JPH02261435A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は超音波を用いて生体の断層像あるいは血流情
報を得る超音波診断装置に係り、特に複数方向同時受信
技術により、超音波画像のリアルタイム性の改善を図っ
た超音波診断装置に関するものである。

（従来の技術） 超音波パルスを生体内に放射し、各組織からの反射波に
より生体情報を得る超音波診断法は、Ｘ線のような照射
障害がなく、しかも造影剤なしで軟部組織の診断ができ
るという利点をもっている。

今日量も広く用いられている超音波診断装置の探触子に
は、配列形（アレイ形）圧電振動子が使われており、こ
れらの超音波振動素子の各々を駆動し超音波を発生させ
るための駆動信号あるいは生体内からの反射波が前記振
動素子によって受信される受信信号に所定の遅延時間を
与えることによって超音波ビームを所定の距離（位置）
に収束させて方位分解能を高め、解像度の優れた断層像
を得ている。

第３図に従来例を示す。

同図はリニア電子走査型超音波診断装置のブロック図を
示したもので、生体内に放射される超音波パルスの間隔
を決定するパルス発生器２Ａから出力された繰返しパル
スは送信用遅延回路２Ｂ−１乃至２Ｂ−Ｍにおいて、送
信超音波の放射方向と収束点から決定される所定の遅延
時間が与えられた後、振動子駆動回路（パルサ）２Ｃ−
１乃至２Ｃ−ｎに送られ駆動パルスが形成される。この
駆動パルスは振動子選択用スイッチ１１によって８本の
アレイ型超音波振動子１−１乃至１−Ｈのうち所定のＭ
本（例えば１乃至Ｍ）が選択駆動され、超音波が生体内
に放射される。一方、生体内で反射された超音波ビーム
は前記アレイ型超音波振動子１−１乃至１−Ｈによって
受信されるが、振動子１−１乃至１−Ｈの受信信号のみ
が振動子選択用スイッチによってプリアンプ３Ａ−１乃
至３Ａ−Ｍに送られ、更に受信用遅延回路３Ｂ−１乃至
３Ｂ−Ｍに送られる。ここで、前記送信用遅延回路１に
おいて与えられた遅延時間とほぼ同一の遅延時間が与え
られてから、加算器３Ｃにおいて他の振動子からの受信
信号と加算される。

この加算器３Ｃの出力信号は、一方はＢモード処理系４
へ、またもう一方はＣＦＭ処理系５へ送られて所定の信
号処理が施される。まず、Ｂモード処理系４では対数増
幅器４Ａにおいて信号振幅が対数変換された後、包絡線
検波回路４Ｂにて受信信号の包路線が検出され、Ａ／Ｄ
変換器４Ｃを介して画像メモリ６Ａにストアされる。

次に、ＣＦＭ処理系５について述べる。５Ｂは発振器、
５Ｃはπ／２移相器である。加算器３Ｃの出力は位相検
波回路５Ａａ及び５Ａｂで超音波信号の周波数とほぼ同
じ周波数をもった基準信号との間で直交位相検波され、
これら９０度位相の異なった位相検波出力はそれぞれ０
−パスフィルタ（Ｌ−Ｐ−Ｆ）５Ｄａ、５Ｄｂ及びＡ／
Ｄ変換器５Ｅａ、５Ｅｂを介してバッファメモリ（図示
せず）に−旦スドアされる。

ドプラ信号を得る場合には、同一場所を所定間隔で走査
して得られる血球からの反射信号の単位時間内の位相シ
フト量（ドプラシフト量）から血流速度を求める。例え
ば振動子の選択と送受信のビーム収束用遅延回路を全く
同じくして１０回同一場所を走査し、この時得られた受
信信号を上記同様にドプラ用バッファメモリに順次スト
アしていく。次にこのようにして同一場所を１０回走査
して得られた生体内の反射信号から所定の深さの血球の
速度を検出する。この時各々の反射信号には血球のよう
に移動している物体からの反射と血管壁のようにほとん
ど移動しない固定物体からの反射波が混在しており、し
かも反射強度は後者が支配的になっている。但し血球か
らの反射波の周波数はドプラシフトが生じているのに対
し、固定反射体からの反射波（クラッタ信号）を取除く
ため所定の深さにおいて得られた１０個の信号をＭＴｒ
フィルタに取込み、ドプラ成分のみを抽出する。

