JP3180958B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は被検体の所望部位から例えばドプラ信号を検
出して血流像のような超音波画像を再生成してモニタに
表示する超音波診断装置に関する。
(従来の技術) 被検体に対して超音波を送受波して所望部位の断層像
(Bモード像)を得るようにしたBモード走査機能、及
び血流像のようなドプラ像を得るようにしたドプラモー
ド走査機能を備えた超音波診断装置が知られている。こ
のようにBモード及びドプラモード走査機能を備えた超
音波診断装置では、第10図にタイミングチャートを示す
ようにレート信号frに同期して交互にBモード走査及び
ドプラモード走査を行うことにより、Bモード像及びド
プラ像を得るようにしている。
このような超音波診断装置のドプラモード走査機能を
利用して例えば血流のような移動体の速度を計測するこ
とが行われている。第9図はこのような血流速度の計測
原理を示すもので、速度vで移動している血管14内の血
流15に対して角度θで超音波プローブ1から超音波パル
スfcを入射すると、この入射超音波パルスfcはドプラ効
果によって周波数fdだけ偏移を受けて入射方向に反射さ
れる。このときのドプラ偏移周波数fdは次式のように示
される。
fd=2vcosθ・fc/C C:超音波パルスの音速 従って前記式から明らかなように、cosθ,fc,Cは既知
なのでfdを求めることにより次式のように血流速度vを
得ることができる。
v=C・fd/2vcosθ・fc この血流速度vはモニタに表示されて診断に供され
る。
第6図はそのような超音波診断装置に用いられている
プローブを示すもので、このプローブ1は複数の振動子
2がX方向(方位方向)に短冊状に配列された構造から
成っておりいわゆる一次元アレイ振動子から成ってい
る。複数の振動子2の表面は音響レンズ16によって覆わ
れている。第7図(a),(b)は各々このようなプロ
ーブの遅延特性及び超音波のビームフォームを示すもの
である。周知のような遅延手段によってX方向の複数の
振動子2に対して異なった遅延量を与えることにより、
例えば図示のような総合遅延特性を得ることができる。
またこのような遅延特性に基いて第7図(b)のように
X方向にフォーカス制御された超音波ビーム17を放射さ
せることができる。なおY方向に関してのビームフォー
ムは音響レンズ16によって一義的に決定される固定のも
のとなる。
第8図(a),(b)はこのようなプローブを備えた
超音波診断装置によって、被検体の血管に対して超音波
の送受波を行って得られたX方向断層像及びY方向断層
像を示すものである。X方向断層像において血管14の径
に一致するようにレンジゲートマークMRが設定されてい
る。またX方向断層像と直交するY方向断層像から明ら
かなように血管14を横ぎるように超音波ビーム17が放射
されている。このときの超音波ビーム17の幅は前記のよ
うに音響レンズ16によって決定された値となっている。
(発明が解決しようとする課題) ところで従来の超音波診断装置では、第8図(b)か
ら明らかなようにY方向(レンズ方向)断層像において
超音波ビーム17の幅が血管14の径に対して絞られ過ぎて
いるので、血管14内の全ての血流速度を測定することが
できないという問題がある。例えば血流速度を測定する
場合は血管14内の最大流速vMAXを捕えることが臨床上重
要であるが、従来のように血管径が全幅にわたって超音
波ビームによってカバーされていないときは、最大流速
vMAXを正確に捕えることができない場合が生ずる。ある
いは超音波ビーム17幅をずらすことにより血管14径の全
幅をカバーすることが考えられるが、この場合は操作に
時間がかかることになる。さらにこの場合は血管内の流
速分布を一度に捕えることが不可能になる。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもの
で、診断対象部位である血管径の全幅を一度の操作で超
音波ビームによってカバーすることができる超音波診断
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請求項1に記載の本発明
は、複数の超音波振動子を配列してなるプローブを有
し、前記超音波振動子で受信されたエコー信号に基いて
超音波画像を生成する超音波診断装置において、第1の
超音波画像を第1のマークと共に表示し、且つ、第1の
超音波画像とは異なる方向から見た第2の超音波画像を
第2のマークと共に表示する表示手段と、前記第1のマ
ークの幅と前記第2のマークの幅をそれぞれ独立して設
定する設定手段と、第1のマークの幅に合わせて第1の
方向のフォーカスが形成され、第2のマークの幅に合わ
せて前記第1の方向と交差する第2の方向のフォーカス
