JPH07155318A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな遅延時間を得る遅延回路、または遅延
線の増設を要することなく、大きな遅延時間を得て超音
波を偏向することができ、低コスト化を図ることができ
る。 【構成】 受信したエコー信号に遅延を与える独立した
２つの遅延回路７Ａ、７Ｂと、１回の送信に対する受信
期間内において、遅延回路７Ａ、７Ｂの出力を交互、ま
たは一方に切り換える第１のスイッチ４と、遅延回路７
Ａ、７Ｂを直列に接続する第２のスイッチ１５を備え
る。Ｂモード時には、第１のスイッチ４により２つの遅
延回路７Ａ、７Ｂの出力を所望のフォーカスゾーンごと
に交互に切り換える。超音波ビームを偏向する場合に
は、第２のスイッチ１５により２つの遅延回路７Ａ、７
Ｂを直列にし、第１のスイッチ４で直列となった遅延回
路７Ａ、若しくは７Ｂの出力を選択することにより、大
きな遅延時間を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波探触子から被検
体に超音波パルスを送信し、被検体からのエコー信号を
受信し、このエコー信号に所定の遅延時間を与えて超音
波ビームをフォーカス、またはフォーカスしながら偏向
させ、画像処理手段によりエコー信号を処理して診断画
像を得る超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は、電気信号と超音波信
号とを相互に変換可能な微小振動子を複数個配列してな
る超音波探触子から超音波パルスを生体内に照射し、生
体内の組織、あるいは病巣からの反射波を受信して信号
処理を行い、断層像や血流の情報を表示することができ
る。

【０００３】今日、生体内の組織、あるいは病巣などの
断層像を得るＢモードが臨床上広く使用されてきている
が、特定の位置における血流の向き、あるいは血流速度
などの情報を得るドプラモードの担う臨床上の役割も大
きいものとなっている。現在では、上記のように微小振
動子を複数個配列したアレイ超音波探触子を備えたフェ
イズドアレイ方式の電子走査型超音波診断装置が広く使
われている。この超音波診断装置では、遅延線を各微小
振動子ごとに設け、その遅延時間を制御することによ
り、受信フォーカスをかけたり、超音波ビームを偏向さ
せて特定方向のエコー情報を得、整相回路でこの遅延お
よび加算を行っている。以下、従来のこの種の電子走査
型超音波診断装置の一例について図２に示す概略ブロッ
ク図を参照しながら説明する。

【０００４】図２に示すように、電子走査型超音波診断
装置は、超音波探触子１２、送信部１４、受信部３、制
御部５、信号処理部２、表示部１を備えている。超音波
探触子１２には微小振動子１３が複数個配列されてい
る。受信部３は、信号増幅部１１、第１のマトリクスス
イッチ９Ａ、第２のマトリクススイッチ９Ｂ、第１の遅
延回路７Ａ、第２の遅延回路７Ｂ、スイッチ４を備え、
第１の遅延回路７Ａには第１の入力タップ８Ａが、第２
の遅延回路７Ｂには第２の入力タップ８Ｂがそれぞれ設
けられている。

【０００５】以上の構成において、以下、その動作につ
いて説明すると、送信部１４において超音波振動子駆動
パルスが形成される。この駆動パルスが超音波探触子１
２内の微小振動子１３を駆動し、これによって発生した
超音波パルスが図示しない被検体内に送波される。生体
内の組織、あるいは病巣から反射された超音波エコー信
号が超音波探触子１２内の微小振動子１３により受信さ
れ、受信部３の信号増幅部１１に送られる。

