JPH0337940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、生体内へ超音波を発射し、生体内
よりの超音波の反射信号を検出することにより生
体情報を得る超音波診断装置の技術分野に属す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、生体内を超音波ビームで走査して得られ
る反射信号により、生体の断層像を表示する超音
波診断装置に関し、画質向上のために走査線数を
増加するとフレーム数が減少してリアルタイム性
に欠けるとの問題点を解決するための提案とし
て、特公昭56年第20017号公報に記載された発明
がある。

前記発明は、第１図に示すように、たとえば
＃１〜＃６までの微小超音波振動子１中の＃１〜
＃５を励振することにより発射された超音波ビー
ムT₁に対し、受信指向性がR₁である＃１〜＃５
の微小超音波振動子１と受信指向性がR₂である
＃１−＃６の微小超音波振動子１とで反射エコー
を同時に受信することによつて、送受総合の指向
性がTR₁方向とTR₂方向とである異なる２方向か
らの超音波反射信号を同時に得ることができると
する。

しかしながら、前記発明においては、並列受信
におけるピーク感度差および半値幅（−3dBにお
ける超音波ビームの幅）差についての考慮が欠け
るため、実際上、ピーク感度差により断層像上に
縞状パターンが生じて画質が劣化し、これとは逆
に、感度差を補正するとバツクグラウンドのノイ
ズレベルが縞状パターンを生じさせる。第２図
に、前記発明における音場特性の具体的計算結果
を示す。計算条件は、リニア走査型超音波診断装
置において微小振動子のピツチが1.5mm、周波数
が3.5MHz、集速点が50mm、送信振動子数が８個、
受信振動子数が８個および９個である。第２図に
おいて、５で示すのは８個の振動子による送信指
向特性であり、同一の８個の振動子による受信指
向特性もこれに等しい。一方、６で示すのは８個
の送信振動子に隣接の１個の振動子を加えてなる
９個の振動子による受信指向特性であり、ピーク
における感度は0.8dBだけ８個の振動子によるピ
ーク感度より大きい。同一の８個の振動子を送受
信に使用した場合の送受信総合の指向特性は破線
７で示され、また、送信用が８個、受信用が９個
の振動子である場合の送受信総合の指向特性は破
線８で示される。第２図から明らかなように、ピ
ーク感度差は4.5dBであり、半値幅の差は1.2mm対
0.86mmでおよそ30％の相違がある。

ところで、人間の視覚は極めて鋭敏であり、通
常、表示上の階調差を認識不能にするためには、
32階調中の一階調以下に抑制する必要がある。通
常の超音波診断装置においては、ダイナミツクレ
ンジを50〜40dBとし、これを32階調程度で表示
する。したがつて、階調差を認識不能とするため
には、ダイナミツクレンジ50dBに対してピーク
感度差を1.6dB以下に、ダイナミツクレンジ40dB
に対して、ピーク感度差を1.3dB以下に抑制する
ことが必要になる。そうすると、第２図に示すよ
うな4.5dBのピーク感度差は、明瞭に認識され、
実験的にも断層像上の縞状パターンとして確認さ
れている。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので
あり、リアルタイム性をそこなわずに超音波ビー
ムの走査線を増大する同時並受信方式採用の超音
波診断装置において、ピーク感度差および半値幅
差を低減して良質の画像を表示する超音波診断装
置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するためのこの発明の概要は、
複数個の超音波振動子をアレイ状に配列し、この
配列中における１組として用いる超音波振動子を
順次に切り換え、選択することにより、超音波ビ
ームの走査を電子的に行なう超音波診断装置にお
いて、受信指向性を送信超音波ビームの中心軸に
対して左右対称にする二組の受信系を有すること
によつて同時に二方向から受信する送受総合の指
向特性のピーク感度差および半値幅差を低減する
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

この発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は、この発明の一実施例であるリニア走
査超音波診断装置を示すブロツク図である。

