JPH01110350A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位について
断層像を得たり、ドプラモードにおいて血流計測等を行
う超音波診断装置に関し、特に超音波送波において高精
度の送波フォーカスを得ると共に、Ｂモード用の探触子
を用いた状態で連続波ドプラによる血流計測を可能とす
る超音波診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波診断装置は、第９図に示すように。

超音波を送波すると共に受波するＢモード用の探触子１
と、この探触子１に送る送波パルス及び上記探触子１で
受波した反射波をそれぞれ整相する送受波整相回路２と
、上記探触子１に対して送波パルスを送る超音波送波回
路３と、上記探触子１で受波した反射波の取り込みを制
御する超音波受波制御回路４と、この取り込んだエコー
信号を増幅する検波回路５と、この増幅されたエコー信
号についてその輪郭を強調処理すると共にＡ／Ｄ変換す
るエコー強調回路６と、ドプラモードにおいて上記超音
波受波制御回路４で取り込んだドプラ信号についてドプ
ラシフト周波数の分布状態を調べる周波数分析器７と、
上記エコー強調回路６からのディジタル信号または周波
数分析器７からのディジタル信号を書き込むと共に読み
出してビデオ信号に変換するディジタルスキャンコンバ
ータ８と、このディジタルスキャンコンバータ８からの
ビデオ信号を超音波断層像または血流諸元として表示す
る表示装置９と、上記各構成要素を制御する制御回路１
０とから成っていた。

このような従来の超音波診断装置において、超音波送波
時の送波フォーカスを制御するには、第１０図に示すよ
うに、探触子１の内部に列状に配置された複数の振動子
１１，１１．・・・にそれぞれ接続された遅延線Ｄ工、
Ｄ２．・・・、ｐ、の遅延量を所定の値に設定して行っ
ていた。そして、上記の遅延線Ｄｉ〜Ｄ５は、送受波整
相回路２の内部に送波、受波共通に設けられていた。

また、打ち出しく送波）超音波のエネルギは。

被検体の診断部位によって変化させる必要があり、この
超音波のエネルギの制御を出力超音波パルス数によって
制御している。そして、この出力超音波パルス数の制御
は、第１０図に示すように、遅延線Ｄ１〜Ｄ、に入力す
る入力パルスＰｉによって行われていた。このとき、上
記遅延線Ｄ□〜Ｄ、からは出力ｐ、、　ｐ、が出力され
、この出力ｐ、、　ｐ３が探触子１の各振動子１１，１
１．・・・にそれぞれ入力して駆動していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来の送波フォーカスの制御におい
ては、その送波フォーカスの精度は、上記遅延線Ｄ□〜
Ｄ、そのものの精度に依存するものであった。従って、
各遅延線ＤＬ−Ｄ、に設定する遅延量の精度を向上して
送波フォーカスの精度を高くするには、上記遅延線Ｄ１
〜Ｄ、自体を高精度に作らなければならず、高価になる
ものであった。

また、超音波のエネルギの制御における出力超音波パル
ス数の制御においては、上記遅延線Ｄ１〜Ｄ５はその周
波数特性の良いものを使用しなければならないが、遅延
線Ｄｉ〜Ｄ５の周波数特性が高帯域にまで伸びていない
場合には、その遅延線Ｄ１〜Ｄ、の出力が入力パルスＰ
ｉに追従することができないので１例えば第１１図（ｃ
）に示すように、特性の悪い出力Ｐ、は立上り及び立下
がりがなまった波形となってしまうものであった。従っ
て、探触子１の振動子１１，１１．・・・を駆動するの
に十分なパルス出力が得られず、所要の診断部位の検査
に必要な超音波反射信号を得ることができないものであ
った。

