JPH10155794A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、断層像表示モード
又は血流信号表示モードのいずれが行われる場合でもそ
れぞれのモードに対応した最適な超音波ビーム形状が得
られ、各モードにおける画質を向上する。 【解決手段】 送信回路２と受信回路３のいずれか一方
又は両方に対して重み付け関数を用いて送信音圧又は受
信感度のいずれか一方又は両方を探触子１の超音波振動
子７ａ〜７ｎ毎に変える重み付け手段（２７，２８）を
設け、予め断層像用の重み付け関数と血流信号用の重み
付け関数とが書き込まれ断層像表示モードと血流信号表
示モードとの切り換えに応じて上記断層像用の重み付け
関数又は血流信号用の重み付け関数を上記重み付け手段
（２７，２８）へ出力する重み付け制御手段（２９）を
設けたものである。これにより、断層像表示モード又は
血流信号表示モードのいずれが行われる場合でもそれぞ
れのモードに対応した最適な超音波ビーム形状が得ら
れ、各モードにおける画質を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内に超音波
を送受信し内部の診断部位の断層像及び血流イメージン
グを得る超音波診断装置に関し、特に断層像表示モード
又は血流信号表示モードのいずれが行われる場合でもそ
れぞれのモードに対応した最適な超音波ビーム形状が得
られ、各モードにおける画質を向上することができる超
音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置は、被検体内に超
音波を送受信する超音波振動子を配列した探触子と、こ
の探触子の超音波振動子に所定の遅延時間を付与した繰
り返しパルスを送り該超音波振動子を駆動する送信回路
と、上記探触子の超音波振動子で受信した被検体内から
の反射エコー信号を増幅し且つこれらの反射エコー信号
に所定の遅延時間を付与して整相加算する受信回路と、
この受信回路で得た反射エコー信号に所定の信号処理を
施して断層像信号を作成する断層像処理回路と、上記受
信回路で得た反射エコー信号に所定の信号処理を施して
ドプラ信号を抽出し血流信号を作成する血流信号処理回
路と、上記断層像処理回路からの断層像信号及び血流信
号処理回路からの血流信号をそれぞれ入力し画像として
表示する画像表示装置とを有して成っていた。

【０００３】そして、このような超音波診断装置を用い
た被検体の超音波診断においては、被検体内の超音波の
反射エコー強度を画像化する断層像表示モード（Ｂモー
ド）と、超音波のドプラ効果によって血流の方向や速度
を画像化する血流信号表示モード（Ｄモード、ＣＦＭモ
ード）とが臨床の場で広く用いられている。この場合、
血流信号表示モードを用いた血流イメージングによる診
断では、断層像表示モードを用いたＢモード像を見なが
ら血管の観察部位を位置決めして、その部位からのドプ
ラ信号を検出して血流の速度と方向を測定しているの
で、Ｂモード像と血流イメージングとは略同時に得られ
ることが望ましい。そのために、通常の超音波診断装置
では、Ｂモード像と血流イメージングとで同一の探触子
及び同一の送受信回路を用いているのが一般的であっ
た。

【０００４】ところで、Ｂモード像を観察する場合に
は、画像の分解能を上げるために超音波ビームのビーム
幅はできるだけ細くすることが要求される。しかしなが
ら、この要求に応じてビーム幅を細くすると、それに伴
ってサイドローブが発生する。すなわち、探触子から被
検体内へ打ち出された超音波ビームは、図３（ａ）の下
図に示すように、所定の方向にのみ細いビーム幅を持っ
たメインビームｍの他にも、上記所定の方向以外に打ち
出された弱いビームがあり、これがサイドローブｓと呼
ばれている。このサイドローブｓは、アーチファクトを
発生させたり、断層像のＳ／Ｎを低下させて画質劣化の
原因となっている。

