JPS6221537B2

JPS6221537B2 -

Info

Publication number: JPS6221537B2
Application number: JP1486882A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogawa
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1987-05-13
Also published as: JPS57145652A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、超音波断層装置に係り、特に方位分
解能を向上せしめた超音波断層装置に関するもの
である。

超音波断層装置の性能は、探触子の指向特性
（ビーム巾、サイドローブレベル）とパルス特性
によりほぼ決定される。すなわち、ビーム巾は方
位分解能に、パルス特性は距離分解能に関連す
る。主ビーム巾は狭める目的で、通常、レンズ又
は位相制御によりある距離の焦点に音波を収束さ
せる凹面収束法が行なわれている。しかし、この
方法で方位分解能が向上するのは焦点付近の限ら
れた深度の範囲のみである。第１図Ａの実線は点
X₁を焦点として凹面収束を行なつたときの音波
ビームの形状を示し、X₂〜X₃の範囲では細いビ
ームとなるため方位分解能は向上する。しかしこ
の範囲を外れるとビーム巾は急激に広がり、とく
にX₀より遠方では凹面収束を行なわないときの
ビーム（同図一点鎖線）よりさらに広い音波ビー
ムとなる。第１図Ｂは深度を横軸にとつたビーム
巾のグラフであり、やはり上記のことを示してい
る。そこで、この収束点を移動させる。いわゆる
焦点移動法（ダイナミツクフオーカス）が提案さ
れている。この焦点移動法を実現しようとすると
き、従来の技術手段では次のような問題がある。

(1) パルス反射法の場合、送波に関しては実時間
で焦点移動するのは困難である。

(2) 受波に関しては遅延素子のタツプ切換により
位相制御するとき、多数の切換スイツチのノイ
ズを抑制するのがかなり困難である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされ
たものであり、本発明の一つの目的は、遅延素子
切換えによるノイズをなくし、しかも計測深度全
域にわたり方位分解能を向上させる事により、超
音波断層装置の性能を向上させる技術手段を提供
することにある。

上記本発明の目的は、送受波の繰り返しごとに
送波の収束点を深度方向に複数回移動させる手段
と、この移動回数に応じて分割された保持領域を
有しており、各々の保持領域には収束点の異なる
送波による受波信号が保持される受信信号保持手
段と、上記の分割された各保持領域のうち、深度
に応じていずれかひとつを選択する手段と、受波
信号の表示手段を有し、収束点が深度方向に移動
された全計測深度の受波信号を上記表示手段に表
示する超音波断層装置により達成される。

すなわち、収束点の移動のための遅延素子のタ
ツプ切換は送受波の繰り返しごと、つまり毎回の
送受波の前に行なわれるためこれによるノイズは
表示に混入することはない。しかも各々の保持領
域に別々に保持された収束点の異なる送波による
受波信号のうち、それぞれ収束点付近の深度の受
波信号、つまりビーム巾の細い領域の受波信号の
みを時系列的につなぎ合せて一本の表示ライン上
に表示することができ、この繰り返しにより全計
測深度で方位分解能の良い断層像を得ることがで
きる。

本発明の他の目的は、さらに表示画像のちらつ
きを防止することにより、超音波断層装置の性能
を向上させる技術手段を提供することにある。

以下、実施例とともに本発明を詳細に説明す
る。

第２図は、本発明の超音波断層装置の一実施例
の構成を示すブロツク図である。

第２図において、１は分割振動子（配列振動子
又は多重リング型振動子）、２は送波の収束用遅
延回路（送波用ドライバ回路を含む）、３は制御
回路、４は受波の収束用遅延回路（受波用高周波
増幅回路を含む）、６は検波器、７はメモリ回
路、８は表示器である。なお、第１図に点線で示
す整相器５はセクタスキヤンの装置の場合に用い
られるもので、リニアスキヤンの装置では用いら
れない。