さらに、遅延線Ｄ１〜Ｄ、は送波、受波共通に設けられ
ているので、被検体内からの反射波の受渡のための遅延
を得るのに、送波と同一の遅延線Ｄ１〜Ｄ５をそれぞれ
用いることとなり、例えば連続波ドプラ送波を行う場合
は、送受波間で送波の信号がそのまま受波の信号にまわ
り込んでしまうクロストークが生ずることがあった。従
って、被検体からの反射波の受波信号が送波信号の中に
埋もれてしまい、ドプラの反射エコーが消されてしまう
ことがあった。このことから、連続波ドプラによる血流
計測ができないものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決する本発明の手段は、Ｂモード用の
探触子を用いて超音波を被検体内に打ち出すと共にその
反射波を受波し、得られたエコー信号またはドプラ信号
をディジタル化してディジタルスキャンコンバータに書
き込むと共に読み出し、このディジタルスキャンコンバ
ータからの出力信号をアナログ信号に変換して表示装置
に表示する超音波診断装置において、上記探触子に対し
て送波パルスを送る超音波送波回路と、上記探触子で受
波された反射波を入力して整相する超音波受波整相回路
とを別個に構成して探触子に接続し、上記超音波送波回
路内の超音波送波フォーカス制御回路を、最小遅延単位
の周期のクロックと遅延データから超音波の打ち出し遅
延時間を設定する遅延量計数用カウンタと、超音波パル
スデータを計数して打ち出し時の超音波エネルギを設定
する送波パルス数計数用カウンタと、これら両カウンタ
の出力によって探触子の振動子を駆動する超音波発生用
パルスを発生する送波パルス発生回路とで構成してなり
、上記Ｂモード用の探触子によりＢモード送波１Ｍモー
ド送波、パルスドプラ送波及び連続波ドプラ送波が行え
るようにした超音波診断装置によってなされる。

〔作　用〕

このように構成された超音波診断装置は、超音波送波回
路と超音波受波整相回路とを別個に構成してそれぞれ探
触子に接続したので、例えば連続波ドプラ送波を行う場
合には、超音波の送波と受波とを分離することができ、
送受波間のクロストークを防止するととができる。

また、超音波のエネルギの制御における出力超音波パル
ス数の制御においては、装置の制御回路から、最小遅延
単位の周期のクロックとディジタル超音波遅延データが
超音波送波回路内に設けられた超音波送波フォーカス制
御回路の遅延量計数用カウンタに入力される。この遅延
量計数用カウンタは、前記クロックを計数して超音波の
打ち出し遅延時間に対応する信号を出力する。一方、装
置の制御回路から、超音波パルスデータが送波パルス数
計数用カウンタに入力される。この送波パルス数計数用
カウンタは、前記パルスデータを計数して打ち出し時の
超音波エネルギに対応する信号を出力する。そして、前
記両カウンタの出力が送波パルス発生回路に入力される
。この送波パルス発生回路は、前記両カウンタの出力に
基づいた振動子駆動用パルスを出力する。この振動子駆
動用パルスを探触子の振動子に印加して駆動することに
より、遅延線を用いないで送波フォーカス用の遅延をデ
ィジタル的に行うことができる。従って、遅延量の正確
な設定が容易になると共に、高精度の送波フォーカスを
得ることができる。

さらに、前記ディジタル的に設定された立上がり及び立
下がり特性のよい超音波パルスデータを計数して打ち出
し時の超音波エネルギを設定するので、所要の診断部位
の検査に適切な超音波反射信号を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例の概略構
成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超
音波を利用して被検体の診断部位について断層像を得た
り、ドプラモードにおいて血流計測等を行うもので、第
１図に示すように、超音波を送波すると共に受波するＢ
モード用の探触子１と、この探触子１に対して送波パル
スを送る超音波送波回路３と、上記探触子１で受波した
反射波を取り込んで整相する超音波受渡整相回路４′と
、この取り込んだエコー信号を増幅する検波回路５と、
この増幅されたエコー信号についてその輪郭を強調処理
すると共にＡ／Ｄ変換するエコー強調回路６と、ドプラ
モードにおいて上記超音波受波整相回路４′で取り込ん
だドプラ信号についてドプラシフト周波数の分布状態を
調べる周波数分析器７と、上記エコー強調回路６からの
ディジタル信号または周波数分析器７からのディジタル
信号を書き込むと共に読み出してビデオ信号に変換する
ディジタルスキャンコンバータ８と、このディジタルス
キャンコンバータ８からのビデオ信号を超音波断層像ま
たは血流諸元として表示する表示装置ｉ９と、上記各構
成要素を制御する制御回路１０とから成っている。

