JP2000152932A - 超音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および装置 - Google Patents
超音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および装置Info
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- JP2000152932A JP2000152932A JP10328149A JP32814998A JP2000152932A JP 2000152932 A JP2000152932 A JP 2000152932A JP 10328149 A JP10328149 A JP 10328149A JP 32814998 A JP32814998 A JP 32814998A JP 2000152932 A JP2000152932 A JP 2000152932A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波ビームの3次元走査を能率良く行う超
音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法お
よび装置を実現する。 【解決手段】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパ
ターンを形成するように超音波ビームを走査する。
音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法お
よび装置を実現する。 【解決手段】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパ
ターンを形成するように超音波ビームを走査する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波ビーム(b
eam)走査方法および装置並びに超音波撮像方法およ
び装置に関し、特に、3次元領域を超音波ビームで走査
する超音波ビーム走査方法および装置、並びに、3次元
領域を超音波ビームで走査して得たエコー(echo)
によって撮像を行う超音波撮像方法および装置に関す
る。
eam)走査方法および装置並びに超音波撮像方法およ
び装置に関し、特に、3次元領域を超音波ビームで走査
する超音波ビーム走査方法および装置、並びに、3次元
領域を超音波ビームで走査して得たエコー(echo)
によって撮像を行う超音波撮像方法および装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】3次元領域を超音波ビームで走査する場
合、電子的走査と機械的走査を組み合わせて行うのが普
通である。電子的走査は、フェーズドアレイ(phas
edarray)やスイッチドアレイ(switche
d array)を有する超音波プローブ(prob
e)により、超音波ビームを電子スキャン(scan)
することによって行われる。機械的走査は、超音波プロ
ーブの位置や姿勢を手動または適宜の走査機構で逐次変
化させることにより行われる。機械的走査により、超音
波ビームの電子スキャン面が変化し、3次元領域が走査
される。
合、電子的走査と機械的走査を組み合わせて行うのが普
通である。電子的走査は、フェーズドアレイ(phas
edarray)やスイッチドアレイ(switche
d array)を有する超音波プローブ(prob
e)により、超音波ビームを電子スキャン(scan)
することによって行われる。機械的走査は、超音波プロ
ーブの位置や姿勢を手動または適宜の走査機構で逐次変
化させることにより行われる。機械的走査により、超音
波ビームの電子スキャン面が変化し、3次元領域が走査
される。
【0003】3次元領域のエコーデータ(echo d
ata)に基づいて3次元画像が生成される。また、3
次元領域の所定の深さでレンジゲート(range g
ate)して得たエコーデータに基づいて、Cモード
(mode)画像が生成される。
ata)に基づいて3次元画像が生成される。また、3
次元領域の所定の深さでレンジゲート(range g
ate)して得たエコーデータに基づいて、Cモード
(mode)画像が生成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】画像表示の1フレーム
(frame)分の3次元画像またはCモード画像は、
上記のような機械的走査を撮像範囲の一端から他端まで
行うことによって得られるが、機械的走査は電子スキャ
ンに比べてはるかに低速なのでフレームレート(fra
me rate)が低く、撮像の能率が悪いという問題
があった。
(frame)分の3次元画像またはCモード画像は、
上記のような機械的走査を撮像範囲の一端から他端まで
行うことによって得られるが、機械的走査は電子スキャ
ンに比べてはるかに低速なのでフレームレート(fra
me rate)が低く、撮像の能率が悪いという問題
があった。
【0005】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、超音波ビームの3次元走査
を能率良く行う超音波ビーム走査方法および装置並びに
超音波撮像方法および装置を実現することである。
されたもので、その目的は、超音波ビームの3次元走査
を能率良く行う超音波ビーム走査方法および装置並びに
超音波撮像方法および装置を実現することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段を述べるに先立って、予備的に、ロゼットパターン
(rosette pattern)について説明す
る。図13に、ロゼットパターン発生機構の原理的構成
を示す。同図に示すように、ロゼットパターン発生機構
は、長さが同一な2つの回転アーム(arm)902,
904を有する。
段を述べるに先立って、予備的に、ロゼットパターン
(rosette pattern)について説明す
る。図13に、ロゼットパターン発生機構の原理的構成
を示す。同図に示すように、ロゼットパターン発生機構
は、長さが同一な2つの回転アーム(arm)902,
904を有する。
【0007】回転アーム902は、一端が軸906に取
り付けられ、この軸906を中心にして、例えば図にお
ける時計回りに回転数f1で回転するものである。軸9
06は回転アーム904の一端に取り付けられている。
回転アーム904は、他端が軸908に取り付けられ、
この軸908を中心として、例えば図における反時計回
りに回転数f2で回転するものである。回転アーム90
2の先端の運動の軌跡が、ロゼットパターンを形成す
る。
り付けられ、この軸906を中心にして、例えば図にお
ける時計回りに回転数f1で回転するものである。軸9
06は回転アーム904の一端に取り付けられている。
回転アーム904は、他端が軸908に取り付けられ、
この軸908を中心として、例えば図における反時計回
りに回転数f2で回転するものである。回転アーム90
2の先端の運動の軌跡が、ロゼットパターンを形成す
る。
【0008】ここで、例えば、回転数f1を毎秒90回
転、回転数f2を毎秒50回転とすると、回転アーム9
02の先端の軌跡は、図14に示すように、花弁が放射
状に開いたようなパターン、すなわち、いわゆるロゼッ
トパターンとなる。
転、回転数f2を毎秒50回転とすると、回転アーム9
02の先端の軌跡は、図14に示すように、花弁が放射
状に開いたようなパターン、すなわち、いわゆるロゼッ
トパターンとなる。
【0009】ロゼットパターンの最外縁は、回転アーム
902と回転アーム904がそれらの延長方向で一直線
になったときの、回転アーム902の先端の軌跡であ
る。ロゼットパターンの中心を通る軌跡は、回転アーム
902と904が重なり合ったときの、回転アーム90
2の先端の軌跡である。なお、ロゼットパターンの中心
は軸908の上にある。
902と回転アーム904がそれらの延長方向で一直線
になったときの、回転アーム902の先端の軌跡であ
る。ロゼットパターンの中心を通る軌跡は、回転アーム
902と904が重なり合ったときの、回転アーム90
2の先端の軌跡である。なお、ロゼットパターンの中心
は軸908の上にある。
【0010】このようなロゼットパターンの形成は次の
ような順序で行われる。ある時点で回転アーム902,
904が一直線になり、回転アーム902の先端が、例
えば図15に示すように、ロゼットパターンの最外縁の
a点にあるとすると、回転アーム902の回転につれ
て、その先端はロゼットパターンの中心oに向かって時
計回りに移動するが、その間回転アーム904が反時計
回りに回転しているので、回転アーム902の先端は同
図において矢印を付したような軌跡を描く。以下、回転
