(57)【要約】【課題】距離分解能や探知感度を高め、高画質で観察し易い超音波画像が得られるようにする。【解決手段】送信回路１２ａ、遅延回路１２ｂ及び振幅／パルス幅制御回路１２ｃを設け、超音波送受波方向の１送信信号で形成される超音波の発生期間内に次の送信信号で形成される超音波が発生するように、１つの振動子１１に複数回の送信信号を与え、波形が合成された超音波を得ると共に、この送信信号の遅延量、振幅又はパルス幅を可変調整することにより、所望の超音波波形を形成する。これによって、合成超音波の発生期間が短くなるように制御すれば、距離分解能を高めることができ、また合成超音波の振幅が高くなるように制御すれば、探知感度を向上させることができる。【選択図】図２
2005237503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生する少なくとも１つの振動子を有する探触子を備え、超音波断層像を形成する超音波診断装置において、
上記１つの振動子に対し、同一走査線期間の前回の送信信号で形成される超音波の発生期間内に今回の送信信号で形成される超音波を発生させる複数回の送信信号であって、それぞれの信号の振幅が可変調整された複数回の送信信号を与え、超音波波形を合成制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
上記複数回の送信信号のそれぞれのパルス幅を可変調整することを特徴とする上記請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
超音波を発生する少なくとも１つの振動子を有する探触子を備え、超音波断層像を形成する超音波診断装置において、
上記１つの振動子に対し、同一走査線期間の前回の送信信号で形成される超音波の発生期間内に今回の送信信号で形成される超音波を発生させる複数回の送信信号であって、それぞれの信号のパルス幅が可変調整された複数回の送信信号を与え、超音波波形を合成制御することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検体内の断層像等を形成する超音波診断装置、特に発生する超音波の波形を制御するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、単板振動子或いは複数の振動子を有する探触子（プローブ）から超音波を体内等の被検体へ送受波し、上記プローブから得られた受信信号を処理することにより、被検体内の断層像や血流情報等をモニタ（表示器）へ表示し、観察することができる。
【０００３】
図９には、１超音波走査線において単板振動子に与える送信信号と１点の反射体から受信した受信信号が示されており、図９（Ａ）の送信信号Ｓａを振動子に与えることにより、発生した超音波が反射体（被検体）へ向けて送波される。そして、この反射体から戻ってくる超音波は同一振動子で受波され、図９（Ｂ）の受信信号Ｒａが得られる。なお、図９（Ｂ）の波形ｇ１は送信信号の漏れ込みである。
【０００４】
図１０には、上記送信信号及び受信信号の拡大波形が示されており、送信信号Ｓａは図１０（Ａ）のように、振幅ａ０（数１０〜数１００Ｖ程度）でパルス幅ｔ０の山型（トリガー）波形であり、受信信号Ｒａは図１０（Ｂ）のように、振幅（最大振幅Ａ０）が変化し、例えば５〜６サイクルの超音波（発生）期間Ｈ０の波形となる。そして、このような受信信号Ｒａにおいては、超音波期間Ｈ０が短い程、距離分解能が高くなり、振幅（波高）が大きい程、感度が高くなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９７５号公報
【特許文献２】特開２００２−５２０２５号公報
【特許文献３】特開２００２−６５６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、超音波診断装置では、超音波画像の画質の更なる向上が望まれているが、超音波送受波において上述した距離分解能や探知感度を従来よりも高めれば、高画質の観察し易い画像を得ることが可能となる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、距離分解能や探知感度を高め、高画質で観察し易い超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、超音波を発生する少なくとも１つの振動子を有する探触子を備え、超音波断層像を形成する超音波診断装置において、上記１つの振動子に対し、同一走査線期間の前回の送信信号で形成される超音波の発生期間内に今回の送信信号で形成される超音波を発生させる複数回の送信信号であって、それぞれの信号の振幅が可変調整された複数回の送信信号を与え、超音波波形を合成制御することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