上記超音波送波回路３は、第２図に示すように、発振器
１２と、遅延クロック作成回路１３と、遅延データラッ
チ回路１４と、マルチプレクサ１５と、超音波送波フォ
ーカス制御回路１６とから成っている。

上記遅延クロック作成回路１３は１例えば第３図に示す
ように、タップ付遅延線１７とマルチプレクサ１８とか
ら成っており、発振器１２で発振されたクロックＧＫを
最小遅延単位の時間差ΔＴ（第４図（ａ）参照）だけ前
記タップ付退延線１７により遅延させ、マルチプレクサ
１８を介して、例えば第４図に示すような最小遅延単位
の時間差ΔＴを有する遅延クロックを発生する。この遅
延クロックは、その周波数を、例えば超音波送波周波数
の２倍とし、その１周期を最小遅延単位ΔＴで分割して
複数のパルスを形成したものである。

第４図は、前記１周期を４つに等分する最小遅延単位へ
Ｔとした４種類の遅延クロックＧＫ、〜ＣＫ４を発生す
る場合である。

上記遅延データラッチ回路１４は、第１図に示す制御回
路１０から送られてくる遅延データＤＳを一時ラッチし
ておくためのものである。

前記マルチプレクサ１５は、上記遅延クロック作成回路
１３からの４種類の遅延クロックＣＫ１〜ＣＫ、の中か
ら遅延データＤＳに応じてどの遅延クロックＣＫｉを使
用するかを選択するためのものである。

そして、前記超音波送波回路３から送波パルスが探触子
１に送られ、探触子１から超音波パルスが被検体に向け
て放射される。そして、放射された超音波パルスは、被
検体で反射されて前記探触子１に受波される。この探触
子１で受波された反射波（以下、エコーという）は、超
音波受波整相回路４′に送られて整相され、検波回路５
で増幅される。この増幅されたエコー信号は、エコー強
調回路６によりその輪郭が強調処理されると共にアナロ
グ・ディジタル変換される。このディジタル化された信
号は、ディジタルスキャンコンバータ８によりビデオ信
号に変換されて表示装置１９に超音波断層像となって表
示される。また、ドプラモードにおいては、上記超音波
受波整相回路４′で整相されたドプラ信号は１周波数分
析器７によりドプラシフト周波数の分布状態が調べられ
、このドプラシフト周波数の信号がディジタルスキャン
コンバータ８に送られ、表示装置９に血流速度等の血流
諸元が表示されるようになっている。

ここで１本発明においては、前記超音波送波回路３と超
音波受波整相回路４′とは、別個に構成されており、そ
れぞれ探触子１に接続されている。

従って、例えば連続波ドプラ送波を行う場合に。

超音波の送波と受波とを分離することができる。

また、上記超音波送波回路３内の超音波送波フォーカス
制御回路１６は、第５１！ｌに示すようＫ、遅延量計数
用カウンタ１９と、送波パルス数計数用カウンタ２０と
、送波パルス発生回路２１とからなっている。

そして、上記遅延量計数用カウンタ１９には、第２図に
示すマルチプレクサ１５から送られて来る４種類の遅延
クロックＣＫ、〜ＣＫ４の中から遅延データＤＳに応じ
て選択された遅延クロックＣＫｉが入力され、この遅延
クロックＣＫｉが遅延データＤＳによる遅延時間分だけ
計数された後、次段の送波パルス発生回路２１へ送波パ
ルス出力開始信号が出力される。一方、第１図に示す制
御回路１０から送波パルス数データＰＮが送波パルス数
計数用カウンタ２０に入力され、その送波パルス数デー
タＰＮを計数して打ち出し時の超音波エネルギに対応す
る信号（Ｐ　Ｓ）が出力され、次段の送波パルス発生回
路２１に入力される。さらに、この送波パルス発生回路
２１には、上記制御回路１０から連続波制御信号ＣＷが
入力される。

