JPH01198535A - 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ダイナミックフォーカスを行う
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、この探触子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複数の整相回路３
ａ、３ｂと、これらの整相回路３ａ、３ｂにそれぞれ接
続され各整相回路３ａ、３ｂで整相された信号を検波す
る複数の検波器４ａ、４ｂと、これらの検波器４ａ、４
ｂからの受波信号を切り換えて出力する切換回路５と、
この切換回路５からの出力信号を画像として表示する表
示器６とを有し、診断領域を深さ方向に複数に区分しそ
れぞれの領域に対応して超音波ビームの受波の収束点及
び探触子の口径を定め断層像を得るようになっていた。

なお、上記切換回路５の内部には、検波器４ａ、４ｂか
らの受波信号を切り換えて出力するための二つの接点Ａ
、Ｂと切換スイッチ７が設けられている。また、第３図
において、符号８は探触子２の特定の複数個の振動子素
子群を順次選択し後続の増幅器群９へ接続切り換えてし
て例えばリニア走査するためのスイッチ群であり、符号
９は上記スイッチ群８を介して入力する探触子２の受波
した反射エコー信号を増幅する増幅器群であり、被検体
の深部からの反射エコー信号はど弱くなるのでこれを保
証するためそのゲインを外部からのＴＧＣ（Ｔｉ■ａ　
Ｇａ１ｎＣｏｎｔｒｏｌ　）信号により時間の経過と共
に大きくするようになっている。なお、第３図において
は、リニア電子走査型の超音波診断装置において受波゛
信号系のみの構成を示しており、送波信号系は図示省略
しである。

このような構成の超音波診断装置において、送波信号系
により超音波ビームの方向を固定し、また送波ビームの
収束点も診断領域の一定の深さに固定させて、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
波信号をスイッチ群８及び増幅器群９を介して各整相回
路３ａ。

３ｂで取り込み、上記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各検波器４ａ、４ｂに送出し、切
換回路５でそれぞれの受波信号を切り換えて表示器６に
表示していた。このときの動作について、第４図に示す
診断領域の深さ方向の距離と検波器４ａ、４ｂからの受
信エコー強度との関係を示すグラフを参照して説明する
。第４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
えば深さ方向の所定の点Ｚｔｔ　ｚｓを境にして三つの
領域ｔ、ｕ、ｍに区分し、各領域１．ＩＩ、ｍにおける
受信エコー強度を示したものである。

まず、探触子２から超音波ビームを送波した直後の被検
体からの反射エコーの受信に際しては、体表から深さｚ
４までの領域■においては特定の深さ２．に焦点を合わ
せた第一の整相回路３ａにより受信する。このとき、上
記深さ２□に相当する時刻までは、切換回路５内の切換
スイッチ７は接点Ａ側に接続されており、上記第一の整
相回路３ａからの受波信号が表示器６へ導かれる０次に
。

超音波ビームが被検体内を進行して反射エコーの発生が
深さｚｌに相当する部分に至ると、深さｚｌからｚ２ま
での領域■において特定の深さ２．に焦点を合わせた第
二の整相回路３ｂにより受信する。

このとき、上記深さｚｌからｚ２に相当する時刻の間は
、切換回路５内の切換スイッチ７は接点Ｂ側に接続され
ており、上記第二の整相回路３ｂからの受渡信号が表示
器６へ導かれる。さらに、超音波ビームが被検体内を進
行して反射エコーの発生が深さｚ２に相当する部分に至
ると、深さｚ２より遠い領域■においてすでに特定の深
さｚｓに焦点を合わせておいた第一の整相回路３ａによ
り再び受信する。このとき、上記深さｚ２に相当する時
刻より以後は、切換回路５内の切換スイッチ７は再び接
点Ａ側に接続され、上記第一の整相回路３ａからの受波
信号が表示器６へ導かれる。このようにして、被検体の
診断領域を深さ方向に複数に区分し、超音波ビームの進
行に従って焦点を移動させるダイナミック、フォラカス
が行われる。

