JPS6031739A - 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】 産業上の利用分野 本発明は超音波診断装置、特に超音波ビームを送受信し
て被検体の診断を行う超音波診断装置に関する。

背景技術 探触子から被検体内に超音波ビームを送受信し被検体内
から反射されるエコー信号に基づいて所望の生体組織を
画像表示する超音波診断装置が周知であり、超音波診断
装置の探触子は、複数の配列された振動素子を有し、探
触子内の各振動素子は、順次励振されて超音波ビームを
送受信する。

そして、超音波診断装置においては、超音波ビームの指
向性を改善するために、送信時フォーカスシステム及び
受信時フォーカスシステムが設けられており、送信時フ
ォーカスシステムによす、各振動素子の送信トリガを少
しずつ遅延させ送信された超音波ビームの波面を集束点
で一致させることができ、更に受信時フォーカスシステ
ムにより、集束点から各振動素子に反射されるエコー信
号をその位相がそろうように遅延させることができる。

この位相のそろったエコー信号は、適切に加算された後
、所定の画像表示に使用されることとなり、第１図には
、線形加算を行う従来の超音波診断装置が示されている
。

Ｎ＞　１図において、探触子１０は、Ｎ個の配列された
振動素子１２−１〜１２−Ｎを有し、該振動素子１２−
１〜１２−Ｎからのエコー信号１００−１〜１００−Ｎ
は、線形加算回路１４で線形加算きれた後、所定の画像
表示に使用される。しかしながら、エコー信号を線形加
算した場合には・配列型振動素子の素子間隔に起因して
サイドローブ（副ローブ）が生じ、このサイドローブに
より、診断側作中に虚像が生じるという問題があった。

そこで、サイドローブを減少させるために、エコー信号
を非線形加算させる装置が提案され、第２図には、非線
形加算を行う従来の超音波診断装置が示されている。

第２図において、探触子１０と線形加算回路１４との間
には、振動素子１２−１〜１２−Ｎに対応して非線形変
換回路１６−１〜１６−Ｎが設けられている。そして、
振動素子１２−１〜１２−Ｎからのエコー信号１００−
１〜１００−Ｎは、それぞれ、非線形変換回路１Ｇ−１
〜１６−Ｎで非線形変換された後、線形加算回路１４に
供炸されて線形加算され、非線形変換回路１６−１〜１
６−Ｎ及び線形加算回路１４により、振動素子１２−１
〜１２−Ｎからのエコー信号１００−１〜１００−Ｎは
非線形加算されることとなる。

従って、第２図の装置によれば、振動素子１２−１〜１
２−Ｎからのエコー信号１００−１〜１００−Ｎが非線
形加算されるので、超音波ビーム（主ビーム）を細くす
ることができ、かつサイドローブを抑圧することができ
る１、シかしながら、同時に送信する振動素子の数と同
数の非線形変換回路が必要となり、このため、装置が大
型化し、高価格になるという欠点があった。更に多数の
非線形変換回路があるため、該非線形変換回路により、
ノイズが増加するという欠点があった。

発明の目的 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものでちり、そ
の目的は、線形、非線形を適切に組み合わせることによ
り、サイドローブを抑圧し、かつ主ビームを細くシ、指
向性を改善して方位分解能を向上させることができ、更
に非線形変換回路の個数を減少させ、装置の小型化及び
低価格化を達成することができる超音波診断装置を提供
することにある。

発明の（１ｑ成 前記目的を達成するために、本発明は複数の配列された
振動素子を有する探触子と、各振動素子からのエコー信
号を所定の順序で整理統合して複数ノエコー信号グルー
ゾとする統合回路と、統合回路に接続され各エコー信号
グループ内のエコー信号を線形加算する複数のグループ
線形加算回路と、グループ線形加算回路に接続され該グ
ループ線形加算回路からの加算信号を非線形変換する複
数の非線形変換回路と、各非線形変換回路からの非線形
信号を線形加算する総合線形加算回路と、を含み、エコ
ー信号を非線形加算することを特徴とする。

実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

まず探触子の各振動素子と点音源との関係を説明する。

第３図には、各振動素子と点音源との関係が示され、振
動素子１２−１〜１２−Ｎは同時に励振される振動素子
であり、各振動素子１２−１〜１２−Ｎは間隔ｄで配列
されている。