【０００５】一方、血流イメージングを観察する場合に
も、一般的に同一の探触子及び同一の送受信回路を用い
ているので、Ｂモード像の場合と同様にサイドローブｓ
が発生する。血流イメージングでは、ドプラ信号を得る
血球からの反射エコーの強度は極めて弱いため、発生す
るアーチファクトが血球からの反射エコーに混入すると
ドプラ信号を得ることが困難となるため、上記サイドロ
ーブｓによって生ずる血管壁や心臓壁のアーチファクト
を低減する必要がある。

【０００６】最近では、このサイドローブｓを抑制する
一つの方法として重み付け方法が用いられている。この
重み付け方法を図３を参照して説明する。探触子の十分
遠方での送信又は受信の指向特性は、図３（ａ）の下図
に示すように、サイドローブｓがメインビームｍの周辺
に存在する。これに対して、図３（ｂ）の上図に示すよ
うに振動子チャンネルの中心部の送信又は受信感度を側
端部より高くすると、送信又は受信の指向特性は、同図
の下図に示すように図３（ａ）の場合に比しメインビー
ムｍ₁は多少広がるもののサイドローブｓ₁を低減させる
ことができる。また、図３（ｃ）の上図に示すように振
動子チャンネルの中心部の送信又は受信感度を側端部よ
り低くすると、送信又は受信の指向特性は、同図の下図
に示すように図３（ａ）の場合に比しサイドローブｓ₂
は多少増加するもののメインビームｍ₂の幅を細くする
ことができる。このように、探触子の振動子チャンネル
方向に重み付けの程度を変えて送信又は受信感度を電子
的に制御してやることより、超音波ビームの形状を変化
させることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置においては、Ｂモード像と血流イメ
ージングとに用いられる最適なビーム形状は異なるにも
かかわらず、上述の重み付け方法を両方の場合について
同様に適用しており、それぞれのモードに対応する超音
波ビームの最適化がなされていなかった。従って、Ｂモ
ード像又は血流イメージングのいずれかにおいてその画
質が劣化していた。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、断層像表示モード又は血流信号表示モードのいず
れが行われる場合でもそれぞれのモードに対応した最適
な超音波ビーム形状が得られ、各モードにおける画質を
向上することができる超音波診断装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、被検体内に超音波
を送受信する超音波振動子を配列した探触子と、この探
触子の超音波振動子に所定の遅延時間を付与した繰り返
しパルスを送り該超音波振動子を駆動する送信回路と、
上記探触子の超音波振動子で受信した被検体内からの反
射エコー信号を増幅し且つこれらの反射エコー信号に所
定の遅延時間を付与して整相加算する受信回路と、この
受信回路で得た反射エコー信号に所定の信号処理を施し
て断層像信号を作成する断層像処理回路と、上記受信回
路で得た反射エコー信号に所定の信号処理を施してドプ
ラ信号を抽出し血流信号を作成する血流信号処理回路
と、上記断層像処理回路からの断層像信号及び血流信号
処理回路からの血流信号をそれぞれ入力し画像として表
示する画像表示装置とを有して成る超音波診断装置にお
いて、上記送信回路と受信回路のいずれか一方又は両方
に対して重み付け関数を用いて送信音圧又は受信感度の
いずれか一方又は両方を探触子の超音波振動子毎に変え
る重み付け手段を設け、予め断層像用の重み付け関数と
血流信号用の重み付け関数とが書き込まれ断層像表示モ
ードと血流信号表示モードとの切り換えに応じて上記断
層像用の重み付け関数又は血流信号用の重み付け関数を
上記重み付け手段へ出力する重み付け制御手段を設けた
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による超
音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。こ
の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信し内部
の診断部位の断層像及び血流イメージングを得るもの
で、図１に示すように、探触子１と、送信回路２と、受
信回路３と、断層像処理回路４と、血流信号処理回路５
と、画像表示装置６とを有し、更に送信信号重み付け回
路２７と、受信信号重み付け回路２８と、重み付け制御
ＲＯＭ２９とを設けて成り、例えば電子走査型に構成さ
れている。

