JPH0444744A - 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、列状に配列された複数の振動子に係る励振信
号、受信信号に遅延時間を与えて生体の超音波像を得る
超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 従来より列状に配列された複数の振動子を備え、振動子
から生体に向けて超音波を送波させるための励振信号及
びこの振動子が生体からの超音波反射波を受波して得ら
れる受信信号に、各振動子の幾何学的位置情報に基づく
所定遅延時間を与え、受信信号の集束点が形成されるよ
うに各受信信号の整相加算処理を行って超音波像を得る
ようにした超音波診断装置か知られている。この所定遅
延時間は、送信時と受信時とで同じ遅延時間を与えるよ
うにして集束点を形成するようにしている。またこの集
束点は、電子走査制御によって例えば集束点を面状に振
らすことにより超音波画像が得られるようになっている
。より詳しくは数十乃至数百のラスタを送受信すること
により画像構成単位（以下単にｒＯＦＪという）でＢモ
ード像等の画像が得られるようになっている。

例えば第７図に示すように、振動子Ｖから集束点Ｃまで
の伝搬媒質Ｉ　Ｉ、の音速が一様である場合は、この音
速が既知とすると、各振動子Ｖと集束点Ｃとの幾何学的
位置関係により定まる遅延時間ｄｌ乃至ｄｎを各振動子
■に与えれば、位相ずれが少なく十分に集束された集束
点Ｃを形成することができる。

しかしながら、生体Ｐ内の臓器を撮影対象とした場合に
、第８図に示すように、不均一な伝搬媒質Ｉ、　　Ｕか
らなる脂肪と筋肉とにより構成される体表層Ｐｆを超音
波が伝搬することになる。このため第７図で示したのと
同様の遅延時間ｄｌ乃至ｄｎを各振動子Ｖに与えたとす
ると、集束点Ｃ′付近で超音波の位相ずれが生じ集束点
Ｃ′は集束域の広がったものとなり、超音波像の空間分
解能。

コントラスト分解能共に低ドすることとなる。

そこでこの不均一な伝搬媒質■、■を有する生体Ｐ内の
臓器を撮影対象とする場合でも位相ずれが少なく十分集
束された集束点Ｃが形成されるように、各振動子Ｖと集
束点Ｃとの幾何学的位置情報により定まる遅延時間に、
相互相関法により求めた遅延補正値を加えて上記超音波
像の特ゼ１低下を防ぐ手法か知られている。

従来の相互相関法は、２つの振動子が受波した１対の受
信信号について、第６図に示すように相互相関関数Ｆを
演算して求めた後、この相互相関関数Ｆにおけるピーク
値Ｆ　Ｉ）を示す時間ｔｐを探し、この時間ｔｐと所定
基準時間ｔ。との時間差Δｔを求め、この時間差情報（
Δｔ）に基づいて２つの振動子の受信信号の遅延時間の
補正を行５）でいた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記方式は計算規模が非常に大きくなっ
てしまい、リアルタイム性の向上及び装置の小型化に適
さないという問題があった。

そこで本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、
リアルタイト性の向り及び装置の小型化を図ると共に位
相ずれの少ない集束点を形成し得る超音波診断装置を提
供することを目的とし、ている。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、列状に配列された
複数の振動子に与える励振信号及びこの振動子からの受
信信号に、前記各振動子の幾何学的位置情報に基づく所
定遅延時間を５え、前記受信信号の集束点か形成される
ように受信信号の整相加算処理を行って超音波像を得る
ようにした超音波診断装置において、前記複数の振動子
か受信した受信信号を取り込んでフーリエ分析を行い各
受信信号の位相を検出する位相検出手段と、この位相検
出手段か検出した位相データを遅延時間データに換算す
る換算手段と、この換算手段が換算した遅延時間データ
に基づいて前記所定遅延時間を補正する補正手段とを有
することを特徴とするものである。

（作　用） 上Ｊ己構成の装置の作用を説明する。

位相検出手段か複数の振動子が受信した受信信号を取り
込んで各受信信号の位相を検出すると、換算４段はこの
位相検出手段か検出し、た位相データを遅延時間データ
に換算する。そして補正手段はこの換算手段か換算した
遅延時間データに基−）いて所定遅延時間を補正する。

被検体の伝搬媒質に応じた遅延時間を複数の振動ｆに係
る励振信号。

受信信号に与えることができ、位相ずれの少ない集束点
を形成し得る。

（実施例） 以１′：に本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は本発明の一実施例装置１のブロック図を示すも
のである。

