JPH0722582B2

JPH0722582B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0722582B2
Application number: JP1239213A
Authority: JP
Inventors: 孝信内堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0399645A

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、超音波を用いて生体の断層像を得る超音波診
断装置に関し、とくに超音波信号の送受波の指向性を制
御し、複数方向同時受信を用いて、画像の画質の向上を
図った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）に集束させて方位分解能を高め、解像度の優れた断
層像を得るようにしている。

第３図は従来のこの種のリニア電子走査型超音波診断装
置の一例を示す概略構成図である。同図において、まず
パルス発生器2Aから生体内に送波される超音波パルスの
間隔を決定する繰り返しパルスが、送信遅延回路2B−１
〜2B−Ｍに出力される。この繰り返しパルスは送信遅延
回路2B−１〜2B−Ｍにより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が与えられた後、振動
子駆動回路（パルサ）3C−１〜3C−Ｍに送られ駆動パル
スが形成される。この駆動パルスは、Ｍ本からなるアレ
イ型振動子１−１〜１−Ｍを駆動すると、発生した超音
波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、前記アレ
イ型振動子１−１〜１−Ｍにより受信され、さらにプリ
アンプ3A−１〜3A−Ｍに送られる。さらに受信信号は受
信遅延回路3B−１〜3B−Ｍで、前記送信遅延回路2B−１
〜2B−Ｍにより与えられた遅延時間とほぼ同一の遅延時
間が与えられた後、加算器3Cにより他の振動子からの受
信信号と加算される。そして加算器3Cからの出力信号
は、一方がＢモード処理系４に他方がＤモード処理系５
に送られ、所定の信号処理が行なわれる。

すなわちＢモード処理系４においては、対数増幅器4Aに
より受信信号の振幅が対数変換され、包絡線検波回路4B
により受信信号の包絡線が検出される。さらに受信信号
はA/D−C4CによりA/D変換された後、画像メモリ6Aに記
憶される。

一方、Ｄモード処理系５においては、位相検波回路5Ab
に基準信号発生器5Bから超音波信号の周波数とほぼ同一
周波数を有する基準信号が入力し、かつ位相検波回路5A
aに前記基準信号を移相器5Cにより90度シフトしたシフ
ト信号が入力する。そうすると、加算器3Cからの受信信
号は位相検波回路5Aa,5Abにより前記シフト信号，基準
信号との間で直交位相検波され、これら90度位相の異な
った位相検波出力は、L.P.F5Da,5Dbを介してA/D−C5Ea,
5EbによりA/D変換された後、図示しないバッファメモリ
に一旦記憶される。

次にドプラ信号を得る場合には、同一場所を所定間隔で
走査し得られる血流からの反射信号の単位時間内の位相
シフト量（ドプラシフト量）に基づき、血流速度を求め
る。例えば８回同一場所を走査し、得られた受信信号を
前記同様にドプラ用バッファメモリに順次記憶してい
く。次に同一場所を８回走査して得られる生体内の反射
信号から所定の深さの血球の速度を検出する。このとき
各々の反射信号には血球のように移動している物体から
の反射波が混在している。

したがって、まず固定反射体からの反射波（クラッタ成
分）を除去するべく、所定の深さにおいて得られた８ケ
の信号を図示の如くMTIフィルタ5Fa,5Fbに入力する。こ
こでMTIフィルタ技術はレーダ分野において一般に知ら
れている技術である。このMTIフィルタ5Fa,5Fbによりク
ラッタ信号は除去され、血球からの反射波のみが演算回
路5Gに送られる。そしてこの所定の深さにおける前記８
ケのデータを用いて演算回路5Gにより周波数分析が行な
われ、そのスペクトルの中心あるいは広がり（分散）が
算出され、その値は画像メモリ6A内の血流信号メモリ内
に記憶される。かくして所定の方向に超音波ビームを送
受波し断層像用信号とドプラ信号がTVモニタ6Bに得られ
る。

