JPH1142224A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH1142224A
JPH1142224A JP9200253A JP20025397A JPH1142224A JP H1142224 A JPH1142224 A JP H1142224A JP 9200253 A JP9200253 A JP 9200253A JP 20025397 A JP20025397 A JP 20025397A JP H1142224 A JPH1142224 A JP H1142224A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、被検体内に超音波を送信しその被検
体内で反射して戻ってきた超音波を受信することにより
受信信号を得、その受信信号に基づく画像を出力する超
音波診断装置に関し、多重反射ないし多重エコーによる
画質の低下を抑える。 【解決手段】一本の送信超音波ビーム内で複数本の受信
走査線2A,2B,2Cを形成し、それにより得られた
複数枚の画像を重ね合わせる。

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
を送信しその被検体内で反射して戻ってきた超音波を受
信することにより受信信号を得、その受信信号に基づく
画像を出力する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、人間の病気の診断を目的とし
た超音波診断装置が広く用いられている。図13は超音
波診断装置の機能説明図である。配列された複数の超音
波振動子21が被検体1(特に人体)の体表にあてがわ
れ、超音波振動子21上に始点2aを有しその始点2a
を起点として被検体1内に延出する複数の走査線2に沿
って順次に超音波ビームの送受信が行なわれる。ここで
は、図に示すXの方向に順次移動する走査線2に沿って
順次に超音波ビームの送受信が行なわれるものとする。
走査線2に沿って超音波ビーム(送信超音波ビーム)を
形成するには、配列された複数の超音波振動子21のう
ちの全部もしくは一部の複数の超音波振動子に、それぞ
れ調整された遅延量を持つ高電圧パルスを印加し、その
高電圧パルスの印加のタイミングのずれによりそれら複
数の超音波振動子から調整された位相を持ったバースト
波の超音波がそれぞれ送信され、それら位相の異なる超
音波どうしの重なり合いにより、走査線2に沿う送信超
音波ビームが形成される。被検体2内部に送信された送
信超音波ビームは、被検体2内部の各点で反射しながら
被検体内部を進行し、被検体2内部の各点で反射した超
音波は、配列された複数の超音波振動子21の全部もし
くは一部の複数の超音波振動子で受信されて受信信号に
変換される。それらの受信信号はそれぞれ調整された遅
延量だけ相対的に遅延されて互いに加算され、これによ
り走査線2に沿って被検体内に延びる受信超音波ビーム
をあらわす走査線信号が形成される。受信超音波ビーム
の形成の仕方については、さらに後述する。
【0003】尚、走査線2は、上記のようにして形成し
た送信超音波ビームないし受信超音波ビームの中心線を
いい、したがって送信超音波ビームないし受信超音波ビ
ームが存在してはじめて走査線2が存在するが、ここで
は走査線を先に観念し、その走査線に沿って送信超音波
ビームないし受信超音波ビームを形成すると表現してい
る。
【0004】以上のようにして、順次移動する走査線2
それぞれに沿って送信超音波ビームおよび受信超音波ビ
ームの形成を繰返すことにより、1フレーム分の画像を
あらわす画像信号が生成される。その画像信号は、最終
的には、例えばディスプレイ装置に送られ、そのディス
プレイ装置の表示画面には、その画像信号に基づく画像
が表示される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】引き続き図13を参照
して、従来の超音波診断装置の問題点について説明す
る。被検体1の内部にシスト11が存在しているものと
する。シフトとは、内部に水分や膿が溜まった臓器(例
えば胆嚢)や病変部(例えば膿疱)等、その内部では超
音波がほとんど反射していない部分をいう。そのシスト
11の表皮の11aでは超音波は一般に強い反射を受け
る。図13の中央を上下に延びる走査線2の線上の、シ
スト11と超音波振動子1上の始点2aとの間に、超音
波を強く反射する反射点Aが存在していた場合、超音波
振動子21から中央の走査線2に沿って送信された送信
超音波ビームは、図13に(a)で示すように反射点A
で一部が反射を受け、反射点Aで反射されずに反射点A
を通過した成分は被検体1内部をさらに進み、その一部
がテスト11の表皮11aで反射する。シスト11の表
皮11aで反射した超音波のうちの一部は図13の
(b)に示すように超音波振動子21に戻るが、図13
の(c)に示すように、その反射超音波のうちの一部は
反射点Aで再度反射して、さらにシスト11の表皮11
aでもう一度反射した後に超音波振動子21に戻る。超
音波診断装置は送信超音波ビームを送信した時点から反
射超音波が超音波振動子21で受信するまでに要する時
間で反射点の深さ位置を検出しており、このため、図1
3に(c)で示すルートを経由して超音波振動子に戻っ
た超音波の反射点は、反射点Aとシスト11の表面との
間の距離と等距離だけシスト11内に入り込んだ点A’
であると認識され、このため、画像上には、シスト11
の内部に虚像が現れる結果となる。この現象は多重反射
もしくは多重エコーと呼ばれる現象であり、超音波振動
子21側に近い上部に強い反射組織が存在し、下部に超
音波反射率の低い領域が拡がるような部位で現われやす
く、画質を低下させる要因となっている。
【0006】特開平6−125908号公報には、この
多重反射ないし多重エコーの問題の解決を目的として、
超音波受信ビームの延びる方向とは異なる斜めの方向に
延びる受信超音波ビームを形成し、それら送信超音波ビ
ームと受信超音波ビームとが交差する領域の反射超音波
を受信するという考え方が開示されている。この公報で
は、図13に示すように送信超音波ビームの方向にのみ
強い反射点(図13に示す反射点A)が存在するかのよ
うな説明が行なわれているが、実際には受信超音波ビー
ムの方向にも同様に強い反射点が存在することもあり、
したがって斜めから受信しても多重反射ないし多重エコ
ーの問題は解決されない。また、斜めに受信することで
正常の反射超音波の強度も弱まり、多重反射ないし多重
エコーの問題とは別に受信信号のS/Nが低下し、この
点からも画質の低下を免がれない。
【0007】本発明は、上記事情に鑑み、多重反射ない
し多重エコーによる画質の低下を押えた超音波診断装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波診断装置のうちの第1の超音波診断装置は、 (1_1)被検体にあてがわれその被検体内に超音波を
送信するとともにその被検体内で反射して戻ってきた超
音波を受信する複数の超音波振動子が配列されてなる超
音波プローブ (1_2)超音波振動子上に始点を有し超音波振動子に
あてがわれた被検体内に超音波振動子上の始点を起点と
して延出する複数本の送信走査線それぞれに沿って進む
送信超音波ビームが順次に形成されるように超音波振動
子を駆動するとともに、被検体内で反射して超音波振動
子に戻ってきた超音波を超音波振動子で受信して超音波
振動子それぞれに対応した受信信号を得る送受信部 (1_3)送受信部で得られた、複数の超音波振動子に
対応する複数の受信信号を、相対的に遅延するとともに
互いに加算するビームフォーマを複数有し、一本の送信
走査線に沿って進む一本の送信超音波ビームに対応し
て、上記ビームフォーマそれぞれで、超音波振動子上に
始点を有し超音波振動子上の始点を起点としてその一本
の送信超音波ビーム内に延出する複数本の受信走査線に
沿う複数本の受信超音波ビームをあらわす複数の走査線
信号それぞれを得るビームフォーマ部 (1_4)送受信部により上記複数本の送信走査線に沿
って進む複数本の送信超音波ビームが形成される間に上
記ビームフォーマ部で得られた走査線信号に基づいて、
走査線信号があらわす複数の画像が合成されてなる出力
画像をあらわす出力画像信号を生成する出力画像生成部 (1_5)出力画像生成部で得られた出力画像信号に基
づく出力画像を出力する画像出力部を備えたことを特徴
とする。
【0009】一本の送信超音波ビーム内に延出する複数
本の受信走査線に沿う複数の受信超音波ビームを得る操
作を1フレーム分の送信超音波ビームについて行なう
と、複数枚の画像を得ることができるが、多重反射ない
し多重エコーによる虚像があらわれる状況では、多少の
強度の違いこそあれいずれの画像にも虚像があらわれる
ことも多い。ただし、各画像上の虚像は互いに異なる位
置にあらわれる。そこで、それらの画像を、対応する画
素どうしが重ね合わされるように合成すると、正しい反
射点の情報は重ね合わせにより強調され、虚像は相対的
に画像上の広い領域に薄められて目立たなくなる。
【0010】本発明の第1の超音波診断装置は、このよ
うな原理に基づき構成されたものであり、虚像が目立ち
にくい高画質の画像を得ることができる。ここで、上記
本発明の第1の超音波診断装置において、上記(1_
