WO1988007838A1 - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Description

明 鈿 超音波診断装置 技術分野

本発明 は超音波診断装置、 と く に移勅焦点方式お よ び ( ま た は） 可変開 口 方式の超音波診断装置 に 関す る 。 背景技術

超音波診断装置では通常、 超音波エ コ ー像 の方位方向 の分解能を 向上 さ せ る た め 、 超音波が被検体の様 々 な所 定 の深度 で合焦 さ れ る よ ラ に 構成 さ れ て い る 。 た と え ば、 複数の超音波振動子が線形 に S列 さ れた線形ア レ イ 電子走査方式の超音波診断装置では 、 単一パ ル ス 状 の超 音波 を送受信す る 1 送受信期間す な わ ち 1 レ 一 ト に おい て各超音波振動子 チ ャ ネ ル間 で 、 1 群の複数 の超音波振 動子の駆動のた め に孚 え られ る 送波信号 に相対的 な遅廷 を 与 え る こ と に よ っ て 、 あ る い は それ ら の超音波振動子 が被検体か ら受信 し た エ コ ー に応 じ て 出力 さ れ る 受波信 号 に相対的 な遅延 を与 えた の ち それ ら を合成す る こ と に よ っ て 、 す な わ ち 送受波信号 に 位相差 を 孚 え る こ と に よ っ て 、 電子的 に フ ォ ー カ ス効果 を得て い る 。

電子 フ ォ ー カ ス 方式は 、 焦点 を電子的 な制御 に よ り 高 速 に変化で き る こ と 、 し た が っ て実時間 で複数 の深度 に 合焦で き る こ と が長所であ る 。 し か し 、 焦点 を 1 受信期 間で移動 させ る方式、 すなわ ち移動焦点方式では 、 次の 2 つ の 問題 を 生 ず る 。 ま ず 、 各振動子 チ ャ ネ ル間 で異 な っ た遅廷を与え る 遅廷素子を 1 受信期間内 に ス ィ ツ チ に よ り タ ッ プ切替え を行な う 際、 こ の切替え時点で ご く わずかでも 全オ フ状態が存在す る と 、 画像上の対応す る 時点に暗線'を発生 して し ま う 。 また全オ ン状態 （オー バ ラ ッ プ） が存在する と 、. 逆に輝線が発生 し て し ま ラ 。 次 に 、 こ の全オ フ 状態お よび全オ ン状態のいずれ も が解決 された と し て も 、 すな わち どち らかの領域の ス ィ ッ チの みが必ず オ ン状態 と な る よ う に構成 し て も 、 隣 り 合 う フ ォ 一 カ ス領域の間では超音波音場が異な る ため 、 切替 えの前後の画質の差が明瞭に現われて し ま う 。 こ の よ う に 切替 え部分 が 出 力画像 に 明 瞭 に現われ る 危険性があ る 。

第 4 図 に例示す ょ ラ に 、 被検体 に おけ る た と えば深度 3 0 m iDの フ オ ー カ ス領域 A 力 ら深度 6 0 m mの フ オ ー カ ス領域

B に 焦 点 を 移 動 す る 場 合 、 焦 点切 替 え 時 点付 近 の 两 フ ォ ー カ ス領域 A お よ び B が重な る 部分では、 感度が変 ィ匕 し 、 力画像上 に明帯または暗帯 1 2が現われる 。 こ の よ う な輝線や明 （暗） 帯は出力画像の均一 さや滑 らか さ を低下 させ、 と く に患部の微妙なエ コ ー強度変化に よ つ て正常 · 異常を判断する よ ラ な診断に おい ては、 重大な 欠点 と な る 。 そ こ で、 焦点移動の際、 こ の よ う な感度変 化の影響を最小化する こ と が要求 され る 。 こ の よ う な感度変化を補正す る 方法 と し て 、 た と えば ス ィ ッ チ の代 り に可変抵抗素子 を 用 い 、 徐 々 に オ ン あ る い は オ フ の状態へ移行 さ せ て も よ い 。 し か し こ の方法で は 、 そ れぞれの フ ォ ー カ ス 領域を 制御す る 可変抵抗素子 の特性のば ら つ き に よ り 両 フ ォ ー カ ス領域で抵抗変化率 を均等 に す る こ と が必要 と な る 。 そ のた め 、 制御回路が 複雑 に な り 、 製造時 に 素子選別や調整 な ど の作業が要求 され る 。

同様の問題は 、 有効 な音波受波面積 を深度 と と も に拡 げて受波 を行な ラ 可変 口 径方式の装置 に も 生 じ て いた。 よ り 詳細 に は'、 可変 口 径方式では 、 超音波振動子ア レ イ の 中央付近の素子で受波 され る 狭 い開 口 の断層像 と ァ レ ィ 全体の素子で受波 され る 広い開 口 の断層像 と の間で切 換え を 行 な う 際、 表示 され る 断層モ ニ タ 画像は両者の領 域の間 に不連続領域 を 含む も の と な っ て いた。 発明 の開示

