CN105101882B - 穿刺针用超声波探头以及使用它的超声波诊断装置 - Google Patents

Abstract

提供一种穿刺针用超声波探头(1)以及具备它的超声波诊断装置，从振子阵列(2)对被检体(P)发送超声波，并接收超声波回波，形成向穿刺针(N)侧倾斜的声线信号(La)，根据声线信号(La)而生成被检体(P)深部的B模式图像，该振子阵列(2)沿超声波收发面(S1)相对于从穿刺位置I向被检体接触面(S2)的前方穿刺的穿刺针(N)的穿刺方向的角度减小的方向，相对于被检体接触面(S2)以预定的阵列倾斜角度θ倾斜配置。

Description

穿刺针用超声波探头以及使用它的超声波诊断装置

技术领域

本发明涉及一种超声波探头以及使用它的超声波诊断装置，尤其是，涉及与穿刺针一起使用的穿刺针用超声波探头以及使用它的超声波诊断装置。

背景技术

一直以来，在医疗领域中，利用超声波图像的超声波诊断装置被实用化。通常，这种超声波诊断装置具有内置有振子阵列的超声波探头和与该超声波探头连接的诊断装置主体，从超声波探头向被检体发送超声波，在超声波探头中接收来自被检体的超声波回波，在诊断装置主体中对该接收信号进行电处理，从而生成超声波图像。

此外，根据超声波诊断装置，由于能够在确认超声波图像的同时进行处理，所以公知在超声波探头设置穿刺针并与穿刺针一起使用是能够发挥作用的。在专利文献1中，公开了能够准确地确认近距离的穿刺针的位置的穿刺针用探头。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-288580号公报

发明内容

发明要解决的课题

图8表示在穿刺中频繁使用的超声波探头的一例(以下，现有的超声波探头101)。现有的超声波探头101是中心频率为7.5MHz、元件列间距为0.3mm的线性超声波探头的例子。在现有的超声波探头101中，虽然在浅部(近距离)例如穿刺针的穿刺角度为30°的情况下，能够清晰地描绘超声波图像，在超声波图像中能够清楚地确认穿刺针的位置，但是，如果将穿刺针的穿刺角度倾斜50°、60°而想要确认深部(远距离)的穿刺针的位置，则在插入角度为50°的情况下，超声波图像衰减为插入角度为30°的情况下的大约1/3，在插入角度为60°的情况下，超声波图像衰减为插入角度为30°的情况下的大约1/30，无法清晰地描绘穿刺针的图像，无法准确地确认穿刺针的位置。

本发明的目的在于，提供一种能够清晰地描绘被检体深部的穿刺针的穿刺针用超声波探头以及超声波诊断装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明提供一种穿刺针用超声波探头，其特征在于，包括：振子阵列，具有沿多个振子的排列方向延伸的超声波收发面；以及被检体接触面，位于所述振子阵列的所述超声波收发面的前方且在超声波诊断时与被检体接触，在所述被检体接触面的一端的附近设定有穿刺针的穿刺位置，所述振子阵列沿所述超声波收发面相对于所述穿刺针的穿刺方向的角度减小的方向，相对于所述被检体接触面以预定的阵列倾斜角度θ倾斜配置，所述穿刺针的穿刺方向是所述穿刺针从所述穿刺位置向所述被检体接触面的前方穿刺的方向。

