JPS63222745A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPS63222745A JPS63222745A JP5940887A JP5940887A JPS63222745A JP S63222745 A JPS63222745 A JP S63222745A JP 5940887 A JP5940887 A JP 5940887A JP 5940887 A JP5940887 A JP 5940887A JP S63222745 A JPS63222745 A JP S63222745A
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Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
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、医用分野において生体内の断層像を得るため
に用いられる超音波診断装置に関するものである。
に用いられる超音波診断装置に関するものである。
従来の技術
超音波診断装置は、超音波パルスの送受信を繰り返しな
がらビームを偏向走査し、反射してきたエコー信号を映
像化することにより生体内の断層像を得て診断するよう
にしたもので、医用分野において普及している。この従
来の超音波診断装置としては、例えば特開昭61−51
560号公報等に記載されている構成が知られている。
がらビームを偏向走査し、反射してきたエコー信号を映
像化することにより生体内の断層像を得て診断するよう
にしたもので、医用分野において普及している。この従
来の超音波診断装置としては、例えば特開昭61−51
560号公報等に記載されている構成が知られている。
一般に電子走査型の超音波診断装置では、複数個の微小
圧電素子(以下、振動子と云う)を直線状に並べてアレ
イとし、アレイの一部の振動子より送受信を行ない、こ
の送受信が繰り返されるごとに送受信位置を移動して走
査する直線走査型と、アレイのほぼ全体を使用し、各振
動子に加わる送信信号および各振動子に現われるエコー
信号にそれぞれ異なる遅延時間を与えて超音波ビームの
送受信指向性を持たせ、送受信を繰り返すごとにビーム
方向を扇形に順次変化させるセクタ走査型が主流である
。いずれの方式においても、送受信の両方の系に被検深
度に応じてフォーカスを与えるように遅延手段を設けて
あり、各々の振動子の送信信号、受信信号ともに異なる
遅延時間を与える。
圧電素子(以下、振動子と云う)を直線状に並べてアレ
イとし、アレイの一部の振動子より送受信を行ない、こ
の送受信が繰り返されるごとに送受信位置を移動して走
査する直線走査型と、アレイのほぼ全体を使用し、各振
動子に加わる送信信号および各振動子に現われるエコー
信号にそれぞれ異なる遅延時間を与えて超音波ビームの
送受信指向性を持たせ、送受信を繰り返すごとにビーム
方向を扇形に順次変化させるセクタ走査型が主流である
。いずれの方式においても、送受信の両方の系に被検深
度に応じてフォーカスを与えるように遅延手段を設けて
あり、各々の振動子の送信信号、受信信号ともに異なる
遅延時間を与える。
また、セクタ方式では、焦点用の遅延手段の他に超音波
ビームの送受信指向性を制御するために比1絞的大きな
遅延時間を与える遅延手段を設けである。
ビームの送受信指向性を制御するために比1絞的大きな
遅延時間を与える遅延手段を設けである。
第5図は送受信信号に与える遅延時間の設定について8
y−ヤンネルのセクタ走査型を例(二とって図示したも
のである。同図において、P1〜P8は振動子であり、
アレイ状に並んでいる。この振動子アレイを用い、振動
子アレイの中心線a −a上で、距離lにあるQlに焦
点を結び、送受信を行うとする。このとき、送信信号、
受信信号に与える遅延時間は、x−x上のtdx〜tt
isである。これらの遅延時間tdl −tdsを振動
子P1〜P8に割り当てて送信することにより振動子P
1〜P8の各々から出た超音波は位相合成されて1本の
超音波ビームとなり、Qlに同時(=到達する。また、
Qlからの反射信号は、振動子P1〜P8の最も近いも
のから到達するが、td1〜td2の遅延を与え、加算
回路で各振動子で得られた受信信号を加算することによ
りQlからのエコー信号は加算点に同時に到達し、Ql
からのエコー信号感度が最大となる。また、焦点位置Q
2が中心線a −aになく、超音波ビームを偏向しなけ
ればならないとき、遅延時間tdx −tdsはy−y
上に並ぶ。これによって送信信号はQ2に向かい、受信
感度はQ2の方向のものが最大となって受信される。
y−ヤンネルのセクタ走査型を例(二とって図示したも
のである。同図において、P1〜P8は振動子であり、
アレイ状に並んでいる。この振動子アレイを用い、振動
子アレイの中心線a −a上で、距離lにあるQlに焦
点を結び、送受信を行うとする。このとき、送信信号、
受信信号に与える遅延時間は、x−x上のtdx〜tt
isである。これらの遅延時間tdl −tdsを振動
子P1〜P8に割り当てて送信することにより振動子P
1〜P8の各々から出た超音波は位相合成されて1本の
超音波ビームとなり、Qlに同時(=到達する。また、
Qlからの反射信号は、振動子P1〜P8の最も近いも
のから到達するが、td1〜td2の遅延を与え、加算
回路で各振動子で得られた受信信号を加算することによ
りQlからのエコー信号は加算点に同時に到達し、Ql
からのエコー信号感度が最大となる。また、焦点位置Q
2が中心線a −aになく、超音波ビームを偏向しなけ
ればならないとき、遅延時間tdx −tdsはy−y
上に並ぶ。これによって送信信号はQ2に向かい、受信
感度はQ2の方向のものが最大となって受信される。
以上のような遅延処理を行なうには、特に受信系では現
在のところ大部分の超音波診断装置が電磁遅延線を用い
ているが、この電磁遅延線は理想的特性を得るのが非常
に困難であり、特にセクタ走査型で大きく偏向した場合
、遅延時間が長くなり、受信信号が通過する遅延線も長
くなってしまうため、遅延線の周波数特性の劣化、伝搬
