JP4467658B2 - Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic probe - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて生体内部の状態を診断する超音波診断装置及び超音波プローブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
超音波の医学的な応用としては種々の装置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生体の軟部組織の断層像を表示する超音波診断装置である。
【0003】
この超音波診断装置は、無侵襲検査法により軟部組織の断層像を表示するものであり、X線診断装置、X線CT装置、MRI装置及び核医学診断装置等の他の診断装置に比べて、リアルタイム表示が可能であること、装置が小型で安価であること、X線等の被曝がなく安全性が高く、さらに超音波ドプラ法により血流イメージングが可能である等の独自の特徴を有している。このため心臓、腹部、乳線、泌尿器、及び産婦人科等でその活用範囲は広い。
【0004】
特に超音波プローブを体表から割り当てるだけの簡単な操作で、心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行える他、ベッドサイドヘ移動して行っての検査も容易に行える等簡便である。
【0005】
また、超音波パルスドプラ法と、超音波パルス反射法とを併用し、一つのプロ−ブで断層像(白黒Bモード像)と血流情報とを得るとともに、リアルタイムで表示できるようにした超音波ドプラ診断装置が普及している。
【0006】
さらに近年では、3D(3次元)像を構成して表示し、これをリアルタイムで行うことができるような超音波ドプラ診断装置が開発されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
3D像をリアルタイムに構成、表示するためにはプローブを駆動するための多チャンネル送受信回路を有するシステムと2D(2次元)アレイの構成を有するプロ−ブが必要になる。
【0008】
3D像は生体内の情報を立体的に把握すためには有用である。しかし、従来までの2D像に比較して距離、方位方向の分解能が低下する可能性がある。
【0009】
一方で、3D像を得るためのシステムは2Dアレイを用いて、これまで音響レンズにより固定焦点であったスライス方向の音場制御を行うことにより、高精細な2D像をも得ることができる。
【0010】
現状では、3D像と、高精細2D像とは各々専用プローブを用いて画像の収集を行っているが、3D像を表示中に高精細2D像を表示させたい場合、又はその逆の場合、操作中に両プローブの持ち換え操作が必要になることが予想され、操作性の低下を招くことになる。
【0011】
本発明は、持ち換え操作が不要である1本の超音波プローブで2次元像と3次元像とを得ることを可能にして操作性の向上を図ることができ、また2次元像と3次元像とを同時に表示可能で被検体の臓器、血管等の体内情報の把握を明確に行うことが可能な超音波診断装置及び超音波プローブを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、複数の超音波振動子を少なくとも一部で行列状に2次元的に配列した超音波プローブと、前記超音波振動子を駆動するために、1次元走査用及び2次元走査用の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段からの信号を、前記超音波プローブの所定の超音波振動子に供給するための切替手段と、を備えた超音波診断装置において、前記切替手段は、第1のスイッチ群、第2のスイッチ群及び第3のスイッチ群で構成されており、前記第1のスイッチ群が、前記駆動信号発生手段からの駆動信号のうち前記1次元走査用の駆動信号を前記第3のスイッチ群に送り、前記2次元走査用の駆動信号を前記第2のスイッチ群に送り、前記第2のスイッチ群は、1次元走査時には非導通状態となり、2次元走査時には導通となって前記2次元走査用の駆動信号を前記第3のスイッチ群に送り、前記第3のスイッチ群は、前記複数の超音波振動子の個々に接続されており、前記1次元走査時には前記複数の超音波振動子を電気的に接続して前記第1のスイッチ群からの前記1次元走査用の駆動信号を供給し、前記2次元走査時には前記第2のスイッチ群からの前記2次元走査用の駆動信号を供給することを特徴とする超音波診断装置である。
【0013】
この発明によれば、前記切換手段の切換え動作により、1本の超音波プローブを使用して2次元像と3次元像とを得ることが可能となり、これにより、操作性の向上を図ることができ、また、2次元像と3次元像とを同時に表示することができるので、被検体の臓器、血管等の体内情報の把握が容易となる。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の超音波診断装置であって、前記切替手段は、前記複数の超音波振動子のうち全ての超音波振動子又は特定の超音波振動子を、同じ駆動条件で駆動するように前記切り替えを行うことを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、前記切換手段の切換え動作により、超音波プローブにおける2次元配列の超音波振動子の全領域又は特定領域を同じ駆動条件となるように切換えるので、2次元像のみ又は3次元像のみを容易に再構成することが可能となる。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の超音波診断装置であって、前記切替手段は、前記複数の超音波振動子を前記複数の組に分け、前記複数の組のうち一部の組に含まれる複数の超音波振動子を共通駆動可能に接続するように切り替えることを特徴とする。
【0017】
この発明によれば、前記切換手段の切換え動作により、2次元配列の超音波振動子を特定ブロック毎に分割して被検体を走査することで、高精細2次元像を構成することが可能となる。
【0018】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の超音波診断装置であって、前記複数の超音波振動子は、前記複数の組に分かれて配列され、それらのうちの1つの組における超音波振動子の列と行の各ピッチは、他の組における超音波振動子の列と行の各ピッチよりも密に配列されており、前記切替手段は、ピッチが密な組の超音波振動子を3次元像再構成用に切り替え、ピッチが粗な組の超音波振動子を2次元像再構成用に切り替えることを特徴とする。
【0019】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の超音波診断装置であって、前記ピッチが密な組の超音波振動子が中央部に配列され、その両脇部に前記ピッチが粗な組の超音波振動子が配列されていることを特徴とする。
【0020】
請求項4、5記載の発明によれば、前記切換手段の切換え動作により、2次元アレイ構成の超音波振動子の分割ピッチの密な領域、例えば中央部を3次元像再構成用に、また、分割ピッチの粗な領域、例えば両脇部を2次元像再構成用とするものであるから、超音波振動子の分割ピッチの粗密に応じて2次元像、3次元像を同時に得ることが可能となる。
【0024】
この発明によれば、前記切換手段を、1次元走査用の駆動信号供給用の第1のスイッチ群と、2次元走査用の駆動信号供給用の第1のスイッチ群と、1次元走査時、2次元走査時で超音波振動子の複数の素子の接続切換えを行う第3のスイッチ群とを使用した構成で、1本の超音波プローブを使用して2次元像と3次元像とを得ることが可能となり、これにより、操作性の向上を図ることができ、また、2次元像と3次元像とを同時に表示することができるので、被検体の臓器、血管等の体内情報の把握が容易となる。
【0026】
この発明によれば、複数の超音波振動子の2次元的配置の第1の超音波振動子群と、複数の超音波振動子を第1の超音波振動子群よりも粗いピッチで配置した第2の超音波振動子群とからなる構成で、2次元像と3次元像とを得ることが可能な超音波プローブを提供することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の超音波診断装置の実施の形態を説明する。
【0028】
