JPS62270142A - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超音波プローブ内に配列した超音波振動子群よ
り超音波ビームを被検体に送波し所定部位より反射した
エコー信号を受信して超音波画像を得る超音波診断装置
に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置においては方位分解能は超音波ビームの
径にほぼ等しく超音波ビームの幅が方位分解能に影響を
与える。したがって超音波発射口径を小さくすることに
より超音波プローブ近１カでの方位分解能を改善するこ
とができるが、超音波プローブより離れるに従って、波
動の必然的な拡散現象によりビームの幅が拡がり３分解
能を低下させ、これは超音波発射口径が小ざいほど著し
い。

一方、超音波発射口径を広くすることにより超音波プロ
ーブから遠い点においてビーム幅を狭くすることができ
るので、遠距離ゾーンでの分解能を向上させることがで
きるが、超音波プローブ近傍での分解能は低下する。

そこで近年の超音波診断装置においてはフェイズドアレ
イ振動子を具備し、超音波ビームを電子的にフォーカシ
ングすることにより、超音波ビームの幅を減少せしめ分
解能を高めている。また受信時に超音波の進行につれて
振動子の口径を広くしていき、近距離ゾーンから中距離
ゾーンにわたって分解能を高める可変口径法が一般に使
われている。

しかし、この方法では結局受信時の超音波ビームの幅の
みしかビーム幅は狭くならないため十分な分解能を得る
ことができないという欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した如〈従来の超音波診断装置では受信時の超音波
ビーム幅のみしかビーム幅が狭くならず、十分な分解能
を得られないという問題点がある。

そこで本発明はこの問題点を解決するために、送信及び
受信ビームによる可変口径で高分解能を可能にする超音
波ご一ムを得ることを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の超音波診断装置では同時に駆動する超音波振動
子群の中心近辺にある超音波振動子を広帯域パルスで励
振し、超音波振動子群の配列端に向って順次に狭帯域パ
ルスで励振する手段と、それぞれの励振パルスの波高値
をコントロールする手段とを備え、超音波の受信時には
エコー信号を受信器群に送る手段と、受信信号の周波数
を選別可能にする手段とを怖えることにより構成される
。

（作　用） 本発明の超音波診断装置では超音波の送波に際し、超音
波振動子群の中心近辺にある超音波振動子群を広帯域パ
ルスで励振する構成であるから、高周波の超音波を送受
波できることとなり、体表近傍では高分解能が可能であ
り、また中距離ゾーンに最適な超音波を送受波できる。

遠距離ゾーンについては超音波振動子群の配列端近辺に
ある振動子群を狭帯域パルスで励振する構成であるから
深部まで到遠しやすい低周波数の超音波を送受波できる
。加えて、励（辰パルスの波高値をコントロールする波
高値コントローラにより励振パルスの振幅を調整する構
成であるから、強い超音波を送受波することができる。

また受信時にはエコー信号をＯＮ／ＯＦＦする手段と、
中心周波数を時間と共に可変可能とするバンドパスフィ
ルタとを備えることによって、実質的に超音波発射口径
を可変可能にする超音波ビームを得ることができる。

（実施例） 以下図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。第１図は本発明の超音波診断装置の一実施例であ
る回路ブロック図であり、第２図は第１図の振動子群を
励振するパルス波形である。尚、本実施例では説明の便
宜上第１図で示す振動子数は６素子とし、また第２図で
示す振動子群を励振するパルス波形も３種類に限定して
説明する。第３図は励振パルスに矩形波を用いた場合の
周波数スペクトラムを示す。

第１図において、１で示すのは超音波振動子であり、４
個の図示する振動子１−１．１−２．１−３．１−４と
図示しない２個の振動子１−５゜１−６が超音波プロー
ブ（図示せず）の超音波発射面にアレイ状に配置されて
あり、超音波を送受波する構成となっている。２で示す
のはパルサであり超音波振動子１−１にはパルサ２−１
のように各振動子に対応してパルサ２−２．２−３．２
−４と図示しないパルサ２−５．２−６とが設けられて
おり、パルス幅コントローラ４によりパルサ制御信号を
入力して超音波振動子群のうち、配列中心にある超音波
振動子から配列端にある超音波振動子に向うに従って順
次印加されるパルス幅が広くなる駆動パルス信号を超音
波振動子に出力する構成となっている。

