JPS61146242A - 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、Ｂモード法（超音波断層法）、Ｍモード法、
パルスドプラ法又は連続波ドアラ法等に基づく動作をす
る、いわゆる複合化された超音波診断装置に関し、更に
詳しくは、Ｂモード法、Ｍモード法、パルスドプラ法等
のとき、アレーの略全数のエレメントを用い、即ち、木
質的にアレーの全開口部を用いて超音波パルスの送・受
波をし、又、連続波ドアラ法のとき、ビームステアリン
グされた超音波連続波をアレーの予め特定する少数のエ
レメントの成す部分開口部から送波すると共に、上記以
外の残余のエレメントの成す部分開口部で該連続波の照
射に呼応するドプラシフトを有するエコーを受波するよ
うにした超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 従来から、Ｂモード法による画像でサンプル部位を確認
しながらパルスドプラ信号の周波数分析を行い血流状態
をみることのできる、いわゆる複合化された超音波診断
装置が知られている。又、昨今、パルスドプラ法の欠点
（原理上、測定可能な最高流速に限界がある）を補完す
るものとして、前記装置に連続波ドアラ法の機能を追加
したものがみられるようになった。

この種の超音波診断装置として、例えば、日本超音波医
学会講演論文集４４−Ｃ−６に記載されたものがある。

この超音波診断装置は、第３Δ図及び第３Ｂ図に示すよ
うに（第３Ｂ図は第３Ａ図の矢視Δ−Ａからみた図であ
る）、Ｂモード法における送・受波、並びに、パルスド
プラー法及び連続波ドアラ法夫々における受波をするア
レーの音響開口部１ど、連続波ドプラ法における送波を
する単一素子の音シ！間ロ部２とを有し、これらを一体
化して探触子を構成している。又、これら音響開口部内
の各トランスデユーサ−エレメントは、送・受波回路群
等に結合されると共に、全体として走査制御回路、ドプ
ラ検出回路、周波数分析器、画像表示器（いずれも図示
せず）等と有機的結合を成すことにより目的とする超音
波診断装置を構成する。

以上の構成において、所望の部位における血流信号を連
続波ドプラ法で求めるとき、開口部２から第３Ａ図に示
す方向Ｓ１（固定）で超音波連続波ビームを被検体に向
（づ送波すると共に、これに呼応するエコーを開口部１
で受波する。又、必要に応じて、開口部１において、Ｂ
モード像を得るための超音波パルスの送・受波が行われ
る。

一方、パルスドプラ法で血流信号を求めるとき、開口部
１から第３Ａ図に示す方向Ｓ２で超音波パルスビームを
被検体に向は送波すると共に、これに呼応するエコーを
同じ開口部１で受波する。通常、開口部１において、パ
ルスドプラの動作とＢモードの動作が時分割で（交互に
）行われる。

従って、上記複合探触子を用いて被検体のＢモード像の
表示やパルスドプラ法又は連続波ドプラ法による血流状
態の表示を行うことができる。

（発明が解決しようとす問題点） しかし、従来の超音波診断装置にあっては、連続波ドプ
ラ法における送波ビームの方向が固定されているため、
該法により所望の方位角を確実に定めて血流信号を求め
ることが難しいという問題があった。又、２個の音響開
口部が同一断層面を得るように一体化する構成、即ち、
開口部２と開口部１とを整合配置するようになっている
ため、探触子自体の形状が大きくなり、操作性にも問題
があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的
は、操作性を低下させることなく連続波ドアラ法による
自流信号を所望の方位角から確実に得ることができる超
音波診断装置を提供するにある。

上記目的を達成する本発明の超音波診断装置は、Ｂモー
ド法、Ｍモード法、パルスドプラ法等のとき、アレーの
略全数のエレメントを用い、即ち、本質的にアレーの全
開口部を用いて超音波パルスの送・受波をし、又、連続
波ドプラ法のとき、ビームステアリングされた超音波連
続波をアレーの予め特定する少数のエレメントの成す部
分開口部から送波すると共に、上記以外の残余のエレメ
ントの成す部分開口部で該連続波の照射に呼応するドプ
ラシフトを有するエコーを受波する構成となっている。

