JPS62174654A - 実時間超音波走査の方法と装置 - Google Patents
実時間超音波走査の方法と装置Info
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- JPS62174654A JPS62174654A JP61148369A JP14836986A JPS62174654A JP S62174654 A JPS62174654 A JP S62174654A JP 61148369 A JP61148369 A JP 61148369A JP 14836986 A JP14836986 A JP 14836986A JP S62174654 A JPS62174654 A JP S62174654A
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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。
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］
本発明は超音波エコー図に関するものである。
もつと詳細にいえば、本発明は物体の複合走査惟からエ
コー図を作成することに関するものである。
コー図を作成することに関するものである。
本発明は医学用イメージングに利点をもって利用するこ
とができ、そして超音波エネルギが伝播しうる物体の非
破壊検査に利点をもって利用することができる。
とができ、そして超音波エネルギが伝播しうる物体の非
破壊検査に利点をもって利用することができる。
［従来の技術］
物体の中に超音波エネルギのパルスを送信し、そして物
体内の音響学的不連続部分からの反射エコーを用いてそ
の物体の断面像を作成する技術は、医学診断のためにお
よび非破壊検査のために、よく用いられている技術であ
る。この技術の応用の１つとして「複合走査イメージン
グ」とよばれている技術では、多数の検査位置から物体
の中に超音波エネルギのパルスが放射され、そしてこの
超音波パルスの進路線との交点のパターンが求められ、
それにより物体の完全な断面像が作られる。
体内の音響学的不連続部分からの反射エコーを用いてそ
の物体の断面像を作成する技術は、医学診断のためにお
よび非破壊検査のために、よく用いられている技術であ
る。この技術の応用の１つとして「複合走査イメージン
グ」とよばれている技術では、多数の検査位置から物体
の中に超音波エネルギのパルスが放射され、そしてこの
超音波パルスの進路線との交点のパターンが求められ、
それにより物体の完全な断面像が作られる。
どの領域も多数の方向から走査され、それにより反射面
からのエコーをより完全に捕えることができ、かつ、い
くつかの局所部分が影になって捕えられないという問題
点をなくすることができる。
からのエコーをより完全に捕えることができ、かつ、い
くつかの局所部分が影になって捕えられないという問題
点をなくすることができる。
そうでないと、えられた像の中で明確でない領域が残る
ことになる。
ことになる。
超音波イメージングにおけるこの複合走査法の１つの欠
点は、像をうるのに通常数秒という時間がかかることで
ある。この時間の間に走査される物体が動くと、えられ
た像は歪んだりまたは不鮮明になる。また、物体内の各
領域での音速が異なるとエコー位置のマツピングに誤差
を生ずることになり、そして重なり走査を行なう場合、
このことはえられる像の品質をさらに劣化させる。
点は、像をうるのに通常数秒という時間がかかることで
ある。この時間の間に走査される物体が動くと、えられ
た像は歪んだりまたは不鮮明になる。また、物体内の各
領域での音速が異なるとエコー位置のマツピングに誤差
を生ずることになり、そして重なり走査を行なう場合、
このことはえられる像の品質をさらに劣化させる。
医療用超音波イメージングの比較的最近の進歩によれば
、１つの検査点が使用され、そして超音波エネルギのビ
ームが急速走査されて、１秒の何分の１かの間に扇形状
の超音波情報がえられる。
、１つの検査点が使用され、そして超音波エネルギのビ
ームが急速走査されて、１秒の何分の１かの間に扇形状
の超音波情報がえられる。
この工程が連続的に繰り返され、検査される組織の断面
を影像化した新しい超音波像をつぎつぎに生ずる。この
技術は、鼓動する心臓や胎児のような動く物体を検査す
る場合に特に有用であり、そしてまたどの領域を精密検
査すべきかを決定するための急速概略検査を実行するの
に有用である。
を影像化した新しい超音波像をつぎつぎに生ずる。この
技術は、鼓動する心臓や胎児のような動く物体を検査す
る場合に特に有用であり、そしてまたどの領域を精密検
査すべきかを決定するための急速概略検査を実行するの
に有用である。
超音波像で実行可能なフレーム速度（すなわち、新フレ
ームへの転換速度）は超音波の要求された浸入深さと、
物体内の音速（人体の組織内では、音速の平均値は毎秒
１５４０メートル）と、満足できる品質をもった像を作
るのに必要なラインの総数とによって決定される。医療
用超音波イメージングの場合には、フレーム速度Ｒは次
の式によって与えられる。
ームへの転換速度）は超音波の要求された浸入深さと、
物体内の音速（人体の組織内では、音速の平均値は毎秒
１５４０メートル）と、満足できる品質をもった像を作
るのに必要なラインの総数とによって決定される。医療
用超音波イメージングの場合には、フレーム速度Ｒは次
の式によって与えられる。
Ｎｄ
ここで、Ｎは要求されるラインの総数であり、ｄはαで
表された要求された深さである。
表された要求された深さである。
満足できる品質をもった像をうるのに必要なラインの総
数は、走査を行なう角速度が一定であると仮定して、引
き続くラインの間の最大角度距離（これは、ビーム幅に
よって設定される）と、扇形走査の全角度とによって設
定される。１２８本の走査ラインという典型的な場合に
は最大フレーム速度は毎秒３０フレームである。
数は、走査を行なう角速度が一定であると仮定して、引
き続くラインの間の最大角度距離（これは、ビーム幅に
よって設定される）と、扇形走査の全角度とによって設
定される。１２８本の走査ラインという典型的な場合に
は最大フレーム速度は毎秒３０フレームである。