アーム902の先端の軌跡を回転アーム902の軌跡と
いう。
ような順序で行われる。ある時点で回転アーム902,
904が一直線になり、回転アーム902の先端が、例
えば図15に示すように、ロゼットパターンの最外縁の
a点にあるとすると、回転アーム902の回転につれ
て、その先端はロゼットパターンの中心oに向かって時
計回りに移動するが、その間回転アーム904が反時計
回りに回転しているので、回転アーム902の先端は同
図において矢印を付したような軌跡を描く。以下、回転
アーム902の先端の軌跡を回転アーム902の軌跡と
いう。
【0011】回転アーム902,904が重なり合った
ときに、回転アーム902の軌跡は中心oを通り、さら
に反対側の外縁に向かって移動する。そして、再び回転
アーム904と一直線になったとき外縁点a’に到達
し、次いで反転して再び中心oを通り、反対側の外縁点
a’’に達し、また反転して中心oに向かう。このよう
な回転アーム902の動きにより、回転アーム904が
1回転する間に中心oの周りにほぼ等角度に開いた3つ
の花弁状の軌跡が描かれる。以下、外縁点a,a’,
a’’によってそれぞれの花弁を代表させるものとす
る。
ときに、回転アーム902の軌跡は中心oを通り、さら
に反対側の外縁に向かって移動する。そして、再び回転
アーム904と一直線になったとき外縁点a’に到達
し、次いで反転して再び中心oを通り、反対側の外縁点
a’’に達し、また反転して中心oに向かう。このよう
な回転アーム902の動きにより、回転アーム904が
1回転する間に中心oの周りにほぼ等角度に開いた3つ
の花弁状の軌跡が描かれる。以下、外縁点a,a’,
a’’によってそれぞれの花弁を代表させるものとす
る。
【0012】3回目に中心oを通過した軌跡は花弁aが
ある側に向かうが、回転アーム902,904の回転比
の関係で、花弁aよりも図における左側にずれる。この
ため、この方向の外縁に到達して折り返したとき、図1
6に示すように、その軌跡は別な花弁bを描く。花弁b
は、花弁aの反時計回りの隣の花弁となる。花弁bに続
いて、上記と同様にして花弁b’,b’’が順次に描か
れる。これらはそれぞれ花弁a’,a’’の反時計回り
の隣の花弁となる。花弁b,b’,b’’も、花弁a,
a’,a’’と同様に、中心oの周りにほぼ等角度に開
いた3つの花弁となる。
ある側に向かうが、回転アーム902,904の回転比
の関係で、花弁aよりも図における左側にずれる。この
ため、この方向の外縁に到達して折り返したとき、図1
6に示すように、その軌跡は別な花弁bを描く。花弁b
は、花弁aの反時計回りの隣の花弁となる。花弁bに続
いて、上記と同様にして花弁b’,b’’が順次に描か
れる。これらはそれぞれ花弁a’,a’’の反時計回り
の隣の花弁となる。花弁b,b’,b’’も、花弁a,
a’,a’’と同様に、中心oの周りにほぼ等角度に開
いた3つの花弁となる。
【0013】以下同様にして、回転アーム904が1回
転するたびに、反時計回りに一定の角度ずつずれかつほ
ぼ等角度に開いた、3つの花弁が順次描かれる。その様
子を図17〜19に順を追って示す。図17は花弁c,
c’,c’’を描いた軌跡を示し、図18は花弁d,
d’,d’’を描いた軌跡を示し、図19は花弁e,
e’を描いた軌跡を示す。この最後の軌跡は、花弁aに
帰ってロゼットパターンを完成させる。
転するたびに、反時計回りに一定の角度ずつずれかつほ
ぼ等角度に開いた、3つの花弁が順次描かれる。その様
子を図17〜19に順を追って示す。図17は花弁c,
c’,c’’を描いた軌跡を示し、図18は花弁d,
d’,d’’を描いた軌跡を示し、図19は花弁e,
e’を描いた軌跡を示す。この最後の軌跡は、花弁aに
帰ってロゼットパターンを完成させる。
【0014】回転アーム902,904の回転が継続す
る間、以上の運動の繰り返しにより、ロゼットパターン
が繰り返し形成される。上記のような回転数の組み合わ
せの場合、ロゼットパターンの形成の周期は0.1se
cとなる。したがって、パターン形成の周波数は10H
zとなる。
る間、以上の運動の繰り返しにより、ロゼットパターン
が繰り返し形成される。上記のような回転数の組み合わ
せの場合、ロゼットパターンの形成の周期は0.1se
cとなる。したがって、パターン形成の周波数は10H
zとなる。
【0015】ロゼットパターンにおける花弁の形状およ
び花弁数は、回転数f1とf2の関係に応じて変わり、
例えば、f1を毎秒290回転、f2を毎秒70回転と
した場合、図20に示すような、軌跡の密度を増加させ
たロゼットパターンが得られる。
び花弁数は、回転数f1とf2の関係に応じて変わり、
例えば、f1を毎秒290回転、f2を毎秒70回転と
した場合、図20に示すような、軌跡の密度を増加させ
たロゼットパターンが得られる。
【0016】このパターンの形成も、回転アーム904
の1回転ごとに中心の周りにほぼ等角度で開いた複数の
花弁を描きつつ進行する。パターンの形成の周波数は1
0Hzである。
の1回転ごとに中心の周りにほぼ等角度で開いた複数の
花弁を描きつつ進行する。パターンの形成の周波数は1
0Hzである。
【0017】本発明は、このようなロゼットパターンを
超音波ビームの走査パターンとして利用するものであ
る。 (1)上記の課題を解決する第1の発明は、3次元領域
を超音波ビームで走査するに当たり、超音波ビームを横
切る面での軌跡がロゼットパターンを形成するように超
音波ビームを走査する、ことを特徴とする超音波ビーム
走査方法である。
超音波ビームの走査パターンとして利用するものであ
る。 (1)上記の課題を解決する第1の発明は、3次元領域
を超音波ビームで走査するに当たり、超音波ビームを横
切る面での軌跡がロゼットパターンを形成するように超
音波ビームを走査する、ことを特徴とする超音波ビーム
走査方法である。
【0018】(2)上記の課題を解決する第2の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査するに当たり、超
音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターンを
形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴と
する超音波ビーム走査方法である。
は、3次元領域を超音波ビームで走査するに当たり、超
音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターンを
形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴と
する超音波ビーム走査方法である。
【0019】(3)上記の課題を解決する第3の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
ロゼットパターンを形成するように超音波ビームを走査
する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とす
る超音波ビーム走査装置である。
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
ロゼットパターンを形成するように超音波ビームを走査
する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とす
る超音波ビーム走査装置である。
【0020】(4)上記の課題を解決する第4の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
スパイラルパターンを形成するように超音波ビームを走
査する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴と
する超音波ビーム走査装置である。
は、3次元領域を超音波ビームで走査する超音波ビーム
走査装置であって、超音波ビームを横切る面での軌跡が
スパイラルパターンを形成するように超音波ビームを走
査する超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴と
する超音波ビーム走査装置である。
【0021】(5)上記の課題を解決する第5の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記
3次元領域における超音波ビームの走査は、超音波ビー
ムを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよびスパイ
ラルパターンのうちのいずれか一方を形成するように行
う、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像方法であって、前記
3次元領域における超音波ビームの走査は、超音波ビー
