WO1981000198A1 - Apparatus for ultrasonic imaging of faults - Google Patents

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WO1981000198A1
WO1981000198A1 PCT/JP1980/000164 JP8000164W WO8100198A1 WO 1981000198 A1 WO1981000198 A1 WO 1981000198A1 JP 8000164 W JP8000164 W JP 8000164W WO 8100198 A1 WO8100198 A1 WO 8100198A1
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WO
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ultrasonic
circuit
image
wave
signal
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PCT/JP1980/000164
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J Miyazaki
H Miwa
T Shimura
Original Assignee
Fujitsu Ltd
J Miyazaki
H Miwa
T Shimura
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, J Miyazaki, H Miwa, T Shimura filed Critical Fujitsu Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
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    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques

Definitions

  • the present invention is directed to an acoustic wave that transmits ultrasonic waves to an object and receives and receives a reflected wave, a transmitted wave, a refracted wave, or a scattered wave from the object.
  • the present invention relates to an ultrasonic tomographic imaging apparatus, and more particularly to an ultrasonic tomographic imaging apparatus that has a high noise-to-noise ratio and is improved so that an internal acoustic image can be obtained.
  • An ultrasonic tomographic imaging device transmits ultrasonic waves to an object whose internal state is to be observed, receives reflected, transmitted, or scattered waves from inside the object as an acoustic image of the inside of the object. It recreates the state inside an object based on waves.
  • X-ray imaging devices are widely used as devices for observing the internal state, but ultrasonic imaging devices, on the other hand, are non-invasive to the human body, especially when the object is a human body. 9. It has the advantage of being less dangerous and of being able to diagnose soft tissues of the human body.
  • This camera method has the advantage of being able to see the movement of the image if it can be selected as the diagnostic surface ⁇ real time]), other ultrasonic imaging methods (pulse echo method) ) Is superior to).
  • this conventional camera-type ultrasonic imaging apparatus includes a transmitter 1 as an ultrasonic wave transmitting unit and an ultrasonic receiving unit on both sides of a sample 3 as an observation object.
  • the receiver 2 is provided.
  • the transmitter 1 includes an ultrasonic source 12 composed of an electro-acoustic transducer such as a crystal or PZT in a container 11, and the contact surface 13 of the container 11 with the sample is the sound of the sample 3. It is composed of a transparent organic film that has an acoustic impedance, which is equivalent to impedance.
  • an ultrasonic source 12 composed of an electro-acoustic transducer such as a crystal or PZT in a container 11, and the contact surface 13 of the container 11 with the sample is the sound of the sample 3. It is composed of a transparent organic film that has an acoustic impedance, which is equivalent to impedance.
  • the receiver 2 accommodates the ultrasonic lens 22 as an ultrasonic optical system and the acoustic transducer 23 in the container 21, and the contact surface 24 of the container 21 is the same as the contact surface 13 described above. It is composed of organic films.
  • the containers 11 and 21 are filled with a medium (eg, water) having an acoustic impedance, which is approximately equal to the acoustic impedance of the specimen 3 such as a human body. .
  • a medium eg, water
  • the transmitter 1 and the receiver 2 configured as described above are brought into contact with the sample as shown in Fig. 1, and the ultrasonic source 12 emits ultrasonic waves to the sample 3.
  • the ultrasonic lens 22 has a function of focusing the ultrasonic wave, and the focal length of the ultrasonic lens 22 and the ultrasonic lens 22 and the acoustic transducer 23 are different from each other.
  • Acoustic transducer Acoustic-visible image converter using aluminum suspension or liquid crystal, or acousto-electric converter based on piezoelectric conversion principle may be used as 23 .
  • the ultrasonic image from the cross section X is correctly formed on the surface of the acoustic transducer 23 according to the geometrical law.
  • the ultrasonic image of section X is reflected, refracted, or scattered before reaching the acoustic transducer 23, and J9 and section X are superimposed on each other as blurred images.
  • the spatial noise that is superimposed as a blurred image of the cross section other than that there are many reflections, refractions, and scatterings between the transmitter 12 and the acoustic transducer 23.
  • the temporal noise superimposed on the image of the cross section X with a delay in time causes the main noise to degrade the image.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the superposition of such spatial noise.
  • Cross section The ultrasonic wave reflected, transmitted, refracted, or scattered (hereinafter simply referred to as “reflection”) from point S on the upper surface is reflected in the propagation process that forms an image at point S ′ on surface Y of acoustic transducer 23.
  • Blurred spatial intensity distribution
  • the ultrasonic wave reflected from the point S 3 of the cross section X also forms an image S D having a blurred spatial intensity distribution.
  • the cross-section of the Ning sound lens 22 is X:] ??
  • the ultrasonic wave reflected from the nearby point S i is focused on the far point S'i].
  • an image SB is formed having a space distribution before being completely focused.
  • the cross section of the ultrasonic lens 22 is X.]?
  • the ultrasonic wave reflected at the far point S 2 is the plane Y.)
  • plane Y On plane Y, an image SC with a divergent spatial intensity distribution is formed.
  • the intensity distribution of each other is superimposed on the other image as spatial noise of the other image, and the image is blurred. It is one of the issues to be solved in diagnostic equipment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of superimposing such temporal noise.
  • the ultrasonic wave reflected from the point S ⁇ on the cross section X reaches the point s ⁇ on the surface Y within a certain time AT. On the other hand, it is another point in sample X!
  • the reflected ultrasonic wave is multiple-reflected by the reflecting surface, passes through S ", and is delayed in time.] 9 After that, it reaches the same point S ⁇ on surface Y.
  • FIG. 3 are diagram for explaining the principle of superimposing such temporal noise.
  • An object of the present invention is to remove the aforementioned spatial noise or Z and temporal noise and improve the noise-to-noise ratio in the camera-type ultrasonic tomography.
  • Another object of the present invention is to improve the noise ratio in the camera-type ultrasonic cross-sectional imaging apparatus by the minimum configuration.
  • Another object of the present invention is to easily image a tomographic plane near a desired tomography while improving the noise-to-noise ratio in a force-measurement type ultrasonic tomographic imaging apparatus. To improve it.
  • an acoustic image in an object is formed by an ultrasonic lens.
  • An ultrasonic image is formed on an ultrasonic receiving means, and an image of a desired tomographic image in the object is captured.
  • a means for transmitting an ultrasonic wave so as to scan a desired tomographic section of the object in the acoustic tomographic imaging apparatus; Let's receive the image
  • 3 ⁇ 4 Provide gate means 3 ⁇ 4 Features o
  • the ultrasonic wave transmitting means transmits the ultrasonic wave from a direction along the desired tomography.
  • the transmitting means is also used as the ultrasonic receiving means.
  • the ultrasonic wave is applied to the entire tomographic plane, whereas the tomographic plane is locally applied to the ultrasonic wave.
  • This local irradiation first diagnoses the whole, irradiates only those areas that should be observed deeply locally, reduces spatial noise from other areas, and sharpens the image. Used to do so. For example, when diagnosing kidney stones, first look at the whole picture, then focus only on the local parts of the stones, and irradiate them. J9, debris, diaphragm, etc. It restricts the spatial noise from the site and can read even small stones.
  • this local irradiation is effective for partially irradiating and synthesizing the diagnostic surface and synthesizing an image with little noise.
  • the tomographic plane was scanned in a spot-like manner with ultrasonic waves.] And scanning was performed with a flat ultrasonic beam.
  • the ultrasonic wave receiving means is configured to receive only the ultrasonic image of the local irradiation site on the tomographic plane on the imaging plane. For this reason, as for the ultrasonic receiving means, only the position of the image corresponding to the local irradiation site receives or generates an ultrasonic image, compared to the two-dimensional planar ultrasonic receiving means. Mechanical or electrical space synchronized with the M-th irradiation, such as outputting an electric signal of a sound image
  • WIPO A gate means is used.
  • mechanical space gating means that is synchronized with irradiation sequentially is used.
  • the ultrasonic wave receiving means includes time gate means, and the time gate means operates in synchronization with the arrival time of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave irradiation means to the ultrasonic wave receiving means. [Yo] Remove spatial noise.
  • Fig. 1 is a block diagram of the basic structure of the present invention and a conventional force-measurement type ultrasonic tomography apparatus.
  • Fig. 2 is a diagram illustrating spatial noise in the conventional ultrasonic tomography apparatus of Fig. 1.
  • Fig. 3 is an explanatory diagram of temporal noise in the conventional ultrasonic tomographic imaging apparatus
  • Figs. 4 and 5 are explanatory diagrams of the principle of the present invention
  • Fig. 6 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention
  • Fig. 7 is an explanatory diagram of temporal noise in the embodiment of Fig. 6
  • Fig. 8 is an explanatory diagram of time gate technology in the embodiment of Fig. 6
  • Figs. 9 and 10 are time gate technologies in Fig. 8. Diagram of gate time
  • Fig. 1'1 and Fig. 1 2 are diagrams for explaining the electron focusing technology used in Figs. 4 and 6, and Fig. 13 is a diagram illustrating an embodiment of the gain adjustment technology used in Fig. 4.
  • Fig. 14, Fig. 14 is an explanatory view of another embodiment of the gain control technique used for Fig. 4 * composition
  • Fig. 15 is a block diagram of an embodiment of the present invention
  • Fig. 16 Fig. 17 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention
  • Fig. 17 is an explanatory diagram of an embodiment of the selective reception technique used in the Fig. 16 embodiment
  • Fig. 18 is an explanatory diagram of the embodiment of Fig. 16.
  • FIG. 16 Fig. 17 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention
  • Fig. 17 is an explanatory diagram of an embodiment of the selective reception technique used in the Fig. 16 embodiment
  • Fig. 18 is an explanatory diagram of the embodiment of Fig. 16.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of a selective receiving technique used in the second embodiment
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of a third embodiment of the selective receiving technique used in the embodiment of FIG. 16, and
  • FIG. 2 is an explanatory view of one embodiment of the variable tomographic surface technology used in the present invention
  • FIG. 22 is a block diagram in the embodiment of FIG. 20, and FIG. FIG. '
  • FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams illustrating the principle of the present invention.
  • 110 is an oscillator]
  • which consists of at least three rows of piezoelectric conversion element matrices, a central row of piezoelectric conversion elements and two rows of piezoelectric conversion elements on both sides.
  • the focusing straight line progresses along the fault plane X. For example, we will move to the straight line j '. That is, an electrical focusing method is performed. If this electric focusing method is also used in the column direction of the piezoelectric conversion element matrix, it is possible to scan in the form of a robot.
  • This converter 23 has, for example, m X ⁇ matrices.
  • the output of the piezoelectric conversion element group in the i-th row is output at the time when the sound image arrives on the transducer 23, and when the linear part j is illuminated, If the output of the piezoelectric conversion element group in the j-th row is similarly obtained, an image corresponding to the irradiated area can be obtained by using the electrical space gating method.
  • a mask plate with a slit is used so that the image is received only at the position of the i-th row.
  • a mechanical space gating method that moves the sock board can be used.
  • the transducer 23 is a one-dimensional ultrasonic receiving means
  • a mechanical spatial gating means for moving the ultrasonic receiving means itself in accordance with the sequential irradiation of the tomographic plane is used. It is possible. Also, the rotational movement of an acousto-optic system such as a well-known acoustic prism, as seen in United States Patent No. 3, 913, 061] Mechanical space that mechanically moves the image plane It is also possible to use gate means.
  • the ultrasonic wave is locally irradiated only to the diagnosis site, the reflection, scattering, and refraction from the surface other than the irradiation site are remarkably reduced, and a clear sound with little noise is obtained. You can get an image.
  • OMPI Fig. 6 shows a schematic diagram of the embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is an example in which ultrasonic waves are irradiated from a direction parallel to the tomographic plane X.
  • the figure shows the point of an embodiment in which ultrasonic waves are irradiated from a direction perpendicular to the tomographic plane X.
  • the use of the electrical time gating method described above can further reduce noise.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of temporal noise in the embodiment of FIG.
  • the time T1 from the oscillation until the gate is applied can be obtained by dividing the ultrasonic wave propagation distance by the ultrasonic wave propagation speed.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain the time Ti.
  • the ultrasonic wave transmitted from the oscillator 110 propagates in the ⁇ > direction along the section to be diagnosed, is reflected at the point X, passes through the acoustic lens 22, It is assumed that the position of the transducer reaches the point X 'on the ⁇ x'> axis.
  • T 1 (L + L '+ x + (1 + b / a) a 2 + x 2 ) / C
  • ⁇ and x'L denote the positions of the upper and lower piezoelectric transducers, respectively, of the matrix array
  • xH and xL denote ⁇ and L, respectively. It represents the reflection point on the ⁇ > axis received by the element of ' ⁇ x'L.
  • Fig. 10 is a graph showing the relationship between Ti and X].
  • the time T1 from the ultrasonic oscillation to the opening of the gate is uniquely determined by the position X of the focus point.
  • the gate time width T 2 is uniquely determined by the wave number of the HF wave of the ultrasonic wave and the optical path difference of the acousto-optic system.
  • Fig. 11 shows the detailed configuration of the oscillator 110
  • Fig. 12 shows its driving waveform.
