JPS59222139A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は超音波診断装置、特にアレイ状に配列された超
音波撮動子を用いた電子走査方式の超音電子走査方式の
超音波診断装置には、その目的に応じて超音波ビームを
平行に移動させる方式（リニア走査方式）をビームを扇
形に偏向させる方式（セクタ走査方式）とがある。この
うち、リニア走査方式は、多数の振動子を平面上に配列
して電子スイッチによって駆動される振動子を１個ずつ
切換えて行くことによって超音波探触子（プローブとも
いう）を１個所に固定したまま超音波ビームを平行に走
査するようになっている。この場合、走査線間隔は隣接
する振動子の中心距離に等しいから、振動子が小さい程
走査線間隔も狭くすることができるが、振動子直径が小
さくなると遠距離での指向性が鋪くなり方位分解能が低
下することになる、つまり、鋭い指向性を得るためには
ある程度大きなアパーチャ（駆動されているときの振動
子の直径又は面積）が必要となる。

そこで、従来は第１図に示すように多数個釜べられた振
動子１−１〜１−Ｍを選択スイッチ２によつて、例えば
８個１組として選択し、送信部６によって選択振動子を
同時駆動することによって超音波ビームａを送波し、捷
だ同時に受信部４では１組の振動子から超音波エコーを
受信しながら振動子を選択スイッチ２で１個ずつずらし
て選択して送受信を行なう方式を採用している。この様
な方式によると振動子間隔に対して８倍のアバ−チャを
得ることができるので指向性が向上する。ところで一般
には分解能を向上させるだめに遅延線を使って送受信時
にフォーカスをかける電子フォーカスが行なわれるよう
になっている。例えば送信フォーカスを考えると、第２
図に示すように送信部６からの信号を円弧面すに対応し
た時間差を与えて振動子群１から発射される超音波を凹
面状の合成波面とすることによって送波超音波ビームを
０点で集束させるようにしだものである。また、受信フ
ォーカスは次のようにして行なわれる。すなわち生体内
の１点Ｃから伝般してくる反射波面はまず振動子１−４
又は１−５に到達し、順次遅延された状態で振動子１−
１又は１−８に到達する。これによって各振動子からは
順次遅延した電気信号ｄが発生するが、これらの信号を
そのまま加算しただけでは位相角（距離的）に整合が得
られない。そこで、受信部４では振動子群１で受信した
エコー信号をバッファ回路群４Ａに入力してインピーダ
ンス変換を行ない、次段の遅延素子群４Ｂへ出力する。

遅延素子群４Ｂはそれぞれ異なった遅延時間タップを持
っており、そのタップは次段のアナログスイッチ群４Ｃ
で選択される。このアナログスイッチ群４Ｃは基準信号
発振回路５からの信号ｆ１ｇを入力するアナログスイッ
チコントローラ６によって発生される制御信号りによっ
て制御されている。このようにして選択された信号を加
算器４Ｄによって加算して超音波像信号ｉを得るもので
ある。

前記アナログスイッチコントｒ：１−ラ６からの制御信
号りは受信時のフォーカス点を生体深さに応じて移動さ
せるためにアナログスイッチ群４Ｃを切換えるようにし
たものである。これは、超音波反射エコーは第６図に示
すように深さ方向に応じて近距離領域Ａ、中距離領域Ｂ
、遠距離領域Ｃとした場合、その距離に応じてフォーカ
ス点を移動させることによって全ての領域について分解
能のに示すように先ず基準信号発振圃−５からクロック
信号ｆと超音波繰返し信号に相当する信号ｇでアナログ
スイッチコントローラ６から制御信号りを発生し、各タ
イミング時点Ａａ　、　Ｂａでフォーカス点を各領域に
応じて切換えるようにしている。

この結果第６図に示すように近距離フォーカス点のビー
ムパターンにと遠距離フォーカス点のビームパターン４
及び中間距離フォーカス点のビームパターンｊが各タイ
ミングＡａ、１３ａで切換えられ、太い実線で示すよう
彦ビームパターンが得られる。