この連続波制御信号ＣＷは、ドプラモードにおいて連続
波ドプラ送波を行うためのものである。そして、上記送
波パルス発生回路２１は、前記両カウンタ１９，２０の
出力信号に基づいた送波パルス（振動子駆動用パルス）
ＣＰを出力する。

また、上記送波パルス発生回路２１は、第６図に示すよ
うに、遅延カウンタ２２と、Ｔタイプ・フリップ・フロ
ップ（以下ｒＴタイプＦ、ＦＪと略称する）２３と、Ａ
ＮＤゲート２４と、ＯＲゲート２５とから成っている。

そして、第２図に示すマルチプレクサ１５からの遅延ク
ロックＣＫｉを遅延カウンタ２２で遅延時間分だけ計数
して次段のＴタイプＦ、Ｆ２３へ入力し、第７図（ａ）
及び（ｆ）に示すように、遅延クロックＣＫｉを分周し
て２倍の周期（１／２の周波数）に戻して、送波パルス
ＣＰとして出力するようになっている。

次に１以上のように構成された超音波送波フォーカス制
御回路１６における送波パルス数の制御動作について、
第７図及び第８図のタイミング線図を参照して説明する
。ここで、第７図はＢモード送波１Ｍモード送波及びパ
ルスドプラ送波の場合の制御動作について示しており、
第８図は連続波ドプラ送波の場合の制御動作について示
している。

まず、連続波ドプラ送波以外の場合は、第７図（ｂ）に
示すように、第１図に示す制御回路１０からの連続波制
御信号ＣＷは“Ｌ”　（ロー）とされている、この連続
波制御信号ＣＷは、第５図に示すように、超音波送波フ
ォーカス制御回路１６内の送波パルス発生回路２１に入
力し、第６図に示すＯＲゲート２５の一方の入力は′Ｌ
”となる。

このとき、第５図に示す送波パルス数計数用カウンタ２
０から出力される送波パルス停止信号ＰＳは、第７図（
ｄ）に示すように、′Ｈ”　（ハイ）とされている、こ
の送波パルス停止信号ＰＳは。

送波パルス発生回路２１に入力し、第６図に示すＡＮＤ
ゲート２４の一方の入力はＨ”となる。

この状態で、第２図に示すマルチプレクサ１５からの遅
延クロックＣＫｉを第６図に示す遅延カウンタ２２で遅
延時間分だけ計数することにより。

所定のタイミングで該遅延カウンタ２２から第７図（Ｑ
）に示すようにキャリ信号ＣＲ，が出力され、ＡＮＤゲ
ート２４の他方の入力もＨ”となる。これにより、上記
ＡＮＤゲート２４は送波パルス停止信号ＰＳとキャリ信
号ＣＲ，のＡＮＤをとって“Ｈ”を出力し、この出力“
Ｈ”が次のＯＲゲート２５の他方の端子へ入力して前記
連続波制御信号ＣＷとＯＲがとられ、第７図（ｅ）に示
すように、このタイミングでリセット入力ＣＲユが“Ｈ
”となって出力される。そして、このリセット入力ＣＲ
１は、第６図に示すＴタイプＦ、Ｆ２３のリセット端子
Ｒに入力する。こめＴタイプＦ、Ｆ２３では、上記リセ
ット人力Ｃ’Ｒ１が入力した後の最初の遅延クロックＣ
Ｋｉの立上がりにより、第７図（ｆ）に示すように、上
記遅延クロックＣＫｉを分周して２倍の周期とした送波
パルスＣＰを出力する。その後、この送波パルスＣＰは
、第２図に示すように、探触子１に送出され、その内部
の振動子に印加される。これにより、上記振動子は上記
送波パルスＣＰによって駆動され、遅延線を用いないで
送波フォーカス用の遅延をディジタル的に行うことがで
きる。