  • a common electrode 112 is formed on one surface of a piezoelectric substrate 111 made of quartz, ceramic, etc., and the other side is cut and separated by a 5X3 vibrator. Each has individual electrodes 113. On the bonding surface of the wiring board 114 bonded to each individual electrode, an extraction electrode 116 is formed at a position corresponding to each individual electrode.] 9, The other surface of the wiring board 114 On the other hand, the wires of Vi and V 5 , M i and M s, and L i and L 5 are printed and formed.]), And each wire and each extraction electrode are through holes. Connected via 1 15 .
  • an in-phase excitation signal is applied to the wirings Vi and Vs and L i and L 5, and an excitation signal of a later phase is applied to the wirings M i and M 5 .
  • the position of L at which the supersonic wave is focused by one line is determined by the amount of phase delay applied to the wires Mi and M5. Therefore, by adjusting this phase amount to be variable), the focusing line L can be moved to a desired position in the cross section X.
  • the straight line L is moved over a desired range on the cross section X, and the reflected waves from the straight line L at certain equally spaced positions are sampled so that each one line of the display is displayed. If the stored contents are read out and displayed in synchronization with the raster scan of the display after that, they are stored in the desired range on the cross section X. As a result, a small amount of noise can be displayed.
  • the received wave is weaker at a position farther from the ultrasonic source due to the attenuation of the ultrasonic wave. Therefore, the reception sensitivity depends on the distance from the ultrasonic source to the direct L. Need to be changed automatically.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the switching of the receiving sensitivity in the embodiment of the present invention.
  • reference numerals 23a to 23d show one example of the receiving element of the matrix reception array, and four lines are shown for simplicity of explanation.
  • Reference numerals 26a to 26d denote amplifiers, and correspond to the receiving elements 23a to 23d, respectively.
  • the amplifier 2 'of 6 a gain Lee emissions is set according to the distance L 2 between the focal point A and the resonator 1 1 0.
  • the gains of the amplifiers 26b and 26c are similarly set according to the distance from the oscillator 110 at the corresponding focusing point.
  • the gain of the amplifier 26d is the largest and the gain of the amplifier 26a is the smallest.
  • the gain of the amplifier in each row of the matrix array is as follows.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example in which a pair of opposed ultrasonic sources are used.
  • a pair of oscillators 110 and 11 similar to FIG. 1 are provided facing the periphery of the cross section X.
  • the timing for applying the excitation signal to each pair of oscillators 110 and 110 ' is shown in Fig. 12 at each time, t, t11, t2, and so on.
  • the position of the focusing line L moves as shown in Fig. 14 (A) and Fig. 14 (C) depending on the relationship between the large J and the relationship 121.
  • the pair of ultrasonic sources are located vertically opposite each other, the sum of the intensities of the respective ultrasonic waves is vertically symmetric 3 ⁇ 4), so that the difference in intensity due to attenuation can be greatly reduced.
  • FIG. 15 shows a block diagram of an embodiment to which the present invention is applied.
  • reference numeral 120 denotes an electron focusing circuit, which oscillates and drives each of the piezoelectric conversion elements 110a to l1 ⁇ n of the oscillator 110 based on the principles shown in FIGS. 11 and 12.
  • Conduct electronic focusing scan. 130 is a scanning position end dress counter, and 140 is a gate signal generation circuit.
  • 150 is an electronic gate circuit] 9, which receives the output of each piezoelectric conversion element in each row and column of the piezoelectric conversion element array, and outputs an address signal and a gate signal generation circuit 140. The output is used to sample the output of the piezoelectric transducer in the specified row.
  • 1660 is a reference clock oscillator
  • 161 is a counter for counting the horizontal synchronization signal
  • 162 is an address counter for the horizontal synchronization signal.
  • the counters, 163 and 164 are digital-to-analog converters, and 165 and 166 are amplifiers.
  • the electron focusing circuit 120 is composed of an RF wave oscillation circuit 121 and driving circuits 122 a to l 222 n that individually drive the piezoelectric transducer elements 110 a to 110 n in each row. Become . ,
  • the RF wave generating circuit 121 When the output of one horizontal period signal counter 161 is input, the RF wave generating circuit 121 generates a burst wave composed of a plurality of sin waves. Usually, this wave number is about 2 to 3 waves.
  • the output of the RF wave generation circuit 122 is input to each of the drive circuits 122a to 122n.
  • Each liquor circuit 1 2 2 a to l 2 2 n is a delay circuit
  • Address memory 1 2 4 a to ⁇ are address counters
  • the address counter 130 counts the horizontal sync signal.
  • the address counter 130 is a counting counter of 256 bits. That is, the address counter 1330 generates an address from 0 to 255, and the address is completed. It becomes the address information of the read-only memory of ⁇ ⁇ .
  • the burst wave output of the RF wave generating circuit 121 is a delay circuit 123 a ⁇ ! ].
  • ⁇ receives the output of the above-mentioned address memory .124a-n and outputs a specified one of the delayed outputs. .
  • This delay output is from the amplifier 1 26 a! ! Is amplified by
  • a signal is also created.
  • the gate signal generation circuit 140 is composed of a shift register 141, a variable time clock ⁇ 'task generator 142, a delay circuit 1443, and a Address memory consisting of a mixer circuit 144 and a memory
  • It includes a gate width setting circuit composed of a single-channel multi-nois eater and a gate width setting circuit.
  • the horizontal synchronization signal is oice re g data 1 4 Tsu by the 1 is slow cast, the control of the delay time variable time click ⁇ -click generator
  • the delay amount of the shift register 14 1 is the shortest arrival time T o when the ultrasonic wave generated from the oscillator 110 passes through the sample 3 and reaches the receiving element 23 through the lens. Adjust to get.
  • OMPI ⁇ Is due to the delay circuit 144].
  • the delay amount is finely adjusted.
  • the amount of delay depends on each focused scan, for example, when 256 focused scans are performed.]) The slightly different arrival times are corrected for each focused scan.
  • a number of, for example, 256 delay outputs according to the number of focused scans are output.
  • This output is input to the multiplexer circuit 144.
  • the address of the focusing scan is given from the address counter 130, and the address register 1 45 receives the address and receives the address.
  • Optimal for address scanning. 3 ⁇ 4 Output a selection signal to the multiplexer circuit 144 so as to select the delay output.
  • This multi-plexer circuit 144 is output by a gate width setting circuit 144, which is a one-shot multivibrator, for the time corresponding to the number of RF waves.
  • the width is widened and output as a gate signal.
  • the electronic gate circuit 150 is connected to each of the piezoelectric conversion elements of the piezoelectric conversion element matrix 23 of n rows and m columns.
  • the output of each piezoelectric conversion element in the m-th column in the first row is input to the receiving circuit 15a, and the output of each piezoelectric conversion element in the n-th row and the J m-th column is sequentially input to the receiving circuit 15 1 ⁇ . Is entered.
  • Each receiving circuit 1 5 1 a ⁇ ! ! Is composed of gate circuits 1555a to n memory circuits 1556a to ⁇ and multiple multiplexer circuits 1557a to ⁇ ].
  • WIFO a to n and the memory circuit 1556 a to ⁇ have m blocks each, but are shown by one block in the figure.
  • the gate signals described above are input to each of the m gate circuits of the gate circuits 155a to n.
  • the gate circuits 155a to n transmit m reception inputs by the gate signal to the memory circuits 156a to n, respectively.
  • the end counter 154 of the electronic gate circuit 150 receives the clock of the reference clock oscillator 160, counts the clock, and counts the count value. Output .
  • the dresser is a counter of m bits, which corresponds to the IJ of the piezoelectric transducer matrix.
  • This count output is input to the multi-plexer circuits 157a-n. Therefore, the parallel outputs of the multi-plexer: circuits 157a-n are converted to serial outputs. To The memory circuits 156a-n are reset by the count end signal of the address power counter 154, and are ready for the next reception input.
  • the multiplexer circuit 152 receives the count value of the end counter 162 that counts the horizontal synchronizing signal.
  • the multi-plexer circuit 152 uses the count value of the address counter 162 among the n serial inputs.
  • the address counter 16 2 is an n-bit, g
  • the output of this multiplexer circuit 152 is an amplifier.
  • the output of the address counter 162 is converted to an analog signal by the digital analog converter 163, and is amplified by the amplifier 1666. It is used as a deflection signal for the vertical axis (ie, Y axis) of the display screen, and the output of the address counter 154 is also used as a digital analog converter.
  • the signal is converted into an analog signal by 16 4, amplified by the amplifier 65, and used as a deflection signal on the horizontal axis (ie, X axis) of the display screen.
  • the above operation can be summarized as follows.
  • the drive circuit 122 a-! Is driven so that the ultrasonic wave is focused and scanned at the scanning position of the slice designated by the address counter 130. ! , And a gate signal having a delay amount corresponding to the designated scanning position is generated by the gate signal generation circuit 140.
  • the gate signal is used to generate an mXn piezoelectric conversion element matrix.
  • Each reception input of Trix 23 is sampled, converted to a serial signal, and the reception position corresponding to the above-mentioned scanning position specified by the address counter 162 is converted.
  • the II column signal corresponding to the row is output by the multi-plexer circuit 152.
  • the transmitter and the receiver are constituted by the same one.
  • the ultrasonic wave transmitted D from the piezoelectric transducer is deflected and focused by an acoustic lens system and an acoustic deflection system and radiated to a local part of the subject, and the reflected wave from the local part is again made the same. It is deflected and focused by an acoustic lens system and an acoustic deflection system and received by the same piezoelectric transducer.
  • FIG. 16 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
  • 22 a and 22 d are acoustic lenses
  • 22 b and 22 c are wedge prisms
  • X 1 and X 1 ′ are subjects.
  • the inner cross section 3 ⁇ 4 and ⁇ 2 represent the imaging plane.
  • the piezoelectric transducer is placed at the position of point A perpendicular to the plane of the paper, and the acoustic image moves up and down around point ⁇ .
  • the acoustic pulse is focused and deflected, and its cross section: X 1, X
  • the points are sequentially illuminated.
  • the pulse interval to be transmitted by one piezoelectric element is set when all the piezoelectric elements transmit and receive one time at a time, and each piezoelectric element is switched by the same number of times as the number of scanning lines on the display. If the pulse is transmitted and received while the rhythm rotates 180 °, one frame of the image can be obtained when the prism rotates half a turn.
  • the structure of the device is also simple because the piezoelectric transducer serves both for transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • the prism rotates somewhat.
  • the reflected wave is focused not on point A, but on point C slightly deviated from point A, for example. Therefore, it is necessary to use a piezoelectric transducer that has a sufficient width to allow for this deviation.
  • the propagation speed of the ultrasonic wave and the rotation speed of the prism are constant, the magnitude of the above-mentioned deviation is the distance from the prism to the cross-section of the object and the distance from the prism to the image plane. It depends on the distance up to and. Since these two distances have a relationship in which one is made smaller when the other is made smaller, the difference appears to the same extent when the diagnostic site is deep or shallow. .
  • REA can use three methods
  • the first method is Remind as in the first 7 view (A), a plurality of aligned and parallel to the piezoelectric transducer 2 3: array 2 3 a have Shi 2 3 (for this seven)
  • This method uses b and electrically selects the array at the position to be focused according to the movement of the focusing point.
  • the common electrode 311 was arranged on one side of the elongated piezoelectric plate 310 and the protruding part on the other side, as shown in Fig. 17 (B). In this case, the electrode on which the individual electrode 312 is formed can be used.
  • a selection circuit 50 As an electrical selection means, as shown in Fig. 17 (C), a selection circuit 50.
  • the array is selected and received according to the rotation angle information from the rotation angle detector 40.
  • the received signal is sent to the signal processing circuit 60, converted into a video signal, and displayed on the cathode ray tube.
  • the movement of the focal point due to the priming is sinusoidal with respect to time, so the selection circuit 50 should use a sinusoidal timing. No. In this case, the array 23a may be used.))
  • the supersonic wave may be transmitted and the arrays 23a and 23b may be used for reception, and vice versa.
  • the ultrasonic waves may be transmitted at 3a and 23b and received at array 23a. Since the signal is selectively received by a single array with a narrow width in this way, the amount of noise mixed in is smaller than when the signal is received by a single piezoelectric converter with a width of 7 arrays. Yes.
  • the second method as control means is shown in Fig. 18
  • a single wide array 35 is used as a piezoelectric transducer, and a mask board 70 having a slit 75 is arranged on the front surface thereof.
  • the movement of the disc 80 can be changed.
  • the rotating disk 80 is rotated by the rotating shaft 83 of the electric motor in synchronization with the rotation of the prism. Therefore, the script 75 performs a reciprocating up and down sine function.
  • Each element of the array transmits and receives ultrasonic waves, but can selectively receive ultrasonic waves exactly at the position of the slit.
  • the third method as the control means controls the rotation speed of the prism so that the reciprocating motion of the focal point is performed at a constant speed, and the piezoelectric converter and the selection circuit means similar to the first method are used. And the method of setting the array selection timing at the same speed
  • the angular velocity of the prism can be obtained as follows.
  • equation (4) is infinite and ⁇ D (3) is just ⁇ Z 2. Since it is impossible to make the angular velocity infinite, it is impossible to linearly control the movement of the focal point until the rotation angle becomes no. Therefore, let B o be A o] ?? If i is large, i is assumed to change at a constant speed until y in equation (2) becomes Ao, and then another control is performed. Of and.
  • Rotation angle ⁇ 9 (t) is 0 to 2 to the power or by changing time. And the like Mr. time / 2W 0 in the case of a constant speed rotation also of the that and to equation (8) (5) to the time ( -Ao /)
  • the rotation control may be performed as in equation (CU).
