JPS59101140A - 超音波診断装置 - Google Patents

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】 クタ式超音波診断装置に関する。

第１図（ａ）　（ｂ）は電子セクタ式超音波診断装置の
ビーム偏向方法の原理を模式的に示した図である。探触
子１は′ａ数個（本例では８個）の振動子エレメント１
ａ〜１ｈからなるアレー状振動子にて構成されている。

各ニレメン）１ａ〜１ｈは送信回路および受信回路（図
では省略）を介し可変遅延線２ａ〜２ｈに接続される。

第１図（ａ）　（ｂ）では便宜的に可変遅延線２ａ〜２
ｈの長さが遅延時間を示すものとする。第１図（ａ）で
は各遅ｌｉ線の遅延時間が同一なので送信・ぐルスも各
エレメント１ａ〜１ｈに同時に加わる。また各エレメン
ト１　ａ　−　１　ｈの受波信号も互いに時間遅延がな
く加算される。その結果、超音波ビームは探触子１の面
に対し直角方向に送波されまた受信時も同一方向からの
反射エコーを受波する。

同図（ｂ）においては各振動子エレメント１ａ〜１ｈに
接続された可変遅延線２ａ〜２ｈの遅延時間は２ａが最
も短かく２ｂ，２ｃ・・・２ｈとなるに従って遅延時間
が増加するように設定されている。従って送信時にはエ
レメント１ａが最初に励振され順次１ｂ、ｌｃ・・・１
ｈと励振される。その結果、合成波面は探触子１の面に
対し遅延時間差により決定される特定の角度を持ち、超
音波ビームは矢印の方向に放射される。丑だ受信時には
ｌｈ、Ｉｇ、・・・、１ａの順に一定の時間差を持った
信号が遅延線２ｈ〜２ａより同一位相となるよう加算さ
れるので、同方向からのエコー信号を受信することにな
る。

したがって可変遅延線２ａ〜２ｈの遅延時間差を順次変
化させることにより超音波ビームを扇状に走査すること
が可能である。なお実際の装置ではビーム走査のだめの
遅延時間にさらに電子的な集束を行うための遅延時間差
が加算されるが、公知の技術なのでここでは説明を省略
する。

一方、第１図（ａ）と同図（ｂ）は図から明らかなよう
に超音波ビームの放射方向に垂直な方向のビーム幅即ち
実効的な有効振動子開口が異なり、探触子１の面に対し
直角方向に超音波ビームが放射された場合が最も有効開
口Ａが大きく、ビームの偏向角が大きくなるに従って第
１図（ｂ）に示すように有効開口Ａ′は小さくなる。

すなわち、電子的に集束を行っ／辷アレー振動子のビー
ム形状を集未型凹面振動子のビーム形状で近似するとす
れば工４４点近傍のビーム幅Ｂは次式で表わされる。

また、ａは振動子の有効開口半径、Ｒｉｄ電子的な集束
による波面の曲率半径、ｄは軸上の距離λは超音波の媒
質中の波長を示す。

上記の近似式によりビーム形状を表わすと、集束位置お
よびその後のビームの広がり、即ちビーノ・パターンは
電子的な集束による波面の曲率Ｒよりもむしろ有効開口
半径ａが支配的な・母うメータとなる。従って例えば±
４５°のビーム偏向を行った場合には中心方向に対して
両端では有効開口が′／Ｖ／２倍となり、得られるセク
タ画像の中心方向と両端では集魚位置および分解能が異
ってくる。

このような不都合を無くすための手段として例えば特開
昭５７−１０１７７６号に開示されているようにビーム
の偏向角度に応じて送受信に使用するエレメント数を可
変する方法がある。

即ち第２図（ａ）　（ｂ）に示すようにビームの偏向方
向が探触子ｌの面に対し直角方向即ち中心方向では送受
信に使用するエレメント数を少なくし、偏向角度が大き
くなるに従い段階的に使用するエレメント数を増やして
行く方法である。

なお図中斜線を施したエレメントが〕く受イｉｌｉに使
用されるエレメントである。

このように偏向角に応じて使用するエレメント数を切替
えて行くと全偏向角にわたシはぼ均一なビーム形状即ち
均一な横方向分角７能が得られる。

しかしながら、一般に電子セクタ用探触子は偶数個のエ
レメントで構成されているため、そのエレメント数を２
Ｎ個（Ｎ＝１．２．３・・・）としてビーム偏向角に応
じて使用するエレメント数を切替えて行く場合、ｉｌｌ
＋音波ビームを等測的に探触子中心から放射するために
、エレメント数を２Ｎ　、　２（Ｎ−１）　、２（Ｎ−
２）、・・・個という様に２個ずつ減らして行く必要が
あり、このため有効開口が段階的に和く変化するという
問題があった。

