JPS5943170B2 - 超音波送受波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波送受波装置、特にセクタ走査超音波ビー
ムを放射する超音波送受波装置の改良に関する。

被検体中に放射される超音波ビームの反射エコーに基づ
いて生体組織を観察する超音波診断装置が周知であシ、
超音波ビームを所定の断層面に沿つて走査することによ
Ｖ）Ｂモード像を表示することができ、極めて迅速に多
種類の診断情報を得ることができる。

前述した超音波ビームの走査方式として、単一超音波ビ
ームを放射する探触子を手動または機械的に操作する方
式と、探触子を固定しておき探触子内に配列された複数
の振動素子を電子的に制御することにより高速度で走査
する方式とがあわ、後者の電子走査型探触子は走査速度
が速く実時間で生体組織を観察できるという利点から、
広範囲に用いられている。電子走査型探触子は、通常の
場合、リニア走査方式とセクタ走査方式とに種別され、
比較的広い範囲に分布している臓器等を観察するために
は、後者のセクタ走査方式が好適である。特に心臓の動
きを実時間で観察する場合、実効観測長は最低１０ｃｍ
程度必要となり、従来のリニア走査方式では、このよう
な長さの探触子を使用すると肋骨の影などによシ良好な
断層像を得ることができないという問題があわ、小さい
超音波ビーム放射面から広い放射角度内に拡散するセク
タ超音波ビームが得られるセクタ走査方式の探触子が好
ましい。第１図には従来のセクタ電子走査型探触子が示
され、被検体１０に密接された探触子１２からは被検体
１０中に所定の放射角度１００で超音波ビーム２００が
放射される。従つて、第１図のセクタ電子走査型探触子
によれば、隣接する肋骨の間から超音波ビーム２００を
心臓に向つて放射することができ、比較的広い範囲の生
体組織を鮮明な画面で表示することが可能となる。しか
しながら、第１図の従来装置はセクタ走査超音波ビーム
２００を得るために、送受波タイミング毎に探触子１２
内の複数の振動素子に正確な遅延制御を行わなければな
らず、このための回路構成が極めて複雑となるという欠
点があつた。

また従来のセクタ電子走査型探触子では、各振動素子か
ら放射される遅延時間の異なる超音波信号間に干渉が生
じ、指向特性に別の方向で第２主極が生じるという問題
があり１この第２主極を小さくするためには、振動素子
の配置間隔を小さくし、あるいは超音波励振周波数を低
くしなければならず、この結果、反射エコーの分解能に
制約が加えられるという欠点があつた。更に従来装置で
は、第１図に示されるように、放射角度１００の原点が
探触子１２の放射面中央に設定されているので、放射面
の近傍には斜線を施した観測不可能な領域３００が生じ
るという欠点があつた。従来の他の改良されたセクタ電
子走査型探触子として、第２図のごとき凹面探触子ある
いは第３図のごとき凸面探触子等の弧状放射面を有する
探触子が提案されている。

これらの従来装置によれば、振動素子１４−１〜１４−
ｎ自体が凹面あるいは凸面状に等間隔で配置されている
ので、第１図のような各振動素子毎に異なる遅延時間を
付与する必要がなく簡単な制御回路によりセクタ超音波
ビーム２００を得ることが可能となる。しかしながら、
この弧状探触子に卦いては、各超音波ビームが全て円弧
の法線方向に向かうので、ビーム間隔が比較的広くなＤ
、特にセクタ走査超音波ビームの先端部に於いてはビー
ム間隔が著しく拡大し、この部分における分解能が著し
く低下するという問題が生じていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目
的は簡単な構造で分解能の高い改良された超音波送受波
装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は弧状に等間隔で配
列された複数の振動素子を有し被検体中にセクタ走査超
音波ビームを放射する探触子と、前記振動素子を２以上
の振動素子を有する任意組合せの複数組に組分けし各組
に対して異なる超音波ビーム指向特性を有する複数回の
超音波ビーム送受波作用を行わせる送受波制御回路と、
を含むものであり、簡単な制御作用によつてセクタ走査
面に密な間隔の超音波ビームを均一に放射して良好な分
解能の画像を得ることができる。

本発明において、送受波制御回路は各セクタ走査超音波
ビームのビーム延長線が探触子の弧状中心に一致するも
のと仮想して超音波ビーム受波信号を表示部へ供給する
ことによ奴表示部の掃引制御を著しく簡素化することが
できる。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第４図には本発明に好適な凸面状に配列された複数の振
動素子を有する探触子卦よびその超音波ビームが示され
、また第５図には第４図の探触子に本発明に係る超音波
ビーム送受波作用を行わせる送受波制御回路の実施例が
示されている。

