JPH0360491B2 - - Google Patents

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JPH0360491B2
JPH0360491B2 JP56086902A JP8690281A JPH0360491B2 JP H0360491 B2 JPH0360491 B2 JP H0360491B2 JP 56086902 A JP56086902 A JP 56086902A JP 8690281 A JP8690281 A JP 8690281A JP H0360491 B2 JPH0360491 B2 JP H0360491B2
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    • A61B8/14—Echo-tomography
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多数個の超音波振動子を配列して用
い、これらの超音波振動子から放射される超音波
ビームを電気的にあるいは機械的に走査して生体
の断層像を得る超音波診断装置に関するものであ
る。
超音波診断装置の断層像において超音波のビー
ム径が方位方向（超音波伝搬方向に垂直な方向）
の分解能を決定する。この超音波のビーム径は
個々の超音波振動子の大きさおよび同時、あるい
は僅かの遅延を持たせて、駆動される一群の超音
波振動子の数とによつて決まる総合の超音波振動
子の口径と、個々の超音波振動子に加える遅延量
によつて定まる焦点距離とに依存する。つまり、
超音波ビームの伝搬方向の広い範囲にわたつて高
分解能を得るためには超音波振動子から観測する
生体部位までの距離に応じて、適宜に超音波振動
子の口径および焦点を変えることが望ましい。超
音波振動子の口径を変える方法としては駆動する
配列超音波振動子の数を電気的スイツチングによ
つて変える方法（特許公報、特公昭54−18932号）
が、また焦点を変える方法としては配列超音波振
動子の個々に与える遅延時間の大きさを電気的ス
イツチングによつて変える方法（飯沼，橋口，第
23回日本超音波医学会講演論文集P.91、48年５
月）がある。このように超音波振動子の口径の大
きさに従つて超音波ビームの幅は大きく、また近
距離音場（ビームが平行に進む地点）は深くな
る。そして、焦点を変えれば深い地点でも細いビ
ーム径が得られる。従つて、このような可変口
径、可変焦点を使用した超音波診断装置は高分解
能な断層像を得ることができる。
しかし、このような電気的スイツチングによつ
て、口径および焦点を変える方法は回路が複雑な
上にスイツチング時にノイズの発生を伴なうた
め、得られる断層像にノイズが含まれてしまい、
正確な断層像が得られないと伴にその他電気回路
及び素子の誤動作を誘く欠点がある。
本発明の目的は駆動する超音波振動子の数を電
気的にスイツチングすることなく実効的に超音波
振動子の口径を変え、また個々の振動子に与える
遅延時間を電気的にスイツチングすることなしに
実効的に焦点を変えることができる高解像度の可
変口径・可変焦点超音波診断装置を提供すること
にある。
本発明は上記目的を達成するため超音波振動子
から放射される音波が有限の周波数スペクトラム
を有することに着目してなされたもので、個々の
配列超音波振動子とこれらの駆動回路および受信
回路の系をこの系の総合の周波数応答特性の中心
周波数および帯域が少しづつ異なるように構成
し、さらにこれら個々の配列振動子からの受信信
号を加算した後に中心周波数および帯域が可変の
帯域通過型フイルターあるいは増幅器を用いて所
望のスペクトラム成分のみを抽出することによつ
て実効的に超音波振動子の口径を可変とするもの
であり、更に個々の配列振動子に与える遅延時間
を超音波ビームの軸上の所定の範囲にわたつて分
散的に超音波ビームが集束するように与えること
によつて実効的に超音波振動子の焦点も可変とな
るようにしたものである。
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施
例を説明する。本実施例は個々の配列振動子の受
信回路に中心周波数及び帯域の異なる帯域通過型
フイルタを使用して、駆動回路、超音波振動子、
受信回路系の周波数応答特性の中心周波数及び帯
域を異ならせるものであり、その構成は第１図の
構成図に示す。同図に示すように、2N−１個
（Ｎは自然数）の超音波振動子１が直線上（ある
いは曲線上）に配列されている。被検体より反射
もしくは透過した超音波信号は、この振動子１で
