JPH0399651A - 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、超音波探触子から被検体に対して超音波を送
波し、該被検体から反射される信号を受波しこの受信信
号を検波して該被検体のＢモト像を表示する超音波診断
装置に関し、特にスペックルノイズを低減する超音波診
断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置において、超音波の生体内に対する走査
方法の代表的なものには、電子走査と機械走査とがある
。電子走査法によれば、複数の超音波振動子を併設して
なるアレイ型超音波探触子（プローブ）を用い、リニア
電子走査であれば、超音波振動子の複数個を１単位とし
、この１単位の超音波振動子について励振を行ない超音
波ビームの送波を行なう方法であり、例えば順次１振動
子分づつピッチをずらしながら１単位の素子の位置が順
々に変わるようにして励振してゆくことにより、超音波
ビームの送波点位置を電子的にずらしてゆく。

そして超音波ビームかビームとして集束するように、励
振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとてその励振のタイミングをず
らし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波の
位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォーカ
ス）させる。

そして励振したのと同じ振動子により反射超音波を受波
して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報を
例えば断層像として形成し、ＴＶモニニラに画像表示す
る。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の超音波振
動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波ビーム
１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励振
タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆくもので
あり、後の処理は基本的には上述したリニア電子走査と
同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に探触子を走
査機構に取付け、走査機構を運動させることにより超音
波走査を行なう機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信にもとなう信号を合成
して断層像化するＢモード像以外に同一方向固定走査に
よるＭモード像が代表的である。

これは、超音波送受波部位の時間的変化を表わしたもの
であり、特に心臓の如く動きのある臓器の診断には好適
である。

また超音波ドプラ法は、生体内の移動物体の移動に伴う
機能情報を得て映像化する方法であり、これを以下説明
する。すなわち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体
により反射されると反射波の周波数が上記物体の移動速
度に比例して偏移する超音波ドプラ効果を利用したもの
である。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続波）を生
体内に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ドプ
ラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深
さ位置における移動物体の運動情報を得ることができる
。これによれば、生体内における一定位置での血流の向
き、乱れているか整っているかの流れの状態、流れのパ
ターン、速度の値等の血流の状態を知ることができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の超音波診断装置におけるＢモード像に
は「ス、ペラクル」と呼ばれる斑紋状のパターンが現わ
れる。この斑紋状のパターンは超音波探触子に並設され
た各振動子からの各超音波ビームが微小散乱体に入射す
ると、この微小散乱体からの各反射波が干渉し合って発
生するものであり、このスペックルの発生は、超音波の
コヒレント性に起因するものである。

すなわち生体内に入射される超音波パルスはコヒーレン
ト性つまり位相が揃っているので、生体内に存在する多
数の散乱体からの反射波は、超音波探触子の受波面上で
干渉を発生してしまう。このため受信信号の振幅は揺ぎ
を生じ、この揺ぎにより前述したＢモード像上に斑紋状
の模様、すなわちスペックルが発生する。このスペック
ルは干渉により発生したものであり、生体内の組織構造
を表示するものではなく、画像の階調分解能を著しく低
下させてしまうという問題があった。

そこでこの従来てはこの改善法の一つとして、従来より
Ｂモード像におけるスペックルノイズの実時間軽減法が
ある。この方法は、空間的コンパウンドスキャンを行な
うために各画像に対して検出された受信信号を複数個の
フィルタに通した後、包路線検波して加算することによ
り等比的に周波数コンパウンドスキャンを行なわしめ、
実時間でスペックルノイズを軽減するものである。

ここでスペックルノイズを軽減するためには相関の小さ
い複数個の画像を重ね合せればよいが、超音波探触子の
位置変化により相関の小さい画像を得る手法が前述した
空間的コンパウンドスキャンである。これによれば、距
離方向のインコヒーレント加算を行ない、スペックルノ
イズを大幅に軽減し高画質のＢモード像を得ている。

しかしながら、前記手法では （１）超音波探触子を移動させながら超音波の送受信を
行ない複数の画像を得るため、画像の更新時間が大きく
なる。このため画像のリアルタイム性を損なっていた。