【０００６】ところで、同図の構成では図３に示すよう
に、深さごとにフォーカスを行う受信ダイナミックフォ
ーカスを採用している。例えば、図においてＦ０からＦ
９まで１０段階のダイナミックフォーカスを行うとする
と、各微小振動子１３について各フォーカス点における
深さおよび走査角度から決定される所定の遅延時間が独
立に与えられ、制御部５からの制御信号５Ｂにより第１
のマトリクススチッチ９Ａと第２のマトリクススイッチ
９Ｂを制御してその遅延量に相当する第１の入力タップ
８Ａと第２の入力タップ８Ｂに増幅処理されたエコー信
号１０が送られる。このとき、２系統の遅延回路７Ａ、
７Ｂを有しているので、一方の遅延回路７Ａ、若しくは
７Ｂがエコー信号を受信している間に他方の遅延回路７
Ｂ、若しくは７Ａの入力タップの８Ｂ、若しくは８Ａの
切り換えを行うという動作を一定深さごとに交互に行っ
ている。すなわち、制御部５からの制御信号５Ａにより
偶数フォーカス点（Ｆ０、Ｆ２、．．．、Ｆ８）では第
１の遅延回路７Ａを採用し（すなわち、スイッチ４は接
点４Ａに接続する）、奇数フォーカス点（Ｆ１、Ｆ
３、．．．、Ｆ９）では第２の遅延回路７Ｂを採用し
（すなわち、スイッチ４は接点４Ｂに接続する）、遅延
合成を行っている。

【０００７】上記のように遅延合成されたエコー信号６
Ａ、６Ｂは信号処理部２に送られて信号処理された後、
画像データとして表示部１に送られる。このようにして
表示部１に送られたデータは、受信フォーカスＦ０ない
しＦ９を生じたものであるので、近距離から遠距離に渡
って分解能の良い診断画像が表示される。

【０００８】上記のように、２つの遅延回路７Ａ、７Ｂ
を設け、遅延合成を行う方式を採用することにより、タ
ップ切り換え時に生じるスパイクノイズがエコー信号に
混入するのを避けることができ、Ｓ／Ｎを向上させるこ
とができる。このような構成は、例えば、特開平３−１
７０１３９号公報により知られている。

【０００９】一方、同図においてフォーカスしながら偏
向を行うときには、制御部５からの制御信号５Ｂにより
各微小振動子１３についてフォーカス点における深さお
よび偏向角度から決定される所定の遅延時間が独立に与
えられ、あらかじめ制御部５が２つのマトリクススイッ
チ９Ａ、９Ｂを制御して、その遅延量に相当する入力タ
ップ８Ａ、８Ｂにエコー信号が送られる。このとき、ス
イッチ制御部５からの制御信号５Ａにより、遅延回路出
力６Ａ、６Ｂはいずれか一方のみが選択される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波診断装置においては、セクタ走査時、あ
るいは血流測定時のように大きな偏向角を要するフォー
カスを行う場合、各遅延回路７Ａ、７Ｂに多数の遅延線
を配置する必要があり、高コスト化を招く。図４および
図５にはそれぞれフォーカス時およびフォーカスしなが
ら偏向を行う時の遅延合成の模式図を示している。これ
らの図からも同じ数の微小振動子１３を用いて走査する
場合、フォーカス時に必要とする遅延量の最大値と、偏
向しながらフォーカスする時に必要とする遅延量の最大
値とでは後者の方が大きいことが明らかである。このた
め上述した超音波診断装置でフォーカスしながら偏向を
行う場合には、大きな偏向角を得るために大きな遅延時
間が得られる偏向時用の遅延回路を設けるなど、多くの
遅延線を必要とするため、コストの面でも大きな問題と
なっていた。

【００１１】本発明は、上記のような従来の問題を解決
するものであり、大きな遅延時間を得る遅延回路を別に
用いる必要がなく、または配置すべき遅延線の増設の必
要をなくして大きな遅延時間を得ることができ、したが
って、低コスト化を図ることができるようにした超音波
診断装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段は、微小振動子を複数個配列した
超音波探触子と、入力が各々の微小振動子に並列に接続
され、各々の微小振動子が受信したエコー信号に独立の
遅延時間を与えてフォーカス、またはフォーカスしなが
ら偏向させる第１および第２の遅延回路と、これら第１
および第２の遅延回路の一方の出力を選択する第１のス
イッチと、上記第２の遅延回路出力を上記第１の遅延回
路のいずれか１本の入力に接続する第２のスイッチと、
上記第１のスイッチが選択した遅延回路から出力された
エコー信号を処理して診断画像を発生する画像処理手段
とを備えたものである。

