JP2007275272A - Ultrasonographic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に超音波ビームの走査面を偏向させる超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that deflects a scanning plane of an ultrasonic beam.
超音波ビームを走査させて走査面を形成して被検体の組織などに関する断層画像を形成する超音波診断装置が知られている。つまり、超音波ビームを平面内で走査することによりその平面(走査面)内からエコーデータを取得し、取得したエコーデータに基づいて断層画像を形成する装置である。こうして得られた断層画像により、例えば組織内部の性状を視覚的に診断することが可能になる。 2. Description of the Related Art There is known an ultrasonic diagnostic apparatus that scans an ultrasonic beam to form a scanning surface to form a tomographic image relating to a tissue of a subject. That is, it is an apparatus that acquires echo data from within a plane (scanning plane) by scanning an ultrasonic beam in the plane, and forms a tomographic image based on the acquired echo data. The tomographic image thus obtained makes it possible to visually diagnose, for example, the properties inside the tissue.
さらに、走査面の角度を調整する偏向機能も知られている。例えば特許文献1には、ベルトやモータなどの機械構成によって振動子の方向を変化させて走査面を偏向させる超音波プローブが記載されている。これにより、走査面の角度を微調整するなどして所望の角度の断層画像を形成することが可能になる。 Furthermore, a deflection function for adjusting the angle of the scanning plane is also known. For example, Patent Document 1 describes an ultrasonic probe that deflects a scanning surface by changing the direction of a vibrator by a mechanical configuration such as a belt or a motor. As a result, a tomographic image having a desired angle can be formed by finely adjusting the angle of the scanning plane.
走査面を偏向させる機能を備えた超音波プローブや超音波診断装置では、超音波プローブの操作性、走査面の偏向状態をユーザに知らせる手法、超音波ビームの制御手法などの面において改良の余地が残されていた。 In the ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus having the function of deflecting the scanning surface, there is room for improvement in aspects such as the operability of the ultrasonic probe, the method of informing the user of the deflection state of the scanning surface, and the control method of the ultrasonic beam. Was left.
例えば、特許文献1に記載の超音波プローブは、ベルトやモータなどの機械構成を備えているためプローブが大きくなり、プローブの操作性の面で問題があった。また、特許文献2には、被検体である生体と表示断面との位置の対応関係を表示する機能が開示されている。しかし、超音波プローブと表示断面の位置関係、つまり超音波プローブと走査面の位置関係を表示するものではない。 For example, since the ultrasonic probe described in Patent Document 1 has a mechanical configuration such as a belt and a motor, the probe becomes large, and there is a problem in terms of operability of the probe. Patent Document 2 discloses a function for displaying a correspondence relationship between a living body as a subject and a display section. However, the positional relationship between the ultrasonic probe and the display section, that is, the positional relationship between the ultrasonic probe and the scanning plane is not displayed.
また、超音波ビームの制御に関して、本願発明者は、特許文献3において、超音波ビームのステアリング制御と超音波ビームのフォーカス制御を分離した遅延制御の新しい方式を提案している。その一方において、本願発明者は、走査面を偏向させる場合の超音波ビームの制御についても研究を重ねてきた。 Regarding the control of the ultrasonic beam, the inventor of the present application has proposed a new delay control method in which the steering control of the ultrasonic beam and the focus control of the ultrasonic beam are separated in Patent Document 3. On the other hand, the inventor of the present application has also studied the control of the ultrasonic beam when the scanning surface is deflected.
本発明は、上記のような背景において成されたものであり、その目的は、超音波ビームの走査面を偏向させるための改良技術を提供することにある。 The present invention has been made in the background as described above, and an object thereof is to provide an improved technique for deflecting the scanning surface of an ultrasonic beam.
前記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、プローブと装置本体を有する超音波診断装置であって、前記プローブは、二次元的に配列された複数の振動素子と、複数の振動素子によって形成される超音波ビームの走査面の偏向角度を電子的に制御する偏向処理部とを備え、前記装置本体は、走査面内で超音波ビームを電子的に走査させる走査処理部と、超音波ビームを走査させることによって走査面内から得られるエコー信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a preferred aspect of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus having a probe and an apparatus main body, and the probe includes a plurality of vibrations arranged two-dimensionally. And a deflection processing unit that electronically controls the deflection angle of the scanning surface of the ultrasonic beam formed by the plurality of vibration elements, and the apparatus body electronically scans the ultrasonic beam within the scanning surface. And an image forming unit that forms an ultrasonic image based on an echo signal obtained from the scanning plane by scanning the ultrasonic beam.
この態様によれば、走査面の偏向角度が電子的に制御されるため、プローブ内に走査面を偏向させるためのモータなどの機械構成を設けなくてもよい。そのため、モータなどの機械構成を設ける場合に比べてプローブを小型化することができる。また、前記態様では、プローブの偏向処理部によって走査面の偏向角度が制御されるため、装置本体が偏向制御を行わなくてもよい。これにより、例えば、偏向制御機能を備えていない装置本体と偏向処理部を備えたプローブとを組み合わせて、本発明に係る超音波診断装置を実現することができる。 According to this aspect, since the deflection angle of the scanning surface is electronically controlled, it is not necessary to provide a mechanical configuration such as a motor for deflecting the scanning surface in the probe. Therefore, the probe can be reduced in size compared with the case where a mechanical configuration such as a motor is provided. In the above aspect, since the deflection angle of the scanning surface is controlled by the deflection processing unit of the probe, the apparatus main body does not need to perform the deflection control. Thereby, for example, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can be realized by combining the apparatus main body not provided with the deflection control function and the probe provided with the deflection processing unit.