2)の送受信部が、超音波プローブに配列された複数の
超音波振動子に沿って順次に始点が移動する送信走査線
それぞれに沿って進む送信超音波ビームが順次に形成さ
れるように超音波振動子を駆動するものであって、上記
(1_3)のビームフォーマ部が、一本の送信走査線に
沿って進む一本の送信超音波ビームに対応して、ビーム
フォーマで、その一本の送信超音波ビーム内の互いに異
なる方向に延びる複数本の受信走査線に沿う複数本の受
信超音波ビームをあらわす複数の走査線信号を得るもの
であることが好ましい。
【0011】この形態は、図13を参照して説明したよ
うに送信走査線が超音波振動子の配列方向に沿って平行
に移動する、いわゆるリニア走査に好適である。ここ
で、上記送受信部が、一本の送信超音波ビームの形成の
ために駆動する超音波振動子の個数の変更が自在なもの
である場合に、上記ビームフォーマ部が、一本の送信走
査線に沿って進む一本の送信超音波ビームに対応して、
その一本の送信超音波ビームの形成のために送受信部が
駆動する超音波振動子の個数の多少に応じて、その個数
が多い場合に相互間の角度が狭くその個数が少ない場合
に相互間の角度が広い複数本の受信走査線に沿う複数本
の受信超音波ビームをあらわす複数の走査線信号を得る
ものであることがさらに好ましい。
【0012】一本の送信超音波ビームを形成するために
駆動される超音波振動子の個数が多いとビーム幅が狭ま
り、その個数が少ないとビーム幅が広がる。虚像を薄め
るためには、受信走査線相互間の角度が広い方が有利で
あるが、送信超音波ビームのビーム幅から外れると十分
なS/Nでは反射超音波を受信できないことになる。そ
こで、一本の送信超音波ビームを形成するために駆動さ
れる超音波振動子の個数の多少に応じて、複数本の受信
走査線相互間の角度を、その個数が多い場合に狭め、そ
の個数が少ない場合に広げることにより、そのときその
ときの超音波送信条件に応じて、最大限、虚像の低減化
を図ることができる。
【0013】また、上記本発明の第1の超音波診断装置
において、上記(1_2)の送受信部が、順次に方向が
変化する送信走査線それぞれに沿って進む送信超音波ビ
ームが順次に形成されるように超音波振動子を駆動する
ものであって、上記(1_3)のビームフォーマ部が、
一本の送信走査線に沿って進む一本の送信超音波ビーム
に対応して、ビームフォーマで、超音波振動子上の互い
に異なる点にそれぞれの始点を有しそれぞれの始点を起
点としてその一本の送信超音波ビーム内に延出する複数
本の受信走査線に沿う複数本の受信超音波ビームをあら
わす複数の走査線信号を得るものであることも好ましい
形態である。
【0014】この形態は、送信走査線を扇状に順次異な
る方向に変更する、いわゆるセクタ走査に好適である。
ここで、上記送受信部が、一本の送信超音波ビームの形
成のために駆動する超音波振動子の個数の変更が自在な
ものである場合に、上記ビームフォーマ部が、一本の送
信走査線に沿って進む一本の送信超音波ビームに対応し
て、その一本の送信超音波ビームの形成のために送受信
部が駆動する超音波振動子の個数の多少に応じて、その
個数が多い場合に始点どうしの間の距離が小さくその個
数が少ない場合に始点どうしの間の距離が大きい複数本
の受信走査線に沿う複数本の受信超音波ビームをあらわ
す複数の走査線信号を得るものであることがさらに好ま
しい。
【0015】虚像を薄めるためには、受信走査線相互間
が離れている方が有利であり、上記形態を採用すること
により、そのときそのときの超音波送信条件に応じて虚
像の最大限の低減化を図ることができる。さらに、上記
本発明の超音波診断装置において、上記送受信部が一本
の送信超音波ビームの形成のために駆動する超音波振動
子の個数の変更が自在なものである場合に、上記送受信
部が、一本の送信走査線に沿う一本の送信超音波ビーム
を形成するにあたり、その送信走査線の超音波振動子上
の始点とその送信超音波ビームの焦点位置との間の距離
の大小に応じて、その送信超音波ビームの形成のため
に、その距離が大きい場合に多い個数、その距離が小さ
い場合に少ない個数の超音波振動子を駆動するものであ
ることが好ましい。
【0016】多重反射ないし多重エコーは、一般に、反
射超音波の受信レベルの高い、被検体内の浅い部位で発
生することが多いので、上記の距離が小さい場合、すな
わち焦点が浅い場合、さらに換言すれば浅い部位に関心
があってその浅い部位の画像を得ようとしている場合
は、もともと受信レベルが高いためその受信レベルが下
がっても問題にならず、むしろ一本の送信超音波ビーム
の形成のための超音波振動子の数を減らし、ビーム幅を
広げ、受信走査線どうしの角度ないし間隔を広げた方が
虚像の低減に有利だからである。
【0017】上記の距離が大きい場合、すなわち焦点が
深い場合は、被検体内での超音波の減衰を補償するため
にパワーの大きな送信超音波ビームを形成する必要があ
り、その送信超音波ビームの形成のために多数個の超音
波振動子が駆動されるが、上述のように被検体内の深い
部位ではもともと受信レベルが小さいため多重反射ない
し多重エコーの問題は生じにくい。
【0018】さらに、上記本発明の超音波診断装置にお
いて、上記送受信部が、一本の送信超音波ビームの形成
のために駆動する超音波振動子の個数の変動が自在なも
のである場合に、一本の送信超音波ビームの形成のため
に駆動される超音波振動子の個数を直接もしくは間接に
指示するための操作子を備えることが好ましい。同一の
深さ領域に関心がある場合であっても、その被検体(人
体)に応じて多重反射ないし多重エコーに起因する虚像
があらわれにくい被検体やあらわれやすい被検体が存在
する。多重反射ないし多重エコーが画像に及ぼす影響を
低減するには、送信超音波ビームを広げて受信走査線ど
うしの角度ないし距離を広げた方が有利であり、このた
めには一本の送信超音波ビームの形成のために少ない個
数の超音波振動子が駆動される。一方、画像の分解能を
向上させるためには、多数個の超音波振動子を駆動して
ビーム径の細い送信超音波ビームを形成した方が有利で
ある。このように、多重反射ないし多重エコーに起因す
る虚像の低減と分解能の向上は相反する要素を持ってい
る。そこで、上記の操作子を備えると、虚像のあらわれ
やすい被検体を対象とするときはある程度分解能を犠牲
にして虚像を低減させたり、虚像のあらわれにくい被検
体の場合は高分解能の画像を形成するなど、操作者によ
り好適な条件を設定することができる。
【0019】尚、上記操作子は、超音波振動子の個数を
直接的に指示するものであってもよいが、例えば分解能
や送信超音波のパワー等を指定することにより超音波振
動子の個数を間接的に指示するものであってもよい。さ
らに上記本発明の超音波診断装置において、上記(5)
の出力画像生成部は、上記複数の画像の互いに対応する
画素の画素値どうしの相加平均、相乗平均もしくは二乗
平均を含む演算を行なうことにより、出力画像をあらわ
す出力画像信号を生成するものであることが好ましい。
【0020】複数の画像の互いに対応する画素どうしを
重ね合わせるには、平均演算を行なうことになるが、こ
の平均演算は特定所定の平均演算に限られるものではな
く、例えば相加平均であってもよく、相乗平均であって
もよく、二乗平均であってもよい。また、上記目的を達
成する本発明の超音波診断装置のうちの第2の超音波診
断装置は、 (2_1)被検体にあてがわれ該被検体内に超音波を送
信するとともに該被検体内で反射して戻ってきた超音波
を受信する複数の超音波振動子が配列されてなる超音波
プローブ (2_2)超音波振動子上に始点を有し超音波振動子に
あてがわれた被検体内に超音波振動子上の始点を起点と
して延出する複数本の送信走査線それぞれに沿って進む
送信超音波ビームが順次に形成されるように超音波振動
子を駆動するとともに、被検体内で反射して超音波振動
子に戻ってきた超音波を超音波振動子で受信して超音波
振動子それぞれに対応した受信信号を得る送受信部 (2_3)送受信部で得られた、複数の超音波振動子に
対応する複数の受信信号を、相対的に遅延するとともに
互いに加算するビームフォーマを有し、一本の送信走査
線に沿って進む一本の送信超音波ビームに対応して、上
記ビームフォーマで、超音波振動子上に始点を有し超音
波振動子上の始点を起点としてその一本の送信超音波ビ
ーム内に延出する受信走査線に沿う受信超音波ビームを
あらわす走査線信号を得るビームフォーマ部 (2_4)送受信部により上記複数本の送信走査線に沿
って進む複数本の送信超音波ビームが形成される間に上
記ビームフォーマ部で得られた走査線信号に基づいて出
力画像をあらわす出力画像信号を生成する出力画像生成
部 (2_5)出力画像生成部で得られた出力画像信号に基
づく出力画像を出力する画像出力部を備え、上記(2_
3)のビームフォーマ部が、上記複数本の送信走査線に
沿って進む複数本の送信超音波ビームの形成を一巡する
過程を1フレームとしたとき、順次異なるフレームにお
ける同一の送信走査線に沿って進む超音波ビームに関
し、その超音波ビーム内に延出する、順次異なるフレー
ムについて交互にもしくは循環的に異なる受信走査線に
沿う受信超音波ビームをあらわす走査線信号を得るもの
であることを特徴とする。
【0021】前述した本発明の第1の超音波診断装置
は、一本の送信超音波ビーム内に延出する複数の受信走
査線に沿う複数の受信超音波ビームを同時に生成してそ