記複数回の送信信号のそれぞれのパルス幅を可変調整することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、超音波を発生する少なくとも１つの振動子を有する探触子を備え、超音波断層像を形成する超音波診断装置において、上記１つの振動子に対し、同一走査線期間の前回の送信信号で形成される超音波の発生期間内に今回の送信信号で形成される超音波を発生させる複数回の送信信号であって、それぞれの信号のパルス幅が可変調整された複数回の送信信号を与え、超音波波形を合成制御することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１の構成によれば、１超音波走査線（１方向）に送受波する超音波が複数回の送信（パルス）信号で形成されることになるが、この複数回の送信信号の出力タイミングを調整し、即ち１回目の超音波に対する２回目以降の超音波の遅延量を制御し、かつそれぞれの送信信号の振幅を異なる値に調整することにより、合成される超音波波形を任意に変えることができる。そして、合成超音波の発生期間が短くなるように調整すれば、距離分解能を高くすることができ、また超音波の振幅（波高）が大きくなるように調整すれば、探知感度を高めることが可能となる。
【００１０】
更に、請求項３の場合は、１回目の超音波に対する２回目以降の超音波の遅延量を制御し、かつそれぞれの送信信号のパルス幅を異なる値に調整することにより、合成される超音波波形を任意に変えることができ、更には、請求項２のように送信信号の振幅とパルス幅の両方を調整することにより、所望の超音波波形に変えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の超音波診断装置によれば、超音波を合成するために出力タイミング（遅延量）が調整された複数回の送信信号を用い、かつこの送信信号のそれぞれの振幅又はパルス幅を異なる値に制御し、任意の超音波波形を形成することにより、距離分解能や探知感度を高めることができ、高画質で観察し易い超音波画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には、実施例に係る超音波診断装置の全体の構成が示され、図２及び図３には図１の送信部の構成が示されている。図１に示される超音波診断装置では、探触子に設けられた振動子（単一又は複数）１１に、送信処理を行う送信部１２及び受信処理を行う受信部１３が接続され、この受信部１３には、受信信号を検波する検波回路１４、この検波回路１４の出力をアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１５、このＡ／Ｄ変換器１５の出力に対し音線空間のデータから物理空間のデータへの変換（走査変換）をするデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１６が接続される。また、上記の各回路を制御する制御回路１７、上記ＤＳＣ１６の出力に基づいて超音波画像を表示するモニタ１８が設けられる。
【００１３】
図２には、上記送信部１２内の１例で、１つの送信回路から複数回の送信信号を出力する場合の構成が示されている。図２の送信部１２では、１つの送信回路１２ａ、遅延回路１２ｂ及び振幅／パルス幅制御回路１２ｃが設けられており、上記遅延回路１２ｂは、制御回路１７からの遅延量制御信号によって１回目の送信（パルス）信号に対する２回目以降の送信（パルス）信号の遅延量（時間）を設定し、上記振幅／パルス幅制御回路１２ｃは、１回目、２回目（３回目…）の送信信号のそれぞれの振幅又はパルス幅を制御する。
【００１４】
即ち、上記遅延回路１２ｂは入力した送信トリガーから所定量（ｄ）だけ遅れたトリガー信号を送信回路１２ａに供給しており、この送信回路１２ａではまず制御回路１７からの送信トリガーを直接入力して１回目の送信信号を形成し、次に遅延回路１２ｂから入力したトリガー信号に基づいて所定量（ｄ）だけ遅れた２回目の送信信号を形成する。同時に、上記振幅／パルス幅制御回路１２ｃは制御回路１７からの制御信号に基づいて制御されており、これによって１回目と２回目（３回目…）とで異なる振幅又はパルス幅（いずれか一方又は両方を異なる値に制御）となる送信信号が出力される。
【００１５】
