(57)【要約】  【課題】  ２次元アレイプローブを接続できると共に、１次元アレイプローブを接続した場合に、複数の開口による同時送受信により被検体を高速に走査することのできる超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  １次元アレイ４および２次元アレイ２から供給される受信信号を選択する選択スイッチ７と、列方向遅延加算回路８〜１１と、拡張スイッチ１２、１３と、行方向遅延加算回路１４、１５とが設けられる。選択スイッチにより１次元アレイからの受信信号を選択した場合、拡張スイッチにより列方向遅延加算回路を拡張して１次元遅延加算信号を得、一方、選択スイッチにより２次元アレイからの受信信号を選択した場合、列方向遅延加算回路の出力信号を行方向遅延加算回路に供給して２次元遅延加算信号を得る。【選択図】  図１
2005192867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気音響変換手段から供給される１次元受信信号または２次元受信信号を選択する選択手段と、
前記選択手段の出力信号を受けて、列方向および行方向で遅延加算を行う受信遅延加算回路とを備え、
前記受信遅延加算回路は、
複数の前段の遅延加算回路と、
前記複数の前段の遅延加算回路の出力信号を受ける後段の遅延加算回路と、
前記複数の前段の遅延加算回路に対する拡張手段とを備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記選択手段が前記１次元受信信号を選択した場合、前記拡張手段は、前記前段の遅延加算回路を拡張する請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記複数の前段の遅延加算回路は、前記拡張手段により拡張された複数の遅延加算回路を含む請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記１次元受信信号は複数の受信信号から構成され、該複数の受信信号のうち少なくとも１つの受信信号が、前記拡張手段により拡張された遅延加算回路に供給される請求項１から３のいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記１次元受信信号を受けて、前記選択手段に出力する複数の走査スイッチを備えた請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
複数の受信信号から構成される前記１次元受信信号のうち少なくとも１つの受信信号が前記複数の走査スイッチに供給される請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記１次元受信信号は、位置の異なる複数の同時受信開口からの受信信号で構成される請求項３から６のいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記複数の同時受信開口に対応して複数の同時送信開口が設けられる請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
少なくとも２次元に配列された複数のトランスデューサを有するサブアレイが複数個配列されて成る２次元アレイと、
前記サブアレイの複数のトランスデューサからの受信信号を整相加算するグループ内プロセッサとを備え、
前記２次元受信信号は、複数のグループ内プロセッサの出力信号で構成される請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次元アレイプローブおよび２次元アレイプローブを有し、被検体をそれぞれ２次元および３次元的に走査する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置は、図５に示すように、２次元アレイ１０２と、列方向遅延加算回路１０３、１０４、１０５、１０６と、行方向遅延加算回路１０７、１０８とから構成される。この従来の超音波診断装置では、２次元アレイ１０２のトランスデューサ１０１で検出された信号に対して列方向遅延加算回路１０３〜１０６により前段の遅延加算を行い、この様にして得られた信号群に対して、行方向遅延加算回路１０７、１０８により後段の遅延加算を行うことで、行方向および列方向の並列受信を少ない回路規模で実現している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２５４１２０号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の超音波診断装置においては、遅延加算回路に１次元アレイプローブを接続した場合、複数の開口を形成して同時送受信を行うことにより被検体を高速に走査することが困難である、という問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、２次元アレイプローブを接続できると共に、１次元アレイプローブも容易に接続でき、複数の開口による同時送受信により被検体を高速に走査することのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、複数の電気音響変換手段から供給される１次元受信信号または２次元受信信号を選択する選択手段と、選択手段の出力信号を受けて、列方向および行方向で遅延加算を行う受信遅延加算回路とを備え、受信遅延加算回路は、複数の前段の遅延加算回路と、複数の前段の遅延加算回路の出力信号を受ける後段の遅延加算回路と、複数の前段の遅延加算回路に対する拡張手段とを備えた構成を有している。