ムを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよびスパイ
ラルパターンのうちのいずれか一方を形成するように行
う、ことを特徴とする超音波撮像方法である。
【0022】(6)上記の課題を解決する第6の発明
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像装置であって、超音
波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよび
スパイラルパターンのうちのいずれか一方を形成するよ
うに前記3次元領域における超音波ビームの走査を行う
超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とする超
音波撮像装置である。
は、3次元領域を超音波ビームで走査して得たエコーに
基づいて画像を生成する超音波撮像装置であって、超音
波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよび
スパイラルパターンのうちのいずれか一方を形成するよ
うに前記3次元領域における超音波ビームの走査を行う
超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とする超
音波撮像装置である。
【0023】(作用)本発明では、超音波ビームを横切
る面での軌跡がロゼットパターン等を描くように3次元
領域で超音波ビームを走査する。パターンの性質上、3
次元領域の走査が、領域全体についての大まかな走査の
繰り返しによって行われ、領域全体の大まかな情報が得
られる。繰り返しのたびに軌跡が変わり、パターンが完
結した状態で軌跡の密度が最も緻密になり、領域のすべ
ての情報が得られる。
る面での軌跡がロゼットパターン等を描くように3次元
領域で超音波ビームを走査する。パターンの性質上、3
次元領域の走査が、領域全体についての大まかな走査の
繰り返しによって行われ、領域全体の大まかな情報が得
られる。繰り返しのたびに軌跡が変わり、パターンが完
結した状態で軌跡の密度が最も緻密になり、領域のすべ
ての情報が得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図1に、超音波撮像装置の
ブロック(block)図を示す。本装置は、本発明の
実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発
明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置
の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一
例が示される。
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図1に、超音波撮像装置の
ブロック(block)図を示す。本装置は、本発明の
実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発
明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置
の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一
例が示される。
【0025】本装置の構成を説明する。図1に示すよう
に、本装置は、超音波プローブ2を有する。超音波プロ
ーブ2は、本発明の超音波ビーム走査装置の実施の形態
の一例である。また、本発明における超音波ビーム走査
手段の実施の形態の一例である。超音波プローブ2は被
検体4に当接して使用される。超音波プローブ2は、被
検体4の内部の3次元領域を超音波ビームで走査し、エ
コーを受信するものである。
に、本装置は、超音波プローブ2を有する。超音波プロ
ーブ2は、本発明の超音波ビーム走査装置の実施の形態
の一例である。また、本発明における超音波ビーム走査
手段の実施の形態の一例である。超音波プローブ2は被
検体4に当接して使用される。超音波プローブ2は、被
検体4の内部の3次元領域を超音波ビームで走査し、エ
コーを受信するものである。
【0026】図2に、超音波プローブ2の模式的構成を
示す。同図に示すように、超音波プローブ2は超音波ト
ランスデューサ200を有する。超音波トランスデュー
サ200は、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン
(Zr)酸鉛)セラミックス(ceramics)等の
圧電材料で構成される。
示す。同図に示すように、超音波プローブ2は超音波ト
ランスデューサ200を有する。超音波トランスデュー
サ200は、例えばPZT(チタン(Ti)酸ジルコン
(Zr)酸鉛)セラミックス(ceramics)等の
圧電材料で構成される。
【0027】超音波トランスデューサ202は例えば円
板状に形成される。図2では円板の側面を示している。
円板の図における下面が超音波の送受波面となり、被検
体4に向かう超音波ビーム300を形成する。円板の表
面は凹面とするのが超音波ビーム300の収束性を良く
する点で好ましい。
板状に形成される。図2では円板の側面を示している。
円板の図における下面が超音波の送受波面となり、被検
体4に向かう超音波ビーム300を形成する。円板の表
面は凹面とするのが超音波ビーム300の収束性を良く
する点で好ましい。
【0028】超音波トランスデューサ200は、図示し
ない適宜のバッキング(backing)部材を介し
て、回転アーム202の一端部に取り付けられている。
回転アーム202は、図において水平なものであり、そ
の下面に超音波トランスデューサ200の背面が取り付
けられる。回転アーム202の他端部はモータ(mot
or)206の回転軸に取り付けられている。モータ2
06の回転軸は超音波ビーム300の方向と平行であ
る。これにより、回転アーム202は図における水平な
面内で回転する。
ない適宜のバッキング(backing)部材を介し
て、回転アーム202の一端部に取り付けられている。
回転アーム202は、図において水平なものであり、そ
の下面に超音波トランスデューサ200の背面が取り付
けられる。回転アーム202の他端部はモータ(mot
or)206の回転軸に取り付けられている。モータ2
06の回転軸は超音波ビーム300の方向と平行であ
る。これにより、回転アーム202は図における水平な
面内で回転する。
【0029】モータ206は回転アーム204の一端部
に取り付けられている。回転アーム204は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ206の背面が
取り付けられる。回転アーム204の他端部はモータ2
08の回転軸に取り付けられている。モータ208は、
超音波プローブ2のケーシング(casing)210
の内側に背面が取り付けられている。モータ208の回
転軸は超音波ビーム300の方向と平行である。
に取り付けられている。回転アーム204は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ206の背面が
取り付けられる。回転アーム204の他端部はモータ2
08の回転軸に取り付けられている。モータ208は、
超音波プローブ2のケーシング(casing)210
の内側に背面が取り付けられている。モータ208の回
転軸は超音波ビーム300の方向と平行である。
【0030】これにより、回転アーム204は図におけ
る水平な面内で回転する。モータ206は、回転アーム
204と一緒に回りながら回転アーム202を回転アー
ム204の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ206,208は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム300の中心(音線)からモータ206の回転軸
までの距離と、モータ206,208の回転軸間の距離
は等しくなっている。
る水平な面内で回転する。モータ206は、回転アーム
204と一緒に回りながら回転アーム202を回転アー
ム204の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ206,208は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム300の中心(音線)からモータ206の回転軸
までの距離と、モータ206,208の回転軸間の距離
は等しくなっている。
【0031】回転アーム202,204およびモータ2
06,208からなる機構は、図13に示したものと同
様なロゼットパターン発生機構を構成する。ロゼットパ
ターンは、超音波ビーム300に垂直な面内で形成され
