JPS58149747A

JPS58149747A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPS58149747A
Application number: JP57029832A
Authority: JP
Inventors: 弘道菊地; 高橋　邦広
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-02-27
Filing date: 1982-02-27
Publication date: 1983-09-06
Also published as: JPH0419861B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は超音波診断装置、特に配列された複数の超音波
振動子を有し振動子面から被検体に向は超音波ビームを
送受信しかつこの送受信が振動ｆ・面とほぼ平行に移動
する複数回の連続した走査となるよう電子走査制御され
る超音波診断装置に関する。

近年、超音波を利用して診断を行う超音波診断装置が幅
広く用いられている。この超音波診断装置は、一体内の
組織や臓器が題なる音響的特性を有することを利用して
いる。すなわち、超音波をごく短時間だけ体内に放射す
ると、超音波が人体組織の中を伝搬する途中で宜なった
組織の境界から一部分が反射して返ってくる。超音波が
体内を伝搬するのに時間がかかるから、超音波の発射点
に近い所からの反射波は早く、遠い所からの反射波は遅
れて返ってくる。超音波パルスの放射は一定周期で繰り
返されるが、超音波は波長が短いので、一方向へ集中し
て放射することができ、このように、超音波パルスが体
内を伝搬する途中で次々と発生する反射エコーを検出し
、ブラウン管などに表示させれば、体内組織の音響的特
性の分布を表示させることができる。その際、健全な組
織と腫瘍組織等は音響的特性が異なるので、ブラウン管
Ｈに表示されたパターンから、組織内に存在す、る胃常
の有無およびその位置を知ることができる。

第１図には、従来用いられていた電子走査型の超音波診
断装置が示されており、配列された複数個の振動子１０
−１　、１０−２、−”１０−ｎ　　を有するトランス
デ・、−サ１２を備え、このトランスデユーサ１２の振
動子面から前述した超音波ビームの送受信を行う。この
ような超音波ビームの送受信は、各振動子１０−１　、
１０−２、−ＬＯ−ｎ　に対応して設けられた送受波器
１４−１　、１４−２　、＝・１４−ｎ　を送信トリガ
制御回路１６または超音波信号制御回路１８で電子走査
制御することにより行われる。第２図および第３図には
、この電子走査制御が示されている。

すなわち、＠２図に示すように、振動子面から選択され
た複数の振動−子に対し遅延量の異なる適当な励振制御
を行い、励振される振動子１０の中心のｉ厚延清を大き
くすることにより、振動子１０から送信する音波の音波
面を凹面状とし、その結果、所定焦点位置に集束する合
成超音波ビームを送信することができる。そして、超音
波ビームの送信に同期して振動子１０を制御して反射エ
コーの受信を行い、これを遅延加算回路２０に入力する
。ここで、送信と同じ遅延量を各振動子を介し・・て得
られる反射エコーに加え、これを加算して受信信号を演
算し、これにより得られる受信信号を高周波増幅器２２
を介してＴＶモニタ等の表示装置２４に出力する。そし
て、このような動作を第３図に示すように、振動子を一
素子分ずつずらして複数回連続して行い、振動子面とほ
ぼ平行に移動する複数本の超音波ビームの送受波をもっ
て、ブラウン管上に断層像をほぼリアルタイムで表示す
る。

しかし、第１図に示す装置は各振動子ＩＯと同数の送受
信器１４が必要となり、装置全体が大型化してしまう欠
点がある。更にこのような多数の送受信器１４は、トラ
ンスデー−サ１２　と一体的に設けることができないた
め、これと別体の観測装置内に設けられる。従って、ト
ランスデ為−サ１２　と観測装置との間には、各振動子
１０と対応する送受信器１４とを１対１で接続する接続
ケーブルが多数本設けられることにな秒、装置全体の操
作性も低下するという欠点もあった。

第４図には、このような欠点を改良した超音波診断装置
が示されている。この診断装置は励振制御する振動子の
枚数と同数の送受信器を備えることで足り、装置全体を
小型・軽量化できるとともに、送受信器の数が少なくて
済むため、これら送受信器をトランスデー−サと一体的
に形成することができ、その結果、トランスデー−サと
観測装置との間を接続するケーブルの本数を少な（する
ことができ、装置全体の操作性を改善することが可能と
なる。次にこの超音波診断装置につき説明する。

この超音波診断装置にあっては、使用する送受信器の数
を少なくするため、励振制御する振動子１０の枚数と同
数のアドレス制御回路３０−１，３０−２．・・・・・
・３０−８が設けられている。このアドレス制御回路３
０は、第３図に示すように、配列された複数の振動子１
０の中から相隣接する８枚の振動子を任意に選択する。