【００１３】また、上記技術的手段において、第１およ
び第２のスイッチを所望の遅延時間によって制御するス
イッチ制御手段を備え、このスイッチ制御手段は、超音
波をフォーカス、またはフォーカスしながら偏向するた
めの遅延時間が上記第１、または第２の遅延回路の最大
遅延時間以下であるとき、上記第１と第２の遅延回路の
出力を上記第１のスイッチにより超音波の送信に同期し
て経時的に交互に切り換えるとともに、上記第２のスイ
ッチをオフし、フォーカス、またはフォーカスしながら
偏向するための遅延時間が上記第１、または第２の遅延
回路の最大遅延時間を超えるとき、上記第１のスイッチ
により上記第１の遅延回路の出力のみを常時選択すると
ともに、上記第２のスイッチをオンして上記第２の遅延
回路の出力を上記第１の遅延回路のいずれか１本の入力
に接続して上記第１、または第２の遅延回路の最大遅延
時間を超える遅延時間を得ることができるように制御す
るように構成されたものである。

【００１４】そして、上記各技術的手段において、ドプ
ラモード時に第１のスイッチにより第１の遅延回路の出
力のみを常時選択するとともに、第２のスイッチをオン
して第２の遅延回路の出力を第１の遅延回路のいずれか
１本の入力に接続し、第１、または第２の遅延回路の最
大遅延時間を超える遅延時間を得、超音波ビームをフォ
ーカスしながら偏向するように構成することができ、ま
た、セクタ走査時に第１のスイッチにより第１の遅延回
路の出力のみを常時選択するとともに、第２のスイッチ
をオンして第２の遅延回路の出力を第１の遅延回路のい
ずれか１本の入力に接続し、第１、または第２の遅延回
路の最大遅延時間を超える遅延時間を得、超音波ビーム
をフォーカスしながら偏向するように構成することがで
きる。

【００１５】

【作用】上記のように構成された本発明によれば、２つ
の遅延回路の出力のいずれかを選択する第１のスイッチ
と、第２の遅延回路の出力を第１の遅延回路のいずれか
一本の入力に接続する第２のスイッチを設けることによ
り、フォーカス、またはフォーカスしながら偏向するた
めの遅延時間が第１および第２の遅延回路の最大遅延時
間を超えるときには、いずれか一方の出力のみを選択し
たまま２つの遅延回路を直列に接続することにより、第
１および第２の遅延回路の有する最大遅延時間を超える
遅延時間が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例における超音波診
断装置を示す概略ブロック図である。本実施例において
は図２に示す上記従来例と同一の部分には同一の符号を
付してその説明を省略し、異なる構成について説明す
る。

【００１８】本実施例においては、図１に示すように、
受信部３に第２の遅延回路７Ｂの出力を第１の遅延回路
７Ａのいずれか１本の入力に接続する第２のスイッチ１
５が設けられている点において上記従来例とは異なる。