実時間扇形走査を実行するために用いられる１つの方法
は、１個または複数個の変換器を移動させて扇形走査を
行う方法である。この方法は「機械的扇形走査」と呼ば
れている。また別の場合に用いられる他の方法は、変換
器のアレイを使用し、そしてビームの偏向を電子的に行
なう走査方法であ、る。
は、１個または複数個の変換器を移動させて扇形走査を
行う方法である。この方法は「機械的扇形走査」と呼ば
れている。また別の場合に用いられる他の方法は、変換
器のアレイを使用し、そしてビームの偏向を電子的に行
なう走査方法であ、る。
機械的に扇形走査を行なうのに用いられる通常の方法は
、音響学的窓をそなえた容器の中に取り付けられた樽形
部品の側面に、複数個の変換器を取りつける方法である
。この樽形部品がその軸のまわりに回転すると、それぞ
れの変換器が順次に窓の前に現われ、そして変換器は窓
の前を回転している開作動される。したがって、それぞ
れの変換器は超音波エコー線の扇形走査を行なう。作動
している変換器が窓領域を通過すると、次の変換器がこ
の窓領域に入ってきて、そして作動される。
、音響学的窓をそなえた容器の中に取り付けられた樽形
部品の側面に、複数個の変換器を取りつける方法である
。この樽形部品がその軸のまわりに回転すると、それぞ
れの変換器が順次に窓の前に現われ、そして変換器は窓
の前を回転している開作動される。したがって、それぞ
れの変換器は超音波エコー線の扇形走査を行なう。作動
している変換器が窓領域を通過すると、次の変換器がこ
の窓領域に入ってきて、そして作動される。
「スピンナ」法と呼ばれているこの方法は、偏心してい
な部品を連続回転させているので、振動に関する問題点
がないという利点をもっている。また、回転角速度が一
定であり、ライン間の角度間隔が一定であり、および最
大可能なフレーム速度がえられる。
な部品を連続回転させているので、振動に関する問題点
がないという利点をもっている。また、回転角速度が一
定であり、ライン間の角度間隔が一定であり、および最
大可能なフレーム速度がえられる。
機械的に扇形走査を行なうのに用いられるもう１つの方
法は、１つの変換器を使用し、この変換器を通る１つの
軸のまわりに振動運動可能なように、この変換器を取り
付ける方法である。この変換器の角度振動運動は、クラ
ンクによる駆動によってえられる。このような振動運動
を行なう変換器は［ワプラ（ｗｏｂｂｌｅｒ ） Ｊと
して知られている。
法は、１つの変換器を使用し、この変換器を通る１つの
軸のまわりに振動運動可能なように、この変換器を取り
付ける方法である。この変換器の角度振動運動は、クラ
ンクによる駆動によってえられる。このような振動運動
を行なう変換器は［ワプラ（ｗｏｂｂｌｅｒ ） Ｊと
して知られている。
これが本発明でえられる実時間走査の改良の出発点であ
るので、下記で詳細に考察することにする。
るので、下記で詳細に考察することにする。
大きな角加速度を避けるために、「ワブラ」変換器のこ
の振動運動は走査の中央部で速く、そして走査方向が反
転する走査の端部で遅い。超音波送信パルスのパルス繰
り返し速度が時間に対し一定であるので、この形式の装
置を用いてえられる像の中の走査ラインの間隔は、角速
度が最大である走査の中央部で最大であり、そして走査
の端部付近では角速度が小さいので最小である。走査速
度は走査ライン間の最大角度距離で設定されるので、振
動運動走査の中央部における角速度は、スピンナ走査装
置の一定角速度のものと同じである。
の振動運動は走査の中央部で速く、そして走査方向が反
転する走査の端部で遅い。超音波送信パルスのパルス繰
り返し速度が時間に対し一定であるので、この形式の装
置を用いてえられる像の中の走査ラインの間隔は、角速
度が最大である走査の中央部で最大であり、そして走査
の端部付近では角速度が小さいので最小である。走査速
度は走査ライン間の最大角度距離で設定されるので、振
動運動走査の中央部における角速度は、スピンナ走査装
置の一定角速度のものと同じである。
走査の他の部分において、超音波パルスの走査ラインは
より密であるので、そして走査時間はラインの総数に比
例するので、余分のラインがあることは走査により多く
の時間を要することを意味する。実際、スピンナ法を用
いた場合に比べて、全走査時間は約２倍である。この考
察によると、振動運動走査に対する最大フレーム速度は
、一定角速度スピンナ走査の場合の約半分であることに
なる。
より密であるので、そして走査時間はラインの総数に比
例するので、余分のラインがあることは走査により多く
の時間を要することを意味する。実際、スピンナ法を用
いた場合に比べて、全走査時間は約２倍である。この考
察によると、振動運動走査に対する最大フレーム速度は
、一定角速度スピンナ走査の場合の約半分であることに
なる。
この振動運動走査すなわち、「ワブラ」法は、用いられ
る装置をより軽量に作製することができ、かつ、人体に
対する必要な結合領域をより小さくできるという利点を
有する。これらの理由により、臨床検査の多くの分野で
この方法が好都合に用いられてきた。
る装置をより軽量に作製することができ、かつ、人体に
対する必要な結合領域をより小さくできるという利点を
有する。これらの理由により、臨床検査の多くの分野で
この方法が好都合に用いられてきた。
この「ワプラ」法にはまた別の利点がある。それは、超
音波データ・ラインの間の像内容を補間するさいに、通
常用いられる方法に関するものである。最も経済的な福
同法は、像の中の水平ラインに沿って比例的に補間する
方法である。それは、この方法は個々の走査ラインの表
示中に実行できるからである。超音波イメージの性質に
より、補間な行なうのに最も適切である方向は走査線に
直角の方向に対してである。このことは、Ｄ、［。
音波データ・ラインの間の像内容を補間するさいに、通
常用いられる方法に関するものである。最も経済的な福
同法は、像の中の水平ラインに沿って比例的に補間する
方法である。それは、この方法は個々の走査ラインの表
示中に実行できるからである。超音波イメージの性質に
より、補間な行なうのに最も適切である方向は走査線に
直角の方向に対してである。このことは、Ｄ、［。
Ｒｏｂｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｐ、 Ｃ，Ｋｎｉｇｈｔに