る。これにより、被検体4の3次元領域が、超音波ビー
ム300によりロゼットパターンをなす軌跡を描いて走
査される。
06,208からなる機構は、図13に示したものと同
様なロゼットパターン発生機構を構成する。ロゼットパ
ターンは、超音波ビーム300に垂直な面内で形成され
る。これにより、被検体4の3次元領域が、超音波ビー
ム300によりロゼットパターンをなす軌跡を描いて走
査される。
【0032】回転アーム202の回転数は例えば540
0rpm、回転アーム204の回転数は例えば3000
rpmである。これによって、図14に示したようなロ
ゼットパターンに沿った走査が行われる。走査の周期は
0.1secであり、したがって周波数10Hzのロゼ
ットパターン走査が行われる。
0rpm、回転アーム204の回転数は例えば3000
rpmである。これによって、図14に示したようなロ
ゼットパターンに沿った走査が行われる。走査の周期は
0.1secであり、したがって周波数10Hzのロゼ
ットパターン走査が行われる。
【0033】なお、回転アーム202,204の回転数
の組み合わせはこれに限るものではなく、例えば、回転
アーム202の回転数を17400rpm、回転アーム
204の回転数を4200rpmとしても良い。これに
よって、図20に示したようなロゼットパターンに沿っ
た走査を行うことができる。この場合も、ロゼットパタ
ーン走査の周波数は10Hzである。その他適宜の回転
数の組み合わせとして良いのはもちろんである。
の組み合わせはこれに限るものではなく、例えば、回転
アーム202の回転数を17400rpm、回転アーム
204の回転数を4200rpmとしても良い。これに
よって、図20に示したようなロゼットパターンに沿っ
た走査を行うことができる。この場合も、ロゼットパタ
ーン走査の周波数は10Hzである。その他適宜の回転
数の組み合わせとして良いのはもちろんである。
【0034】ケーシング210は、ロゼットパターン発
生機構を収容する容器を構成する。ケーシング210の
図における下部の開口部は例えばゴム膜等の超音波透過
性の柔軟な膜212で封止され、内部に例えば水等の超
音波伝搬媒体214が満たされている。
生機構を収容する容器を構成する。ケーシング210の
図における下部の開口部は例えばゴム膜等の超音波透過
性の柔軟な膜212で封止され、内部に例えば水等の超
音波伝搬媒体214が満たされている。
【0035】図1に戻って、超音波プローブ2は送受信
部6および制御部14に接続されている。送受信部6
は、超音波プローブ2に駆動信号を与えて超音波を送波
させる。送受信部6は、また、超音波プローブ2が受波
したエコー信号を受信する。超音波プローブ2は、制御
部14によってモータ206,208の回転が制御され
る。
部6および制御部14に接続されている。送受信部6
は、超音波プローブ2に駆動信号を与えて超音波を送波
させる。送受信部6は、また、超音波プローブ2が受波
したエコー信号を受信する。超音波プローブ2は、制御
部14によってモータ206,208の回転が制御され
る。
【0036】送受信部6のブロック図を図3に示す。同
図に示すように、送受信部6は送波タイミング(tim
ing)発生回路602を有する。送波タイミング発生
回路602は、送波タイミング信号を周期的に発生して
駆動信号発生回路604に入力する。駆動信号発生回路
604は、送波タイミング信号に基づき駆動信号を生じ
る。
図に示すように、送受信部6は送波タイミング(tim
ing)発生回路602を有する。送波タイミング発生
回路602は、送波タイミング信号を周期的に発生して
駆動信号発生回路604に入力する。駆動信号発生回路
604は、送波タイミング信号に基づき駆動信号を生じ
る。
【0037】駆動信号発生回路604は、駆動信号を送
受切換回路606に入力する。送受切換回路606は、
駆動信号を超音波プローブ2の超音波トランスデューサ
200に印加する。超音波トランスデューサ200は、
駆動信号に基づいて超音波ビーム300を発生する。
受切換回路606に入力する。送受切換回路606は、
駆動信号を超音波プローブ2の超音波トランスデューサ
200に印加する。超音波トランスデューサ200は、
駆動信号に基づいて超音波ビーム300を発生する。
【0038】送受切換回路606には、受信回路608
が接続されている。送受切換回路606は、超音波トラ
ンスデューサ200が受波したエコー信号を受信回路6
08に入力する。受信回路608は入力信号に基づいて
エコー受信信号を出力する。
が接続されている。送受切換回路606は、超音波トラ
ンスデューサ200が受波したエコー信号を受信回路6
08に入力する。受信回路608は入力信号に基づいて
エコー受信信号を出力する。
【0039】なお、受信回路608は、送波超音波の基
本波エコーばかりでなく、被検体内での超音波伝搬の非
線形性に基づいて発生する、2次あるいはそれ以上の次
数の高調波エコーまたは2周波信号送波時の差周波エコ
ー等、いわゆるパラメトリックエコーを受信するもので
あって良い。
本波エコーばかりでなく、被検体内での超音波伝搬の非
線形性に基づいて発生する、2次あるいはそれ以上の次
数の高調波エコーまたは2周波信号送波時の差周波エコ
ー等、いわゆるパラメトリックエコーを受信するもので
あって良い。
【0040】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路602が発生する送波タイミング信号により所定
の時間間隔で繰り返し行われ、そのつどエコーの受信が
行われる。超音波の送受信は、超音波トランスデューサ
200をロゼットパターンに沿って移動させながら行わ
れる。これによって、被検体4内の3次元領域について
のエコー収集が行われる。
生回路602が発生する送波タイミング信号により所定
の時間間隔で繰り返し行われ、そのつどエコーの受信が
行われる。超音波の送受信は、超音波トランスデューサ
200をロゼットパターンに沿って移動させながら行わ
れる。これによって、被検体4内の3次元領域について
のエコー収集が行われる。
【0041】送受信部6はエコー処理部8に接続されて
いる。送受信部6は、音線ごとのエコー受信信号をエコ
ー処理部8に入力する。エコー処理部8はエコー受信信
号に基づいて音線ごとの画像データ(data)を形成
する。すなわち、エコー受信信号を対数増幅および包絡
線検波することにより、音線上の個々の反射点でのエコ
ーの強度を表す信号すなわちAスコープ(scope)
信号を得て、このAスコープ信号の各瞬時の振幅をそれ
ぞれ輝度値として画像データを形成する。
いる。送受信部6は、音線ごとのエコー受信信号をエコ
ー処理部8に入力する。エコー処理部8はエコー受信信
号に基づいて音線ごとの画像データ(data)を形成
する。すなわち、エコー受信信号を対数増幅および包絡
線検波することにより、音線上の個々の反射点でのエコ
ーの強度を表す信号すなわちAスコープ(scope)
信号を得て、このAスコープ信号の各瞬時の振幅をそれ
ぞれ輝度値として画像データを形成する。
【0042】エコー処理部8は画像処理部10に接続さ
れている。画像処理部10は、エコー処理部8から入力
される画像データに基づいて画像を生成するものであ
る。画像処理部10のブロック図を図4に示す。
れている。画像処理部10は、エコー処理部8から入力
される画像データに基づいて画像を生成するものであ
る。画像処理部10のブロック図を図4に示す。
【0043】同図に示すように、画像処理部10は入力
画像メモリ102を有する。入力画像メモリ102はエ
コー処理部8から入力された画像データを記憶するもの
である。超音波ビームの走査が3次元的に行われるの
で、入力画像メモリには3次元画像データが記憶され
る。
画像メモリ102を有する。入力画像メモリ102はエ
コー処理部8から入力された画像データを記憶するもの
である。超音波ビームの走査が3次元的に行われるの
で、入力画像メモリには3次元画像データが記憶され
る。
【0044】超音波ビームの3次元走査がロゼットパタ
ーンに沿って行われるので、図13〜19によって説明
したように、ほぼ等角度に開いた複数の花弁状の軌跡に
沿った走査が少しずつ角度をずらして繰り返され、所定
の繰り返し回数(この例では5回)でロゼットパターン
が完結する。
ーンに沿って行われるので、図13〜19によって説明
したように、ほぼ等角度に開いた複数の花弁状の軌跡に
沿った走査が少しずつ角度をずらして繰り返され、所定
の繰り返し回数(この例では5回)でロゼットパターン
が完結する。
【0045】このような走査の特質により、3次元領域
は、上記の繰り返しの1回ごとに全体が大まかに走査さ
れ、そのつど3次元領域についての大まかな画像データ
が得られる。繰り返しの1回あたりの時間は、ロゼット
パターンを完成させる時間、すなわち、3次元領域の全
