JPH0419861B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波診断装置、特に配列された複数
の超音波振動子を有し振動子面から被検体に向け
超音波ビームを送受信しかつこの送受信が振動子
面とほぼ平行に移動する複数回の連続した走査と
なるよう電子走査制御される超音波診断装置に関
する。

［従来の技術］ 近年、超音波を利用して診断を行う超音波診断
装置が幅広く用いられている。この超音波診断装
置は、体内の組織や臓器が異なる音響的特性を有
することを利用している。すなわち、超音波をご
く短時間だけ体内に放射すると、超音波が人体組
織の中を伝搬する途中で異なつた組織の境界から
一部分が反射して返つてくる。超音波が体内を伝
搬するのに時間がかかるから、超音波の発射点に
近い所からの反射波は早く、遠い所からの反射波
は遅れて返つてくる。超音波パルスの放射は一定
周期で繰り返されるが、超音波は波長が短いの
で、一方向へ集中して放射することができ、この
ように、超音波パルスが体内を伝搬する途中で
次々と発生する反射エコーを検出し、ブラウン管
などに表示させれば、体内組織の音響的特性の分
布を表示させることができる。その際、健全な組
織と腫瘍組織等は音響的特性が異なるので、ブラ
ウン管上に表示されたパターンから、組織内に存
在する異常の有無およびその位置を知ることがで
きる。

第１図には、従来用いられていた電子走査型の
超音波診断装置が示されており、配列された複数
個の振動子１０−１，１０−２，…，１０−ｎを
有するトランスデユーサ部１２を備え、このトラ
ンスデユーサ部１２の振動子面から前述した超音
波ビームの送受信を行う。このような超音波ビー
ムの送受信は、各振動子１０−１，１０−２，
…，１０−ｎに対応して設けられた送受波器１４
−１，１４−２，…，１４−ｎを送信トリガ制御
回路１６または超音波信号制御回路１８で電子走
査制御することにより行われる。第２図および第
３図には、この電子走査制御が示されている。

すなわち、第２図に示すように、振動子面から
選択された複数の振動子に対し遅延量の異なる適
当な励振制御を行い、励振される振動子１０の中
心の遅延量を大きくすることにより、振動子１０
から送信する音波の音波面を凹面状とし、その結
果、所定焦点位置に集束する合成超音波ビームを
送信することができる。そして、超音波ビームの
送信に同期して振動子１０を制御して反射エコー
の受信を行い、これを遅延加算回路２０に入力す
る。ここで、送信と同じ遅延量を各振動子を介し
て得られる反射エコーに加え、これを加算して受
信信号を演算し、これにより得られる受信信号を
高周波増幅器２２を介してTVモニタ等の表示装
置２４に出力する。そして、このような動作を第
３図に示すように、振動子を一素子分ずつずらし
て複数回連続して行い、振動子面とほぼ平行に移
動する複数本の超音波ビームの送受波をもつて、
ブラウン管上に断層像をほぼリアルタイムで表示
する。

しかし、第１図に示す装置は各振動子１０と同
数の送受信器１４が必要となり、装置全体が大型
化してしまう欠点がある。更にこのような多数の
送受信器１４は、トランスデユーサ部１２と一体
的に設けることができないため、これと別体の観
測装置内に設けられる。従つて、トランスデユー
サ部１２と観測装置との間には、各振動子１０と
対応する送受信器１４とを１対１で接続する接続
ケーブルが多数本設けられる（第１図Ａの部分）
ことになり、装置全体の操作性も低下するという
欠点もあつた。

第４図には、このような欠点を改良した超音波
診断装置が示されている。この診断装置は、一群
として同時に励振制御する振動子の枚数と同数の
送受信器を備えることで足り、装置全体を小型・
軽量化できるとともに、送受信器の数が少なくて
済むため、これら送受信器をトランスデユーサ部
と一体的に形成することができ、その結果、トラ
ンスデユーサ部と観測装置との間を接続するケー
ブルの本数を少なくすることができ、装置全体の
操作性を改善することが可能となる。次にこの超
音波診断装置につき説明する。

