JPS6148948B2 - - Google Patents
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- JPS6148948B2 JPS6148948B2 JP51110233A JP11023376A JPS6148948B2 JP S6148948 B2 JPS6148948 B2 JP S6148948B2 JP 51110233 A JP51110233 A JP 51110233A JP 11023376 A JP11023376 A JP 11023376A JP S6148948 B2 JPS6148948 B2 JP S6148948B2
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は医療用超音波診断装置等に使用する超
音波イメージング装置に関するもので、一群の送
受波器を固定したまま送波超音波パルスの放射時
間を制御し、超音波ビームを被検体内のある一点
に集束するようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic imaging device used in medical ultrasonic diagnostic equipment, etc., which controls the emission time of transmitted ultrasonic pulses while keeping a group of transducers fixed. It is designed to focus a sound wave beam on a certain point within the subject.
従来の電子走査による超音波イメージング装置
には、リニア走査、セクター走査フオーカス型走
査などの方式がある。リニア走査は送受波器のア
レイを一列にならべ、それらの組合わせを順次、
ずらせながらパルス駆動して走査するものであ
る。一方セクター走査は、一列に並らべられた送
受波器アレイよりの出力パルスの位相を制御する
ことにより送波器よりの超音波出力の進行方向を
扇形（セクター）状に変化させるものである。一
方フオーカス型の電子走査は、ある一点に音波が
同時に位相が合つて到着するように送波器のピエ
ゾアレイからのパルス状超音波の放射時間を制御
し、次にその一点よりの反射パルスを受波器のピ
エゾアレイにより受信し電気信号に変換の後、各
ピエゾよりの信号が同一時刻にて重なる様にアナ
ログ遅延をかけた後、加算をおこない、目的の信
号とするものである。 Conventional ultrasound imaging devices using electronic scanning include methods such as linear scanning, sector scanning, and focused scanning. Linear scanning involves arranging an array of transducers in a line and sequentially combining them.
It scans by pulse driving while shifting. On the other hand, sector scanning is a method of changing the traveling direction of the ultrasonic output from the transmitter in a sector shape by controlling the phase of the output pulse from the transducer array arranged in a row. . On the other hand, in focus-type electronic scanning, the emission time of pulsed ultrasonic waves from the piezo array of the transmitter is controlled so that the sound waves arrive at a single point simultaneously and in phase, and then the reflected pulses from that single point are received. After being received by a piezo array of transducers and converted into an electrical signal, an analog delay is applied so that the signals from each piezo overlap at the same time, and then addition is performed to obtain the target signal.
本発明はこのフオーカス型電子走査による超音
波イメージング装置の超音波パルスの放射時間を
制御する装置に関するものである。 The present invention relates to a device for controlling the emission time of ultrasonic pulses in an ultrasonic imaging apparatus using focus type electronic scanning.
