JP3851704B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波を用いた体内の断層像を表示する、いわゆる超音波診断装置に関するものであり、特にスライス方向のビーム幅を細くすることによって画像のコントラスト分解能の改善を図った超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波パルスを体内に放射し、各組織からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波断層法と超音波ドップラ法の２つの技術開発により近年急速な進歩を遂げた。今日最も普及している電子走査型の超音波診断装置は、配列型の超音波トランスデューサを用い、これを電子的に高速度に制御し走査することによってリアルタイム表示を可能とした。図２はセクタ電子走査型超音波診断装置の従来例を示すブロック図である。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子の素子数はＭとする。超音波を生体内（あるいは媒質内）に送信する場合には、まずレートパルス発生器１によって、超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスが出力される。このレートパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の超音波ビームのアレイ方向集束距離（Ｆ0 ）を決定する遅延時間τf と所定方向（θi ）に超音波ビームを偏向するための遅延時間τs が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路（パルサ）３に供給される。すなわちｍ番目の遅延回路において設定される遅延時間τ（ｍ）はτf （ｍ）＋τs （ｍ）であり、τf 及びτs は次式（１）に従って設定される。
τf （ｍ）＝ｄ2 ｛（Ｍ−１）2 −（２ｍ−Ｍ−１）2 ｝／８ＣＦ0
τs （ｍ）＝（ｍ−１）ｄｓｉｎθi ／Ｃ …（１）
ただし、ｄは振動子配列間隔、Ｃは生体内音速、Ｆ0 は焦点距離、θi は偏向角（セクタ角）である。このパルサ３では、超音波振動子７を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。パルサ３からの出力は同軸ケーブル５を介して超音波振動子７に供給されてこれを駆動し、超音波が発生する。超音波振動子７から生体内に放射された超音波の一部は臓器の境界面あるいは生体組織の音響散乱体にて反射され、再び超音波振動子７によって受信されると共に電気信号に変換される。この受信信号は同軸ケーブル５、プリアンプ８を介した後、Ａ／Ｄ変換器１３にてデジタル信号に変換され、送信時と同様に受信時の超音波ビームのアレイ方向集束距離を決定する遅延時間と超音波ビームの偏向角度を決定する遅延時間とを与えるためのＭチャンネルの受信用遅延回路９を経て加算器１０に送られる。この加算器１０によってＭチャンネルの受信用遅延回路９からの出力信号は加算合成され、対数変換器１１、包絡線検波回路１２にて対数圧縮、検波されたのち画像メモリ１５に一旦ストアされる。ここでストアされた信号はテレビフォーマットで出力されテレビモニタ１６において超音波断層像として表示される。
【０００３】
一方、加算器１０の出力は２つの直交位相検波回路に送られる。すなわち加算器７の出力はまずミキサー回路１９−１、１９−２に送られる。ここで基準信号発生器１７は所定の周波数（ｆ0 ）を有する連続波をミキサー回路１９−１およびπ／２移相器１８に対して出力する。ミキサ回路１９−１には基準信号発生器１７から出力された連続波が直接入力され、ミキサ回路１９−２にはπ／２移相器１８により位相が９０度シフトされた連続波が入力される。このミキサ１９−１、１９−２の出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０−１、２０−２にて和の周波数成分が除去され差の周波数成分のみが抽出される。この差の周波数成分をもった信号はメモリ回路（図示しない）に一旦ストアされる。ドップラ信号を算出するためには同一部位を連続的に走査し、その時点毎の複数の信号を用いる必要がある。このときの複数の信号はメモリ回路にて一旦記憶され、所定のデータ数が揃った時点で演算器２２によりドップラ信号の周波数分析が行なわれる。超音波血流イメージング法において表示される物理量はスペクトルの中心（すなわち流速度の平均値）とスペクトルの分散値（すなわち流速の乱れの状態）である。これらの計算も演算器２２にて実施される。演算器２２により算出された値は画像メモリ１５にて一旦記憶され、テレビモニタ１６によって表示される。なお前記演算器２２からの出力は超音波断層像上においてカラーで表示される場合が一般的である。
【０００４】
以上述べたような従来の超音波診断装置では、方位分解能を高めるために送信時あるいは受信時において超音波ビームを集束させる方法が採られている。特に電子走査型の配列型振動子を有する装置では、送受信信号の遅延時間制御による電子集束法が用いられるのが一般的である。ただし電子集束法においては、集束点から離れた場所（深さ）で集束ビームが拡散し分解能が低下するという問題点がある。この問題点を解決する方法としてダイナミック集束法がある。ダイナミック集束法は受信時において時間と共に集束点が連続的に深さ方向に移動するような遅延時間制御を行なう方法であり、反射信号は常に受信超音波ビームが集束された領域から得られる。
【０００５】
ここで、図３を参照しながらダイナミック集束法における遅延時間制御の原理を説明する。アレイ振動子７からの距離０からｒ１までの反射信号が得られるまで（すなわち時間０から２ｒ１／Ｃまで）は、焦点距離がｆ１となるように受信遅延時間が設定される。次に振動子７からの距離ｒ１からｒ２までの反射信号が得られるまで（すなわち時間２ｒ１／Ｃから２ｒ２／Ｃまで）は焦点距離がｆ２となるように受信遅延時間が設定される。さらに振動子からの距離ｒ２以上からの反射信号が得られる場合（すなわち時間２ｒ２／Ｃ以上）は、焦点距離がｆ３になるように受信遅延時間が設定される。ただし、０≦ｆ１≦ｒ１，ｒ１≦ｆ２≦ｒ２，ｒ２≦ｆ３である。またこの場合において集束に使用される振動子の幅（口径）Ｍｄが常に一定であれば、集束点が近距離ほど集束強度が強くなり、深さ方向に広い範囲で一様なビーム幅を得ることが難しくなる。このため従来では、近距離に焦点を設定する場合には口径幅を小さくする方法が同時に用いられている。すなわち焦点ｆ１にビームを集束させる場合の口径をＤ１とし、同様に焦点ｆ２、焦点ｆ３に集束させる場合の口径をそれぞれＤ２、Ｄ３とすればＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３となる。以下では受信信号に対し、深さに伴って集束点と口径幅とを同時に変化させる方法を可変口径焦点法と称する。
【０００６】
次に従来の超音波プローブについて述べる。図４は振動子を１次元に配列した超音波プローブの構造を示す斜視断面図である。すなわちこのプローブでは走査方向に複数個の振動子７０が１次元方向に配列される。各々の振動子７０は超音波を送受信する媒質（生体）側とその反対側のそれぞれに電極７１が装着され、また生体側の電極上には整合層（インピーダンスマッチング層）７２が設けられている。整合層７２は生体と振動子７０との音響的インピーダンス（密度と音速の積）の差を調整し、波数の少ない超音波パルスを生体内に入射させるためのものである。また、整合層７２上にはシリコンゴムなどで構成された音響レンズ７３が張り合わされている。この音響レンズ７３は所定の距離に超音波ビームを集束させ、走査方向と直交するスライス方向のビーム幅を狭めるためのものである。これらの振動子７０や整合層７２あるいは音響レンズ７３などは支持台（背面負荷材、バッキング材ともいう）７４上に固定されている。このように振動子が１次元方向に配列されたプローブにおいては、電子的に、すなわち振動子口径および遅延時間の制御によって振動子配列方向（走査方向）のビーム幅を深さによらず一様に細く保つことができる。これに対しスライス方向においては音響レンズ７３を用いたビーム集束法が採用されており、この場合には音響レンズ７３の曲率半径が固定であるため集束点は１点に固定され、開口幅の制御も行なえない。したがってスライス方向においてはビーム幅を一様に細く保つことは不可能であった。この問題点を解決するものとして２次元アレイプローブがある。２次元アレイプローブを採用し、スライス方向においても走査方向と同様に電子的な集束点の制御を行なえば、深さ方向の広い範囲において細いビーム幅を得ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、アレイ方向にＭ個、スライス方向にＮ個の振動子を配列した２次元アレイプローブと本体側の送受信回路との間の信号伝送において次のような問題点がある。すなわち２次元アレイプローブ内の各振動子の電極から得られる受信信号をそれぞれ独立したケーブルを介して本体側の送受信回路に対し伝送する場合には、信号線の数がＮ倍となりケーブルが太くなるため操作性が悪くなる。そこでプローブ内に切り替えスイッチを含む電子回路を内蔵し個々の信号をある程度合成した後にケーブルを介して本体側と接続することが考えられる。しかしながら、プローブ内に例えば電子スイッチを内蔵した場合にはスイッチングによるノイズが発生し、これが受信信号に混入してしまう。このようなスイッチングノイズによる影響は、振動子からの受信信号が微弱であるため無視できないものとなる。したがって初期の段階で受信信号に混入したスイッチングノイズが後の信号処理において増幅され、最終的には診断画像上に表示されてしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、振動子がアレイ及びチャネル方向の２次元に配列された２次元アレイプローブと装置本体との間の信号伝送を担うケーブルの本数を従来（１次元アレイプローブ）程度としても、ノイズによる画質の劣化がなく操作性に優れた超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。すなわち本発明の超音波診断装置は、第一の方向及びこれと直交する第二の方向に二次元的に配列された複数個の超音波振動子から構成され、超音波ビームの送受信を行なうための超音波プローブと、この超音波プローブを駆動することにより所定方向に送信ビームを放射させるための駆動手段と、前記駆動手段による送信ビームの放射方向を変化させることによって前記第一の方向の走査を行なう第一走査手段と、前記送信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための第一集束手段と、前記放射方向から反射される受信ビームを前記超音波振動子によって受信し、且つ前記第一の方向の走査を行なう第二走査手段と、前記受信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための受信集束手段と、この受信集束手段によって集束された受信ビームを信号処理し、これを画像として表示する表示手段とを具備する超音波診断装置において、前記第二の方向における口径を制御するために前記第二の方向の超音波振動子のスイッチングを行うスイッチング手段と、一回目の送受信を行うことにより第一の受信信号を収集し、前記スイッチング手段によるスイッチングのタイミングを前記一回目の送受信と異ならせて二回目の送受信を行うことにより第二の受信信号を収集し、前記第一の受信信号と前記第二の受信信号とを前記スイッチング手段によるスイッチングノイズを含まないように組み合わせることによって一走査方向の受信信号を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本実施形態は振動子の切り替え制御の仕方を異にして同一方向の超音波送受信あるいは受信を複数回行ない、このとき得られるそれぞれの受信信号に含まれるスイッチングノイズを互いに避けるようにして合成する。ところで超音波診断においては肋骨の間を介して体内に向け超音波を送受信しなければならない場合が多い。この場合は特にスライス方向の口径幅が肋骨間の幅によって制約を受ける。したがってスライス方向については電子集束法による効果が送受信回路の複雑さに比べて少ない。この点に着目した本実施形態に係る超音波診断装置によれば、スライス方向の口径幅の制御のみを行なった方法や簡単な可変口径焦点法でも同程度の性能（方位分解能）が得られ、しかも装置の回路構成を簡素にできる（以下、口径幅のみを受信信号の深さにともなって変化させるこの方法を可変口径法と称する）。すなわち本実施形態では可変口径法によって同一方向の超音波送受信あるいは受信を複数回行ない、このときの受信信号に含まれるスイッチングノイズを避け、しかも受信深さが深くなるにしたがって口径幅が増加するように合成して表示する。したがって、振動子が１次元に配列される超音波プローブと比較してＮ倍の振動子数を有する２次元アレイプローブにおいても、本実施形態ではプローブから装置本体に接続されるケーブルの本数は従来程度でよい。このため操作性に優れ、しかも可変口径法では回路構成が比較的簡単な２次元アレイシステムを実現できる。