よる名称ｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ５ｃａｎ
Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎ Ｐｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ
ＵｌｔｒａｓｏｕｎｄＪ （Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
Ｉｍａｇｉｎｇ、第４巻、２９７頁−３１０頁、１９８
２年）の論文に詳細に内示されている。走査の中央付近
の像部分に対しては、扇形走査線は水平ラスク線に対し
て直角であり、そして補間を行うことは適切である。
よる名称ｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ５ｃａｎ
Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎ Ｐｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ
ＵｌｔｒａｓｏｕｎｄＪ （Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
Ｉｍａｇｉｎｇ、第４巻、２９７頁−３１０頁、１９８
２年）の論文に詳細に内示されている。走査の中央付近
の像部分に対しては、扇形走査線は水平ラスク線に対し
て直角であり、そして補間を行うことは適切である。
走査の端部に向かうと、超音波線は傾き、水平補間はあ
まり適切ではなくなるが、このことは、振動ワブラ機械
的走査の性質であるデータ・ラインの角度間隔を小さく
することによって解決することができる。
まり適切ではなくなるが、このことは、振動ワブラ機械
的走査の性質であるデータ・ラインの角度間隔を小さく
することによって解決することができる。
実時間走査装置でえられる像の品質を改良するのに、従
来の複合走査法は好都合ではない。けれども、複合走査
には多くの特別な利点があるので、これらは実時間走査
と複合走査との組み合わせを魅力的なものにする。これ
らの利点はイメージングに付は加えられる特別の機能を
実行する必要から生ずる。これらの特別の機能の１つは
管内の流体の流れの測定である。この測定は、エコー信
号のドツプラ効果の測定と、管の横断面積の決定および
この管の軸と超音波エネルギの入射ビームとの間の角度
の決定とを組み合わせて行なわれる。
来の複合走査法は好都合ではない。けれども、複合走査
には多くの特別な利点があるので、これらは実時間走査
と複合走査との組み合わせを魅力的なものにする。これ
らの利点はイメージングに付は加えられる特別の機能を
実行する必要から生ずる。これらの特別の機能の１つは
管内の流体の流れの測定である。この測定は、エコー信
号のドツプラ効果の測定と、管の横断面積の決定および
この管の軸と超音波エネルギの入射ビームとの間の角度
の決定とを組み合わせて行なわれる。
ドツプラ効果を利用した例はＧ、Ｋｏｓｓｏｆｒ名のオ
ーストラリア国特許第４９２，５１２号に開示されてい
る。このオーストラリア国特許は米国特許第３．９３９
．７０７号に対応し、かつ、英国特許第１．４５９，８
４９号に対応し、かつ、日本国特許出願、出願番号用５
４３１１／７４号に対応する。検査される組織内の音速
を決定するためには、少なくとも２つの変換器位置を使
用することが必要である。このことは、Ｄ、 Ｅ、 Ｒ
ｏｂｉｎｓｏｎ名のオーストラリア国特許第５２３，８
９５号（この特許は米国特許第４．２５２，０２５号に
対応する）と、口、 Ｅ、 Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、 Ｃ，
Ｆ、Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｌ、 ３゜１１ｉｌｓｏｎ名の
論文［Ｈｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔ
ｙ ｏｆｐｒｏｐａＧａｔｔｏｎ ｆｒｏｓ ＵＩｔｒ
ａＳＯｎｉＣＰｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ ＤａｔａＪ（Ｕｌ
ｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ
ＢｉｏｌｏａＶ。
ーストラリア国特許第４９２，５１２号に開示されてい
る。このオーストラリア国特許は米国特許第３．９３９
．７０７号に対応し、かつ、英国特許第１．４５９，８
４９号に対応し、かつ、日本国特許出願、出願番号用５
４３１１／７４号に対応する。検査される組織内の音速
を決定するためには、少なくとも２つの変換器位置を使
用することが必要である。このことは、Ｄ、 Ｅ、 Ｒ
ｏｂｉｎｓｏｎ名のオーストラリア国特許第５２３，８
９５号（この特許は米国特許第４．２５２，０２５号に
対応する）と、口、 Ｅ、 Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、 Ｃ，
Ｆ、Ｃｈｅｎ ａｎｄ Ｌ、 ３゜１１ｉｌｓｏｎ名の
論文［Ｈｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｌｏｃｉｔ
ｙ ｏｆｐｒｏｐａＧａｔｔｏｎ ｆｒｏｓ ＵＩｔｒ
ａＳＯｎｉＣＰｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ ＤａｔａＪ（Ｕｌ
ｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ
ＢｉｏｌｏａＶ。
第８巻、第４号、４１３頁−４２０頁、１９８２年）に
示されている。
示されている。
［発明が解決しようとする問題点］
２つの実時間機械的扇形走査装置をアームに取り付ける
こと、および複合走査でよく知られている２つの変換器
位ばからの空間的にＩＩｌ連した像を組み合わせるため
の適当な表示装置をそなえることは、先行技術における
これらの実例に対し明らかな進歩である。ただ、このよ
うに、２個の「ワブラ」実時間扇形走査装置をそのまま
適用するときは、おのおのの変換器による全扇形走査に