  • FIG. 19 shows an embodiment of a circuit configuration for implementing the third method as control means.
  • the rotation control circuit 54 the aforementioned tillage angle ⁇ 9 (or W (t) Has been programmed! ),
  • the noise motor drive circuit 53 drives the noise motor 52 in accordance with the program signal, and the clocks 2 2 b and 2 2 Rotate c at a rotation speed of?
  • programmed rotation angle information is sent from the rotation control circuit 54 to the selection drive circuit 55, and the array is selected based on the information to transmit and receive ultrasonic waves.
  • the received signal is converted into a video signal by the signal processing circuit 65 and displayed on the cathode ray tube 63 by the display control circuit 64.
  • the present invention can also obtain acoustic images of different tomographic planes using local irradiation.
  • the ultrasonic receiving means is configured to receive only the ultrasonic image of the local irradiation site on the tomographic plane on the imaging plane.
  • the ultrasonic receiving means only the position of the imaging plane corresponding to the local irradiation site receives or receives an ultrasonic image in contrast to the two-dimensional planar ultrasonic receiving means.
  • mechanical space gating means that synchronizes sequentially with irradiation is used.
  • the ultrasonic receiving means includes a time gating means, and the time gating means operates in synchronization with the arrival time of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave irradiating means to the ultrasonic wave receiving means. ]) Remove spatial noise.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the principle of this method.
  • 110 is an oscillator], which is composed of at least three rows of piezoelectric conversion element matrices, with a central row of piezoelectric conversion elements and two rows of piezoelectric conversion elements.
  • a phase difference is given to the drive signal during the period.]
  • the focusing straight line can be advanced along the fault plane X, but in the same figure, it is due to the wedge-shaped prisms 22b and 22c.
  • 9 Proceed along fault plane X. For example, it moves to the straight line part j. That is, the electrical focusing method
  • the wedge-shaped prisms 22b and 22c can be accommodated in the container 21 described in FIG. 1 in the same manner as the lens 12 and the converter 23. It is also good.
  • the focused ultrasonic wave is reflected or scattered, and the ultrasonic image is reflected in the 3 ⁇ 4 direction perpendicular to the cross section X. Is transmitted.
  • the transmitted ultrasonic image is based on the ultrasonic lens 2 2d! ) Focused and imaged on transducer 23 on imaging plane Y. .
  • This transducer 23 is composed of, for example, m ⁇ n matrix of piezoelectric transducer elements arranged in a matrix, and the sound image of the straight line part i and ⁇ in the cross-section X is represented by i on the transducer 23. The image is formed on each of the piezoelectric transducers in the rows and j.
  • the output of the piezoelectric conversion element group in the i-th row is obtained at the time when it arrives on the sound image converter 23, and when the linear portion j is illuminated. If the output of the piezoelectric transducer in the j-th row is obtained in the same way, an electrical space gating method can be used to obtain only the image corresponding to the irradiated area.
  • Fig. 21 shows the explanatory diagram of the transmitted and received waves, (A) the oscillation waveform by the transmitter 110, and (B) the electrical gate by the converter 23.
  • the previous received waveform, (C) is the gate signal waveform, and) is the gated received waveform.
  • the multiple reflection wave arriving at the local irradiation part 3b is not reflected. It arrives with a time delay with respect to the irradiation wave. That is, pairs that by the irradiation wave acoustic output bi, sound output b 2 that by the multiple reflection wave is received later in time.
  • the f3 ⁇ 4T i from when the gate is opened after the ultrasonic oscillation is uniquely determined by the position of the focal point * where the party is desired.
  • the gate time width T 2 is uniquely determined by the wave number of the ultrasonic RF wave and the optical path difference of the Shinkyo optical system.
  • Fig. 22 shows the fault position fc variable technology used in the present invention. The block diagram of one embodiment is shown.
  • each piezoelectric transducer element 110a of the oscillator 110 l 1 O n is synchronously driven for oscillation and transmission is performed.
  • 13 0 is a scanning position address counter
  • 13 1 is a scanner driver and a wedge-shaped prism 2 2 b, 22 c is an address counter It rotates sequentially according to the value of 130 and scans as shown in Fig. 20.
  • Reference numeral 140 denotes a gate signal generation circuit.
  • the transmission drive circuit 120 consists of an RF wave oscillation circuit 121 and a piezoelectric conversion element group 110a to a drive circuit 122 that drives each LIOn individually. .
  • the RF wave generation circuit 121 When the output of one horizontal synchronization signal counter 161 is input, the RF wave generation circuit 121 generates a burst wave composed of a plurality of sin waves. Usually, this wave number is about 2 to 3 waves.
  • the output of the wave generation circuit 122 is input to each of the drive circuits 122a to 122n.
  • Each of the drive circuits 122 a to 122 ⁇ operates as an amplifier.
  • the address counter 1330 counts the horizontal synchronizing signal, and the scanner driver 1331 is controlled by this value.
  • the end counter 130 is a counting counter of 256 bits. That is, the address counter 1330 generates an address from 0 to 255, and this address corresponds to the shape of the prisms 22b and 22c. Location information.
  • the burst wave output of the RF wave generating circuit 122 is amplified by amplifiers 122 a to n and each piezoelectric transducer
  • the signals are supplied to 110a to n and the piezoelectric transducers 110a to n are driven to oscillate ultrasonic waves.
  • the ultrasonic counter is focused on the part corresponding to the designated address by the address counter 130.
  • the scanner driver 13 1 Oscillation occurs when the scanner is positioned.]) While the electron focusing operation is being performed, the tomographic plane is sequentially scanned.
  • a gate signal is also created in preparation for the electronic scanning operation by the horizontal synchronization signal.
  • the gate signal generation circuit 140 includes a shift register 1441, a variable time clock generator 142, and a delay circuit.
  • OMPI ⁇ WIPO Extension memory 144 a multiplexer circuit 144, and a lead memory memory.
  • It includes a gate width setting circuit composed of one-shot and one-shot multi-channel eater.
  • the horizontal synchronizing signal is delayed by the shift register 141, and the delay time is controlled by the output of the variable time clock generator 144].
  • the amount of delay of the shift register 141 is the shortest arrival time of the ultrasonic wave generated from the oscillator 110, which passes through the specimen 3 and reaches the receiving element 23 through the lens. Adjust to get.
  • the horizontal synchronizing signal delayed by the shift register 144 is sent to the delay circuit 144].)
  • the delay amount is finely adjusted.
  • the amount of delay for example 2 5 by the six focused scan each focusing scanning if it row) from slightly arrival times Ru different for each focusing scanning, correction; also Apply predicates Nodea.
  • a number of delay outputs corresponding to the number of focused scans for example, 256 delay outputs are output from the delay circuit 144 j).
  • This output is input to the multiplexer circuit 144.
  • the address of the focusing scan is given from the address: counter 1330, and the address register 1445 receives the address and receives the address.
  • This multiplexer circuit 144 is a short-circuit multivibrator. Gate width setting times
  • the width is expanded by the time corresponding to the number of R waves, and the signal is generated as a gate signal.
  • This gate signal is input to the variable delay circuit 147, and is delayed by the time At described above.
  • a tomographic position setting circuit 147 is connected to the variable delay circuit 147.
  • the position of the fault is set from the delay amount.
  • the electronic gate circuit 150 is connected to each of the piezoelectric elements in the matrix 23 of the piezoelectric elements of n rows and m columns.
  • the output of each piezoelectric transducer in the m-th column in the first row is input to the receiving circuit 15a, and the output of each piezoelectric transducer in the m-th column in the ⁇ -th row is input to the receiving circuit 151 ⁇ . Is done.
  • Each receiving circuit 1 5 1 a ⁇ ! ! Is a gate circuit 155a to memory circuit 156a to ⁇ and a multiplexer circuit
  • Gate circuit 155a ⁇ n, memory circuit 156a ⁇ ! ! Have m each, but at 0 they are indicated by one block.
  • the gate signal described above is input to each of the gate circuits of each of the gate circuits 155 3 to 11.
  • Gate circuit 1 5 5 a ⁇ ! ! Is a memory circuit for each of m reception inputs by the gate signal. ! Send to.
  • Memory circuit 1 5 6 Memory memory for each of a to n
  • the gate stores each of the gate outputs.
  • the address counter 154 receives the ⁇ clock of the reference clock oscillator i 60, counts this, and outputs the count value.
  • the address counter 154 is an m-bit counter for the rows of the piezoelectric conversion element matrix.
  • This count output is input to the multiplexer circuits 157a to 157n, and therefore the parallel outputs of the multiplexer circuits 157a to ⁇ are converted to serial outputs. .
  • Memory circuit 1 56 a ⁇ ! ! Is reset by the count-up signal of the address counter 154 and prepares for the next reception input.
  • the multiplexer circuit 152 receives the count value of the address counter 162 that counts the horizontal synchronization signal.
  • the multiplexer circuit 152 outputs one serial input corresponding to the count value of the address counter 162 among the n serial inputs.
  • 162 is a counting counter for ⁇ columns, that is, ⁇ bits. If the number of focused scans is 25.6, then n2256 is obtained.
  • the output of this multiplexer circuit 15 2 is an amplifier.
  • the output of the address counter 162 is converted to an analog signal by the digital analog converter 163, and is amplified by the amplifier 1666. , 3 ⁇ 4 ⁇ axis of display device screen
  • the counter 154 output is also a digital analog converter.
  • the signal is converted to an analog signal in 1664, amplified by the amplifier 1665, and used as a deflection signal on the horizontal axis (ie, X axis) of the display screen.
  • the above operation can be summarized as follows.
  • the drive circuit 122 a-! Is driven so that the ultrasonic wave is focused and scanned at the scanning position of the slice designated by the address counter 130. ! , And a gate signal having a delay amount corresponding to the designated scanning position is generated by the gate signal generation circuit 140, and this gate signal is generated by the variable delay circuit 147 to reduce the delay amount. Is changed and the gate signal is changed]), and each multi-input of the mXn piezoelectric conversion element matrix 23 is sampled and converted to a series signal.
  • the serial signal corresponding to the row at the receiving position corresponding to the scanning position specified by the address counter 162 is output by the multiplexer circuit 152. .
  • FIG. 23 is a view for explaining another embodiment of the tomographic plane variable technique used in the present invention. '
  • the ultrasonic transducer 110 serving as an ultrasonic generator is provided in contact with the subject 3 around the cross section X of the subject 3 to be diagnosed.
  • a first moving means for moving the lens 22 and the converter 23 the lens 22 and the converter 23 are placed and the handle 23 35 is used.
  • the moving table 2 3 0 the moving table 2 3 0
  • the holding table 91 for holding the ultrasonic vibrator is fitted to the screw hole of the holding unit 91. It is provided with a screw rod 95, a DC motor 70 for rotating the screw rod 75, and a slide duck 92 for detecting the position of the holding table 91.
  • DC voltage + VA is supplied from a constant voltage source 280 to the sliding resistance 2 51 in the slide duck 250, while the slider: A DC voltage + VA 'is supplied to the sliding resistor 94 from the constant voltage source 96.
  • the voltage VB detected at the sliding terminal 2 52 linked to the handle 2 3 5 and the voltage VB detected at the sliding terminal 9 3 different from the holding 9 1 The voltage is compared with 0, and the voltage proportional to the difference VB'-VB is supplied to the DC motor 90.
  • two sliding resistances 250 and 92 are shown in the figure. Shall be arranged in the same direction as If the values of VA and VA 'are set equal and the mobile table 230 is fixed at the position where the moving table 230 is located, the position of the support table 91 is determined so that VB and VB "and the force are equal. .
  • the entire second moving means is moved so that the ultrasonic transducer 1 is accurately positioned at the position of the cross section X.
  • the grip 2 35 5 j? The sound is accompanied by the moving table 2 30.
  • the value of VB changes, and the value of VB 'becomes equal to VB.
  • the DC motor 90 rotates until it turns, and the ultrasonic oscillator 110 moves together with the holding table 91 in the same direction as the moving table 230 for the same distance.
  • the position of the cross-section X also moves by the same distance in the same direction as the moving table 230. . Therefore, the ultrasonic transducer 110 is always accurately moved to the position of the cross section X.
  • the acoustic lens 22 and the transducer 23 are moved together.
  • the acoustic lens 22 or the transducer 23 is required.
  • the method can be used to change the distance b between the acoustic lens 22 and the transducer 23.
  • the moving distance of the lens or the converter is detected, a new value of b is calculated from the moving distance, and the value is calculated.
  • the present invention scans a desired slice of an object.

