JPH01181854A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH01181854A
JPH01181854A JP63007022A JP702288A JPH01181854A JP H01181854 A JPH01181854 A JP H01181854A JP 63007022 A JP63007022 A JP 63007022A JP 702288 A JP702288 A JP 702288A JP H01181854 A JPH01181854 A JP H01181854A
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echo
area
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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
断層像を得る超音波診断装置に関し、特に診断領域を深
さ方向に複数に区分して多段フォーカスを行う場合にお
いて各領域の境界で受信エコー信号が不連続となること
なく画質を向上できる超音波診断装置に関する。′ (従来の技術] 従来のこの種の超音波診断装置は、第3図に示すように
、複数の振動子素子1,1.・・・が−列状に配列され
超音波を送受波する探触子2と、上記各振動子素子1に
印加する送波パルス信号に所定の遅延時間を与える送波
用遅延回路3と、上記各振動子素子1からの受波信号に
所定の遅延時間を与えて位相を揃えた後に加算して信号
を出力する受波用遅延回路及び加算器から成る整相回路
5と、この整相回路5で整相された信号を検波する検波
器6と、この検波器6からの受波信号を記憶するメモリ
回路7と、このメモリ回路7からの出力信号を画像とし
て表示する表示器8とを有し、診断領域を深さ方向に複
数に区分してそれぞれの領域に対応して超音波ビームの
送受波の収束点及び探触子2の口径を定め断層像を得る
ようになっていた。なお、第3図において、符号9は上
記各構成要素を制御する制御回路である。
そして、上記各振動子素子1に印加する送波パルス信号
及び各振動子素子1からの受波信号に遅延時間を与える
ことによって、送波ビーム、受波ビームのそれぞれの収
束点を所定の場所に移動させる。この動作制御は、上記
制御回路9により超音波ビームを送波する直前のわずか
な時間で行うことが可能である。また、この動作は、超
音波ビームの放射周期ごとに行うようになっている。こ
のような構成により、送波パルスごとに所定の場所に送
波ビーム及び受波ビームを収束させる。そして、上記整
相回路5から送受波とも収束された受波信号が出力され
、検波器6を介してメモリ回路7へ入力する。このメモ
リ回路7からは、送受波とも焦点移動された受波信号が
出力され、表示器8へ入力して断層像が表示される。
ここで、上記メモリ回路7は、第4図に示すように、検
波器6からの受波信号を記憶するための例えば三個のラ
インメモリ10a、lob、10Cと、これらのライン
メモリ10a〜10cにそれぞれ接続され各ラインメモ
リ10a〜10cを切り換える切換回路11a、llb
、llcとから構成されている。そして、各ラインメモ
リ10a、10b、10cには、第3図に示す制御回路
9からそれぞれ書込み読出しクロックcpi、 cp、
、 cp、が入力し、各切換回路11 a、 1 l 
b。
11cには、同じく制御回路9からそれぞれ制御信号W
、、W、、W3が入力するようになっている。
なお、上記メモリ回路7の動作を示す第5図において、
Tはパルス繰り返し周期、Nは送波ビーム及び受波ビー
ムの収束点の移動点数、tは続出時間であり、各制御信
号W0〜W3が“1”ならば第4図の各切換回路11a
〜llcは導通であり、“0”ならば非導通である。
このような状態において、超音波ビームの方向を固定し
、送波ビームの収束点を診断領域の深さ方向に対応して
N(例えばN=3)点移動させ、探触子2から超音波ビ
ームを送波する。そして、被検体の診断部位から反射し
たエコー信号を探触子2で受波し、その受波信号を整相
回路5及び検波器6を介してメモリ回路7へ入力し、そ
れぞれの受波信号を第4図に示す各ラインメモリloa
10b、10cに深さ方向に対応して書き込む。
その後、第5図に示すように、書き込みより早い読出し
クロックCP1〜CP3で上記各ラインメモリ10a〜
10cの内容を読み出し、第3図に示す表示器8に表示
する。このとき、第5図に示す読み出し区間で、それぞ
れの制御信号W、、W、。
W3により第4図に示す各切換回路11a〜11Cをオ
ン、オフして時系列的に読み出すことにより、上記メモ
リ回路7からの出力は、超音波ビームの送受波の焦点を
移動されたことになる。
