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JP2004129696A - 超音波診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】特に近距離において高感度、高分解能のパルス音場を発生することのできる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】双曲線演算部４は配列振動子１の複数の各々から収束位置までの距離を、超音波振動子の横方向の位置を変数として漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数により導出し、遅延データ発生部３及び駆動回路２は双曲線演算部により演算された距離に応じて遅延した複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に対して横方向に配列された複数の超音波振動子の超音波ビームを遅延制御する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波診断装置では、被検体に対して横方向に配列された複数の超音波振動子の超音波ビームが全て同じ焦点位置で収束するように前記各超音波ビームを遅延制御するように構成されている。また、従来の超音波診断装置としては下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この従来の超音波診断装置は、超音波ビームが複数の異なる収束点で収束するように、複数の超音波振動子をその配列方向に沿って複数の超音波振動子群に区分して構成して、これらの各超音波振動子群によって送受波される超音波の収束点を相互に異ならせ、同時に複数の収束点を有する超音波を受波するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５５―２６９７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、複数の超音波振動子群への区分の仕方、及び複数の収束点の位置の指定に関して多数のパラメータが存在し、これらのパラメータの最適化が難しくなるという問題があった。ここで、図４において従来の超音波診断装置の音場データを＋印でプロットして示し、この例では、２ｃｍ程度の近距離において音圧が低下している。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、収束位置が異なる場合であっても、遅延時間を発生するためのパラメータの種類を少なくし、わずかな個数のパラメータでも感度が高く、特に近距離において収束の最適化が容易にできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、
被検体に対して横方向に直線状に配列された複数の超音波振動子の超音波ビームを遅延制御する超音波診断装置において、
前記複数の超音波振動子の各々から前記収束位置までの距離を、前記複数の超音波振動子の横方向の位置を変数として漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数により導出する手段と、
前記導出された距離に応じて遅延した前記複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成する手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、収束位置が異なる場合であっても、遅延時間を発生するためのパラメータの種類を少なくし、収束の最適化が容易にできる。
【０００７】
また本発明は上記目的を達成するために、
被検体に対して横方向に凸状の曲面で配列された複数の超音波振動子の超音波ビームを遅延制御する超音波診断装置において、
前記複数の超音波振動子の各々から前記収束位置までの距離を、前記複数の超音波振動子の横方向の位置を変数として漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数と、前記複数の超音波振動子の各々から中央の超音波振動子が前記凸状の曲面に接する基準線までの距離との和により導出する手段と、
前記導出された距離に応じて遅延した前記複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成する手段とを、
備えた構成とした。
この構成により、曲面状に配列された振動子による収束位置が異なる場合であっても、遅延時間を発生するためのパラメータの種類を少なくし、収束の最適化が容易にできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置を図１に示す。図１に示す配列振動子１は、被検体に対して横方向（ｘ方向）に直線状に複数の超音波振動子が配列されたリニア形である。制御部５は双曲線演算部４に対して、制御パラメータとして双曲線の漸近線の勾配ａと双曲線の原点近傍における極率ｂを与え、双曲線演算部４は制御部５により与えられた制御パラメータａ、ｂと双曲線により、各振動子毎の収束位置までの距離を演算する。遅延データ発生部３は双曲線演算部４により演算された距離に応じて各振動子毎の遅延データを発生して駆動回路２に与え、駆動回路２は遅延データ発生部３により与えられた各振動子毎の遅延データに応じたタイミングで各振動子を駆動する。受信回路６は配列振動子１の受信信号を信号処理し、表示部７は受信回路６の出力を表示する。
【０００９】
以上のように構成された超音波診断装置について、図１を用いてその動作を説明する。まず、双曲線演算部４は双曲線の漸近線の勾配ａと双曲線の原点近傍における極率ｂに基づいて、図２に示すような超音波の進む距離に相当する距離ｙを次式（１）で演算する。
（ｙ＋ｂ）２＝（ａｘ）２＋ｂ　…（１）
【００１０】
なお、距離ｘの範囲は配列振動子１の送信開口の幅に相当する。遅延データ発生部３では、配列振動子１の送信開口の幅に応じた距離ｙの最大値をｙｍａｘとし、次式（２）のように配列振動子１のｎ番目の振動子に対応する遅延データｄｔ（ｎ）を演算する。
ｄｔ（ｎ）＝｛ｙｍａｘ−ｙ（ｎ）｝／ｃ　…（２）
ここで、ｃは伝搬媒質の音速である。ｎ番目の振動子に対応する遅延データｄｔ（ｎ）を図３に示す。
【００１１】
パラメータａ、ｂは独立に決定してもよいが、まず一方のパラメータを独立に決め、例えば０＜｜ａ｜＜１とし、あるいは０＜ｂ＜収束点までの距離とし、次に配列の中央の振動子が発生する超音波パルスと、配列の辺縁の振動子が発生する超音波パルスが、同一時刻に収束点に到達するように他方のパラメータを決めてもよい。
【００１２】