（第１実施形態）図５は本発明の第１実施形態に係る可変口径法の原理を示す図である。この図では２次元アレイプローブのスライス方向に６個の振動子を配列した場合が示されており、アレイ方向については省略してある。また送信手段についても省略してある。アレイ振動子の前面には従来のプローブと同様に音響レンズ（図示しない）が取り付けられており、送信および受信時の集束点が決定される。受信時においては、まずスライス方向振動子７の中心部の振動子３と４（Ｄ１）が選択され、深さｒ１までの信号受信（すなわちｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃ（ｃは媒質中の音速）までの受信）に用いられる。つぎにｔ＝ｒ１／ｃからｔ＝ｒ２／ｃまでの間は振動子２、３、４、５の４本（Ｄ２）が用いられる。さらにｔ＝ｒ２／ｃからは全ての振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）が用いられる。この場合の切り替え点ｒ１、ｒ２は合成されるビーム幅ができるだけ一様となるように設定される。
【００１３】
以上のような可変口径法は従来より知られている技術であるが、ｔ＝ｒ１／ｃ、ｔ＝ｒ２／ｃでの切り替え点でのノイズ対策が重要である。従来の可変口径焦点法においても同様な切り替え動作は行なわれていたが、その場合は本体回路内に複雑な可変利得アンプをアレイ方向の各チャネルに用いていた。これに対して２次元アレイにおける振動子切り替え動作はスペースに余裕のないプローブ内でしかも微弱な信号に対して行なわなくてはならない。そこで本実施形態では、例えば同一方向に２回の送受信を行ない、この時得られた信号から振動子切り替えノイズを避けながら合成する。
【００１４】
図６はこのようなノイズ対策のための可変口径制御を行なう場合の送受信のタイムチャートである。例えば所定方向の走査において第１番目の送信パルスが例えば振動子２、３、４、５に同時に与えられた超音波が媒質（生体）に向け放射される。この時振動子は２、３、４、５（Ｄ２）が用いられて受信される。次に第２番目の送信用パルスが前記と同様に振動子２、３、４、５（Ｄ２）に同時に与えられ超音波が放射される。受信時においてはｔ＝ｒ１／ｃまでは振動子３、４（Ｄ１）が用いられ、それ以降は振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）がスイッチング回路にて選択使用される。同一方向における２回の送受信によって得られた信号は本体回路内のラインメモリにいったん記憶された後に合成される。すなわち図６に示すように１番目の送受信によって得られ記憶された信号Ａではｒ１からｒ２までの画像情報が採用され、一方２番目の送受信によって得られ記憶された信号Ｂでは原点からｒ１およびｒ２以降の画像情報が画像メモリに編集記憶される。
【００１５】
したがって、ｔ＝ｒ１／ｃ、ｔ＝ｒ２／ｃでの切り替え点でのノイズを含まない信号を得ることができる。
次に、図１の受信系ブロック図を参照して本実施形態に係る超音波診断装置の基本動作を説明する。振動子口径の選び方は左右の対称性をもたせる必要があるため振動子３と４、２と５、１と６をあらかじめ接続しておくことが望ましい。同一方向の走査（この走査方向は同図に示すアレイ方向ビームフォーミング用の受信遅延回路９によってコントロールされる）のうち最初の送信によって得られる反射信号は振動子７によって受信される。このとき電子スイッチ６−１と６−２が導通状態となり、振動子７−２〜７−５によって受信された各々の信号はプリアンプ６−１および６−２、電子スイッチ６’−１および６’−２を介し、さらに同軸ケーブル５を介して本体の受信回路に送られる。
【００１６】
受信回路に送られてきた信号は、まずＡ／Ｄ変換器１３によりデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられた後、アレイ方向の他のチャネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成される。加算器１０の出力は対数変換器１１にて振幅方向の対数圧縮が施され、検波回路１２において包絡線検波された後、ラインメモリ１４−１にいったん記憶される。
【００１７】
次に、同一方向に関する２番目の送信が行なわれる。このときの反射波はｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃの間は電子スイッチ６’−１が導通状態となり、振動子２、３（Ｄ１）の信号のみがプリアンプ６を介して受信される。また、ｔ＝ｒ１／ｃ以降では全ての電子スイッチ６’が導通状態となり振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）の信号がプリアンプ６を介して受信される。したがって２番目の受信信号ではｔ＝ｒ１／ｃ近辺にスイッチ切り替えノイズが発生している。２番目の受信信号は１番目の受信信号と同様にプリアンプ６から出力された後、同軸ケーブル５、Ａ／Ｄ変換器１３、アレイ方向ビームフォーミング用の受信遅延回路９、加算器１０、対数変換器１１、さらには検波回路１２介してラインメモリ１４−２に送られ、ここでいったん蓄積される。
【００１８】
この２つのラインメモリ１４には１番目の受信信号および２番目の受信信号がデジタル信号としてストアされており、この中から前述した所定の深さの信号を選択し、画像メモリ１５の所定のアドレスの１ライン分の記憶領域に格納する。
【００１９】
すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号はラインメモリ１４−２から転送され、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号はラインメモリ１４−１から転送されて記憶される。この画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向の走査によって得られる他の方向の受信信号が、同様のスライス方向の可変口径処理がなされて記憶されている。こうして画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報は、テレビフォーマットに変換されて出力され、テレビモニタ１６によって表示される。
【００２０】
次に、本実施形態に係る超音波診断装置全体の構成について図７のブロック図を参照して説明する。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子数をＭ、スライス方向の配列振動子数は６本とする。超音波診断のモードには大きく分類してＢモード（断層像）とＤモード（ドップラ）がある。まずＢモードについて述べる。超音波を媒質（生体）内に送信する場合には、まずレートパルス発生器１によって超音波パルスの繰り返し周波数を決定するレートパルスを出力する。このレートパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査方向超音波ビームの焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τs が与えられた後、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。この振動子駆動回路３では前記超音波振動子を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。この振動子駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５、さらにプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子７を駆動し、超音波を角度θi の方向に発生させる。
【００２１】
ところで、送信時におけるスライス方向の振動子数はあらかじめ決められているのが一般的であり、すでに述べたような受信信号のスライス方向可変口径処理がなされる間も送信の口径は固定されることが望ましい。たとえば送信信号が供給される振動子７は前記スライス方向振動子１から６のうち振動子２、３、４、５が選ばれる。送受信における振動子の他の選択方法については後述する。
【００２２】
送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は、生体内にて反射され再び超音波振動子７によって受信される。この時、すでに述べたようにプローブ内に設けられ、スライス方向振動子のスイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子２、３、４、５（Ｄ２）が選択される。この受信信号は前記同軸ケーブル５とアンプ（増幅器）８を介してＡ／Ｄ変換器１３に送られデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用受信遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられる。この本体装置の入力端にある増幅器８において、その利得調整がダイナミックに行なわれ、隣接振動子間での振幅重み付けによってアレイ方向での可変口径処理が行なわれる。
【００２３】
また前記アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９において受信時の集束点と受信方向θi （受信指向性）が決定される。ただし前記受信集束点を決定する遅延時間は受信時刻とともに変化し、これにともなって受信集束点も変化する。すなわち前記増幅器の利得と受信遅延回路の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においてはいわゆる可変口径焦点法が実現される。受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャネル（Ｍチャネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力は対数変換器１１にて振幅方向の対数圧縮がなされ、検波回路１２において包絡線検波された後ラインメモリ１４−１にいったん記憶される。
【００２４】
次にレートパルス発生器１によってレートパルスが出力される。このパルスはＭチャネル送信用遅延回路２に送られ、再度、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τsiが与えられ、Ｍチャネルの振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５を介してプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子を駆動し再度超音波を角度θi の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向の最初のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され再び超音波振動子によって受信される。この時プリアンプ６によって受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃまではスライス方向の振動子３と４（Ｄ１）が選択され、ｔ＝ｒ１／ｃ以降はスライス方向の全ての振動子１から６（Ｄ３）が選択され受信される。この受信信号は前記同軸ケーブル５を介して本体受信回路に送られる。この受信回路では前記と同様に増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９を介し、加算器においてアレイ方向の他のチャネル（Ｍチャネル）からの信号と加算合成される。さらにこの加算器出力は対数変換器１１、検波回路１２を介しラインメモリ１９−２に記憶される。
【００２５】
アレイ方向において全く同様の送受指向性をもち、スライス方向においては受信口径の異なる２回の超音波送受信によって得られた各々の受信信号は、ラインメモリ１４に記憶され、この受信信号は前述した所定の深さの信号を選択合成させて画像メモリ１５の所定のアドレスの１ライン分に記憶させる。すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号をラインメモリ１４−２から、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号をラインメモリ１４−１から選択することにより、前記スイッチング切り替えノイズが混入しないように選択記憶する。
【００２６】
つぎにレートパルス発生器１によって第３のレートパルスが出力され、このパルスは送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi+1 を決定する遅延時間τsi+1が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路に供給される。この駆動回路の出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、今度は超音波を角度θi+1 の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子からの生体内のθi+1 方向に放射された超音波は、生体内にて反射され再び超音波振動子によって受信される。この時スライス方向振動子スイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子２、３、４、５（Ｄ２）が選択されて受信が行われ、その信号は同軸ケーブル５、増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、加算器１０、対数変換器１１、検波回路１２を介してラインメモリ１４−１に記憶される。