尚、第５図はフォーカス点の切換移動を行なわない、１
点フォーカス時のビームパターンを示すものである。

しかしながら、受信フォーカス点移動のために、複数個
の振動子にそれぞれ適当な遅延時間を設定するが、この
とき、遅延素子群のタップ切換による電位変動がノイズ
として発生する。このタップ切換による電位変動の周波
数成分が、受信エコーの周波数成分から決定される受信
部の帯域内にも存在するので、この電位変動の影響が無
視できる大きさに緩和するまで時間が経過した後で々け
れば、当該受信部を受信に供してもタップ切換によるノ
イズが、得られる超音波エコー信号中に混入し、その結
果超音波断層像の画質を著しく低下させてしまうという
問題が生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、タップ
切換によるノイズを速やかに減少させて画質の向上を図
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
するものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するために本発明は複数の超音波振動子
がアレイ状に配列された振動子群の中の隣接する任意の
個数の振動子を一絹として送受信を行ない超音波像を得
る超音波診ｔｌｉｆｉ装置において、被検体の深さに応
じて受信フォーカス点を移動させるだめの遅延素子群と
バッファアンプより成る受信部を並列に複数系統具備し
、該複数系統の受信部を交互又は順次切換えて受信信号
を得る切換回路と、受信部において受信に供していない
期間に受信フォーカス点を移動するため遅延素子群のタ
ップ切換によって生じる電位変動の緩和時間を短縮する
手段とを備えたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

先ず、本発明の基本原理を説明する。

受信時に一走査中の受信フォーカス点を移動し画質の向
上を計ったとき、少ない受信系統でかつフォーカス段数
を増すことが要求される。今、フォーカス段数をＮ、受
信系統数をＭ、−走査時間をＴＲ，一つの受信部の受信
に供されていない時間をＴＮ　、遅延時間の設定に要す
る時間をＴＡ、ノイズの緩和時間をＴＸとすれば、 ＴＮ＝ＴＲＸ（Ｍ−１）／Ｎ≧ＴＡ＋ＴＸ・・曲（１）
となる。（１）式でＴＲを一定で、受信系統Ｍを少なく
、フォーカス段数Ｎを増すためには、一つの受信部の受
信に供されていない時間ＴＮを小さくすればよい。この
ため、ノイズの緩和時間ＴＸを小さくすることを本発明
の基本原理とする。

以下、第７図及び第８図を参照して本発明を具体的に説
明する。

第７図は本発明の一実施例たる超音波診断装置のブロッ
ク図である。同図において前記第２図に示したものと同
一の機能を有するものには同一符号を付す。第２図の構
成と異なる点は、前記受信部４に対して並列に第２の受
信部８を設け、これら受信部４．８の出力を切換える受
信系統切換回路１６を設けている点である。さらに、受
信部４は、第２図の遅延素子群４Ｂとアナログスイッチ
群４Ｃを含む遅延線スイッチ群９とバッファアンプ１１
と前記タップ切換によって生じる電位変動の緩和時間を
短縮する手段たるシャントスイッチＳ１から構成され、
シャントスイッチｓ１の一端は遅延線スイッチ群９七バ
ッファアンプ１１との接続点に接続され他端は接地され
ている。尚、Ｃは受信部の結合容量、Ｒは入力抵抗であ
る。又第２の受信部８も同様に遅延線スイッチ群１０．
シャントスイッチＳ２．バッファアンプ１２　ｅ　結合
容量Ｃ及び入力抵抗Ｒより構成さノする。

尚、検波器１４及びディスプレイ１５は第２図如は示さ
なかったが従来装置にも存在していたものである。また
、制御信号発生回路部１６は送信部６．受信部４，８内
の遅延線スイッチ群９．１０゜シャントスイッチＳ１　
、Ｓ２．　　切換回路１３．検波器１４．ディスプレイ
１５を各々制御する制御信号を発生する。

次に第８図のタイムチャートを参照に加えて本発明の一
実施例装置の動作を説明する。

先ず、あらかじめディスプレイのブランキング期間に制
御信号発生回路部１６からの制御信号によって第２の受
信部８内の遅延線スイッチ群１０が選択され、超音波ビ
ームのフォーカス点が第６図の断層像中のＡ領域に設定
されるよう姉する。

そして設定後、第２の受信部８が受信に供されていると
き、第１の受信部４において、超音波ビームのフォーカ
ス点が断層像中のＢ領域に設定されるようにタップ切換
えが行なわれる。ここで、受信部４．８は受信エコー波
形を充分忠実に検波器１４に伝達できる周波数特性を持
ち、その低減周波数特性は結合容量ｃと入力抵抗Ｒによ
り決まる。