望ましい態様において、前記プローブは、走査面の偏向角度を設定するための操作デバイスをさらに備え、前記偏向処理部は、操作デバイスを介して受け付けたユーザ操作に応じて走査面の偏向角度を設定することを特徴とする。望ましい態様において、前記プローブから前記装置本体に走査面の偏向角度情報が伝送され、前記画像形成部は、伝送された偏向角度情報に基づいて、プローブに対する走査面の偏向角度を視覚的に表現した走査面画像を形成することを特徴とする。この態様によれば、プローブに対する走査面の偏向角度が視覚的に表現されるため、プローブと走査面の位置関係を操作者が容易に把握することが可能になる。 In a desirable aspect, the probe further includes an operation device for setting a deflection angle of the scanning plane, and the deflection processing unit sets the deflection angle of the scanning plane in accordance with a user operation received via the operation device. It is characterized by that. In a desirable mode, deflection angle information of a scanning surface is transmitted from the probe to the apparatus main body, and the image forming unit visually represents the deflection angle of the scanning surface with respect to the probe based on the transmitted deflection angle information. A scan plane image is formed. According to this aspect, since the deflection angle of the scanning surface with respect to the probe is visually expressed, the operator can easily grasp the positional relationship between the probe and the scanning surface.
望ましい態様において、前記複数の振動素子は、エレベーション方向に沿って一列に並べられた所定個数の振動素子からなる振動素子列を単位として、エレベーション方向に対して略垂直なアジマス方向に沿って複数の振動素子列を並べることによって二次元的に配列され、前記偏向処理部は、複数の振動素子列の各々に対応した複数の偏向処理ユニットを含み、各偏向処理ユニットが対応する振動素子列を制御することにより、走査面をエレベーション方向に偏向させることを特徴とする。望ましい態様において、前記走査処理部は、前記複数の偏向処理ユニットを各偏向処理ユニットに応じた遅延量に基づいて制御することにより、超音波ビームをアジマス方向に走査させることを特徴とする。 In a preferred aspect, the plurality of vibration elements are arranged along a azimuth direction substantially perpendicular to the elevation direction, with a vibration element row including a predetermined number of vibration elements arranged in a line along the elevation direction as a unit. Arranged two-dimensionally by arranging a plurality of vibration element arrays, and the deflection processing unit includes a plurality of deflection processing units corresponding to each of the plurality of vibration element arrays, and each of the deflection processing units corresponds to each vibration element array. By controlling this, the scanning plane is deflected in the elevation direction. In a preferred aspect, the scanning processing unit scans the ultrasonic beam in the azimuth direction by controlling the plurality of deflection processing units based on a delay amount corresponding to each deflection processing unit.
また、前記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波プローブは、二次元的に配列された複数の振動素子と、複数の振動素子によって形成される超音波ビームの走査面の偏向角度を電子的に制御する偏向処理部とを備え、偏向処理部によって偏向角度が設定される走査面内において、装置本体による走査制御に基づいて超音波ビームを電子的に走査させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrasonic probe according to a preferred aspect of the present invention includes a plurality of vibration elements arranged two-dimensionally and a scanning surface of an ultrasonic beam formed by the plurality of vibration elements. A deflection processing unit for electronically controlling the deflection angle of the apparatus, and scanning the ultrasonic beam electronically based on scanning control by the apparatus main body within a scanning plane in which the deflection angle is set by the deflection processing unit. Features.
本発明により、超音波ビームの走査面を偏向させるための改良技術が提供される。これにより、例えばプローブを小型化してプローブの操作性を向上させることが可能になる。また、例えばプローブと走査面の位置関係を容易に把握することが可能になる。また、例えば装置本体に偏向制御機能を設けない装置構成を実現できる。 The present invention provides an improved technique for deflecting the scanning surface of an ultrasonic beam. Thereby, for example, the probe can be downsized to improve the operability of the probe. Further, for example, the positional relationship between the probe and the scanning surface can be easily grasped. In addition, for example, a device configuration in which the device main body is not provided with a deflection control function can be realized.
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示す機能ブロック図である。図1の超音波診断装置は、プローブ100と装置本体200で構成されており、さらに、プローブ100がプローブヘッド100Aとプローブコネクタ100Bで構成されている。プローブヘッド100Aとプローブコネクタ100Bは、例えば、プローブケーブルを介して互いに電気的に接続される。そして、プローブコネクタ100Bが、例えば、装置本体200の図示しないコネクタ取り付け部に直接的に接続される。なお、プローブヘッド100Aとプローブコネクタ100Bを互いに無線接続してプローブケーブルを排除した構成を採用してもよい。 FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration thereof. The ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 includes a probe 100 and an apparatus main body 200, and the probe 100 includes a probe head 100A and a probe connector 100B. The probe head 100A and the probe connector 100B are electrically connected to each other via, for example, a probe cable. The probe connector 100B is directly connected to, for example, a connector mounting portion (not shown) of the apparatus main body 200. A configuration in which the probe head 100A and the probe connector 100B are wirelessly connected to each other and the probe cable is eliminated may be employed.