本実施の形態の超音波診断装置は、図1に示すように、96列、8行配置で合計768個の素子(超音波振動子)を列設したコンベックスプロ−ブ型のプローブ(超音波プローブ)1と、装置本体2と、2D像や3D像を表示する表示装置(ディスプレイ)3とを有している。
【0029】
装置本体2は、全体の制御を行うホストCPU10と、プローブ1の駆動及びプローブ1からの信号を受信するパルサ/プリアンプユニット11と、パルサ/プリアンプユニット11の出力信号の波形整形を行う16個のビームフォーマBF1 乃至BF16からなる波形整形回路12と、前記ホストCPU10、波形整形回路12に各々接続されたバスa、バスb間に接続したエコー信号の強弱に基づいて体内構造に対応する信号を求めるBモード信号処理を行うエコープロセッサ13と、エコー信号から速度情報を求めるドプラプロセッサ14と、エコープロセッサ13及びドプラプロセッサ14からの出力信号に基づいて3D画像の再構成を行う3Dプロセッサ15と、エコープロセッサ13、ドプラプロセッサ14及び3Dプロセッサ15の出力信号から各種計算値を求めるアプリケーションプロセッサ16と、ホストCPU10の制御の基に前記表示装置3の表示制御を行うディスプレイユニット17を具備している。
【0030】
パルサ/プリアンプユニット11は、図2にも示すように、トリガパルス発生回路21、送受信遅延回路22及びパルサ23からなりプローブ1の駆動パルスを出力するトランスミッタ20と、駆動パルスのプローブ1への送信及びプローブ1からの受信信号の後述するプリアンプ26への転送を行う切換手段を構成する送受信切換スイッチ24と、96列、8行からなる素子群における同時に駆動する列を束ねるとともに駆動パルスのプローブ1への送信及びプローブ1からの受信信号の送受信切換スイッチ24への転送を行う切換手段を構成する素子切換スイッチ25と、前記送受信遅延回路22からの受信信号の増幅を行うプリアンプ26とを具備している。
【0031】
前記素子切換スイッチ25とプローブ1とは、768個の素子数に対応する768本の信号線により接続されている。
【0032】
前記素子切換スイッチ25と送受信切換スイッチ24とは64本の信号線により接続されている。また、送受信切換スイッチ24と、前記パルサ23及び前記プリアンプ26とは各々64本の信号線により接続されている。さらにプリアンプ26と16個のビームフォーマBF1 乃至BF16からなる波形整形回路12とは64本の信号線により接続されている。64本の信号線からの信号にそれぞれ遅延処理を行い、この遅延処理をした信号を加算して一つ(一方向の)のエコー信号を求めるようになっている。
【0033】
次に、素子切換スイッチ25の具体例を図3を参照して説明する。尚、図3において個々のスイッチは丸印で示す。
【0034】
前記素子切換スイッチ25は、図3に示すようにプローブ1の列数及び行数、即ち、96列、8行に対応して、合計768個のスイッチ群から構成された素子切換部25cと、1Dスキャン用スイッチ25aと、2Dスキャン用スイッチ25bとを具備している。
【0035】
1Dスキャン用スイッチ25aは、前記素子切換部25cから引き出した96本の接続線と、送受信切換スイッチ24との64本の信号線のうちの32本の信号線との交差する位置に配置した合計3072(96*32)個のスイッチ群を具備している。
【0036】
2Dスキャン用スイッチ25bは、図3に示すように、前記素子切換部25cの1乃至8列の各列、行に対応して64個、44乃至52列の各列、行に対応して64個、89乃至96列の各列、行に対応して64個、合計で192個のスイッチ群を具備している。
【0037】
図4はコンベックスプロ−ブ型のプローブ1の外観構成を示すものである。このプローブ1は、基本的に図示しない従来のプローブと同様であるが、開口部31aに96列、8行の配置で素子を列設したプローブ本体31に、768本の信号線を収納したケーブル32を接続した構成となっている。またプローブ本体31には特定の素子列を回転させる回転ダイヤル式の操作部33を設けている。
【0038】
このプローブ1において、通常の2Dスキャン領域に加えて2Dアレイを構成する領域は3Dスキャンが可能である。3Dスキャン領域を大きくする場合は、全体の素子数を増すか、2Dアレイの領域の素子数を増せばよい。
【0039】
2Dアレイの素子数を増やした変形例のプローブ1Aの外観を図5に示す。このプローブ1Aは、96列の素子群のうち、例えば中央部の44乃至52列に属する各列の素子数を増やした構成で、このため、プローブ1Aのプローブ本体31における中央部が両側に比べ膨出した構造となっている。そして、操作部33の回転操作により44乃至52列の素子群を回転可能としている。
【0040】
次に、図6乃至図9を参照して前記プローブ1を使用した被検体(図示せず)に対する1Dスキャンによる2D像の再構成、2Dスキャンによる高精細2D像及び3D像の再構成の具体例を図3及び図7を参照して詳述する。
【0041】
初めに被検体に対して1Dスキャンを行い2D像を求める。このとき求める画像は、Bモード像(体内の組織構造の画像)、ドプラ画像のいずれか一方又は両方のいずれでも良い。
図7を用いて1Dスキャンを説明するが、図7は、後述する図15のような素子構成についての切替スイッチの配置を示す図である。
1Dスキャンを行うには、まず、2Dスキャン用スイッチ25bを全てオフ状態(非導通状態)としておく。
そして、前記素子切替部25cを全てオン状態(導通状態)とすることで、同一列の各行の素子を電気的に接続し(つまり、実行的に1次元配列になる)、同時に送受信切替スイッチ24からの信号の1本目から32本目の信号が超音波振動素子の1列から32列に接続されるように1Dスキャン用スイッチ25aの一部スイッチをオン状態とする。
次に、後述するように、1Dスキャン用スイッチ25aにより、超音波振動素子の2列から33列、3列から34列、・・・、65列から96列と切り替えて上述の動作を順次行うことにより、64本のスキャンラインに対応する超音波エコー信号が得られる。
【0042】
この時、送受信切換スイッチ24は、トランスミッタ20からの信号を素子切換スイッチ25に送るように切り替えておき、また、2Dスキャン用スイッチ25bは全てオフ状態(非導通状態)としておく。
【0043】
この状態で、トランスミッタ20を駆動することにより、遅延処理された駆動パルスが超音波振動子の1列から32列にそれぞれ順次切換えられて供給されて超音波振動素子から被検体に向けて超音波が送波される。
【0044】
超音波の送波後、送受信切換スイッチ24は素子切換スイッチ25からの信号がプリアンプ26に供給されるように切換える。これにより、超音波振動子で受波された超音波エコー信号は、素子切換スイッチ25、送受信切換えスイッチ24を介してプリアンプ26に送られる。プリアンプ26は、送られてきた32本の超音波エコー信号を増幅してビームフォーマBF1 乃至BF16に送る。
【0045】
この時、使用するビームフオーマBF1 乃至BF16の数は並列同時受信数と同じ数となるが、本実施の形態は1Dスキャン時に並列同時スキャンを行わないものとし(つまり、順次切換スキャンとし)、ビームフォーマBF2 乃至BF15は使用しないものとして説明する。
【0046】
ビームフオーマBF1 は、この32本の超音波エコー信号それぞれに所定の遅延処理を施した後、この遅延処理後の32本の信号を加算して1つの超音波エコー信号を形成し、エコープロセッサ13及びドプラプロセッサ14に送る。
【0047】
エコープロセッサ13は、加算された超音波エコー信号に対してBモード用の信号処理を施し、体内構造を表す画像情報を求め、3Dプロセッサ15及びアプリケーションプロセッサ16に送る。
【0048】
ドプラプロセッサ14は、加算された超音波エコー信号に対してドプラ用の信号処理をし、流速又は組織の移動速度等の速度情報を求め、3Dプロセッサ15及びアプリケーションプロセッサ16に送る。
【0049】
上記の動作を複数回繰り返して、複数のスキャンラインに対応する超音波エコー信号を得る。このとき、具体的には、1Dスキャン用スイッチ25aを、2列から33列、3列から34列…65列から96列と切り換えて上述の動作を順次行うことにより、64本のスキャンラインに対応する超音波エコー信号が得られる。
【0050】
1Dスキャン終了後に2Dスキャンを行い3D像を求める。このとき、求める画像は、Bモード像(体内の組織構造の画像)、ドプラ像のいずれか一方又は両方のいずれでも良い。
