JPH03212264A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、生体に対し超音波を送受して生体のＢモード
像を得る超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 第５図は従来例装置１におけるフェーズド・アレープロ
ーブ２の一部が破断された斜視図を示すものである。

このプローブ２は、等間隔に配列された短冊型の複数の
振動子３と、この振動子３の超音波送受波側（前段）に
゛配置された音響レンズ４と、振動子３の超音波送受波
側とは反対側（後段）に配置されたバッキング材５とを
有するものである。

前記音響レンズ４は、振動子３の配列方向（スキャン方
向）と直角方向（スライス方向）に凸状の形状を有し、
スライス方向の生体からの反射波を集束するようにして
いる。

一方、スキャン方向については、第６図に示すように送
信用遅延量回路６に基づく遅延制御された励振パレスが
パルサ７により振動子３に加えられ、振動子３から生体
に向けて超音波が送波される。この送波した超音波は、
生体深部方向の各部より反射して振動子３に受信される
。次に振動子３は、この受信したエコー信号をプリアン
プ８に入力する。更にこのエコー信号は、プリアンプ８
で増幅され、ビームフォーマ９で適宜の電気的遅延量を
与えられ、加算、検波されて、後段のＤＳＣに送出され
、Ｂモード像が得られる。

このようにして超音波のエコー信号を受信しているので
、次に説明する問題が生じている。

第７図は生体Ｐにフェーズド・アレープローブ２を当接
し、反射波ｗ１．．Ｗ、、、Ｗ２．．Ｗ２．を受信して
いる状態を示すものである。

例えば、プローブ２の中心より外れた位置にある反射源
としての部位Ｐ□からの反射波Ｗ１ａをチャンネルライ
ンＬａが検出し、同じく部位Ｐ工からの反射波Ｗ１ｂを
チャンネルラインＬｂが検出したとする。この受信して
いる際に、電気メス等の外来ノイズＳｎがこのチャンネ
ルラインＬａ。

Ｌｂに同相で入り込んだとする。第８図に示すように、
チャンネルラインＬａが検出するエコー信号Ｓ１ｍは、
チャンネルラインＬｂが検出するエコー信号Ｓよ、より
生体Ｐ内を保香する距離が長い分時間τだけ遅れて受信
され、外来ノイズＳｎは同相で各チャンネルラインＬａ
、Ｌｂに入り込む。

次に、チャンネルラインＬａ、Ｌｂが受信したエコー信
号８１ａ＋　　Ｓ　ｌｂは、ビームフォーマ９により遅
延制御されて第９図に示すように位相が合わされて、第
１０図に示すように加算される。加算後のエコー信号Ｓ
工の信号強度はノイズＳｎと比較して２倍増幅されるの
で、ノイズＳｎの影響は小さくなる。

しかしながら、プローブ２の中心にある反射源としての
部位Ｐ２については、この部位Ｐ２からの反射波Ｗ２．
．　Ｗ２．は、第１１図に示すように、エコー信号８２
ｍとエコー信号Ｓ２ｂとはチャンネルラインＬａ、Ｌｂ
にほぼ同相で受信され、外来ノイズＳｎも同相で入いる
。これらの信号Ｓ２８゜Ｓ２ｂ、Ｓｎがビームフォーマ
９により加算されると、第１２図に示すようにエコー信
号Ｓ２の強度が２倍に増幅されるが、外来ノイズＳｎも
２倍に増幅されてしまう。このため第１３図に示すよう
にＢモード像の中央にセンタノイズと称せられているノ
イズが発生してしまう。

すなわち、第７図に示すように部位Ｐ２からの反射波Ｗ
２．．ｗ２ｂがチャンネルラインＬａ及びチャンネルラ
インＬｂで受信されたときの位相差Δθは、 Δθ ＝（２πｄ／λ）　　　（１／ｃｏｓφ−１）　・（１
）と表される。ただし、 φ：ｔａｎ−”（Δχ／ｄ） Δχ：チャンネルラインＬａ、Ｌｂ間距離λ：超音波の
波長 ｄ：体表から反射波源（Ｐ２）までの深さここで、体表
からの深さが例えばｄ＝６０ｍｍと深い反射波源（Ｐ２
）について考察してみると、Δθは式（１）よりπ１５
０ラジアン程度となり、近似的に同相信号とみなせる。

