JP2866972B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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に関し、特に表示倍率の変化
に応じて音場走査形態を変化させ、表示倍率の異なる走
査に対しても同様な画像表示のできる超音波診断装置に
関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波を被検体に照射して、被検体
内の反射体からの反射波により断層像を構成して診断す
る装置である。この超音波診断装置の走査方式は機械走
査，手動走査及び電子走査があるが、走査の自由度，小
型軽量及びその他の多くの点で電子走査が勝っており、
近時電子走査方式が主として用いられるようになってい
る。この電子走査方式の超音波診断装置にはスイッチド
アレイ方式の超音波探触子が用いられていて、音線の
幅，焦点深度，音線の方向等を電子的に制御している。
このようなスイッチドアレイ方式の超音波診断装置にお
ける、表示倍率を変えた場合の音線の形状と、表示画面
とを第６図に示す。図は一例として表示倍率がFOV（可
視領域）の0.7倍,1倍,1.4倍のものを示す図である。表
示倍率が0.7というのは音線の深さに対して表示画面の
横の長さが0.7倍であることを意味している。第６図の
（イ）図は同一表示画面に対して表示倍率がそれぞれ0.
7倍,1倍,1.4倍になる焦点深度を表した図，（ロ）図は
（イ）図のそれぞれの焦点深度に対する表示画面を表し
た図で、倍率の小さい程縦の長さに対して横の長さが短
くなって表示されている。図において、１は超音波信号
を照射するためのスイッチドリニアアレイ方式の超音波
探触子である。A,B,Cはそれぞれ表示倍率が0.7倍,1倍,
1.4倍の場合の音線の形状である。２は（イ）図に示す
各音場を走査した超音波信号によるエコーを表示する表
示画面で、表示倍率が1.4の画像を表示画面２の画面一
杯に表示した場合を示している。図において、破線で示
した範囲が倍率0.7の場合の画像範囲Ａ′，一点鎖線で
示した範囲が倍率１の場合の画像範囲Ｂ′であり、倍率
1.4の画像範囲Ｃ′は表示画面２の範囲一杯の実線の範
囲である。このようにスイッチドアレイリニアスキャン
を行う超音波装置において、表示倍率を変えて深度の深
い奥まで表示しようとした場合、表示倍率の小さい時に
は表示画面２において表示が狭い幅のものになるのは図
で明らかなように音線の形状が縦長の短冊型になってし
まうからである。

（発明が解決しようとする課題） このように短冊型になるのは、音場側の走査の幅が一
定なので止むを得ないが、非常に使い難い場合がある。
そのため、コンベックス型探触子を使用してスイッチド
アレイ式セクタスキャンを行って、奥の方で大画面を走
査できるようにすることが好まれる場合が多い。又、走
査において超音波探触子の一端（左端とする）のエレメ
ントから照射し、順々に中央から他端（右端とする）へ
と移動して走査する走査方式では、左端エレメントから
照射している時は音線を左の方に振り、中央エレメント
の時は音線を正面に、右端のエレメントの時は音線を右
の方に振るというように走査するところの開口のシフト
と音線の方位角の偏移とを同時に行うスライディングア
パーチュアフェースドアレイ方式を採用している場合が
ある。

しかし、唯１個の探触子で多用途をカバーしようとす
ると音場走査範囲の狭い方（第６図の倍率1.4の場合）
で音線の粗さが目立って来て、良い画像が得られない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、表示倍率を１よりも小さくしても良好な超音波画像
を画面上に一定の大きさで表示する超音波診断装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、表示倍率の種類に応
じて超音波探触子による音場の走査方式を選択して所要
回路を制御するソフトウエアを内蔵するコントローラ
と、該コントローラの制御により、表示倍率によって異
なる音場の深さに対応するパルス繰り返し周波数の送波
タイミングパルスを発生する送波タイミングパルス発生
回路と、前記コントローラの制御により、入力パルス信
号を表示倍率の種類に応じた超音波探触子の各エレメン
トの点火時期又は各エレメントに入力する信号の遅延量
等の情報を有する多数ビットの信号に変換する送波ビー
ムフォーマと、前記コントローラの制御により、送波ビ
ームフォーマのフォーミング形式に対応して受信信号を
整相加算する受波ビームフォーマと、前記コントローラ
の制御により、表示倍率の種類によって異なる被検体領
域の深さに対応する周波数特性で入力信号を濾波するエ
コーフィルタとを具備することを特徴とするものであ
る。