（２）また異なる方向からの画像を得るために長時間を
要するため、その間に波底Δ１り物体が動いてしまうと
、正確な画像が得られなくなる。すなわち動きの早い彼
奴ａｌｌＪ物体に対しては適用することかできなかった
。

（３）さらに超音波探触子の正確な位置と角度とが測定
できないと、複数画像間にずれが発生してしまうという
問題があった。

そこで、従来では受信開口を同時受信するために複数に
分割し同一送信ビームに対して異なる方向から超音波信
号を受信し、これにより得られる複数の画像を加算する
方法を用いていた。これによれば、−回の超音波送信に
より複数の方向がらの画像を得るので、画像更新時間が
増大することなく、リアルタイム性を保持することがで
きる。

しかしながら、受信開口を複数に分割して同時受信して
いるため、空間分解能が劣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、画像の更新時間を増大させるこ
となく、しかも空間分解能を劣化させずにスペックルを
低減でき、これにより高画質の超音波画像を得る超音波
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。すなわち本発明は、複数の振動子を
用い１つの送信ビームで超音波を送波し複数の受信手段
により複数の受信ビームで同時に複数の走査線画像信号
を得て超音波情報を表示する超音波診断装置において、
前記複数の振動子のうち異なる組み合わせの振動子群を
選択し前記送信ビームに対して異なる方向からの画像信
号を前記各受信手段に出力する切換手段と、前記各受信
手段からの前記送信ビームに対する各画像信号を加算す
る加算手段と、この加算手段の加算。

前記切換手段の切換を制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする。

また加算手段は、画像振幅の二乗、絶対値、絶対値の対
数のいずれかに比例する関数を加算することを特徴とす
る。

（作　用） このような手段を１１４シたことにより、次のような作
用を呈する。異なる組み合わせの振動子群を選択し、同
一送信ビームに対して異なる方向がらの受信を行ない、
同じ位置の画像を加算するので、空間分解能の劣化がな
く、スペックルノイズを低減した高階調分解能の画像を
得ることができる。また複数同時受信により複数の走査
線の画像を同時に得るので、１枚の画像を得る時間すな
ゎち画像更新時間を増大させることがなくなる。

また複数の方向からの画像を加算するときには、検波し
て位相成分をなくし加算するインコヒーレント加算を行
なうと、信号の絶対値、絶対値の二乗、絶対値の対数な
どの加算を行なえる。

（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、第２図乃至第４図は本発明の原理を示
す図である。

第１図における超音波診断装置は、送信系２として１系
統からなるパルス発生器２Ａ、送信遅延回路２Ｂ、パル
サ２Ｃ，アレイプローブ１を有し、受信系３として２系
統からなるプリアンプ３Ａ。

受信遅延回路３Ｂ、加算器３ｃを有している。さらにＢ
モード処理系４として２系統からなる対数増幅器４Ａ、
包絡線検波回路４Ｂ、ＡＤＣ４Ｃ（アナログ・ディジタ
ル変換器）、加算器４Ｄを有し、映像系６として１系統
からなる画像メモリ６Ａ、ＴＶモニニラＢを有している
。

前記アレイプローブ１はＭ本の振動子１−１〜１−Ｍか
らなる。このＭ本の振動子の全てまたはその一部を駆動
し所定方向に送信ビームを送信し、２つの受信遅延回路
３Ｂ−１〜３Ｂ−Ｍ／２゜３Ｂ−Ｍ／２＋１〜３Ｂ−Ｍ
で２つの受信ビームを生じさせながら同時に２つの走査
線画像信号を得る。

切換手段としてのスイッチ１２は、前記Ｍ本の振動子の
うち異なる組み合わせの振動子群例えば第２図に示すよ
うに２つの振動子群（受信開口ａ。

受信開口ｂ）を選択し、前記１つの送信ビームに対して
異なる方向からの画像信号を前記プリアン　０ プ３Ａを介して受信遅延回路３Ｂ−１〜３Ｂ−Ｍ／２．
３Ｂ−Ｍ／２＋１〜３Ｂ−Ｍに出力するものである。

加算手段としての２つの加算器４Ｄａ、４Ｄｂは、それ
ぞれ前記２つのＡＤＣ４Ｃａ、４Ｃｂからの前記同一の
送信ビームに対する２回目の送信時における方向からの
画像信号と画像メモリ６Ａに記録された１回目の送信時
における方向からの画像信号とを加算するものである。