第４図から明らかなように、探触子にはＰＺＴ等の電気
音響変換素子から成るほぼ矩形状の振動素子１４−１〜
１４−ｎが凸面状に等間隔で配列されている。探触子の
超音波ビーム送受波作用は第５図の送受波制御回路によ
り制御され、各振動素子１４−１〜１４−ｎには送信回
路１６−１〜１６−ｎから送信信号が供給される。送信
回路１６−１〜１６−ｎにはそれぞれ遅延トリガ回路１
８−１〜１８−ｎが接続され、各遅延トリガ回路１８−
１〜１８−ｎはコントロール回路２０によりそれぞれの
遅延時間が設定制御されている。送受波制御回路の送信
系統は以上の構成から成り、コントロール回路２０によ
ジ選択された所望の振動素子１４に所定遅延時間の送信
信号が供給されることとなる。一方、振動素子１４によ
り受波された反射エコーの受信作用を行うために、各振
動素子１４−１〜１４−ｎには受信切換回路２２−１〜
２２−ｎが接続され、各受信切換回路２２−１〜２２−
ｎは前記コントロール回路２０からの制御信号によ幻そ
の受信作用が制御されている。

各受信切換回路２２−１〜２２−ｎには遅延回路２４−
１〜２４−ｎが接続され、更に各遅延回路２４−１〜２
４−ｎの出力は受信回路２６を介して図示しない表示部
に受信信号として供給される。第５図の送受波制御回路
により、前記振動素子１４は２以上の振動素子を有する
任意組合せの複数組に組分けされ、図示した実施例にお
いては、各振動素子１４は４個ずつの素子に組分けされ
る。

そして、各振動素子組に対しては超音波ビーム送受波タ
イミング毎に送受波制御回路から異なる超音波ビーム指
向特性を有する複数回の超音波ビーム送受波作用が行わ
れる。以下に第４図の超音波ビームを参照しながら、本
発明に係る送受波作用を詳細に説明する。

図示した実施例において、４個ずつの振動素子１４から
成る各組には５回ずつの超音波ビーム送受波作用が行わ
れる。第４図の実線で示される超音波ビームのうち４０
０−１〜４００−ｎは振動素子１４−１〜１４−ｎが形
成する円弧の法線方゜向に向かう基本超音波ビームを示
し、この基本超音波ビームは各組を形成する４個ずつの
振動素子１４に相互間遅延時間のない共通の送信信号を
供給することにより得られる。第１の基本超音波ビーム
４００−１は振動素子１４−１〜１４−４に同一の送信
信号を供給した場合に得られ、同様に基本超音波ビーム
４００−２は振動素子１４−２〜１４−５に同一の送信
信号が供給された場合に得られる。本発明に訃いては、
各基本超音波ビーム毎に少なくとも１本の補助超音波ビ
ームを放射することを特徴とする。

図示した実施例において、各基本超音波ビーム４００に
対して４本の補助超音波ビーム５００，６００，７００
｝よび８００が放射される。

基本超音波ビーム４００と各補助超音波ビーム５００，
６００，７００および８００はそれぞれ異なる超音波ビ
ーム指向特性を有し、前述した第５図のコントロール回
路２０によ幻各送受波タイミング毎に選択された４個の
振動素子に遅延トリガ回路１８にて異なる遅延時間を与
えることにより、前述した異なる超音波ビーム指向特性
を有する補助超音波ビームを得ることができる。例えば
、基本超音波ビーム４００−１に対して時計方向にある
補助超音波ビーム５００−１は振動素子１４−１〜１４
−４に素子１４−４，１４−３，１４−２，１４−１の
順に増加する遅延時間を有する送信信号が供給されたと
きに得られ、また補助超音波ビーム６００−１は前記遅
延時間差が小さい送信信号の供給により形成される。一
方、基本超音波ビーム４００−１より反時計方向にある
補助超音波ビーム８００−１は振動素子１４−１〜１４
−４に素子１４−１，１４−２，１４−３，１４−４の
順に増加する遅延時間の送信信号が供給されたときに得
られ、また補助超音波ビーム７００−１はこの遅延時間
差を少なくすることにより得ることができる。以上のよ
うにして、第４図の破線で示されるように各基本超音波
ビーム４００毎に４本の補助超音波ビーム５００，６０
０，７００，８００を形成することにより１セクタ走査
面に密な間隔の超音波ビームを均一に放射して極めて分
解能の高い反射エコーを得ることができる。