本装置１−は、列状に複数の振動子Ｖを配列して成るプ
ローブ２吉、複数の振動子Ｖを順次励振するマルチプレ
クサ３と、振動子■からの受信信号に基つく超音波像を
表示する表示系１０と、振動子■に係る励振信号及び受
信信号の遅延時間の補正を行う補正系２０とを有して構
成されている。

前記表示系１０は、振動子■に狭帯域の所定中心周波数
例えば３　Ｍ　Ｈｚの励振信す及び補正系２０に参照信
号Ｓ１を与える励振信号発生部１１と、受信信号に遅延
時間を与える受信遅延回路１５とそれらに対して加算処
理を行う加算器１２と、遅延時間メモリを備え励振信号
発生部１１及び受信遅延回路１５に遅延時間を与える遅
延制御部１３と、ＴＶモニタを備えこのＴＶモニタに超
音波像を表示する表示部１４とを有している。この遅延
制御部１３の遅延時間メモリには各振動子Ｖの幾何学的
位置情報に基づく所定遅延時間データを記憶するように
し、更にこの所定遅延時間を補正系２０により補正した
後の遅延時間を励振信号発生部１１及び受信遅延回路１
５に与えるようにしている。

前記補正系２０は、振動子Ｖの数ｍに対応して配置され
各振動子Ｖが受信した受信信号Ｓ　（Ｓｌ乃至Ｓｎ）を
マルチプレクサ３を経由して取り込んで、各受信信号Ｓ
の位相を検出する位相検出部３０と、この位相検出部３
０が検出したデータの内、信頼性の高いデータを選択す
る選択部２５と、この選択部２５が出力した位相データ
の不連続性を修正する位相修正部２１と、位相修正部２
１が修正した後の連続的位相データを記憶する記憶部２
２と、データの換算、補間及び補正処理を行う換算部２
３と、この装置１各部の信号、データの送受タイミング
等を制御すると共に換算部２３が換算した遅延時間デー
タに基づいて遅延制御部１３の遅延時間メモリが記憶す
る所定遅延時間データを補正する補正手段としてのＣＰ
Ｕ２４とを有している。

前記位相検出部３０は、取り込んだ受信信号Ｓ　（Ｓ□
乃至Ｓｎ）をディジタル化するＡ／Ｄ変換器３１と、デ
ィジタル化後の受信信号を記憶するＲＡＭ３２と、受信
信号のフーリエ分析を行うフーリエ分析部（ＦＦＴ）３
３と、フーリエ分析後のデータｇ　（ｆ）を記憶するＲ
ＡＭ３４とを有している。この位相検出部３０のＲＡＭ
３４には、第２図に示すようにフーリエ分析後のナイキ
スト周波数−ｆＮ乃至ｆＮ間のデータｇ　（ｆ）すなわ
ち実数成分ｇ１　（ｆ）と虚数成分ｇ２　（ｆ）が記憶
される。この関係を次式（１）に示す。

ｇ　　（ｆ）＝ｇ＋　　（ｆ）＋ｊｇ２　（ｆ）　　　
・・・（１）前記選択部２５は、位相検出部３０と同様
に構成され、表示系１０の加算器１２による加算処理後
の信号を取り込んで、この信号をフーリエ分析した結果
により、第２図に示す実数成分ｇ＋　　（ｆ）の斜線を
施こした振幅の高いデータを位相検出部３０のＲＡ、Ｍ
３４より選択してその後の解析処理の信頼度を高めるよ
うにしている。

位相修正部２１には、選択部２５により選択された位相
データφ（ｆ）が、第３図に示す如く、位相−π乃至π
の範囲で入力される。具体的には第１図に示すように、
受信信号Ｓ１を入力した位相検出部３０は、ある周波数
における１個の位相データφ１□、φ１□、・・・、φ
１．を出力し、受信信号Ｓｎを入力した位相検出部３０
は、ある周波数における１個の位相データφ。１．φ７
２．・・・、φ。、を出力する。位相修正部２１は、受
信信号Ｓの有する周波数帯域内で全ての周波数について
上記位相データφ（ｆ）が送出される。位相修正部２１
は、ＣＰＵ２４の制御の下に位相分布データ中、第３図
に示すように不連続点ｆ＞、ｆ２があった場合はこの不
連続点ｆ、、ｆ２を結合する補正を行い、第４図に示す
ように連続した位相分布データφ（ｆ）とし、ＯＦ毎に
後段に接続される記憶部２２に出力するものである。