【００１９】上記構成について、以下、その動作ととも
に更に詳細に説明すると、送信部１４で形成された超音
波振動子駆動パルスが超音波探触子１２内の微小振動子
１３を駆動し、これによって発生した超音波パルスが図
示しない被検体内に送波される。生体内の組織、あるい
は病巣から反射された超音波エコー信号が超音波探触子
１２内の微小振動子１３により受信され、受信部３の信
号増幅部１１に送られる。信号増幅部１１で増幅された
エコー信号１０の受信部３における処理は、以下の２通
りの方法に分けられ、それに応じて受信部３の第１のス
イッチ４および第２のスイッチ１５が制御される。 （１）ダイナミックフォーカスを行う場合、すなわち、
フォーカスのための遅延時間が第１の遅延回路７Ａおよ
び第２の遅延回路７Ｂの最大値を超えない場合のエコー
信号処理。 （２）フォーカスしながら偏向を行う場合で、フォーカ
スしながら偏向するための遅延時間が第１の遅延回路７
Ａおよび第２の遅延回路７Ｂの最大値を超えるときのエ
コー信号処理。

【００２０】以下、上記（１）と（２）の受信部３にお
ける信号処理法について述べる。上記（１）の条件につ
いては、図３に示すように、深さごとにフォーカスを行
う受信ダイナミックフォーカスを採用している。例え
ば、図においてＦ０からＦ９まで１０段階のダイナミッ
クフォーカスを行うとすると、各微小振動子１３につい
て各フォーカス点における深さおよび走査角度から決定
される所定の遅延時間が独立に与えられ、制御部５から
の制御信号５Ｂにより第１のマトリクススイッチ９Ａと
第２のマトリクススイッチ９Ｂを制御してその遅延量に
相当する第１の入力タップ８Ａ、または第２の入力タッ
プ８Ｂにエコー信号が送られる。このとき、２つに遅延
回路７Ａ、７Ｂを有しているので、一方の遅延回路７
Ａ、若しくは７Ｂがエコー信号を受信している間に他方
の遅延回路７Ｂ、若しくは７Ａの入力タップの８Ｂ、若
しくは８Ａの切り換えを行うという動作を一定深さごと
に交互に行っている。すなわち、制御部５からの制御信
号５Ａにより偶数フォーカス点（Ｆ０、Ｆ２．．．、Ｆ
８）では第１の遅延回路７Ａを採用し、奇数フォーカス
点（Ｆ１、Ｆ３、．．．、Ｆ９）では第２の遅延回路７
Ｂを採用して遅延合成を行っている。第１の遅延回路７
Ａを採用しているときには第１のスイッチ４を接点４Ａ
に接続し、第２の遅延回路７Ｂを採用しているときには
第１のスイッチ４を接点４Ｂに接続する。また、第２の
スイッチ１５は常時、接点１５Ａに接続する。

【００２１】一方、上記（２）の条件ついては、制御部
５からの制御信号５Ａにより第１のスイッチ４を常時、
接点４Ａに接続する。すなわち、第１の遅延回路７Ａの
出力６Ａが後段の信号処理部２に送られる。また、第２
のスイッチ１５は制御部５からの制御信号５Ｃにより常
時、接点１５Ｂに接続する。これにより、第２の遅延回
路７Ｂの出力を第１の遅延回路７Ａの任意の入力タップ
８Ａに接続することができ、最大遅延時間を第１の遅延
回路７Ａおよび第２の遅延回路７Ｂのもつそれの２倍に
拡大することができる。このときには制御部５からの制
御信号５Ｂにより、各微小振動子１３についてフォーカ
ス点における深さおよび走査角度から、あるいは偏向角
度から決定される所定の遅延時間が独立に与えられ、制
御部５が制御信号５Ｂにより第１のマトリクススイッチ
９Ａならびに第２のマトリクススイッチ９Ｂを制御し、
その遅延量に相当する第１の入力タップ８Ａ、または第
２の入力タップ８Ｂにエコー信号が送られる。このと
き、第１の遅延回路７Ａおよび第２の遅延回路７Ｂの最
大遅延時間を超える遅延時間が必要な微小振動子１３に
ついては第２の遅延回路７Ｂの入力タップ８Ｂに接続さ
れて、まず、第２の遅延回路７Ｂで遅延合成された後、
更に必要とする遅延量（すなわち、所望の遅延量から第
２の遅延回路７Ｂにおける遅延分を差し引いた遅延量）
に相当する第１の遅延回路７Ａの入力タップ８Ａにエコ
ー信号が送られる。