図４は、以上のようにして求めた遅延データｄｔ（ｎ）により計算で求めた深さ方向の超音波パルス音場の一例を実線で示し、また、従来の超音波診断装置の音場データを＋印でプロットして示すグラフである。この例では、距離ｙを８ｃｍとし、パラメータａ＝０．０４５、パラメータｂ＝０．００５ｃｍであり、３つの収束点を有する従来の超音波診断装置により得られる音場に比べ、本発明の超音波診断装置により得られる音場では、近距離における音圧の低下が無い。このことは、本発明の超音波診断装置においては近距離において感度が高く、同時により高い横分解能を有することが分る。
【００１３】
このような本発明の第１の実施の形態によれば、式（１）において０＜｜ａ｜＜１、０＜ｂ＜収束点までの距離、とすることにより、わずかな個数のパラメータでも、特に近距離においても感度が高く、同時により高い横分解能を有する音場を得、収束位置の最適化することができる。
【００１４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置を図５、図６に示す。図５に示す配列振動子１１は、図６に詳しく示すように複数の超音波振動子が被検体に対して横方向（ｘ方向）に凸状の曲面で配列されたコンベックス形である。制御部１５は双曲線演算部１４に対して、制御パラメータとして双曲線の漸近線の勾配ａと双曲線の原点近傍における極率ｂを与え、双曲線演算部１４は制御部１５により与えられた制御パラメータａ、ｂに基づいて各振動子毎の各収束位置までの距離に相当する理論上の距離ｙを演算する。
【００１５】
曲面補正部１８は図６に示すように、複数の超音波振動子の各々から、中央の超音波振動子が凸状の曲面に接する基準線までの距離ｄｙ（ｎ）を遅延データ発生部１３に与える。遅延データ発生部１３は双曲線演算部１４により演算された距離ｙと、曲面補正部１８により演算された距離ｄｙ（ｎ）の和に応じて各振動子毎の遅延データを発生して駆動回路１２に与え、駆動回路１２は遅延データ発生部１３により与えられた各振動子毎の遅延データに応じたタイミングで各振動子を駆動する。受信回路１６は配列振動子１１の受信信号を信号処理し、表示部１７は受信回路１６の出力を表示する。
【００１６】
以上のように構成された超音波診断装置について、図５、図６を用いてその動作を説明する。まず、双曲線演算部１４は式（１）で距離ｙを演算し、また、曲面補正部１８は配列振動子１１の各配列位置に応じた補正値ｄｙ（ｎ）を出力する。遅延データ発生部１３では、次式のようにｎ番目の振動子に対応する遅延データｄｔ（ｎ）を演算する。
ｄｔ（ｎ）＝｛ｙｍａｘ−ｙ（ｎ）−ｄｙ（ｎ）｝／ｃ　…（３）
【００１７】
パラメータａ、ｂは独立に決定してもよいが、まず一方のパラメータを独立に決め、例えば、０＜｜ａ｜＜１とし、あるいは０＜ｂ＜収束点までの距離とし、次に配列の中央の振動子が発生する超音波パルスと、配列の辺縁の振動子が発生する超音波パルスが、同一時刻に収束点に到達するように他方のパラメータを決めてもよい。一例として、収束点までの距離を８ｃｍとし、パラメータａ＝０．０４５、パラメータｂ＝０．００５ｃｍとすると、図４の場合と同様に、三つの収束点を有する従来の超音波診断装置により得られる音場に比べ、本発明の超音波診断装置により得られる音場では、近距離における音圧の低下が無い。このことは、本発明の超音波診断装置においては近距離において感度が高く、同時により高い横分解能を有することが分る。
【００１８】
このような本発明の第２の実施の形態によれば、式（３）を用い、０＜｜ａ｜＜１、０＜ｂ＜収束点までの距離、とすることにより、曲面状に配列された配列振動子１１に対してもわずかな個数のパラメータにより感度が高く、同時により高い横分解能を有する音場を得、収束位置を最適化することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の超音波振動子の横方向の位置を変数として収束位置までの距離を、漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数により導出して複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成するので、わずかな個数のパラメータでも、特に近距離でも感度が高く、同時により高い横分解能を有する音場を得、収束位置を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置において収束位置までの距離を示す説明図
【図３】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置における各振動子の遅延データを示す説明図
【図４】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置における音場を従来の超音波診断装置の音場データと比較して示すグラフ
【図５】本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置における超音波診断装置のブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態の超音波診断装置において複数の超音波振動子の各々から、中央の超音波振動子が凸状の曲面に接する基準線までの距離を示す説明図
【符号の説明】
１、１１　配列振動子
２、１２　駆動回路
３、１３　遅延データ発生部
４、１４　双曲線演算部
５、１５　制御部
６、１６　受信回路
７、１７　表示部
１８　曲面補正部

Claims (2)

  1. 被検体に対して横方向に直線状に配列された複数の超音波振動子の超音波ビームを遅延制御する超音波診断装置において、
    前記複数の超音波振動子の各々から前記収束位置までの距離を、前記複数の超音波振動子の横方向の位置を変数として漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数により導出する手段と、
    前記導出された距離に応じて遅延した前記複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成する手段とを、
    備えたことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 被検体に対して横方向に凸状の曲面で配列された複数の超音波振動子の超音波ビームを遅延制御する超音波診断装置において、
    前記複数の超音波振動子の各々から前記収束位置までの距離を、前記複数の超音波振動子の横方向の位置を変数として漸近線の勾配ａが０＜｜ａ｜＜１である双曲線関数と、前記複数の超音波振動子の各々から中央の超音波振動子が前記凸状の曲面に接する基準線までの距離との和により導出する手段と、
    前記導出された距離に応じて遅延した前記複数の超音波振動子の各々の駆動パルスを生成する手段とを、
    備えたことを特徴とする超音波診断装置。
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