中の減衰、反射などの問題が発生し、結果として断層画
像の品位の低下を招いてしまう。また、最近のようにチ
ャンネル数が増加していく状況では、この問題はさらに
大きくなる。
在のところ大部分の超音波診断装置が電磁遅延線を用い
ているが、この電磁遅延線は理想的特性を得るのが非常
に困難であり、特にセクタ走査型で大きく偏向した場合
、遅延時間が長くなり、受信信号が通過する遅延線も長
くなってしまうため、遅延線の周波数特性の劣化、伝搬
中の減衰、反射などの問題が発生し、結果として断層画
像の品位の低下を招いてしまう。また、最近のようにチ
ャンネル数が増加していく状況では、この問題はさらに
大きくなる。
第6図は以上のような遅延をディジタル信号によって行
なう64′fヤンネルの従来の方式の遅延加算部を示す
。このディジタル遅延方式は電磁遅延線を用いていない
ため遅延中に信号が劣化することはない。以下、同図を
参照しながら従来のディジタル遅延方式による超音波診
断装置について説明する。同図において、61はエコー
信号をA/D変換するA/Dコンバータ、62はA/D
コンバータ61から出力されたエコー信号のディジタル
データに遅延時間を与え、加算する遅延加算部、63は
A/Dコンバータ61のサンプリング信号を発生するサ
ンプリング信号発生手段である。
なう64′fヤンネルの従来の方式の遅延加算部を示す
。このディジタル遅延方式は電磁遅延線を用いていない
ため遅延中に信号が劣化することはない。以下、同図を
参照しながら従来のディジタル遅延方式による超音波診
断装置について説明する。同図において、61はエコー
信号をA/D変換するA/Dコンバータ、62はA/D
コンバータ61から出力されたエコー信号のディジタル
データに遅延時間を与え、加算する遅延加算部、63は
A/Dコンバータ61のサンプリング信号を発生するサ
ンプリング信号発生手段である。
次に上記従来例の動作について説明する。図示し・ない
64個の振動子から被検体からのエコー信号が電気信号
となって出力され、適度に増幅された後、A/Dコンバ
ータ61におけるADZ〜AD64の入力端子C1〜e
64に入力される。A/Dコンバータ61からはサンプ
リング信号発生手段63で発生したサンプリング信号に
従って64個の量子化されたエコー信号が出力され、遅
延手段62aに入力される。遅延手段62aにおけるT
1〜T64はシフトレジスタやRAM等の記憶手段によ
り構成されており、必要な遅延時間をデータに与えた後
、加軍手段62bへ入力する。加算手段62bではT1
〜T64からの全てのデータを加算し、eOUTから出
力する。この後、加算されたエコー信号eOUTは検波
、対数圧縮、走査変換等の処理が行なわれて映像化され
る。
64個の振動子から被検体からのエコー信号が電気信号
となって出力され、適度に増幅された後、A/Dコンバ
ータ61におけるADZ〜AD64の入力端子C1〜e
64に入力される。A/Dコンバータ61からはサンプ
リング信号発生手段63で発生したサンプリング信号に
従って64個の量子化されたエコー信号が出力され、遅
延手段62aに入力される。遅延手段62aにおけるT
1〜T64はシフトレジスタやRAM等の記憶手段によ
り構成されており、必要な遅延時間をデータに与えた後
、加軍手段62bへ入力する。加算手段62bではT1
〜T64からの全てのデータを加算し、eOUTから出
力する。この後、加算されたエコー信号eOUTは検波
、対数圧縮、走査変換等の処理が行なわれて映像化され
る。
第7図は従来の他の例を示し、電磁遅延線による系の特
性劣化や高速A/Dコンバータによる回路の実現の困難
さを避けるため、短く、微小単位の遅延時間制御は電磁
遅延線で行なうアナログ遅延方式と、長く、粗い遅延時
間はA/Dコンバータにより量子化されたエコー信号を
メモリ等を用いて遅延するディジタル遅延方式とを組み
合わせた方式である。同図において、71は端子e1〜
e8に入力されたエコー信号に比較的短かく、細かいピ
ッチで遅延時間を与える電磁遅延線などによるアナログ
遅延手段、72はアナログ遅延手段71のそれぞれのチ
ャンネルt1〜t8から出力されたエコー信号のうち、
隣接するいくつかのチャンネルの信号を加算するアナロ
グ加算手段、73はアナログ加算手段72で加算された
エコー信号なA/D変換するA/Dコンバータ、74は
シフトレジスタ、メモリ等の記憶手段により構成され、
A/Dコンバータ73から出力されたディジタルデータ
に遅延時間を与えるディジタル遅延手段、75はディジ
タル遅延手段74から出力されたディジタルデータを加
算する加算手段である。
性劣化や高速A/Dコンバータによる回路の実現の困難
さを避けるため、短く、微小単位の遅延時間制御は電磁
遅延線で行なうアナログ遅延方式と、長く、粗い遅延時
間はA/Dコンバータにより量子化されたエコー信号を
メモリ等を用いて遅延するディジタル遅延方式とを組み
合わせた方式である。同図において、71は端子e1〜
e8に入力されたエコー信号に比較的短かく、細かいピ
ッチで遅延時間を与える電磁遅延線などによるアナログ
遅延手段、72はアナログ遅延手段71のそれぞれのチ
ャンネルt1〜t8から出力されたエコー信号のうち、
隣接するいくつかのチャンネルの信号を加算するアナロ
グ加算手段、73はアナログ加算手段72で加算された
エコー信号なA/D変換するA/Dコンバータ、74は
シフトレジスタ、メモリ等の記憶手段により構成され、
A/Dコンバータ73から出力されたディジタルデータ
に遅延時間を与えるディジタル遅延手段、75はディジ
タル遅延手段74から出力されたディジタルデータを加
算する加算手段である。
次に上記従来例の動作(二ついて説明する。図示しない
8Chの振動子で受信されたエコー信号は、それぞれ8
つの入力端子el −88を経てアナログ遅延手段71
に入力される。アナログ遅延手段71 におけるt1〜
t8では、第5図で説明したように偏向方向や焦点距離
(=応じて数nS〜数士nsの刻みで数百ns以下の比
較的短い遅延時間を与える。入力端子e1%e81ユ入
力されたエコー信号のうち、隣接する振動子からのエコ
ー信号の遅延時間差は小さいため、次段のアナログ加算
手段72ではこれらの遅延時間差の小さいものを2本づ
