JPH02203848A - 超音波３次元撮像装置 - 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、超音波探傷装置や医用超音波診断装置に用い
られる３次元撮像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の超音波３次元撮像装置は、第５１回日本超音波医
学会講演論文集１９８７年ＶＯＬ、１４゜第１４９頁か
ら第１５０頁に記載されているように、２次元の断面像
を等間隔で撮像し、その複数枚の断層像データから、３
次元データを構成するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、３次元のデータを取り込むのに時間が
かかり、心臓などの動きのある部位を測定対象とするこ
とが困難であった。

本発明は、リアルタイムで３次元の超音波データを取り
込み、実時間で３次元表示することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、超音波の送受信に２次元ア
レー探触子を用い、測定対象領域を複数個のボクセルに
分離し、ボクセル単位で送受信することにより、リアル
タイムで３次元データを採集し、リアルタイムで３次元
撮像するものである。

〔作用〕

２次元送波制御手段によって２次元アレーの送波フォー
カスをボクセル単位の３次元的フォーカスとし、２次元
受波手段によって各アレー索子からの受信信号をＡ／Ｄ
変換した後、３次元メモリに注目ボクセル内の球面波の
重ね合せとして直接書き込むことにより、リアルタイム
で：３次元表示、又は任意断面表示することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

１は２次元アレー探触子、２は２次元送波制御手段、３
はボクセル設定制御手段、４は２次元受波手段、５は球
面メモリアクセル手段、６は３次元メモリ、７は検波・
圧縮手段、８は３次元表示又は、任意断面表示手段であ
る。

第２図（ａ）、（ｂ）、ＣＱ）は２次元アレー探触子１
の配列例を示す図である。１−１．１−２．１−３．・
・・は各アレー素子であり、１素子の大きさを充分に小
さくすることにより各素子個々の超音波指向性は、はぼ
無指向と見なせるほど小さくすることができる。各素子
は、独立にそれぞれ送波制御手段２と受波手段４に接続
されている。

２次元送波制御手段２では、ボクセル設定制御手段３に
よって決定された注目ボクセル（例えば第５図の注目ボ
クセルｉ）に超音波ビームが３次元的にフォーカス（ボ
クセル内の音圧がほぼ一様で、他のボクセル音圧より強
くなるようなデフォーカスでもよい。）するように２次
元アレー探触子１の各素子の送波タイミングを制御する
。

第３図は２次元受波手段４の具体的構成を示す図であり
、各アレー素子１−１．．Ｌ−２，１−３・・・からの
受信信号を増幅器（又は可変増幅器）Ａによって増幅し
た後、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）によってデ
ジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器の各出力４−１．４−２．４−３゜・・・
は、球面メモリアクセス手段５によって、各受信時刻に
対応する注目ボクセル（ｉ）内の球面波データとして３
次元メモリ６にデジタル加算による重ね書きがなされる
。

例えば、第５図に示した注目ボクセル（ｉ）内の反射源
からの受信信号を２次元アレー素子１−ｊ、１−にで受
信した場合、その受信時刻に対応した同一距離の球面デ
ータとして、第６図に示した３次元メモリ６上に書き込
まれ、１−ｊ、１−ｋに対応した２球面の交線の信号値
は強くなる。

同様に、他のアレー素子の受信信号に対する球面を重ね
合せていくことにより、３次元メモリ内の反射源位置に
対応するデータだけ強調された値となり、３次元データ
が構成される。

各ボクセルに関して同様の処理を行なうことにより、対
象領域内の３次元データを全ボクセル数の送波回数の時
間でデータ採集することができる。

３次元メモリ６内のデータは、直流信号レベルに対し正
負の値であるので、検波圧縮手段７によってデータ圧縮
した後、３次元表示（又は、任意断面表示）手段８によ
り、リアルタイムで表示することが可能である。

例えば、対象領域を５Ｘ５Ｘ５ａｎ８として１ｍδ単位
のボクセルに分割する場合、１２５回の送波により１つ
の３次元データが得られる。対象領域の深度を最大２０
ａＩ＋とし、生体中の音速を１５００ｍ／秒とすると、
１回の送受信に０．２７μｓ　の時間がかかる。従って
、１２５回の送受信で約３４ｍ５かかり、３次元データ
の採集レートは約３０回／秒であり、これは心臓などの
生体動作に十分追従のできる撮像速度である。

また、第４図は２次元受波手段４の別の構成を示す図で
あり、前記の第３図の構成におけるＡ／Ｄ変換器の前に
検波・圧縮手段をそれぞれ設けたものである。この構成
によれば、反射エコーの放線線信号を扱えばよいのでＡ
／Ｄ変換器の変換速度、及び精度を減少化できることは
、従来の２次元Ｂモード像を形成する場合と同様に明ら
かである。この場合、第１図で示した検波・圧縮手段７
が不要なことは自明である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２次元アレー探触子を用いることによ
り、リアルタイムで超音波３次元撮像を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す撮像装置のブロック図、
第２図は２次元アレーの配列例を示す平面図、第３図、
第４図は本発明の実施例における２次元受波手段の構成
を示すブロック図、第５図は送波ビームと注目ボクセル
の関係を示す説明図、第６図は３次元メモリ内のボクセ
ルデータを示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超音波を送受信する２次元アレー探触子と、その送
   波ビームを形成するための２次元送波制御手段と、前記
   ２次元アレー探触子の各受波信号を増幅し、デジタル信
   号に変換するための２次元受波手段と、前記２次元受波
   手段の出力を３次元メモリの球面波データとして書き込
   むための球面波メモリアクセス手段と、受波信号又は、
   ３次元メモリ出力を検波・圧縮する手段と、３次元メモ
   リの出力を３次元表示、又は任意断面表示する手段と、
   送波又は受波における注目ボクセルを設定し、２次元送
   波制御手段や球面メモリアクセス手段や３次元メモリを
   制御するためのボクセル設定制御手段を具備したことを
   特徴とする超音波３次元撮像装置。