同図において、送信遅延回路２０は所定の遅延
時間を有するＮ個の信号を出力してＮ個のパルサ
２１を駆動する駆動回路である。振動子選択切換
回路２２は、Ｍ個のアレイ状に配列された超音波
振動子２３のうちからＮ＋２個の互いに隣接する
超音波振動子２３を選択し、超音波ビーム発射の
ために、選択した超音波振動子２３のうち両端の
超音波振動子２３を除いたＮ個の超音波振動子２
３とＮ個のパルサ２１とを結合し、また、反射信
号を受信するために、選択したＮ＋２個の超音波
振動子２３とＮ＋２個の前置増幅器２４とを結合
する。受信遅延回路２５は、Ｎ＋２個の前置増幅
器２４により増幅された出力信号のうち０〜Ｎ番
目までのＮ＋１個の出力信号を入力し、所定の遅
延時間を与えた後にこれらを加算し、走査線に対
応する信号S₁を出力する。また、受信遅延回路２
６は、Ｎ＋２個の前置増幅器２４により増幅され
た出力信号のうち１〜Ｎ＋１番目までのＮ＋１個
の出力信号を入力し、所定の遅延時間を与えた後
にこれらを加算し、走査線に対応する信号S₂を出
力する。したがつて、選択した超音波振動子から
一端の超音波振動子を除いた残りの超音波振動子
群と、選択した超音波振動子から他端の超音波振
動子を除いた残りの超音波振動子群とで二組の受
信用超音波振動子群が形成される。なお、出力信
号S₁およびS₂は公知の処理回路を介して図示しな
い表示装置に入力し、断層像の表示に供される。

次に以上構成の作用について述べる。説明の便
宜上、前記Ｎが５である場合について述べる。

先ず、振動子選択切換回路２２は、第４図に示
すように、＃０〜＃６の７個の超音波振動子２３
を選択し、そのうち＃１〜＃５の５個の超音波振
動子２３と５個のパルサ２１とを接続し、パルサ
２１より出力される励振パルス信号を所定の遅延
時間をもつて＃１〜＃５の超音波振動子２３に印
加する。＃１〜＃５の超音波振動子２３から中央
部の超音波振動子＃３の軸上T₀の方向に超音波
ビームを発射する。発射後、振動子選択切換回路
２２は、第４図に示すように、＃０〜＃５および
＃１〜＃６のそれぞれ６個の超音波振動子２３を
前置増幅器２４を介して受信遅延回路２５と他の
受信遅延回路２６とに接続する。そうすると、
＃０〜＃５の超音波振動子２３で受信した反射エ
コー信号は前置増幅器２４で増幅された後に受信
遅延回路２５に入力し、所定の遅延時間が与えら
れて加算され、走査線に対応する信号S₁となつて
受信遅延回路２５から出力される。同様に、＃１
〜＃６の超音波振動子２３で受信した反射信号
は、前置増幅器２４を介して、受信遅延回路２６
から走査線に対応する信号S₂となつて出力され
る。この場合、受信指向性R₁およびR₂は送信指
向性T₀に対して左右対称であるので、送受信総
合の指向性TR₁およびTR₂は、本質的にピーク感
度および半値幅の等しいものとすることができ
る。

前記送受信総合の指向性TR₁およびTR₂につい
ては、次の音場特性の計算結果からも肯定するこ
とができる。計算条件は、リニア走査型超音波診
断装置において、振動子のピツチが1.5mm、周波
数が3.5MHz、集束点が50mm、送信超音波振動子
数が８個、受信用超音波振動子は送信用超音波振
動子にその配列方向両端にそれぞれ１個を加えて
なる９個の２組である。集束点50mmにおける音場
特性として、第５図に示すように、送信指向性１
０に対して受信指向性１１および１２は対称であ
り、したがつて、送受総合の指向性１３および１
４として、ピーク感度および半値幅（0.86mm）を
全く等しくすることができる。よつて、１本の超
音波ビームによる反射信号を異なる２方向から同
時受信しても、ピーク感度差および半値幅差によ
る縞状パターンが断層像中に現われるのを防止す
ることができる。

以上、この発明の一実施例について詳述した
が、この発明は前記実施例に限定されるのではな
く、この発明の要旨の範囲内で適宜に変形して実
施することができるのはいうまでもない。