此外，优选的是，当将被检体中的超声波的波长设为λ，将振子阵列的元件列间距设为a，将振子指向特性的近似式D(θ)设为

D(θ)＝{(sinx)/x}·cosθ

x＝(πa/λ)·sinθ

时，阵列倾斜角度θ满足：

D(θ)/D(0°)＜1/10

并且，

a＜λ/(1+|sinθ|)。

此外，优选的是，当将被检体中的超声波的波长设为λ，将振子阵列的元件列间距设为a，将振子指向特性的近似式D(θ)设为

D(θ)＝{(sinx)/x}·cosθ

x＝(πa/λ)·sinθ

时，阵列倾斜角度θ满足：

D(θ)/D(0°)≈1/10

并且，

a＜λ/(1+|sinθ|)。

此外，优选的是，在振子阵列和声透镜之间设置有声音衰减率比声透镜低的楔形填充构件。

此外，优选的是，楔形填充构件的声速比声透镜的声速慢。

此外，优选的是，振子阵列还包括声匹配层，该声匹配层设置在楔形填充构件侧，楔形填充构件的声阻抗比声匹配层小。

此外，本发明提供一种超声波诊断装置，其特征在于，还包括与上述的穿刺针用超声波探头连接的诊断装置主体，诊断装置主体包括：发送驱动部，为了向被检体发送超声波束，对超声波探头的振子阵列供给驱动信号；发送控制部，通过对由发送驱动部供给的驱动信号提供预定的发送延迟量而形成超声波束；接收信号处理部，根据从接收到来自被检体的超声波回波的超声波探头的振子阵列输出的接收信号，生成接收数据；相位调整加法部，对接收数据提供预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成声线信号；信号处理部，根据超声波的焦点位置而对声线信号实施衰减校正；以及校正表格存储部，具有校正表格，在该校正表格记载有根据振子的配置和焦点位置而预先单独计算出的发送延迟量、接收延迟量以及基于焦点位置的衰减校正量，发送控制部基于在校正表格存储部中存储的校正表格，对驱动信号提供预定的发送延迟量而形成超声波束，相位调整加法部基于在校正表格存储部中存储的校正表格，对接收数据提供预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成声线信号，信号处理部基于在校正表格存储部中存储的校正表格，实施衰减校正。

此外，本发明提供一种超声波诊断装置，其特征在于，还包括与上述的穿刺针用超声波探头连接的诊断装置主体，诊断装置主体包括：发送驱动部，为了向被检体发送超声波束，对超声波探头的振子阵列供给驱动信号；发送控制部，通过对由发送驱动部供给的驱动信号提供预定的发送延迟量而形成超声波束；接收信号处理部，根据从接收到来自被检体的超声波回波的超声波探头的振子阵列输出的接收信号，生成接收数据；相位调整加法部，通过对接收数据提供预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成声线信号；信号处理部，根据超声波的焦点位置而对声线信号实施衰减校正；以及高速运算处理部，根据振子的配置和焦点位置，单独计算发送延迟量、接收延迟量以及基于焦点位置的衰减校正量。

此外，优选的是，高速运算处理部同时作为相位调整加法部和信号处理部。

发明效果

根据本发明，在超声波图像中，即使是被检体的深部，也能够清晰地描绘穿刺针，能够准确地掌握被检体的深部处的穿刺针的位置。由此，能够防止误穿刺，此外，能够提高穿刺极限角度，并且对被检体的深部的疾患也能够进行穿刺。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的穿刺针用超声波探头的结构的示意图。

图2是本发明的实施方式1的穿刺针用超声波探头的立体图。

图3是示意性地说明在从本发明的穿刺针用超声波探头发送超声波束并接收超声波回波时形成的声线信号和焦点位置的关系的说明图。

图4是在使用了本发明的实施方式1的穿刺针用超声波探头的情况下描绘的包括穿刺针的超声波图像的说明图。

图5是表示本发明的实施方式2的超声波诊断装置的整体结构的框图。

图6是说明从本发明的实施方式1的变形例的穿刺针用超声波探头的振子阵列发送的超声波在楔形填充构件和声透镜之间的折射的说明图。

图7是表示本发明的实施方式2的变形例的诊断装置主体的整体结构的框图。

图8是在使用了现有的穿刺针用超声波探头的情况下描绘的包括穿刺针的超声波图像的说明图。

具体实施方式

基于附图所示的优选实施方式，以下详细说明本发明的超声波探头以及超声波诊断装置。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的穿刺针用超声波探头的结构的示意图。