対する最大フレーム速度は、おのおのの扇形走査だけの
場合の丁度半分になるはずである。そのため、像の不愉
快なちらつきと、移動する構造体の像のボケと不連続と
が生じるという欠点がある。
こと、および複合走査でよく知られている２つの変換器
位ばからの空間的にＩＩｌ連した像を組み合わせるため
の適当な表示装置をそなえることは、先行技術における
これらの実例に対し明らかな進歩である。ただ、このよ
うに、２個の「ワブラ」実時間扇形走査装置をそのまま
適用するときは、おのおのの変換器による全扇形走査に
対する最大フレーム速度は、おのおのの扇形走査だけの
場合の丁度半分になるはずである。そのため、像の不愉
快なちらつきと、移動する構造体の像のボケと不連続と
が生じるという欠点がある。
本発明の１つの目的は振動運動変換器法によってえられ
た２つの同時扇形像を組み合わせるための方法と装置を
うろことである。
た２つの同時扇形像を組み合わせるための方法と装置を
うろことである。
し問題点を解決するための手段］
この本発明の目的は、０２つの「ワブラ」変換器を相互
の位相を９０°だけづらしで同期して動作させ、そのさ
い、変換器のうちの１つが最大角速度の位置において超
音波エネルギのビームを発生する時、他の「ワブラ」変
換器がその角速度が事実上ゼロである時（すなわち、走
査の方向を変える時）に信号を発生することと、＠その
超音波ビームの完全走査の間１つの変換器に作動信号を
供給する代りに、それから他の変換器に対して同じこと
を行なう（すなわち、それぞれの変換器に作動信号を別
々に供給する）代りに、作動信号のあるものは事実上ゼ
ロ角速度をもつ変換器から「借用」されて、高速走査を
行っている変換器に供給されることとによって達成され
る。それぞれの変換器が最大角速度の領域とゼロ角速度
の領域とのほぼ中間にあるときは、変換器を作動するた
めの信号は２つの変換器に交互に供給される。この装置
を用い、かつ、作動パルスの１つの供給状態からこのよ
うなパルスの他の供給状態へ定常的に遷移することによ
り、複合走査エコー図に対し１つの正常な二重扇形走査
が行われる時間の半分の時間内に、２つの極めて適切な
物体の断面像がえられる。
の位相を９０°だけづらしで同期して動作させ、そのさ
い、変換器のうちの１つが最大角速度の位置において超
音波エネルギのビームを発生する時、他の「ワブラ」変
換器がその角速度が事実上ゼロである時（すなわち、走
査の方向を変える時）に信号を発生することと、＠その
超音波ビームの完全走査の間１つの変換器に作動信号を
供給する代りに、それから他の変換器に対して同じこと
を行なう（すなわち、それぞれの変換器に作動信号を別
々に供給する）代りに、作動信号のあるものは事実上ゼ
ロ角速度をもつ変換器から「借用」されて、高速走査を
行っている変換器に供給されることとによって達成され
る。それぞれの変換器が最大角速度の領域とゼロ角速度
の領域とのほぼ中間にあるときは、変換器を作動するた
めの信号は２つの変換器に交互に供給される。この装置
を用い、かつ、作動パルスの１つの供給状態からこのよ
うなパルスの他の供給状態へ定常的に遷移することによ
り、複合走査エコー図に対し１つの正常な二重扇形走査
が行われる時間の半分の時間内に、２つの極めて適切な
物体の断面像がえられる。
かくして、本発明によれば、
リ １対の超音波変換器のおのおのが、物体の付近に取
り付けられ、かつ、それは駆動されたときに、前記物体
の中に超音波エネルギのパルスを送信することができ、
かつ、前記物体内の音響学的不連続部分からの前記パル
スのエコーを受信することができるように、前記１対の
超音波変換器を互いに離隔した位置に配設する段階と、 ＃ 前記変換器を通るそれぞれの軸のまわりに、同じ振
動周期で、かつ、実質的に同じ予め定められた角度だけ
前記変換器のおのおのを振動運動させる段階と、 Ｏ前記変換器のうちの１つがその振動運動の予め定めら
れた角度の実質的に中央点にある時、前記変換器のうち
の他の１′）がその振動運動の予め定められた角度の１
つの端部の領域にあるように、前記変換器の前記振動運
動を同期させる段階と、 ０ 前記超音波変換器を作動させるための一連の電気パ
ルスを一定のパルス繰り返し速度で発生する段階と、 （ホ）（ｉ） 前記変換器のうちの１つが、前記振動
運動の予め定められた角度の前記中央点の領域にあると
きは、該変換器が主として電気パルスを受信し、 （ｉｉ） ｉ￥ｉ記変換器のおのおのが、それらの振
動運動の角度のそれぞれの中央点とそれらの振動運動の
角度の端部との間にあるときは、電気パルスは前記変換
器に交互に送られるような態様で、ｙＪ記超超音波変換
器電気パルスを供給する段階と、 を有する物体の断面超音波１コ一図を形成する方法かえ
られる。
り付けられ、かつ、それは駆動されたときに、前記物体
の中に超音波エネルギのパルスを送信することができ、
かつ、前記物体内の音響学的不連続部分からの前記パル
スのエコーを受信することができるように、前記１対の
超音波変換器を互いに離隔した位置に配設する段階と、 ＃ 前記変換器を通るそれぞれの軸のまわりに、同じ振
動周期で、かつ、実質的に同じ予め定められた角度だけ
前記変換器のおのおのを振動運動させる段階と、 Ｏ前記変換器のうちの１つがその振動運動の予め定めら
れた角度の実質的に中央点にある時、前記変換器のうち
の他の１′）がその振動運動の予め定められた角度の１
つの端部の領域にあるように、前記変換器の前記振動運
動を同期させる段階と、 ０ 前記超音波変換器を作動させるための一連の電気パ
ルスを一定のパルス繰り返し速度で発生する段階と、 （ホ）（ｉ） 前記変換器のうちの１つが、前記振動
運動の予め定められた角度の前記中央点の領域にあると
きは、該変換器が主として電気パルスを受信し、 （ｉｉ） ｉ￥ｉ記変換器のおのおのが、それらの振
動運動の角度のそれぞれの中央点とそれらの振動運動の
角度の端部との間にあるときは、電気パルスは前記変換
器に交互に送られるような態様で、ｙＪ記超超音波変換
器電気パルスを供給する段階と、 を有する物体の断面超音波１コ一図を形成する方法かえ
られる。
また、本発明によれば、
０） 互いに離隔した位置に配設され、かつ、機械的に
振動運動可能な一対の超音波変換器であって、前記変換
器のおのおのは、駆動されると、物体内へ１つのビーム
に沿って超音波エネルギのパルスを送信し、かつ、前記