Landscapes

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Description

明 細 書
発明の名称
超音波断層撮像装置
技術分野
本発明は、 物体に超音波を発信 し 物体か ら の反 射波， 透過波， 屈折波， 又は散乱波を受け 受信 し た音響波 よ ]) 物体内部の断層の状態を画像 と して再 現 し う る超音波断層撮像装置に関 し， 特に対雑音比 が大き 内部音響像を得る こ とがで き る よ う に改良 された超音波断層撮像装置に関する 。
背景技術 · '
超音波断層撮像装置は， 内部状態を観察すべき 物 体に超音波を発信 し， 物体内部の音響像 と して物体 内部か ら の反射波， 透過波又は散乱波を受信 し， こ の受信波を基に物体内部の状態を再現 し う る も ので あ る 。
内部状態を観察する装置 と して ， X線撮像装置が 広 く 用い られて るが， 超音波撮像装置は これに比 し， 特に物体が人体であ る場合に人体に無侵襲性で あ ]9 ， 危険が少 ¾ く ， 更に， 人体の軟組織も 診断 し う る と う 利点を有 して いる 。
こ の種の超音波断層撮像装置 と して ， 超音波レ ン ズ を利用 した 力 メ ラ 方式が提案されて い る 。 こ の技術 は， Un i t ed S t a t es Pa t en t NO .3， 937, 066
"Ul t ras on i c Came r a Sys t em and Met hod，'に開
OMPI 。 示されて る 。
こ の カ メ ラ 方式は， 診断面 ^ リ ア ル タ イ ム に選らべ る と ， 像の動き が見える等の利点があ ]) ， 他の超 音波撮像方式 （ パ ル ス エ コ ー方式 ） に比 し， 優れて ^る 。
こ の従来の カ メ ラ 方式の超音波撮像装置は， 第 1 図 に示す如 く ， 観察物体である検体 3 の両側に， 超音 波発信手段であ る発信器 1 と， 超音波受信手段であ る受信器 2 と を設けて構成されている 。
発信器 1 には， 容器 1 1 内に水晶， P Z T等の電 気一音響変換素子か ら る超音波源 1 2 を含み， 容 器 1 1 の検体と の接触面 1 3 は検体 3 の音響イ ン ピ .— ダ ン ス と 略等 し 音響ィ ン ピ 一 ダ ン スを持つ可徺 性の有機フ ィ ル ム よ 構成される 。
受信器 2 は， 超音波光学系である超音波レ ン ズ 22 と音響変換器 2 3 と を容器 2 1 内に収容 し， 容器 2 1 の接触面 2 4 は前述の接触面 1 3 と 同様の有機フ ィ ル ム に よ 構成される 。
容器 1 1 及び 2 1 内には， 人体等の検体 3 の音響 ィ ン ピ 一 ダ ン ス と 略等 し 音響ィ ン ピ 一 ダ ン スを も っ媒貧 （ 例えば水 ） が満たされて る 。
こ の よ う に構成された発信器 1 と 受信器 2 を第 1 図に示す よ う に検体に接触させ， 超音波源 1 2 か ら 検体 3 に超音波を発信する 。
超音波に よ る検体 3 の音響像は超音波 レ ン ズ 2 2 ノ ？、： EA ( OMPI に よ ]) 音響変換器 2 3 上に結像される'。
超音波 レ ン ズ 2 2 は， 周知の如 く 超音波を集束さ せる機能を も ち， 超音波レ ン ズ 2 2 の焦点距離と ， 超音波 レ ン ズ 2 2 と 音響変換器 2 3 の間の距離 と で 決ま る検体 3 の位置の断面 Xにおける音響像を音響 変換器 2 3 上に結像せ しめ る 。
音響変換器 ： 2 3 と しては， ア ル ミ ニ ウ ム 懸濁液や 液晶を用 る音響一可視像変換器や， 圧電変換原理 に よ る音響一電気変換器が使用 し う る 。
かかる方式の超音波撮像装置にお いては、 幾何学 的法則では断面 Xか ら の超音波像は音響変換器 2 3 面に正 し く 結像される こ と にる る 。 しか し ¾が ら実 際は， 断面 Xの超音波像が音響変換器 2 3 面に到達 する ま でに反射 · 屈折又は散乱され， ぼけた像と し て互いに重畳された J9 及び断面 X .以外の他の断面の 像がぼけた像 と して重畳される空間的雑音 と ， 発信 器 1 2 か ら音響変換器 2 3 ま での間に多 く の反射， 屈折， 散乱を く J9 返 し時間的に遅れて断面 Xの像に 重畳される時間'的雑音 とが主 雑音の原因 と ¾ ) 像 を悪 く する 。
第 2 図はかかる空間的雑音が重畳される原理を説 明するための図であ る 。 断面： 上の点 S か ら 反射， 透過， 屈折又は散乱 （ 以下単に反射 と 記す ） された 超音波は， 音響変換器 2 3 の面 Y上の点 S ' に結像 する 伝幡過程で反射されたぼけた空間的強度分布を
〇ΜΡΙ· も っ た像 S A を形成する 。
同様に断面： Xの点 S 3 か ら 反射された超音波も ぼ けた空間的強度分布を も つ た像 S D を形成する 。
ま た寧音波レ ン ズ 2 2 に対して断面： X よ ]? 近 く にあ る点 S i か ら反射された超音波は面 Y よ ]) 遠 く の点 S 'i に集束されるが， 面 Yに於ては完全に集束され る以前の空閬分布を も つ た像 S B を形成する 。
—方， 超音波レ ン ズ 2 2 に対 して断面 X よ ]? 遠 く にあ る点 S 2 で反射された超音波は面 Y よ ） 手前の 点 S' 2 に集束される ため， 面 Yに於ては， 発散した 空間的強度分布を も つ た像 S C を形成する 。
この結果， 面 Yでは互 の強度分布の広が ]? が互 の他の像の空間的雑音 と して重畳され， 像を不鮮明 に して しま う と う こ と が， この方式の超音波診断 装置にお て解決すべき 課題の 1 つ と つ ている 。
第 3 図はかかる時間的雑音が重畳される原理を説 明する ための図であ る 。 断面 X上の点 S〃 か ら反射 された超音波はあ る時間 A T 内に面 Y の点 s〃 に到 達する 。 一方， 検体 X内の他の点 よ ！） 反射され た超音波が反射面 に よ つ て多重反射され S " を経由 し， 時間的に遅れて よ ]9 後に面 Yの同一 の点 S〃 に到達する 。 これらの像は第 3 図（Β)の如 く 重畳され時間的強度分布 S Α形成し， か ら の超 音波は時間的雑音 と な 像を不鮮明に して しま う こ とが こ の方式の超音波診新装置にお て解決すべき
REA
OM?I IP。 課題の他の 1 と な っ て る 。
発明の開示
本発明の 目 的は， 前記カ メ ラ 方式の超音波断層撮 にお て， 前述の空間的雑音あ る いは Z及び 時間的雑音を除去 し， 対雑音比を改善する こ と にあ る 0
本発明の他の 目 的は， 前記カ メ ラ 方式の超音波断 層撮像装置において， 最小限の構成の付力 Πに よ ]3 对 雑音比を改善する こ と に あ る 0
更に， 本発明の他の 目 的は ， 前期 力 メ ラ 方式の超音 波断層撮像装置にお て ， 対雑音比を改善 しつつ且 つ所望断層の近傍の断層面の撮像を容易に行い う る よ う 改善する こ と にあ る 。
このため， 本発明超音波断層撮像装置では， 物体内 の音響像を超音波レ ン ズ に よ ]) 超音波受信手段に結 像せ しめ， 該物体内の所望の断層における像を撮像 する超音波断層撮像装置にお て ， 該物体の所望の 断層を走査する様に超音波を発信する手段 と ， 前記 超音波発信手段の走査に応じて前記超音波受信手段 が lu 記走査に対応する音響像の受信を 行い う る よ う
¾ ゲ一 ト 手段と を備え る こ と ¾特徵 と する o
更に， 本発明の実施態様にお い て は ， 前記超音波発 信手段は前記所望の断層に沿 っ た方向か ら 前記超音 波を発信する こ と を特徴 と る 。
又， 本発明の他の実施態様に お ては， '前記 音波 発信手段は前記超音波受信手段と兼用される こ と を 特徵 と する 。
即ち， 本発明 'を概略すれば， 従来断層面全体に超 音波を照射する も の に対 し， 断層面を局所的に照射 る 。
こ の局所照射は， ま ず全体を診断 し， その 中か ら 局所的に深 く 観察すべき 所のみを局所照射 し， 他か ら の空間的ノ イ ズを輊減 し， 画像を鮮明にするため に用 られる 。 た と えば腎臓結石の診断の場合には， ま ず全体像を と ら えて ， 次いで結石の局所部分にの み着 目 し， · 照射する こ と に よ J9 ， ろ つ 骨や横隔膜な どの他の部位か ら の空間的ノ イ ズを制限 し， 微少る 結石を も 判読-しゃす く ¾ る 。
更に こ の局所照射は診断面を部分的に照射合成 し 雑音の少 ¾ 全体の画像を 合成するために有効であ る 。 こ のため には， 断層面を超音波でス ポ ク ト 状に 走査 した ]? ， 扁平状の超音波 ビ ー ム で走査する と と が採られ う る 。
更に， 本発明は 結像面にお て ， 断層面の局部 的照射部位の超音波像のみを受信 し う る よ う に超音 波受信手段が構成される 。 こ のため に， 超音波受信 手段 と しては， 2 次元の平面状の超音波受信手段に 対 し， 局部的照射部位に対応する結像画の位置のみ が超音砭像を受信又は起音波像の電気信号を 出力 し う る よ う な M次照射 と同期する機械的又は電気的空
ΟΜΡΙ
WIPO 間 ゲ一 ト 手段が用 られる 。 同様に一次元の超音波 受信手段に対 しては， 順次照射 と 同期する機械的空 間 ゲ一 ト 手段が用 られる 。
更に本発明は， 超音波受信手段に時間 ゲー ト 手段 を含み， 時間ゲー ト 手段が超音波照射手段か ら超音 波受信手段ま で の超音波の到達時間に同期 して動作 する こ と に よ ] 空間的雑音を除去する 。
図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の基 と 従来の 力 メ ラ 方式の超 音波断層撮像装置構成図， 第 2 図は第 1 図従来の超 音波断層撮像装置における空間的雑音の説明図， 第
3 図は第 1 図従来の超音波断層撮像装置における時 間的雑音の説明図， 第 4 図及び第 5 図は本発明の原 理説明図， 第 6 図は本発明の実施例説明図， 第 7 図 は第 6 図実施例の時間的雑音説明図， 第 8 図は第 6 図実施例の時間ゲ ー ト 技術説明図， 第 9 図及び第 1 0 図は第 8 図時間 ゲー ト 技術のゲー ト 時間説明図， 第
1 ' 1 図及び第 1 2 図は第 4 図及び第 6 図 に用 られ る電子集束技術説明図， 第 1 3 図は第 4 図構成.に用 られる ゲ イ ン調整技術の一実施例説明図， 第 1 4 図は第 4 図 *成に用 られる ゲ イ ン調蹩技術の他の 実施例説明図， 第 1 5 図は本発明の一実施例プ ロ ツ ク 図， 第 1 6 図は本発明の他の実施例説明図， 第 1 7 図は第 1 6 図実施例に用 られる選択受信技術の一 実施例説明図， 第 1 8 図は第 1 6 図実施例に用い ら れる選択受信技術の第 2 の実施例説明図， 第 1 9 図 は第 1 6 図実施例に用 られる選択受信技術の第 3 の実施例説明図， 第 2 0 図及び第 2 1 図は本発明で 用い られる断層面可変技術の 1 実施例説明図， 第 2 2 図は第 2 0 図実施例における ブ ロ ッ ク 図， 第 2 3 図 は本発明で用 られる断層面可変技術の他の実施例 説明図で あ る 。 '
発明を実施するための最良の形態
第 4 図及び第 5 図は本発明の原理説明図を示す。 図 中， 1 1 0 は発振器であ ]) ， 少 ¾ く と も 3 列の 圧電変換素子マ ト リ ク ク ス で構成され， 中央列の圧 . 電変換素子群 と両側 2 列の圧電変換素子群 と の間に 駆動信号に位相差を与える こ と に よ ]) ， 例えば直線 部 i 上に集束させる こ とがで き る 。 この位相差を変 える こ と に よ ]) 集束直線部が， 断層面 Xに沿 進行 する 。 例えば直線部 j に移動する こ と にる る'。 即ち， 電気的集束手法が行る われる。 こ の電気.的集束手法 を圧電変換素子マ ト リ ゥ ク ス の列方向に も 採用すれ ば， ス ボ ッ ト 状の走査が可能 と る る 。
これ ら の直線部 i 及び 〗 上に音響ィ ン ピ 一 ダ ン ス の異な る部位が存在する と ， 集束超音波は反射又は 散乱され， 断面 Xに垂直る方向にその超音波像が伝 幡する 。 伝幡する超音波像は超音波レ ン ズ 2 2 に よ 集束され， 結像面 Yの変換器 2 3 上に結像される。 こ の変換器 2 3 は， 例えば m X π 個の マ ト リ ッ ク
ΟΜΡΙ ス配列された圧電変換素子群で構成され， 断面 X 内 の直線部 i 及び 〗 の音像は変換器 2 3 上の i 行 目 及 び j 行 目 の圧電変換素子群上に各 々 結像される 。
従 っ て， 直線部 i を照射 した際， その音像が変換 器 2 3 上に到来する時刻に i 行 目 の圧電変換素子群 の 出力を取 ]3 出 し， 直線部 j を照射 した際， j 行 目 の圧電変換素子群の 出力を同様に取 ]9 出す電気的空 間ゲー ト 手法を行えば， 照射部位に対応する像のみ をえる こ とがで き る 。
その他に ， 直線部 i の照射の際， i 行 目 の位置の みに像が受信される よ う ¾ス リ ッ ト を も つマ ス ク板 を用 ， 断層面の順次照射に応じ ， マ ス ク 板を移動 させる機械的空間ゲ一 ト 手法を用いる こ と が出来る。
