JPS635694Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、リニア電子走査形（フエーズドアレ
イ形）超音波断層装置に関するものであり、さら
に詳しくは、探触子として広帯域のものを用い、
被検体の浅部、深部を同時に、しかも同一表示装
置に短時間で表示できるようにした診断用超音波
断層装置に関するものである。

超音波断層装置は、パルス幅の短い超音波を探
触子より生体内に投射し、その超音波が生体内の
音響インピーダンスの異なる点から次々に反射さ
れてきた、いわゆるエコー信号を同一探触子で受
信し、増幅した後、ブラウン管（CRT）等に表
示するものである。その場合、超音波として高周
波のものを用いれば波長が短かく、分解能がよく
なるが、生体組織中での減衰も大きくなり、浅部
の診断は可能であるものの、深部の診断は不可能
である。

そのため、現在使用されている超音波の周波数
は１〜20MHz程度であり、その中でも大部分は
２，2.5MHzを用いており、乳腺診断用のように
浅い部分の組織の変化を知ろうとするものには
5MHzの超音波が発射できる探触子を用いている。
さらに、分解能を要求される眼科用のものでは10
〜20MHzの高い周波数の超音波が発射できる探触
子を用いている。

すなわち、これを換言すれば、探触子構造、増
幅回路、断層画像表示装置など、共通する部分が
多いにもかかわらず、生体の浅部、深部に応じて
診断装置並びに探触子を使い分けなければならな
いのが現状である。これは同一装置で浅部、深部
ともに画像表示ができれば申し分ないが、同一装
置で浅部、深部を診断すると、次のような問題が
ある。

浅部の診断画像を良くするために高周波の超音
波を使用すると、生体組織内での減衰が大きいた
め、深部の画像表示ができない。例えば、5MHz
の場合、生体深さ10cm位までしか画像表示できな
い。一方、深部を主体にして低周波にすると、浅
部の画像は高周波のものに比べかなり劣る。

そして、生体の深さ20cmまでの画像を作るとす
れば、低周波の超音波振動子を用い、その生体組
織内の音波の伝播速度は約1560ｍ／秒であるか
ら、往復、20×２÷1560≒256μsの時間で１本の
走査線の映像を得る。

このように、従来方式により診断画像を得るに
は、浅部、深部は別々の装置で、しかも、個々に
CRT表示しなければならず、浅部から深部に至
る生体断層像の対応づけの診断がむずかしいなど
の欠点があつた。

そこで、本出願人は、先に前述従来技術の欠点
に鑑み、生体の浅部から深部までを同一の探触子
でもつて超音波の送受信を可能とし、同一画面上
に前記両断層像を表示できるようにした装置を開
発し、超音波断層装置における断層画像の表示方
法として提案している。

これは、超音波探触子として広帯域の周波数特
性を有するものを用い、生体浅部に対しては高周
波の超音波を発射し、所定時間経過後（反射波に
より浅部の映像を作る時間経過後）生体深部に対
しては低周波の超音波を発射し、夫々の超音波に
応じて受信したエコー信号を映像化し、両者の映
像を合成して１の画像とする方法である。

すなわち、この方法は、広範囲にわたつて断層
画像を得るため、浅部を高周波で、深部を低周波
で映像を作り、合成して１枚の画像を作るという
ものであるが、これによると、第１図に示すよう
に高低周波数毎に超音波を発射し、例えば、5M
Hzの高周波の超音波１を発射した後、その反射波
を増幅して、浅部の映像を作る。この時間が約
130μsである。そして、次に3MHzの低周波の超音
波２を発射し、その反射を増幅して深部の映像を
作るものであるが、この場合、反射波は時間がか
かるので5MHzの場合よりも時間を要し、約260μs
である。そして、その映像を作る時間は後半の約
130μsである。以下、同様に5MHzの超音波と3M
Hzの超音波を交互に発射し、後段の映像処理回路
で１枚の画像に合成して表示するものである。

前述したような方法によると、各周波数毎に超
音波を発射するため１枚の画像を作る時間が長く
なり、リアルタイム性が低下するという問題が残
つていた。

本考案は、前述の問題点に鑑み、その目的とす
るところは、異なる周波数の超音波を同時あるい
はほぼ同時に発射できるようにして、１枚の合成
画像を作る時間を短くし、リアルタイム性を向上
させることにある。