れらにより得られた複数の画像を合成して出力するもの
であるが、その場合、ビームフォーマが複数必要となる
など、来の超音波診断装置と比べ回路規模が多少大きく
なる傾向を持つ。これに対し、本発明の第2の超音波診
断装置では、複数フレームにおける同一の送信超音波ビ
ームについてその送信超音波ビーム内に延出する複数の
受信走査線に沿う複数の受信超音波ビームが各フレーム
毎に順次に生成され、各フレーム毎の画像が順次に出力
される。そうすると、各フレーム毎に虚像の位置が画像
上で移動し、人間の目の残像効果等により虚像が薄まっ
て見えることになる。この場合、各クレーム内では、従
来の超音波診断装置の場合と同様、一本の送信超音波ビ
ームに対応しては一本の受信超音波ビームしか形成する
必要がなく回路規模も従来と同程度で済むことになる。
【0022】ここで、上記本発明の第2の超音波診断装
置において、上記(2_2)の送受信部が、各フレーム
内において、超音波プローブに配列された複数の超音波
振動子に沿って順次に始点が移動する送信走査線それぞ
れに沿って進む送信超音波ビームが順次に形成されるよ
うに超音波振動子を駆動するものであって、上記(2_
3)のビームフォーマ部が、複数フレームにおける同一
の送信走査線に沿って進む送信超音波ビームに対応し
て、ビームフォーマで、その送信超音波ビーム内の、順
次異なるフレームについて交互にもしくは循環的に異な
る方向に延びる受信走査線に沿う受信超音波ビームをあ
らわす走査線信号を得るものであることが好ましい。
【0023】この形態は、図13を参照して説明したよ
うに送信走査線が超音波振動子の配列方向に沿って平行
に移動する、いわゆるリニア走査に好適である。また、
上記本発明の第2の超音波診断装置において、上記(2
_2)の送受信部が、各フレーム内において、順次に方
向が変化する送信走査線それぞれに沿って進む送信超音
波ビームが順次に形成されるように超音波振動子を駆動
するものであって、上記(2_3)のビームフォーマ部
が、複数フレームにおける同一の送信走査線に沿って進
む送信超音波ビームに対応して、ビームフォーマで、超
音波振動子上の、順次異なるフレームについて交互にも
しくは循環的に異なる点に始点を有しその始点を起点と
して送信超音波ビーム内に延出する受信走査線に沿う受
信超音波ビームをあらわす走査線信号を得るものである
ことも好ましい形態である。
【0024】この形態は、送信走査線を扇状に順次異な
る方向に変更する、いわゆるセクタ走査に好適である。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明の超音波診断装置の一実施形
態を示すブロック図である。ここでは先ず、このブロッ
ク図を参照して超音波診断装置の概要について説明す
る。以下、各部の作用ないし機能の説明はあとにまわ
し、先ずは、この超音波診断装置の構成について説明す
る。
【0026】この超音波診断装置の本体部10は、大別
して、制御部100、アナログ処理部200、ディジタ
ルスキャンコンバータ部300、ドプラ処理部400、
表示制御部500、生体信号アンプ部600から構成さ
れている。制御部100は、CPU部101とビームス
キャン制御部102とからなり、CPU部101には、
操作パネル701、一体的に構成されたタッチパネル7
02とEL表示器703、およびフロッピィディスク装
置704が接続されている。
【0027】また、アナログ処理部200は、送受信部
201、受信ディレイ制御部202、ビームフォーマ部
203、コントロールインターフェイス部204、アナ
ログ信号処理部205、およびドプラシグナル処理部2
06から構成されており、コントロールインターフェイ
ス部204と、送受信部201、受信ディレ制御部20
2、およびドプラシグナル処理部206は、制御ライン
207で結ばれている。また、コントロールインターフ
ェイス部204とアナログ信号処理部205は制御ライ
ン208で結ばれており、さらに、受信ディレイ制御部
202とビームフォーマ部203は制御ライン209で
結ばれている。アナログ処理部200を構成する送受信
部201には、超音波プローブ20が、着脱自在に、こ
こでは最大4本まで接続される。
【0028】また、ディジタルスキャンコンバータ部3
00には、白黒用スキャンコンバータ301、カラー用
スキャンコンバータ302、およびスクロール用スキャ
ンコンバータ303が備えられている。また、ドプラ処
理部400には、パルス/連続波ドプラ解析部401と
カラードプラ解析部402が備えられている。
【0029】さらに、表示制御部500は、ここでは1
つのブロックで示されており、この表示制御部500に
は、プリンタ705、VTR(ビデオテープレコーダ)
706、観察用テレビモニタ707、およびスピーカ7
08が接続されている。また、生体信号アンプ部600
も、表示制御部500と同様、ここでは1つのブロック
で示されており、この生体信号アンプ部600には、E
CG電極ユニット709、心音マイク710、および脈
波用トランスデューサ711が接続されている。
【0030】さらに、この超音波診断装置には、電源部
800が備えられている。この電源部800は、商用電
源に接続され、この超音波診断装置各部に必要な電力を
供給する。また、本体部10は、CPUバス901を有
しており、このCPUバス901は、制御部100を構
成するCPU部101およびビームスキャン制御部10
2と、アナログ処理部200を構成するコントロールイ
ンターフェイス部204と、ディジタルスキャンコンバ
ータ部300を構成する白黒用スキャンコンバータ30
1、カラー用スキャンコンバータ302、およびスクロ
ール用スキャンコンバータ303と、ドプラ処理部40
0を構成するパルス/連続波ドプラ解析部401および
カラードプラ解析部402と、さらに画像表示部500
とを接続している。また、この本体部10は、エコーバ
ス902を有しており、このエコーバス902は、アナ
ログ処理部200を構成するアナログ信号処理部205
で生成される画像データを、ディジタルスキャンコンバ
ータ部300に供給する。また、ドプラ処理部400を
構成するパルス/連続波ドプラ解析部401およびカラ
ードプラ解析部402で生成されたデータも、エコーバ
ス902を経由してディジタルスキャンコンバータ部3
00に供給される。さらに、この本体部10は、ビデオ
バス903を有しており、このビデオバス903は、デ
ィジタルスキャンコンバータ部300を構成する白黒用
スキャンコンバータ301、カラー用スキャンコンバー
タ302、およびスクロール用スキャンコンバータ30
3のいずれかで生成されたビデオ信号を表示制御部50
0に伝達する。
【0031】操作パネル701は、配列された多数のキ
ーを備えたキーボード等から成り、この操作パネル70
1を操作するとその操作情報がCPU部101で検知さ
れ、その操作情報に応じた指令が、その指令に応じて、
ビームスキャン制御部102、コントロールインターフ
ェイス部204、ディジタルスキャンコンバータ部30
0、ドプラ処理部400、あるいは表示制御部500に
伝達される。また、この操作パネル701には、一本の
送信超音波ビームを形成する送信開口の広さと画像の分
解能とのバランスを調整する操作子7011が備えられ
ている。この操作子7011の詳細については後述す
る。
【0032】EL表示器703は、液晶表示画面を有
し、また、CPU部101は、そのEL表示器703の
液晶表示画面に表示するEL用線画を作成するEL用線
画作成部を兼ねており、そのCPU部101で生成され
たEL用線画がEL表示器703の液晶表示画面上に表
示される。そのEL表示器703の液晶表示画面上には
タッチパネル702が備えられており、そのタッチパネ
ル702に指で触れるとそのタッチパネル702上の指
で触れた位置をあらわす位置情報がCPU部101に伝
達される。このタッチパネル702およびEL表示器7
03は、例えば、操作パネル701の操作により、この
超音波診断装置に、ある1つのモードに関するパラメー
タを設定する旨指示すると、CPU101により、その
1つのモード用に設定すべき多数のパラメータ一覧がE
L表示器703に表示され、タッチパネル702を指で
触れて所望のパラメータを設定するなど、この超音波診
断装置への各種の指示を入力し易いように構成されたも
のである。
【0033】フロッピィディスク装置704は、図示し
ないフロッピィディスクが装脱自在に装填され、その装
填されたフロッピィディスクをアクセスする装置であっ
て、CPU部101により、オペレータが操作パネル7
01やタッチパネル702の操作により行なった指示が
そのフロッピィディスク装置704に装填されたフロッ
ピィディスクに書き込まれ、この超音波診断装置への電
源投入時、あるいは操作パネル701の操作により初期
状態へのリセットが指示された時に、そのフロッピィデ
ィスク装置704に装填されたフロッピィディスクから
そこに書き込まれている各種の指示情報がCPU部10
1に入力され、CPU部101は、その指示情報に応じ
て各部を初期状態に設定する。これは、この超音波診断
装置を稼働させるにあたって必要となる、操作パネル7
01やタッチパネル702から設定すべきパラメータ等
が多数存在し、例えば電源投入のたびにそれら多数のパ
