JP2005110934A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モードごとに異なる駆動波形に対して所定の送信電圧を過不足なく適切に制御することで、送信電圧の高いモードの感度低下を簡易に回避できる、小型で安価な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 間引き制御部５が、送信停止部４に対して、送信電圧が高いＢモードでは送信停止を行わず全チャンネルから送信させ、送信電圧が低いＤモードや２次元ドプラモードでは間引き制御を行うことにより、後者のモードでの送信電圧を高めても送信パワーが抑えられるようになり、Ｂモードの送信電圧も高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複合モードにおける診断画像の感度を改善した超音波診断装置に関するものである。

超音波診断装置では、Ｂモード、Ｍモード、ドプラモード（以下、Ｄモードと称する）、２次元ドプラモードと呼ばれるモードを組み合わせて用いることが多い。このとき、超音波発生手段が生体に接する部分の表面温度や生体に対して所定の音響レベルを超えることが無いよう、送信出力は制御される。また、モードごとに決められた駆動波形の周波数と振幅と波数を用いて送信が行われる。したがって、モードごとやその他必要に応じて異なる駆動波形に対して所定の送信出力を過不足なく適切に制御している。

図４は、従来の超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図４において、超音波発生部１は、複数個の超音波送受信素子（振動子）からなり被検体への超音波信号を送受信する。素子選択部２は、超音波発生部１の複数個の超音波送受信素子のうち送受信する開口のチャンネルを選択する。素子選択部２は、スイッチ制御部８により制御され、スイッチ制御部８は、走査制御部７が発生する音響走査線番号（ＳＬＮ）と、リニア走査やコンベックス走査、セクタ走査などを表す走査方法選択情報（ＳＳＥＬ）とに基づいて、素子選択部２を介して、超音波発生部１の複数個の超音波送受信素子を選択し開口位置を決定する。

遅延パルス発生部９は、走査制御部７が発生するトリガパルス（ＴＲ）に同期して、走査制御部７が発生する音響走査線番号（ＳＬＮ）と、走査方法選択情報ＳＳＥＬと、発生する送信信号のモードを表すモード情報（ＭＯＤＥ）とに基づいて、送信信号のフォーカス距離、偏向角により遅延時間を与え、モード毎に異なる周波数や波数の送信波形を発生する。駆動部３は、遅延パルス発生部９からの波形を増幅して超音波発生部１を駆動する。送信電源部６は、走査制御部７が発生するモード情報ＭＯＤＥに基づいて、駆動部３が発生する駆動波形の振幅を決定する。超音波発生部１から送信されて被検体内で反射し超音波発生部１で受信された超音波信号は、プリアンプ１０で増幅され以降の処理で診断画像となる。

遅延パルス発生部９は、モード毎に異なる周波数や波数の送信波形を発生するが、分解能を重視するＢモードなどでは少ない波数で振幅のピークが高い波形が使われ、反対に感度を重視するＤモードや２次元ドプラモードでは波数を多くして振幅を抑えるため、送信電源６はそれぞれのモードに対応する電圧を発生する。

しかし、複合モードでは送信ごとにモードを切り換えるため、例えばＢモードとＤモードの組み合わせでは、送信出力を規定内に抑える必要があり、送信電圧の高いモードと低いモードを瞬時に切り換えるのは難しい。従って、簡易的な方法では、送信パワーを規定内に抑えるためには、送信電源６の電圧は送信振幅の低いＤモードの電圧に固定され、この電圧でＢモードの送信も行われることになる。
特開２００１−０８７２６３号公報 特開平０８―０２８０６７４号公報

しかしながら、上記従来の超音波診断装置においては、複合モードのうちモードの低い送信電圧に合わせて送信電圧の高いモードの送信も行われるので、Ｄドプラモードや２次元ドプラモードとＢモードとが複合するモードでは、Ｂモードの送信が不十分となり感度が低下する。また、送信電圧を高速に切り換えることにより上記問題は解決できるが、送信電源部６が大型化し、高価なるという問題を有していた。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、モードごとに異なる駆動波形に対して所定の送信電圧を過不足なく適切に制御し、送信電圧の高いモードの感度低下を簡易に回避できる、小型で安価な超音波診断装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の超音波診断装置は、複数（Ｎ）個の超音波送受信素子からなる超音波発生手段と、超音波発生手段を駆動する複数個の駆動手段と、複数個の駆動手段からの駆動波形を停止させるための複数個の送信停止手段と、複数個の送信停止手段を個別またはグループ毎に停止制御する間引き制御手段とを備えた構成を有している。