【００２２】上記（１）ないし（２）の条件におけるい
ずれかの遅延合成処理を施した後、エコー信号は信号処
理部２に送られて信号処理され、画像データとして表示
部１に送られる。表示部１では、上記（１）のときに
は、受信フォーカスＦ０ないしＦ９を生じたものである
から近距離から遠距離に渡って分解能の良い断層像が、
上記（２）のときには、所定の位置にフォーカスされた
断層像、または血流情報が表示される。

【００２３】すなわち、Ｂモード時でリニア走査、ある
いはコンベックス走査の場合には、上記（１）の条件に
おける遅延合成処理が採用され、セクタ走査の場合に
は、上記（２）の条件における遅延合成処理が採用され
る。また、ドプラモード時に偏向する場合には、上記
（２）の条件における遅延合成処理が採用される。

【００２４】ところで、上記（１）および（２）の条件
以外にも、フォーカスしながら偏向を行う場合で、フォ
ーカスしながら偏向のための遅延時間が第１の遅延回路
７Ａおよび第２の遅延回路７Ｂの最大値を超えないとき
には、上記（２）の条件における遅延合成処理では信号
増幅部１１からのエコー信号１０をすべて第１の入力タ
ップ８Ａに入力する方法が採れるが、一方で次のように
行うことも可能である。すなわち、制御部５からの制御
信号５Ａにより第１のスイッチ４を常時、接点４Ａに、
第２のスイッチ１５を常時、接点１５Ａに接続する。こ
れによって第１の遅延回路７Ａのみがエコー信号処理に
使用される。このときには制御部５からの制御信号５Ｂ
により、各微小振動子１３についてフォーカス点におけ
る深さおよび偏向角度から決定される所定の遅延時間が
独立に与えられ、第１のマトリクススイッチ９Ａを制御
して、その遅延量に相当する入力タップ８Ａにエコー信
号が送られる。

【００２５】上記実施例によれば、第１のスイッチ４と
第２のスイッチ１５を制御し、ダイナミックフォーカス
時には、一定フォーカス深さごとに第１の遅延回路７Ａ
および第２の遅延回路７Ｂの出力を交互に選択し、一方
の遅延回路７Ａ、若しくは７Ｂがエコー信号を受信して
いるときに他方の遅延回路７Ｂ、若しくは７Ａの入力タ
ップを８Ｂ、若しくは８Ａを切り替え、近距離から遠距
離までの広い領域にわたり分解能の良い断層像が得ら
れ、フォーカスしながら偏向する時において、所望の遅
延時間が第１の遅延回路７Ａおよび第２の遅延回路７Ｂ
の最大遅延時間を超えるときには、第１の遅延回路７Ａ
と第２の遅延回路７Ｂを直列に接続して最大遅延時間を
拡大することにより、大きな偏向角でのフォーカスを可
能とし、断層像ないし血流情報を得ることが可能とな
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
つの遅延回路の出力のいずれかを選択する第１のスイッ
チと、２つの遅延回路のうちのいずれかの出力を他方の
遅延回路のいずれか１本の入力に接続する第２のスイッ
チを設けることにより、２つの遅延回路を直列接続して
大きな遅延時間を確保し、大きな偏向角でのフォーカス
を可能とする。これにより、セクタ走査時、あるいは血
流測定時のように大きな偏向度を要するフォーカスを行
う場合に、従来、別途確保していた大きな遅延時間を得
る遅延回路、または遅延線の増設の必要がなくなる。し
がたって、低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における超音波診断装置を示
す概略ブロック図

