JPS60261443A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波ビームを放射し、生体内の各部で反射し
た超音波エコーより得られる受信信号によシ生体組織を
観察する超音波診断装置に係り、特に広域に渡り良好な
解像度を得るのに好適な電子的焦点方式を用いた超音波
診断装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の複数焦点からなる電子的焦点方式は、特開昭５７
−２００８８０号公報に示されるように、異った焦点に
よる超音波ビームの放射と受信を繰り返し画像合成をす
るか、あるいは特開昭５３−４２４８０号公報に示され
るように焦点の切換位置での雑音を除外するために複数
回の超音波ビームの放射にょシ得られる受信信号を分離
合成する方式がとられていたので、画像形成に要する時
間はこの超音波ビームの放射の回数に依存し、実時間性
を低下させることがあった。また、特開昭５２−１５１
２７７号公報に示されるように、受波時に焦点に応じた
口径の切換えをする方式が提案されているが、２つの焦
点でビーム幅が等しくなる点を焦点の切換位置にした場
合口径に比例しだ信号レベルの変動が生じる欠点があシ
、特開昭５３−４２４８０号公報に示されているように
、増幅度を変化させこの信号レベルの差を相殺させる複
雑な回路を必要とする難点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した従来技術の難点をなくし、焦点
の切換位置での雑音の軽減と実時間性を改善した超音波
診断装置を提供することと、焦点の切換位置での信号レ
ベルの変動をなくした超音波診断装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

電子的焦点方式は焦点の切換が電気的切換手段により容
易に実現できる特徴があるが、焦点を実時間で切換える
には発生する雑音が大きな問題となるら本発明では切換
器の開路と閉路を同時に又はその特性に合わせて行うこ
とにょシ雑音を軽減する。また、焦点の切換と口径の切
換位置を別け、口径を順次切換える方式と時定数を有す
る切換器の採用により口径の切換の時に生ずる信号レベ
ルの変動をなくすことができる。

〔発明の実施例〕′ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

１１・　第１図は電子走査形超音波診断装置の全体ブロ
ック図、第２図及び第４図は本発明の受信回路例、第３
図−（ａ）は焦点と口径を同時に切換えた時の音響ビー
ム分布、第３図−（ｂ）は本発明による焦点切換のタイ
ミングチャート、第５図（ａ）は口径を順次切換えた本
発明による音響ビーム分布、第５図（ｂ）は本発明によ
る口径の切換のタイミングチャートを示す。

第１図に示すように電子走査形超音波診断装置は、配列
された多数個の振動子１−１〜１−１により構成された
変換器１を用いて被検体中へ超音波を放射し、生体組織
により反射される超音波の反射波を受信する。この時に
使用される振動子はスイッチング回路により構成される
マトリックス回路により選択される。例えば最初に１−
１〜１−１６の１６個の振動子が選択されて超音波の送
受信が行なわれ、次に１−２〜１−１７と順次シフトさ
れ、それぞれの走査線が形成されることにより、生体組
織の断面の情報が得られる。マトリックス回路２に接続
される分離回路３−１〜３−１６は送信パルス信号と受
信信号を分離する。送信パルス発生回路４は遅延線やシ
フトレジスター回路等で各振動子に印加する送信パルス
を遅延制御することによシ、焦点を持った超音波ビーム
を形成する。一方、受信回路５は、各振動子から得られ
た受信信号を遅延線等を用いて遅延制御して加算するこ
とにより、焦点を持つ受信信号とする回路である。ここ
で、マトリックス回路２と送信パルス発生回路４と受信
回路５はそれぞれ、位置と時間の制御回路６によシ制御
されている。次に、受信回路５から得られた受信信号は
、図示しない増幅率を調整する回路と得られた信号を階
調のある画像で表示するための対数圧縮回路等を通り、
制御回路６で制御された表示系７に接続されテレビ等の
画像として表示される。