ラメータ等を設定し直すのは極めて大変であり、このた
めフロッピィディスクに初期状態のパラメータ等を書き
込んでおいて、電源投入時や初期状態へのリセットが指
示された時には、そのフロッピィディスクに書き込まれ
ているパラメータ等を読み込んでそれらのパラメータ等
に応じて各部を設定することにより、パラメータ等の設
定効率化を図るというものである。
【0034】制御部100を構成するCPU部101
は、上述のように、主としてマン・マシンインターフェ
イスの役割りを担っているのに対し、同じく制御部10
0を構成するビームスキャン制御部102は、主とし
て、この超音波診断装置による超音波の送受信のタイミ
ング等、リアルタイム性が要求される制御を担当してい
る。この超音波診断装置で超音波の送受信を行なう時に
は、ビームスキャン制御部102からCPUバス901
を経由してアナログ処理部200のコントロールインタ
ーフェイス部204に、このアナログ処理部200を構
成する各部を制御する制御信号が伝達され、このコント
ロールインターフェイス部204は、制御ライン207
を経由して、送受信部201、受信ディレイ制御部20
2、およびドプラシグナル処理部206を制御し、ま
た、このコントロールインターフェイス部204は制御
ライン208を介して、アナログ信号処理部205を制
御し、さらに受信ディレイ制御部202は、コントロー
ルインターフェイス部204の制御を受けて、制御ライ
ン209を介してビームフォーマ部203を制御する。
【0035】送受信部201には、超音波プローブ20
が接続されている。この超音波プローブには、例えばリ
ニア走査型超音波プローブ、コンベックス走査型超音波
プローブ、セクタ走査型超音波プローブ、また特殊な超
音波プローブとしては、体腔内に挿入されるタイプの超
音波プローブ、さらには、これら各種の超音波プローブ
について、使用される超音波の周波数の相違による種別
等、多種類の超音波プローブが存在する。超音波プロー
ブを本体部10に装着するにはコネクタ(図示せず)が
用いられるが、本体部10側には超音波プローブを接続
するためのコネクタが4個取り付けられており、前述し
たように、多種類の超音波プローブのうち最大4本まで
同時装着が可能である。超音波プローブを本体部10に
装着すると、どの種類の超音波プローブが装着されたか
をあらわす情報が本体部10で認識できるように構成さ
れており、その情報は、制御ライン207、コントロー
ルインターフェイス部204、およびCPUバス901
を経由してCPU部101に伝えられる。一方、操作パ
ネル701からは、この超音波診断装置を使用するにあ
たり、今回、本体部10側の4つのコネクタのうちのど
のコネクタに接続された超音波プローブを使用するか指
示が入力される。その指示は、CPUバス901、コン
トロールインターフェイス部204、制御ライン207
を経由して送受信部20に伝達され、送受信部201
は、そのように指示された超音波プローブ20に対し、
以下に説明するように高電圧パルスを送信して超音波を
送信し、その超音波プローブで受信された信号を受け取
る。ここでは、図1に1つだけ示す超音波プローブ20
が超音波送受信のために選択されたものとする。超音波
プローブ20の先端には、複数の超音波振動子21が配
列されており、超音波の送受信にあたっては、被検体
(特に人体)1の体表に超音波振動子21があてがわれ
る。その状態で、送受信部201から複数の超音波振動
子21それぞれに向けて超音波送信用の各高電圧パルス
が印加される。複数の超音波振動子21それぞれに印加
される各高電圧パルスは、コントロールインターフェイ
ス部204の制御により相対的な時間差が調整されてお
り、これら相対的な時間差がどのように調整されるかに
応じて、これら複数の超音波振動子21から、被検体1
の内部に延びる複数の走査線2のうちのいずれか一本の
走査線に沿って、被検体内部の所定深さ位置に焦点が結
ばれた超音波パルスビームが送信される。この超音波パ
ルスビームは被検体1の内部を進む間にその1本の走査
線上の各点で反射して超音波プローブ20に戻り、その
反射超音波が複数の超音波振動子21で受信される。こ
の受信により得られた複数の受信信号は、送受信部20
1に入力されて送受信部201に備えられた複数のプリ
アンプ(図示せず)でそれぞれ増幅された後ビームフォ
ーマ部203に入力される。このビームフォーマ部20
3には、多数の中間タップを備えたアナログ遅延線(後
述する)が備えられており、受信ディレイ制御部202
の制御により、送受信部201から送られてきた複数の
受信信号がアナログ遅延線のどの中間タップから入力さ
れるかが切り換えられ、これにより、それら複数の受信
信号が相対的に遅延されるとともに互いに電流加算され
る。ここで、それら複数の受信信号に関する相対的な遅
延パターンを制御することにより、被検体1の内部に延
びる所定の走査線に沿う方向の反射超音波が強調され、
かつ被検体1の内部の所定深さ位置に焦点が結ばれた、
いわゆる受信超音波ビームが形成される。ここで、超音
波は、被検体1内部を、信号処理の速度と比べてゆっく
りと進むため、1本の走査線に沿う反射超音波を受信し
ている途中で被検体内のより深い位置に焦点を順次移動
させる、いわゆるダイナミックフォーカスを実現するこ
ともでき、この場合、超音波パルスビーム1回の送信に
対応する1回の受信の間であっても、その途中で時間的
に順次に、受信ディレイ制御部202により、各超音波
振動子で得られた各信号が入力される、アナログ遅延線
の各タップが切り換えられる。このビームフォーマ部2
03の構成については、さらに後述する。
【0036】尚、上記説明では、超音波振動子21には
高電圧パルスを与え、超音波パルスビームを送信する旨
説明したが、この場合、前述したように超音波は信号処
理速度と比べるとゆっくりと被検体内を進むため、超音
波振動子21に高電圧パルスを印加した時点を起点と
し、超音波振動子21で反射超音波を受信する時点まで
の時間により、その時点で得られた信号が被検体内のど
の深さ位置で反射した反射超音波に対応する信号である
かを知ることができる。すなわち、送信される超音波が
パルス状のものであることにより、被検体の深さ方向に
分解能を持つことになる。通常は、このように、超音波
振動子21には高電圧パルスが印加されるが、特殊な場
合には、被検体内の深さ方向に分解能を持たないことを
許容し、超音波振動子21に連続的に繰り返す高電圧パ
ルス列信号を印加して被検体内に連続波としての超音波
ビームを送信することもある。
【0037】ただし、以下においても、ドプラ処理部4
00を構成するパルス/連続波ドプラ解析部401の説
明の際に連続波に言及する場合を除き、パルス状の超音
波ビームを送信するものとして説明する。送受信部20
1およびビームフォーマ部203は、以上のようにし
て、被検体1内部の複数の走査線2のそれぞれに沿って
順次に超音波パルスビームの送信と受信とを繰り返し、
これにより生成される各走査線に沿う受信超音波ビーム
をあらわす走査線信号が順次アナログ信号処理部205
に入力される。このアナログ信号処理部205では、入
力された走査線信号が対数圧縮され、検波され、さら
に、操作パネル701からの、被検体1内部のどの深さ
領域までの画像を表示するかという指定(つまり被検体
内部の浅い領域のみの画像を表示すればよいのか、ある
いはどの程度深い領域までの画像を表示する必要がある
かという指定)に応じたフィルタリング処理等が施さ
れ、さらにA/D変換器によりディジタルの画像データ
に変換される。このアナログ信号処理部205から出力
された画像データは、エコーバス902を経由して、デ
ィジタルスキャンコンバータ部300を構成する白黒用
スキャンコンバータ301に入力される。この白黒用ス
キャンコンバータ301では、入力された画像データが
表示用のビデオ信号に変換され、その表示用のビデオ信
号がビデオバス903を経由して表示制御部500に入
力される。この表示制御部500は、複数の走査線2で
規定される被検体断層面内の超音波反射強度分布による
Bモード像を観察用テレビモニタ707に表示する。そ
の際、必要に応じて、操作パネル701か入力された患
者名や撮影年月日、撮影条件等も、そのBモード像に重
畳されて表示される。このBモード像として、被検体1
内部が動いている様子をあらわす動画像を表示すること
もでき、あるいは、ある時点における静止画像を表示す
ることもでき、さらには、生体信号アンプ部600から
の同期信号に基づいて、人体の心臓の動きに同期した、
その心臓の動きの、ある位相における画像を表示するこ
ともできる。
【0038】生体信号アンプ部600には、被検体(人
体)1の心電波形を得るためのECG電極ユニット70
9、心音をピックアップする心音マイク710、人体の
脈をとらえる脈波用トランスデューサ711が接続され
ており、生体信号アンプ部600では、これらのうちの
いずれか1つもしくは複数のセンサに基づいて同期信号
が生成され、表示制御部500に送られる。
【0039】また表示制御部500には、観察用テレビ
モニタ707のほか、プリンタ705、VTR(ビデオ
テープレコーダ)706が接続されており、表示制御部
500は、オペレータからの指示に応じて、観察用テレ
ビモニタ707に表示された画像をプリンタ705ない
しはVTR706に出力する。再度、アナログ処理部2