【００１１】上記探触子１は、被検体内に超音波を送受
信するもので、その内部には例えば短冊状に形成された
複数の超音波振動子７ａ，７ｂ，…，７ｎがアレイ状に
配列されている。送信回路２は、上記探触子１の超音波
振動子７ａ〜７ｎに所定の遅延時間を付与した繰り返し
パルスを送り該超音波振動子７ａ〜７ｎを駆動するもの
で、被検体内に超音波パルスを打ち出すための繰り返し
パルスを発生するパルサー８と、この出力された繰り返
しパルスを入力して送信フォーカス点と打ち出し方向に
よって決定される所定の遅延時間を付与する送信遅延回
路９ａ，９ｂ，…，９ｎと、この遅延時間を付与された
繰り返しパルスを入力して上記超音波振動子７ａ〜７ｎ
を駆動するのに必要な高圧駆動パルスに変換する振動子
駆動回路１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎとから成る。ま
た、受信回路３は、上記探触子１の超音波振動子７ａ〜
７ｎで受信した被検体内からの反射エコー信号を増幅し
且つこれらの反射エコー信号に所定の遅延時間を付与し
て整相加算するもので、上記超音波振動子７ａ〜７ｎで
受信した反射エコー信号を増幅するプリアンプ１１ａ，
１１ｂ，…，１１ｎと、この増幅された受信信号を入力
して受信フォーカス点と受信方向によって決定される所
定の遅延時間を付与する受信遅延回路１２ａ，１２ｂ，
…，１２ｎと、これらの受信遅延回路１２ａ〜１２ｎか
らの受信信号を入力して加算する加算器１３とから成
る。

【００１２】断層像処理回路４は、上記受信回路３で得
た反射エコー信号に所定の信号処理を施して断層像信号
を作成するもので、加算器１３からの受信信号を入力し
て対数増幅するログアンプ１４と、この対数増幅された
受信信号を入力して包絡線検波を行う包絡線検波回路１
５と、この包絡線検波された受信信号を入力してディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６とから成る。

【００１３】また、血流信号処理回路５は、上記受信回
路３で得た反射エコー信号に所定の信号処理を施してド
プラ信号を抽出し血流信号を作成するもので、加算器１
３からの受信信号を入力して超音波周波数と同一の周波
数の参照信号との間でミキシング（直交位相検波）する
位相検波回路１７ａ，１７ｂと、この直交位相検波され
た受信信号を入力してドプラ偏移信号を抽出するローパ
スフィルタ１８ａ，１８ｂと、この抽出されたドプラ偏
移信号を入力してディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器１９ａ，１９ｂと、このＡ／Ｄ変換された信号を入力
してドプラ周波数偏移の極めて少ない心臓壁や血管壁か
らのクラッタ信号を除去して血球からの微小なドプラ信
号のみを検出するＭＴＩフィルタ２０ａ，２０ｂと、こ
の検出されたドプラ信号を入力して周波数分析すると共
にそのスペクトルの中心或いは拡がり（分散）を算出す
る演算器２１とから成る。なお、図１において、符号２
２は超音波周波数と同一の周波数の参照信号を出力する
参照信号発生器を示し、符号２３は上記参照信号発生器
２２からの参照信号の位相をπ／２だけ移相する移相器
を示している。

【００１４】さらに、画像表示装置６は、上記断層像処
理回路４からの断層像信号及び血流信号処理回路５から
の血流信号をそれぞれ入力し画像として表示するもの
で、断層像処理回路４からの断層像信号及び血流信号処
理回路５からの血流信号をそれぞれ入力して記憶する画
像メモリ２４と、この画像メモリ２４から読み出した画
像データをアナログビデオ信号に変換して白黒又はカラ
ーで表示するＴＶモニタ２５とから成る。

