JPH04152939A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波診断装置の分野で用いられ、特に、セク
タ走査形又はコンベックス走査形の装置における超音波
検査領域を可変設定する技術に関するものである。

〔従来の技術〕

超音波診断装置における超音波ビームの走査方法は、ビ
ームを平行に走査するリニア走査と、ビームを放射状に
走査するセクタ走査及びコンベックス（カーブド・リニ
アとも称される。）走査との３方法が現在の主流をなし
ている。

超音波診断装置の画像は３０フレ一ム／秒程度のリアル
タイム画像であるが、その画像の分解能は空間分解能と
時間分解能との双方で把えられなければならない。超音
波が人体等の生体中を伝播する速度は約１５００ｍ／秒
であり、また超音波像を表示するＴＶモニタの画面上で
像のチラッキを目立たなくするフレームレートは約３０
フレーム／秒という制約が存在する。これらの２つの制
約を加味した上で、前記２つの分解能と１走査で検査可
能な走査範囲を最適にするように、超音波診断装置では
１画像に対する超音波ビーム走査線数及びその密度が設
定されている。

つまり、従来装置では、超音波ビーム１走査で検査でき
る範囲と、それに対する走査線数、したがって走査線密
度も装置固有のものとして所定値に設定されているもの
であった。

ところが、近年、心臓等の循環器を検査対象とする電子
セクタ形装置の研究・開発が進んでいるこの電子セクタ
形装置ではドツプラ効果を利用して心臓や血流を表示す
る機能が必須要件である。

しかし、ドツプラ効果を利用するには、１方向に対し複
数回超音波ビームを送受信する必要があるしかし、この
方法を用いると、前記制約から超音波像のフレームレー
トが通常のＢモードと比較しかなり低下してしまうのが
避けられない。そこで血流表示モードでは、走査線密度
は変更せずに走査線数を変え少なくし、即ち検査領域を
狭くし、フレームレートを少しでも高く保とうとするこ
とが行われている。すなわち、このような装置では、通
常のＢモート走査における最大走査範囲を所定走査線密
度で走査するように設定し、血流表示モードでは、前記
走査線密度を保ったまま、又は走査線を間引き、かつ走
査範囲を狭くすることが一般的に行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来装置では、Ｂモード表示について考えた場合に
、走査範囲と走査線密度は固定されているため、分解能
（特に方位方向分解能）を低くしても広い範囲を１画面
で検査したいとか、走査範囲は狭くしても良いから高い
方位分解能の画像で検査したいという要望に応えること
は不可能であった。

そこで本発明は、上記要望に応え得る超音波診断装置を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、複数の振動子を配
列してなる超音波探触子と、この探触子により集束超音
波ビームを放射状に所定走査線数を所定走査線密度で順
次送受信する第１の送受波整相手段を含む送受信手段と
、前記探触子とこの送受信手段とによって取り込んだエ
コー信号を表示する表示手段とを備えた超音波診断装置
において、前記送受信される集束超音波ビームの所定走
査線数を維持したまま、走査ｇ密度を可変設定できる第
２の送受波整相手段を設けたものである。

〔作用〕

超音波ビームを収束させ又は指向性を変えるためには複
数の振動子の各々に対し所定の遅延時間を与えて送信又
は受信をすれば良い、上記構成において、第１の送受波
整相手段のみを動作させると、装置として標準的な走査
線密度で視野（検査領域）が設定される。そして、それ
よりも視野が狭くても解像力の良い画像を得たい場合、
及び、解像力は劣っても視野範囲を広くしたい場合には
、第２の送受波整相手段を第１の送受波整相手段から切
り換えて、又は第１の送受波整相手段へ第２の送受波整
相手段を付加して動作させる。これにより走査線数を変
えることなく走査ｌｉＡ密度を可変設定できる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の概念を示すもので、第１図は電子セク
タ方式の例、そして第２図はコンベックス方式の例を示
している。電子セクタ方式は第１図に示すように探触子
１０には＃１〜＃Ｄまでのｎ個の振動子が配列状に設け
られている。これらの＃１〜＃ｎまでの各振動子へ後述
の送受波整相回路により遅延時間をそれぞれ与えて送受
信を行うと、超音波ビームが所定方向へ偏向して、かつ
所定深度で集束するように形成される。各振動子へ与え
られる遅延時間は、超音波ビームの偏向角と集束点Ｐの
深度（焦点深度）とにより特定されるものであり、全走
査角度と走査線数Ｎと焦点深度Ｆとを設定すれば、第４
図に示すごとく走査線番号ｎ（このときの偏向角をθと
する。）を生成するために振動子ｉへ与える遅延時間τ
、は（１）式により決まる。

