JPH02147052A - 電子走査型超音波診断装置 - 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、電子走査型超音波診断装置に関し、特に、−
台の装置で、被検体の浅部受信中ば受波ダイナミックフ
ォーカス方式に、被検体の深部受信中は同時並列受信方
式に切り換え、浅部から深部まで分解能を向上すること
ができる技術に関する。

〔従来技術〕

従来の超音波診断装置は、複数の振動子が配列された探
触子と、該探触子から超音波を送波する送波回路と、前
記探触子の各振動子で受信した受信信号に所定の遅延を
与えて位相を揃えて合成する複数の受波整相回路と、こ
れらの受波整相回路を制御する受波整相制御回路と、前
記複数の受波整相回路からの受信信号をディジタル化し
て記憶装置に書き込み、読み出すディジタルスキャンコ
ンバータ部とを備えたものであり、電子走査によリ、探
触子から超音波を送受信して被検体からの反射信号（エ
コー信号）をディジタル化して記憶装置に書き込み、そ
の反射信号（エコー信号）を読み出して超音波画像に構
成してテレビモニタ等の表示装置に表示している。

そして、前記探触子から得られる超音波画像のフレーム
レイトを向上させるため、同時並列受信方式が用いられ
ている。この方式は、特公昭５６−２００１７号公報に
記載されるように、前記受波整相回路を２回路持ち、１
回の超音波ビームの送信で指向性が微少量ずれた２本の
走査線の超音波エコー信号を得る方式であり、１回路の
受波整相回路しか持たず、１回の超音波ビームの送信で
１本の走査線の超音波エコー信号しか得られない装置に
比べ、２倍のフレームレイトが得られる。

また、フレームレイトを両者で同じにすると、前者の方
が２倍の走査線密度の画像を得ることができる。

このように、同時並列受信方式は、フレームレイトの向
上及び走査線密度の向上がはかれるので、画質を向上さ
せるのに有効である。

また、超音波画像の分解能を向上させるため、受波ダイ
ナミックフォーカス方式が用いられている。この方式は
、前記受波整相回路を２回路持ち、受信期間中に、２つ
の整相回路を交互に切り換え。

各々の整相回路は選択されていない期間に、フォーカス
点を切り換えることにより、受信期間中にフォーカスを
多段階に切り換えられることが可能であるので、生体の
浅部から深部まで均一の超音波ビーム特性を得ることが
できる。これは、超音波画像の分解能を向上させるのに
有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来技術の同時並列受信方式と、受
波ダイナミックフォーカス方式を同時に行うと、前述の
受波整相回路が４回路必要となり、高価で大型な装置と
なってしまうという問題があった。特に、フェーズドア
レイ方式は、電子的に超音波ビームをセクタ状に走査す
るので、受波整相回路内の遅延線が大変長くなる。遅延
線は高価であるのでこの受波整相回路を４回路持つこと
は、高価で大型の装置となってしまう問題があった。

また、フォーカスをかけて超音波ビームを細くする時、
深度が深くなる程、振動子面積（口径）を大きくする必
要がある。例えば、口径１５ｕａ。

超音波周波数３．５ＭＨｚとすると、フォーカス点の深
度１０ａ＋＋程度までは、超音波ビームがしぼれるが、
フォーカス点を前記深度以上にしても超音波ビームはし
ぼれない。そのため、口径を大きくしようとすれば、被
検体の体表接触面積が広くなり、操作性が劣化するので
前記面積を広くするのには限度がある。そのため、一般
に、フォーカス点深度１０〜１５ｍ程度の浅部でしか超
音波ビームを細くすることができない、すなわち、受波
ダイナミックフォーカス方式は、深度に応じてフォーカ
スを切り換えて受信する方式なので、浅部での分解能向
上に効果的であるが、それ以上に深部では効果は望めな
い。

また、深部は同時並列受信方式により、走査線数を増や
し、走査線密度を向上させれば、画質向上に有効である
が、浅部では、超音波ビームが太いため分解能の向上は
望めない。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、電子走査型超音波診断装置において、
フレームレ−１−及び分解能を向上することができる技
術を促供することにある。