受信され、電気信号に変換される。各振動子１で
電気信号に変換された受信信号は、前置増幅器
２、帯域通過型フイルタ３、遅延線４を経て、加
算器５で加算される。加算器５で加算された各振
動子５の受信信号は可変フイルタ６、信号処理部
７を経て表示部８で表示される。
帯域通過型フイルタ３は、例えば第２図のフイ
ルタ特性図に示すように、2N−１個の中心に位
置する振動子１から離れるにしたがつて、特性曲
線９，１０，１１，……，１２のように低域遮断
周波数を合わせて、中心周波数及び帯域が低くし
かも狭くなるように設定してある。
また可変フイルタ６は、例えば第３図ａ，ｂフ
イルタ特性図に示すように、帯域通過形フイルタ
３の最も広い帯域の特性曲線９の範囲内で所定の
周波数成分の信号を抽出できるように、特性曲線
９よりも狭い帯域の特性曲線１３ａ，１４ａ，１
５ａ……，１６ａまたは１３ｂ，１４ｂ，１５
ｂ，……１６ｂを備えている。
生体等に送信される超音波は短かいパルス状の
音波として励振されているため有限のスペクトル
幅を持つている。この超音波は、生体内を通過も
しくは反射して超音波振動子１によつて受信され
る。振動子１はこの受信された超音波信号を電気
信号に変換する。この電気信号に変換された超音
波受信信号は、前置増幅器２で増幅され、帯域通
過フイルタ３に供給される。帯域通過フイルタ３
は有限のスペクトラム成分を持つ受信信号の周波
数成分のうち各設定した特性の成分だけ遅延線４
に供給する。すなわち、2N−１個の直線上に配
列された振動子１群のうち、中心付近の振動子１
が受信した受信信号は、ほぼ全スペクトラムを通
過し、中心付近より遠ざかるに従つて、低く、か
つ、狭い周波数成分のみを通過する。遅延線４は
各受信信号に遅延時間を設け、超音波ビームの集
束あるいは角度走査を行う。遅延線４を経た受信
信号は加器５で加算され、可変フイルタ６に供給
される。可変フイルタ６は、各帯域通過フイルタ
３を通過した受信信号のうち所定の周波数成分の
みを抽出し、信号処理部７に供給する。このと
き、例えば可変フイルタの周波数帯域を一定とし
て中心周波数を高→低に順次シフトしていくと各
振動子１の口径が実効的小→大になる。つまり第
３図に示すように可変フイルタ６の特性を曲線１
３ａのように選択すれば、帯域通過フイルタ３の
特性曲線９，１０の周波数成分のみが抽出され
る。このように可変フイルタ６の特性を変化させ
ることによつて、実際上全振動子１で受信してい
ながらも特定の振動子１が受信した信号のみを抽
出することができる。すなわち、帯域通過フイル
タ３を前記のように設定しておけば可変フイルタ
６の特性を変化させることで実効的に口径を変え
ることができる。この可変フイルタ６を通過した
特定の振動子１の受信信号が信号処理部７で輝度
変調を受け、表示部８で表示される。
こうして表示された画像は広い範囲にわたつて
超音波ビームが空間的に局在しているので超音波
ビーム方向の全域にわたつて高分解能が実現でき
る。この実施例では帯域通過型フイルタ３を前置
増幅器２の直後に配置しているが、フイルタ３の
位置は個々の配列振動子１と加算器５の間であれ
ばどこに配置しても良い。またフイルタ３および
フイルタ６のかわりに帯域通過型増幅器を用いて
個々の超音波振動子の感度の違いを補正する機能
および超音波の伝搬減衰を補正する機能を併せて
持たせることもできる。また振動子１を直線上で
はなく曲面上に配列してもよい。
次に第２の実施例について説明する。本実施例
は口径を換えると同時に焦点も可変にするもので
あり、第１の実施例の遅延線４の遅延量を例えば
振動子１の中心付近から遠ざかるに従つて短かく
して、第４図の模式図に示すように超音波ビーム
の軸上の有限範囲にF1，F2……FNのように分散
的に焦点が集まるようにしたものである。
このように遅延線４の遅延量を設定すると、例
えば可変フイルタ６の特性を第３図の１３のよう
に変化させた場合、配列振動子１の中心部のみが
実効的に受信信号に寄与すると同時に焦点が第４
図のF1となり、可変フイルタ６のフイルタ特性
を順次第３図の１４，１５，１６と変えると焦点
が、F1とF2の合成焦点F1，F2，F3の合成焦点と
順次変化する。すなわち可変口径と同時に可変焦
点が実現される。このようにして形成された画像
は可変口径と同時に可変焦点が実現されるため、
その一方のみを行なつた場合よりもさらに高解像
度の画像となる。この方式を前記の電気的に口径
および焦点をスイツチングする方式と比較すると
本発明はスイツチング回路を含まないためスイツ
チングのノイズの問題がおこらず、また電気的に