实施方式1的穿刺针用超声波探头1包括：振子阵列2，具有沿多个振子的排列方向延伸的超声波收发面S1；声透镜3，设置在振子阵列2的超声波收发面S1侧即振子阵列2的前方，具有在超声波诊断时与被检体P接触的被检体接触面S2；以及楔形填充构件4，设置在振子阵列2和声透镜3之间，在穿刺针用超声波探头1中，在被检体接触面S2的一端的附近设定有穿刺针N的穿刺位置I，通过未图示的穿刺针保持架，穿刺针N以预定的穿刺角度φ进行安装。

振子阵列2沿超声波收发面S1相对于穿刺针N的穿刺方向的角度减小的方向，即，以使超声波收发面S1朝向穿刺位置I的方式，相对于被检体接触面S2以预定的阵列倾斜角度θ倾斜配置，穿刺针N的穿刺方向是穿刺针N从穿刺位置I向被检体接触面S2的前方穿刺的方向。

图2是图1所示的穿刺针用超声波探头1的立体图。穿刺针N的穿刺位置I位于振子阵列2的仰角(elevation)方向的中央，穿刺针N从振子阵列2的方位角(azimuth)方向进入，以通过振子阵列2的仰角方向的中央的方式，对被检体P进行穿刺。

因此，在从实施方式1的超声波探头1沿与超声波收发面S1垂直的方向发送超声波束的情况下，与基于超声波收发面与被检体接触面平行的现有的超声波探头的超声波束相比，能够发送相对于穿刺针N更加垂直地接近的超声波束，能够从穿刺针N接收更加清晰的超声波回波。这一点与在现有的超声波诊断中，对振子阵列进行扫描并使超声波束转向(steer)的情况在物理性质上不同。

振子阵列2由以预定的间距a呈直线状等间隔地排列的多个振子构成，各振子是例如在由以PZT(锆钛酸铅)为代表的压电陶瓷、以PVDF(聚偏氟乙烯)为代表的高分子压电元件等构成的压电体的两端形成有电极的振子。

如果在这样的振子的电极施加脉冲状或者连续波的电压，则压电体伸缩，从各个振子产生脉冲状或者连续波的超声波，通过这些超声波的合成而形成超声波束。此外，各个振子接收要传播的超声波而伸缩，产生电信号。这些电信号作为超声波的接收信号而被输出。

声透镜3设置在振子阵列2的前方，在超声波诊断时，声透镜3的外侧表面S2与被检体P直接接触。声透镜3例如由硅橡胶形成，用于使从振子阵列2发送的超声波束在被检体P内的预定的深度处集束。

楔形填充构件4是用于使振子阵列2的超声波收发面S1相对于声透镜3的外侧表面S2以阵列倾斜角度θ倾斜设置的楔形的构件，传播在振子阵列2中产生的超声波，并传播来自被检体P内的超声波回波。楔形填充构件4例如由硅橡胶、聚氨酯类合成树脂、环氧等形成。

接着，示出实施方式1的穿刺针用超声波探头1的动作。

如图3所示，从相对于被检体P以预定的阵列倾斜角度θ倾斜设置的振子阵列2发送超声波，例如，对焦点位置Fa1形成超声波束，在振子阵列2中接收超声波回波而形成声线信号La。

与通过现有的超声波探头而形成的声线信号相比，声线信号La向穿刺针N侧倾斜地形成，所以即使是在例如穿刺针N的斜度为50°或60°等的到达被检体P的深部的情况下，与现有的超声波探头相比，也能够在振子阵列2中更加清晰地接收来自穿刺针N的超声波回波，如图4所示，能够更加清晰地描绘包括穿刺针N的被检体P深部的B模式图像。

如果设为人体(被检体P)中的超声波的波长λ，则表示振子的向θ角度方向的相对声压值的、振子指向特性的近似式D(θ)如以下的(1)式那样表示。

D(θ)＝{(sinx)/x}·cosθ、x＝(πa/λ)·sinθ…(1)

