JPH0484954A

JPH0484954A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0484954A
Application number: JP2199143A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Abe; 康彦阿部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2856858B2

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、−回のスキャンで複数の走査線からの超音波
画像を生成する超音波診断装置に関する。

（従来の技術）近年、超音波診断装置の開発が進む中で、体表面からの
距離によらず、−様に高い方位分解能（超音波ビームの
送信方向に対して垂直方向の分解能）となる超音波画像
の撮影が試みられている。

そこで従来は、第１１図に示すよに、ダイナミック可変
口径焦点の手法によって受信信号を絞ることで方位分解
能の向上が図られている。ところが、送信ビームは受信
信号のようにル−ト内でダイナミック可変口径焦点の手
法によるビームの絞り込みができないので、複数回のレ
ートに分割して可変口径焦点の手法を実現する。

例えば、まず最初のレートで第１２図（Ａ）に示すよう
に、焦点を近距離に設定してビームを送信し、これと第
１１図に示す受信信号で第一の音場を形成する。そして
、次のレートで第１２図ＣＢ）に示すように、焦点を遠
距離に設定してビームを送信し、これと第１１図の受信
信号とて第二の音場を形成する。その後、各音場でビー
ムがよく絞られている部分同志を合成して１本のラスタ
を形成し、これによって一つの走査線上の超音波画像を
得ている。

このように、複数の音場でのビームを合成して一つの画
像を生成するスキャン方式をコンビネーションフォーカ
スと称しており、これによって得られた超音波画像は、
体表面からの距離にかかわらず、送信ビーム、及び受信
信号がともに絞られているので、方位分解能の優れた超
音波画像となる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このようなコンビネーションフォーカス
によるスキャンでは、１本の走査線からの超音波画像を
得るために、同一位置で超音波ビームを複数回送受信し
なければならない。このため、通常の撮影時に比べて長
時間を要してしまい、フレームレート（単位時間当りの
撮影画像数）が低下するばかりでなく、リアルタイム性
が損なわれてしまうという課題があった。

この発明はこのような従来の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、高いフレームレ
ートで超音波画像を得ることのできる超音波診断装置を
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、送信ビームの焦点
距離を同一走査線上で複数箇所変更し、各焦点距離での
受信信号を合成して該走査線上の超音波画像を生成する
超音波診断装置において、前記送信ビームの音場内に複
数の走査線を設定し、各走査線上からの超音波信号を同
時に受信する手段と、前記各走査線上から得られた超音
波信号に基づいて、各走査線上の超音波画像を個別に生
成する手段と、を有することが特徴である。

また、前記複数の走査線上に、個別に送信ビームを送信
し得る送信制御手段を設けたことを特徴とする。

更に、前記個別に送信した送信ビームは、それぞれ異な
る焦点距離に設定したことを特徴とする。

（作用）上述の如く構成すれば、送信ビームの音場内に複数の走
査線が設定される。そして、受信信号を取込む振動子列
の開口数、及び遅延時間を切換えて、各走査線からの受
信信号を個別に取込み、これを再構成して複数の走査線
の超音波画像を同時に生成する。

そして、上述した操作を送信ビームの焦点距離を変更し
て複数回繰り返し、同一走査線上の最もビームが絞れて
いる部分（感度の良い部分）の画像同志を合成して、各
走査線毎の画像を作成する。

その結果、方位分解能に優れた超音波画像を高いフレー
ムレートで得ることができるようになる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は本発明の第一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、ｎ個の振動子１−１〜１−ｎからなる振
動子列１は、図示しないパルサから励振信号が与えられ
ると、超音波ビームを送信し、かつ、各生体組織間で反
射した受信信号を取込むものである。

切換スイッチ２は、受信時の振動子列１の開口数、及び
遅延時間を所定の時間間隔て切換えることで２系統の走
査線からの受信信号を交互に取込み、取込んだ受信信号
をそれぞれ第一のビームフォーマ３ａ、及び第２のビー
ムフォーマ３ｂに供給するようになっている。