この超音波診断装置にあつては、使用する送受
信器の数を少なくするため、一群として同時に励
振制御する振動子１０の群数と同数のアドレス制
御回路３０−１，３０−２，…，３０−８が設け
られている。このアドレス制御回路３０は、第３
図に示すように、配列された複数の振動子１０の
中から相隣接する８枚の振動子を任意に選択す
る。そして、これら各アドレス制御回路３０は、
アナログスイツチを組み合わせて構成された制御
マトリクス３４を介して、対応する遅延信号制御
部３２−１，３２−２，…，３２−８にそれぞれ
接続されている。この遅延信号制御部３２は異な
る遅延時間の遅延制御信号を形成するもので、例
えば遅延線を有し、遅延時間に対応して設けられ
ている遅延線タツプに信号を入力することによ
り、異なる遅延時間の遅延信号を出力することが
できる。従つて、制御マトリクス３４内のアナロ
グスイツチによつて前記遅延線タツプを選択する
ことにより、任意の遅延時間を設定することがで
き、この遅延時間の制御によりフオーカス制御等
を行うことができる。

そして、アドレス制御回路３０により選択され
た一群の振動子１０による超音波ビームの送受信
は次のようにして行われる。

すなわち、モニタからキー信号が送信パルス発
生回路４６に入力されると、この送信パルス発生
回路４６は送信位相発生回路３６を駆動し、各送
信器３８−１，３８−２，…，３８−８を駆動さ
せる。そして、この送信器３８は一群として同時
に励振制御する振動子１０と同数、すなわち、ア
ドレス制御回路３０と同数設けられており、送信
位相発生回路３６により駆動されることにより送
信駆動パルスを出力し、この送信駆動パルスを対
応する遅延信号制御回路３２を介し、更に制御マ
トリクス３４を介して選択された振動子１０に入
力し、超音波ビームを送信させる。ここにおい
て、振動子１０から第２図に示すような超音波ビ
ームを送信するためには、選択された各振動子１
０に入力される送信駆動パルスに所定の遅延処理
を施す必要がある。このため、各送信器３８から
出力される送信駆動パルスには、遅延信号制御回
路３２を通過する際、一定の遅延処理が施され
る。

そして、このようにして送信された超音波ビー
ムの受信は、アドレス制御回路３０により選択さ
れた一群の振動子１０を介して行われる。そし
て、選択された各振動子１０で受信された反射エ
コーは制御マトリクス３４を介して対応する遅延
信号制御回路３２に出力され、ここで入力された
各反射エコーに送信時と同様な遅延処理が施され
る。そして、これら各遅延信号制御部３２の出力
段には、リミタ４０−１，４０−２，…，４０−
８および前置増幅器４２−１，４２−２，…，４
２−８が設けられており、このリミタ４０は送信
器３８から出力される送信信号が前置増幅器４２
に入力しないように動作し、アドレス制御回路３
０から出力される受信信号のみを通過させる。従
つて、遅延処理を施された各反射エコーはリミタ
４０を介して前置増幅器４２に入力され、ここで
増幅されて遅延加算回路２０に入力される。この
遅延加算回路２０は入力される各反射エコーから
受信信号を合成し、TVモニタ等の表示装置に出
力する。

ここにおいて、超音波ビームを送受信する一群
の振動子１０の選択は、モニタから入力されるキ
ー信号に従い、アドレス操作回路４４を作動さ
せ、このアドレス操作回路４４により各アドレス
制御回路３０を制御することにより行う。なおこ
のアドレス操作回路４４はこのような一群の振動
子１０の選択制御と同期して、各遅延信号制御回
路３２の遅延処理の制御も行う。これにより、任
意の振動子群から超音波ビームの送信を行つて
も、超音波ビームの送信は第２図に示すように行
われ、また各反射エコーからは正確な受信信号が
合成されることになる。