つ81−84で加算する。A/Dコンバータ73では、
アナログ加算手段72で加算された4本のエコー信号を
それぞれAD t −AD4でA/D変換する。AD1
〜AD4は外部のサンプリング信号によって同時にディ
ジタル信号を出力し、次段のディジタル遅延手段74へ
出力する。A/Dコンバータ73の変換速度は、一般的
に用いる超音波中心周波数3.5 MHz〜5MHzの
診断装置では、その帯域まで考慮して20〜3QMHz
あれば十分である。ディジタル遅延手段74ではメモリ
等の記憶手段によって、入力されたデータを超音波ビー
ムの偏向方向、焦点距離に応じてチンプリング信号に同
期して遅延する。ディジタル遅延手段74で遅延された
4本のデータはディジタル加算手段75で加算され、位
相合成されたエコー信号がディジタル量で得られる。こ
の遅延時間の設定は、各々のチャンネルに必要な遅延時
間なtd とすれば、ディジタル遅延手段74によりお
およその遅延時間Td で与え、遅延時間tdとTdの
差をアナログ遅延手段71により与える。
8Chの振動子で受信されたエコー信号は、それぞれ8
つの入力端子el −88を経てアナログ遅延手段71
に入力される。アナログ遅延手段71 におけるt1〜
t8では、第5図で説明したように偏向方向や焦点距離
(=応じて数nS〜数士nsの刻みで数百ns以下の比
較的短い遅延時間を与える。入力端子e1%e81ユ入
力されたエコー信号のうち、隣接する振動子からのエコ
ー信号の遅延時間差は小さいため、次段のアナログ加算
手段72ではこれらの遅延時間差の小さいものを2本づ
つ81−84で加算する。A/Dコンバータ73では、
アナログ加算手段72で加算された4本のエコー信号を
それぞれAD t −AD4でA/D変換する。AD1
〜AD4は外部のサンプリング信号によって同時にディ
ジタル信号を出力し、次段のディジタル遅延手段74へ
出力する。A/Dコンバータ73の変換速度は、一般的
に用いる超音波中心周波数3.5 MHz〜5MHzの
診断装置では、その帯域まで考慮して20〜3QMHz
あれば十分である。ディジタル遅延手段74ではメモリ
等の記憶手段によって、入力されたデータを超音波ビー
ムの偏向方向、焦点距離に応じてチンプリング信号に同
期して遅延する。ディジタル遅延手段74で遅延された
4本のデータはディジタル加算手段75で加算され、位
相合成されたエコー信号がディジタル量で得られる。こ
の遅延時間の設定は、各々のチャンネルに必要な遅延時
間なtd とすれば、ディジタル遅延手段74によりお
およその遅延時間Td で与え、遅延時間tdとTdの
差をアナログ遅延手段71により与える。
発明が解決しようとする問題点
しかし、以上のような従来の超音波診断装置のうち、前
者の全ディジタル遅延方式では、例えば遅延量子化ピッ
チを1QnsにするならばA/Dコンバータ61 に1
00MHzのサンプリング周波数が必要になり、多チャ
ンネルのシステムにおいては回路実装上も困難で、また
、データ数も多くなるため、後の信号処理やデータを保
持するためのメモリも増加してしまい、装置実現のため
の大きな問題となっている。
者の全ディジタル遅延方式では、例えば遅延量子化ピッ
チを1QnsにするならばA/Dコンバータ61 に1
00MHzのサンプリング周波数が必要になり、多チャ
ンネルのシステムにおいては回路実装上も困難で、また
、データ数も多くなるため、後の信号処理やデータを保
持するためのメモリも増加してしまい、装置実現のため
の大きな問題となっている。
また、後者のアナログ遅延方式では、アナログ遅延線の
タップを多く設けなければならないため、アナログ遅延
線の特性の劣化が発生してしまい、全チャンネル間の特
性差を画像の劣化を招く恐れのない30〜40dB 以
下に抑えることは困難である。また、この方式で、ダイ
ナミックフォーカスを実現するためには、アナログ遅延
線のタップ切換回路が必要となり、制御も複雑になると
いう問題があった。
タップを多く設けなければならないため、アナログ遅延
線の特性の劣化が発生してしまい、全チャンネル間の特
性差を画像の劣化を招く恐れのない30〜40dB 以
下に抑えることは困難である。また、この方式で、ダイ
ナミックフォーカスを実現するためには、アナログ遅延
線のタップ切換回路が必要となり、制御も複雑になると
いう問題があった。
そこで、本発明は、従来技術の以上のような問題点を解
決するもので、エコー信号を高精度に遅延することがで
き、高品位の画像を得ることができ、またコストの低下
を図ることができるようにした超音波診断装置を提供し
ようとするものである。
決するもので、エコー信号を高精度に遅延することがで
き、高品位の画像を得ることができ、またコストの低下
を図ることができるようにした超音波診断装置を提供し
ようとするものである。
問題点を解決するための手段
そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、複数個の電気音響変換手段と、この音響変換手段
により得られたエコー信号をN[F]変換する複数個の
A/Dコンバータと、このA/Dコンバータと同数個設
けられ、A/Dコンバータのサンプリング信号の周期よ
り短い時間単位でサンプリング信号を遅延するサンプリ
ング信号遅延手段と、上記複数個のA/Dコンバータの
ディジタルデータをサンプリング信号の周期で同期する
複数個の同期手段と、この同期手段で得られたディジタ
ルデータを超音波ビームの偏向方向や焦点距離に応じて
遅延加算する遅延加算手段を備えたものである。
段は、複数個の電気音響変換手段と、この音響変換手段
により得られたエコー信号をN[F]変換する複数個の
A/Dコンバータと、このA/Dコンバータと同数個設
けられ、A/Dコンバータのサンプリング信号の周期よ
り短い時間単位でサンプリング信号を遅延するサンプリ
ング信号遅延手段と、上記複数個のA/Dコンバータの
ディジタルデータをサンプリング信号の周期で同期する
複数個の同期手段と、この同期手段で得られたディジタ
ルデータを超音波ビームの偏向方向や焦点距離に応じて
遅延加算する遅延加算手段を備えたものである。
作 用
上記技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、複数個の電気音響変換手段C:より得られた