本発明は上記の間（５αを解決するためになされたもの
で、超音波ビームの偏向角度によらず常に有効探触子開
口を一定に・タタつことができ全画面にわたり均一な断
層像の得られる超音波診断装置を提供することを目的と
するものである。

本発明は上記の目的を達成するために、アレー状に配列
された２Ｎ個の超音波振動子を超音波ビームの偏向角度
に応じて使用エレメント数を送受相別に切替える手段を
設け、この切替手段によシ超音波ビームの偏向角度が小
さくなるに従って超音波振動子の使用個数を送受信とも
２Ｎ僧、送信２Ｎ個受信２（Ｎ−１）個又は送信２（Ｎ
−”１）個受信２Ｎ個、送受信とも２（Ｎ−１）個、送
イ１ｉ２（Ｎ−１）個受信２（Ｎ−２）個又は送信２（
Ｎ−２）個受信２（Ｎ−１）個、・・・と順次切替える
ようにしたことを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第３図は本発明の一実施例である超音波診断装置の概略
構成を示す図で、図中第１図及び第２図と同一部分には
同一符号が付されている。

同図において、探触子１の各ニレ２メントｌａ〜ＩＸは
各々送受信回路３８〜３ｘＶＣ接続されておυ、送受信
回路３ａ〜３ｘからの送信パルスによって励振す゛る。

送受信回路３８〜３ｘは外部からの送信トリガパルスＴ
Ｐによっテ送信パルスを各エレメント１ａ〜ＩＸに出力
し、各エレメント１ａ〜ＩＸからの受信信号を加１￥−
器４に供給する。なお、上記送信パルスの出力タイミン
グおよび各エレメント１ａ〜１ｘの受信信号の遅延時間
は送受信回路３ａ〜３Ｘ内で与えられる。

加算器４に供給された送受信回路３ａ〜３Ｘの受信出力
は加算され、対数圧縮増幅器５に供給される。対数圧縮
増幅器５は加算器４からの出力を所定レベルに増幅した
後、その出力を検波回路６に供給する。検波回路６に供
給された対数圧縮増幅器５からの出力は検波されて映像
信号とな９、映像信号増幅器７に供給される。

映像信号増幅器７に供給された検波回路６からの映像信
号はＡＧＣ（自動利得制御）、ＴＧＣ（時間利得制御）
、ダイナミック・レンジ等を適当に施された後、不図示
のモニター装置に出力される。

次に、第４図は第３図に示した送受信回路３ａの構成を
示すブロック図である。尚、送受信回路３ｂ〜３Ｘも第
４図と同様の構成となっている。

まず送信系について説明すると、送信トリガ・ぐルスＴ
Ｐはエレメント選択用の電子スイッチ１３におよび第１
の送受信切換用電子スイッチ９を経由して可変遅延回路
１０に入力される。

可変遅延回路１θではマルチプレクサ１ノからの選択信
号によって所定の遅延時間が付与された後、第２の電子
スイッチ１２および波形整形回路１５を介して送信パル
ス発生回路１６に供給される。送信ノ４ルス発生回路１
６は波形整形回路１５からの送信トリガ・ぐルスＴＰに
よってトリガされ、探触子エレメント１ａに送信ノクル
スを出力して励振させる。

一方、受信系については探触子エレメント１ａによって
受信されたエコー信号は前１メｊｊ’ｉ７幅器８によシ
増幅された後、第１の送受信切替用電子スイッチ９を通
じて可変遅延回路１０に供給される。可変遅延回路１０
に供和された受信信号は送信時と同一の遅延時間が与え
られ、第２の送受信切替用電子スイッチ１２およびエレ
メント選択用の電子スイッチ１３Ｂを経由してバッファ
アンプ１４に供給され、前記加算器４に導かれる。

尚、上記送信切替用電子スイッチ９および１２は連動し
て切替り、図では送信時の切替状態を示す。またエレメ
ント選択用の電子スイッチ１３は閉状態のときこの送受
信回路に接続された探触子エレメントが選択され、開状
態のときはそのエレメントは送受信に関与しない。