送波の収束用遅延回路２では、送波信号に凹面
収束のための遅延、すなわち使用する振動子素子
のうち中央部の素子の送波信号には長い遅延を、
端に位置する素子には短い遅延を与え、素子を繰
り返し駆動する。また、受波の収束用遅延回路３
では、受波に使用する素子の受波信号に上記と同
様の凹面収束のための遅延を与える。これらの各
素子ごとの遅延時間のパターンにより送波ビー
ム、受波ビームの収束点までの距離（焦点距離）
が定まる。本実施例では制御回路３からの信号に
より毎回の送受波の繰り返しごとに、つまり毎回
の送波の直前にこの遅延時間のパターンの変更に
よる焦点移動を行なう。さらに送受波ビームの位
置を順次ビームと直交方向に移動させながらこの
送受波は繰り返えされ、もつてリニアスキヤンに
よる２次元断層像の撮像が行なわれる。すなわ
ち、上記の送受波の繰り返しにより収束用遅延回
路４から送受波とも収束された受波信号が出力さ
れ、検波器６を通してメモリ回路７（詳細な説明
は後述する）に入力する。このメモリ回路７から
送受波とも焦点移動された受波信号が出力され、
表示器８に入力する。この表示器８は、従来のリ
ニアスキヤンの超音波断層装置と同様な表示を行
なう。なお、セクタスキヤンの装置では上記した
ビームと直交方向のビーム位置の移動の代りに音
波ビームの偏向方向を順次変えながら送受波を繰
り返して断層像を得る。整相器５はこの音波ビー
ムの偏向のために用いられる。本実施例は、検波
器６で検波した後にメモリ回路７により送受波の
焦点を移動する場合であるが、検波器６の前にメ
モリ回路７を配置しても同様な効果があるが、し
かし、本実施例のように、検波信号の方が検波以
前の受波信号に比し、上限周波数が低く切換ノイ
ズ抑制、実装面などで有利である。

第３図Ａは、前記メモリ回路７の実施例１の構
成をブロツクで示す図であり、第３図Ｂは、その
動作を説明するための波形図である。

第３図Ａ及び第３図Ｂにおいて、９−１乃至９
−３は受波信号を記憶するためのラインメモリ、
１０−１乃至１０−３は切換回路である。CP１
乃至CP３は書込、読出クロツク、Ｗ１乃至Ｗ３
は制御信号であり、“１”ならば導通、“０”なら
ば非導通である。Ｔはパルス繰り返し周期、Ｎは
送波及び受波ビームの収束点の移動点数、ｔは読
出時間である。

次に、本実施例Ｉの動作を説明する。

第３図Ａ及び第３図Ｂにおいて、超音波ビーム
方向を固定し超音波を送波ビームの収束点X₁
（第１図参照）を深度方向にＮ点移動させる。た
だし、本実施例ではＮ＝３である。ここで、収束
点の移動の制御は、前述したように、超音波の送
波直前に行なわれる。それぞれの受波信号は、第
３図Ｂに示す書込クロツクCP１〜CP３に従がつ
てラインメモリ９−１乃至９−３に別々に書込ま
れる。その後、期間ｔでは書込より遠い読出クロ
ツクCP１乃至CP３で各ラインメモリの内容を一
斉に読出す。

ただし、各ラインメモリの出力に接続された切
換回路１０−１〜１０−３はそれぞれ第３図Ｂに
示す制御信号Ｗ１〜Ｗ３の“１”の期間にのみ導
通となるので、出力点OUTに現れるのは各ライ
ンメモリに保持されていた受波信号のうちA₁、
及びB₂及びC₃の部分が時系列的に接続された一
連の受波信号である。このように、期間ｔでは各
ラインメモリに別々に保持されていた焦点の異な
る送受波による受波信号のうちいずれかひとつ
が、深度に応じて選択されて読み出される。これ
により送受波の焦点移動が行なわれ、この読み出
し出力がデイスプレイのラスタに表示される。

このように本実施例によれば、一表示ラインの
表示中に実効的に切替のノイズなしに送受波の焦
点移動が行なわれる。しかも、各ラインメモリに
保持されていた受波信号のうち、収束点付近のビ
ーム巾の狭い部分の受波信号のみを順次接続して
表示できるので、方位分解能の良い断層像を得る
ことができる。さらに送波のみでなく受波の収束
点も同時に移動させているので、送波のみを移動
するより更に方位方向分解能が向上する。