図３には、上記送信部１２内の他の例で、２つの送信回路から複数回の送信信号を出力する場合の構成が示されている。図３の送信部１２では、振幅等の制御のための送信電圧Ａ（送信電圧制御信号）が入力される第１送信回路１２ｄと同様に送信電圧Ｂ（送信電圧制御信号）が入力される第２送信回路１２ｅ、パルス幅制御信号が入力されるパルス幅制御回路１２ｆ，１２ｇ及び一方のパルス幅制御回路１２ｇに接続した遅延回路１２ｈが設けられており、この場合は、制御回路１７からの送信トリガーに基づき、第１送信回路１２ｄ及びパルス幅制御回路１２ｆでは、パルス幅が制御された１回目の送信信号が出力される。そして、遅延回路１２ｈでは上記送信トリガー信号から所定量（ｄ）だけ遅れたトリガー信号を形成し、このトリガー信号に基づき、第２送信回路１２ｅ及びパルス幅制御回路１２ｇでは、上記１回目の送信信号から所定量（ｄ）だけ遅れ、かつ振幅、パルス幅が異なる値に制御された２回目の送信信号を出力する。なお、３回以上の送信信号を順次出力する場合は、上記の送信回路（１２ｅ）と遅延回路（１２ｈ）を更に追加してもよいし、２組の送信回路、パルス幅制御回路及び遅延回路によって複数の送信信号を形成・出力するようにしてもよい。
【００１６】
実施例の構成の概略は以上であり、次に２回の送信信号で超音波を形成する場合の作用を説明する。図４には、単板振動子に与える送信信号と１点の反射体から受信した受信信号が示されており、実施例では図４（Ａ）のように、同一超音波走査線に対し第１送信信号Ｓ１と第２送信信号Ｓ２が連続して出力され、これら２つの送信信号が振動子１１に与えられる。この振動子１１では、それぞれの送信信号で得られた超音波が合成され、この合成された超音波が被検体へ送受波されることになり、１点の反射体から反射した超音波の受信信号は図４（Ｂ）の受信信号Ｒｂのようになる。なお、図４（Ｂ）の波形ｇ２は送信信号の漏れ込みである。
【００１７】
そして、実施例では、図４（Ａ）の第１送信信号Ｓ１から第２送信信号Ｓ２までの遅延量（時間）ｄを可変調整し、かつ図５のように、各送信信号Ｓ１，Ｓ２の振幅とパルス幅を可変調整することにより、図６乃至図８のように距離分解能や感度を高めることができる。図５（Ａ），（Ｂ）には、振幅を変化させた場合の例が示されており、例えば図５（Ａ）のように、振幅ａ１でパルス幅ｔ１からなる第１送信信号（パルス）Ｓ１と上記ａ１より小さい振幅ａ２（＝ａ１−ｘ）でパルス幅ｔ１からなる第２送信信号（パルス）Ｓ２を用いたり、図５（Ｂ）のように、振幅ａ１でパルス幅ｔ１からなる第１送信信号Ｓ１と上記ａ１より大きい振幅ａ３（＝ａ１＋ｘ）でパルス幅ｔ１からなる第２送信信号Ｓ２を用いたりすることができる。
【００１８】
図５（Ｃ），（Ｄ）には、パルス幅を変化させた場合の例が示されており、例えば図５（Ｃ）のように、振幅ａ１でパルス幅ｔ１からなる第１送信信号Ｓ１と振幅ａ１で上記ｔ１より短いパルス幅ｔ２（＝ｔ１−ｙ）からなる第２送信信号Ｓ２を用いたり、図５（Ｄ）のように、振幅ａ１でパルス幅ｔ１からなる第１送信信号Ｓ１と振幅ａ１で上記ｔ１より長いパルス幅ｔ３（＝ｔ１＋ｙ）からなる第２送信信号Ｓ２を用いたりすることができる。また、この第１及び第２送信信号Ｓ１，Ｓ２においては振幅とパルス幅の両方を異なる値に設定してもよい。
【００１９】
図６には、距離分解能を高める超音波合成の波形が示されており、図６（Ａ）のように、振幅ａ１、パルス幅ｔ１の送信信号Ｓ０を用いる場合、この信号Ｓ０で形成される超音波（受信）波形は、図６（Ｂ）のように超音波発生期間Ｈａの波形Ｒ１となる。そして、図４（Ｃ）のように、この送信信号Ｓ０を第１送信信号Ｓ０１、第２送信信号Ｓ０２として、例えば予め調整された遅延量ｄ１の間隔を以って用いれば、図４（Ｄ）のように、振動子１１で発生する１回目の超音波波形Ｒ１に対する２回目の超音波波形Ｒ２の遅延量（時間）Ｄ１をＴ／４（Ｔ：超音波波形周期）とし、これらの超音波（波形Ｒ１とＲ２）を合成した波形Ｒ３の超音波（受信波）が得られる。この超音波波形Ｒ３は、超音波発生期間ＨａよりもＴ／４の時間だけ長くなるが、波高（振幅）が１回の送信信号Ｓ０で超音波を発生させる場合よりも高くなる。
【００２０】
ここで、図６（Ｄ）の超音波の振幅（波高）が図６（Ｂ）のレベルまで下がるように縮小すると、図６（Ｆ）の超音波波形Ｒｂ１で示されるように、その超音波発生期間Ｈｂ１が上記期間Ｈａよりも短くなることが分かる。そこで、実施例では、このような超音波波形が得られるように、図６（Ｅ）に示されるように、例えば図６（Ａ）の送信信号Ｓ０よりも小さい振幅ａ２（＜ａ１）及びパルス幅ｔ２（＜ｔ１）の第１送信信号Ｓ１と、上記ａ２よりも更に小さい振幅ａ３（＜ａ２）で、上記ｔ２よりも更に短いパルス幅ｔ３（＜ｔ２）の第２送信信号Ｓ２を用いることにより、超音波発生期間Ｈｂ１の短い超音波［図６（Ｆ）］を発生させ、これによって距離分解能を高めるようにしたものである。また、図６（Ｆ）において期間Ｈｂ１を従来よりも短くした上で、超音波の振幅を従来よりも高く維持することもでき、この場合は、探知感度も高くできることになる。なお、上記超音波間の遅延量はｎＴ／４（ｎ：奇数）とすれば、効率よく超音波発生期間Ｈｂ１を短くし、かつ振幅を高く維持することができる。
【００２１】
