JPH03261466A - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いて生体の断層像あるいは血流情
報を得る超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波パルスを生体内に送波し、該生体内の各組織から
の反射波により生体情報を得る超音波診断法は、Ｘ線の
ような照射障害がなく、しかも造影剤なしで軟部組織の
診断ができる利点を有している。最近の超音波診断装置
における超音波探触子は、配列形（アレイ型ともいう。

）圧電振動子が用いられている。この超音波探触子の各
振動子を駆動信号により駆動して超音波を発生させ、こ
の超音波を生体内に送波する。そしてこの生体内から前
記同一振動子に得られる受信信号に所定の遅延時間を与
えることにより、超音波ビームを所定の距離（位置ンに
集束させて、解像度の優れた断層像を得るようにしてい
る。

第５図は従来の超音波診断装置を示す概略ブロック図、
第６図はセクタ電子走査型超音波診断装置の超音波探触
子及び送受信系を示すブロック図である。第５図におい
て、超音波診断装置は、超音波探触子１．送信系２．受
信系３．Ｂモード処理系４．ドプラ処理糸５１表水系６
からなる。

またＢモード処理系４は、対数増幅器４Ａ、包絡線検波
回路４Ｂからなり、ドプラ処理系５は、位相検波回路５
Ａ、カラーフローマツピング５Ｂ（以下ＣＦＭ５Ｂとい
う。）からなっている。またドプラ処理には、生体内の
ある点のドプラスペクトルの時間変化を表示するスペク
トルドプラ処理もあるが、ここでは説明を省略する。

第６図において、生体内に放射される超音波パルスの間
隔を決定するパルス発生器２Ａから出力された繰り返し
パルスは、送信遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍに出力され
る。この繰り返しパルスは送信遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ
−Ｍにより送信超音波の送波方向と集束点から決定され
る所定の遅延時間が与えられた後、振動子駆動回路（以
下パルサという。）２Ｃ−１〜２Ｃ−Ｍに送られこれに
より駆動パルスが形成される。この駆動パルスは、Ｍ本
の超音波振動子１−１〜１−Ｍを駆動することにより、
発生した超音波は図示しない生体内に送波される。

一方、生体内から反射された超音波ビームは、前記超音
波振動子１−１〜１−Ｍにより受信され、さらにプリア
ンプ３Ａ−１〜３Ａ−Ｍに送られ、さらに受信遅延回路
３Ｂ−１〜３Ｂ−Ｍに送られる。ここで前記送信遅延回
路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍにおいて与えられた遅延時間と路
間−の遅延時間が与えられ、加算器３Ｃにおいて他の振
動子からの受信信号と加算される。

そして第５図に示すように前記加算器３Ｃの出力信号は
、一方はＢモード処理系４へ、またもう一方はドプラ処
理系５へ送られて所定の信号処理が行なわれる。

前記Ｂモード処理系４では対数増幅器４Ａにおいて振幅
が対数変換された後、包絡線検波回路４Ｂにより受信信
号の包路線が検出され、ＤＳＣ（ディジタル・スキャン
・コンバータ）６Ａに記憶される。

次にドプラ処理系５では加算器３Ｃの出力は位相検波回
路５Ａにより超音波信号の周波数とほぼ同一の周波数を
有する基準信号との間で直交位相検波され、これら９０
″位相の異なった位相検波出力はそれぞれ図示しないロ
ーパスフィルタ（Ｌ　−Ｐ　−Ｆ）を介して図示しない
バッファメモリに記憶される。

さらにＣＦＭ情報検出部５Ｂ内部に設けられたＭＴＩフ
ィルタによりクラッタ信号を取り除いて、ドプラ成分の
みを抽出する。ＭＴ！フィルタによりクラッタ成分は除
去され、血球からの反射波のみがＣＦＭ情報検出部５Ｂ
により周波数分析が行なわれ、そのスペクトルの中心あ
るいは広がり（分散）が算出され、その値が前記ＤＳＣ
６Ａ内部の血流信号メモリ内に記憶される。このように
して所定の方向に超音波ビームを送受信して断層像用信
号とドプラ信号が得られる。

次に送信及び受信遅延回路の遅延量を変えることにより
、方向を変えて、超音波の送受信が行なわれる。この送
受信方向での断層像用信号とドプラ信号が前記同様に得
られ、これらは各々断層像メモリと血流信号メモリに記
憶される。このようにすることによって、生体内が走査
される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記送信系２において、なんらがの理由によ
り送信エネルギーを制御しなければならない場合が多々
ある。このような場合に、前記パルサ２Ｃ−１〜２Ｃ−
Ｍの駆動電圧を上下させることにより送信エネルギーを
制御することが考えられる。