プローブヘッド100Aは、被検体に対して超音波を送受波する複数の振動素子を備えている。複数の振動素子は二次元的に配列されている。つまり、エレベーション方向に沿って一列に並べられた所定個数の振動素子(図2参照)からなる振動素子列110を単位として、エレベーション方向に対して垂直なアジマス方向に沿って複数の振動素子列110が並べられている。例えば、エレベーション方向に沿って20〜30個の振動素子が一列に並べられて各振動素子列110が形成され、さらに、アジマス方向に沿って128列の振動素子列110が並べられる。 The probe head 100A includes a plurality of vibration elements that transmit and receive ultrasonic waves to and from the subject. The plurality of vibration elements are arranged two-dimensionally. That is, a plurality of vibration elements along the azimuth direction perpendicular to the elevation direction, with the vibration element array 110 including a predetermined number of vibration elements (see FIG. 2) arranged in a line along the elevation direction as a unit. A column 110 is arranged. For example, 20 to 30 vibration elements are arranged in a line along the elevation direction to form each vibration element line 110, and 128 vibration element lines 110 are arranged along the azimuth direction.
複数の振動素子列110の各々に対応して、プローブコネクタ100B内に複数の偏向処理ユニット130が設けられている。各偏向処理ユニット130は、それに対応する振動素子列110内の複数の振動素子を電子的に制御する。つまり、各振動素子に対して駆動信号を供給して超音波を送波させ、また、各振動素子から超音波の受波結果であるエコー信号を取得する。各偏向処理ユニット130は、それに対応する振動素子列110内の複数の振動素子を電子的に制御することによって、超音波ビームをエレベーション方向に偏向させる。 A plurality of deflection processing units 130 are provided in the probe connector 100B corresponding to each of the plurality of vibration element arrays 110. Each deflection processing unit 130 electronically controls a plurality of vibration elements in the vibration element row 110 corresponding thereto. That is, a drive signal is supplied to each vibration element to transmit an ultrasonic wave, and an echo signal that is a reception result of the ultrasonic wave is acquired from each vibration element. Each deflection processing unit 130 deflects the ultrasonic beam in the elevation direction by electronically controlling a plurality of vibration elements in the vibration element row 110 corresponding thereto.
図2は、偏向処理ユニット130の内部構成を説明するための図である。図1に示したように、偏向処理ユニット130は、複数の振動素子列110の各々に対応して設けられている。つまり、振動素子列110の列数(例えば128列)だけ、振動素子列110とそれに対応する偏向処理ユニット130の組が存在する。図2には、そのうちの一組の偏向処理ユニット130と振動素子列110が図示されている。なお、他の組の偏向処理ユニット130と振動素子列110についても図2と同じ構成である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the internal configuration of the deflection processing unit 130. As shown in FIG. 1, the deflection processing unit 130 is provided corresponding to each of the plurality of vibration element arrays 110. That is, there are as many pairs of vibration element rows 110 and deflection processing units 130 corresponding to the number of vibration element rows 110 (for example, 128 rows). FIG. 2 shows a set of the deflection processing unit 130 and the vibration element array 110. The other sets of the deflection processing unit 130 and the vibration element array 110 have the same configuration as that shown in FIG.
振動素子列110は、エレベーション方向に沿って一列に並べられた複数の振動素子で構成されている。振動素子列110を構成する振動素子の個数は、例えば20〜30個程度である。偏向処理ユニット130は、振動素子列110内の各振動素子に対応した複数の遅延回路132を備えている。つまり、遅延回路132と振動素子が一対一で対応付けられている。各遅延回路132は、偏向角度制御部(図1の符号140)によって制御され、対応する振動素子に応じた遅延量を設定する。 The vibration element array 110 includes a plurality of vibration elements arranged in a line along the elevation direction. The number of vibration elements constituting the vibration element array 110 is, for example, about 20 to 30. The deflection processing unit 130 includes a plurality of delay circuits 132 corresponding to the respective vibration elements in the vibration element array 110. That is, the delay circuit 132 and the vibration element are associated one to one. Each delay circuit 132 is controlled by a deflection angle control unit (reference numeral 140 in FIG. 1), and sets a delay amount corresponding to the corresponding vibration element.
各遅延回路132には、送信ビームフォーマとして機能する走査処理部(図1の符号210)から送信信号が供給される。一つの偏向処理ユニット130内の複数の遅延回路132には、走査処理部から共通の送信信号が供給される。各遅延回路132は、各遅延回路132ごとに設定された遅延量だけ送信信号に対して遅延処理を施し、遅延処理された送信信号(駆動信号)を対応する振動素子に供給する。そして、供給された駆動信号に応じて振動素子が駆動されて超音波を送波する。 Each delay circuit 132 is supplied with a transmission signal from a scanning processing unit (reference numeral 210 in FIG. 1) that functions as a transmission beamformer. A common transmission signal is supplied from the scanning processing unit to the plurality of delay circuits 132 in one deflection processing unit 130. Each delay circuit 132 performs a delay process on the transmission signal by the delay amount set for each delay circuit 132, and supplies the delay-processed transmission signal (drive signal) to the corresponding vibration element. Then, the vibration element is driven according to the supplied drive signal to transmit an ultrasonic wave.