図７には、距離分解能を高める他の超音波合成例が示されており、図６（Ｅ）のような第１送信信号Ｓ１とこのＳ１とは振幅やパルス幅が異なる第２送信信号Ｓ２を用いることにより、図７（Ａ）のように、超音波波形Ｒ４（実線）と超音波波形Ｒ５（点線）を合成することができる。この場合は、Ｒ４とＲ５の後側の波形が打ち消し合って、図７（Ｂ）のように、短い発生期間Ｈｂ２の超音波合成波が得られる。なお、図７（Ｂ）のｒｅで示されるように、超音波波形の後尾に小さな波形が残ることも生じるが、小さい波形であれば検出に影響を与えることはない。
【００２２】
図８には、探知感度を高める場合の波形が示されており、この場合は、図８（Ａ）に示されるように、図６と同様に振幅ａ６でパルス幅ｔ６の第１送信信号Ｓ１と、上記ａ６よりも小さい振幅ａ７（＜ａ６）で、上記ｔ６よりも短いパルス幅ｔ７（＜ｔ６）の第２送信信号Ｓ２を用いることにより、図７（Ｂ）に示されるように、送信信号Ｓ１で発生する超音波波形Ｒ６（実線）に対し、送信信号Ｓ２で発生する超音波波形Ｒ７（点線）を略１サイクルの遅延量を以って合成する。即ち、第１送信信号Ｓ１に対し予め調整された遅延量ｄ３を以って第２送信信号Ｓ２を出力すれば、超音波波形Ｒ６とＲ７が約１サイクルのずれで合成され、図８（Ｃ）のように、振幅の高い超音波波形Ｒｂ３が得られる。この超音波波形Ｒｂ３は、その超音波発生期間Ｈｂ３が合成しない場合の期間Ｈａと比較して少し長くなるが、大きな振幅の超音波波形となるので、探知感度を向上させることができる。
【００２３】
上記実施例では、２回の送信信号Ｓ１，Ｓ２によって合成超音波を発生させる場合を説明したが、距離分解能又は探知感度の向上を図るために、３回以上の連続する送信（パルス）信号を用いて合成した超音波を同一超音波走査線（送受波方向）へ送受波することができる。
【００２４】
また、上記実施例では、距離分解能又は探知感度を高めるための、複数回の超音波送信の遅延量、送信の回数、送信信号の振幅やパルス幅を、プローブ識別コード（プローブの種類）又は選択・設定した超音波周波数、振動子等で決定する。即ち、超音波診断装置では振動子特性の異なる各種のプローブが用いられており、また発生させる超音波の周波数を選択できる場合等があり、これらの状況に合わせて最良の超音波波形を得ることが必要となる。従って、実施例では、プローブ識別コード又は異なる超音波周波数に対応した２回目以降の送信信号の遅延量（ｄ）とこの送信信号の出力回数、振幅及びパルス幅の情報を記憶・保持しており、接続したプローブの識別コードを判定したり、又は選択・設定されている超音波周波数を判定したりすることにより、この識別コードや超音波周波数に対応した送信信号の遅延量、回数、振幅及びパルス幅で超音波の送受波を制御することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る超音波診断装置全体の概略を示す回路ブロック図である。
【図２】実施例の送信部の１構成例を示す回路ブロック図である。
【図３】実施例の送信部の他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図４】実施例の１超音波走査線に対する送信信号［図（Ａ）］と受信信号［図（Ｂ）］を示す波形図である。
【図５】実施例の第１、第２送信信号において振幅を異なる値に設定する場合の例［図（Ａ），（Ｂ）］とパルス幅を異なる値に設定する場合の例［図（Ｃ），（Ｄ）］を示す波形図である。
【図６】実施例において距離分解能を高めるための超音波波形合成を説明する拡大波形図である。
【図７】実施例において距離分解能を高めるための超音波波形合成の他の例を説明する拡大波形図である。
【図８】実施例において探知感度を高めるための超音波の波形合成を説明する波形図である。
【図９】従来の１超音波走査線に対する送信信号［図（Ａ）］と受信信号［図（Ｂ）］を示す波形図である。
【図１０】図９の送信信号［図（Ａ）］と受信信号［図（Ｂ）］の拡大波形図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…振動子、        １２…送信部、
１２ａ，１２ｄ，１２ｅ…送信回路、
１２ｂ，１２ｈ…遅延回路、
１２ｃ…振幅／パルス幅制御回路、
１２ｆ，１２ｇ…パルス幅制御回路、
１３…受信部、        １４…検波回路、
１６…ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）。
【図１】
2005237503.tif 000003
【図２】
2005237503.tif 000004
【図３】
2005237503.tif 000005
【図４】
2005237503.tif 000006
【図５】
2005237503.tif 000007
【図６】
2005237503.tif 000008
【図７】
2005237503.tif 000009
【図８】
2005237503.tif 000010
【図９】
2005237503.tif 000011
【図１０】
2005237503.tif 000012