00の説明から始める。
【0040】被検体内部に延びるある一本の走査線上の
超音波反射情報の時間変化を知ろうとするときは、オペ
レータからの指示に応じて、その関心のある一本の走査
線に沿って超音波が繰り返し送受信され、その1本の走
査線に沿う被検体の受信超音波ビームをあらわすデータ
がエコーバス902を経由してスクロール用スキャンコ
ンバータ303に入力される。このスクロール用スキャ
ンコンバータ303は、縦方向にその1本の走査線に沿
う被検体の深さ方向の超音波反射強度分布、横軸が時間
軸からなり時間軸方向にスクロールする画像(Mモード
像)をあらわすビデオ信号が生成され、ビデオバス90
3を経由して表示制御部500に入力され、例えば観察
用テレビモニタ707に、そのビデオ信号に基づく画像
が表示される。尚、表示制御部500は、白黒用スキャ
ンコンバータ301から送られてきたBモード像をあら
わすビデオ信号とスクロール用スキャンコンバータ30
3から送られてきたMモード像をあらわすビデオ信号と
を横に並べる機能や、Bモード像に、後述するカラーモ
ード像を重畳する機能も有しており、観察用テレビモニ
タ707には、オペレータからの指示に応じて、複数の
画像が並べて表示され、あるいは複数の画像が重畳して
表示される。
【0041】もう一度、アナログ処理部200の説明に
戻る。アナログ処理部200を構成するドプラシグナル
処理部206は、被検体1内部の血流分布や、ある一
点、ないしある1本の走査線上の血流速度を求めるため
の構成要素であり、このドプラシグナル処理部206で
は、ビームフォーマ部203で生成された受信超音波ビ
ームをあらわす走査線信号に、いわゆる直交検波が施さ
れ、さらにA/D変換によりディジタルデータに変換さ
れる。ドプラシグナル処理部206から出力された直交
検波後のデータは、ドプラ処理部400に入力される。
ドプラ処理部400には、パルス/連続波ドプラ解析部
401とカラードプラ解析部402とが備えられてお
り、ここでは、ドプラシグナル処理部206から出力さ
れたデータは、カラードプラ解析部402に入力される
ものとする。カラードプラ解析部402では、各走査線
それぞれに沿って例えば8回ずつ超音波送受信を行なっ
たときのデータに基づく自己相関演算により、オペレー
タにより指定された、Bモード画像上の関心領域(RO
I)内の血流分布をあらわすデータが求められる。RO
I内の血流分布をあらわすデータは、エコーバス902
を経由してカラー用スキャンコンバータ302に入力さ
れる。このカラー用スキャンコンバータ302では、そ
のROI内の血流分布をあらわすデータが表示に適した
ビデオ信号に変換され、そのビデオ信号は、ビデオバス
903を経由して表示制御部500に入力される。表示
制御部500では、白黒用スキャンコンバータ301か
ら送られてきたBモード像上のROIに、例えば超音波
プローブ20に近づく方向の血流を赤、遠ざかる方向の
血流を青、それらの輝度で血流速度をあらわしたカラー
モード像を重畳して、観察用テレビモニタ707に表示
する。これにより、そのROI内の血流分布の概要を把
握することができる。
【0042】ここで、オペレータにより、そのROI内
のある1点もしくはある1本の走査線上の血流を詳細に
観察する旨の要求が入力されると、今度は送受信部20
1により、その一点を通る一本の走査線、もしくはその
関心のある1本の走査線に沿う方向に多数回超音波の送
受信が繰り返され、それにより得られた信号に基づいて
ドプラシグナル処理部206で生成されたデータが、ド
プラ処理部400を構成するパルス/連続波ドプラ解析
部401に入力される。被検体内のある一点の血流に関
心があるときは、被検体内にはパルス状の超音波ビーム
が送信され、ある1本の走査線上の血流情報が平均化さ
れることを許容しS/Nの良い血流情報を得たいとき
は、被検体内には連続波としての超音波ビームが送信さ
れる。
【0043】パルス/連続波ドプラ解析部401では、
ある1点もしくはある1本の走査線について多数回超音
波送受信を行なうことにより得られたデータに基づくF
FT(Fast Fourier Transfor
m)演算により、その一点の血流情報あるいはその一本
の走査線上の平均的な血流情報が得られる。このパルス
/連続波ドプラ解析部401で得られた血流情報をあら
わすデータは、エコーバス902を経由して、スクロー
ル用スキャンコンバータ303に入力され、スクロール
スキャンコンバータ303では、縦軸が血流速度、横軸
が時間軸からなり時間軸方向にスクロールする画像をあ
らわすビデオ信号が生成される。このビデオ信号は、ビ
デオバス903を経由して表示制御部500に入力さ
れ、観察用テレビモニタ707上に、例えば白黒用スキ
ャンコンバータ301から送られてきたBモード像と並
べられて表示される。
【0044】図2は、ビームフォーマ部における、受信
超音波ビームの形成の仕方を示す原理説明図である。こ
こでは、説明の簡単のため、複数のタップを備えた遅延
線1001a,…,1001m,…,1001nと、制
御信号に応じて受信信号の遅延線への入力ルートを切り
換える選択スイッチ1002a,…,1002m,…,
1002nとのペアが各超音波振動子21(図1参照)
に対応して備えられているものとする。各選択スイッチ
1002a,…,1002m,…,1002nにはそれ
ぞれ1つの超音波振動子21で得られた1つの受信信号
が入力され、各選択スイッチ1002a,…,1002
m,…,1002nでは、その入力された受信信号が、
遅延線の複数のタップのうちの、制御信号に応じたタッ
プから遅延線に入力される。各遅延線は2001a,
…,2001m,…,2001nは受信信号が入力され
たタップに応じた遅延時間だけその入力された受信信号
を遅延して加算器1003に入力する。各遅延線100
1a,…,1001m,…,1001nに入力された各
受信信号は、各遅延線内で、入力されたアップに応じた
遅延時間だけ遅延を受けた後加算器1003に入力され
る。加算器1003は、その加算器1003に同時に入
力された受信信号どうしを加算して、受信超音波ビーム
をあらわす走査線信号を出力する。
【0045】図3は、遅延パターンと走査線の方向との
関係を示した図である。A−B間に複数の超音波振動子
が配列されているものとし、A−B間の中点をOとす
る。このとき、各超音波振動子で得られた各受信信号
を、図3(A)に示すようにB側の超音波振動子で得ら
れた受信信号に対し長めの遅延時間を与えると、中点O
を始点としB側に傾いた受信走査線が得られ、図3
(B)に示すように左右対称の遅延時間を与えると、中
点0を始点として超音波振動子21の配列方向に対し垂
直に延びる受信走査線が得られ、図3(C)に示すよう
にA側の超音波振動子で得られた受信信号に対し長めの
遅延時間を与えると、点Oを始点としA側に傾いた受信
走査線が得られる。また、同一の受信走査線であって
も、遅延時間パターンに応じて焦点位置を定めることが
できる。具体的には、図3(A)〜(C)に破線で示す
ように焦点を中心としてA−B間を結ぶ線分に接する円
弧を描くと、焦点で反射してそれぞれ各点A,O,Bに
向かう超音波は焦点と各点A,O,Bとを結ぶ各線分と
円弧との交点に同時に到達することになり、焦点で反射
した超音波を各超音波振動子で受信する時刻に差異が生
じることになる。そこで焦点で反射した超音波が先に到
達した超音波振動子で得られた受信信号を、超音波が後
から到達する超音波振動子に超音波が到達する迄の間遅
延させた上で互いに加算すると、焦点を通る走査線に沿
う方向に延び、かつその焦点で最も細く絞られた受信超
音波ビームが形成されることになる。
【0046】ここで、A−B間に配列された、反射超音
波の受信に用いられている複数の超音波振動子は、例え
ば超音波プローブ20(図1参照)に配列された複数の
超音波振動子21の一部であって、反射超音波の受信に
用いる複数の超音波振動子からなる受信開口を、超音波
プローブ20に配列された超音波振動子21の配列方向
に移動することにより、受信走査線の、配列された超音
波振動子21上の始点を変更することができる。
【0047】このようにして、超音波プローブ20に配
列された超音波振動子21上の任意の点を始点としてそ
の始点を起点として被検体内の任意の方向に延出する受
信走査線に沿うとともにその受信走査線上の任意の点に
焦点を持つ受信超音波ビームを得ることができる。尚、
送信走査線についても同様であり、超音波の送信のため
に各超音波振動子に印加する高電圧パルスを所定の遅延
パターンに従って相対的に遅延させた上で各超音波振動
子に印加することにより、配列された超音波振動子上の
任意の点を始点とし被検体内の任意の方向に延出する送
信走査線に沿うとともに、その送信走査線上の任意の点
に焦点を持つ送信超音波ビームを形成することができ
る。
【0048】図2では、解りやすさのため、超音波振動
子の個数と同数の、遅延線1001a,…,1001
m,…,1001nと選択スイッチ1002a,…,1
002m,…,1002nとのペアを備えるとともに、
各遅延線1001a,…,1001m,…,1001n
から出力された受信信号を互いに加算する加算器103
を備えた構成について説明したが、実際には、多数のタ
ップを備えた一本の遅延線に、複数の超音波振動子で得
られた複数の受信信号が、入力されるタップが制御され