この構成により、モードごとに異なる駆動波形に対して、送信電圧の低いモードの送信チャンネルを間引いて停止し送信電圧を上げることにより、感度低下を簡易に回避できる。

また、前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の超音波診断装置は、複数（Ｎ）個の超音波送受信素子からなる超音波発生手段と、超音波発生手段を駆動する複数個の駆動手段と、複数個の駆動手段からの駆動波形を停止させるための複数個の送信停止手段と、Ｂモード、Ｄモードや２次元ドプラモードなどの各種モードを組み合わせる複合モードの動作時において、複数個の送信停止手段に対して、送信レベルが相対的に高いモードの送信時には送信停止は行わず、送信レベルが低いモードでは個別またはグループ毎に停止制御する間引き制御手段とを備えた構成を有している。

この構成により、複合モードでリアルタイムに、異なる駆動波形に対して、送信電圧の低いモードの送信チャンネルを間引いて停止し送信電圧を上げることにより、電圧の高いモードの感度低下を簡易に回避できる。

また、上記第１および第２の超音波診断装置において、間引き制御手段は、送信停止手段に対して、順次並んだＮ個の超音波送受信素子のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する構成を有している。

この構成により、簡単な構成と制御により、リニア走査やコンベックス走査時において、間引きの位置を走査に同調させることができる。

また、上記第１および第２の超音波診断装置において、間引き制御手段は、送信停止手段に対して、順次並んだＮ個の超音波送受信素子の前半のＮ／２個のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御し、Ｎ個の超音波送受信素子の後半のＮ／２個のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する構成を有している。

この構成により、簡単な構成と制御により、リニア走査やコンベックス走査時においては、間引きの位置を走査に同調させることができ、さらに電子セクタ走査時においても、複数個の超音波送受信素子のうち、送信を間引くチャンネルを開口中心に対して対称に配置できる。

本発明によれば、モードごとに異なる駆動波形に対して所定の送信電圧を過不足なく適切に制御することで、送信電圧の高いモードの感度低下を簡易に回避できる、小型で安価な超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図１において、従来例の説明で参照した図４と構成および機能が同じ部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態が従来例と異なるのは、図１に示すように、遅延パルス発生部９が駆動部３に与える波形を遮断する送信停止部４（複数の送信停止手段）と、チャンネルをグループ化して送信停止部４を制御する間引制御部５（間引き制御手段）とを追加し、送信電源部６にはモード情報ＭＯＤＥが入力されず、単一の電圧が送信電源部６から駆動部３に供給される点にある。

次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作について、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを参照して説明する。

図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、図１の構成によりリニアやコンベックス等の電子直線走査の場合で、図２Ａから図２Ｃにかけて順次音響走査線が移動して行く動作を例示した要部構成図である。なお、図示しない構成は図１と同一であり動作の説明上重要でない構成は省略している。

図２Ａは、開口の中心を振動子Ｙ２３に設定した場合を例示している。図２Ａにおいて、間引き制御部５は、遅延パルス発生部９からの送信波形のうち駆動部３の偶数番目のチャンネルにのみ送信波形が供給されるよう、送信停止部４のスイッチＳ０、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４をオンに制御し、送信停止部４のスイッチＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５をオフに制御する。また、素子選択部２は、振動子Ｙ１６からＹ３０までを選択する。

図２Ｂは、走査線が図２Ａの状態から一つ進んで振動子Ｙ２４が開口中心となった場合を例示している。図２Ｂにおいて、間引き制御部５は、図２Ａの状態とは逆に、遅延パルス発生部９からの送信波形のうち駆動部３の奇数番目のチャンネルにのみ送信波形が供給されるよう、送信停止部４のスイッチＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５をオンに制御し、送信停止部４のスイッチＳ０、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４をオフに制御する。また、素子選択部２は、振動子Ｙ１７からＹ３１までを選択する。

図２Ｃは、走査線が図２Ｂの状態から一つ進んで振動子Ｙ２５が開口中心となった場合を例示している。図２Ｃにおいて、間引き制御部５は、図２Ａの状態と同様に、遅延パルス発生部９からの送信波形のうち駆動部３の偶数番目のチャンネルにのみ送信波形が供給されるよう、送信停止部４のスイッチＳ０、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４をオンに制御し、送信停止部４のスイッチＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５をオフに制御する。また、素子選択部２は、振動子Ｙ１８からＹ３２までを選択する。

以上のように、本実施の形態によれば、送信電源部６により送信振幅を可変することなく、超音波発生部１から送出される超音波の音響出力を制御でき、かつ、方位分解能の大きな劣化もない。

また、間引き制御部５は、送信停止部４に対して、順次並んだＮ個（図２Ａ〜図２ＣではＮ＝１５個）の超音波送受信素子のうちｎ個（図２Ａ〜図２Ｃではｎ＝２個）間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する構成を有している。この構成によれば、簡単な構成と制御で、リニア走査やコンベックス走査時において、間引きの位置を走査に同調させることができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、図１の構成によりセクタ電子走査を行う場合の動作を例示した要部構成図である。なお、図示しない構成は図１と同一であり動作の説明上重要でない構成は省略している。セクタ走査方式でも図１と構成は同一であるが、間引き制御部５による制御パターンが図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃの場合と異なる。