しかしながら、前記パルサの駆動電圧を上ドさせる制御
を行なうと、時間応答が遅いため、実時間で送信エネル
ギーを＃Ｉ？ｎすることができないという問題があった
。

そこで本発明の目的は、実時間であっても送信系の送信
エネルギーを最適に制御することができる超音波診断装
置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。本発明は、複数の振動子を併設する
超音波探触子と、この超音波探触子を駆動することによ
り被検体に対し超音波を送波するパルサを有する送信系
と、該被検体からの反射超音波を前記超音波探触子を介
して受波する受信系とを備え、この受信系からの受波信
号を収集して超音波情報を得る超音波診断装置において
、前記送信系に有するパルサから出力される駆動パルス
のパルス幅あるいはデユーティ−比を可変制御する制御
手段を備えたことを特徴とする。

また制御手段は、振動子をバースト駆動し、送信出力を
略一定とすべくバースト波数に応じてバースト波のパル
ス幅あるいはデユーティ−比を制御することを特徴とす
る。

さらに制御手段は、駆動パルスのパルス幅あるいはデユ
ーティ−比を、超音波探触子の各振動子毎に変化させる
ことを特徴とする。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。パルサから出力される駆動パルスのパルス幅あ
るいはデユーティ−比を可変制御するので、一定の駆動
電圧であっても、実時間で送信系の送信エネルギーを最
適に制御することができる。

また送信出力を略一定とすべくバースト波数に応じてバ
ースト波のパルス幅あるいはデユーティ−比を制御でき
ることから、送信エネルギーを一定にしたまま、バース
ト波数を増加して狭帯域化することにより、ドプラのＳ
／Ｎを向上できる。

さらに駆動パルスのパルス幅あるいはデユーティ−比を
、超音波探触子の各振動子毎に変化できることから、サ
イドローブを抑制できるので、高画質の超音波画像を得
ることができる。

（実施例） 以下、本発明の具体的な実施例について説明する。第１
図は本発明に係る超音波診断装置の主要部としての送受
信系を示す概略ブロック図である。第２図は前記第１図
におけるパルサからのパルス出力信号を示す図である。

なお第５図及び第６図に示す部分と同一部分は同一符号
を付しその詳細は省略する。

第１図における送受信系２ａ、３ａは、前記第６図に示
す送受信系２，３に対して、パルス発生器２Ａと送信遅
延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍとの間にバースト波数・デユ
ーティ−比設定回路２Ｄを設けた点が異なる。すなわち
このバースト波数・デユーティ−比設定回路２Ｄは、前
記パルス発生器２Ａから入力するパルスに基づきバース
ト波数を可変設定でき、しかも前記パルス発生器２Ａか
ら入力するパルスに基づきパルスのデユーティ−比も可
変設定できるものである。

例えば前記バースト波数・デユーティ−比設定回路２Ｄ
は、第２図（ａ）に示すバースト波数２から第２図（ｂ
）に示すバースト波数８のようにバースト波数を増加す
ることにより周波数帯域を狭帯域化する。

更に、受信時に図示しないマツチドフィルターニヨリバ
ースト波数・デユーティ−比設定回路２Ｄを用いること
により得られる狭帯域化した周波数帯域のみを抽出する
。これにより帯域外の不要なノイズが大幅に除去される
ので、ドプラによる血流信号のＳ／Ｎを大幅に向上する
ことができる。

なおここでは駆動電圧を一定電圧とし、バースト波数２
前後が生体への超音波送信出力となっている。

しかし、前記バースト波数・デユーティ−比設定回路２
Ｄにより第２図（ａ）に示すバースト波数２から第２図
（ｂ）に示すようにバースト波数を８個と大幅に増加さ
せると、生体への多量の超音波を送波することとなり、
安全性が問題となる。

そこで、前記バースト波数・デユーティ−比設定回路２
Ｄを用いて、第２図（Ｃ）に示すようにデユーティ−比
を小さくバースト波数を８個とすることにより、総合の
送信エネルギーを抑制する。

このようにすれば、総合の送信エネルギーを第２図（ａ
）に示す送信エネルギーまで実時間で抑制できる。また
このときの感度は第２図（ｂ）に対しては劣化するが、
前記信号の狭帯域化とマツチドフィルタにより所望周波
数帯域のみを抽出することにより、第２図（ａ）よりも
Ｓ／Ｎを増加させることができる。

またパルサ出力において、バースト波数、デユーティ−
比を実時間で容易に制御できるので、第５図に示すよう
にＢモードとドプラモードとを同時に表示する場合には
、バースト波数、デユーティ−比設定回路２Ｄ内の図示
しない切換器により、Ｂモードに対しては、第２図（ａ
）に示すような２波からなるバースト波形に切り換える
。このようにすれば、距離分解能を優先的に向上させる
ことができる。

またドプラモードに対しては、第２図（Ｃ）に示すよう
なデユーティ−比が小さくしかも８波からなるバースト
波形に切り換えれば、実時間で容易にＳ／Ｎを優先的に
向上させることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第３図は本発明の第２の実施例の主要部を示す概略図、
第４図は前記第３図におけるパルサからのパルス出力信
号を示す図である。

