JP2003116853A - 超音波プローブ - Google Patents

超音波プローブ

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JP2003116853A
JP2003116853A JP2001318234A JP2001318234A JP2003116853A JP 2003116853 A JP2003116853 A JP 2003116853A JP 2001318234 A JP2001318234 A JP 2001318234A JP 2001318234 A JP2001318234 A JP 2001318234A JP 2003116853 A JP2003116853 A JP 2003116853A
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JP
Japan
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ultrasonic
auxiliary
swing
scanning
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JP2001318234A
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English (en)
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Toshio Ito
壽夫 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波を送波する振動子14を揺動走査させ
た場合、超音波の強反射体の後方領域におけるエコーを
取り込むことができなかった。 【解決手段】 主揺動機構16の主アーム部48が主モ
ータ42によって揺動する。また、主アーム部48の先
端には、補助揺動機構18の補助モータ52が固設され
ており、補助アーム部54を揺動させる。補助アーム部
54の先端には振動子14が固定されている。主揺動機
構16と補助揺動機構18が作動し、振動子14が複合
揺動されることによって、超音波ビーム20は、複数の
方向に形成されつつ揺動走査される。その結果、後方領
域にも超音波ビーム20が達することができる。これに
より、後方領域のエコーを取り込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波プローブに
関し、特に振動子を機械的に揺動する機構を有する超音
波プローブに関する。
【0002】
【従来技術】超音波を利用して被検体の内部組織を診断
する際に、被検体の超音波画像を形成するために超音波
プローブが利用される。振動子を機械的に揺動する揺動
機構を有する超音波プローブでは、被検体の揺動走査面
における超音波画像が形成される。図5には、超音波ビ
ーム100を揺動走査することによって形成した揺動走
査面102が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、この揺動走査
面102内に、例えば、骨などの超音波を強く反射する
強反射体104が存在する場合、超音波は、強反射体1
04の表面で反射され、強反射体104の後方領域10
6には、超音波ビーム100がほとんど達しない。した
がって、この後方領域106におけるエコーが欠落した
状態で超音波画像が形成されることになる。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、後方領域において欠落のない超音波
画像を形成可能な超音波プローブを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被検体に対して超音波を送波するととも
にエコーを受波して超音波ビームを形成する振動子と、
前記振動子を揺動して超音波ビームを揺動走査すること
で、主揺動走査面を形成する主揺動機構と、前記主揺動
機構に設けられ、前記振動子を支持しつつ揺動し、前記
主揺動走査面に沿って超音波ビームを補助的に揺動して
補助揺動走査面を形成する補助揺動機構と、を含み、前
記振動子は、前記主揺動機構及び前記補助揺動機構によ
り複合揺動され、複合揺動走査面を形成することを特徴
とする。
【0006】上記構成によれば、超音波ビームは、主揺
動機構によって揺動走査されるとともに、補助揺動機構
によって補助的に揺動走査されるので、強反射体の後方
領域にも超音波ビームを形成することができエコーの欠