【００２７】
アレイ方向においては全く同様の送受指向性をもち、スライス方向においては受信口径の異なる２回の超音波受信によって得られ、ラインメモリに記憶されたそれぞれの受信信号は、前述した所定の深さの信号を選択し画像メモリの所定のアドレスの１ライン分に記憶させる。すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号をラインメモリ１４−２から、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号をラインメモリ１４−１から選択し、前記スイッチング切り替えノイズが混入しないように選択記憶する。
【００２８】
さらに、同様にしてレートパルス発生器１によって第４のレートパルスが出力され、以下同様な動作が繰り返される。このように画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向のθi ，θi+1 ，θi+2 ．．．の走査によって得られた受信信号が同様なスライス方向可変口径処理がなされて記憶されることになる。画像メモリ２０に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットに変換されて出力され、テレビモニタ２１によって表示される。
【００２９】
次にドップラモード（Ｄモード）では、基本的にはプリアンプ内の電子スイッチはすべて導通状態に固定（あるいは口径Ｄ２に固定）とし、走査中のスライス方向口径のスイッチングは行なわない。すなわち従来のように分割されていない場合と全く同様の動作を行なうこととし、複数走査の信号の合成は行なわない。これはＢモードでは同一方向を短時間に２回程度送受信して得られる信号はほぼ同一であると仮定できるのに対して、ドップラ信号では生体の動きに敏感であるためこの仮定が成立しないためである。すなわちプローブ内電子スイッチはＢモード時には同一方向（部位）を複数回送受信して行なう可変口径法を行なうが、ドップラモードの場合には従来の走査方法に切り替える。このようにして得られたドップラモード時の受信信号の加算器１０の出力は２つの直交位相検波回路に送られる。すなわち加算器１０の出力はまずミキサー回路１９−１、１９−２に送られる。また基準信号発生器１７からは所定の周波数（ｆ0 ）を有する連続波は、移相器１８にてその位相が９０度シフトされてミキサ回路１９−２に入力され、ミキサ１９−１には基準信号発生器２０の出力が直接入力される。このミキサ１９−１、１９−２の出力はローパスフィルタ２０−１、２０−２にて和の周波数成分が除去され、差の周波数成分のみが抽出される。この差の周波数をもった信号はいったんメモリ回路にストアされる。
【００３０】
ドップラ信号を算出するためには同一部位を連続的に走査しそのときの複数の信号を用いる必要がある。このときの複数の信号をメモリにて一旦記憶し、所定のデータ数が揃った時点で演算器２２にてドップラ信号の周波数分析を行なう。超音波血流イメージング法において表示される物理量はスペクトルの中心（すなわち流速度の平均値）とスペクトルの分散値（すなわち流速の乱れの状態）である。これらの計算も演算器２２にて実施される。演算器２２にて算出された値は画像メモリ１５にて一旦記憶されテレビモニタ１６によって表示される。
【００３１】
次に図８を参照してプローブ内電子回路の具体例を説明する。ただしここではアレイ方向の１チャンネル部分について述べる。本体装置内からの第１の振動子駆動信号（振動子駆動回路の出力）は所定の遅延時間（この遅延時間はアレイ方向の送信集束点とセクタ偏向方向を決定する遅延時間）を有しており、ケーブル５を介してプローブ内のスライス方向６個の振動子のうち例えば４本（２、３、４、５）に共通接続される。ただしその途中にはダイオード５３が駆動信号に対して順方向で設けられており、このダイオード５３を通って駆動信号はスライス方向の各振動子７に供給され、超音波が生体内に放射される。一方、生体内から反射した超音波は同じ振動子７にて受信され、電子スイッチ５４を介してプリアンプ５５に送られる。このときまずスイッチ５４−２と５４−３が導通することによって振動子２、３、４、５からの受信信号が加算合成され、ケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶される。
【００３２】
次に、本体装置内からの第２の振動子駆動信号（第１の駆動信号と同じ遅延時間を有する）が、ケーブル５を介して前記と同様スライス方向４本の振動子（２、３、４、５）に共通して供給され、超音波が生体内に放射される。一方、生体内から反射した超音波は同じ振動子にて受信され、電子スイッチ５４とプリアンプ５５に送られる。このとき受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃまではスイッチ５４−３のみが導通して振動子３と４からの受信信号がケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶され、ｔ＝ｒ１／ｃ以降は全てスイッチが導通してスライス方向の全振動素子からの受信信号が加算合成されケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶される。
【００３３】
本体内の回路構成は図７において述べた通りである。次にプローブ内に設けられるプリアンプおよび電子スイッチについて述べる。２次元アレイ振動子を用いてプローブを構成した場合、振動子の１素子の面積が従来よりも小さくなり、これに伴って振動子の電気インピーダンスは高くなる。このため、同軸ケーブル５に対して直接接続するとケーブル容量の影響を受け易い。そこでプローブ内にブリアンプを設け、低インピーダンスで同軸ケーブル５と接続することが望ましい。
【００３４】
ところで送信と受信の各々で専用のケーブルを設けた場合、ケーブル本数が２倍となり操作性に問題を生ずる。このため図９のプリアンプ回路６ではプローブ内で送受信回路が分離できるような回路構成となっている。このプリアンプ回路６では図９のようにアンプ５５の入力端と出力端に保護用ダイオード５１、５２が設けられ、またこれらの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が設置される。そして送信時には振動子を駆動する１００ボルトから２００ボルトのインパルス信号がケーブル５を介してプローブ内に送られ、この信号はダイオード５３を通過して振動子７に送られてこれを駆動する。このときアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００３５】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のような微小信号に対しては導通状態となる前記保護用ダイオード５１を通過して、当該超音波信号は電子スイッチ５４を介してさらにアンプ５５に供給される。さらに、このアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。このとき振動子７からの受信信号はダイオード５３によって送信バイパス経路からは遮断される。なお、振動子の切り替えは保護用ダイオード５１とアンプ５５の間に接続された電子スイッチ５４を用いて行なうことができるが、前記保護用ダイオードのバイアス電圧の制御によれば電子スイッチがなくてもダイオード５１がスイッチング機能を兼ね備えることが可能である。
【００３６】
次に、図１０を参照してプローブ内回路の他の構成例について述べる。この構成例では電子スイッチ５４を初段に置くことによってアンプ５５の数の低減を図るようにしている。電子スイッチ５４に接続されるアンプ５５の入力端と出力端には、保護用ダイオード５１、５２が設けられ、またこの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が設置されている。この点については図８の構成例と同様であるが電子スイッチ５４の出力端は共通接続されたのちアンプ５５に接続されている。
【００３７】
そして送信時には図８のものと同様、振動子駆動信号はケーブル５を介してプローブ内に送られる。この駆動信号はダイオード５３を通過して振動子７に送られてこれを駆動する。このとき電子スイッチ５４およびアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００３８】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のように微小信号に対しては導通状態になった前記保護用ダイオード５１を通過し電子スイッチ５４を介して加算合成され、アンプ５５に送られる。この受信信号はアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。このとき電子スイッチ５４が高耐圧のものであれば保護用ダイオード５１は必ずしも必要ではない。また前記保護用ダイオード５１のバイアス電圧の制御によれば前記電子スイッチ５４が無くてもダイオード５１がスイッチング機能を兼ね備えることが可能であることは図８のものと同様である。
【００３９】
次に図１１を参照してプローブ内回路のさらに他の構成例について説明する。ここでは電子的高圧スイッチ５６を初段に置くことによってアンプ５５の数の低減を図る。アンプ５５の入力端と出力端に保護用ダイオード５１、５２が接続され、またこれらの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が接続されている。このアンプ５５の前段に高圧スイッチ５６が接続されている。すなわち前記高圧スイッチ５６は振動子７からの各信号線に対応して接続され、その出力端は共通接続されたのちアンプ５５に接続される。送信時には図１０のものと同様に、振動子駆動信号がケーブル５を介してプローブ内に送られる。この駆動信号はダイオード５３を通過し、さらに高圧スイッチ５６を介して振動子７に送られてこれを駆動する。このときアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００４０】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のような微小信号に対しては導通状態となる前記保護ダイオード５１を通過し、当該超音波信号はアンプ５５にて加算合成される。合成された信号はアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。
【００４１】
なお、以上の説明において、振動子７−３、７−４に接続された信号線にも電子スイッチを設けているが、可変口径法の場合にはこの信号線は常に導通状態にあるためこのスイッチを介さず直接接続しても構わない。
【００４２】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を説明する。図１３は本発明の第２実施形態に係る簡単な可変口径焦点法の原理を示すタイムチャートである。例えば所定方向の走査において第１番目の送信パルスが例えば振動子２、３、４、５に同時に与えられ、超音波が媒質（生体）に向けて放射される。このとき振動子７は２、３、４、５（Ｄ２）が用いられて受信が行われる。次に第２番目の送信パルスが前記と同様に振動子７の２、３、４、５に同時に与えられ超音波が放射される。受信時においては、ｔ＝ｒ２／ｃまでは振動子３、４（Ｄ１）が用いられ、それ以降は全ての振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）がスイッチング回路にて選択使用される。これら同一方向に向けられた２回の送受信によって得られた信号は、本体回路内のＲＦラインメモリにいったん記憶された後に合成される。すなわち図１３に示すように１番目の送受信によって得られ、ＲＦラインメモリに記憶された信号を（ａ）、２番目の送受信によって得られた信号を（ｂ）とすれば、０からｒまでは（ｂ）から振動子３、４の信号が得られ、ｒ１からｒ２までは（ｂ）から振動子３、４、また（ａ）−（ｂ）から振動子２、３、４、５の信号が得られる。さらにｒ２以降では（ａ）から振動子２、３、４、５、また（ｂ）−（ａ）から振動子１、６の受信信号が得られる。これらの信号に対して所定の遅延時間を与えて合成する。
【００４３】