ＭＴｒフィルタによってクラッタ信号は除去され、血球
からの反射波のみが演算回路５Ｇに送られる。ここでは
所定の深さの１０個のデータを用いて周波数分析が行わ
れ、そのスペクトルの中心あるいは広がり（分散）が算
出され、その値が画像メモリ６Ａ内の血流信号メモリ内
にストアされ、る。このようにして所定の方向に超音波
ビームを送受信して断層像用信号とドプラ信号が得られ
る。

次に、送受信振動子選択スイッチによって前記アレイ型
振動子のうち１−２乃至１−（ｎ＋１）が選択され、超
音波の送受信が行われる。この送受信方向での断層像信
号とドプラ信号が前記同様に得られ、これらは各・々断
層像メモリと血流信号メモリにストアされる。このよう
に、複数の振動子が振動子選択用スイッチ１１により１
本ずつシフトするように選択駆動されることによって生
体内が走査される。

既に述べたように所定の場所を流れる血流の速度を観測
するには同一場所からのデータ数が多いほど計測制度が
良いことが知られており、特にクラッタ信号を十分抑え
る必要がある場合（例えばクラッタ信号成分が極めて大
きな場合やドプラ信号周波数がクラッタ信号周波数に接
近している場合）にはデータ数をより多くする必要があ
る。このため−枚の血流画像をつくるのにＢモード像と
比べて時間がかかり、リアルタイム性が極端に損なわれ
るとになる。このリアルタイム性を改善する一つの方法
としてセクタ走査法では並列同時受信法が提案されてい
る。

第３図はその方法を示したものであり、送信方向ａに対
して受信方向がｂ−１、ｂ−２の２方向となるように受
信回路を構成する。但しこの場合ｂ−１方向とｂ−２方
向の各々の方向に対して受信指向性を有した２系統の受
信整相加算回路が必要となる。例えば送信では比較的広
いビーム幅をもった超音波を送信する。一方、受信ビー
ム方向は送信ビーム方向に対して±Δθ度だけずれた方
向から同時に受信する方法であり、この方法によって２
Δθだけ隣接した２つの方向の走査が同時に完了する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらリニア電子走査においては並列同時受信法
が実現されておらず、リニア電子走査による場合の超音
波像のリアルタイム性の向上が強く望まれる。

そこで本発明は、リニア電子走査による場合の超音波像
のリアルタイム性の向上を図ることを目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため本発明では、超音波のリニア電
子走査により被検体の超音波情報を収集するようにした
超音波診断装置において、受信系の動作を制御してリニ
ア電子走査方向の互いに異なる位置に超音波受信フォー
カス点を有する複数の受信ビームを同時に形成すること
によりリニア並列同時受信を可能とする受信制御手段を
設けている。

（作　用） 上記の構成によれば、リニア電子走査において、互いに
フォーカス点の異なる複数の受信ビームが同時に形成さ
れ、リニア電子走査における並列同時受信が実行される
。従って従来装置の数倍のスピードで７−タ収集が行わ
れ、リニア電子走査による場合の超音波像のリアルタイ
ム性の向上が図れる。

また、送信系において、上記の受信ビームに対応する複
数の送信ビームを同時に形成するようにすれば、超音波
像の分解能をも向上し得る。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示している。