また所定の場所を流れる血液の速度を観測するには、同
一場所からのデータ数が多いほど計測精度が良いことが
知られている。とくにクラッタ信号を十分抑える必要が
ある場合（例えばクラッタ信号成分が極めておおきな場
合やドプラ信号周波数がクラッタ信号周波数に接近して
いる場合）にはデータ数を多くする必要がある。このよ
うに一枚の血液画像（ドプラ像）を作成するためには、
Ｂモード像を作成する場合に比較して長い時間がかかる
ため、リアルタイム性を改善する一つの方法としてセク
タ走査法では並列同時受信法がすでに提案されている。

第４図はこの種のセクタ走査型超音波探触子の複数同時
受信法の一例を示す概略構成図である。同図において、
アレイプローブ１からの超音波ビーム送信方向ａに対
し、受信ビーム方向がｂ−1,b−２の２方向となるよう
に受信回路を構成する。ただしこの場合受信ビーム方向
ｂ−1,b−２の各方向に対し、受信指向性を有した２系
統の受信加算回路を用いる。例えば送信においては、送
信ビーム方向ａに対して比較的広いビーム幅をもった超
音波を送信する。一方、受信ビーム方向ｂ−1,b−２は
送信ビーム方向ａに対して±Δθ度だけズレた方向から
同時に受信する。この方法によって２つの方向の走査が
同時に完了する。２方向からの受信を同時に行なうこと
により１枚の画像を構成する時間は従来方法のほぼ半分
になるので、リアルタイム性を２倍向上できる。

（発明が解決しようとする課題）上述した複数同時受信法における超音波ビームの総合指
向性は、一般には送信部の指向性と受信部の指向性との
積で決定される。したがって、第５図に示すように送信
部の指向性（送信ビーム方向ａ）と受信部の指向性（受
信ビーム方向ｂ−1,b−２）とをずらして送受信を行な
う場合には、総合の指向性は両者の中間すなわちT1,T2
に存在することになる。このため総合の指向性T1,T2は
表示走査線（受信ビーム方向ｂ−1,b−２）に一致しな
いことになる。

そこで、例えば表示走査線に対し総合の指向性T1,T2と
対称なる補正遅延データを用いて、総合の指向性T1,T2
を前記表示走査線に一致させる方法がある。

第６図は前記補正遅延データを用いて総合の指向性を表
示走査線に一致させる方法を示す概略図である。図示の
ように例えば仮想走査線アドレスをｋ＝1,2,3,…k max
とし、これらの仮想走査線アドレスのうち、表示する走
査アドレスはｋ＝3,9,15,21…とする。また持っている
送信及び受信の遅延データによる超音波ビーム方向は共
にｋ＝3,6,9,12,15,18,21…のみであるとする。

今、例えば一回の送受信によりｋ＝9,15の２本の走査線
を得る場合について説明する。

（１）まずｋ＝12の方向に超音波を送信し、ｋ＝9,15の
方向で受信すると、送信受信の合成ビームはｋ＝11,13
に生成され、前記２本の走査線に対してかなり離れるこ
とになる。

（２）そこで、ｋ＝11,k＝13に対して、ｋ＝7,k＝17の
方向に受信ビームを生成する補正遅延データを新たに用
いれば、ｋ＝9,15の方向に送受信の合成ビームを得るこ
とができる。

しかしながら、この補正遅延データを用いると、単一の
超音波送信毎に各受信信号合成部から単一の受信信号を
得る方法に比較し、送信と受信との遅延データが膨大な
量になってしまう。このため回路構成が複雑化してしま
うという問題があった。

そこで本発明の目的は、送信及び受信の遅延データを増
やすことなく、超音波送受信ビームの総合の指向性を表
示走査線に極力一致させ、これにより簡単な構成からな
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）上記した目的を達成するために、本発明によれば、単一
の超音波送信ごとに複数の受信信号を得る超音波診断装
置において、複数の振動子が配列されてなる超音波探触
子と、超音波探触子の振動子の送信遅延時間、受信遅延
時間を制御することにより超音波の送信指向性、受信指
向性を可変する遅延手段と、単一の超音波送信ごとに単
一の受信信号を得るために用いられる複数の送信／受信
遅延時間データを有し、ある送信遅延データと、該送信
遅延データに対して超音波の送受信の合成指向性が超音
波画像を構成する複数の表示走査線のうちの少なくとも
２本の所望の表示走査線にそれぞれ最も近くなるような
受信遅延データを遅延手段に与える手段とを具備するこ
とを特徴とする。

（作用）本発明による超音波診断装置によれば、単一の超音波送
信ごとに単一の受信信号を得る装置の有する送信と受信
との遅延データのうち、送信ビームと受信ビームとから
得られる合成ビームを、表示する走査線に最も近付ける
ことができる送信と受信との遅延データを用いて送信指
向特性と受信指向特性とを制御するので、送信と受信と
の遅延データを単一の超音波送信ごとに単一の受信信号
を得る装置に比較して増加させることなく、単一の超音
波送信ごとに各受信信号合成部から複数の異なる受信信
号を得ることができる。これにより装置を簡単化でき、
しかも画質を向上できる。

（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を示す
概略ブロック図である。第１図において、超音波診断装
置は、２方向同時受信を行なうべく、超音波探触子１か
ら被検体に対して超音波を１つの送信ビームで送波する
送信遅延回路2B−１〜2B−Ｍと、該被検体からの超音波
を異なる２つの受信指向特性で２つの受信ビームを生じ
させながら２つの受信信号を得る２系統の受信遅延回路
3Ba−１〜3Ba−M,3Bb−１〜3Bb−Ｍとを有している。

また２つの受信遅延回路3Ba−１〜3Ba−M,3Bb−１〜3Bb
−Ｍに対応して加算器3C−1,3C−２とＤモード処理系５
−1,5−２及びＢモード処理系４−1,4−２が設けられて
いる。

また制御手段としての遅延コントローラ10は、前記送信
遅延回路2B−１〜2B−Ｍ及び受信遅延回路3Ba−１〜3Ba
−M,3Bb−１〜3Bb−Ｍの遅延データの中から、送信及び
受信ビームで生成する合成ビームの中心軸を表示する走
査線に最も近付られる遅延データを選択して送信及び受
信指向特性を制御している。

以下第１図を参照して実施例の２方向同時受信について
説明する。まずパルサ2Cを用いてＭ本の振動子を併設す
るアレイ型超音波探触子１を駆動し、所定の方向に超音
波ビームを送信する。また受信時には、反射超音波を振
動子群１−１〜１−Ｍにより受信する。また観測する所
定部位（以下観測点P₀と呼ぶ。）２点に受信ビームが収
束するように受信遅延回路3Ba−１〜3Ba−M,3Bb−１〜3
Bb−Ｍにより受信用遅延時間を制御する。すなわち振動
子群１−１〜１−Ｍから得られた受信信号は、２系統の
受信遅延回路3Ba−１〜3Ba−M,3Bb−１〜3Bb−Ｍにより
所定の遅延時間が与えられ、加算器3C−１〜3C−２によ
り加算され異なる２点からの超音波信号を得る。そして
２系統のＤモード処理系５−1,5−２に入力し、Ｄモー
ド処理系５−1,5−２において、位相検波回路5A,L.P.F5
D,A/D変換器5Eを介して一旦図示しないメモリに記憶さ
れる。このような走査が同一部位において、例えば８回
程度行なわれ、その度ごとに前記メモリに順次記憶され
る。

次に得られた各々の５ケの信号から従来と同様に血流速
度推定に必要な演算が演算回路5G−1,5G−２で行なわれ
る。このとき振動子１−１〜１−Ｍで得た受信信号に基
づき観測点での血流速度のパワー値，平均値，その標準
偏差を算出する。

このようにして生体内の任意の点における血流速度を算
出する場合、方向の異なる２つの受信ビームの各々で得
られたパワー値，平均値，分散値を画像メモリ6Aに入力
する。そしてこれらのパワー値，平均値，分散値を単位
時間内に取得するデータ数は２倍になるので、フレーム
数を向上できる。

一方、加算器3Cからの信号は、対数増幅器4A,包絡線検
波回路4B,A/D−ＣからなるＢモード処理系４−1,4−２
により処理されて画像メモリ6Aに入力する。これにより
TVモニタ6BにＢモード像及び血流情報が表示される。

次に第２図を参照して前記遅延コントローラ10の送信受
信の総合特性及び表示走査線の制御について説明する。
なおここで仮想走査線アドレス，表示する走査アドレ
ス，持っている送信及び受信の遅延データによる超音波
ビーム方向は前記第６図に示すものと同一とする。

（２）これに対してｋ＝12の方向に超音波を送信し、ｋ
＝6,18の方向で受信すると、送信受信の合成ビームはｋ
＝8,16に生成され、得ようとする走査線ｋ＝9,15に最も
近い合成ビームを得ることができる。

すなわち遅延コントローラ10により送信遅延回路2Bの遅
延データのなかの送信アドレスｋ＝12と受信遅延回路3B
a,3Bbの遅延データのなかの受信アドレスｋ＝6,18とを
選択し、これらの遅延データを用いて送受信を行なう。
そしてこの送信受信により得られた受信信号を走査線ｋ
＝9,15のデータとして加算器3C−1,3C−２以降で処理す
る。

このように本実施例によれば、送信と受信との遅延デー
タのうち、送信ビームと受信ビームとから得られる合成
ビーム（ｋ＝8,16）を、表示する走査線（ｋ＝9,15）に
最も近付けることができる送信と受信との遅延データ
（送信アドレスｋ＝12と受信アドレスｋ＝6,18）を用い
て送信指向特性と受信指向特性とを制御するので、送信
と受信との遅延データを単一の超音波送信ごとに単一の
受信信号を得る装置に比較して増加させることなく、単
一の超音波送信ごとに各受信信号合成部から複数の異な
る受信信号を得ることができる。これにより多量のデー
タ処理を行なうための回路を設ける必要がなくなるの
で、装置を簡単化できる。またｋ＝９−８間,k＝15−16
間の距離が送受信の合成ビーム幅に対して十分に小さい
ときには、画質劣化のほとんど無い画像を得ることがで
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。上述した実施例においては、同時受信方向が２つの
場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、例えば同時受信方向が３方向以上の場合であっても
良い。また上述した実施例では走査線ｋ＝9,15に対して
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなくそ
の他の走査線に対しても適用できる。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、単一の超音波送信ごとに単一の受信信
号を得る装置の有する送信と受信との遅延データのう
ち、送信ビームと受信ビームとから得られる合成ビーム
を、表示する走査線に最も近付けることができる送信と
受信との遅延データを用いて送信指向特性と受信指向特
性とを制御するので、送信と受信との遅延データを単一
の超音波送信ごとに単一の受信信号を得る装置に比較し
て増加させることなく、単一の超音波送信ごとに各受信
信号合成部から複数の異なる受信信号を得ることができ
る。これにより装置を簡単化でき、しかも画質を向上で
き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図は本発明の作用を説明するため
の概略図、第３図は従来のリニア電子走査型超音波診断
装置の一例を示す概略構成図、第４図はセクタ走査型超
音波探触子の並列同時受信法の一例を示す概略構成図、
第５図は送信ビームと受信ビームとの合成ビームを示す
概略図、第６図は補正遅延データを説明するための概略
図である。１……アレイプローブ、２……送信系、2A……パルス発
生器、2B……送信用遅延回路、2C……パルサ、3A……プ
リアンプ、3B……受信用遅延回路、3C……加算器、4A…
…対数増幅器、4B……包絡線検波回路、4C……A/D変換
器、5A……位相検波回路、5B……基準信号発生器、5D…
…ローパスフィルタ、5E……A/D変換器、5F……MTIフィ
ルタ、5G……演算器、6A……画像メモリ、6B……TVモニ
タ、10……遅延コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の超音波送信ごとに複数の受信信号を
得る超音波診断装置において、複数の振動子が配列されてなる超音波探触子と、前記超音波探触子の振動子の送信遅延時間、受信遅延時
間を制御することにより超音波の送信指向性、受信指向
性を可変する遅延手段と、単一の超音波送信ごとに単一の受信信号を得るために用
いられる複数の送信／受信遅延時間データを有し、ある
送信遅延データと、該送信遅延データに対して超音波の
送受信の合成指向性が超音波画像を構成する複数の表示
走査線のうちの少なくとも２本の所望の表示走査線にそ
れぞれ最も近くなるような受信遅延データを前記遅延手
段に与える手段とを具備することを特徴とする超音波診
断装置。