第２図は、上記した受信回路５の詳細を示す本発明の実
施例で、各振動子で得られた受信信号を増幅する前置増
幅器８−１〜８−１６と、加算器９−１〜９−８と複数
の遅延量が得られる遅延線等からなる遅延回路１０−１
〜１０−７と２組の切換器１１及び１２とこれらの切換
器に反転信号を加えるだめの反転器１３と、遅延制御さ
れた各受信信号を加算増幅するだめの加算増幅器１４よ
シ構成されている。本実施例では超音波の受波面をビー
ムの軸に対して対称とし、振動子の信号を加算器９−１
〜９−８で加算してから遅延を加えることにより遅延回
路の数を減らしているが、この方式を行わずに受波面と
ビームの軸を直角位置からずらして受信する方式におい
ても、本発明の効果は同様である。また、加算器９−８
から出力された受信信号は遅延回路１０と切換回路１１
を通らずに直接加算増幅回路１４に接続されているが、
これは、遅延制御において基準となる受信信号であり遅
延を必要としないためである。

次に、本実施例を用いて焦点の位置を時間即ち生体内の
深さに応じて切換える方法を説明する。

切換器１１と１２は、焦点の位置を実時間で切換えるだ
めの切換器で、例えば切換器１１には１段目と３段目の
焦点を作るための遅延線の出力信号が入力され、切換器
１２には２段目と４段目の焦点を作るための遅延線の出
力信号が入力されるというように交互に焦点位置が切換
えられる構成となっている。これら２組の切換器１１と
１２は、アナログマルチプレクサ−のようなアナログ信
号を切換えるだめの切換スイッチ群であれば良く、その
内部には入力を選択するだめの切換スイッチ１１−１〜
１１−７及び１２−１〜１２−７と出力信号を制御する
ための切換スイッチ１１−１’〜１１−７’及び１２−
１〜１２−７’が配置されている。ここで切換スイッチ
１１−１′〜１１−７’及び１２−１’〜１２−７’は
第３図−（ｂ）のタイミングチャートに示すように、焦
点を切換える時に動作する切換スイッチで、第１図の制
御回路６から出力される切換信号と反転器１３により反
転された切換信号によりそれぞれ切換えられ、この切換
の時に生ずる時間的な遅れは反転器１３が持つ遅延時間
以上にはならず、はぼ同時の開閉動作が可能である。ま
た、ここで切換スイッチ１１−１’〜１１−７′及び１
２−１〜’１２−７’の持つ開路特性及び、閉路特性を
考慮し、正確に逆位相で開閉動作が行！　なわれるよう
に制御することもできる。一方、切換スイッチ１１−１
〜１１−７及び１２−１〜１２−７は、上記した焦点の
切換時間と異った時間で切換えることができ、ここで生
ずる切換による雑音の発生は完全に除去することができ
る。第３図−（ｂ）に示すように、４段の焦点位置の切
換動作において、切換スイッチ１１−１〜１１〜７を切
換るためのアドレス信号は、焦点領域Ｈの時間内に切換
えれば良く、切換スイッチ１２−１〜１２−７を切換る
ためのアドレス信号は、焦点領域■の時間内に切換えれ
ば良い。第２図では焦点の切換に対して口径の切換を行
なっていないが、切換スイッチ１１−１〜１１−７及び
１２−１〜１２−７への各遅延線からの接続を変えるこ
とにより焦点と口径を同時に切換えることができる。

この時の音響ビーム分布を第３図−（ａ）に示す。

以上、本実施例によれば、２組の切換器を設けることに
よシ、実時開で焦点を切換える時に発生する雑音を抑制
することができる。

第４図は、第２図に示した本発明の実施例にさらに振動
子数を変化させて口径を制御するための切換回路１５を
加えたものである。この切換回路１５は図示した位置に
かかわらず第１図のマトリックス回路２の後段であれば
どこにあっても同様の効果が得られるが、第４図の位置
であれば、切換器１１と１２で選択された信号を用いる
ことができるので切換スイッチの数を半減できる。本発
明は第５図（ｂ）に示すように、焦点の切換位置と異っ
た位置で受信口径、即ち受信する振動子数を順次切換え
ていくことを特徴としている。切換回路１５に用いる切
換スイッチとしては、ＣＲにより制御されたダイオード
スイッチのように、開路時間を長くしたスイッチを用い
ることによシ、受信する振動子数の増加に伴う信号レベ
ルの差を抑制することができる。本発明によれば、第５
図（ａ）に示すように、体表近くから深部まで広域に渡
って良好な音響ビーム分布が得られ、急激な感度レベル
の差のない音響感度特性を得ることができる。