したがって、本実施例では必要に応じこのエレメント選
択用電子スイッチ１３の開または閉の状態を送信時と受
信時で別々に制御することによりさらに細かい有効開口
の制御が可能となる。即ち全エレメント数を２Ｎ個とし
て、最大偏向角の時に送受信とも２Ｎ個の振動子エレメ
ント１８〜ＩＸを使用し、偏向角が小さくなるに従い順
次、送信２Ｎ個、受信２（Ｎ−１）個、送受信とも２（
Ｎ−１）個、送信２（Ｎ−１）個、受信２（Ｎ−２）個
、送受信とも２（Ｎ−２）個、・・・と切替える◇ その結果例えば送信２Ｎ個受信２（Ｎ＝１）個のエレメ
ントを使用した場合、音場特性はほぼ送受とも２Ｎ個の
場合と送受信とも２（Ｎ−１）個を使用した場合の中間
的な値が得られる。従って送受信とも２個ずつ使用エレ
メント数を減らして行った場合に比べてより細かい有効
開口制御を行うことができる。

第５図（ａ）　（ｂ）は超音波ビームの偏向角度に対す
る使用エレメント数と有効探触子開口との関係を上記２
つの場合について計算した結果を示す線図で、同図（ａ
）は従来例を示し、同図（ｂ）は上記実施例を示すもの
である。図中実線ｔ１が送信時における使用エレメント
数で、破線ｔ２が受信時における使用エレメント数であ
る。丑だ点線ｔ３が有効開口比を示す線である。両図を
比軟すると第５［ｄ（ｂ）のほうが超音波ビームの偏向
角度に対して有効開口比の変化が少ないことが判る。

したがって、本実施例によればビームの偏向角に応じて
探触子１の振動子エレメント１ａ〜ＩＸの内、両端部の
所定の個数のエレメントに接続される送受信回路のエレ
メント選択用電子スイッチ１３を適宜開状態にすること
により所定の探触子開口を得ることができる。

以上述べたように本発明によれば、アレー状に配列され
た２Ｎ個の超音波振動子の使用個数を超音波ビームの偏
向角度が小さくなるに従って送受信とも２Ｎ個、送信２
Ｎ個受信２（Ｎ−１）個又は送信２（Ｎ−１）個受信２
Ｎ個、送受信とも２（Ｎ−１）個、送信２（Ｎ−ｔ）個
受信２（Ｎ−２）個又は送信２（Ｎ−２）個受信２（Ｎ
−１）個、・・・と順次切替えるようにしたので、超音
波ビームの偏向角度によらず常に有効探触子開口を一定
に制御することができ、全両面にわたって均一な断層像
が得られる超音波診１ノ↑装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は電子セクタ式超晋波診断装置の
超音波ビーム偏向方法の原理を模式的に示した図で、同
図（ａ）は各遅延線の遅延時間が同一の場合の偏向方向
を示す模式図、同図（ｂ）は各遅延線の遅延時間が端か
ら順に異なる場合の偏向方向を示す模式図、第２図（ａ
）　（ｂ）は超音波ビームの偏向角度に応じて使用する
エレメント数を可変する従来のセクタ走査を説明する図
で、同図（ａ）は偏向方向が探触子の面に対して直角方
向の場合を示す説明図、同図（ｂ）は偏向方向が探触子
の面に対して直角方向でない場合を示すルエ明図、第３
図は本発明の一実施例である超音波診断装置の概略ブロ
ック図、第４図は同実施例における送受信回路のブロッ
ク図、第５図（、）　（ｂ）は超音波ビームの偏向角度
に対する使用エレメント数と有効探触子開口との関係を
示す図で、同図（ａ）は従来例による関係を示す線図、
同図（ｂ）は同実施例による関係を示す線図である。 １・・・探触子、１ａ〜ＩＸ・・・振動子、３ａ〜３Ｘ
・・・送受信回路、４・・・加クー器、５・・・対数圧
扁増幅器、６・・・検波回路、７・・・映像信号増幅器
、８・・・前置増幅器、９，１２・・・送受信切替用電
子スイッチ、１０・・・可変遅延回路、１１・・・マル
チプレクサ、１３・・・エレメント選択用電子スイッチ
、１４・・・バッファアンプ、１５・・・波形整形回路
、１６・・・送信パルス発生回路。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アレー状に配列された偶数個の超音波振動子に送信信号
   および受信信号を各振動子毎に所定の遅延時間差をもっ
   て与えることによυ超音波ビームの扇状走査を行う超音
   波診断装置６において、前記超音波ビームの偏向角度に
   応じて前記超音波振動子を送受相別に切替える手段を設
   け、この切替え手段により前記超音波ビームの偏向角度
   が小さくなるに従って前記超音波振動子の使用個数を送
   信時の使用個数と受信時の使用個数との差が常に２個以
   下で、且つ両者の和が順次２個づつ減少するように切替
   えることを特徴とする超音波診断装置。