(57)【要約】  【課題】  従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができる超音波診断装置を提供すること。  【解決手段】  超音波診断装置１０は、プローブハンドル２０と、メインフレーム３０とを備え、プローブハンドル２０は、４行２列に配列されたサブアレイ４１〜４８を含む配列振動子４０と、サブアレイ４１〜４８を選択するマルチプレクサ２１及び２２と、マルチプレクサ２１の出力信号を整相するサブビームフォーマ２３及び２４と、マルチプレクサ２２の出力信号を整相するサブビームフォーマ２５及び２６と、マルチプレクサ２１及び２２とサブビームフォーマ２３〜２６の動作を制御する走査部２７とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する複数の振動子を含むサブアレイが少なくとも二次元配列された配列振動子と、前記サブアレイの中から所定数のサブアレイを順次選択して開口を移動する開口移動手段と、前記所定数のサブアレイからの受信信号を整相する整相手段と、この整相手段の出力信号を遅延加算する遅延加算手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記開口の移動単位は、前記開口の移動方向における前記サブアレイのサイズに相当することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記開口移動手段は、前記所定数のサブアレイを順次選択するサブアレイ選択スイッチを備え、前記サブアレイ選択スイッチは、前記配列振動子の中から所定の行のサブアレイ及び所定の列のサブアレイのいずれか一方を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に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、被検体を三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、この種の超音波診断装置としては、例えば特許文献１に記載された図４に示すようなものが知られている。図４に示された従来の超音波診断装置７０は、送信サブアレイ７１と、Ｍ個のグループ内送信プロセッサ７２１、７２２、・・・７２Ｍ（以下「７２ｉ」）と、送信ビームフォーマ７３と、受信サブアレイ７４と、Ｎ個のグループ内受信プロセッサ７５１、７５２、・・・７５Ｎ（以下「７５ｉ」）と、受信ビームフォーマ７６と、ビームフォーマ加算機構７７と、システムコントローラ７８と、画像生成器７９とを備えている。
【０００３】
送信サブアレイ７１は、複数の振動子をそれぞれ含むＭ個の送信サブアレイ７１１、７１２、・・・７１Ｍを備えている。グループ内送信プロセッサ７２ｉは、それぞれ、送信パルスを提供する１個以上のデジタルパルス発生器と、接続する振動子を励起するように送信パルスを増幅する１個以上の電圧ドライバとを含み、送信ビームフォーマ７３と送信サブアレイ７１との間に設けられている。送信ビームフォーマ７３は、Ｍ個のチャンネル７３１、７３２、・・・７３Ｍを備えている。なお、特許文献１においては、振動子はトランスデューサ素子と呼称されている。
【０００４】
受信サブアレイ７４は、複数の振動子をそれぞれ含むＮ個の受信サブアレイ７４１、７４２、・・・７４Ｎを備えている。受信ビームフォーマ７６は、Ｎ個の処理チャンネル７６１、７６２、・・・７６Ｎを備えている。グループ内受信プロセッサ７５ｉは、遅延素子及び加算素子を含み、受信サブアレイ７４と受信ビームフォーマ７６との間に設けられている。
【０００５】
システムコントローラ７８は、マイクロプロセッサ及び関連のメモリを含み、バスａ、ｂ、ｃ及びｄを介して遅延コマンドを提供するようになっている。ビームフォーマ加算機構７７は、受信ビームフォーマ７６のＮ個の処理チャンネル７６１、７６２、・・・７６Ｎからの信号を加算するようになっている。画像生成器７９は、ビームフォーマ加算機構７７から受信した信号に基づいて被検体部位の画像を形成するようになっている。
【０００６】
