JPH0499566A

JPH0499566A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0499566A
Application number: JP2217747A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Akama; 赤間　昭文
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JP3180958B2

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）本発明は被検体の所望部位から例えばドプラ信号を検出
して血流像のような超音波画像を再構成してモニタに表
示する超音波診断装置に関する。

（従来の技術）被検体に対して超音波を送受波して所望部位の断層像（
Ｂモード像）を得るようにしたＢモード走査機能、及び
血流像のようなドプラ像を得るようにしたドプラモード
走査機能を備えた超音波診断装置が知られている。この
ようにＢモード及びドプラモード走査機能を備えた超音
波診断装置では、第１０図にタイミングチャートを示す
ようにレート信号ｆｒに同期して交互にＢモード走査及
びドプラモード走査を行うことにより、Ｂモード像及び
ドプラ像を得るようにしている。

このような超音波診断装置のドプラモード走査機能を利
用して例えば血流のような移動体の速度を計測すること
が行われている。第９図はこのような血流速度の計測原
理を示すもので、速度Ｖで移動している血管１４内の血
流１５に対して角度θで超音波プローブ１から超音波パ
ルスｆｃを入射すると、この入射超音波パルスｆｃはド
プラ効果によって周波数ｆｄだけ偏移を受けて入射方向
に反射される。このときのドプラ偏移周波数ｆｄは次４
式のように示される。

ｆ　ｄ＝２ｖｃ　ｏ　ｓθ・ｆＣ／ＣＣ：超音波パルスの音速従って前記式から明らかなように、ＣＯＳθ。

ｆｃ、Ｃは既知なのでｆｄを求めることにより次式のよ
うに血流速度Ｖを得ることができる。

ｖ＝Ｃ・ｆｄ／２ｖｃＯ８θｅｆにの血流速度Ｖはモニタに表示されて診断に供される。

第６図はそのような超音波診断装置に用いられているプ
ローブを示すもので、このプローブ１は複数の振動子２
がＸ方向（方位方向）に短冊状に配列された構造から成
っておりいわゆる一次元アレイ振動子から成っている。

複数の振動子２の表面は音響レンズ１６によって覆われ
ている。第７図（ａ）、　　（ｂ）は各々このようなプ
ローブの遅延特性及び超音波のビームフオームを示すも
のである。周知のような遅延手段によってＸ方向の複数
の振動子２に対して異なった遅延量を与えることにより
、例えば図示のような総合遅延特性を得ることがでいる
。またこのような遅延特性に基いて第７図（ｂ）のよう
にＸ方向にフォーカス制御された超音波ビーム１７を放
射させることができる。なおＹ方向に関してのビームフ
オームは音響レンズ１６によって一義的に決定される固
定のものとなる。

第８図（ａ）、　　（ｂ）はこのようなプローブを備え
た超音波診断装置によって、被検体の血管に対して超音
波の送受波を行って得られたＸ方向断層像及びＹ方向断
層像を示すものである。Ｘ方向断層像において血管１４
の径に一致するようにレンジゲートマークＭＲが設定さ
れている。またＸ方向断層像と直交するＹ方向断層像か
ら明らかなように血管１４を横ぎるように超音波ビーム
１７が放射されている。このときの超音波ビーム１７の
幅は前記のように音響レンズ１６によって決定された値
となっている。

（発明が解決しようとする課題）ところで従来の超音波診断装置では、第８ＦｊｇＪ（ｂ
）から明らかなようにＹ方向（レンズ方向）断層像にお
いて超音波ビーム１７の幅が血管１４の径に対して絞ら
れ過ぎているので、血管１４内の全ての血流速度を測定
することができないという問題がある。例えば血流速度
を測定する場合は血管１４内の最大流速ＶＭＡＸを捕え
ることが臨床上重要であるが、従来のように血管径が全
幅にわたって超音波ビームによってカバーされていない
ときは、最大流速Ｖ　ＭＡＸを正確に捕えることができ
ない場合が生ずる。あるいは超音波ビーム１７幅をずら
すことにより血管１４径の全幅をカバーすることが考え
られるが、この場合は操作に時間がかかることになる。

さらにこの場合は血管内の流速分布を一度に捕えること
が不可能になる。

本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
診断対象部位である血管径の全幅を一度の操作で超音波
ビームによってカバーすることができる超音波診断装置
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、複数の振動子が規
則的に配列されたプローブから被検体に対して超音波の
送受波を行い、検出されたエコー信号に基いて超音波画
像を再構成してモニタに表示する超音波診断装置におい
て、Ｘ方向及びＹ方向の二次元方向に各々複数の振動子
が規則的に配列されたプローブと、プローブから超音波
の送受波を行って表示された超音波画像の所望部位にサ
ンプルボリュームマークを設定する手段と、サンプルボ
リュームマークを所望部位の寸法に一致させるように前
記Ｘ、Ｙ方向の一方の振動子のフォーカスを制御する手
段とを備えたことを特徴とするものである。

