JPS6384535A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、Ｂモードとドプラモードの両方式の送受波が
可能な超音波診断装置のドプラモードのビーム形状の改
良に関する。

〈従来の技術） 超音波パルスを被検体に放射すると反射体からエコーが
戻ってくるが、この反射体が運動していると、受信され
るエコーの周波数は送信周波数と異なり、反射体が探触
子の方に向かって紡いているときは受信周波数は送信周
波数より高く、逆に遠ざかる時は低くなる。そして、そ
の周波数偏移は反射体の運動速度に比例する。このドプ
ラー効果を利用して、例えば心臓や血管内を流れる血液
の方向と速さを知ることができる。

ところで、反射体からの反射点における送波超音波ビー
ムはＢモード表示による断層扼影では尖鋭な方が鮮明な
（分解能のよい）画像を１！７るのに好都合であるが、
ドプラモードにおいては、ドプラシフトを測定するので
、前記Ｂモード表示のように尖鋭な一点からの反射であ
る必要はなく、又、−点からのサンプリングにすぎると
、等価的に信りの帯域幅が広くなりすぎてＳＮ比の点で
不利なので、小領域即ちサンプル°゛点′°ではなくサ
ンプルボリューム″からの反射である必要がある。

通常ある幅のレンジゲートをｉＱｌノてサンプルボリュ
ームを規定しようとするが、レンジゲートの機能をボッ
クスカー積分器を使わないで、若しくはぞのアバーチ１
７を絞って瞬時ただのサンプルホールドにした場合、サ
ンプルボリュームの寸法は音線の奥行方向（Ｚ方向）即
ち画性の時間軸方向に関しては系全体の帯域通過性の帯
域幅で決まる程度の小さいものとなり、また、方位方向
には超音波ビームのビームプロファイル（指向性）で決
まる。

（発明が解決しようとする問題点） サンプルボリュームを大きくするためにレンジゲートの
幅を長くしてゆくと、その分のＺ軸上の長さがサンプル
ボリュームの長さに追加されてゆくが、その一方で方位
方向には矢張りビームプロファイルで決められた状態を
脱することはできない。即ち従来は方位方向（ビームの
太さ）の自由度が無いに等しかった。

一方、最近超音波医療機器の分野においては超音波照射
レベルの規制が厳しくなっている。特にパルストアラの
場合は特定の部分を’Ｍ続的に１１察するので、また好
ましくは特定の音線を関心部位の距１ＩＩＩｌ（深度）
的に関して観察し得る最高のＰＲＦ（パルス繰返し周波
数）で送受波することになるので、照射レベルの規制に
抵触しやすい典型的な場合となる。従来の装置において
はＢモード表示の場合とドプラ方式の場合とに送波フォ
ーカスのデータを共用してフォーカスを実行しているた
め両者の間でビームプロファイルに区別がなく、ドプラ
方式の場合の前記照射台規制上の立場をより苦しくして
いた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、高い自由度でサンプルボリュームの寸法の設定を行い
得、又、単位断面積当りの超音波の照射レベルを必要に
応じて低くすることができる超音波診断装置を実現する
ことにある。

（問題点を解決するための手段〉 上記の問題点を解決するために本発明においては、Ｂモ
ードとドプラモードの両方式の送受波を可能な如く構成
された超音波診断装置において、Ｂモード動作の場合に
はすべからく尖鋭なフォーカスの、一方ドブラモード動
作の場合には予定された如くぼやけたフォーカスの超音
波ビームを送受波することを特徴とするものである。

（作用） Ｂモードの場合は尖鋭なフォーカスの超音波ビームを音
線順次に送受波し、ドプラモードの場合は所望のｆｒａ
において方位角方向に超音波ビームをやや拡げて送受波
する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の要部構成ブロック図である
。図において、１はキー操作により主コントローラ２に
動作モード、ドプラモード（以下Ｄモードという）にお
ける音線番号等を入力するキーボードで、主コントロー
ラ２は指定動作モードに基づき音線番号を出力する。３
は動作モード及び音ね香りの入力により、コントロール
用データのＦＲＯＭ　（プログラマブルリードオンリー
メモリ）４からのデータを受けて、動作モードに応じた
送受切替の時期、ビーム形状等を決める副コントローラ
である。５は前記副コントローラからの送受切０の時期
、送波遅延Ｒ等の信号を受け、送波トリガ発生器６のト
リが出力により各モードに応じた送波波形の送波信号を
出力する送波ビームフォーマ−である。７は送波ビーム
フォーマ−５から得られる遅延分布された送波パルス群
を電力増幅して探触子８の各エレメントに送り、又、こ
れら各エレメントから得られる受波信号群を増幅して次
位の受波ビームフォーマ−９に引き継ぐ所の送受信回路
（以下ＴＲ回路という）である。