落を発生させない。
【0007】本発明の好適な態様では、前記補助揺動機
構による揺動周期は、前記主揺動機構による揺動周期よ
りも短いことを特徴とする。これにより、主揺動走査の
各走査に対して補助揺動走査を行い、主揺動走査面の全
面に対して欠落部の発生を防止できる。
【0008】本発明の好適な態様では、前記振動子は、
超音波ビームを電子走査して、前記複合揺動走査面と直
交する方向に電子走査面を形成するアレイ振動子であ
り、超音波ビームが、複合揺動走査されるとともに電子
走査されることによって3次元走査領域が形成されるこ
とを特徴とする。
【0009】また、本発明の好適な態様では、前記振動
子は、電子走査において、各超音波ビームを不揃いな方
向に順次形成して電子走査面を形成することを特徴とす
る。
【0010】上記構成によれば、複数の超音波ビームが
順次形成される電子走査において、それぞれの超音波ビ
ームの形成方向は不揃いであり、電子走査面は、これら
の不揃いな方向に形成された複数の超音波ビームによっ
て形成される。これにより、電子走査面内において、強
反射体の後方領域にも超音波ビームを形成することがで
き、エコーの欠落を発生させない。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
(以下、実施形態という)について、図面を参照しなが
ら説明する。図1は、本発明に係る超音波プローブ10
と、これにケーブルを介して接続された装置本体12と
からなる超音波診断装置の概念的な全体構成を示すブロ
ック図である。
【0012】超音波プローブ10は、3次元画像用の超
音波プローブであり、主として、振動子14、主揺動機
構16及び補助揺動機構18とから構成されている。先
ず、主揺動機構16及び補助揺動機構18について説明
する。主揺動機構16は、補助揺動機構18を介して振
動子14と連結されており、装置本体12の揺動走査制
御部32の制御に基づいて動作し、振動子14を揺動す
る。このとき、主揺動機構16の揺動位置は、主エンコ
ーダ28によって検出され、揺動走査制御部32の動作
制御に用いられる。
【0013】補助揺動機構18は、主揺動機構16と振
動子14に連結されており、揺動制御部32の制御に基
づいて動作し、振動子14を補助的に揺動する。この補
助揺動機構18の揺動位置は、補助エンコーダ30によ
って検出され、揺動走査制御部32の動作制御に用いら
れる。
【0014】主揺動機構16及び補助揺動機構18につ
いて図2を利用して詳細に説明する。図2には、本発明
に係る超音波プローブ10の先端部38における内部構
造が概念的に示されている。なお、振動子14は、超音
波ビーム20を形成し、超音波を送波するとともにエコ
ーを受波する。振動子14については後に詳述する。
【0015】主揺動機構16は、主モータ42、傘歯車
44及び46、並びに主アーム部48から構成されてい
る。主モータ42は、主揺動機構16の動力源であり、
そのシャフトには、傘歯車44が嵌合されている。この
傘歯車44は、傘歯車46と噛み合い、傘歯車46の回
動中心には、棒状の主アーム部48の基端が固定されて
いる。したがって、主モータ42が回動すると主アーム
部48が揺動し、これによって、補助揺動機構18を介
して連結されている振動子14が揺動し、超音波ビーム
20が揺動走査されて主揺動走査面が形成される。な
お、主モータ42には、主エンコーダ28が設けられて
おり、主モータ42の駆動制御に利用される回動角度を
検出している。
【0016】補助揺動機構18は、振動子14を支持し
つつ補助的に振動子14を揺動し、補助モータ52と補
助アーム部54とから構成されている。補助モータ52
は、そのシャフト52aが主アーム部48と直角をなす
ように主アーム部48の先端に固設されている。このシ
ャフト52aには、棒状の補助アーム部54の基端が連
結され、その先端には振動子14が固定されている。し
たがって、補助モータ52が回動すると振動子14が揺
動し、超音波ビーム20が揺動走査されて補助揺動走査
面が形成される。このとき、この補助揺動走査面は、上
記の主揺動走査面に沿って形成される。なお、補助モー
タ52には、補助モータエンコーダ30(図示せず)が
設けられており、補助モータ52の駆動制御に利用され
る回動角度を検出している。
【0017】なお、本実施形態では、主揺動機構16と
補助揺動機構18のそれぞれに駆動源としての主モータ
42と補助モータ52が設けられているが、例えば、主
揺動機構16と補助揺動機構18のうち、一方のみが動
力源を有し、他方には歯車やベルト等の伝達手段によっ