そして、これら各アドレス制御回路３０は、アナログス
イッチを組み合わせて構成された制御マトリクス３４を
介して、対応する遅延信号制御回路３２−１．３２−２
．・・・・・・３２−８にそれぞれ接続されている。

そして、アドレス制御回路３０によね選択された一群の
振動子１０による超音波ビームの送受信は次のようにし
て行われる。

すなわち、モニタからキー信号が送信）Ｘｌｌルス発生
回路４６に入力されると、この送信パルス発生回路４６
は送信位相発生回路３６を駆動し、各送信器３８−１．
３８−２．・・・・・・３８−８を駆動させる。

そして、この送信器３８は励振制御する振動子１０と同
数、すなわち、アドレス制御回路３０と同数設けられて
おり、送信位相発生回路３６により駆動されることによ
り送信駆動パルスを出力し、この送信駆動パルスを対応
する遅延信号制御回路３２を介し、更に制御寸トリクス
３４を介して選択された振動子１０に入力し、超音波ビ
ームを送信させる。ここにおいて、振動子１０から第２
図に示すような超音波ビームを送信するためには、選択
された各振動子１０に入力される送信駆動パルスに所定
の遅延処理を施す必要がある。このため、各送信ｙ３８
から出力される送信駆動パルスには、遅延信号制御回路
３２を通過する際、一定の遅延処理が施される。

そして、このようにして送信された超音波ビームの受信
は、アドレス制御回路３０により選択された一群の振動
子１０を介して行われる。そして、選択された各振動子
１０で受信された反射エコーは制御マトリクス３４を介
して対応する遅延信号制御回路３２に出力され、ここで
入力された各反射エコーに送信時と同様な遅延処理が施
される。

そして、これら各遅延信号制御回路３２の出力段には、
リミタ４０−１．４０−２．・・・・・・４０−８およ
び前置増幅器４２−１．４２−２．・・・・・・４２−
８が設けられており、遅延処理を施された各反射エコー
はＩＪ　ミタ４０を介して前置増幅器４２に入力され、
ここで増幅されて遅延加算回路２０に入力される。

この遅延加算回路２０は入力される各反射エコーから受
信信号を合成し％ＴＶモニタ等の表示装置に出力する。

ここにおいて、超音波ビームを送受信する一群の振動子
１０の選択は、モニタから入力されるキー信号に従い、
アドレス操作回路４４を作動させ、このアドレス操作回
路４４によね各アドレス制御回路３０を制御することに
より行う。なおこのアドレス操作回路４４はこのような
一群の振動子１０の選択制御と同期して、各遅延信号制
御回路３２の遅延処理の制御も行う。これにより、任意
の振動子群から超音波ビームの送受信を行っても、超音
波ビームの送信祉第２図に示すように行われ、また各反
射エコーからは正確な受信信号が合成されることになる
。

そして、このような超音波ビームの送受信を前記実施例
同様第３図に示すように行うことにより、ブラウン管上
に断層像をほぼリアルタイムで表示することができる。

ところで、以上の説明からも明らかなように、ＩＩＩ　
（ａｌマトリクス３４はアナログスイッチを用いて構成
されているため、送信器３８から出力される送信駆動パ
ルスは制御マトリクス３４内のアナログスイッチを介し
て振動子１０に出力され、また振動ｆｌＯを介して受信
される反射エコーはこのアナログスイッチを介してリミ
タ４０、前置増幅５ｌｉｐ４２に入力されることになる
。しかし、アナログスイッチを介して伝送し得る信号の
振幅すなわち、信号電圧の大きさは、アナログスイッチ
の性能、特にその抵抗値や許容電流の大きさによ秒一定
の値以下に制限されてしまう。このため、送信器３８か
ら振動子１０に向は出力する送信駆動パルスの信号電圧
を十分に大きくすることができず、その結果、診断に必
要な十分な感度が得られないという欠点があった。また
アナログスイッチの有する抵抗値は受信される反射エコ
ーに等価雑音抵抗として重畳され、この値が振動子１０
の等価雑音抵抗に比し無視できないほど大きな値となる
。このため、第１図に示す装置に比してもＳ／Ｎ比が悪
化し、正確な画像が得られないという欠点があった。

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされたもので、
その目的はアドレス制御回路を用いて励振制御する一群
の振動子叡選択することにより。