第３図において、受信時の指向性を考慮するために、被
検体内の点音源１８が、１ず探触子１０の前方から距離
Ｆだけ離れた初期点Ｐ。にあり、その後、Ｆを手軽とす
る円弧状に移動する場合を考える。この移動後の点をＰ
ｏとし、点Ｐθの点音源１８から反射されるエコー信号
が振動素子１２−１〜１２−Ｎに受信される場合には、
振動素子１２−１〜１２−Ｎの各エコー信号に時間差ｔ
ｉｏを与える。ここで、時間差ｔｉｏは、点音源１８が
点ＰｏＫある場合に振動素子１２−１〜１２−Ｎで受信
した各エコー信号の位相がすべて同一となるように設定
されている。また ＣＰｏ＝ＣＰ６　＝　５Ｐ＝Ｆ ＩＰθ＝ｒ１．θ １ｐｏ＝ｒ１．。

Ｃ１＝　（２ｉ−Ｎ　−１）　ｄ／２ である１、そして、振動素子１２−１で受信されたエコ
ー信号１００−ｉの時間差を含めた場合の信号波形を、
ｇ１θ（１）とし、これを次式のように定義する。なお
第４図には、このエコー信号ｇ１θ（１）の波形が示さ
れている。

÷→「４←→物非町中 °　、　、 ただし、 ７＝″／ｆＩ　ψｉθ−ｔｉｏ　’ｉｏ／　ｃ　十Ｆ／
。としｓ　ｎＣはＲＦパルス内のサイクル数とし、Ｃは
音速とする。

まだｒ１θは、振動子間隔をｄとして、第３図より と表わせる。

次に第５図には、本発明の実施例による超音波診断装置
のブロック回路が示されている。

第５図において、探触子１０は、複数の配列された振動
素子１２−１〜１２−Ｎを有し、振動素子１２−１〜１
２−Ｎからのエコー信号１００−１〜１００−Ｎは、統
合回路（図示せず）により、所定の順序で整理統合され
てＮ個のエコー信号グループとされ、これらのＮ個のエ
コー信号グループは、それぞれ、グループ線形加算回路
２０−１〜２０Ｍに供給されて線形加算される。以下、
統合回路によるエコー信号の整理統合作用について説明
する。

前記統合回路は、Ｎｅ個（実施例では３個）のエコー信
号をまとめてエコー信号束とし、更にＮｇ１１６ｊ　（
実施例では４個）のエコー信号束をまとめてエコー信号
群とし、更に複数のエコー信号群を所定の順序で整理統
合し、すなわち、周期Ｍでエコー信号群を整理統合しＭ
個のエコー信号グループとする。従って、例えば、一段
目のグループ線形加算回路２０−１には、エコー信号Ｚ
ｏｏ−１〜１００　（Ｎｅ　Ｘ　Ｎｇ　）が入力され、
次に、エコー信号１０　Ｑ　（Ｎ６ＸＮｇＸＭ＋　１　
）〜１００（（ＮｅＸＮｇ）Ｘ（Ｍ、＋１））が入力さ
れ、以下同様にして入力されることとなる。

すなわち、グループ線形加算回路２０−１〜２〇−Ｍに
は、（ＮｅｘＮｇ）個のエコー信号が周期Ｍで順次入力
され、従って、各グループ線形加算回路２０−１〜２０
−Ｍには、それぞれ、Ｎ／Ｍ個のエコー信号が入力され
ることとなる。

グループ線形加算回路２０−１〜２０−Ｍからの加算信
号１０２−１〜１０２−Ｍは、それぞれ、正規化回路２
２−１〜２２−Ｍに供給されて正規化され、その後、非
線形変換回路２４−１〜２４−Ｍに供給される。非線形
変換回路２４−１〜２４−Ｍは、実施例においては対数
増幅回路であり、正規化回路２２−１〜２２−Ｍからの
正規化信号１０４−１〜１０４−Ｍを正、負に分けて別
々に対数変換した後、正、負それぞれに対応した符号を
付けて総合線形加算回路２６に供給する。総合線形加算
回路２６は、非線形変換回路２４−１〜２４−Ｍからの
非線形信号１０６−１〜１０６−Ｍを線形加算して加算
信号１０８を出力し、この加算信号１０８は、正規化回
路２８で正規化された後、所定の画像表示信号として使
用される。

