JP2016107080A - Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様としての本実施形態は、超音波を送受信する超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。 The present embodiment as one aspect of the present invention relates to an ultrasound probe and an ultrasound diagnostic apparatus that transmit and receive ultrasound.
乳癌、肝硬変、及び血管障害等の診断方法として、医者の触診の代わりとして、超音波のエコー信号から生体内の臓器等の組織の硬さを定量化して映像化する方法(エラストグラフィ)がある。エラストグラフィは、大きくは、歪検出型エラストグラフィと、音響照射型エラストグラフィとに分類される。歪検出型エラストグラフィは、体外から体表を圧迫及び解放し、自発的に動作する心臓等の臓器の動きに起因する臓器の変形(歪み)から、周囲の組織との相対的な硬さを定量化して映像化するものである。 As a diagnostic method for breast cancer, cirrhosis, and vascular disorder, there is a method (elastography) that quantifies and visualizes the hardness of a tissue such as an in vivo organ from an ultrasonic echo signal instead of a doctor's palpation. . Elastography is roughly classified into strain detection type elastography and acoustic irradiation type elastography. Strain detection type elastography compresses and releases the body surface from outside the body, and determines the relative hardness with surrounding tissues from the deformation (distortion) of the organ caused by the movement of the organ such as the heart that moves spontaneously. Quantified and visualized.
音響照射型エラストグラフィは、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーをもつ加振用の超音波を体外から生体内の臓器等の組織に送信するものである。そして、音響照射型エラストグラフィは、組織の変位(振動)により組織周囲に横波として生じるせん断波の音速を算出することで、組織の硬さ(弾性率)を定量化して映像化するものである。 The acoustic irradiation type elastography transmits an ultrasonic wave for excitation having a relatively large energy that generates an acoustic radiation pressure from outside the body to a tissue such as an organ in a living body. The acoustic irradiation type elastography quantifies and visualizes the hardness (elastic modulus) of the tissue by calculating the sound velocity of the shear wave generated as a transverse wave around the tissue due to the displacement (vibration) of the tissue. .
これらのうち、音響照射型エラストグラフィでは、まず、超音波プローブのBモード用の超音波振動子ユニットを用いて加振用の超音波ビーム(加振ビーム)が形成されることで加振位置に存在する組織が変位する。続いて、同一の超音波振動子ユニットを用いて検出用の超音波ビーム(検出ビーム)が加振位置の周囲の検出位置に形成されることで、組織の変位によって生じるせん断波の波頭が組織ドップラ法等により検出される。 Among these, in the acoustic irradiation type elastography, first, an excitation position (excitation beam) is formed by forming an ultrasonic beam (excitation beam) for excitation using an ultrasonic transducer unit for B mode of an ultrasonic probe. The tissue present in the body is displaced. Subsequently, the ultrasonic wave for detection (detection beam) is formed at a detection position around the excitation position using the same ultrasonic transducer unit, so that the wave front of the shear wave caused by the tissue displacement is generated in the tissue. It is detected by the Doppler method or the like.
そして、音響照射型エラストグラフィでは、加振ビームの送信時刻から、せん断波の波頭の検出位置への到着時刻までの到達時間が計測されることで、加振位置から検出位置までのせん断波の音速が算出される。また、加振位置から複数の検出位置までのせん断波の平均音速が算出され、各音速の平均音速に対する相対値が組織の硬さを示す情報として算出される。 In acoustic irradiation type elastography, the arrival time from the transmission time of the excitation beam to the arrival time of the wavefront detection position of the shear wave is measured, so that the shear wave from the excitation position to the detection position is measured. The speed of sound is calculated. Further, the average sound speed of the shear wave from the vibration position to the plurality of detection positions is calculated, and the relative value of each sound speed with respect to the average sound speed is calculated as information indicating the hardness of the tissue.
生体には粘性があるため、せん断波の波頭は加振位置から離れるに従って鈍ってくる。これにより、従来技術によると、加振位置から離れた検出位置において、せん断波の波頭の検出精度が低下してしまうので、エラストグラフィ画像全体の画質の均一性が低下する。 Since the living body is viscous, the wave front of the shear wave becomes dull as it moves away from the excitation position. Thus, according to the conventional technique, the detection accuracy of the shear wave at the detection position away from the excitation position is lowered, so that the uniformity of the image quality of the entire elastography image is lowered.
