JPS59171542A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPS59171542A
JPS59171542A JP4615683A JP4615683A JPS59171542A JP S59171542 A JPS59171542 A JP S59171542A JP 4615683 A JP4615683 A JP 4615683A JP 4615683 A JP4615683 A JP 4615683A JP S59171542 A JPS59171542 A JP S59171542A
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JP
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ultrasonic
delay
transducer
signal
multiplier
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JP4615683A
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実森 彰郎
伸一 黒田
隆昭 前川
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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】 この発明は、セクタ走査(5ector scanni
ng )を行う超音波診断装置に関するものである。
第1図は従来の装置を示すブロック図で、図において(
1)は被検査体、(2)は探触子、(3)は制御回路、
(4)は遅延回路、(5)はドライバ(driver 
)群、(6)はプリアンプ(pre −amp )群、
(カは遅廷回路群、(8)は加算回路、(9)は信号処
理回路、fl、0)はアナログディジタル変換器(以下
ADCと略記する)、(1υはメモリ、α力はアドレス
カウンタw(wは畳込み用の意味)、(13)はアドレ
スカウンタR(Rは読出し用の意味)、(I41はディ
ジタルアナログ変換器(以下DACと略記する)、I1
5)はテレビジョン(以下Wと略記する)モニタである
探触子(2)から出力される超音波ビームの指向方向を
所定のセクタ内で走査しながら、被検査体から反射され
るエコーを受信し、これをデータ処理してTVモニタu
51で表示する超音波診断装置は従来よく仰られている
ので、その一般的な説明は省略する。
図に示す例では超音波ビームのセクタ走査には、いわゆ
るフェイズドアレイ(phased array)ノ原
理が用いられている。
探触子(2)は沙数個の超音波トランスデユーサの配列
から構成されているが、その指向特性αθ)はG(θ)
=D(θ)・A(θ)−−−−−一■で表わされること
はよく仰られている。但し、簡単のため、指向特性G(
θ)は1つの平面内の特性を表しく立体的な特性ではな
い)、D(θ)は個々のトランスデユーサの指向特性で
あって、仮に個体の指向特性と称し、上記複数個のトラ
ンスデユーサは全部はぼ同一の指向特性を有するものと
する。A(θ)は配列の指向特性であって、無指向性の
トランスデユーサを配列したと仮定したとき配列のため
に生ずる指向特性である。
第2図は実際に用いられているトランスデユーサ(周波
数訃25ME1.素子の幅0・4m)を、人体と音速が
類似している水の中に入れ、その指向特性D(θ)を実
測した値を示す。
配列の指向特性A(θ)は配列されて・いるトランスデ
ユーサ(二与える信号位相じよって定められることはフ
ェイズドアレイの原理Cニオいてよく知られている。
第3図は指向方向θと信号遅延の関係を示す図で、(2
01) 、 (202) 、 (203)−はそれぞれ
トランスデユーサで、中心距離dを保って配列されてい
るとすれば、θ方向への伝播距離差Nは互に隣接するト
ランスデユーサ間で△A7dsinθとなり、この媒体
内の超音波の速度をCとすれば、遅延時間△tはΔを一
ΔA/C−dsinθルーーー■となる。各トランスデ
ユーサ(201) 、 <202) 、 (203)に
入力する電気信号(二対し、△tを打消すような相対遅
延を与えてやれば、各トランスデユーサからの出力はθ
方向で互に同位相でN畳してこの方向の強度が最も大き
くなる。
第4図は第1図の遅延回路群(4)とドライバ群(5)
の′$i成を示すブロック図で、第1図と同一符号は同
