JPH0399645A - 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） 本発明は、超音波を用いて生体の断層像を得る超音波診
断装置に関し、とくに超音波信号の送受波の指向性を制
御し、複数方向同時受信を用いて、画像の画質の向上を
図った超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波パルスを生体内に送波し、該生体内の各組織から
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、しかも造影剤なして軟部組織の
診断ができる利点を有している。最近の超音波診断装置
における超音波探触子は、配列形（アレイ型ともいう。

）圧電振動子が用いられている。この超音波探触子の各
振動子を駆動信号により駆動して超音波を発生させ、こ
の超音波を生体内に送波する。そしてこの生体内から前
記同一振動子に得られる受信信号に所定の遅延時間を与
えることにより、超音波ビームを所定の距離（位置）に
集束させて方位分解能を高め、解像度の優れた断層像を
得るようにしている。

第３図は従来のこの種のリニア電子走査型超昌波診断装
置の一例を示す概略構成図である。同図において、まず
パルス発生器２Ａから生体内に送波される超音波パルス
の間隔を決定する繰り返しパルスが、送信遅延回路２Ｂ
−１〜２Ｂ−Ｍに出力される。この繰り返しパルスは送
信遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍにより送信超音波の送波
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）３Ｃ−１〜３Ｃ−Ｍに
送られ駆動パルスが形成される。この駆動パルスは、Ｍ
本からなるアレイ型振動子１−１〜１−Ｍを駆動すると
、発生した超音波は図示しない生体内に送波される。

一方、生体内から反射された超音波ビームは、前記アレ
イ型振動子１−１〜１−Ｍにより受信され、さらにプリ
アンプ３Ａ−１〜３Ａ−Ｍに送られる。さらに受信信号
は受信遅延回路３Ｂ−１〜３Ｂ−Ｍで、前記送信遅延回
路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍにより与えられた遅延時間とほぼ
同一の遅延時間が与えられた後、加算器３Ｃにより他の
振動子からの受信信号と加算される。そして加算器３Ｃ
からの出力信号は、一方がＢモード処理系４に他方がＤ
モード処理系５に送られ、所定の信号処理が行なわれる
。

すなわちＢモード処理系４においては、対数増幅器４Ａ
により受信信号の振幅が対数変換され、包絡線検波回路
４Ｂにより受信信号の包絡線か検出される。さらに受信
信号はＡ／Ｄ−Ｃ４ＣによりＡ／Ｄ変換された後、画像
メモリ６Ａに記憶される。

一方、Ｄモード処理系５においては、位相検波回路５Ａ
ｂに基準信号発生器５Ｂから超音波信号の周波数とほぼ
同一周波数を有する基準信号が入力し、かつ位相検波回
路５Ａａに前記基準信号を移相器５Ｃにより９０度シフ
トしたシフト信号が入力する。そうすると、加算器３Ｃ
からの受信信号は位相検波回路５Ａａ、５Ａｂにより前
記シフト信号、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、Ｌ、Ｐ、Ｆ
５Ｄａ、５Ｄｂを介してＡ／Ｄ−Ｃ５Ｅａ、５Ｅｂによ
りＡ／Ｄ変換された後、図示しないバッファメモリに一
旦記憶される。

次にドプラ信号を得る場合には、同一場所を所定間隔で
走査し得られる血流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）に基づき、血流速度を求め
る。例えば８回同一場所を走査し、得られた受信信号を
前記同様にドプラ用バッファメモリに順次記憶していく
。次に同一場所を８回走査して得られる生体内の反射信
号から所定の深さの血球の速度を検出する。このとき各
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
反射波が混在している。

したがって、まず固定反射体からの反射波（クラック成
分）を除去するべく、所定の深さにおいて得られた８ケ
の信号を図示の如＜ＭＴＩフィルタ５Ｆａ、５Ｆｂに入
力する。ここでＭＴＩフィルタ技術はレーダ分野におい
て一般に知られている技術である。このＭＴＩフィルタ
５Ｆａ。

５Ｆｂにより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。そしてこの所定の深
さにおける前記８ケのデータを用いて演算回路５Ｇによ
り周波数分析が行なわれ、そのスペクトルの中心あるい
は広がり（分散）が算出され、その値は画像メモリ６Ａ
内の血流信号メそり内に記憶される。かくして所定の方
向に超音波ビームを送受波し断層像用信号とドプラ信号
がＴＶモニニラＢに得られる。