【発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の超音波診断装置においては、
整相回路３ａ、３ｂからの出力信号をそのまま検波器４
ａ、４ｂで検波してそれぞれ表示器６に表示していたの
で、生体としての被検体中での超音波減衰率の相違する
臓器などの影響、または各被検体での超音波の伝播損朱
の個体差などの影響を受けて、第４図に示す領域Ｉと■
との境界線Ｑ、及び領域■と■との境界線Ｑ２において
、各領域１．ＩＩ、ＩＩＩの受信エコー強度を示す曲線
Ｃ□ｌ　ｃ２ｔ　０３間でそれぞれ段差Δ４．Δ２が生
ずるものであった。なお、このような段差Δ１．Δ２は
、装置の部品の特性の差異によっても生ずることがあっ
た。このことから、診断領域を深さ方向に複数に区分し
てダイナミックフォーカスを行った場合に、各領域１．
ＩＩ、ＩＩＩ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。このようにして得られた断層像は
画像診断に不適当であることから、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、この探触子の各振動子素子
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
算して出力する複数の整相回路と、これらの整相回路に
それぞれ接続され各整相回路で整相された信号を検波す
る検波器と。

上記複数の整相回路の受波信号を切り換えて出力する切
換回路と、この切換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
分しそれぞれの領域に対応して超音波ビームの受波の収
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、上記複数の整相回路から出力される隣接領
域の受波信号を入力すると共に上記複数の整相回路の受
波信号を領域境界近くにおいて強度を比較して制御信号
を送出する制御器と、この制御器からの制御信号により
隣接下位領域の受波信号の強度が隣接上位領域の信号強
度と等しくなるようにそれぞれのゲインを調整する複数
の可変利得増幅器とを備え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、検波器の出力
側に設けられた制御器で検波器から出力される隣接領域
の受波信号を入力すると共に隣接上位領域の受波信号と
隣接下位領域の受波信号との強度を比較して制御信号を
送出し、この制御器からの制御信号を各整相回路の出力
側にそれぞれ設けられた可変利得増幅器へ入力し、それ
ぞれの可変利得増幅器で各整相回路から検波器へ入力す
る隣接下位領域の受波信号の強度が隣接上位領域の信号
強度と等しくなるようにそれぞれのゲインを調整するも
のである。この動作を反射エコーの発生の深さが上記領
域の境界に達するまでに行う。

このようにしてゲインが調整された検波器からの出力信
号を切換回路で各領域ごとに境界で切り換えて出力する
ことにより、各領域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の実施例を示すブ
ロック図である。この超音波診断装置は、診断領域を深
さ方向に複数に区分してダイナミックフォーカスを行い
被検体の診断部位について断層像を得るもので、第１図
に示すように、探触子２と、スイッチ群８と、増幅器群
９と、複数の整相回路３ａ、３ｂと、複数の検波器４ａ
、４ｂと、切換回路５と、表示器６とを有して成る。

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。スイ
ッチ群８は、上記探触子２の特定の複数個の振動子素子
群を順次選択し、後続の増幅器群９へ接続切り換えして
例えばリニア走査をさせるためのものである。増幅器群
９は、上記スイッチ群８を介して入力する探触子２の受
波した反射エコー信号を増幅するもので、被検体の深部
からの反射エコー信号はど弱くなるのでこれを補償する
０ため、そのゲインを外部からのＴＧＣ信号により時間
の経過と共に大きくするようになっている。各整相回路
３ａ、３ｂは、上記増幅器群９の出力側に並列に設けら
れており、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、その内部には受波用遅延回路及
び加算器を有しており、図示外の制御回路により上記の
遅延時間が所定の値に設定されるようになっている。な
お、これらの整相回路３ａ、３ｂは、上記受波用のチャ
ンネル毎に設けたタップ付遅延線による遅延回路と加算
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て定電流信号をタップから入力
する方式のものやディジタル式のものでもよい、各検波
器４ａ。

