JP4090664B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に2次元配列振動子を内蔵した超音波探触子(以下、2次元探触子という。)を用いて被検体内を3次元画像化することができる超音波診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
超音波診断装置は複数の振動子がアレー状に配列された超音波探触子(以下、1次元探触子という。)を用いる物が現在も主流をなしているが、最近、他のモダリティ、例えばX線CT装置やMRI装置の分野における3次元画像診断の有用性の認識が高まるにつれ、超音波画像診断の分野でも被検体内を3次元画像で表示し、診断に供する装置が研究・開発されている。超音波診断装置において3次元画像を得るための超音波ビームのスキャン方法には、超音波ビームのスキャン方向に交差する方向へ1次元探触子を手動または機械的に被検体の体表で移動する方法と、探触子を2次元化して被検体内を超音波ビームで電子的に3次元スキャンする方法とがあるが、前者は3次元計測のために凹凸のある被検体の体表で探触子を体表に接触させながら手動でまたは機械的に移動することが難しく、後者が有望視されている。
【0003】
2次元探触子は従来の1次元アレー探触子の細長い棒状の振動子素子を長さ方向に複数に分割した構造となる、この2次元探触子を実際の医療診断に用いようとすると、振動子数が64×64個程度必要とされる。この場合、振動子数が4,096個にもなる。この2次元探触子で被検体内をセクタスキャン方式で3次元計測する場合、1本のビームを形成するために4,096個の振動子全てを駆動する。したがって4,096個の振動子の全てに遅延回路を設ける必要がある。このため,装置は大型化し、装置が高価になる。このために4,096個の振動子を間引いて256個の振動子で送受信する方法が提案されている。
【0004】
また、遅延回路数(整相回路のチャンネル数と同義)を少なくするために、2次元探触子の振動子を同心円状に複数の振動子群を構成するようにし、振動子群の各群毎に同一遅延時間を与えて超音波の送受信を行うことが提案されている。これはフレネルリング束ね方式と称され、リニアスキャン方式には有効である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
心臓の検査に用いることが多いセクタスキャン型の探触子は、生体の肋骨の間から心臓にめがけて超音波ビームを送受信するために、探触子の送受信面積を大きくすることができない。また、2次元探触子は振動子をアレー状に配置した1次元探触子と比較し、振動子素子の大きさが当然に小さい。
【0006】
したがって、遅延回路を少なくするために振動子を間引いて用いると、探触子の感度低下を招き、得られる信号のS/Nが低下し,画質も低下することとなる。そのために,単純には遅延回路を少なくすることはできない。
【0007】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、遅延回路数が少なくても2次元探触子を用いてS/Nの良い画像が得られるセクタスキャンの可能な超音波診断装置を提供することにある。
【0008】
また、本発明の第2の目的は、2次元探触子を用いて被検体内を3次元セクタスキャンできる超音波診断装置を提供することにある。
【0009】
さらに本発明の第3目的は2次元探触子を用いて被検体内を高速で3次元セクタスキャンできる超音波診断装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、超音波送受信毎に前記超音波の送受信方向を変更する手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振動子群の選択パターンを変更する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明は上記課題を解決するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、超音波送受信時に、前記超音波振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から超音波振動子配列面へ下した垂線が前記超音波振動子配列面と交差する点を同心リングの中心となるよう前記同心リング状超音波振動子群を選択する手段と、前記受波フォーカス点の移動とともに前記同心リング状超音波振動子群の選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴としている。
【0012】
さらに本発明は上記課題を解決するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、超音波の送受信方向を超音波配列振動子面の所定位置に固定して3次元方向へ設定する手段と、超音波送受信時に、前記超音波振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から前記超音波振動子配列面へ下した垂線が前記超音波振動子配列面と交差する点を同心リングの中心として送受波時の前記同心リング状超音波振動子群を選択する手段と、前記超音波ビームライン上の受波フォーカス点の移動とともに前記リング状超音波振動子群の選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図8は本発明を実施するための超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。図において、10は直交する2方向のそれぞれの方向へM個及びN個、すなわちM×N個の2次元配列振動子20を有した2次元探触子で、2次元配列振動子20を図には省略されたケースに収納すると共に、ケース内部に2次元配列振動子20を超音波ビームの送受信サイクル毎に切換え選択するスイッチング回路部30が収納されている。40はスイッチ制御部で、前記スイッチング回路30へ振動子選択のための信号を供給するものである。
【0014】
50は送信時と受信時とで信号の通過方向を変更する送受分離回路、60は超音波を被検体内へ送信するために超音波振動子へ駆動信号を供給するための送波部で従来から公知のパルス発生回路と増幅回路と送信用遅延回路とを有している。70は受波整相部で、被検体内に打ち出された超音波により被検体内で反射した反射波(エコー)が超音波振動子で電気的信号(エコー信号)に変換された信号を入力して、所定方向から受信したように超音波ビーム信号を形成して出力するもので、これも従来から公知の遅延回路と加算回路とで構成されている。80は信号処理部で、前記受波整相部70から出力されたエコー信号を画像化するための前処理として、対数変換処理、フィルタ処理、γ補正等を行うものである。
【0015】
90は信号処理部80から超音波ビームの走査毎に出力されてくる信号を必要に応じてデジタル化して入力し蓄積し画像データを形成するとともに、画像表示装置の走査に応じて出力する、すなわち超音波走査と表示走査との走査変換を行うスキャンコンバータで、従来からこの分野においては、デジタルスキャンコンバータ(DSC)として良く知られているものである。
【0016】
100は前記デジタルスキャンコンバータ90から出力された画像データをD/A変換して輝度信号へ変換し、画像として表示する表示装置であり、通常はCRTモニタを有している。200は上記の各構成要件を直接的又は間接的に制御して超音波の送受信と画像表示を行わせる中央演算ユニット(CPU)である。
【0017】
次に、上記構成の装置の動作を簡単に説明する。2次元探触子10を被検体の検査部位の体表に当接し、図示を省略した操作盤から送波フォーカス深度等のスキャンパラメータを入力した後、超音波スキャン開始指令を入力する。すると、CPU200が各ユニットを制御し超音波スキャンを開始する。先ず、CPU200はスイッチ制御部40及び送波部60に対し、最初の送波における振動子の選択指令と、駆動パルス出力指令及び前記送波フォーカス深度に対応し遅延時間を設定する指令を出力する。これら指令が実行されると、送波部60から駆動パルスが送波遅延回路を介して2次元探触子10へ供給される。2次元探触子10内のスイッチング回路30はCPU200の指令により、後述の同心円リング状振動子群を形成するように送波遅延回路と振動子の駆動パルス入力ラインを接続しており、各リング状振動子は駆動パルスが入力すると、所定の周波数で振動し、超音波を順次被検体内へ送波する。
【0018】