このように、深さ方向の異なる複数の診断領域に対応し
て超音波ビームの収束点を移動させ、この収束点に対応
する複数の領域における受信エコー強度の関係を示すと
、第6図のようになる。図において、横軸は診断領域に
おける深さ方向の距離2を表し、縦軸は受信エコー強度
を表しており、例えば深さ方向の特定の点Zis Zz
s Zaに超音波ビームを収束させ、この収束点に対応
して適宜の幅で三つの領域x、n、mに区分して、各領
域1、n、Hにおける受信エコー強度を示したものであ
る。ここで、媒体が水で減衰率が−様な場合は、受信エ
コー強度のカーブは実線の曲線C工。
021 asで示すようになり、各領域1.II、mの
境界線Q、、Q、を図示のように定めると、受信エコー
強度の曲線a1.c、、c、は上記境界線Q11a2上
で交わり、各領域間で連続性を有している。
しかし、生体としての被検体中での受信エコーの強度は
、水中とは異なって減衰率の相違する臓器などの影響を
受けて、例えば第6図に示すように、TGC増幅器を設
けていても各領域1.n、mにおいて破線の曲線a、 
 、  2” 、c3’で示すよC うに変化する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来のこの種の超音波診断装置においては、第
4図に示すメモリ回路7の各ラインメモリ10a〜10
cに書き込まれた内容を各切換回路11 a〜llcを
単にオン、オフして時系列的に読み出すだけであるので
、第6図に示す診断領域における深さ方向の各領域r、
n、mの境界線Q、、Q2は固定されたままであった。
従つ工、上述のように被検体中での受信エコーの強度が
各領域i、n、mにおいて実線の曲線C工t Oat 
03から破線の曲線01′g  % t 03’のよう
に変化することにより、例えば領域■と■との境界線Q
ユ上で曲線01′と曲線02′(第6図では点z2より
左側において実線の曲線C2と重なっている)とが交わ
らず不連続となり、また領域■と■との境界線Ω□上で
曲線02′と曲線03′(第6図では点z1より左側に
おいて実線の曲線C3と重なっている)とが交わらず不
連続となるものであった。
このことから、診断領域を深さ方向に複数に区分して多
段フォーカスを行った場合に、各領域!。
■、■の境界において受信エコー信号が不連続となり、
得られた画像には上記の境界で明るさ及びコントラスト
などに段差が生じるものであった。
そして、これが画像上で線状のゴーストとして現われ、
画像が見にくくなるものであった。この得られた断層像
は画像診断のに供せられることから、その改善が望まれ
ていた。
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。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、複数の振動子素子が一列状に配列され超
音波を送受波する探触子と、上記各振動子素子に印加す
る送波パルス信号に所定の遅延時間を与える送波用遅延
回路と、上記各振動子素子からの受波信号に所定の遅延
時間を与えて位相を揃え加算して出力する整相回路と、
この整相回路で整相された信号を検波する検波器と、こ
の検波器からの受波信号を記憶するメモリ回路と、この
メモリ回路からの出力信号を画像として表示する表示器
とを有し、診断領域を深さ方向に複数に区分してそれぞ
れの領域に対応して超音波ビームの送受波の収束点及び
探触子の口径を定め一層像を得る超音波診断装置におい
て、上記メモリ回路は、検波器から出力される各領域の
受波信号を記憶する記憶部と、この記憶部からそれぞれ
の受波信号を読み出し上記各領域の境界と定めるべき近
傍において隣接する領域の受波信号の強度が同一となる
ところを検出して境界と定める論理回路とで構成した超
音波診断装置によって達成される。
【作 用〕
このように構成された超音波診断装置は、メモリ回路内
の記憶部で検波器から出力された深さ方向の各領域の受
波信号を記憶し、この記憶部から読み出したそれぞれの
受波信号を論理回路に入力し、この論理回路で上記各領
域の境界と定めるべき近傍において隣接する領域の受波
信号の強度が同一となるところを検出して境界と定める
ものである。 例えば、前述の第6図において、装置の
T G C(Time Ga1n Control)曲
線やその他表示系までの受波信号の利得を、深さ2.に
て領域Iと■との境界線怠、上で実線の曲線c1と08
とが交わるようにし、深さZsにて領域■と■との境界
線Q、上で実線の曲線C2と03とが交わるように定め
であるとする。この場合に、生体としての被検体の組織
が一様でなく、一部では生体の平均値と異なる分布のた
め受信エコー強度のカーブが上記の曲線C1t C2p
 c3と異なり、破線の曲線0、’ 、Q、’ 、Q3
’のようになったとする。このとき、上記境界線Q1.