そこで、従来技術では表示範囲を複数のブロックに分割し、せん断波の検出精度の高い複数の検出位置(ブロック)をつなぎ合わせて1枚のエラストグラフィ画像を生成する処理が行なわれる。このためには、複数の検出位置に対応して複数の送信シーケンス(一連の加振パルスの送信と一連の検出パルスの送信との組み合わせ)を行なう必要があるので、複数の送信シーケンスに要する時間分だけエラストグラフィ画像等のフレームレートが低下する。一方で、フレームレートを維持しようとして検出位置の数を減らすと、エラストグラフィ画像の画質の均一性が低下する。 Therefore, in the conventional technique, a display range is divided into a plurality of blocks, and a plurality of detection positions (blocks) with high shear wave detection accuracy are connected to generate a single elastography image. For this purpose, it is necessary to perform a plurality of transmission sequences (a combination of a series of excitation pulse transmissions and a series of detection pulse transmissions) corresponding to a plurality of detection positions. The frame rate of the elastography image or the like is lowered by that amount. On the other hand, if the number of detection positions is reduced in order to maintain the frame rate, the uniformity of the image quality of the elastography image is lowered.
さらに、エラストグラフィ画像等のフレームレートが低下するとリアルタイム性が損なわれ、また、生体内の組織の動きにより画像にアーチファクトが生じるという弊害も発生する。 Further, when the frame rate of an elastography image or the like is lowered, real-time property is impaired, and an adverse effect that artifacts are generated in the image due to the movement of the tissue in the living body occurs.
本発明が解決しようとする課題は、最小回数の送信シーケンスに要する時間でエラストグラフィ画像を生成するための情報を発生できる超音波プローブ及び超音波診断装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus capable of generating information for generating an elastography image in a time required for a minimum number of transmission sequences.
本実施形態に係る超音波プローブは、エラストグラフィモードで音響放射圧による加振を実行する加振専用の振動子として機能する少なくとも1つの第1振動子と、前記エラストグラフィモードで前記加振によって発生したせん断波を検出する検出専用の振動子として機能する複数の第2振動子と、を備えた。 The ultrasonic probe according to the present embodiment includes at least one first vibrator that functions as a vibrator dedicated to vibration that performs vibration by acoustic radiation pressure in the elastography mode, and the vibration in the elastography mode. A plurality of second vibrators functioning as a vibrator exclusively for detection for detecting the generated shear wave.
本実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置について、添付図面を参照して説明する。 An ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus according to this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe and an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment.
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置10を示す。超音波診断装置10は、超音波プローブ11及び装置本体12を備える。
FIG. 1 shows an ultrasonic
超音波プローブ11は、装置本体12と着脱自在に接続される。超音波プローブ11は、エラストグラフィ(音響照射型エラストグラフィ)モードにおける加振(プッシュ)用の超音波振動子ユニット(以下、「加振専用の振動子ユニット」という。)20と、エラストグラフィモードの検出(トラック)用の超音波振動子ユニット(以下、「検出専用の振動子ユニット」という。)30と、を設ける。なお、検出専用の振動子ユニット30は、Bモード及びドプラモードにおける超音波の送受信にも兼用される。
The
ここで、超音波プローブ11が1個の加振専用の振動子ユニット20を設ける場合の構造例を、図4及び図5と、図12及び図13と、図18及び図19と、図21とに示す。また、超音波プローブ11が2個の加振専用の振動子ユニット20(201,202)を設ける場合の構造例を、図15及び図16に示す。超音波プローブ11の音響放射面の一方向を第1方向(アジマス方向)と定義し、他方向を第2方向(エレベーション方向)と定義すると、検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った側に設けられる。
Here, structural examples in the case where the
図2は、従来の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図3は、従来の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。 FIG. 2 is a perspective view showing an external structure of a conventional ultrasonic probe. FIG. 3 is a diagram showing a structure on the acoustic radiation surface side in a conventional ultrasonic probe.