【０００６】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく１次元受信信号も遅延加算することができるので、２次元アレイプローブを接続できるだけでなく、１次元アレイプローブも接続でき、複数の開口による同時送受信により被検体を高速に走査することができる。
【０００７】
また、本発明に係る超音波診断装置において、選択手段が１次元受信信号を選択した場合、拡張手段は、前段の遅延加算回路を拡張する構成を有している。
【０００８】
この構成により、１次元受信信号を容易に遅延加算することができる。
【０００９】
また、本発明に係る超音波診断装置において、複数の前段の遅延加算回路は、拡張手段により拡張された複数の遅延加算回路を含む構成を有している。
【００１０】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく複数の受信開口からの１次元受信信号も遅延加算することができる。
【００１１】
また、本発明に係る超音波診断装置において、１次元受信信号は複数の受信信号から構成され、該複数の受信信号のうち少なくとも１つの受信信号が、拡張手段により拡張された遅延加算回路に供給される構成を有している。
【００１２】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく複数の受信開口からの１次元受信信号も遅延加算することができる。
【００１３】
また、本発明に係る超音波診断装置は、１次元受信信号を受けて、選択手段に出力する複数の走査スイッチを備えた構成を有している。
【００１４】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく複数の受信開口からの１次元受信信号も遅延加算することができる。
【００１５】
また、本発明に係る超音波診断装置において、複数の受信信号から構成される１次元受信信号のうち少なくとも１つの受信信号が複数の走査スイッチに供給される構成を有している。
【００１６】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく複数の受信開口からの１次元受信信号も遅延加算することができる。
【００１７】
また、本発明に係る超音波診断装置において、１次元受信信号は、位置の異なる複数の同時受信開口からの受信信号で構成される。この場合、複数の同時受信開口に対応して複数の同時送信開口が設けられる。
【００１８】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算できるだけでなく複数の受信開口からの１次元受信信号も遅延加算することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る超音波診断装置は、少なくとも２次元に配列された複数のトランスデューサを有するサブアレイが複数個配列されて成る２次元アレイと、サブアレイの複数のトランスデューサからの受信信号を整相加算するグループ内プロセッサとを備え、２次元受信信号は、複数のグループ内プロセッサの出力信号で構成される。
【００２０】
この構成により、２次元受信信号の数を少なくし遅延加算回路の規模を削減できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、２次元アレイプローブを接続できるだけでなく、１次元アレイプローブも接続でき、複数の開口による同時送受信により被検体を高速に走査することのできる超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置における受信部の一構成例を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、トランスデューサ１は行方向および列方向に２次元に配列され２次元アレイ２を構成する。トランスデューサ３は長軸方向に配列され１次元アレイ４を構成し、２次元アレイ２と１次元アレイ４とがそれぞれ１つずつ接続された構成とした。２次元アレイ２と１次元アレイ４は複数の電気音響変換手段を構成する。
【００２５】
１次元アレイ４から出力される１次元受信信号は、走査スイッチ５、６に供給される。２次元アレイ２からの２次元受信信号と走査スイッチ５、６から出力される１次元受信信号は、選択手段である選択スイッチ７により選択される。選択スイッチ７の出力信号は、前段の遅延加算回路である列方向遅延加算回路８、９、１０、１１に供給される。列方向遅延加算回路８〜１１の各２本の並列受信出力側にはそれぞれ後段の遅延加算回路である行方向遅延加算回路１４、１５が設けられ、２次元遅延加算信号を出力する。
【００２６】
また、列方向遅延加算回路８、１０の出力信号はそれぞれ前段の遅延加算回路への入力信号の数を拡張するための拡張手段である拡張スイッチ１２、１３に供給される。拡張スイッチ１２、１３の出力信号はそれぞれ列方向遅延加算回路９、１１に入力される。列方向遅延加算回路９、１１は１次元遅延加算信号を出力する。