本発明 は こ の ょ ラ な従来技術 の 欠点 を 解消 し 、 焦点移 動や開 口 切換 え の際の感度変化の影響が最小化 され、 か つ方位分解能の優れた超音波診断装置 を 提供す る こ と を 目 的 と す る 。

*発明 に よ れば、 超音波 を送波 さ れた被検体 よ り 得 ら れ る エ コ ー か ら移動焦点方式 に よ リ 被検体の断層像 を 形 成す る 超音波診断装置は 、 被検体か ら の エ コ ー を受け る 複数の電気音響変換素子を有 し エコ ー の強度に応 じかつ 被検体に おけ る複数の異な っ た深度 に対応 し て長 さ の異 な る複数の遅延時間で遅延 した複数の第 1 の信号-を 出 力 す る 受波回路手段 と 、 複数の第 1 の信号の う ち特定の深 度 に対応す る信号を選択的に合成 し て第 2 の信号を出力 する選択的信号合成手段 と を有 し 、 受波回路手段は、 複 数の第 1 の信号の 1 つ に対 し て該 1 つの第 1 の信号に続 く 他の 1 つの第 1 の信号を所定の時間差で相対的 に遅廷 させ、 所定の時間差は 、 選択的信号合成手段が複数の第 1 の信号の選択を変え る前後に おいて前記合成 された第 2 の信号の平均 レ ベルが実質的 に等 し く な る よ う な値に 設定 されて い る 。

本発明 の一つの態様に よれば、 複数の電気音響変換素 子は、 被検体か ら の エ コ ー を 受け、 そ のエ コ ー の強度に 応 じた受波信号を 出力 し 、 受波回路手段は、 複数の電気 音響変換素子か ら の受波信号 に長 さ の異な る複数の時間 遅 延 を 与 え て 複 数 の 第 1 の 信 号 を 形成 す る も の で よ い ₀

末癸明 の他の一つの態様に よれば、 受波回路手段は、 複数の第 1 の信号の それぞれ について複数の電気音響変 换素子の少な く と も 一部 に関する 第 1 の信号を加箕す る 対応する複数の第 1 の加算手段 と 、 複数の第 1 の加算手 段の 出力 を相対的 に時間差を保持 し なが ら それぞれ遅延 させる 対応す る複数の遅廷手段 と を含み、 違択的信号合 成手段 は 、 複 数 の 遅 延 手 段 の 出 力 を 選択 す る 選択手段 と 、 選択手段で選択 さ れた 出 力 を 加算す る 第 2 の加算手 段 と を 含 む も の で よ い。

本発明 の さ ら に 他の態様 に よれば、 受波回路手段は 、 複数の電気音響変換素子 に接続 され複数の電気音響変換 素子か ら の受波信号 に複数の時間遅延 を与え て複数 の第 1 の信号 を 出力す る 遅延手段を合み 、 遅延手段は 、 前記 遅延 を 与 え る 際、 複数の第 1 の信号の 1 つに対 し て 1 つ . の第 1 の信号 に統 く 他の 1 つの第 1 の信号 を 所定の時間 差で相対的 に遅延 さ せ 、 選択的信号合成手段は 、 遅延手 段で遅延 された複数の第 1 の信号の それぞれ に つ い て複 数の電気音響変換素子の少 な く と も 一部 に 関す る 第 1 の 信号 を 加算す る 複数の第 1 の加算手段 と 、 複数の第 1 の 加算手段の 出 力 を 選択す る 選択手段 と 、 選択手段で選択 された 出 力 を 加算す る 第 2 の加算手段 と を含 む も の で よ レヽ ₀

太発明 に よ れば ま た 、 超音波 を送波 された被検体 よ り 得 られ る エ コ ー か ら可変開 口 方式 に よ リ 被検体の新層像 を形成す る 超音波診断装置は 、 被検体か ら の エ コ ー を受 け る 複数の電気音響変換素子 を有 し エ コ ー の強度 に応 じ た複数 の第 1 の信号 を 出 力す る 受波回路手段 と 、 複数の 第 1 の信号の う ち被検体 に おけ る 複数 の異 な っ た開 口 に 対応す る 信号 を選択的 に合成 し て第 2 の信号 を 出 力す る 選択的信号合成手段 と を 有 し 、 受波回路手段は 、 複数の 第 1 の信号の 1 つ に対 し て該 1 つの第 1 の信号に続 く 他 の 1 つ の第 1 の信号 を 所定 の 時間差 で相対的 に遅延 ざ せ、 所定の時間差は、 選択的信号合成手段が複数の第 1 の信号の選択を変え る 前後に おいて前記合成 された第 2 の信号の平均 レベルが実質的 に等 し く な る よ う な値に設 定 されてレ、 る 。

本'発明 に よれば、 焦点を移動 させる 際、 焦点移動後の 焦点領域か ら の受波信号 に焦点移動前の受波信号 に対す る位相差を与え る 。 音波受波の開 口 を可変 と す る 際 も 同 様であ る 。 これに よ つ て、 両受波信号を合成 し た波形の 平均 レ ベ ルは合成前の受波信号の それ と 実質的 に同 じ に なる 。