【0051】
2Dスキャンを行うには、2Dスキャン用スイッチ25bの1列から8列、44列から52列、89列から96列のいずれか1つの組のスイッチをオン状態とし、その他の組のスイッチはオフ状態にする。
【0052】
このとき、1列から8列をオン状態とすれば超音波プローブの右側、44列から52列をオン状態とすれば超音波プローブの中央、89列から96列をオン状態とすればプローブ1の左側で2Dスキャンが行われる。
【0053】
また、このとき、素子切換部25c及び1Dスキャン用スイッチ25aを全てオフ状態とし、各行の素子を電気的に切断しておく。これにより、送受信切換スイッチ24からの64本の信号線は、8行8列で構成される64素子にそれぞれ接続される。この状態で、トランスミッタ20を駆動することにより、それぞれ遅延処理された64個の駆動パルスが超音波振動素子にそれぞれ供給され、超音波振動素子から被検体に向けて超音波が送波される。
【0054】
超音波の送波後、送受信切換スイッチ24を素子切換スイッチ25からの信号がプリアンプ26に供給されるように切り換える。これにより、超音波振動子で受波された超音波エコー信号は、素子切換スイッチ25、送受信切換スイッチ24を介してプリアンプ26に送られる。
【0055】
プリアンプ26は、送られてきた64本の超音波エコー信号を増幅してそれぞれ異なるスキャンラインに対応する遅延特性が与えられている前記ビームフォーマBF1 乃至BF16にそれぞれ送る。
【0056】
ビームフォーマBF1 乃至BF16は、64本の超音波エコー信号それぞれに設定された所定の遅延処理を施した後、この64本の遅延処理を施した信号を加算して1つの超音波エコー信号を形成し、エコープロセッサ13及びドプラプロセッサ14に送る。エコープロセッサ13は、加算された超音波エコー信号に対してBモード用の信号処理を施し、体内構造を表す画像情報を求め、3Dプロセッサ15及びアプリケーションプロセッサ16に送る。
【0057】
ドプラプロセッサ14は、加算された超音波エコー信号に対してドプラ用の信号処理を行い、流速又は組織の移動速度等の速度情報を求め3Dプロセッサ15及びアプリケーションプロセッサ16に送る。
【0058】
上記の動作を複数回繰り返して、複数のスキャンラインに対応する超音波エコー信号を得る。この時、具体的には、送信遅延回路22、ビームフォーマBF1 乃至BF16に設置されている遅延特性を変えてスキャン方向を変え、上述の動作を順次行うことにより、3D領域内の超音波エコー信号を得る。
【0059】
3Dプロセッサ15及びアプリケーションプロセッサ16は、1Dスキャンの情報及び2Dスキャンの情報に基づいて表示用の画像を形成し、ディスプレーユニット17を介して表示装置3に表示する。
【0060】
図8、図9は、上述のような1Dスキャンによる2D像、2Dスキャンによる3D像をパルサ/プリアンプユニット11、波形整形回路12、エコープロセッサ13、ドップラプロセッサ14により画像再構成した場合の表示装置3における表示例を示すものである。
【0061】
図8では被検体の臓器の2D像にアンジオ等による生体の血流情報を3D像表示した例を示している。これにより被検体の血管走行の状態と臓器との位置関係が容易に把握できるようになる。このように1Dスキャンと2Dスキャンを同時に行うことで、中央部の領域を3D像表示にすることが可能になる。尚、3D像は必ずしも血流情報に限定されるものでないことはいうまでもない。
【0062】
3D像表示のみ、もちろん2D像表示のみも可能であるが、2D像表示と3D像表示とを組み合わせて同時に表示することにより生体情報の把握を容易にすることができる。
【0063】
図9は表示装置3による表示画像を回転する例を示すものであり、前記操作部33の回転操作に基づいて、3D像を固定し重ねて表示している2D像の面を回転させている。これにより、被検体内部構造の位置関係を把握することが容易になる。逆に3D像の方を回転させても良い。
【0064】
上述したように本実施の形態では、3Dスキャン領域をプローブ1の開口に臨む素子列の中央付近に限定することで、3D像と2D像の両方を表示可能とするものであり、これにより、コンベックスプロ−ブの広い視野を2D像で保ちつつ高精細な2D像と実用的に2D像の中央に表示することが多いと予想される3D像とを同時に表示することが可能となる。
【0065】
図10乃至図15は各種の素子構成及び駆動例を示すものである。
【0066】
図10に1Dアレイ構成のプローブ1で用いられている素子の構成を示す。独立駆動素子は単独素子とは限らず、サブダイスを構成して複数素子で構成することもある。
【0067】
図11に2Dアレイ構成のプローブ1を示す。素子が2次元に配置されているものを示す。サブダイスを構成してもよく、図11中の各素子ごとに独立に駆動する。レンズ方向の音場制御を行うだけならば2Dアレイの分割数を少なくすることもできる。
【0068】
図12に2Dアレイを用いた素子の駆動例を示す。中央付近の2D駆動部は3Dスキャンを可能にするために各素子を独立に駆動する。また、2D駆動部の両脇の部分は既述したような前記送受信切換スイッチ24、素子切換スイッチ25で切り換えることにより、列毎又はブロック毎の共通駆動部分を設けて、実際の同時駆動素子数を減らし、実質的に1Dスキャンと同様、又はレンズ方向の分割数を減らした素子駆動を行う。尚、駆動素子数に余裕があるならば共通駆動する必要はなく、全ての素子を独立して駆動してもよい。
【0069】
中央付近の2D駆動部は3Dスキャンが可能で、2Dスキャンの際には全体の素子を駆動して高精細2D像を得ることができる。
【0070】
図13に高精細2Dスキャンの際の素子の駆動例を示す。即ち、隣り合う列の2行の素子4個毎に共通駆動するものである。
【0071】
図14にはピッチの異なる素子配置を用いた構成を示す。全体的には2Dアレイで構成する。中央付近の2D駆動部は3D像再構成用に各素子を独立に駆動する。また、両脇の1D駆動部には2D像再構成用に2D駆動部とピッチの異なる(ピッチの粗い)素子配列で構成する。
【0072】
図15はさらにピッチの異なる素子配置を用いた構成例を示すものであり、中央付近の2D駆動部は3D像再構成用に使用し、また、両脇の1D駆動部には2D像再構成用に2D駆動部とピッチの異なる(ピッチの粗い)列状の素子配列で構成する。
【0073】
図15で示した素子構成は、図12の2Dアレイ構成の共通駆動による同時駆動素子の低減を図るものであり、アレイ上の素子の分割数を少なくすることにより同時駆動素子の実質的な低減を行う。
【0074】
2Dスキャンの際には、両脇のピッチに合わせて2Dアレイ部の駆動素子数をスイッチによる切り換えで変更する。必要に応じてさらに共通駆動素子を切り換えて同時駆動素子数を減らしてもよい。また、全体のアレイの構成はピッチの異なるアレイを複数個組み合わせて、全体で一つつの素子配列を構成してもよい。このように、本実施の形態ではプローブ1の各種の素子構成及び各種の駆動法により1Dスキャンによる2D像、2Dスキャンによる3D像及び高精細2D像を構成することが可能となる。
【0075】
以上説明した例では、1Dスキャン時に同一列の全ての行を導通させてスキャンを行ったが、同一列中の隣接する複数素子毎に導通させることにより行数を少なくして駆動するようにしても良い。この場合、行毎に遅延特性を変える事により1Dスキャン時の列方向のフォーカスを高くすることができる。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、1本の超音波プローブを使用し、持ち替えの煩雑さもなく2次元像と3次元像とを得ることが可能となり、操作性の向上し、被検体の臓器、血管等の体内情報の把握が容易な超音波診断装置を提供することができる。
【0077】
また、本発明によれば、2次元像のみ又は3次元像のみを容易に再構成し画像表示したり、高精細2次元像を再構成し画像表示することが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【0078】
さらに、本発明によれば、超音波プローブにおける超音波振動子の分割ピッチの粗密に応じて2次元像、3次元像を同時に得ることが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【0079】