ながら入力され、それら複数の受信信号がそれぞれ入力
された各タップに応じた時間だけ遅延されると共にその
遅延線内で互いに電流的に加算され、その一本の遅延線
から、制御された遅延パターンに従って遅延を受けかつ
互いに加算された走査線信号が、直接に出力される。
【0049】図4は、図1にそれぞれ1つのブロックで
示すビームフォーマ部およびアナログ信号処理部の内部
構成を示すブロック図である。ここでは、図1およびこ
の図4を参照して、本発明の第1の超音波診断装置の実
施形態に特徴的な構成について説明する。本実施形態で
は、ビームフォーマ部203に3つのビームフォーマ2
031,,2032,2033が備えられている。各ビ
ームフォーマは、それぞれが図2に示す構成全体と同様
な作用をなすものであり、各ビームフォーマでは、配列
された超音波振動子21上の各ビームフォーマごとに独
立した点を始点とし、その始点から被検体内の独立した
方向に延出する受信走査線に沿う受信超音波ビームを表
わす走査線信号が生成される。各ビームフォーマ203
1,2032,2033で得られた各走査線信号はアナ
ログ信号処理部205に入力される。本実施形態では、
アナログ信号処理部205には、3つのビームフォーマ
2031,2032,2033にそれぞれ対応する、合
計3つのアナログ信号処理回路2051,2052,2
053が備えられており、各アナログ信号処理回路で
は、各ビームフォーマ2031,2032,2033か
ら出力された各走査線信号がそれぞれ対数圧縮され、検
波され、フィルタリング処理され、更にデジタルの画像
データに変換され、エコーバス902を経由して白黒用
スキャンコンバータ301に入力される。白黒用スキャ
ンコンバータ301では、3つのアナログ信号処理回路
2051,2052,2053で得られた3つの画像デ
ータを、それらの画像データが表わす3枚の画像の、互
いに対応する画素の画素値どうしの平均値を新たな画素
値とする平均演算が行われると共にBモード像を表わす
表示用のビデオ信号に変換され、ビデオバス903を経
由して表示制御部500に送られる。表示制御部500
では、前述したように、必要に応じて画像の編集が行わ
れ、観察用テレビモニタ707上にその平均処理された
Bモード像が表示される。尚、この図4に示す例では、
アナログ信号処理部205、白黒用スキャンコンバータ
301、および図1に示す表示制御部500を合わせた
機能が本発明にいう出力画像生成部に対応する。
【0050】図5〜図7は、図4に示す3つのビームフ
ォーマで形成される各受信超音波ビームに対応する各受
信走査線を示す図である。図5は、図13に示す従来例
と同様、配列された超音波振動子21に垂直であって、
図の左右に平行移動する受信走査線2Aを示す図であ
り、図4に示す3つのビームフォーマ2031,203
2,2033のうち1つのビームフォーマ2031では
このような受信走査線2Aが形成される。
【0051】図6,図7は、配列された超音波振動子2
1に垂直な方向に対し、それぞれ、右、左に角度θだけ
傾いた受信走査線2B,2Cを示す図であり、図4に示
す3つのビームフォーマ2031,2032,2033
のうちの各ビームフォーマ2032,2033では、そ
れぞれ、図6,図7に示すように右、左に傾いた受信走
査線2B,2Cが形成される。
【0052】図5〜図7に示す受信走査線2A,2B,
2Cは、一回の超音波送受信の際に形成される一本の送
信超音波ビーム内に延びる3本の受信走査線2A,2
B,2Cについて同時に走査線信号が得られ、その操作
が配列された超音波振動子21に沿って送信走査線が移
動する間繰り返され、これにより、図5〜図7に示す3
枚の画像に対応する信号が生成される。それらの画像い
ずれにも虚像が現れることがあるが、被検体内の同一の
反射点に起因する虚像は、画像上の互いに異なる画素に
現れる。
【0053】図8は、図5〜図7に示す画像を、互いに
対応する画素どうしを重ねて1枚の画像として表わした
図である。このような画像の重ね合わせを行うと、正し
い像は強調され、虚像は、3枚の画像でばらばらの位置
に現れているため相対的に弱められ、虚像の目立たない
高画質のBモード像が生成される。
【0054】図9は、一本の送信超音波ビームを形成す
る超音波振動子の個数と、その送信超音波ビームのビー
ム径と、一回に生成される3本の受信走査線どうしの角
度との関係を示した図である。一本の送信超音波ビーム
を形成するに当り、送信開口D1の内部の少数の超音波
振動子が駆動されると、図9に破線で示すようなビーム
径の広い送信超音波ビームが形成される。このときは、
その送信超音波ビームのビーム径が最も狭い焦点は、通
常、被検体内の浅い位置に形成される。送信開口が狭い
と送信される超音波のパワーが小さく、もともと受信レ
ベルの大きな浅い領域しか観察することができないから
である。このときは、その送信超音波ビーム内に、互い
の間に大きな角度θ1をもった3本の受信走査線を形成
することができる。
【0055】一方、一本の送信超音波ビームを形成する
に当り、送信開口D2内部の多数の超音波振動子が駆動
されると、図9に一点鎖線で示すような、通常は、被検
体内の深い位置に焦点を有し、その焦点近傍で細いビー
ム径をもった送信超音波ビームが形成される。このとき
は、その送信超音波ビーム内に、互いの間に小さい角度
θ2をもった3本の受信走査線が形成される。
【0056】重ね合わされた画像上で虚像を広く分布さ
せて目立たなくするためには、受信走査線どうしの角度
が大きい方が有利である。そこで、一本の送信超音波ビ
ームの形成に関与する超音波振動子の個数(送信開口の
広さ)に応じて、その一本の送信超音波ビーム内ででき
るだけ互いの間の角度の大きな超音波走査線を形成する
ことにより、その超音波送信条件下で虚像が最も有効に
低減された画像を得ることができる。
【0057】また、図1に示す操作子7011を操作す
ると、送信開口の広さが変化する。送信走査線および焦
点深さが同一の送信超音波ビームを形成する場合、その
ビーム径をできるだけ絞った方が分解能の上で有利であ
り、ビーム径が絞られた送信超音波ビームを形成するた
めには送信開口が広げられる。ところが、上述したよう
に、ビーム径が絞られると受信走査線どうしの角度が小
さくなってしまい、虚像が目立ちにくい画像を得る点か
らは不利である。被検体によって虚像の目立ち方は大き
く異なるため、この操作子7011を備えることによ
り、その被検体に応じて、虚像の目立ちにくさと画像の
分解能とのバランスのとれた画像が得られるように調整
することができる。
【0058】図10は、セクタ走査時の受信走査線の形
成方法の説明図である。セクタ走査とは、典型的は、配
列された超音波振動子21上のある固定された一点を始
点としてその始点から被検体内に延出する走査線を、全
体として扇形が形成されるように、順次その方向を変更
する走査方法をいう。このとき、受信走査線は、超音波
振動子21上の互いに異なる点をそれぞれの始点として
被検体内に延出する3本が一組となり、それら3本の受
信走査線が互いに平行を保ちながら扇状に走査される。
すなわち、一本の送信超音波ビームが形成される毎に、
異なる始点から、その一本の送信超音波ビーム内に互い
に平行に延出する3本の受信走査線2A,2B,2Cが
形成される。このようにして、3本の受信走査線を扇状
に走査することにより得られた3枚の画像が、対応する
画素どうしが重ね合わされるように1枚の画像に合成さ
れる。こうすることにより、前述したリニア走査の場合
と同様に、虚像の目立たない画像を得ることができる。
【0059】図11は、送信開口の広さと、送信超音波
ビームのビーム径と、一回に生成される3本の受信走査
線の始点どうしの距離との関係を示した図である。図9
を参照して説明したように、狭い送信開口D1のときは
ビーム径の広い送信超音波ビームが形成され、このとき
には、互いの間に広い間隔d1をもった受信走査線が形
成される。また、やはり図9を参照して説明したよう
に、広い送信開口D2のときはビーム径の狭い送信超音
波ビームが形成され、このときには、互いの間に狭い間
隔d2をもった受信走査線が形成される。
【0060】重ね合わされた画像上で虚像を目立ちにく
くするには、互いの間の間隔が広い受信走査線を形成し
た方が有利であり、送信開口の広さに応じて受信走査線
どうしの間隔をできるだけ広げることにより、その超音
波送信条件下で虚像が最も有効に低減された画像を得る
ことができる。また、このセクタ走査においても、図1
に示す走査子7011を走査すると、送信開口の広さが
変化し、それに伴って送信超音波ビームのビーム径が変
化し、受信走査線どうしの間隔も変化する。前述と同
様、この走査子7011を走査することにより、被検体
に応じて、虚像の目立ちにくさと画像の分解能とのバラ
ンスを調整することができる。
【0061】尚、上記実施形態では、複数の画像を重ね
合わせるにあたり、3つの画像の、互いに対応する画素
の画素値をx1 ,x2 ,x3 としたとき、x=(x1
2+x3 )/3の相加平均演算によりそれら3つの画
像が合成された1つの画像を形成する旨説明したが、相
加平均演算に代え、 相乗平均演算x= 3√(x1 ・x2 ・x3 )、 もしくは 二乗平均演算x=√{(x1 2+x2 2+x3 2)/3} を採用してもよい。