一部分を示し、探触子(2)がトランスデユーサ(20
1) 、 (’202) −一−(231) 、 (2
32)の32個のトランスデユーサから構成され各トラ
ンスデユーサζ二対応してそれぞれドライバ(501)
 、 (502) −−−(531) 。
(532)が設けられ、同一電気信号が遅延回路群(4
)5二並列に入力され、それぞれ異なる遅延を受けて出
力することを示している。但し32個の遅延回路(40
1) 、 (402) −−−(431) 、 (43
2)における遅延は固定なものではなく、制御回路(3
)C二よって、θ(二従い■式のΔtに対応するよう制
御される。
第5図は第1図のプリアンプ群(6)と遅延回路群(7
)の構成を示すブロック図で、第1図及び第4図と同一
符号は同一部分を示し、この実施例では同一のトランス
デユーサ<201) 、 (202)−−一(231)
 。
(232)を超音波の送受信に共用した場合を示す。
(601)〜(632)は各プリアンプ、(701)〜
(732)で示す各遅延回路の遅延量は制御回路(3)
から制御されることは遅延回路(401)〜(432)
の場合と同様である。
第6図は第5図の回路の動作を示す波形図であって、横
軸は時間を示し、Aはトランスデユーサの配列の線に対
し直角方向から到来する音波に対する信号、Bはθ方向
から到来する音波に対する信号で第6図(ml・は各ト
ランスデユーサの出力点の信号の時間関係、同図tb+
は遅延回路群(力の出力点での時間関係、同図(clは
加算回路(8)の出力を示す。
第3図乃至第6図で説明した事項はフェイズドアレイの
原理として従来よく知られている所である・が、制御回
路(3)の制御によって走査できるのはα)式のA(θ
)だけであって、D(θ)は第2図に示す特注のまま変
化せず、G(θ)=D(θ)・A(θ)であるから、A
(θ)をどのように変化しようとD(θ)の小さな範囲
には超音波ビームの走査を行うことができず、たとえば
第2図でD(θ)の0.5になるθは±40である。
加算回路(8)の出力は信号処理回路(9) i二よっ
て振幅圧縮される。振幅圧縮にはたとえば対数増幅器が
用いら、れ信号の夕“イナミツクレンジを縮小してAD
C(to)、 ) モIJ ul) 、 DAC(14
)TVモ= タu5N=おける信号の処理が楽ノーなる
ように処理する。
信号処理回路(9)の出力はADC,uOlでディジタ
ル信号に変換され、制御回路(3)で制御する方位角θ
とエコー位置(送信からエコー受信までの遅れ時間)に
対応するアドレス信号がアドレスカウンタWG2+から
与えられ、そのアドレス位置においてメモリ叩に曹込ま
れ、TVモニタu51の走査(二対応したアドレスがア
ドレスカウンタR(13)から与えられてメモリαυか
ら信号が読出され、OAC+141 +二よりアナログ
信号に変換されてTVモニタu9で表示される0以上の
ようにしてTVモニタ(151の表示は被検査体(1)
の断層諌に対応したものとなる。
オフ図はTVモニタUSの表示と被検査体の内部組織を
示す図で第1図と同一符号は同一部分を示し、オフ図(
alはTVモニタ(15)の表示、同図(b)は被検査
体の実際の新聞を示す。
従来の装置は以上のように動作するので、超音波ビーム
の指向特性G(θ)は個体の指向特性D(θ)(二よっ
て制限され、走査範囲を大きくすることができす、中央
部(θ−0方向)の超音波ビームの強さと周辺部(走査
範囲の端の部分)における超音ビームの強さの比は相当
著しく、この比が送信受信に2亜に作用し、エコーの受
信感度はG2(θ)−D2(θ):A2(θ)に比例す
るため中央部と周辺部にコントラストの差を生じ、TV
モニタ(151の表示が見づらいものとなるという欠点
があった0また、遅延回路群(41、(力の各遅延回路
はアナログ信号を遅延するものであるため、災、際には
遅延線を使用するが、遅延線C:おいては信号の減衰が
ともない、その減衰は遅延時間が大きくなる程太きい。
また、り式から容易に理路できるようにθが大きくなる
と1tAiするトランスデユーサ間の相対遅延時間△t
を大きくせねばならず、したがって遅延回路群(4) 
、 (71の各遅延線の遅延時間を大きくせねばならず
、そのため減辰が大きくなり、D(θ)(二よる感度低
下と相俟って、θの大きな方向における感度低下と、配
列の指回特FIEA(θ)の劣化(ひいてはG(θンの
劣化)を生ずる・指間%曲G(θ)の劣化は、診断装置
の方位分解能などの基不特性を劣化することC二なる。
すなわち、従来の超音波診断装置は以上のように走互角
i1 により感度が異なり、また大きな角度の部位では