図面の簡単な説明

第 1 図は太発明 を移動焦点方式に よ る超音波診断装置 に適用 した実施例 を示す機能ブ ロ ッ ク 図、

第 2 図は、 第 1 図 に示す実施例 の各部 に現われる信号 波 形 を 従 来 方 式 と の 比較 に お い て 例 示 し た信号波形 図、

第 3 A図は本発明 に よ る 原理的方式を説明す る ための信 号波形図、

第 3 B図は従来方式を説明 す る第 3 A図 と 同様の信号波形 図、

第 4 図は従来方式に おけ る超音波エ コ ー像の表示例 を 説明す る た め の説明 図 、 第 5 図は本発明 の他の実施例 を 示す第 1 図 と 同様の機 能ブ ロ ッ ク 図 、

第 6 図 は *発明 を可変開 口 方式の超音波診断装 '置 に適 用 し た実施例 を示す第 1 図 と 同様の機能 ブ ロ ッ ク 図で あ る 。

発明 を実施す る ため の最良の形態

次 に添付図面 を参照 し て本発明 に よ る 超音波診断装置 の実施例 を詳細 に説明す る 。

第 1 図 を参照す る と 、 本発明 に よ る 超音波診新装置の 実施例 は 、 移動焦点方式 を と り 、 複数の 、 本実施例 では 6 個の超音波 Ϊ1動子 100 が直状 ま た は同心円状 に配列 さ れ 、 振動 子 ア レ イ 102 を 形成 し て い る 。 超音波振動子 100 は 、 こ れ に 印加 され る 電気信号す な わ ち送波信号 を 超音波 に変換 し て送波 し 、 ま た こ れ に 受波 し た超音波 を 電気信号す な わ ち受波信号 に変換す る 相互変換 を行 な う 電気音響変換素子で あ る 。 振動子 ア レ イ 102 は 、 被検体 の 表 面 に 載 置 さ れ 、 移動 焦 点 す な わ ち ダ イ ナ ミ ッ ク フ ォ ー カ ス 方式で、 電子走査 ま た は機械的走査 に よ っ て 超音波の送受信を行 な う プ ロ ー ブ を構成 し て い る 。

送 波 回 路 側 に つ い て 説 明 す る と 、 超 音波 振動 子 100 は 、 対応 す る 複 数 の送 信増幅 器 104 を 介 し て遅延 回路 106 に接続 されて い る 。 遅延回路 106 は 、 本装置の制御 回 路 108 か ら の 制街 信 号 HSに 応動 し て 各超音波振動子 100 か ら送波 され る 超音波パル ス に 相互 に所定の位相差 を 芋え る ため に 、 各超音波振動子 100 に印加す る ¾動信 号すなわ ち送波信号に所定の時間遅廷を与え る 遅廷回路 であ る 。 つま り 、 *実施例では 6 チ ャ ネ ルの振動子 100 が相互に異な っ た位相の送波信号で逐動 され、 中央付近 の チ ヤ ネ ルの振動子に は周端部付近の振動子 よ リ 大 き な 遅延が与え られる 。 こ の位相差に よ っ て、 振動子ア レ イ 102 か ら送波 された超音波が被検体の所定の深度で集束 す る 。

受波回路側でほ、 超音波振動子 100 は、 対応す る 複数 の前置増幅器 110 を介 してやは り 対応す る複数の遅廷回 路 112 に接続 されて い る 。 超音波振動子 100 か ら送波 さ れた超音波パル スは被検体の各部位で反射 され、 超音波 ヱ コ 一 と し て超音波振動子 100 で受波 され、 それに応 じ た 電気信号す な わ ち 受波信 号 に 変換 され る 。 遅廷回路 112 は、 各対応する 超音波振動子 100 か ら の受波信号に 所定 の フ ォ ー カ ス 領域 に対応 し た時間遅延 を 与 え 、 各 フ オ ー カ ス ご と に相互 に位相 の一致 した信号 と し て出力 す る 遅廷回路であ る 。

よ り 詳細 に は、 遅延回路 112 では、 6 チ ャ ネ ルの振動 子 100 か ら得 られ 相互に異な っ た位相の受波信号に対 し て 、 中央付近の チ ャ ネルの振動子には周辺部の振動子 よ り 大 き な遅廷が孚え られ る 。 遅廷回路 U2 は、 本実施 例 では 2 つの タ ッ プ 113 Aお よ び 113 Bを有 し 、 中央付近 に 対す る 周迈部の遅延時間は、 後者が前者 よ り も 短い遅廷 時間の信号 を 出 力 し 、 前者か ら は大 き い遅延 を 受 け た信 号が出力 され る よ う に設定 されて い る 。 す な わ ち 、 超音 波振動子面 に対 し前者の タ ッ プは近距離 に 、 後老 の タ ツ プは遠距離 に合焦す る よ う に設定 さ れて い る 。