ビームフォーマ３ａ、３ｂは、供給された受信信号に所
定の遅延時間を与え、この信号を加算器４ａ、４ｂに供
給するものである。

レシーバ５ａ、５ｂは、加算器４ａ、４ｂを通過した信
号に検波等の処理を加え、超音波画像を生成するように
なっている。

メモリ６ａ、６ｂは、レシーバ５ａ、５ｂで生成された
超音波画像を一担記憶しており、メモリコントローラ９
は、メモリ６ａ、６ｂの出力を制御するものである。ま
た、切換器７は、メモリ６ａ、６ｂのどちらか一方を選
択するものであり、表示装置８は選択された方のメモリ
から与えられた超音波画像を表示するようになっている
。

次に、このように構成された超音波診断装置を用いてコ
ンビネーションフォーカスによる断層像の撮影を実施し
たときの動作について説明する。

第２図は送信ビームによって形成された音場とビームを
受信する際の走査線を模式的に示す説明図である。同図
において、まず振動子列１の中央部近傍に配設された振
動子Ａ１から超音波ビームを送信し、焦点Ｔ１でビーム
が集束する音場を形成する。その後、第１図に示す切換
スイッチ２は、この送信ビームによる受信信号を取込む
ために、例えば第２図に示す振動千人３を開口させ、各
振動子の遅延時間を切換えることで走査線ｒａ１及びｒ
、からの受信信号を得るように制御する。

これによって、各走査線ｒ、、ｒゎからの受信信号が第
１図に示す振動子列１に取込まれ、走査線ｒ、からの受
信信号は第一のビームフォーマ３ａに供給される。また
、走査線ｒ、からの受信信号は第二のビームフォーマ３
ｂに供給される。そして、各受信信号はビームフォーマ
３ａ、３ｂによって所定の遅延時間を与えられ、この信
号は加算器４ａ、４ｂて加算された後、レシーバ５　ａ
　＋５ｂに供給される。

そして、レシーバ５ａにおいて走査線ｒ、の超音波画像
が生成され、レシーバ５ｂにおいて走査線ｒ、の超音波
画像が生成されて、各超音波画像はメモリ６ａ、６ｂに
格納される。

次いで、第２図に示す振動子列１は、振動子Ａ２から超
音波ビームを送信し、焦点Ｔ２てビームが集束する音場
を形成する。その後、第１図に示す切換スイッチ２ては
、振動子列１の開口、遅延時間を切換えて、各走査線ｒ
ｓ＋ｒｂからの受信信号を個別に取込むように制御する
。こうして取込まれた各走査線ｒ＊＋ｒｂの受信信号は
ビームフォーマ３ａ、３ｂ、加算器４ａ、４ｂを経てレ
シーバ５ａ、５ｂに供給され、超音波画像が生成される
。そして、この超音波画像はメモリ６ａ。

６ｂに供給され、第２図に示す切換え位置ＣＰを境界線
として前回のスキャン時に得られた超音波画像と合成さ
れる。つまり、切換え位置ＣＰよりも振動子１に近い範
囲では焦点Ｔ１に集束させて得られた超音波画像を採用
し、切換え位置ＣＰよりも遠い範囲では送信ビームを焦
点Ｔ２に集束させて得られた超音波画像を用いて、両画
像を合成する。

これによって、メモリ６ａにはコンビネーションフォー
カスによる走査線ｒ、の超音波画像が古き込まれ、メモ
リ６ｂにはコンビネーションフォーカスによる走査線ｒ
、の超音波画像が書込まれる。そして、メモリコントロ
ーラ９．及び切換器７の制御下で各メモリ６ａ、６ｂに
書込まれた画像データが読出され、表示装置８に表示さ
れるのである。

このようにして、第一実施例では、受信時の振動子列１
の開口数、遅延時間を所定時間間隔て切換えることで、
−回のスキャンで２本の走査線ｒ１．ｒ、からの受信信
号を取込み、それぞれの超音波画像を生成している。従
って、焦点位置を２箇所に切換えてコンビネーションフ
ォーカスを実施すれば、２回のスキャンで方位分解能の
良好な超音波画像を２枚得ることができる。

その結果、短時間で多数の超音波画像が得られ、フレー
ムレートが向上する。

第３図は本発明の第２実施例を示す構成図である。図示
のように、実施例では各振動子で取込まれた受信信号を
、Ａ／Ｄ変換器１０でディジタル化した後、ディジタル
ビームフォーマ１１に供給している。