よって第１１図に示したように、エコー信号Ｓ□ａ＋ｓ
１ｂは同相となる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来例装置は構成されているので、外来ノイ
ズが超音波画像に現れてしまうという問題があった。

そこで本発明は以上のような問題に対処してなされたも
ので、外来ノイズの影響を低減し、良好なりモード像を
得ることのできる超音波診断層装置を提供することを目
的とするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、振動子を備えたチ
ャンネルラインを複数個アレイ状に配列して構成された
フェーズド・アレイプローブを用い、前記各チャンネル
ラインに対して遅延制御を行って得られた生体からのエ
コー信号を整相加算することにより生体のＢモード像を
得る超音波診断装置において、前記フェーズド・アレイ
プローブ内の各チャンネルラインに配置され１つの反射
源からの反射波が全チャンネルラインに同相で受信され
ないように各チャンネルライン毎に異なる遅延量を与え
る遅延素子と、この遅延素子が与える遅延量を考慮して
Ｂモード像が得られるように各チャンネルラインに対し
遅延制御を行う遅延制御手段とを有することを特徴とす
るものである。

（作　用） 上記構成の装置の作用を説明する。

遅延素子は、各チャンネルライン毎に異なる遅延量を与
える。

外来ノイズがエコー信号収集時に各チャンネルラインに
同相で入り込んだ場合に、遅延制御手段は、Ｂモード像
が得られるように各チャンネルラインに対し遅延制御を
行う。この遅延制御されたエコー信号が整相加算される
と、各チャンネルラインに入り込んだ外来ノイズは非同
相となる。このためエコー信号の強度は外来ノイズと比
較して増幅する。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例装置１０のブロック図を示す
ものである。

本装置１０は、セクタ型のフェーズド・アレープローブ
１２と、レート信号を発生するレート信号発生器１６ａ
と、制御信号をパルサ１７に入力する遅延制御手段とし
ての送信用遅延回路１６と、前記プローブ１２からのエ
コー信号を増幅するプリアンプ１８と、プリアンプ１８
により増幅されたエコー信号を遅延制御等の処理を行う
ビームフォーマ１９と、このビームフォーマ１９により
処理されたエコー信号をＴＶ信号に変換してＴＶモニタ
２１に送出するＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバ
ータ）２０と、本装置１０各部を制御すると共に遅延制
御手段としても機能するシステムコントローラ２２とを
有している。

第１図（ａ）は、前記フェーズド・アレープローブ１２
の外観斜視図を示すものである。

このフェーズド・アレープローブ１２は、等間隔に配列
された短冊型の複数の振動子１３と、この振動子１３の
前段に配置された遅延素子としての生体の音速（４０℃
で１５３０ｍ／ｓ）に近似し、しかも遅い音速の例えば
ポリスチレン（４０℃で２２５９ｍ／ｓ）からなる音響
レンズ１４とにより複数のチャンネルラインＬ□を構成
しているものである。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）に示すＡ−Ａ断面図であ
る。

前記音響レンズ１４は、第１図（ｂ）に示すように、振
動子１３の配列方向（スキャン方向）において凹状に形
成され、このスキャン方向と直角方向のスライス方向に
おいて前記第５図に示す従来例装置１の音響レンズ４と
同様に凸状に形成されたものである。このスキャン方向
における凹形状により１つの反射源からの反射波が全チ
ャンネルラインＬ□に同相で受信されないように各チャ
ンネルラインＬ□毎に異なる遅延量ΔＷ□を与えるよう
にしている。すなわち、受波した反射波に対し中央に配
列されている振動子１３から両側に配列されている振動
子１３に向かって大きな遅延量Ｗ□を与えるようにして
いる。また、スキャン方向における凸形状により、生体
からの反射波を集束するようにしている。

