診断装置
の送信回路を示す概略ブロック図である。
の送信回路を示す概略ブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施例における超音波診断装置
の駆動波形とそのスペクトラムを示す図である。
の駆動波形とそのスペクトラムを示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例における超音波診断装置
の送信の駆動波形を示す図である。
の送信の駆動波形を示す図である。
【図4】本発明の第3の実施例における超音波診断装置
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
【図5】従来例における多段フォーカス法の説明図であ
る。
る。
1…超音波振動子、 2…ドライバ、 3,4…スイッ
チ(SW)、 5…タイミング信号発生回路、 6…受信
回路、 7…帯域可変フィルタ、 8…検波部、9…ス
キャンコンバータ、 10…表示部、 100…探触子。
チ(SW)、 5…タイミング信号発生回路、 6…受信
回路、 7…帯域可変フィルタ、 8…検波部、9…ス
キャンコンバータ、 10…表示部、 100…探触子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 嘉彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−2747(JP,A) 特開 平3−261463(JP,A) 特開 昭58−175548(JP,A) 特開 昭59−168845(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 G01N 29/00 - 29/28
Claims (2)
- 【請求項1】 正側のパルス幅と負側のパルス幅が独立
に可変である複数の送信パルス発生回路と、前記送信パ
ルス発生回路に接続された配列振動子(超音波振動子)を
有し、前記配列振動子の中心部に接続されている送信パ
ルス発生回路が高周波側にスペクトルピークを有するパ
ルスを出力し、前記配列振動子の周辺部に接続されてい
る送信パルス発生回路が低周波側にピークを有するパル
スを発生し、前記送信パルスは波形の前部に高周波成分
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 送信パルスの上側のパルス幅と下側のパ
ルス幅の変化に応じて受信信号の周波数特性を補正する
帯域可変のフィルタを有することを特徴とする請求項1
記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5338420A JP3018269B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5338420A JP3018269B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07198690A JPH07198690A (ja) | 1995-08-01 |
JP3018269B2 true JP3018269B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18317990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5338420A Expired - Fee Related JP3018269B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3018269B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5338420A patent/JP3018269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07198690A (ja) | 1995-08-01 |
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Date | Code | Title | Description |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |