JPH08173418A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路で制御の容易なアポダイゼーショ
ンを実現できる。 【構成】 生体からの反射エコー信号は、ビーム方向毎
のグループに応じて選択回路１２に入力される。選択回
路１２は、入力された反射エコー信号をグループにおけ
る微小振動子の位置に応じて、遅延・増幅回路１４に出
力する位置を決定する。遅延・増幅回路１４では選択回
路１２から入力される反射エコー信号をその入力位置に
応じた段数で遅延回路１５及び可変ゲインアンプ１６を
通過させ、グループの中央における微小振動子ほど遅延
量及び増幅率が高くなるように整相加算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、特
に、リニア型またはコンベックス型の電子走査を行う超
音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用分野において、生体内部の断層像や
血流動態等を観察するために超音波診断装置が用いられ
ている。この超音波診断装置は、一般に超音波を送受信
する多数の微小振動子を備えるプローブと、この微小振
動子を選択的に駆動し、生体内に超音波ビームを送波す
るとともに、生体からの反射エコー信号を受波する送受
波回路と、反射エコー信号から生体の画像データを生成
する画像処理部と、画像データを表示するＣＲＴ等のモ
ニタとを備えている。

【０００３】超音波診断を行う場合には、プローブに設
けられた微小振動子を駆動して生体内に超音波ビームを
送信し、生体内から反射される反射エコー信号を微小振
動子で受信する。受信された反射エコー信号は、焦点に
応じて微小振動子毎に異なる遅延量で遅延された後に移
相を合わせて加算する整相加算回路、対数増幅を行う対
数増幅回路、検波を行う検波回路、及びフィルタリング
やエンハンス等のアナログ信号処理を行う信号処理回路
等からなる受波処理部によって受波処理された後、Ａ／
Ｄ変換回路でディジタル信号に変換される。このディジ
タル信号は、ＤＳＣ（ディジタルスキャンコンバータ）
に一旦蓄えられる。この後、テレビジョン信号に変換さ
れ、ＣＲＴモニタに画像が表示される。

【０００４】リニア電子走査法に用いられるプローブで
は、多数個の細い短冊状の微小振動子が並列に配置され
ている。この微小振動子をグループ毎に駆動して、振動
子の配列方向と垂直に超音波信号を生体内に送波する。
駆動する微小振動子のグループを配列方向に順次選択し
て切り換えることによって、生体を垂直に横切る超音波
ビームを水平方向に走査することが可能となる。

【０００５】また、コンベックス型のプローブの場合、
微小振動子が凸面状に配列されており、この微小振動子
をグループ毎に駆動して放射状に超音波ビームを走査す
る。リニア型、コンベックス型のいずれの場合も、微小
振動子が所定数ずつのグループに分けて駆動され、超音
波ビームの送受波が行われる。このときの送受波のビー
ム方向は、各微小振動子のグループの中央を通過する方
向に設定される。したがって、超音波ビームを送受波す
る各微小振動子から、送受波を行う目標位置までの距離
が、グループ内における各微小振動子の位置に基づいて
変化する。これから、超音波信号の送波時において、グ
ループの中央に位置する微小振動子から送信される超音
波信号ほど目標位置に到達する時間が短くなる。また、
反射エコー信号の受波時において、グループの中央に位
置する微小振動子ほど目標位置から反射エコー信号が到
達する時間が短くなる。

【０００６】一般的にこのようなリニア型、コンベック
ス型の電子走査を行う超音波診断装置では、送波回路及
び受波回路に各微小振動子毎の遅延回路を設け、グルー
プの中央に位置する微小振動子ほど送波時に与える駆動
パルスの遅延量が大きく、かつ受波時の反射エコー信号
の遅延量が大きくなるように制御される。このことによ
り、各微小振動子から送受波する超音波信号は整相され
て生体内の画像データを正確に得ることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなリニア型
またはコンベックス型の電子走査を行う超音波診断装置
において、各グループの中央に位置する微小振動子は、
主方向以外に生ずる超音波信号を他の微小振動子と打ち
消し合い、受信する反射エコー信号はほぼ主方向からの
信号となる。しかしながら、グループの両端における微
小振動子は、さらに外側の微小振動子がグループに存在
しないため、主方向以外からの信号を受信するおそれが
ある。この場合、各微小振動子からの反射エコー信号を
単純に整相加算すると、主方向以外からの信号により、
いわゆるサイドローブが現出し、正確な超音波波形を得
ることが困難となる。したがって、各グループの微小振
動子に対応するチャンネル毎に可変ゲインアンプを設
け、グループ内における微小振動子の位置に応じて可変
ゲインアンプのゲインを制御することが行われている。
これはアポダイゼーションと呼ばれ、グループ内の中央
に位置する微小振動子からの信号ほどゲインを大きくす
れば、両端に位置する微小振動子が受信する主方向以外
からの信号による影響を少なくし、受信した超音波ビー
ムを精度の高いものとすることができる。この場合、各
チャンネル毎に可変ゲインアンプを設け、各可変ゲイン
アンプを個々に制御する必要があり、回路が大型化し制
御も複雑である。

【０００８】本発明の目的は、簡単な回路で制御の容易
なアポダイゼーションを実現できる超音波診断装置の提
供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、送受波回路と、遅延・増幅回路と、選択回路
と、制御回路とを備えている。送受波回路は複数の微小
振動子をビーム方向毎のグループに分けて駆動し、生体
内のビーム方向に超音波信号を送波するとともに、生体
からの反射エコー信号を受波する。遅延・増幅回路は、
遅延回路と可変ゲインアンプとが交互に複数段直列接続
され、入力される位置に応じた段数分の遅延及び増幅を
行う。選択回路は、グループにおける各微小振動子の位
置に応じて、遅延・増幅回路への反射エコー信号の入力
位置を選択する。制御回路は選択回路及び可変ゲインア
ンプのゲインを制御する。

【００１０】

【作用】本発明に係る超音波診断装置では、微小振動子
を介して生体内に超音波信号を送波し、反射エコー信号
を受波する。複数の微小振動子はビーム方向毎のグルー
プに分けて駆動され、生体内に超音波ビームを送波する
とともに、生体からの反射エコー信号をビーム方向毎の
微小振動子のグループによって受波する。各微小振動子
の受信する反射エコー信号は、グループにおける微小振
動子の位置に応じて入力位置が選択されて遅延・増幅回
路へ入力される。遅延・増幅回路では、各微小振動子か
ら入力される反射エコー信号をその入力位置に応じた段
数分の遅延及び増幅を行う。遅延・増幅回路からの出力
信号は、各グループにおける微小振動子からの反射エコ
ー信号が整相されており、かつグループの両端における
微小振動子が受信する主方向以外の信号の影響を少なく
しているため、これらを単純加算することによって、サ
イドローブの影響の少ない良好な超音波ビーム波形とす
ることができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例による超音波診断装
置の概略を示すブロック図である。プローブ１はＮ個
（たとえば１２８個）の微小振動子から構成されてい
る。プローブ１にはマルチプレクサ２がＮ本の信号線で
接続されている。マルチプレクサ２は電子スキャンのた
めに用いられるものであり、送受波を行う微小振動子を
選択することによって超音波ビームを走査する方向を決
定する。マルチプレクサ２には、プローブ１の各微小振
動子に焦点に応じて遅延したパルス信号を与える送波回
路３と、プローブ１で受波した信号を焦点に応じて遅延
させて移相を合わせ加算する受波回路４とがｎ本（たと
えば４８本）の信号線で接続されている。

【００１２】受波回路４の出力信号は、画像処理部５に
入力されている。画像処理部５は、受波回路４からの反
射エコー信号を波形成形する波形成形回路、波形成形さ
れた反射エコー信号に基づいてドプラ検波を行いドプラ
データを生成するドプラ処理部、波形成形された反射エ
コー信号に基づいて生体内の断層画像データを生成する
断層データ処理部等を含んでいる。

【００１３】画像処理部５において、生成された断層画
像データ及びドプラデータは、ディジタルスキャンコン
バータ（ＤＳＣ）６に入力される。ＤＳＣ６は主にフレ
ームメモリで構成されており、少なくとも１フレーム分
の画像データを格納する。ＤＳＣ６は読出処理部７に接
続されている。読出処理部７では、ＤＳＣ６内のフレー
ムメモリに格納された画像データをＴＶ信号に同期して
読み出し出力する。読出処理部７にはＤ／Ａ変換部８が
接続されている。このＤ／Ａ変換部８は、各画像データ
を表示装置９に出力し表示する。

【００１４】受波回路４は、図２に示すような回路を含
んでいる。マルチプレクサ２は、多数のスイッチ群で構
成されており、このマルチプレクサ２のスイッチングに
より、プローブ１の複数の微小振動子から送受波を行う
グループを選択できる。マルチプレクサ２によって選択
されたグループの微小振動子が受波する反射エコー信号
は、最大でｎチャンネルの信号としてそれぞれプリアン
プ１１に入力される。