図2は、従来の超音波プローブ911の外観構造を示す。従来の超音波プローブ911は、エラストグラフィモードにおける加振及び検出用に兼用される1個の超音波振動子ユニット(以下、「加振及び検出兼用の振動子ユニット」という。)930と、装置本体との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。なお、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、Bモード及びドプラモードにおける超音波の送受信にも兼用される。
FIG. 2 shows an external structure of a conventional
図3に示すように、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、第1方向(アジマス方向)に沿う複数の振動子931sを備える。なお、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図2及び図3ではその図示を省略する。
As shown in FIG. 3, the
複数の振動子931sはそれぞれ、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギー(音圧)の加振用の超音波を送信するとともに、加振用の超音波より比較的小さいエネルギーの検出用の超音波を送受信する。
Each of the plurality of
また、複数の振動子931sは、エラストグラフィモードの他に、Bモード等でも用いられる。Bモードにおいては、第1方向に順次、Bモード用の超音波ビーム(走査線)の位置を切り替えることで静止画像を得ることもできる。また、複数の振動子931sは、Bモードにおいて複数フレームで静止画像を得ることで動画像を得ることもできる。
In addition to the elastography mode, the plurality of
図4は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第1の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図5は、第1の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an external structure of the first ultrasonic probe among the
図4は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第1の超音波プローブ11Aの外観構造を示す。第1の超音波プローブ11Aは、1個の加振専用の振動子ユニット20と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、ヘッド部(外装部品)40と、装置本体12(図1に図示)との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った片側に設けられる。
FIG. 4 shows an external structure of the first
加振専用の振動子ユニット20は、エラストグラフィモードにおいて、音響放射圧による加振を実行する加振専用の振動子として機能する少なくとも1つの第1振動子を備える。図5に示す例では、加振専用の振動子ユニット20は、1個の大径の第1振動子21を備える。以下、大径の第1振動子を「大径振動子」という。大径振動子21は、検出専用の振動子ユニット30に備えられる各振動子よりも第1方向における幅が長いものであり、第2方向の幅は問わない。
The vibrator-dedicated
大径振動子21は、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。大径振動子21は、大径振動子21から送信される加振用の超音波が、第2方向に集束させる音響レンズ(図示しない)を介して第1方向に幅を有する平面波Fp(図10に図示)となるように、第1方向に一定程度の幅を有する。なお、加振専用の振動子ユニット20は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図4及び図5ではその図示を省略する。
The large-
一方、検出専用の振動子ユニット30は、エラストグラフィモードにおいて、加振によって発生したせん断波を検出する検出専用の振動子として機能する複数の第2振動子を備える。図5に示す例では、検出専用の振動子ユニット30は、第1方向に沿う複数の第2振動子31sを備える。複数の第2振動子31sのそれぞれは、加振用の超音波より比較的小さいエネルギーの検出用の超音波を送受信する。なお、検出専用の振動子ユニット30は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図4及び図5ではその図示を省略する。
On the other hand, the
また、複数の第2振動子31sは、エラストグラフィモードの他に、Bモード等においても用いられる。Bモードにおいては、第1方向に順次、Bモード用の超音波ビーム(走査線)の位置を第1方向に切り替えることで静止画像を得ることができる。また、複数の第2振動子31sは、Bモードにおいて複数フレームで静止画像を得ることで動画像を得ることもできる。
In addition to the elastography mode, the plurality of
図1の説明に戻って、装置本体12は、処理回路51、記憶回路52、入力回路53、ディスプレイ54、送受信部(送受信回路)55、波形解析部(波形解析回路)56、及び硬さ推定部(硬さ推定回路)57を備える。なお、図1に示す装置本体12には、音響照射型エラストグラフィを行なうのに必要な構成のみを示すが、一般的な超音波診断装置に備えられる機能、例えば、Bモード画像やドプラ画像を生成して表示させるための構成が併せて備えられるものであってもよい。また、硬さ推定部57は、処理回路51がプログラムを実行して機能として実現されるものであってもよい。
Returning to the description of FIG. 1, the apparatus
処理回路51は、CPU(central processing unit)及びメモリを備える。処理回路51は、装置本体12の各ユニットを統括的に制御する。処理回路51は、送受信部55の出力を受け、その波形解析を行なう波形解析部56及び硬さ推定部57を制御して生体内の臓器等の組織の硬さを示す情報を生成させることができる。
The
処理回路51は、専用又は汎用のCPU(central processing unit)又はMPU(micro processor unit)の他、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)、及び、プログラマブル論理デバイスなどの処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:simple programmable logic device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:complex programmable logic device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:field programmable gate array)などの回路が挙げられる。処理回路51は記憶回路52に記憶された、又は、処理回路51内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行する。