次に、この発明の第２の実施例について説明す
る。

第６図は、セクタ走査型超音波診断装置におけ
る超音波振動子での超音波送受信を示す説明図で
ある。

セクタ走査の場合、振動子選択切換回路２２
は、Ｍ個のアレイ状に配列された超音波振動子２
３のうちからＮ個の互いに隣接する超音波振動子
２３を選択し、Ｎ個の超音波振動子２３とＮ個の
パルサ２１とを接続し、また、Ｎ個の超音波振動
子２３とＮ個の前置増幅器２４とを接続する。Ｎ
個の前置増幅器２４よりのＮ個の出力は、それぞ
れ、受信遅延回路２５と受信遅延回路２６とより
なる二組の受信延延回路に入力する。

そして、送信においては、第６図に示すよう
に、送信遅延回路２０の制御により角度θ₀の方向
に指向性T₀を有する超音波ビームを送波する。
その超音波ビームの反射信号の受信においては、
並列に設けられた２組の受信遅延回路２５および
２６の制御により角度θ₀−Δθおよびθ₀＋Δθの方
向に受信指向性R₁およびR₂を得る。したがつて、
送受総合の指向性TR₁およびTR₂は、およそ角度
θ₀−Δθ／２およびθ₀＋Δθ／２の方向にそれぞれの
ピー ク値を有し、送信指向性T₀に対してほぼ対称で
ある。したがつて、セクタ走査においても、送受
総合の指向性におけるピーク感度差および半値幅
差をきわめて小さくすることができ、縞状パター
ンが断層像中に現われるのを防止することができ
る。

セクタ走査においてもピーク感度差および半値
幅差を小さくすることができることは、次の音場
特性の計算結果からも肯定することができる。計
算条件としては、、振動子のピツチが1.5mm、周波
数が3.5MHz、集束点が50mm、発射する超音波ビ
ームの方向が中心軸より30゜の斜め方向、受信指
向性が中心軸より29゜および31゜の斜め方向および
音場観測点が集束点である。音場特性として、第
７図に示すように、２種の受信指向性３０および
３１が送信指向性３２に対して完全に対称ではな
いので、２種の送受総合の指向性３３および３４
は完全に同じにはならない。しかし、−3dBでの
ビーム幅（半値幅）は共に1.6mmで等しく、ビー
ム感度差は0.3dBであつてきわめて小さくするこ
とができる。

〔発明の効果〕

この発明によると、単位時間あたりのフレーム
数を低下させることなく走査線密度を増大する同
時並列受信方式採用の超音波診断装置において、
リニア走査型の超音波診断装置では、ピーク感度
差および半値幅差を全く消失させ、またセクタ走
査型の超音波診断装置では、ピーク感度差および
半値幅差を実用上全く問題のないレベルにまで低
減することができ、その結果、リアルタイム性と
高画質と有する断層像の表示可能な超音波診断装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同時並列受信方式における超音
波振動子による超音波の送受波を示す説明図、第
２図は前記従来の同時並列受信方式における音場
特性の計算結果を示す特性図、第３図はこの発明
の一実施例を示すブロツク図、第４図はこの発明
においてリニア走査する場合の超音波の送受波を
示す説明図、第５図は前記リニア走査における音
場特性の計算結果を示す特性図、第６図はこの発
明においてセクタ走査する場合の超音波の送受波
を示す説明図、および、第７図は前記セクタ走査
における音場特性の計算結果を示す特性図であ
る。 ２３……超音波振動子、２５，２６……受信遅
延回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の超音波振動子をアレイ状に配列し、
   この配列中における１組として用いる超音波振動
   子を順次に切り換え、選択することにより、超音
   波ビームの走査を電子的に行なう超音波診断装置
   において、受信指向性を送信超音波ビームの中心
   軸に対して左右対称にする二組の受信系を有する
   ことによつて同時に二方向から受信する送受総合
   の指向特性のピーク感度差および半値幅差を低減
   することを特徴とする超音波診断装置。 ２ 前記受信系が、リニア走査のための超音波ビ
   ームを発射する超音波振動子の数よりも多い受信
   用超音波振動子数を有すると共に送信用超音波振
   動子群に対して左右対称に配列された二組の受信
   用超音波振動子群を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の超音波診断装置。 ３ 前記受信系が、セクタ走査可能の超音波振動
   子群より送信された超音波ビームの反射エコー
   を、送信超音波ビームに対して実質的に左右対称
   の指向性で受信する二組の受信遅延回路を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   超音波診断装置。