Q、の近傍にて、すなわち深さZ4t zsの近辺にお
いて、曲線c 11と03′とが交わる点及び曲線02
′ と03′ とが交わる点を求める。いま、上記曲線
01′ とc 、 I とが点aで交わるとすると、こ
の点aに対応する深さ2、′のところに領域Iと■の新
しい境界線Q□′を定め、上記曲線02′ とc 、 
I とが点すで交わるとすると、この点すに対応する深
さz 、 Iのところに領域■と■の新しい境界線Q、
I を定めるものである、これにより、各領域1.II
、mの境界で受信エコー信号が不連続となるのを除去す
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におけるメモリ回
路の内部構成の実施例を示すブロック図である0本発明
の超音波診断装置の全体構成は、第3図に示す従来例と
同様であり、探触子2と、送波用遅延回路3と、受波用
遅延回路及び加算器から成る整相回路5と、検波器6と
、メモリ回路7と、表示器8とを有して成る。なお、符
号9は制御回路である。
上記探触子2は、被検体の診断部位に対して超音波を送
受波するもので、例えば短冊状に形成された複数の振動
子素子1,1.・・・が−列状に配列されている。送波
用遅延回路3は、上記探触子2の各振動子素子1,1.
・・・に印加する送波パルス信号に所定の遅延時間を与
えるもので、制御回路9により上記の遅延時間が所定の
値に設定されるようになっており、その内部には送波用
ドライバ回路を有している。整相回路5は、受波用遅延
回路及び加算器を有しており、上記探触子2の各振動子
素子1,1.・・・からの受波信号に所定の遅延時間を
与えて位相を揃え加算して出力するもので。
制御回路9により上記の遅延時間が所定の値に設定され
るようになっており、その内部には受波用高周波増幅回
路を有している。なお、この整相回路5は、上記受波用
遅延回路と加算器との組合せ以外の構成、例えばタップ
付遅延線と電圧−電流変換器とを組合せたものやディジ
タル式のものでもよい、検波器6は、上記整相回路5で
整相された信号を検波するものである。メモリ回路7は
、上記検波器6からの受波信号を制御回路9の制御によ
り記憶すると共に読み出すもので、例えば上記受波信号
をA/D変換したディジタル信号を書き込み、読み出す
ディジタルメモリとされている。
表示器8は、上記メモリ回路7からの出力信号を画像と
して表示するもので、例えばNTSC方式の標準ビデオ
モニタから成る。
そして、第6図に示す従来例と同様に、診断領域を深さ
方向に例えば三つの領域t、u、mに区分し、それぞれ
の領域I、I1.Hに対応して超音波ビームの送受波の
収束点及び探触子2の口径を定め、深さ方向で連続した
信号として断層像を得るようになっている。
ここで、本発明においては、上記メモリ回路7は、第1
図に示すように、記憶部1oと論理回路12とから成る
。記憶部10は、第3図に示す検波器6から出力される
深さ方向の各領域1.II。
■の受波信号を記憶するもので、第一のラインメモリj
Oaと第二のラインメモリ10bと第三のラインメモリ
10cとを並列に設けて成る。・なお。
各ラインメモリI Q a g I Q b ) 10
 cには、第3図に示す制御回路9からそれぞれ書込み
読出しクロックcp、、cp、、cpaが入力するよう
になっている。論理回路12は、上記記憶部1oの各ラ
インメモリ10a、10b、10aからそれぞれの領域
の受波信号を読み出し、上記各領域l。
■、■の境界と定めるべき近傍において隣接する領域の
受波信号の強度が同一となるところを境界と定めるもの
で、第一のラインメモリ10aに直列に接続された第一
のゲート13aと、第二のラインメモリ10bに直列に
接続された第二のゲート13bと、第三のラインメモリ
10cに直列に接続された第三のゲート13cと、上記
第一〜第三のゲート13a〜13cに並列に接続された
第四のゲート13d及び第五のゲート13eと、上記第
四のゲート13dに接続された第一のコンパレータ14
aと、上記第五のゲート13eに接続された第二のコン
パレータ14bと、上記第一のコンパレータ14aに接
続された第一のフリップフロップ15aと、上記第二の
コンパレータ14bに接続された第二のフリップフロッ
プ15bと。
さらに第三のフリップフロップ15cとから成る。
次に、このように構成されたメモリ回路7の動作を第2
図を参照して説明する。まず、第3図に示す探触子2か
ら超音波ビームを同じ方向に送信する毎に、第2図(a
)に示す深さ方向の領域l。
■、■に対応した収束点と上記探触子2の口径が定まり
、それぞれの領域1.II、mからの受波信号は第3図
に示す検波器6を介して記憶部10の第一〜第三のライ
ンメモリ10a〜10cに順次記憶される。ここで、第
2図(a)は診断領域の深さ方向(すなわち時間)と受
信エコー信号5itsat s3の強度との関係を示す