被検体内へ送波された超音波は、生体内の組織や臓器の音響インピーダンスの異なる面でその一部が反射されエコーとして探触子10方向へ反射する。このエコーを受信するために、CPU200は受信系を制御する。先ず送波の終了と共にスイッチング回路30へ受信のための振動子と受波整送部を接するための切換え選択を行う。この受信の振動子選択も送波時と同様に同心円のリング状振動子群を形成するが、その詳細は後ほど説明する。この振動子切換え選択と共に、受波整送部70に対する受信遅延時間の制御を行う。
【0019】
これによって被検体内の浅い部位から深い部位へと超音波が伝播して行くにつれて生ずるエコーが受信され、各受信遅延回路から出力されたエコー信号は受波整送部70の加算回路で加算され、受信ビームのエコー信号となって信号処理部80へ出力される。信号処理部80は、入力したエコー信号に対し前述の処理を行いDSC90へ処理後の信号を出力する。DSC90は入力した信号をメモリへ記憶し、表示装置100へ表示の同期信号に対応して記憶内容を読み出して出力する。以上の動作が終了すると、CPU200は超音波の送受信方向を変更して2回目、3回目、…というように順次超音波の送受信方向を変更して上記動作を繰り返す。
【0020】
この送受信の繰り返しにおいて、超音波ビームは配列振動子面の所定位置を円錐の頂点とするように常に基点となるように多数方向へ変更される。この結果、被検体内を超音波ビームは3次元セクタスキャンすることになる。
【0021】
次に、本発明における超音波送受信の際の振動子選択状態を詳細に説明する。図3は2次元探触子10に内蔵された2次元配列振動子20の中央に送受信の超音波ビームを形成する模式図を示している。図3(a)、図3(b)に示す同心円は、この同心円状の振動子が群として選択されることを示している。つまり、各同心円を境界として、各同心円に挟まれた領域に存在する振動子群には同一の遅延時間を付与される。図3(a)において扇状の直線群はリング状に選択された各リング状振動子群から放射された超音波がF点(フォーカス点)で収束する状態、及び点Fから反射した超音波が各リング状振動子群へ向かう状態を示している。なお、図3(b)では2次元配列振動子の数を直交するX方向とY方向とに7×7=49個で示してあるが、診断用には縦、横の両方向に64×64=4,096個程度の配列を成すもので、リング状に選択される素子群はもっと微細に数多くの同心円を描くことになる。なお、F点から一つのリングを形成する各振動子までの距離は、リングの内周に位置する振動子までの距離と、リングの外周に位置する振動子までの距離とで若干の相違が生じる。したがって、リングの内周に位置する振動子とリングの外周に位置する振動子とに同一の遅延時間を与えるには、リングの内周と外周の径の差に限界を設けた方が好ましい結果を得られることとなる。
【0022】
このリングの内周と外周の径の差が大きいと、超音波の位相の問題がクローズアップされてくることになる。すなわち、リング状振動子を形成する複数の振動子の入出力ラインはスイッチング回路によって束ね状態(共通接続)とされるため、リング状振動子のリング幅が広いと、送波フォーカスが甘くなり、また受波エコーの相殺現象が生じてしまう。つまり、整相の精度が低下することとなる。特に、受波時に被検体内からのエコーが振動子面へ斜め方向から帰ってくる場合には、リング内周側振動子とリング外周側振動子において受信エコーに位相差があるため、それらのエコーが逆位相となるほどのリング幅の場合には、それらの振動子の出力が束ね加算されることでエコー信号の低下をきたす。この影響を少なくするためには、リングの幅をエコー信号の少なくとも1/4波長以下、さらに望ましくは1/8波長程度にすると良い。
【0023】
次に、超音波ビームを振動子面に対し斜め方向へ振る場合について説明する。図4の例は、超音波ビームを配列振動子面に対し斜め方向に振る際の素子群の選択状態を示している。図4(a)及び図4(b)に示す同心円は、この同心円上の振動子が群として選択されることを示している。各同心円を境界として、各同心円に挟まれた領域に存在する振動子群には同一の遅延時間を付与される。上記図3に示す例では中央のリングが配列振動子面内に位置しているが、超音波ビームが振動子面と成す角度が大きくなると、図4に示すようにリングの中心が配列振動子面の端面または配列振動子面内からはみ出すようにリング状振動子群を選択することになる。
【0024】
フォーカス点Fから2次元配列振動子面へ下した垂線の位置にある振動子群に最大の遅延時間を与え、その外周に位置する振動子群へ順次最大の遅延時間より短い遅延時間を与え、それらの各振動子群へフォーカス点Fと配列振動子面との距離に応じた遅延時間を制御すると、超音波ビームを振動子面へ垂直方向に形成することができる。したがって、上記超音波ビームを超音波の送受信サイクル毎に移動することでリニアスキャンを実行することができ、同心円状の振動子選択状態を2次元配列振動子面上でX方向とY方向との2方向へ順次移動することにより、超音波ビームを2次元走査でき、これにより被検体内を3次元リニアスキャンすることができる。
【0025】
なお、図3(b)と図4(b)とを比較すると、同心円の数が相違するようになるので、遅延時間を設定または制御する整相回路の数(チャンネル数)は設定される同心円の最大数と同数を必要とする。
【0026】
次に、本実施形態におけるセクタスキャンの送受信原理を次に説明する。通常、セクタスキャンは、複数のビームが広げた扇の骨のようになる。図1は扇の中心線方向へ超音波ビームを形成する場合、すなわち図2を側面方向から見た図を示す。超音波ビームの送信は、図1(a)に示すように、2次元配列振動子20の同心円の中心に有る振動子を通り2次元配列振動子面へ垂直な直線BL1上の所定の点をフォーカス点Ftとなるように各同心円上の素子群毎に所定の遅延時間を与えて超音波の送信を行う。すると、各振動子群から超音波がそのフォーカス点Ftへ同位相で到達するように順次放射される。そして、体内を超音波が伝播する過程で、音響インピーダンスの異なる組織が存在すると、超音波の一部が反射し、探触子方向へ反射波(エコー)として戻ってくる。このエコーを図1(b)に示すように複数の同心円状振動子群で受信する。この受信に際し、リング状振動子の選択状態を固定して、各振動子群の出力信号(エコー信号)には受波整相部70により扇の中心に位置する直線BL1上の浅い位置から深い位置へ順次受信フォーカス点Frを移動するように遅延時間をダイナミックに変更する。この受信時には受波フォーカス点Frを直線BL1上で深さが深くなる方向へ移動するように遅延時間が制御される。また、上記したように、当然にセクタスキャンを行うには超音波ビームを扇形に振る必要がある。この超音波ビームを振動子配列面に対し傾斜させることを、本発明では以下に説明するように同心円の選択パターンを移動することで対応する。
【0027】
ビームを扇の中心方向から偏向させる場合の送受信について図2を用いて説明する。図2(a)に示すように配列振動子の中心からずれた位置にある送波フォーカス点Ftへ超音波が同時(同位相で)に到達するように各振動子群へ遅延時間を与えるのは上記と同様であるが、この時に、同心円状振動子群の選択が上記とは異なる。すなわち、この場合は図2(a)に示すように送波フォーカス点Ftから配列振動子面へ下した垂線Lが配列振動子面と交わった位置を同心円の中心として、同心円の振動子群を選択する。この際に、フォーカス点Ftの位置によって、フォーカス点Ftから配列振動子面へ下した垂線がL1のように配列振動子から外れることもある。これによって、各振動子群から放射された超音波は同時に送波フォーカス点Ftへ同時に到達する。
【0028】
この送波により生ずるエコーの受信は図2(b)に示すように行われる。受信ビームの方向は受波フォーカス点Frと2次元配列振動子20の中心とを結ぶ直線BL2として配列振動子面へ傾斜して設定され、この受信ビームラインBL2上で受波フォーカス点Frをダイナミックに移動する。今、図2(b)の位置に受波フォーカス点Frを想定すると、この受波フォーカス点Frから反射したエコーを受信するために形成される同心円状振動子群の選択は、受波フォーカス点Frから振動子面へ下した垂線L1が振動子面と交差した点を中心として行われる。送波された超音波が被検体内を進行するにつれて、受波フォーカス点が受信ビームラインBL2上を深い方向へ移動するが、受信ビームラインBL2が配列振動子面に対し傾斜しているので、受波フォーカス点Frから配列振動子面へ下した垂線が振動子面と交わる点は振動子面上で図示では右方向へ移動し、垂線もL3のように移動する。この受波フォーカス点Frの移動につれて、同心リング状振動子群の選択も移動される。このように、受波フォーカス点Frを移動することで、セクタスキャンの斜め方向の1受信ビームが形成される。そして、この受信ビーム方向を送受信サイクル毎に所定角度ずつ変更することでセクタスキャンが行える。また、前記扇の中心方向と、上記傾斜方向を円錐の頂部の立体角内での多数方向とに設定して超音波走査を行えば、被検体内を3次元的にセクタスキャンすることができる。