走査を完了する時間の例えば1/5となる。すなわち、
3次元領域を能率良く走査することができる。。
は、上記の繰り返しの1回ごとに全体が大まかに走査さ
れ、そのつど3次元領域についての大まかな画像データ
が得られる。繰り返しの1回あたりの時間は、ロゼット
パターンを完成させる時間、すなわち、3次元領域の全
走査を完了する時間の例えば1/5となる。すなわち、
3次元領域を能率良く走査することができる。。
【0046】以下、この1回の繰り返しを1サイクル
(cycle)という。1サイクルの時間はロゼットパ
ターン走査時間の1/5となる。したがって1サイクル
の周波数はロゼットパターン走査周波数の5倍なる。こ
の例ではロゼットパターン走査の周波数が10Hzであ
るから、1サイクルの周波数は50Hzとなる。このよ
うにして得た画像データが入力画像メモリ102に記憶
される。
(cycle)という。1サイクルの時間はロゼットパ
ターン走査時間の1/5となる。したがって1サイクル
の周波数はロゼットパターン走査周波数の5倍なる。こ
の例ではロゼットパターン走査の周波数が10Hzであ
るから、1サイクルの周波数は50Hzとなる。このよ
うにして得た画像データが入力画像メモリ102に記憶
される。
【0047】入力画像メモリ102の出力データは相互
相関ユニット104に入力される。相互相関ユニット1
04には、全体画像メモリ106の出力データも入力さ
れる。全体画像メモリ106は、3次元領域を全走査し
て得た3次元画像データが記憶されている。相互相関ユ
ニット104は、2つの入力データに基づき、入力画像
と全体画像の3次元相互相関を求める。相互相関ユニッ
ト104は、例えばDSP(degital sign
al processor)等によって構成される。相
互相関に掛ける入力画像データは、上記の1サイクル分
の画像データが用いられる。全体画像データは、全画像
データのうち、入力画像データの1サイクル分に対応す
る部分およびその近傍の画像データが用いられる。
相関ユニット104に入力される。相互相関ユニット1
04には、全体画像メモリ106の出力データも入力さ
れる。全体画像メモリ106は、3次元領域を全走査し
て得た3次元画像データが記憶されている。相互相関ユ
ニット104は、2つの入力データに基づき、入力画像
と全体画像の3次元相互相関を求める。相互相関ユニッ
ト104は、例えばDSP(degital sign
al processor)等によって構成される。相
互相関に掛ける入力画像データは、上記の1サイクル分
の画像データが用いられる。全体画像データは、全画像
データのうち、入力画像データの1サイクル分に対応す
る部分およびその近傍の画像データが用いられる。
【0048】相互相関ユニット104の出力信号は変位
・変形検出ユニット108に入力される。変位・変形検
出ユニット108は、相互相関ユニット104の出力信
号に基づいて入力画像の変位および変形を求めるもので
ある。変位・変形検出ユニット108は、例えばDSP
等によって構成される。変位・変形検出ユニット108
により、入力画像の平行移動や回転移動の量と方向が求
められる。また、入力画像の伸縮の量と方向が求められ
る。
・変形検出ユニット108に入力される。変位・変形検
出ユニット108は、相互相関ユニット104の出力信
号に基づいて入力画像の変位および変形を求めるもので
ある。変位・変形検出ユニット108は、例えばDSP
等によって構成される。変位・変形検出ユニット108
により、入力画像の平行移動や回転移動の量と方向が求
められる。また、入力画像の伸縮の量と方向が求められ
る。
【0049】変位・変形検出ユニット108の出力信号
は画像補正ユニット110に入力される。画像補正ユニ
ット110には、また、全体画像メモリ106の画像デ
ータが入力される。画像補正ユニット110は、変位・
変形検出ユニット108の出力信号に基づいて全体画像
データを補正する。画像補正ユニット110は、例えば
DSP等によって構成される。画像データの補正に当た
っては、入力画像データから求めた部分的な変位・変形
に基づいて該当する部分を補正するとともに、それを敷
衍して全体画像を補正する。これによって新たな3次元
像が形成される。
は画像補正ユニット110に入力される。画像補正ユニ
ット110には、また、全体画像メモリ106の画像デ
ータが入力される。画像補正ユニット110は、変位・
変形検出ユニット108の出力信号に基づいて全体画像
データを補正する。画像補正ユニット110は、例えば
DSP等によって構成される。画像データの補正に当た
っては、入力画像データから求めた部分的な変位・変形
に基づいて該当する部分を補正するとともに、それを敷
衍して全体画像を補正する。これによって新たな3次元
像が形成される。
【0050】入力画像データは、1サイクルの走査で得
られた3次元領域全体の大まかな画像データであるか
ら、それから求めた変位・変形を画像全体に敷衍して更
新画像を形成することにより、妥当性が高い更新画像を
得ることができる。
られた3次元領域全体の大まかな画像データであるか
ら、それから求めた変位・変形を画像全体に敷衍して更
新画像を形成することにより、妥当性が高い更新画像を
得ることができる。
【0051】画像補正ユニット110の出力画像データ
は出力画像メモリ112に入力される。出力画像メモリ
112の出力データは次段に出力される。出力画像メモ
リ112の出力データは、また、切換器114を通じて
全体画像メモリ106に入力され、新たな全体画像とし
て書き込まれる。
は出力画像メモリ112に入力される。出力画像メモリ
112の出力データは次段に出力される。出力画像メモ
リ112の出力データは、また、切換器114を通じて
全体画像メモリ106に入力され、新たな全体画像とし
て書き込まれる。
【0052】以下、超音波ビーム走査の1サイクルごと
に同様な処理が行われる。なお、全体画像メモリ106
には、切換器114の切り換えにより、エコー処理部8
からの入力画像データを記憶することができるようにな
っている。これは、超音波撮像の初期において、全体画
像メモリ106に入力画像メモリ102と同一の画像デ
ータを書き込むためのものである。
に同様な処理が行われる。なお、全体画像メモリ106
には、切換器114の切り換えにより、エコー処理部8
からの入力画像データを記憶することができるようにな
っている。これは、超音波撮像の初期において、全体画
像メモリ106に入力画像メモリ102と同一の画像デ
ータを書き込むためのものである。
【0053】このような画像処理部10の画像処理によ
り、超音波ビーム走査の1サイクルごとに3次元画像が
更新される。1サイクルの周波数が例えば50Hzであ
るので、機械的な3次元音線走査でありながら、撮像の
フレームレートを50Hzと高速にすることができる。
り、超音波ビーム走査の1サイクルごとに3次元画像が
更新される。1サイクルの周波数が例えば50Hzであ
るので、機械的な3次元音線走査でありながら、撮像の
フレームレートを50Hzと高速にすることができる。
【0054】画像処理部10には表示部12が接続され
ている。表示部12は、画像処理部10から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するものである。
表示部12は、例えばグラフィックディスプレー(gr
aphic display)等によって構成される。
ている。表示部12は、画像処理部10から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するものである。
表示部12は、例えばグラフィックディスプレー(gr
aphic display)等によって構成される。
【0055】以上の、超音波プローブ2、送受信部6、
エコー処理部8、画像処理部10および表示部12には
制御部14が接続されている。制御部14は、それら各
部に制御信号を与えて動作を制御するようになってい
る。また、制御部14には、被制御の各部から各種の報
知信号が入力されるようになっている。制御部14によ
る制御の下で、超音波撮像が遂行される。
エコー処理部8、画像処理部10および表示部12には
制御部14が接続されている。制御部14は、それら各
部に制御信号を与えて動作を制御するようになってい
る。また、制御部14には、被制御の各部から各種の報
知信号が入力されるようになっている。制御部14によ
る制御の下で、超音波撮像が遂行される。
【0056】制御部14には操作部16が接続されてい
る。操作部16は、例えばキーボード(keyboar
d)やその他の操作具を備えた操作パネル(pane
l)で構成される。操作部16は、操作者が制御部14
に所望の指令や情報等を入力するのに用いられる。
る。操作部16は、例えばキーボード(keyboar