そこで、本考案は、高い周波数の超音波と低い
周波数の超音波を重畳あるいは連続して発射し、
受信回路で高い周波数の超音波と低い周波数の超
音波を分離して増幅し、生体浅部に対しては高い
周波数の超音波信号で画像を作成し、生体深部に
対しては低い周波数の超音波信号で映像を作成
し、両者の映像を合成して１つの画像とし、か
つ、合成画像の映像処理は重畳あるいは連続して
発射される次の超音波が発射される前に行なうも
のである。したがつて、高、低周数波の超音波に
よつて得た反射波を増幅し、映像処理する時間
（１本の走査線の時間）は、超音波発射から次の
超音波を発射するまでの短時間としたものであ
る。

以下、第２図および第５図に従つて本考案を詳
述する。

第２図は本考案による超音波の発射タイミング
を示した図であり、３ａ，４ａは、5MHzと3MHz
の連続周波による超音波の発射タイミングを示
し、次の連続周波３ｂ，４ｂが発射される前に、
5MHzの超音波による反射波の映像処理と、それ
より遅れて得られる3MHzの反射波の映像処理と
が行なわれることを示している。第３図におい
て、Ａは5MHzの超音波による反射波を増幅して
生体浅部（約０〜10cm）の範囲の断層映像を作る
時間を示し、また、Ｂは3MHzの超音波による反
射波を増幅して生体深部（約10〜20cm）の範囲の
断層映像を作る時間を示し、Ｃは連続発射の超音
波間の時間を示し、これが１本の走査線の時間と
なるものである。

次に、第３図に本考案の具体的な回路を示し、
説明する。第３図において、１１は振動子を駆動
する高、低２種（5MHz、3MHz）のパルスを連続
的に出力できる送波パルス発生回路、１２はその
増幅された連続パルスを入力とし、生体に超音波
を発射する広帯域の振動子（探触子）で、5MHz
の高周波の超音波と3MHzの低周波の超音波を発
射できるものである。１３，１４は振動子１２で
受信した超音波エコーを夫々の周波数毎に分離増
幅するための増幅器で、両入力端子は短絡されて
振動子１２に接続されると共に、出力端子はスイ
ツチ１５に接続され、出力切替えができるように
してある。１６は検波回路で、この出力は映像信
号として後述の画像処理回路を介してブラウン管
（CRT）に表示される。１７は超音波の発射指令
と共に、高、低の周波数切替え信号浅部5MHz、
深部3MHz）を発し、スイツチ１５を切替える制
御回路である。

第３図の回路によれば、制御回路１７により超
音波発射指令がなされ、前述、第２図で示す２種
の超音波が振動子（探触子）１２より発射され
る。そして、その連続する２種の超音波によるエ
コーは振動子１２により受信され、線路を通して
5MHz用の増幅器１３並びに3MHz用の増幅器１４
に入力され、増幅される。しかしながら、制御回
路１７によつてスイツチ１５は5MHz側の増幅器
１３側に接続されているので、5MHzに対応する
エコーのみが映像信号として出力される。そし
て、制御回路１７よりの連続的な切換信号により
スイツチ１５は3MHzの増幅器１４側に切替え接
続され、3MHzに対応するエコーが検波回路１６
を介して出力される。以下、この繰り返しである
が、制御回路１７の指令による超音波発生から、
次の超音波発生までの間に5MHzと3MHzに対応す
るエコーを受信し、浅、深にわたる範囲の映像を
作る。すなわち、１本の走査線の映像を作る。

次に、この出力映像信号の処理回路について説
明する。前記検波回路１６の出力映像信号は、第
４図の回路に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１８に
入力され、そこで４ビツトのデイジタル信号に変
換される。１９はそのデイジタル信号を書込むス
キヤンコンバータで、ICメモリーで成り、コン
トローラ２０よりの書込み指令信号ａ、同期信号
ｂによつて書込みアドルス回路２１が起動され、
書込みタイミングが決定される。スキヤンコンバ
ータ１９に書込まれた夫々5MHz、3MHzのデイジ
タル信号はそこで１枚の画像として合成されて出
力し、アナログ信号に変換されてブラウン管２２
に表示される。