【００２７】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作について説明する。
【００２８】
まず、選択スイッチ７が２次元受信信号を選択した場合、列方向遅延加算回路８〜１１は、２次元アレイ２が送出した超音波ビームの方向に受信指向性が向くように遅延加算を行う。その際、列方向遅延加算回路は、送出した超音波ビームの方向に関して列方向に微少にずれた２方向に指向性を有するように並列遅延加算を行う。列方向遅延加算回路８〜１１の各２つの出力信号の内、一方の指向性に対応する出力信号は行方向遅延加算回路１４に入力され、他方の指向性に対応する出力信号は行方向遅延加算回路１５に入力される。
【００２９】
行方向遅延加算回路１４、１５においては、送出した超音波ビームの方向に関して行方向に微少にずれた２方向に指向性を有するように並列遅延加算が行われ、２次元遅延加算信号が出力される。拡張スイッチ１２、１３は、ゼロデータ（ゼロに相当するデータ）を出力し、列方向遅延加算回路９、１１の動作に影響を与えない。２次元遅延加算信号は、図示しない信号処理部で処理され、図示しない表示部に表示される。
【００３０】
次に、選択スイッチ７が１次元受信信号を選択した場合、走査スイッチ５、６は、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、２個の受信開口Ｒ１、Ｒ２を形成し、１次元受信信号を出力する。トランスデューサＰ５〜Ｐ１２による受信信号は、複数の走査スイッチ５、６に供給される。
【００３１】
第１回目の送受信では、図２Ａに示すように、トランスデューサＰ３〜Ｐ６による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ７〜Ｐ１０による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、走査スイッチ６はトランスデューサＰ１〜Ｐ８による受信開口Ｒ１を形成し、走査スイッチ５はトランスデューサＰ５〜Ｐ１２による受信開口Ｒ２を形成する。
【００３２】
第２回目の送受信では、図２Ｂに示すように、トランスデューサの選択を１個ずらし、トランスデューサＰ４〜Ｐ７による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ８〜Ｐ１１による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、走査スイッチ６はトランスデューサＰ２〜Ｐ９による受信開口Ｒ１を形成し、走査スイッチ５はトランスデューサＰ６〜Ｐ１３による受信開口Ｒ２を形成する。同様にして第３、４回目の送受信を行う。
【００３３】
第５回目の送受信では、図２Ｃに示すように、トランスデューサＰ７〜Ｐ１０による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ１１〜Ｐ１４による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、走査スイッチ６はトランスデューサＰ５〜Ｐ１２による受信開口Ｒ１を形成し、走査スイッチ５はトランスデューサＰ９〜Ｐ１６による受信開口Ｒ２を形成し、１音響フレームの走査を完了する。
【００３４】
以上のようにして、本実施の形態においては、５回の送受信で１０個の受信の開口が形成され、高速（２倍の速さ）の走査が可能になる。
【００３５】
走査スイッチ５の出力信号は、選択スイッチ７を介して列方向遅延加算回路８、９（図１）に供給される。列方向遅延加算回路８の出力信号は、拡張スイッチ１２（図１）を介して列方向遅延加算回路９に供給され、列方向遅延加算回路８と列方向遅延加算回路９とで一つの遅延加算回路を構成する。同様にして、走査スイッチ６の出力信号は、選択スイッチ７を介して列方向遅延加算回路１０、１１（図１）に供給される。列方向遅延加算回路１０の出力信号は、拡張スイッチ１３（図１）を介して列方向遅延加算回路１１に供給される。
【００３６】
列方向遅延加算回路８、９は、１次元アレイ４が送信開口Ｔ１で送出した超音波ビームの方向に受信指向性が向くように遅延加算を行う。その際、図２Ａに示すように、送出された超音波ビームの方向に関して長軸方向に微少にずれた２方向に指向性（１、１）、指向性（１、２）を有するように並列遅延加算が行われる。同様にして、列方向遅延加算回路１０、１１は、１次元アレイ４が送信開口Ｔ２で送出した超音波ビームの方向に受信指向性が向くように遅延加算を行う。その際、図２Ａに示すように、送出された超音波ビームの方向に関して長軸方向に微少にずれた２方向に指向性（２、１）、指向性（２、２）を有するように並列遅延加算が行われる。
【００３７】