従って、非線形変換回路２４−１〜２４−Ｍ及び総合線
形加算回路２６にょシ非線形加算回路３゜が構成され、
該非線形加算回路３ｏにより、エコー信号１０．０−１
〜１００−Ｎを非線形加算し入力換算で掛は算効果を発
生させることができるので、サイドローブを抑圧して主
ビームを細くし、指向性を改善して方位分解能を向上さ
せることができる。更にエコー信号１００−１〜１００
−Ｎは、グループ線形加算回路２ｏ−１〜２０−Ｍで、
−個の加算信号１０２−１〜１０２−Ｍに線形加算され
た後、非線形加算回路３ｏに供給されるので、すべての
振動素子に非線形変換回路を接続させる従来の大型の装
置に比較し、非線形変換回路２４−１〜２４−Ｍの個数
を減少させることができ、これにより、装置の小型化及
び低価格化を達成することができ、更に非線形変換回路
によるノイズを減少させることができる。

次に上述したエコー信号の、非線形加算を数式で表わす
と、次のようになる。

非線形変換前の正規化信号１０４−ｋをｈ劫トすると、
ｈｋθは（３）式のようになる。

・・・・・・・・・・・・　（３） そして、非線形変換回路２４−ｋからの非線形信号１０
６−ｋをＹ（ｈｋθ）とすると、Ｙ（ｈｋθ）は（４）
式のよう表わせる。なお第６図には、非線形変換回路の
変換作用、すなわち、ｈとｙ　（ｈ）との関係が示され
ている。

非線形加算回路３０からの加算信号１０８は、正規化回
路２８で正規化され、この正規化回路２８からの出力信
号をＶθ（１）とすると、Ｖθ（１）は（５）式のよう
になる。

従って、指向係数Ｒ（θ）は、すでに対数圧縮されてい
るので、（６）式のように定義する。

ただし、入力条件は、 上記の式において、Ｍ７１とすると、線形加算回路の出
力信号を対数圧縮した形となり、従来のシステムと同じ
になる。そして、非線形加算の数を２とする。すなわち
、Ｍ＝２とすると、線形加算時の指向性中、角度θｄｎ
に指向性のディップが入り、このディップを利用するこ
とにより、指向性の改善を図ることが可能となる。

次に第７図には、実施例による超音波診断装置の具体的
な構成が示されている。なお、第７図のブロック回路に
おいては、非線形回路が４個あり、すなわち、Ｍ＝４に
設定されている。

第７図において、オシレータ回路３２は、電子集束用位
相制御回路３４にトリが信号を供給し、電子集束用位相
制御回路３４は、トリが信号に基づき、送信／４ルスの
位相が焦点で同位相となるように位相制御を行い、スキ
ャナ回路３６にトリガパルスを供給する。スキャナ回路
３６は、？Ｉｆ、　子’４％東用位相制御回路３４から
のトリガパルスに基づき、送信トリガを探触子ＩＯに供
給し、これにより、探触子１０内の各振動素子が励振さ
れるので、探触子ｌＯから被検体（図示せず）に超音波
ビームが送信されることとなる。

被検体から反射されたエコー信号は、探触子１０で受信
され、スキャナ回路３６を介して電子集束用位相制御回
路３４に供給される。該電子集束用位相制御回路３４で
は、送信時と同様の位相制御を行うので、被検体内の焦
点から反射されたエコー信号は、その位相が全て同位相
となる。

電子集束用位相制御回路３４からのエコー信号群１００
は、統合回路３８に供給され、統合回路３８により、エ
コー信号群１００、すなわぢ、工コー信号１００−１〜
１００−Ｎは、前述した所定の順序で整理統合されて４
個のエコー信号グルーグとされる１、そして、４個のエ
コー信号グループは、それぞれ、グループ線形加算回路
２ｏ−１〜２０−４で線形加算され、正規化回路２２−
１〜２２−４で正規化され、その後、非線形７ＩＩＩ算
回路３０に供給されて非線形加算される。すなわち、非
Ａｇ；＋形加算回路３０は、非線形変換回路２４−１〜
２４−４及び総合線形加算回路２６を含み、正４規化回
路２２−１〜２２−４からの正規化信号１０４−１〜１
０４−４は、それぞれ、非線形変換回路２４−１〜２４
−４で非線形変換された後、総合線形加算回路２６に供
給されて線形加算され、総合線形加算回路２６は、加算
信号ｉｏｓを出力する。

加算信号１０８ｔよ、正規化回路２８で正規化された後
、増幅検波回路４ｏで増幅検波され、スキャンコンバー
タ４２に供給される。そして、スキャンコンバータ４２
では、増幅検波回路４ｏがらの信号を画［酸データとし
て記憶して画像を構成し、これによりＣＲＴ４’４に、
所望の診断画像が表示されることとなる。