１０は複数の超音波振動子をアレイ状に配列して成り、
超音波のリニア電子走査を可能とする超音波プローブで
あり、この超音波プローブ１０は、振動子選択用スイッ
チ１１を介して送信系２０及び受信系３０に接続されて
いる。送信系２０は、超音波プローブ１０を介して超音
波の送信を行うものであり、パルス信号を発生するパル
ス発生器及びこのパルス信号を遅延する送信用遅延回路
を有して成る。また、受信系３０は、前記超音波プロー
ブ１０より被検体に向けて送波した超音波の該被検体よ
りも反射成分を受信するもので、受信用遅延回路及び加
算器を有して成る。尚、この受。

部系３０の後段回路は従来装置（第３図参照）と同様で
あるので省略する。

４０は本実施例装置全体の動作制御を司るシステムコン
トローラであり、ＣＰＵ（中央処理装置）を中心に形成
される。

ここで、システムコントローラ４０は、前記受信系３０
の動作を制御してリニア電子走査方向の互いに異なる位
置に超音波受信フォーカス点を有する複数の受信ビーム
を同時に形成する第１の機能と、前記送信系２０の動作
を制御して前記受信系３０における受信ビームに対応す
る複数の送信ビームを同時に形成する第２の機能とを有
する。

従って本発明における受信制御手段及び送信制御手段は
このシステムコントローラ４０によって機能的に実現さ
れる。

次に、第２図（ａ）乃至（ｅ）を基に、本実施例装置に
おける超音波送受信（リニア電子走査）について詳述す
る。

第２図（ａ）は送信系２０を示し、第２図（ｂ）は振動
子Ｎ０１（ナンバー）と送信用遅延時間との関係を示し
、第３図（Ｃ）は受信系３０を示し、第２図（ｄ）、　
　（ｅ）は振動子Ｈａ、　　と受信用遅延時間との関係
を示している。

プローブ１０における複数の振動子のうち例えばｍ−、
ｆｉ乃至ｍ＋１＋、９の振動子を用いて超音波を送信す
る。但しこの場合、例えば偶数番目の振動子の駆動パル
スには点Ａに送信ビームが収束するように遅延時間が与
えられ、また奇数番目の振動子の駆動パルスには点Ｂに
送信ビームが収束するように遅延時間が与えられる。こ
のような遅延時間は複数の送信用遅延回路１２Ｂによっ
て付与される。一方、受信においては第１の振動子群は
ｍ　Ｉｔ乃至ｍ＋、ｌ’のｌ’　＋１本で構成され、そ
の中心はｍにある。そして、第２の振動子群はｍ＋ｌ−
Ｊ’乃至ｍ＋１＋、ｊ’の２象“＋１本で構成され、そ
の中心はｍ＋１である。一般には１’−４’であること
が望ましいがこれには限定されない。またＡ＝１’＃’
である必要もない。

いま、Ａ＝Ｊｌ’＝１’とすれば送信用振動子ｍ−ｉ乃
至ｍ＋１＋、ｊによって送信された超音波は被検体内で
反射された後、ｍ−１′乃至ｍ＋ｌ−Ｂ’で受信される
。但し受信用振動子ｍ−１′乃至ｍ＋１′によって受信
された各受信波は遅延回路１３Ｂ−ａにおいて受信ビー
ムが第２図（ｃ）の点Ａに収束するように所定の遅延時
間が与えられ加算器１３Ｃ−ａにて加算合成される。

一方、受信用振動子ｍ＋１−Ｊ　’乃至ｍ＋１十で′に
よって受信された信号は同図（Ｃ）の点Ｂに受信ビーム
が収束されるように遅延回路１３Ｂ−ｂにおいて所定の
遅延時間が与えられ加算器１３Ｃ−ｂにて加算合成され
る（この場合ｍ＋ｌ−Ａ′乃至ｍ＋　１　＋、ｌ　’　
までは受信波は２系統の受信遅延回路に供給される）。