ビームの経路内の音響学的不連続部分からの超音波エネ
ルギのパルスのエコーを受信し、更に、前記ビームの送
信方向を同じ角度だけ変えるように実質的に同一の予め
定められた角度だけ振動運動するように構成された前記
超音波変換器と、 Ｏ前記超音波変換器を同じ振動周期をもって振動運動さ
せ、かつ、前記変換器のうちの１つの変換器が前記Ｓｅ
運動の予め定められた角度の実質的に中央領域にある時
、前記変換器のうちの他の変換器は前記振動の予め定め
られた角度の１つの端部の領域にあるように同期して前
記変換器を振動運動させるための装置と、（へ）前記変
換器を駆動するための一連の電気パルスを一定のパルス
繰り返し周波数で発生させるための装置と、 に） 前記変換器のうちの１つが前記振動運動の角度の
前記中央領域にある時、前記電気パルスは主として前記
１つの変換器に送られ、かつ、前記変換器のおのおのが
前記振動運動の角度の前記中央領域と前記振動運動の角
度の１つの端部との間にある時、前記電気パルスは前記
変換器の双方に実質的に交互に送られるように、前記一
連の電気パルスを前記変換器に供給するだめの装置と、 を包含した、実時間超音波走査のための変換組立体が得
られる。
振動運動可能な一対の超音波変換器であって、前記変換
器のおのおのは、駆動されると、物体内へ１つのビーム
に沿って超音波エネルギのパルスを送信し、かつ、前記
ビームの経路内の音響学的不連続部分からの超音波エネ
ルギのパルスのエコーを受信し、更に、前記ビームの送
信方向を同じ角度だけ変えるように実質的に同一の予め
定められた角度だけ振動運動するように構成された前記
超音波変換器と、 Ｏ前記超音波変換器を同じ振動周期をもって振動運動さ
せ、かつ、前記変換器のうちの１つの変換器が前記Ｓｅ
運動の予め定められた角度の実質的に中央領域にある時
、前記変換器のうちの他の変換器は前記振動の予め定め
られた角度の１つの端部の領域にあるように同期して前
記変換器を振動運動させるための装置と、（へ）前記変
換器を駆動するための一連の電気パルスを一定のパルス
繰り返し周波数で発生させるための装置と、 に） 前記変換器のうちの１つが前記振動運動の角度の
前記中央領域にある時、前記電気パルスは主として前記
１つの変換器に送られ、かつ、前記変換器のおのおのが
前記振動運動の角度の前記中央領域と前記振動運動の角
度の１つの端部との間にある時、前記電気パルスは前記
変換器の双方に実質的に交互に送られるように、前記一
連の電気パルスを前記変換器に供給するだめの装置と、 を包含した、実時間超音波走査のための変換組立体が得
られる。
［実施例］
本発明の特徴は、本発明の実施例についての下記の説明
により、よく理解されるであろう。下記の説明は添附図
面を参照して行われる。
により、よく理解されるであろう。下記の説明は添附図
面を参照して行われる。
従来の形式の「ワプラＪ走査装置が第１図に示されてい
る。Ｗｉ１図において、電動機１１は軸１２と円板１３
を一定の自転速度で回転させる。円板１３は軸１２に固
定して取り付けられている。
る。Ｗｉ１図において、電動機１１は軸１２と円板１３
を一定の自転速度で回転させる。円板１３は軸１２に固
定して取り付けられている。
円板１３はビン１４を有している。そしてこのビン１４
はヨーク１５の穴に結合されている。ヨーク１５は旋回
部１６を通して超音波変換器１７の１つの側面の１つの
側面に連結される。変換ｔｓ１７は旋回軸１８によって
保持され、旋回軸１８の先端で定まる軸のまわりに回転
往復運動を行なうことができる。この構造体により、変
換器１７が回転往復運動を行なう。第２図に示されてい
るように、この変換器によって発生される超音波エネル
ギの伝播方向は時間と共に間隔が一定でない方式で変わ
るであろう。実際、この装置の中心軸の方向に対する伝
播方向線の角度Ｆは次の式によって表される。
はヨーク１５の穴に結合されている。ヨーク１５は旋回
部１６を通して超音波変換器１７の１つの側面の１つの
側面に連結される。変換ｔｓ１７は旋回軸１８によって
保持され、旋回軸１８の先端で定まる軸のまわりに回転
往復運動を行なうことができる。この構造体により、変
換器１７が回転往復運動を行なう。第２図に示されてい
るように、この変換器によって発生される超音波エネル
ギの伝播方向は時間と共に間隔が一定でない方式で変わ
るであろう。実際、この装置の中心軸の方向に対する伝
播方向線の角度Ｆは次の式によって表される。
Ｆ−ａｒＣｔａｎ Ｋ −ＣＯ５Ｅ
ここで、Ｅは電動機軸１２による回転角、Ｋは連結装置
の寸法に依存する定数である。ｉ大走査角度が９０”の
場合には、Ｋの値は１でる。
の寸法に依存する定数である。ｉ大走査角度が９０”の
場合には、Ｋの値は１でる。
第２図は走査パターンを概略的に示したものである。線
１９，２０，２１．２２．・・・・・・は、電動機軸１
２が一定の角度ずつ回転した時、変換器１７が発生する
超音波エネルギの伝播方向線を表す。
１９，２０，２１．２２．・・・・・・は、電動機軸１
２が一定の角度ずつ回転した時、変換器１７が発生する
超音波エネルギの伝播方向線を表す。
第２図をみるとわかるように（またはＦに対する前記式
かられかるように）、伝播方向線は走査の中央部分で疎
であり、そして走査の＠部分で密である。実際、ｌ！電
動機軸最大回転速度は、変換器１７によって発生される
超音波エネルギ・パルスに対し、要求される侵入深さに
より定まる最大パルス放射速度と、この走査パターンに
おける最大角度増分聞とによって、設定される。
かられかるように）、伝播方向線は走査の中央部分で疎
であり、そして走査の＠部分で密である。実際、ｌ！電
動機軸最大回転速度は、変換器１７によって発生される
超音波エネルギ・パルスに対し、要求される侵入深さに
より定まる最大パルス放射速度と、この走査パターンに
おける最大角度増分聞とによって、設定される。
第１図に示された「ワブラ」変換器をもし同時に２個使
用して物体の複合走査を行なうならば、実際の走査角度
増分母が許容される最大値よりも小さい位置に１つの変
換器がある時、ある走査線が１つの「ワプラＪ変換器の
走査から「借用する」ことができ、これを他の「ワプラ
」変換器の走査に用いることができる、ことを認めるこ
とが本発明の基本である。したがって、それぞれの「ワ