列方向遅延加算回路９、１１の出力信号は、１次元遅延加算となり、信号処理部で処理され、表示部に表示される。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、選択スイッチ７と、列方向遅延加算回路８〜１１と、拡張スイッチ１２、１３と、行方向遅延加算回路１４、１５を設けることにより、２次元アレイ２からの２次元受信信号だけでなく１次元アレイ４も容易に接続でき１次元受信信号も遅延加算することができる。さらに、１次元アレイ４の場合には、同時に複数の受信開口を設け、高速に走査することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、２次元アレイと１次元アレイとがそれぞれ１つずつとしたが、これに限らず、それぞれが複数個でも、どちらか一方が複数個であってもよい。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における１次元アレイの送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図である。なお、本実施の形態では、１次元アレイの構成および開口形成の方法を除いて、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成を有する超音波診断装置を用いる。
【００４１】
図３Ａに示すように、トランスデューサＰ１〜Ｐ４の受信信号は、選択スイッチ７を介して列方向遅延加算回路１１へ供給される。トランスデューサＰ５〜Ｐ８の受信信号は、選択スイッチ７を介して列方向遅延加算回路１０および列方向遅延加算回路９へ供給される。トランスデューサＰ９〜Ｐ１２の受信信号は、選択スイッチ７を介して列方向遅延加算回路８へ供給される。選択スイッチ７が１次元アレイ４を選択しているので、列方向遅延加算回路８〜１１は、第１の実施の形態の場合と同様に、拡張スイッチ１２、１３により拡張されている。トランスデューサＰ５〜Ｐ８の出力信号は、複数の拡張された遅延加算回路に接続されている。
【００４２】
次に、以上のように構成された超音波診断装置における１次元アレイ４の動作について、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して説明する。
【００４３】
まず、第１回目の送受信では、図３Ａに示すように、トランスデューサＰ２〜Ｐ５による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ６〜Ｐ９による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、列方向遅延加算回路１０、１１はトランスデューサＰ１〜Ｐ６による受信開口Ｒ１を形成し、列方向遅延加算回路８、９はトランスデューサＰ５〜Ｐ１０による受信開口Ｒ２を形成する。
【００４４】
第２回目の送受信では、図３Ｂに示すように、トランスデューサの選択を１個ずらし、トランスデューサＰ３〜Ｐ６による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ７〜Ｐ１０による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、列方向遅延加算回路１０、１１はトランスデューサＰ２〜Ｐ７による受信開口Ｒ１を形成し、列方向遅延加算回路８、９はトランスデューサＰ６〜Ｐ１１による受信開口Ｒ２を形成する。
【００４５】
第３回目の送受信では、図３Ｃに示すように、トランスデューサＰ４〜Ｐ７による送信開口Ｔ１とトランスデューサＰ８〜Ｐ１１による送信開口Ｔ２による同時送信が行われ、列方向遅延加算回路１０、１１はトランスデューサＰ３〜Ｐ８による受信開口Ｒ１を形成し、列方向遅延加算回路８、９はトランスデューサＰ７〜Ｐ１２による受信開口Ｒ２を形成し、１音響フレームの走査を完了する。
【００４６】
以上のようにして、３回の送受信で６個の受信の開口が形成され、高速の走査が可能になる。
【００４７】
列方向遅延加算回路８、９は、１次元アレイ４が送信開口Ｔ１で送出した超音波ビームの方向に受信指向性が向くように遅延加算を行う。その際、図３Ａに示すように、送出された超音波ビームの方向に関して長軸方向に微少にずれた２方向に指向性（１、１）、指向性（１、２）を有するように並列遅延加算が行われる。同様にして、列方向遅延加算回路１０、１１は、１次元アレイ４が送信開口Ｔ２で送出した超音波ビームの方向に受信指向性が向くように遅延加算を行う。その際、図３Ａに示すように、送出された超音波ビームの方向に関して長軸方向に微少にずれた２方向に指向性（２、１）、指向性（２、２）を有するように並列遅延加算が行われる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、列方向遅延加算回路８〜１１と、その拡張手段である拡張スイッチ１２、１３を設けることにより、１次元アレイの場合には、同時に複数の受信開口を設け、高速に走査することができる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図４Ａは、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイの一構成例を示す模式図で、図４Ｂは、図４Ａの構成を有する２次元アレイを用いた超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。
【００５０】
図４Ａにおいて、２次元アレイ２は、行方向および列方向に複数配列されたサブアレイ２０から構成される。図４Ｂに示すように、１つのサブアレイ２０は、行方向および列方向に複数配列されたトランスデューサＰ１〜Ｐ４で構成され、トランスデューサＰ１〜Ｐ４の出力信号は、グループ内プロセッサ２１に供給される。グループ内プロセッサ２１、２２の出力信号は選択スイッチ７へ供給される。グループ内プロセッサ２１、２２は、プローブハンドル２３の中に設けられる。グループ内プロセッサの出力信号は、２次元受信信号を伝送するケーブル２４を介して選択スイッチ７に供給される。選択スイッチ７は、超音波診断装置の本体２５の内部に設けられる。