【００１５】プリアンプ１１の出力信号は、選択回路１
２に入力される。選択回路１２は、集積化されたダイオ
ードスイッチまたはＤＭＯＳスイッチ等でなるクロスポ
イントスイッチで構成されており、少なくともマルチプ
レクサ２のチャンネル数に対応するｎ個の入力と、後述
する遅延・増幅回路の段数に対応するｍ個の出力とを有
している。選択回路１２は、アポダイゼーション制御回
路１３によって制御されており、プリアンプ１１を介し
て入力される反射エコー信号は、その信号を受信した微
小振動子のグループ内における位置に応じて出力位置が
決定される。

【００１６】選択回路１２の出力回路は、遅延・増幅回
路１４に入力されている。遅延・増幅回路１４は、遅延
回路１５と可変ゲインアンプ１６とが交互に直列接続さ
れた構成である。図示したものは、ｍ個の遅延回路１５
と、各遅延回路１５の間に挿入された（ｍ−１）個の可
変ゲインアンプ１６で構成されている。選択回路１２の
ｍ個の出力は、それぞれ遅延・増幅回路１４の異なる段
数位置の遅延回路１５に入力されている。各遅延回路１
５の遅延量は、プローブの特性や焦点深度等により予め
設定される。また、各可変ゲインアンプ１６のゲイン
は、アポダイゼーション制御回路１３により制御され、
各プローブの特性や焦点深度に応じて設定される。

【００１７】選択回路１２には、マルチプレクサ２のチ
ャンネル毎に反射エコー信号が入力されている。各チャ
ンネルのうち、現在入力されている信号がグループの中
央に位置する微小振動子からの反射エコー信号であるチ
ャンネルは、遅延・増幅回路１４の図２左方に位置する
遅延回路１５に入力されるように選択回路１２の出力が
選択される。また、各チャンネルのうち、現在入力され
ている信号がグループの両端に位置する微小振動子から
の反射エコー信号であるチャンネルは、遅延・増幅回路
１４の図右方に位置する遅延回路１５に入力されるよう
に選択回路１２の出力が選択される。

【００１８】このことから、選択回路１２から遅延・増
幅回路１４に入力される反射エコー信号は、最大ｍ個の
遅延回路１５によって遅延され、最大（ｍ−１）個の可
変ゲインアンプ１６によって増幅されて出力されること
となる。このとき、各チャンネルからの反射エコー信号
は、グループにおける微小振動子の位置に応じて遅延・
増幅回路１４に入力される位置が選択されており、通過
する遅延回路１５の段数により適切な遅延量が与えら
れ、整相されることとなる。また、グループの中央に位
置する微小振動子からの反射エコー信号ほど、通過する
可変ゲインアンプ１６の段数が多くなり、増幅率が大と
なる。これから、マルチプレクサ２によって選択される
微小振動子のグループが受信した反射エコー信号は、遅
延・増幅回路１４により、サイドローブの影響を小さく
でき、容易に整相加算することができる。

【００１９】図２において遅延・増幅回路１４の最終段
の遅延回路１５の後に可変ゲインアンプ１６を設け、可
変ゲインアンプ１６の段数をｍ個とすることも可能であ
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置では、送受
波を行う微小振動子のグループにおける各微小振動子の
位置に応じて、遅延及び増幅を行う遅延回路と可変ゲイ
ンアンプの段数を変化させており、リニア型またはコン
ベックス型の電子走査を行う場合に、容易に整相加算を
行うことが可能であり、かつ各グループの両端位置にお
けるサイドローブの影響を小さくすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超音波診断装置の概略
構成ブロック図。

【図２】受波回路の概略構成ブロック図。

【符号の説明】

１ プローブ ２ マルチプレクサ ３ 送波回路 ４ 受波回路 ５ 画像処理部 ６ ＤＳＣ ７ 読出処理部 ８ Ｄ／Ａ変換回路 ９ 表示装置 １１ プリアンプ １２ 選択回路 １３ アポダイゼーション制御回路 １４ 遅延・増幅回路 １５ 遅延回路 １６ 可変ゲインアンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の微小振動子を、ビーム方向毎のグル
   ープに分けて駆動し、生体内の前記ビーム方向に超音波
   信号を送波するとともに、前記生体からの反射エコー信
   号を受波する送受波回路と、 遅延回路と可変ゲインアンプとが交互に複数段直列接続
   され、入力される位置に応じた段数分の遅延及び増幅を
   行う遅延・増幅回路と、 前記グループにおける各微小振動子の位置に応じて、前
   記遅延・増幅回路への反射エコー信号の入力位置を選択
   する選択回路と、 前記選択回路及び前記可変ゲインアンプのゲインを制御
   する制御回路と、を備える超音波診断装置。