【0029】
2次元探触子を用いて被検体内を3次元スキャンする場合、診断に供し得る3次元像を取得するには、超音波ビーム数が非常に多くなる。このため、一つの3次元像を得るために長い計測時間を要することとなる。この計測時間を短縮するために本発明が採用する方策を次に説明する。図5は本発明における振動子と受信整相部との接続を示すブロック図である。なお、図面では一列分のみの振動子に対する構成を表わしているが、実際には2次元的に構成されるものである。
【0030】
図5において、20は前述の2次元配列振動子で、直交する2方向へM×N個の振動子が配列されたもの、30−1,30−2はスイッチング回路で振動子と受波整相部内の整相回路との接続のオン/オフ及び接続先の切換えを行うもの、70−1,70−2は受波整相部A及び受波整相部Bで、M×N個の振動子にて受信した被検体内からのエコー信号を入力し、各々が所定方向の超音波ビーム信号を形成して出力するものである。
【0031】
ここでスイッチング回路30‐1及び30−2は、各々が2次元配列振動子20に対し一つの多重リング状振動子群を形成するように2次元配列振動子20と受波整相部A,Bとの選択接続を行う。選択される二つの多重リング振動子群は、その中心が微小距離だけ離される。したがって、受波整相部A70−1とB70−2との双方へ共通接続される振動子が多数存在することとなる。そして、受波整相部A70−1と受波整相部B70−2との2つの整相部は各々が相手に対し微小に異なる方向の超音波ビームを形成するように、各々の回路の遅延時間が設定され、制御される。ここで受波整相部A70−1及び受波整相B70−2は各々No.1〜No.ZまでのZ個(Zチャンネル)の遅延回路を有している。Zは前述の2次元配列振動子が選択される同心円の最大数に等しい数である。
【0032】
スイッチング回路30−1及び30−2の各々には図5(b)に示すようなスイッチング素子SW1n、SW2nがM×Z個のマトリックス状に設けられ、M×N個の2次元配列振動子の各々が整相回路Aにおける1〜Zチャンネルまたは整相回路Bにおける1〜Zチャンネルのいずれかの整相回路へ接続可能となっている。
【0033】
受波整相部A70−1及び受波整相部B70−2には図8に示す制御部200から制御信号が供給され、それにより各チャンネルの遅延時間設定または遅延時間制御が行われ、またスイッチング回路30−1,30−2には制御部200からの制御信号に基いてスイッチ制御部40から制御信号が入力され、振動子を同心円状に選択的に受波整相部へ接続する。ここで、遅延時間の制御パターンと振動子の選択パターンは、予め制御部200に内蔵されたROM(Read Only Memory)へ記憶されたデータによって設定される。
【0034】
図6は図5に記載した構成による受信動作の説明図である。図6は二つのリング状振動子の各々からある特定の径以下の部分を抜き出して記載している。すなわち、受波フォーカスFr1を形成するリング状振動子TR1と受波フォーカスFr2を形成するリング状振動子Tr2とが接近して選択され、リング状振動子TR1の出力は受波整相部A70−1へ出力され、リング状振動子TR2の出力は受波整相部B70−2へ出力される。受波フォーカスFr1とFr2がダイナミックに移動されることは図2で説明したことと同様である。
【0035】
本実施形態は、1回の送信によって複数の受信ビームを得れば超音波走査の時間短縮を図ることができると言う公知の技術思想に基づくものであるが、2次元配列振動子に対し多重リング振動子群を選択形成してセクタスキャンするが故の課題を以下の如く解決している。1回の送信によって複数の受信ビームを得るには、上記したように二つのリング状振動子群を選択形成するが、このとき両方のリングに含まれて選択される振動子が生ずる。一つのリングを形成する振動子群は全て同一に遅延時間を与えられるが故に共通接続されるが、二つのリングに共通に含まれる振動子が1個でも存在すると、この共通に選択される振動子を介して二つのリングを形成する振動子群が全て共通接続されてしまうことになる。
【0036】
これを防止するための回路構成を図7に示す。図7は二つのリングに共通して選択される振動子の接続を説明するための簡略図である。今リングA201とリングB202の二つにおいて、振動子素子101及び102が図7(b)に示すような位置にあるものとすると振動子素子101はリングA201とリングB202の両方に含まれ、振動子素子102はリングBにのみ含まれる。したがって、振動子素子101の出力は、例えば受波整相部A70−1とB70−2との双方へ出力され、振動子素子102の出力は受波整相部B70−2へのみ出力されねばならない。この出力のための振動子と整相回路との接続を行う回路構成を図7(a)に示す。図7(a)において、301a,302a,303a,304aは電子スイッチ、301b,302b,303b,304bはダイオードであり、電子スイッチのオン/オフ信号はCPU200から供給される。
【0037】
今、受信時のある時刻に図7(b)に示すように二つのリング状振動子で超音波を受信し、二つの受信ビームを形成するとすると、CPU200はリングA201とリングB202との両方のリングに含まれる振動子素子101の出力ラインに接続された電子スイッチ301aと302aを閉路する信号を各スイッチへ出力し、またリングB202にのみ含まれる振動子素子102の出力ラインに接続された電子スイッチ303aを閉路する信号を出力する。この結果、振動子素子101からのエコー信号は電子スイッチ301a,ダイオード301bの回路から受波整相部A701へ、また電子スイッチ302a、ダイオード302bの回路から受波整相部B702へ入力される。他方、振動子素子102からのエコー信号は電子スイッチ303a、ダイオード303bの回路から受波整相部B702へ入力される。
【0038】
以上、本発明を代表的な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形することは可能である。例えば、2次元配列振動子がM×N個である場合、全ての振動子を用いるのではなく図9に示すように、全振動子から所定の素子を間引いて選択し、例えば黒塗りの素子を選択して駆動するようにしてもよい。この間引きを行うことによりスイッチ数を少なくすることができる。また上記実施形態の説明ではリングの幅を等しくしたが、これに限定されるものではない。さらに1回の送信について2本の受信ビームを得る実施形態を上記で説明したが、受信ビームの本数はさらに増加することも可能であることは言うまでもない。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、探触子の2次元配列振動子へ複数のリング状振動子を形成し、各リング状振動子には同一の遅延時間を与えて送受信するようにしたので、少ない数の整相回路でセクタスキャンを行うことができ、かつ全ての振動子を送受信に寄与させるのでS/Nの良い画像を得ることができる。また本発明によれば、2次元探触子を用いて3次元セクタスキャンを行うことができる。さらに、1回の送信に対し複数の受信ビームを得るので3次元セクタスキャンを高速で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超音波の送受信を行う動作説明図。
【図2】本発明の一実施形態により扇の中心から外れた方向へ超音波の送受信を行う動作説明図。
【図3】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超音波の送受信を行う際のリング状振動子の選択状態を示す図。
【図4】本発明の一実施形態により扇の中心線方向から外れた方向へ超音波の送受信を行う際のリング状振動子の選択状態を示す図。
【図5】一回の受信で複数方向の受信ビームを得る実施形態の装置の要部構成を示す図。
【図6】図5に示す構成における受信動作を説明する図。
【図7】図6において二つのリング振動子に共通で含まれる振動子が生ずる場合の振動子と受波整相部との接続を説明する図。
【図8】本発明の一実施形態による超音波診断装置の全体構成を示すブロック図
【図9】本発明のその他の実施形態における振動子の選択状態を説明する図。
【符号の説明】
10…2次元探触子
20…2次元配列振動子
30…スイッチング回路
40…スイッチ制御部
70…受波整相部
Ft…送波フォーカス点