d)やその他の操作具を備えた操作パネル(pane
l)で構成される。操作部16は、操作者が制御部14
に所望の指令や情報等を入力するのに用いられる。
【0057】本装置の動作を説明する。操作者は、超音
波プローブ2を被検体4の所望の個所に当接し、操作部
16を操作して撮像を行う。撮像は制御部14による制
御の下で遂行される。
波プローブ2を被検体4の所望の個所に当接し、操作部
16を操作して撮像を行う。撮像は制御部14による制
御の下で遂行される。
【0058】超音波プローブ2と送受信部6により、被
検体4の3次元領域がロゼットパターンに沿って超音波
走査され音線ごとにエコーが受信される。エコー受信信
号に基づきエコー処理部8で画像データが形成され、画
像処理部10に入力される。
検体4の3次元領域がロゼットパターンに沿って超音波
走査され音線ごとにエコーが受信される。エコー受信信
号に基づきエコー処理部8で画像データが形成され、画
像処理部10に入力される。
【0059】画像処理部10では初期状態では切換器1
14が入力画像データ側に切り換えられており、入力画
像データが入力画像メモリ102と全体画像メモリ10
6に共通に入力される。これによって、入力画像メモリ
102と全体画像メモリ106には同一の画像が記憶さ
れる。
14が入力画像データ側に切り換えられており、入力画
像データが入力画像メモリ102と全体画像メモリ10
6に共通に入力される。これによって、入力画像メモリ
102と全体画像メモリ106には同一の画像が記憶さ
れる。
【0060】両メモリに記憶された画像が同一であるこ
とにより、相互相関ユニット104および変位・変形検
出ユニット108では変位・変形が検出されず、このた
め画像補正ユニット110による画像補正は行われな
い。したがって、入力画像がそのまま出力画像メモリ1
12に記憶される。出力画像メモリ112の画像データ
は表示部12に与えられ、可視像として表示される。
とにより、相互相関ユニット104および変位・変形検
出ユニット108では変位・変形が検出されず、このた
め画像補正ユニット110による画像補正は行われな
い。したがって、入力画像がそのまま出力画像メモリ1
12に記憶される。出力画像メモリ112の画像データ
は表示部12に与えられ、可視像として表示される。
【0061】ロゼットパターンに沿った音線走査が少な
くとも1回完結したとき切換器114が出力画像メモリ
112側に切り換えられ、以後その状態が保たれる。こ
れによって、画像処理部10は上述したように音線走査
の1サイクルごとに画像を更新するようになる。したが
って、表示部12に表示される3次元画像は、例えば5
0Hzのフレームレートで更新され、実質的に実時間の
3次元表示象を得ることができる。
くとも1回完結したとき切換器114が出力画像メモリ
112側に切り換えられ、以後その状態が保たれる。こ
れによって、画像処理部10は上述したように音線走査
の1サイクルごとに画像を更新するようになる。したが
って、表示部12に表示される3次元画像は、例えば5
0Hzのフレームレートで更新され、実質的に実時間の
3次元表示象を得ることができる。
【0062】以上は、3次元像を撮像する例であるが、
受信回路608にエコー受信信号を超音波ビーム300
の進行方向の所定の距離でサンプリング(sampli
ng)するレンジゲート(range gate)手段
を設ければ、レンジゲートしたエコー受信信号に基づい
てCモードの断層像を得ることができる。Cモード画像
も高フレームレートで得られることはいうまでもない。
受信回路608にエコー受信信号を超音波ビーム300
の進行方向の所定の距離でサンプリング(sampli
ng)するレンジゲート(range gate)手段
を設ければ、レンジゲートしたエコー受信信号に基づい
てCモードの断層像を得ることができる。Cモード画像
も高フレームレートで得られることはいうまでもない。
【0063】また、超音波トランスデューサ200を単
一の圧電板で構成する代わりに、例えば図5に示すよう
に、複数の超音波トランスデューサ200’の2次元ア
レイ500とし、送受信部6を、図6に示すように、送
波ビームフォーマ(beamformer)604’お
よび受波ビームフォーマ608’を備えたものとして、
電子スキャンにより超音波ビームの局部的な3次元走査
するようにしても良い。
一の圧電板で構成する代わりに、例えば図5に示すよう
に、複数の超音波トランスデューサ200’の2次元ア
レイ500とし、送受信部6を、図6に示すように、送
波ビームフォーマ(beamformer)604’お
よび受波ビームフォーマ608’を備えたものとして、
電子スキャンにより超音波ビームの局部的な3次元走査
するようにしても良い。
【0064】このようにすると、電子スキャンと機械的
なロゼットパターン走査の組み合わせにより、単一の圧
電板の場合よりも音線密度の高い3次元走査、あるい
は、音線密度を同一にした場合はより範囲が広い3次元
走査を行うことができる。
なロゼットパターン走査の組み合わせにより、単一の圧
電板の場合よりも音線密度の高い3次元走査、あるい
は、音線密度を同一にした場合はより範囲が広い3次元
走査を行うことができる。
【0065】また、2次元アレイ500を用いた場合
は、超音波送波を球面波または平面波で行い、エコー受
信信号を個々の超音波トランスデューサ200’ごとに
RF(radio frequency)のままでレン
ジゲートしてメモリし、メモリデータを2次元フーリエ
(Fourier)変換してCモード画像を生成するよ
うにしても良い。これは、電子スキャンによる音線走査
をしないで空間分解能の良いCモード画像を撮像する点
で好ましい。
は、超音波送波を球面波または平面波で行い、エコー受
信信号を個々の超音波トランスデューサ200’ごとに
RF(radio frequency)のままでレン
ジゲートしてメモリし、メモリデータを2次元フーリエ
(Fourier)変換してCモード画像を生成するよ
うにしても良い。これは、電子スキャンによる音線走査
をしないで空間分解能の良いCモード画像を撮像する点
で好ましい。
【0066】また、超音波トランスデューサを複数個用
いる場合は、超音波プローブ2を図7に示すように構成
しても良い。すなわち、同図に示すように、複数の超音
波トランスデューサを備えた超音波送受波器220を走
査機構230でロゼットパターン走査する構成とする。
その他の部分は図2に示した超音波プローブ2と同様で
あり、同一の符号を付す。
いる場合は、超音波プローブ2を図7に示すように構成
しても良い。すなわち、同図に示すように、複数の超音
波トランスデューサを備えた超音波送受波器220を走
査機構230でロゼットパターン走査する構成とする。
その他の部分は図2に示した超音波プローブ2と同様で
あり、同一の符号を付す。
【0067】超音波送受波器220は、例えば図8に平
面図を示すように、複数の超音波トランスデューサ22
2を、円板状の支持部材224に所定のピッチ(pit
ch)pで2次元的に配置して構成される。
面図を示すように、複数の超音波トランスデューサ22
2を、円板状の支持部材224に所定のピッチ(pit
ch)pで2次元的に配置して構成される。
【0068】走査機構230は、例えば図9に示すよう
に、超音波送受波器220が一端に取り付けられた回転
アーム232を有する。回転アーム232は、図におい
て水平なものであり、その下面に超音波送受波器220
の背面が取り付けられる。なお、取り付けには軸受け等
が用いられる。回転アーム232の他端部はモータ23
6の回転軸に取り付けられている。モータ236の回転
軸は超音波ビーム320の方向と平行である。これによ
り、回転アーム232は図における水平な面内で回転す
る。
に、超音波送受波器220が一端に取り付けられた回転
アーム232を有する。回転アーム232は、図におい
て水平なものであり、その下面に超音波送受波器220
の背面が取り付けられる。なお、取り付けには軸受け等
が用いられる。回転アーム232の他端部はモータ23
6の回転軸に取り付けられている。モータ236の回転
軸は超音波ビーム320の方向と平行である。これによ
り、回転アーム232は図における水平な面内で回転す
る。
【0069】モータ236は回転アーム234の一端部
に取り付けられている。回転アーム234は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ236の背面が
取り付けられる。回転アーム234の他端部はモータ2
38の回転軸に取り付けられている。モータ238は、
超音波プローブ2のケーシング210の内側に背面が取
り付けられている。モータ238の回転軸は超音波ビー
ム320の方向と平行である。
に取り付けられている。回転アーム234は、図におい
て水平なものであり、その下面にモータ236の背面が