前記送信用遅延回路１６は、システムコントローラ２２
より送出された送信用遅延データに基づいて、レート信
号発生器１６ａから送出されたレート信号に遅延量ΔＳ
Ｓを与えて制御信号をパルサ１７に入力するものである
。この遅延量ΔＳｓは、前記音響レンズ１４が与える遅
延量Ｗ１を考慮したもので、各振動子１３からの超音波
がスライス面において電子スキャンにより集束できるよ
うにしている。

前記ビームフォーマ１９は、エコー信号を遅延制御する
遅延制御手段としての受信用遅延回路２３と、エコー信
号を整相加算する加算器２４と、加算器２４により整相
加算されたエコー信号の包絡線検波を行う検波器２５と
を有している。

０ 前記受信用遅延回路２３は、システムコントローラ２２
より送出された受信用遅延データに基づいて、各チャン
ネルラインＬ１からプリアンプ１８を経由して検出され
た各エコー信号に前記遅延量Ｗ工を考慮した遅延量ΔＳ
ｒを与えて時間軸をずらし、各エコー信号の位相が揃う
ように制御するものである。

次に上記構成の実施例装置１０の作用、効果を説明する
。

送信用遅延回路１６が、システムコントローラ２２の制
御の下に、制御信号をパルサ１７に入力すると、パルサ
１７は、フェーズド・アレープローブ１２の各振動子１
３に励振パレスを印加する。

各振動子１３が生体に向けて超音波を送波すると、この
各振動子１３は生体の深部方向各部からの反射波を受波
する。例えばプローブ１２の中心軸にある部位からの反
射波は、中央に配置された振動子１３よりも両側に配置
された振動子１３の方が距離による遅延以上に遅延して
受波されることになる。

１ この各振動子１３が受信したエコー信号は、プリアンプ
１８に入力される。例えば、このエコー信号を受信して
いる時に、外来ノイズが同相で各チャンネルラインＬ０
に入り込むと、この外来ノイズもプリアンプ１８でエコ
ー信号と共に増幅されて、受信用遅延回路２３に取り込
まれる。受信用遅延回路２３は、システムコントローラ
２２の制御の下に、取り込まれたエコー信号に対し遅延
制御を行う。加算器２４により各エコー信号が整相加算
されると、エコー信号の強度は増幅するが、外来ノイズ
は音響レンズ１４が与えた遅延量ΔＷ□だけ非同相とな
るためノイズレベルは変わらない。このためエコー信号
強度は外来ノイズ強度と比較して大きなものとなる。

このように強度が増幅されたエコー信号は、後段の検波
器２５で包絡線検波され更にＤＳＣ２０を経て、Ｂモー
ド像としてＴＶモニタ２１に表示される。

ＴＶモニタ２１に表示されるＢモード像は、従来例装置
１で現れたセンターノイズが低減され良２ 好な画像となる。

第３図は第１図に示すフェーズド・アレープローブ１２
の第２の実施例を示す断面図である。

このフェーズド・アレープローブ３２は、前記プローブ
１２と同様に配列された複数の振動子３３と、この振動
子３３の前段に配置され第５図に示す前記従来例装置１
の音響レンズ４と同様の形状を有する音響レンズ３４と
により複数のチャンネルラインＬ２を構成しているもの
で、この各チャンネルラインＬ２には、更に振動子３３
の後段に接続され１つの反射源からの反射波が全チャン
ネルラインＬ２に同相で受信されないように各チャンネ
ルラインＬ２毎に異なる遅延量ΔＷ２を与える遅延素子
としての回路素子３５とを有している。

前記回路素子３５は、第１図（ａ）に示す音響レンズ１
４と同等の遅延量ΔＷ２を与え名もので、その特性を第
４図に示す。この遅延量ΔＷ２は、プローブ３２の中央
に接続される回路素子３５から両側に接続される回路素
子３５に向かって太き３ いものとしている。