同様に， 変換器 2 3 がー次元の超音波受信手段で あれば， 超音波受信手段自 体を ， 断層面の順次照射 に応じ移動させる機械的空間ゲ一 ト 手段を 用 る こ - と も 可能であ る 。 又， Un i ted State Pa tent NO.3, 913, 061 に見 られる よ う 周知の音響プ リ ズ ム等の 音響光学系の回転移動に よ ] 機械的に結像面を移動 させる機械的空間ゲ一 ト 手段を 用 る こ と も 可能で あ 。
こ の よ う に， 超音波を診断部位のみに局所的に照 射する と ， 照射部位以外の面か ら の反射， 散乱， 屈 折が著 し く 低滅され， 雑音の少 い明瞭な音響像を 得る こ と がで き る 。
OMPI 第 6 図は本発明の実施例概略図を示 し， 第 4 図 と の相違は， 第 4 図が断層面 X と平行る方向か ら超音 波を照射 した例で あ るが， 第 fi 図は断層面： X と 直角 方向か ら超音波を照射する実施例であ る点である。 前述の電気的時間ゲー ト 手法を用 る と ， 一層雑 音が除去で き る 。
第 7 図は第 6 図の実施例における時間的雑音の説 明図であ る 。
即ち， 検体 3 の局所照射部 3 b の発振器 1 1 0 側 に反射体 3 a , 3 c が存在 した場合， 反射体 3 。 に よ る反射波が反射体 3 a で更に反射され， 照射部 3 b で発振器 1 1 0 の集束超音波と重畳されて ， 音響 レ ン ズ 2 2 へ伝幡する 。 これはいわゆ る 多重反射 と 呼ばれる も の の一種であ ] 9 , 時間的雑音の原因と ¾ 第 8 図は電気的ゲ一 ト 手法に よ る発信及び受信波 説明図を示 し， （A)は発信器 1 1 0 に よ る発振波形， (B)は変換器 2 3 に よ る電気的 ゲ一 ト される前の受信 波形， （C)はゲー ト 信号波形， る ら びに は ゲー ト さ れた受信波形であ る 。
第 8 図（B)に示す様に局所照射部 3 b へ到来する 多 重反射波は反射 して い） m射波に対して時間的に 遅れて到来する 。 即ち， 照射波に よ る音響出力 b 1 に対 し， 多重反射波に よ る音像出力 b 2 は時閒的に 遅れて受信される 。 従 っ て ， 音像出力 b 2 を カ ツ ト する よ う な ゲー ト 信号 （ 第 8 図（0 ) を与え， 出力 b l のみを取 ]9 出す よ う にすればよ い。
発振後か ら ゲー ト をかけるま で の時間 T 1 は超音 波の伝幡距離を超音波の伝幡速度で割る こ と に，よ ]9 得られる 。
第 9 図は こ の時間 Ti の求め方を説明するための 図であ る 。
. 発振器 1 1 0 か ら 送出された超音波は， 診断すベ き 断面に沿 っ て < χ >方向へ と伝幡 し， 点 X の部分 で反射され， 音響 レ ン ズ 2 2 を経て， 変換器の あ る 位置 < x'〉軸上の点 X'へ と達する も の と する 。
記号 a , b ， L , お よ び I /を各指示区間の距離 と し， 超音波の伝幡速度を C と する と ， は次式で 求め られる 。
T 1 = ( L + L'+x + ( 1 + b/a ) a2+x2 ) /C
尙， 第 9 図において ， χΉ お よ び x'L はそれぞれ マ ト リ ゥ ク ス配列の上限お よ び下限の圧電変換素子 の位置を表わ し， x H お よ び x L はそれぞれ χ'Ή x'Lの素子で受信される < χ 〉軸上の反射地点を表 わす も の とする 。
こ の実施例 と して ， 第 4 図の照射方法を用 て るが， 第 6 図の照射方法で も 同様で あ る 。
第 1 0 図は Ti と X の関係を示すグ ラ フ であ ] , こ の場合の各パ ラ メ 一 タ は ， a = b 二 5 0 〔 CTI 〕 ， C = 1. 5 X 1 05 C cm / sec ] , L = 1 0 〔 cm 〕 ， お よ び L = 2 0 〔 cm 〕 である 。 こ の図の よ う に集束点 の位置 X に よ っ て ， 超音波発振后から ゲー ト を開 く ま での時間 T 1 が一義的に定ま る 。 又ゲー ト 時間 巾 T 2 は超音波の H F 波の波数と 音響光学系の光路差 に よ ]? 一義的に定ま る 。
超音波を電気的に集束する電気的集束手法につ て更に詳細に説明する 。
第 1 1 図は発振器 1 1 0 の詳細構成図， 第 1 2 図 はその駆動波形図を示す。
水晶， セ ラ ミ ッ ク等の圧電体基板 1 1 1 の一方の 面には共通電極 1 1 2 が被着形成され， 他方の側は 5 X 3 の振動子に切断分離さ'れ， 各 々 個別電極 1 1 3 を有 して る 。 各個別電極に接着される配線板 1 1 4 の接着面には取出 し用電極 1 1 6 が， 各個別電極 と 対応する位置に形成されて お ]9 ， 配線板 1 1 4 の他 の面には， Vi し V5 , M i ¾ し M s な ら び に L i な し L 5 の配線が印刷形成されて お ]) ， 各 配線 と 各取出 し電極 と はス ル ー ホ一ル 1 1 5 を介 し て接続されて る 。
今， 配線 Vi ¾ し Vs お よ び L i い し L 5 に は同位相の励振信号を， また配線 M i ¾ い し M 5 に はそれ よ 遅れた位相の励振信号をそれぞれ印加す る.と ， 外側の 2 歹 lj ( V 1 ¾い し V 5 お よ び L 1 ¾ い し L 5 ) か ら 中央へ向 っ て集束される よ う に超音波 が共通電極 1 1 2 側へ-と送出 される 。 こ の と き 超音 波が 1 線で集束される L の位置は， 配線 M i し M 5 に与える位相の遅れの量に よ っ て決定される 。 したが つ て この位相量を可変 と し調整する こ と に よ ) ， 断面 X内の所望の位置に集束線 L を移動する こ とがで き る 。 ま た， 断面 X上の所望の範囲にわた つ て直線 L を移動させ， 或る等間隔の位置における直 線 L上か ら の反射波をサンプ リ ン グして各々 ， 表示 器の 1 ラ ス タ走査分 と して順次記憶させてお き ， し かる の ち に表示器の ラ ス タ走査と 同期 して 記憶内容 を読み出 し表示すれば， 断面 X上の所望の範囲にわ た っ て雑音の少 表示を行る う こ と がで き る 。
尙， こ の場合， 超音波の減衰に よ っ て ， 超音波源 か ら遠い所程受信波が微弱 と ¾る故， 超音波源か ら 直鎳 L ま での距離に応じて ， 受信感度を 自 動的に変 える必要があ る 。
第 1 3 図は本発明の実施例における受信感度切換 えの説明図である 。 図 中 2 3 a 乃至 2 3 d はマ ト リ -ク ク ス受信ア レーの 1 例の受信素子を示 し， 説明の 簡単のため 4 行分示 して あ る 。 2 6 a 乃至 2 6 d は 増巾器を示 し， 各々 受信素子 2 3 a 乃至 2 3 d と对 応 して いる 。 今， 発振子 1 1 0 か ら検体 3 の焦点面 Xの A に集束 した と する と その音響傢は昔響 レ ン ズ 2 2 に よ 受信素子 2 3 d に結像される 。 前述の如 く 集束点 A , B で超音波の強度が異な る ため， 受信
O PI 優 側で これを補儻する 。 即ち， 増巾器 2 ' 6 a の ゲ イ ン は集束点 A と発振子 1 1 0 と の距離 L 2 に応じ設定 される 。 増巾器 2 6 b , 2 6 c の ゲ イ ン も 同様に対 応する集束点の発振子 1 1 0 か ら の距離に応じ設定 される 。 こ の実施例では， 増巾器 2 6 d の ゲ イ ン が 最大で増巾器 2 6 a の ゲイ ンが最小であ る 。 マ ト リ ツ ク ス ア レーの各行の増巾器の ゲイ ンは こ の よ う に し 乙 し る 0
お ロ グア ン プ等の非線形回路を使 ， 強度差を 圧縮すればゲイ ン設定は不要であ る 。
受信波の強度が超音波源か ら直線 L ま での距離に でき る だけ依存 し ¾ よ う にする には， 断面； Xの周 辺の対向する 2 個所に超音波源を設ければ良い。 第 1 4 図は対向する 1 対の超音波源を用 た場合の例 を説明する ための図であ る 。 第 1 図 と 同様な 1 対の 発振器 1 1 0 お よ び 1 1 が断面 Xの周辺に対向 し て設け られて る 。
1 対の発振器 1 1 0 お よ び 1 1 0 'の各振動子列に励 振信号を 印加する タ イ ミ ン グは第 1 2 図 における各 時間、 t ， t 1 1 , t 2 お よ び 1 21 の大 J、関係に よ つ て ， 第 1 4 図（A) ¾ い し（C)の よ う に集束線 L の位置 が移動する 。 ま た， 1 対の超音波源は上下対向する 位置にあ る故， 各超音波の強度の和は上下対称と ¾ ) , 減衰に よ る強度差を大幅に緩和する こ と がで き
Ό o
OMPI WIPO 第 1 5 図は本発明を適用 した一実施例ブ π ク 図 ¾示す。
図 中、 1 2 0 は電子集束回路であ ， 発振器 11 0 の各圧電変換素子 1 1 0 a 〜 l 1 Ό n を第 1 1 図及 び第 1 2 図の原理に基いて発振 ,駆動 し， 電子集束走 査を行わ しめる 。 1 3 0 は走査位置了 ド レ ス カ ウ ン タ ， 1 4 0 は ゲー ト 信号発生回路である 。 1 5 0 は 電子ゲ ー ト 回路であ ]9 , 圧電変換素子ア レーの各行 各列の個 々 の圧電変換素子の 出力を受け， ア ド レ ズ 信号と ゲー ト 信号発生回路 1 4 0 の 出力で所定の行 の圧電変換素子の 出力をサ ン ブ ルする 。 1 6 0 は基 準ク π ッ ク発振器， 1 6 1 は水平同期信号癸生のた めの 2 5 6 ビ ク ト 計数カ ウ ン タ ， 1 6 2 は水平同期 信号の ア ド レ ス カ ウ ン タ ， 1 6 3 ， 1 6 4 はデジ タ ル ー ア ナ ロ グ変換器， 1 6 5 ， 1 6 6 は増巾器を示 す。
電子集束回路 1 2 0 は， R F 波発振回路 1 2 1 と 各行の圧電変換素子群 1 1 0 a 〜 l 1 0 n を個 々 に 駆動する 駆動回路 1 2 2 a 〜 l 2 2 n か ら成る 。 、
R F 波発生回路 1 2 1 は 1 水平周期信号カ ウ ン タ 1 6 1 の 出力が入力される と ， 複数個の sin波で構成 される バ ー ス ト 波を発生させる 。 通常 こ の 波数は 2 〜 3 波程度が用い られる 。
R F 波発生回路 1 2 1 の 出力は各駆動回路 1 2 2 a 〜 l 2 2 n へ入力 される 。 各驟動回路 1 2 2 a 〜 l 2 2 n は， 遅延回路
1 2 3 a 〜 1 2 3 n ， ア ド レ ス メ モ リ 1 2 4 a 〜
1 2 4 η , マ ル チ プ レ ク サ回路 1 2 5 a 〜 ； 1 2 5 η 及び増巾器 1 2 6 a 〜 1 2 6 η を有する 。
ア ド レ ス メ モ リ 1 2 4 a 〜 π はア ド レ ス カ ウ ン タ
1 3 0 の 出力であ る カ ウ ン ト 値で制御され， ァ ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は水平同期信号を計数する 。
例えば， 表示画面の走査線数を 2 5 6 本 とする と, ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は 2 5 6 ビ ッ ト の計数カ ウ ン タ で あ る 。 即ち ， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は 0 か ら 2 5 5 ま.で の ア ド レ スを発生 し， この ア ド.レ ス が 了 ド レ ス メ モ リ 1 2 4 a 〜 η の リ ー ド オ ン リ ー メ モ リ の ァ ド レ ス情報 と る る 。
ア ド レ ス メ モ リ 1 2 4 a 〜 ！！ は， 各ア ド レ ス に マ ル チ ブ レク サ回路 1 2 5 a 〜 π の選択信号が記憶さ れて いる 。
' —方， R F波発生回路 1 2 1 のバ ー ス ト 波出力は 遅延回路 1 2 3 a 〜 ！] に入力される 。 遅延回路
1 2 3 a ~ n は ¾延時間の異 る 2 5 6 種の遅延出 力を並列にマ ル チ プ レ ク サ回路 1 2 5 a 〜 n に入力
"J 0 o
マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 a 〜 ； π は前述のァ ド レ ス メ モ リ .1 2 4 a — n の 出力を受け， こ の遅延出力 の内指定された遅延出力を 出力する 。
こ の遅延出力は増巾器 1 2 6 a 〜 ！！ で増巾され，
OMP 各圧電変換素子 1 1 0 a 〜 π へ与えられ， 圧電変換 素子 1 1 0 a 〜 ！！ が駆動されて超音波を発振する 。 —
即ち， 各了 ド レ ス メ モ " 1 2 4 a 〜 ： π の各ァ ド レ ス には， 了 ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 に よ ]? 指定された 了 ド レ ス に対応する部位に超音波が集束する よ う に 遅延出力を選択するための選択信号を記憶する必要
^ある o .