（作　用）ドプラモード走査時、複数の振動子がＸ、　Ｘ方向の二
次元方向に配列された二次元アレイ振動子を用い、Ｘ方
向（方位方向）だけでなくＸ方向（レンズ方向）にもフ
ォーカス制御を行うことにより、超音波ビーム幅を血管
径の全幅をカバーするように制御する。これによって血
管内の全ての血流速度を計測することができ、最大流速
ＶＭＡＸが血管内のどこに位置していても一度の操作で
正確に捕えることができる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図で、１はプローブで第２図に示すように複数の振動
子２がＸ方向（方位方向）にＸユ。

Ｘ、、Ｘ３．・・・のようにｍ個配列されると共に、Ｘ
方向（レンズ方向）にもＹ、、Ｙ２．Ｙ３．・・・のよ
うにｎ個配列された構造から成っており、いわゆる二次
元アレイ振動子から成っている。これらＸ方向及びＸ方
向にマトリクス状に配列された複数の振動子２は、各方
向で独立して電子的にフォーカス制御されてビームフオ
ームが形成されるように構成されている。

第３図（ａ）、　　（ｂ）はこの様子を説明するもので
、Ｘ方向Ｘ１．Ｘ２．Ｘ３．・・・の複数の振動子２に
対して異なった遅延量を与えると共に、Ｙ方向Ｙ、、Ｙ
２．Ｙ３．・・・の複数の振動子２に対しても異なった
遅延量を与えることにより、第３図（ａ）のような総合
遅延特性を得ることができる。またこのような遅延特性
に基いて第３図（ｂ）のようにＸ方向だけでなくＸ方向
にもフォーカス制御されたビームフオームを形成するこ
とができる。

３はスイッチでｍｘｎ個の振動子２から成るプローブ１
に対して、診断対象部位である血管１４を超音波スキャ
ンするに必要なＸ及びＸ方向の任意（＋ＸＪ）の振動子
２を選択するためのもので、この選択は後述のコントロ
ーラの制御に基いて行われる。４はコントローラでＣＰ
Ｕ　（中央演算処理装置）から成り全体の制御動作を司
っており、キーボード５からの入力データに基いて必要
な制御を行う。

６はパルサでレート信号に同期されてプローブ１の（４
ＸＡ）Ｃｈの振動子２を駆動する高圧パルスを供給する
ためのもので、各振動子２に対して送信遅延回路７で予
め設定された遅延量を与えるように駆動する。８はプリ
アンプでプローブ１から被検体に対して超音波の送受を
行って得られたドプラ信号を含むエコー信号を増幅し、
この増幅された信号はｉＸｊりＣｈにわたって受信遅延
回路９により前記送信遅延回路７と同等の遅延量が与え
られた後、加算回路１０によって整相加算される。続い
て加算回路１０の出力は２つの経路に分岐され、１つは
Ｂモード像を再構成するためのＢモードラインＬａへ、
他の１つはドプラ像を再構成するためのドプラモードラ
インＬＤへ供給される。ＢモードラインＬａでは包絡線
検波回路１１によってドプラ信号成分（血流速度）のみ
が検出され、ＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバー
タ）１２によって走査方式の変換が行われた後、ＴＶモ
ニタ１３にＢモード像が表示される。

またドプラモードラインＬＤでは位相検波回路１８によ
ってドプラ成分が検出され、このドプラ成分は周波数解
析器１９によって所望の信号のみが取出されることによ
り、ＴＶモニタ１３には血流像が表示される。

次に本実施例の作用を説明する。

ドプラモード走査時、第２図のようにＸ、　Ｘ方向にマ
トリクス状にｍｘｎ個の振動子２が配列されたプローブ
１に対して、キーボード５からの入力操作に応じたコン
トローラ４の制御の基にスイッチ３によって診断対象部
位である被検体の血管を超音波スキャンするに必要な１
Ｘ１）個の振動子２の選択を行う。続いてこれら選択さ
れたＸ方向（方位方向）の壺個の振動子２及びＸ方向（
スキャン方向）の１個の振動子２に対して、各々第３図
（ａ）のような遅延特性に応じて電子的なフォーカス制
御を行って、第３図（ｂ）のようなパターンで超音波ビ
ームの送受を行う。

先ずＸ方向（方位方向）の長側の振動子２の超音波スキ
ャンを行うと、第４図（ａ）のようなＸ方向断層像がモ
ニタ１３に表示される。このＸ方向断層像の表示はモニ
タ１３に血管を含んだ断層像が表示された状態で、キー
ボード５からトラックボール等の周知の手段によってＭ
マーカを表示させこのＭマーカ上の血管幅を指定するよ
うに操作することによりレンジゲートマークＭＲが表示
される。次にＹ方向（スキャン方向）の１個の振動子２
の超音波スキャンを行うことにより、第４図（ｂ）のよ
うなＹ方向断層像がモニタ１３に表示される。これは予
めキーボード５から行われた入力操作に応じたコントロ
ーラ４の制御によって、血管径の全幅に一致するように
前記超音波ビームのＹ方向のパターン及び口径が制御さ
れることによりサンプルボリュームマークＭ５が血管径
の全幅に表示される。