また、各遅延回路132は、対応する振動素子からエコー信号を取得する。そして、取得したエコー信号に対して、各遅延回路132ごとに設定された遅延量だけ遅延処理を施してからアナログ加算回路134へ出力する。アナログ加算回路134は、複数の遅延回路132から供給される遅延処理後のエコー信号を加算して受信信号を形成する。形成された受信信号は、受信ビームフォーマとして機能する走査処理部へ供給される。 Each delay circuit 132 acquires an echo signal from the corresponding vibration element. Then, the acquired echo signal is subjected to delay processing by a delay amount set for each delay circuit 132 and then output to the analog adder circuit 134. The analog adder circuit 134 adds the echo signals after delay processing supplied from the plurality of delay circuits 132 to form a reception signal. The formed reception signal is supplied to a scanning processing unit that functions as a reception beamformer.
このように、偏向処理ユニット130は、複数の遅延回路132を備えており、そして、各遅延回路132において、対応する振動素子に応じた遅延処理が施される。これにより、エレベーション方向に並べられた複数の振動素子が電子的に制御され、これらの振動素子によって形成される超音波ビームがエレベーション方向に偏向される。 As described above, the deflection processing unit 130 includes the plurality of delay circuits 132, and each delay circuit 132 performs a delay process according to the corresponding vibration element. Accordingly, the plurality of vibration elements arranged in the elevation direction are electronically controlled, and the ultrasonic beam formed by these vibration elements is deflected in the elevation direction.
図1に戻り、各偏向処理ユニット130は、プローブコネクタ100B内に設けられた偏向角度制御部140によって制御される。さらに、偏向角度制御部140は、プローブヘッド100A内に設けられた操作デバイス120を介して入力されるユーザ操作に応じて偏向角度を設定する。操作デバイス120の形状や操作デバイス120を介して行われる偏向角度の設定については、後に、図5および図6を利用して説明する。 Returning to FIG. 1, each deflection processing unit 130 is controlled by a deflection angle control unit 140 provided in the probe connector 100B. Further, the deflection angle control unit 140 sets the deflection angle according to a user operation input via the operation device 120 provided in the probe head 100A. Setting of the shape of the operation device 120 and the deflection angle performed via the operation device 120 will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.
複数の偏向処理ユニット130は、装置本体200内の走査処理部210に電気的に接続されている。走査処理部210は、各偏向処理ユニット130に対してその偏向処理ユニット130に応じた送信信号を供給する送信ビームフォーマの機能と、複数の偏向処理ユニット130の各々から得られる受信信号を整相加算処理する受信ビームフォーマの機能を備えている。走査処理部210は、走査制御部220の制御に応じて、送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマとして機能することにより、超音波ビームをアジマス方向に走査させる。 The plurality of deflection processing units 130 are electrically connected to the scanning processing unit 210 in the apparatus main body 200. The scanning processing unit 210 phasing the function of a transmission beam former that supplies a transmission signal corresponding to each deflection processing unit 130 to each deflection processing unit 130 and the reception signal obtained from each of the plurality of deflection processing units 130. A reception beamformer function for addition processing is provided. The scanning processing unit 210 scans the ultrasonic beam in the azimuth direction by functioning as a transmission beam former and a reception beam former under the control of the scanning control unit 220.
つまり、送信ビームフォーマとして機能する場合、走査処理部210は、複数の偏向処理ユニット130の各々に対して、各偏向処理ユニット130に応じた遅延処理を施した送信信号を供給する。これにより、アジマス方向に沿って並べられた複数の振動素子列110に応じた遅延処理が実現され、送信ビームをアジマス方向に走査させる。また、受信ビームフォーマとして機能する場合、走査処理部210は、複数の偏向処理ユニット130から得られる受信信号に対して各偏向処理ユニット130に応じた遅延処理を施して整相加算処理を実行して受信ビームを形成する。 That is, when functioning as a transmission beamformer, the scanning processing unit 210 supplies a transmission signal subjected to delay processing corresponding to each deflection processing unit 130 to each of the plurality of deflection processing units 130. Thereby, delay processing according to the plurality of vibrating element arrays 110 arranged along the azimuth direction is realized, and the transmission beam is scanned in the azimuth direction. When functioning as a receive beamformer, the scanning processing unit 210 performs delay processing according to each deflection processing unit 130 on the received signals obtained from the plurality of deflection processing units 130 and executes phasing addition processing. To form a receiving beam.