【００１５】ここで、本発明においては、図１に示すよ
うに、送信回路２に対して送信信号重み付け回路２７が
接続され、また受信回路３に対して受信信号重み付け回
路２８が接続され、さらにこれら送信信号重み付け回路
２７及び受信信号重み付け回路２８に対して重み付け制
御ＲＯＭ２９が接続されている。

【００１６】上記送信信号重み付け回路２７は、前記送
信回路２に対して重み付け関数を用いて送信音圧を探触
子１の超音波振動子７ａ〜７ｎ毎に変える重み付け手段
となるもので、送信回路２の振動子駆動回路１０ａ〜１
０ｎに振幅制御信号を送りこの振幅制御信号によって回
路の利得を可変し、該振動子駆動回路１０ａ〜１０ｎか
ら出力される高圧駆動パルスの振幅に所定の重み付けを
付与するようになっている。また、受信信号重み付け回
路２８は、前記受信回路３に対して重み付け関数を用い
て受信感度を探触子１の超音波振動子７ａ〜７ｎ毎に変
える重み付け手段となるもので、受信回路３のプリアン
プ１１ａ〜１１ｎに利得制御信号を送りこの利得制御信
号によって回路の利得を制御し、該プリアンプ１１ａ〜
１１ｎから出力される受信信号に所定の重み付け増幅を
するようになっている。

【００１７】さらに、重み付け制御ＲＯＭ２９は、予め
断層像用の重み付け関数と血流信号用の重み付け関数と
が書き込まれ断層像表示モードと血流信号表示モードと
の切り換えに応じて上記断層像用の重み付け関数又は血
流信号用の重み付け関数を上記送信信号重み付け回路２
７又は受信信号重み付け回路２８へ出力する重み付け制
御手段となるもので、ＢモードとＤ，ＣＦＭモードとの
切り換え信号のタイミングに応じて、Ｂモード実施時に
は断層像用の重み付け関数を読み出して出力し、Ｄ，Ｃ
ＦＭモード実施時には血流信号用の重み付け関数を読み
出して出力するようになっている。

【００１８】次に、このように構成された超音波診断装
置の動作について説明する。まず、送信回路２のパルサ
ー８からは被検体内に超音波パルスを打ち出すための繰
り返しパルスが出力され、その出力は複数の送信遅延回
路９ａ〜９ｎに入力される。これらの送信遅延回路９ａ
〜９ｎは、送信フォーカス点と打ち出し方向によって決
定される所定の遅延時間を上記繰り返しパルスに付与し
ている。この遅延時間を付与された繰り返しパルスは、
複数の振動子駆動回路１０ａ〜１０ｎに入力され、アレ
イ状に配列された複数の超音波振動子７ａ〜７ｎを駆動
するのに必要な高圧駆動パルスに変換される。このと
き、上記振動子駆動回路１０ａ〜１０ｎには、送信信号
重み付け回路２７からの振幅制御信号が入力され、この
振幅制御信号に従って回路の利得が可変されることによ
り、上記高圧駆動パルスの振幅に所定の重み付けが付与
される。この重み付けが付与された高圧駆動パルスによ
って超音波振動子７ａ〜７ｎが駆動され、超音波が打ち
出されて被検体内へ送信される。

【００１９】一方、被検体内の診断部位から反射された
反射エコー信号は、上記複数の超音波振動子７ａ〜７ｎ
によって受信され、プリアンプ１１ａ〜１１ｎに入力さ
れる。このとき、上記プリアンプ１１ａ〜１１ｎには、
受信信号重み付け回路２８からの利得制御信号が入力さ
れ、この利得制御信号に従って回路の利得が制御される
ことにより、受信信号に所定の重み付け増幅がなされ
る。このプリアンプ１１ａ〜１１ｎで重み付け増幅がな
された受信信号は、受信遅延回路１２ａ〜１２ｎに入力
され受信フォーカス点と受信方向によって決定される所
定の遅延時間が付与された後、加算器１３に入力されて
各超音波振動子７ａ〜７ｎからの受信信号と加算されて
整相加算が行われる。