受波ビームフォーマ−９は副コントローラ３１〕）ら受
波遅延（ｎのｉｔ、Ｉ＋御データを受け、ＴＲ回路７か
らの受波信号群をＢＥ−ド用電子回路１０．ドプラ用電
子回路１１等において処理し１！′７る形の１回線の電
気信号に合成する。Ｂモード用電子回路１０はＢモード
の受波４Ｎ　、ｑを処理してディジクル信号に変換し、
ドプラ用電子回路１１はＤ１１ニードの受波信号をドプ
ラ処理してディジタル信号に変換する。１２はエコービ
デオ信号のフォーマット・を標準方式テレビジョンのラ
スク操作に適合したフォーマットに変換するためのディ
ジクルスキ１７ンコンバータ（以下ＤＳＣという）で、
出力は表示装置（図示せず）で表示される。以上のハー
ドウェア上の偶成要素はいずれも公知汎用のものである
。

次に、上記のように構成された回路の動作を説明する。

キーボード１のギー操作によりＢモード・Ｄモードの併
用モード（以下Ｂ、Ｄモードという）かＤモードの指定
、及びＤモードにおける音線番丹の指定等を入力し、主
コントローラ２を動作させる。主コントローラ２は前記
の入力に応じて音線番号を副コントローラ３及びＤＳＣ
ｌ　２に入力する。この超音波ビームの成る位置にお番
ノる已線番号の割当ての状況を第２図に示す。ここでは
前１足として被走査音場内では音線は音線番目の順に等
間隔に並ぶ如く定義されているものとする。

（イ）図はＢ、Ｄモード指定の場合のｖＩ線ｆｆｌ　Ｆ
の割当てを示し、Ｂ′ＵニードとＤモードを１音線毎に
交替させ、Ｄモードの場合はキーボード１で指定したに
番目の音線に固定し、Ｂモードの場合は第１音線から逐
次順序を追って１音線づつ進行させる。（ロ）図はＤモ
ードのみの場合を示し、音線はに番目に固定したままで
ある。

ここで、当然のことであるが１つの音線に通常の如くビ
ームを向けるためには送波ビームフォーマ−５及び受波
ビームフォーマ−９にはコント・ロールデータを副コン
トローラ３から当該音線弁を全体としまとまりある形で
与えてビームを形成させる。然るにここではＤモードの
ときはサンプルボリュームの方位方向への拡大（以下ぼ
かしという）をするために、超音波探触子１の振動子ア
レイの開口の一部分毎に隣接する音線のデータの一部を
与えることによりぼかしを行う。このぼかしの方法を第
３図に示す。図において、１３は超音波探触子８の振動
子アレイの開口で、１３ａ、１３ｂ、１３０は開口１３
の全体の１／３づつに分けた部分、１３ｄ　、１３ｅは
同じく２笠分した部分を示している。１４，１５．１６
は開口１３に適用するべきビームフォーミングデータを
示し、詳■１には同図（ホ）に各エレメントの蒙るべき
ディレー吊のデータセットを示づ。ここでこれらは［３
Ｔニード送受波を行うための鋭いフォーカスのためのも
のである。即ち１４１に一１番目の音線に対する、１５
はに番目の音線に対する、又、１６はに＋１番目の音線
に対するそのようなビームフォーミングデータである。