従来の超音波診断装置７０は、前述のように構成されているので、グループ内送信プロセッサ７２ｉによって生成された音響ビームを送信サブアレイ７１から被検体部位に放射し、音響ビームによるエコーを受信サブアレイ７４が受信し、エコーに呼応した信号をグループ内受信プロセッサ７５ｉが受信して遅延処理及び加算処理を行って受信ビームフォーマ７６の各処理チャンネルに出力し、ビームフォーマ加算機構７７が各信号を加算することにより画像生成器７９によって被検体部位の画像が生成されるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３３０８７号公報（第１１頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の超音波診断装置７０では、送信サブアレイ７１及び受信サブアレイ７４に含まれる振動子の個数と、送信ビームフォーマのチャンネル数及び受信ビームフォーマの処理チャンネル数とがそれぞれ対応する構成なので、例えば高品位の画像を得るために振動子の個数を増やして高密度化を図ろうとすると、送信ビームフォーマのチャンネル数及び受信ビームフォーマの処理チャンネル数も増加させる必要があり、回路規模が大きくなって製造コストが増大するという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超音波診断装置は、超音波を送受信する複数の振動子を含むサブアレイが少なくとも二次元配列された配列振動子と、前記サブアレイの中から所定数のサブアレイを順次選択して開口を移動する開口移動手段と、前記所定数のサブアレイからの受信信号を整相する整相手段と、この整相手段の出力信号を遅延加算する遅延加算手段とを備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明の超音波診断装置の開口移動手段は、サブアレイの中から所定数のサブアレイを順次選択して開口を移動するので、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができる。
【００１２】
また、本発明の超音波診断装置は、前記開口の移動単位は、前記開口の移動方向における前記サブアレイのサイズに相当する構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の超音波診断装置の開口移動手段は、開口の移動方向におけるサブアレイのサイズに相当する移動量で開口を順次移動するので、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができる。
【００１４】
さらに、本発明の超音波診断装置は、前記開口移動手段は、前記所定数のサブアレイを順次選択するサブアレイ選択スイッチを備え、前記サブアレイ選択スイッチは、前記配列振動子の中から所定の行のサブアレイ及び所定の列のサブアレイのいずれか一方を選択する構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の超音波診断装置のサブアレイ選択スイッチは、配列振動子の中から所定の行のサブアレイ及び所定の列のサブアレイのいずれか一方を選択するので、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができるという効果を有する超音波診断装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
まず、本実施の形態の超音波診断装置の構成について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の超音波診断装置１０は、プローブハンドル２０と、メインフレーム３０とを備えている。
【００２０】
プローブハンドル２０は、４行２列に配列されたサブアレイ４１〜４８を含む配列振動子４０と、サブアレイ４１〜４８を選択するマルチプレクサ（以下「ＭＵＸ」という。）２１及び２２と、ＭＵＸ２１の出力信号を整相するサブビームフォーマ２３及び２４と、ＭＵＸ２２の出力信号を整相するサブビームフォーマ２５及び２６と、ＭＵＸ２１及び２２とサブビームフォーマ２３〜２６の動作を制御する走査部２７とを備えている。
【００２１】
なお、ＭＵＸ２１及び２２は、本発明の開口移動手段を構成している。また、サブビームフォーマ２３〜２６は、それぞれ、本発明の整相手段を構成している。
【００２２】
配列振動子４０とＭＵＸ２１との間には、信号線５１（５１ａ〜５１ｄを含む。）が設けられ、配列振動子４０とＭＵＸ２２との間には、信号線５２（５２ａ〜５２ｄを含む。）が設けられている。また、ＭＵＸ２１とサブビームフォーマ２３及び２４との間には、信号線５３（５３ａ及び５３ｂを含む。）が設けられ、ＭＵＸ２２とサブビームフォーマ２５及び２６との間には、信号線５４（５４ａ及び５４ｂを含む。）が設けられている。
【００２３】
メインフレーム３０は、サブビームフォーマ２３〜２６の出力信号を遅延加算する主ビームフォーマ３１と、走査部２７及び主ビームフォーマ３１の動作を制御する制御部３２と、主ビームフォーマ３１の出力信号を処理する信号処理部３３と、画像を表示する画像表示部３４とを備えている。なお、主ビームフォーマ３１は、本発明の遅延加算手段を構成している。
【００２４】