本発明の他の目的は、電子走査型超音波診断装置におい
て、被検体の深部は同時並列受信方式により走査線数を
増やし走査線密度を向上させ、浅部では受波ダイナミッ
クフォーカス方式により分解能を向上させることができ
る技術を堤供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、複数の振動子が
配列された探触子と、該探触子がら超音波を送波する送
波回路と、前記探触子の各振動子で受信した受信信号に
所定の遅延を与えて位相を揃えて合成する複数の受波整
相回路と、これらの受波整相回路を制御する受波整相制
御回路と、前記複数の受波整相回路からの受信信号をデ
ィジタル化して記憶装置に書き込み、読み出すディジタ
ルスキャンコンバータ部とを備えた電子走査型超音波診
断装置において、前記複数の受波整相回路のそれぞれに
受波整相制御回路を設け、被検体の浅部受信中ば受波ダ
イナミックフォーカス方式に、深部受信中は同時並列受
信方式に切り換える受信信号切換回路を設け、前記受波
整相制御回路及び受信信号切換回路を被検体の浅部受信
中ば受波ダイナミックフォーカス方式に、深部受信中は
同時並列受信方式に切り換えるように制御する受信信号
切換制御回路を設けたことを最も主要な特徴とする。

〔作用〕

前述の手段によれば、被検体の浅部受信中は、受波ダイ
ナミックフォーカス方式を用いてフォーカスにより超音
波ビームを細くし、被検体の深部受信中は、同時並列受
信方式により走査線密度を向上させることにより、フレ
ームレート及び分解能を向上することができる。これに
より画質の良い超音波画像を提供することができる。

特に、セクタ走査では、被検体の浅部は走査線間隔が狭
いので、少ない走査線でも良く、受波ダイナミックフォ
ーカス方式が有効であり、被検体の深部になる程走査線
間隔が広くなるので、多くの走査線が必要となり、同時
並列受信方式が有効である。

また、深部になる程走査線間隔が広くなるコンベックス
走査、トラペゾイド走査に対しても有効である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

第１図は、本発明の電子走査型超音波診断装置の一実施
例の概略構成を示すブロック図である。

本実施例の電子走査型超音波診断装置は、電子的に超音
波ビームを走査することにより、超音波画像を得るもの
であり、第１図に示すように、探触子１と、超音波送受
信部２と、ディジタルスキャンコンバータ部３と、表示
装置４とを備えている。

前記探触子１は、電子走査により超音波を送受信するも
のであり、例えば短冊状に形成された多数の振動子が一
定の間隔で列状に並べられたものである。

前記超音波送受信部２は、前記探触子１の多数の振動子
を送波回路２１が駆動することにより超音波を送信する
ようになっている。そして、探触子１より送信された超
音波は、生体内の音響インピーダンスの異なる点で反射
し、送信したのと同一の振動子で反射エコーを受信する
ようになっている。この受信された反射エコーは、初段
増幅回路２２で増幅され、受波整相回路２３．２４へ送
られる。

前記送波回路２１は、前記探触子１の各振動子に送波パ
ルスを印加して駆動し超音波を送信させるものである。

第１受波整相回路２３及び第２受波整相回路２４は、前
記探触子１の各振動子からの反射エコーを、それぞれ所
定の遅延を与えて位相を揃て合成することにより走査を
行うものであり、第１受波整相回路２３と、第２受波整
相回路２４は、初段増幅回路２２に対して並列に設けら
れている。第１受波整相回路２３と、第２受波整相回路
２４は、それぞれ同じ回路構成をしており、第１及び第
２整相コントロール回路２３１．２４１と整相回路２３
３．２４３を有している。整相コントロール回路２３１
．２４１は、それぞれＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　
Ｍｅｍｏｒｙ）　２３２．２４２を有している。このＲ
ＯＭ２３２．２４２には、あらかじめ決められた受波整
相をコントロールするデータと、受渡フォーカスをかけ
るデータが記憶されている。