そして、このような超音波ビームの送受信を前
記実施例同様第３図に示すように行うことによ
り、ブラウン管上に断層像をほぼリアルタイムで
表示することができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、以上の説明からも明らかなように、
制御マトリクス３４はアナログスイツチを用いて
構成されているため、送信器３８から出力される
送信駆動パルスは制御マトリクス３４内のアナロ
グスイツチを介して振動子１０に出力され、また
振動子１０を介して受信される反射エコーはこの
アナログスイツチを介してリミタ４０、前置増幅
器４２に入力されることになる。しかし、アナロ
グスイツチを介して伝送し得る信号の振幅すなわ
ち、信号電圧の大きさは、アナログスイツチの性
能、特にその抵抗値や許容電流の大きさにより一
定の値以下に制御されてしまう。このため、送信
器３８から振動子１０に向け出力する送信駆動パ
ルスの信号電圧を十分に大きくすることができ
ず、その結果、診断に必要な十分な感度が得られ
ないという欠点があつた。またアナログスイツチ
の有する抵抗値は受信される反射エコーに等価雑
音抵抗として重畳され、この値が振動子１０の等
価雑音抵抗に比し無視できないほど大きな値とな
る。このため、第１図に示す装置に比してもＳ／
Ｎ比が悪化し、正確な画像が得られないという欠
点があつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の課題に鑑みなされた
もので、その目的はアドレス制御回路を用いて励
振制御する一群の振動子を選択することにより、
配列された複数の振動子と同数の送受信器を必要
とせずかつ使用する接続ケーブルの本数も少なく
して小型・軽量化および操作性の向上を図る装置
において、送信時に送信器から振動子に向け出力
される送信駆動パルスの信号電圧を大きくしかつ
受信時の等価雑音抵抗を減少させることにより十
分な感度を得ることができる超音波診断装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明に係る超音波
診断装置は、配列された複数の超音波振動子と、
所定数毎に分けられた超音波振動子群から所定の
振動子を選択して励振制御する前記超音波振動子
群と同数のアドレス制御回路と、を有し、選択さ
れた一群の振動子を励振制御して振動子面から被
検体に向け超音波ビームを送受信しかつこの送受
信が振動子励振位置を順次移動させる複数回の連
続した走査となるよう電子走査制御し断層像をリ
アルタイムで表示部に表示する超音波診断装置に
おいて、前記各アドレス制御回路に直接接続され
選択された各超音波振動子に送信駆動パルスを直
接出力する送信器と、前記送信器に所定の遅延処
理を施した駆動信号を出力する送信遅延信号制御
回路と、各アドレス制御回路にリミタのみを介し
て接続され選択された超音波振動子を介して受信
される各反射エコーがリミタにて直接入力されか
つ反射エコーを増幅して前記表示部側へ出力する
前置増幅器と、該前置増幅器と表示部との間に接
続され前置増幅器の出力を入力して遅延制御する
受信遅延信号制御回路と、前記アドレス制御回路
及び両遅延信号制御回路に所定の制御信号を供給
して選択された振動子群に応じた遅延処理動作を
行わせるアドレス操作回路と、を備え、前記超音
波振動子、アドレス制御回路、送信器、リミタ及
び前置増幅器は、トランスデユーサ部に収納さ
れ、前記送信遅延信号制御回路、受信遅延信号制
御回路及びアドレス操作回路は観測装置側に収納
され、前記トランスデユーサ部と観測装置間が接
続ケーブルにて接続されていることを特徴とす
る。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。なお前述した従来の実施例と対応する部材
には同一符号を付し、その説明は省略する。

第５図には、本発明の超音波診断装置の回路構
成がブロツク図で示されている。本発明の特徴的
事項は、各送信器３８の出力端を対応するアドレ
ス制御回路３０に直接接続し、更に受信時に受信
反射エコーを出力する各アドレス制御回路３０の
出力端をリミタ４０を介して対応する前置増幅器
４２に直接接続したことにある。

前記アドレス制御回路３０は、例えばアナログ
スイツチとマルチプレクサからなり、励振する振
動子を選択する。実施例では、アドレス制御回路
３０−１は、１，９，17，…，57番のいずれかの
振動子を選択し、例えば１番を選択した場合には
アドレス制御回路３０−２は２番を、アドレス制
御回路３０−３は３番を…と選択して全体では１
番から８番までの振動子を選択する。そうして、
１〜８番の振動子を１群として励振制御し、次に
２〜９番の振動子を選択しこれを１群として励振
制御し、順次振動子励振位置を移動することによ
り、１画像の情報を得ることができる。

すなわち、第１の励振制御が１〜８番の振動子
を１群として励振すると、次の第２の励振制御
は、アドレス制御回路３０−１，３０−２，３０
−３，３０−４，３０−５，３０−６，３０−
７，３０−８がそれぞれ９，２，３，４，５，
６，７，８を励振する。このようにして、順次各
励振制タイミング毎に振動子１０はひとつずつず
れて超音波ビームを送り出すこととなる。

このようにして、各送信器３８の出力端を対応
するアドレス制御回路３０に直接接続することに
より、各送信器３８から出力される送信駆動パル
スは各アドレス制御回路３０で選択される一群の
振動子１０に直接入力され、これを励振制御す
る。従つて、第４図に示す従来装置のように、ア
ナログスイツチによる信号電圧の制限を受けない
ため、診断に必要な強さの超音波ビームを送信す
ることができる程度にまで送信器３８から出力さ
れる送信駆動パルスの信号電圧を高めることがで
きる。