遅延回路 112 の 出力 113Aお よ び 113Bは、 2 つの加箕器 114Aお よ び 114Bに それぞれ接続 されて い る 。 加算器 114A お よ び 114Bは 、 こ れ ら 6 チ ャ ネ ルの遅延回路 112 の出力 を加箕 し て出力す る 信号合成回路であ る 。 遅延 回路 112 か ら は 、 前述の よ う に相互 に位相の一致 し た受波信号が 出力 され る ので， 加算器 114 Aお よ び 114 Bで それ ら が合成 され る と 実質的 に単一の受波信号が得 られ る 。 換言すれ ば、 遅延回路 112 に は 、 加算器 114 Aお よ び 114 Bの 出力が 実質的 に単一の波形 と な る よ う な値の遅延が設定 されて い る 。 こ の位相差 な い し は時間差 に よ っ て 、 振動子ァ レ ィ 102 で被検体の所定の深度、 す なわ ち タ ッ プ 113Aお よ び 113Bの遅廷量 に対応す る 被検体深度か ら受波 さ れた超 音波 エ コ ー の合焦効果が得 られ る 。 こ の合焦す る 深度 を フ ォ ー カ ス領域 と 称 し 、 こ れ を チ ャ ネ ル と 称す る こ と も あ る 。 これ に よ つ て 、 深度方向 に おい て 2 つの フ ォ ー 力 ス領域が得 られ る 。

*実施例 では 、 遅延回路 112 は 2 つの タ ッ プ 113 Aお よ び 113Bを 有す る も の で あ つ たが、 こ れ以上 の複数 の タ ツ プ を有す る も の で あ っ て も よ レ、。 こ の よ う に す る こ と に よ っ て 、 よ り 広い深度範囲 に おい て高い方位方向分解能 が得 られ る 。 また末実施例では振動子ア レ イ 102 の全振 動子 100 か ら の受波信号を 2 つの タ ッ プ 113Aお よび 113B か ら抽出 し ていたが、 必ず し も そ の よ う にする 必要は な く 、 振動子ア レ イ 102 の一部の振動子か ら の受波信号を 所定の遅延で取 り 出す よ う に構成 し て も よ い。

加算器 114 Aお よ び 11 の出力は、 それぞれ対応する 2 つの他の遅延回路 USAお よび 118 Bに接続 されて い る 。 2 つの遅延回路 118 Aお よび 116 &には、 互い に異な る量の時 間遅延が設定 されてい る 。 そ の遅延時間の差す なわ ち位 相差 ^ につい て は後に詳述す る 。

2 つの遅廷回路 118Aお よび 118Bの出力は、 それぞれ対 応する ス ィ ッ チ回路 118Aお よび 118Bを通 して加箕器 120 の 2 つ の 入力 122 Aお よ び 122 Bに それぞれ接続 されて い る 。 加算器 120 は、 2 つの入力 122Aお よ び 122Bの—信号を 加算 して そ の合成波形を 出力す る信号合成回路で あ る 。 ス ィ ッ チ回路 118Aお よび 118Bは 、 それぞれ制御回路 108 か ら の対応す る制御信号 FAまた は FBに よ つ て そ の開閉力 S 制御 され、 遅廷回路 U8Aまたは 118Bか ら の信号を加箕器 120 の入力 122Aまたは 122Bに選択的 に供給す る切換え 回 路であ る 。 こ れ ら に よ っ て選択的信号合成回路が形成 さ れてい る 。

加算器 120 の 出力は 124 は受波信号処理回路 12 S に接 続 さ れ 、 後者 の 出 力 128 は CRT な どの映像モ ニ タ 装置 130 に接続 されてい る 。 受波信号処理回路 12S は 、 加箕 '器 120 か ら 出力 さ れ る 受波信号 に 、 モ ニ タ 装置 130 への 表示 に適 し た輝度増強お よ び輝度変調 な どの信号処理 を 施す映像信号処理 回路 で あ る 。 こ れ に よ つ て映像モ ニ タ 装置 130 に は 、 振動子ア レ イ 102 で受波 された超音波 ヱ コ 一 の担 っ て い る 被検体の エ コ ー 像が可視ィヒ され 、 表示 され る 。

制 御 回路 1 Q 8 は 、 本装置 全体 を 制御す る 機能部 で あ り 、 た と え ば手操作指示 に応動 し て 、 超音波振動子 100 の駆動 を制御す る 制御信号 HSを 遅廷 回路 108 へ出力 し た り 、 ま た ス ィ ッ チ 回路 118 Aお よ び 1 18 Bの開閉 を制御す る 切換 え信号 FAお よ び FBを 出 力す る 機能を有す る 。 制御 回路 108 が制 御信号 H Sを 遅廷 回路 10 S に 孚 え る と 、 遅延 回路 106 で それ に設定 されて い る 遅延が送波信 号 に与 え られ、 超音波振動子 100 か ら あ る 領域 に集束す る 超音波パ ル ス が送波 され る 。

こ の超音波パル ス の送波 に よ つ て被検体の部位か ら 反' 射 さ れた超音波エ コ ー は 、 超音波振動子 100 に よ っ て受 波 され、 受波信号 に変換 され る 。 遅延 回路 1 12 の タ ッ プ 113Aか ら は 、 あ る フ ォ ー カ ス領域 A 、 た と え ば被検体の 表面か ら深度 30mmの フ オ ー カ ス 領域 に対応す る 遅廷が芋 え ら れ た 受波信号 が取 り 出 さ れ 、 ま た タ ッ プ 1 13 Bか ら は 、 フ ォ ー カ ス 領域 A と は深度が異 な る フ ォ ー カ ス 領域 B 、 た と え ば深度 60mmの領域 に 対応す る 遅延が与 え られ た受波信号が取 リ 出 さ れ 、 そ れぞれ加箕器 114 Aお よ び 114Bに入力 され る 。