前記第１及び第２整相コントロール回路２３１．２４１
は、制御回路３７からの信号により、独立に受波フォー
カスをコントロールすることができる。第１受波整相回
路２３及び第２受波整相回路２４からの信号は、スイッ
チ回路２５へ送られる。スイッチ回路２５は、制御回路
３７でコントロールされる。

すなわち、ディジタルスキャンコンバータ部３には、装
置全体の制御を行うための制御回路３７が備えられてい
る。制御回路３７は、第２図に示すように、超音波送受
波同期信号発生回路３７１．クロック発生回路３７２、
カウンタ３７３、切換え点データ格納用ＲＯＭ　（Ｒｅ
ａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）　３７４、入出力ポー
ト３７５、マイクロコンピュータ３７Ｂを有している。

前記切換え点データ格納用ＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌ
ｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）　３７４にはあらかじめ決められた
受波信号切換えデータが格納されている。

第３図に示すように、前記超音波送受波同期信号発生回
路３７１は、各部の制御を行うための超音波送受波同期
信号（イ）を発生する。

超音波送受波同期信号（イ）は、送波回路２１、第１及
び第２受波整相回ｗｈ２３．２４の整相コントロール回
路２３１．２４１、スイッチ回路２５、ラインメモリ３
３．３４、補間回路３５にそれぞれ入力される。

クロック発生回路３７２はクロック（ロ）を発生し、こ
のクロック（ロ）と前記超音波送受波同期信号（イ）と
共に、カウンタ３７３に入力される６カウンタ３７３は
、超音波送受波同期信号（イ）に同期したクロック信号
（ニ）を発生し、切換え点データ格納用ＲＯＭ３７４に
入力される。一方、受波データ（ハ）は、入力出力ポー
ト３７５から超音波送受波同期信号（イ）に同期して前
記切換え点データ格納用ＲＯＭ３７４に入力される。

切換え点データ格納用ＲＯＭ３７４は、前記クロック信
号（ニ）の入力によりスイッチ回路２５を切換える切換
え信号（ホ）を発生する。第３図において、（へ）は出
力受波信号である。

スイッチ回路２５からの信号は、信号処理回路２６゜２
７で対数圧縮、検波等の処理を受け、Ａ／Ｄ変換回路３
１．３２で、ディジタル信号に変換され、ラインメモリ
３３．３４へ送られ一時記憶された後、補間回路３５へ
送られ、更にフレームメモリ３６へ送られる。ラインメ
モリ３３．３４は、超音波送受信のタイミングを、フレ
ームメモリの読み書きのタイミングへ変換するものであ
り、本実施例では、ラインメモリ３３．３４の２本であ
るので、同時に２つの信号を処理できる。すなわち、２
本の走査線の信号を処理できる。補間回路３５は、超音
波エコー信号から超音波走査線間のデータを作り、走査
線間をそのデータで埋めることにより画像をスムーズに
する。フレームメモリ３６は、補間回路３５からの信号
を記憶して画像を構成し、表示装置４に表示される。

ここで、本発明の最も主な特徴は、スイッチ回路２５と
制御回路３７が設けであることであり、第１受波整相回
路２３．第２受波整相回路２４．ラインメモリ３３．３
４と補間回路３５は、制御回路３７でコントロールされ
、受波ダイナミックフォーカス方式と同時並列受信方式
を切り換えることが可能となっている点である。

被検体の浅部からの超音波エコーを受信する時は、受波
ダイナミックフォーカス方式を用いる。

すなわち、スイッチ回路２５のスイッチは、ａ側。

ｂ側を交互に切り換え、第１受波整相回路２３．第２受
波整相回路２４は、選択されていない時間にフォーカス
点を切り換えることにより、受信期間中にフォーカスを
多段階に切り換えることが可能となっている。

被検体の深部からの超音波エコーを受信する時は、同時
並列受信方式を用いスイッチ回′Ｊ！４２５のスイッチ
はａ側を選択し、受波ダイナミックフォーカス時に比べ
、２倍の超音波走査線のエコー信号が得られるようにな
っている。