次に図１４のブロック図を参照して本発明の基本動作を説明する。振動子口径の選び方は左右の対称性をもたせる必要があるため振動子３と４（ＴＲ−１）、２と５（ＴＲ−２）、１と６（ＴＲ−３）はあらかじめ接続しておくことが望ましい。同一方向の走査（この走査方向は同図に示すアレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってコントロールされる）のうち最初の送信によって得られる反射信号は振動子７によって受信される。この時、電子スイッチ６−１と６−２が導通状態になり、したがって振動子７−２〜７−５に受信された各々の信号がアンプ６−１、および６−２と電子スイッチ６’−１および６’−２を介し、さらに同軸ケーブル５を介して本体の受信回路に送られる。この受信回路においてはまず、本体側に入力した受信信号はＡ／Ｄ変換器１３によってデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられた後、アレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成される。加算器１０の出力はＲＦラインメモリ６１−１にて位相情報も含めていったん記憶される。次に同一方向に向けて２番目の送信が行なわれ、このときの反射波はｔ＝０からｔ＝ｒ２／ｃの間は電子スイッチ６’−１のみが導通状態となり振動子７−２、７−３の信号のみがプリアンプ６を介して受信される。一方、ｔ＝ｒ２／ｃ以降では全ての電子スイッチ６が導通状態となり振動子７の１、２、３、４、５、６の信号がプリアンプ６を介して受信される。したがって２番目の受信信号ではｔ＝ｒ２／ｃ近辺にスイッチ切り替えノイズが発生している。２番目の受信信号は１番目の受信信号同様アンプ６を出力した後、同軸ケーブル５、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、そして加算器１０を介してＲＦラインメモリ６１−２に記憶される。つぎにＲＦ減算器６２にて各区間（０−ｒ１、ｒ１−ｒ２、ｒ２−）でのＲＦ信号の減算が行なわれ、０−ｒ１区間ではＴＲ−１を、ｒ１−ｒ２ではＴＲ−１とＴＲ−２を、またｒ２以降ではＴＲ−１＋ＴＲ−２とＴＲ−３の信号を分離して得ることができる。これらの信号はスライス方向にビームを集束させるための遅延時間がスライス方向受信遅延回路６３にて与えられ、加算器６４にて合成された後、対数変換器１１、検波回路１２を介して画像メモリ１５の１つのアドレスに記憶される。この画像メモリの他のアドレスにはアレイ方向の走査によって得られる他の方向の受信信号が、同様のスライス方向可変口径処理がなされて記憶されている。画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットによって出力されテレビモニタ１６に表示される。
【００４４】
次に、図１５のブロック図を参照しながら本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置全体の構成を説明する。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子数をＭ、スライス方向の配列振動子数は６本とする。超音波診断のモードには大きく分類してＢモード（断層像）とＤモード（ドップラ）がある。まずＢモードについて述べる。超音波を媒質（生体）内に送信する場合にはまずレートパルス発生器１によって超音波パルスの繰り返し周波数を決定するレートパルスを出力させる。このパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査方向超音波ビームの焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τs が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路では前記超音波振動子を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。この駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５を介してプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子７を駆動し、超音波を角度θi の方向に発生させる。
【００４５】
ところで、送信時においてスライス方向の振動子数は一般にあらかじめ決められており、すでに述べたような受信信号のスライス方向可変口径処理がなされる間も送信の口径は固定されることが望ましい。たとえば送信信号が供給される振動子は前記スライス方向振動子７の１から６のうち振動子７の２、３、４、５が選ばれる。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され、再び超音波振動子７によって受信される。この時、既に述べたようにプローブ内に設けられ、スライス方向振動子のスイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子７の２、３、４、５が選択される。この受信信号は前記同軸ケーブル５を介して本体受信回路に送られる。この受信回路ではまずアンプ（増幅器）８を介しＡ／Ｄ変換器１３にてデジタル化された後、受信遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられる。この本体装置の入力端の増幅器８において、その利得調整がダイナミックに行なわれ隣接振動子間での振動重み付けによってアレイ方向での可変口径が行なわれる。つぎに受信信号はＡ／Ｄ変換器１３によってデジタル信号に変換された後、前記アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９において受信時の集束点と受信方向θi （受信指向性）が決定される。ただし、前記受信集束点を決定する遅延時間は受信時刻とともに変化し、これにともなって受信集束点も変化する。すなわち前記増幅器８の利得と受信遅延回路の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においていわゆる可変口径焦点法が実現される。受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力はＲＦラインメモリ６１−１にいったん記憶される。
【００４６】
次にレートパルス発生器１によってレートパルスが出力される。このパルスは送信用遅延回路２に送られ、再度送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τsiが与えられ、振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路３の出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、再度、超音波を角度θi の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向の最初のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され、再び超音波振動子によって受信される。この時スライス方向振動子スイッチング機能を備えたプリアンプ６によって受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ２／ｃまではスライス方向の振動子７の３と４が選択され、ｔ＝ｒ２／ｃ以降はスライス方向の全ての振動子１から６が選択され、受信される。この受信信号は前記同軸ケーブル５、増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９によって処理され、増幅器８の利得及び受信遅延回路９の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においてはいわゆる可変口径焦点法が全く同様に行なわれる。この受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力はＲＦラインメモリ６１−２に記憶される。このＲＦラインメモリ６１に記憶された受信信号はＲＦ減算器６２にて各区間（０−ｒ１，ｒ１−ｒ２、ｒ２−）でのＲＦ信号の減算演算が行なわれ、０−ｒ１区間ではＴＲ−１を、ｒ１−ｒ２ではＴｒ−１とＴＲ−２そ、またｒ２以降ではＴＲ−１＋ＴＲ−２とＴＲ−３の信号を分離して得ることができる。これらの信号はスライス方向にビームを集束させるための遅延時間がスライス方向受信遅延回路６３によって与えられ、加算器６４にて前記切り替えノイズが混入しないように合成された後、対数変換器１１、検波器１２を介して画像メモリ１５の１つのアドレスに記憶される。
【００４７】
次にレートパルス発生器１によって第３および第４のレートパルスが出力され、このパルスはＭチャンネル送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi+1 を決定する遅延時間τsi+1が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。さらにその出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、今度は超音波を角度θi+1 の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向のビーム送信時と変わらない。一方、受信信号はプリアンプ６、同軸ケーブル５、アンプ８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、加算器１０、を介してＲＦラインメモリ６１−１、６１−２に記憶される。このＲＦラインメモリ６１に記憶された受信信号は超音波ビーム偏向角θi の場合と同様な演算がなされて画像メモリ１５の隣接したアドレスに記憶される。
【００４８】
このように画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向のθi ，θi+1 ，θi+2 ．．．の走査によって得られた受信信号が、同様のスライス方向可変口径処理がなされて記憶されている。画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットによって出力されテレビモニタ１６によって表示される。
【００４９】
一方、Ｄモードについては図７の場合と全く同様である。すなわちプリアンプ内の電子スイッチはすべて導通状態となり、可変口径焦点は行なわずに従来と全く同様の動作を行なう。なお可変口径焦点の場合のプローブ内電子回路は可変口径法の場合と同じであり、図８、図９、図１０、図１１の回路構成がそのまま適用可能である。
【００５０】
なお、本発明は可変口径法、可変口径焦点法のいずれにおいても従来の１次元アレイの場合よりもフレーム数が半分以下に低下する（基本系では半分になる）が、近年では並列同時受信技術が実用化され、短時間あたりの送受信回路を等価的に２倍から４倍にすることが可能となってきた。本発明はこのような並列同時受信技術と組み合わせることによって従来と同様に毎秒３０フレームの動画像を観測することが可能となる。なお本発明の説明に於いてセクタ走査装置を例に挙げて説明したが、走査方式としてはこれに限定されるものではなく、リニア走査、コンベックス走査、ラジアル走査等においても本発明は有効である。
【００５１】
【発明の効果】
従来の超音波プローブと比較してＮ倍の振動子数を有する２次元アレイプローブにおいても、本発明を採用することによってプローブから装置本体に接続されるケーブルの本数は従来程度でよいため操作性に優れ、しかも可変口径法では回路構成が比較的簡単な２次元アレイシステムを実現することができる。さらに本発明と並列同時受信技術とを組み合わせることによって、フレーム数が低下することなく動画像を観測することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変口径法の受信系の構成を示すブロック図。
【図２】従来のセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図３】可変口径焦点法（ＤＶＡＦ）の一般的な原理を示す図。
【図４】従来の超音波プローブの構成を示す斜視断面図。
【図５】可変口径法（ＤＶＡ）の一般的な原理を示す図。
【図６】本発明の可変口径法の原理を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図８】本発明のプローブ内回路の構成を示す図。
【図９】本発明のプローブ内のブリアンプ回路の構成を示す図。
【図１０】本発明のプローブ内回路の他の構成を示す図。
【図１１】本発明のプローブ内回路のさらに他の構成を示す図。
【図１２】本発明のプローブ内回路のさらに他の構成を示す図。
【図１３】本発明の可変口径焦点法の原理を示す図。
【図１４】本発明の可変口径焦点法の受信系の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…レートパルス発生器
２…送信用遅延回路
３…振動子駆動回路
４…受信回路
５…同軸ケーブル
６…プリアンプ
７…振動子
８…アンプ
９…受信用遅延回路
１０…加算器
１１…対数変換器
１２…検波回路
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…ラインメモリ
１５…画像メモリ
１６…ＴＶモニタ
１７…基準信号発生器
１８…π／２移相器
１９…ミキサ
２０…ＬＰＦ
２２…演算器
５１，５２，５３…ダイオード
５４，５５…電子スイッチ