取り付けられる。回転アーム234の他端部はモータ2
38の回転軸に取り付けられている。モータ238は、
超音波プローブ2のケーシング210の内側に背面が取
り付けられている。モータ238の回転軸は超音波ビー
ム320の方向と平行である。
【0070】これにより、回転アーム234は図におけ
る水平な面内で回転する。モータ236は、回転アーム
234と一緒に回りながら回転アーム232を回転アー
ム234の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ236,238は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム320の中心からモータ236の回転軸までの距
離と、モータ236,238の回転軸間の距離は等しく
なっている。
る水平な面内で回転する。モータ236は、回転アーム
234と一緒に回りながら回転アーム232を回転アー
ム234の回転面とは異なる水平面内で回転させる。モ
ータ236,238は互いに逆方向に回転する。超音波
ビーム320の中心からモータ236の回転軸までの距
離と、モータ236,238の回転軸間の距離は等しく
なっている。
【0071】回転アーム232,234およびモータ2
36,238からなる機構は、図2に示したものと同様
なロゼットパターン発生機構を構成する。ただし、回転
アーム232,234の長さが、図2に示したものより
大幅に短くなっている。回転アーム232,234の長
さは、それらの和が例えば超音波トランスデューサ22
2の配列ピッチpと同等ないしそれをやや上回る程度と
される。
36,238からなる機構は、図2に示したものと同様
なロゼットパターン発生機構を構成する。ただし、回転
アーム232,234の長さが、図2に示したものより
大幅に短くなっている。回転アーム232,234の長
さは、それらの和が例えば超音波トランスデューサ22
2の配列ピッチpと同等ないしそれをやや上回る程度と
される。
【0072】これにより、被検体4の3次元領域が、超
音波トランスデューサ222の超音波ビーム320によ
り、直径の小さなロゼットパターンに沿って走査され
る。同様なロゼットパターン走査が、支持部材220上
の全ての超音波トランスデューサにより一斉に行われ
る。すなわち、複数の超音波トランスデューサは、3次
元領域の一部分ずつを分担してそれぞれロゼットパター
ン走査を行う。
音波トランスデューサ222の超音波ビーム320によ
り、直径の小さなロゼットパターンに沿って走査され
る。同様なロゼットパターン走査が、支持部材220上
の全ての超音波トランスデューサにより一斉に行われ
る。すなわち、複数の超音波トランスデューサは、3次
元領域の一部分ずつを分担してそれぞれロゼットパター
ン走査を行う。
【0073】なお、このような超音波プローブを用いる
場合は、送受信部6は、駆動信号発生回路および受信回
路を個々の超音波トランスデューサにごとに持つものを
用いる。これによって、複数の超音波トランスデューサ
に対応した複数の音線によるロゼットスキャンを行うこ
とができる。
場合は、送受信部6は、駆動信号発生回路および受信回
路を個々の超音波トランスデューサにごとに持つものを
用いる。これによって、複数の超音波トランスデューサ
に対応した複数の音線によるロゼットスキャンを行うこ
とができる。
【0074】このような装置は、図2に示した超音波プ
ローブを用いるものよりもロゼットパターンの軌跡に沿
って音線密度の高い走査を行う点で好ましい。あるい
は、ロゼットパターンの軌跡に沿う音線密度を同程度と
した場合は、より広い範囲を走査する点で好ましい。
ローブを用いるものよりもロゼットパターンの軌跡に沿
って音線密度の高い走査を行う点で好ましい。あるい
は、ロゼットパターンの軌跡に沿う音線密度を同程度と
した場合は、より広い範囲を走査する点で好ましい。
【0075】機械的な音線走査は、必ずしもロゼットパ
ターンに限らず例えばスパイラル(spiral)パタ
ーンとしても良い。すなわち、図10に模式的に示すよ
うに、渦巻き状の軌跡Aに沿って1サイクルのスパイラ
ルスキャンを行い、次のサイクルでは開始点をずらした
軌跡Bに沿ってスパイラルスキャンを行う、という順序
で、例えば図11に示すように8サイクルのスパイラル
スキャンにより撮像対象の3次元領域を走査する。
ターンに限らず例えばスパイラル(spiral)パタ
ーンとしても良い。すなわち、図10に模式的に示すよ
うに、渦巻き状の軌跡Aに沿って1サイクルのスパイラ
ルスキャンを行い、次のサイクルでは開始点をずらした
軌跡Bに沿ってスパイラルスキャンを行う、という順序
で、例えば図11に示すように8サイクルのスパイラル
スキャンにより撮像対象の3次元領域を走査する。
【0076】このようにしても、1サイクルの走査で3
次元領域を大まかに走査することができるという点で
は、ロゼットパターン走査と同様であり、同様な効果を
得ることができる。
次元領域を大まかに走査することができるという点で
は、ロゼットパターン走査と同様であり、同様な効果を
得ることができる。
【0077】このようなスパイラルスキャンを可能にす
る走査機構の一例の模式的構成を図12に示す。同図に
示すように、走査機構は、一対の駆動板252,254
を有する。駆動板252,254はそれぞれ互いに垂直
な方向に形成されたスリット256,258を有する。
これら両スリットを通る軸260が設けられ、この軸2
60の一端に超音波トランスデューサ200の背面が取
り付けられる。駆動板252,254は、それぞれのス
リット256,258の方向とは垂直な方向にそれぞれ
往復可能になっている。なお、超音波トランスデューサ
200は、前述の2次元アレイ500または超音波送受
波器220で置き換えるようにしても良い。
る走査機構の一例の模式的構成を図12に示す。同図に
示すように、走査機構は、一対の駆動板252,254
を有する。駆動板252,254はそれぞれ互いに垂直
な方向に形成されたスリット256,258を有する。
これら両スリットを通る軸260が設けられ、この軸2
60の一端に超音波トランスデューサ200の背面が取
り付けられる。駆動板252,254は、それぞれのス
リット256,258の方向とは垂直な方向にそれぞれ
往復可能になっている。なお、超音波トランスデューサ
200は、前述の2次元アレイ500または超音波送受
波器220で置き換えるようにしても良い。
【0078】このような機構において、駆動板252,
254に、位相が互いに90度異なる減衰振動を行わせ
るとことにより、超音波トランスデューサ200をスパ
イラルパターンに沿って運動させることができる。そし
て、スパイラルスキャンの1サイクルごとに駆動のタイ
ミングを所定時間ずつずらすことにより、軌跡の異なる
複数のスパイラルスキャンを順次行わせることができ
る。なお、減衰振動の代わりに拡大振動を行わせるよう
にしても良いのはいうまでもない。
254に、位相が互いに90度異なる減衰振動を行わせ
るとことにより、超音波トランスデューサ200をスパ
イラルパターンに沿って運動させることができる。そし
て、スパイラルスキャンの1サイクルごとに駆動のタイ
ミングを所定時間ずつずらすことにより、軌跡の異なる
複数のスパイラルスキャンを順次行わせることができ
る。なお、減衰振動の代わりに拡大振動を行わせるよう
にしても良いのはいうまでもない。
【0079】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、超音波ビームの3次元走査を能率良く行う超音波
ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および
装置を実現することができる。
れば、超音波ビームの3次元走査を能率良く行う超音波
ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および
装置を実現することができる。
【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。
である。
【図2】図1に示した装置における超音波プローブの模
式図である。
式図である。
【図3】図1に示した装置における送受信部のブロック
図である。
図である。
【図4】図1に示した装置における画像処理部のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図5】超音波トランスデューサの2次元アレイの模式
図である。
図である。
【図6】図1に示した装置における送受信部のブロック
図である。
図である。
【図7】図1に示した装置における超音波プローブの模
式図である。
式図である。
【図8】図7に示した超音波プローブにおける超音波送
受信器の模式図である。
受信器の模式図である。