被検体からのエコー信号を複数個のA/Dコンバータで
ディジタル量(二置換する際、A/Dコンバータで用い
るサンプリング信号をサンプリング信号遅延手段でサン
プリング周期以下の細かいピッチで各チャンネル別(二
遅延制御し、各NΦコンバータから出力されたディジタ
ルデータを同期手段によってサンプリング信号の周期に
同期させる。遅延加算手段では同期したディジタルデー
タに必要な遅延時間を与えて加算する。このよう(二電
磁遅延線を使用せず;:変換速度が遅いA/Dコンバー
タでエコー信号を高精度で遅延することができる。
被検体からのエコー信号を複数個のA/Dコンバータで
ディジタル量(二置換する際、A/Dコンバータで用い
るサンプリング信号をサンプリング信号遅延手段でサン
プリング周期以下の細かいピッチで各チャンネル別(二
遅延制御し、各NΦコンバータから出力されたディジタ
ルデータを同期手段によってサンプリング信号の周期に
同期させる。遅延加算手段では同期したディジタルデー
タに必要な遅延時間を与えて加算する。このよう(二電
磁遅延線を使用せず;:変換速度が遅いA/Dコンバー
タでエコー信号を高精度で遅延することができる。
実施例
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。第1図は本発明の一実施例における超音波診断装
置の構成図であり、本実施例においては、8チヤンネル
の場合を示している。
する。第1図は本発明の一実施例における超音波診断装
置の構成図であり、本実施例においては、8チヤンネル
の場合を示している。
同図において、1は生体内に超音波を送信し、反射した
エコー信号を受信する8個の電気音響変換手段である振
動子を備えたプローブ、2は装置各部で使用する制御信
号の発生手段、3はプローブ1によって送受信される超
音波ビームの偏向角度、焦点距離(:応じ、送信系、受
信系のそれぞれに遅延データを与えて走査を制御する走
査制御手段、4は制御信号発生手段2が発生した送信ト
リが信号と走査制御手段3が発生した送信遅延データ(
二基づき、遅延された送信信号を発生する送信信号遅延
手段、5は送信信号遅延手段4が発生した送信信号を増
幅し、プローブ1内の8個の振動子を駆動して超音波を
発生させる駆動手段、6はプローブ1の各振動子で受信
された被検体からのエコー信号のそれぞれを適度に増幅
する増幅手段、7は増幅手段6で増幅されたエコー信号
を後述するサンプリング信号に同期してA/D変換する
A/Dコンバータ、8は走査制御手段3が発生した遅延
データ;二基づき制御信号発生手段2が発生したサンプ
リング信号を遅延するサンプリング信号遅延手段、9は
A/Dコンバータ7から出力された量子化エコー信号を
同期する同期手段、 10は同期手段9が出力した量子
化エコー信号に遅延時間を与え加算する遅延加算手段で
、走査制御手段3が発生した遅延データに基づき量子化
エコー信号を遅延するディジタル遅延手段10aど、こ
のディジタル遅延手段10aの各セルT1〜T8から出
力される量子化エコー信号全部を加算する加算手段10
bとより構成されている。11は遅延加算手段10で加
算され、位相合成された量子化エコー信号に、検波、対
数圧縮などの信号処理を加える信号処理手段、12は制
御信号発生手段2から出力された音響走査制御信号に同
期して入力される処理後のエコー信号情報を画像化し、
テレビ等の表示手段13の表示形式に合わせて同期信号
、映像信号を発生する走査変換手段である。
エコー信号を受信する8個の電気音響変換手段である振
動子を備えたプローブ、2は装置各部で使用する制御信
号の発生手段、3はプローブ1によって送受信される超
音波ビームの偏向角度、焦点距離(:応じ、送信系、受
信系のそれぞれに遅延データを与えて走査を制御する走
査制御手段、4は制御信号発生手段2が発生した送信ト
リが信号と走査制御手段3が発生した送信遅延データ(
二基づき、遅延された送信信号を発生する送信信号遅延
手段、5は送信信号遅延手段4が発生した送信信号を増
幅し、プローブ1内の8個の振動子を駆動して超音波を
発生させる駆動手段、6はプローブ1の各振動子で受信
された被検体からのエコー信号のそれぞれを適度に増幅
する増幅手段、7は増幅手段6で増幅されたエコー信号
を後述するサンプリング信号に同期してA/D変換する
A/Dコンバータ、8は走査制御手段3が発生した遅延
データ;二基づき制御信号発生手段2が発生したサンプ
リング信号を遅延するサンプリング信号遅延手段、9は
A/Dコンバータ7から出力された量子化エコー信号を
同期する同期手段、 10は同期手段9が出力した量子
化エコー信号に遅延時間を与え加算する遅延加算手段で
、走査制御手段3が発生した遅延データに基づき量子化
エコー信号を遅延するディジタル遅延手段10aど、こ
のディジタル遅延手段10aの各セルT1〜T8から出
力される量子化エコー信号全部を加算する加算手段10
bとより構成されている。11は遅延加算手段10で加
算され、位相合成された量子化エコー信号に、検波、対
数圧縮などの信号処理を加える信号処理手段、12は制
御信号発生手段2から出力された音響走査制御信号に同
期して入力される処理後のエコー信号情報を画像化し、
テレビ等の表示手段13の表示形式に合わせて同期信号
、映像信号を発生する走査変換手段である。
次に上記実施例の動作について説明する。
制御信号発生手段2では、超音波パルスを発生するため
のトリが信号と、このトリが信号をカウントして送受信
を行なっている走査線の番号を得るための走査線番号と
、トリが信号を基準時刻としてエコー信号をA/D変換
するためのサンプリング信号と、超音波ビームを走査す
るために使用されるフレーム、ラインの同期信号とを出
力する。
のトリが信号と、このトリが信号をカウントして送受信
を行なっている走査線の番号を得るための走査線番号と
、トリが信号を基準時刻としてエコー信号をA/D変換
するためのサンプリング信号と、超音波ビームを走査す
るために使用されるフレーム、ラインの同期信号とを出
力する。
走査制御手段3は制御信号発生手段2が発生した同期信
号と走査線番号により、走査を開始する音響走査線の方