作为通常的判断基准，如果超声波回波的灵敏度降低量为到-20dB为止，则能够在超声波诊断中制作良好的图像。

此时，如果与现有的超声波探头101相同地，将本发明的穿刺针用超声波探头1设为中心频率为7.5MHz、元件列间距a为0.3mm的线性超声波探头，则如图8的现有的超声波图像所示，与穿刺针N的斜度为30°的情况相比，在穿刺针N的斜度为60°的情况下，D(θ＝30°)/D(0°)为1/10(-20dB)，D(θ＝50°)/D(0°)为1/30(-30dB)，D(θ＝60°)/D(0°)为1/300(-50dB)，所以其超声波图像(B模式图像)衰减至大约1/30。

因此，在本发明的实施方式1中，在将想要观测的图像范围的灵敏度降低量至少抬高-20dB时，即，设为阵列倾斜角度θ＝10°，使振子阵列2的超声波收发面S1相对于声透镜的外侧表面S2向穿刺针N侧倾斜10°，从而使D(θ＝60°)时的灵敏度降低量改善-20dB，能够将本发明中的穿刺针N的斜度为60°的情况下的B模式图像成为与现有的穿刺针N的斜度为50°的情况下的B模式图像同等的图像。

并且，另一方面，阵列倾斜角度θ存在上限。阵列倾斜角度θ的上限由以下的(2)式表示。

a＜λ/(1+|sinθ|)…(2)

(2)式根据在超声波探头1中产生的栅瓣(Grating lobes)来决定。

这是因为，在图像化时，实际上，为了进行与以往相同的图像化而进行转向处理，但是，如果在进行转向处理之后使振子阵列超过在该(2)式中示出的θ的范围地倾斜，则栅瓣变得过大而会在图像中产生虚像。

根据以上内容，如果将本发明的穿刺针用超声波探头1设为中心频率为7.5MHz、振子的元件列间距为0.3mm的线性超声波探头，则根据上述的(1)式以及(2)式，用于更加清晰地描绘被检体P的深部的振子阵列2的阵列倾斜角度θ优选为8°～15°左右，此外，最优选为10°左右。

根据以上内容，根据实施方式1的穿刺用超声波探头1，能够提高穿刺视觉辨认性，且能够提高穿刺极限角度(能够视觉辨认穿刺针的极限角度)，由此，能够防止误穿刺或者对被检体深部的疾患也能够进行穿刺。

实施方式2

图5是表示包括上述的穿刺针用超声波探头1的本发明的实施方式2的超声波诊断装置的整体结构的框图。

实施方式2的超声波诊断装置由相互连接的穿刺针用超声波探头1(以下，超声波探头1)和诊断装置主体12构成，超声波探头1分别包括由呈直线状等间隔地排列的多个振子2a构成的振子阵列2、与振子阵列2的各个振子2a相互连接的多路复用器5、与多路复用器5相互连接的收发开关5、从收发开关6依次连接的发送驱动部7以及发送控制部8、与收发开关6连接的接收信号处理部9、与接收信号处理部9连接的接收控制部10、与接收控制部10连接且还与发送控制部8连接的探头控制部11。

此外，诊断装置主体12包括相位调整加法部13、从相位调整加法部13依次连接的信号处理部14、图像处理部15、显示控制部16以及显示部17，此外，包括与相位调整加法部13、信号处理部14以及显示控制部16相互连接的主体控制部18、与主体控制部18连接的操作部19、与主体控制部18相互连接的表格存储部20。表格存储部20在内部具有校正表格21，相位调整加法部13从超声波探头1的接收信号处理部9连接，主体控制部16与超声波探头1的探头控制部11相互连接。

构成振子阵列3的多个振子2a基于从发送驱动部7通过收发开关6、多路复用器5而供给的驱动信号，来发送超声波且接收来自被检体的超声波回波，并输出接收信号。

多路复用器5基于通过了发送控制部8或者接收控制部10的来自探头控制部11的指示，切换发送超声波的多个振子2a，此外，切换接收超声波回波的多个振子2a。

收发开关6切换多路复用器5与发送驱动部7和接收信号处理部9之间的连接，以便在基于通过了发送控制部8或者接收控制部10的来自探头控制部11的指示，将从发送驱动部7被供给的驱动信号传递给振子阵列2的情况下，连接发送驱动部7和多路复用器5之间并切断接收处理部9和多路复用器5之间的连接，并且，在接收信号处理部9从振子阵列2取得接收信号的情况下，连接接收信号处理部9和多路复用器5之间并切断发送驱动部7和多路复用器5之间的连接。