が形成されるようにフォーカスを制御する制御手段とを
備えたことを特徴とするものである。
(作 用) ドプラモード走査時、超音波ビーム幅を所望部位、つ
まり、超音波振動子面と平行な第1の方向と、これに交
差する第2の方向のフォーカスを制御することができる
ので、例えば血管径の全幅をカバーするようにフォーカ
ス制御することができる。これによって血管の全域にわ
たって血流速度を精度良く計測することができる。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロ
ック図で、1はプローブで第2図に示すように複数の振
動子2がX方向(方位方向)にX1,X2,X3,…のようにm
個配列されると共に、Y方向(レンズ方向)にもY1,Y2,
Y3,…のようにn個配列された構造から成っており、い
わゆる二次元アレイ振動子から成っている。これらX方
向及びY方向にマトリックス状に配列された複数の振動
子2は、各方向で独立して電子的にフォーカス制御され
てビームフォームが形成されるように構成されている。
第3図(a),(b)はこの様子を説明するもので、
X方向X1,X2,X3,…の複数の振動子2に対して異なった
遅延量を与えると共に、Y方向Y1,Y2,Y3,…の複数の振
動子2に対しても異なった遅延量を与えることにより、
第3図(a)のような総合遅延特性を得ることができ
る。またこのような遅延特性に基いて第3図(b)のよ
うにX方向だけでなくY方向にもフォーカス制御された
ビームフォームを形成することができる。
3はスイッチでm×n個の振動子2から成るプローブ
1に対して、診断対象部位である血管14を超音波スキャ
ンするに必要なX及びY方向の任意(k×l)の振動子
2を選択するためのもので、この選択は後述のコントロ
ーラの制御に基いて行われる。4はコントローラでCPU
(中央演算処理装置)から成り全体の制御動作を司って
おり、キーボード5からの入力データに基いて必要な制
御を行う。
6はパルサでレート信号に同期されてプローブ1の
(k×l)chの振動子2を駆動する高圧パルスを供給す
るためのもので、各振動子2に対して送信遅延回路7で
予め設定された遅延量を与えるように駆動する。8はプ
リアンプでプローブ1から被検体に対して超音波の送受
を行って得られたドプラ信号を含むエコー信号を増幅
し、この増幅された信号は(k×l)chにわたって受信
遅延回路9により前記送信遅延回路7と同等の遅延量が
与えられた後、加算回路10によって整相加算される。続
いて加算回路10の出力は2つの経路に分岐され、1つは
Bモード像を再構成するためのBモードラインLBへ、他
の1つはドプラ像を再構成するためのドプラモードライ
ンLDへ供給される。BモードラインLBでは包絡線検波回
路11によってドプラ信号成分(血流速度)のみが検出さ
れ、DSC(ディジタル・スキャン・コンバータ)12によ
って走査方式の変換が行われた後、TVモニタ13にBモー
ド像が表示される。またドプラモードラインLDでは移送
検波回路18によってドプラ成分が検出され、このドプラ
成分は周波数解析器19によって所望の信号のみが取出さ
れることにより、TVモニタ13には血流像が表示される。
次に本実施例の作用を説明する。
ドプラモード走査時、第2図のようにX,Y方向にマト
リクス状にm×n個の振動子2が配列されたプローブ1
に対して、キーボード5からの入力操作に応じたコント
ローラ4の制御の基にスイッチ3によって診断対象部位
である被検体の血管を超音波スキャンするに必要な(k
×l)個の振動子2の選択を行う。続いてこれら選択さ
れたX方向(方位方向)のk個の振動子2及びY方向
(スキャン方向)のl個の振動子2に対して、各々第3
図(a)のような遅延特性に応じて電子的なフォーカス
制御を行って、第3図(b)のようなパターンで超音波
ビームの送受を行う。
先ずX方向(方位方向)のk個の振動子2の超音波ス
キャンを行うと、第4図(a)のようなX方向断層像が
モニタ13に表示される。このX方向断層像の表示はモニ
タ13に血管を含んだ断層像が表示された状態で、キーボ
ード5からトラックボール等の周知の手段によってMマ
ーカを表示させこのMマーカ上の血管幅を指定するよう
に操作することによりレンジゲートマークMRが表示され
る。次にY方向(スキャン方向)のl個の振動子2の超
音波スキャンを行うことにより、第4図(b)のような
Y方向断層像がモニタ13に表示される。これは予めキー
ボード5から行われた入力操作に応じたコントローラ4
の制御によって、血管径の全幅に一致するように前記超
音波ビームのY方向のパターン及び口径が制御されるこ
とによりサンプルボリュームマークMSが血管径の全幅に
表示される。
これによって特にプローブ1のY方向(スキャン方
向)の振動子2もフォーカス制御され、常に診断対象部
位である血管径に一致させるように超音波ビームの幅を