また所定の場所を流れる血液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精度が良いことが
知られている。とく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おおきな場
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）にはデータ数を多くする必要がある。このよ
うに−枚の血液画像（ドプラ像）を作成するためには、
Ｂモード像を作成する場合に比較して長い時間がかかる
ため、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すてに提案されて（７）
る。

第４図はこの種のセクタ走査型超音波探触子の複数同時
受信法の一例を示す概略構成図である。

同図において、アレイプローブ１からの超音波ビム送信
方向ａに対し、受信ビーム方向がｂ−１゜ｂ　−２の２
方向となるように受信回路を構成する。

ただしこの場合受信ビーム方向ｂ−１，ｂ−２の各方向
に対し、受信指向性を有した２系統の受信加算回路を用
いる。例えば送信においては、送信ビーム方向ａに対し
て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ｂ−１，ｂ−２は送信ビーム方向ａに
対して±Δθ度たけズした方向から同時に受信する。こ
の方法によって２つの方向の走査が同時に完了する。２
方向からの受信を同時に行なうことにより１枚の画像を
構成する時間は従来方法のほぼ半分になるので、リアル
タイム性を２倍向上できる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した複数同時受信法における超音波ビームの総合指
向性は、一般には送信部の指向性と受信部の指向性との
積で決定される。したがって、第５図に示すように送信
部の指向性（送信ビム方向ａ）と受信部の指向性（受信
ビーム方向ｂ−１，ｂ−２）とをすらして送受信を行な
う場合には、総合の指向性は両者の中間すなわちＴＩ。

Ｔ２に存在することになる。このため総合の指向性ＴＩ
、Ｔ２は表示走査線（受信ビーム方向ｂ−１，ｂ−２）
に一致しないことになる。

そこで、例えば表示走査線に対し総合の指向性ＴＩ、Ｔ
２と対称なる補正遅延データを用いて、総合の指向性Ｔ
Ｉ、Ｔ２を前記表示走査線に一致させる方法がある。

第６図は前記補正遅延データを用いて総合の指向性を表
示走査線に一致させる方法を示す概略図である。図示の
ように例えば仮想走査線アドレスをに−１，２，３，−
ｋｍａｘとし、これらの仮想走査線アドレスのうち、表
示する走査アドレスはに−３，９，１５，２１・・・と
する。また持っている送信及び受信の遅延データによる
超音波ビーム方向は共にに＝３．６，９，１２，１５，
１．８゜２１・・・のみであるとする。

今、例えば−回の送受信によりに＝９　１５の２本の走
査線を得る場合について説明する。

（１）まずに−１２の方向に超音波を送信し、ｋ−９，
１５の方向で受信すると、送信受信の合成ビームはに−
１１，１３に生成され、前記２本の走査線に対してかな
り離れることになる。

（２）そこで、ｋ−１１，１ｃ−１３に対して、ｋ−７
，に＝１７の方向に受信ビームを生成する補正遅延デー
タを新たに用いれば、ｋ−９，１５の方向に送受信の合
成ビームを得ることができる。

しかしながら、この補正遅延データを用いると、単一の
超音波送信毎に各受信信号合成部がら単一の受信信号を
得る方法に比較し、送信と受信との遅延データが膨大な
星になってしまう。このため回路構成が複雑化してしま
うという問題があった。

そこで本発明の目的は、送信及び受信の遅延データを増
やすことなく、超音波送受信ビームの総合の指向性を表
示走査線に極カ一致させ、これにより簡単な構成からな
る超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。本発明は、複数の振動子を併設した
超音波探触子から被検体に対して超音波を送信遅延手段
により１つの送信ビームで送波し該被検体からの超音波
を複数の受信遅延手段により異なる受信指向特性で複数
の受信ビームを生じさせながら複数の受信信号を得、こ
れらに基づき得た超音波情報を走査線に表示する超音波
診断装置において、前記送信及び受信遅延手段の遅延デ
ータの中から、前記送信及び受信ビームから生成する合
成ビームの中心軸を前記走査線に最も近付られる遅延デ
ータを選択して送信指向特性及び受信指向特性を制御す
る制御手段を備えたものである。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。単一の超音波送信ごとに単一の受信信号を得る
装置の有する送信と受信との遅０ 延データのうち、送信ビームと受信ビームとから得られ
る合成ビームを、表示する走査線に最も近付けることが
できる送信と受信との遅延データを用いて送信指向特性
と受信指向特性とを制御するので、送信と受信との遅延
データを単一の超音波送信ごとに単一の受信信号を得る
装置に比較して増加させることなく、単一の超音波送信
ごとに各受信信号合成部から複数の異なる受信信号を得
ることができる。これにより装置を簡単化でき、しかも
画質を向上できる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図である。第１図において、超音波診断装
置は、２方向同時受信を行なうべく、超音波探触子１か
ら被検体に対して超音波を１つの送信ビームで送波する
送信遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍと、該被検体からの超
音波を異なる２つの受信指向特性で２つの受信ビームを
生じさせながら２つの受信信号を得る２系統の受信遅延
回路３８ａ−１〜３Ｂａ−Ｍ、３Ｂｂ−１〜１ ３　Ｂ　ｂ−Ｍと暮有している。

