JP2012125284A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の方向に配列され超音波を送信し反射波を受信する複数の超音波振動子を含み、超音波の送受信を一方から他方の端部へと順に行うことで超音波の電子走査を行う探触子と、探触子を、測定対象の上で、第1の方向と垂直ではない角度で交差する第2の方向に連続的に移動させる移動手段と、探触子から出力されるエコー信号に基づいて第1の方向と第2の方向を含む平面に垂直な第3の方向における測定対象の断層像データを生成する画像演算部を有し、探触子は、超音波の送受信が先に行われる側の端部が、移動される向きに対して前側になるように傾斜していることを特徴とする超音波診断装置を用いる。
【選択図】図5
Description
要とし、現実的ではない。また、超音波探触子の往路と復路とで電子走査面が同一にならないために、このことも考慮した複雑なレンダリング処理を必要とする。
図1は、本実施形態に関わる超音波診断装置の構成を示す図である。図1に示す通り、超音波診断装置は、超音波振動子ユニット1、画像演算部2、表示部3、入力部4、システム制御部5、機械移動手段6、機械移動制御部7、超音波振動子ユニット駆動手段8、超音波振動子ユニット駆動制御部9とから構成される。以下、個々の構成要素の機能について説明す
る。
照)、超音波受信回路を有している。
生する。
ンズを有する。
る方向をアレイ方向と称することにする。また、個々の超音波振動子は、圧電現象を用いた変換素子、光の共振を用いた変換素子、容量の変化を用いた変換素子などで構成される。音響波を受信して電気信号に変換できるものであればどのような変換素子を用いてもよい。個々の超音波振動子は、超音波駆動パルスの印加を受けて超音波を被検体(測定対象)に送信する。
音響整合層は、複数の超音波振動子の前面に設けられ、被検体と複数の超音波振動子との音響インピーダンスの違いによる超音波の反射を抑える。
音響レンズは、音響整合層の前面に設けられ、遅延回路による集束の方向とは異なる方向に関して超音波を集束させる。
る。
A/D変換器は、増幅されたエコー信号を標本化及び量子化することにより、アナログ信
号からデジタル信号に変更する。
遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号を、ビーム状に集束させ、かつ、受信指向性を順次変更するのに必要な遅延時間を各エコー信号に与える。
この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビーム(超音波ビーム)が形成される。
をアレイ方向に、Z軸を超音波ビームの送受信方向(超音波走査線の深さ方向)に、X軸をYZ平面に垂直な方向に規定する。超音波振動子からZ軸に沿って伸びるN本の線は超音波ビーム11を表す。また、実際に電子走査が行われる面(図2において、点線で囲まれた面(YZ平面))を電子走査面12とする。
、超音波探触子の一方の端部から他方の端部へと順に超音波ビームの送受信はなされる。
データを生成する。また、必要に応じ、移動方向に垂直な多断面の断層像データの集合にレンダリングを行い、最大値投影像やサーフェス(表面)像等の種々の擬似3次元画像デ
ータを生成する。
表示部3は、画像演算部2で生成した画像データを画像として表示する。
り込むための各種スイッチ、ボタン、トラックボールマウス、キーボード等を有している。
システム制御部5は、情報処理装置としての機能を持ち、超音波診断装置の動作を制御
したり、各種処理に関する演算・制御等を実行したりする。
て移動させるための手段であり、モータの駆動力を受けて動作する。
機械移動制御部7は、機械移動手段6を動作させるための駆動信号を生成し機械移動手段6に供給することで、超音波探触子を適切なタイミング、速さ、向きで機械移動方向に機
械的に往復連続移動させるように機械移動手段6を制御する。
ト1を、XY平面上を回転する方向(以下、XY回転軸)に回すための手段であり、モータの駆動力を受けて動作する。
超音波振動子ユニット駆動制御部9は、超音波振動子ユニット駆動手段8を動作させるための駆動信号を生成し、超音波振動子ユニット駆動手段8に供給する。その結果、超音波
振動子ユニット駆動手段8は、超音波振動子ユニット1を適切なタイミングと角度でXY回転軸に沿って機械的に回転する(つまり傾斜角度を変える)ように制御される。
向(X軸)に移動する。図3と図4とに示す丸は、超音波走査線13を示す。超音波走査線
の位置は、その超音波走査線に関する超音波走査線信号の位置に対応する。
子101によって電子走査が繰り返される(電子・機械複合走査)。従って、複数の超音波走査線信号が構成する電子走査面はアレイ方向(Y軸)に対して傾斜している。また、
図3と図4とを比較すれば分かるように、往路と復路とでは、電子走査面の傾斜方向が同一ではない。
図5には、本実施形態に関わる超音波探触子の駆動方法が示されている。上側には往路走査が示され、下側には復路走査が示されている。点線で示した丸は、超音波探触子101をY軸に対して平行にした場合の、超音波走査線の位置である。実線で示した丸は、超