方位分解能が低下するなどの欠点があつた〇 この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、角度θに合せて各トランスデユ
ーサから加算回路C二到るまでの回路(以下各チャネル
という)の利得を制御し、遅延線による遅延時間に関係
なく、加算回路の入力点では各チャネルの信号撮幅を同
じようにすることにより、θが大きな吻合にも、特性の
劣化かなく、適切な診断が可能な、超音波診断装置を提
供することを目的としている。
以下、図面についてこの発明の実施夕1)を説明する。
第8図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、第1
図と同一符号は同−又は相当部分を示し、(161は遅
姉回路群(力の各遅延回路の各出力を、それぞれ制御回
路(3)からの制#C二よって可斐利得増幅を行う乗算
器群である。
第9図は第8図の・21 、 (3) 、 t6) 、
 (7) 、 t8) 、 061の部分の4チャネル
分を示すブロック図で、第5図と同一符号は同一部分を
示し、(161)〜(164)はチャネルごと(二設け
られた乗卑器である。第10図は乗算器(161)の構
成例を示すブロック図であって、(171)はROtV
I、  (181)は乗算型DACである。制御回路(
3)から入力される角度情報をアドレスとしてROM(
171)からは乗数を表すディジタル数に□(θ)が読
出され、乗算型DAC(181)に入力される0また遅
延線(701)の出力(仮(二V□とする)はこのDA
C(181)の基準電圧として入力されるので、DAC
(181)の出力は’VIKI (θ)となる。
第11図はトランスデユーサの配列面の法線に対し角度
θから音阪が到来する場合を示す図で、さき(ニオ3図
(二ついて説明した事項から容易に理解できるように、
各トランスデユーサの出力電気信号は第12図に示すと
おりになる。第12図の横軸は時間tで、[司図(al
 + (bl l (cl + Uはそれぞれトランス
デユーサ(201) 、 (202) 、 (203)
 、 (204)の出力を示す。したがって、遅延?N
(701) 、 (702) 、 (703) 。
(704)の与える相対遅砥量をそれぞれt4−3Δt
t −2ΔtXt2=Δt1 t□−0(但しΔt =
 d 5inO/C一一−(f2J )とすれば、各遅
延線(701) 、 (702) 、 (703,)。
(704)の出力点での電圧波形はそれぞれ第13図(
田。
(bl 、 (cl 、 を山に示すようになり、位相
は揃うが、遅延線で多く遅延した信号は多く減衰して、
第13図(a)〜(dlに示すとおり(二振幅は互(二
異なるものとなるO 乗算器(161)〜(164)はその出力点における信
号レベルを同一にして第12図C:> l (bl l
 tc+、 + を山に示すようにするために、第13
図:(a) 、 (bl 、 (c) 、 (dlに示
す信号C二それぞれに、(θ)、に2(θ)、、に3(
θ)+に4(θ)の数値を乗算する。
但し、第11図C:示す例(二おいてトランスデユーサ
(204)が終端C二位置するトランスデユーサであれ
ば、θに関係なくt□−0であるからに4(θ)はθ(
二量体のない定式となる。
K□(0) 、 K2(θ)、−m−等の値は(4)式
と遅延線の単位遅延時間当りの減衰量等から容易に決定
することかでき、かつ個体の指向特性L)(θ)に対す
る補正をも含めてに1(θ)、に2(θ)、−m−等の
値を決定しROM (171) 、 (172) 、 
−−−(但しく172)以下は図示せず)に設定してお
くことは容易である。
なお、上記実施例では、乗算回路群(I6)を遅延回路
群(力と加算回路(8)との間C二股けたが、プリアン
プ群(6)の直前又は直後でもよい。またプリアンプに
乗算機能を兼ね持たせてもよい。
以上のよう(二、この発明によれば、各チャネルの利得
をθに従って変化させるよう(二したので、θが大きく
なっても、特性の劣化がなく、適切な診断を可能とする
診断装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の装置を示すブロック図、第2図は個体の
指向特性の実測図、第3図は指向方向θと信号遅延の関
係を示す図、第4図は3・1図の遅延回路群とドライバ
群の構成を示すブロック図、第5図は第1図のプリアン
プ群と遅延回路群の構成を示すブロック図、第6図は第
5図の回路の動作を示す波形図、オフ図はTVモニタの
表示と被検査体の内部組織を示す図、第8図はこの発明