第１図は本発明の一実施例における超音波イメ
ージング装置のブロツク図である。図において、
１は被検体内位置信号発生回路、２はピエゾプロ
ーブ位置信号発生回路、３は被検体内位置及び各
ピエゾプローブ位置間距離演算回路、４は各ピエ
ゾプローブに対する電圧値遅延量決定回路、５は
ゲート回路、６はタイミングパルス発生回路、７
は時間値遅延量決定回路、８は遅延されたパルス
発生およびピエゾプローブ駆動回路、９は１個の
ピエゾプローブ、１０はピエゾプローブ９より被
検体内に放射されるパルス状超音波、７，８，９
の組合わせの回路１１は、ピエゾプローブの個数
だけ必要となる。１２はゲート回路５よりの出力
で時間値遅延量決定回路７と同じ遅延量決定回路
の入力となる。１３は被検体内での反射による反
射超音波、１４はピエゾプローブでピエゾプロー
ブ９と同一物でもよい。１５は増幅器、１６は反
射波の強さに応じて増幅度の変化する増巾回路で
通常STC（sensitivity time control）増巾回路
と呼ばれている。１７はアナログ遅延回路で遅延
量は電圧値遅延量決定回路４の信号で与えられ
る。１４，１５，１６，１７の組合わせ１８はピ
エゾプローブの個数と同数が設置される。１９は
他のチヤンネルよりの出力で他の組合せ回路１８
よりの出力である。２０は加算回路、２１は検波
回路、２２はモニターTV、２３はＺ軸（輝度）
入力、２４はＸ，Ｙ入力である。３３はピエゾ位
置検出装置である。 FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure,
1 is a position signal generation circuit within the subject, 2 is a piezo probe position signal generation circuit, 3 is a circuit for calculating the position within the subject and the distance between each piezo probe position, 4 is a voltage value delay amount determination circuit for each piezo probe, and 5 is a circuit for determining the amount of delay in voltage value for each piezo probe. Gate circuit, 6 is timing pulse generation circuit, 7
8 is a delayed pulse generation and piezo probe driving circuit; 9 is one piezo probe; 10 is a pulsed ultrasonic wave emitted from the piezo probe 9 into the subject; 7, 8 ,9
As many circuits 11 as there are piezo probes are required. Reference numeral 12 is an output from the gate circuit 5 and serves as an input to the same delay amount determining circuit as the time value delay amount determining circuit 7. Reference numeral 13 represents a reflected ultrasound wave due to reflection within the subject, and reference numeral 14 represents a piezo probe, which may be the same as the piezo probe 9. 15 is an amplifier, and 16 is an amplification circuit whose amplification degree changes depending on the strength of the reflected wave, which is usually called an STC (sensitivity time control) amplification circuit. Reference numeral 17 denotes an analog delay circuit whose delay amount is given by a signal from the voltage value delay amount determination circuit 4. The same number of combinations 18 of 14, 15, 16, and 17 as the number of piezo probes are installed. 19 is an output from another channel and is connected to another combinational circuit 18
This is the output of 20 is an adder circuit, 21 is a detection circuit, 22 is a monitor TV, 23 is a Z axis (brightness)
Input 24 is the X, Y input. 33 is a piezo position detection device.
第２図は本発明の動作説明図である。２５，２
６はそれぞれ任意に選んだ直交座標系でそれぞれ
ｘ軸及びｙ軸とする。２７は見ようとする領域
で、この場合ｙ軸２６に接している。２８はその
領域２７内の任意の一点でその座標を（ｘ，ｙ）
とする。２９は被検体例えば人体である。３０は
被検体２９の表面に接触している微少ピエゾプロ
ーブで、それぞれ座標位置（ｘi，ｙi）とする。
ここでｉは第２図において左よりｉ番目の微少ピ
エゾプローブを示す。 FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the present invention. 25,2
6 are arbitrarily selected orthogonal coordinate systems, with x and y axes respectively. 27 is the area to be viewed, which in this case is in contact with the y-axis 26. 28 is an arbitrary point within the area 27 and its coordinates are (x, y)
shall be. Reference numeral 29 indicates a subject, such as a human body. 30 is a minute piezo probe that is in contact with the surface of the subject 29, and each has a coordinate position (x i , y i ).
Here, i indicates the i-th micro piezo probe from the left in FIG.
第１図のピエゾプローブ９又は１４は第２図の
ピエゾプローブ３０と同じものである。また説明
を容易にするためピエゾプローブの個数はｎケと
する。本発明は被検体内の一点に音波を集束す
る、形式の電子走査であり、第２図の一点２８を
その代表とする。一点２８の座標は（ｘ，ｙ）で
あり、ピエゾプローブ群３０と同一平面にある。
ピエゾプローブ群の代表として座標（ｘi，ｙi）
に位置する左よりｉ番目をとる。（ｘ，ｙ）と
（ｘi，ｙi）との距離ｌiは
で求まる。この様にl1，l2，…ｌoの距離が求ま
り、今Ｌ≧l1，l2，…ｌoの値をもつＬを基準にし
て
Ｌ−l1＝Δl1
Ｌ−l2＝Δl2
Ｌ−l3＝Δl3
：
Ｌ−ｌi＝Δｌi
：
Ｌ−ｌo＝Δｌo
の値を次に求める。ここでΔｌiは必ずＯまたは
正の値をとる。 Piezo probe 9 or 14 in FIG. 1 is the same as piezo probe 30 in FIG. Further, for ease of explanation, the number of piezo probes is assumed to be n. The present invention is a type of electronic scanning in which sound waves are focused on a single point within the subject, represented by a single point 28 in FIG. The coordinates of one point 28 are (x, y) and are on the same plane as the piezo probe group 30.