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波を用いた体内の断層像を表示する、いわゆる超音波診断装置に関するものであり、特にスライス方向のビーム幅を細くすることによって画像のコントラスト分解能の改善を図った超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波パルスを体内に放射し、各組織からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波断層法と超音波ドップラ法の２つの技術開発により近年急速な進歩を遂げた。今日最も普及している電子走査型の超音波診断装置は、配列型の超音波トランスデューサを用い、これを電子的に高速度に制御し走査することによってリアルタイム表示を可能とした。図２はセクタ電子走査型超音波診断装置の従来例を示すブロック図である。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子の素子数はＭとする。超音波を生体内（あるいは媒質内）に送信する場合には、まずレートパルス発生器１によって、超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスが出力される。このレートパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の超音波ビームのアレイ方向集束距離（Ｆ0 ）を決定する遅延時間τf と所定方向（θi ）に超音波ビームを偏向するための遅延時間τs が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路（パルサ）３に供給される。すなわちｍ番目の遅延回路において設定される遅延時間τ（ｍ）はτf （ｍ）＋τs （ｍ）であり、τf 及びτs は次式（１）に従って設定される。
τf （ｍ）＝ｄ2 ｛（Ｍ−１）2 −（２ｍ−Ｍ−１）2 ｝／８ＣＦ0
τs （ｍ）＝（ｍ−１）ｄｓｉｎθi ／Ｃ …（１）
ただし、ｄは振動子配列間隔、Ｃは生体内音速、Ｆ0 は焦点距離、θi は偏向角（セクタ角）である。このパルサ３では、超音波振動子７を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。パルサ３からの出力は同軸ケーブル５を介して超音波振動子７に供給されてこれを駆動し、超音波が発生する。超音波振動子７から生体内に放射された超音波の一部は臓器の境界面あるいは生体組織の音響散乱体にて反射され、再び超音波振動子７によって受信されると共に電気信号に変換される。この受信信号は同軸ケーブル５、プリアンプ８を介した後、Ａ／Ｄ変換器１３にてデジタル信号に変換され、送信時と同様に受信時の超音波ビームのアレイ方向集束距離を決定する遅延時間と超音波ビームの偏向角度を決定する遅延時間とを与えるためのＭチャンネルの受信用遅延回路９を経て加算器１０に送られる。この加算器１０によってＭチャンネルの受信用遅延回路９からの出力信号は加算合成され、対数変換器１１、包絡線検波回路１２にて対数圧縮、検波されたのち画像メモリ１５に一旦ストアされる。ここでストアされた信号はテレビフォーマットで出力されテレビモニタ１６において超音波断層像として表示される。
【０００３】
一方、加算器１０の出力は２つの直交位相検波回路に送られる。すなわち加算器７の出力はまずミキサー回路１９−１、１９−２に送られる。ここで基準信号発生器１７は所定の周波数（ｆ0 ）を有する連続波をミキサー回路１９−１およびπ／２移相器１８に対して出力する。ミキサ回路１９−１には基準信号発生器１７から出力された連続波が直接入力され、ミキサ回路１９−２にはπ／２移相器１８により位相が９０度シフトされた連続波が入力される。このミキサ１９−１、１９−２の出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０−１、２０−２にて和の周波数成分が除去され差の周波数成分のみが抽出される。この差の周波数成分をもった信号はメモリ回路（図示しない）に一旦ストアされる。ドップラ信号を算出するためには同一部位を連続的に走査し、その時点毎の複数の信号を用いる必要がある。このときの複数の信号はメモリ回路にて一旦記憶され、所定のデータ数が揃った時点で演算器２２によりドップラ信号の周波数分析が行なわれる。超音波血流イメージング法において表示される物理量はスペクトルの中心（すなわち流速度の平均値）とスペクトルの分散値（すなわち流速の乱れの状態）である。これらの計算も演算器２２にて実施される。演算器２２により算出された値は画像メモリ１５にて一旦記憶され、テレビモニタ１６によって表示される。なお前記演算器２２からの出力は超音波断層像上においてカラーで表示される場合が一般的である。
【０００４】
以上述べたような従来の超音波診断装置では、方位分解能を高めるために送信時あるいは受信時において超音波ビームを集束させる方法が採られている。特に電子走査型の配列型振動子を有する装置では、送受信信号の遅延時間制御による電子集束法が用いられるのが一般的である。ただし電子集束法においては、集束点から離れた場所（深さ）で集束ビームが拡散し分解能が低下するという問題点がある。この問題点を解決する方法としてダイナミック集束法がある。ダイナミック集束法は受信時において時間と共に集束点が連続的に深さ方向に移動するような遅延時間制御を行なう方法であり、反射信号は常に受信超音波ビームが集束された領域から得られる。
【０００５】
ここで、図３を参照しながらダイナミック集束法における遅延時間制御の原理を説明する。アレイ振動子７からの距離０からｒ１までの反射信号が得られるまで（すなわち時間０から２ｒ１／Ｃまで）は、焦点距離がｆ１となるように受信遅延時間が設定される。次に振動子７からの距離ｒ１からｒ２までの反射信号が得られるまで（すなわち時間２ｒ１／Ｃから２ｒ２／Ｃまで）は焦点距離がｆ２となるように受信遅延時間が設定される。さらに振動子からの距離ｒ２以上からの反射信号が得られる場合（すなわち時間２ｒ２／Ｃ以上）は、焦点距離がｆ３になるように受信遅延時間が設定される。ただし、０≦ｆ１≦ｒ１，ｒ１≦ｆ２≦ｒ２，ｒ２≦ｆ３である。またこの場合において集束に使用される振動子の幅（口径）Ｍｄが常に一定であれば、集束点が近距離ほど集束強度が強くなり、深さ方向に広い範囲で一様なビーム幅を得ることが難しくなる。このため従来では、近距離に焦点を設定する場合には口径幅を小さくする方法が同時に用いられている。すなわち焦点ｆ１にビームを集束させる場合の口径をＤ１とし、同様に焦点ｆ２、焦点ｆ３に集束させる場合の口径をそれぞれＤ２、Ｄ３とすればＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３となる。以下では受信信号に対し、深さに伴って集束点と口径幅とを同時に変化させる方法を可変口径焦点法と称する。
【０００６】
次に従来の超音波プローブについて述べる。図４は振動子を１次元に配列した超音波プローブの構造を示す斜視断面図である。すなわちこのプローブでは走査方向に複数個の振動子７０が１次元方向に配列される。各々の振動子７０は超音波を送受信する媒質（生体）側とその反対側のそれぞれに電極７１が装着され、また生体側の電極上には整合層（インピーダンスマッチング層）７２が設けられている。整合層７２は生体と振動子７０との音響的インピーダンス（密度と音速の積）の差を調整し、波数の少ない超音波パルスを生体内に入射させるためのものである。また、整合層７２上にはシリコンゴムなどで構成された音響レンズ７３が張り合わされている。この音響レンズ７３は所定の距離に超音波ビームを集束させ、走査方向と直交するスライス方向のビーム幅を狭めるためのものである。これらの振動子７０や整合層７２あるいは音響レンズ７３などは支持台（背面負荷材、バッキング材ともいう）７４上に固定されている。このように振動子が１次元方向に配列されたプローブにおいては、電子的に、すなわち振動子口径および遅延時間の制御によって振動子配列方向（走査方向）のビーム幅を深さによらず一様に細く保つことができる。これに対しスライス方向においては音響レンズ７３を用いたビーム集束法が採用されており、この場合には音響レンズ７３の曲率半径が固定であるため集束点は１点に固定され、開口幅の制御も行なえない。したがってスライス方向においてはビーム幅を一様に細く保つことは不可能であった。この問題点を解決するものとして２次元アレイプローブがある。２次元アレイプローブを採用し、スライス方向においても走査方向と同様に電子的な集束点の制御を行なえば、深さ方向の広い範囲において細いビーム幅を得ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、アレイ方向にＭ個、スライス方向にＮ個の振動子を配列した２次元アレイプローブと本体側の送受信回路との間の信号伝送において次のような問題点がある。すなわち２次元アレイプローブ内の各振動子の電極から得られる受信信号をそれぞれ独立したケーブルを介して本体側の送受信回路に対し伝送する場合には、信号線の数がＮ倍となりケーブルが太くなるため操作性が悪くなる。そこでプローブ内に切り替えスイッチを含む電子回路を内蔵し個々の信号をある程度合成した後にケーブルを介して本体側と接続することが考えられる。しかしながら、プローブ内に例えば電子スイッチを内蔵した場合にはスイッチングによるノイズが発生し、これが受信信号に混入してしまう。このようなスイッチングノイズによる影響は、振動子からの受信信号が微弱であるため無視できないものとなる。したがって初期の段階で受信信号に混入したスイッチングノイズが後の信号処理において増幅され、最終的には診断画像上に表示されてしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、振動子がアレイ及びチャネル方向の２次元に配列された２次元アレイプローブと装置本体との間の信号伝送を担うケーブルの本数を従来（１次元アレイプローブ）程度としても、ノイズによる画質の劣化がなく操作性に優れた超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。すなわち本発明の超音波診断装置は、第一の方向及びこれと直交する第二の方向に二次元的に配列された複数個の超音波振動子から構成され、超音波ビームの送受信を行なうための超音波プローブと、この超音波プローブを駆動することにより所定方向に送信ビームを放射させるための駆動手段と、前記駆動手段による送信ビームの放射方向を変化させることによって前記第一の方向の走査を行なう第一走査手段と、前記送信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための第一集束手段と、前記放射方向から反射される受信ビームを前記超音波振動子によって受信し、且つ前記第一の方向の走査を行なう第二走査手段と、前記受信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための受信集束手段と、この受信集束手段によって集束された受信ビームを信号処理し、これを画像として表示する表示手段とを具備する超音波診断装置において、前記第二の方向における口径を制御するために前記第二の方向の超音波振動子のスイッチングを行うスイッチング手段と、一回目の送受信を行うことにより第一の受信信号を収集し、前記スイッチング手段によるスイッチングのタイミングを前記一回目の送受信と異ならせて二回目の送受信を行うことにより第二の受信信号を収集し、前記第一の受信信号と前記第二の受信信号とを前記スイッチング手段によるスイッチングノイズを含まないように組み合わせることによって一走査方向の受信信号を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本実施形態は振動子の切り替え制御の仕方を異にして同一方向の超音波送受信あるいは受信を複数回行ない、このとき得られるそれぞれの受信信号に含まれるスイッチングノイズを互いに避けるようにして合成する。ところで超音波診断においては肋骨の間を介して体内に向け超音波を送受信しなければならない場合が多い。この場合は特にスライス方向の口径幅が肋骨間の幅によって制約を受ける。したがってスライス方向については電子集束法による効果が送受信回路の複雑さに比べて少ない。この点に着目した本実施形態に係る超音波診断装置によれば、スライス方向の口径幅の制御のみを行なった方法や簡単な可変口径焦点法でも同程度の性能（方位分解能）が得られ、しかも装置の回路構成を簡素にできる（以下、口径幅のみを受信信号の深さにともなって変化させるこの方法を可変口径法と称する）。すなわち本実施形態では可変口径法によって同一方向の超音波送受信あるいは受信を複数回行ない、このときの受信信号に含まれるスイッチングノイズを避け、しかも受信深さが深くなるにしたがって口径幅が増加するように合成して表示する。したがって、振動子が１次元に配列される超音波プローブと比較してＮ倍の振動子数を有する２次元アレイプローブにおいても、本実施形態ではプローブから装置本体に接続されるケーブルの本数は従来程度でよい。このため操作性に優れ、しかも可変口径法では回路構成が比較的簡単な２次元アレイシステムを実現できる。
（第１実施形態）図５は本発明の第１実施形態に係る可変口径法の原理を示す図である。この図では２次元アレイプローブのスライス方向に６個の振動子を配列した場合が示されており、アレイ方向については省略してある。また送信手段についても省略してある。アレイ振動子の前面には従来のプローブと同様に音響レンズ（図示しない）が取り付けられており、送信および受信時の集束点が決定される。受信時においては、まずスライス方向振動子７の中心部の振動子３と４（Ｄ１）が選択され、深さｒ１までの信号受信（すなわちｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃ（ｃは媒質中の音速）までの受信）に用いられる。つぎにｔ＝ｒ１／ｃからｔ＝ｒ２／ｃまでの間は振動子２、３、４、５の４本（Ｄ２）が用いられる。さらにｔ＝ｒ２／ｃからは全ての振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）が用いられる。この場合の切り替え点ｒ１、ｒ２は合成されるビーム幅ができるだけ一様となるように設定される。