次に、ｍ＋２−Ｊ’乃至ｍ＋３＋Ａ′の振動子を用いて
超音波の送受信を行う。但し前記同様に例えば偶数番目
の振動子の駆動パルスには点Ａに送信ビームが収束され
るように遅延時間が与えられ、また奇数番目の振動子の
駆動パルスには点已に送信ビームが収束されるように遅
延時間が与えられる。また、ｍ＋２−Ｊ２’乃至ｍ　＋
　２＋　ｊｌ　’及びｍ＋３−Ｊ’乃至ｍ＋３＋Ｊ’　
の振動子によって２方向の受信を行い、それぞれの受信
波は前記同様２系統の整相加算が行われて後、後段回路
において血流速度の平均値や分散値が得られる。

このようにして本実施例では送信振動子群の中心が素子
２本分を１単位として移動されながらリニア電子走査が
行われる。

この実施例によれば、リニア電子走査による従来装置に
比して２倍のスピードでデータ収集が行われ、従って血
流イメージングのリアルタイム性が改善される。

以上は血流イメージングのリアルタイム性について述べ
てきたが、断層像（Ｂモード像）についても同様である
ことはいうまでもない。また受信遅延回路をディジタル
化することによって回路規模をあまり増やすことなく、
本発明を実施し得る。

以上の説明では２方向量時受信の場合について述べてき
たが、これに限定されるものでなく、３方向以上の場合
についても本発明を適用できる。

この場合にもディジタル遅延回路はその回路規模を大き
くすることなく実現できる利点を有してい、る。

一般に送信及び受信用振動子群をに個形成し、Ｋ系統の
送受信遅延回路を備えることによってに方向からの同時
受信が可能となるが、この場合は送信ビームの走査間隔
は受動振動子群の中心間隔のに倍となる。ここで受信振
動子群の中心が必ずしも一致する必要は無いし、゛また
送受信振動子群の数を一致させる必要も無い。例えば送
信振動子群を２．受信振動子群を３としても構わない。

更にそれぞれの振動子の中心間隔を振動素子間隔の整数
倍とする必要もない。

そしてまた上記実施例ではシステムコントローラ４０に
より受信制御手段及び送信制御手段の双方を実現するよ
うにしたが、送信制御手段を省略しても本発明の目的を
達成し得る。

なお上記の並列同時送受信はコンベックス電子走査法に
おいても有効である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、リニア並列同時受
信を行うようにすることで、リニア電子走査による場合
の超音波像のリアルタイム性の向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例の主要
部を示すブロック図、第２図（ａ）は本実施例における
送信系を示すブロック図、第２図（ｂ）は振動子Ｎ０３
（ナンバー）と送信用遅延時間との関係を示す特性図、
第２図（Ｃ）は本実施例装置における受信系を示すブロ
ック図、第２図（ｄ）及び（ｅ）は振動子Ｎｏ、　　と
受信用遅延時間との関係を示す特性図、第３図は従来装
置のブロック図、第４図はセクタ電子走査における並列
同時受信の説明図である。 １０・・・超音波プローブ、 １１・・・振動子選択用スイッチ、 ２０・・・送信系、　３ｏ・・・受信系、４０・・・シ
ステムコントローラ（受信＠御手段送信制御手段） 一 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の超音波振動子をアレイ状に配列して成る超
   音波プローブと、この超音波プローブを介して超音波の
   送信を行う送信系と、前記超音波プローブより被検体に
   向けて送波された超音波の該被検体よりの反射成分を、
   前記超音波プローブを介して受信する受信系とを有し、
   超音波のリニア電子走査により被検体の超音波情報を収
   集して診断に供するようにした超音波診断装置において
   、前記受信系の動作を制御してリニア電子走査方向の互
   いに異なる位置に超音波受信フォーカス点を有する複数
   の受信ビームを同時に、形成することによりリニア並列
   同時受信を可能とする受信制御手段を備えたことを特徴
   とする超音波診断装置。
2. （２）前記送信系の動作を制御して前記受信系における
   受信ビームに対応する複数の送信ビームを同時に形成す
   る送信制御手段を備えた請求項１記載の超音波診断装置
   。