发送驱动部7例如包括多个脉冲发生器，基于由发送控制部8选择的发送延迟图案，调节各自的驱动信号的延迟量并提供给多个振子2a，使得从多个振子2a发送的超声波形成覆盖被检体内的组织的区域的宽范围的超声波束。这里，发送延迟图案是指在基于驱动信号的超声波的发送中对各个振子2a设定的发送延迟量的图案。

发送控制部8根据来自探头控制部11的指示，选择在发送驱动部7的未图示的内部存储器中存储的多个发送延迟图案中的一个，并基于发送延迟图案，对从发送驱动部对各个振子2a提供的驱动信号给予预定的延迟量。此外，在发送驱动部7的未图示的内部存储器中存储的多个发送延迟图案是发送控制部8在发送驱动部7的未图示的内部存储器内存储的。此外，发送控制部8根据探头控制部11的指示，还控制收发开关6向发送驱动部7侧的切换。

接收信号处理部9包括LNA(低噪声放大器(Low-Noise Amplifier))、ATN((ArcTangent))电路(反正切电路)、A/D(模拟/数字)转换器。接收信号处理部9在接收控制部10的指示之后，对从对应的振子2a输出的接收信号进行处理，转换为数字的接收信号，并对数字的接收信号实施正交检波处理或者正交采样处理而生成复基带信号，对复基带信号进行采样，从而生成包括组织的区域的信息的样本数据。生成的样本数据输出到诊断装置主体2的相位调整加法部11。

接收控制部10根据来自探头控制部11的指示，对接收信号处理部9进行控制，使从振子2a输出的接收信号转换为样本数据，并输出到诊断装置主体12的相位调整加法部。此外，接收控制部10根据探头控制部11的指示，还控制收发开关6向接收信号处理部9侧的切换。

探头控制部11基于从诊断装置主体12的主体控制部18发送的各种控制信号，进行超声波探头1的各部的控制。如上所述，探头控制部11以从振子阵列2发送超声波并且在振子阵列2中接收超声波回波的方式，如上所述地分别控制发送控制部8和接收控制部10。

诊断装置主体2的相位调整加法部13从超声波探头1的接收信号处理部8取得包括组织的区域的信息的样本数据，根据在超声波探头1的探头控制部11中设定的接收方向(这里，与超声波收发面垂直的方向)，从在相位调整加法部11的未图示的内部存储器中存储的多个接收延迟图案中选择一个接收延迟图案，并基于所选择的接收延迟图案，对由接收数据表示的多个复基带信号给予各自的接收延迟量并相加，从而对与各个振子2a对应且在接收信号处理部9中生成的具有时间差的多个接收数据进行波束成形。通过该波束成形，生成超声波回波的焦点集中的基带信号(声线信号)。这里，接收延迟图案是指为了生成声线信号而对由各个振子2a得到的接收数据单独给予的接收延迟量的图案。

信号处理部14根据超声波的反射位置的深度而对由相位调整加法部13生成的声线信号实施基于距离的衰减的校正之后，转换(光栅转换)为按照通常的视频信号的扫描方式的图像信号，从而生成与被检体P内的组织有关的断层图像信息即B模式图像信号。生成的B模式图像信号被输出到图像处理部15。

图像处理部15对在信号处理部14中生成的B模式图像信号实施预定的图像处理。预定的图像处理是指，例如灰度处理、增强处理等为了提高超声波图像的视觉辨认性而需要的图像处理。进行了图像处理的B模式图像数据输出到显示控制部16，并且，存储在未图示的图像存储部中。