The
また、処理回路51は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路を組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、プログラムを記憶する記憶回路52は回路ごとに個別に設けられてもよいし、1個の記憶回路52が複数の回路の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。
The
記憶回路52は、磁気ディスク(ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM,DVD等)、半導体メモリ等の記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。記憶回路52には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、各種信号データや画像データ、その他のデータが保管される。記憶回路52内のデータは、外部装置(図示しない)に転送することも可能である。
The
入力回路53は、操作者からの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体12に取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、及びキーボード等からの信号を入力する回路である。ここでは、入力デバイス自体も入力回路53に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路53はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路51に出力する。なお、装置本体12は、入力デバイスがディスプレイ54と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。
The
ディスプレイ54は、処理回路51からの制御信号に従って、硬さ推定部57によって生成されたエラストグラフィ画像を表示する。ディスプレイ54は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機ELパネル等の表示デバイスである。
The
送受信部55は、超音波プローブ11における加振用の超音波の送信を制御する。送受信部55は、加振用波形生成部551、加振用送信部552、及び周波数設定部553を備える。加振用送信部552は、処理回路51の制御下で、加振用波形生成部551によって生成された波形に基づく送波信号を加振専用の振動子ユニット20に送信する。
The transmission /
加振用送信部552からの送波信号は、加振専用の振動子ユニット20の大径振動子21(図5に図示)において超音波信号に変換されて送信される。これにより、加振専用の振動子ユニット20から組織に向かって加振面Fp(図10に図示)が形成される。なお、加振用の超音波の送信開始時刻及び送信終了時刻は周波数設定部553によって設定される。ここで、周波数とは、加振用の超音波の送信の繰り返し周波数のことを示す。
The transmission signal from the
また、送受信部55は、超音波プローブ11における検出用の超音波の送受信を制御する。送受信部55は、検出用波形生成部554、検出用送信部555、検出ビーム算出部556、及び検波部557を備える。検出用送信部555は、処理回路51の制御下で、加振用の超音波の送信後、検出用波形生成部554によって生成された波形に基づく検出ビームFt1,Ft2(図10に図示)を形成するように第1方向に電子フォーカス(送信遅延時間及び/又は受信遅延時間)された送波信号を、検出専用の振動子ユニット30に送信する。
The transmission /
検出用送信部555からの送波信号は、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31s(図5に図示)において超音波信号に変換されて送信される。これにより、検出専用の振動子ユニット30から、音響レンズ23で第2方向に集束された検出ビームFt1,Ft2(図10に図示)が送受信される。
The transmission signal from the
また、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sは、組織の変位により第2方向に伝搬するせん断波W(図10に図示)に起因するエコー信号を受信し、電気信号に変換する。検出専用の振動子ユニット30は、電気信号を検出ビーム算出部556に送る。検出ビーム算出部556の出力は、検波部557において包絡線検波、log圧縮、バンドパスフィルタ処理、及びゲインコントロール等の信号処理の後、波形解析部56に、せん断波の伝搬に伴う組織の変化を示す信号として出力される。
In addition, the plurality of
波形解析部56は、送受信部55の検波部557から入力された信号に基づき、せん断波に関する解析を行なう。せん断波に関する解析としては、例えば、せん断波の時間波形(図9に示すグラフに相当)からピークを検出し、ピークとなる時刻(図9に示す「t」に相当)を計測する演算が挙げられる。波形解析部56の出力は、せん断波の検出位置及び解析結果を示す信号として硬さ推定部57に出力される。この解析結果は、例えば、せん断波による組織の変位のピークとなる時刻を示す信号である。
The
硬さ推定部57は、波形解析部56から入力された信号に基づいて検出位置毎のせん断波の音速を算出し、複数の検出位置における複数の音速における平均音速を算出する。硬さ推定部57は、各音速の平均音速に対する相対値を組織の硬さ(弾性率)として推定する。硬さ推定部57は、組織の硬さを示す信号を画像信号に変換し、組織の硬さを示す数値や、組織の硬さを示す数値の程度に従った色の属性情報(色相情報、明度情報、及び彩度情報の少なくとも1の情報を含む)の分布を示すエラストグラフィ画像をディスプレイ54に表示させる。
The
また、硬さ推定部57は、エラストグラフィモードと交互に行なわれるBモードによるBモード画像上に、エラストグラフィ画像を重畳してディスプレイ54に表示させることもできる。さらに、硬さ推定部57は、複数フレームのエラストグラフィ画像をディスプレイ54に表示させることもできる。
In addition, the
図6は、本実施形態に係る超音波プローブの制御系を示すブロック図である。図7は、本実施形態に係る超音波プローブの制御系を示す構造図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the ultrasonic probe according to the present embodiment. FIG. 7 is a structural diagram showing a control system of the ultrasonic probe according to the present embodiment.