加算器 114Aおよび 114Bでは それぞれ、 6 個の遅延回路 112 か ら の 出 力 を 加算 し 、 単一 の エ コ ー信号 に合成す る 。 こ のエ コ ー信号は、 それぞれ対応する 遅延回路 118A ま たは 116Bに入力 され、 それぞれ所定の遅延が与え られ る 。

フ ォ ー カ ス領域 A の エ コ ー像を映像モ ニ タ 装置 130 に 表示する場合、 制御回路 10& は一方の ス ィ ツ チ回路 1·18Α を 閉成する信号 FAを付勢 し 、 同 118Bを閉成す る 信号 FBは 消勢 し て お く 。 そ .こ で加算器 120 に は、 そ の入力 122 Aに 遅廷回路 118Aか ら の受波信号が入力され、 同 122Bに は信 号が入力 され ない。 したが っ て加算器 120 の出力 124 か ら は 、 遅 延 回 路 1 18 Aの タ ッ プ 113 Aか ら 取 り 出 さ れ た フ ォ ー カ ス領域 A に相当す る 遅廷が芋え られた受波信号 の みが受波信号処理回路 128 へ出力 され る 。 こ れは、 そ の 1 レ ー ト の エ コ ー像 と し て輝度変調 され、 映像モ ニ タ . 装置 130 に可視表示 される 。

次 に 、 フ ォ ー カ ス領域 B の エ コ ー像 を映像モ ニ タ 装置 130 に表示する場合、 制御回路 108 は 、 あ る 1 レ 一 ト 期 間中 に ス ィ ツ チ回路 118 Aか ら 同 118 Bに切 り 換え る 。 こ の 切換えは 、 第 2 図 （A) に示す よ う に 、 ス ィ ッ チ回路 U8&- を閉成 し てか ら同 118Aを 開放す る 。 そ の タ イ ミ ン グは 、 同 （ B) お よ び（ C) に示す よ う に 、 フ ォ ー カ ス領域 A力 ら の エ コ ー を示す受波信号、 す な わ ち遅延回路 112 の タ ツ プ 113Aか ら 加 算 器 114Aお よ び遅 延 回路 11SAを 通 し て ス イ ッ チ回路 118Aに 入力 さ れて いた受波信号 200 (同 （B)) と 、 フ ォ ー カ ス 領域 B か ら の エ コ ー を示す受波信号、 す な わ ち タ ッ プ 113Bか ら加算器 114Bお よ び遅廷回路 118Bを 通 し て ス ィ ッ チ 回路 118Bに入力 された受波信号 202 (同 ( C) ) と が重複す る 期間 Tだけ 、 両 ス ィ ッ チ 回路 118 Aお よ び 118 Bが同時 に 閉成状態 に あ る よ う にす る 。

と こ ろ で、 2 つの遅廷回路 118Aお よ び 116Bに は 、 こ の 期間 T に おけ る 2 つの受波信号 200 お よ び 202 がほ と ん ど大部分重複 し 、 し か も 両信号が ス ィ ツ チ回路 118Aお よ び 118 Bを 通 し て加箕器 120 に そ の入力 122 Aお よ び 122 Bか ら入力 されて合成 された結果、 そ の 出 力 124 に おけ る 合 成受波信号 204 (同 （E) ) の振幅 レ ベ ル が元の受波信号 200 お よ び 202 の それ と 実質的 に 同 じ に な る よ う な値 に 両者の遅延時間が設定 されて い る 。 つ ま り 第 3A図 に よ り 理解 しやす く 示す よ う に 、 遅延 回路 118Aに設定 され る 遅 延時間 と 同 118Bに設定 され る そ れ と の間 に位相差す な わ ち 時間差 があ り 、 两信号 200 お よ び 202 を 加算器 120 で合成 し た と き に そ の 出力信号 2C の平均振幅 レ ベルが 元の信号 200 お よ び 204 の それ と 実質的 に等 し く な る よ う に 、 こ の時間差 ^ を 設け 、 こ の時間差が生ず る よ う な 値 に 両遅延回路 118 Aお よ び 116 Bの遅延時間が設定 され て い る 。 信号 200 お よ び 202 の振幅を ど ち ら も V 0と し て両信号 間の位相差を 0 = 2 ττ Τ/て と すれば、 三角関数の加法定 理 よ り 、 V 0 = V 0 sinco t+Vos in( 6) τ + θ )

= 2Vo cos { - θ / 2 ) x ε ίπίω ϊ+ θ / 2) ただ し T = l/f であ り 、 f は超音波周波数、 て は遅延時間 であ る 。 こ こ で、 cos (- Θ /2) = 1/2 と な る よ う に 6 を 設定すれば、 マ o = Vo s in ( ω t+ 0 /2) と な リ 、 加箕に よ る振幅 レベルの変化は な い。