向と焦点距離に応じた遅延データを送信信号遅延手段4
とサンプリング信号遅延手段8と遅延加算手段10のデ
ィジタル遅延手段10aとに設定する。送信信号遅延手
段4では、制御信号発生手段2が出力したトリが信号を
遅延時間ゼロの基準時刻として、設定された遅延データ
に基づいて遅延された送信パルスを出力する。送信信号
遅延手段4から出力された送信パルスは、第5図に示す
ように遅延時間が設定されており、これを駆動手段5の
8個のセルD1〜D8で個別に増幅し、プローブ1の8
個の振動子を駆動する。プローブ1では、8個の振動子
が入力された送信信号を超音波パルスに変換し、このパ
ルス状の超音波ビームを被検体に送り出す。この超音波
ビームの進行方向にある被検体からのエコー信号は再び
プローブ1の8個の振動子に受信される。第5図にも示
したようにエコー信号の音源Q1やQ2から8個の振動
子P1〜P8の距離はそれぞれ異なる。
号と走査線番号により、走査を開始する音響走査線の方
向と焦点距離に応じた遅延データを送信信号遅延手段4
とサンプリング信号遅延手段8と遅延加算手段10のデ
ィジタル遅延手段10aとに設定する。送信信号遅延手
段4では、制御信号発生手段2が出力したトリが信号を
遅延時間ゼロの基準時刻として、設定された遅延データ
に基づいて遅延された送信パルスを出力する。送信信号
遅延手段4から出力された送信パルスは、第5図に示す
ように遅延時間が設定されており、これを駆動手段5の
8個のセルD1〜D8で個別に増幅し、プローブ1の8
個の振動子を駆動する。プローブ1では、8個の振動子
が入力された送信信号を超音波パルスに変換し、このパ
ルス状の超音波ビームを被検体に送り出す。この超音波
ビームの進行方向にある被検体からのエコー信号は再び
プローブ1の8個の振動子に受信される。第5図にも示
したようにエコー信号の音源Q1やQ2から8個の振動
子P1〜P8の距離はそれぞれ異なる。
従って、各振動子で得られるエコー信号に時間差が発生
するため、各振動子で得られたエコー信号に必要な遅延
時間を与えてエコー信号の加算点に同時に到達させれば
、目的とする方向、距離の受信指向性のみが最大となる
。
するため、各振動子で得られたエコー信号に必要な遅延
時間を与えてエコー信号の加算点に同時に到達させれば
、目的とする方向、距離の受信指向性のみが最大となる
。
次に、受信されたエコー信号の処理過程(二ついて説明
する。第2図は、第1図における各部の信号で、同図(
a) 、 (b)はそれぞれチャンネル1、チャンネル
8の振動子が受信したエコー信号、(C)。
する。第2図は、第1図における各部の信号で、同図(
a) 、 (b)はそれぞれチャンネル1、チャンネル
8の振動子が受信したエコー信号、(C)。
(d)は、それぞれ(a) 、 (b)をA/D変換す
る際に用いられるサンプリング信号、(e) 、 (f
)はそれぞれ、同期手段9セルMl 、 Msの出力信
号、(g)。
る際に用いられるサンプリング信号、(e) 、 (f
)はそれぞれ、同期手段9セルMl 、 Msの出力信
号、(g)。
(h)はそれぞれ、ディジタル遅延手段10aのセルT
I、T2の出力信号である。但し、(e)〜(h)は本
来、A/D変換された後のディジタル量として得られる
ものであるが、説明を簡単にするために等価のアナログ
量として表現している。
I、T2の出力信号である。但し、(e)〜(h)は本
来、A/D変換された後のディジタル量として得られる
ものであるが、説明を簡単にするために等価のアナログ
量として表現している。
プローブ1の8個の振動子で得られるエコー信号は、そ
れぞれ増幅手段6で適度な増幅を受けた後、A/Dコン
バータ7の各セルADt〜ADsでA/D変換される。
れぞれ増幅手段6で適度な増幅を受けた後、A/Dコン
バータ7の各セルADt〜ADsでA/D変換される。
A/Dコンバータ7に入力される8本のエコー信号の到
達時間(二は差があり、例えばチャンネル1.8では第
2図(a) 、 (b)に示すようにTdの時間差が生
ずる。A/Dコンバータ7がA/D変換する際のサンプ
リング信号は、サンプリング信号遅延手段8の各セル8
1〜S8によって与えられる。サンプリング信号遅延手
段8では制御信号発生手段2が発生した周期Tsの基準
サンプリング信号を走査制御手段3によって設定された
遅延データに基づいて遅延する。例えば、第2図(a)
、 (b)に示すように到達時間差Tdの場合、サン
プリング信号は同図(C) 、 (d)に示すようにt
A/D時間差を与える。Tdとtn の関係は次式で示
される。
達時間(二は差があり、例えばチャンネル1.8では第
2図(a) 、 (b)に示すようにTdの時間差が生
ずる。A/Dコンバータ7がA/D変換する際のサンプ
リング信号は、サンプリング信号遅延手段8の各セル8
1〜S8によって与えられる。サンプリング信号遅延手
段8では制御信号発生手段2が発生した周期Tsの基準
サンプリング信号を走査制御手段3によって設定された
遅延データに基づいて遅延する。例えば、第2図(a)
、 (b)に示すように到達時間差Tdの場合、サン
プリング信号は同図(C) 、 (d)に示すようにt
A/D時間差を与える。Tdとtn の関係は次式で示
される。
Td=N−ts−f−tn (、n :整数)ts)t
N ・・団・(1)但し、t
nを無段階に選ぶことは実際上、不可能であり、実用上
、エコー信号の中心周波数fcの周期の10〜20分の
1程度が適当である。従って、できるだけ上記(1)式
を満たすN、tnを選択すればよい。A/Dコンバータ
7は、以上のようにして得られたサンプリング信号で、
エコー信号なA/D変換する。A/D変換された点は、
第2図(a) 、 (b)の波形上の丸印の点である。
N ・・団・(1)但し、t
nを無段階に選ぶことは実際上、不可能であり、実用上
、エコー信号の中心周波数fcの周期の10〜20分の
1程度が適当である。従って、できるだけ上記(1)式
を満たすN、tnを選択すればよい。A/Dコンバータ
7は、以上のようにして得られたサンプリング信号で、
エコー信号なA/D変換する。A/D変換された点は、
第2図(a) 、 (b)の波形上の丸印の点である。