図6及び図7は、超音波診断装置10の第1の超音波プローブ11Aと、装置本体12とを示す。加振用の超音波の送信と検出用の超音波の送受信とのタイミングを切り替えるために、超音波プローブ11Aの振動子ユニット20,30は、高圧スイッチ(HV-SW)回路を介して並列に接続される。HV−SW回路は、装置本体12の送受信部55によって駆動される。装置本体12の処理回路51は、HV−SW回路を択一的にON/OFF制御する。HV−SW回路は、図7に示すように、超音波プローブ11Aのハンドル部に内蔵される。
6 and 7 show the first
続いて、従来の超音波プローブ911(図2及び図3に図示)を用いたせん断波の音速の算出方法と、第1の超音波プローブ11A(図4及び図5に図示)を用いたせん断波の音速の算出方法との違いについて説明する。
Subsequently, the calculation method of the sound velocity of the shear wave using the conventional ultrasonic probe 911 (shown in FIGS. 2 and 3) and the shear using the first
図8は、図2及び図3に示す従来の超音波プローブ911を用いる場合のせん断波の音速の算出方法を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for calculating the sound velocity of the shear wave when the conventional
図8は、従来の超音波プローブ911の直交する2方向の断面図を示す。従来の超音波プローブ911は、加振及び検出兼用の振動子ユニット930を設ける。加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、第1方向に沿う複数の振動子931s、バッキング932、及び音響レンズ933を備える。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional
図8を用いて、第1方向に沿う2個の検出位置H1,H2でせん断波の波頭を検出する場合を説明する。 The case where the wavefront of a shear wave is detected at two detection positions H1 and H2 along the first direction will be described with reference to FIG.
まず、加振及び検出兼用の振動子ユニット930の複数の振動子931sは、加振位置G1に集束するように第1方向に電子フォーカスされた加振用の超音波パルス(加振パルス)を送信する。加振パルスは、第2方向に集束する音響レンズ933で加振位置G1に集束される。これにより、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、加振位置G1に対して加振用の超音波ビーム(加振ビーム)Bp1を形成する。また、複数の振動子931sから一連の加振パルスが繰り返し送信されることで、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、加振位置G1に対して加振ビームBp1を繰り返し形成する。
First, the plurality of
加振位置G1に対して加振ビームBp1が繰り返し形成されると、加振位置G1に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振ビームBp1に起因して第1方向に伝搬するせん断波をV1とする。 When the excitation beam Bp1 is repeatedly formed with respect to the excitation position G1, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing at the excitation position G1. Here, the shear wave propagating in the first direction due to the excitation beam Bp1 is defined as V1.
続いて、加振位置G1に対する加振ビームBp1の繰り返し形成後に、加振及び検出兼用の振動子ユニット930の複数の振動子931sは、予め設定された検出位置H1(第1方向における加振位置G1の周囲)に集束するように第1方向に電子フォーカスされた検出用の超音波パルス(検出パルス)を送受信する。検出パルスは、第2方向に集束する音響レンズ933で検出位置H1に集束される。これにより、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、検出位置H1に対して検出用の超音波ビーム(検出ビーム)Bt1を形成する。また、複数の振動子931sから一連の検出パルスが繰り返し送受信されることで、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、検出位置H1に対して検出ビームBt1を繰り返し形成する。
Subsequently, after repeated formation of the vibration beam Bp1 with respect to the vibration position G1, the plurality of
検出位置H1に検出ビームBt1が繰り返し形成されると、第1方向に伝搬するせん断波V1が検出される。なお、検出ビームBt1を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。 When the detection beam Bt1 is repeatedly formed at the detection position H1, the shear wave V1 propagating in the first direction is detected. Note that the electronic focus in the first direction for forming the detection beam Bt1 is based on the transmission delay time and / or the reception delay time.
