JPS624988B2

JPS624988B2 -

Info

Publication number: JPS624988B2
Application number: JP55112222A
Authority: JP
Inventors: Masanori Noguchi
Original assignee: YOKOKAWA DENKI KK
Current assignee: YOKOKAWA DENKI KK
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1987-02-02
Also published as: JPS5737441A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、超音波ビームを生体のような媒体に
投射して、生体組織内の状況を診断する超音波診
断装置に関するものである。

本発明の主な目的は、探触子の送受波面の接触
関係を最適にした状態で、かつ探触子を移動させ
たり、傾斜させたりすることなく、所望の断面像
を得ることができるとともに、必要に応じて被検
体の体軸に対してほぼ平行する断面像（Ｃモード
像）を得ることのできる超音波診断装置を実現し
ようとするものである。また、本発明の他の目的
は、必要に応じて、ひとつの断面像と、この断面
像に対してある角度で傾斜するもうひとつの断面
像を得るようにし、これらから立体的な像を認識
できる超音波診断装置を実現しようとするもので
ある。

第１図は本発明にかかわる装置に用いられる探
触子の一例を示す構成斜視図である。この探触子
１は、その送受波面が、Ｘ軸方向（超音波ビーム
の走査方向）にｎ個、Ｙ軸方向にｎ個（ｍ＜ｎ）
並ぶ複数の超音波振動子で構成されており、これ
らの振動子の表面には、シリコンゴムのような音
響マツチング層１１が固着されている。この探触
子１はケーブル１０を介して本体（図示せず）に
結合する。

第２図は、本発明装置の一実施例を示す構成ブ
ロツク図である。図において、１は探触子で、超
音波信号の送受波面は、Ｘ軸方向にｎ個、Ｙ軸方
向にｍ個２次元的に配列するnxm個の超音波振動
子a₁₁〜ａ_onで構成されている。２は基準信号発
生器、２０はこの基準信号発生器２からのクロツ
クパルスを入力し、全体回路を統括する制御回
路、３は基準信号発生器２からの信号を入力し、
各超音波振動子a₁₁〜ａ_onを駆動する送信回路、
４は複数個のそれぞれ遅延時間の異なつた遅延素
子を含んだ超音波ビームの走査方向〔ｘ軸方向）
の電子フオーカスを行う第１の遅延回路、５１は
遅延回路４と各超音波振動子との間の接続を切換
え、リニヤ走査を行うスイツチ回路、５２は各超
音波振動子a₁₁〜ａ_onに対応して設けられた可変
遅延素子τ₁₁〜τ_onからなり、Ｙ軸方向の超音波
ビーム角の制御を行う第２の遅延回路、５３はこ
の遅延回路５２は各遅延素子の遅延時間を制御す
る遅延時間制御回路である。６は受信回路で、第
２の遅延回路５２、スイツチ回路５１および第１
の遅延回路４を介して印加される超音波振動子か
らの信号を受信する。７はこの受信回路６からの
信号を入力する信号処理回路、８１，８２は信号
処理回路７からの信号を入力とする第１モニタ、
第二モニタ、９は信号処理回路７に結合し、静止
画像やＣモード像を得るためのメモリ回路であ
る。

なお、この実施例では、第１の遅延回路と第２
の遅延回路とを別々に設けたものであるが、第１
の遅延回路４を省略し、この機能を第２の遅延回
路５２にもたせるようにしてもよい。

接触子１において、Ｙ軸方向に並ぶ超音波振動
子a₁₁〜ａ_1nは、それぞれ対応する可変遅延素子
τ₁₁〜τ_1nを介してひとつのリード線l₁に接続さ
れ、スイツチ回路５１に接続されている。以下同
じようにして、Ｙ軸方向に並ぶ超音波振動子a₂₁
〜ａ_2n（ａ_o1〜ａ_on）も、それぞれ対応する可変
遅延素子τ₂₁〜τ_2n（τ_o1〜τ_on）を介してリー
ド線l₂（ｌ_o）に接続され、スイツチ回路５１に
接続されている。スイツチ回路５１は、制御回路
２０からの信号に基づいて、多数個のリード線l₁
〜ｌ_oのなかのいくつか（例えば７本又は８本）
を順次１個づつずらせて選択し、リニヤ走査を行
なう役目をなす。