A/D変換された量子化エコー信号の時間差は、サンプ
リング信号の時間差と同じだけの時間差で出力される。
リング信号の時間差と同じだけの時間差で出力される。
同期手段9では、量子化エコー信号の時間差を基準サン
プリング信号(サンプリング信号遅延手段8で遅延され
る以前のサンプリング信号)で同期する。同期手段9に
おいて、例えばセルM1. M2が出力する量子化エコ
ー信号は第2図(e)。
プリング信号(サンプリング信号遅延手段8で遅延され
る以前のサンプリング信号)で同期する。同期手段9に
おいて、例えばセルM1. M2が出力する量子化エコ
ー信号は第2図(e)。
(、f’)のようになり、この段階でのチャンネル1と
8の時間差はtwとなり、tN短縮される。ディジタル
遅延手段10aでは、同期された量子化エコー信号を走
査制御手段3によって設定された遅延データに基づいて
遅延する。第2図(e) 、 (f)に示すようにtw
の時間差がある場合、twは tsの整数倍であるため
、量子化エコー信号の遅延はシフトレジスタや、カウン
タが接続された〃■を用いて3デ一タ分だけ移動させれ
ばよい。この操作は非常に簡単であり、ディジタル遅延
手段10aの出力(第2図(g) 、 (h) )では
、各振動子で得られたエコー信号の到達時間差はゼロに
なる。加算手段10bでは、全てのディジタル遅延手段
10aが出力した量子化エコー信号を加算し、信号処理
手段11へ出力する。信号処理手段11では、検波、対
数圧縮処理などを行ない、走査変換手段I2へ出力する
。走査変換手段12は内部に画像メモリを有しており、
制御信号発生手段2が出力している同期信号や走査線番
号に基づいてメモリのアドレスを決定し、信号処理手段
11が出力した画像データを時間の経過と共に書き込ん
で行く。
8の時間差はtwとなり、tN短縮される。ディジタル
遅延手段10aでは、同期された量子化エコー信号を走
査制御手段3によって設定された遅延データに基づいて
遅延する。第2図(e) 、 (f)に示すようにtw
の時間差がある場合、twは tsの整数倍であるため
、量子化エコー信号の遅延はシフトレジスタや、カウン
タが接続された〃■を用いて3デ一タ分だけ移動させれ
ばよい。この操作は非常に簡単であり、ディジタル遅延
手段10aの出力(第2図(g) 、 (h) )では
、各振動子で得られたエコー信号の到達時間差はゼロに
なる。加算手段10bでは、全てのディジタル遅延手段
10aが出力した量子化エコー信号を加算し、信号処理
手段11へ出力する。信号処理手段11では、検波、対
数圧縮処理などを行ない、走査変換手段I2へ出力する
。走査変換手段12は内部に画像メモリを有しており、
制御信号発生手段2が出力している同期信号や走査線番
号に基づいてメモリのアドレスを決定し、信号処理手段
11が出力した画像データを時間の経過と共に書き込ん
で行く。
このようにして目的とする最大被検深度のエコー信号の
受信が終了した時点で、制御信号発生手段2は走査線番
号を変更し、走査制御手段3はこれ(二伴って各部の遅
延データを設定し直す。そして再度トリが信号を発生し
、送受信を繰り返しながら超音波ビームを走査して断層
画像を構成する。
受信が終了した時点で、制御信号発生手段2は走査線番
号を変更し、走査制御手段3はこれ(二伴って各部の遅
延データを設定し直す。そして再度トリが信号を発生し
、送受信を繰り返しながら超音波ビームを走査して断層
画像を構成する。
第3図は、第1図における同期手段9(IF−ヤンネル
分)の具体例を示す構成図である。同図において、37
は第1図におけるA/Dコンバータ7の1セル、38は
第1図におけるサンプリング信号遅延手段8の1セル、
39は第1図における同期手段9の1セル、313 、
31bはA/ D ’:l 7 ハーク37から出力さ
れた量子化エコー信号を一時記憶する第1.第2の記憶
手段、32はサンプリング信号遅延手段38で遅延され
たサンプリング信号を分周する第1の分周手段、33は
第1図における制御信号発生手段2から出力されたサン
プリング信号を分周する第2の分周手段、34は第2の
分周手段33が出力するステータスによって第1.第2
の記憶手段31a 、 31bが出力する量子化エコー
信号を選択するデータ選択手段である。
分)の具体例を示す構成図である。同図において、37
は第1図におけるA/Dコンバータ7の1セル、38は
第1図におけるサンプリング信号遅延手段8の1セル、
39は第1図における同期手段9の1セル、313 、
31bはA/ D ’:l 7 ハーク37から出力さ
れた量子化エコー信号を一時記憶する第1.第2の記憶
手段、32はサンプリング信号遅延手段38で遅延され
たサンプリング信号を分周する第1の分周手段、33は
第1図における制御信号発生手段2から出力されたサン
プリング信号を分周する第2の分周手段、34は第2の
分周手段33が出力するステータスによって第1.第2
の記憶手段31a 、 31bが出力する量子化エコー
信号を選択するデータ選択手段である。
第4図は第3図の構成における各部の信号を表わしたも
ので、(a)は送信信号を発生させるためのトリガ信号
、(b)は制御信号発生手段2が出力したサンプリング
信号、(C)はサンプリング信号遅延手段38によって
遅延されたサンプリング信号、(d)はA/Dコンバー
タ37がエコー信号をA/D変換した量子化エコー信号
、(e)は第1゜第2の記憶手段31a 、 31bに
入力されたA/Dコンバータ37からの量子化エコー信
号を記憶するためのクロック信号、(f)は第1の記憶
手段31aが出力した量子化エコー信号、(g)は第2
の記憶手段31bが出力した量子化エコー信号、(h)
はデータ選択手段34から出力される量子化エコー信号
、(1)はデータ選択手段34を切り換える切換信号で
ある。
ので、(a)は送信信号を発生させるためのトリガ信号
、(b)は制御信号発生手段2が出力したサンプリング
信号、(C)はサンプリング信号遅延手段38によって
遅延されたサンプリング信号、(d)はA/Dコンバー
タ37がエコー信号をA/D変換した量子化エコー信号
、(e)は第1゜第2の記憶手段31a 、 31bに
入力されたA/Dコンバータ37からの量子化エコー信