配列された複数の振動子と同数の送受信器を必要とせず
かつ使用する接続ケーブルの本数も少なくして小型・軽
量化および操作性の向上を図る装置において、送信時に
送信器から振動子に向は出力される送信駆動パルスの信
号電圧を大きくしかつ受信時の等価雑音抵抗を減少させ
ることにより十分な感度を得ることができる超音波診断
装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明の装置は配列された複
数の超音波振動子と、励振制御する一群の超音波振動子
を選択する複数のアドレス制御回路と、を有し、選択さ
れた一群の振動子を励振制御して振動子面から被検体に
向は超音波ビームを送受信しかつこの送受信が振動子面
とほぼ平行に移動する複数回の連続した走査となるよう
電子走査制御される超音波診断装置において、各アドレ
ス制御回路に対応して設けられ選択された各超音波振動
子に送信駆動パルスを直接出力する送信器と、各アドレ
ス制御回路に対応して設けられ選択された超音波振動子
を介して受信された反射エコーがリミタを介して直接入
力されかつこの反射エコーを増幅して受信信号の処理回
路に出力する前置増幅器と、を備えたことを特徴とする
。

次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。な
お前述した従来の実施例と対応する部材には同一符号を
付し、その説明は省略する。

第５図には、本発明の超音波診断装置の回路構成がブロ
ック図で示されている。本発明の特徴的事項は、各送信
器３８の出力端を対応するアドレス制御回路３０に直接
接続し、更に受信時に受信反射エコーを出力する各アド
レス制御回路３０の出力端をリミタ４０を介して対応す
る前置増幅器４２に直接接続したことにある。

すなわち、各送信器３８の出力端を対応するアドレス制
御回路３０に直接接続することにより、各送信器３８か
ら出力される送信駆動パルスは各アドレス制御回路３０
で選択される一群の振動子１０に直接入力され、これを
励振制御する。従啼て、第４図に示す従来装置のように
、アナログスイッチによる信号電圧の制限を受けないた
め、診断に必要な強さの超音波ビームを送信することが
できる程度にまで送信器３８から出力される送信駆動パ
ルスの信号電圧を高めることができる。

ところで、このような超音波ビームの送信を行うに当た
っては、アドレス制御回路３０で選択された一群の振動
子１０を、第２図に示すように、適当に遅延量の異なる
送信駆動パルスで励振制御する必要がある。このため、
本実施例においては、モニタからキー信号が送信パルス
発生回路４６に入力されると、この送信パルス発生回路
４６は送信位相発生回路３６を駆動し、更に送信位相発
生回路３６から各送信器３８に向は出力される各駆動信
号に対し送信遅延信号制御回路５０において、所定の遅
延処理を施している。これにより、各送信器３８から出
力される送信駆動パルスには適当な遅延が与えられ、ア
ドレス制御回路３０で選択された一群の振動子１０から
、第２図に示すような超音波ビームが送信される。

また前述のように、アドレス制御回路３０の出力端をリ
ミタ４０を介して対応する前置増幅器４２に直接接続す
ることにより、各アドレス制御回路３０で選択される一
群の振動子１０を介して得られる反射エコーは直接リミ
タ４０を介して対応する各前置増幅器４２に入力され、
増幅出力される。

従って、第４図に示す従来装置のように、反射エコーが
前置増幅器４２で増幅される以前にアナログスイッチの
抵抗が等価雑音抵抗として反射エコーに混入し、Ｓ／Ｎ
比を悪化させるという事態を避けることができる。

ところで、アドレス制御回路３０で選択された一群の振
動子１０を介して得られる反射エコーから受信信号を合
成するためには、各反射エコーに送信時と同様な遅延処
理を施さねばならない。このため、本実施例の装置は各
前置増幅器４２で増幅された反射エコーを受信遅延信号
制御回路５２に入力し、ここで所定の遅延処理を施した
後、遅延加算回路２０に入力する。そして、この遅延加
算回路２０は入力される反射エコーから受信信号を合成
し、ＴＶモニタ等へ出力する。

ここにおいて、超音波ビームを送受信する振動子群の選
択は、モニタからのキー信号により作動するアドレス操
作回路４４により各アドレス制御回路３０を制御して行
う。そして、同時に、このアドレス操作回路４４は送信
遅延信号制御回路５０および受信遅延信号制御回路５２
を制御し、選択した振動子群に応じた遅延処理動作を行
わせる。

そして、このような超音波ビームの送受信動作を、第３
図に示すように、振動子を一素子分ずつずらして複数回
連続して行い、振動子面とほぼ平行に移動する複数本の
超音波ビームの送受信をもって、ブラウン管に断層像を
ほぼリアルタイムで表示する。