こ れ に よ つ て 、 第 3A図 お よ び第 2 図 （E) に示す よ う に 、 ス ィ ッ チ 回路 118 Aお よび 118 Bの切換えでフ ォ 一 力 ス 領域 を A カゝ ら B に 切 り 換 え た と き の加算器 120 の 出 力 12 におけ る 受波信号 204 の平均出力 レ ベルが通常の 、 すなわ ち こ の切換え を行なわ ない場合の受波信号の それ と 実質的 に一致する 。 こ の よ う に合成信号 204 の平均 レ ベルが同 じ で あれば、 合成映像信号は いずれ も 実質的に 同 じ信号 レベルで受波信号処理回路 128 に て輝度変調 を 受け る （同 （G) ,208)。 したが っ て 、 最終的 に映像モニ タ 装置 130 に表示 され る エコ ー画像 には 、 従来方式の よ う に フ ォ 一 カ ス 領域切換 え時 に それ に生 じ て いた輝線 10や 明暗帯 12 (第 4 図） が生ず る こ と が な レ、 。

な お *実施例 では： こ の よ う な 2 つの フ ォ ー カ ス領域 に対応す る 受波信号 に時間差 を 与 え る 遅延回路 118Aお よ び 118Bがそれぞれ、 加算器 114Aと ス ィ ッ チ 回路 118Aと の 間 、 お よ び加算器 114 Bと ス ィ ッ チ 回路 118 Bと の間 に配設 されて いた。 し 力、 し 、 必ず し も こ の よ う な構成に し な く て も よ く 、 た と え ば第 5 図 に示す よ う に 、 遅延回路 112 自 体 に 、 タ ッ プ 1 13 Aか ら 出 力 さ れ る 受波信号 と タ ッ プ 113Bか ら 出 力 され る 受波信号 と の間 で そ の よ う な時間差 を 生 ず る よ う' な 遅延量 を 設定 す る よ う に 構成 し て も よ い o

以降 、 制御回路 108 は 、 ス ィ ッ チ 回路 118Aを 開放 し 、 同 118Bを 閉成状態 に保つ。 し たが っ て 、 遅延回路 116Bの タ ッ プ 113Bか ら得 られ る フ ォ ー カ ス領域 B に対応す る 遅 延 が付 与 さ れ た 受波信 号 の み が 加算 回路 120 に 入 力 さ れ 、 最終的 に映像モ ニ タ 装置 130 に可視表示 され る 。 こ の よ う な動作 を繰返 し行 な っ て被検体の表面 に平行 な送 查方向 に 走査 を行 な う こ と に よ っ て 、 被検体の断層像が モニ タ 装置 130 の画面 に完成す る 。

仮 り に 、 遅延回路 118 Aお よ び 118 Bに おけ る 遅廷量 を 、 こ の よ う な時間差 ^ が生 じ な い よ う な値 に設定 し た と す る と 、 第 3B図 、 な ら び に 第 2 図 （D) お よ び （F) に示す よ ラ に 、 フ ォ ー カ ス 領域 を A 力 ら B に切 り 換 え た と き の加 箕器 120 の出力 124 に お け る 受波信号 204 a (同 （D) ) の 出力 レベルが通常の それよ り 大 き く な っ て し ま う 。 した が っ て、 加算器 120 か ら 出力 ざれ る合成信号 204 は、 受 波信号処理回路 128 に て通常 と は異な っ た信号 レ ベルで 輝度変調を受け （同（F)， 208 )、 最終的 に映像モ ニ タ 装置 130 に表示 される エ コ ー画像に は、 舞線 10や明暗帯 12が 生 て し ま う であろ う 。

こ の よ う に *実施例 で は 、 フ ォ ー カ ス領域切換え の 際《 加算器 120 に て合成 された受波信号 204 の レ ベルを 遅廷回路 116 Aお よび 118 Bに設定 された遅廷量に よ つ て調 整 し 、 切換え時の合成受波信号 204 の平均 レ ベルが通常 時 と実質的 に同 じ に な る よ う に してい る 。 これは 、 受波 信号が交流波形を呈 し 、 しか も そ の周波数がほぼ一定で あ る こ と を禾 IJ用 した も のであ る 。

本発明 は、 必ず し も 移動焦点方式の超音波診断装置に 限定 される も の ではない。 有効 な音波受波面積を深度 と と も に拡げて受波を行 な う 可変開 口 方式の装置 に おい て 従来生 じていた断層画像の不連続に対 し て の効果的 に適 用 される 。 その実施例 を部分的 に第 6 図 に示す。 同図 に 示す回路は 、 第 1 図 に示す回路の振動子ア レ イ 102 と 受 波信号処理回路 128 と の間に 、 それ ら の間の回路 に代 つ て挿入 される。 こ の場合、 振動子ア レ イ 102 は可変開 口 方式 と し て機能す る 。