てその動力が伝達され、振動子14を揺動させる構成で
あってもよい。
【0018】本実施形態の超音波プローブ10では、超
音波ビーム20を揺動走査させるモードとして、複合揺
動走査モード、主揺動走査モード及び補助揺動走査モー
ドがある。複合揺動走査モードでは、主揺動機構16及
び補助揺動機構18の双方が作動する。これにより、振
動子14は複合揺動され、超音波ビーム20は、主揺動
走査面と補助揺動走査面とが合成された複合揺動走査面
を形成する。ここで、本実施形態においては、補助揺動
機構18による揺動周期が、主揺動機構16による揺動
周期よりも短く設定されている。これにより、主揺動機
構16による各走査位置において超音波ビーム20が揺
動走査され、図3に示されるように、強反射体24の後
方に超音波ビーム20を回り込ませることができ、後方
領域26におけるエコーを取り込むことができる。
【0019】主揺動走査モードとは、ユーザーが補助モ
ータ52を所望量回転させた状態で固定させ、主揺動機
構16を動作させるモードであり、また、補助揺動走査
モードとは、ユーザーが主モータ42を所望量回転させ
た状態で固定させ、補助揺動機構18を動作させるモー
ドである。これらの各揺動走査モードは、必要に応じて
ユーザーが選択することができる。
【0020】次に、振動子14について図4を利用して
説明する。振動子14は、複数の振動素子が配列された
アレイ振動子であり、超音波ビーム20を電子走査して
電子走査面22を形成する。振動子14は、この電子走
査面22が複合揺動走査面(図3参照)と直交する方向
に形成されるように、備え付けられている。ここで、こ
の電子走査では、図に示すように超音波ビーム20が電
子走査方向に順次形成されるが、このとき、それぞれの
超音波ビーム20は不揃いな方向、すなわちバラバラな
方向に形成される。これにより、電子走査面22内に強
反射体24が存在しても後方領域26に超音波ビーム2
0が回り込むように形成され、後方領域26におけるエ
コーを取り込むことが可能となる。
【0021】したがって、上述の複合揺動走査モードが
選択されると、複合揺動走査とこの電子走査によって3
次元走査領域が形成され、後方領域26内に3次元的に
超音波を回り込ませることができ、後方領域26内のエ
コーを取り込むことができる。振動子14は、取り込ん
だエコーをエコー信号に変換し、装置本体12に出力す
る。
【0022】図1に戻り、装置本体12の説明をする。
装置本体12は、超音波プローブ10からのエコー信号
に基づいて超音波画像を形成する。走査制御部60は、
揺動走査制御部32と送受信部62を連係させて制御
し、超音波ビーム20の揺動走査及び電子走査を総括的
に制御する。なお、揺動走査モードの選択は、入力設定
部58により行われる。
【0023】揺動走査制御部32は、主揺動機構16と
補助揺動機構18の動作を制御する。なお、本実施形態
では、この揺動走査制御部32は、装置本体12側に設
けられているが、超音波プローブ10側に設けられてい
てもよい。
【0024】送受信部62は、振動子14に対して送信
信号を供給して、複数の所定方向に超音波ビーム(送信
ビーム)を形成する。また、振動子14からのエコー信
号に対して整相加算処理を行い、所定の不揃いな方向に
直線的にエコーデータが配列されてなる超音波ビーム
(受信ビーム)を形成する。ここで、送受信部62に
は、エコーが取り込まれたときの振動子14の位置や向
きに関する状態情報が、走査制御部60から入力され
る。送受信部62は、この状態情報から、各受信ビーム
を構成するそれぞれのエコーデータのアドレスを算出
し、各エコーデータとともに順次データ処理部64に出
力する。
【0025】データ処理部64は、入力されたエコーデ
ータに対して所望のデータ処理を行う。ここで、図2及
び図4に示されるように、強反射体24によるエコーデ
ータの欠落は、本実施形態における超音波プローブ10
により、超音波ビーム20が複合揺動走査されるととも
に上述の電子走査がなされるので、同一アドレスにおけ
る異なるエコーデータが複数存在することで解消され
る。したがって、データ処理部64では、平均処理、積
算処理、中央値抽出など所望の統計処理方法によって、
アドレスが一致する複数のエコーデータが合成処理され
るとともに、強反射体24(図2及び図4参照)によっ
て欠落したエコーデータを補う処理が行われる。
【0026】なお、データ処理部64では、順次入力さ
れるエコーデータを利用して統計処理を行うため、入力
されたエコーデータを一旦メモリ部66に書き込みつ