また、被検体の2次元又は3次元の回転画像を得ることができる超音波診断装置を提供することができる。
【0080】
さらに本発明によれば、1次元走査用の駆動信号供給用の第1のスイッチ群と、2次元走査用の駆動信号供給用の第1のスイッチ群と、1次元走査時、2次元走査時で超音波振動子の複数の素子の接続切換えを行う第3のスイッチ群とを含む切換手段を使用して、2次元像と3次元像とを得ることができる超音波診断装置を提供することができる。
【0081】
また、本発明によれば、複数の超音波振動子の2次元的配置の第1の超音波振動子群と、複数の超音波振動子を第1の超音波振動子群よりも粗いピッチで配置した第2の超音波振動子群とからなる構成で、2次元像と3次元像とを得ることが可能な超音波プローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の超音波診断装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態の超音波診断装置のプローブ及びパルサ/プリアンプユニットを示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態の超音波診断装置の送受信切換スイッチ及び素子切換スイッチの接続状態を示す説明図である。
【図4】本発明の実施の形態の超音波診断装置におけるプローブの外観斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態の超音波診断装置における変形例のプローブの外観斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態の超音波診断装置において1Dスキャン、2Dスキャンを行う場合のプローブ及びパルサ/プリアンプユニットを示すブロック図である。
【図7】本発明の実施の形態の超音波診断装置において1Dスキャン、2Dスキャンを行う場合の送受信切換スイッチ及び素子切換スイッチの接続状態を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態の超音波診断装置の画像表示例を示す概略図である。
【図9】本発明の実施の形態の超音波診断装置の2D像の回転状態の画像表示例を示す概略図である。
【図10】本発明の実施の形態の超音波診断装置における1Dアレイ構造のプローブの素子構成を示す説明図である。
【図11】本発明の実施の形態の超音波診断装置における2Dアレイ構造のプローブの素子構成を示す説明図である。
【図12】本発明の実施の形態の超音波診断装置における2Dアレイ構造のプローブによる駆動例を示す説明図である。
【図13】本発明の実施の形態の超音波診断装置における2Dアレイ構造のプローブによる2Dスキャン時の駆動例を示す説明図である。
【図14】本発明の実施の形態の超音波診断装置におけるピッチの異なるプローブの素子構成を示す説明図である。
【図15】本発明の実施の形態の超音波診断装置におけるピッチの異なるプローブの素子構成の他例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 プローブ
2 装置本体
3 表示装置
11 パルサ/プリアンプユニット
12 波形整形回路
13 エコープロセッサ
14 ドップラプロセッサ
15 3Dプロセッサ
16 アプリケーションプロセッサ
17 ディスプレイユニット
20 トランスミッタ
21 トリガパルス発生回路
22 送受信遅延回路
23 パルサ
24 送受信切換スイッチ
25 素子切換スイッチ
25a 1Dスキャン用スイッチ
25b 2Dスキャン用スイッチ
25c 素子切換部
26 プリアンプ
31 プローブ本体
31a 開口部
33 操作部
BF1 乃至BF16 ビームフォーマ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic probe for diagnosing a state inside a living body using ultrasonic waves.
[0002]
[Prior art]
There are various types of medical applications of ultrasound, but the mainstream is an ultrasound diagnostic apparatus that displays a tomographic image of a soft tissue of a living body using an ultrasonic pulse reflection method.
[0003]
This ultrasonic diagnostic apparatus displays a tomographic image of a soft tissue by a non-invasive examination method, and compared with other diagnostic apparatuses such as an X-ray diagnostic apparatus, an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, and a nuclear medicine diagnostic apparatus. It has unique features such as real-time display, small size and low price, high safety without exposure to X-rays, and blood flow imaging by ultrasonic Doppler method. is doing. For this reason, the application range is wide in the heart, abdomen, milk lines, urology, and gynecology.
[0004]
In particular, by simply assigning an ultrasound probe from the body surface, heart beats and fetal movements can be obtained in real time, and because it is highly safe, it can be repeatedly examined and moved to the bedside. Thus, it is simple, for example, the inspection can be easily performed.
[0005]
In addition, the ultrasonic pulse Doppler method and the ultrasonic pulse reflection method are used in combination to obtain a tomographic image (black and white B-mode image) and blood flow information with a single probe and to display in real time. Doppler diagnostic devices are widespread.
[0006]
Furthermore, in recent years, an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus has been developed that can compose and display a 3D (three-dimensional) image and perform this in real time.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to construct and display a 3D image in real time, a system having a multi-channel transmission / reception circuit for driving a probe and a probe having a 2D (two-dimensional) array configuration are required.