第３図は各振動子a₁₁〜ａ_onの複数個の超音波
振動子の駆動方法を説明するための説明図であ
る。この説明図では、第１の遅延回路４は３個の
それぞれ遅延時間の異なつた遅延素子で構成され
ており、Ｘ軸方向に並ぶ超音波振動子の同時に駆
動する複数列（ここでは７列）において、中央の
ものが大きな遅延時間が与えられ、両端に近ずく
に従つて遅延時間が小さくなるように接続、構成
されている。スイツチ回路５１は、第１の遅延回
路４からの７本のリード線と、第２の遅延回路５
２を介して、Ｙ軸方向に並ぶひとつの列をひとつ
のグループとするリード線l₁′，l₂′……ｌ_oとのマ
トリツクス回路で構成されている。また、第２の
遅延回路５２において、各超音波振動子に接続さ
れる各可変遅延素子の遅延時間は、遅延時間制御
回路５３からの信号によつて制御されるもので、
この説明図ではＹ軸方向に並ぶ超音波振動子の同
時に駆動する複数行（ここでは５行）において、
中央のものが大きな遅延時間が与えられ、上下両
端に行くに従つて遅延時間が小さくなるように制
御されている例を図示化（遅延時間の大きいもの
を長いブロツク、小さいものを短かいブロツクで
代表する）して示してある。

スイツチ回路５１は、各リード線の交点の接続
を○印、△印、×印の順に順次接続し、リニヤ走
査を行なう。ここで、例えば○印のように接続し
た状態で送信回路３から駆動パルスを与えると、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並ぶ各超音波振動子
（７⁽列⁾×５⁽行⁾）がそれぞれ僅かに異なつたタ
イミングで駆動される。すなわち、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向いずれも電子的なフオーカスが与えられ、
これらの各超音波振動子からの超音波ビームP₁
は、探触子１の送受波面に対して垂直であつて、
各素子の遅延時間を模擬的に示す円弧面の中心点
Ａ付近に収束される。したがつて、スイツチ回路
５１において、△印、×印……の順に駆動させれ
ば、超音波ビームP₁をＡ点付近で電子的に収束さ
せた状態で矢印ａ方向（Ｘ軸方向）にリニヤ走査
することができる。ここで、各遅延回路４および
５２において、各遅延素子の遅延時間をその比率
を維持しながら一回の送受信時間において変化す
れば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともにダイナミツクな
電子フオーカスが可能となり、鮮明の断面像を得
ることができる。

探触子１から出た超音波ビームはふたつの組織
の境界面で反射し、この反射パルスが同じ振動子
群によつて受信される。各振動子群からの受信信
号は、各遅延回路５２，４を介して電子フオーカ
スがなされ、受信回路６に印加され、ここで例え
ば利得制御（STC）がなされ、信号処理回路７
を介して第１モニタ８１にＢモード像が表示され
る。

一方、第２の遅延回路５２において、Ｙ軸方向
に並ぶ超音波振動子の同時に駆動する複数行にお
いて、第４図に図示化するように、各遅延素子の
遅延時間を例えば下端に行くに従つて遅延時間が
大きくなるように制御すれば、各超音波振動子か
らの超音波ビームは、下端側に従つておくれたタ
イミングで駆動されるので、第３図の矢印P₂に示
すように、Ｙ軸方向に対しては垂直であつて、Ｙ
軸方向にθだけ傾斜したものとなる。傾斜角θ
は、各遅延素子の遅延時間の与え方によつて第３
図破線矢印ｂに示すように変えることができる。

第５図は超音波ビームの走査方法の一例を示す
斜視図である。探触子１の送受波面からは、探触
子１本体を動かすことなく、送受波面に対して垂
直な走査面、送受波面に対して傾斜した走査面
あるいはのような走査を行うことができ、ま
た走査面，の傾斜角θは、第２の遅延回路を
構成する遅延素子の遅延時間を制御することによ
り自由に変えることができる。

このような装置によれば、送受波面と被検体の
表面とを最適な密着条件を維持しながら、走査面
，，…による断面像を例えば時分割で順次
得るようにし、これらの像を第１モニタ、第２モ
ニタにそれぞれ選択して表示することによつて、
これらの像から立体的な像を正しく認識すること
ができる。また、探触子１の送受波面を被検体の
表面に最適な条件で接触させた状態で走査面の傾
斜角を変えることができるので、送受波面を被検
体表面に斜目に強く押しつけたりしなくとも所望
の断面像を容易に得ることもできる。

第６図は超音波ビームの走査方法の他の例を示
す斜視図である。この例は、Ｃモード像を得る場
合であつて、走査面の傾斜を矢印ｂ方向に一走
査面ごとに一定角度づつずらせて振らせたもので
ある。各走査面に対応する画像情報を順次メモリ
回路９に格納し、このメモリ回路９からの続み出
しを第６図矢印Ｃに示すように例えば被検体の表
面から一定の深さに相当する部分についてのみ、
順次読み出し、これを第２モニタ８２に表示すれ
ば、送受波面に対してほぼ平行する第６図Ｖに示
す断面像を得ることができる。また、探触子１の
送受波面に対して例えば垂直な走査面による断
面像を第１モニタ８１に表示する。