（実施例） 以下、図面を参照し本発明について詳細に説明する。

第１Ａ図は、本発明の一実施例を示す構成図である。超
音波診断装置は、本質的に７工イズドアレ一方式の走査
に適した探触子１１と、探触子１１の略全数のエレメン
トを用いて超音波パルスの送・受波をし、このときの被
検体からのエコー信号に基づき、Ｂモード像信号、Ｍモ
ード像信号等を求める画像信号検出部１２と、探触子１
１の少数のエレメントを用いて被検体に超音波連続波を
送波する超音波連続波送波部（以下、ＣＷ送波部という
）１３と、超音波パルス又は超音波連続波を送波したと
きの被検体からのエコー信号に基づきドプラ信号を検出
するドプラ検出器１４及び該ドプラ信号のスペクトラム
信号を求める周波数分析器（ＦＦＴ）１５から成るドプ
ラ信号検出部１６と、画像信号検出部１２、ドプラ信号
検出部１６、生体信号検出部１７等からのアナログ信号
をディジタル信号に変換して、メモリに一旦格納し、そ
の後、表示に適した順番で各信号をビデオ信号に変換し
て出力するディジタルスキャンコンバータ１Ｂ（ＤＳＣ
）及び該ビデオ信号で画像表示するＣＲＴｌ　９から成
る表示部２０と、モード等を指定するキーボード２１及
び制御プログラム等を内蔵するマイクロコンピュータ２
２で構成され、画像信号検出部１２、ＣＷ送波部１３、
表示部２０等を制御する制御部２３を有する。

画像信号検出部１２は、探触子１１の略全数のエレメン
トと個々に接続するパルサ群から成るパルス送波回路２
５を有し、各パルサをディレーマツプを有する送波ビー
ムフォーマ２６の出力側に接続する構成となっている。

送波ビームフォーマ２６の実行するディレーマツプの切
換えは制御部２３によって行われる。そして、各パルサ
は、送波ヒームフォーマ２６を介して与えられる送波ト
リが発生器２７の出力よって起動され、探触子１１のエ
レメントによりフエズドアレ一方式のセクタスキャンを
実行されるようになっている。又、画像信号検出部１２
は、前記略全数のエレメントと個々に接続するアンプ群
から成る受波回路２８を有し、各アンプをディレーマツ
プを有する受波ビームフォーマ２９０入力側に接続する
構成となっている。受波ビームフォーマ２９の実行する
ディレーマツプの切換えも制御部２３によって行われ、
本質的に送波ビームと一致する音線からの■コー信列を
受波するように受波ビームが構成されている。そして、
各アンプは、被検体からのエコーに対応する受波信号を
受波ビームフォーマ２９を介してエコー強度検出器３０
及びドプラ検出器１４に与えるようになっている。

一方、ＣＷ送波部１３は、例えば、４５°単位の切換え
（０°／４５°／９０°〜３１５°／３６０’　＝Ｏ°
）が行われるフェイズマツプを有するＣＷ送波回路３１
（ＣＷドライバーともいい、フェイズマツプの切換えは
制御部２３によって行われる）を複数個備え、探触子１
１の予め定める少数のエレメント個々とゼロレベルクラ
ンパー３２、ＣＲ回路３３（小容量のキャパシタ３６が
用いられている）等を介して疎結合し、ＣＷ発生器３４
の正弦波（高周波数）を前記少数エレメントに与えて、
ステアリングされた超音波連続波を被検体に送波する構
成となっている。

尚、ゼロレベルクランパー３２の付加は、本発明の好ま
しい実施例として示したものであって、本発明は、ゼロ
レベルクランパー３２を必須の構成要件とするものでは
ない。