制御手段としてのコントローラ１５は、前記加算器４Ｄ
の加算、スイッチ１０の切換え、送信遅延回路２Ｂの遅
延時間、受信遅延回路３Ｂの遅延時間を制御するもので
ある。加算器３Ｃ−１゜３Ｃ−２は、前記受信遅延回路
３Ｂからの各受信信号に基づき画像を再構成するもので
ある。

次に本発明の動作を第１図および第２図を参照して２方
向量時受信の場合について説明する。すなわち第２図に
示すように２回の送信と２走査線同時受信の場合につい
て説明する。

（ａ）に示すように１回目の送信では、所定の１ 送信開口Ｓから超音波を送信し、前記同一の送信開口Ｓ
を含みかつ送信開口Ｓを右端に配置する受信開口ａで同
時に２つの受信ビームを生じさせながら点Ｐ　＋＋〜Ｐ
　ｎ　＋　＋　Ｐ　Ｌ２〜Ｐ　ｎ　２なる２本の走査線
の画像を得る。すなわち第１図に従って説明すれば、ま
ずスイッチ１２によりＭ本の振動子からなるアレイプロ
ーブ１の振動子の一部を選択し、この選択された振動子
群に接続されたバルサ２Ｃの一部を選択する。そうする
と、パルサー２０により選択された振動子群（送信開口
Ｓ）は送信駆動され、コントローラ１５により送信遅延
回路２Ｂが時間制御されて所定の方向に１つの送信ビー
ムで超音波を送波する。そして該被検体から前記選択さ
れた振動子群（受信開口ａ）に得られた信号は、コント
ローラ１５から制御信号を入力した２系統からなる受信
遅延回路３Ｂ−１〜３Ｂ−Ｍ／２．３Ｂ−Ｍ／２＋１〜
３Ｂ−Ｍにより、超音波画像を観測する所定の部位２点
に受信ビームが集束するように所定の遅延時間が与えら
れる。そしてこれらの信号は、加算器３Ｃ−１゜２ 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。そして各々の信号は包路線検波回路４Ｂａ、４
Ｂｂにより包絡線検波される。

これにより位相の影響を除去した映像信号は、ＡＤＣ４
Ｃａ、４Ｃｂによりディジタル信号に変換され、画像メ
モリ６Ａに一旦記憶される。

次に第２図（ｂ）に示すように同じ送信開口Ｓから２回
目の送信を行ない、前記送信開口Ｓを含み送信開口Ｓを
略中央に配置する受信開口すで同時に点Ｐ　＋＋〜Ｐ　
ｎ　＋　＋　Ｐ　１２〜Ｐ　ｎ　２なる２本の走査線の
画像を得る。第１図に従って説明すれば、二回目の送信
においても、前記−回目の送信と同様な要領で行なう。

すなわちコントローラ１５からの制御信号によりスイッ
チ１２を切換え、１回目の送信のための振動子群（送信
開口Ｓ）を含みかつ１回目と異なる組み合わせの振動子
群（受信開口ｂ）を選択し、再び同一超音波ビームを送
信する。その後上記と同様に２つの受信ビームを生じさ
せながら超音波信号を受信し、同一送信ビームに対して
異なる方向からの２つの画像信号を得３ る。そしてこの２つの画像信号は、コントローラ１５か
らの制御信号を入力した加算器４Ｄａ。

４Ｄｂにより画像メモリ６Ａから読み出される１回目の
送信で得た２つの走査線に相当する画像信号に加算され
る。

このように本実施例によれば、異なる組み合わせの振動
子群を選択し、同一送信ビームに対して異なる方向から
の受信を行ない、同じ位置の画像を加算するので、空間
分解能の劣化がなく、スペックルノイズを低減した高階
調分解能の画像を得ることができる。また２方向量時受
信により２本の走査線画像を同時に得るので、１枚の画
像を得る時間すなわち画像更新時間を増大させることが
なくなる。

次に第３図は受信焦点を一点とした受信フォーカス法を
示す概略図である。同図に示すように受信焦点が一点Ｐ
のみであると、送信開口中心と受信開口中心とがずれて
いるので、受信焦点Ｐ以外では送信ビームと受信ビーム
は一致しなくなる。