ディジタルビームフォーマ１１は、第２図に示す２本の
走査線ｒ　ａ　＋　　ｒ　ｂから得られる受信信号を、
タイミングコントローラ１２から与えられるクロックパ
ルス２に同期して所定のサンプリング間隔で時分割処理
する。そして、第４図に示すように、走査線ｒ、からの
受信信号と走査線ｒ、からの受信信号とを分離して、加
算器４に供給する。

そして、レシーバ５では、時分割で与えられる信号から
走査線「、の超音波画像と走査線ｒ５の超音波画像とを
生成し、各画像データは切換器１４の動作によってメモ
リ１３内のメモリａ、メモ１ノｂに格納される。

その後、メモリコントローラ９．及び切換器７の制御下
でメモリａ、メモリｂに書込まれｔこ超音波画像が表示
装置８に表示される。

こうして、第二実施例では、２本の走査審１　ｒ　、　
。

ｈから得られる受信信号を時分割処理して（するので、
１つの信号処理系統で２つの走査線からの超音波画像を
得ることができるよう番こなる。

以上説明した第一実施例、及び第二実施例で（よ、第一
の送信ビームに対して２本の走査線ｒａ＋ｒ、を得る方
式（ＩＴ−２Ｒ方式）につ（為で述べｔ二。

これを模式的に示すと第５図（Ａ）、（Ｂ）の如くであ
る。即ち、まず最初のレートで単一の送信ビーム毎近距
離に焦点を合わせて送信し、走査線ｒｍ＊”からの受信
信号を得る（第５図（Ａ）参照）。その後、次のレート
で同じ送信ビームで焦点を遠距離に合わせ、走査線ｒ＊
＋　　’ｂカ・らの受信信号を得る（第５図（Ｂ）参照
）。そして、両者を合成して、各走査線ｒ　＠　、　　
ｒ　ｂの超音波画像を生成している。

以下に示す第三実施例では、２方向に超音波ビームを送
信し、各送信ビーム毎の走査線ｒ、、ｒ、上から受信信
号を取込む例を示す。これを模式的に示すと、第５図（
Ｃ）、（Ｄ）に示す如くであり、まず最初のレートで２
方向への送信ビームを近距離に焦点を合わせて送信し、
各走査線ｒａ。

「、からの受信信号を取込む（第５図（Ｃ）参照）。そ
の後、両方の送信ビームの焦点を遠距離に合わせ、受信
信号を得る（第５図（Ｄ）参照）。そして、両者を合成
して、各走査線ｒ＊＋ｒｂの超音波画像を生成する。

このような第三実施例を第６図乃至第８図を参照しなが
ら説明する。第６図は、この実施例における超音波ビー
ムの送信方式を示す原理図である。

図示のように、２ｍチャンネルの振動子から構成される
振動子列１のうち、奇数チャンネル（１゜３．５．・・
・２ｍ−１）の振動子に遅延量ａ１を持たせることで、
焦点ｆ１に集束する超音波ビームが送信され、走査線ｒ
、が得られる。

また、振動子列１のうち、偶数チャンネル（２゜４．６
．・・・２ｍ）の振動子に遅延量ａ２を持たせることで
、焦点ｆ２に集束する超音波ビームが送信され、走査線
ｒ、が得られる。

そして、前述した第一実施例、又は第二実施例で述べた
ように、走査線ｒａｇｒｂからの受信信号を同時に取込
んで、個別に画像を生成すれば同時に２枚の超音波画像
を得ることができる。また、各走査線ｒ＊ｇｒｂに個別
の送信ビームが送信されているので、単一の送信ビーム
の場合と比較して、同時受信時の感度劣化を補償するこ
とができ、鮮明な超音波画像が得られるようになる。

なお、第７図に示すように振動子列１を中心部で２分割
し、左側の振動子と右側の振動子の遅延を別々に制御す
ることによっても、同時に２方向に超音波ビームを送信
することができる。また、第８図に示すように、振動子
列１を励振させる際の駆動電圧に所定の重み関数２０で
重みづけを行ない、超音波ビームを２方向に送信するこ
ともできる。