显示控制部16在图像处理部15中进行图像处理，并基于被输出的B模式图像信号而使显示部17显示超声波图像。

显示部17是例如LCD等显示器装置，通过显示控制部16的控制而显示超声波图像。

主体控制部18根据来自操作部19的操作员的指示而控制诊断装置主体12的各部，并且从表格存储部19的校正表格20中取得多个发送延迟图案、多个接收延迟图案、与深度相应的衰减校正量，并分别输出到发送驱动部7、相位调整加法部13、信号处理部14的未图示的内部存储器。

操作部19用于供操作员对由超声波探头1以及诊断装置主体12构成的超声波诊断装置发出各种指示。

表格存储部20存储记录了预先计算的多个发送延迟图案、多个接收延迟图案、与深度相应的衰减校正量的校正表格21，并且，根据主体控制部18的指示而输出在校正表格21中记录的各种信息。

关于在校正表格21中记录的预先计算的多个发送延迟图案、多个接收延迟图案、与深度相应的衰减校正量，由于振子阵列2将振子阵列2的超声波收发面S1相对于声透镜的外侧表面S2倾斜倾斜角度θ而设置，所以针对各声线信号和其焦点位置即被检体P内的深度的每个组合，在各个振子2a中所需的发送延迟量、接收延迟量以及衰减校正量不同，在校正表格21中存储的发送延迟图案、接收延迟图案以及衰减校正量非常多。

在这样的诊断装置主体2中，相位调整加法部13、信号处理部14、图像处理部15、显示控制部16以及主体控制部18由CPU和用于使CPU进行各种处理的动作程序构成，但也可以利用数字电路构成这些部分。这些动作程序存储在诊断装置主体2的未图示的存储部中。此外，作为未图示的存储部中的存储介质，除了内置的硬盘之外，还能够使用软盘、MO、MT、RAM、CD-ROM或者DVD-ROM等。

接着，说明实施方式1的动作。

当开始超声波诊断时，根据探头控制部11，通过接收控制部10切换收发开关6，将多路复用器5和发送驱动部7连接，并且将驱动信号从发送驱动部7通过多路复用器5而输出到振子阵列2，根据这些驱动信号，从构成振子阵列2的多个振子2a发送超声波。

另外，发送驱动部7包括未图示的内部存储器，通过主体控制部18而存储在表格存储部20的校正表格21中记载的与振子阵列2的超声波收发面的倾斜角度θ对应的多个发送延迟图案，从发送驱动部7发送给振子阵列2的驱动信号基于由发送驱动部7选择的发送延迟图案，针对每个振子2a设定预定的发送延迟量。

如果来自多个振子2a的超声波的发送结束，则通过探头控制部11将发送开关6切换到接收信号处理部9侧，将多路复用器5和接收信号处理部9连接，从通过多路复用器5连接的振子2a向接收信号处理部9输出接收信号。

在接收信号处理部9中对接收信号进行处理，转换为数字的接收信号，并通过正交检波处理或者正交采样处理而生成复基带信号，对复基带信号进行采样，从而生成包括组织的区域的信息的样本数据。将生成的样本数据输出到诊断装置主体2的相位调整加法部11。

在相位调整加法部13中，根据在超声波探头1的探头控制部11中设定的接收方向(这里，与超声波收发面垂直的方向)，从在相位调整加法部13的未图示的内部存储器中存储的多个接收延迟图案中选择一个接收延迟图案，并基于所选择的接收延迟图案，对由接收数据表示的多个复基带信号给予各自的接收延迟量并相加，从而对与各个振子2a对应且在接收信号处理部9中生成的具有时间差的多个接收数据进行波束成形。将通过波束成形而在相位调整加法部13中生成的声线信号输出到信号处理部14。

另外，与上述的多个发送延迟图案相同地，多个接收延迟图案对应于在表格存储部20的校正表格21中记载的振子阵列2的超声波收发面的倾斜角θ，通过主体控制部18而存储在相位调整加法部13的未图示的内部存储器中。