このように構成されたフェーズド・アレープローブ３２
を前記プローブ１２の代りに前記装置１０に適用した場
合は、回路素子３５の後段に同相で入り込む外来ノイズ
Ｓｎに対して前述したようにエコー信号強度と比較して
レベルの低いものとなるので、プローブ１２と同様の効
果が得られる。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、その要旨を変更しない範囲で種々に変
形実施が可能である。

例えば、第１図（ａ）、　　（ｂ）に示した音響レンズ
はスキャン方向において凹状を有するものとしたが、例
えば、生体より遅い音速のブナ系ゴム（４０℃で１７０
０ｍ／ｓ）を用いた場合は、音響レンズはスキャン方向
において凸形状とすることにより同等の効果が得られる
。また、セクタ型のフェーズド・アレープローブについ
て説明したが、リニア型、トラペゾイド型、コンベック
ス型。

アニユラ−アレー型、２次元アニユラ−アレー型４ 等の他のフェーズド−アレープローブにも同様に適用で
きることはいうまでない。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、遅延素子により１つの反
射源からの反射波が全チャンネルラインに同相で受信さ
れないよう各チャンネルライン毎に異なる遅延量を与え
るようにし、遅延制御手段により遅延素子が与える遅延
量を考慮してＢモード像が得られるように各チャンネル
ラインに対して遅延制御を行うようにしているので、各
チャンネルラインに同相で外来ノイズが入り込んでもエ
コー信号強度と比較して外来ノイズのレベルが小さくな
るため、外来ノイズの影響を低減し、良好なりモード像
を得ることのできる超音波診断装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例装置のフェーズド・ア
レープローブの外観斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａ
）のＡ−Ａ断面図、第２図は本発明の一実施例装置の全
体ブロック図、第３図５ は第１図（ａ）、　　（ｂ）に示すプローブの他の例の
プローブ断面図、第４図はこのプローブの特性図、第５
図は従来例装置のフェーズド・アレープローブの斜視図
、第６図は従来例装置の要部ブロック図、第７図は反射
波の受波状態を示す説明図、第８図乃至第１２図は従来
例装置におけるエコー信号及び外来ノイズを示す波形図
、第１３図は従来例装置における超音波Ｂモード像の一
例を示す図である。 １０・・・超音波診断装置、 １２．３２・・・フェーズド・アレープローブ、１３．
３３・・・振動子、 １４・・・音響レンズ（遅延素子）、 １６・・・送信用遅延回路（遅延制御手段）、２２・・
・システムコントローラ（遅延制御手段）、２３・・・
受信用遅延回路（遅延制御手段）、３５・・・回路素子
（遅延素子）、 Ｌ□、Ｌ２．Ｌａ、Ｌｂ・・・チャンネルライン、Ｐｌ
、Ｐ２・・・部位（反射源）、 Ｓｎ・・・外来ノイズ、 ６ Ｗ１□ Ｗ□、。 Ｗ２．。 Ｗ２ｂ・・・反射波、 ΔＷ□ ΔＷ２ ΔＳｓ。 ΔＳｒ・・・遅延量。 ７ 区全＋にヤ題

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動子を備えたチャンネルラインを複数個アレイ
   状に配列して構成されたフェーズド・アレイプローブを
   用い、前記各チャンネルラインに対して遅延制御を行っ
   て得られた生体からのエコー信号を整相加算することに
   より生体のＢモード像を得る超音波診断装置において、
   前記フェーズド・アレイプローブ内の各チャンネルライ
   ンに配置され１つの反射源からの反射波が全チャンネル
   ラインに同相で受信されないように各チャンネルライン
   毎に異なる遅延量を与える遅延素子と、この遅延素子が
   与える遅延量を考慮してＢモード像が得られるように各
   チャンネルラインに対し遅延制御を行う遅延制御手段と
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）前記遅延素子は、前記振動子の前段に配置された
   音響レンズとし、超音波信号に対し遅延量を与えるもの
   とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）前記遅延素子は、前記振動子の後段に接続された
   回路素子とし、電気信号に対し遅延量を与えるものとす
   る請求項１記載の超音波診断装置。