第７図はこのようにして得られた断面像の一例
であつて、イは第１モニタ８１に得られる像、す
なわち、第６図において走査面に対応した断面
像を、ロは第２モニタ８２に得られる像、すなわ
ち第６図において、探触子１の送受波面と平行す
る断面Ｖに対応したＣモード像をそれぞれ示して
いる。ここで、イ図において、Ｘ−Ｘはロ図に示
される断面位置を示す輝線であり、また、ロ図に
おいてＹ−Ｙはイ図に示される断面位置を示す輝
線で、これらは各断面像の位置関係を示してい
る。これらの断面位置を示す輝線は、マークでも
よく、電気的な回路手段によつて表示される。ま
た、イ，ロに示す断面像は、メモリ回路９からの
読み出し番地（位置）を変えることによつて、任
意の断面像を得ることができる。

なお、上記の実施例において、走査面の傾斜角
θは、モニタ像を観察しながら自由に選択できる
ものとし、また、Ｃモード像を得る場合には、走
査面の傾斜角度を一走査面ごとに僅かな角度で自
動的に変るように構成されているものとする。こ
れは、例えば第２の遅延回路において、各遅延素
子の遅延時間を、あらかじめ遅延時間制御回路５
３に設けた、例えばリードオンリメモリ
（ROM）に記憶させた値で順次制御することによ
つて実現できる。

従来、リニヤスキヤンを行う探触子をもつこの
種の装置においても、探触子１の送受波面の接触
角度を変えることによつて、走査面を被検体表面
に対して傾斜させることができ、時間をおいて、
順次異なる走査面の断面像を得ることが可能であ
るが、送受波面の接触角度を余り大きくすると被
検体との密着性の条件が悪くなつて、良質の断面
像を得ることができない。このため、例えば肋骨
後側の断面像をリニヤ走査によつて得ることは困
難であつた。

本発明にかかわる装置によれば、探触子の送受
波面の接触関係を最適にした状態で、所望の傾斜
角で切断した断面像を容易に得ることができるも
ので、例えば肋骨の後側も腹部からリニヤ走査に
よつて覗くことが可能である。また、ひとつの断
面像と、この断面像に対して任意の角度で傾斜す
るもうひとつの断面像を探触子を大巾に移動させ
たり、傾斜させることなく得ることができるう
え、必要に応じて体軸に対して、ほぼ平行するＣ
モード像をも得ることができ、診断効果を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる装置に用いられる探
触子の一例を示す構成斜視図、第２図は本発明装
置の一実施例を示す構成ブロツク図、第３図およ
び第４図は超音波振動子の駆動方法を説明するた
めの説明図、第５図および第６図は超音波ビーム
の走査状態を示した斜視図、第７図は第６図に示
す走査例によつて得られた断面像の一例を示す図
である。１……探触子、a₁₁〜ａ_on……超音波振動子、
２……基準信号発生器、２０……制御回路、３…
…送信回路、４，５２……遅延回路、τ₁₁〜τ_on
……可変遅延素子、５１……スイツチ回路、５３
……遅延時間制御回路、６……受信回路、７……
信号処理回路、８１，８２……第１モニタ、第２
モニタ、９……メモリ回路。

Claims

【特許請求の範囲】１超音波信号の送受波面がＸ軸方向にｎ個Ｙ軸
方向にｍ個２次元的に配列する複数個の超音波振
動子で構成された超音波探触子と、一端が前記複
数個の超音波振動子にそれぞれ接続され他端がＹ
軸方向に配列するｍ個の超音波振動子に対応する
ものをひとつのグループとしそれぞれリード線l₁
〜l₂に接続される複数個の可変遅延素子と、前記
リード線l₁〜ｌ_oのいくつかに順次Ｘ軸方向にず
らせて駆動信号を与え超音波振動子からの超音波
ビームをリニヤ走査させるリニア走査回路手段
と、Ｙ軸方向に配列するｍ個の超音波振動子にそ
れぞれ接続されたｍ個の可変逐延素子の遅延時間
をそれぞれ僅かずつ異なるように制御し前記リニ
ア走査による走査面を前記送受波面に対して傾斜
させるようにする遅延時間制御回路と、前記超音
波振動子からの受信信号を入力し信号処理した後
モニタに画像を表示する信号処理回路とを備えた
超音波診断装置。２遅延時間制御回路は、Ｙ軸方向に配列するｍ
個の超音波振動子のうち、中央付近に行くに従つ
て遅いタイミングで駆動するように対応する可変
遅延素子の逐延時間を制御し、Ｙ軸方向の電子フ
オーカスをするようにした特許請求の範囲第１項
記載の超音波診断装置。３リニヤ走査回路手段は、リニヤ走査の送受波
面に対する角度をひとつのリニヤ走査ごとに僅か
ずつずらせて振らせ、信号処理回路は前記各リニ
ア走査に対応する画像データを順次メモリ手段に
格納し、このメモリ手段からのデータの読み出し
を被検体表面からの深さに関連して読み出し、こ
れをモニタにＣモード像表示するようにした特許
請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。