[0008]
The 3D image is useful for grasping in-vivo information three-dimensionally. However, there is a possibility that the resolution in the distance and azimuth direction may be reduced as compared with the conventional 2D images.
[0009]
On the other hand, a system for obtaining a 3D image can obtain a high-definition 2D image by using a 2D array and performing sound field control in the slice direction, which has been fixed focus by an acoustic lens.
[0010]
At present, 3D images and high-definition 2D images are collected using a dedicated probe. However, when displaying a high-definition 2D image while displaying a 3D image, or vice versa, It is anticipated that it will be necessary to change both probes during the operation, leading to a decrease in operability.
[0011]
The present invention can improve the operability by making it possible to obtain a two-dimensional image and a three-dimensional image with a single ultrasonic probe that does not require a changeover operation. Also, the two-dimensional image and the three-dimensional image can be improved. An object of the present invention is to provide an ultrasound diagnostic apparatus and an ultrasound probe that can display images simultaneously and can clearly grasp in-vivo information such as organs and blood vessels of a subject.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers are at least partially arranged in a two-dimensional matrix, and drive signals for one-dimensional scanning and two-dimensional scanning are generated to drive the ultrasonic transducers In the ultrasonic diagnostic apparatus, the switching means comprises: a drive signal generating means for performing the operation; and a switching means for supplying a signal from the drive signal generating means to a predetermined ultrasonic transducer of the ultrasonic probe. , A first switch group, a second switch group, and a third switch group, and the first switch group includes the driving signal for driving the one-dimensional scan among the driving signals from the driving signal generating means. A signal is sent to the third switch group, and the driving signal for two-dimensional scanning is sent to the second switch group, and the second switch group becomes non-conductive during one-dimensional scanning, and during two-dimensional scanning. Before becoming continuity A driving signal for two-dimensional scanning is sent to the third switch group, and the third switch group is connected to each of the plurality of ultrasonic transducers, and the plurality of ultrasonic waves at the time of the one-dimensional scanning. A vibrator is electrically connected to supply the one-dimensional scanning drive signal from the first switch group, and during the two-dimensional scanning, the two-dimensional scanning drive signal from the second switch group. Diagnostic device characterized by supplyingIt is.
[0013]
According to the present invention, it is possible to obtain a two-dimensional image and a three-dimensional image using one ultrasonic probe by the switching operation of the switching means, thereby improving operability. In addition, since the two-dimensional image and the three-dimensional image can be displayed at the same time, it is easy to grasp in-vivo information such as the organ and blood vessel of the subject.
[0014]
  Claim 2The invention according to claim 1 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,The switching means isThe switching is performed so that all of the plurality of ultrasonic transducers or a specific ultrasonic transducer are driven under the same driving condition.It is characterized by that.
[0015]
According to the present invention, the switching operation of the switching means switches the entire region or the specific region of the two-dimensional array of ultrasonic transducers in the ultrasonic probe so as to satisfy the same driving condition. Only the image can be easily reconstructed.
[0016]
  Claim 3The invention according to claim 1 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,The switching means isThe plurality of ultrasonic transducers are divided into the plurality of groups, and the plurality of ultrasonic transducers included in a part of the plurality of groups are switched to be connected so as to be commonly driven.It is characterized by that.
[0017]
According to this invention, it is possible to construct a high-definition two-dimensional image by dividing the two-dimensional array of ultrasonic transducers into specific blocks and scanning the subject by the switching operation of the switching means. Become.
[0018]
  The invention according to claim 4 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the plurality of ultrasonic transducers are divided into the plurality of sets.ArrangeThe pitches of the columns and rows of the ultrasonic transducers in one set among them are arranged more densely than the pitches of the columns and rows of the ultrasonic transducers in the other set, and the switching The means is characterized in that a group of ultrasonic transducers with a dense pitch is switched for three-dimensional image reconstruction, and a group of ultrasonic transducers with a coarse pitch is switched for two-dimensional image reconstruction.
[0019]
  Claim 5The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4 is the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4, wherein the ultrasonic transducers having the dense pitch are arranged in a central portion, and the coarse pitches are arranged on both sides thereof. Ultrasonic transducers are arrangedIt is characterized by that.
[0020]
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, by the switching operation of the switching means, an area where the division pitch of the ultrasonic transducer having the two-dimensional array configuration is dense, for example, the central portion is used for three-dimensional image reconstruction. Since a region having a rough division pitch, for example, both sides are used for reconstruction of a two-dimensional image, a two-dimensional image and a three-dimensional image can be obtained simultaneously according to the density of the division pitch of the ultrasonic transducer. It becomes possible.
[0024]
According to this invention, the switching means includes a first switch group for supplying a driving signal for one-dimensional scanning, a first switch group for supplying a driving signal for two-dimensional scanning, and one-dimensional scanning. A two-dimensional image and a three-dimensional image are obtained using a single ultrasonic probe in a configuration using a third switch group that switches connection of a plurality of elements of an ultrasonic transducer during two-dimensional scanning. As a result, operability can be improved, and a two-dimensional image and a three-dimensional image can be displayed at the same time, so that in-vivo information such as organs and blood vessels of the subject can be grasped. It becomes easy.
[0026]
According to the present invention, the first ultrasonic transducer group having a two-dimensional arrangement of a plurality of ultrasonic transducers and the plurality of ultrasonic transducers are arranged at a coarser pitch than the first ultrasonic transducer group. It is possible to provide an ultrasonic probe capable of obtaining a two-dimensional image and a three-dimensional image with a configuration including the second ultrasonic transducer group.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention will be described below.
[0028]
As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment has a convex probe type probe (ultrasonic wave) in which a total of 768 elements (ultrasonic transducers) are arranged in 96 rows and 8 rows. Probe 1, an apparatus main body 2, and a display device (display) 3 that displays a 2D image or a 3D image.
[0029]
The apparatus main body 2 includes a host CPU 10 that performs overall control, a pulser / preamplifier unit 11 that drives the probe 1 and receives signals from the probe 1, and 16 waveforms that perform waveform shaping of the output signal of the pulser / preamplifier unit 11. A signal corresponding to the internal structure is obtained based on the waveform shaping circuit 12 composed of the beam formers BF1 to BF16 and the strength of the echo signal connected between the host CPU 10 and the bus shaping circuit 12 and the bus b connected to the waveform shaping circuit 12, respectively. An echo processor 13 that performs B-mode signal processing, a Doppler processor 14 that obtains velocity information from the echo signal, a 3D processor 15 that reconstructs a 3D image based on an output signal from the echo processor 13 and the Doppler processor 14, and an echo Processor 13, Doppler processor 14 and 3D processor 15 An application processor 16 for obtaining various calculated values from the output signal of the output signal, and a display unit 17 for performing display control of the display device 3 under the control of the host CPU 10.