また２つの受信遅延回路３Ｂａ−１〜 ３Ｂａ−Ｍ、３Ｂｂ−１〜３Ｂｂ−Ｍに対応して加算器
３Ｃ−１，３Ｃ−２とＤモード処理系５−１．５−２及
びＢモード処理系４−１４−２が設けられている。

また制御手段としての遅延コントローラ１０は、前記送
信遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍ及び受信遅延回路３８ａ
−１〜３Ｂａ−Ｍ、３Ｂｂ−１〜３　Ｂ　ｂ−Ｍの遅延
データの中から、送信及び受信ビームで生成する合成ビ
ームの中心軸を表示する走査線に最も近付られる遅延デ
ータを選択して送信及び受信指向特性を制御している。

以下第１図を参照して実施例の２方向同時受信について
説明する。まずバルサ２Ｃを用いてＭ本の振動子を併設
するアレイ型超音波探触子１を駆動し、所定の方向に超
音波ビームを送信する。

また受信時には、反射超音波を振動子群１−１〜１−Ｍ
により受信する。また観測する所定部位（以下観測点Ｐ
。と呼ぶ。）２点に受信ビー　２ ムが収束するように受信遅延回路３８ａ−１〜３Ｂａ−
Ｍ、３Ｂｂ−１〜３Ｂｂ−Ｍにより受信用遅延時間を制
御する。すなわち振動子群１−１〜１−Ｍから得られた
受信信号は、２系統の受信遅延回路３　Ｂ　ａ　−１〜
３　Ｂ　ａ　−Ｍ　、　３　Ｂ　ｂ１〜３Ｂｂ−Ｍによ
り所定の遅延時間が与えられ、加算器３Ｃ−１〜３Ｃ−
２により加算され異なる２点からの超音波信号を得る。

そして２系統のＤモード処理系５−１．５−２に入力し
、Ｄモード処理系５−１．５−２において、位相検波回
路５Ａ、Ｌ、Ｐ、Ｆ５Ｄ、Ａ／Ｄ変換器５Ｅを介して一
旦図示しないメモリに記憶される。このような走査が同
一部位において、例えば８回程度行なわれ、その度ごと
に前記メモリに順次記憶される。

次に得られた各々の５ケの信号から従来と同様に血流速
度推定に必要な演算が演算回路５Ｇ−１゜５Ｇ−２で行
なわれる。このとき振動子１−１〜１−Ｍで得た受信信
号に基づき観測点での血流速度のパワー値、平均値、そ
の標準偏差を算出する。

このようにして生体内の任意の点における血流３ 速度を算出する場合、方向の異なる２つの受信ビームの
各々で得られたパワー値、平均値１分散値を画像メモリ
６Ａに入力する。そしてこれらのパワー値、平均値１分
散値を単位時間内に取得するデータ数は２倍になるので
、フレーム数を向上できる。

一方、加算器３Ｃからの信号は、対数増幅器４Ａ、包路
線検波回路４Ｂ、Ａ／Ｄ−ＣからなるＢモード処理系４
−１．４−２により処理されて画像メモリ６Ａに入力す
る。これによりＴＶモニニラ　Ｂ　１１：　Ｂモード像
及び血流情報が表示される。

次に第２図を参照して前記遅延コントローラ１０の送信
受信の総合特性及び表示走査線の制御について説明する
。なおここで仮想走査線アドレス、表示する走査アドレ
ス、持っている送信及び受信の遅延データによる超音波
ビーム方向は前記第６図に示すものと同一とする。

今、例えば−回の送受信によりに〜９．１５の２本の走
査線を得る場合について説明する。

（１）まずに−１２の方向に超音波を送信し、４ に−９，１５の方向で受信すると、送信受信の合成ビー
ムはに＝１１．１３に生成され、前記２本の走査線に対
してかなり離れることになる。