つまり受信焦点Ｐ以外では良好な画像を得ること　４ ができない。

そこで、ダイナミックスフォーカス法を用い、第１図に
示す受信遅延回路３Ｂの遅延時間を超音波の伝搬時間に
応じて経時的に変化させる。すなわち第４図に示すよう
に経時的に受信焦点を送信ビームに沿ってＰ、、Ｐ２．
〜ＰＮのように移動させることにより、走査線上の全て
の位置の画像を１回の送信により得ることができる。こ
れによりさらに空間分解能の優れた超音波画像を得るこ
とができる。

第５図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図である
。本実施例は前記第１図に示す超音波診断装置の画像メ
モリ６Ａと、ＴＶモニニラＢとの間に画像メモリ６Ａか
らの画像信号を対数変換する対数変換器６Ｃを設けたこ
とを特徴とする。

加算手段としての加算器４Ｄａ、４Ｄｂは、画像信号の
二乗、絶対値、絶対値の対数のいずれかに比例する関数
を加算するものである。加算器４Ｄａ、４Ｄｂにより複
数方向からの画像を加算する場合、位相成分をなくして
加算すれば良いの５ で、前記種々の変換を行なって加算することができる。

例えば第１図においては、対数増幅器４Ａａ、４Ａｂに
より絶対値の対数を得て、これを加算器４Ｄａ、４Ｄｂ
により加算している。

本実施例では加算器４Ｄａ、４Ｄｂにより絶対値を加算
し、その後に対数変換器６Ｃで対数変換するので、対数
変換器６Ｃが１個で済むという利点がある。

次に第６図は本発明の他の実施例を示す概略ブロック図
である。以下本実施例について説明する。

この超音波診断装置は、アレイ型超音波プローブ１、送
信系２．スイッチ１０．ディジタル受信系１０、Ｂモー
ド画像処理回路８．映像系６からなる。

前記ディジタル受信系１０は、プリアンプ１、　ＯＡ　
（１０Ａ　−１−１ＯＡ　−ｎ　）　、Ａ　Ｄ変換器１
０　Ｃ（１０Ｃ−１〜１０　Ｃ−ｎ　）　、受信遅延回
路としてのＲＡＭ　（又はシフトレジスタ）１０Ｄ（１
０Ｄ−１−１０Ｄ−ｎ）　、加算器７Ｅを有している。

コントローラ１５ａは、スイッチ１２゜６ 送信遅延回路２Ｂ、ＲＡＭｌ０を制御している。

このような装置において、アレイプローブ１の各振動子
１−１〜１−　ｎからのエコー信号は、プリアンプＩＯ
Ａにより後段のために適当なレベルまで増幅される。さ
らにプリアンプ出力は、ＡＤ変換器１０Ｃによりディジ
タル信号化され、ＡＤ変換器１０Ｃからのチャネル毎の
出力は受信遅延回路としてのＲＡＭ　（ランダムアクセ
スメモリ）１０Ｄにより一時保持される。そして所定時
間たけ遅延した各チャネルのエコー信号は、加算器７Ｅ
によりディジタル加算され、この加算出力はＢモード処
理系８に出力される。

このＢモード処理系８は絶対値回路とローパスフィルタ
からなる包絡線検波回路８Ａ、ＲＯＭなどからなる対数
変換回路８Ｂとからなる。前記エコー加算出力は、包路
線検波回路８Ａにより包絡線検波され、対数変換回路８
Ｂにより対数変換され、映像系６の画像メモリ６Ａに記
憶される。さらに各々で複数の受信ビーム形成に寄与す
る素子に接続された受信回路では、ＲＡＭ出力時に時分
７ 割的に複数の遅延時間が制御され、加算器により加算さ
れる。

なおこの加算器も時分割によることも可能である。また
ＲＡＭから読み出された信号に乗算器を用いて重みを乗
算したり、強制的にＯとする制御することもできる。ま
たそれらの制御を経時的に変化させることも可能である
。その後複数の受信信号は包絡線検波後、または対数変
換された後に加算され、画像メモリに記憶される。そし
て複数回の送受信を行ない、得られた複数画像を画像メ
モリ６Ａ内の画像と加算した後、再び画像メモリ６Ａ内
に記憶し、ＴＶモニニラＢに表示する。