本実施例Ｉは、完全な焦点移動法である反面、
パルス繰り返し周期がＮ倍（Ｎは移動焦点の数）
となるため、表示画像の形成時間がＮ倍となり、
動きの早い生体（例えば心臓）を対象とする場合
には実時間性が問題となる場合がある。

第４図は、かかる問題を除去するための手段の
原理を説明するための図であり、各々の縦軸にビ
ーム巾、各々の横軸に深度をとり、各々の横軸を
表示画面のラスタの位置に対応させて各ラスタに
表示される信号におけるビーム巾を実線の曲線で
示している。上記深度は、超音波発送後反射エコ
ーが受波されるまでの時間に対応し、時間に正比
例する。＃１乃至＃６はデイスプレイのラスタ、
X₁₁乃至X₁₃は送波および受波の収束点である。

上記問題解決の手段の原理は、第４図に示すよ
うに、パルス繰り返し周期Ｔごとに送波および受
波の収束点の深度を巡回的にX₁₁→X₁₂→X₁₃と移
動させ、同時にデイスプレイのラスタを移動す
る。

ただし、このように送受波ごとにラスタ、及び
収束点の双方の移動を行なつたのでは、ラスタ
＃１及びラスタ＃４では収束点X₁₁の近傍の領域
Ｉのみ、またラスタ＃２及び＃５では収束点X₁₂
の近傍の領域のみ、またラスタ＃３及び＃６で
は収束点X₁₃の近傍の領域のみ狭いビーム巾に
よる受波信号が表示され、それぞれ収束点から遠
い領域ではビーム巾の広い受波信号が表示されて
しまう。そこで、本実施例では図中点線で示す如
く、ラスタ＃１の領域Ｉの受波信号をラスタ＃２
及びラスタ＃３の領域Ｉに再度、再々度表示し、
同様にラスタ＃２の領域の受波信号もラスタ
＃３、ラスタ＃４の領域に、またラスタ＃３の
領域の受波信号もラスタ＃４、ラスタ＃５の領
域に表示する。これにより、収束点近傍の方位
方向解像度の良い受波信号のみが選択されて表示
され、しかも、１本のラスタの表示に対して１回
の送受波を行なえば良いので表示画像の形成時間
が増大することはない。

第５図Ａは、上記原理に基づくメモリ回路７の
実施例の構成を示すブロツク図であり、第５図
Ｂは、その動作を説明するための図である。

第５図において、１１−１及び１１−２はライ
ンメモリ、１２−１乃至１２−３は切換回路、
CPはクロツクパルスである。

次に、本実施例の動作を説明する。

第５図Ａ，Ｂにおいて、ラインメモリ１１−１
及び１１−２のクロツクパルスCPの繰り返し周
波数は、超音波反射エコー信号の周波数帯域の２
倍以上とし、常時、ラインメモリ１１−１及び１
１−２のクロツク入力端に入力する。そして、第
４図および第５図Ａに示すように、あらかじめラ
インメモリ１１−１及び１１−２にそれぞれラス
タ＃２、＃１［第５図Ｂに示す］の表示期間中に
計測された受波信号（収束点はそれぞれX₁₂，
X₁₁）が保持されているとする。ラスタ＃３に対応
するパルス繰り返し期間中に計測信号（収束点は
X₁₃）が順次端子INに供給されるに従がい、切換
回路１２−３，１２−２，１２−１の順に切換え
れば、出力端子OUTには順次、ラスタ＃１、ラ
スタ＃２、ラスタ＃３の表示期間中に計測された
受波信号が出力され、第２図の表示器８のラスタ
＃３の領域Ｉ，，にはそれぞれ収束点X₁₁，
X₁₂，X₁₃に収束された受波信号が表示される。同
時に、ラスタ＃２の表示期間中に計測された信号
はラインメモリ１１−１から１１−２へ、＃３の
表示期間中に計測された信号はラインメモリ１１
−１に保持される。