次に、プローブハンドル２０の主要部である配列振動子４０及びＭＵＸ２１の構成について図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る配列振動子４０及びＭＵＸ２１の周辺のブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、配列振動子４０に含まれるサブアレイ４１及びサブアレイ４５は、それぞれ、超音波を送受信する振動子４１ａ〜４１ｄ及び振動子４５ａ〜４５ｄを含んでいる。振動子４１ａ〜４１ｄ及び振動子４５ａ〜４５ｄは、それぞれ、２行２列に二次元配列され、被検体に対して超音波を送受信するようになっている。
【００２６】
ＭＵＸ２１は、サブビームフォーマ２３と接続されるポートＡ０〜Ａ３と、サブアレイ４１と接続されるポートＢ０〜Ｂ３と、サブアレイ４５と接続されるポートＣ０〜Ｃ３と、サブアレイ４１及び４５のいずれか一方を選択するサブアレイ選択スイッチ６１とを備え、走査部２７から出力される制御信号に基づいてサブアレイ４１及び４５のいずれか一方を選択するようになっている。
【００２７】
ポートＢ０〜Ｂ３は、それぞれ、信号線５１ａを介して振動子４１ａ〜４１ｄと接続され、ポートＣ０〜Ｃ３は、それぞれ、信号線５１ｃを介して振動子４５ａ〜４５ｄと接続されている。
【００２８】
サブアレイ選択スイッチ６１は、４つのスイッチ６１ａ〜６１ｄを備え、ポートＢ０〜Ｂ３又はポートＣ０〜Ｃ３と、ポートＡ０〜Ａ３との間の接続を切り替えるようになっている。図２は、スイッチ６１ａ〜６１ｄによって、ポートＢ０〜Ｂ３と、ポートＡ０〜Ａ３との間が接続された状態、すなわちサブアレイ４１とサブビームフォーマ２３との間が接続された状態を示している。
【００２９】
なお、スイッチ６１ａ〜６１ｄは、それぞれ単独で動作するものではなく、振動子４１ａ〜４１ｄ又は振動子４５ａ〜４５ｄのグループ単位でサブビームフォーマ２３との接続を切り替えるようになっている。また、サブアレイ選択スイッチ６１に含まれるスイッチは４つに限定されるものではなく、振動子の個数が行方向に例えば２個、列方向に例えば３個で構成される場合、サブアレイ選択スイッチ６１は、合計６個のスイッチを含む構成となる。
【００３０】
サブビームフォーマ２３は、配列振動子４０に送信信号を供給するとともに、被検体内で発生したエコー信号を受信して整相するようになっており、図示を省略したが、送信信号を供給する送信回路と、受信信号を増幅する増幅器と、この増幅された信号を整相する遅延回路及び加算器とを有している。
【００３１】
なお、図２において、サブアレイ４１及び４５、ＭＵＸ２１、サブビームフォーマ２３の構成例について説明したが、他のサブアレイとサブビームフォーマ２４〜２６との間の接続も前述と同様にＭＵＸ２１又は２２によって切り替えられるようになっている。
【００３２】
具体的には、図１に示すように、サブアレイ４３又は４７と、サブビームフォーマ２４との間の接続は、ＭＵＸ２１によって切り替えられるようになっている。また、サブアレイ４２又は４６と、サブビームフォーマ２５との間の接続、並びに、サブアレイ４４又は４８と、サブビームフォーマ２６との間の接続は、ＭＵＸ２２によって切り替えられるようになっている。
【００３３】
なお、図１においては、ＭＵＸ２１及び２２が含むスイッチの図示を省略し、スイッチで接続状態となっているポート間を実線で示し、スイッチで非接続状態となっているポート間を破線で示している。後述の図３（ａ）及び（ｂ）においても同様とする。
【００３４】
次に、本実施の形態の超音波診断装置１０の動作について、図１〜図３を用いて説明する。
【００３５】
まず、走査部２７によって、制御部３２からの制御信号に基づき、ＭＵＸ２１及び２２の接続状態が設定される。その結果、図３（ａ）に示すように、ＭＵＸ２１によって、信号線５１ａと信号線５３ａとが接続され、信号線５１ｂと信号線５３ｂとが接続される。同様に、ＭＵＸ２２によって、信号線５２ａと信号線５４ａとが接続され、信号線５２ｂと信号線５４ｂとが接続される。したがって、図３（ａ）において斜線で示されたサブアレイ４１〜４４は、超音波が送受信される開口を構成することとなる。
【００３６】
また、サブアレイ４１〜４４によって構成される開口は、走査部２７によって、図３（ｂ）に示すように移動される。すなわち、図３（ｂ）に示すように、ＭＵＸ２１によって、信号線５１ｃと信号線５３ａとが接続され、信号線５１ｂと信号線５３ｂとが接続される。同様に、ＭＵＸ２２によって、信号線５２ｃと信号線５４ａとが接続され、信号線５２ｂと信号線５４ｂとが接続される。したがって、図３（ｂ）において斜線で示されたサブアレイ４３〜４６で開口が構成されることとなり、サブアレイ４１〜４８の行方向の各サイズに相当する距離を単位として開口が行方向に順次移動することとなる。
【００３７】