第５図は、前述の浅、深部の断層像を同一探触
子により得られることを説明する図であり、２３
は広帯域の周波数特性を有する探触子であり、生
体２４に密着してある。生体深さ０〜10cmまでは
高周波（5MHz）を使つて映像が作られる範囲で
あつて、10〜20cmまでは低周波（3MHz）を使つ
て映像が作られる範囲である。この両範囲から得
られる映像がデイジタルスキヤンコンバータで１
枚の画像に合成処理され、ブラウン管に生体深く
その断層像が表示される。

上述の実施例によれば、高周波の超音波で得た
生体浅部の断層像と、低周波の超音波で得た生体
深部の断層像を１枚の画像に合成して表示しなが
ら、その高、低の超音波をほぼ同一時間に連続的
に発射し、エコーを映像処理する場合、その超音
波発射タイミング間において行なうため、１枚の
画像を作る時間は短かくなり、リアルタイム性は
向上する。

なお、上述の実施例では異なる２種の超音波を
ほぼ同時に、しかも連続発射する場合について述
べたが、これに限らず、２種以上の超音波発射の
場合でも同様で、制御回路より切替処号を多数連
続的に出力し、超音波対応に設けた増幅器並びに
スイツチを介してエコーによる映像信号の処理を
行ない、さらに細かに生体深部を１枚で画像表示
できる。

また、異なる２種の超音波発射として、ほぼ同
時に連続発射する場合について述べたが、高、低
周波を重畳して同一時間に発射し、エコー受信切
替回路で高周波から低周波まで連続的に受信し、
映像処理することもでき、これによるとさらに１
枚の画像を作る時間を短くできる。

以上の説明からも明らかなように本考案によれ
ば、生体浅部、深部の断層像を１枚の画像に合成
して表示できる機能を有しながら、超音波をほぼ
同一時間に連続的に、あるいは重畳して同時発射
できるので、１枚の画像を作る時間は短くなり、
しかもリアルタイム性が向上する等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人が先に開発した超音波断層装
置における超音波の発射タイミングを示す波形
図、第２図〜第５図は本考案の一実施例を説明す
るための図であつて、第２図は第１図に対応する
超音波の発射タイミングを示す図、第３図は高、
低周波数の切替回路の構成図、第４図は映像処理
回路の概略構成図、第５図は探触子を生体に密着
し、浅部から深部まで断層診断ができることを説
明するための生体断面図である。 ３ａ，３ｂ……5MHzの超音波、４ａ，４ｂ…
…3MHzの超音波、１１……送波パルス発生回路、
１２……振動子、１３，１４……増幅器、１５…
…スイツチ、１６……検波回路、１７……制御回
路、１８……Ａ／Ｄ変換器、１９……スキヤンコ
ンバータ、２０……コントローラ、２１……書込
アドレス回路、２２……ブラウン管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. リニア電子走査形の超音波断層装置において、
   該超音波断層装置の探触子として周波数特性の広
   帯域のものを用い、異なる複数の超音波発射で得
   た生体浅部から深部までのエコー信号を夫々映像
   化し、それらの映像を合成して１つの画面として
   表示するようにした超音波断層装置であつて、前
   記異なる複数の周波数を重畳あるいはほぼ同一時
   間に連続発生する送波パルス発生回路並びにその
   周波数に対応した超音波を発射する振動子と、該
   振動子で受信したエコー信号を異なる複数の周波
   数対応に分離する複数の周波数分離手段と、該周
   波数分離手段の出力に設けられ、周波数に対応し
   たエコー信号を切替出力するスイツチ手段と、前
   記送波パルス発生回路にパルス発生を指令し、か
   つスイツチ手段を切替え制御する制御回路とを備
   え、前記異なる周波数の超音波を同時あるいはほ
   ぼ同時に発射することによつて１枚の合成画像を
   作る時間を短くできるように構成したことを特徴
   とする超音波断層装置。