【図9】図7に示した超音波プローブにおける走査機構
の模式図である。
の模式図である。
【図10】スパイラルスキャンの模式図である。
【図11】スパイラルスキャンの模式図である。
【図12】スパイラルスキャン機構の模式図である。
【図13】ロゼットパターン走査機構の原理図である。
【図14】ロゼットパターンの一例を示す図である。
【図15】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
る。
【図16】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
る。
【図17】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
る。
【図18】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
る。
【図19】ロゼットパターンの形成過程を示す図であ
る。
る。
【図20】ロゼットパターンの一例を示す図である。
2 超音波プローブ 4 被検体 6 送受信部 8 エコー処理部 10 画像処理部 12 表示部 14 制御部 16 操作部 102 入力画像メモリ 104 相互相関ユニット 106 全体画像メモリ 108 変位・変形検出ユニット 110 画像補正ユニット 112 出力画像メモリ 200 超音波トランスデューサ 202,204 回転アーム 206,208 モータ 300 超音波ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 BA03 DA03 DB02 DB03 DB12 DB14 EA00 EA09 GA01 GB02 GB16 GB17 GB23 GB35 GE02 GF00 GF01 GG00 GG01 GG12 GG15 GG21 GG25 GG36 GH07 GH08 GH09 GH11 4C301 AA02 BB13 BB22 BB28 BB29 CC06 EE10 EE20 GA01 GB09 GB10 GB14 GB20 GB36 GC02 GC15 GC17 HH52 HH60 JB06 JB07 JB11 JB28 JB34 JC20 KK07 KK17 LL02 LL03 5J083 AA02 AB12 AC07 AC30 AD13 AE08 BA01 BD08 BD11 BD12 BE10 CA01 CA12 CA13 EA15 EA18 EB03 EB05
Claims (6)
- 【請求項1】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンを
形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴と
する超音波ビーム走査方法。 - 【請求項2】 3次元領域を超音波ビームで走査するに
当たり、 超音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターン
を形成するように超音波ビームを走査する、ことを特徴
とする超音波ビーム走査方法。 - 【請求項3】 3次元領域を超音波ビームで走査する超
音波ビーム走査装置であって、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンを
形成するように超音波ビームを走査する超音波ビーム走
査手段、を具備することを特徴とする超音波ビーム走査
装置。 - 【請求項4】 3次元領域を超音波ビームで走査する超
音波ビーム走査装置であって、 超音波ビームを横切る面での軌跡がスパイラルパターン
を形成するように超音波ビームを走査する超音波ビーム
走査手段、を具備することを特徴とする超音波ビーム走
査装置。 - 【請求項5】 3次元領域を超音波ビームで走査して得
たエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像方法であ
って、 前記3次元領域における超音波ビームの走査は、超音波
ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンおよびス
パイラルパターンのうちのいずれか一方を形成するよう
に行う、ことを特徴とする超音波撮像方法。 - 【請求項6】 3次元領域を超音波ビームで走査して得
たエコーに基づいて画像を生成する超音波撮像装置であ
って、 超音波ビームを横切る面での軌跡がロゼットパターンお
よびスパイラルパターンのうちのいずれか一方を形成す
るように前記3次元領域における超音波ビームの走査を
行う超音波ビーム走査手段、を具備することを特徴とす
る超音波撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10328149A JP2000152932A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 超音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10328149A JP2000152932A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 超音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000152932A true JP2000152932A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18207042
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10328149A Pending JP2000152932A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 超音波ビーム走査方法および装置並びに超音波撮像方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000152932A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012125560A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Palo Alto Research Center Inc | 薄膜トランジスタバックプレーンを用いた超音波撮像 |
JP2015083219A (ja) * | 2015-01-08 | 2015-04-30 | キヤノン株式会社 | 被検体情報取得装置および被検体情報取得装置の制御方法 |
JP2016529061A (ja) * | 2013-09-04 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
JP2016209726A (ja) * | 2016-09-20 | 2016-12-15 | キヤノン株式会社 | 生体情報取得装置 |
CN112230224A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-15 | 北京信息科技大学 | 一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置 |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10328149A patent/JP2000152932A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012125560A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Palo Alto Research Center Inc | 薄膜トランジスタバックプレーンを用いた超音波撮像 |
JP2016529061A (ja) * | 2013-09-04 | 2016-09-23 | キヤノン株式会社 | 光音響装置 |
JP2015083219A (ja) * | 2015-01-08 | 2015-04-30 | キヤノン株式会社 | 被検体情報取得装置および被検体情報取得装置の制御方法 |
JP2016209726A (ja) * | 2016-09-20 | 2016-12-15 | キヤノン株式会社 | 生体情報取得装置 |
CN112230224A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-15 | 北京信息科技大学 | 一种镁合金加工用超声汇聚探测定位装置 |
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