従って、第７図のブロック回路においては、エコー信号
１００−１〜１００−Ｎは、非線形加算回路３０（非線
形変換回路２４−１〜２４−４及び総合線形加算回路２
６）により、非線形加算されるので、サイドローブを抑
圧して主ビームを細くし、指向性を改善して方位分解能
を向上させることができ、これにより、良好な超音波診
断画像を得ることが可能となる。更に非線形加ｉ′？：
回路３０の前段には、グループ線形加算回路群２０が設
けられ、エコー信号１００−１〜１００−Ｎは、グルー
プ線形加算回路２０−１〜２０−４で線形加算された後
、非線形加算回路３０に供給されるので、非線形変換回
路の個数を減少させ、実施例では非線形変換回路の個数
を４個に減少させることができ、これにより、装置の小
型化、低価格化を達成することができる。

なお第８図には、中心軸からの角度と指向係数との関係
が示されており、図において、１％［１，１２、ＩＩｓ
　、ｌ＜は、それぞれ、総合線形加算の場合、凹面単一
振動子の場合、総線形加算（送信）十対数加算（Ｍ＝４
、Ｎｇ＝４）（受信）の場合、対数加算（Ｍ＝４、Ｎｇ
＝４）の場合である。そして、対数加３Ｅ’　（Ｍ　＝
　４、Ｎｇ＝４）の場合には、他の場合と比較して、指
向係数が非常に低下していることが叩解され、通常の場
合、送信（または受信）時で−３０ｄＢ以上のエコー信
号により画像を構成するため、サイドローブをこの範囲
より十分抑圧して主ビームを細くすることができ、方位
分解能を向上させることができる。

うへ明の効果 以上説明したように、本発明によれば、線形、非線形を
適切に組み合わせることにより、サイド゛　ローブを抑
圧しかつ主ビームを細くし、これら指向性の改善により
方位分解能を向上させることができ、従って、良好な超
音波診断画像を得ることが可能となる。更に本発明にお
いては、高分解能を保ち、かつ非線形変換回路の個数を
減少させることができるので、装置の小型化、低価格化
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は線形加算を行う従来の超音波診断装置のブロッ
ク回路図、 第２図は非線形加算を行う従来の超音波診断装置のブロ
ック回路図、 第３図は各振動素子と点音源との関係を示す説明図、 第４図はエコー信号の波形を示す説明図、第５図は本発
明の実施例による超音波診断装置のブロック回路図、 第６図は非線形変換回路の変換作用を示すグラフ図、 第７図は実施例による超音波診断装置の具体的な構成を
示すブロック回路図、 第８図は中心軸からの角度と指向係数との関係を示すグ
ラフ図である。 １０・・・探触子、 １２−１〜１２−Ｎ・・・振動素子、 ２０・・・グループ線形加算回路群、 ２０−１〜２＋）−Ｍ・・・グループ線形加算回路、２
４−１〜２４−Ｎ・・・非線形変換回路、２６・・・総
合線形加算回路、 ３８−・統合回路、 １００−１〜１００−Ｎ・・・エコー信号、１　（１２
−１〜１０２−Ｍ・・・加算信号、１０６−１〜１０Ｇ
−Ｍ・・・非線形信号。 出願人　アロカ株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の配列された振動素子を有する探触子と、各
   振動素子からのエコー信号を所定の順序で整理統合して
   複数のエコー信号グループとする統合回路と、統合回路
   に接続され各エコー信号グループ内のエコー信号を線形
   加算する複数のグループ線形加算回路と、グループ線形
   加算回路に接続され該グループ線形加算回路からの加算
   信号を非締形変換する複数の非線形変換回路と、各非線
   形変換回路からの非線形信号を線形加算する総合線形加
   算回路と、を含み、エコー信号を非線形加算することを
   特徴とする超音波診断装置。 （２、特許請求の範囲（１）記載の装置において、前記
   統合回路は、複数のエコー信号をまとめてエコー信号束
   とし、更に複数のエコー信号束をまとめてエコー信号群
   とし、更に複数のエコー信号群を所定のｌ１ｊＩ序で整
   理統合してエコー信号グルーゾとすることを特徴とする
   超音波診断装置。 （３）特許請求の範囲（１１または（２）記載の装置に
   おいて、前記非線形変換回路は、対数増幅回路から成る
   ことを特徴とする超音波診断装置。