これによって特にプローブ１のＹ方向（スキャン方向）
の振動子２もフォーカス制御され、常に診断対象部位で
ある血管径に一致させるように超音波ビームの幅を可変
して絞り込むことができる。

よって血管の診断を行う場合この血管径の全幅を超音波
ビームによってカバーするような超音波スキャンを一度
の操作で行うことができ、血管内の全ての血流速度を簡
単に計測することができる。

これにより最大流速ＶＭＡＸが血管内のどこに位置して
いても一度の操作で正確に捕えることができるので、操
作性を向上することができる。すなわち従来のように、
Ｙ方向の超音波ビーム幅を何回かずらして最大速流ＶＭ
ＡＸを捕えるような煩雑な操作は不要となるので、無駄
な操作時間を省くことができる。

ドプラモード走査が終了したら、レート信号の次のタイ
ミングでＢモード走査を行ってＢモード像をＴＶモニタ
１３に表示する。以後これらドプラモード走査とＢモー
ド走査がレート信号のタイミングで交互に行われること
になり、ドプラモード走査時のみ血流像が得られること
になる。

本実施例の変形例として、診断対象部位である血管径又
は計測予定領域に応じてＹ方向（スキャン方向）に可変
し得る超音波ビーム幅を予め何段階か設定しておくこと
ができる。例えばり、　Ｍ。

Ｓ等の３段階を設定しておき各々対応するスイッチを設
けておくことにより、その都度トラックボール等の操作
を行うことなく、任意のスイッチを選択するだけで簡単
に必要な超音波ビーム幅を設定することができる。

また本発明は、第５図に示すように、互いに直交するよ
うに配列された２組の振動子列２Ｘ。

２Ｙを用意し、２組を同時に超音波スキャンを行うこと
により同時に直交した２方向の断層像を撮影可能に構成
した、いわゆる直交同軸パイプレーン技術に対しても適
用することができる。

このように本実施例によれば、ドプラモード走査時診断
対象部位である血管径に常に一致するように超音波ビー
ムの幅を絞り込むようにしたので、Ｂモード走査には何
ら影響を与えることなく目的を達成することができる。

例えば前記のように超音波ビームの幅を可変することは
Ｂモード走査時においては分解能の向上のために好まし
くないが、このような操作はドプラモード走査時のみ行
うので何ら問題はない。

［発明の効果コ以上述べたように本発明によれば、二次元アレイ振動子
を用意し方位方向のみならずレンズ方向のフォーカス制
御を行うことにより診断対象部位の全領域をカバーする
ように超音波スキャンを行うことができるので、血管内
の全ての血流速度を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図、第２図は本実施例装置に用いられるプローブを示
す斜視図、第３図（ａ）、（ｂ）は第２図のプローブの
遅延特性及び超音波放射パターン図、第４図（ａ）、　
　（ｂ）は本実施例により得られたＸ方向断層像及びＹ
方向断層像、第５図は本実施例の変形例を示す概略図、
第６図は従来装置に用いられるプローブを示す斜視図、
第７図（ａ）、　　（ｂ）は第６図のプローブの遅延特
性及び超音波放射パターン図、第８図（ａ）、　　（ｂ
）は従来装置により得られたＸ方向断層像及びＹ方向断
層像、第９図は血流速度の計測原理の説明図、第１０図
はＢモード及びドプラモード走査を行うための駆動タイ
ミングの説明図である。１・・・プローブ、２・・・振動子、４・・・コントロ
ーラ、５・・・キーボード、１４・・・血管、１７・・
・超音波ビーム、Ｍ、・・・レンジゲートマーク、Ｍ５・・・サンプルボリュームマーク。第図ｙ第図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の振動子が規則的に配列されたプローブから
被検体に対して超音波の送受波を行い、検出されたエコ
ー信号に基いて超音波画像を再構成してモニタに表示す
る超音波診断装置において、Ｘ方向及びＹ方向の二次元
方向に各々複数の振動子が規則的に配列されたプローブ
と、プローブから超音波の送受波を行って表示された超
音波画像の所望部位にサンプルボリュームマークを設定
する手段と、サンプルボリュームマークを所望部位の寸
法に一致させるように前記Ｘ、Ｙ方向の一方の振動子の
フォーカスを制御する手段とを備えたことを特徴とする
超音波診断装置。
（２）被検体からドプラ信号を検出しこれに基いた超音
波画像を再構成してモニタに表示する請求項１記載の超
音波診断装置。
（３）サンプルボリュームマークを被検体の血管径に一
致させるように一方向の振動子のフォーカスを制御する
請求項１記載の超音波診断装置。