ところで、このような超音波ビームの送信を行
うに当たつては、アドレス制御回路３０で選択さ
れた一群の振動子１０を、第２図に示すように、
適当な遅延量の異なる送信駆動パルスで励振制御
する必要がある。このため、本実施例において
は、モニタからキー信号が送信パルス発生回路４
６に入力されると、この送信パルス発生回路４６
は送信位相発生回路３６を駆動し、更に送信位相
発生回路３６から各送信器３８に向け出力される
各駆動信号に対し、送信遅延信号制御回路５０に
おいて、所定の遅延処理を施している。この送信
遅延信号制御回路５０は第４図の制御マトリクス
と遅延信号制御部を組み合わせた回路と同様の構
成からなつている。これにより、各送信器３８か
ら出力される送信駆動パルスには適当な遅延が与
えられ、アドレス制御回路３０で選択された一群
の振動子１０から、第２図に示すような超音波ビ
ームが送信される。

また前述のように、アドレス制御回路３０の出
力端をリミタ４０を介して対応する前置増幅器４
２に直接接続することにより、各アドレス制御回
路３０で選択される一群の振動子１０を介して得
られる反射エコーは直接リミタ４０を介して対応
する各前置増幅器４２に入力され、増幅出力され
る。従つて、第４図に示す従来装置のように、反
射エコーが前置増幅器４２で増幅される以前にア
ナログスイツチの抵抗が等価雑音抵抗として反射
エコーに混入し、Ｓ／Ｎ比を悪化させるという事
態を避けることができる。

ところで、アドレス制御回路３０で選択された
一群の振動子１０を介して得られる反射エコーか
ら受信信号を合成するためには、各反射エコーに
送信時と同様な遅延処理を施せねばならない。こ
のため、本実施例の装置は各前置増幅器４２で増
幅された反射エコーを受信遅延信号制御回路５２
に入力し、ここで所定の遅延処理を施した後、遅
延加算回路２０に入力する。なお、受信遅延信号
制御回路５２は第４図の制御マトリクスと遅延信
号制御部を組み合わせた回路と同様の構成からな
つている。そして、この遅延加算回路２０は入力
される反射エコーから受信信号を合成し、TVモ
ニタ等へ出力する。

ここにおいて、超音波ビームを送受信する振動
子群の選択は、モニタからのキー信号により作動
するアドレス操作回路４４により各アドレス制御
回路３０を制御して行う。そして、同時に、この
アドレス操作回路４４は送信遅延信号制御回路５
０および受信遅延信号制御回路５２を制御し、選
択した振動子群に応じた遅延処理動作を行わせ
る。

そして、このような超音波ビームの送受信動作
を、第３図に示すように、振動子を一素子分ずつ
ずらして複数回連続して行い、振動子面とほぼ平
行に移動する複数本の超音波ビームの送受信をも
つて、ブラウン管に断層像をほぼリアルタイムで
表示する。

本発明は以上の構成から成り、次にその作用を
説明する。

まず、各アドレス制御回路３０に振動子１０−
１〜１０−８を選択させ、これら選択された一群
の振動子１０−１〜１０−８に向け送信器３８−
１〜３８−８から送信駆動パルスを出力する。こ
れにより、これら一群の振動子１０−１〜１０−
８からは第２図に示す超音波ビームが送信され
る。ここにおいて、各送信器３８−１〜３８−８
から対応する振動子１０−１〜１０−８に向け出
力される送信駆動パルスの信号振幅は従来装置の
如く制限されない。従つて、この送信駆動パルス
の信号増幅を適切な値に設定することにより、診
断に必要な十分な強さを有する超音波ビームを送
信することができ、十分な感度の受信情報を得る
ことができる。

そして、このような超音波ビームの送信により
得られる反射エコーは選択された振動子１０−１
〜１０−８を介して受信され、リミタ４０−１〜
４０−８を介して対応する前置増幅器４２−１〜
４２−８へ直接入力される、ここで増幅される。
そして、更に受信遅延信号制御回路５２を介して
遅延加算回路２０に入力され、受信信号に合成さ
れて、TVモニタ等へ出力される。ここにおい
て、選択された各振動子１０−１〜１０−８で受
信される反射エコーは直接的に前置増幅器４２に
入力され、ここで増幅されてしまうため、混入す
る雑音の割合が小さく、Ｓ／Ｎ比の極めて良好な
受信信号を得ることができる。

次に同様な超音波ビームの送受信を振動子１０
−２〜１０−９を選択して行う。このようにし
て、第３図に示すように、振動子を一素子分ずつ
ずらして超音波ビームの送受波を複数回連続して
行い、振動子面とほぼ平行に移動する複数本の超
音波ビームの送受信をもつてブラウン管上に断層
像をほぼリアルタイムで表示する。