こ の よ う に して ， 電子集束動作が行なわれ， 順次 断層面が走査される こ と にな る 。
水平同期信号に よ る電子集束動作に同期 して， ゲ
一 ト 信号も.作成される 。
即ち， ゲー ト 信号発生回路 1 4 0 は シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 と ， 可変時間ク π 'タ ク発生器 1 4 2 と ， 遅 延回路 1 4 3 と ， マ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 と ， リ — ドオ ン リ 一 メ モ リ で構成される ア ド レ ス メ モ リ '
1 4 5 と ， ワ ン シ ョ ク ト マ ル チ ノ イ ブ レ ー タ で構成 される ゲー ト 巾設定回路 1 4 6 を含む。
水平同期信号は シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 に よ っ て遅 延され， 遅延時間の制御は可変時間ク α ッ ク発生器
1 4 2 の 出力に よ ]) 行る う 。
シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 の遅延量は発振器 1 1 0 か ら 発生 した超音波が検体 3 を通過 し， レ ン ズを通 して 受信素子 2 3 に致る最短到達時間 T o を得る よ う に 調整する 。
シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 で遅延された水平同期信号
OMPI ヽ は遅延回路 1 4 3 に よ ]? 遅延量が微調整される 。
この遅延量は， 例えば 2 5 6 本の集束走査を行る う 場合は， 各集束走査に よ ]) 若干到達時間が異 ¾る の を各集束走査毎に補正する も のであ る 。
従 っ て， 集束走査数に応じた数例えば 2 5 6 個の 遅延出力が遅延回路 1 4 3 よ ]? 出力される 。
こ の 出力はマ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 に入力され る 。 一方， 集束走査の ア ド レ スはア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 力 ら与え られ， ア ド レ ス レ ジ ス タ 1 4 5 は， こ の ア ド レ スを受け， こ の ア ド レ ス の走査.に最適 ¾ 遅延出力を.選択する よ う に マ ル チ プ レ ク サ回路 144 へ選択信号を 出力する 。
こ の マ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 の 出力は， ワ ン シ ト マ ル チ バ イ ブ レ ー タ であ る ゲー ト 巾設定回路 1 4 6 で， R F 波の波数分の時間だけ巾が広げ られ て ゲー ト信号 と して 出力される 。
—方， 電子ゲー ト 回路 1 5 0 は， n 行 m列の圧電 変換素子マ ト リ ク ス 2 3 の各圧電変換素子 と接続 されて る 。 1 行 目 の m列の各圧電変換素子の出力 は， 受信回路 1 5 1 a に入力され， 以下順次第 n 行 目 ン J m列の各圧電変換素子の 出力は受信回路 1 5 1 η に入力される 。
各受信回路 1 5 1 a 〜 ！！ はゲー ト 回路 1 5 5 a 〜 n メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 π 及びマ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 7 a 〜 η に よ ]? 構成される 。 ゲー ト 回路 1 5 5
O PI
WIFO a 〜 n , メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 π は各 々 m個分有 し ているが， 図では 1 つの ブ ロ ·> クで示 して あ る 。
ゲ ー ト 回路 1 5 5 a 〜 n の各 m個の ゲ一 ト ュニ ッ 卜 には， 前述の ゲ ー ト 信号が入力されて いる 。
ゲー ト 回路 1 5 5 a ~ n は ゲー ト 信号に よ る各々 m個の受信入力を メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 n に送出す る 。 メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 ！] の 各 m ィ固の メ モ リ ュ ニ ' ト は介々 の ゲー ト 出力を各々 記憶する 。
—方， 電子ゲ ー ト 回路 1 5 0 の 了 ド レ ス カ ウ ン タ 1 5 4 は基準ク ロ ッ ク発振器 1 6 0 の ク ロ ッ ク を受 け， これを計数し， 計数値を 出力する 。 こ の 了 ド レ ス '力 ゥ ン タ は圧電変換素子マ ト リ ク ク ス の歹 IJ分， m ビ ツ ト の カ ウ ン タ で あ る 。
こ の計数値出力はマ ル チブ レク サ回路 1 5 7 a 〜 n に入力 され， 従 っ て ， マ ル チ ブ レ ク サ：回 路 1 5 7 a 〜 n の並列出力を直列出力に変換する 。 メ モ リ 回 路 1 5 6 a 〜 n は ア ド レ ス 力 ゥ ン タ 1 5 4 の カ ウ ン ト 了 ッ ブ信号で リ セ ッ ト され， 次の受信入力に備え
Ό o
これ ら の n ケの直列出力はマ ル チ プ レ ク サ回路
1 5 2 に並列入力 される 。 一方， マ ル チ プ レ ク サ 回路 1 5 2 は， 水平同期信号を計数する 了 ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の計数値を受ける 。
従 っ て ， マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 2 は n ケの直 列入力の 内， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の計数値に
O FI 対応 +る 1 ケ の直列入力を 出力す 。 ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 は n 列分， g|Jち n ビ ッ ト の計数カ ウ ン タ で， 集束走査本数が 2 5 6 本 ら ， n = 2 5 6 と る 0
こ の マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 2 の 出力は， 増巾器
1 5 3 で増巾 され，' 輝度信号 と して， 表示装置で利
¾ 4レ る o
—方， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の 出力はデ ジ タ ル ア ナ ロ グ変換器 1 6 3 で ア ナ ロ グ信号に変換され， 増巾器 1 6 6 で増巾 され， 表示装置の画面の縦軸 ( 即ち Y軸 ） の偏向信号と して利用され， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 5 4 の出力 も デ ジ タ ル ア ナ ロ グ変換器
1 6 4 でア ナ 口 グ信号に変換され， 増巾器 6 5 で 増巾 され， 表示装置の画面の横軸 （ 即ち X軸 ） の偏 向信号 と して利用 される 。
上述の動作を要約する と ， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 で指定された断層の走査位置に超音波が集束走査さ れる よ う ， 駆動回路 1 2 2 a 〜 ！！ を制御 し， 且つ指 定された走査位置に応じた遅延量の ゲ一 ト 信号を ゲ ー ト 信号発生回路 1 4 0 で作成 し， この ゲー ト 信号 に よ ， m X n の圧電変換素子マ ト リ ッ ク ス 2 3 の 各受信入力をサ ン ブ ル し ， これを直列信号に変換後 ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 で指定される前述の走査位 置対応の受信位置の行に相当する II列信号を マ ル チ ブ レク サ回路 1 5 2 で出力する も のであ る 。
OMPI IPO 上述に加え， 本発明では， 発信器 と 受信器が同一の も ので構成される よ う 考慮され o
即ち， 本発明では圧電変換器よ D 送出 した超音波を 音響 レ ン ズ系お よ び音響偏向系で偏向集束させて被 検体の局部へ照射 し， その局部か ら の反射波を再び 同 じ音響 レ ン ズ系お よ び音響偏向系で偏向集束させ て同 じ圧電変換器で受像させる こ と にあ る 。
第 1 6 図は本発明の第 2 の実施例構成図であ る 。
図にお て 2 2 a お よ び 2 2 d は音響 レ ン ズ ， 2 2 b お よ び 2 2 c は 楔形プ リ ズム ， X 1 , X 1'は被検体
内断面 ¾ ら びに Χ 2 ， は結像面を表わ して いる。
同図において ， 圧電変換器を点 A の位置に紙面に 垂直に配置 し， 音響像が点 Α を 中心 と して上下方向
Χ 2 ， に往復運動する よ う に 1 対の楔 形プ リ ズ ム 2 2 b お よ び 2 2 c を調整する 。 点 A よ J 順次超 音波パ ル スを送出する と レ ン ズ 2 2 a お よ び 2 2 4 る ら びに プ リ ズ ム 2 2 b お よ び 2 2 c に よ っ て各超
音波パ ル スは集束偏向されて ， 断面： X 1 ， X の各
点に順次照射される 。 1 つの'圧電素子が送出すべき パ ル ス間隔は全ての圧電素子が 1 度づっ順次送受信 する時閒に設定 し， ま た表示器の走査線数と 同 じ回 数だけ各圧電素子がブ リ ズ ム が 1 8 0 ° 回転する 間 にパ ル ス を送受信する よ う 調整すれば， プ リ ズ ム が 半回転する と 画像の 1 フ レ ー ム が得られる 。
こ の実施例にお ては， 被検体断面 X 1 ， X に
O PI
ニ ° -、 ノ 対 して超音波が局所的に集束照射される故， 強 反 射波 したが っ て 明瞭 ¾画像が得られ， 他の部位か ら の反射波に よ る雑音 も 少 。 ま た， 圧電変換器が超 音波の送出 と 受信 と を兼ねて いる ので装置の構造も よ ]9 籣単 と る る 。
ま ， 点 A よ ！） 送出された超音波が点 B に集束さ れた と する と ， 点 B か ら の反射波がプ リ ズ ムを通過 する時には プ リ ズ ムはい く らか回転が進んで るか ら， 反射波は丁度 A点へは戾 らずわずかに A点か ら ずれた例えば点 C に集束する 。 したが つ て こ のずれ に見合 っ た十分な 幅を有する 圧電変換器を用 る必 要があ る 。 超音波の伝幡速度 と プ リ ズ ム の回転速度 を一定 と する と ， 上記のずれの大き さはブ リ ズ ムか ら被検体断面ま で の距離 と ブ リ ズ ムか ら 結像面ま で の距離 と に依存する 。 これ ら 2 つの距離は一方を小 さ く する と 一方が大き く る る と う 関係にあ.る故， 診断部位が深い場合に も 浅 場合に も ずれは同程度 に表われる 。 .
こ のずれは圧電変換器の幅が十分広い場合には問 題 と な ら ¾ いが， 幅が広ければそれだけ雑音を拾 う 可能性が大き く ¾ る 。 したが っ て， こ の点を考慮 し て， 被検体断面か らの反射波が圧電変換器上の集束 位置でのみ選択的に受信される よ う 制御手段を傰 える こ と が望ま しい。 かかる制御手段 と しては次の
3 つの方法を用いる こ と がで き る REA
O PI WIPO その第 1 の方法は第 1 7 図（A)に示す よ う に， 圧電 変換器 2 3 と して平行に並んだ複数 （： こ の場合 7個） の配列体 2 3 a い し 2 3 b を用 ， 集束点の移動 に合わせて集束すべき 位置に あ る配列体を電気的に 選択する方法であ る 。 配列体 と しては第 1 7 図（B)に 示す よ う に， 細長い圧電体板 3 1 0 の 1 方の面に共 通電極 3 1 1 を， そ して他方の面の突出部には個別 電極 3 1 2 を形成 した も のを用いる こ と ができ る 。 ま た， 電気的選択手段と しては， 第 1 7 図（C)に示す よ う に， 圧電変換器 2 3 の配列体を順次選択する選 択回路 5 0. を設け， プ リ ズ ム 回転角検出器 4 0 か ら の回転角情報に応じ て配列体を選択 し受信する 。 受信信号は信号処理回路 6 0 に送られ映像信号に変 換され， 陰極線管に表示される 。 プ リ ズ ム に よ る集 束点の移動は時間に対 して正弦関数的であ る故， 選 択回路 5 0 に よ ]9 選択する タ イ ミ ン グ も 正弦関数的 に とれば よ い。 こ の場合， 配列体 2 3 a に よ ]) 超音 波の送出を行 ， 配列体 2 3 a お よ び 2 3 b で受信 を行 っ て も 良 く ， ま た逆に， 配列体 2 3 a お よ び 2 3 b で超音波を送出 し， 配列体 2 3 a で受信 して も よ 。 こ の よ う に幅の狭い 1 個の配列体で選択的 に受信する の で ， 配列体 7 ケ分の幅を持つ 1 つの圧 電変換器で受信する場合に比べ， 混入する雑音は少 く ¾ る 。
制御手段 と し て の第 2 の方法は， 第 1 8 図に示す 如き ス リ ク ト 機構を 用いる方法である 。 圧電変換器 と しては幅の広い 1 個の配列体 3 5 を用 ， その前 面に ス リ ト 7 5 を有する マ ス ク 板 7 0 を配置 し， ピ ン 8 5 に よ っ て 回転円板 8 0 の動 き と 違動で き る よ う に つ て る 。 回転円板 8 0 は電動モ ー タ の回 転軸 8 3 に よ っ て ， プ リ ズ ム の回転と 同期 して回転 される 。 したが っ て ス リ ク ト 7 5 は正弦関数的に上 下に往復違動を行 う 。 配列体の各素子は超音波の送 出 と 受信 と を行 う が， 丁度ス リ ツ ト の位置の部分で 選択的に受信する こ とができ る 。
制御手段 と しての第 3 の方法はブ リ ズ ム の回転速 度を制御 して集束点の往復運動を等速で行わせ， 第 1 の方法 と 同様の圧電変換器 と選択回路手段'と を用 ， 配列体の選択の タ イ ミ ン グを等速度に と る方法 し る
次に ブ リ ズ ム の回転速度の制御方法につ き 説明す る 。 プ リ ズム が等速回転する と き ， 第 1 図における 結像面 X 2 , X 2 '上の集速点の移動は次式で表わさ y = A o * sin Wo t (l)
但 し， t は時間， W o はプ リ ズ ム の等速角速度およ び A 0 は振幅であ る 。 いま ， プ リ ズ ム の回転速度を 時間の関数 W (t) と し， 集速点の移動が直 ^状に つ た と する と ， S W(t) d t ^ (t) と おけば
y 二 B o sin (t)= k t (2)
OMPI
、 n 但 し Kは比例定数， B o は振幅であ j9 , W(i)は次の 範囲に あ る も の とする 。
0 ≤ Θ (t)く π / 2
(2)式か ら ，
Θ (t) = sin-1 / Bo (3)
(3)式を微分する と ブ リ ズ ム の角速度が次式の よ う に 求ま る 。
W(t)= d 6 (t)/d t = X BO/K)2- t 2 (4)
故に， t 二 BoZ Kの と き （4)式は無限大 と ¾ D (3)式の りは丁度 ^ Z 2 と る る 。 角速度を無限大にする こ と は不可能であ る故， 回転角度が ノ 2 と な る ま で 集束点の移動を直線的に制御する'こ とは不可能であ る 。 従 っ て B o を A o よ ]? 大き く と i ， （2)式の y が Ao と る ま では y が等速度で変化する も の と し， それ以降は別の制御を行わせる も の と する 。
別の制御方法 と しては種々 考え られるが， y が Ao- と つ て以後はその時の角速度を保 っ て 回転する も の と する 。
この と き の角速度は次式で与え られる 。
〔 W(t)〕 Ao ;-〔 d0 it)/ d t〕 t=j^L 二（KZAo ) ZV n 2—
(5) 但 し， B o二 n A o ( n 〉 1 ) (6) y が A o と っ た時間 Ao /K ま でに ブ'リ ズ ム は次 の角度だけ回転 して いる 。'すなわち， （3)式 と（6)式か ら ，
O PI ^ ( Ao /K )二 sin - l /n ) (7) 従 っ て等速回転すべき 角度は， .