【００５１】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作について、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。
【００５２】
グループ内プロセッサ２１は、トランスデューサＰ１〜Ｐ４の出力信号を整相加算する。グループ内プロセッサ２１は、回路規模が小さいので、２次元アレイのプローブハンドル２３内に設けることが可能である。選択スイッチ７は、超音波診断装置の本体２５内に設けられる。従って、グループ内プロセッサ２１をプローブハンドル２３内に設けることにより、トランスデューサからの受信信号を選択スイッチ７に直接供給する場合に比べ、プローブと本体の間を結ぶケーブル２４内の受信信号線の数を大幅に削減できる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、プローブハンドル２３内にグループ内プロセッサを設けることにより、プローブと本体の間を結ぶ受信信号線の数を大幅に削減できる。
【００５４】
なお、上記実施の形態では、１次元受信信号は、１次元アレイから出力されるものとして説明したが、トランスデューサが長軸方向に凸に配列されるコンベックスアレイ、またはトランスデューサが短軸方向に分割され、分割されたトランスデューサの受信信号が短軸方向に加算され１つの受信信号となる１．５次元アレイ、あるいは上記した各種アレイを機械的に走査する機械式３次元プローブの出力信号であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る超音波診断装置は、２次元アレイからの２次元受信信号だけでなく１次元アレイからの１次元受信信号も遅延加算することができ、とりわけ１次元アレイに同時に複数の受信開口が形成できるという利点を有し、１次元アレイと２次元アレイをそれぞれ必要個数有し、被検体を２次元、３次元的に高速に走査する超音波診断装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置における受信部の一構成例を示すブロック図
【図２Ａ】図１の１次元アレイを用いて、第１回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図２Ｂ】図１の１次元アレイを用いて、第２回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図２Ｃ】図１の１次元アレイを用いて、第５回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図３Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における１次元アレイを用いて、第１回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図３Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における１次元アレイを用いて、第２回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図３Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置における１次元アレイを用いて、第３回目の送受信を行う場合における送信開口および受信開口の形成の様子を示す模式図
【図４Ａ】本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置における２次元アレイの一構成例を示す模式図
【図４Ｂ】図４Ａの構成を有する２次元アレイを用いた超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【図５】従来の超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【符号の説明】
【００５７】
１  トランスデューサ
２  ２次元アレイ
３  トランスデューサ
４  １次元アレイ
５、６  走査スイッチ
７  選択スイッチ（選択手段）
８〜１１  列方向遅延加算回路（前段の遅延加算回路）
１２、１３  拡張スイッチ（拡張手段）
１４、１５  行方向遅延加算回路（後段の遅延加算回路）
２０  サブアレイ
２１、２２  グループ内プロセッサ
２３  プローブハンドル
２４  ケーブル
２５  本体
【図１】
2005192867.tif 000003
【図２Ａ】
2005192867.tif 000004
【図２Ｂ】
2005192867.tif 000005
【図２Ｃ】
2005192867.tif 000006
【図３Ａ】
2005192867.tif 000007
【図３Ｂ】
2005192867.tif 000008
【図３Ｃ】
2005192867.tif 000009
【図４Ａ】
2005192867.tif 000010
【図４Ｂ】
2005192867.tif 000011
【図５】
2005192867.tif 000012