[0030]
As shown in FIG. 2, the pulsar / preamplifier unit 11 includes a trigger pulse generation circuit 21, a transmission / reception delay circuit 22, and a pulsar 23. The transmitter 20 outputs a driving pulse of the probe 1, and transmits the driving pulse to the probe 1. And a transmission / reception selector switch 24 which constitutes a switching means for transferring a received signal from the probe 1 to a preamplifier 26 which will be described later, and a driving pulse probe 1 as well as bundling simultaneously driven columns in an element group consisting of 96 columns and 8 rows. And an element selector switch 25 that constitutes a switching means for transmitting the received signal from the probe 1 to the transmission / reception selector switch 24 and a preamplifier 26 for amplifying the received signal from the transmission / reception delay circuit 22. ing.
[0031]
The element changeover switch 25 and the probe 1 are connected by 768 signal lines corresponding to the number of 768 elements.
[0032]
The element selector switch 25 and the transmission / reception selector switch 24 are connected by 64 signal lines. The transmission / reception selector switch 24 is connected to the pulsar 23 and the preamplifier 26 by 64 signal lines. Further, the preamplifier 26 and the waveform shaping circuit 12 including 16 beam formers BF1 to BF16 are connected by 64 signal lines. Each of the signals from the 64 signal lines is subjected to delay processing, and the signals subjected to the delay processing are added to obtain one (one direction) echo signal.
[0033]
Next, a specific example of the element selector switch 25 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, individual switches are indicated by circles.
[0034]
As shown in FIG. 3, the element changeover switch 25 includes an element changeover unit 25c composed of a total of 768 switch groups corresponding to the number of columns and rows of the probe 1, that is, 96 columns and 8 rows, 1D scanning switch 25a and 2D scanning switch 25b are provided.
[0035]
The 1D scan switch 25a is a total arranged at the position where 96 connection lines drawn out from the element switching unit 25c and 32 signal lines out of 64 signal lines with the transmission / reception changeover switch 24 intersect. 3072 (96 * 32) switch groups are provided.
[0036]
As shown in FIG. 3, 64 2D scan switches 25b correspond to the 1 to 8 column columns and rows of the element switching unit 25c, and 64 to 44 column columns and rows correspond to 64 columns. In total, 192 switch groups are provided, 64 corresponding to each of 89 to 96 columns and rows.
[0037]
FIG. 4 shows an external configuration of the convex probe type probe 1. This probe 1 is basically the same as a conventional probe (not shown), but a cable containing 768 signal lines in a probe body 31 in which elements are arranged in an opening 31a in 96 rows and 8 rows. 32 is connected. The probe main body 31 is provided with a rotary dial type operation unit 33 for rotating a specific element array.
[0038]
In the probe 1, in addition to the normal 2D scan area, the area constituting the 2D array can be 3D scanned. When the 3D scan region is enlarged, the total number of elements may be increased or the number of elements in the 2D array region may be increased.
[0039]
FIG. 5 shows the appearance of a modified probe 1A in which the number of elements of the 2D array is increased. This probe 1A has a configuration in which, for example, the number of elements in each of the columns belonging to the 44th to 52nd columns in the central portion of the 96 rows of element groups is increased. It has a bulging structure. The element group of 44 to 52 rows can be rotated by the rotation operation of the operation unit 33.
[0040]
  Next, referring to FIG. 6 to FIG. 9, the reconstruction of the 2D image by the 1D scan and the reconstruction of the high-definition 2D image and the 3D image by the 2D scan for the subject (not shown) using the probe 1 will be described. ExampleRefer to FIG. 3 and FIG.Detailed description.
[0041]
  First, a 1D scan is performed on the subject to obtain a 2D image. The image to be obtained at this time may be either one or both of a B-mode image (an image of a tissue structure in the body) and a Doppler image.
  The 1D scan will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of the changeover switch for the element configuration as shown in FIG.
  In order to perform 1D scanning, all of the 2D scanning switches 25b are turned off (non-conducting state).
  And by making all said element switching parts 25c into an ON state (conduction state),In the same rowElectrically connect the elements in each row(In other words, it effectively becomes a one-dimensional array)At the same time, a part of the 1D scan switch 25a is connected so that the first to thirty-second signals of the signals from the transmission / reception selector switch 24 are connected to the first to thirty-second columns of the ultrasonic vibration elements.ofTurn on the switch.
  Next, as described later, the above-described operation is sequentially performed by switching from 2 to 33 rows, 3 to 34 rows,..., 65 to 96 rows of the ultrasonic vibration elements by the 1D scanning switch 25a. Thus, an ultrasonic echo signal corresponding to 64 scan lines is obtained.
[0042]
At this time, the transmission / reception changeover switch 24 is switched so as to send a signal from the transmitter 20 to the element changeover switch 25, and all the 2D scanning switches 25b are turned off (non-conductive state).
[0043]
  In this state, by driving the transmitter 20, the delay-processed drive pulses are changed from 1 to 32 rows of the ultrasonic transducer, respectively.Sequentially switchedThe supplied ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic vibration element toward the subject.
[0044]
After the ultrasonic wave is transmitted, the transmission / reception selector switch 24 switches so that the signal from the element selector switch 25 is supplied to the preamplifier 26. Thus, the ultrasonic echo signal received by the ultrasonic transducer is sent to the preamplifier 26 via the element changeover switch 25 and the transmission / reception changeover switch 24. The preamplifier 26 amplifies the sent 32 ultrasonic echo signals and sends them to the beam formers BF1 to BF16.
[0045]
  At this time, the number of beamformers BF1 to BF16 to be used is the same as the number of parallel simultaneous receptions. However, in this embodiment, parallel simultaneous scanning is not performed during 1D scanning.(In other words, a sequential switching scan)The description will be made assuming that the beam formers BF2 to BF15 are not used.
[0046]
The beamformer BF1 performs a predetermined delay process on each of the 32 ultrasonic echo signals, and then adds the 32 signals after the delay process to form one ultrasonic echo signal. Send to Doppler processor 14.
[0047]
The echo processor 13 performs signal processing for the B mode on the added ultrasonic echo signal, obtains image information representing the internal structure, and sends it to the 3D processor 15 and the application processor 16.
[0048]
The Doppler processor 14 performs signal processing for Doppler on the added ultrasonic echo signal, obtains velocity information such as the flow velocity or the moving velocity of the tissue, and sends it to the 3D processor 15 and the application processor 16.
[0049]
The above operation is repeated a plurality of times to obtain ultrasonic echo signals corresponding to a plurality of scan lines. At this time, specifically, the 1D scan switch 25a is switched from 2 to 33, 3 to 34,..., 65 to 96, and the above operations are sequentially performed to obtain 64 scan lines. A corresponding ultrasonic echo signal is obtained.
[0050]
After the 1D scan is completed, a 2D scan is performed to obtain a 3D image. At this time, the image to be obtained may be either a B-mode image (an image of a tissue structure in the body), a Doppler image, or both.
[0051]
In order to perform 2D scanning, one set of switches from 1st to 8th, 44th to 52th, and 89th to 96th of the 2D scanning switch 25b is turned on, and the other switches are turned off. Put it in a state.