Coordinates (x i , y i ) as a representative of the piezo probe group
Take the i-th one from the left located at . The distance l i between (x, y) and (x i , y i ) is It can be found by In this way, the distances of l 1 , l 2 , ...l o are found, and now with L having the values L≧l 1 , l 2 , ...l o as a reference, L-l 1 = Δl 1 L-l 2 = The values of Δl 2 L−l 3 =Δl 3 : L− li = Δl i : L− lo = Δl o are determined next. Here, Δl i always takes O or a positive value.
今被検体内の平均音速がｖで一定であると仮定
すれば、一点２８にピエゾプローブ群３０からの
音波を同時に到達させるには
Δｔi＝Δｌi／ｖ ……１
の遅延量を持つたパルスを基準パルスより作成
し、各ピエゾプローブに加える。 Assuming that the average sound velocity inside the subject is constant v, in order for the sound waves from the piezo probe group 30 to reach one point 28 at the same time, the delay amount is Δt i =Δl i /v ……1. A pulse is created from a reference pulse and applied to each piezo probe.
以上の背景をブロツク図に示したものが第１図
である。本ブロツク図において座標の位置及び距
離は電圧Ｖで表わす。まず被検体内位置信号発生
装置１は第２図における領域２７内の点の位置
（ｘ，ｙ）に相当する電圧Ｖx，Ｖyを発生するも
のである。いま第２図のみようとする領域２７を
ｌ×ｍ個に分割する。被検体内位置信号発生装置
１よりの出力はみようとする領域２７の全領域を
順次走査した信号となる。それは例えば（x0，
y0）（x0，y1）（x0，y2）……（x0，ｙn）（x1，y0）
（x1，y1）……（x1，ｙn）……（ｘp，ｙq）……
（ｘl，y0）（ｘl，y1）……（ｘl，ｙn）を走査する
とすれば被検体内位置信号発生装置１よりの出力
はｘ軸，ｙ軸の２チヤンネルより出て、それぞれ
時系列が（Ｖx0，Ｖy0）（Ｖx0，Ｖy1）（Ｖx0，Ｖy
２）……（Ｖx0，Ｖyn）（Ｖx1，Ｖy0）（Ｖx1，Ｖy
０）（Ｖx1，Ｖy1）……（Ｖx1，Ｖyn）……（Ｖx
ｐ，Ｖyq）……（Ｖxl，Ｖy0）（Ｖxl，Ｖy1）……
（Ｖxl，Ｖyn）となる電圧信号を出す。このよう
にｘチヤンネルよりＶx0……Ｖxl，ｙチヤンネル
よりＶy0……Ｖynの出力を出してみようとする領
域２７の全領域を走査する。そして（Ｖxp，Ｖy
ｑ）から（Ｖxp，Ｖy(q+1)）に移るタイミングは
タイミングパルス発生器６により決定される。以
上の説明よりわかる様に信号発生回路１はタイミ
ングパルス発生器６からのパルスをトリガーとし
た階段波発生回路である。ｘ軸出力ＶxpはＶynが
次のＶy0に変化するとと同時にＶx(p+1)へと変化
する階段波であり、それぞれパルスカウンタと
Ｄ／Ａコンバータにて達成される。次にピエゾプ
ローブ位置信号発生回路２では第２図で示すピエ
ゾプローブ群３０の位置（ｘi，ｙi）を電圧Ｖx
ｉ，Ｖyiに変換する回路である。ピエゾプローブ
の位置の検出には軸２５上のピエゾ位置検出装置
３３が使われる。このピエゾ位置検出装置３３は
ピエゾプローブの個数と同じくｎ個あり、１個の
ピエゾプローブに対し１つの装置が対応づけられ
ている。ピエゾ位置検出装置３３を第３図に示
す。２９，３０は第２図と同じで、３１はピエゾ
プローブに接続されたガイド棒、３２はリニアポ
テンシヨメータ（直線型可変抵抗器）でガイド棒
３１の位置により抵抗値が変化する。第３図より
被検体２９の表面の形状はリニアポテンシヨメー
タ３２の抵抗値によりあらわされる。この抵抗値
を電圧に変換しｙ軸の信号yiとする。一方ｘ軸の
信号はピエゾプローブ３０が等間隔にならべられ
ているので（ｘi−ｘi-1）＝一定となるようにす
る。 FIG. 1 shows the above background in a block diagram. In this block diagram, coordinate positions and distances are represented by voltages V. First, the intra-subject position signal generating device 1 generates voltages V x and V y corresponding to the position (x, y) of a point within the region 27 in FIG. The area 27 to be viewed in FIG. 2 is divided into l×m pieces. The output from the intra-subject position signal generator 1 is a signal obtained by sequentially scanning the entire region 27 to be viewed. For example, (x 0 ,