・・・（１） 二二に　ｉ：振動子番号 ｄ：振動子の配列ピッチ Ｃ：生体内における超音波速度 この（１）式の（ｉ　−１）ｄ−ｓｉｎθ／Ｃは偏向の
ための遅延時間を、そして（ｉ−１）もｄ、／８ＣＦ・
ｃｏｓθは集束のための遅延時間を表わしている。

このようにして決めた長連時間の組第１の送受波整相手
段により＃１〜＃ｎの各振動子への走査線番号順に順次
与えてＮＱ１〜＆Ｎまで走査すると第１図（ａ）に示す
如く標準的な走査線密度の超音波像が得られる。

これに対し、第１図（ｂ）、（ｃ）は走査線密度を変更
したものである。これらの各ケースでは上記（１）式の
θを走査線番号毎に求めて各振動子へ与える遅延時間を
計算により求めることができる。

これらの遅延時間は第２の送受信整相手段により各振動
子へ与えられるが、特別な場合として次のようなことを
考えても良い。すなわち、第１図（ａ）に示す標準的走
査線密度に対し、第１図（ｂ）又は（ｃ）の場合の走査
！！密度が２倍、３場合には走査線の位置が重畳するも
のがある。そこで、重畳する走査線については、第１の
送受波整相手段により、そうでないものについては第２
の送受波整相手段により遅延時間を与えるようにしても
良い。

次に、第２図によりコンベックス走査方式について説明
する。コンベックス走査は前記のようにカーブドリニア
走査とも称されるように、リニア走査の一種であり、そ
れに用いられる探触子は複数の振動子を円弧状に配列さ
れており、放射される各超音波ビームは円弧に対し法線
方向とされている（第２図（ａ）参照）。つまり、偏向
のための遅延制御は行われておらず、集束のための遅延
制御のみが行われているものである。したがって、コン
ベックス走査方式における送受信整相手段（第１の送受
信整相手段）は、１回の送受信の際に配列される振動子
数に所定の遅延時間を与えるに足りるものを備えていれ
ば良いものであった。

本発明はコンベックス方式でも前記セクタ方式と同様に
第２の送受波整相手段を設け、第２図（ｂ）又は（ｃ）
のように超音波ビームを偏向させるものである。超音波
ビームを偏向させ、かつ集束させるために、各振動子へ
与える遅延時間は、前述のセクタ方式と同様にして計算
又は幾何学的に求めることができるが、ここではその説
明は省略する。

次に第３図により、本発明を具現化した一実施例を説明
する。第３図において、１は電子セクタ形超音波探触子
又はコンベックス形超音波探触子、２は送受信回路で振
動子群へ能動パルスを供給する送波用のバルサ、スイッ
チング回路及び受波用の増幅器、スイッチング回路等を
含んでいる。３は送波用第１整相回路、４は同じく送波
用第２整相回路、そして５は受渡用第１整相回路、６は
同じく受波用第２整相回路である。７は受波用整相回路
の出力信号を記憶するメモリを有し、超音波の走査をＴ
Ｖ表示走査しこ変換するディジタル・スキャン・コンバ
ータ（以下＋　ＤＳＣと記す。）、８は装置の各部を制
御するＣＰＵ、９はｃｐｕｓへの信号入力及びＣＰＵ８
から各部への信号出力のための■／○ポート、１０はＣ
ＲＴを備えてなるＴＶモニタの如き表示装置、１１は走
査線密度可変設定スイッチを含む各種スイッチ類が配置
された操作パネルである。