この反射エコーはコントロール回路２０によね選択され
た受信切換回路２２から遅延回路２４を通つて受信回路
２６に供給され、図示しない表示部に受信信号を供給す
る。前述した遅延回路２４による遅延時間はそれぞれ対
応する送信時の遅延時間と同一に設定され、第４図に示
されている超音波ビームの方向に受信特性を設定するこ
とができる。以上のようにして、１番目の組すなわち振
動素子１４−１〜１４−４を異なる超音波ビーム指向特
性で５回送受波作用を行い、超音波ビーム５００−１，
６００−１，４００−１，７００−１，８００−１で示
される５本の超音波ビームを走査した後、コントロール
回路２０により２番目の組すなわち１４−２〜１４−５
までの振動素子組が選択され、順次１番目と同様の異な
る指向特性の超音波ビーム送受波作用が行われる。

以上のようにして、第４図から明らかなように、基本超
音波ビームに対して５倍の密度で超音波ビーム送受波作
用を行うことができ、極めて高い分解能の画像を得るこ
とが可能となる。

第５図の受信回路２６訃よびこれに接続される表示部は
詳細には図示されていないが、周知のＣＲＴ等から成る
表示器により形成することができる。

表示部の掃引作用は第４図に示される超音波ビーム放射
特性と同一にすることによ幻実時間で正確な画像を形成
することができるが、第４図のような超音波ビーム軌跡
を表示部上に形成するためには複雑な掃引制御作用を必
要とし、表示部の簡略化を行うために第６図に示される
ような仮想超音波ビーム掃引による表示を行うことが好
ましい。第６図は第４図の補助超音波ビーム５００，６
００，７００，８００をそれぞれのビーム延長線が探触
子の弧状中心０に一致するものと仮想して、超音波ビー
ム受波信号を処理するものである。第６図の処理特性に
よれば、実際の生体組織と画像とは若干の相違を生じる
が、制御回路を著しく簡略化することができ、簡単な構
成の超音波診断装置を得るために好適である。図示した
実施例では、選択された各振動素子組毎に５回の超音波
ビーム送受波作用が行われているが、送受波作用の回数
は任意に設定することが可能であり、所望の分解能を得
ることができる。

また各超音波ビームの走査順序も任意に設定することが
でき、例えば、最初に全基本超音波ビームの走査を行つ
た後、順次補助超音波ビームを走査することも可能であ
る。な卦前述した各実施例は凸面状の探触子に基づいて
説明したが、凹面状の探触子においても同様の超音波ビ
ーム送受波作用を得ることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、少ない振動素子
数で高密度のセクタ走査画像を得ることができ、また振
動素子励振回路も従来の電子走査方式に比較して著しく
簡略化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子走査型探触子を用いたセクタ走査方
式の一例を示す概略説明図、第２図は従来の凹面状探触
子を用いた超音波ビームを示す概略説明図、第３図は従
来の凸面状探触子を用いた超音波ビームを説明する概略
説明図、第４図は本発明に係る超音波送受波装置に好適
な凸面状探触子卦よびその超音波ビームを示す概略説明
図、第５図は第４図に好適な超音波送受波制御回路の好
適な実施例を示すプロツク回路図、第６図は本発明に好
適な表示作用の一例を示す仮想超音波ビームを示す説明
図である。 １４−１〜１４−Ｎ．．．．．．振動素子、１６−１〜
１６−ｎ・・・・・・送信回路、１８−１〜１８−ｎ・
・・・・・遅延トリガ回路、２０．・・．．．コントロ
ール回路、２２−１〜２２−Ｎ．．．．．．受信切換回
路、２４−１〜２４−ｎ・・・・・・遅延回路、２６・
・・・・・受信回路、４００−１〜４００−ｎ・・・・
・・基本超音波ビーム、５００−１〜５００−ｎ・・・
・・・補助超音波ビーム、６００−１〜６００−Ｎ．．
．．．．補助超音波ビーム、７００−１〜７００−ｎ・
・・・・・補助超音波ビーム、８００−１〜８００−Ｎ
．．．．．．補助超音波ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弧状に等間隔で配列された複数の振動素子を有し被
   検体中にセクタ走査超音波ビームを放射する探触子と、
   前記振動素子を２以上の振動素子を有する任意組合せの
   複数組に組分けし各組に対して異なる超音波ビーム指向
   特性を有する複数回の超音波ビーム送受波作用を行わせ
   る送受波制御回路と、を含むことを特徴とする超音波送
   受波装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、送受波制御
   回路は各セクタ走査超音波ビームのビーム延長線が探触
   子の弧状中心に一致するものと仮想して超音波ビーム受
   波信号を表示部へ供給することを特徴とする超音波送受
   波装置。