π/2 - Θ Α/Κ = π/2 -sin- 1 / n ) (8.) と る 。 回転角 <9 (t)が 0 か ら ノ 2 ま で変わる時間. が等速度回転の場合の時間 /2W0に等 し も の とす る と （8)式は（5)式に時間 （ -Ao/ )
を乗じた も の と等 しいか ら ， 次式が成立する 。
( ^ 2W0 - A o/K ) ( K/A o)/Vri2 - 1二! ~sin - 1 ( l/n ·.· Kニ^ ·Α。 〔V^"= {号- sin ( ) }+l〕 (9) こ こ で π = 2 と お く と ， （9)式か ら ，
Figure imgf000028_0001
(6)式 よ ！） Bo =2 Ao
(4)式に （10)よ ]? 得ら れる 次式を代入する 。
Β0· 2Α0 π
Κ Κ Wo ( +l )
Figure imgf000028_0002
ただ し， 0 ≤ t ≤ AQ/K
その他の区間は B o /K ま で等速 と する 。 時閒 Bo 以降 も 同 じ考えで解析で き る 。
すな わち CU)式の よ う に回転制御を行えば よ 。
制御手段 と しての第 3 の方法を実施するための回 路構成の 1 実施例を第 1 9 図に示す。 回転制御回路 5 4 の 中 には前述の回耘角 《9 ( あ る いは W (t)が時間 に対 して ブ ロ グ ラ ム されてお ！） ， その プ ロ グ ラ ム信 号に従 つ て ノヽ ' ル ス モ ー タ駆動回路 5 3 が ノヽ ' ル ス モ ー タ 5 2 を駆動 して ブ リ ズ ム 2 2 b お よ び 2 2 c を ブ α グ ラ ム通 ]? の回転速度で回転させる 。 一方， 回転 制御回路 5 4 か ら プ ロ グラ ムされぇブ リ ズ ム回転角 情報が選択駆動回路 5 5 に送 られ， その情報に よ つ て配列体が選択されて超音波の送受信を行 う 。 受信 された信号は信号処理回路 6 5 で映像信号に変換さ れ， 表示制御回路 6 4 に よ つ て陰極線管 6 3 へ と 表示される 。 更に， 本発明は局所照射を利用 して異 る断層面の音響像を得る こ と も 出来る 。
即ち， 断層面を局所照射する と ， 当該局所の近傍 で， 局所に対 し， 送信器側， 又は， その反対側の位 置は レ ン ズ の焦点深度が深 場合局所 と ほぼ同様の 音響エ ネ ル ギーが照射される こ と と ]? , 各位置か ら の反射波の受信 タ イ ミ ン グは時間差があ る 。 本発 明では こ の点を利用 し， 受信 タ イ ミ ン グ を変化 自 在 にする事に よ ]9 , これ ら局部を含む断面の近傍の断 面の画像を も 鮮明 に抽 し出せる よ う に した も の であ る 。 従 っ て ， 本発明では， 結像面にお て ， 断層面 の局部的照射部位の超音波像のみを受信 し う る よ う に超音波受信手段が構成される 。 こ のために， 超音 波受信手段 と して は， 2 次元の平面状の超音波受信 手段に対 し， 局部的照射部位に対応する 結像面の位 置のみが超音波像を受信又は超音波像の電気信号を 出力 し う る よ う な順次照射と 同期する機能的又は電 気的空間 ゲー ト手段が用 られる 。 同様に一次元の 超音波受信手段に対 しては， 順次照射と 同期する機 械的空間 ゲー ト 手段が用 ら o
更に本発明は， 超音波受信手段に時間 ゲ一 ト 手段 を含み， 時間ゲー ト 手段が超音波照射手段か ら超音 波受信手段ま での超音波の到達時間に同期 して動作 する こ と に よ ]) 空間的雑音を除去する 。
第 2 0 図は こ の方式の原理説明図を示す。 図中， 1 10 は発振器であ ]? ， 少る く と も 3 列の圧電変換素子マ ト リ ク ク スで構成され， 中央列の圧電変換素子群と 両側 2 列の圧電変換素子群 と の間に駆動信号に位相 差を与える こ と に よ ]? ， 例えば直線部 i 上に集束さ せる こ と がで き る 。 こ の位相差を変える こ と に よ ]) 集束直線部を， 断層面 Xに沿い進行させる こ と も で き るが同図においては楔形ブ リ ズ ム 2 2 b 及び 2 2 c に よ ]9 断層面 Xに沿い進行させる 。 例えば直線部 j に移動する こ と にる る 。 即ち， 電気的集束手法が行
われる 。 こ の電気的集束手法を圧電， 変換素子マ ト リ ク ス の列方向に も 採用すればス ポ ツ ト 状の走 査が可能 と ¾ る 。 ま た 2 5 はハ ー フ ミ ラ ー であ ]) ， ポ リ ス チ チ ン ， ア ク リ ル等の材質で構成された も の であ る 。 2 2 b 及び 2 2 c は音響楔形プ リ ズ ムであ ， 機械的に回動される こ と に よ ]) , 発振器 1 1 0 か ら発振される音像を断面 X上の所定の位置に当該
一 O PI /,, W1FO 音像が照射される よ う 偏向せ しめ る も ので る 。 尙図示 し ¾ がこれ ら発振器 1 1 0 ， ハ ー フ ミ ラ ー
2 5 ， 楔形プ リ ズ ム 2 2 b 及び 2 2 c は， 第 1 図で 説明 した如き 容器 2 1 内に， レ ン ズ 1 2 ， 変換器 2 3 と 同様に収容される事はい う ま で も ¾ い。
これ ら 断面 Xの直線部 i 及び 〗 上に音響イ ン ピ ー ダ ン ス の異な る部位が存在する と ， 集束超音波は反 射又は散乱され， 断面 Xに垂直 ¾ 方向にその超音波 像が伝幡する 。 伝幡する超音波像は超音波レ ン ズ 2 2 d に よ ！） 集束され， 結像面 Y の変換器 2 3 上に 結像される 。 .
こ の変換器 2 3 は， 例えば m X n 個の マ ト リ ッ ク ス配列された圧電変換素子群で構成され， 断面 X 内 の直線部 i 及び 〗 の音像は変換器 2 3 上の i 行 目 及 び j 行 目 の圧電変換素子群上に各 々 結像さ
従 っ て ， 直線部 i を照射 した際， その音像カ 変換 器 2 3 上に到来する時刻に i 行 目 の圧電変換素子群 の 出力を取 ]? 出 し， 直線部 j を照射 した際， j 行 目 の圧電変換素子の 出力を同様に取 J) 出す電気的空間 ゲー ト 手法を行えば， 照射部位に対応する像のみを える こ と ^で き る 。
更に断面 X よ ！） 距離 A d だけ深 位置に あ る断面 X'の像につ て ¾ 断面 X よ ] 9 距離 2 A d を伝幡され る時間 A t だけ遅れた時間的 ゲ一 ト 手段 よ 1) 得る こ と：^で き る 。 従っ て こ の時間的ゲー ト 手段がゲ一 ト する タ イ ミ ン グを種々 変化せ しめ る こ と に よ 断面 Xだけで く， 距離 A d が送信機側への距離であ る断面又は逆に深 度を増す方向への距離であ る 断面 X'を受信器 2 3 の 受信信号 よ ] 現示せ しめ得る 。
第 2 1 図は発信及び受信波説明図を示 し， （A)は発 信器 1 1 0 に よ る発振波形， （B)は変換.器 2 3 に よ る 電気的ゲ一 ト される前の受信波形， （C)はゲー ト 信号 波形， な ら びに ）はゲー ト された受信波形であ る 。 第 2 1 図（B)に示す様に局所照射部 3 b へ到来する 多 重反射波は反射 して い ¾ 照射波に対 して時間的に 遅れて到来する 。 即ち， 照射波に よ る音響出力 b i に対 し， 多重反射波に よ る音像出力 b 2 は時間的に 遅れて受信される 。
従 っ て音像出力 b 2 を カ ク ト する よ う る ゲー ト 信 号 C i ( 第 2 1 図（0 ) を与え， 出力 b i のみ を取 ]) ) 出す よ う にすれば よ 。 ま た断面 X'については時 閒 A t だけ遅れて受信される 。
従 っ て時間 T 3 後にゲー ト 信号 C 2 を与えて 出力 b 3 のみを取 ]) 出せば よ 。
党信を希望する集束点の位 *に よ つ て超音波発振 后か ら ゲー ト を 開 く ま での時 f¾ T i が一義的に定ま る 。 又ゲー ト 時間 巾 T 2 は超音波の R F 波の波数と 晋響光学系の光路差に よ J 一義的に定ま る 。
第 2 2 図は本発明に用い ら れる断層位 fc可変技術 の一実施例ブ ロ ッ ク 図を示す。
図 中， 第 1 5 図 と 同一の も のは同一の 記号で示 し て あ ] , 1 2 0 は送信 ド ラ イ ブ回 であ ， 発振器 1 1 0 の各圧電変換素子 1 1 0 a 〜 l 1 O n を同期 して発振駆動 し， 送信を行な わ しめ る 。 1 3 0 は走 査位置ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 1 はス キ ャ ナ ド ラ イ バ であ 楔形プ リ ズ ム 2 2 b ， 2 2 c を ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 の値に従 っ て順次回転 し， 第 2 0 図の如 く 走査させる も のであ る 。 1 4 0 はゲー ト 信号発生 回路で あ る 。 1 5 0 は電子 ゲー ト 回路であ ]? , 圧電 変換素子ア レーの各行各列の個々 の圧電変換素子の 出力を受け， ア ド レ ス信号 と ゲー ト 信号発生回路 1 4 0 の 出力で所定の行の圧電变換素子の 出力を サ ン プ ルす る 。 1 6 0 は基準ク ロ ク ク発振器， 1 6 1 は水平同期信号発生のための 2 5 6 ビ ッ ト 計数カ ウ ン タ ， 1 6 2 は水平同期信号の ァ ド レ ス カ ウ ン タ ， 1 6 3 , 1 6 4 はデ ジ タ ル — ア ナ ロ グ変換器， 1 65， 1 6 6 は増巾器を'示す。 ' 送信 ド ラ イ ブ回路 1 2 0 は， R F 波発振回路 121 と 圧電変換素子群 1 1 0 a 〜 ： L I O n を個 々 に駆動 する駆動回路 1 2 2 a - 1 2 2 n カ ら成る 。
R F 波発生回路 1 2 1 は 1 水平同期信号カ ウ ン タ 1 6 1 の 出力が入力される と ， 複数個の sin波で構成 される バー ス ト 波を発生させる 。 通常 こ の波数は 2 〜 3 波程度が用 ら れる 。
OMPI IPO 波発生回路 1 2 1 の出力は各,駆動回路 122 a 〜 1 2 2 n へ入力される。
各駆動回路 1 2 2 a 〜 1 2 2 η は増巾器 と して動 作する も のであ る 。
ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は水平同期信号を計数 し こ の値に よ っ て ス キ ャ ナ ド ラ イ バ 1 3 1 は制御され
o
例えば， 表示画面の走査線数を 2 5 6 本 とする と, 了 ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は 2 5 6 ビ ジ ト の計数カ ウ ン タ であ る 。 即ち， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 は 0 か ら 2 5 5 ま での ァ ド レ スを発生 し こ の 了 ド レ ス が 形プ リ ズ ム 2 2 b ， 2 2 c の位置情報 と ¾ る 。
—方， R F 波発生回路 1 2 1 の バ ー ス ト 波出力は， 増巾器 1 2 2 a ~ n で増巾 され， 各圧電変換素子
1 1 0 a 〜 n へ与え られ， 圧電変換素子 1 1 0 a 〜 n が駆動されて超音波を発振する 。
従 っ て， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 に よ j9 指定され た了 ド レ ス に対応する部位に， 超音波が集束する よ ぅ ス キ -ャ ナ ド ラ イ バ 1 3 1 がス キ ャ ナを位置決め し た時点で発振される こ と に よ ]) 電子集束動作が行 ¾ われつつ， 順次断層面が走査される こ と にな る 。
水平同期信号に よ る電子走査動作に向期 して， ゲ ― ト 信号 も 作成される 。
即ち ， ゲ一 ト 信号発生回路 1 4 0 は シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 ， 可変時間ク ロ ッ ク発生器 1 4 2 と ， 遅
OMPI · WIPO一 延回路 1 4 3 と ， マ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 と ， リ 一 ド 才 ン リ ー メ モ リ で構成される 了 ド レ ス メ モ リ
1 4 5 と ， ワ ン シ ョ ッ ト マ ル チ ノく イ ブ レ ー タ で構成 される ゲー ト 巾設定回路 1 4 6 を含む。
