JPH05168628A - 超音波観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送受信信号間の干渉を防いで超音波画像上に
生じるスペックルパターンを除去し、観察し易い良好な
画像を得る。 【構成】 送信制御回路１３で生成した送信パルス信号
を送信アンプ１１で増幅して超音波振動子２へ送出し、
超音波振動子２を駆動して超音波を被検体に対して送波
する。そして、超音波振動子２で受信された被検体から
の受信信号を受信アンプ１２で増幅し、Ａ／Ｄコンバー
タ１４でＡ／Ｄ変換して画像メモリ１７の所定のアドレ
スへ格納し、画像メモリ１７より画像データを読み出し
て超音波断層画像を生成する。このとき、タイミング制
御回路１５によって、前記送信パルス信号、あるいは前
記受信信号の位相を走査線毎に変更し、送受信信号間の
干渉を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子を機械的
に走査して超音波断層画像を得る超音波観測装置の画像
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、超音波振動子を機械的に駆動
して走査することによって被検体に向かって超音波信号
を送信し、被検体からのエコー信号より超音波断層画像
を得る超音波観測装置が広く用いられている。このよう
な超音波観測装置では、良好な超音波画像を得るため
に、送信信号と受信信号との同期をとり、精度の良い反
射波の情報を得ることが重要となる。このとき、超音波
振動子の位置がずれて受信信号がずれると画像が劣化し
てしまうため、振動子の位置を正確に検出してずれを補
正する必要がある。

【０００３】前記のように、検出された振動子の位置に
誤差が生じた場合は、誤差を含んだ位置情報を基に信号
処理、画像の生成を行うと画像に歪が生じてしまう。

【０００４】そこで、従来では、超音波振動子の位置を
検出するために、超音波振動子を駆動する駆動手段にエ
ンコーダ等の位置検出手段を設け、ここで検出された位
置情報に基づいて受信信号の補正を行い、送信信号と正
確に同期させるようにしている。

【０００５】このような従来の超音波観測装置として
は、米国特許第 4,868,476号，特開昭６１−１４６２４
７号公報，特公昭６３−２９２２８号公報に開示されて
いるものがある。これらの装置では、超音波振動子の位
置を記憶するメモリを設け、このメモリに記憶された位
置情報を用いて補正を行うようにしている。これによ
り、歪の無い良好な超音波画像が得られる。

【０００６】また、特開昭５６−１５６１４２号公報に
は、重力方向を基準として超音波振動子の位置を正確に
検出する装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の装置では、
超音波画像を得る際には、超音波の送信信号と受信信号
とを完全に同期させて信号処理を行っていた。また、送
受信信号のタイミングは、超音波振動子の位置を検出す
る位置検出手段（エンコーダ）の出力に同期するように
していた。

【０００８】しかしながら、超音波振動子からの受信信
号を送信信号のタイミングに完全に同期させて信号処理
しているため、受信信号と送信信号との間で干渉が起
き、超音波画像に縞模様（以下、スペックルパターンと
称する）が生じてしまっていた。このスペックルパター
ンの濃淡により像がぼやけてしまい、画像が見づらくな
るという不具合があった。

【０００９】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、送受信信号間の干渉を防いで超音波画像上に生
じるスペックルパターンを除去でき、観察し易い良好な
画像を得ることが可能な超音波観測装置を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による超音波観測
装置は、超音波を被検体に対して送受する超音波振動子
へ送信パルス信号を送出し、該振動子を駆動する振動子
駆動手段と、前記超音波振動子で受信された受信信号よ
り超音波断層画像を生成する超音波画像生成手段と、前
記振動子駆動手段から出力される送信パルス信号、ある
いは前記超音波画像生成手段に入力される受信信号の位
相を走査線毎に変更するタイミング制御手段とを備えて
構成されている。

【００１１】

【作用】振動子駆動手段により超音波振動子へ送信パル
ス信号を送出して該振動子を駆動し、超音波を被検体に
対して送波する。そして、超音波画像生成手段によって
超音波振動子で受信された被検体からの受信信号より超
音波断層画像を生成する。このとき、タイミング制御手
段によって、前記振動子駆動手段から出力される送信パ
ルス信号、あるいは前記超音波画像生成手段に入力され
る受信信号の位相を走査線毎に変更し、送受信信号間の
干渉を除去する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図１
は超音波観測装置の主要部の構成を示す構成説明図、図
２は送信信号及び受信信号のタイミングを示すタイムチ
ャートである。