（作用） 送波タイミングパルス発生器で発生された設定表示倍
率による音場の深さに応じた繰り返し周波数の送波タイ
ミングパルスは、送波ビームフォーマにおいて表示倍率
に適応する音場を形成する信号に変換され、超音波探触
子から照射される。エコー信号は受波ビームフォーマに
おいて前記表示倍率に適合するように整送加算され、音
場の深さに応じた周波数帯域に調整されたエコーフィル
タで濾波される。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の装置のブロック図であ
る。図において、超音波探触子１はその内部構造が模式
的に示されている。11は超音波探触子１の内部に設けら
れ、32チャネルの高圧送信信号を256チャネルのエレメ
ントアレイ12に逐次配分する高圧マルチプレクサであ
る。13は超音波パルスを送波するためのタイミングパル
スを発生する送波タイミングパルス発生回路、14は入力
されたパルスを32ビットの信号に変換して、超音波探触
子１の各エレメントの点火時期を制御する等の方法によ
り音線を形成させるための送波ビームフォーマである。
15は送波ビームフォーマ13の出力信号を電力増幅する送
信増幅器や、送信信号を受信回路に送出することを防止
し受信信号が送信回路に行くことを防ぐTRスイッチや、
受信信号を増幅するプリアンプ等から成るTR回路群であ
る。

16はTR回路群15の出力の受信信号を整相加算して時系
列のシリアル信号に変換する受波ビームフォーマで、そ
の出力は増幅器17で増幅されて対数圧縮回路19に入力さ
れる。20は対数圧縮回路19の出力を検波して、ビデオ信
号を後段の回路へ送り出す検波器である。21はその中に
制御用ソフトウエアを内蔵しており、制御用ソフトウエ
アの指示により送波タイミングパルス発生回路13,送波
ビームフォーマ14,受波ビームフォーマ16及びエコーフ
ィルタ18の動作を制御する制御信号を前記各回路に入力
するコントローラである。コントローラ21は送波ビーム
フォーマ14と受波ビームフォーマ16にエレメントアレイ
12の各エレメントのどれを採用するか、又、採用された
エレメントに対しどれだけ遅延を掛けて貢献させるかを
自在に制御することができる。ここで、設定された遅延
量の量子化誤差は十分小さいものとする。

次に、上記のように構成された実施例の動作を説明す
る。操作者は超音波診断装置の使用に当たって、先ず表
示倍率の設定を含む各種運転条件の設定を入力装置（図
示せず）を介してコントローラ21に対して行う。操作者
は設定後スキャン開始指令を入力装置により与える。送
波タイミングパルス発生回路13は送波パルスを発生し、
送波ビームフォーマ14に送波パルスを送る。この送波タ
イミングパルス発生回路13の発生するパルスは、コント
ローラ21の制御により、パルス繰り返し周波数を音場の
深さに応じて変えられている。送波ビームフォーマ14は
コントローラ21により次のように制御されている。即
ち、表示倍率がFOVの１倍の場合は通常のスキャンと変
わりはないので、例えば、256エレメントのリニアアレ
イの256エレメントをすべて用いるように通常通りの切
り替え式により走査を行い、送波ビームフォーマ14は切
り替えの都度採用された開口内で電子フォーカスのみを
行う。表示倍率が0.7倍,0.5倍と拡大率を小さく、即
ち、より広く被検査空間を走査する時には、上記スイッ
チ操作と歩調を合わせて、音場内での音線のビームの進
行方向（方位角）が第２図に示すようなオフセットセク
タスキャンになるように、スイッチによる切り替えの都
度採用された開口内でビームが斜めに照射されるように
遅延分布を付与する。つまり、中央正面ではそのための
遅延分布はなく、唯電子フォーカスのみが行われるが、
エレメントアレイ12の両端に近付くに従って外向きにビ
ームが出入りするように電子フォーカスに加えて一次の
遅延分布を重ね合わせて実行する。一方1.4倍,2倍のよ
うに表示倍率が大きくなると、スイッチ操作による採用
開口の移動よりも更に細かいピッチで音線が移動するよ
うに開口内のエレメントに重み付け又は電子フォーカス
のための遅延分布のバーニヤコントロール等を行い、音
線の実質上の位置を制御しながらリニアスキャンを行
う。これを纒めると第３図に示すようになる。