【００１３】
以上のような可変口径法は従来より知られている技術であるが、ｔ＝ｒ１／ｃ、ｔ＝ｒ２／ｃでの切り替え点でのノイズ対策が重要である。従来の可変口径焦点法においても同様な切り替え動作は行なわれていたが、その場合は本体回路内に複雑な可変利得アンプをアレイ方向の各チャネルに用いていた。これに対して２次元アレイにおける振動子切り替え動作はスペースに余裕のないプローブ内でしかも微弱な信号に対して行なわなくてはならない。そこで本実施形態では、例えば同一方向に２回の送受信を行ない、この時得られた信号から振動子切り替えノイズを避けながら合成する。
【００１４】
図６はこのようなノイズ対策のための可変口径制御を行なう場合の送受信のタイムチャートである。例えば所定方向の走査において第１番目の送信パルスが例えば振動子２、３、４、５に同時に与えられた超音波が媒質（生体）に向け放射される。この時振動子は２、３、４、５（Ｄ２）が用いられて受信される。次に第２番目の送信用パルスが前記と同様に振動子２、３、４、５（Ｄ２）に同時に与えられ超音波が放射される。受信時においてはｔ＝ｒ１／ｃまでは振動子３、４（Ｄ１）が用いられ、それ以降は振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）がスイッチング回路にて選択使用される。同一方向における２回の送受信によって得られた信号は本体回路内のラインメモリにいったん記憶された後に合成される。すなわち図６に示すように１番目の送受信によって得られ記憶された信号Ａではｒ１からｒ２までの画像情報が採用され、一方２番目の送受信によって得られ記憶された信号Ｂでは原点からｒ１およびｒ２以降の画像情報が画像メモリに編集記憶される。
【００１５】
したがって、ｔ＝ｒ１／ｃ、ｔ＝ｒ２／ｃでの切り替え点でのノイズを含まない信号を得ることができる。
次に、図１の受信系ブロック図を参照して本実施形態に係る超音波診断装置の基本動作を説明する。振動子口径の選び方は左右の対称性をもたせる必要があるため振動子３と４、２と５、１と６をあらかじめ接続しておくことが望ましい。同一方向の走査（この走査方向は同図に示すアレイ方向ビームフォーミング用の受信遅延回路９によってコントロールされる）のうち最初の送信によって得られる反射信号は振動子７によって受信される。このとき電子スイッチ６−１と６−２が導通状態となり、振動子７−２〜７−５によって受信された各々の信号はプリアンプ６−１および６−２、電子スイッチ６’−１および６’−２を介し、さらに同軸ケーブル５を介して本体の受信回路に送られる。
【００１６】
受信回路に送られてきた信号は、まずＡ／Ｄ変換器１３によりデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられた後、アレイ方向の他のチャネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成される。加算器１０の出力は対数変換器１１にて振幅方向の対数圧縮が施され、検波回路１２において包絡線検波された後、ラインメモリ１４−１にいったん記憶される。
【００１７】
次に、同一方向に関する２番目の送信が行なわれる。このときの反射波はｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃの間は電子スイッチ６’−１が導通状態となり、振動子２、３（Ｄ１）の信号のみがプリアンプ６を介して受信される。また、ｔ＝ｒ１／ｃ以降では全ての電子スイッチ６’が導通状態となり振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）の信号がプリアンプ６を介して受信される。したがって２番目の受信信号ではｔ＝ｒ１／ｃ近辺にスイッチ切り替えノイズが発生している。２番目の受信信号は１番目の受信信号と同様にプリアンプ６から出力された後、同軸ケーブル５、Ａ／Ｄ変換器１３、アレイ方向ビームフォーミング用の受信遅延回路９、加算器１０、対数変換器１１、さらには検波回路１２介してラインメモリ１４−２に送られ、ここでいったん蓄積される。
【００１８】
この２つのラインメモリ１４には１番目の受信信号および２番目の受信信号がデジタル信号としてストアされており、この中から前述した所定の深さの信号を選択し、画像メモリ１５の所定のアドレスの１ライン分の記憶領域に格納する。
【００１９】
すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号はラインメモリ１４−２から転送され、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号はラインメモリ１４−１から転送されて記憶される。この画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向の走査によって得られる他の方向の受信信号が、同様のスライス方向の可変口径処理がなされて記憶されている。こうして画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報は、テレビフォーマットに変換されて出力され、テレビモニタ１６によって表示される。
【００２０】
次に、本実施形態に係る超音波診断装置全体の構成について図７のブロック図を参照して説明する。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子数をＭ、スライス方向の配列振動子数は６本とする。超音波診断のモードには大きく分類してＢモード（断層像）とＤモード（ドップラ）がある。まずＢモードについて述べる。超音波を媒質（生体）内に送信する場合には、まずレートパルス発生器１によって超音波パルスの繰り返し周波数を決定するレートパルスを出力する。このレートパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査方向超音波ビームの焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τs が与えられた後、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。この振動子駆動回路３では前記超音波振動子を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。この振動子駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５、さらにプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子７を駆動し、超音波を角度θi の方向に発生させる。
【００２１】
ところで、送信時におけるスライス方向の振動子数はあらかじめ決められているのが一般的であり、すでに述べたような受信信号のスライス方向可変口径処理がなされる間も送信の口径は固定されることが望ましい。たとえば送信信号が供給される振動子７は前記スライス方向振動子１から６のうち振動子２、３、４、５が選ばれる。送受信における振動子の他の選択方法については後述する。
【００２２】
送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は、生体内にて反射され再び超音波振動子７によって受信される。この時、すでに述べたようにプローブ内に設けられ、スライス方向振動子のスイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子２、３、４、５（Ｄ２）が選択される。この受信信号は前記同軸ケーブル５とアンプ（増幅器）８を介してＡ／Ｄ変換器１３に送られデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用受信遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられる。この本体装置の入力端にある増幅器８において、その利得調整がダイナミックに行なわれ、隣接振動子間での振幅重み付けによってアレイ方向での可変口径処理が行なわれる。
【００２３】
また前記アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９において受信時の集束点と受信方向θi （受信指向性）が決定される。ただし前記受信集束点を決定する遅延時間は受信時刻とともに変化し、これにともなって受信集束点も変化する。すなわち前記増幅器の利得と受信遅延回路の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においてはいわゆる可変口径焦点法が実現される。受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャネル（Ｍチャネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力は対数変換器１１にて振幅方向の対数圧縮がなされ、検波回路１２において包絡線検波された後ラインメモリ１４−１にいったん記憶される。
【００２４】
次にレートパルス発生器１によってレートパルスが出力される。このパルスはＭチャネル送信用遅延回路２に送られ、再度、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τsiが与えられ、Ｍチャネルの振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５を介してプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子を駆動し再度超音波を角度θi の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向の最初のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され再び超音波振動子によって受信される。この時プリアンプ６によって受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃまではスライス方向の振動子３と４（Ｄ１）が選択され、ｔ＝ｒ１／ｃ以降はスライス方向の全ての振動子１から６（Ｄ３）が選択され受信される。この受信信号は前記同軸ケーブル５を介して本体受信回路に送られる。この受信回路では前記と同様に増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９を介し、加算器においてアレイ方向の他のチャネル（Ｍチャネル）からの信号と加算合成される。さらにこの加算器出力は対数変換器１１、検波回路１２を介しラインメモリ１９−２に記憶される。
【００２５】
アレイ方向において全く同様の送受指向性をもち、スライス方向においては受信口径の異なる２回の超音波送受信によって得られた各々の受信信号は、ラインメモリ１４に記憶され、この受信信号は前述した所定の深さの信号を選択合成させて画像メモリ１５の所定のアドレスの１ライン分に記憶させる。すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号をラインメモリ１４−２から、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号をラインメモリ１４−１から選択することにより、前記スイッチング切り替えノイズが混入しないように選択記憶する。
【００２６】
つぎにレートパルス発生器１によって第３のレートパルスが出力され、このパルスは送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi+1 を決定する遅延時間τsi+1が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路に供給される。この駆動回路の出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、今度は超音波を角度θi+1 の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子からの生体内のθi+1 方向に放射された超音波は、生体内にて反射され再び超音波振動子によって受信される。この時スライス方向振動子スイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子２、３、４、５（Ｄ２）が選択されて受信が行われ、その信号は同軸ケーブル５、増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、加算器１０、対数変換器１１、検波回路１２を介してラインメモリ１４−１に記憶される。
【００２７】
アレイ方向においては全く同様の送受指向性をもち、スライス方向においては受信口径の異なる２回の超音波受信によって得られ、ラインメモリに記憶されたそれぞれの受信信号は、前述した所定の深さの信号を選択し画像メモリの所定のアドレスの１ライン分に記憶させる。すなわち前記画像メモリ１５の０〜ｒ１およびｒ２より深い部分の画像信号をラインメモリ１４−２から、また画像メモリ１５のｒ１〜ｒ２の画像信号をラインメモリ１４−１から選択し、前記スイッチング切り替えノイズが混入しないように選択記憶する。