各音線のビームフォーミングデータは６等分してａ−、
−ｒの符りを付記しである。この図において、（イ）図
はＢＥ−ド用の６５も絞ったビームフォーミングの場合
を示す図、（ロ）図はドプラ用のばかしの一例を示す図
、（ハ）図はドプラ用のぼかしの他の一例を示す図、（
ニ）図はアレイに適用する各ａ線用のビームフォーミン
グデータを示す図である。（イ）図のアレイ開口１３に
は、（ニ）図の音線のビームフォーミングデータ１５（
１５ａ〜１５ｆより成る）を印加して最も絞った音線が
形成される。（ロ）図のアレイ開口１３においては、３
等分したアレイ開口１３の各部分に異なった音線のビー
ムフォーミングデータを与える。上端１／３の部分開口
１３ａにはビームフォーミングデータ１４８．１４ｂを
、中央１／３の部分開口１３ｂにはビームフォーミング
データ１５Ｃ，１５ｄを、下端１／３の部分開口１３ｃ
にはビームフォーミングデータ１６８．１６ｒをそれぞ
れ適用する。このようにしてアレイ開口１３の上、中、
下３つの部分開口１３ａ　、１３ｂ　、１３ｃの成す焦
点位置を各々少しずつずらせることによりぼかしを行う
。（ハ）図ではアレイ開口１３をアレイ開口１３ｄ、１
３ｅに２笠分し、前例と同様にアレイ開口１３ｄにはビ
ームフォーミングデータ１４ａ　、１４ｂ　、１４Ｃを
、アレイ開口１３ｅにはビームフォーミングデータ１５
ｄ、１５ｅ、１５ｆを適用して各部の成す焦点位置をず
らせてばかしを行う。以上のぼかしにおいて、第３図の
（ロ）図の３分割のぼかしくぼかしく１））は（ハ）図
の２分割のぼかしくぼかしく２））よりサンプルボリュ
ームの大きなビームを形成している。又、ビームの指向
する方位角上の中心点はぼかしく１）ではｋと同じ方位
であるが、ぼかしく２）では方位角、Ｆの中心輪はｋと
に−１の中間に来る。

ぼかしは以上のように開口を区域に分割し、分割毎に纒
めであるビームフォーミングデータを適用すべきもので
あって、各振動子エレメント毎に隣接の音線のビームフ
ォーミングデータをインターリプするのは、中央では一
致するが中央を離れるに従って位相がずれてゆき、ある
所でキャンセルするために、実効的に開口を狭くしたの
と同様な効果が１ηられるのみで、ばかしの効果は得ら
れない。又、隣接のき線のビームフォーミングデータと
の平均したデータをアレイ開口１３に適用しても、音ｌ
ｋとｒ￥線に一’ｌが指向する方位の中間位置の方位に
焦点を結／Ｖだばかしのないビームができるのみである
。

上記の実施例において、ビームフォーミングデータはに
±１までのデータを用いたが、ｋ±２までのデータを用
いれば更に広がったビームが１ｑられる。

その都度計算して波面を指定する手法が使用できる場合
は、ある音線のためのコン１〜ロールデータを所望の条
件で具体的にぼかすことの方が先の実施例のように７レ
イ開口１３を分割して行う方法より優れている。ドプラ
モードではリアルタイムＢモードのようにその都度音線
を変化させる必要はなく、高々サンプル点の指定又は移
動の指示が出る度にビームフォーミングデータを８き直
せば良い。その作業のためには１０（ｌｓＰ？度の時開
的余裕はあり、その程度の時間の限度で、その都度計算
し修正することができる。第４図はこのような場合の実
施例を示すブロック図である。図において、第１図と同
じ部分には同じ符号を付しである。図中、２０はＢモー
ド用の音線のビームフォーミングデータが書き込んであ
るＲＯＭ、２１はＢモード用のビームフォーミングデー
タを修正するためのμＰＵ（マイクロプロセッサユニッ
ト）、２２はＲＯＭ　２０とμＰＬＩ２１がらのデータ
をａ２集するＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）、２
３はＲＯＭ２０とＲＡＭ２２がらのデータの切替を行う
ＤＳＬ（データセレクター）である。この回路において
はＢモード表示動作の時は、ＲＯＭ２０　ｋ−Ｗｅき込
まれているＢモード用のき線のビームフォーミングデー
タをＤＳＬ２３を経由して副コントローラ３に送る。副
コントローラ３以後の回路の動作は既）ホの第１図の実
施例と同じである。