【0062】また、上記実施形態では、図4に示す3つ
のビームフォーマ2031,2032,2033で得ら
れた3つの走査線信号を、 各アナログ信号処理回路20
51,2052,2053でそれぞれ検波し、さらにデ
ジタル信号に変換した後、それら3つの画像を重ね合わ
せるための演算を行ったが、アナログ信号処理部205
内で、検波後のアナログ信号の状態でアナログ演算によ
り重ね合わせ処理を行ってもよく、あるいは、ビームフ
ォーマ2031,2032,2033から出力された検
波前のキャリア成分を含んだ走査線信号の状態で重ね合
わせ処理を行ってもよい。
【0063】さらに上記実施形態は3枚の画像を重ね合
わせる処理を行う例であるが、本発明では3枚に限ら
ず、虚像の目立ちにくさのほか、コスト、回路規模、演
算処理速度等を総合的に考慮し、2枚もしくは4枚以上
の画像を重ね合わせるように装置を構成してもよい。図
12は、本発明の第2の超音波診断装置の一実施形態に
おける、ビームフォーマ部およびアナログ信号処理部の
内部構成を示すブロック図であり、本発明の第1の超音
波診断装置の一実施形態における図4に相当する図であ
る。
【0064】図12に示す実施形態では、ビームフォー
マ部203には1つのビームフォーマ2131が備えら
れている。このビームフォーマ2131では、受信ディ
レイ制御部202(図1参照)からの制御信号に応じ
て、超音波振動子21上の任意の点を始点とし、その始
点から被検体内の任意の方向に延出する受信走査線に沿
う受信超音波ビームを表わす走査線信号が生成される。
【0065】このビームフォーマ2131では、例えば
あるフレームでは、図5に示すような、配列された超音
波振動子21に垂直であって図の左右に平行移動する受
信走査線2Aが形成され、次のフレームでは、図6に示
すような、配列された超音波振動子21に垂直な方向に
対し右に角度θだけ傾いた受信走査線Bが形成され、さ
らに次のフレームでは、図7に示すような、配列された
超音波振動子21に垂直な方向に対し左に角度θだけ傾
いた受信走査線Cが形成され、さらに次のフレームで
は、図5に戻って受信走査線2Aが形成され、このよう
に各フレーム毎に循環的に異なる受信走査線が形成され
る。ここで、図5,図6,図7に示す多数の受信走査線
2A,2B,2Cのうちの、ある一本の送信走査線に対
応する3本の受信走査線2A,2B,2Cは、その一本
の送信走査線に沿う送信超音波ビームの内部に存在す
る。
【0066】このようにして、図12に示すビームフォ
ーマ2131は、図4に示す3つのビームフォーマ20
31,2032,2033の役割りを、フレームを分け
て順次循環的に担当している。ビームフォーマ2131
で得られた走査線信号は、アナログ処理部205に入力
される。図12に示す実施形態では、ビームフォーマ部
203にビームフォーマ2131が1つのみ備えられて
いることに対応して、アナログ信号処理部205にも、
アナログ信号処理回路2151が1つのみ備えられてい
る。このアナログ信号処理回路2151では、ビームフ
ォーマ2131から出力された走査信号が対数圧縮さ
れ、フィルタリング処理され、更にデジタルの画像デー
タに変換され、エコーバス902を経由して白黒用スキ
ャンコンバータ301に入力される。この白黒用スキャ
ンコンバータ301では、図4に示す実施形態における
白黒用スキャンコンバータとは異なり複数枚の画像の平
均演算は行なわれず、各フレーム毎に順次に、Bモード
像を表わす表示用のビデオ信号に変換され、ビデオバス
903を経由して表示制御部500に送られ、観察用テ
レビモニタ707上にそのBモード像が表示される。こ
の表示されるBモード像は、図5に示す受信走査線2A
による画像、図6に示す受信走査線2Bによる画像、図
7に示す受信走査線2Cによる画像が循環的に繰り返す
Bモード像であり、正しい像は常に表示されるため強調
され、虚像は3枚の画像でばらばらの位置に現われるた
め、観察用テレビモニタの画像表示特性による残像効果
や人間の目による残像効果により平均化されて相対的に
弱められ、虚像の目立たない高画質のBモード像が生成
される。
【0067】ここでは、リニア走査時の受信走査線の形
成方法を例に挙げて本発明の第2の超音波診断装置の実
施形態について説明したが、セクタ走査の場合も同様で
あり、セクタ走査の場合、あるフレームにおいては、図
10に示す受信走査線2Aが形成され、次のフレームに
おいては、配列された超音波振動子21上の始点が異な
る受信走査線2Bが形成され、さらに次のフレームにお
いては、配列された超音波振動子21上の始点がさらに
異なる受信走査線2Cが形成され、さらに次のフレーム
については、受信走査線2Aが形成され、このように各
フレーム毎に循環的に受信走査線2A,2B,2Cが形
成される。互いに対応する3本の受信走査線2A,2
B,2Cは、一本の受信走査線に沿う送信超音波ビーム
のビーム内に含まれている。
【0068】観察用テレビモニタ707には、受信走査
線2Aによる画像、受信走査線2Bによる画像、受信走
査線2Cによる画像が循環的に表示され、観察用テレビ
モニタ707の残像効果や人間の目の残像効果等により
虚像が相対的に弱められ、虚像の目立たない高画質のB
モード像が生成される。尚、ここでは、受信走査線の位
置や方向の異なる3フレームの画像を循環的に生成して
順次表示する例を説明したが、循環的に生成する画像は
3フレームとは限らず4フレームないしそれ以上のフレ
ームで一巡するように受信走査線の位置や方向を定めて
もよく、受信走査線の位置や方向の異なる2フレームの
画像を交互に生成して交互に表示してもよい。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多重反射ないし多重エコーに起因する虚像の目立たない
高画質の画像を得ることのできる超音波診断装置が実現
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波診断装置の一実施形態を示すブ
ロック図である。
【図2】ビームフォーマ部における、受信超音波ビーム
の形成の仕方を示す原理説明図である。
【図3】遅延パターンと走査線の方向との関係を示した
図である。
【図4】図1にそれぞれ1つのブロックで示すビームフ
ォーマ部およびアナログ信号処理部の内部構成を示すブ
ロック図である。
【図5】配列された超音波振動子に垂直であって図の左
右に平行移動する受信走査線を示す図である。
【図6】配列された超音波振動子に垂直な方向に対し右
に傾いた受信走査線を示す図である。
【図7】配列された超音波振動子に垂直な方向に対し左
に傾いた受信走査線を示す図である。
【図8】図5〜図7に示す画像を、互いに対応する画素
どうしを重ねて1枚の画像として表わした図である。
【図9】一本の送信超音波ビームを形成する超音波振動
子の個数と、その送信超音波ビームの径と、一回に生成
される3本の受信走査線どうしの角度との関係を示した
図である。
【図10】セクタ走査時の受信走査線の形成方法の説明
図である。
【図11】送信開口の広さと、送信超音波ビームのビー
ム径と、一回に生成される3本の受信走査線の始点どう
しの距離との関係を示した図である。
【図12】本発明の第2の超音波診断装置の一実施形態
における、ビームフォーマ部およびアナログ信号処理部
の内部構成を示すブロック図である。
【図13】超音波診断装置の機能説明図である。
【符号の説明】
1 被検体 2,2A,2B,2C 走査線 10 本体部 20 超音波プローブ 21 超音波振動子 100 制御部 101 CPU部 102 ビームスキャン制御部 200 アナログ処理部 201 送受信部 202 受信ディレイ制御部 203 ビームフォーマ部 204 コントロールインターフェイス部 205 アナログ信号処理部 206 ドプラシグナル処理部 207,208,209 制御ライン 300 ディジタルスキャンコンバータ部 301 白黒用スキャンコンバータ 302 カラー用スキャンコンバータ 303 スクロールスキャンコンバータ 400 ドプラ処理部 401 パルス/連続波ドプラ解析部 402 カラードプラ解析部 411 係数選択器 412,413 乗算器 414 加算器 500 表示制御部 600 生体信号アンプ部 701 操作パネル 702 タッチパネル 703 EL表示部 704 フロッピィディスク装置 705 プリンタ 706 VTR 707 観察用テレビモニタ 708 スピーカ 709 ECG電極ユニット 710 心音マイク 711 脈波用トランスデューサ 800 電源部 901 CPUバス 902 エコーバス 903 ビデオバス 2031,2032,2033,2131 ビームフォ
ーマ 2051,2052,2053,2151 アナログ信
号処理回路 7011 操作子

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体にあてがわれ該被検体内に超音波
    を送信するとともに該被検体内で反射して戻ってきた超
    音波を受信する複数の超音波振動子が配列されてなる超
    音波プローブと、 前記超音波振動子上に始点を有し該超音波振動子にあて
    がわれた被検体内に該超音波振動子上の始点を起点とし
    て延出する複数本の送信走査線それぞれに沿って進む送
    信超音波ビームが順次に形成されるように前記超音波振