y 0 ) (x 0 , y 1 ) (x 0 , y 2 )...(x 0 , y n ) (x 1 , y 0 )
(x 1 , y 1 )... (x 1 , y n )... (x p , y q )...
If (x l , y 0 ) (x l , y 1 )...(x l , y n ) is to be scanned, the output from the intra-subject position signal generator 1 will be output from two channels, x-axis and y-axis. The time series are (V x0 , V y0 ) (V x0 , V y1 ) (V x0 , V y
2 )...(V x0 , V yn ) (V x1 , V y0 ) (V x1 , V y
0 ) (V x1 , V y1 )...(V x1 , V yn )... (V x
p , V yq )... (V xl , V y0 ) (V xl , V y1 )...
A voltage signal of (V xl , V yn ) is output. In this way, the entire region 27 in which outputs of V x0 . . . V xl are to be outputted from the x channel and V y0 . and (V xp , V y
The timing of transition from q ) to ( Vxp , Vy(q+1) ) is determined by the timing pulse generator 6. As can be seen from the above description, the signal generation circuit 1 is a staircase wave generation circuit triggered by a pulse from the timing pulse generator 6. The x-axis output V xp is a staircase wave that changes to V x (p+1) at the same time as V yn changes to the next V y0 , and is achieved by a pulse counter and a D/A converter, respectively. Next, the piezo probe position signal generating circuit 2 changes the position (x i , y i ) of the piezo probe group 30 shown in FIG.
This is a circuit that converts it into i , Vyi . A piezo position detection device 33 on the shaft 25 is used to detect the position of the piezo probe. The number of piezo position detection devices 33 is n, which is the same as the number of piezo probes, and one device is associated with one piezo probe. The piezo position detection device 33 is shown in FIG. 29 and 30 are the same as in FIG. 2, 31 is a guide rod connected to a piezo probe, and 32 is a linear potentiometer (linear variable resistor) whose resistance value changes depending on the position of guide rod 31. From FIG. 3, the shape of the surface of the object 29 is represented by the resistance value of the linear potentiometer 32. This resistance value is converted into a voltage and used as the y-axis signal yi. On the other hand, since the piezo probes 30 are arranged at equal intervals, the x-axis signal is set to be constant (x i −x i-1 ).