このように、本実施形態では、偏向処理ユニット130が超音波ビームをエレベーション方向に偏向させる機能を備え、走査処理部210が超音波ビームをアジマス方向に走査させる機能を備えている。つまり、複数の偏向処理ユニット130が超音波ビームを電子的に制御することにより走査面の偏向角度が設定され、そして設定された走査面内で走査処理部210が超音波ビームを電子的に走査させる。走査処理部210は、走査面内で超音波ビームを走査することによって得られるエコー信号を画像形成部230へ供給する。 As described above, in this embodiment, the deflection processing unit 130 has a function of deflecting the ultrasonic beam in the elevation direction, and the scan processing unit 210 has a function of scanning the ultrasonic beam in the azimuth direction. That is, the deflection angle of the scanning surface is set by the plurality of deflection processing units 130 electronically controlling the ultrasonic beam, and the scanning processing unit 210 electronically scans the ultrasonic beam within the set scanning surface. Let The scanning processing unit 210 supplies an echo signal obtained by scanning the ultrasonic beam within the scanning plane to the image forming unit 230.
ちなみに、走査処理部210が実現する送信ビームフォーマと受信ビームフォーマの二つの機能のうちの一方をプローブコネクタ100B内に設けてもよい。 Incidentally, one of the two functions of the transmission beamformer and the reception beamformer realized by the scanning processing unit 210 may be provided in the probe connector 100B.
画像形成部230は、走査面内から得られるエコー信号に基づいて、その走査面に対応した超音波断層画像を形成する。超音波断層画像の形成には、公知のBモード画像の形成処理が利用される。なお、エコー信号からドプラ情報を抽出してカラードプラ画像などを形成してもよい。画像形成部230によって形成された超音波断層画像は、表示部240に表示される。 The image forming unit 230 forms an ultrasonic tomographic image corresponding to the scanning plane based on the echo signal obtained from the scanning plane. For forming an ultrasonic tomographic image, a known B-mode image forming process is used. A color Doppler image or the like may be formed by extracting Doppler information from the echo signal. The ultrasonic tomographic image formed by the image forming unit 230 is displayed on the display unit 240.
また、画像形成部230は、偏向角度制御部140から供給される偏向角度データに基づいて、プローブ100に対する走査面の偏向角度を視覚的に表現した走査面画像を形成する。形成された走査面画像は表示部240に表示される。走査面画像については、後に図7を利用して説明する。 Further, the image forming unit 230 forms a scanning surface image that visually represents the deflection angle of the scanning surface with respect to the probe 100 based on the deflection angle data supplied from the deflection angle control unit 140. The formed scanning plane image is displayed on the display unit 240. The scanning plane image will be described later with reference to FIG.
図3は、遅延回路132の内部構成を示す図である。走査処理部(図1の符号210)から供給される送信信号は、nタップの遅延素子142Tに入力され、クロスポイントスイッチ144Tを介して振動素子112へ供給される。遅延素子142Tは、ディレイ量aのタップをn段だけ直列接続した構成である。クロスポイントスイッチ144Tは、スイッチ制御回路146の制御に応じて、遅延素子142Tのn段のタップのうちから送信信号を取り出すポイントを設定する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of the delay circuit 132. The transmission signal supplied from the scanning processing unit (reference numeral 210 in FIG. 1) is input to the n-tap delay element 142T and supplied to the vibration element 112 via the crosspoint switch 144T. The delay element 142T has a configuration in which n stages of taps having a delay amount a are connected in series. The cross point switch 144T sets a point at which a transmission signal is extracted from the n-stage taps of the delay element 142T in accordance with the control of the switch control circuit 146.
例えば、クロスポイントスイッチ144Tによって遅延素子142Tの初段のタップが選択されると、送信信号は、初段のタップのみを通過してディレイ量aだけ遅延されて振動素子112へ供給される。また、例えば、クロスポイントスイッチ144Tによって遅延素子142Tのn段目のタップが選択されると、送信信号は、直列接続されたn段のタップを全て通過してディレイ量n×aだけ遅延されて振動素子112へ供給される。 For example, when the first-stage tap of the delay element 142T is selected by the crosspoint switch 144T, the transmission signal passes through only the first-stage tap, is delayed by the delay amount a, and is supplied to the vibration element 112. For example, when the n-th tap of the delay element 142T is selected by the crosspoint switch 144T, the transmission signal passes through all the n-stage taps connected in series and is delayed by a delay amount n × a. The vibration element 112 is supplied.
このように、クロスポイントスイッチ144Tは、スイッチ制御回路146の制御に応じて遅延素子142Tのn段のタップのうちから送信信号を取り出すポイントを設定することにより、最小ディレイ量aから最大ディレイ量n×aまでの遅延量を適宜設定する。 As described above, the cross point switch 144T sets the point from which the transmission signal is extracted from the n-stage taps of the delay element 142T in accordance with the control of the switch control circuit 146, so that the minimum delay amount a is changed to the maximum delay amount n. The amount of delay up to xa is set as appropriate.
なお、スイッチ制御回路146は、偏向角度制御部(図1の符号140)から出力される制御信号やクロックに応じて動作する。つまり、偏向角度制御部によってスイッチ制御回路146が制御され、さらに、スイッチ制御回路146によってクロスポイントスイッチ144Tが制御されることにより遅延量が設定される。 The switch control circuit 146 operates in accordance with a control signal and a clock output from the deflection angle control unit (reference numeral 140 in FIG. 1). In other words, the switch control circuit 146 is controlled by the deflection angle control unit, and further, the delay amount is set by controlling the crosspoint switch 144T by the switch control circuit 146.