音波探触子101をY軸に対して傾斜させた場合の超音波走査線の位置である。また、aは
探触子の長さであり、bは(電子走査面を1回取得するあたりの時間)×(超音波探触子
の機械移動の速度(往路を正、復路を負とする。)となる。
ての第2の方向は同じであるが、移動の向きが逆になっている。また、X軸とY軸を含む平面に垂直な方向が(Z軸方向)、本発明の第3の方向に相当する。
傾斜している超音波探触子のうち、進行方向に対して前側にある一方の端部から、他方の端部へと、超音波ビームの送受信は順に進む。
線をY’、X軸に平行な超音波探触子の最上部を通る直線をX’、Y’軸を0°として時計周
りの方向を正とする。
からN番までの超音波走査線のX座標がすべて等しくなるため、電子走査面はY軸に対して
平行になる。
さらに、電子走査面を得るために複雑な計算を行うことがないため処理に要する時間を抑制できる。
なお、超音波探触子101を傾ける起点は、装置の構成上、最適と判断される場所に設定される。
図6に基づいて本発明の第2実施形態の超音波診断装置について説明する。図6に示す通り、超音波診断装置は、超音波振動子ユニット1、画像演算部2、表示部3、入力部4、システム制御部5、機械移動手段6、機械移動制御部7、電子制御部30とから構成される。以
下、第2実施形態から構成追加となった電子制御部30の機能についてのみ説明する。
。
図7は、本実施形態における、電子走査面をY軸に対して平行にする方法を説明するた
めの図である。まず、超音波探触子101の最適な機械移動速度より、数式(1)から超音波探触子101の最適な傾斜角θを算出する。そして、超音波探触子101を傾斜角θだけ傾斜して、符号40に示すように固定して取り付ける。さらに、往路では超音波ビームの電子走査を昇順にし、復路では電子走査を降順にする。これにより、電子走査面は往復路のどちらでもY軸に対して、符号41に示すように平行になる。
。これにより、超音波振動子ユニット駆動手段を追加しなくて済むので、コストアップや処理を複雑にすることなく、電子走査面をY軸に対して平行にすることができるようにな
る。
図8に基づいて本発明の第3実施形態の超音波診断装置について説明する。図8
に示す通り、超音波診断装置は、超音波振動子ユニット1、画像演算部2、表示部3、入力
部4、システム制御部5、機械移動手段6、機械移動制御部7、超音波振動子ユニット駆動手段8、超音波振動子ユニット駆動制御部9、電子走査制御部(電子制御部)とから構成される。
くは復路から往路に変わるときに、超音波探触子を駆動させずに済むので、時間の増大や処理を複雑にすることなく、電子走査面をY軸に対して平行にすることができるようにな
る。
Claims (5)
- 第1の方向に配列され超音波を送信し反射波を受信する複数の超音波振動子を含み、前記超音波の送信および反射波の受信を一方の端部から他方の端部へと順に行うことで超音波の電子走査を行う探触子と、
前記探触子を、測定対象の上で、前記第1の方向と垂直ではない角度で交差する第2の方向に連続的に移動させる移動手段と、
前記探触子から出力されるエコー信号に基づいて前記第1の方向と第2の方向を含む平面に垂直な第3の方向における測定対象の断層像データを生成する画像演算部と、を有し、
前記探触子は、前記超音波の送信および反射波の受信が先に行われる側の端部が、前記移動手段により移動される向きに対して前側になるように傾斜している
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記移動手段は、前記探触子を、前記測定対象に対して往復させるものである
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記探触子の、前記第1の方向および第2の方向を含む平面上での傾斜角度を変える駆動手段をさらに有し、
前記駆動手段は、前記移動手段が前記探触子を往復させる際の往路から復路への切り換えのタイミングで、前記探触子の傾斜角度を変える
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記複数の超音波振動子による超音波の送信および反射波の受信を制御する電子制御部をさらに有し、
前記電子制御部は、前記移動手段が前記探触子を往復させる際の往路から復路への切り換えのタイミングで、前記超音波の送信および反射波の受信を先に行う端部を切り換えることを特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。
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2010
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飯塚 幸理: "フェーズドアレイ超音波探傷技術による点集束ビームタンデム探傷法", 材料とプロセス, vol. 22, no. 2, JPN6014023885, 2009, pages 1052, ISSN: 0002890562 * |
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