次に記憶部２２及び換算部２３について説明する。記憶
部２２は、複数（本例では３つ）のＲＡＭ２２　ａ乃至
２２ｃを有し、このＲＡＭ２２ａ乃至２２ｃに対するＣ
ＰＵ２４の制御によるスイッチＡ乃至Ｃの動作でＯＦ毎
に、位相修正部２１からの位相データ及び換算部２３に
より換算、補間及び補正処理がされた遅延時間データを
順次入力するようにしている。換算部２３による換算処
理は、全ラスタ又は数ラスタ置きに得られた位相データ
を遅延時間データへ換算するものである。すなわち、式
（２）に示すように各振動子Ｖが受信した受信信号の周
波数に対応する位相値φ、１をそれぞれの周波数に対応
する角周波ω１で割って遅延時間ｔ、１を求める。

１　ｋ、＝φ、１／ω１　　　　　　　　　　・・・（
２）ここでｋはチャンネルを表す。

また補間処理は、数ラス装置きに位相データを得ている
時に位相検出の際に飛ばした数ラスク分の遅延時間デー
タの補間を行うものである。更に補正処理は、換算、補
間処理後のデータを、各振動子Ｖの各周波数に対応する
遅延補正分布を２乗誤差が最小になるように補正量方向
にシフトし、更にこのシフト後のデータを各振動子■の
各周波数に対応する遅延補正量分布を全て平均して最終
的な遅延補正量を得る処理である。ＣＰＵ２４は、この
換算、補間処理された遅延時間データに基づいて、遅延
時間制御部１３の遅延時間メモリが記憶している所定遅
延時間をＯＦ毎に補正するようにしている。

次に上記構成の装置１の作用を第５図をも参照して説明
する。

操作者がプローブ２を生体体表に当接して超音波像の撮
影を開始すると、ＣＰＵ２４は装置１各部を制御して超
音波像例えばＢモード像の撮影を実行する。遅延制御部
１−３は遅延制御部１３の遅延時間メモリが記憶してい
る所定遅延時間情報に基づいて励振信号発生部１１．整
相加算器１２の遅延制御を行う。プローブ２はＣＰ　Ｕ
　２４の制御の下に第１回目のＯＦのＢモード走査を行
う。覆ると表示系］−〇の表示部１−４のＴＶモニタに
第１回目のＯＦの１３モード像が表示される。まだこの
段階では遅延時間が生体内の伝搬媒質に応じたものとな
っていないので十分集束された集束点Ｃが形成されてい
ないため、空間分解能が劣化し、た状態である。表示部
］４のＴＶモニタには、第２回目のＯＦ以降もＯＦ毎の
Ｂモード像が表示される。３第１回目のＯＦのＢモード
像データの収集の際、補正系２０は、マルチプレクサ３
からの受イハ信号Ｓに基づいて補正遅延時間を演算し、
遅延補正部１．３の遅延時間メモリが記憶している所定
遅延時間情報を生体の伝搬媒質に応じた遅延時間に補正
する。

ここで補正系２０の処理について更に詳述する。

第５図はＯＦ毎の各部の処理内容及びＲＡＭ２２ａ乃至
２２ｃの記憶内容を示す図である。同図中、ｒＷＪはＲ
，Ａ〜１２２ａ乃至２２ｃへの書き込み、ｒ　ＲＪはＲ
Ａ〜１２２ａ乃至２２ｅからの読み出し、この［ＷＪ又
はｒＲＪの次の数字はＯＦ回数、このＯＦ回数の次の記
号ＩＡＪ、　　「ＢＩｆ”　ＣＪはスイッチＡ乃至Ｃの
動作を示すものである。

第１回目のＯＦでは位相検出部３０で位相検出がされ、
この位相検出に基づいて位相修正部２１から出力される
不連続点ｆ１．ｆｐが修正された位相データは、同図中
ｒＷ−１−ＡＪで示すようにスイッチＡか動作し、ＲＡ
　Ｍ　２２　ａに書き込まれる。