また、第４図に示す切換回路１５は、上記した切換器１
１．１２と同様に２組の構成とし、切換スイッチ１　ｉ
　−ｉ’〜１１−７’及び１２−１’〜１゛２−７′の
機能を兼ねることもでき、この時これらの２組の切換器
は逆位相で開閉動作をするとともに各スイッチが独立し
て制御され、口径即ち振動子数の制御を行なう構成とす
ることができる。

第２図及び第４図に示した本発明の詳細な説明を容易に
するために、最大１６個の振動子で送受信をする構成と
したが、本発明は、偶数、奇数の選択を含め、この数に
限定されるものではない。

本発明は上記したように超音波の受信信号における電子
的焦点方式に関するものであり、従来技術で行なわれて
いたような、送受信の繰り返しによる画像合成方式とは
方式を異にする。従って本発明によれば、超音波の画像
を構成する１本の走査線即ち映像信号を得るために要す
る時間を増大させることはない。

一方、送波の超音波ビームにおいても深さに応じた焦点
の移動を行ない画像合成することもできることは言うま
でもない。この時、本発明の方式を用いることによシ、
送波２段、受波４段あるいは送波３段、受波４段といっ
たように送波時の焦点切換段数よりも受波時の切換段数
を増加させた組合わせが可能となり、従来方式よりも良
好な解像度の画像を得ることができる。

なお、本実施例では変換器としてｌＪニア電子走査形の
変換器を記載したが、非線形配列の変換器、例えばコン
ベックス走査形変換器についても適応できる。さらに、
セクタ走査形の変換器や、円板を同心円状に配列したリ
ング状変換器等、電子的焦点の機能を持つ超音波診断装
置であれば、本発明による構成は可能であり、同様の効
果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、焦点切換のための切換スイッチの開閉
動作を同時にまたは逆位相の特性を持たせて行なうこと
ができるので、実時間性を損なうことなく受信時の焦点
切換ができるだけではなく、切換位置での雑音の発生を
抑制することができる。

また、本発明たよれば、焦点の切換位置と異った位置で
受信口径即ち受信する振動子数を順次切□）・　換える
ことができるので、体表近くから深部まで広域に渡って
良好な音響ビーム分布と急激な感度レベルの差のない音
響感度特性を得ることができる。

さらに、本発明によれば送波時の焦点切換段数よりも、
受波時の焦点切換段数を増加させた組合わせ焦点方式が
可能となり、従来方式よりも良好な解像度の画像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体ブロック図、第２図、
第４図は受信回路図、第３図（ａ）、第５図（ａ）は音
響ビーム分布図、第３図（ｂ）、第５図（ｂ）はタイミ
ングチャート図である。 １・・・変換器、２・・・マトリックス回路、３−１〜
３−１６・・・分離回路、４・・・送信パルス発生回路
、５・・・受信回路、６・・・制御回路、７・・・表示
系、８−１〜８−１６・・・前置増幅器、９−１〜９−
８・・・加算器、１０−１〜１０−７・・・遅延回路、
１１，１２゜１５・・・切換器、１３・・・反転器、１
４・・・加算増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、配列された複数個の超音波振動子によシ構成された
   超音波変換器と、超音波ビームを放射するための送信パ
   ルス発生回路と各変換素子によシ受信された受信信号に
   異った遅延時間を設けて加算することにより、焦点のあ
   る受信信号を得る受信回路と、この受信信号より画像を
   形成する手段よシ成る装置において、受信回路での遅延
   時間を設定する回路に焦点位置を実時間で順次切換える
   ための遅延手段と２組の切換手段を設け、交互に切換え
   ることを特徴とする超音波診断装置。