つ、必要に応じて読み出しながら統計処理を行い、必要
に応じて処理結果をメモリ部66に書き込む。
【0027】画像形成部68は、メモリ部66に書き込
まれた処理後のエコーデータに基づいて3次元走査領域
における3次元超音波画像を形成し、表示部70に表示
させる。なお、本実施形態では、ユーザーによって、3
次元超音波画像モード、3次元走査領域の任意の断面に
おける2次元断層画像モード、又はカラーフローマッピ
ングモード等を適宜入力設定部58から入力し、画像化
することができる。
【0028】以上、本発明に係る3次元画像用の超音波
プローブ10について説明したが、振動子14としてア
レイ振動子ではなく、ペンシルビームを形成する振動子
に替えれば、エコーの欠落を発生させない2次元画像専
用の超音波プローブを提供することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、強反射対の後方領域に
おいても欠落のない超音波画像を形成可能な超音波プロ
ーブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超音波プローブを含む超音波診
断装置の概念的な全体構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明に係る超音波プローブの先端部におけ
る内部構造を示す概念図である。
【図3】 複合揺動走査モードによって形成された複合
揺動走査面の説明図である。
【図4】 本実施形態における振動子の詳細説明図であ
る。
【図5】 従来の超音波プローブにおける揺動走査機構
によって形成された揺動走査面の説明図である。
【符号の説明】
14 振動子、16 主揺動機構、18 補助揺動機
構、20 超音波ビーム、42 主モータ、48 主ア
ーム部、52 補助モータ、54 補助アーム部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C301 AA02 BB13 BB28 BB35 EE20 GA11 GA13 GB02 GC01 GD10 JB29 JB30 JB50 KK02 KK17 KK18 KK22 LL05 4C601 BB03 BB05 BB09 BB11 BB12 BB15 EE30 GA11 GA13 GA17 GA21 GA29 GA30 GB01 GB03 GC01 JB34 JB45 JB46 JB60 JC25 JC26 KK02 KK18 KK19 KK21 KK22 LL01 LL05 5D019 AA05 AA06 FF04 GG10 5D107 BB07 CC12 FF01 FF02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に対して超音波を送波するととも
    にエコーを受波して超音波ビームを形成する振動子と、 前記振動子を揺動して超音波ビームを揺動走査すること
    で、主揺動走査面を形成する主揺動機構と、 前記主揺動機構に設けられ、前記振動子を支持しつつ揺
    動し、前記主揺動走査面に沿って超音波ビームを補助的
    に揺動して補助揺動走査面を形成する補助揺動機構と、 を含み、 前記振動子は、前記主揺動機構及び前記補助揺動機構に
    より複合揺動され、複合揺動走査面を形成することを特
    徴とする超音波プローブ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の超音波プローブにおい
    て、 前記補助揺動機構による揺動周期は、前記主揺動機構に
    よる揺動周期よりも短いことを特徴とする超音波プロー
    ブ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の超音波プローブにおい
    て、 前記振動子は、超音波ビームを電子走査して、前記複合
    揺動走査面と直交する方向に電子走査面を形成するアレ
    イ振動子であり、超音波ビームが、複合揺動走査される
    とともに電子走査されることによって3次元走査領域が
    形成されることを特徴とする超音波プローブ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の超音波プローブにおい
    て、 前記振動子は、電子走査において、各超音波ビームを不
    揃いな方向に順次形成して電子走査面を形成することを
    特徴とする超音波プローブ。
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