(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、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】  プローブからの２次元または１次元受信信号が供給される走査スイッチ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、データパス１６と、信号処理部１７とが設けられる。１次元受信信号が走査スイッチ７に供給される場合、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、データパスを介して信号処理部に供給し、一方、２次元受信信号が走査スイッチに供給される場合、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、信号処理部に供給する。【選択図】  図１
2005143838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気音響変換手段から１次元受信信号または２次元受信信号が供給される走査スイッチと、
前記走査スイッチ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】
前記拡張手段は、前記走査スイッチに１次元受信信号が供給される場合に、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】
前記前段の遅延加算回路の出力信号を、前記後段の遅延加算回路を経由せずに信号処理するためのデータパスを備えた請求項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４のいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項６】
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５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
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６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
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６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を接続し、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、電気音響変換手段から１次元受信信号または２次元受信信号が供給される走査スイッチと、走査スイッチ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すると共に１次元受信信号を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と共に、１次元アレイプローブを接続し、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、拡張手段は、走査スイッチに１次元受信信号が供給される場合に、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、２次元受信信号を遅延加算すると共に１次元受信信号を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すると共に複数の受信開口からの１次元受信信号を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は、前段の遅延加算回路の出力信号を、後段の遅延加算回路を経由せずに信号処理するためのデータパスを備えた構成を有している。
【００１２】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算すると共に１次元受信信号を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。この場合、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。また、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。
【００１４】
この構成により、２次元受信信号を遅延加算すると共に複数の受信開口からの１次元受信信号を遅延加算することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
本発明によれば、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、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】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
図１において、電気音響変換手段であるプローブから出力される１次元受信信号または２次元受信信号は走査スイッチ７に入力される。走査スイッチ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。行方向遅延加算回路１４、１５の出力信号は信号処理部１７に供給される。
【００２１】
また、列方向遅延加算回路８、１０の出力側にはそれぞれ拡張手段である拡張スイッチ１２、１３が設けられる。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から出力される１次元遅延加算信号は、データパス１６を介して信号処理部１７に供給される。信号処理部１７の出力信号は表示部へ送られる。
【００２２】
図２は、図１の走査スイッチ７に電気音響変換手段として２次元アレイが接続された場合の構成を示すブロック図である。図２において、トランスデューサ１は列方向、行方向の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１の出力信号は走査スイッチ７へ供給される。
【００２３】
図３は、図１の走査スイッチ７に電気音響変換手段として１次元アレイが接続された場合の構成を示すブロック図である。図３において、トランスデューサ３は長軸方向に１次元に配列され１次元アレイ４を構成する。トランスデューサ３の出力信号は走査スイッチ７へ供給される。
【００２４】
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２および図３を参照して説明する。
【００２５】
まず、図２に示すように、走査スイッチ７が２次元アレイ２から２次元受信信号を受信した場合、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、送出され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が行われる。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。
【００２６】
行方向遅延加算回路１４、１５においては、送出され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、信号処理部１７で処理された後、表示部に表示される。
【００２７】
次に、図３に示すように、走査スイッチ７が１次元アレイ４から１次元受信信号を受信した場合、走査スイッチ７は、トランスデューサ３からの受信信号の内のあるものについては、複数の列方向遅延加算回路に出力される様に接続を切り替える。そのため、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、１次元アレイ４は、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。
【００２８】
第１回目の送受信では、図４Ａ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とによる同時送信が行われ、走査スイッチ７は、トランスデューサＰ１〜Ｐ８による受信開口Ｒ１と、トランスデューサＰ５〜Ｐ１２による受信開口Ｒ２とを形成する。第２回目の送受信では、図４Ｂ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とによる同時送信が行われ、走査スイッチ７は、トランスデューサＰ２〜Ｐ９による受信開口Ｒ１と、トランスデューサＰ６〜Ｐ１３による受信開口Ｒ２とを形成する。同様にして、第３回、第４回目の送受信を行う。第５回目の送受信では、図４Ｃ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とによる同時送信が行われ、走査スイッチ７は、トランスデューサＰ５〜Ｐ１２による受信開口Ｒ１と、トランスデューサＰ９〜Ｐ１６による受信開口Ｒ２を形成し、これにより１音響フレームの走査が完了する。以上のようにして、５回の送受信で１０個の受信開口が形成され、高速の走査が可能になる。
【００２９】
走査スイッチ７の出力信号は、列方向遅延加算回路８、９（図３）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３）を介して、列方向遅延加算回路９に供給される。同様にして、走査スイッチ７の出力信号は、列方向遅延加算回路１０、１１（図３）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３）を介して、列方向遅延加算回路１１に供給される。
【００３０】
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４Ａ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４Ａ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。
【００３１】
列方向遅延加算回路９、１１の出力信号は、１次元遅延加算信号となり、行方向遅延回路１４、１５を経由せずにデータパス１６を介して、信号処理部１７に供給される。１次元遅延加算信号は、信号処理部１７で処理された後、表示部に表示される。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、走査スイッチ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、データパス１６を設けることにより、２次元アレイ２からの２次元受信信号と１次元アレイ４からの１次元受信信号を遅延加算することができ、さらに、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。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図５Ａ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２次元アレイの一構成例を示す模式図で、図５Ｂは、図５Ａ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。
【００３４】
図５Ａ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５Ｂ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の出力信号は走査スイッチ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を介して走査スイッチ７に供給される。走査スイッチ７は、超音波診断装置の本体２５の内部に設けられる。
【００３５】
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５Ａおよび図５Ｂを参照して説明する。
【００３６】
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。走査スイッチ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走査スイッチ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。
【００３７】
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２１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。
【００３８】
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】
【００３９】
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次元受信信号と１次元アレイからの１次元受信信号を共に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】
【００４０】
【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２】図１の走査スイッチ７に２次元アレイが接続された場合の構成を示すブロック図
【図３】図１の走査スイッチ７に１次元アレイが接続された場合の構成を示すブロック図
【図４Ａ】図３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４Ｂ】図３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４Ｃ】図３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５Ａ】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２次元アレイの一構成例を示す模式図
【図５Ｂ】図５Ａ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６】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】
【００４１】
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
７  走査スイッチ
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）
１６  データパス
１７  信号処理部
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】
2005143838.tif 000003
【図２】
2005143838.tif 000004
【図３】
2005143838.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2005143838.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2005143838.tif 000009
【図５Ｂ】
2005143838.tif 000010
【図６】
2005143838.tif 000011