【００２８】
さらに、同様にしてレートパルス発生器１によって第４のレートパルスが出力され、以下同様な動作が繰り返される。このように画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向のθi ，θi+1 ，θi+2 ．．．の走査によって得られた受信信号が同様なスライス方向可変口径処理がなされて記憶されることになる。画像メモリ２０に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットに変換されて出力され、テレビモニタ２１によって表示される。
【００２９】
次にドップラモード（Ｄモード）では、基本的にはプリアンプ内の電子スイッチはすべて導通状態に固定（あるいは口径Ｄ２に固定）とし、走査中のスライス方向口径のスイッチングは行なわない。すなわち従来のように分割されていない場合と全く同様の動作を行なうこととし、複数走査の信号の合成は行なわない。これはＢモードでは同一方向を短時間に２回程度送受信して得られる信号はほぼ同一であると仮定できるのに対して、ドップラ信号では生体の動きに敏感であるためこの仮定が成立しないためである。すなわちプローブ内電子スイッチはＢモード時には同一方向（部位）を複数回送受信して行なう可変口径法を行なうが、ドップラモードの場合には従来の走査方法に切り替える。このようにして得られたドップラモード時の受信信号の加算器１０の出力は２つの直交位相検波回路に送られる。すなわち加算器１０の出力はまずミキサー回路１９−１、１９−２に送られる。また基準信号発生器１７からは所定の周波数（ｆ0 ）を有する連続波は、移相器１８にてその位相が９０度シフトされてミキサ回路１９−２に入力され、ミキサ１９−１には基準信号発生器２０の出力が直接入力される。このミキサ１９−１、１９−２の出力はローパスフィルタ２０−１、２０−２にて和の周波数成分が除去され、差の周波数成分のみが抽出される。この差の周波数をもった信号はいったんメモリ回路にストアされる。
【００３０】
ドップラ信号を算出するためには同一部位を連続的に走査しそのときの複数の信号を用いる必要がある。このときの複数の信号をメモリにて一旦記憶し、所定のデータ数が揃った時点で演算器２２にてドップラ信号の周波数分析を行なう。超音波血流イメージング法において表示される物理量はスペクトルの中心（すなわち流速度の平均値）とスペクトルの分散値（すなわち流速の乱れの状態）である。これらの計算も演算器２２にて実施される。演算器２２にて算出された値は画像メモリ１５にて一旦記憶されテレビモニタ１６によって表示される。
【００３１】
次に図８を参照してプローブ内電子回路の具体例を説明する。ただしここではアレイ方向の１チャンネル部分について述べる。本体装置内からの第１の振動子駆動信号（振動子駆動回路の出力）は所定の遅延時間（この遅延時間はアレイ方向の送信集束点とセクタ偏向方向を決定する遅延時間）を有しており、ケーブル５を介してプローブ内のスライス方向６個の振動子のうち例えば４本（２、３、４、５）に共通接続される。ただしその途中にはダイオード５３が駆動信号に対して順方向で設けられており、このダイオード５３を通って駆動信号はスライス方向の各振動子７に供給され、超音波が生体内に放射される。一方、生体内から反射した超音波は同じ振動子７にて受信され、電子スイッチ５４を介してプリアンプ５５に送られる。このときまずスイッチ５４−２と５４−３が導通することによって振動子２、３、４、５からの受信信号が加算合成され、ケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶される。
【００３２】
次に、本体装置内からの第２の振動子駆動信号（第１の駆動信号と同じ遅延時間を有する）が、ケーブル５を介して前記と同様スライス方向４本の振動子（２、３、４、５）に共通して供給され、超音波が生体内に放射される。一方、生体内から反射した超音波は同じ振動子にて受信され、電子スイッチ５４とプリアンプ５５に送られる。このとき受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ１／ｃまではスイッチ５４−３のみが導通して振動子３と４からの受信信号がケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶され、ｔ＝ｒ１／ｃ以降は全てスイッチが導通してスライス方向の全振動素子からの受信信号が加算合成されケーブル５を介して本体内の前記ラインメモリに記憶される。
【００３３】
本体内の回路構成は図７において述べた通りである。次にプローブ内に設けられるプリアンプおよび電子スイッチについて述べる。２次元アレイ振動子を用いてプローブを構成した場合、振動子の１素子の面積が従来よりも小さくなり、これに伴って振動子の電気インピーダンスは高くなる。このため、同軸ケーブル５に対して直接接続するとケーブル容量の影響を受け易い。そこでプローブ内にブリアンプを設け、低インピーダンスで同軸ケーブル５と接続することが望ましい。
【００３４】
ところで送信と受信の各々で専用のケーブルを設けた場合、ケーブル本数が２倍となり操作性に問題を生ずる。このため図９のプリアンプ回路６ではプローブ内で送受信回路が分離できるような回路構成となっている。このプリアンプ回路６では図９のようにアンプ５５の入力端と出力端に保護用ダイオード５１、５２が設けられ、またこれらの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が設置される。そして送信時には振動子を駆動する１００ボルトから２００ボルトのインパルス信号がケーブル５を介してプローブ内に送られ、この信号はダイオード５３を通過して振動子７に送られてこれを駆動する。このときアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００３５】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のような微小信号に対しては導通状態となる前記保護用ダイオード５１を通過して、当該超音波信号は電子スイッチ５４を介してさらにアンプ５５に供給される。さらに、このアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。このとき振動子７からの受信信号はダイオード５３によって送信バイパス経路からは遮断される。なお、振動子の切り替えは保護用ダイオード５１とアンプ５５の間に接続された電子スイッチ５４を用いて行なうことができるが、前記保護用ダイオードのバイアス電圧の制御によれば電子スイッチがなくてもダイオード５１がスイッチング機能を兼ね備えることが可能である。
【００３６】
次に、図１０を参照してプローブ内回路の他の構成例について述べる。この構成例では電子スイッチ５４を初段に置くことによってアンプ５５の数の低減を図るようにしている。電子スイッチ５４に接続されるアンプ５５の入力端と出力端には、保護用ダイオード５１、５２が設けられ、またこの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が設置されている。この点については図８の構成例と同様であるが電子スイッチ５４の出力端は共通接続されたのちアンプ５５に接続されている。
【００３７】
そして送信時には図８のものと同様、振動子駆動信号はケーブル５を介してプローブ内に送られる。この駆動信号はダイオード５３を通過して振動子７に送られてこれを駆動する。このとき電子スイッチ５４およびアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００３８】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のように微小信号に対しては導通状態になった前記保護用ダイオード５１を通過し電子スイッチ５４を介して加算合成され、アンプ５５に送られる。この受信信号はアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。このとき電子スイッチ５４が高耐圧のものであれば保護用ダイオード５１は必ずしも必要ではない。また前記保護用ダイオード５１のバイアス電圧の制御によれば前記電子スイッチ５４が無くてもダイオード５１がスイッチング機能を兼ね備えることが可能であることは図８のものと同様である。
【００３９】
次に図１１を参照してプローブ内回路のさらに他の構成例について説明する。ここでは電子的高圧スイッチ５６を初段に置くことによってアンプ５５の数の低減を図る。アンプ５５の入力端と出力端に保護用ダイオード５１、５２が接続され、またこれらの回路と並列して送信駆動信号バイパス用のダイオード５３が接続されている。このアンプ５５の前段に高圧スイッチ５６が接続されている。すなわち前記高圧スイッチ５６は振動子７からの各信号線に対応して接続され、その出力端は共通接続されたのちアンプ５５に接続される。送信時には図１０のものと同様に、振動子駆動信号がケーブル５を介してプローブ内に送られる。この駆動信号はダイオード５３を通過し、さらに高圧スイッチ５６を介して振動子７に送られてこれを駆動する。このときアンプ５５は保護用ダイオード５１、５２によって高電圧破壊から保護される。
【００４０】
一方、受信時においては振動子７によって受信された受信信号にバイアス電圧が印加される。超音波信号のような微小信号に対しては導通状態となる前記保護ダイオード５１を通過し、当該超音波信号はアンプ５５にて加算合成される。合成された信号はアンプ５５にて低インピーダンス出力され、順方向の保護用ダイオード５２を介して前記同軸ケーブル５に出力される。
【００４１】
なお、以上の説明において、振動子７−３、７−４に接続された信号線にも電子スイッチを設けているが、可変口径法の場合にはこの信号線は常に導通状態にあるためこのスイッチを介さず直接接続しても構わない。
【００４２】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を説明する。図１３は本発明の第２実施形態に係る簡単な可変口径焦点法の原理を示すタイムチャートである。例えば所定方向の走査において第１番目の送信パルスが例えば振動子２、３、４、５に同時に与えられ、超音波が媒質（生体）に向けて放射される。このとき振動子７は２、３、４、５（Ｄ２）が用いられて受信が行われる。次に第２番目の送信パルスが前記と同様に振動子７の２、３、４、５に同時に与えられ超音波が放射される。受信時においては、ｔ＝ｒ２／ｃまでは振動子３、４（Ｄ１）が用いられ、それ以降は全ての振動子１、２、３、４、５、６（Ｄ３）がスイッチング回路にて選択使用される。これら同一方向に向けられた２回の送受信によって得られた信号は、本体回路内のＲＦラインメモリにいったん記憶された後に合成される。すなわち図１３に示すように１番目の送受信によって得られ、ＲＦラインメモリに記憶された信号を（ａ）、２番目の送受信によって得られた信号を（ｂ）とすれば、０からｒまでは（ｂ）から振動子３、４の信号が得られ、ｒ１からｒ２までは（ｂ）から振動子３、４、また（ａ）−（ｂ）から振動子２、３、４、５の信号が得られる。さらにｒ２以降では（ａ）から振動子２、３、４、５、また（ｂ）−（ａ）から振動子１、６の受信信号が得られる。これらの信号に対して所定の遅延時間を与えて合成する。
【００４３】
次に図１４のブロック図を参照して本発明の基本動作を説明する。振動子口径の選び方は左右の対称性をもたせる必要があるため振動子３と４（ＴＲ−１）、２と５（ＴＲ−２）、１と６（ＴＲ−３）はあらかじめ接続しておくことが望ましい。同一方向の走査（この走査方向は同図に示すアレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってコントロールされる）のうち最初の送信によって得られる反射信号は振動子７によって受信される。この時、電子スイッチ６−１と６−２が導通状態になり、したがって振動子７−２〜７−５に受信された各々の信号がアンプ６−１、および６−２と電子スイッチ６’−１および６’−２を介し、さらに同軸ケーブル５を介して本体の受信回路に送られる。この受信回路においてはまず、本体側に入力した受信信号はＡ／Ｄ変換器１３によってデジタル信号に変換された後、アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられた後、アレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成される。加算器１０の出力はＲＦラインメモリ６１−１にて位相情報も含めていったん記憶される。次に同一方向に向けて２番目の送信が行なわれ、このときの反射波はｔ＝０からｔ＝ｒ２／ｃの間は電子スイッチ６’−１のみが導通状態となり振動子７−２、７−３の信号のみがプリアンプ６を介して受信される。一方、ｔ＝ｒ２／ｃ以降では全ての電子スイッチ６が導通状態となり振動子７の１、２、３、４、５、６の信号がプリアンプ６を介して受信される。したがって２番目の受信信号ではｔ＝ｒ２／ｃ近辺にスイッチ切り替えノイズが発生している。２番目の受信信号は１番目の受信信号同様アンプ６を出力した後、同軸ケーブル５、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、そして加算器１０を介してＲＦラインメモリ６１−２に記憶される。つぎにＲＦ減算器６２にて各区間（０−ｒ１、ｒ１−ｒ２、ｒ２−）でのＲＦ信号の減算が行なわれ、０−ｒ１区間ではＴＲ−１を、ｒ１−ｒ２ではＴＲ−１とＴＲ−２を、またｒ２以降ではＴＲ−１＋ＴＲ−２とＴＲ−３の信号を分離して得ることができる。これらの信号はスライス方向にビームを集束させるための遅延時間がスライス方向受信遅延回路６３にて与えられ、加算器６４にて合成された後、対数変換器１１、検波回路１２を介して画像メモリ１５の１つのアドレスに記憶される。この画像メモリの他のアドレスにはアレイ方向の走査によって得られる他の方向の受信信号が、同様のスライス方向可変口径処理がなされて記憶されている。画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットによって出力されテレビモニタ１６に表示される。