（２）これに対してに−１２の方向に超音波を送信し、
ｋ＝６．１８の方向で受信すると、送信受信の合成ビー
ムはに＝８．１６に生成され、得ようとする走査線に＝
９．１．５に最も近い合成ビームを得ることができる。

すなわち遅延コントローラ１０により送信遅延回路２Ｂ
の遅延データのなかの送信アドレスに−１２と受信遅延
回路３Ｂａ、３Ｂｂの遅延データのなかの受信アドレス
に＝６．１８とを選択し、これらの遅延データを用いて
送受信を行なう。

そしてこの送信受信により得られた受信信号を走査線に
＝９．１５のデータとして加算器３Ｃ−１゜３Ｃ−２以
降で処理する。

このように本実施例によれば、送信と受信との遅延デー
タのうち、送信ビームと受信ビームとから得られる合成
ビーム（ｋ＝８．１６）を、表示する走査線（ｋ＝９．
１５）に最も近付けること　５ ができる送信と受信との遅延データ（送信アドレスに−
１２と受信アドレスに＝６．１８）を用いて送信指向特
性と受信指向特性とを制御するので、送信と受信との遅
延データを単一の超音波送信ごとに単一の受信信号を得
る装置に比較して増加させることなく、単一の超音波送
信ごとに各受信信号合成部から複数の異なる受信信号を
得ることができる。これにより多量のデータ処理を行な
うための回路を設ける必要がなくなるので、装置を簡単
化できる。またに＝９−８間、に＝１５−１６間の距離
が送受信の合成ビーム幅に対して十分に小さいときには
、画質劣化のほとんど無い画像を得ることができる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例においては、同時受信方向が２つの場
合について述べたが、これに限定されるものではなく、
例えば同時受信方向が３方向以上の場合であっても良い
。また上述した実施例では走査線に＝９．１５に対して
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなくそ
の他の　６ 走査線に対しても適用できる。このほか本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論であ
る。

［発明の効果コ 本発明によれば、単一の超音波送信ごとに単一の受信信
号を得る装置の有する送信と受信との遅延データのうち
、送信ビームと受信ビームとから得られる合成ビームを
、表示する走査線に最も近付けることができる送信と受
信との遅延データを用いて送信指向特性と受信指向特性
とを制御するので、送信と受信との遅延データを単一の
超音波送信ごとに単一の受信信号を得る装置に比較して
増加させることなく、単一の超音波送信ごとに各受信信
号合成部から複数の異なる受信信号を得ることができる
。これにより装置を簡単化でき、しかも画質を向上でき
る超音波診断装置を提供できる。

【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を示す
概略ブロック図、第２図は本発明の作７ 用を説明するための概略図、第３図は従来のリニア電子
走査型超音波診断装置の一例を示す概略構成図、第４図
はセクタ走査型超音波探触子の並列同時受信法の一例を
示す概略構成図、第５図は送信ビームと受信ビームとの
合成ビームを示す概略図、第６図は補正遅延データを説
明するための概略図である。 １・・・アレイプローブ、２・・・送信系、２Ａ・・パ
ルス発生器、２Ｂ・・・送信用遅延回路、２Ｃ・・・バ
ルサ、３Ａ・・・プリアンプ、３Ｂ・・・受信用遅延回
路、３Ｃ・・・加算器、４Ａ・・・対数増幅器、４Ｂ・
・・包路線検波回路、４Ｃ・・・Ａ／Ｄ変換器、５Ａ・
・・位相検波回路、５Ｂ・・・基準信号発生器、５Ｄ・
・・ローパスフィルタ、５Ｅ・・・Ａ／Ｄ変換器、５Ｆ
・・・ＭＴＩフィルタ、５Ｇ・・・演算器、６Ａ・・・
画像メモリ、６Ｂ・・・ＴＶモニニラ１０　遅延コント
ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の振動子を併設した超音波探触子から被検体に対し
   て超音波を送信遅延手段により１つの送信ビームで送波
   し該被検体からの超音波を複数の受信遅延手段により異
   なる受信指向特性で複数の受信ビームを生じさせながら
   複数の受信信号を得、これらに基づき得た超音波情報を
   走査線に表示する超音波診断装置において、前記送信及
   び受信遅延手段の遅延データの中から、前記送信及び受
   信ビームで生成する合成ビームの中心軸を前記走査線に
   最も近付られる遅延データを選択して送信及び受信指向
   特性を制御する制御手段を備えたことを特徴とする超音
   波診断装置。