本発明は、例えばセクタ走査に有効である。第４図に示
すように、セクタ走査は、浅部では走査線間隔が狭いが
、深部になるほど走査線間隔が広がる。第５図に示すよ
うに、浅部では受波ダイナミックフォーカス方式を用い
、深部では同時並列受信方式を用い、浅部から深部まで
ほぼ同等の走査線間隔を得ることができる。第５図のα
は受波ダイナミックフォーカス領域、βは同時並列受信
領域である。なお、走査線数の違いによる画像の境い目
は、補間回路３５で補間をかけることにより目立たなく
させる。

また、第５図に示すような走査線のとり方の他に、第６
図に示すような走査線のとり方にしてもよい。

また、スイッチ回路２５の位置は、第１受波整相回路２
３、第２受波整相回路２４の次段に設けなればならない
というものではなく、例えば、第７図に示すように、信
号処理回路２６．２７の次段に、あるいは第８図に示す
ように、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３１．
３２の次段に、又は第９図に示すように、ラインメモリ
３３．３４の次段に設けてもよい。

また、補間回路３５は、フレームメモリ３６の後でもか
まわない。

なお、スイッチ回路２５としては、第１０図に示すよう
に、２つのスイッチを使い、受波ダイナミックフォーカ
ス時、受信信号を２つの回路のどちらへも送れるように
した回路、あるいは第１１図に示すように、１つのスイ
ッチを第１図とは反対側に設置した回路にしてもよい。

以上、本発明を実施例にもとすき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、被検体の浅部
受信中は、受波ダイナミックフォーカス方式を用い、フ
ォーカスにより超音波ビームを細くシ、また、深部受信
中は、同時並列受信方式により、走査線密度を向上させ
ることにより、浅部から深部まで分解能を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電子走査型超音波診断装置の一実施
例の概略構成を示すブロック図。 第２図は、第１図に示す制御回路の詳細な構成を示すブ
ロック図、 第３図は、第２図の制御回路の各部の信号波形を示す図
。 第４図は、セクタ走査の走査線間隔を説明するための図
、 第５図及び第６図は、本発明をセクタ走査方式に適用し
た場合の走査線を示す図、 第７図、第８図、第９図は、第１図に示すスイッチ回路
を他の位置に設けた実施例を示す図。 第１０図、第１１図は、第１図に示すスイッチ回路の他
の実施例を示す図である。 図中、１・・・探触子、２・・・超音波送受信部、３・
・・ディジタルスキャンコンバータ部、４・・・表示装
置。 ２１・・・送波回路、２２・・・初段増幅回路、２３・
・・第１受波整相回路、２４・・・第２受波整相回路、
２５・・・スイッチ回路、２６・・・信号処理回路、２
７・・・信号処理回路、２３１・・・整相コントロール
回路、２３２・・・ＲＯＭ、２３３・・・整相回路、２
４１・・・整相コントロール回路、２４２・・・ＲＯＭ
、２４３・・・整相回路、３１．３２・・・Ａ／Ｄ変換
器、３３．３４・・・ラインメモリ、３５・・・補間回
路、３６・・・フレームメモリ、３７・・・制御回路。 第２図 スフ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の振動子が配列された探触子と、該探触子か
   ら超音波を送波する送波回路と、前記探触子の各振動子
   で受信した受信信号に所定の遅延を与えて位相を揃えて
   合成する複数の受波整相回路と、これらの受波整相回路
   を制御する受波整相制御回路と、前記複数の受波整相回
   路からの受信信号をディジタル化して記憶装置に書き込
   み、読み出すディジタルスキャンコンバータ部とを備え
   た電子走査型超音波診断装置において、前記複数の受波
   整相回路のそれぞれに受波整相制御回路を設け、被検体
   の浅部受信中は受波ダイナミックフォーカス方式に、深
   部受信中は同時並列受信方式に切り換える受信信号切換
   回路を設け、前記受波整相制御回路及び受信信号切換回
   路を被検体の浅部受信中は受波ダイナミックフォーカス
   方式に、深部受信中は同時並列受信方式に切り換えるよ
   うに制御する制御回路を設けたことを特徴とする電子走
   査型超音波診断装置。