Fr…受波フォーカス点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and in particular, can form a three-dimensional image of a subject using an ultrasonic probe (hereinafter referred to as a two-dimensional probe) incorporating a two-dimensional array transducer. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0002]
[Prior art]
Ultrasound diagnostic devices, which use an ultrasound probe in which a plurality of transducers are arranged in an array (hereinafter referred to as a one-dimensional probe), are still mainstream, but recently other modalities For example, as the recognition of the usefulness of three-dimensional image diagnosis in the field of X-ray CT apparatus and MRI apparatus increases, in the field of ultrasonic image diagnosis, an apparatus for displaying and displaying the inside of a subject as a three-dimensional image is being researched. Has been developed. An ultrasonic beam scanning method for obtaining a three-dimensional image in an ultrasonic diagnostic apparatus is a method in which a one-dimensional probe is moved manually or mechanically on the body surface of a subject in a direction crossing the scanning direction of the ultrasonic beam. And a method of electronically three-dimensionally scanning the inside of the subject with an ultrasonic beam, and the former is a body surface of an uneven subject for three-dimensional measurement. It is difficult to manually or mechanically move the probe while contacting the body surface, and the latter is considered promising.
[0003]
The two-dimensional probe has a structure in which the elongated rod-shaped transducer element of the conventional one-dimensional array probe is divided into a plurality of parts in the length direction. When this two-dimensional probe is used for actual medical diagnosis, About 64 × 64 vibrators are required. In this case, the number of vibrators is 4,096. When the inside of a subject is three-dimensionally measured by the sector scan method with this two-dimensional probe, all 4,096 transducers are driven to form one beam. Therefore, it is necessary to provide delay circuits for all 4,096 vibrators. For this reason, the apparatus becomes large and the apparatus becomes expensive. For this reason, a method has been proposed in which 4,096 transducers are thinned and transmitted / received by 256 transducers.
[0004]
In order to reduce the number of delay circuits (synonymous with the number of channels of the phasing circuit), the transducers of the two-dimensional probe are concentrically formed into a plurality of transducer groups. It has been proposed to transmit and receive ultrasonic waves with the same delay time every time. This is called the Fresnel ring bundling method, and is effective for the linear scan method.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The sector scan type probe often used for the examination of the heart transmits and receives an ultrasonic beam from between the ribs of the living body toward the heart, and therefore the transmission / reception area of the probe cannot be increased. The two-dimensional probe is naturally smaller in size of the transducer element than the one-dimensional probe in which the transducers are arranged in an array.
[0006]
Therefore, if the transducer is thinned and used to reduce the delay circuit, the sensitivity of the probe is lowered, the S / N of the obtained signal is lowered, and the image quality is also lowered. For this reason, the delay circuit cannot simply be reduced.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and a first object of the invention is to provide an ultrasonic capable of sector scanning that can obtain an image with a good S / N using a two-dimensional probe even if the number of delay circuits is small. It is to provide a diagnostic device.
