JPH045956A - 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】 ［発明の目的コ （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
波し該被検体からの超音波を受波し、得られるエコー信
号からフィルタで所望周波数を抽出し断層像を得る超音
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、しかも造影剤なしで軟部組織の
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、解像度の優れた断
層像を得るようにしている。

ところで、生体から反射されてくる受信信号には、超音
波ビーム生成や超音波画像を生成するために重要な生体
情報を含んでいる。また水のような−様な伝搬媒質の場
合には、前記受信信号に含まれるスペクトラムパラメー
タ、例えば超音波の中心周波数、帯域周波数などのパラ
メータの値は、既知の送信超音波信号から容易に概算さ
れる。

一方、−様でない伝搬媒質（例えば生体組織）にあって
は、中心周波数が変化することから、スペクトラムパラ
メータを概算するのは、さらに難しくなり、しかも不正
確になる。

第４図は周波数に対する超音波受信信号の減衰特性を示
しており、深さが深くなると同時に周波数が高くなるに
従って、減衰が大きくなっている。

また受信信号は、第５図に示すような伝送特性となって
おり、深さが深くなるに従って、中心周波数が低く帯域
（３ｄＢ幅）が狭くなっている。

このため第６図に示すようにエコーフィルタは、前記伝
送特性に適合すべく、深さが深くなるに従って、中心周
波数が低く帯域が狭くなるように調整している。すなわ
ち中心周波数（ｆｏ、ｆ３゜ｆ６．ｆ＋□）を、超音波
のエコーの深さに応じて変化させており、深さが浅いと
きには、高い周波数のエコー成分に合わせ、深さが深い
ときには、低い周波数のエコー成分に合わせるように変
化させていた。

また通常用いられる超音波診断装置においては、スペク
トラムパラメータの値は、前記生体における周波数依存
による減衰をもとに、一定のプリセット値（例えば深さ
０，３，６．１２ｃｍに対してｆ。、ｆ３．ｆ６．ｆ１
２）に調整されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した超音波診断装置にあっては、次
のように問題がある。すなわちエコーフィルタは、エコ
ー信号の特定の周波数成分を抽出する中心周波数を、深
さに応じて一定のプリセット値で変化させていたが、生
体組織の特性Ｆ各々に深さにおいて異なることから、こ
れらのプリセット値では実際の状態に必ずしもマツチす
るとは限らない。このため実際のエコー信号の周波数成
分に対するエコーフィルタの中心周波数のずれ。

帯域周波数のずれ、すなわち、ミスマツチングによるサ
イドローブの発生やＳＮの劣化、あるいは超音波画像の
画質を劣化させるという問題があった。

そこで本発明の目的は、超音波ビーム生成及び画像生成
のための電気特性を正確に調整でき、これによりサイド
ローブを低減し、超音波画像の画質を向上する超音波診
断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （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、送信回路により超音波探
触子を駆動し該超音波探触子から被検体に対して超音波
ビームを送受波し、得られたエコー信号に基き画像生成
部で超音波画像を得る超音波診断装置において、前記エ
コー信号をスペクトラム解析し得られた実際のスペクト
ラムパラメータを、前記超音波ビームの生成、超音波画
像の生成のための参照信号として少なくとも前記送信回
路９画像生成部の一方に出力する解析手段を備えたこと
を特徴とする。

（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。到来するエコー信号をスペクトラム解析するこ
とにより、実際のスペクトラムパラメータを測定し、こ
れらの実際のスペクトラムパラメータを超音波画像の生
成のための参照信号として、例えばフィルタに周波数特
性調整のだめの参照信号としてフィードバックする。そ
の結果、実際のスペクトラムパラメータに合わせて、フ
ィルタのフィルタ中心周波数を正確に調整でき、これに
より超音波画像のサイドローブ及び画質を向上できる。

（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として
のセクタ電子走査型超音波診断装置を示す概略ブロック
図である。

超音波診断装置は、プローブ１（超音波探触子）、送信
系としての送信ユニット２．受信系３としてプリアンプ
３Ａ、ヘテロダインユニット３Ｂ、受信遅延回路３Ｃ，
加算器３Ｄを有する。

また装置は、Ｂモード処理系４としてエコーフィルタ４
Ａ、包絡線検波回路４Ｂ、Ｄモード処理系５としてドプ
ラユニット５Ａ、　　ドプラ参照周波数選択ユニット５
Ｂを有している。