プラ」変換器による完全走査に対する全時間を短くする
ことができる。この１ｌｆ１節約を達成するために、１
つの「ワプラ」変換器がその走査パターンの中央部を通
過している時、そしてそのすべての走査線を必要として
いる時、他の変換器は走査線が密になっているその角度
走査の１つの端部にあるように、２つの走査のタイミン
グを１．ＩＪ ｍすることが必要であり、そして走査線
間の許容される最大角度増分ａを越えることなく多くの
走査線を省略することができる。
用して物体の複合走査を行なうならば、実際の走査角度
増分母が許容される最大値よりも小さい位置に１つの変
換器がある時、ある走査線が１つの「ワプラＪ変換器の
走査から「借用する」ことができ、これを他の「ワプラ
」変換器の走査に用いることができる、ことを認めるこ
とが本発明の基本である。したがって、それぞれの「ワ
プラ」変換器による完全走査に対する全時間を短くする
ことができる。この１ｌｆ１節約を達成するために、１
つの「ワプラ」変換器がその走査パターンの中央部を通
過している時、そしてそのすべての走査線を必要として
いる時、他の変換器は走査線が密になっているその角度
走査の１つの端部にあるように、２つの走査のタイミン
グを１．ＩＪ ｍすることが必要であり、そして走査線
間の許容される最大角度増分ａを越えることなく多くの
走査線を省略することができる。
このような「２重ワブラＪｌｉｌＦが第３図に示されて
いる。第３図において、２個の変換器１７Ａ。
いる。第３図において、２個の変換器１７Ａ。
１７Ｂが示されており、変換器１７Ａは位Ｈ３２に配置
され、そして変換器１７Ｂは位置３３に配ｔされる。そ
して、発生する超音波エネルギのビームの進路線のうら
、それぞれの扇形走査領域の中央の線と両端部の線とが
第３図に示されている。
され、そして変換器１７Ｂは位置３３に配ｔされる。そ
して、発生する超音波エネルギのビームの進路線のうら
、それぞれの扇形走査領域の中央の線と両端部の線とが
第３図に示されている。
文字Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは２つの変換器から同時に発生する
超音波ビームの方向を表す。第３図をみるとわかるよう
に、１つの変換器のビーム路Ａが走査の端部にある時、
他の変換器のビーム路Ａは走査の中央部にあり、などと
なっている。それぞれの扇形領域に対する角度は第３図
に記入されている垂直線から測られる。
超音波ビームの方向を表す。第３図をみるとわかるよう
に、１つの変換器のビーム路Ａが走査の端部にある時、
他の変換器のビーム路Ａは走査の中央部にあり、などと
なっている。それぞれの扇形領域に対する角度は第３図
に記入されている垂直線から測られる。
第４図に２つの走査の間の関係がさらに示されている。
第４図では、角度Ｇおよびト１が、電動機軸の回転角の
関数として、すなわち、時間の関数として示されている
。
関数として、すなわち、時間の関数として示されている
。
走査線借用工程は必ずしも対称的に実行する必要はない
。例えば、もし本発明の「２重ワブラ」装置を使用する
複合走査装置に付随する表示装置がＴＶ水平ライン補間
を利用するならば、好ましい最大角度増分酌は変換器１
７Ｂに対するＤ付近（そして変換器１７Ａに対するＣ付
近）でより小さく、そして変換１１７Ｂに対するＤ付近
（そして変換器１７Ａに対するＡ付近）でより大きい。
。例えば、もし本発明の「２重ワブラ」装置を使用する
複合走査装置に付随する表示装置がＴＶ水平ライン補間
を利用するならば、好ましい最大角度増分酌は変換器１
７Ｂに対するＤ付近（そして変換器１７Ａに対するＣ付
近）でより小さく、そして変換１１７Ｂに対するＤ付近
（そして変換器１７Ａに対するＡ付近）でより大きい。
この工程を実施する１つの方法が第４図に示されている
。実線で示された曲線部分の走査部分では、その変換器
は作動中であり、そして利用可能な作動状態の大部分ま
たは全部を使用しており、または電気パルスを送信する
。曲線が破線である部分では、２つの変換はともに使用
されてほぼ同じ電気パルスを送信する。曲線が点線であ
る部分では、１つの変換器は特別の走査線だけを受信し
、そして他の変換器は完全に作動中である。
。実線で示された曲線部分の走査部分では、その変換器
は作動中であり、そして利用可能な作動状態の大部分ま
たは全部を使用しており、または電気パルスを送信する
。曲線が破線である部分では、２つの変換はともに使用
されてほぼ同じ電気パルスを送信する。曲線が点線であ
る部分では、１つの変換器は特別の走査線だけを受信し
、そして他の変換器は完全に作動中である。
走査の端部において、情報をつるのにただ１つの走査方
向が必要であることを断っておく。例えば、電動機角度
Ｂおよびビーム角度Ｈに対し、角度Ｂを示すラインのす
ぐ左またはすぐ右のいずれかから情報がえられる。それ
はこれらが時間的に非常に近接してえられるからであり
、したがって同じ様な像であるからである。いずれのラ
インが「借用」されるかという選択はその詩刻における
他の変換器からのラインに対する相対命令に依存する。
向が必要であることを断っておく。例えば、電動機角度
Ｂおよびビーム角度Ｈに対し、角度Ｂを示すラインのす
ぐ左またはすぐ右のいずれかから情報がえられる。それ
はこれらが時間的に非常に近接してえられるからであり
、したがって同じ様な像であるからである。いずれのラ
インが「借用」されるかという選択はその詩刻における
他の変換器からのラインに対する相対命令に依存する。
本発明を実施するのに、プログラムされたマイクロプロ
セッサと標準的なディジタル電子技術とを利用すること
ができる。
セッサと標準的なディジタル電子技術とを利用すること
ができる。
本発明を検討するために作成された試作装置では、標準
的電子回路の中に「規格品」の電子部品が使われ、そし
てマイクロプロセッサがプログラムされて、この装置の
動作がｉｔ／Ｊ ’Ｈされた。この「ワブラ」変換器と
共に用いられた電動機はステップ電動機であって、１回
転当り２００ステツプまたは１回転当り４００ステツプ
のいずれがで動作する。それぞれのステップ電動機の駆
動軸１２の同期を制御するのに、そしてまた作動パルス
を変換器の間に配分するのに、マイクロプロセッサが使
用される。優者の４１１能に対しては、試作装置では、
次の電気パルスがどの方向に進むべきかを指定する４０