    動子を駆動するとともに、該被検体内で反射して該超音
    波振動子に戻ってきた超音波を該超音波振動子で受信し
    て該超音波振動子それぞれに対応した受信信号を得る送
    受信部と、 前記送受信部で得られた、複数の超音波振動子に対応す
    る複数の受信信号を、相対的に遅延するとともに互いに
    加算するビームフォーマを複数有し、一本の送信走査線
    に沿って進む一本の送信超音波ビームに対応して、前記
    ビームフォーマそれぞれで、前記超音波振動子上に始点
    を有し該超音波振動子上の始点を起点として該一本の送
    信超音波ビーム内に延出する複数本の受信走査線に沿う
    複数本の受信超音波ビームをあらわす複数の走査線信号
    それぞれを得るビームフォーマ部と、 前記送受信部により前記複数本の送信走査線に沿って進
    む複数本の送信超音波ビームが形成される間に前記ビー
    ムフォーマ部で得られた走査線信号に基づいて、該走査
    線信号があらわす複数の画像が合成されてなる出力画像
    をあらわす出力画像信号を生成する出力画像生成部と、 前記出力画像生成部で得られた出力画像信号に基づく出
    力画像を出力する画像出力部とを備えたことを特徴とす
    る超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 前記送受信部が、前記超音波プローブに
    配列された複数の超音波振動子に沿って順次に始点が移
    動する送信走査線それぞれに沿って進む送信超音波ビー
    ムが順次に形成されるように該超音波振動子を駆動する
    ものであって、 前記ビームフォーマ部が、一本の送信走査線に沿って進
    む一本の送信超音波ビームに対応して、前記ビームフォ
    ーマで、該一本の送信超音波ビーム内の互いに異なる方
    向に延びる複数本の受信走査線に沿う複数本の受信超音
    波ビームをあらわす複数の走査線信号を得るものである
    ことを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 前記送受信部が、一本の送信超音波ビー
    ムの形成のために駆動する超音波振動子の個数の変更が
    自在なものであって、 前記ビームフォーマ部が、一本の送信走査線に沿って進
    む一本の送信超音波ビームに対応して、該一本の送信超
    音波ビームの形成のために前記送受信部が駆動する超音
    波振動子の個数の多少に応じて、該個数が多い場合に相
    互間の角度が狭く該個数が少ない場合に相互間の角度が
    広い複数本の受信走査線に沿う複数本の受信超音波ビー
    ムをあらわす複数の走査線信号を得るものであることを
    特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 前記送受信部が、順次に方向が変化する
    送信走査線それぞれに沿って進む送信超音波ビームが順
    次に形成されるように該超音波振動子を駆動するもので
    あって、 前記ビームフォーマ部が、一本の送信走査線に沿って進
    む一本の送信超音波ビームに対応して、前記ビームフォ
    ーマで、前記超音波振動子上の互いに異なる点にそれぞ
    れの始点を有しそれぞれの始点を起点として該一本の送
    信超音波ビーム内に延出する複数本の受信走査線に沿う
    複数本の受信超音波ビームをあらわす複数の走査線信号
    を得るものであることを特徴とする請求項1記載の超音
    波診断装置。
  5. 【請求項5】 前記送受信部が、一本の送信超音波ビー
    ムの形成のために駆動する超音波振動子の個数の変更が
    自在なものであって、 前記ビームフォーマ部が、一本の送信走査線に沿って進
    む一本の送信超音波ビームに対応して、該一本の送信超
    音波ビームの形成のために前記送受信部が駆動する超音
    波振動子の個数の多少に応じて、それぞれ異なる始点を
    有するとともに、該個数が多い場合に始点どうしの間の
    距離が小さく該個数が少ない場合に始点どうしの間の距
    離が大きい複数本の受信走査線に沿う複数本の受信超音
    波ビームをあらわす複数の走査線信号を得るものである
    ことを特徴とする請求項4記載の超音波診断装置。
  6. 【請求項6】 前記送受信部が、一本の送信走査線に沿
    う一本の送信超音波ビームを形成するにあたり、該送信
    走査線の前記超音波振動子上の始点と該送信超音波ビー
    ムの焦点位置との間の距離の大小に応じて、該送信超音
    波ビームの形成のために、該距離が大きい場合に多い個
    数、該距離が小さい場合に少ない個数の超音波振動子を
    駆動するものであることを特徴とする請求項3又は5記
    載の超音波診断装置。
  7. 【請求項7】 一本の送信超音波ビームの形成のために
    駆動される超音波振動子の個数を直接もしくは間接に指
    示するための操作子を備えたことを特徴とする請求項3
    又は5記載の超音波診断装置。
  8. 【請求項8】 前記出力画像生成部が、前記複数の画像
    の互いに対応する画素の画素値どうしの相加平均、相乗
    平均もしくは二乗平均を含む演算を行なうことにより、
    前記出力画像をあらわす出力画像信号を生成するもので
    あることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
  9. 【請求項9】 被検体にあてがわれ該被検体内に超音波
    を送信するとともに該被検体内で反射して戻ってきた超
    音波を受信する複数の超音波振動子が配列されてなる超
    音波プローブと、 前記超音波振動子上に始点を有し該超音波振動子にあて
    がわれた被検体内に該超音波振動子上の始点を起点とし
    て延出する複数本の送信走査線それぞれに沿って進む送
    信超音波ビームが順次に形成されるように前記超音波振
    動子を駆動するとともに、該被検体内で反射して該超音
    波振動子に戻ってきた超音波を該超音波振動子で受信し
    て該超音波振動子それぞれに対応した受信信号を得る送
    受信部と、 前記送受信部で得られた、複数の超音波振動子に対応す
    る複数の受信信号を、相対的に遅延するとともに互いに
    加算するビームフォーマを有し、一本の送信走査線に沿
    って進む一本の送信超音波ビームに対応して、前記ビー
    ムフォーマで、前記超音波振動子上に始点を有し該超音
    波振動子上の始点を起点として該一本の送信超音波ビー
    ム内に延出する受信走査線に沿う受信超音波ビームをあ
    らわす走査線信号を得るビームフォーマ部と、 前記送受信部により前記複数本の送信走査線に沿って進
    む複数本の送信超音波ビームが形成される間に前記ビー
    ムフォーマ部で得られた走査線信号に基づいて出力画像
    をあらわす出力画像信号を生成する出力画像生成部と、 前記出力画像生成部で得られた出力画像信号に基づく出
    力画像を出力する画像出力部とを備え、 前記ビームフォーマ部が、前記複数本の送信走査線に沿
    って進む複数本の送信超音波ビームの形成を一巡する過
    程を1フレームとしたとき、順次異なるフレームにおけ
    る同一の送信走査線に沿って進む超音波ビームに関し、
    該超音波ビーム内に延出する、順次異なるフレームにつ
    いて交互にもしくは循環的に異なる受信走査線に沿う受
    信超音波ビームをあらわす走査線信号を得るものである
    ことを特徴とする超音波診断装置。
  10. 【請求項10】 前記送受信部が、各フレーム内におい
    て、前記超音波プローブに配列された複数の超音波振動
    子に沿って順次に始点が移動する送信走査線それぞれに
    沿って進む送信超音波ビームが順次に形成されるように
    該超音波振動子を駆動するものであって、 前記ビームフォーマ部が、複数フレームにおける同一の
    送信走査線に沿って進む送信超音波ビームに対応して、
    前記ビームフォーマで、該送信超音波ビーム内の、順次
    異なるフレームについて交互にもしくは循環的に異なる
    方向に延びる受信走査線に沿う受信超音波ビームをあら
    わす走査線信号を得るものであることを特徴とする請求
    項9記載の超音波診断装置。
  11. 【請求項11】 前記送受信部が、各フレーム内におい
    て、順次に方向が変化する送信走査線それぞれに沿って
    進む送信超音波ビームが順次に形成されるように該超音
    波振動子を駆動するものであって、 前記ビームフォーマ部が、複数フレームにおける同一の
    送信走査線に沿って進む送信超音波ビームに対応して、
    前記ビームフォーマで、前記超音波振動子上の、順次異
    なるフレームについて交互にもしくは循環的に異なる点
    に始点を有し始点を起点として該送信超音波ビーム内に
    延出する受信走査線に沿う受信超音波ビームをあらわす
    走査線信号を得るものであることを特徴とする請求項9
    記載の超音波診断装置。
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