本実施例 に おい て 、 6 つの振動子 100 に て形成 され る 全受波 口 径 の全チ ヤ ネ ル （ch) l 〜 6 に つ い て増幅器 110 の 出 力 300 がー 方 の 加 算器 114Bの 入 力 に接続 さ れ て い る 。 それ ら の う ち 中央付近の チ ャ ネ ル 3 お よ び 4' に つい て は 、 図示の よ う に増幅器 110 の出 力 300 が他方 の加算 器 1 MBの入力 に も接続 されて い る 。 こ れ ら の加算器 1 UA お よ び 114 Bの 利得 は 、 2 つ の 表示画像領域 A お よ び B (第 4 図） の 間 で感度 の実質 的 な相違が生 じ な い よ う に 、 振動子ア レ イ 102 の可変 口 径 に応 じ て調整 されて レ、 る 。 遅延回路 U6A , 118B、 ス ィ ッ チ 回路 118A， 118B、 お よ び加算器 120 は 、 第 1 図 ま た は第 5 図 に示す実施例 に おけ る も の と 同様で よ い。 ス ィ ツ チ 回路 118 Aお よ び 118 B を それぞれの制御信号 F Aお よ び F Bで制御す る こ と に よ つ て 、 チ ャ ネ ル 3 お よ び 4 の み に よ る 狭い開 口 と 全 チ ヤ ネ ル 1 〜 6 に よ る 広 い開 口 と を選択的 に 切 り 換 え る こ と 力 S で き る 。

こ の よ う に構成す る こ と に よ っ て 、 第 6 図 の 回路は 、 表示領域 A と B の間 に実質的 に 不連続な感度変化 を生ず る こ と な く 、 電気音響変換素子 100 の近傍お よ び遠方 の 両方 に つい て優れた方位方 向 の指向性が達成 され る 。 ま た 、 こ の可変開 口 方式に前述 の移動焦点方式 を組 み合わ せれ ば 、 さ ら に 高 い 方位方 向 分解能 を 得 る こ と が で き る 。 それは 、 た と え ば第 1 図 に示す実施例 の場合 、 加算 器 1 14Aの 入 力 に は 、 遅 延 回路 1 12 の う ち 振動子 ア レ イ 102 の 中央付近 の 2 チ ヤ ネ ル ま た は 4 チ ヤ ネ ル に つ い て の み それ ら の 出カ タ ッ プ 1 1 3 Aを接続 し 、 それに応 じ て同 加算器 1 1 4 Aの利得を増加 さ せれば よ い。 産業上の利用可能性

本発明 は超音波診断装置、 と く に移動焦点方式や可変 開 口 方式の超音波診断装置に有利に適用 される 。 *発明 に よれば、 焦点を移動 させる 際、 焦点移動後の焦点領域 か ら の受波信号に焦点移動前の受波信号 に対する 位相差 を孚え る こ と に よ っ て、 両受波信号を合成 した波形の平 均 レ ベルが合成前の受波信号の それ と 実質的 に同 じ に な る よ ラ に し てい る 。 また可変.開 口 方式の場合は 、 開 口 を 切 り 換え る際、 切換え後の開 口 か ら の受波信号に切換え 前の受波信号に対す る 位相差を与え る。 これに よ つ て、 焦点移動の際の感度変化の影響が最小化 され、 かつ高い 方位分解能が得 られ る 。

Claims

求 の

1 . 超音波 を 送波 された被検体 よ り 得 られ る エ コ ー か ら 移動焦点方式に よ リ 該被検体の新層像 を形成す る 超音波 診断装置 に おい て 、 該装置は 、

前記被検体か ら のュ コ 一 を受け る 複数の電気音響変換

0

素子 を有 し 、 該エ コ ー の強度 に応 じ 、 かつ該被検体 に お け る複数の異 な っ た深度 に対応 し て長 さ の異 な る 複数の 遅延時間 で遅延 し た複数の第 1 の信号 を 出力す る 受波回 路手段 と 、

該複数の第' 1 の信号の ラ ち特定 の深度 に対応す る 信号 を選択的 に合成 し て第 2 の信号 を 出 力す る 選択的信号合 成手段 と を 有 し 、

前記受波回路手段は 、 前記複数 の第 1 の信号の 1 つ に 対 し て該 1 つの第 1 の信号 に続 く 他の 1 つの第 1 の信号 を所定 の時間差で相対的 に遅延 さ せ 、

該所定の時間差は 、 前記選択的信号合成手段が前記複 数の第 1 の信号の選択 を変え る 前後 に お い て前記合成 さ れた第 2 の信号の平均 レ ベ ルが実質的 に等 し く な る よ う な 値 に 設定 さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 超音波診新装 置。

2 . 請求の範囲第 1 項記載の装置 に お い て 、

前記複数の電気音響変換素子は 、 前記被検体か ら の ェ コ 一 を 受 け 、 該 エ コ ー の 強 度 に 応 じ た受波信号 を 出 力 し 、

前記受波回路手段は、 該複数の電気音響変換素子か ら の受波信号に前記長 さ の異な る複数の時間遅廷を'年えて 前記複数の第 1 の信号を形成する こ と を特徴 と す る超音 波診断装置。