０ラインおよび８００ラインの「ルック・アップ」テー
ブルが、マイクロプロセッサの中に組み込まれた。１回
転当り２００ステツプで動作するステップ電動機の場合
、４００ライン・ルツク・アツプ・テーブルが使用され
、そして１回転当り４００ステツプで動作するステップ
電動機の場合、８００ライン・ルツク・アツプ・テーブ
ルが使用された。作ｖＪｌ気パルスの変換器への配分を
！ＩＩ Ｉｊするのにこれらのテーブルのいずれが使用
されても、装置は適切に動作した。
的電子回路の中に「規格品」の電子部品が使われ、そし
てマイクロプロセッサがプログラムされて、この装置の
動作がｉｔ／Ｊ ’Ｈされた。この「ワブラ」変換器と
共に用いられた電動機はステップ電動機であって、１回
転当り２００ステツプまたは１回転当り４００ステツプ
のいずれがで動作する。それぞれのステップ電動機の駆
動軸１２の同期を制御するのに、そしてまた作動パルス
を変換器の間に配分するのに、マイクロプロセッサが使
用される。優者の４１１能に対しては、試作装置では、
次の電気パルスがどの方向に進むべきかを指定する４０
０ラインおよび８００ラインの「ルック・アップ」テー
ブルが、マイクロプロセッサの中に組み込まれた。１回
転当り２００ステツプで動作するステップ電動機の場合
、４００ライン・ルツク・アツプ・テーブルが使用され
、そして１回転当り４００ステツプで動作するステップ
電動機の場合、８００ライン・ルツク・アツプ・テーブ
ルが使用された。作ｖＪｌ気パルスの変換器への配分を
！ＩＩ Ｉｊするのにこれらのテーブルのいずれが使用
されても、装置は適切に動作した。
同期した位相をもって動作する「２重ワブラ」装置の１
つの実施例が例示されたけれども、当業者が、本発明の
範囲内で、この実施例にいろいろの変更のなしうること
は明らかである。例えば、１個の電ｆＪＪ機と適当な駆
動装置とを用いて、２つの「ワブラ」変換器の振動運動
を制御することができる。
つの実施例が例示されたけれども、当業者が、本発明の
範囲内で、この実施例にいろいろの変更のなしうること
は明らかである。例えば、１個の電ｆＪＪ機と適当な駆
動装置とを用いて、２つの「ワブラ」変換器の振動運動
を制御することができる。
［発明の効果］
本発明により、物体の超音波複合走査によって鮮明で歪
のないエコー図を迅速につる方法と装置とがえられる。
のないエコー図を迅速につる方法と装置とがえられる。
本発明の１対の変換器は、そのおのおのが「ワプラ」変
換器として動作する。そして、これらの変換器の振動運
動は、同期しているが位相が９０°だけずれており、が
っ、これらの変換器は、その角度走査の中央部において
大部分の作動パルスを受は取り、また、その角度走査の
端部において小部分の作動パルスを受は取ることにより
、極めて適切な断面像を迅速に形成することを可能にす
るというすぐれた効果を与える。
換器として動作する。そして、これらの変換器の振動運
動は、同期しているが位相が９０°だけずれており、が
っ、これらの変換器は、その角度走査の中央部において
大部分の作動パルスを受は取り、また、その角度走査の
端部において小部分の作動パルスを受は取ることにより
、極めて適切な断面像を迅速に形成することを可能にす
るというすぐれた効果を与える。
ｆｆ１１図は、「ワブラ」変換器の振動運動を生じさせ
る先行技術による機械的駆動装置の１つの例を示す説明
用概観図である。 第２図は、第１図に示された「ワブラＪＨｒ１１を使用
して一定のパルス繰り返し周波数でえられる超音波走査
線の間隔を示す説明図である。 第３図は、本発明に従って描成された１対の振動運動を
行なう変換器からの１なり合う複合走査パターンを示し
、かつ２つの走査の聞に要求されるタイミングを示す説
明図である。 第４図は、おのおのの「ワブラ」変換器の走査角度を、
電動機軸回転角度、または時間の関数として示す動作特
性図である。 ［符号の説明］ １７Ａ、１７Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
超音波変！！に器１１．１２．１３．１４゜
る先行技術による機械的駆動装置の１つの例を示す説明
用概観図である。 第２図は、第１図に示された「ワブラＪＨｒ１１を使用
して一定のパルス繰り返し周波数でえられる超音波走査
線の間隔を示す説明図である。 第３図は、本発明に従って描成された１対の振動運動を
行なう変換器からの１なり合う複合走査パターンを示し
、かつ２つの走査の聞に要求されるタイミングを示す説
明図である。 第４図は、おのおのの「ワブラ」変換器の走査角度を、
電動機軸回転角度、または時間の関数として示す動作特
性図である。 ［符号の説明］ １７Ａ、１７Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
超音波変！！に器１１．１２．１３．１４゜
Claims (6)
- （１）物体の断面超音波エコー図を形成するための実時
間超音波走査方法であつて、 （イ）１対の超音波変換器のおのおのが、物体の付近に
取り付けられ、かつ、それは、駆動されたときに、前記
物体の中に超音波エネルギのパルスを送信することがで
き、かつ、前記物体内の音響学的不連続部分からの前記
パルスのエコーを受信することができるように、前記１
対の超音波変換器を互いに離隔した位置に配設する段階
と、（ロ）前記変換器を通るそれぞれの軸のまわりに、
同じ振動周期で、かつ、実質的に同じ予め定められた角
度だけ前記変換器のおのおのを振動運動させる段階と、 （ハ）前記変換器のうちの１つがその振動運動の予め定
められた角度の実質的に中央点にある時、前記変換器の
うちの他の１つがその振動運動の予め定められた角度の
１つの端部の領域にあるように、前記変換器の前記振動
運動を同期させる段階と、 （ニ）前記超音波変換器を作動させるための一連の電気
パルスを一定のパルス繰り返し速度で発生する段階と、 （ホ）（ｉ）前記変換器のうちの１つが、前記振動運動
の予め定められた角度の前記中央点の領域にあるときは
、該変換器が主として電気パルスを受信し、 （ｉｉ）前記変換器のおのおのが、それらの振動運動の
角度のそれぞれの中央点とそれらの振動運動の角度の端
部との間にあるときは、電気パルスは前記変換器に交互
に送られるような態様で、前記超音波変換器に電気パル
