JP3273914B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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Description
ブを使用した連続波ドプラ法による診断が可能な超音波
診断装置に関する。
続波ドプラ法(以下、SCWドプラ法)による診断が可
能な超音波診断装置として、日本電子機械工業会編の医
用超音波機器ハンドブックに記載されたものが知られて
いる。SCWドプラ法は、電子セクタプローブを使用
し、ドプラ信号を観察したい部位に、電子フォーカスの
手法により超音波ビームを集束させ、エコー信号のドプ
ラ偏移を管面に表示したり、オーディオ出力する方法
で、断層像・カラードプラ像も同時に観察できるため、
医用上有用なものとなっている。
可能な超音波診断装置の構成を示しており、被検部位設
定手段21、遅延時間演算装置22、送信遅延回路2
3、超音波プローブ24、受信遅延回路25、検波器2
6から構成されている。
定手段21によりドプラ観察位置を設定すると、遅延時
間演算装置22は、被検部位設定手段21により得られ
た座標に超音波ビームの焦点を結ぶような遅延時間を計
算する。送信遅延回路23は、計算された遅延時間に従
い、超音波プローブ24を介して、適切な遅延時間を与
えられた連続波を生体内に送信する。生体内からの反射
エコーは、受信遅延回路25により遅延合成され、検波
器26によりドプラ偏移成分のみ取り出され、後段の信
号処理部に送られる。後段の信号処理部は、ドプラ偏移
成分を周波数解析し、ドプラスペクトラムを取り出し、
その結果は、図示されないモニタに表示される。
れる電子セクタプローブの構成を示している。電子セク
タプローブは、複数が一列に配置された超音波振動子3
1を使用して、各振動子から発する超音波を偏向して焦
点に集束するようにしたものである。SCWドプラ法
は、送信期間と受信期間が分割されているパルスエコー
法と異なり、超音波の送信を連続的に行っているため、
同一の振動子で受信を行うと、送信信号で受信回路が飽
和して正常に動作できなくなるため、図6に示すよう
に、別々の振動子群32、33で送信・受信を行うよう
になっている。
ビームを集束させる場合の各振動子に与える遅延時間に
ついて考える。図7において、32は送信用の超音波振
動子群、33は受信用の超音波振動子群である。焦点F
は超音波振動子の配列方向(x方向)を含む平面内に存
在するものとし、偏向角θは超音波振動子アレイの配列
中心Oにおける垂線と配列中心Oから焦点Fに対する直
線とのなす角であるとする。超音波プローブ中心Oから
距離x(図8の右方を正方向とする。)の位置にある超
音波振動子Pに与える遅延時間は、焦点Fから超音波振
動子アレイの配列中心Oまでの距離と焦点Fから超音波
振動子Pまでの距離との距離差yを求めることにより算
出することができる。
れば、プローブ中心Oとの間の遅延時間差を求めること
ができる。
来のSCWドプラ法による診断が可能な超音波診断装置
においては、ドプラ信号観察部位が生体内の深い位置
で、かつ偏向角が小さいときに、送信および受信の各振
動子に与える遅延時間の差が小さくなり、各振動子の信
号間の位相差が非常に少なくなる。
側の送信遅延回路23、受信遅延回路25の間は、1つ
に束ねられたケーブルで結合され、ケーブル中を送信・
受信の両方の信号が伝達されるため、送信信号の受信信
号への混入、いわゆる送受信間クロストークが発生す
る。また、送信遅延回路23や受信遅延回路25は、プ
リント基板上の配線パターンを信号が伝達するが、この
配線は高密度でかつ、長い距離を引き回されることが多
く、ケーブルと同様にクロストークが発生する。
小さい状態の信号が伝達されると、複数の送信信号が重
畳し大きな振幅になる。また、受信遅延回路25での遅
延時間の差がほとんどないため、受信遅延回路6で加算
されるときにさらに振幅が増大されるため、クロストー
クがより大きく発生する。
を、プローブ中心からの偏向角を中心より左側1度、深
さを200mmとした場合の、送信側各振動子に与える
べき遅延時間を計算してみる。ここで、音速を1540
m/s、超音波の中心周波数を3.5MHz、プローブ
の振動子ピッチを0.22mmとし、図9においてプロ
ーブ中心より左側を送信用振動子群32、右側を受信用
振動子群33とする。前記式(2)により計算すると、
振動子間の遅延時間の差は最大でも、19.2ナノ秒と
なり、これは、超音波の周期285.7ナノ秒と比較して、
位相角で24.2度に過ぎない。このように、偏向角が
小さく、深い場所に焦点を結ぶ場合は、送信・受信とも
に振動子間の遅延時間が非常に小さくなり、クロストー
クが発生しやすくなる。クロストークが発生すると、受
信信号が飽和し、振幅歪みが生じるため、感度が劣化
し、画質が低下するとともに、混変調により、画像にミ
ラー像などのアーチファクトが発生するという問題があ
った。
のもので、被検部位が生体内の遠距離で偏向角が小さな
部位にある場合においても、感度が高く、ミラー像など
のアーチファクトが発生しない、優れた超音波診断装置
を提供することを目的とする。
に本発明は、被検部位設定手段で得られた観測点の座標
から、遅延時間計算のための焦点座標に変換する焦点座
標変換手段を含み、この焦点座標変換手段は、遅延時間
計算上の焦点座標の位置を変換するようにしたものであ