在信号处理部14中，对从相位调整加法部13取得的声线信号实施根据超声波的反射位置的深度而进行衰减校正的衰减校正处理。在衰减校正中使用的衰减校正量是在表格存储部20的校正表格21中存储的衰减校正量，通过主体控制部18而预先存储在信号处理部14的未图示的内部存储器中。信号处理部4通过将进行了衰减校正处理的声线信号进行光栅转换而生成B模式图像信号。将生成的B模式图像信号输出到图像处理部15。

图像处理部15对从信号处理部14输出的B模式图像信号实施预定的图像处理，并将进行了图像处理的B模式图像信号输出到显示控制部16。

显示控制部16基于主体控制部18的指示，将进行了图像处理的B模式图像信号输出到显示部17，显示部17显示基于B模式图像信号的B模式图像即超声波图像。

另外，作为实施方式1的穿刺针用超声波探头1的变形例，振子阵列2也可以在超声波收发面S1侧具有未图示的声匹配层。这里，声匹配层是指用于使振子阵列2和与振子阵列2相接的楔形填充构件4、声透镜3以及被检体之间的声阻抗匹配(matching)的构件。振子阵列2的未图示的声匹配层具有比楔形填充构件4大的声阻抗。此外，作为未图示的声匹配层，能够利用可实现声阻抗的匹配的各种公知的构件。

此外，优选楔形填充构件4的声音衰减率比声透镜3低。此外，优选楔形填充构件4的声速比声透镜3的声速慢。如果满足该声速的条件，则根据楔形填充构件4和声透镜3的折射率的关系，如图6所示，能够使从振子阵列2发送的超声波进一步向穿刺针N侧倾斜，能够更加明确地接收被检体P的深部的来自穿刺针N的超声波回波，能够更加明确地描绘超声波图像。

此外，作为实施方式2的超声波诊断装置的变形例，如图7所示，诊断装置主体32的相位调整加法部13、信号处理部14、图像处理部15也可以由超高速运算装置33构成。

此时，由于能够将发送延迟量、接收延迟量以及衰减校正量的计算在超高速运算装置36中实时地进行，所以主体控制部18不参照表格存储部20的校正表格21，就能够推进各处理。因此，在诊断装置主体32中，能够不需要存储关于发送延迟量、接收延迟量以及衰减校正量的庞大的数据的表格存储部20以及校正表格21。

以上，详细地说明了本发明的穿刺针用超声波探头以及使用它的超声波诊断装置，但本发明并不限定于上述实施方式，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良和变更。

标号说明

1穿刺针用超声波探头、2振子阵列、2a振子、3声透镜、4楔形填充构件、5多路复用器、6收发开关、7发送驱动部、8发送控制部、9接收信号处理部、10接收控制部、11探头控制部、12诊断装置主体、13相位调整加法部、14信号处理部、15图像处理部、16显示控制部、17显示部、18主体控制部、19操作部、20表格存储部、21校正表格、La声线信号、Fa1焦点位置、S1超声波收发面、S2声透镜的外侧表面(被检体接触面)、I穿刺位置、N穿刺针、P被检体、θ阵列倾斜角度、φ穿刺角度、λ人体(被检体)中的超声波的波长、a元件列间距、101现有的超声波探头。

Claims (10)