続いて、検出位置H1に対する検出ビームBt1の繰り返し形成後に、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、加振位置G2に対して加振ビームBp2を繰り返し形成する。加振位置G2に対して加振ビームBp2が繰り返し形成されると、加振位置G2に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振ビームBp2に起因して第1方向に伝搬するせん断波をV2とする。
Subsequently, after repeatedly forming the detection beam Bt1 with respect to the detection position H1, the
続いて、加振位置G2に対する加振ビームBp2の繰り返し形成後に、加振及び検出兼用の振動子ユニット930は、検出位置H2に検出ビームBt2を繰り返し形成する。検出位置H2に対して検出ビームBt2が繰り返し形成されると、第1方向に伝搬するせん断波V2が検出される。なお、検出ビームBt2を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。
Subsequently, after repeated formation of the vibration beam Bp2 with respect to the vibration position G2, the
検出位置H1において加振ビームBp1により発生したせん断波V1の波頭が検出されてせん断波V1の到達時間が計測されると、組織ドップラ法等により検出位置H1におけるせん断波V1の音速が、「t/d」から算出される。ここで、「t」は、加振ビームBp1の送信時刻から、せん断波V1の波頭の検出位置H1への到達時刻までの到達時間(時刻差)である。また、「d」は、加振位置G1から検出位置H1までの距離である。なお、検出位置H1におけるせん断波の時間波形の一例を図9に示す。また、検出位置H1におけるせん断波V1の音速の算出の後に、検出位置H2における、加振ビームBp2により発生したせん断波V2の音速についても同様に算出される。また、2個の検出位置H1,H2における平均音速が算出される。 When the wave head of the shear wave V1 generated by the excitation beam Bp1 is detected at the detection position H1 and the arrival time of the shear wave V1 is measured, the sound velocity of the shear wave V1 at the detection position H1 is “t” by the tissue Doppler method or the like. / D ". Here, “t” is the arrival time (time difference) from the transmission time of the excitation beam Bp1 to the arrival time of the wave wave detection position H1 of the shear wave V1. “D” is the distance from the vibration position G1 to the detection position H1. An example of the time waveform of the shear wave at the detection position H1 is shown in FIG. Further, after calculating the sound speed of the shear wave V1 at the detection position H1, the sound speed of the shear wave V2 generated by the excitation beam Bp2 at the detection position H2 is calculated in the same manner. Further, the average sound speed at the two detection positions H1 and H2 is calculated.
以上のように、従来の超音波プローブ911では、第1方向に沿う2個の検出位置H1,H2で第1方向に伝搬するせん断波V1,V2の波頭がそれぞれ検出される。よって、従来の超音波プローブ911を用いて第1方向に沿う2個の検出位置H1,H2でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合には、一連の加振パルスの送信(繰り返し送信)と一連の検出パルスの送信(繰り返し送信)とを組み合わせた送信シーケンスを2回行なうための時間が必要である。
As described above, the conventional
そして、第1方向に沿う3個以上の検出位置H1,H2,…でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合には、検出位置の数だけ送信シーケンスを行なうための時間が必要である。 When the arrival times of the shear wave fronts are measured at three or more detection positions H1, H2,... Along the first direction, time is required for performing the transmission sequence by the number of detection positions. .
図10は、図4及び図5に示す第1の超音波プローブ11Aを用いる場合のせん断波の音速の算出方法を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method for calculating the sound velocity of the shear wave when the first
図10は、第1の超音波プローブ11Aの直交する2方向の断面図を示す。第1の超音波プローブ11Aは、振動子ユニット20,30と、ヘッド部40とを設ける。加振専用の振動子ユニット20は、大径振動子21、バッキング22、及び音響レンズ23を備える。検出専用の振動子ユニット30は、第1方向に沿う複数の第2振動子31s、バッキング32、及び音響レンズ33を備える。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the first
音響レンズ23,33の素材としては、一般的に、ヘッド部40と音響インピーダンスが近く、音速が異なる樹脂、例えばシリコーンゴムが選ばれる。しかしながら、音響レンズ23,33は、ヘッド部40の内面に形成した凹部に密着する形状のゴム部材で形成することもできるし、振動子ユニット20,30をヘッド部40に接着するための接着剤で形成することもできる。
As a material for the
ヘッド部40は、振動子ユニット20,30を第1の超音波プローブ11Aの本体に固定するために、振動子ユニット20,30の形状に合った形状を有する。ヘッド部40は、図11に示すような構造を有し、生体の体表との接触面は平滑である。ヘッド部40の素材としては、体表との音響整合が良好な樹脂、例えば、ポリメチルペンテンが選択される。
The
図10を用いて、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波の波頭を検出する場合を説明する。 A case where the wavefront of a shear wave is detected at two detection positions J1 and J2 along the first direction will be described with reference to FIG.