る。以上の構成により、被検部位が生体内の遠距離で偏
向角が小さな部位にある場合においても、クロストーク
量を小さく抑えることができるため、感度が高く、ミラ
ー像などのアーチファクトが発生しない、高品位のドプ
ラスペクトラムが得られる。
は、電子セクタプローブを使用した連続波ドプラ法によ
る診断が可能な超音波診断装置において、ドプラ信号観
察部位を設定する被検部位設定手段と、上記被検部位設
定手段で得られた観測点の座標から、遅延時間計算のた
めの焦点座標に変換する焦点座標変換手段と、上記焦点
座標へ超音波ビームを集束させるよう遅延時間を計算す
る遅延時間演算装置とを含み、上記焦点座標変換手段
は、ドプラ信号観察部位の生体内深度およびプローブ中
心からの偏向角に応じて、送信あるいは受信の少なくと
も一方の遅延時間計算上の焦点座標位置を変換すること
を特徴としたものであり、被検部位が生体内の遠距離で
偏向角が小さな部位にある場合においても、クロストー
クが発生しないため、感度が高く、ミラー像などのアー
チファクトが発生しないという作用を有する。
脱着可能な電子セクタプローブを使用した連続波ドプラ
法による診断が可能な超音波診断装置において、プロー
ブを接続するためのコネクタと、プローブ情報を格納す
るプローブ情報記憶手段と、ドプラ信号観察部位を設定
する被検部位設定手段と、上記プローブ情報および上記
被検部位設定手段で得られた観測点の座標から、遅延時
間計算のための焦点座標に変換する焦点座標変換手段
と、上記焦点座標へ超音波ビームを集束させるよう遅延
時間を計算する遅延時間演算装置とを含み、上記焦点座
標変換手段は、超音波振動子の素子間隔、超音波の周波
数、ドプラ信号観察部位の生体内深度、およびプローブ
中心からの偏向角に応じて、送信あるいは受信の少なく
とも一方の遅延時間計算上の焦点座標位置を変換するこ
とを特徴としたものであり、被検部位が生体内の遠距離
で偏向角が小さな部位にある場合においても、クロスト
ークが発生しないため、感度が高く、ミラー像などのア
ーチファクトが発生しないという作用を有する。
から図4を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は実施の形態1における超音波診
断装置の検波器までの構成を示している。図1におい
て、被検部位設定手段1は、使用者がドプラ信号の観測
部位を設定し、その設定結果である観測部位の座標を検
出する作用を行うもので、トラックボールやマウスによ
り構成される。焦点座標変換手段2は、被検部位設定手
段1により検出された観測部位の座標を得、観測部位の
座標の生体内深度が深く、かつ偏向角が小さいときに、
遅延時間を演算するための焦点座標をより近距離に置き
換える作用を有するもので、たとえばテーブルにより構
成される。遅延時間演算装置3は、超音波プローブ5の
各振動子から送受信される超音波を、焦点座標変換手段
2で求められた焦点座標に集束させるための遅延時間の
演算を行うもので、例えば、CPUにより構成される。
送信遅延回路4は、遅延時間演算装置3の結果に従い、
超音波プローブ5の各送信用振動子を駆動するもので、
発振器やドライバにより構成される。超音波プローブ5
は、電気−音響間の変換を行うもので、送信遅延回路の
出力を超音波に変換し、生体内に発するとともに生体か
らのエコー信号を電気信号に変換し、受信遅延回路6に
送る作用を有し、複数の超音波振動子(例えば、送信3
2ch、受信32chの合計64ch)により構成され
る。受信遅延回路6は、各チャンネルの受信信号に適切
な遅延時間を与え、遅延加算することで位相をそろえる
作用を有し、アナログ遅延線またはADコンバータとメ
モリにより構成される。検波器7は、位相合成された受
信信号からドプラ偏移成分のみを取り出す作用を有し、
ミキサなどにより構成される。
手段2について説明する。焦点座標変換手段2は、ドプ
ラ信号観測点の座標が生体内深く、かつ偏向角が小さい
場合のみに働くもので、この場合にプローブ中心からの
偏向角を一定としたまま、深さをより浅い位置に変換す
る作用を有する。
ローブ中心からの偏向角を中心より左側1度、深さを2
00mmのF点とした場合、従来の方法で、送信側各振
動子に与えるべき遅延時間を式(2)により計算する。
音速を1540m/s、超音波の中心周波数を3.5M
Hz、プローブの振動子ピッチを0.22mmとする
と、遅延時間の差は最大でも19.2ナノ秒である。
位の深さを95mmのF’に変換する。式(2)により
計算すると、遅延時間の差を最大94.9ナノ秒とする
ことができ、位相差を広げることができる。このよう
に、焦点座標変換手段2を利用し、計算上の焦点座標を
近距離に変換することで、各振動子間の遅延時間差を広
げることができるため、クロストークを減少することが
可能となる。
音場は、フラウンホーファー帯に属し、音圧の変化は非
常に緩やかである。このため、焦点距離を近距離に移動
しても、それによる音圧の低下はほとんど問題にならな
い。
ルで実現する例を表1に示す。なお、これらの値は実験
により求めた。
は、1.7度、150mmの焦点座標に変換されること
を示す。例えば、被検部位1.7度、140mmの場合
は、変換されず、焦点座標はそのままである。
れば、被検部位設定手段1と遅延時間演算装置3の中間
に焦点座標変換手段2を設けることにより、被検部位が
生体内の偏向角が浅く、深い位置にあっても遅延時間差
を大きくすることができるので、送受信間クロストーク