の一実施例を示すブロック図、第9図は第8図のうちの
受信関係の回路を4チャネル分だけ示すブロック図、第
10図は栄′弾器の栴成例を示すブロック図、第11図
はトランスデユーサの配列と到来音波の関係を示す図、
第12図は第11図の各トランスデユーサの出力信号を
示す図、第13図は第12図C:示す信号の遅延線出力
端における波形を示す図、第14図は第12図C:す信
号の乗算器出力端における波形を示す図である。 (2)・・・探触子、(201)〜(232)・・・各
トランスデユーサ、(3)・・・制御回路、f4) 、
 (7)・・・それぞれ遅延回路群、(5)・・・ドラ
イバ群、(6)・・・プリアンプ群、(701)。 (702) 、 (703) 、 (704)・・・各
チャネルの遅延線、(8)・・・加算回路、(1印・・
・乗鼻器群、(161) 、 (162) 、 (IB
(164)・・・各チャネルの乗算器。 なお、各図中同一符号は同−又はf目当部分を示す0 代理人  葛 野 信 − 第6図 (a02)      二             
          = ′    (202)   
”(b32)        ’    ″(632)
  ″第7図 第11図 第12図 第13図 第14図 d−一一一一一先一 手続補正書(自発ン 特許庁長官殿 1、事件の表示   h′願昭58−”46156号2
、発明の名称 超音波診断装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所     東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称  (601,)三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4代理人 (1)明細誓の特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する
。 7、添付誉類の目録 tl+訂正した特許請求の範囲 ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・ 1通 (以上う別紙 2、特許請求の範囲 複数個の超音波トランスデユーサを配列し、各超音波ト
ランスデユーサを駆動する電気信号源の相対的遅延をそ
れぞれ制御し、かつ各超音波トランスデユーサから出力
する電気信号の相対的遅延をそれぞれ制御した後これら
を加算して合成受信信号とすることによって配列の指向
特性を変化して、超音波ビームによるセクタ走査を行う
超音波診断装置において、上記各超音波トランスデユー
サから出力する電気信号がそれぞれ増幅遅延されて7I
Ill算されるまでの各チャネルの信号に対し、各チャ
ネルを遅延するための装置によって各チャネルの信号の
受ける減衰と、当該指向方向による個体の指向特性によ
るトランスデユーサの感度低下とを補償する各乗算器と
、この各乗算器の乗数を上記配列の指向特性の変化に同
期してそれぞれ変化する手段とを備えたことを特徴とす
る超音波診断装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 個体の指向特性が互に同一である複数個の超音波トラン
    スデユーサを配列し、各超音波トランスデユーサを駆動
    する電気信号源の相対的遅延をそれぞれ制御し、かつ各
    超音波トランスデユーサから出力する電気信号の相対的
    遅延をそれぞれ制御した後これらを加算して合成受信信
    号とすることによって配列の指向特性を変化して、超音
    波ビームによるセクタ走査を行う超音波診断装置におい
    て、上記各超音波トランスデユーサから出力する電気信
    号がそれぞれ増幅遅延されて加算されるまでの各チャネ
    ルの信号(二対し、谷チャネ ルを遅延するための装置
    によって各チャネルの信号の受ける減衰と、当該指向方
    向C二よる11M体の指向特性によるトランスデユーサ
    の感度低下とを補償する各乗算器と、この各乗算器の乗
    数を上記配列の指向特性の変化に同期してそれぞれ変化
    する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
JP4615683A 1983-03-18 1983-03-18 超音波診断装置 Granted JPS59171542A (ja)

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