次に、プローブ２か第２回Ｌ］のＯＦのＢモー　ド走査
を行っているときに、換算部２３は、第１−回目のＯＦ
における位相データに基づいて同図中［Ｒ，、、／　Ｗ
−１、、、、、、、−Ｂ　Ｊで示すようにスイッチＢが
動作してＲＡ、　Ｍ　２２　ａに書き込まれた位相デー
タを取り込んで遅延時間データに換算して、またＲＡＭ
２２ａに書き込むと共に、位相修正部２］−からの第２
回１］のＯＦにおける位相データは、同図中Ｂ”、ｙ−
２〜Ａｊで示すようにＲＡ、　ｘ１２２　ｂに書き込ま
れる。

次にプローブ２が第３回目のｏ　ｒｘのＢモート走査を
行っているときに、遅延制御部１−３は、Ｒ，Ａ　Ｍ２
２　ａに格納された第１回目のＯＦにお；する遅延時間
データを［Ｒ−ｉ−ＣＪで示すように読み出し２て実際
の送受信遅延動作の際に補間、補正を行い、続いて［−
Ｒ／〜Ｖ−２−１３，Ｊ　テ示ス、Ｊ：、　’１１にＲ
ＡＭ２２ａに格納された第２回［１のＯＦにおける位相
データを取り込んで遅延時間Ｆ−夕に換算して、またＲ
、　Ａ〜１２２ｂに書き込むと共に、１−３−ＡＪで示
すように位相修止部２１から第３回目の位相データが、
ＲＡ、　Ｍ　２２　ｃにｇき込まれる。

次に、このＢモード像走査に基ついて位相ずれの少ない
集束点が形成され空間分解能、コントラスト分解能の低
下していない１３モー　ト像か表示部１−４に表示され
る。以−ドこのようにして第３回目以降は上述した各処
理がされ処理内容に応じてＲ，Ａ　Ｍ　２２　ａ乃至２
２ｃに対しデータの書き込み。

読み出しがされる。

上述した本実施例装置によれば、第３回目のＯＦ以降は
、ＯＦ３つ分の遅延リアルタイム性で生体の伝搬媒質に
応じた遅延時間を励振信号、受信信号に与えることがで
き、位相ずれの少ない集束点を形成し得るため、良好な
超音波画像が得られる。

本発明は、上記実施例に限定されるものでな（、その要
旨を変更しない範囲で種々に変形実施が可能である。例
えば位相検出回路をいくつか並列にもち、それぞれ別の
周波数の基準信号を使って位相を検出し、遅延補正量を
得た後、それらを平均して用いてもよい。

［発明の効果コ 以上詳述した本発明によれば、被検体の伝搬媒質に応じ
た遅延時間を複数の振動子に係る励振信号、受信信号に
与えることができるので、リアルタイム性の向上及び装
置の小型化を図ると共に位相ずれの少ない集束点を形成
し得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図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図は
この装置の位相検出部の出力デー・夕を示す図、第３図
及び第４図はこの装置の位相修正部の作用を示す位相分
布データ図、第５図はＯＦ毎の各部の処理内容及びＲＡ
Ｍの記憶内容を示す説明図、第６図は従来例装置におけ
る相互相関法を示す図、第７図及び第８図は超音波の伝
搬を示す説明図である。 １・・・超音波診断装置、１０・・・表示系、２０・・
・補正系、　２４・・・ＣＰＵ　（補正手段）、２３・
・・換算部、　３０・・・位相検出部、Ｃ・・・集束点
、　　　Ｓ・・・受信信号、φ（ｆ）・・・位相データ
。 代理人　弁理士　三　　澤　　正　　義・−−♂し ０Ｆ ＡＭ２２Ｃ Ｗ−３−Ａ　　　−３−８Ｒ−３−Ｃ 第 図 第 図 皐・ 第 図 ＞” 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 列状に配列された複数の振動子に与える励振信号及びこ
   の振動子からの受信信号に、前記各振動子の幾何学的位
   置情報に基づく所定遅延時間を与え、前記受信信号の集
   束点が形成されるように受信信号の整相加算処理を行っ
   て超音波像を得るようにした超音波診断装置において、
   前記複数の振動子が受信した受信信号を取り込んでフー
   リエ分析を行い各受信信号の位相を検出する位相検出手
   段と、この位相検出手段が検出した位相データを遅延時
   間データに換算する換算手段と、この換算手段が換算し
   た遅延時間データに基づいて前記所定遅延時間を補正す
   る補正手段とを有することを特徴とする超音波診断装置
   。