3 . 請求の範囲第. 2 項記載の装置に おい て 、 前記受波回 路手段は、

前記複数の第 1 の信号の それぞれについて前記複数の 電気音響変換素子の少 な く と も一部に関する 第 1 の信号 を加算す る対応す る 複数の第 1 の加箕手段 と 、

該複数の第 1 の加算手段の 出力を相対的 に前記時間差 を保持 し なが ら それぞれ遅延 させ る対応する複数の遅延 手段 と を舍み、

前記選択的信号合成手段は、

該複数の遅廷手段の 出力を選択する選択手段 と 、 該選択手段で選択 された出力 を加算する 第 2 の加算手 段 と を含む こ と を特徴 と す る超音波診断装置。

4 . 請求の範囲第 2 項記載の装置におい て、

前記受波回路手段ほ、

前記複数の電気音響変换素子に接続 され、 該複数の電 気音響変換素子か ら の受波信号に前記複数の時間遅延を 年 え て前記複数 の 第 1 の 信号を 出 力す る 遅延手段を 含 み、

該遅延手段は 、 前記遅廷を与え る 際、 該複数の第 1 の '信号の 1 つ に対 し て該 1 つの第 1 の信号 に続 く 他の 1 つ の 第 1 の 信 号 を 前 記 所 定 の 時 間 差 で 相 対 的 に 遅 延.さ せ、

前記選択的信号合成手段は 、

前記遅延手段で遅延 された複数の第 1 の信号の それぞ れ に つい て前記複数の電気音響変換素子の少 な く と も一 部 に関す る 第 1 の信号 を 加算す る 複数の第 1 の加箕手段 と 、

該複数 の 第 1 の 加 算 手段 の 出 力 を 選択 す る 選択手段 と 、

該選択手段で選択 された 出 力 を 加算す る 第 2 の加算手 段 と を含む こ と を特徴 と す る 超音波診断装置。

5 . 請求の範囲第 2 項記載の装置 に おい て 、 該装置は さ ら に 、

前記複数 の電気音響変換素子 に接続 さ れ、 該複数の電 気音響変換素子 を 遅廷時間 の異 な る 送波信号で ¾動す る 送波 回路手段を含 み 、

こ れ に よ つ て前記複数の電気音響変換素子 は 、 前記被 検体の部位 に集束す る 超音波 を送波す る こ と を特徴 と す る 超音波診断装置。

6 . 請求の範囲第 1 項記載の装置 に おい て 、 該装置は さ ら に 、 第 2 の信号 を 可視化 し て前記被検体の断層エ コ ー 像 と し て表示す る 画像表示手段を 含 む こ と を 特徴 と す る 超音波診新装置。

7 . 請求の範囲第 5 項記載の装置に おいて、 前記複数の 電気音響変換素子は 1 次元ァ レ ィ に配列 されてい る こ と を特徴 と す る 超音波診新装置。

8 . 請求の範囲第 1 項記載の装置 に おいて、

前 記複 数 の 電 気 音響変換 素子 は 同 心 円 状 に 配列 さ れ、

該複数の電気音響変換素子の一部は 、 残 り の素子の少 な く と も一部に対 して遅廷時間が異な る超音波を送受波 ' す る こ と に よ っ て前記複数の異な っ た深度に該超音波を 合焦 させ る こ と を特徴 と す る 超音波診断装置。

9 . 超音波を送波 された被検体 よ り 得 られる エ コ ーか ら 可変開 口 方式 に よ り 該被検体の断層像 を形成す る超音波 診断装置に おいて、 装置は、

前記被検体か ら の エ コ ー を受け る複数の電気音響変換 素子 を有 し 、 該エ コ ーの強度 に応 じた複数の第 1 の信号 を出力す る 受波回路手段 と 、

複数の第 1 の信号の う ち前記被検体 に おけ る 複数の異 な っ た開 口 に対応する 信号を選択的 に合成 して第 2 の信 号を 出力す る選択的信号合成手段 と を有 し 、

前記受波回路手段は、 前記複数の第 1 の信号の 1 つに 対 し て該 1 つの第 1 の信号に続 く 他の 1 つの第 1 の信号 を所定の時間差で相対的に遅廷 させ、

該所定の時間差は 、 前記選択的信号合成手段が前記複 数の第 1 の信号の選択を変え る 前後 に おい て前記合成 さ れた第 2 の信号の平均 レ ベルが実質的 に 等 し く な る よ う な 値 に 設定 さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 超 音波診断装

1 0 . 請求の範囲第 9 項記載の装置 に おい て 、 前記受波回 路手段は 、

前記複数の第 1 の信号の それぞれ に つい て前記複数の 電気音響変換素子の少な く と も 一部 に 関す る 第 1 の信号 を 加算す る対応す る複数の第 1 の加箕手段 と 、

該複数の第 1 の加箕手段の 出 力 を相対的 に前記時間差 を保持 し なが ら それぞれ遅延 さ せ る 対応す る 複数の遅廷 手段 と を 含み'、

前記選択的信号合成手段は 、

該複数の遅延手段の出力 を選択す る 選択手段 と 、 該選択手段で選択 された 出 力 を 加箕す る 第 2 の加箕手 段 と を 合む こ と を特徴 と す る 超音波診断装置。