可変して絞り込むことができる。よって血管の診断を行
う場合この血管径の全幅を超音波ビームによってカバー
するような超音波スキャンを一度の操作で行うことがで
き、血管内の全ての血流速度を簡単に計測することがで
きる。これにより最大流速vMAXが血管内のどこに位置し
ていても一度の操作で正確に捕えることができるので、
操作性を向上することができる。すなわち従来のよう
に、Y方向の超音波ビーム幅を何回かずらして最大流速
vMAXを捕えるような煩雑な操作は不要となるので、無駄
な操作時間を省くことができる。
ドプラモード走査が終了したら、レート信号の次のタ
イミングでBモード走査を行ってBモード像をTVモニタ
13に表示する。以後これらドプラモード走査とBモード
走査がレート信号のタイミングで交互に行われることに
なり、ドプラモード走査時のみ血流像が得られることに
なる。
本実施例の変形例として、診断対象部位である血管径
又は計測予定領域に応じてY方向(スキャン方向)に可
変し得る超音波ビーム幅を予め何段階か設定しておくこ
とができる。例えばL,M,S等の3段階を設定しておき各
々対応するスイッチを設けておくことにより、その都度
トラックボール等の操作を行うことなく、任意のスイッ
チを選択するだけで簡単に必要な超音波ビーム幅を設定
することができる。
また本発明は、第5図に示すように、互いに直交する
ように配列された2組の振動子列2X,2Yを用意し、2組
を同時に超音波スキャンを行うことにより同時に直交し
た2方向の断層像を撮影可能に構成した、いわゆる直交
同軸バイプレーン技術に対しても適用することができ
る。
このように本実施例によれば、ドプラモード走査時診
断対象部位である血管径に常に一致するように超音波ビ
ームの幅を絞り込むようにしたので、Bモード走査には
何ら影響を与えることなく目的を達成することができ
る。例えば前記のように超音波ビームの幅を可変するこ
とはBモード走査時においては分解能の向上のために好
ましくないが、このような操作はドプラモード走査時の
み行うので何ら問題はない。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ドプラモード走査
時、超音波ビーム幅を所望部位、つまり、超音波振動子
面と平行な第1の方向と、これに交差する第2の方向の
フォーカスを制御することができるので、例えば血管径
の全幅をカバーするようにフォーカス制御することがで
きる。これによって血管の全域にわたって血流速度を精
度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図、第2図は本実施例装置に用いられるプローブを示
す斜視図、第3図(a),(b)は第2図のプローブの
遅延特性及び超音波放射パターン図、第4図(a),
(b)は本実施例により得られたX方向断層像及びY方
向断層像、第5図は本実施例の変形例を示す概略図、第
6図は従来装置に用いられるプローブを示す斜視図、第
7図(a),(b)は第6図のプローブの遅延特性及び
超音波放射パターン図、第8図(a),(b)は従来装
置により得られたX方向断層像及びY方向断層像、第9
図は血流速度の計測原理の説明図、第10図はBモード及
びドプラモード走査を行うための駆動タイミングの説明
図である。 1……プローブ、2……振動子、4……コントローラ、 5……キーボード、14……血管、 17……超音波ビーム、 MR……レンジゲートマーク、 MS……サンプルボリュームマーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 G01N 29/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の超音波振動子を配列してなるプロー
    ブを有し、前記超音波振動子で受信されたエコー信号に
    基いて超音波画像を生成する超音波診断装置において、 第1の超音波画像を第1のマークと共に表示し、且つ、
    第1の超音波画像とは異なる方向から見た第2の超音波
    画像を第2のマークと共に表示する表示手段と、 前記第1のマークの幅と前記第2のマークの幅をそれぞ
    れ独立して設定する設定手段と、 第1のマークの幅に合わせて第1の方向のフォーカスが
    形成され、第2のマークの幅に合わせて前記第1の方向
    と交差する第2の方向のフォーカスが形成されるように
    フォーカスを制御する制御手段とを備えたことを特徴と
    する超音波診断装置。
  2. 【請求項2】前記表示手段は、前記エコー信号に基いて
    求めた血流速度情報を表示するものであることを特徴と
    する請求項1記載の超音波診断装置。
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