【００１３】本実施例の超音波観測装置は、図１に示す
ように、細長の挿入部１を有し、この挿入部１の先端に
超音波振動子２を設けた超音波内視鏡３と、この超音波
内視鏡３に接続され、超音波信号の送受信の制御，超音
波画像の生成を行うディジタルスキャンコンバータ（以
下、ＤＳＣと記す）４と、ＤＳＣ４に接続され超音波画
像を表示するＣＲＴ等のモニタ５とを備えて構成されて
いる。

【００１４】挿入部１には、可撓性を有するフレキシブ
ルシャフト６が配設され、フレキシブルシャフト６の先
端部に超音波振動子２が固着されている。フレキシブル
シャフト６の後端部には、超音波振動子２を回転駆動す
るモータ７が接続されており、フレキシブルシャフト６
によりモータ７の駆動力が超音波振動子２へ伝達される
ようになっている。モータ７には、モータ７の回転量を
検出することによって超音波振動子２の回転位置を検出
するエンコーダ８が接続されている。さらに、フレキシ
ブルシャフト６内には、超音波振動子２とＤＳＣ４間の
信号を伝達する同軸ケーブル９が配設されており、同軸
ケーブル９の一端は超音波振動子２に接続され、他端は
スリップリング１０を介して、送信アンプ１１および受
信アンプ１２に接続されている。送信アンプ１１，受信
アンプ１２は、それぞれＤＳＣ４に接続され、送信信
号，受信信号が入出力されるようになっている。

【００１５】ＤＳＣ４には、超音波帯域の送信信号を生
成し出力する送信制御回路１３が設けられており、送信
アンプ１１に接続されている。また、受信信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１４が設けられて
おり、受信アンプ１２に接続されている。送信制御回路
１３及びＡ／Ｄコンバータ１４には、送信信号，受信信
号のタイミングを制御するタイミング制御回路１５が接
続されており、送信アンプ１１には送信タイミングを、
Ａ／Ｄコンバータ１４にはＡ／Ｄ変換のタイミングをそ
れぞれ生成して出力するようになっている。タイミング
制御回路１５には、前記エンコーダ８、及び基準発振回
路１６の出力がそれぞれ入力されるようになっている。
Ａ／Ｄコンバータ１４は、画像メモリ１７に接続されて
おり、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力が画像メモリ１７の
所定のアドレス位置に記憶されるようなっている。画像
メモリ１７に記憶された画像信号データは、順次読み出
されてＴＶ映像信号として出力され、モニタ５に超音波
画像が表示されるようになっている。すなわち、送信制
御回路１３，送信アンプ１１により振動子駆動手段が、
受信アンプ１２，Ａ／Ｄコンバータ１４，画像メモリ１
７により超音波画像生成手段が構成されている。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。
超音波振動子２は、フレキシブルシャフト６を介してモ
ータ７により回転駆動され、被検体に向かって超音波が
走査される。このとき、超音波振動子２の回転位置は、
エンコーダ８によって検出される。

【００１７】図２にエンコーダ８の出力、及び各信号の
タイミングを示す。（ａ）はエンコーダ８の出力２１で
あり、タイミング制御回路１５は、エンコーダ出力２１
に合わせると共に、基準発振回路１６の出力に基づいて
生成した（ｂ）に示す送信タイミング信号２２を送信制
御回路１３に出力する。これと共に、タイミング制御回
路１５は、（ｃ）に示すＡ／Ｄコンバータ１４のタイミ
ング信号２３を生成してＡ／Ｄコンバータ１４へ出力す
る。ここで、Ａ／Ｄコンバータタイミング信号２３は、
Ａ，Ｂ，Ｃのように、送信制御回路１３の送信順序毎
（送信タイミング信号２２の出力毎）にタイミングの異
なるように変更され、Ａ／Ｄコンバータ１４に供給され
る。なお、前記基準発振回路１６の出力は、図２（ｃ）
のＡ，Ｂ，Ｃのように、送信タイミング信号２２に対し
て位相を変更するための基準信号となる。

【００１８】送信制御回路１３は、超音波振動子２の周
波数に合わせてパルス成形し、この送信パルス信号を送
信アンプ１１に出力する。前記送信パルス信号は、送信
アンプ１１で増幅された後、この送信アンプ１１の出力
を伝達する回転可能なスリップリング１０を介し、同軸
ケーブル９を経由して超音波振動子２に入力される。こ
れにより、超音波振動子２が電気的に駆動されて、超音
波が被検体へ向かって送信される。