【００２０】上記加算器１３で整相加算された受信信号
の一方は、断層像処理回路４へ入力して所定の信号処理
がなされる。この断層像処理回路４では、入力した受信
信号についてログアンプ１４により対数増幅がされ、こ
の対数増幅された受信信号について包絡線検波回路１５
で包絡線検波を行い、この包絡線検波された受信信号を
Ａ／Ｄ変換器１６によりディジタル信号に変換する。こ
れにより、断層像のデータとして出力される。

【００２１】上記加算器１３で整相加算された受信信号
の他の一方は、血流信号処理回路５へ入力して所定の信
号処理がなされる。この血流信号処理回路５では、入力
した受信信号について位相検波回路１７ａ，１７ｂによ
り参照信号発生器２２からの参照信号との間でミキシン
グ（直交位相検波）を行い、この直交位相検波された受
信信号についてローパスフィルタ１８ａ，１８ｂでドプ
ラ偏移信号を抽出し、この抽出されたドプラ偏移信号を
Ａ／Ｄ変換器１９ａ，１９ｂによりディジタル信号に変
換し、さらにこのディジタル信号についてＭＴＩフィル
タ２０ａ，２０ｂでドプラ周波数偏移の極めて少ない心
臓壁や血管壁からのクラッタ信号を除去して血球からの
微小なドプラ信号のみを検出する。そして、この検出さ
れたドプラ信号は演算器２１へ入力して、周波数分析さ
れると共にそのスペクトルの中心或いは拡がり（分散）
が算出される。これにより、血流信号のデータとして出
力される。

【００２２】上記断層像処理回路４からの断層像信号及
び血流信号処理回路５からの血流信号は、それぞれ画像
表示装置６の画像メモリ２４へ入力し、一旦記憶され
る。そして、この画像メモリ２４から読み出されたそれ
ぞれの画像データは、アナログビデオ信号に変換されて
ＴＶモニタ２５に断層像は白黒で、血流信号（血流方
向、血流速度の情報）はカラーで表示される。

【００２３】次に、断層像表示モード（Ｂモード）の実
施時と、血流信号表示モード（Ｄモード、ＣＦＭモー
ド）の実施時とでそれぞれ最適な超音波ビーム形状を得
るために重み付け関数を切り換える動作について、図２
及び図３を参照して説明する。図２は、Ｂモードによる
断層像とＤモード、ＣＦＭモードによる血流イメージン
グとを略同時に得る場合の動作を示すタイミング線図で
ある。まず、図１において、図示外の制御回路部から出
力されたＢモードとＤ，ＣＦＭモードのモード切り換え
信号（図２（ｂ）参照）が、図２（ａ）に示す送受信同
期信号に同期して重み付け制御ＲＯＭ２９に入力され
る。この重み付け制御ＲＯＭ２９内には予め、図３
（ｃ）の下図に示すようにメインビームｍ₂の幅が細く
なるような重み付けをした断層像用の重み付け関数と、
図３（ｂ）の下図に示すようにサイドローブｓ₁を低減
させるような重み付けをした血流イメージング用の重み
付け関数とが書き込まれている。

【００２４】そして、上記モード切り換え信号の入力タ
イミングに応じて、Ｂモードの実施時には断層像用の重
み付け関数が読み出され、Ｄ，ＣＦＭモードの実施時に
は血流イメージング用の重み付け関数が読み出されて出
力される。次に、この出力された断層像用の重み付け関
数又は血流イメージング用の重み付け関数は、図１に示
す送信信号重み付け回路２７或いは受信信号重み付け回
路２８へ送られ、送信或いは受信時の重み付けを行い、
又は送受信時の両方で重み付けを行う。これにより、断
層像表示モード（Ｂモード）の実施時と血流信号表示モ
ード（Ｄモード、ＣＦＭモード）の実施時のいずれにお
いても、それぞれに最適な超音波ビーム形状が得られる
ように重み付け制御を高速に切り換えることができる。