【００４４】
次に、図１５のブロック図を参照しながら本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置全体の構成を説明する。超音波プローブにおいて走査方向に配列されている振動子数をＭ、スライス方向の配列振動子数は６本とする。超音波診断のモードには大きく分類してＢモード（断層像）とＤモード（ドップラ）がある。まずＢモードについて述べる。超音波を媒質（生体）内に送信する場合にはまずレートパルス発生器１によって超音波パルスの繰り返し周波数を決定するレートパルスを出力させる。このパルスはＭチャンネルから構成される送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査方向超音波ビームの焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τs が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路では前記超音波振動子を駆動し超音波を発生するための駆動パルスが形成され、その駆動パルスのタイミングは送信用遅延回路２の出力によって決定される。この駆動回路３の出力はＭ本の同軸ケーブル５を介してプローブ内の電子スイッチ機能を備えたプリアンプ６を介して振動子７を駆動し、超音波を角度θi の方向に発生させる。
【００４５】
ところで、送信時においてスライス方向の振動子数は一般にあらかじめ決められており、すでに述べたような受信信号のスライス方向可変口径処理がなされる間も送信の口径は固定されることが望ましい。たとえば送信信号が供給される振動子は前記スライス方向振動子７の１から６のうち振動子７の２、３、４、５が選ばれる。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され、再び超音波振動子７によって受信される。この時、既に述べたようにプローブ内に設けられ、スライス方向振動子のスイッチング機能を備えたプリアンプ６によってスライス方向の振動子７の２、３、４、５が選択される。この受信信号は前記同軸ケーブル５を介して本体受信回路に送られる。この受信回路ではまずアンプ（増幅器）８を介しＡ／Ｄ変換器１３にてデジタル化された後、受信遅延回路９によってアレイ方向の電子集束やビーム偏向に必要な遅延時間が与えられる。この本体装置の入力端の増幅器８において、その利得調整がダイナミックに行なわれ隣接振動子間での振動重み付けによってアレイ方向での可変口径が行なわれる。つぎに受信信号はＡ／Ｄ変換器１３によってデジタル信号に変換された後、前記アレイ方向ビームフォーミング用遅延回路９において受信時の集束点と受信方向θi （受信指向性）が決定される。ただし、前記受信集束点を決定する遅延時間は受信時刻とともに変化し、これにともなって受信集束点も変化する。すなわち前記増幅器８の利得と受信遅延回路の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においていわゆる可変口径焦点法が実現される。受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力はＲＦラインメモリ６１−１にいったん記憶される。
【００４６】
次にレートパルス発生器１によってレートパルスが出力される。このパルスは送信用遅延回路２に送られ、再度送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi を決定する遅延時間τsiが与えられ、振動子駆動回路３に供給される。この駆動回路３の出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、再度、超音波を角度θi の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向の最初のビーム送信時と変わらない。送信時に選ばれた２次元配列振動子から生体内のθi 方向に放射された超音波は生体内にて反射され、再び超音波振動子によって受信される。この時スライス方向振動子スイッチング機能を備えたプリアンプ６によって受信時刻ｔ＝０からｔ＝ｒ２／ｃまではスライス方向の振動子７の３と４が選択され、ｔ＝ｒ２／ｃ以降はスライス方向の全ての振動子１から６が選択され、受信される。この受信信号は前記同軸ケーブル５、増幅器８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９によって処理され、増幅器８の利得及び受信遅延回路９の遅延時間の可変機能によりアレイ方向においてはいわゆる可変口径焦点法が全く同様に行なわれる。この受信遅延回路９の出力は加算器１０においてアレイ方向の他のチャンネル（Ｍチャンネル）からの信号と加算合成され、この加算器出力はＲＦラインメモリ６１−２に記憶される。このＲＦラインメモリ６１に記憶された受信信号はＲＦ減算器６２にて各区間（０−ｒ１，ｒ１−ｒ２、ｒ２−）でのＲＦ信号の減算演算が行なわれ、０−ｒ１区間ではＴＲ−１を、ｒ１−ｒ２ではＴｒ−１とＴＲ−２そ、またｒ２以降ではＴＲ−１＋ＴＲ−２とＴＲ−３の信号を分離して得ることができる。これらの信号はスライス方向にビームを集束させるための遅延時間がスライス方向受信遅延回路６３によって与えられ、加算器６４にて前記切り替えノイズが混入しないように合成された後、対数変換器１１、検波器１２を介して画像メモリ１５の１つのアドレスに記憶される。
【００４７】
次にレートパルス発生器１によって第３および第４のレートパルスが出力され、このパルスはＭチャンネル送信用遅延回路２に送られ、送信時の走査において焦点距離ｆ0 を決定する遅延時間τf とセクタ偏向角θi+1 を決定する遅延時間τsi+1が与えられ、Ｍチャンネルの振動子駆動回路３に供給される。さらにその出力は同軸ケーブル５、プリアンプ６を介して振動子７を駆動し、今度は超音波を角度θi+1 の方向に発生させる。この時も送信時に用いられるスライス方向の振動子数はθi 方向のビーム送信時と変わらない。一方、受信信号はプリアンプ６、同軸ケーブル５、アンプ８、Ａ／Ｄ変換器１３、受信遅延回路９、加算器１０、を介してＲＦラインメモリ６１−１、６１−２に記憶される。このＲＦラインメモリ６１に記憶された受信信号は超音波ビーム偏向角θi の場合と同様な演算がなされて画像メモリ１５の隣接したアドレスに記憶される。
【００４８】
このように画像メモリ１５の他のアドレスにはアレイ方向のθi ，θi+1 ，θi+2 ．．．の走査によって得られた受信信号が、同様のスライス方向可変口径処理がなされて記憶されている。画像メモリ１５に記憶された１枚の画像情報はテレビフォーマットによって出力されテレビモニタ１６によって表示される。
【００４９】
一方、Ｄモードについては図７の場合と全く同様である。すなわちプリアンプ内の電子スイッチはすべて導通状態となり、可変口径焦点は行なわずに従来と全く同様の動作を行なう。なお可変口径焦点の場合のプローブ内電子回路は可変口径法の場合と同じであり、図８、図９、図１０、図１１の回路構成がそのまま適用可能である。
【００５０】
なお、本発明は可変口径法、可変口径焦点法のいずれにおいても従来の１次元アレイの場合よりもフレーム数が半分以下に低下する（基本系では半分になる）が、近年では並列同時受信技術が実用化され、短時間あたりの送受信回路を等価的に２倍から４倍にすることが可能となってきた。本発明はこのような並列同時受信技術と組み合わせることによって従来と同様に毎秒３０フレームの動画像を観測することが可能となる。なお本発明の説明に於いてセクタ走査装置を例に挙げて説明したが、走査方式としてはこれに限定されるものではなく、リニア走査、コンベックス走査、ラジアル走査等においても本発明は有効である。
【００５１】
【発明の効果】
従来の超音波プローブと比較してＮ倍の振動子数を有する２次元アレイプローブにおいても、本発明を採用することによってプローブから装置本体に接続されるケーブルの本数は従来程度でよいため操作性に優れ、しかも可変口径法では回路構成が比較的簡単な２次元アレイシステムを実現することができる。さらに本発明と並列同時受信技術とを組み合わせることによって、フレーム数が低下することなく動画像を観測することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変口径法の受信系の構成を示すブロック図。
【図２】従来のセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図３】可変口径焦点法（ＤＶＡＦ）の一般的な原理を示す図。
【図４】従来の超音波プローブの構成を示す斜視断面図。
【図５】可変口径法（ＤＶＡ）の一般的な原理を示す図。
【図６】本発明の可変口径法の原理を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図８】本発明のプローブ内回路の構成を示す図。
【図９】本発明のプローブ内のブリアンプ回路の構成を示す図。
【図１０】本発明のプローブ内回路の他の構成を示す図。
【図１１】本発明のプローブ内回路のさらに他の構成を示す図。
【図１２】本発明のプローブ内回路のさらに他の構成を示す図。
【図１３】本発明の可変口径焦点法の原理を示す図。
【図１４】本発明の可変口径焦点法の受信系の構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るセクタ走査型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…レートパルス発生器
２…送信用遅延回路
３…振動子駆動回路
４…受信回路
５…同軸ケーブル
６…プリアンプ
７…振動子
８…アンプ
９…受信用遅延回路
１０…加算器
１１…対数変換器
１２…検波回路
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…ラインメモリ
１５…画像メモリ
１６…ＴＶモニタ
１７…基準信号発生器
１８…π／２移相器
１９…ミキサ
２０…ＬＰＦ
２２…演算器
５１，５２，５３…ダイオード
５４，５５…電子スイッチ
Claims (4)
- 第一の方向及びこれと直交する第二の方向に二次元的に配列された複数個の超音波振動子から構成され、超音波ビームの送受信を行なうための超音波プローブと、この超音波プローブを駆動することにより所定方向に送信ビームを放射させるための駆動手段と、前記駆動手段による送信ビームの放射方向を変化させることによって前記第一の方向の走査を行なう第一走査手段と、前記送信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための第一集束手段と、前記放射方向から反射される受信ビームを前記超音波振動子によって受信し、且つ前記第一の方向の走査を行なう第二走査手段と、前記受信ビームを前記第一の方向及びこれと直交する第二の方向において集束させるための受信集束手段と、この受信集束手段によって集束された受信ビームを信号処理し、これを画像として表示する表示手段とを具備する超音波診断装置において、
前記第二の方向における口径を制御するために前記第二の方向の超音波振動子のスイッチングを行うスイッチング手段と、
一回目の送受信を行うことにより第一の受信信号を収集し、前記スイッチング手段によるスイッチングのタイミングを前記一回目の送受信と異ならせて二回目の送受信を行うことにより第二の受信信号を収集し、前記第一の受信信号と前記第二の受信信号とを前記スイッチング手段によるスイッチングノイズを含まないように組み合わせることによって一走査方向の受信信号を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記第一の方向において同一方向の走査を複数回行ないながら超音波の受信を行ない、かつこの場合に、受信動作中における前記第二の方向の実効振動子数を増加させる実効振動子数増加手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
- 前記実効振動子数増加手段は、前記超音波プローブ内に内蔵される前記スイッチング手段から成ることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
- 前記第二の方向における超音波ビームの集束を前記超音波プローブに設けられる音響レンズによって行なうことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
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