1.一种穿刺针用超声波探头，

包括：振子阵列，具有沿多个振子的排列方向延伸的超声波收发面；

被检体接触面，位于所述振子阵列的所述超声波收发面的前方且在超声波诊断时与被检体接触；以及

声透镜，设置在所述振子阵列的超声波收发面侧，

其特征在于，

所述声透镜的外侧表面为所述被检体接触面，

在所述被检体接触面的一端的外侧设定有穿刺针的穿刺位置，

所述穿刺针通过穿刺针保持架以相对于所述被检体接触面倾斜预定的穿刺角度φ的方式安装于所述穿刺位置，

所述振子阵列沿所述超声波收发面以使所述超声波收发面朝向所述穿刺位置的方式相对于所述被检体接触面以预定的阵列倾斜角度θ倾斜配置，

所述穿刺针从所述穿刺位置以相对于所述被检体接触面倾斜预定的穿刺角度φ的方式向所述被检体接触面的前方穿刺。

2.根据权利要求1所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

当将所述被检体中的超声波的波长设为λ，将所述振子阵列的元件列间距设为a，将振子指向特性的近似式D(θ)设为

D(θ)＝{(sinx)/x}·cosθ

x＝(πa/λ)·sinθ

时，阵列倾斜角度θ满足：

D(θ)/D(0°)＜1/10

并且，

a＜λ/(1+|sinθ|)。

3.根据权利要求1所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

当将所述被检体中的超声波的波长设为λ，将所述振子阵列的元件列间距设为a，将振子指向特性的近似式D(θ)设为

D(θ)＝{(sinx)/x}·cosθ

x＝(πa/λ)·sinθ

时，阵列倾斜角度θ满足：

D(θ)/D(0°)≈1/10

并且，

a＜λ/(1+|sinθ|)。

4.根据权利要求1或2所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

在所述振子阵列和所述声透镜之间，设置有声音衰减率比所述声透镜低的楔形填充构件。

5.根据权利要求4所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

所述楔形填充构件的声速比所述声透镜的声速慢。

6.根据权利要求4所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

所述振子阵列还包括声匹配层，该声匹配层设置在所述楔形填充构件侧，

所述楔形填充构件的声阻抗比所述声匹配层小。

7.根据权利要求5所述的穿刺针用超声波探头，其特征在于，

所述振子阵列还包括声匹配层，该声匹配层设置在所述楔形填充构件侧，

所述楔形填充构件的声阻抗比所述声匹配层小。

8.一种超声波诊断装置，包括权利要求1至7中的任一项所述的穿刺针用超声波探头以及与所述超声波探头连接的诊断装置主体，所述超声波诊断装置的特征在于，

所述诊断装置主体包括：

发送驱动部，为了向被检体发送超声波束，对所述超声波探头的所述振子阵列供给驱动信号；

发送控制部，通过对由所述发送驱动部供给的所述驱动信号提供预定的发送延迟量而形成超声波束；

接收信号处理部，根据从接收到来自被检体的超声波回波的所述超声波探头的所述振子阵列输出的接收信号，生成接收数据；

相位调整加法部，对所述接收数据提供预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成声线信号；

信号处理部，根据超声波的焦点位置而对所述声线信号实施衰减校正；以及

校正表格存储部，具有校正表格，在该校正表格记载有根据所述振子的配置和所述焦点位置而预先单独计算出的所述发送延迟量、所述接收延迟量以及基于所述焦点位置的衰减校正量，

所述发送控制部基于在所述校正表格存储部中存储的所述校正表格，对所述驱动信号提供所述预定的发送延迟量而形成所述超声波束，

所述相位调整加法部基于在所述校正表格存储部中存储的所述校正表格，对所述接收数据提供所述预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成所述声线信号，

所述信号处理部基于在所述校正表格存储部中存储的所述校正表格，实施所述衰减校正。

9.一种超声波诊断装置，包括权利要求1至7中的任一项所述的穿刺针超声波探头以及与所述超声波探头连接的诊断装置主体，所述超声波诊断装置的特征在于，

所述诊断装置主体包括：

发送驱动部，为了向被检体发送超声波束，对所述超声波探头的所述振子阵列供给驱动信号；

发送控制部，通过对由所述发送驱动部供给的所述驱动信号提供预定的发送延迟量而形成超声波束；

接收信号处理部，根据从接收到来自被检体的超声波回波的所述超声波探头的所述振子阵列输出的接收信号，生成接收数据；

相位调整加法部，对所述接收数据提供预定的接收延迟量并进行加法处理，从而生成声线信号；

信号处理部，根据超声波的焦点位置而对所述声线信号实施衰减校正；以及

高速运算处理部，根据所述振子的配置和所述焦点位置，单独计算所述发送延迟量、所述接收延迟量以及基于所述焦点位置的衰减校正量。

10.根据权利要求9所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述高速运算处理部同时作为所述相位调整加法部和所述信号处理部。