[0052]
At this time, if the 1st to 8th rows are turned on, the right side of the ultrasonic probe, if the 44th to 52nd rows are turned on, the center of the ultrasonic probe, and if the 89th to 96th rows are turned on, the probe 1 is turned on. A 2D scan is performed on the left side.
[0053]
At this time, the element switching unit 25c and the 1D scanning switch 25a are all turned off, and the elements in each row are electrically disconnected. Thus, the 64 signal lines from the transmission / reception selector switch 24 are connected to 64 elements each having 8 rows and 8 columns. In this state, when the transmitter 20 is driven, 64 drive pulses subjected to delay processing are respectively supplied to the ultrasonic vibration element, and ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic vibration element toward the subject.
[0054]
After the ultrasonic wave is transmitted, the transmission / reception selector switch 24 is switched so that the signal from the element selector switch 25 is supplied to the preamplifier 26. Thereby, the ultrasonic echo signal received by the ultrasonic transducer is sent to the preamplifier 26 via the element changeover switch 25 and the transmission / reception changeover switch 24.
[0055]
The preamplifier 26 amplifies the 64 ultrasonic echo signals sent to the beam formers BF1 to BF16 to which delay characteristics corresponding to different scan lines are given.
[0056]
The beam formers BF1 to BF16 perform predetermined delay processing set for each of the 64 ultrasonic echo signals, and then add the signals subjected to the 64 delay processing to form one ultrasonic echo signal. And sent to the echo processor 13 and the Doppler processor 14. The echo processor 13 performs signal processing for the B mode on the added ultrasonic echo signal, obtains image information representing the internal structure, and sends it to the 3D processor 15 and the application processor 16.
[0057]
The Doppler processor 14 performs signal processing for Doppler on the added ultrasonic echo signal, obtains velocity information such as a flow velocity or a moving velocity of the tissue, and sends it to the 3D processor 15 and the application processor 16.
[0058]
The above operation is repeated a plurality of times to obtain ultrasonic echo signals corresponding to a plurality of scan lines. At this time, specifically, the ultrasonic echo signal in the 3D region is obtained by changing the scanning characteristics by changing the delay characteristics installed in the transmission delay circuit 22 and the beam formers BF1 to BF16 and sequentially performing the above-described operations. Get.
[0059]
The 3D processor 15 and the application processor 16 form a display image based on the 1D scan information and the 2D scan information, and display the image on the display device 3 via the display unit 17.
[0060]
FIG. 8 and FIG. 9 show display devices when the 2D image by the 1D scan as described above and the 3D image by the 2D scan are reconstructed by the pulser / preamplifier unit 11, the waveform shaping circuit 12, the echo processor 13, and the Doppler processor 14, respectively. 3 shows a display example.
[0061]
FIG. 8 shows an example in which blood flow information of a living body by angio or the like is displayed in a 3D image on a 2D image of an organ of a subject. As a result, the positional relationship between the state of the subject's blood vessel running and the organ can be easily grasped. By simultaneously performing 1D scanning and 2D scanning in this manner, it becomes possible to display the central region in 3D image display. Needless to say, the 3D image is not necessarily limited to blood flow information.
[0062]
Although only 3D image display, of course, only 2D image display is possible, it is possible to easily grasp biological information by combining and displaying 2D image display and 3D image display at the same time.
[0063]
FIG. 9 shows an example of rotating the display image by the display device 3, and based on the rotation operation of the operation unit 33, the surface of the 2D image that is displayed in a fixed manner by overlapping the 3D image is rotated. . Thereby, it becomes easy to grasp the positional relationship of the internal structure of the subject. Conversely, the 3D image may be rotated.
[0064]
As described above, in the present embodiment, by limiting the 3D scan region to the vicinity of the center of the element array facing the opening of the probe 1, both the 3D image and the 2D image can be displayed. It is possible to simultaneously display a high-definition 2D image and a 3D image that is expected to be practically displayed at the center of the 2D image while maintaining a wide field of view of the convex probe as a 2D image.
[0065]
10 to 15 show various element configurations and driving examples.
[0066]
FIG. 10 shows the configuration of elements used in the probe 1 having the 1D array configuration. The independent drive element is not limited to a single element, and may be composed of a plurality of elements by forming a sub die.
[0067]
FIG. 11 shows a probe 1 having a 2D array configuration. The element is arranged in two dimensions. A sub die may be configured, and each element in FIG. 11 is driven independently. If only the sound field control in the lens direction is performed, the number of divisions of the 2D array can be reduced.
[0068]
FIG. 12 shows an example of driving an element using a 2D array. The 2D drive unit near the center drives each element independently to enable 3D scanning. In addition, by switching the two side portions of the 2D drive unit with the transmission / reception changeover switch 24 and the element changeover switch 25 as described above, a common drive portion is provided for each column or block, and the actual number of simultaneously driven elements The element driving is performed substantially in the same manner as the 1D scan or with a reduced number of divisions in the lens direction. If there is a margin in the number of drive elements, there is no need to perform common drive, and all elements may be driven independently.
[0069]
The 2D driving unit near the center can perform 3D scanning, and in the case of 2D scanning, the entire device can be driven to obtain a high-definition 2D image.
[0070]
FIG. 13 shows an example of driving an element in high-definition 2D scanning. That is, common driving is performed for every four elements in two rows in adjacent columns.
[0071]
FIG. 14 shows a configuration using element arrangements having different pitches. The overall configuration is a 2D array. A 2D drive unit near the center drives each element independently for 3D image reconstruction. In addition, the 1D driving units on both sides are configured with an element array having a pitch (rough pitch) different from that of the 2D driving unit for 2D image reconstruction.
[0072]
FIG. 15 shows a configuration example using element arrangements with different pitches. The 2D drive unit near the center is used for 3D image reconstruction, and the 1D drive unit on both sides has 2D image reconstruction. For this purpose, it is composed of a row-shaped element arrangement having a different pitch (rough pitch) from the 2D driving unit.
[0073]
The element configuration shown in FIG. 15 is intended to reduce the simultaneous drive elements by the common drive of the 2D array configuration of FIG. 12, and substantially reduce the simultaneous drive elements by reducing the number of divided elements on the array. I do.
[0074]
During 2D scanning, the number of drive elements in the 2D array unit is changed by switching with a switch in accordance with the pitch on both sides. If necessary, the number of simultaneous driving elements may be reduced by switching the common driving elements. Further, the entire array may be configured by combining a plurality of arrays having different pitches to form one element array as a whole. As described above, in the present embodiment, it is possible to form a 2D image by 1D scanning, a 3D image by 2D scanning, and a high-definition 2D image by various element configurations and various driving methods of the probe 1.
[0075]
In the example described above, all the rows in the same column are conducted during 1D scanning, but scanning is performed for each of a plurality of adjacent elements in the same column so that the number of rows is reduced to drive. Also good. In this case, the focus in the column direction during 1D scanning can be increased by changing the delay characteristics for each row.