そして、タップ切換時において、遅延線ス・インチ群９
の出力ａに第８図（１）の電位変化が生じると、バッフ
ァアンプ１１の出力ｂは結合容量Ｃ及び入力抵抗Ｒとの
ＣＲの時定数で決する緩和時間で減衰し、第８図（２）
の実線の様になる、次に第１の受信部４を受信に供する
だめ妃切換回路１６が第８図ｇの時点で切換わると、切
換回路１３の出力Ｃは同図（４）の実線の波形となシ、
緩和時間Ｔｘが長いとこれがノイズと６ｐ画質劣化をも
たらす。尚（４）中■〜■は受信エコー波形を示し、■
はタップ切換によるノイズを示す。そこで第１の受信部
４が受信に供されていない間延、シャントスイッチｓ１
を閉じると入力抵抗Ｒが小さくなり、ＣＲの時定数を短
かくすることができ、バッファアンプ１１の出力すと切
換回路１６の出力Ｃは第８図（２１、（４１の破線に示
す波形のように速く定常状態になシ、その結果Ｔｘを短
かくすることができる。この後シャントスイッチＳ１を
用いて受信に備えるが、すでに電位変化は減衰している
のでシャントスイッチＳ１を閉じなか？たときの出力応
答には復帰せず、受信に影響を与えるノイズは生じ々い
。又、シャントスイッチＳ１を閉じている間、受信部の
低域周波数特性は悪化するが、その期間は受イｄに供さ
れてい力いから受信エコーを忠実に伝達でき々くても問
題は々い。第１の受信部４が受信に供されている間に、
第８図の時点りで超音波ビームのフォーカス点がＣ領域
に設定されるように第２の受信部８においてタップ切換
えがなされる。尚第８図（３）は遅延線スイッチ群１０
の出力波形を示している。このような動作を順次０返す
ことにより多段の受信フォーカス点をもった超音波ビー
ムの信号が１回の送信パルス期間に行なえることになる
。このようにして切換回路１３で得られた信号Ｃは検波
器１４で検波され、図示しない従来の回路によって超音
波断層像が得らノ１．ディスプレイ１５で表示される。

この結果、受信に供していない期間にその受信部の周波
数特性をシャントスイッチによ、り制限することにより
、遅延素子群のタップ切換時に生じる電位変動の緩和時
間Ｔｘを短かくすることができる。これにより、タップ
切換による。ノイズを速やかに減少させて画質の良好々
超音波像を得るとともに、受信系統数、−走査時間及び
遅延時間設定に要する時間が同じ場合にはフォーカス段
数を増加することができる。あるいはあるフォーカス段
数を達成するために必要な受信系統数を少なくすること
ができる。

本発明は前記実施例に限定されず種々の変形実施が可能
である。例えば前記実施例では切換回路１６の後段に検
波器１４を設けだが、各バッファアンプ１１．１２の後
段にそれぞり、検波器を設け、画像表示段階で切換回路
を介して選択できるようにしてもよい。

尚、前記実施例はりニアアレイ型振動子を用いたリニア
走査型電子スキャナについての説明であるが、本発明は
セクタ走査型電子スキャナ、二次元アレイ搗動子、又は
環状アレイ振動子を使用したものであって受信フォーカ
ス法を採用したもの全てに適用できるものであることは
言う迄もない。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば受信時に被検体の深さに応
じて複数段にフォーカス点を切換移動する場合のタップ
切換ノイズを速やかに減少させて画質の良好な超音波画
像を得ることのできる超音波診断装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子スキャン方式の超音波診断装置にお
ける走査方法を説明するだめの概略図、第２図は従来の
送受信フォーカス機能を有する超音波診断装置のブロッ
ク図、第６図は超音波断層像の一例を示すパターン図、
第４図は第２図の装置の動作説明のためのタイムチャー
ト、第５図及び第６図は電子フォーカス法によって得ら
れるビームパターン図、第７図は本発明装置の一実施例
ブロック図、第８図は動作説明のだめのタイムチャート
である。 １・・・撮動子群、　　２・・・スイッチ群、　　６・
・・送信部、　４・・・第１の受信部、　８・・・第２
の受信部、９゜１０・・・遅延線及孤スイッチ群、　　
１ろ・・・切換回路、　１６・・・制御信号発生回路部
、　Ｃ・・・結合容量、　Ｒ・・・入力抵抗、Ｓｌ、Ｓ
２・・・シャントスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の超音波振動子がアレイ状に配列された振動子群の
   中の隣接する任意の個数の振動子を一組として送受信を
   行ない超音波像を得る超音波診断装置において、被検体
   の深さに応じて受信フォーカス点を移動させるだめの遅
   延素子群とアナログスイッチ群とバッファアンプより成
   る受信部を並列に複数系統具備し、該複数系統の受信部
   を交互又は順次切換えて受信信号を得る切侯回路と、受
   信部において受信に供してい々い期間に受信フォーカス
   点を移動するため遅延素子群のタップ切換によって生じ
   る電位変動の緩和時間を短縮する手段とを備えたことを
   特徴とする超音波診断装置。