したがって、装置のディジタル化により前記第１図に示
す実施例に比較して装置の構成を簡単化できる。

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
。上述した実施例では２方向量時受信について説明した
が、例えば３回の送信と３走査線同時受信の場合であっ
てもよい。この場合にあっては、１回目の送信で、所定
の送信開口Ｓから超　８ 音波を送信し、前記送信開口Ｓを含みかつ送信開口Ｓを
右端に配置する受信開口ａて同時に点Ｐ１、〜Ｐ　ｎ　
ｌ　ｒ　Ｐ　ｌ　２〜Ｐｎ　２　＋　Ｐｌ　３〜Ｐｎ３
なる３本の走査線の画像を得る。

次に同じ送信開口Ｓから２回目の送信を行ない、前記送
信開口Ｓを含み送信開口Ｓを略中夫に配置する受信開口
すで同時に点Ｐ１□〜Ｐｎ、、Ｐ、□〜Ｐｎ２．Ｐ１３
〜Ｐｎ３なる３本の走査線の画像を得る。さらに同じ送
信開口Ｓから３回目の送信を行ない、前記送信開口Ｓを
含み送信開口Ｓを左端に配置する受信開口Ｃで同時に点
Ｐ１□〜Ｐｎ、。

Ｐ、２〜Ｐｎ２．Ｐ、３〜Ｐｎ３なる３本の走査線の画
像を得る。

このように３回の超音波を送信し異なる３方向から１点
の画像を得ても上記同様な効果かえられる。さらにはこ
れら以外の複数回の送信により複数の方向からの走査線
画像を得ても、同様な効果が得られる。

また上述した実施例の処理は、例えばセクタ走査、リニ
ア走査、コンベックス走査等の走査方式に適用できる。

さらに加算される画像は２枚または３枚に限定されるこ
とはない。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］ 本発明によれば、異なる組み合わせの振動子群を選択し
、同一送信ビームに対して異なる方向からの受信を行な
い、正確な同じ位置の画像を加算するので、空間分解能
の劣化がなく、スペックルノイズを低減した高階調分解
能の画像を得ることができる。

また複数同時受信により複数の走査線の画像を同時に得
るので、１枚の画像を得る時間すなわち画像更新時間を
増大させることがなくなり、これにより高画質の超音波
画像が得られる。また複数の方向からの画像を加算する
ときには、検波して位相成分をなくし加算するインコヒ
ーレント加算を行なうと、信号の絶対値、絶対値の二乗
、絶対値の対数などの加算を行なえる超音波診断装置を
提供できる。

　０

【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図乃至第４図は本発明の原理を示
す図、第５図は本発明の画像加算方法の変形例を示す概
略図、第６図は本発明を実施するためのディジタル超音
波診断装置の概略ブロック図である。 １・・・超音波探触子、２・・・送信回路、２Ａ・・・
パルス発生器、２Ｂ・・・送信用遅延回路ＯＵ。 ２Ｃ・・・パルサ、３Ａ・・・プリアンプ、３Ｂ・・・
受信用遅延回路、３Ｃ，４Ｄ・・・加算器、４Ａ・・・
対数増幅器、４Ｂ・・・包路線検波回路、４Ｃ・・・Ａ
Ｄ変換器、６Ａ・・・画像メモリ、６Ｂ・・・ＴＶモニ
ニラ１２・・・スイッチ、１５，１５ａ・・・コントロ
ーラ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の振動子を用い１つの送信ビームで超音波を
   送波し複数の受信手段により複数の受信ビームで同時に
   複数の走査線画像信号を得て超音波情報を表示する超音
   波診断装置において、前記複数の振動子のうち異なる組
   み合わせの振動子群を選択し前記送信ビームに対して異
   なる方向からの画像信号を前記各受信手段に出力する切
   換手段と、前記各受信手段からの前記送信ビームに対す
   る各画像信号を加算する加算手段と、この加算手段の加
   算、前記切換手段の切換を制御する制御手段とを具備し
   たことを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）加算手段は、画像振幅の二乗、絶対値、絶対値の
   対数のいずれかに比例する関数を加算することを特徴と
   する請求項１記載の超音波診断装置。