次に、上記の如く構成した装置の動作を説明する。操作
者は走査線密度可変設定スイッチ（これは、走査線数は
一定であるから探触子から放射される超音波ビームの走
査角度を設定するスイッチに対応している。）を操作し
、被検査部位の大きさ、精検がスクリーニングか等に応
じた走査線密度を設定する。今仮りに標準的走査線密度
が設定されたとする。次いで、探触子１を被検体２０へ
当接し、超音波走査を開始する操作を行う。すると、Ｃ
ＰＵ８から超音波の送波方向及び焦点深度を設定するた
めに各振動子へ与える遅延データが出力され、送波用第
１整相回路３及び受波用第１整相回路５が制御される。

前記遅延データは超音波送受信毎に更新して出力され、
その結果、超音波ビームは各送受信毎に標準的走査線密
度となる偏向角で順次偏向される。そして、探触子１．
送受信回路２及び送波用第１整相回路５を介して取り込
まれたエコー信号はＤＳＣ７のメモリへディジタル化し
て送受信のタイミングに同期して書き込まれ、ＴＶモニ
タの水平同期信号のタイミングで読み出されＴＶモニタ
１０へ断層像として表示される。

上記の表示画面の断層像によって、操作者がより高い方
位分解能の画像を観察したいと思ったときには、操作者
は操作パネル１１上の走査線密度可変設定スイッチを所
望の位置に合わせる。すると：　ＣＰＵ８は上記標準的
走査線密度で走査する超音波ビームの送受信面に対する
初期方向と最終方向との間の走査角を狭く、かつその走
査角内のビーム数と焦点深度とを一定に保ち、各送受信
毎の偏向角を小さくする遅延データを、送波用箱１゜第
２整相回路３及び４、受波用第１．第２整相回路５及び
６へ出力する。これによって、詳細な説明は省略するが
、所望の方位分解能の画像が得られることは容易に理解
されるであろう。

なお、本実施例では送波と受波の整相回路を各２つずつ
設けた例で説明したが、本発明はそれに限定されるもの
ではなく、各々単一の整相回路で上記の如く種々超音波
ビームを偏向させることが可能に構成しても良いことは
言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、１つの超音波断層像
を構成する超音波走査線数を所定値に保ったまま、超音
波走査線の密度を可変設定可能としたので、精密検査の
ように狭い範囲を高い方位分解能で観察したい場合には
超音波走査線密度を高くし、スクリーニング等の方位分
解能は低くても広い範囲を観察したい場合には超音波走
査線密度を低くすることで対応ができる。これにより、
超音波診断を効率的に、かつ精度良く行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子セクタ走査方式へ本発明を適用した場合の
３つの超音波ビームの走査状況を示す図、第２図はコン
ベックス走査方式へ本発明を適用した場合の３つの超音
波ビームへの走査状況を示す図、第３図は本発明の一実
施例の超音波診断装置の構成を示すブロック図、第４図
は電子セクタ方式における超音波の集束と偏向の説明図
である。 １・探触子、２・・送受信回路、３・送波用第１整相回
路、４・・送波用第２整相回路、５・・・受波用第１整
相回易、６・・受波用第２整相回路、７・・ＤＳＣ１第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の振動子を配列してなる超音波探触子と、この
   探触子により集束超音波ビームを放射状に所定走査線数
   を所定走査線密度で順次送受信する第１の送受波整相手
   段を含む超音波送受信手段と、前記探触子とこの送受信
   手段とによつて取り込んだエコー信号を表示する表示手
   段とを備えた超音波診断装置において、前記送受信され
   る集束超音波ビームの所定走査線数を維持したまま、走
   査線密度を可変設定できる第２の送受波整相手段を設け
   たことを特徴とする超音波診断装置。