まず、加振専用の振動子ユニット20の大径振動子21は、加振パルスを送信する。加振パルスは、第2方向に集束する音響レンズ23で加振領域I(第1方向に延びる複数の加振位置の集合)に集束される。これにより、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域Iに対して加振用の超音波面(加振面)Fpを形成する。また、大径振動子21から一連の加振パルスが繰り返し送信されることで、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域Iに対して加振面Fpを繰り返し形成する。
First, the large-
加振領域Iに対して加振面Fpが繰り返し形成されると、加振領域Iに存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fpに起因して第2方向に伝搬するせん断波をWとする。 When the vibration surface Fp is repeatedly formed with respect to the vibration region I, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing in the vibration region I. Here, the shear wave propagating in the second direction due to the excitation surface Fp is defined as W.
加振専用の振動子ユニット20によって形成される加振面Fpは、第2方向には音響レンズ23によって集束されるが、第1方向には集束効果が無いので、略平面状の波面を保つ。一定深さにおいて第1方向に延びる線状の加振領域Iが形成され、加振領域Iに存在する組織の変位により発生したせん断波Wが第2方向に伝播する。
The excitation surface Fp formed by the
続いて、加振領域Iに対する加振面Fpの繰り返し形成後に、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sは、検出位置J1(第2方向における加振領域Iの周囲)に集束するように第1方向に電子フォーカスされた検出パルスを送受信する。検出パルスは、第2方向に集束する音響レンズ33で検出位置J1に集束される。これにより、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を形成する。また、複数の第2振動子31sから一連の検出パルスが繰り返し送受信されることで、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を繰り返し形成する。
Subsequently, after repeated formation of the vibration surface Fp for the vibration region I, the plurality of
検出位置J1に対して検出ビームFt1が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波Wが検出される。なお、検出ビームFt1を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。 When the detection beam Ft1 is repeatedly formed with respect to the detection position J1, the shear wave W propagating in the second direction is detected. Note that the electronic focus in the first direction for forming the detection beam Ft1 is based on the transmission delay time and / or the reception delay time.
また、加振領域Iに対する加振面Fpの繰り返し形成後に、検出位置J1に対する検出ビームFt1の繰り返し形成に並行して(同時に)、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J2に対して検出ビームFt2を繰り返し形成する。検出位置J2に対して検出ビームFt2が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波Wが検出される。なお、検出ビームFt2を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。
In addition, after the formation of the excitation surface Fp for the excitation region I, in parallel (simultaneously) with the repeated formation of the detection beam Ft1 for the detection position J1, the detection-dedicated
検出位置J1において加振面Fpにより発生したせん断波Wの波頭が検出されてせん断波Wの到達時間が計測されると、組織ドップラ法等により検出位置J1におけるせん断波Wの音速が算出される。また、検出位置J1におけるせん断波Wの音速の算出に並行して、検出位置J2における、加振面Fpにより発生したせん断波Wの音速についても同様に算出される。また、2個の検出位置J1,J2における平均音速が算出される。 When the wave front of the shear wave W generated by the vibration surface Fp is detected at the detection position J1 and the arrival time of the shear wave W is measured, the sound velocity of the shear wave W at the detection position J1 is calculated by a tissue Doppler method or the like. . In parallel with the calculation of the sound speed of the shear wave W at the detection position J1, the sound speed of the shear wave W generated by the vibration surface Fp at the detection position J2 is calculated in the same manner. Also, the average sound speed at the two detection positions J1 and J2 is calculated.