[0008]
A second object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing a three-dimensional sector scan inside a subject using a two-dimensional probe.
[0009]
A third object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing a three-dimensional sector scan in a subject at high speed using a two-dimensional probe.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. When , Multiple ultrasonic transducers in concentric rings choose With selection means to The above Ultrasonic transducer Forming ultrasonic beams for transmission / reception with different delay times for each group, and forming ultrasonic images from received signals Image forming means and display means for displaying the ultrasonic image as an image In ultrasonic diagnostic equipment, Means for changing the transmission / reception direction of the ultrasonic wave for each ultrasonic transmission / reception; Depending on the beam direction of the transmission and reception Ultrasonic transducer Means to change group selection pattern And It is characterized by having.
[0011]
In order to solve the above problems, the present invention provides an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. When , Multiple ultrasonic transducers in concentric rings choose With selection means to The above Ultrasonic transducer Forming ultrasonic beams for transmission / reception with different delay times for each group, and forming ultrasonic images from received signals Image forming means and display means for displaying the ultrasonic image as an image In ultrasonic diagnostic equipment, Ultrasound When sending and receiving, Ultrasound From the focus point of the transmitted or received wave located on the ultrasonic beam line in the direction inclined with respect to the transducer array surface Ultrasonic transducer array surface The vertical line down Ultrasonic transducer array surface At the point where To be the center of concentric rings Concentric ring shape Ultrasound Means for selecting a vibrator group; The receiving focus point With the movement of Concentricity Ring shape Ultrasound And a means for moving the selected center of the transducer group.
[0012]
Furthermore, in order to solve the above problems, the present invention provides an ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves are two-dimensionally arranged. When , Multiple ultrasonic transducers in concentric rings choose With selection means to The above Ultrasonic transducer Forming ultrasonic beams for transmission / reception with different delay times for each group, and forming ultrasonic images from received signals Image forming means and display means for displaying the ultrasonic image as an image In ultrasonic diagnostic equipment, the direction of ultrasonic transmission and reception Ultrasound Means for fixing in a predetermined position on the array transducer surface and setting in a three-dimensional direction; Ultrasound When sending and receiving, Ultrasound From the focus point of the transmitted or received wave located on the ultrasonic beam line in the direction inclined with respect to the transducer array surface Ultrasonic transducer array surface The vertical line The ultrasonic transducer array surface Concentric ring shape at the time of wave transmission / reception with the point intersecting with the center of the concentric ring Ultrasound Means for selecting a group of transducers and movement of a receiving focus point on the ultrasonic beam line together with the ring shape; Ultrasound And a means for moving the selected center of the transducer group.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus for carrying out the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a two-dimensional probe having M and N, that is, M × N, two-dimensional array transducers 20 in two orthogonal directions. Are housed in the omitted case, and a switching circuit unit 30 for switching and selecting the two-dimensional array transducer 20 for each ultrasonic beam transmission / reception cycle is housed in the case. A switch control unit 40 supplies a signal for selecting a vibrator to the switching circuit 30.
[0014]
50 is a transmission / reception separation circuit that changes the direction of signal transmission between transmission and reception, and 60 is a wave transmission unit for supplying a drive signal to an ultrasonic transducer in order to transmit ultrasonic waves into the subject. To a known pulse generation circuit, amplification circuit, and transmission delay circuit. Reference numeral 70 denotes a wave phasing unit for inputting a signal obtained by converting a reflected wave (echo) reflected in the subject by the ultrasonic wave emitted into the subject into an electrical signal (echo signal) by the ultrasonic transducer. Then, an ultrasonic beam signal is formed and output as received from a predetermined direction, and this is also composed of a conventionally known delay circuit and addition circuit. A signal processing unit 80 performs logarithmic conversion processing, filter processing, γ correction, and the like as preprocessing for imaging the echo signal output from the wave phasing unit 70.
[0015]
Reference numeral 90 denotes a signal output from the signal processing unit 80 for each scanning of the ultrasonic beam, digitized and stored as necessary to form image data, and output in accordance with the scanning of the image display device. This is a scan converter that performs scan conversion between ultrasonic scanning and display scanning, and has been well known as a digital scan converter (DSC) in this field.
[0016]
Reference numeral 100 denotes a display device that D / A converts the image data output from the digital scan converter 90 to convert it into a luminance signal and displays it as an image, and usually has a CRT monitor. Reference numeral 200 denotes a central processing unit (CPU) that directly or indirectly controls the above-described constituent elements to perform transmission / reception of ultrasonic waves and image display.
[0017]
Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be briefly described. The two-dimensional probe 10 is brought into contact with the body surface of the examination site of the subject, scan parameters such as a transmission focus depth are input from an operation panel (not shown), and then an ultrasonic scan start command is input. Then, the CPU 200 controls each unit and starts ultrasonic scanning. First, the CPU 200 outputs to the switch control unit 40 and the transmission unit 60 a command for selecting a transducer in the first transmission, a drive pulse output command, and a command for setting a delay time corresponding to the transmission focus depth. . When these commands are executed, a driving pulse is supplied from the wave transmission unit 60 to the two-dimensional probe 10 via the wave transmission delay circuit. The switching circuit 30 in the two-dimensional probe 10 connects a transmission delay circuit and a driving pulse input line of the vibrator so as to form a concentric ring-shaped vibrator group, which will be described later, according to a command from the CPU 200. When a drive pulse is input, the oscillating vibrator vibrates at a predetermined frequency, and sequentially transmits ultrasonic waves into the subject.
[0018]
A part of the ultrasonic wave transmitted into the subject is reflected by a surface having different acoustic impedances of tissues and organs in the living body and reflected as an echo toward the probe 10. In order to receive this echo, the CPU 200 controls the receiving system. First, at the end of transmission, the switching circuit 30 is switched to make contact with the transducer for reception and the reception rectifier. This transducer selection for reception also forms a concentric ring-shaped transducer group as in the case of transmission, the details of which will be described later. Along with this transducer switching selection, control of the reception delay time for the wave receiving / shaping unit 70 is performed.
[0019]
As a result, the echo generated as the ultrasonic wave propagates from the shallow part to the deep part in the subject is received, and the echo signal output from each reception delay circuit is added by the adder circuit of the wave receiving and rectifying unit 70. The echo signal of the received beam is output to the signal processing unit 80. The signal processing unit 80 performs the above-described processing on the input echo signal and outputs the processed signal to the DSC 90. The DSC 90 stores the input signal in the memory, and reads and outputs the stored content to the display device 100 in response to the display synchronization signal. When the above operations are completed, the CPU 200 changes the ultrasonic transmission / reception direction, changes the ultrasonic transmission / reception direction sequentially, such as second, third,...