【図２】従来の超音波診断装置の一例をを示すブロック
図

【図３】受波ダイナミックフォーカス法を示す概略図

【図４】フォーカス時の遅延合成を示す概略図

【図５】フォーカスしながら偏向するときの遅延合成法
を示す概略図

【符号の説明】

１ 表示部 ２ 信号処理部 ３ 受信部 ４ 第１のスイッチ ５ 制御部 ７Ａ 第１の遅延回路 ７Ｂ 第２の遅延回路 ８Ａ 第１の入力タップ ８Ｂ 第２の入力タップ ９Ａ 第１のマトリクススイッチ ９Ｂ 第２のマトリクススイッチ １１ 信号増幅部 １２ 超音波探触子 １３ 微小振動子 １４ 送信部 １５ 第２のスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小振動子を複数個配列した超音波探触
   子と、入力が各々の微小振動子に並列に接続され、各々
   の微小振動子が受信したエコー信号に独立の遅延時間を
   与えてフォーカス、またはフォーカスしながら偏向させ
   る第１および第２の遅延回路と、これら第１および第２
   の遅延回路の一方の出力を選択する第１のスイッチと、
   上記第２の遅延回路出力を上記第１の遅延回路のいずれ
   か１本の入力に接続する第２のスイッチと、上記第１の
   スイッチが選択した遅延回路から出力されたエコー信号
   を処理して診断画像を発生する画像処理手段とを備えた
   超音波診断装置。
2. 【請求項２】 微小振動子を複数個配列した超音波探触
   子と、入力が各々の微小振動子に並列に接続され、各々
   の微小振動子が受信したエコー信号に独立の遅延時間を
   与えてフォーカス、またはフォーカスしながら偏向させ
   る第１および第２の遅延回路と、これら第１および第２
   の遅延回路の出力の一方を選択する第１のスイッチと、
   上記第２の遅延回路出力を上記第１の遅延回路のいずれ
   か１本の入力に接続する第２のスイッチと、上記第１お
   よび第２のスイッチを所望の遅延時間によって制御する
   スイッチ制御手段と、上記第１のスイッチが選択した遅
   延回路から出力されたエコー信号を処理して診断画像を
   発生する画像処理手段とを具備し、上記スイッチ制御手
   段は、超音波をフォーカス、またはフォーカスしながら
   偏向するための遅延時間が上記第１、または第２の遅延
   回路の最大遅延時間以下であるとき、上記第１と第２の
   遅延回路の出力を上記第１のスイッチにより超音波の送
   信に同期して経時的に交互に切り換えるとともに、上記
   第２のスイッチをオフし、フォーカス、またはフォーカ
   スしながら偏向するための遅延時間が上記第１、または
   第２の遅延回路の最大遅延時間を超えるとき、上記第１
   のスイッチにより上記第１の遅延回路の出力のみを常時
   選択するとともに、上記第２のスイッチをオンして上記
   第２の遅延回路の出力を上記第１の遅延回路のいずれか
   １本の入力に接続して上記第１、または第２の遅延回路
   の最大遅延時間を超える遅延時間を得ることができるよ
   うに制御するように構成された超音波診断装置。
3. 【請求項３】 ドプラモード時に第１のスイッチにより
   第１の遅延回路の出力のみを常時選択するとともに、第
   ２のスイッチをオンして第２の遅延回路の出力を第１の
   遅延回路のいずれか１本の入力に接続し、第１、または
   第２の遅延回路の最大遅延時間を超える遅延時間を得、
   超音波ビームをフォーカスしながら偏向するように構成
   された請求項１または２記載の超音波診断装置。
4. 【請求項４】 セクタ走査時に第１のスイッチにより第
   １の遅延回路の出力のみを常時選択するとともに、第２
   のスイッチをオンして第２の遅延回路の出力を第１の遅
   延回路のいずれか１本の入力に接続し、第１、または第
   ２の遅延回路の最大遅延時間を超える遅延時間を得、超
   音波ビームをフォーカスしながら偏向するように構成さ
   れた請求項１または２記載の超音波診断装置。