【００２５】なお、図１においては、送信信号重み付け
回路２７及び受信信号重み付け回路２８の両方を設けた
場合を示したが、本発明はこれに限らず、送信信号重み
付け回路２７又は受信信号重み付け回路２８のどちらか
一方だけを設けてもよい。この場合は、送信回路２と受
信回路３のいずれか一方に対して重み付け関数を用いて
送信音圧又は受信感度のいずれか一方を探触子１の超音
波振動子７ａ〜７ｎ毎に変えることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
送信回路と受信回路のいずれか一方又は両方に対して重
み付け関数を用いて送信音圧又は受信感度のいずれか一
方又は両方を探触子の超音波振動子毎に変える重み付け
手段を設け、予め断層像用の重み付け関数と血流信号用
の重み付け関数とが書き込まれ断層像表示モードと血流
信号表示モードとの切り換えに応じて上記断層像用の重
み付け関数又は血流信号用の重み付け関数を上記重み付
け手段へ出力する重み付け制御手段を設けたことによ
り、断層像表示モード又は血流信号表示モードのいずれ
が行われる場合でもそれぞれのモードに対応した最適な
超音波ビーム形状が得られ、各モードにおける画質を向
上することができる。従って、断層像を高分解能で表示
して観察しながら、ドプラ信号を高感度に検出して血流
信号を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】Ｂモードによる断層像とＤモード、ＣＦＭモー
ドによる血流イメージングとを略同時に得る場合の動作
を示すタイミング線図である。

【図３】探触子の振動子チャンネル方向の重み付け関数
と超音波ビームの指向特性との関係をを示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 探触子 ２ 送信回路 ３ 受信回路 ４ 断層像処理回路 ５ 血流信号処理回路 ６ 画像表示装置 ７ａ〜７ｎ 超音波振動子 ８ パルサー ９ａ〜９ｎ 送信遅延回路 １０ａ〜１０ｎ 振動子駆動回路 １１ａ〜１１ｎ プリアンプ １２ａ〜１２ｎ 受信遅延回路 １３ 加算器 ２４ 画像メモリ ２５ ＴＶモニタ ２７ 送信信号重み付け回路 ２８ 受信信号重み付け回路 ２９ 重み付け制御ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に超音波を送受信する超音波振
   動子を配列した探触子と、この探触子の超音波振動子に
   所定の遅延時間を付与した繰り返しパルスを送り該超音
   波振動子を駆動する送信回路と、上記探触子の超音波振
   動子で受信した被検体内からの反射エコー信号を増幅し
   且つこれらの反射エコー信号に所定の遅延時間を付与し
   て整相加算する受信回路と、この受信回路で得た反射エ
   コー信号に所定の信号処理を施して断層像信号を作成す
   る断層像処理回路と、上記受信回路で得た反射エコー信
   号に所定の信号処理を施してドプラ信号を抽出し血流信
   号を作成する血流信号処理回路と、上記断層像処理回路
   からの断層像信号及び血流信号処理回路からの血流信号
   をそれぞれ入力し画像として表示する画像表示装置とを
   有して成る超音波診断装置において、上記送信回路と受
   信回路のいずれか一方又は両方に対して重み付け関数を
   用いて送信音圧又は受信感度のいずれか一方又は両方を
   探触子の超音波振動子毎に変える重み付け手段を設け、
   予め断層像用の重み付け関数と血流信号用の重み付け関
   数とが書き込まれ断層像表示モードと血流信号表示モー
   ドとの切り換えに応じて上記断層像用の重み付け関数又
   は血流信号用の重み付け関数を上記重み付け手段へ出力
   する重み付け制御手段を設けたことを特徴とする超音波
   診断装置。