セクタ走査方式では開口を移動させないため、素子選択部２が選択する振動子は固定される。そして、図示するような開口中心対称に斜線で示したチャンネルから送信するため、間引き制御部５は、素子選択部２のスイッチを開口中心（振動子Ｙ２３とＹ２４の間）から前半と後半に分けて、それぞれの偶数チャンネルと奇数チャンネルを組にして制御する。これにより、間引かれるチャンネルは開口中心から対称となる。

間引かれるチャンネルは、図３Ａに示すように、前半の偶数チャンネルの振動子Ｙ１６、Ｙ１８、Ｙ２０、Ｙ２２、後半の奇数チャンネルのＹ２５、Ｙ２７、Ｙ２９、Ｙ３１、または図３Ｂに示すように、前半の奇数チャンネルの振動子Ｙ１７、Ｙ１９、Ｙ２１、Ｙ２３、後半の偶数チャンネルのＹ２４、Ｙ２６、Ｙ２８、Ｙ３０のどちらでもよい。

以上のように、本実施の形態では、間引き制御部５は、送信停止部４に対して、順次並んだＮ個（図３Ａおよび図３ＢではＮ＝１６個）の超音波送受信素子の前半のＮ／２個（＝８個）のうちｎ個（図３Ａおよび図３Ｂではｎ＝２個）間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御し、後半のＮ／２個のうちｎ個（図３Ａおよび図３Ｂではｎ＝２個）間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する構成を有している。

この構成によれば、簡単な構成と制御で、リニア走査やコンベックス走査時においては間引きの位置を走査に同調させることができ、さらに電子セクタ走査時においても複数個の超音波送受信素子のうち、送信を間引くチャンネルを開口中心に対して対称に配置できる。

なお、本実施の形態では、モード情報ＭＯＤＥを使用して間引き制御部５の制御を行うが、送信電圧が高いＢモードでは送信停止は行わず、全チャンネルから送信させ、送信電圧が低いＤモードや２次元ドプラモードでは図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃや、図３Ａおよび図３Ｂに示す制御を行うことにより、後者のモードでの送信電圧を高めても送信パワーが抑えられるようになり、Ｂモードの送信電圧も高められ感度劣化が抑えられる。

本発明の一実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図 図１の構成によりリニアやコンベックス等の電子直線走査を行う場合の動作を例示した要部構成図 図１の構成によりリニアやコンベックス等の電子直線走査を行う場合で、走査線が図２Ａの状態から１つ進んだ動作例を示した要部構成図 図１の構成によりリニアやコンベックス等の電子直線走査を行う場合で、走査線が図２Ｂの状態から１つ進んだ動作例を示した要部構成図 図１の構成によりセクタ走査を行う場合の動作例を示した要部構成図 図１の構成によりセクタ走査を行う場合の他の動作例を示した要部構成図 従来の超音波診断装置の構成例を示すブロック図

符号の説明

１ 超音波発生部（超音波発生手段）
２ 素子選択部
３ 駆動部（複数個の駆動手段）
４ 送信停止部（複数個の送信停止手段）
５ 間引き制御部（間引き制御手段）
６ 送信電源部
７ 走査制御部
８ スイッチ制御部
９ 遅延パルス発生部
１０ プリアンプ

Claims (4)

1. 複数個の超音波送受信素子からなる超音波発生手段と、
   前記超音波発生手段を駆動する複数個の駆動手段と、
   前記複数個の駆動手段からの駆動波形を停止させるための複数個の送信停止手段と、
   前記複数個の送信停止手段を個別またはグループ毎に停止制御する間引き制御手段とを備えた超音波診断装置。
2. 複数個の超音波送受信素子からなる超音波発生手段と、
   前記超音波発生手段を駆動する複数個の駆動手段と、
   前記複数個の駆動手段からの駆動波形を停止させるための複数個の送信停止手段と、
   各種モードを組み合わせる複合モードの動作時において、前記複数個の送信停止手段に対して、送信レベルが相対的に高いモードの送信時には送信停止は行わず、送信レベルが低いモードでは個別またはグループ毎に停止制御する間引き制御手段とを備えた超音波診断装置。
3. 前記間引き制御手段は、前記送信停止手段に対して、順次並んだＮ個の超音波送受信素子のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する請求項１または２記載の超音波診断装置。
4. 前記間引制御手段は、前記送信停止手段に対して、順次並んだＮ個の超音波送受信素子の前半のＮ／２個のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御し、前記Ｎ個の超音波送受信素子の後半のＮ／２個のうちｎ個間隔の素子への駆動波形を一括して停止制御する請求項１または２記載の超音波診断装置。

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