【００１９】出力された超音波は、被検体で反射して再
び超音波振動子２で受信され、電気信号に変換された受
信信号が同軸ケーブル９，スリップリング１０を介し
て、受信アンプ１２に入力される。受信アンプ１２で
は、微小な受信信号がＡ／Ｄコンバータ１４で処理可能
なレベルまで増幅される。Ａ／Ｄコンバータ１４は、受
信アンプ１２の出力をＡ／Ｄ変換し、画像メモリ１７に
出力する。このＡ／Ｄ変換の際には、タイミング制御回
路１５から送信制御回路１３へ出力される送信タイミン
グ信号２２の出力毎に、図２（ｃ）に示すＡ，Ｂ，Ｃの
ようにタイミングが変更され、Ａ／Ｄ変換が行われる。
画像メモリ１７は、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力を所定
のアドレス位置に格納し、これを読み出してＴＶ映像信
号に変換し、観察・診断を行うモニタ５に出力する。こ
のように、Ａ／Ｄコンバータ１４のタイミングを送信信
号の出力毎に変更し、Ａ／Ｄコンバータ１４出力の位相
を変化させることにより、画像メモリ１７に格納される
画像データのコヒーレント性が消失し、送受信信号間の
干渉がなくなる。

【００２０】以上のように、本実施例によれば、送信信
号の出力毎（すなわち、超音波画像の走査線毎）にＡ／
Ｄ変換のタイミングを変更し、超音波の受信信号の位相
を変化させるようにしたので、走査線毎の受信データの
コヒーレント性をなくすことができ、超音波画像上に生
ずるスペックルパターンを除去できる。よって、観察し
易い超音波診断画像を得ることができる。

【００２１】なお、受信した超音波信号のサンプリング
タイミングをフレーム毎に変化させ、受信信号の位相を
変化させるようにしても良い。

【００２２】図３は本発明の第２実施例に係る超音波観
測装置の主要部の構成を示す構成説明図である。

【００２３】第２実施例では、Ａ／Ｄコンバータ１４の
タイミングを変化させる位相シフタ２５が設けられてお
り、タイミング制御回路１５から出力されるＡ／Ｄコン
バータ１４のタイミング信号（タイミングパルス）の位
相を変化させ、Ａ／Ｄコンバータ１４へ出力するように
なっている。その他は第１実施例と同様に構成されてお
り、同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００２４】タイミング制御回路１５は、エンコーダ８
の出力と基準発振回路１６の出力とに基づきパルス成形
された信号を送信アンプ１１に出力する。送信アンプ１
１に供給される送信信号は、位相シフタ２５にも入力さ
れ、ここで図２に示した第１実施例と同様に、送信アン
プ１１に入力される送信パルス信号毎にタイミング制御
回路１５から出力されるＡ／Ｄコンバータ１４のタイミ
ングパルスの位相を変化させる。このタイミング信号に
よってＡ／Ｄ変換を行うことにより、受信信号の位相が
送信信号の出力毎に変化する。

【００２５】このように、位相シフタ２５によって送信
パルス信号毎にＡ／Ｄコンバータ１４のタイミングパル
スの位相を変化させることにより、画像メモリ１７に格
納される画像データのコヒーレント性が消失し、超音波
画像上に生ずるスペックルパターンを除去できる。その
他の作用、効果は第１実施例と同様である。

【００２６】図４は本発明の第３実施例に係る送信信号
及び受信信号のタイミングを示すタイムチャートであ
る。

【００２７】第３実施例は、受信信号のタイミングを一
定にし、送信信号のタイミングを変化させて位相をずら
すようにした例である。装置の構成は第１実施例と同様
である。

【００２８】図４に示すように、（ａ）のエンコーダ出
力２１に対して（ｃ）のＡ／Ｄコンバータ１４へのタイ
ミング信号２３は一定に出力され、エンコーダ出力２１
と同期がとられる。一方、（ｂ）に示すエンコーダ出力
２１に同期した送信タイミング信号２２は、Ａ，Ｂ，Ｃ
のようにタイミングが変更され、位相制御された信号が
送信制御回路１３へ出力される。（ｃ）のＡ／Ｄコンバ
ータ１４へのタイミング信号２３は、前記送信タイミン
グ信号２２Ａ，Ｂ，Ｃのうちの一つ（例えば２２Ａ）と
位相が一致したタイミング信号となるサンプリングクロ
ックであり、Ａ／Ｄコンバータ１４に出力される。この
ように、送信タイミング信号２２の位相を変化させて送
信信号の位相を送信毎にずらすことにより、画像メモリ
１７に格納される画像データのコヒーレント性は失われ
る。

【００２９】以上のように、受信信号のタイミングを一
定とし、送信信号の位相を出力毎に変化させるようにし
た場合においても、走査線毎の超音波受信データのコヒ
ーレント性をなくすことができ、超音波画像上に生ずる
スペックルパターンを除去できる。その他の作用、効果
は第１実施例と同様である。