次いで、サブビームフォーマ２３〜２６によって、走査部２７からの制御信号に基づき、超音波を被検体内に送信するための信号が生成され、ＭＵＸ２１及び２２を介して配列振動子４０に送信される。例えば図３（ａ）に示す状態においては、サブビームフォーマ２３及び２４からの信号は、それぞれ、ＭＵＸ２１を介してサブアレイ４１及び４３に送信される。また、サブビームフォーマ２５及び２６からの信号は、それぞれ、ＭＵＸ２２を介してサブアレイ４２及び４４に送信される。
【００３８】
さらに、サブアレイ４１〜４４によって、超音波が被検体内に送信される。この超音波によって被検体内で発生したエコー信号は、サブアレイ４１〜４４によって受信される。
【００３９】
サブアレイ４１及び４３によって受信されたエコー信号は、ＭＵＸ２１に出力される。前述のように、ＭＵＸ２１は、信号線５１ａと信号線５３ａとを接続し、信号線５１ｂと信号線５３ｂとを接続しているので、サブアレイ４１及び４３によって受信されたエコー信号は、それぞれ、サブビームフォーマ２３及び２４に供給される。
【００４０】
一方、サブアレイ４２及び４４によって受信されたエコー信号は、ＭＵＸ２２に出力される。前述のように、ＭＵＸ２２は、信号線５２ａと信号線５４ａとを接続し、信号線５２ｂと信号線５４ｂとを接続しているので、サブアレイ４２及び４４によって受信されたエコー信号は、それぞれ、サブビームフォーマ２５及び２６に供給される。
【００４１】
引き続き、サブビームフォーマ２３〜２６によって、入力されたエコー信号がそれぞれ増幅されて整相され、主ビームフォーマ３１に出力される。
【００４２】
次いで、主ビームフォーマ３１によって、サブビームフォーマ２３〜２６の出力信号が遅延加算される。
【００４３】
そして、信号処理部３３によって、主ビームフォーマ３１の出力信号から画像信号が生成され、画像表示部３４によって、被検体内の画像が表示される。
【００４４】
以上のように、本実施の形態の超音波診断装置１０によれば、ＭＵＸ２１及び２２は、配列振動子４０に含まれるサブアレイ４１〜４８からそれぞれ１行ずつ選択して行方向に順次移動する構成としたので、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができる。
【００４５】
なお、前述の実施の形態において、配列振動子４０に含まれるサブアレイを４行２列で構成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、４行２列以外の二次元配列や、三次元配列でサブアレイを構成しても同様の効果が得られる。
【００４６】
また、前述の実施の形態において、ＭＵＸ２１及び２２が、配列振動子４０に含まれるサブアレイ４１〜４８からそれぞれ１行ずつ選択して行方向に順次移動する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば配列振動子４０が２行４列のサブアレイを含む場合、ＭＵＸ２１及び２２が、それぞれ１列ずつ選択して列方向に順次移動する構成としても同様の効果が得られる。
【００４７】
また、前述の実施の形態において、サブアレイ４１〜４８がそれぞれ２行２列に二次元配列された振動子を含む構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明に係る超音波診断装置は、従来のものよりも少ない振動子で被検体を三次元的に走査することができるという効果を有し、被検体を三次元的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】
【００４９】
【図１】本発明の超音波診断装置のブロック図
【図２】本発明の超音波診断装置に係る配列振動子及びＭＵＸ周辺のブロック図
【図３】（ａ）本発明の超音波診断装置に係る開口を示す図  （ｂ）図３（ａ）に示された開口を行方向に移動させたときの開口を示す図
【図４】従来の超音波診断装置のブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１０  超音波診断装置
２０  プローブハンドル
２１、２２  ＭＵＸ（開口移動手段）
２３〜２６  サブビームフォーマ（整相手段）
２７  走査部
３０  メインフレーム
３１  主ビームフォーマ（遅延加算手段）
３２  制御部
３３  信号処理部
３４  画像表示部
４０  配列振動子
４１〜４８  サブアレイ
４１ａ〜４１ｄ、４５ａ〜４５ｄ  振動子
５１（５１ａ〜５１ｄ）  信号線
５２（５２ａ〜５２ｄ）  信号線
５３（５３ａ、５３ｂ）  信号線
５４（５４ａ、５４ｂ）  信号線
６１  サブアレイ選択スイッチ
６１ａ〜６１ｄ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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