上記のように送波ビームフォーマ14により処理を受け
た信号はTR回路群15において電力増幅等の処理を受けた
後、32ビットの信号として高圧マルチプレクサ11に入力
される。高圧マルチプレクサ11は32ビットの信号の表示
倍率の相違に応じて256チャネルのエレメントに逐次配
分しながらエレメントアレイ12を励振して超音波を放射
させる。

送波された超音波は反射体からエコーとなって帰投
し、エレメントアレイ12によって電気信号に変換され、
高圧マルチプレクサ11において32ビットの信号とされて
TR回路群15を経て受波ビームフォーマ16に入力される。
受波ビームフォーマ16はコントローラ21により送波ビー
ムフォーマ14に対すると同様な制御を受けていて、入力
信号を整相加算してエコーの状態を表すパルスとして出
力する。出力された信号は増幅器17で増幅され、エコー
フィルタ18で濾波される。エコーフィルタ18も同様にコ
ントローラ21に制御されて、エコーの帰投時間に応じて
その濾波周波数帯域が変えられて、最適信号を出力す
る。出力信号は対数圧縮回路19において対数圧縮され、
検波器20により検波されて後段回路へ送られ、表示回路
（図示せず）で表示される。この表示画面には表示倍率
の如何に拘わらず画面一杯に全音場のエコーが表示され
る。この表示画面２を第４図に示す。図において、表示
倍率が２倍,1.4倍,1倍の場合は実線で示すように画面一
杯に表示され、表示倍率が0.7倍と0.5倍の場合は破線で
示すように略画面一杯に表示される。

以上説明したように本実施例よれば、コントローラ21
にプログラムしておくことにより、１個のリニアアレイ
探触子を用いて異なる表示倍率の送波に対して画面一杯
の同一条件で表示することができるようになる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
実施例では電子制御方式によりビームフォーマで操作す
る方式を述べたが、１個の振動子を機械的に水平移動も
しくはコンベックススキャンやセクタスキャンのように
動かすパンタグラフ機構を採用する方式にも用いられる
ことは勿論である。この方式は液室内で振動子を回転さ
せながら移動させる機能があれば実現可能である。この
方式によるスキャンを第５図に示す。図において、
（イ）図は表示倍率が1.4倍のスキャンで、振動子22を
図に示す範囲で平衡移動させている図、（ロ）図は表示
倍率が１倍の場合で、振動子22を超音波探触子１の全幅
に亘って移動させている図、（ハ）図は表示倍率が0.7
倍の場合の図で、コンベックススキャンのように振動子
22を振らせている図、（ニ）図は同じ倍率で、セクタス
キャンのように振動子22を振らせている図である。この
様に振動子22を移動させる振動子駆動手段（図示せず）
をコントローラ21によって制御することにより、前記実
施例と同様な効果をもたらすことができる。

その他、振動子22を超音波探触子内の２点との間に描
いた四辺形を移動させる形で振る方法も考えられる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、表示倍率
を１よりも小さくしても良好な超音波画像を画面上に一
定の大きさで表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置のブロック図、 第２図は本実施例によって形成される音場の図、 第３図は各表示倍率による走査形式を示す図、 第４図は本実施例による画像表示の図、 第５図は本発明の他の実施例の走査の図、 第６図は従来の超音波装置による音場の形状と表示画面
上の画像の図である。 １……超音波探触子、11……高圧マルチプレクサ 12……エレメントアレイ 13……送波タイミングパルス発生回路 14……送波ビームフォーマ 15……TR回路群、16……受波ビームフォーマ 18……エコーフィルタ 19……対数圧縮回路、20……検波器 21……コントローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波探触子を用いてスキャンが行われた
   被検体の領域を画面上に超音波画像として一定の大きさ
   で表示させるべき表示倍率を変更し、前記表示倍率の変
   更に応じて前記スキャンを変更して前記超音波画像を生
   成する超音波診断装置であって、 前記表示倍率が１よりも小さい場合に、スキャナ面を含
   む面において、前記超音波探触子における超音波受波部
   の端から前記被検体に向かって垂直に下ろした線よりも
   外側の領域から前記超音波受波部の端部へ向かう超音波
   ビームを形成するスキャンを行う手段を具備することを
   特徴とする超音波診断装置。