JP6005126B2 - 探触子ユニット、光音響・超音波プローブ並びに被検体イメージングシステム - Google Patents
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超音波を送信及び受信可能な複数の探触子が配列された第1の探触子アレイと、超音波を受信可能な複数の探触子が配列された第2の探触子アレイと、を有する探触子ユニットであって、
前記第1の探触子アレイは第1の方向に配列され、前記第2の探触子アレイは前記第1の方向と前記第1の方向と交差する第2の方向との2次元に配列され、前記第1の方向において、前記第1の探触子アレイの両端は、前記第2の探触子アレイの両端より外側に位置していることを特徴とする。
本実施形態に係る超音波探触子は、超音波を送信及び受信可能な第1のアレイ素子と、光音響波を受信可能な第2のアレイ素子と、を有する。第1のアレイ素子は、第1の方向に配列した機械電気変換素子を複数有する。第2のアレイ素子は、2次元に配列した機械電気変換素子を複数有する。また、第1のアレイ素子と第2のアレイ素子は、同一平面上であって、且つ、第2の方向に配置されている。本発明において同一平面とは、実質的に同一平面とみなせる状態であれば必ずしも厳密に同一平面であることを要しない。実質的に同一平面とは、アレイ素子を配列した平面内に、加工精度の範囲内の凹凸や検体とアレイ素子との接触状態に悪影響を与えない範囲内の傾斜や段差も許容され得る。また前記平面の表面に被検体との接触抵抗等を軽減する目的で意図的に凹凸等を設けた場合であっても、前記と同様に被検体とアレイ素子との接触状態に悪影響を与えない範囲内の凹凸等であれば許容され得る。
次に、超音波探触子に光学系を組み合わせた光音響・超音波システムについて説明する。図7(a)は本実施形態にかかる超音波探触子及び光学系を含む光音響・超音波システムを示す斜視図である。
2 送信ビームフォーマ
3 送信アンプ
4 トランスデューサ
4a 超音波用トランスデューサ
4b 光音響用トランスデューサ
5、7 受信アンプ
6 受信ビームフォーマ
8 アナログ−デジタルコンバーター
9 光音響信号処理部
10 超音波信号処理部
11 画像処理部
12 画像表示部
13 レーザー光源
14 検体
30a,30b 探触子ケース
32a,32b プリズム
Claims (22)
- 超音波を送信及び受信可能な複数の探触子が配列された第1の探触子アレイと、超音波を受信可能な複数の探触子が配列された第2の探触子アレイと、を有する探触子ユニットであって、
前記第1の探触子アレイは第1の方向に配列され、前記第2の探触子アレイは前記第1の方向と前記第1の方向と交差する第2の方向との2次元に配列され、
前記第2の方向から見て、前記第1の探触子アレイは、前記第2の探触子アレイより長く、前記第2の探触子アレイと重なる部分と、前記第2の探触子アレイの両外側のそれぞれに延在している部分と、を有することを特徴とする探触子ユニット。 - 前記第1の探触子アレイの有効送受信撮像幅が、前記第2の探触子アレイの有効受信撮像幅に対応するように、前記第1の探触子アレイは、前記第2の探触子アレイより長いことを特徴とする請求項1に記載の探触子ユニット。
- 前記第2の方向は前記第1の方向に垂直であることを特徴とする請求項1または2に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の方向と交差する方向において、被検体に対して相対的に移動されて走査されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第2の探触子アレイにより取得された光音響画像と前記第1の探触子アレイにより取得された超音波画像とを重ね合わせてボリュームデータを形成する際に、各々の探触子アレイが受信する超音波信号が過不足無く重ね合わせに利用されるように、前記第1の方向において、前記第2の探触子アレイの両端の探触子は、前記第1の探触子アレイの両端の探触子の内側に位置していることを特徴とする請求項4に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイは、所定の開口幅に対応する複数の探触子の駆動により、前記開口幅の内側に収束されるようにビームフォーミングされた超音波ビームを前記被検体に送信し、前記被検体内で反射された超音波エコーを受信することを特徴とする請求項4に記載の探触子ユニット。
- 前記第2の探触子アレイが受信する前記超音波は、被検体に導入されたパルス光により該被検体で発生する光音響波が含まれることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイの被検体に対する接触面と、前記第2の探触子アレイの該被検体に対する接触面とは同一平面に位置することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイと前記第2の探触子アレイは、前記第2の方向における前記第1の探触子アレイの長さの20%以上離間して配置されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイと前記第2の探触子アレイは、前記第2の方向における前記第2の探触子アレイの長さの50%以上離間して配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第2の探触子アレイは、静電容量型超音波トランスデューサであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイは、前記超音波ビームを送信する幅が前記第1の方向に沿ってリニア走査されることにより超音波画像を取得し、前記超音波ビームの中心は前記第1の方向における第1の探触子アレイのアレイ長の内側において走査されることを特徴とする請求項6に記載の探触子ユニット。
- 前記第1の探触子アレイの両端は、前記第1の方向における前記超音波ビームの中心が走査される幅が、前記第2の探触子アレイの受信領域の幅に適合するように、前記第2の探触子アレイの両端の外側にそれぞれ位置していることを特徴とする請求項12に記載の探触子ユニット。
- 前記第2の探触子アレイは、前記第1の方向における前記第1の探触子アレイの内側において前記第1の方向に延在していることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の探触子ユニット。
- 光源から出射された光を被検体に向けて導入する光導入部と、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の探触子ユニットと、を有する光音響・超音波プローブであって、前記光導入部は、前記被検体における前記第2の探触子アレイの受信領域に向けて光を導入するように配置されていることを特徴とする光音響・超音波プローブ。
- 前記光導入部は、前記第1の探触子アレイと前記第2の探触子アレイとの間に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の光音響・超音波プローブ。
- 前記光導入部とともに前記第2の探触子アレイを前記第2の方向において挟むように配置された光導入部をさらに有することを特徴とする請求項16に記載の光音響・超音波プローブ。
- 請求項15乃至17のいずれか1項に記載の光音響・超音波プローブと、前記光源と前記探触子ユニットとを制御し画像を形成するシステム制御部と、を含む被検体イメージングシステムであって、
前記システム制御部は、前記第1の探触子アレイを用いて被検体内部の形態情報に基づく画像を形成し、前記光源と前記第2の探触子アレイを用いて被検体内部の機能情報に基づく画像を形成する、ことを特徴とする被検体イメージングシステム。 - 前記機能情報は、被検体中の特定物質の含有濃度に関する情報が含まれることを特徴とする請求項18に記載の被検体イメージングシステム。
- 前記特定物質は、血液中のグルコースまたはヘモグロビンが含まれることを特徴とする請求項19に記載の被検体イメージングシステム。
- 前記第1の探触子アレイの送信周波数は、前記第2の探触子アレイの受信周波数帯域よりも高いことを特徴とする請求項18乃至20のいずれか1項に記載の被検体イメージングシステム。
- 前記第1の探触子アレイの前記送信周波数は7MHz乃至12MHzに含まれ、前記第2の探触子アレイの前記受信周波数帯域は1MHz乃至4MHzが含まれていることを特徴とする請求項21に記載の被検体イメージングシステム。
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