本実施例は、前記第１の実施例に対して、パルサー２Ｃ
−１〜２Ｃ−Ｍから出力されるバースト波のデユーティ
比（例えばＴ　２　／　Ｔ　１Ｔ３　／　ＴＩ　、　Ｔ
４　／　ＴＩ　）を、超音波探触子１の各振動子１−１
〜１−Ｍ毎に変化させる制御手段としてのデユーティ比
設定回路２Ｅ−１〜２Ｅ−Ｍをパルス発生器２Ａと送信
遅延回路２Ｂ−１〜２Ｂ−Ｍとの間に設けたことを特徴
とする。

すなわちデユーティ−比設定回路２Ｅ−１〜２Ｅ−Ｍを
用いて第４図に示すように振動子ごとにバースト波のデ
ユーティ比を可変し、すなわち各々の振動子に対する送
信エネルギーにウェイティングをかける送信アポダイゼ
ーションが行なわれる。第４図に示す例では、ウェイテ
ィングが最大でデユーティ−比が１／２となっており、
ウェイティングが小さくなるほど、デユーティ−比を下
げていく。

このように駆動パルスのデユーティ−比を振動子ごとに
変化させることができることから、振動子のサイドに行
くしたがって、送信エネルギーを小さくする。これによ
りサイドローブを抑制でき、アーチファクトが減少して
、より高画質の画像を得ることができる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。実施例ではセクタ電子走査型超音波診断装置を説明し
たが、たとえばリニア電子走査型超音波診断装置であっ
ても良い。また上述した実施例では血流イメージング処
理系を用いて説明したが、Ｂモード処理系やスペクトル
ドプラ処理系に対しても上記同様に適用できる。

さらに上述した実施例では、パルスが２波以上の場合を
説明したが、１波であっても良い。ただし１波の場合に
は、デユーティ−比という概念がなくなるので、パルス
幅を変えるようにすれば、全く同じことを行なうことに
なる。

さらにまたパルスが２波以上の場合には、デユーティ−
比は１／２以下の場合を用いて説明したか、これに限定
されるものではない。このほか本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、パルサから出力される駆動パルスのパ
ルス幅あるいはデユーティ−比を可変制御するので、一
定の駆動電圧であっても、実時間で送信系の送信エネル
ギーを最適に制御することができる。

また送信出力を略一定とすべくバースト波数に応じてバ
ースト波のパルス幅あるいはデユーティ−比を制御でき
ることから、送信エネルギーを一定にしたまま、バース
ト波数を増加して狭帯域化することにより、ドプラのＳ
／Ｎを向上できる。

さらに駆動パルスのパルス幅あるいはデユーティ−比を
、超音波探触子の各振動子毎に変化できることから、サ
イドローブを抑制できるので、高画質の超音波画像を得
ることができる超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の主要部としての
送受信系の一実施例を示す概略ブロック図、第２図は前
記第１図におけるパルサからのパルス出力信号を示す図
、第３図は本発明の第２の実施例を示す概略図、第４図
は前記第３図におけるパルサからのパルス出力信号を示
す図、第５図は従来の超音波診断装置の一例を示す概略
ブロック図、第６図は前記第５図における送受信系の一
例を示す概略図である。 １・・・超音波探触子、２・・・送信系、２Ａ・・・パ
ルス発生器、２Ｂ・・・送信遅延（ロ）路、２Ｃ・・・
パルサ、２Ｄ・・・バースト波数・デユーティ−設定回
路、２Ｅ・・・デユーティ比設定回路、３Ａ・・・プリ
アンプ、３Ｂ・・・受信遅延回路、３Ｃ・・・加算器、
４・・・Ｂモード処理系、４Ａ・・・対数増幅器、４Ｂ
・・・包絡線検波回路、５・・・ドプラ処理系、５Ａ・
・・位相検波回路、５Ｂ・・・ＣＦＭ情報検出部、６・
・・表示系、６Ａ・・・ＤＳＣ，６Ｂ・・・モニタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の振動子を併設する超音波探触子と、この超
   音波探触子を駆動することにより被検体に対し超音波を
   送波するパルサを有する送信系と、該被検体からめ反射
   超音波を前記超音波探触子を介して受波する受信系とを
   備え、この受信系からの受波信号を収集して超音波情報
   を得る超音波診断装置において、前記送信系に有するパ
   ルサから出力される駆動パルスのパルス幅あるいはデュ
   ーティー比を可変制御する制御手段を備えたことを特徴
   とする超音波診断装置。
2. （２）前記制御手段は、振動子をバースト駆動し、送信
   出力を略一定とすべくバースト波数に応じてバースト波
   のパルス幅あるいはデューティー比を制御することを特
   徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）前記制御手段は、駆動パルスのパルス幅あるいは
   デューティー比を、超音波探触子の各振動子毎に変化さ
   せることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。