を抑え、アーチファクトのない、感度の高いドプラ信号
を検出することができる。
2における変換例として、図2のF点からF’点へ変換
する例で示したが、図4に示すように、送信・受信それ
ぞれの中心からの角度を変えないよう、例えば、送信座
標はF点をF’点に受信座標はF点をF''点に変換する
ようにしても実施可能である。
ける超音波診断装置の検波器までの構成を示している。
図3において、コネクタ18は、例えば診断対象の異な
る複数の超音波プローブを着脱自在に結合し、接続され
たプローブを検知する。プローブ情報記憶手段19は、
メモリにより構成され、コネクタ18からのプローブ情
報によりプローブの素子間隔や周波数情報を焦点座標変
換手段12に送る作用を有する。
憶手段19の素子間隔情報および周波数情報を参照し、
被検部位設定手段11からの被検部位座標を遅延時間演
算座標に変換する作用を行うもので、例えばテーブルに
より構成されている。その他の構成は実施の形態1と同
一であるため説明を省略する。
は、素子間隔情報および周波数情報を参照して、焦点座
標を変換する。このための例としては、表1で示したテ
ーブルを素子間隔および周波数情報ごとの複数持つこと
により実現できる。
れば、コネクタ18、プローブ情報記憶手段19、焦点
座標変換手段12を設けることにより、素子間隔および
周波数情報に応じて、複数のテーブルを切り替え、より
細かく遅延時間演算座標の変換をすることができ、クロ
ストークを減少できる。
12における変換例として、図2のF点からF’点へ変
換する例で示したが、図4に示すように、送信・受信そ
れぞれの中心からの角度を変えないよう、例えば、送信
座標はF点をF’点に受信座標はF点をF''点に変換す
るようにしても実施可能である。
手段と遅延時間演算装置との間に焦点座標変換手段を設
けることにより、送受信間クロストークを抑え、アーチ
ファクトのない、感度の高いドプラ信号を検出できると
いう効果が得られる。
のブロック図
のブロック図
模式図
ブの斜視図
Claims (2)
- 【請求項1】 電子セクタプローブを使用した連続波ド
プラ法による診断が可能な超音波診断装置において、ド
プラ信号観察部位を設定する被検部位設定手段と、上記
被検部位設定手段で得られた観測点の座標から、遅延時
間計算のための焦点座標に変換する焦点座標変換手段
と、上記焦点座標へ超音波ビームを集束させるよう遅延
時間を計算する遅延時間演算装置とを含み、上記焦点座
標変換手段は、ドプラ信号観察部位の生体内深度および
プローブ中心からの偏向角に応じて、送信あるいは受信
の少なくとも一方の遅延時間計算上の焦点座標位置を変
換することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項2】 脱着可能な電子セクタプローブを使用し
た連続波ドプラ法による診断が可能な超音波診断装置に
おいて、プローブを接続するためのコネクタと、プロー
ブ情報を格納するプローブ情報記憶手段と、ドプラ信号
観察部位を設定する被検部位設定手段と、上記プローブ
情報および上記被検部位設定手段で得られた観測点の座
標から、遅延時間計算のための焦点座標に変換する焦点
座標変換手段と、上記焦点座標へ超音波ビームを集束さ
せるよう遅延時間を計算する遅延時間演算装置とを含
み、上記焦点座標変換手段は、超音波振動子の素子間
隔、超音波の周波数、ドプラ信号観察部位の生体内深
度、およびプローブ中心からの偏向角に応じて、送信あ
るいは受信の少なくとも一方の遅延時間計算上の焦点座
標位置を変換することを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02427798A JP3273914B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02427798A JP3273914B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
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JPH11216141A JPH11216141A (ja) | 1999-08-10 |
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Family
ID=12133714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02427798A Expired - Fee Related JP3273914B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3273914B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006326084A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波画像診断装置 |
-
1998
- 1998-02-05 JP JP02427798A patent/JP3273914B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11216141A (ja) | 1999-08-10 |
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