号を記憶するためのクロック信号、(f)は第1の記憶
手段31aが出力した量子化エコー信号、(g)は第2
の記憶手段31bが出力した量子化エコー信号、(h)
はデータ選択手段34から出力される量子化エコー信号
、(1)はデータ選択手段34を切り換える切換信号で
ある。
上記のようにトリが信号(a)が発生すると、被検体内
に超音波パルスがプローブ1から出力される。
に超音波パルスがプローブ1から出力される。
この後、制御信号発生手段2は、サンプリング信号1(
b)を発生し、これをサンプリング信号遅延手段38は
遅延データに応じて遅延し、サンプリング信号2(C)
を発生する。A/Dコンバータ37はサンプリング信号
2(d)のタイミング■でエコー信号なA/D変換し、
量子化エコー信号1(d)のデータDOを出力する。第
1の分周手段32はサンプリング信号2を分周して第1
.第2の記憶手段31a 、 31bに加える。記憶手
段31a。
b)を発生し、これをサンプリング信号遅延手段38は
遅延データに応じて遅延し、サンプリング信号2(C)
を発生する。A/Dコンバータ37はサンプリング信号
2(d)のタイミング■でエコー信号なA/D変換し、
量子化エコー信号1(d)のデータDOを出力する。第
1の分周手段32はサンプリング信号2を分周して第1
.第2の記憶手段31a 、 31bに加える。記憶手
段31a。
311〕には、共にA/Dコンバータ37が出力した量
子化エコー信号1(d)が加えられ、サンプリング信号
2(d)のタイミング■で第1の記憶手段31aが記憶
し、タイミング■で次のデータD1を記憶する。従って
、第1の記憶手段31aはA/Dコンバータ37が出力
する量子化エコー信号の偶数番目のデータを、第2の記
憶手段31bは奇数番目のデータを記憶し、量子化エコ
ー信号2(f)、3(g)をそれぞれ出力する。第2の
分周手段33はサンプリング信号1(b)を分周して切
換信号を同一のタイミング■で発生し、データ選択手段
34に入力する。データ選択手段34は、量子化エコー
信号2(f)、3 (11)を切換信号(i)で選択し
、量子エコー信号De (h)を出力する。この量子化
エコー信号De (h)は、■のタイミングでサンプリ
ング信号1(b)に同期されるため、図示しない他のチ
ャンネルとデータの出力タイミングがサンプリング信号
1(b)に揃えられ、次段の遅延加算手段10 に同時
に加えられる。
子化エコー信号1(d)が加えられ、サンプリング信号
2(d)のタイミング■で第1の記憶手段31aが記憶
し、タイミング■で次のデータD1を記憶する。従って
、第1の記憶手段31aはA/Dコンバータ37が出力
する量子化エコー信号の偶数番目のデータを、第2の記
憶手段31bは奇数番目のデータを記憶し、量子化エコ
ー信号2(f)、3(g)をそれぞれ出力する。第2の
分周手段33はサンプリング信号1(b)を分周して切
換信号を同一のタイミング■で発生し、データ選択手段
34に入力する。データ選択手段34は、量子化エコー
信号2(f)、3 (11)を切換信号(i)で選択し
、量子エコー信号De (h)を出力する。この量子化
エコー信号De (h)は、■のタイミングでサンプリ
ング信号1(b)に同期されるため、図示しない他のチ
ャンネルとデータの出力タイミングがサンプリング信号
1(b)に揃えられ、次段の遅延加算手段10 に同時
に加えられる。
なお、第1図の走査制御手段3においては、トリガ信号
により発生した送信信号が被検体により反射し、エコー
信号となって受信されるとき、エコー信号の音源の深度
によって各部に設定する遅延データをトリガ信号から時
間の経過に伴って切り換えることにより、ダイナミック
フィルタ動作が可能となる。また遅延加算手段10が焦
点用遅延手段を含み、この焦点用遅延手段に設定する遅
延時間と、サンプリング信号遅延手段8(=設定する遅
延時間とを被検深度に応じて変化させるダイナミックフ
ォーカス制御手段を有するようにしてもよい。
により発生した送信信号が被検体により反射し、エコー
信号となって受信されるとき、エコー信号の音源の深度
によって各部に設定する遅延データをトリガ信号から時
間の経過に伴って切り換えることにより、ダイナミック
フィルタ動作が可能となる。また遅延加算手段10が焦
点用遅延手段を含み、この焦点用遅延手段に設定する遅
延時間と、サンプリング信号遅延手段8(=設定する遅
延時間とを被検深度に応じて変化させるダイナミックフ
ォーカス制御手段を有するようにしてもよい。
発明の効果
以上述べたように本発明の超音波診断装置によれば、複
数個の電気音響変換手段により得られたエコー信号なA
/D変換する複数個のA/Dコンバータに加わるそれぞ
れのサンプリング信号を遅延手段により遅延し、各A/
Dコンバータから出力されたディジタルデータを同期手
段によりサンプリング信号の周期に同期させ、この同期
手段により得られたディジタルデータを遅延加算手段(
二より超音波ビームの偏向方向や焦点距離に応じて遅延
加算するようにしている。従って電磁遅延線を使用せず
に変換速が遅いA/Dコンバータでエコー信号を高精度
で遅延することができ、高品位の画像を臨床現場に提供
することができる。また構成が簡単となり、安定に提供
することができる。
数個の電気音響変換手段により得られたエコー信号なA
/D変換する複数個のA/Dコンバータに加わるそれぞ
れのサンプリング信号を遅延手段により遅延し、各A/
Dコンバータから出力されたディジタルデータを同期手
段によりサンプリング信号の周期に同期させ、この同期
手段により得られたディジタルデータを遅延加算手段(
二より超音波ビームの偏向方向や焦点距離に応じて遅延
加算するようにしている。従って電磁遅延線を使用せず
に変換速が遅いA/Dコンバータでエコー信号を高精度
で遅延することができ、高品位の画像を臨床現場に提供
することができる。また構成が簡単となり、安定に提供
することができる。
;甲万;=;酊は第1図における各部の信号波形図、第
3図は第1図における同期手段の具体例の構成図、第4
図]キ守は第3図における各部の信号図、第5図は超音
波の偏向と遅延時間の関係を示す図、第6図および第7
図はそれぞれ従来の超音波診断装置の要部の構成図であ