[0020]
In repetition of this transmission / reception, the ultrasonic beam is changed in many directions so that it always becomes a base point so that a predetermined position on the array transducer surface is a vertex of the cone. As a result, the ultrasonic beam scans the subject within a three-dimensional sector.
[0021]
Next, the transducer selection state at the time of ultrasonic transmission / reception in the present invention will be described in detail. FIG. 3 is a schematic diagram for forming a transmission / reception ultrasonic beam at the center of a two-dimensional array transducer 20 built in the two-dimensional probe 10. The concentric circles shown in FIGS. 3A and 3B indicate that the concentric transducers are selected as a group. That is, the same delay time is given to the transducer groups existing in the region sandwiched between the concentric circles with the concentric circles as boundaries. In FIG. 3A, the fan-shaped straight line group is a state where the ultrasonic waves radiated from each ring-shaped transducer group selected in a ring shape converge at the point F (focus point), and the ultrasonic waves reflected from the point F are reflected. A state toward each ring-shaped vibrator group is shown. In FIG. 3B, the number of two-dimensional array transducers is shown as 7 × 7 = 49 in the orthogonal X and Y directions, but for diagnosis, 64 × 64 in both the vertical and horizontal directions. = 4,096 elements are arranged, and the element group selected in a ring shape draws many concentric circles more finely. The distance from the point F to each transducer forming one ring is slightly different between the distance to the transducer located on the inner circumference of the ring and the distance to the transducer located on the outer circumference of the ring. Arise. Therefore, in order to give the same delay time to the vibrator located on the inner circumference of the ring and the vibrator located on the outer circumference of the ring, it is preferable to set a limit on the difference between the inner and outer diameters of the ring. Will be obtained.
[0022]
If the difference between the inner and outer diameters of the ring is large, the problem of the phase of the ultrasonic wave will be highlighted. In other words, since the input / output lines of a plurality of vibrators forming the ring-shaped vibrator are bundled by the switching circuit (common connection), if the ring width of the ring-shaped vibrator is wide, the transmission focus is reduced, In addition, a cancellation phenomenon of the received echo occurs. That is, the accuracy of phasing decreases. In particular, when echoes from within the subject return from the oblique direction to the transducer surface during reception, there is a phase difference between the received echoes in the ring inner circumference side transducer and ring outer circumference side transducer. When the ring width is such that the echo has an opposite phase, the outputs of those transducers are bundled and added to cause a reduction in the echo signal. In order to reduce this influence, the width of the ring should be at least 1/4 wavelength of the echo signal, more preferably about 1/8 wavelength.
[0023]
Next, a case where an ultrasonic beam is shaken in an oblique direction with respect to the transducer surface will be described. The example of FIG. 4 shows a selection state of the element group when the ultrasonic beam is shaken in an oblique direction with respect to the array transducer surface. The concentric circles shown in FIGS. 4A and 4B indicate that the transducers on the concentric circles are selected as a group. The same delay time is given to the transducer groups existing in the region sandwiched between the concentric circles with each concentric circle as a boundary. In the example shown in FIG. 3, the center ring is located in the array transducer surface. However, when the angle formed by the ultrasonic beam with the transducer surface is increased, the center of the ring is arranged in the array transducer as shown in FIG. The ring-shaped vibrator group is selected so as to protrude from the end face of the surface or the array vibrator surface.
[0024]
Giving the maximum delay time to the transducer group at the position of the perpendicular line from the focus point F to the two-dimensional array transducer surface, sequentially giving a delay time shorter than the maximum delay time to the transducer group located on the outer periphery, When the delay time corresponding to the distance between the focus point F and the array transducer surface is controlled for each of the transducer groups, an ultrasonic beam can be formed in a direction perpendicular to the transducer surface. Therefore, linear scanning can be performed by moving the ultrasonic beam for each ultrasonic transmission / reception cycle, and the concentric transducer selection state is changed between the X direction and the Y direction on the two-dimensional array transducer surface. By sequentially moving in two directions, the ultrasonic beam can be two-dimensionally scanned, and thereby the inside of the subject can be three-dimensionally linearly scanned.
[0025]
3 (b) and FIG. 4 (b), the number of concentric circles is different. Therefore, the number of phasing circuits (number of channels) for setting or controlling the delay time is set as the concentric circles to be set. Requires the same number as the maximum number of.
[0026]
Next, the transmission / reception principle of the sector scan in this embodiment will be described next. Normally, sector scans look like fan bones with multiple beams spread out. FIG. 1 shows a case where an ultrasonic beam is formed in the direction of the center line of the fan, that is, FIG. 2 is viewed from the side. As shown in FIG. 1 (a), the ultrasonic beam is transmitted through a predetermined point on a straight line BL1 that passes through a transducer at the center of a concentric circle of the two-dimensional array transducer 20 and is perpendicular to the two-dimensional array transducer surface. An ultrasonic wave is transmitted by giving a predetermined delay time to each element group on each concentric circle so as to be the focus point Ft. Then, ultrasonic waves are sequentially emitted from each transducer group so as to reach the focus point Ft in the same phase. In the course of propagation of ultrasonic waves in the body, if there are tissues with different acoustic impedances, part of the ultrasonic waves are reflected and returned as reflected waves (echoes) toward the probe. This echo is received by a plurality of concentric transducer groups as shown in FIG. At the time of this reception, the selection state of the ring-shaped transducer is fixed, and the output signal (echo signal) of each transducer group is deep from the shallow position on the straight line BL1 located at the center of the fan by the wave receiving phasing unit 70. The delay time is dynamically changed so that the reception focus point Fr is sequentially moved to the position. During this reception, the delay time is controlled so that the reception focus point Fr moves in the direction of increasing depth on the straight line BL1. Further, as described above, it is naturally necessary to swing the ultrasonic beam into a sector shape in order to perform sector scanning. Inclination of this ultrasonic beam with respect to the transducer array surface is handled by moving the selection pattern of concentric circles as described below.
[0027]
Transmission / reception when the beam is deflected from the center of the fan will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, a delay time is given to each transducer group so that the ultrasonic waves reach the transmission focus point Ft located at a position shifted from the center of the array transducer at the same time (in the same phase). Is the same as above, but the selection of the concentric transducer group is different from the above. That is, in this case, as shown in FIG. 2 (a), a concentric transducer group is formed with the position where the perpendicular line L extending from the transmission focus point Ft to the array transducer surface intersects the array transducer surface. select. At this time, depending on the position of the focus point Ft, the perpendicular line extending from the focus point Ft to the array transducer surface may deviate from the array transducer as indicated by L1. As a result, the ultrasonic waves radiated from each transducer group simultaneously reach the transmission focus point Ft.