さらに表示系６としてＤＳＣ６Ａ　（ディジタル・スキ
ャン・コンバータ）、ＴＶモニタ６Ｂ、信号解析系７と
してスペクトラムアナライザー７Ａ（以下、スペアナと
いう。）を有している。さらにまた、各部に中心周波数
ＣＦ、帯域周波数ＲＢを与えるためのコントローラ１０
を有している。

第１図において、前記送信ユニット２Ａは、生体内に送
波される超音波パルスの間隔を決定するレートパルスに
対して、送信超音波の送波方向と収束点から決定される
所定の遅延時間を与え、駆動パルスを生成する。そして
この駆動パルスは、プローブ１に入力する。

前記プローブ１は、複数の圧電振動子を併設してなり、
前記駆動パルスにより駆動されると、発生した超音波ビ
ーム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、前記プロ
ーブ１により受信され、さらにプリアンプ３Ａに送られ
る。

そうすると、プリアンプ３Ａから出力される受信信号は
、ヘテロダインユニット３Ｂにより比較的低い周波数に
周波数変換される。

受信遅延回路３Ｃは、前記送信ユニット２Ａで送信時に
与えた遅延時間をもとに戻すような遅延時間をエコー信
号に対して与え、これを加算器３Ｄに出力する。加算器
３Ｄは、前記受信遅延回路３Ｃから入力する各々のチャ
ンネルのエコー信号を加算合成し、エコーフィルタ４Ａ
及びドプラユニット５Ａに出力する。

そしてＢモード処理系４においては、エコーフィルタ４
Ａにより所定の帯域のみの周波数成分が抽出され、包絡
線検波回路４Ｂによりエコー信号の包路線が検出されて
Ｂモード像データが得られる。さらにエコー信号はＤＳ
Ｃ（ディジタル・スキャン・コンバータ）６Ａに記憶さ
れる。

一方、ドプラユニット５Ａにおいては、受信信号のうち
特定の観測点にレンジゲートをかけ、この観測点におけ
る受信信号を周波数解析し、血流速度の時間的変化を示
すＦＦＴ像データを前記ＤＳＣ６Ａに出力する。

かくしてＤＳＣ６Ａから読み出されたＢモード像データ
、ＦＦＴ像データが、ＴＶモニタ６Ｂに出力され、分解
能の良いＢモード像及びＦＦＴ像がＴＶモニタ６Ｂに得
られる。

次に本実施例の特徴とするスペアナ７Ａについて説明す
る。

スペアナ７Ａは、受信信号のスペクトラムパラメータを
測定するものであり、例えばＦＦＴアナライザーや自己
相関による解析器である。またスペアナ７Ａは、演算中
において通常の超音波画像の１チヤンネルにおけるプリ
アンプ３Ａから出力される受信信号を取り込み、この受
信信号をスペクトラム解析し、第２図に示すような任意
深さ０．１．５，３，４．５，６，９．１２ｃｍにおけ
るスペクトラムパラメータを求める。

そしてこのスペアナ７Ａの各々の出力は、山内数はフィ
ードバックの要求に関係して複数選択される。その出力
信号は、前記電気特性のためのフイードバック信号ＦＢ
として供給され、また通常の画像生成における参照信号
として供給される。

前記スペアナ７Ａは２つの出力端子を有し、１つの出力
端子からフィードバック信号として、スペアナ入力信号
の中心周波数（ＣＦ）を供給する。

他方の１つの出力端子からフィードバック信号として、
帯域（ＲＢ）＝信号帯域／ＣＦを供給する。

前記スペアナ７Ａは、これら２つのフィードバック信号
ＦＢｃｆ、ＦＢｒｂを送信ユニット２Ａヘテロダインユ
ニツト３Ｂ、受信遅延回路３Ｃ。

エコーフィルタ４Ａ、参照装置５Ｂに供給する。

（１）まず、前記送信ユニット２Ａは、装置によって送
信される波形を、スペアナ７Ａから入力する実際のスペ
クトラム特性のフィードバック信号ＦＢｃｆ、ＦＢｒｂ
に、調整してこれをプローブ１に供給する。

（２）ヘテロダインユニット３Ｂは、プリアンプ３Ａか
ら入力する受信信号を周波数ヘテロダイン法により比較
的低い周波数に周波数変換すべく、各々のチャンネルに
おいて前記スペアナ７Ａからスペクトラムパラメータを
フィードバック信号ＦＢとして入力する。これによりヘ
テロダイン検波出力の正確さが高められる。