また、第６図に示した第三実施例では、２方向の送信ビ
ームの焦点距離を同一とする例を示したが（Ｏｆｌ−Ｏ
ｆ２）各振動子の遅延量を制御して、異なる焦点距離と
することもできる（Ｏｆ１〜０ｆ２）。つまり、第９図
の模式図に示すように、まず最初のレートで走査線ｒ、
の焦点を近距離、走査線ｒ、の焦点を遠距離に設定して
ビームを送信する（第９図（Ａ）参照）。そして、次の
レートでは、これと反対に走査線「、の焦点を遠距離、
走査線ｒ、の焦点を近距離に設定したビームを送信する
（第９図（Ｂ）参照）。その後、両レートで得られた受
信信号を基に、各走査線ｒ、。

ｒ、の超音波画像を生成する。

このような方法でスキャンを実施すれば、２方向の送信
ビーム同志の干渉が軽減され、曲がりの少ない音場を形
成することができる。

第１０図は、異なる焦点距離でビームを送信し、ランニ
ングスキャンを実施する際の動作を示す模成因である。

同図（Ａ）に示すように、まず第１のレートでは、走査
線ｒ、の焦点を遠距離、走査線ｒ２の焦点を近距離に設
定して送受信を行なう。

次いで、第２レートでは同図（Ｂ）に示すように、送信
ビームによる走査線をシフトさせ、走査線ｒ２の焦点を
遠距離、走査線ｒ３の焦点を近距離に設定して送受信を
行なう。そして、第１のレートで得られた走査線ｒ２の
近距離からの受信信号と、第２のレートで得られた走査
線ｒ２の遠距離からの受信信号とを合成することで、コ
ンビネーションフォーカスされた走査線ｒ２の超音波画
像が得られる。

その後、同図（Ｃ）に示すように、順次走査線を移動さ
せれば、ル−トで１本の走査線からの超音波画像が得ら
れるので、前述した第一実施例の場合と同一のフレーム
レートが得られる。また、この例ではレート毎に送信ビ
ームの焦点距離を交互に切換える必要かないので、これ
に係わる制御手段を省略することができ、ハード構成を
簡素化することができる。

また、焦点距離を切換える際に発生するノイズを防止す
ることができ、これによる画像の乱れ等がなくなる。

なお、上述した各実施例では同時に２本の走査線を得る
例を示したが、３本以上の場合においても適用可能であ
ることは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明では、音場内に形成された
複数の走査線からの受信信号を同時に得ることができる
ので、フレームレートが向上する。

このため、短時間で多くの超音波画像を得ることができ
、医師がこの画像を見ながら診察する際にはリアルタイ
ム性が向上し極めて有用である。

また、各走査線毎に個別のビームを送信してスキャンす
れば、単一ビームを送信した場合と比較し、同時受信時
の感度劣化を補償することができ、超音波画像の画質が
向上する。

更に、個別に送信した送信ビームの焦点距離を、それぞ
れ異なる位置に設定すれば、ビーム同志の干渉が軽減さ
れ、ブレのない安定した超音波画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す構成図　第２図は送
信ビームによって形成された音場と走査線を模式的に示
す説明図、第３図は第二実施例を示す構成図、第４図は
時分割処理の説明図　第５図は送信ビームの焦点距離と
受信信号を示す説明図である。また、第６図乃至第８図は２方向にビームを送信する場
合の例を示す説明図、第９図は異なる焦点距離でスキャ
ンする際の動作を示す説明図、第１０図はランニングス
キャンの動作を示す説明図。第１１図はダイナミック可変口径焦点の手法による受信
信号を示す図、第１２図は従来におけるコンビネーショ
ンフォーカスによるスキャンの例を示す図である。１・・・振動子列　２・・・切換スイッチ３ａ、３ｂ・
・・ビームフォーマ１０・・・Ａ／Ｄ変換器１１・・・ディジタルビームフォーマ１２・・・タイミングコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）送信ビームの焦点距離を同一走査線上で複数箇所
変更し、各焦点距離での受信信号を合成して該走査線上
の超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記送信ビームの音場内に複数の走査線を設定し、各走
査線上からの超音波信号を同時に受信する手段と、前記各走査線上から得られた超音波信号に基づいて、各
走査線上の超音波画像を個別に生成する手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置。
（２）前記複数の走査線上に、個別に送信ビームを送信
し得る送信制御手段を設けた請求項１記載の超音波診断
装置。
（３）前記個別に送信した送信ビームは、それぞれ異な
る焦点距離に設定した請求項２記載の超音波診断装置。