[0028]
The echo generated by this transmission is received as shown in FIG. The direction of the reception beam is set to be inclined to the array transducer surface as a straight line BL2 connecting the reception focus point Fr and the center of the two-dimensional array transducer 20, and the reception focus point Fr is dynamically set on the reception beam line BL2. Move to. Now, assuming a receiving focus point Fr at the position of FIG. 2B, the selection of the concentric transducer group formed to receive the echo reflected from the receiving focus point Fr is as follows. This is performed around the point where the perpendicular L1 descending from Fr to the transducer surface intersects the transducer surface. As the transmitted ultrasonic wave travels in the subject, the reception focus point moves in the deep direction on the reception beam line BL2, but the reception beam line BL2 is inclined with respect to the array transducer surface. The point where the perpendicular line from the receiving focus point Fr to the array transducer surface intersects the transducer surface moves to the right in the drawing on the transducer surface, and the perpendicular also moves as indicated by L3. As the receiving focus point Fr moves, the selection of the concentric ring transducer group is also moved. In this way, by moving the reception focus point Fr, one reception beam in the sector scan oblique direction is formed. Then, sector scanning can be performed by changing the direction of the reception beam by a predetermined angle for each transmission / reception cycle. In addition, if the ultrasonic scanning is performed with the central direction of the fan and the inclination direction set in many directions within the solid angle of the top of the cone, the inside of the subject can be sector-scanned three-dimensionally. .
[0029]
When a two-dimensional probe is used to three-dimensionally scan a subject, the number of ultrasonic beams is extremely large in order to obtain a three-dimensional image that can be used for diagnosis. For this reason, it takes a long measurement time to obtain one three-dimensional image. The measures adopted by the present invention to shorten the measurement time will be described next. FIG. 5 is a block diagram showing the connection between the transducer and the reception phasing unit in the present invention. In the drawing, the configuration for only one row of vibrators is shown, but in actuality, it is configured two-dimensionally.
[0030]
In FIG. 5, reference numeral 20 denotes the above-described two-dimensional array vibrator, in which M × N vibrators are arrayed in two orthogonal directions, and 30-1 and 30-2 denote switching circuits, which are connected to the vibrator and receive wave adjustment 70-1 and 70-2 are a receiving phasing part A and a receiving phasing part B, and are M × N units for turning on / off the connection with the phasing circuit in the phase part and switching the connection destination. An echo signal from the inside of the subject received by the transducer is input, and each forms and outputs an ultrasonic beam signal in a predetermined direction.
[0031]
Here, the switching circuits 30-1 and 30-2 are configured so that each of the switching circuits 30-1 and 30-2 forms one multi-ring-shaped transducer group with respect to the two-dimensional array transducer 20, and the wave receiving phasing unit A, Selective connection with B. The two multiple ring transducer groups selected are separated by a small distance in the center. Therefore, there are a large number of vibrators commonly connected to both the wave receiving phasing portions A70-1 and B70-2. Then, the two phasing parts of the wave phasing part A70-1 and the wave phasing part B70-2 are arranged in each circuit so that each forms an ultrasonic beam in a slightly different direction with respect to the other party. Delay time is set and controlled. Here, the received wave phasing part A70-1 and the received wave phasing B70-2 are respectively No. 1-No. Z (Z channel) delay circuits up to Z are provided. Z is a number equal to the maximum number of concentric circles from which the two-dimensional array transducer is selected.
[0032]
In each of the switching circuits 30-1 and 30-2, switching elements SW1n and SW2n as shown in FIG. 5B are provided in an M × Z matrix, and M × N two-dimensional array transducers are provided. Each can be connected to any one of the phasing circuits 1 to Z in the phasing circuit A or the 1 to Z channel in the phasing circuit B.
[0033]
A control signal is supplied from the control unit 200 shown in FIG. 8 to the reception phasing unit A70-1 and the reception phasing unit B70-2, whereby the delay time setting or delay time control of each channel is performed. A control signal is input from the switch control unit 40 to the switching circuits 30-1 and 30-2 based on a control signal from the control unit 200, and the transducers are selectively connected to the wave receiving phasing unit concentrically. Here, the delay time control pattern and the transducer selection pattern are set by data stored in a ROM (Read Only Memory) built in the control unit 200 in advance.
[0034]
FIG. 6 is an explanatory diagram of a receiving operation with the configuration described in FIG. FIG. 6 shows a portion having a specific diameter or less extracted from each of the two ring-shaped vibrators. That is, the ring-shaped vibrator TR1 that forms the receiving focus Fr1 and the ring-shaped vibrator Tr2 that forms the receiving focus Fr2 are selected close to each other, and the output of the ring-shaped vibrator TR1 is the received wave phasing section A70-. 1 and the output of the ring-shaped vibrator TR2 is output to the wave receiving phasing unit B70-2. The reception focus Fr1 and Fr2 are dynamically moved in the same manner as described with reference to FIG.
[0035]
The present embodiment is based on a known technical idea that the time required for ultrasonic scanning can be reduced if a plurality of reception beams are obtained by one transmission. The problem due to the sector scanning by selectively forming the ring vibrator group is solved as follows. In order to obtain a plurality of reception beams by one transmission, two ring-shaped transducer groups are selectively formed as described above. At this time, transducers included in both rings are selected. All the vibrators forming one ring are connected in common because they are given the same delay time. However, if even one vibrator is included in two rings in common, this commonly selected vibration is used. All the vibrator groups forming the two rings are commonly connected via the child.
[0036]
FIG. 7 shows a circuit configuration for preventing this. FIG. 7 is a simplified diagram for explaining connection of vibrators selected in common for two rings. If it is assumed that the transducer elements 101 and 102 are in the positions shown in FIG. 7B in the two rings A201 and B202, the transducer element 101 is included in both the ring A201 and the ring B202, and vibration The child element 102 is included only in the ring B. Therefore, the output of the transducer element 101 must be output, for example, to both of the wave receiving phasing units A70-1 and B70-2, and the output of the transducer element 102 must be output only to the wave receiving phasing unit B70-2. Don't be. FIG. 7A shows a circuit configuration for connecting the vibrator and the phasing circuit for this output. In FIG. 7A, 301a, 302a, 303a, and 304a are electronic switches, 301b, 302b, 303b, and 304b are diodes, and an on / off signal for the electronic switches is supplied from the CPU 200.