次に、探触子１１の開口部の構成について、第１Ｂ図（
第１Ａ図の矢視Ａ−Ａからみた模式図）を参照して詳細
に説明する。

探触子１１の開口部Ｅ１は、例えば、６４個のエレメン
トアレーを有し、連続波ドプラ法のとき、制御部２３か
らの信号×１により、開口部の領域分割（エレメントア
レーの機能分割）が行われ、中央部の２０個のエレメン
トアレーの成す部分開口部Ｅ２ａから超音波連続波の送
波を行い、その両側の各２０個、即ち、残余の４０個の
エレメントアレーの成す２領域の部分開口部Ｅ２ｂで受
波をする構成となる。このとき、部分開口部Ｅ２ａに結
合される受波系の前段（受波回路２８又は受波ビームフ
ォーマ２９）で信号を遮断して、ＣＷ送波部１３からの
信号が、直接受波ビームフォーマ２９の出力に寄与しな
い回路が構成される。又、分割による２箇所の境目に位
置する各２個（合せて４個）のエレメントは、送波にも
受波にも用いられないようになっている。このような遊
休区間を設けることは、送・受渡間の電気的又は音響的
な直接的漏れ結合を抑えるために有効な構成であり、更
に好ましくは、これら不採用のエレメントの電気的端子
をショートしておくことが有益である。しかし、このよ
うに送・受波の各領域間に不採用のエレメントを設ける
ことは、本発明の好ましい実施例ではあるがその必須な
構成要件ではない。

尚、Ｂモード法等のパルス送・受波のときには、本質的
に略全数のエレメントアレーの成す開口部Ｅ１が動員さ
れるように構成されることは先に説明した通りである。

以上の構成において、キーボード２１からの指示に基づ
き、制御部２３が各部の動作を制御する（通常、各モー
ドが併用して使用されるが、動作は時分割で行われる）
。

以下、各モード毎にその動作を説明する。

Ｂモード法・・・制御部２３は、信号×１により送波ビ
ームフォーマ２６及び受波ビームフォーマ２９の各ディ
レーマツプを所定のプログラムに基づき逐次切換える。

送波トリガ発生器２７の出力信号は、送波ビームフォー
マ２６のディレーマツプを経由することにより、適宜時
間遅延分布をもってパルス送波回路２５の各パルサに印
加される。

従って、各パルサは、探触子１１の略全数のエレメント
アレーを適宜時間遅延分布をもって付勢する。これによ
り、探触子１１の開口部Ｆ１から、ステアリングされた
超音波パルスが被検体に向は送波される。この送波に呼
応する被検体からのエコーは、探触子１１の開口部Ｅ１
で受波される。

受波回路２８の各アンプは、探触子１１の略全数のエレ
メントの受波信号を個々に増幅して、受波ビームフォー
マ２９に入力する。これらの各受波信号（アンプ群の出
力信号）は位相の異なった電気信号であるが、受波ビー
ムフォーマ２９の出力端において、位相又は遅延時間が
合って加算して出力される結果、所望の方向、即ち、本
質的に送波が行われた方向から帰投する工］−に対応す
る信号となる。このような送・受波一致したビームステ
アリングを行うことにより被検音場内の関心ある断面を
扇状に走査（スキャン）することができる。

そして、工］−強痘検出器３０は、受波ビームフォーマ
２９の出力信号を対数圧縮すると共に、検波してエコー
信号を検出する。表示部２０は、制御部２３からの制御
信号×３に基づき、エコー強度検出器３０のエコー信号
をＡ／Ｄ変換して、ディジタルスキャンコンバータ１８
のメモリに一旦格納し、指示に従って該メモリデータを
ビデオ信号に変換してＣＲＴ１９に表示する。このとき
、必要に応じて予めメモリに格納されている生体信号検
出部１７からのデータに基づく表示も行われる。

尚、Ｂモード動作における送波信号及び受波信号は、Ｃ
Ｗ送波回路３１夫々が、探触子１１の部分開口部Ｅ２ａ
のエレメントアレーの個々と小容量のキャパシタ３６を
介して疎結合構成となっているため、ＣＷ送波部１３に
通分流して減衰されることがあっても、その量はわずか
であり、実用上、ＣＷ送波部１３のパルス送・受波への
影響はない。又、ゼロレベルクランパー３２は、特にパ
ルス受波のとき、ＣＷ送波回路３１を有効にエレメント
アレーの電気回路からｔｉｔす（デカップリングする）
働きを助長し、ＣＷ送波部１３のパルス受波への影響を
より確実に軽減する。これらは、以下に説明するＭモー
ド法及びパルスドプラ法の動作においても同様である。

Ｍモード法・・・Ｂモード法と同様に送・受渡を行いつ
つも走査を行わず、音場内の一つの音線を送・受波し続
け、その工］−強度分布を時間軸上に表示して行われる
。このときの時間軸はディジタルスキャンコンバータ１
８から与えられる。