次に、ラスタ＃４に対応するパルス繰り返し時
間に、切換回路１２−１，１２−３，１２−２を
この順に切換えれば、ラインメモリ１１−２及び
１１−１に保持された信号が同様に順次読み出さ
れ、収束点X₁₁，X₁₂，X₁₃に送受波収束された信
号がラスタ＃４の領域Ｉ，，に順次表示され
る。同時にラスタ＃３、＃４の表示期間中に計測
された信号がそれぞれラインメモリ１１−２，１
１−１に保持される。以下巡回的に同様な動作が
繰り返される。本実施例によれば、例えば、ラ
スタ＃４の収束点X₁₁に収束された領域Ｉの信号
は、ラスタ＃５および＃６の同一深度の領域Ｉで
現われることになる。したがつて、像の方位分解
能が２ラスタ分だけぼけることになる。しかし、
現状では超音波の主ビーム巾はラスタ間隔に比
し、数倍から10倍程度大きいので、これは問題と
ならない。

また、前記収束点の選択は任意であり、例え
ば、近距離の収束点X₁₁の計測の回数を、収束点
X₁₃の計測回数に比し増大させる方法も考えられ
る。前述の画像のボケが近距離音場において問題
となる場合、この方法が有効と考えられる。

この実施例によれば、実時間における送受波
の焦点移動が可能となり、先の実施例Ｉの問題点
が完全に除去されたことになる。

以上、本発明をリニア走査方式の超音波断層装
置に適用した実施例について説明したが、セクタ
走査、複合走査方式のものにも有効である。

また、振動子は分割されており、位相制御可能
であれば、配列振動子でも多重リング型振動子で
もよいことは勿論である。

また、収束方法は凹面収束でもその他の収束法
でも問題はない。また、以上述べた実施例を複合
化してもよいのは勿論である。

以上説明したように、本願によつて開示された
新規な技術手段によれば、収束点がそれぞれ異な
る送波による受波信号が分割された保持領域にそ
れぞれ保持され、各保持領域の受波信号を時系列
的に接続して全計測深度の受波信号を得て表示す
るので、切換ノイズのない焦点移動が一表示ラス
タの表示中に実効的に行なわれるとともに、全計
測深度にわたり方位方向分解能の高い像を得るこ
とができる。さらに、実施例で示したように、
隣接するラスタの表示期間中に計測された受波信
号を繰り返し表示に用いることにより像形成時間
（撮像時間）の増大を防ぐことができ、像のちら
つきを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及び第１図Ｂは、従来の収束方法を説
明するための図、第２図は、本発明の超音波断層
装置の一実施例の構成をブロツクで示す図、第３
図Ａは、本実施例の要部の実施例Ｉの構成をブロ
ツクで示す図、第３図Ｂは、その動作を説明する
ための図、第４図は、本実施例の要部の実施例
の原理を説明するための図、第５図Ａは、本実施
例の実施例の構成をブロツクで示す図、第５図
Ｂはその動作を説明するための図である。１……分割振動子、２……送波の収束用遅延回
路、３……制御回路、４……受波の収束用遅延回
路、５……整相器、６……検波器、７……メモリ
回路、８……表示器、１１−１，１１−２……ラ
インメモリ、１２−１乃至１２−３……切換回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１分割振動子を用いて収束する超音波ビームを
繰り返し送波し、かつその反射波を受波して断層
像を得る超音波断層装置において、 (イ) 送受波の繰り返しごとに送波の収束点を深度
方向に複数回移動させる手段、 (ロ) 深度方向の送波収束点の移動回数に応じて分
割された保持領域を有し、各々の保持領域には
収束点の異なる送波による受波信号が保持され
る受波信号保持手段、 (ハ) 上記分割された各保持領域の受波信号のうち
深度に応じていずれかひとつを選択する手段、
及び、 (ニ) 上記深度に応じて選択された受波信号を表示
し、もつて収束点が深度方向に移動された全計
測深度の受波信号を表示する表示手段、を有することを特徴とする超音波断層装置。