[0037]
As shown in FIG. 7B, when two ultrasonic waves are received and two reception beams are formed at a certain time at the time of reception, the CPU 200 detects both the ring A 201 and the ring B 202. A signal for closing the electronic switches 301a and 302a connected to the output line of the transducer element 101 included in the ring is output to each switch, and the electrons connected to the output line of the transducer element 102 included only in the ring B202. A signal for closing the switch 303a is output. As a result, the echo signal from the transducer element 101 is input from the circuit of the electronic switch 301a and the diode 301b to the wave receiving phasing unit A701, and from the circuit of the electronic switch 302a and the diode 302b to the wave receiving phasing unit B702. On the other hand, an echo signal from the transducer element 102 is input from the circuit of the electronic switch 303a and the diode 303b to the wave receiving phasing unit B702.
[0038]
The present invention has been described with reference to typical embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, when there are M × N two-dimensional array transducers, not all the transducers are used, but as shown in FIG. May be selected and driven. By performing this thinning, the number of switches can be reduced. In the description of the above embodiment, the width of the ring is the same, but the present invention is not limited to this. Further, although the embodiment of obtaining two reception beams for one transmission has been described above, it goes without saying that the number of reception beams can be further increased.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of ring-shaped transducers are formed on the two-dimensional transducer array of the probe, and transmission / reception is performed by giving the same delay time to each ring-shaped transducer. Therefore, sector scanning can be performed with a small number of phasing circuits, and all the transducers contribute to transmission and reception, so that an image with good S / N can be obtained. According to the present invention, a three-dimensional sector scan can be performed using a two-dimensional probe. Further, since a plurality of reception beams are obtained for one transmission, a three-dimensional sector scan can be performed at a high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an operation explanatory diagram for transmitting and receiving ultrasonic waves in a direction of a center line of a fan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram for transmitting and receiving ultrasonic waves in a direction away from the center of a fan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a selection state of a ring-shaped vibrator when transmitting and receiving ultrasonic waves in the direction of the center line of a fan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a selection state of a ring-shaped vibrator when transmitting / receiving ultrasonic waves in a direction deviating from the direction of the center line of a fan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a main configuration of an apparatus according to an embodiment that obtains a reception beam in a plurality of directions by one reception.
6 is a diagram for explaining a reception operation in the configuration shown in FIG. 5;
7 is a diagram for explaining connection between a vibrator and a wave receiving phasing unit when a vibrator included in common in two ring vibrators is generated in FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a selection state of a vibrator according to another embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
10 ... 2D probe
20 ... 2D array transducer
30 ... Switching circuit
40 ... Switch control section
70: Received wave phasing section
Ft: Transmission focus point
Fr: Received focus point

Claims (3)

超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子前記2次元配列された複数の超音波振動子から同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、
超音波送受信毎に前記超音波の送受信方向を変更する手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振動子群の選択パターンを変更する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged two-dimensionally for transmitting and receiving ultrasonic waves, said plurality of ultrasonic transducer groups in a concentric ring-shaped from a two-dimensional arrayed plurality of ultrasonic transducers A selection means for selecting, an image forming means for forming a transmission / reception ultrasonic beam by giving a different delay time for each ultrasonic transducer group, and forming an ultrasonic image from a received signal, and an image of the ultrasonic image In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising display means for displaying ,
An ultrasonic diagnosis comprising: a means for changing a transmission / reception direction of the ultrasonic wave for each transmission / reception of ultrasonic waves; and a means for changing a selection pattern of the ultrasonic transducer group according to a beam direction of the transmission / reception. apparatus.
超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子前記2次元配列された複数の超音波振動子から同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、
超音波送受信時に、前記超音波振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から超音波振動子配列面へ下した垂線が前記超音波振動子配列面と交差する点を同心リングの中心となるよう前記同心リング状超音波振動子群を選択する手段と、前記受波フォーカス点の移動とともに前記同心リング状超音波振動子群の選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged two-dimensionally for transmitting and receiving ultrasonic waves, said plurality of ultrasonic transducer groups in a concentric ring-shaped from a two-dimensional arrayed plurality of ultrasonic transducers A selection means for selecting, an image forming means for forming a transmission / reception ultrasonic beam by giving a different delay time for each ultrasonic transducer group, and forming an ultrasonic image from a received signal, and an image of the ultrasonic image In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising display means for displaying ,
During ultrasonic transmission and reception, the ultrasonic transducer array surface perpendicular to beat transmitting or from the focus point of reception to the ultrasonic transducer array surface located on the ultrasonic beam line of a direction inclined with respect to said ultrasonic vibration Means for selecting the concentric ring-shaped ultrasonic transducer group so that the point intersecting the child array plane becomes the center of the concentric ring; and the selection center of the concentric ring-shaped ultrasonic transducer group along with the movement of the receiving focus point And a means for moving the ultrasonic diagnostic apparatus.
超音波を送受信する複数の超音波振動子が2次元に配列された超音波探触子前記2次元配列された複数の超音波振動子から同心のリング状に複数の超音波振動子群を選択する選択手段と、前記超音波振動子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成する画像形成手段と、前記超音波画像を画像表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、
送受信ビーム方向を送受信サイクル毎に所定角度ずつ変更する手段と、超音波送受信時に、前記超音波振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から前記超音波振動子配列面へ下した垂線が前記超音波振動子配列面と交差する点を同心リングの中心として送受波時の前記同心リング状超音波振動子群を選択する手段と、前記超音波ビームライン上の受波フォーカス点の移動とともに前記リング状超音波振動子群の選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged two-dimensionally for transmitting and receiving ultrasonic waves, said plurality of ultrasonic transducer groups in a concentric ring-shaped from a two-dimensional arrayed plurality of ultrasonic transducers A selection means for selecting, an image forming means for forming a transmission / reception ultrasonic beam by giving a different delay time for each ultrasonic transducer group, and forming an ultrasonic image from a received signal, and an image of the ultrasonic image In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising display means for displaying ,
Means for changing the transmission / reception beam direction by a predetermined angle for each transmission / reception cycle, and a transmission or reception focus point located on the ultrasonic beam line in a direction inclined with respect to the ultrasonic transducer array surface during ultrasonic transmission / reception means for selecting said concentric ring-shaped ultrasonic transducer group at transducing a point where the is perpendicular to beat to the ultrasonic transducer array surface intersecting the ultrasonic transducer array surface as the center of concentric rings from the An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: means for moving a selection center of the ring-shaped ultrasonic transducer group together with movement of a reception focus point on an ultrasonic beam line.
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