水平同期信号は シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 に よ っ て遅 延され， 遅延時間の制御は可変時間ク コ つ ク発生器 1 4 2 の 出力に よ ]? 行る う 。 シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 の遅延量は， 発振器 1 1 0 か ら発生 した、超音波が検 体 3 を通過 し， レ ン ズを通 して受信素子 2 3 に至る 最短到達時間を得る よ う に調整する 。
シ フ ト レ ジ ス タ 1 4 1 で遅延された水平同期信号 は遅延回路 1 4 3 に よ ]) 遅延量が微調整される 。
この遅延量は， 例えば 2 5 6 本の集束走査を行な う 場合は各集束走査に よ ) 若干到達時間が異 る のを 各集束走査毎に， 補正 ;する も のであ る 。
従 っ て， 集束走査数に応じた数例えば 2 5 6 個の 遅延出力が遅延回路 1 4 3 よ j) 出力 される 。
こ の出力はマ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 に入力され る 。 一方， 集束走査のア ド レ スはァ ド レ：ス カ ウ ン タ 1 3 0 か ら与え られ， ア ド レ ス レ ジ ス タ 1 4 5 は， こ の ア ド レ ス を受け， こ の ア ド レ ス の走査に最適な 遅延出力を達択する よ う に， マ ル チ プ レ ク サ回路
1 4 4 へ還択信号を 出力する 。
こ の マ ル チ プ レ ク サ回路 1 4 4 の 出力は， ワ ン シ ョ ク ト マ ル チ バ イ ブ レ ー タ で あ る 。 ゲー ト 巾設定回
OMPI
Y,rIFO 路 1 4 6 で， R 波の波数分の時間だけ巾が広げら れて ゲー ト 信号と して発生される 。 こ の ゲー ト 信号 は可変遅延回路 1 4 7 に入力され， 前述 した時間 A t 遅延される 。 可変遅延回路 1 4 7 には， 例えば 断層位置設定回路 1 4 7 が接続され， この設定回路
1 4 7 を変化させる こ と に よ ]) ， その遅延量か ら 断 層位置が設定される 。
—方， 電子ゲー ト 回路 1 5 0 は， n 行 m列の圧電 変換素子マ ト リ ッ ク ス 2 3 の各圧電変換素子 と 接続 されて いる 。 1 行 目 の m列の各圧電変換素子の 出力 は， 受信回路 1 5 1 a に入力され， 以下順次等 π 行 目 の m列の各圧電変換素子の 出力は受信回路 1 5 1 π に入力される 。
各受信回路 1 5 1 a 〜 ！！ はゲー ト 回路 1 5 5 a 〜 メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 π 及びマ ル チ プ レ ク サ回路
1 5 7 a 〜 ！！ に よ ]? 構成される 。 ゲー ト 回路 1 5 5 a 〜 n , メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 ！！ は各々 m個分有 し て るが， 0では 1 つの ブ ロ ク ク で示 して あ る 。
ゲー ト 回路 1 5 5 3 〜 11 の各 111ィ固の ゲ一 ト ュ ニ ク ト には， 前述の ゲー ト 信号が入力されて る 。
ゲ一 ト 回路 1 5 5 a 〜 ！！ は ゲ一 ト 信号に よ る各々 m個の受信入力を メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 ！！ に送出す る 。 メ モ リ 回路 1 5 6 a ~ n の各 mィ固の メ モ リ ュ ニ
·> ト は介々 の ゲー ト 出力を各々 記億する 。
—方， 雷子ゲー ト 回路 1 5 0 の 了 ド レ ス カ ウ ン タ
ΟΜΡΙ _ 1 5 4 は基準ク n ク ク発振器 i 6 0 のク π ク を受 け， これを計数 し， 計数値を 出力する 。 こ の ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 5 4 は圧電変換素子マ ト リ ッ ク ス の列 分， m ビ ク ト の カ ウ ン タ で あ る 。
こ の計数値出力は マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 7 a 〜 n に入力され， 従 っ て マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 7 a 〜 π の並列出力を直列出力に変換する 。 メ モ リ 回路 1 5 6 a 〜 ！！ はア ド レ ス カ ウ ン タ 1 5 4 の カ ウ ン ト ア ッ プ信号で リ セ ツ ト され， 次の受信入力に備える。
これ ら の n ケの直列出力はマ ル チ プ レ ク サ回路
1 5 2 に並'列入力される 。 一方， マ ル チ プ レ ク サ回 路 1 5 2 は， 水平同期信号を計数する ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の計数値を受ける 。
従 っ て， マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 2 は n ケ の直列 入力の内， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の計数値に対応 する 1 ケ の直列入力を 出力する 。 ア ド レ ス カ ウ ン タ
1 6 2 は， π 列分， 即ち π ビ ク ト の計数カ ウ ン タ で 集束走査本数が 2 5 6 本な ら ， n 二 2 5 6 と る る 。
こ の マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 2 の出力は増巾器
1 5 3 で増巾 され， 輝度信号 と して， 表示装置で利 用される 。
—方， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 の 出力はデ ジ タ ル ア ナ ロ グ変換器 1 6 3 で ア ナ ロ グ信号に変換され， 増巾器 1 6 6 で増巾 され， 表示装置の画面の ¾έ軸
(： 即ち Υ軸 ） の偏向信号 と して利用 され， ア ド レ ス
ΟΜΡΙ
、 0 V カ ウ ン タ 1 5 4 の 出力 も デ ジ タ ル ア ナ ロ グ変換器
1 6 4 .でア ナ ロ グ信号に変換され， 増巾器 1 6 5 で 増巾 され， 表示装置の画面の横軸 （ 即ち X .軸 ） の偏 向信号と して利用される 。
上述の動作を要約する と ， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 3 0 で指定された断層の走査位置に超音波が集束走査さ れる よ う ， 駆動回路 1 2 2 a 〜 ！！ を制御 し， 且つ指 定された走査位置に応じた遅延量の ゲー ト 信号を ゲ ー ト 信号発生回路 1 4 0 で作成 し， こ の ゲー ト 信号 を可変遅延回路 1 4 7 で遅延量が変化され， 変化さ れた ゲ一 卜信号に よ ]) ， m X n の圧電変換素子マ ト リ ク ク ス 2 3 の各多信入力を サ ン ブル し， これを直 列信号に変換後， ア ド レ ス カ ウ ン タ 1 6 2 で指定さ れる前述の走査位置対応の受信位置の行に相当する 直列信号を マ ル チ プ レ ク サ回路 1 5 2 で 出力する も の で あ る 。
次.に， 断層面可変技術の他の実施例を説明する 。 第 2 3 図は本発明に用 られる断層面可変技術の 他の実施例を説明するための図であ る 。 '
超音波発生手段であ る超音波振動子 1 1 0 は， 被 検体 3 の診断さ るべき 断面 X の周辺に被検体 3 に接 して設け られて る 。 レ ン ズ 2 2 お よ び変換器 2 3 を移動させるための第 1 の移動手段と して ， レ ン ズ 2 2 お よ び変換器 2 3 を載置 して把手 2 3 5 に よ つ て手動で移動される移動台 2 3 0 と ， ^動台 2 3 0
- REAC O PI が密接 してその上を摺動する摺動基台 2 4 0 と ， 移 動台 2 3 0 の移動距離を検出するためのス ラ イ ダ ッ ク 2 5 0 と を備えて る 。 ま た超音波振動子 1 1 0 を移動させるための第 2 の移動手段と しては， 超音 波振動子を保持する保持台 9 1 と ， 保持合 9 1 のネ ジ孔に篏合する ネ ジ棒 9 5 と ， ネ ジ棒 7 5 を回転さ せる 直流モ ー タ 一 7 0 と ， 保持台 9 1 の位置を検知 するためのス ラ イ ダ ッ ク 9 2 と を備えて る 。
ス ラ イ ダ ッ ク 2 5 0 の 中の摺動抵抗 2 5 1 には定電 圧源 2 8 0 か ら 直流電圧 + V A が供給され， 一方ス ラ イ タ： ツ ク 9 2 の 中の摺動抵抗 9 4 には定電圧源 9 6 か ら 直流電圧 + V A ' が供給されて る 。 把手 2 3 5 と 連動する摺動端子 2 5 2 で検出 される電圧 VBと， 保持合 9 1 と 違動する摺動端子 9 3 で検出 される 電 圧 V B と はプ リ ツ ジ回路 2 9 0 で比較され， その差 V B ' - V B に比例 した電圧が直流モ ー タ ー 9 0 に供 糸口 dれ 。
今， 2 つの摺動抵抗 2 5 1 お よ び 9 4 の抵抗値が 等 し く て均質 ¾ も のを用い， 2 つのス ラ イ ダ ク 2 5 0 お よ び 9 2 を図の よ う に同 じ方向に配置した も の と する 。 V A と V A ' の値を等 し く 設定 し， 移動 台 2 3 0 を ^る位置に固定すれば， V B と V B '' と力； 等 し く な る様支持台 9 1 の位置が決定される 。
この と き 断面 Xの位置に超音波振動子 1 が正確に位 置づけ られる よ う ， 第 2 の移動手段全体を移動させ
ΟΜΡΓ
V WIPO る
次 で， 把手 2 3 5 に よ j? 移動台 2 3 0 と共に音 響. レ ン ズ 2 2 と変換器 2 3 と を移動させる と V B の 値が変わ ， V B' の値が V B に等 し く る る ま で直流 モ ー タ 9 0 が回転 し， 保持台 9 1 と共に超音波振動 子 1 1 0 が， 移動台 2 3 0 と 同 じ方向に同 じ距離だ け移動する 。 一方， レ ン ズ 2 2 と変換器 2 3 と の閭 の距離 b を固定 したま ま 移動される故， 断面 Xの位 置 も 移動台 2 3 0 と 同 じ方向に同 じ距離だけ移動す る 。 従 っ て超音波振動子 1 1 0 は断面 Xの位置に， 常に正確に移動される 。
以上の実施例では， 音響 レ ン ズ 2 2 と変換器 2 3 と を一緒に移動 したが， 診断すべき 断面 X の位置を 変える には， 音響レ ン ズ 2 2 ま たは変換器 2 3 を移 動させる こ と に よ ]) ， 音響 レ ン ズ 2 2 と 変換器 2 3 と の距離 b を変える方法を用 て も よ 。 この場合 には， 第 2 の移動手段に応動させる 方法 と して， レ ン ズま たは変換器の移動距離を検出 し， 移動距離か ら新 しい b の値を算出 し， さ ら に こ の b と 音響レ ン ズの焦点距離と か ら断面 X と 音響 レ ン ズ と の距離 a を算出 して断面 X の移動： X の移動距離： Xを求め， X の距離だけ超音波振動子を移動させれば よ い。
これ ら の検出手段,計算手段お よ び移動手段はいずれ も 公知の方法に よ 容易に実現で き る 。
以上の様に， 本発明は， 物体の所望の断層を走査 する様に超音波を発信する手段 と 前記超音波発信手 段の走査に応じて超音波受信手段が前記走査に対応 する音響像の受信を行い う る よ う ゲー ト手段を備 える こ と に よ っ て ， 雑音の少 ¾ い鮮明 ¾断層像を得 る こ と が出.来， 工業的に極めて有用であ る 。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 物体内の音響像を超音波 レ ン ズ に よ D 超音波受 信手段に結像せ しめ， 該物体内の )f 望の断層にお ける像を撮像する超音波断層撮-像装置にお て， 該物体の所望の断層を走査する様に超音波を発信 する手段と 前記超音波発信手段の走査に応じて前 記超音波受信手段が前記走査に対 する音響像の 受信 を行い う る よ う グー ト 手段 と ¾備える こ と を特徵 とする超音波断層撮像装置 ο
2. 前記超音波発信手段は前記所望の断層に沿 っ た
方向か ら前記超音波を発信する こ と を特徵 と する 特許請求の範囲第 1 項記載の超音波断層撮像装置。
3. 前記超音波発信手段は前記超音波受信手段と兼
用される こ と を特徵 と する特許請求の範囲第 1 項 記載の超音波断層撮像装置。
OMPI
V 'ΤΡΩ
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