４ｈは、上記各整相回路３ａｔ３ｂの出力側にそれぞれ
接続されており、各整相回路３ａ、３ｂで整相された信
号を検波するものである。切換回路５は、上記各検波器
４ａ、４ｂの出力側に共通に設けられており、各検波器
４ａ、４ｂからの受波信号を切り換えて出力するもので
、その内部には上記各検波器４ａ、４ｂからの受波信号
を切り換えて出力するための二つの接点Ａ、Ｂと切換ス
イッチ７が設けられている１表示器６は上記切換回路５
からの出力信号を画像として表示するもので、例えば半
導体メモリからなるスキャンコンバータとＮＴＳＣ方式
の標準ビデオモニタから成る。なお、第１図においては
、リニア電子走査型の超音波診断装置において受波信号
系のみの構成を示しており、送波信号系は図示省略しで
ある。

そして、第２図に示すように、診断領域を深さ方向に例
えば三つの領域１．ＩＩ、Ｈに区分し、それぞれの領域
ｉ、ｎ、ｍに対応して超音波ビームの受波の収束点及び
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、上記各検波器４ａ。

４ｂの出力側に共通に制御器１０が設けられると共に、
第一７の整相回路３ａと第一の検波器４ａとの間及び第
二の整相回路３ｂと第二の検波器４ｂとの間にそれぞれ
第一の可変利得増幅器１１ａ及び第二の可変利得増幅器
１１ｂが設けられている。

上記制御器１０は、第−及び第二の検波器４ａ。

４ｂから出力される隣接領域ｔ、ｎ、ｍ（第２図参照）
の受波信号を入力すると共に、隣接上位領域たとえば領
域Ｉの受波信号と、隣接下位領域たとえば領域■の受波
信号との間でその領域の境界線悲、（第２図参照）にお
ける信号強度を比較して制御信号を送出するもので、第
一の検波器４ａに対しては信号線１２ａで接続され、第
二の検波器４ｂに対しては信号線１２ｂで接続されてい
る。

第−及び第二の可変利得増幅器１１ａ、ｌｌｂは、上記
制御器１０から送出される制御信号Ｓ１．Ｓ、。

Ｓ、により、各整相回路３ａ、３ｂから各検波器４ａ、
４ｂへ入力する隣接下位領域の受波信号の強度が隣接上
位領域の信号強度と等しくなるように、たとえば第二の
整相回路３ｂから第二の検波器４ｂへ入力する領域■の
受波信号の強度が第一の整相回路３ａから第一の検波器
４ａへ入力する領域Ｉの受波信号の強度と等しくなるよ
うに、そのゲインを調整するもので、それぞれ信号線１
３ａ、１３ｂで上記制御器１０と接続されている。

次に、このように構成された超音波診断装置の動作につ
いて第２図を参照して説明する。ここで。

第２図は、第４図と同様に診断領域の深さ方向の距離と
受信エコー強度との関係を示すグラフである。まず、探
触子２から超音波ビームを送波した直後の被検体からの
反射エコーの受信に際しては。

体表から深さｚｌまでの領域ｌにおいては特定の深さｚ
３に焦点を合わせた第一の整相回路３ａにより受信する
。この第一の整相回路３ａで整相された領域Ｉの受波信
号は、第一の可変利得増幅器１１ａ及び第一の検波器４
ａ並びに信号線１２ａを介して制御器１０の第一の入力
端子Ｐへ入力し。

この制御器１０はそのままの信、号強度を与える制御信
号ＳＬを送出する。そして、この制御信号Ｓ１は、信号
線１３ａを介して第一の可変利得増幅器１１ａへ入力し
、そのゲインは上記領域Ｉの受波信号をそのままの強度
とするように一定の値とされる。このようにゲイン調整
された第一の可変利得増幅器１１ａからの出力信号は、
第一の検波器４ａで検波され、切換回路５へ入力する。