一方、振動素子112から出力されるエコー信号は、受信側のnタップの遅延素子142Rに入力され、クロスポイントスイッチ144Rを介して、受信信号として、アナログ加算回路(図2の符号134)へ出力される。遅延素子142Rは、ディレイ量aのタップをn段だけ直列接続した構成である。クロスポイントスイッチ144Rは、スイッチ制御回路146の制御に応じて、遅延素子142Rのn段のタップのうちから受信信号を取り出すポイントを設定する。つまり、送信信号の場合と同様に、クロスポイントスイッチ144Rが、遅延素子142Rのn段のタップのうちから受信信号を取り出すポイントを設定することにより、最小ディレイ量aから最大ディレイ量n×aまでの遅延量を適宜設定する。 On the other hand, the echo signal output from the vibration element 112 is input to the n-tap delay element 142R on the reception side, and is output to the analog adder circuit (reference numeral 134 in FIG. 2) as a reception signal via the crosspoint switch 144R. Is done. The delay element 142R has a configuration in which n stages of taps having a delay amount a are connected in series. The cross point switch 144R sets a point at which the received signal is extracted from the n-stage taps of the delay element 142R in accordance with the control of the switch control circuit 146. That is, as in the case of the transmission signal, the cross point switch 144R sets the point from which the received signal is extracted from the n stages of taps of the delay element 142R, thereby reducing the minimum delay amount a to the maximum delay amount n × a. The delay amount is set appropriately.
ちなみに、遅延素子142Tや遅延素子142Rは、CCD回路やLC回路などで実現される。 Incidentally, the delay element 142T and the delay element 142R are realized by a CCD circuit, an LC circuit, or the like.
図4は、遅延回路の別の内部構成(遅延回路132´)を示す図である。図4の遅延回路132´は、ディレイ量512aのタップ、ディレイ量256aのタップ、ディレイ量128aのタップなどが、各タップに対応したスイッチ(SW)を介して直列的に接続されている。各タップのスイッチは、スイッチ制御回路によって制御される。つまり、各タップのスイッチがONの場合には、そのスイッチに対応するタップを信号が通過してそのタップに応じた遅延処理が施される。一方、各タップのスイッチがOFFの場合には、そのスイッチに対応するタップを信号が通過せずに、つまり遅延処理が施されずに次段のタップへ信号が伝送される。 FIG. 4 is a diagram showing another internal configuration (delay circuit 132 ′) of the delay circuit. In the delay circuit 132 ′ of FIG. 4, a tap with a delay amount 512a, a tap with a delay amount 256a, a tap with a delay amount 128a, and the like are connected in series via a switch (SW) corresponding to each tap. The switch of each tap is controlled by a switch control circuit. That is, when the switch of each tap is ON, the signal passes through the tap corresponding to the switch and a delay process corresponding to the tap is performed. On the other hand, when the switch of each tap is OFF, the signal is transmitted to the tap of the next stage without passing the signal through the tap corresponding to the switch, that is, without performing the delay process.
例えば、走査処理部(図1の符号210)から供給される送信信号は、ディレイ量512aのタップに対応したスイッチがON状態の場合、そのタップを通過してディレイ量512aだけ遅延処理されて、ディレイ量256aのタップに対応したスイッチへ供給される。そして、ディレイ量256aのタップに対応したスイッチがOFF状態であれば、送信信号はディレイ量256aのタップで遅延処理されずに、さらに後段のタップへ供給される。 For example, the transmission signal supplied from the scanning processing unit (reference numeral 210 in FIG. 1) passes through the tap when the switch corresponding to the tap of the delay amount 512a is in the ON state, and is delayed by the delay amount 512a. It is supplied to the switch corresponding to the tap of the delay amount 256a. If the switch corresponding to the tap of the delay amount 256a is in the OFF state, the transmission signal is not delayed by the tap of the delay amount 256a and is further supplied to the subsequent tap.
このようにして、スイッチ制御回路によって複数のタップが選択的に利用され、複数のタップの組み合わせにより、最小ディレイ量0から最大ディレイ量1023×aまでの遅延量を適宜設定することが可能になる。 In this way, a plurality of taps are selectively used by the switch control circuit, and a delay amount from the minimum delay amount 0 to the maximum delay amount 1023 × a can be appropriately set by combining the plurality of taps. .
また、振動素子112から出力されるエコー信号は、最初にディレイ量aのタップに対応したスイッチに供給され、その後、ディレイ量512aのタップ側へ向かって遅延処理が進められていく。そして、その過程において、送信信号の場合と同様に、スイッチ制御回路によって複数のタップが選択的に利用され、複数のタップの組み合わせにより、最小ディレイ量0から最大ディレイ量1023×aまでの遅延量を適宜設定することが可能になる。 The echo signal output from the vibration element 112 is first supplied to the switch corresponding to the tap of the delay amount a, and then the delay processing is advanced toward the tap side of the delay amount 512a. In this process, as in the case of the transmission signal, a plurality of taps are selectively used by the switch control circuit, and the delay amount from the minimum delay amount 0 to the maximum delay amount 1023 × a is obtained by combining the plurality of taps. Can be set as appropriate.