本発明は以上の構成から成り、次にその作用を説明する
。

まず各アドレス制御回路３０に振動子１０−１〜１０−
８　　を選択させ、これら選択された一群の振動ｆ−１
０−１〜１０−８に向は送信器３８−１〜３８−８から
送信駆動パルスを出力する。これにより、これら一群の
振動子１０−１〜１０−８　　からは第２図に示す超音
波ビームが送信される。ここにおいて、各送信器３８−
１〜３８−８から対応する振動（−１０−１〜１０−８
に向は出力される送信駆動パルスの信号振幅は従来装置
の如く制限されない。

従って、この送信駆動パルスの信号振幅を適切な値に設
定することにより、診断に必要な十分な強さを有する超
音波ビームを送信することができ、十分な感度の受信情
報を得ることができる。

そして、このような超音波ビームの送信により得られる
反射エコーは選択された振動子１０−１〜１０−８　を
介して受信され、リミタ４０−１〜４〇−８を介して対
応する前置増幅器４２’−１〜４２−８へ直接入力され
、ここで増幅される。そして、史に受信遅低信号制御回
路５２を介して遅延加算回路２０に入力され、受信信号
に合成されて、ＴＶモニタ等へ出力される。ここにおい
て、選択された各振動子１０−１〜１０−８　で受信さ
れる反射エコーは直接的に前置増幅器４２に入力され、
ここで増幅されてしまうため、混入する雑音の割合が小
さく、Ｓ／Ｎ比の極めて良好な受信信号を得ることがで
きる。

次に同様な超音波ビームの送受信を振動子１０−２〜１
０−９を選択して行う。このようにして、第３図に示す
ように、振動子を一素子分ずつずらして超音波ビームの
送受波を複数回連続して行い、振動子面とほぼ平行に移
動する複数本の超音波ビームの送受信をもってブラウン
管−Ｆに断層像をほぼリアルタイムで表示する。

ここにおいて、前述したように、送受信される超音波ビ
ームの強さは診断に必要な良好な感度を得る程度に設定
され、また得られる受信反射エコーに混入される雑音を
少なくして良好なＳ／Ｎ比を得ることができるため、ブ
２ウン管上に表示される断層像は極めて感度の高い良好
なものとな４′以上の如く、本発明によれば、配列され
た複数の振動子からアドレス制御回路を用いて励振制御
する一群の振動子を選択することにより、使用する送受
信器および接続ケーブルの数を少な（して小型・軽量化
および操作性を向上させた超音波診断装置において、送
信器から出力される送信駆動パルスを選択された振動子
へ直接入力すること（こｔす、送信駆動パルスの信号振
幅を診断に必要な１−分な感度を得ることができる程度
まで大きくすることができ、また選択された振動子で受
信される反射エコーをリミタを介して直接前置増幅器に
人力することにより、雑音の混入を最少限に抑えてＳ　
／　ｌ’Ｊ比を良好なものとすることができる。この結
果、本発明の超音波診断装置は従来装置の長所を損なう
ことな（、ＴＶモニタ等に非常に優れた感度で断層像を
画像表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波診断装置のブロック図、第２図は
振動子面からの超音波ビームの送受信を説明する説明図
、第３図は振動子面とほぼ平行に移動する複数本の超音
波ビームの走査を示す説明図、第４図は第１図に示す装
置を改良した従来の超音波診断装置のブロック図、第５
図は本発明に係る超音波診断装置の好適な実施例を示す
ブロック図である。１０・・・振動子３０・・・アドレス制御回路３８・・・送信器４０　　・・・　　リ　ミ　タ４２・・・前置増幅器。出願人　アロカ株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

ｉｌｌ配り１１された複数の超音波振動子と、励振制御
する一昨の超音波振動子を選択する複数のアドレス制御
回路と、を有し、選択された一群の振動子を１＋Ｊ＋　
ｋ制御して振動子面から被検体に向は超音波ビー・ノ・
を送受信しかつこの送受信が振動子面とほぼ・ト行に移
動する複数回の連続した走査となるよう電子走査制御さ
れる超音波診断装置において、各アドレス制御回路に対
応して設けられ選択された各超音波振動子に送信駆動パ
ルスを直接出力する送信器と、各アドレス制御回路に対
応して設けられ選択された超音波振動子を介して受信さ
れる各反射−・−シリミタを１して直接入力されかつこ
の反射エコーを増幅して受信信号の処理回路に出、力す
る前置増幅器と、を備えたことを特徴とする４ずイｔ’
＋’　ｎ’、を診断装置。