もので、それぞれの受信エコー信号811 Sat S
mは、各領域I。
n、mからの診断情報をとるべく送受波の収束点及び探
触子2の口径並びに増幅器のTGC曲線などの動作点が
設定されている。そして、第一〜第三のラインメモリ1
0a〜10cに第3図に示す制御回路9からそれぞれ入
力する書込み読出しクロックCPよ、CP、、CP3に
より、各ラインメモリ10a〜10cに記憶された受波
信号(エコー信号)を順次読み出すと、第2図(a)に
示すように、それぞれの領域1.n、Hに対応した強度
のエコー信号S□q Sat 83が出力される。
まず、第一のラインメモリ10aから読み出したエコー
信号S、は、第1図において第一のゲート13a及び第
四のゲート13dにそれぞれ入力する。また、第二のラ
インメモリ10bから読み出したエコー信号S2は、第
二のゲート13b及び第四のゲート13d並びに第五の
ゲート13eにそれぞれ入力する。このとき、上記第四
のゲート13dには、第2図(b)に示すように、時刻
1 、 / とt 、 71との間において“H” (
ハイ)となる駆動信号G1が制御回路9から入力し、該
第四のゲート13dは導通される。これにより、上記第
四のゲート13dに入力したエコー信号81と8、は、
該第四のゲート13dを通過して第一のコンパレータ1
4aに入力し、時刻11/からtユ“の間だけ比較され
る。そして、上記エコー信号s1と82の一致を検出す
ると、第2図(d)に示すように、上記第一のコンパレ
ータ14aから信号p1が出力される。これにより、第
2図(a)において、領域Iと■の境界を時刻t 11
 とtIとの間にとるように定め、エコー信号S□と3
2の曲線が交わる点d、すなわち受信エコー強度が同一
となるところを求め、この点dに対応する時刻t□のと
ころに領域Iと■の境界線党、が定められる。
その後、上記第一のコンパレータ14aからの出力信号
p1は、第一のフリップフロップ15aに入力してこれ
をリセットする。従って、該第−のフリップフロップ1
5aは、第2図(e)に示すように、時刻ti′ より
前の読み出し開始時のタイミングで“H”にセットされ
ていたものが、上記第一のコンパレータ14aからの出
力信号p1のタイミングで“L” (ロー)となる、そ
して、この第一のフリップフロップ15aからの出力信
号F8は、第一のゲート13aに入力してこの第一のゲ
ート13aを導通する。これにより、上記第一のライン
メモリ10aから読み出した領域Iに対応するエコー信
号S1が上記第一のゲート13aを介して出力され、第
3図に示す表示器8へ入力する。
次に、上記第一のコンパレータ14aから出力された信
号p1は、同時に第二のフリップフロップ15bをたた
いて、第2図(g)に示すように該第二のフリップフロ
ップ15bを上記信号p1のタイミングで“H”とし、
このところから領域■に移行する。このとき、上記第五
のゲート13eには、第2図(C)に示すように、時刻
1 、 /とtiとの間において“H”となる駆動信号
G2が制御回路9から入力し、該第五のゲート13eは
導通される。これにより、上記第五のゲート13eに入
力したエコー信号s2と33は、該第五のゲート13e
を通過して第二のコンパレータ14bに入力し1時刻t
 、 Iからt 、 IIの間だけ比較される。そして
、上記エコー信号3つと83の一致を検出すると、第2
図(f)に示すように、上記第二のコンパレータ14b
から信号p3が出力される。これにより、第2図(a)
において、領域■と■の境界を時刻1 、 / とt2
′との間にとるように定め、エコー信号s2と33の曲
線が交わる点e、すなわち受信エコー強度が同一となる
ところを求め、この点eに対応する時刻t2のところに
領域■と■の境界線Q2が定められる。
その後、上記第二のコンパレータ14bからの出力信号
p2は、第二のフリップフロップ15bに入力Qてこれ
をリセットする。従って、該第二のフリップフロップ1
5bは、第2図(g)に示すように、時刻t、Iより前
のタイミングで“H”となっていたものが、上記第二の
コンパレータ14bからの出力信号p2のタイミングで
“L”となる、そして、この第二のフリップフロップ1
5bからの出力信号F、は、第二のゲート13bに入力
してこの第二のゲート13bを導通する。これにより、
上記第二のラインメモリlObから読み出した領域■に
対応するエコー信号s2が上記第二のゲート13bを介
して出力され、第3図に示す表示器8へ入力する。
次に、上記第二のコンパレータ14bから出力された信
号p2は、同時に第三のフリップフロップ15cをたた
いて、第2図(h)に示すように該第三のフリップフロ
ップ15cを上記信号p2のタイミングで“H”とし、
このところから領域■に移行する。以下、上記と同様の
動作を行い、上記第三のラインメモリ10cから読み出