【００３０】図５及び図６は本発明の第４実施例に係
り、図５は超音波観測装置の主要部の構成を示す構成説
明図、図６はエンコーダ出力のタイミングを示すタイム
チャートである。

【００３１】第４実施例は、第１ないし第３実施例に示
したエンコーダ８の出力に対して波形成形を行い、これ
を基に送受信信号のタイミングを制御するようにした例
である。

【００３２】超音波内視鏡において、フレキシブルシャ
フト６を介してモータ７の駆動力を超音波振動子２へ伝
達する場合、先端の超音波振動子２とエンコーダ８の位
相がフレキシブルシャフト６の摩擦やねじれ等によって
ズレが生じ、超音波画像に画像ヌケや歪が生じてしまう
という不具合が起こることがある。

【００３３】そこで、本実施例では、エンコーダ８の出
力をサンプリングして波形成形し、画像ヌケや歪を防止
するようにしている。

【００３４】図５に示すように、エンコーダ８には、エ
ンコーダ８の出力をサンプリングするサンプリング回路
２６が接続されており、サンプリング回路２６の出力
が、波形成形されたエンコーダ出力としてＤＳＣ４に入
力されるようになっている。サンプリング回路２６に
は、サンプリングを行う際の基準クロックを供給する基
準クロック発生回路２７が接続されている。その他は第
１，第２実施例と同様に構成されている。

【００３５】モータ７により、フレキシブルシャフト６
を介して超音波振動子２を回転駆動し、被検体に向かっ
て超音波を走査する。このとき、超音波振動子２の回転
位置は、エンコーダ８によって検出される。エンコーダ
８の出力は、基準クロック発生回路２７の出力とともに
サンプリング回路２６に入力され、基準クロックに基づ
いてサンプリングされる。

【００３６】ここで、エンコーダ８の出力は、図６
（ａ）の実線に示すように毎回タイミングが異なってお
り、破線で示すような常に一定の間隔の信号にはならな
い。これはフレキシブルシャフト６の回転が滑らかに行
われずに、摩擦によりひっかかったりねじれたりして定
常回転を行うことができないためである。従って、超音
波の走査が定常回転で行われず、エンコーダ８の出力に
ジッタが生じてしまう。なお、（ｂ）は基準クロック信
号を示している。サンプリング回路２６では、エンコー
ダ８出力のジッタ量を一定にするため、基準クロック発
生回路２７からの基準クロックを基にサンプリングが行
われ、（ｃ）に示すような波形成形された信号が出力さ
れる。このように、基準クロックの周期の整数倍で一致
した信号が、図２（ａ）に示した第１実施例と同様に、
エンコーダ出力２１としてＤＳＣ４に入力され、超音波
画像作成のタイミング（送受信信号のタイミング）とし
て使用される。

【００３７】このように、本実施例によれば、エンコー
ダの出力を基準クロックに合わせて補正でき、この補正
された信号をもとに送受信信号の位相を制御して超音波
画像を作成できるため、超音波画像の画像ヌケや歪を除
去することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信信号または受信信号の位相を変化させるようにしたの
で、送受信信号間の干渉を防いで超音波画像上に生じる
スペックルパターンを除去でき、観察し易い良好な画像
を得ることが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図
１は超音波観測装置の主要部の構成を示す構成説明図

【図２】送信信号及び受信信号のタイミングを示すタイ
ムチャート

【図３】本発明の第２実施例に係る超音波観測装置の主
要部の構成を示す構成説明図

【図４】本発明の第３実施例に係る送信信号及び受信信
号のタイミングを示すタイムチャート

【図５】図５及び図６は本発明の第４実施例に係り、図
５は超音波観測装置の主要部の構成を示す構成説明図

【図６】エンコーダ出力のタイミングを示すタイムチャ
ート

【符号の説明】

２…超音波振動子 ３…超音波内視鏡 ４…ＤＳＣ ５…モニタ ６…フレキシブルシャフト ７…モータ ８…エンコーダ １３…送信制御回路 １４…Ａ／Ｄコンバータ １５…タイミング制御回路 １６…基準発振回路 １７…画像メモリ ２５…位相シフタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を被検体に対して送受する超音波
   振動子へ送信パルス信号を送出し、該振動子を駆動する
   振動子駆動手段と、 前記超音波振動子で受信された受信信号より超音波断層
   画像を生成する超音波画像生成手段と、 前記振動子駆動手段から出力される送信パルス信号、あ
   るいは前記超音波画像生成手段に入力される受信信号の
   位相を走査線毎に変更するタイミング制御手段と、 を備えたことを特徴とする超音波観測装置。