以上の様に領域２７を走査して各ピエゾプロー
ブ３０との距離を順次演算する。この演算回路が
第１図の３に相当し、ある点２８より各ピエゾプ
ローブ３０までの距離ｌiと一定値Ｌとの差Δｌi
に対応する電圧値ΔＶiが順次求まる。従つて遅
延量はΔｔi＝ΔＶi／ｖにより求まる。この操作
を行なうのが電圧値遅延量決定回路４であり、そ
の出力はクロツクに応じてステツプ状に変化する
ものである。 As described above, the area 27 is scanned and the distances to each piezo probe 30 are sequentially calculated. This calculation circuit corresponds to 3 in FIG. 1, and the difference Δl i between the distance l i from a certain point 28 to each piezo probe 30 and the constant value L
The voltage value ΔV i corresponding to the voltage value ΔV i is found in sequence. Therefore, the amount of delay is determined by Δt i =ΔV i /v. This operation is performed by the voltage value delay amount determining circuit 4, the output of which changes in a stepwise manner in accordance with the clock.
この遅延量（電圧値）を各ピエゾプローブ９に
分配するためにゲート回路５を使用する。このゲ
ート回路５は各ピエゾ９に分配すべく開かれるも
のである。このゲート出力を時間的な遅延量に変
化させるのが時間値遅延量決定回路である。この
時間値遅延量決定回路７は例えばホールド回路
（ゲート出力をホールド）と電圧比較器より成り
立ち、タイミングパルス発生回路６よりのクロツ
ク信号とホールド電圧を比較することにより遅延
量を決める。遅延量に応じた信号はパルス発生な
らびに駆動回路８を通過し、ピエゾ９を励振させ
る。組合せ回路１１つまり７，８，９，３３の組
合わせはピエゾ９の個数と同数だけ必要となる。
そして各ピエゾからの出力超音波は“ある一点”
に収束する。“ある一点”よりの反射波１３はピ
エゾ１４により受音され増巾器１５で増巾後、
STC増巾回路１６で他のピエゾ１４が受音した
信号と同一レベルになるように増巾されてアナロ
グ遅延回路１７に加えられる。 A gate circuit 5 is used to distribute this delay amount (voltage value) to each piezo probe 9. This gate circuit 5 is opened to distribute to each piezo 9. A time value delay amount determination circuit changes this gate output into a time delay amount. The time value delay amount determination circuit 7 is comprised of, for example, a hold circuit (holds the gate output) and a voltage comparator, and determines the delay amount by comparing the clock signal from the timing pulse generation circuit 6 with the hold voltage. A signal corresponding to the amount of delay passes through the pulse generation and drive circuit 8 and excites the piezo 9. The same number of combinational circuits 11, ie, combinations of 7, 8, 9, and 33 as the number of piezos 9 are required.
And the output ultrasound from each piezo is “one point”
converges to. The reflected wave 13 from "a certain point" is received by the piezo 14, and after being amplified by the amplifier 15,
The STC amplification circuit 16 amplifies the signal to the same level as the signal received by the other piezos 14 and adds it to the analog delay circuit 17 .
アナログ遅延回路１７では電圧値遅延量決定回
路４からの信号に対応した遅延を行い、各ピエゾ
１４からの信号がすべて同一時刻で重なるように
する。アナログ遅延回路１７からの出力に他のア
ナログ遅延回路からの出力１９とともにたし算回
路２０で加算され、検波回路２１で検波された後
モニターTV２２で表示される。 The analog delay circuit 17 delays the signal from the voltage value delay amount determination circuit 4 so that the signals from each piezo 14 all overlap at the same time. The output from the analog delay circuit 17 is added together with the output 19 from another analog delay circuit in an adder circuit 20, detected by a detection circuit 21, and then displayed on a monitor TV 22.
以上のように、本発明は複数個のピエゾプロー
ブを使用する電子走査型超音波イメージング装置
において、被検体内の一定点と各ピエゾプローブ
間の距離を順次演算し、ピエゾプローブをこの距
離に対応した時間遅延をもたせて駆動するように
したもので、簡単な構成により集束型電子走査を
行うことができる。 As described above, the present invention is an electronic scanning ultrasound imaging system that uses a plurality of piezo probes, in which the distance between a fixed point within the subject and each piezo probe is calculated sequentially, and the piezo probe is adjusted to correspond to this distance. This device is designed to be driven with a time delay of 100 to 100 nm, so that focused electronic scanning can be performed with a simple configuration.