このときの受信エコー信号の強度は、例えば第２図に実
線の曲線Ｃ１で示すようなカーブとなる。そして、上記
深さ２□に相当する時刻までは、切換回路５内の切換ス
イッチ７は接点Ａ側に接続されており。

上記第一の整相回路３ａからの領域Ｉの受波信号が表示
器６へ導かれる。

次に、超音波ビームが被検体内を進行して反射エコーの
発生が深さｚｌに相当する部分の直前に至ると、深さｚ
ｌから２２までの領域■において特定の深さｚ４に焦点
を合わせた第二の整相回路３ｂにより受信する。この第
二の整相回路３ｂで整相された深さ２工の直前の受波信
号は、第二の可変利得増幅器１１ｂ及び第二の検波器４
ｂ並びに信号線１２ｂを介して制御器１０の第二の入力
端子Ｑへ入力する。このとき同時に、上記制御器１０の
第一の入力端子Ｐには、上記第一の整相回路３ａからの
領域Ｉの受波信号が入力している。そして、この制御器
１０は、第一の入力端子Ｐから入力した領域Ｉの受波信
号（第２図の曲線Ｃ８参照）と第二の入力端子Ｑから入
力した深さｚｌの直前の受波信号（第２図の実線の曲線
Ｃ，参照）とを比較し、第２図に示すように上記領域Ｉ
と■の境界線Ｑ１の直前における信号強度が等しくなる
ようにゲインを調整する制御信号Ｓ２を送出する。次に
、この制御信号Ｓ２は、信号線１３ｂを介して第二の可
変利得増幅器１１ｂへ入力し、そのゲインが上記境界線
Ｑ１の直前において第二の整相回路３ｂの受波信号の強
度が第一の整相回路３ａの受波信号の強度と等しくなる
ように調整される。このようにゲイン調整された第二の
可変利得増幅器１１ｂからの出力信号は、第二の検波器
４ｂで検波され、切換回路５へ入力する。このときの境
界線Ｑ□の直前と領域■の受信エコー信号の強度は１例
えば第２図に破線の曲線０２′で示すようなカーブとな
り、境界線Ｑ１上では曲線ｃ１と曲線０２′　とは点ａ
で交ねることとなる。そして、上記深さｚｌからｚ２に
相当する時刻の間は。

切換回路５内の切換スイッチ７は接点Ｂ側に接続されて
おり、上記第二の整相回路３ｂからの領域■の受波信号
が表示器６へ導かれる。

次に、超音波ビームが被検体内を進行して反射エコーの
発生が深さｚ２に相当する部分の直前に至ると、深さｚ
２より遠い領域■においてすでに特定の深さ２．に焦点
を合わせておいて第一の整相回路３ａにより再び受信す
る。この第一の整相回路３ａで整相された深さ２．の直
前の受波信号は、第一の可変利得増幅器１１ａ及び第一
の検波器４ａ並びに信号線１２．ａを介して制御器１０
の第一の入力端子Ｐへ入力する。このとき同時に。

上記制御器１０の第二の入力端子Ｑには、上記第二の整
相回路３ｂからの領域■の受波信号が入力している。そ
して、この制御器１０は、第二の入力端子Ｑから入力し
た領域■の受波信号（第２図の曲線０２′参照）と第一
の入力端子Ｐから入力した深さｚ２の直前の受波信号（
第２図の実線の曲線ｃ３参照）とを比較し、第２図に示
すように上記領域■と■の境界線Ｑ２の直前における信
号強度が等しくなるようにゲインを調整する制御信号Ｓ
、を送出する。次に、この制御信号Ｓ、は、信号線１３
ａを介して第一の可変利得増幅器１１ａへ入力し、その
ゲインが上記境界線Ｑ２の直前において第一の整相回路
３ａの受波信号の強度が第二の整相回路３ｂの受波信号
の強度と等しくなるように調整される。このようにゲイ
ン調整された第一の可変利得増幅器１１ａからの出力信
号は、第一の検波器４ａで検波され、切換回路５へ入力
する。このときの境界線Ｑ２の直前と領域■の受信エコ
ー信号の強度は、例えば第２図に破線の曲線ｃ、′で示
すようなカーブとなり、境界線Ｑ２上では曲線０２′　
と曲線ｃ、′とは点すで交わることとなる。そして、上
記深さ２．に相当する時刻より以後は、切換回路５内の
切換スイッチ７は再び接点Ａ側に接続され、上記第一の
整相回路３ａからの領域■の受波信号が表示器６へ導か
れる。