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a two-dimensional image and a three-dimensional image by using a single ultrasonic probe without the need to carry around, improve operability, and improve the organ, blood vessel, etc. of the subject. An ultrasonic diagnostic apparatus in which in-vivo information can be easily grasped can be provided.
[0077]
In addition, according to the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus capable of easily reconstructing and displaying only a two-dimensional image or only a three-dimensional image, or reconstructing and displaying a high-definition two-dimensional image. can do.
[0078]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of simultaneously obtaining a two-dimensional image and a three-dimensional image according to the density of the division pitch of the ultrasonic transducer in the ultrasonic probe.
[0079]
In addition, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can obtain a two-dimensional or three-dimensional rotation image of a subject.
[0080]
Further, according to the present invention, a first switch group for supplying a driving signal for one-dimensional scanning, a first switch group for supplying a driving signal for two-dimensional scanning, a one-dimensional scanning, and a two-dimensional scanning To provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining a two-dimensional image and a three-dimensional image using a switching means including a third switch group that switches connection of a plurality of elements of an ultrasonic transducer. Can do.
[0081]
In addition, according to the present invention, a first ultrasonic transducer group having a two-dimensional arrangement of a plurality of ultrasonic transducers and a plurality of ultrasonic transducers at a coarser pitch than the first ultrasonic transducer group. It is possible to provide an ultrasonic probe capable of obtaining a two-dimensional image and a three-dimensional image with a configuration including the arranged second ultrasonic transducer group.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a probe and a pulsar / preamplifier unit of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a connection state of a transmission / reception selector switch and an element selector switch of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an external perspective view of a probe in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external perspective view of a modified probe in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a probe and a pulsar / preamplifier unit when performing 1D scanning and 2D scanning in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a connection state of a transmission / reception changeover switch and an element changeover switch when performing 1D scan and 2D scan in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an image display example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an image display example of a rotation state of a 2D image of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an element configuration of a probe having a 1D array structure in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an element configuration of a probe having a 2D array structure in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of driving by a probe having a 2D array structure in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of driving during 2D scanning by a probe having a 2D array structure in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an element configuration of probes having different pitches in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing another example of the element configuration of the probes with different pitches in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Probe
2 Main unit
3 Display device
11 Pulsa / Preamplifier unit
12 Waveform shaping circuit
13 Echo processor
14 Doppler processor
15 3D processor
16 Application processor
17 Display unit
20 Transmitter
21 Trigger pulse generator
22 Transmission / reception delay circuit
23 Pulsa
24 Transmission / reception selector switch
25 element selector switch
25a 1D scan switch
25b 2D scan switch
25c Element switching part
26 Preamplifier
31 Probe body
31a opening
33 Operation unit
BF1 to BF16 beamformer

Claims (5)

複数の超音波振動子を少なくとも一部で行列状に2次元的に配列した超音波プローブと、An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers are two-dimensionally arranged in a matrix at least partially;
前記超音波振動子を駆動するために、1次元走査用及び2次元走査用の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、Drive signal generating means for generating drive signals for one-dimensional scanning and two-dimensional scanning in order to drive the ultrasonic transducer;
前記駆動信号発生手段からの信号を、前記超音波プローブの所定の超音波振動子に供給するための切替手段と、Switching means for supplying a signal from the drive signal generating means to a predetermined ultrasonic transducer of the ultrasonic probe;
を備えた超音波診断装置において、In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記切替手段は、第1のスイッチ群、第2のスイッチ群及び第3のスイッチ群で構成されており、The switching means is composed of a first switch group, a second switch group, and a third switch group,
前記第1のスイッチ群が、前記駆動信号発生手段からの駆動信号のうち前記1次元走査用の駆動信号を前記第3のスイッチ群に送り、前記2次元走査用の駆動信号を前記第2のスイッチ群に送り、The first switch group sends the driving signal for one-dimensional scanning among the driving signals from the driving signal generating means to the third switch group, and sends the driving signal for two-dimensional scanning to the second switching group. To the switch group,
前記第2のスイッチ群は、1次元走査時には非導通状態となり、2次元走査時には導通となって前記2次元走査用の駆動信号を前記第3のスイッチ群に送り、The second switch group becomes non-conductive during one-dimensional scanning and becomes conductive during two-dimensional scanning, and sends the driving signal for two-dimensional scanning to the third switch group.
前記第3のスイッチ群は、前記複数の超音波振動子の個々に接続されており、前記1次元走査時には前記複数の超音波振動子を電気的に接続して前記第1のスイッチ群からの前記1次元走査用の駆動信号を供給し、前記2次元走査時には前記第2のスイッチ群からの前記2次元走査用の駆動信号を供給することを特徴とする超音波診断装置。The third switch group is connected to each of the plurality of ultrasonic transducers, and the plurality of ultrasonic transducers are electrically connected during the one-dimensional scanning to remove the first switch group from the first switch group. An ultrasonic diagnostic apparatus that supplies the driving signal for one-dimensional scanning and supplies the driving signal for two-dimensional scanning from the second switch group during the two-dimensional scanning.
前記切替手段は、前記複数の超音波振動子のうち全ての超音波振動子又は特定の超音波振動子を、同じ駆動条件で駆動するように前記切り替えを行うことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。  2. The switching unit according to claim 1, wherein the switching unit performs the switching so that all ultrasonic transducers or specific ultrasonic transducers among the plurality of ultrasonic transducers are driven under the same driving condition. The ultrasonic diagnostic apparatus as described. 前記切替手段は、前記複数の超音波振動子を前記複数の組に分け、前記複数の組のうち一部の組に含まれる複数の超音波振動子を共通駆動可能に接続するように切り替えることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。  The switching unit divides the plurality of ultrasonic transducers into the plurality of sets, and switches the plurality of ultrasonic transducers included in a part of the plurality of sets to be connected so as to be commonly driven. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1. 前記複数の超音波振動子は、前記複数の組に分かれて配列され、それらのうちの1つの組における超音波振動子の列と行の各ピッチは、他の組における超音波振動子の列と行の各ピッチよりも密に配列されており、
前記切替手段は、ピッチが密な組の超音波振動子を3次元像再構成用に切り替え、ピッチが粗な組の超音波振動子を2次元像再構成用に切り替えることを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。
The plurality of ultrasonic transducers are arranged in the plurality of sets, and the column of the ultrasonic transducer and the pitch of each row in one set are the columns of the ultrasonic transducers in the other set. And are arranged more densely than each pitch of the line,
The switching means switches a pair of ultrasonic transducers having a dense pitch for three-dimensional image reconstruction, and switches a group of ultrasonic transducers having a coarse pitch for two-dimensional image reconstruction. Item 4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to Item 3.
前記ピッチが密な組の超音波振動子が中央部に配列され、その両脇部に前記ピッチが粗な組の超音波振動子が配列されていることを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。  5. The ultrasonic transducer of a set with a dense pitch is arranged in a central portion, and an ultrasonic transducer of a set with a coarse pitch is arranged on both sides thereof. Ultrasonic diagnostic equipment.
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