スイツチングする方法では非連続的に口径および
焦点が変わるために画像の不連続性がおこるが、
本発明でに連続的に口径および焦点が変化するの
で画像の不連続性が生じないという特徴を有して
いる。
また第１の実施例では、個々の配列振動子の受
信回路に中心周波数及び帯域の異なる帯域通過型
フイルタを使用して、駆動回路超音波振動子、受
信回路系の周波数応答特性の中心周波数及び帯域
を変化させたが、この他に第３の実施例として超
音波振動子との共振回路を形成しても同じ動作す
る。つまりこの実施例は第５図の構成図に示すよ
うに駆動回路１９及び受信回路２０にそれぞれ値
の異なるインダクタンス１７及び抵抗１８を並列
に配置して振動子１との共振回路を形成したもの
である。共振インダクタンスの値を小さくすると
中心周波数は高くなり、また並列抵抗の値を大き
くすると帯域は広くなるのでインダクタンスと抵
抗の値を適宜に設定することにより、第２図に示
されるような周波数応答特性を得ることができ
る。ここでは並列にインダクタンスおよび抵抗を
配置した例を示したが、インダクタンスおよび抵
抗を直列に配置しても同様の効果が得られる。
また、この実施例では共振回路を駆動回路と受
信回路の両方に配置しているがいずれか一方のみ
に共振回路を配置する構成でも同様の効果が得ら
れる。
次に第４の実施例について説明する。
超音波振動子の周波数応答特性はその厚さに依
存し、中心周波数は厚さに逆比例して変化するの
で配列振動子の個々の厚さを変えることによつて
も駆動回路・超音波振動子・受信回路系の周波数
応答特性を異ならせることができる。第６図はそ
の実施例を示したもので同図ａは個々のリングの
厚さが異なるリング状配列振動子の正面図、同図
ｂはａのＡ−Ａの断面図、同図ｃは個々の素子の
厚さが異なるアレイ型配列振動子の正面図、ｄは
ｃのＣ−Ｃの断面図を示している。このようにす
れば、振動子の個々の素子の厚さが薄い中心付近
では、高い周波数をまた中心より離れるに従つて
低い周波数を送受波することができる。従つて第
１の実施例の可変フイルタ６の特性を第３図ｂの
ように１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ……１６ｂと低域
側遮断周波数を高→低にシフトすることにより口
径を小→大に可変することができる。
以上説明したように本発明によればスイツチン
グ回路を使用しなくても可変口径、可変焦点が実
施できるためノイズ等が含まれない正確な断層像
を得ることができる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図は本発明の第１の実施例の構成図、第２
図は帯域通過フイルタの特性図、第３図は可変フ
イルタの特性図、第４図は本発明の第２の実施例
を説明するための模式図、第５図は本発明の第３
の実施例の構成図、第６図は本発明の第４の実施
例の構成図である。 １……超音波振動子、２……前置増幅器、３…
…帯域通過フイルタ、４……遅延線、５……加算
器、６……可変フイルタ、７……信号処理部、８
……表示部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 複数個の超音波振動子を配列し、この配列振
    動子に駆動信号を供給することで所定の広さの帯
    域を有する超音波ビームを送波する送信手段、及
    びこの送信手段からの送信超音波ビームに基づく
    エコーを受信する受信手段を備えた超音波診断装
    置において、前記受信手段内に、前記配列超音波
    振動子間で中心周波数および帯域が少しずつ異な
    るよう周波数応答特性を設定する手段と、この設
    定手段で設定された最も広い帯域の周波数応答特
    性の範囲内で中心周波数および帯域が可変であり
    所望とする帯域を通過させる帯域通過手段とを備
    え、この帯域通過手段の通過帯域を変化させるこ
    とで実効的に超音波振動子の口径を可変とするこ
    とを特徴とする超音波診断装置。
JP56086902A 1981-06-08 1981-06-08 Ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS57203434A (en)

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EP (2) EP0066876B1 (ja)
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