（３）受信遅延回路３Ｃは、受信遅延回路３Ｃが位相遅
延制御を含む場合、前記スペアナ７Ａから入力されるス
ペクトラム特性パラメータを用いて各チャネルの受信信
号に所望の遅延時間を与えるものである。フィードバッ
クされたスペクトラム特性パラメータを用いることによ
り、位相制御の精度が向上し、高い遅延精度と正確性が
得られる。

（４）前記エコーフィルタ４Ａは、第３図に示すように
前記スペアナ７Ａからフィードバック信号すなわち、中
心周波数ｃｆ、ｆｏ周波数ｒｂを入力すると、バンドパ
スフィルタの特性は、到来する超音波信号のスペクトラ
ムパラメータに適合子るように、ｆｏ、ｆ＋、５＋　　
ｆ、、ｆ４．ｓ＋　　ｆ６＋ｆ９＋ｆ１２と連続的に調
整される。したがって、このフィードバック信号により
受信信号に対してフィルタ中心周波数を調整できるので
、フィルタ演算に必要な高度で且つ正確な情報を供給す
る。

（５）前記ドプラ参照周波数選択ユニット５Ｂは、スペ
アナ７Ａからフィードバック信号すなわち、中心周波数
ｃｆ、ｆｏ周波数ｒｂがドプラ参照周波数として入力す
ると、通常ではマニュアル調整されていたドプラユニッ
トのための参照周波数は、自動的に到来する前記ドプラ
参照周波数に合わせるように調整される。

このように本実施例によれば、到来するエコー信号をス
ペクトラム解析することにより、実際のスペクトラムパ
ラメータを測定し、これらの実際のスペクトラムパラメ
ータを例えばエコーフィルタ４Ａなどに周波数特性調整
のための参照信号としてフィードバックする。その結果
、従来、０゜３．６，９，１２ｃｍＬかなかったフィル
タ中心周波数の間でも、実際のスペクトラムパラメータ
に合わせて、フィルタのフィルタ中心周波数を例えばｆ
ｏ、５＋　　ｆ４．５などに正確に調整でき、これによ
り超音波画像のサイドローブ及び画質を向上することが
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
。上述した実施例ではスペアナ７Ａとして例えばＦＦＴ
アナライザーについて説明したが、これに限定されるこ
とはなく、その他のスペクトラムアナライザーであって
も良い。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、到来するエコー信号をスペクトラム解
析することにより、実際のスペクトラムパラメータを測
定し、これらの実際のスペクトラムパラメータを超音波
画像の生成のための参照信号として、例えばフィルタに
周波数特性調整のための参照信号としてフィードバック
する。その結果、実際のスペクトラムパラメータに合わ
せて、フィルタのフィルタ中心周波数を正確に調整でき
、これにより超音波画像のサイドローブ及び画質を向上
し得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図は受信信号の実際のスペクトラ
ムパラメータを示す図、第３図は本実施例によるエコー
フィルタの帯域特性を示す図、第４図は受信信号の周波
数に対する減衰特性を示す図、第５図は受信信号の伝送
特性を示す図、第６図は従来のエコーフィルタの帯域特
性を示す図である。 １・・・プローブ、２・・・送信系、２Ａ・・・送信ユ
ニット、３・・受信系、３Ａ・・・プリアンプ、３Ｂ・
・・ヘテロダインユニット、３Ｃ・・・受信遅延回路、
３Ｄ・・・加算、器、３Ｅ・・・スペクトラムアナライ
ザー　４・・・Ｂモード処理系、４Ａ・・・エコーフィ
ルター　４Ｂ・・・包絡線検波回路、５・・Ｄモード処
理系、５Ａ・・・ドプラユニット、５Ｂ・・・参照装置
、６・・・表示系、６Ａ・・・ＤＳＣ。 ６Ｂ・・・ＴＶモニタ、１０・・・コントローラ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ■ 第２ 図 ａｃｌ 第５ 図 １２ｃｍ　５ｃｍ３ｃｍ　Ｏｃｍ 第 図 同！Ｌ徒 １￥ｌ衰牧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　送信回路により超音波探触子を駆動し該超音波探触子
   から被検体に対して超音波ビームを送受波し、得られた
   エコー信号に基き画像生成部で超音波画像を得る超音波
   診断装置において、前記エコー信号をスペクトラム解析
   し得られた実際のスペクトラムパラメータを、前記超音
   波ビームの生成、超音波画像の生成のための参照信号と
   して少なくとも前記送信回路、画像生成部の一方に出力
   する解析手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置
   。