ざらにパルサ２に対しては波高値コントローラ３よりパ
ルサ振幅制御信号を入力して、パルス幅の狭い励（辰パ
ルスについて、振幅の高い駆動パルス信号を超音波振動
子１に出力する構成となっている。４で示すのはパルス
幅コントローラでおり、パルサ２−１にはパルス幅コン
トローラ４−１のように各パルサに対応してパルス幅コ
ントローラ４−２．４−３．４−４と、図示しないパル
ス幅コントローラ４−５と４−６とが設けられており、
各超音波振動子１に対応する各パルサ２に所定パルス幅
の駆動パルス信号を印加するようにパルサ制御信号を出
力する構成となっている。

３で示すのは波高値コントローラで必りパルサ２−１に
は波高値コントローラ３−１のように各パルサに対応し
て波高値コントローラ３−２．３−３．３−４と図示し
ない波高値コントローラ３−５と３−６とが設けられて
おり、超音波振動子１に対する各パルサ２に所定振幅パ
ルスの駆動パルス信号を印加するようにパルサ撮幅制御
信号を出力する構成となっている。この波高値コントロ
ーラ３は励振パルスのパルス幅が異なると、それぞれ周
波数スペクトラムのパワーが異なるため、励振パルスの
パワーを調整する。５で示すのはパルス幅データ発生器
であり、６で示すのは波高値データ発生器である。

８で示すのは受信可変口径用アナログスイッチであり、
超音波］騒動子１−１には受信可変口径用アナログスイ
ッチ８−１のように各超音波振動子に対応して受信可変
口径用アナログスイッチ８−２．８−３．８−４と図示
しないアナログスイッチ８−５．８−６とが設けられて
おり、口径制御信号を入力して、超音波の進行方向に従
ってスイッチをＯＮし、口径を広げる構成となっている
。

９は可変口径コントローラであり各受信用可変口径用ア
ナログスイッチ８に口径制御信号を出力する構成となっ
ている。１０は受信器群であり反射波により振動子で受
信される信号を増幅、補償。

圧縮、復調及び除波する手段が設けられている。

１２で示すのはバンドパスフィルタであり、受信器群１
０より出力される信号のうち近距離ゾーンの受信信号を
取り出すときにはフィルター特性として中心周波数を高
域側にし、また遠距離ゾーンの受信信号を取り出すとき
にはフィルター特性として中心周波数を低域側にするよ
うに、距離に応じてフィルター特性を可変する構成とな
っている。１１で示すのはフィルタコントローラであり
、バントパスフィルタ１２を制御する。１３で示すのは
検波器であり１４で示すのは表示器であり、超音波像を
表示する。１５で示すのはシステムコントローラであり
、波高値データ発生器６．パルス幅データ発生器５．可
変口径コントローラ９及びフィルタコントローラ１１を
制御する。

次に以上の構成の作用について述べる。

まず超音波（騒動子１−１が超音波を送波する場合につ
いて説明する。多数のラスタより表示される超音波像の
うち超音波（騒動子１−１に基づく１本のラスタを形成
するために、システムコントローラ１５より１発の発振
信号を波高値データ発生器６とパルス幅データ発生器５
とに出力する。

パルス幅データ発生器５はシステムコントローラ１５か
らの発振信号を入力するとパルサ２−１に出力するパル
サ制御信号のパルス幅を決定するデータをパルス幅コン
トローラ４−１に出力する。

ここでは狭帯域パルス信号を発生させるべくパルス幅を
相対的に広くするデータをパルス幅コントローラ４−１
に出力する。すなわち、パルス幅とその信号の周波数の
関係は矩形波の場合第３図に示すようになり、ここでＦ
ｌの点はＦ１＝１／パルス幅であるから、パルス幅を広
くすることにより狭帯域周波数パルス信号を得ることが
できる。

パルス幅コントローラ４−１は上記データを入力すると
超音波振動子１−１に印加するパルス信号のパルス幅を
決定するパルサ制御信号をパルサ２−１に出力する。

一方、波高値データ発生器６は発（辰信号を入力すると
パルサ２−１に出力するパルサ振幅制御信号のパルス振
幅を決定するデータを波高値コント白−ラ３−１に出力
する。

この場合波高値は超音波振動子群の中程にある超音波振
動子１−２に対するものより相対的に低くする。すなわ
ち各パルサ２から発生するパルス信号のパルス幅がそれ
ぞれ異なるとパワーに相違が生ずるためパワーの調整を
行う。波高値コントローラ３−１は上記データを入力す
ると超音波（騒動子１−１に印加するパルス信号のパル
ス振幅を決定するパルサ振幅制御信号をパルサ２−１に
出力する。