図5は、プローブヘッド(図1の符号100A)に設けられる操作デバイス(図1の符号120)を説明するための図である。操作デバイスは、走査面の偏向角度を調整するためのユーザ操作を受け付けるデバイスである。偏向角度調整は、ユーザがプローブヘッド100Aを把持した状態で行うことができることが望ましい。そのため、操作デバイスは、プローブヘッド100Aの先端側(超音波の送受波側)の側面に設けられる。 FIG. 5 is a diagram for explaining an operation device (reference numeral 120 in FIG. 1) provided in the probe head (reference numeral 100A in FIG. 1). The operation device is a device that receives a user operation for adjusting the deflection angle of the scanning surface. It is desirable that the deflection angle adjustment can be performed with the user holding the probe head 100A. Therefore, the operation device is provided on the side surface of the probe head 100A on the distal end side (the ultrasonic wave transmission / reception side).
図5(A)は、操作デバイスとして静電パッド120Aを利用したプローブヘッド100Aを示している。ユーザは、プローブヘッド100Aを把持した状態で静電パッド120Aの表面で指を滑らせる。これにより、指が滑る方向へ偏向角度が傾けられる。 FIG. 5A shows a probe head 100A using an electrostatic pad 120A as an operation device. The user slides his / her finger on the surface of the electrostatic pad 120A while holding the probe head 100A. As a result, the deflection angle is inclined in the direction in which the finger slides.
一方、図5(B)は、操作デバイスとしてスライドレバー120Bを利用したプローブヘッド100Aを示している。ユーザは、スライドレバー120Bを指でスライドさせる。これにより、スライドレバー120Bのスライド方向へ偏向角度が傾けられる。なお、スライドレバー120B表面の中央部には、ユーザの指に対応した窪み122が設けられており、この窪み122にユーザの指が嵌められることによって、スライド操作を容易にしている。 On the other hand, FIG. 5B shows a probe head 100A using a slide lever 120B as an operation device. The user slides the slide lever 120B with a finger. As a result, the deflection angle is inclined in the sliding direction of the slide lever 120B. A recess 122 corresponding to the user's finger is provided at the center of the surface of the slide lever 120B, and the user's finger is fitted in the recess 122 to facilitate the slide operation.
図6は、偏向角度の設定の様子を説明するための図である。図6(A)は、プローブヘッド100A´そのものを傾けることにより超音波ビームを傾けて偏向角度を調整する様子を示している。例えば、心臓の診断においては、被検者の体表上にプローブの振動子面側を当てて、肋骨300の間(肋間)から心臓に向けて超音波を送受波する。図6(A)に示す例では、二本の肋骨300の間にプローブヘッド100A´が位置しており、そして、プローブヘッド100A´が傾けられている。そのため、プローブから送受波される超音波ビームが、肋骨300の一部310で遮られている。 FIG. 6 is a diagram for explaining how the deflection angle is set. FIG. 6A shows a state in which the deflection angle is adjusted by tilting the ultrasonic beam by tilting the probe head 100A ′ itself. For example, in the diagnosis of the heart, the transducer surface side of the probe is placed on the body surface of the subject, and ultrasonic waves are transmitted and received from between the ribs 300 (intercostal space) toward the heart. In the example shown in FIG. 6A, the probe head 100A ′ is positioned between the two ribs 300, and the probe head 100A ′ is tilted. Therefore, the ultrasonic beam transmitted / received from the probe is blocked by the part 310 of the rib 300.
これに対し、図6(B)は、本実施形態のプローブヘッド100Aによる偏向角度の設定の様子を示している。本実施形態のプローブは、偏向処理ユニット(図1の符号130)によって電子的に偏向角度を調整する。つまり、プローブヘッド100Aを固定した状態で、プローブヘッド100Aに設けられた操作デバイス120を操作することにより、超音波ビームの角度をエレベーション方向に沿って偏向させることができる。そのため、例えば、二本の肋骨300を含む平面に対して垂直になるようにプローブヘッド100Aを固定し、肋骨300によって超音波が遮られない好適なプローブ位置を維持して、偏向角度を調整することが可能になる。 In contrast, FIG. 6B shows how the deflection angle is set by the probe head 100A of the present embodiment. The probe of this embodiment adjusts a deflection angle electronically by a deflection processing unit (reference numeral 130 in FIG. 1). That is, by operating the operation device 120 provided in the probe head 100A with the probe head 100A fixed, the angle of the ultrasonic beam can be deflected along the elevation direction. Therefore, for example, the probe head 100A is fixed so as to be perpendicular to a plane including the two ribs 300, and a suitable probe position where the ultrasonic wave is not blocked by the ribs 300 is maintained, and the deflection angle is adjusted. It becomes possible.
図7は、走査面画像を説明するための図である。先に説明したように、画像形成部(図1の符号230)は、走査面内から得られるエコー信号に基づいて、その走査面に対応した超音波断層画像410を形成する。さらに、画像形成部は、偏向角度制御部(図1の符号140)から供給される偏向角度データに基づいて、プローブに対する走査面の偏向角度を視覚的に表現した走査面画像430を形成する。 FIG. 7 is a diagram for explaining a scanning plane image. As described above, the image forming unit (reference numeral 230 in FIG. 1) forms the ultrasonic tomographic image 410 corresponding to the scanning plane based on the echo signal obtained from the scanning plane. Further, the image forming unit forms a scanning plane image 430 that visually represents the deflection angle of the scanning plane with respect to the probe, based on the deflection angle data supplied from the deflection angle control unit (reference numeral 140 in FIG. 1).