一方Ｄモード送波の時はＲＯＭ２０からの指定された金
輪番号の音線のビームフォーミングデータがＲＡＭ２２
を経由してμＰＵ２１に入り、μＰＵ２１において所望
のサンプルボリュームを持ったビームフォーミングデー
タとなる如く編集される。このデータは再びＲＡＭ２２
に送られ、ＤＳＬ２３はＢ、Ｄの時期に応じて入力をＲ
ＯＭ２０から直接抽出する（Ｂモード）か、ＲＡＭ２２
にあるＳ束し直されたデータを用いる（Ｄモード）かの
二連りに切替えて副コントローラ３に送る。

この手続きによって作られたビーム形状の一例を第５図
に示す。（イ）図、（ロ）図はＢ１−−ド用若しくは従
来のＤモード用のビームで、（ロ）図はレンジゲートの
幅を長くした例である。（ハ）図〜（へ）図は本実施例
によって形成されるサンプルエリヤの図で、（ハ）図、
（ニ）図は方位角方向に幅を広くし、奥行方向には拡大
しない場合、（ホ）図、（へ）図は方位角方向、奥行方
向の両方白兵拡大した場合を示している。これらのビー
ムの形状は前記の如くしてμＰＵ２１においてデータを
編集することにより形成されたものであって、必要に応
じてレンジゲートの幅部らサンプルボリュームの長さを
あわせてコントロールするならば距離方向及び方位方向
にも独立に、若しくは３！！動じて変えるようにするこ
とができる。この際送波波形もこれに連動してバースト
長を伸縮させることもできる。

以上本実施例によれば、拡大したサンプルボリュームを
容易に１りることができるようになった。

（発明の効果〉 以上詳細に説明したように本発明によれば、サンプルボ
リュームの寸法の自由度を２方向に持ったドプラモード
送受波を高い自由度で行うことができ、又、その場合送
波を有効にぼかすことができるので過大な超音波照射密
度の点が発生することを有効に防ぐことができるように
なって実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成ブロック図、第２
図は音線番目の割当ての一例を示す図で（イ）図はＢ、
Ｄモード併用の場合（ロ）図はＤモードのみの場合を示
す図、第３図は本実施例における超音波ビームのぼかし
の説明図、第４図は本発明の他の実施例の図、第５図は
他の実施例によって作られた超音波ビームのサンプルボ
リュームの各種の形状を示す図である。 １・・・キーボード　　　２・・・主コントローラ３・
・・副コントローラ ４・・・コントローラ用データのＦＲＯＭ５．９・・・
送波ビームラ４−マー ６・・・送波トリが発生器 ７・・・ＴＲ回路　　　　８・・・超音波探触子１０・
・・Ｂモード用電子回路 １１・・・ドアラ用電子回路 １２・・・ＤＳＣ１３・・・振動子アレイの開口２０・
・・ＲＯＭ　　　　２１・・・μＰＵ２２・・・ＲＡＭ
　　　　２３・・・ＤＳＬ特許出願人　横河メディカル
システム株式会社（イ） （ニ） 筒３　図 （ロ）　　　　　　　（ハ） （・１） 筒５ （イ）　　　　　　（ロ）　　　　　（ハ）２ｘ２ｍｍ
２１０ｘ２ｍｍ２２ｘ５ｍｒｒＩ２図 ］３；振動子アレイの開口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｂモードとドプラモードの両方式の送受波可能な
   超音波診断装置において、Ｂモード動作の場合にはすべ
   からく尖鋭なフォーカスの、ドプラモード動作の場合に
   は予定された如くぼやけたフォーカスの超音波ビームを
   送受波することを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）ドプラモード動作の場合のぼやけたフォーカスの
   超音波送波は、振動子アレイの成す開口を分割し、各分
   割部分に分割様式に対応して分割した所の、当該音線の
   ビームフォーミングデータと、隣接音線のビームフォー
   ミングデータとをそれぞれ適用することにより実行され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
   診断装置。
3. （３）ドプラモード動作の場合のぼやけたフォーカスの
   超音波送波は、予め記憶手段に書き込まれた当該音線に
   関するＢモード用の鋭いフォーカスのビームフォーミン
   グデータに基づき、これを計算機により計算、修正する
   ことにより発生され、実行されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。