その後、上記送波パルスＣＰは、第５図に示すように、
探触子１に送出されると共に、超音波送波フォーカス制
御回路１６内で送波パルス数計数用カウンタ２０のクロ
ック入力に入力される。この送波パルス数計数用カウン
タ２０では、上記入力した送波パルスＣＰを所定回数だ
け計数した後に、第７図（ｄ）に示すように、送波パル
ス停止信号ＰＳを１１　Ｌ”として出力する。すると、
第６図において、ＡＮＤゲート２４の一方の入力が“Ｌ
”となるので、上記ＡＮＤゲート２４の出力は“Ｌ”と
なり、ＯＲゲート２５の出力も“Ｌ”となる。従って、
第７図（ｅ）に示すように、このタイミングでリセット
入力ＣＲ□がＬｔＬ”となって出力される。そして、こ
の“Ｌ”のリセット入力ＣＲ１が第６図に示すＴタイプ
Ｆ、Ｆ２３のリセット端子Ｒに入力し、第７図（ｆ）に
示すように、送波パルスＣＰが停止する。

次に、連続波ドプラ送波の場合は、第８図（ｂ）に示す
ように、第１図に示す制御回路１０からの連続波制御信
号ＣＷは“Ｈｐｔとされる。この連続波制御信号ＣＷは
、第５図に示すように、超音波送波フォーカス制御回路
１６内の送波パルス発生回路２１に入力し、第６図に示
すＯＲゲート２５の一方の入力は１１　ＨＮとなる。こ
のとき、第５図に示す送波パルス数計数用カウンタ２０
からの送波パルス停止信号ＰＳは、第８図（ｄ）に示す
ように、”ｎｏｔ　ｃａｒｅ”とされている。この状態
で。

第２図に示すマルチプレクサ１５からの遅延クロックＣ
Ｋｉを第６図に示す遅延カウンタ２２で遅延時間分だけ
計数することにより、所定のタイミングで該遅延カウン
タ２２から第８図（ｃ）に示すようにキャリ信号ＣＲ，
が出力される。これにより、ＡＮＤゲート２４は上記送
波パルス停止信号ＰＳとキャリ信号ＣＲ，のＡＮＤをと
り、このＡＮＤゲート２４からの出力と上記連続波制御
信号ＣＷとでＯＲゲート２５がＯＲをとり、第８図（ｅ
）に示すように、このタイミングでリセット入力ＣＲ工
が“Ｈ”となって出力される。そして、このリセット入
力ＣＲ１は、第６図に示すＴタイプＦ、Ｆ２３のリセッ
ト端子Ｒに入力する。このＴタイプＦ、Ｆ２３では、上
記リセット入力ＣＲ１が入力した後の最初の遅延クロッ
クＣＫｉの立上がりにより、第８図（ｆ）に示すように
、上記遅延クロックＣＫｉを分周して２倍の周期とした
送波パルスＣＰを出力する。その後、この送波パルスＣ
Ｐは、第２図に示すように、探触子１に送出され、その
内部の振動子に印加される。これにより、上記振動子は
上記送波パルスＣＰによって駆動され、遅延線を用いな
いで送波フォーカス用の遅延をディジタル的に行うこと
ができる。

この場合、第８図（ｂ）に示すように連続波制御信号Ｃ
Ｗは常にＩＩ　Ｈ＃ｊであると共に、第８図（ｄ）に示
すように送波パルス停止信号ＰＳは”ｎｏｔ　ｃａｒｅ
”とされているので、第８図（ｅ）に示すように、第６
図に示すＴタイプＦ、Ｆ２３のリセット端子Ｒに入力す
るリセット入力ＣＲ１はその後継続して′Ｈ″の状態と
される。従って、第８図（ｆ）に示すように、超音波の
フォーカスに応じた所定時間の遅延量が与えられた連続
的な送波パルスＣＰが送波される。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、超音波送波回路
３と超音波受波整相回路４′とを別個に構成してそれぞ
れ探触子１に接続したので、ドプラモードにおいて連続
波ドプラ送波を行う場合にも、超音波の送波と受波とを
分離することができ。