パルサ２−１はパルサ制御信号とバルサ振幅制御信号を
入力すると、第２図１−ａに示す励振パルスを超音波振
動子１−１に出力する。以上の動作と同様にして、第２
図１−ｆに示す励振パルスを超音波１辰動子１−６に印
加する。

次に超音波振動子１−２．１−５を励振する場合には第
２図の１−ａに示すパルスよりもパルス幅を相対的に狭
くし、またパルス波高値は超音波振動子群の配列端にあ
る超音波振動子１−１に対するよりも相対的に高くする
ことにより、第２図１−ｂ、　１−ｅに示す波形の励振
パルスを超音波振動子１−２．１−５に出力する。

さらに１−３．１−４＝を励！辰する場合には第２図１
−ｂ、　１−ｅに示すパルスよりもパルス幅を狭くし、
一方パルス波高値を超音波振動子１−２゜１−５に対す
るよりも相対的に高くすることにより、第２図１−ｃ、
’ｌ−ｄに示す波形の励（辰パルスを超音波振動子１−
３．１−４に出力する。

かかる作用によって超音波（辰動子詳１の中心近辺では
高周波数の超音波を送波できる広帯域パルスで励振し、
超音波振動子群１の配列端に向って順次狭帯域パルスで
励振し、ざらに励振パルスの波高値を調整することによ
って高周波数の超音波でおっても強く送波することがで
きる。

次に超音波を受信する場合にはシステムコントローラ１
５より受振信号を可変口径コントローラ９に出力する。

可変口径コントローラ９は受振信号を入力すると超音波
の進行に従って受信口径を広くするための信号を受信可
変口径用アナログスイッチ８−１．８−２・・・８−６
に出力する。

このようにして得られたエコー信号は受信器群１０によ
って増幅される。システムコントローラ１５はフィルタ
作動信号をフィルタコントローラ１１に出力する。フィ
ルタコントローラ１１はフィルタ作動信号を入力すると
、近距離から遠距離に向ってエコー信号の中心周波数を
高周波から低周波に可変するようにバンドパスフィルタ
１２を制御し、エコー信号を検波器１３で検波し表示器
１４で超音波診断画像を表示する。

尚、本実施例については説明の便宜上、振動子数を限定
しているが、多数の振動子のうちＮ個の振動子の超音波
ビームを集束するために必要な回路構成である遅延回路
部は省略しており、これらとの併用は容易でおる。

以上述べたように超音波ビームの発射の際に主として近
距離ゾーンについて、中心部の超音波４辰動子より発す
る超音波の周波数帯域を広くすることにより分解能の優
れた高周波数の信号を送受し、主として中・遠距離ゾー
ンについては、配列端の超音波振動子より発する超音波
の周波数帯域を狭くすることにより深部まで到達しやす
い低周波数の信号を送受できる。ｈｏえて、パルス波高
を調整することにより強い超音波を送受することができ
る。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば実質的に超音波ビーム幅を
可変することとなるので高分解能な超音波診断画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である回路ブロック図である
。第２図は第１図の超音波振動子１を励振するパルス波
形である。第３図は励振パルスに矩形波を用いた場合の
周波数スペクトラムを示す。 １・・・超音波（辰動子、２・・・パルサ、３・・・波
高値コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配列した複数個の超音波振動子により超音波を送受信す
   ることにより超音波像を表示可能な超音波診断装置にお
   いて、同時に駆動する超音波振動子列の中心にある超音
   波振動子から配列端にある超音波振動子へ、順次にパル
   ス幅が広くなるところの、各超音波振動子を励振する駆
   動パルス信号を出力するパルサと、前記駆動パルス信号
   のパルス幅の最大のものを基準としてパルス幅が狭くな
   るに従って順次パルス波高を増加させる波高値制御回路
   と、複数個の超音波振動子で受信するに際し、エコー信
   号をＯＮ／ＯＦＦするアナログスイッチと、中心周波数
   及び帯域を深さに応じて可変して補正する可変バンドパ
   スフィルタとを備え、送信時に駆動する超音波振動子の
   個数を変えることなく、実質的な送信の可変口径を可能
   としたことを特徴とする超音波診断装置。