ここにおいて、前述したように、送受信される
超音波ビームの強さは診断に必要な良好な感度を
得る程度に設定され、また得られる受信反射エコ
ーに混入される雑音を少なくして良好なＳ／Ｎ比
を得ることができるため、ブラウン管上に表示さ
れる断層像は極めて感度の高い良好なものとな
る。

前記実施例によれば、送信器３８、リミタ４０
および前記増幅器４２をトランスデユーサ部側に
設置し、第５図のＢの部分にトランスデユーサ部
側と観測装置側との接続ケーブルを配設すること
も可能となり、この場合には接続ケーブルを伝送
される前に受信信号が増幅されるので、Ｓ／Ｎ比
を更に向上することができる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、配列された複数
の振動子からアドレス制御回路を用いて励振制御
する一群の振動子を選択することにより、使用す
る送受信器および接続ケーブルの数を少なくして
小型・軽量化および操作性を向上させた超音波診
断装置において、送受器から出力される送信駆動
パルスを選択された振動子へ直接入力するように
したので、従来の制御マトリクス３４に信号を通
過させることにより生じたアナログスイツチの等
価雑音抵抗をなくして、送信駆動パルスの信号振
幅を診断に必要な十分な感度を得ることができる
程度にまで大きくすることができ、また選択され
た振動子で受信される反射エコーをリミタを介し
て直接前置増幅器に入力するようにしたので、同
様にアナログスイツチの等価雑音抵抗をなくし
て、雑音の混入を最少限に抑えてＳ／Ｎ比を良好
なものとすることができる。この結果、本発明の
超音波診断装置は従来装置の長所を損なうことな
く、TVモニタ等に非常に優れた感度で断層像を
画像表示することが可能となる。また、本発明
は、遅延制御をする遅延信号制御回路を前置増幅
器および送信器よりも観測装置側に設けるように
したので、前記増幅器および送信器をトランスデ
ユーサ側に収納配置することができ、受信信号は
増幅された後に接続ケーブルを伝送するので、
Ｓ／Ｎ比が改善され、受信信号中の情報を失うこ
となく効率よく観測装置に導かれることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波診断装置のブロツク図、
第２図は振動子面からの超音波ビームの送受信を
説明する説明図、第３図は振動子面とほぼ平行に
移動する複数本の超音波ビームの走査を示す説明
図、第４図は第１図に示す装置を改良した従来の
超音波診断装置のブロツク図、第５図は本発明に
係る超音波診断装置の好適な実施例を示すブロツ
ク図である。 １０……振動子、３０……アドレス制御回路、
３８……送信器、４０……リミタ、４２……前置
増幅器、４４……アドレス操作回路、５０……送
信遅延信号制御回路、５２……受信遅延信号制御
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配列された複数の超音波振動子と、所定数毎
   に分けられた超音波振動子群から所定の振動子を
   選択して励振制御する前記超音波振動子群と同数
   のアドレス制御回路と、を有し、選択された一群
   の振動子を励振制御して振動子面から被検体に向
   け超音波ビームを送受信しかつこの送受信が振動
   子励振位置を順次移動させる複数回の連続した走
   査となるよう電子走査制御し断層像をリアルタイ
   ムで表示部に表示する超音波診断装置において、 前記各アドレス制御回路に直接接続され選択さ
   れた各超音波振動子に送信駆動パルスを直接出力
   する送信器と、 前記送信器に所定の遅延処理を施した駆動信号
   を出力する送信遅延信号制御回路と、 各アドレス制御回路にリミタのみを介して接続
   され選択された超音波振動子を介して受信される
   各反射エコーがリミタにて直接入力されかつ反射
   エコーを増幅して前記表示部側へ出力する前置増
   幅器と、 該前置増幅器と表示部との間に接続され前置増
   幅器の出力を入力して遅延制御する受信遅延信号
   制御回路と、 前記アドレス制御回路及び両遅延信号制御回路
   に所定の制御信号を供給して選択された振動子群
   に応じた遅延処理動作を行わせるアドレス操作回
   路と、 を備え、 前記超音波振動子、アドレス制御回路、送信
   器、リミタ及び前置増幅器は、トランスデユーサ
   部に収納され、 前記送信遅延信号制御回路、受信遅延信号制御
   回路及びアドレス操作回路は観測装置側に収納さ
   れ、 前記トランスデユーサ部と観測装置間が接続ケ
   ーブルにて接続されていることを特徴とする超音
   波診断装置。