送受波間のクロストークを防止することができる。

従って、従来のように被検体からの反射波の受波信号が
送波信号に埋もれてドプラの反射エコーが消されてしま
うことをなくし、Ｂモード用の探触子１を用いた状態で
連続波ドプラによる血流計測を行うことができる。

また、超音波送波回路３内の超音波送波フォーカス制御
回路１６を、遅延量計数用カウンタ１９と送波パルス数
計数用カウンタ２０と送波パルス発生回路２１とで構成
したので、従来のように高精度の遅延特性を有する遅延
線を用いないで、送波フォーカス用の遅延をディジタル
的に行うことができる。従って、遅延量の正確な設定が
容易となると共に、高精度の送波フォーカスを得ること
ができる。さらに、上記ディジタル的に設定された立上
り及び立下がり特性の遅延パルスを送波し、かつ、超音
波パルスデータを計数して打ち出し時の超音波エネルギ
を設定するので、所要の診断部位の検査に適切な超音波
反射信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例の概略構
成を示すブロック図、第２図はその超音波送波回路の内
部構成を示すブロック図、第３図は上記超音波送波回路
内の遅延クロック作成回路の内部構成を示すブロック図
、第４図は上記遅延クロック作成回路により作成される
遅延クロックを示す波形図、第５図は上記超音波送波回
路内の超音波送波フォーカス制御回路の内部構成を示す
ブロック図、第６図は上記超音波送波フォーカス制御回
路内の送波パルス発生回路の内部構成を示すブロック図
、第７図は超音波フォーカス制御回路における連続波ド
プラ送波以外の場合の送波パルス数の制御動作を示すタ
イミング線図、第８図は連続波ドプラ送波の場合の送波
パルス数の制御動作を示すタイミング線図、第９図は従
来の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図、第１
０図は従来例における超音波送波フォーカスの制御を示
す回路図、第１１図は従来例において出力超音波パルス
の波形がなまったものとなることを示す説明図である。 １・・・探触子、　３・・・超音波送波回路、　４′・
・・超音波受渡整相回路、　５・・・検波回路、　６・
・・エコー強調回路、　７・・・周波数分析器、　８・
・・ディジタルスキャンコンバータ、　９・・・表示装
置、１０・・・制御回路、　１６・・・超音波送波フォ
ーカス制御回路、　　１９・・・遅延量計数用カウンタ
、　２０・・・送波パルス数計数用カウンタ、　２１・
・・送波パルス発生回路、　２２・・・遅延カウンタ、
　　２３・・・ＴタイプＦ、Ｆ、　２４・・・ＡＮＤゲ
ート、　２５・・・ＯＲゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｂモード用の探触子を用いて超音波を被検体内に打ち
   出すと共にその反射波を受波し、得られたエコー信号ま
   たはドプラ信号をディジタル化してディジタルスキャン
   コンバータに書き込むと共に読み出し、このディジタル
   スキャンコンバータからの出力信号をアナログ信号に変
   換して表示装置に表示する超音波診断装置において、上
   記探触子に対して送波パルスを送る超音波送波回路と、
   上記探触子で受波された反射波を入力して整相する超音
   波受波整相回路とを別個に構成して探触子に接続し、上
   記超音波送波回路内の超音波送波フォーカス制御回路を
   、最小遅延単位の周期のクロックと遅延データから超音
   波の打ち出し遅延時間を設定する遅延量計数用カウンタ
   と、超音波パルスデータを計数して打ち出し時の超音波
   エネルギを設定する送波パルス数計数用カウンタと、こ
   れら両カウンタの出力によって探触子の振動子を駆動す
   る超音波発生用パルスを発生する送波パルス発生回路と
   で構成してなり、上記Ｂモード用の探触子によりＢモー
   ド送波、Ｍモード送波、パルスドプラ送波及び連続波ド
   プラ送波が行えるようにしたことを特徴とする超音波診
   断装置。