超音波断層画像410の代表例はBモード画像である。その超音波断層画像410の隣に走査面画像430が形成される。走査面画像430は、プローブヘッドと走査面とを模式的に示したアイコンである。つまり、走査面画像430によって表現されるプローブヘッドとそれに対する走査面の角度から、プローブヘッドに対する走査面の偏向角度が視覚的に認識される。なお、超音波断層画像410の表裏を示すマーカ420がさらに表示されてもよい。 A representative example of the ultrasonic tomographic image 410 is a B-mode image. A scanning plane image 430 is formed next to the ultrasonic tomographic image 410. The scanning plane image 430 is an icon that schematically shows the probe head and the scanning plane. That is, the deflection angle of the scanning surface relative to the probe head is visually recognized from the probe head represented by the scanning surface image 430 and the angle of the scanning surface relative thereto. A marker 420 indicating the front and back of the ultrasonic tomographic image 410 may be further displayed.
100 プローブ、120 操作デバイス、130 偏向処理ユニット、140 偏向角度制御部、200 装置本体、210 走査処理部、220 走査制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Probe, 120 Operation device, 130 Deflection processing unit, 140 Deflection angle control part, 200 Apparatus main body, 210 Scan processing part, 220 Scan control part
Claims (6)
前記プローブは、
二次元的に配列された複数の振動素子と、
複数の振動素子によって形成される超音波ビームの走査面の偏向角度を電子的に制御する偏向処理部と、
を備え、
前記装置本体は、
走査面内で超音波ビームを電子的に走査させる走査処理部と、
超音波ビームを走査させることによって走査面内から得られるエコー信号に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、
を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic diagnostic apparatus having a probe and an apparatus main body,
The probe is
A plurality of vibration elements arranged two-dimensionally;
A deflection processing unit that electronically controls the deflection angle of the scanning surface of the ultrasonic beam formed by the plurality of vibration elements;
With
The apparatus main body is
A scanning processor that electronically scans the ultrasonic beam within the scanning plane;
An image forming unit that forms an ultrasonic image based on an echo signal obtained from the scanning plane by scanning an ultrasonic beam;
Comprising
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記プローブは、走査面の偏向角度を設定するための操作デバイスをさらに備え、
前記偏向処理部は、操作デバイスを介して受け付けたユーザ操作に応じて走査面の偏向角度を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The probe further comprises an operation device for setting a deflection angle of the scanning plane,
The deflection processing unit sets a deflection angle of the scanning surface in accordance with a user operation received via an operation device;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記プローブから前記装置本体に走査面の偏向角度情報が伝送され、
前記画像形成部は、伝送された偏向角度情報に基づいて、プローブに対する走査面の偏向角度を視覚的に表現した走査面画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
Scanning plane deflection angle information is transmitted from the probe to the apparatus body,
The image forming unit forms a scanning surface image that visually represents a deflection angle of the scanning surface with respect to the probe based on the transmitted deflection angle information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記複数の振動素子は、エレベーション方向に沿って一列に並べられた所定個数の振動素子からなる振動素子列を単位として、エレベーション方向に対して略垂直なアジマス方向に沿って複数の振動素子列を並べることによって二次元的に配列され、
前記偏向処理部は、複数の振動素子列の各々に対応した複数の偏向処理ユニットを含み、各偏向処理ユニットが対応する振動素子列を制御することにより、走査面をエレベーション方向に偏向させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The plurality of vibration elements are a plurality of vibration elements along an azimuth direction substantially perpendicular to the elevation direction, with a vibration element array including a predetermined number of vibration elements arranged in a line along the elevation direction as a unit. Arranged in two dimensions by arranging the columns,
The deflection processing unit includes a plurality of deflection processing units corresponding to each of the plurality of vibration element rows, and each deflection processing unit controls the corresponding vibration element row to deflect the scanning surface in the elevation direction.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記走査処理部は、前記複数の偏向処理ユニットを各偏向処理ユニットに応じた遅延量に基づいて制御することにより、超音波ビームをアジマス方向に走査させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4,
The scanning processing unit scans the ultrasonic beam in the azimuth direction by controlling the plurality of deflection processing units based on a delay amount corresponding to each deflection processing unit.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
複数の振動素子によって形成される超音波ビームの走査面の偏向角度を電子的に制御する偏向処理部と、
を備え、
偏向処理部によって偏向角度が設定される走査面内において、装置本体による走査制御に基づいて超音波ビームを電子的に走査させる、
ことを特徴とする超音波プローブ。
A plurality of vibration elements arranged two-dimensionally;
A deflection processing unit that electronically controls the deflection angle of the scanning surface of the ultrasonic beam formed by the plurality of vibration elements;
With
In the scanning plane where the deflection angle is set by the deflection processing unit, the ultrasonic beam is electronically scanned based on the scanning control by the apparatus main body.
An ultrasonic probe characterized by that.
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