パルスドプラ法・・・制御部２３は、制御信号×１によ
り送波ビームフォーマ２６及び受波ビームフォーマ２９
の各ディレーマツプを特定して、探触子１１の開口部Ｆ
１を使用して特定の方向にビームを送波し、これ基づく
エコー信号を同じ開口部Ｆ１で受波する。ドプラ検出器
１４は、このときの受波ビームフＡ−７２９の出力信号
（エコー信号）の直交検波、レンジゲートの制御等をし
てドプラ信号を求める。周波数分析器１５は、前記ドプ
ラ信号を周波数分析し、時系列スペクトラムパターンを
与えるデータを出力する。表示部２０は、Ｂモード法と
同様に、制御部２３からの制御信号×３により、周波数
分析器１５から与えられるスペクトラムパターンデータ
をディジタルスキャンコンバータ１８のメモリに一旦格
納し、指示に従って該メモリデータをビデオ信号に変換
してＣＲＴ１９に表示する。

連続波ドアラ法・・・制御部２３は、制御信号×２によ
り各ＣＷドライバー３１の７エイズマツプを必要な方位
角に設定すると共に、制御信号×１により、受波ビーム
フォーマ２９の実行するディレーマツプを木質的に同じ
方位角に特定して、受波回路２８の出力信号の中から所
望の方向のエコーに対応する信号（所望の方向で送波す
る送波ビームに基づく信号）を抽出する回路を構成する
。これにより、フェイズマツプを経由するＣＷ発生器３
４の正弦波は、各ＣＷドライバー３１の個々の出力側に
て、４５°単位の位相分布をもって出力される。しかも
、該出力側における４５°単位の位相分布パターンは、
所望の方位角に応じたフェイズマツプに従って予め定め
たパターンとなる。

そして、これらフェイズマツプを経由した正弦波によっ
て付勢される探触子１１の部分開口部Ｆ２８からは、ビ
ームステアリングされた超音波連続波が被検体に向は送
波される。この送波に呼応する被検体内からのエコーは
、探触子１１０２個の部分開口部［２ｂによって受波さ
れ、これらに接続する受波回路２８のアンプを介して受
波ビームフォーマ２９に与えられる。受波ビームフォー
マ２９は、所望の方向からの工］−に対応する受波信号
を抽出し出力する。ドプラ検出器１４は、このとき、レ
ンジゲートを開いたままで受波ビームフォーマ２９の出
力信号（エコー信号）を直交検波してドプラ信号を求め
るど共に、周波数分析器１５は、パルストアラ法のとき
と同様に、前記ドプラ信号を周波数分析し、スペクトラ
ムパターン信号を出力する。又、表示部２０も、制御部
２３からの制御信号×３により、パルスドプラ法のとき
と同様な動作により、所望の方向の連続波ドプラ信号に
基づくスペクトラムパターンを表示する。

上記連続波ドプラ法にあっては、送・受波者ビームの方
位角は、常に木質的に一致させながら所望の方位角に設
定されるが、このような連続波ドプラにおけるビームの
方位角の設定と、前記パルス送・受波、特に、Ｂモード
ｆＪＩ　Ｗ　得のためのビームステアリング（走査）と
は、制御部２３の行う制御の様式いかんに応じて木質的
に独立であり得る。このことは、Ｂモード像をみながら
連続波ドアラ法を時分割的に行うときに必要な自由度を
与えるものである。

次に、本発明の伯の実施例について説明する。

第２図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。第
２図において、第１Ａ図と同一符号は、同一意味で用い
られているのでここでの説明を省略する。この実施例の
特徴は、ＣＷ送波部１３の各ＣＷ送波回路３１が、制御
部２３からの制御信号×５によって操作されるスイッチ
３５を介して探触子１１の部分開口部Ｅ２ａのエレメン
トアレ−と結合する点にある。

以上の構成において、制御部２３は、制御信号×５によ
り、Ｂモード法及びパルスドプラ法のとき、部分開口部
Ｅ２８を画像信号検出部１２に結合する。一方、連続波
ドプラ法のとき、探触子１１の部分開口部Ｆ２ａをＣＷ
送波部１３に結合する。そして、第１Ａ図の装置の動作
と同様に、Ｂモード法及び超音波パルス法のとき、探触
子１１の略全数のエレメントアレーの成す開口部Ｆ１を
用いて送・受波をする。又、連続波ドプラ法のとき、探
触子１１の中央部のエレメントアレーの成す部分開口部
Ｅ２ａから送波すると共に、残余のエレメントアレーの
成す部分開口部Ｅ２ｂで受波して所望のドプラ情報を表
示部２０に表示する。