る。 ■・・・プローブ、2・・・制御信号発生手段、3・・
・走査制御手段、4・・・送信信号遅延手段、訃・−駆
動手段、6・・・増幅手段、7・・・A/Dコンバータ
、8・・・サンプリング信号遅延手段、9・・・ディジ
タル遅延手段、10・ 遅延加算手段、10a・・・デ
ィジタル遅延手段、10b・・・加算手段、11・・・
信号処理手段、12・・・走査変換手段、13・・・表
示手段、31a・・・第1の記憶手段、32b・・・第
2の記憶手段、32・・・第2の分周手段、34・・・
データ選択手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか■名第2
図 時間→ 第5図 第6図 第7図
3図は第1図における同期手段の具体例の構成図、第4
図]キ守は第3図における各部の信号図、第5図は超音
波の偏向と遅延時間の関係を示す図、第6図および第7
図はそれぞれ従来の超音波診断装置の要部の構成図であ
る。 ■・・・プローブ、2・・・制御信号発生手段、3・・
・走査制御手段、4・・・送信信号遅延手段、訃・−駆
動手段、6・・・増幅手段、7・・・A/Dコンバータ
、8・・・サンプリング信号遅延手段、9・・・ディジ
タル遅延手段、10・ 遅延加算手段、10a・・・デ
ィジタル遅延手段、10b・・・加算手段、11・・・
信号処理手段、12・・・走査変換手段、13・・・表
示手段、31a・・・第1の記憶手段、32b・・・第
2の記憶手段、32・・・第2の分周手段、34・・・
データ選択手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか■名第2
図 時間→ 第5図 第6図 第7図
Claims (4)
- (1)複数個の電気音響変換手段と、この電気音響変換
手段により得られたエコー信号をA/D変換する複数個
のA/Dコンバータと、このA/Dコンバータと同数個
設けられ、A/Dコンバータのサンプリング信号の周期
より短い時間単位でサンプリング信号を遅延するサンプ
リング信号遅延手段と、上記複数個のA/Dコンバータ
のディジタルデータをサンプリング信号の周期で同期す
る複数個の同期手段と、この同期手段で得られたディジ
タルデータを超音波ビームの偏向方向や焦点距離に応じ
て遅延加算する遅延加算手段を備えたことを特徴とする
超音波診断装置。 - (2)電気音響変換手段と、A/Dコンバータが同数で
ある特許請求の範囲第1項記載の超音波診断装置。 - (3)同期手段が複数個の一時記憶手段を有し、A/D
コンバータからのデータの書き込みを複数個の一時記憶
手段に1データづつ順次書き込み、書き込みを行なって
いない一時記憶手段から読み出して次段の遅延加算手段
に出力する特許請求の範囲第1項記載の超音波診断装置
。 - (4)遅延加算手段が焦点用遅延手段を含み、この焦点
用遅延手段に設定する遅延時間と、サンプリング信号遅
延手段に設定する遅延時間とを被検深度に応じて変化さ
せるダイナミックフォーカス制御手段を有する特許請求
の範囲第1項記載の超音波診断装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5940887A JPS63222745A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5940887A JPS63222745A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 超音波診断装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63222745A true JPS63222745A (ja) | 1988-09-16 |
Family
ID=13112423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5940887A Pending JPS63222745A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63222745A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993013710A1 (en) * | 1992-01-14 | 1993-07-22 | Yokogawa Medical Systems, Ltd. | Digital phase shifter |
JPH0751266A (ja) * | 1993-05-12 | 1995-02-28 | Hewlett Packard Co <Hp> | ディジタルフェイズドアレイ型の超音波ビーム形成器のための遅延補間回路 |
JP2012205825A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Panasonic Corp | 超音波診断装置 |
CN105339808A (zh) * | 2013-05-08 | 2016-02-17 | 通用电气公司 | 采用动态聚焦的超声探头以及关联系统和方法 |
JP2020062280A (ja) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波診断装置の受信ビームフォーマ、及び超音波診断装置の受信処理プログラム |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63167265A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-11 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ビーム方向ぎめ方法とフロントエンド受信装置 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP5940887A patent/JPS63222745A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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