スを供給する段階と、 を有する実時間超音波走査方法。 - （２）特許請求の範囲第１項において、前記段階（ホ）
は、プログラムされたマイクロプロセツサを使用して前
記マイクロプロセツサ内のルツク・アツプ・テーブルに
含まれている命令に従つて前記変換器のうちの１つにお
のおのの電気パルスを送ることによつて実行される実時
間超音波走査方法。 - （３）特許請求の範囲第２項において、前記段階（ハ）
の同期作用もまた、前記マイクロプロセツサによつて制
御される実時間超音波走査方法。 - （４）実時間超音波走査装置であつて、 （イ）互いに離隔した位置に配設され、かつ、機械的に
振動運動可能な一対の超音波変換器であつて、前記変換
器のおのおのは、駆動されると、物体内へ１つのビーム
に沿つて超音波エネルギのパルスを送信し、かつ、前記
ビームの経路内の音響学的不連続部分からの超音波エネ
ルギのパルスのエコーを受信し、更に前記ビームの送信
方向を同じ角度だけ変えるように実質的に同一の予め定
められた角度だけ振動運動するように構成された前記超
音波変換器と、 （ロ）前記超音波変換器を同じ振動周期をもつて振動運
動させ、かつ、前記変換器のうちの１つの変換器が、前
記振動運動の予め定められた角度の実質的に中央領域に
ある時、前記変換器のうちの他の変換器は前記振動の予
め定められた角度の１つの端部の領域にあるように同期
して前記変換器を振動運動させるための装置と、 （ハ）前記変換器を駆動するための一連の電気パルスを
一定のパルス繰り返し周波数で発生させるための装置と
、 （ニ）前記変換器のうちの１つが前記振動運動の角度の
前記中央領域にある時、前記電気パルスは主として前記
１つの変換器に送られ、かつ、前記変換器のおのおのが
前記振動運動の角度の前記中央領域と前記振動運動の角
度の１つの端部との間にある時、前記電気パルスは前記
変換器の双方に実質的に交互に送られるように、前記一
連の電気パルスを前記変換器に供給するための装置と、
を包含する実時間超音波走査装置。 - （５）特許請求の範囲第４項において、前記一連の電気
パルスを供給する装置は、ルツク・アツプ・テーブルに
含まれている命令に従つて、前記変換器の１つに対して
おのおのの電気パルスを配分するようにプログラムされ
たマイクロプロセツサを含む実時間超音波走査装置。 - （６）特許請求の範囲第５項において、前記変換器を振
動運動させる前記装置は、１対の電動機を含み、更に、
前記電動機のおのおのは、前記変換器のそれぞれの前記
振動運動を制御するための駆動軸を有し、また、前記マ
イクロプロセツサは前記駆動軸の運動の同期を制御する
ように構成された実時間超音波走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU1224 | 1985-06-26 | ||
| AUPH122485 | 1985-06-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174654A true JPS62174654A (ja) | 1987-07-31 |
Family
ID=3771159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61148369A Pending JPS62174654A (ja) | 1985-06-26 | 1986-06-26 | 実時間超音波走査の方法と装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4693120A (ja) |
| JP (1) | JPS62174654A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US4850362A (en) * | 1987-06-02 | 1989-07-25 | Interspec, Inc. | Doppler peripheral vascular probe |
| US5617862A (en) * | 1995-05-02 | 1997-04-08 | Acuson Corporation | Method and apparatus for beamformer system with variable aperture |
| US7762136B2 (en) * | 2005-11-07 | 2010-07-27 | Georgia Tech Research Corporation | Ultrasound systems and method for measuring weld penetration depth in real time and off line |
| KR100875203B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2008-12-19 | 주식회사 메디슨 | 초음파 영상의 획득 방법 |
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| KR20140022753A (ko) * | 2010-09-03 | 2014-02-25 | 로스 알라모스 내셔널 씨큐어리티 엘엘씨 | 초음파를 이용하여 유체에 부유하는 입자 및 유체 유동 패턴을 가시화하기 위한 장치 및 방법 |
| KR20160090102A (ko) * | 2015-01-21 | 2016-07-29 | 삼성전자주식회사 | 초음파 촬영 장치, 초음파 프로브 장치, 신호 처리 장치 및 초음파 촬영 장치의 제어 방법 |
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-
1986
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- 1986-06-26 JP JP61148369A patent/JPS62174654A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4693120A (en) | 1987-09-15 |
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