このようにして、被検体の診断領域を深さ方向に複数に
区分し、超音波ビームの進行に従って焦点を移動させる
ダイナミックフォーカスが行われる。

なお、第１図の実施例においては、制御器１０は、アナ
ログ回路で構成するものとして示したが、本発明はこれ
に限らず、各検波器４ａ、４ｂからの出力信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えると共に、この
Ａ／Ｄ変換器がらのディジタル信号を比較して第−及び
第二の可変利得増幅器１１ａ、ｌｌｂに与える制御電圧
にさらに適切な電圧変化を計算するシグナルプロセッサ
を備えて構成してもよい、また、二つの整相回路３ａ、
３ｂにそれぞれ検波器４ａ、４ｂを設けたが、これに限
らず、二つの可変利得増幅器１１ａ、１１ｂの出力信号
の振幅を直接制御器１ｏで検出すると共に、上記二つの
可変利得増幅器１１ａ、１１ｂの出力信号を切換回路５
で切り換え、この切換回路５の出力側に一つの検波器を
設ける構成としてもよい、さらに、上記二つの可変利得
増幅器１１ａ、ｌｌｂの機能は、ＴＧＣ信号により制御
される増幅器群９を二系統設けることにより、これらの
増幅器群に行わせることもできる。

〔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ダイナミックフォーカスを行う場
合において、検波器４ａ、４ｂがら出力される隣接領域
■と■または■と■の境界近くの受波信号を同時に入力
すると共に隣接上位領域の受波信号と隣接下位領域の受
波信号との領域境界における強度を隣接下位領域におい
て比較して、各整相回路３ａ、３ｂから検波器４ａ、４
ｂへ入力する隣接下位領域の受波信号の強度が隣接上位
領域の信号強度と等しくなるようにそれぞれのゲインを
調整することにより、各領域１，１１゜■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．
ＩＩ、ＩＩＩ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。−二のことから、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えたこ
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１．１１．ＩＩＩ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
体内の超音波の伝播特性が一定と想定して、受信エコー
信号が不連続と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の実施例を示すブ
ロック図、第２図はその動作を説明するための診断領域
の深さ方向の距離と受信エコー強度との関係を示すグラ
フ、第３図は従来の超音波診断装置を示すブロック図、
第４図は従来例において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、　３ａ、３ｂ
・・・整相回路、　４ａ、４ｂ・・・検波器、　５・・
・切換回路、　　６・・・表示器、　　８・・・スイッ
チ群、　　９・・・増幅器群、　１０・・・制御器、　
ｌｌａ、ｌｌｂ・・・可変利得増幅器、　８１〜Ｓ３・
・・制御信号。 第２図 第４図 淳之オ（至）の社離（ｃｍ）

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、この探触子の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
   複数の整相回路と、これらの整相回路にそれぞれ接続さ
   れ各整相回路で整相された信号を検波する検波器と、上
   記複数の整相回路の受波信号を切り換えて出力する切換
   回路と、この切換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
   しそれぞれの領域に対応して超音波ビームの受波の収束
   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、上記複数の整相回路から出力される隣接領域
   の受波信号を入力すると共に上記複数の整相回路の受波
   信号を領域境界近くにおいて強度を比較して制御信号を
   送出する制御器と、この制御器からの制御信号により隣
   接下位領域の受波信号の強度が隣接上位領域の信号強度
   と等しくなるようにそれぞれのゲインを調整する複数の
   可変利得増幅器とを備えたことを特徴とする超音波診断
   装置。