した領域■に対応するエコー信号S3が前記第三のゲー
ト13cを介して出力され、第3図に示す表示器8へ入
力する。
このような動作により、第一〜第三のフリップフロップ
15a〜15cによって、第一〜第三のゲート13a〜
13cを開閉すると、エコー信号s1とS2、s2と3
3との強度が一致したときに、領域夏のエコー信号s1
から領域■のエコー信号s2へ、また領域■のエコー信
号S3から領域■のエコー信号s3へ信号の切り換えが
行われ、各領域t、n、mの境界(nt、i2)で受信
エコー信号が不連続となることなく画像が表示できる。
なお、第1図においては専用の回路を構成したものとし
て示したが、本発明はこれに限らず、同じ論理の作用を
複数の一連の信号を記憶する領域を有するメモリと、論
理判断がリアルタイムで可能なシグナルプロセッサで行
うことにより、上記第一〜第三のゲート13a〜13c
を制御する信号を発生するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成されたので、診断領域を深さ
方向に複数に区分して多段フォーカスを行う場合におい
て、各領域1.II、Hの境界と定めるべき近傍で隣接
する領域の受波信号の強度が同一となるところを検出し
て実際の境界と定めることにより、各領域i、n、mの
境界で受信エコー信号が不連続となるのを除去すること
ができる。
従って、得られた断層像には、従来のように各領域1.
n、mの境界で明るさ及びコントラストなどに段差が生
じることなく、画質を向上して画像を見易くすることが
できる。このことから、被検体の診断部位を変化させた
り、あるいは被検体自身を別の個体に変化させることに
より超音波ビームの減衰率が変化しても、自動的に診断
領域の深さ方向において各領域t、n、mの境界で断層
像に段差が生じないようにすることができる。従って、
得られた断層像による画像診断の効率を向上することが
できる。また、装置の調整に関しては、被検体の一定の
想定した特性のもとで受信エコー信号が不連続とならな
いように送受波系の利得などを完全に合わせる精密な調
整作業が不要となる。
従って、装置の製作時の調整工数を減らすことができる
と共に、生産コストを低減することができる。
【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におけるメモリ回
路の内部構成の実施例を示すブロック図、第2図は上記
メモリ回路の動作を説明するためのタイミング線図、第
3図は本発明及び従来例による超音波診断装置の全体構
成を示すブロック図、第4図は従来の超音波診断装置に
おけるメモリ回路の内部構成を示すブロック図、第5図
は従来のメモリ回路の動作を説明するためのタイミング
線図、第6図は診断領域を深さ方向に複数に区分した各
領域の境界で受信エコー信号が不連続となる状態を説明
するためのグラフである。 1・・・振動子素子、 2・・・探触子、 3・・・送
波用遅延回路、 5・・・整相回路、6・・・検波器、
 7・・−メモリ回路、 8・・・表示器、9・・・制
御回路、 10・・・記憶部、  10a〜loc・・
・ラインメモリ、12・・・論理回路、13a〜13e
・・・ゲート、14 a 〜14 b−コンパレータ、
  15 a 〜15C・・・フリップフロップ・

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の振動子素子が一列状に配列され超音波を送受波す
    る探触子と、上記各振動子素子に印加する送波パルス信
    号に所定の遅延時間を与える送波用遅延回路と、上記各
    振動子素子からの受波信号に所定の遅延時間を与えて位
    相を揃え加算して出力する整相回路と、この整相回路で
    整相された信号を検波する検波器と、この検波器からの
    受波信号を記憶するメモリ回路と、このメモリ回路から
    の出力信号を画像として表示する表示器とを有し、診断
    領域を深さ方向に複数に区分してそれぞれの領域に対応
    して超音波ビームの送受波の収束点及び探触子の口径を
    定め断層像を得る超音波診断装置において、上記メモリ
    回路は、検波器から出力される各領域の受波信号を記憶
    する記憶部と、この記憶部からそれぞれの受波信号を読
    み出し上記各領域の境界と定めるべき近傍において隣接
    する領域の受波信号の強度が同一となるところを検出し
    て境界と定める論理回路とで構成したことを特徴とする
    超音波診断装置。
JP63007022A 1988-01-18 1988-01-18 超音波診断装置 Expired - Lifetime JP2587264B2 (ja)

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