上記のように、この実施例にあっては、Ｂモード法及び
超音波パルス法のとき、ＣＷ送波部１３が、完全に画像
信号検出部１２から分離されるため、送波信号及び受波
信号のＣＷ送波部１３へのまわりごみが発生せず、信号
損失のない動作が期待できる。

（発明の効果） 以上、説明の通り、本発明の超音波診断装欝によれば、
Ｂモード法、Ｍモード法、パルスドプラ法等のとき、ア
レーの略全数のエレメントを用い、即ち、本質的にエレ
メントアレーの成す全開口部を用いて超音波パルスの送
・受波をし、又、連続波ドプラ法のとき、ビームステア
リングされた超音波連続波をアレーの予め特定する少数
のエレメントの成す部分開口部から送波すると共に、上
記以外の残余のエレメントの成す部分開口部で該連続波
の照射に呼応するドプラシフトを有するエコーを受渡す
るＪ：うにしたため、連続波ドプラ法による血流信号を
所望の方位角から確実に得ることができる。又、Ｂモー
ド法、パルスドプラ法等に連続波ドプラ法を併用する場
合、探触子の取替えや音線又は被検断面を調整すること
も必要がない。

しかも、複合化によって探触子自体が大きくならない。

従って、操作性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は、本発明の一実施例を示す構成
図、第２図は、本発明の伯の実施例を示す構成図、第３
図は、従来例の探触子の構成図である。 １１・・・探触子、１２・・・画像信号検出部、１３・
・・ＣＷ送波部、１６・・・ドプラ信号検出部、１９・
・・表示部、２３・・・制御部、Ｅｌ・・・探触子の略
全数のエレメントアレーの成す開口部、Ｅ２ａ及びＥ２
ｂ・・・連続波ドアラ法のとき、送波及び受波に各専用
される各部分開口部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）フエイズドアレー方式による送・受波に適したア
   レー探触子であつて、一つの分割されない音響開口部を
   有する少なくとも１個の探触子と、該探触子のアレーの
   略全数のエレメントを共用して送波及び受波をする電子
   回路とを備えた超音波診断装置において、 前記アレーの略全数のエレメントに、パルス送波回路と
   、パルス受波及び連続波受波に共用し得る受波回路を接
   続すると共に、前記分割されない音響開口部の中で更に
   一つの連続した部分開口部を構成するように前記エレメ
   ント内の限られた複数のエレメント個々にＣＷ送波回路
   を結合し、パルス送・受波を行うときには、前記略全数
   のエレメントによりビームステアリングしながら送・受
   波をし、一方、連続波送・受波を行うときには、前記Ｃ
   Ｗ送波回路に結合された部分開口部からビームステアリ
   ングされた連続波送波を行いながら、前記ＣＷ送波回路
   に結合されないエレメントの成す部分開口部において同
   一方位角にビームステアリングされた連続波受波を行う
   ように構成したことを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）前記略全数のエレメントの成す開口部を利用する
   パルス送・受波を行うときには、Ｂモード若しくはＭモ
   ードの画像獲得又はパルスドプラ法によるドプラ信号獲
   得のいずれか一つ以上、又は、全てを行うように構成し
   、一方、前記部分開口部を利用する連続波送・受波を行
   うときには、連続波ドプラ法によるドプラ信号獲得をす
   るように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項の超音波診断装置。
3. （３）前記ＣＷ送波回路群と前記エレメント内の限られ
   た複数のエレメント群との結合が、パルス送・受波動作
   を著しく妨げないように疎結合であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項の超音波診断装置。
4. （４）前記ＣＷ送波回路群と前記エレメント内の限られ
   た複数のエレメント群との結合が、該エレメント側をス
   イッチを介して前記ＣＷ送波回路又は前記パルス送・受
   波回路に接続するように構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項の超音波診断装置。
5. （５）前記パルス送・受波におけるビームステアリング
   と、前記ＣＷ送・受波における送受統一されたビームス
   テアリングとが、独立に制御されるように構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項の超音波診断装
   置。