第１図は本発明による電子走査型超音波イメー
ジング装置の実施例を示すブロツク図、第２図は
本発明の動作説明図、第３図は第１図の一部分の
詳細図である。
１……被検体内位置信号発生回路、２……ピエ
ゾプローブ位置信号発生回路、３……距離演算回
路、４……電圧値遅延量決定回路、５……ゲート
回路、６……タイミングパルス発生回路、７……
時間値遅延量決定回路、８……パルス発生および
ピエゾプローブ駆動回路、９，１４，３０……ピ
エゾプローブ、１５……増巾器、１６……STC
増巾回路、１７……アナログ遅延回路、２０……
たし算回路、２１……検波回路、２２……モニタ
TV、２９……被検体、３１……ガイド棒、３２
……リニアポテンシヨメータ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electronic scanning ultrasonic imaging apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the present invention, and FIG. 3 is a detailed diagram of a portion of FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... In-subject position signal generation circuit, 2... Piezo probe position signal generation circuit, 3... Distance calculation circuit, 4... Voltage value delay amount determination circuit, 5... Gate circuit, 6... Timing pulse generation Circuit, 7...
Time value delay amount determining circuit, 8... Pulse generation and piezo probe drive circuit, 9, 14, 30... Piezo probe, 15... Amplifier, 16... STC
Amplification circuit, 17...Analog delay circuit, 20...
Addition circuit, 21...detection circuit, 22...monitor
TV, 29... Subject, 31... Guide rod, 32
...Linear potentiometer.
Claims (1)
の位置にそれぞれ相当する電圧を発生する被検体
内位置信号発生回路と、前記複数個のピエゾプロ
ーブの位置に対応する電圧を発生するプローブ位
置信号発生回路と、被検体内の任意の一点と前記
複数個のピエゾプローブ間の距離を順次演算する
位置間距離演算回路と、この演算結果をもとにし
て電圧値による複数個の遅延量を得る電圧値遅延
量決定回路と、この電圧値による遅延量を各ピエ
ゾプローブに分配するゲート回路と、このゲート
出力を時間的な遅延量に変換する時間値遅延量決
定回路と、この時間的な遅延量に対応した遅延時
間だけ遅延した複数個のパルスをそれぞれ前記複
数個のピエゾプローブに供給する駆動回路とを具
備することを特徴とする電子走査超音波イメージ
ング装置。1 A plurality of piezo probes, a position signal generation circuit within the subject that generates voltages corresponding to a plurality of positions within the subject, and a probe position signal that generates voltages corresponding to the positions of the plurality of piezo probes. a generation circuit, a distance calculation circuit between positions that sequentially calculates the distance between an arbitrary point within the object and the plurality of piezo probes, and a plurality of delay amounts based on voltage values based on the calculation results. A voltage value delay amount determination circuit, a gate circuit that distributes this voltage value delay amount to each piezo probe, a time value delay amount determination circuit that converts this gate output into a time delay amount, and this time delay amount. An electronic scanning ultrasound imaging apparatus comprising: a drive circuit that supplies each of the plurality of piezo probes with a plurality of pulses delayed by a delay time corresponding to the amount of the pulse.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023376A JPS5335284A (en) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | Electronic scanning ultrasonic imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP11023376A JPS5335284A (en) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | Electronic scanning ultrasonic imaging device |
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| JPS5335284A JPS5335284A (en) | 1978-04-01 |
| JPS6148948B2 true JPS6148948B2 (en) | 1986-10-27 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11023376A Granted JPS5335284A (en) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | Electronic scanning ultrasonic imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS5335284A (en) |
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-
1976
- 1976-09-13 JP JP11023376A patent/JPS5335284A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0185445U (en) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | ||
| JPH0519643Y2 (en) * | 1987-11-30 | 1993-05-24 | ||
| JPH0435566Y2 (en) * | 1988-07-14 | 1992-08-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5335284A (en) | 1978-04-01 |
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