以上のように、第1の超音波プローブ11Aでは、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2で、直交する第2方向に伝搬するせん断波Wの波頭がそれぞれ検出される。よって、第1の超音波プローブ11Aを用いて第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波Wの波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合には、一連の加振パルスの送信が1回で済み、2個の検出位置J1,J2における検出動作が並行して行なわれる。したがって、第1の超音波プローブ11Aでは、2個の検出位置J1,J2でせん断波Wの波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。
As described above, in the first
そして、第1の超音波プローブ11Aでは、第1方向に沿う3個以上の検出位置J1,J2,…でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。よって、第1の超音波プローブ11Aによると、エラストグラフィ画像のフレームレートや、エラストグラフィモードと交互に行なわれるBモードによるBモード画像のフレームレートが向上する。
The first
さらに、図8に示すように、従来の超音波プローブ911を用いる場合、加振位置Gと検出位置H1との間隔と、加振位置Gと検出位置H2との間隔とが異なる。間隔が大きい検出位置H2では、伝播によりせん断波Vが鈍るという問題がある。その場合、せん断波Vの波頭の検出精度が低下してしまうので、エラストグラフィ画像全体の画質の均一性が低下する。一方で、図10に示すように、第1の超音波プローブ11Aを用いる場合、加振領域Iと複数の検出位置J1,J2との間隔(最短距離)Dが一定値である。よって、第1の超音波プローブ11Aを用いる場合、エラストグラフィ画像全体の画質の均一性が向上する。
Furthermore, as shown in FIG. 8, when the conventional
ここで、Bモード画像は、加振面Fpの形成と検出ビームFt1,Ft2の形成とのセットに前後して、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sから送信されるBモード用の超音波に基づいて生成される。
Here, the B-mode image is transmitted from the plurality of
また、図8に示す従来の超音波プローブ911によると、一連の加振パルスの繰り返し周波数は加振及び検出兼用の振動子ユニット930の周波数特性によって制約される。一方で、図10に示す第1の超音波プローブ11Aによると、検出専用の振動子ユニット30から独立して加振パルスを送信する加振専用の振動子ユニット20を設ける。よって、加振専用の振動子ユニット20に備える大径振動子21として、音響放射圧を有効に生じさせるための最適な周波数特性をもつものや、最適な音響を出力可能なものを選択することが可能である。
Further, according to the conventional
なお、超音波プローブ11では、検出専用の振動子ユニット30が、第1方向に沿う複数の第2振動子31sを備える1D構造である場合を例にとって説明する。しかしながら、検出専用の振動子ユニット30は、第1方向及び第2方向に沿う複数の振動子を備えた2D構造であってもよい。その場合、検出専用の振動子ユニット30に音響レンズ33は不要であり、第1方向のみならず第2方向についても電子フォーカスが行なわれる。
In the
(第2の超音波プローブ)
図12は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第2の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図13は、第2の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
(Second ultrasonic probe)
FIG. 12 is a perspective view showing an external structure of the second ultrasonic probe among the
図12は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第2の超音波プローブ11Bの外観構造を示す。第2の超音波プローブ11Bは、1個の加振専用の振動子ユニット20と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、ヘッド部40と、装置本体12(図1に図示)との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った片側に設けられる。
FIG. 12 shows an appearance structure of the second
図13に示すように、加振専用の振動子ユニット20は、第1方向に沿って分割された複数の領域の各領域に1個の大径振動子(複数の領域にそれぞれ対応する複数の大径振動子21s)を備える。大径振動子21sの各振動子は、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。大径振動子21sの各振動子は、各振動子から送信される加振用の超音波が、第2方向に集束させる音響レンズ(図示しない)を介して第1方向に幅を有する平面波Fp1,Fp2(図14に図示)となるように、第1方向に一定程度の幅を有する。なお、加振専用の振動子ユニット20は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図12及び図13ではその図示を省略する。
As shown in FIG. 13, the
なお、図12及び図13に示す検出専用の振動子ユニット30の構造及び機能は、図4及び図5に示すそれらと同等であるので説明を省略する。
The structure and function of the
図14は、図12及び図13に示す第2の超音波プローブ11Bを用いる場合のせん断波の音速の算出方法を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining a method for calculating the sound speed of a shear wave when the second
図14は、第2の超音波プローブ11Bの直交する2方向の断面図を示す。第2の超音波プローブ11Bは、振動子ユニット20,30と、ヘッド部40とを設ける。加振専用の振動子ユニット20は、大径振動子21s、バッキング22、及び音響レンズ23を備える。検出専用の振動子ユニット30は、第1方向に沿う複数の第2振動子31s、バッキング32、及び音響レンズ33を備える。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the second
図14を用いて、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波の波頭を検出する場合を説明する。 A case where the wavefront of a shear wave is detected at two detection positions J1 and J2 along the first direction will be described with reference to FIG.
まず、加振専用の振動子ユニット20の複数の大径振動子21sのうち1個の振動子は、加振パルスを送信する。加振パルスは、第2方向に集束する音響レンズ23で加振領域I1に集束される。これにより、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域I1に対して加振面Fp1を形成する。また、当該振動子から一連の加振パルスが繰り返し送信されることで、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域I1に対して加振面Fp1を繰り返し形成する。
First, one vibrator among the plurality of large-
加振領域I1に対して加振面Fp1が繰り返し形成されると、加振領域I1に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fp1に起因して第2方向に伝搬するせん断波をW1とする。 When the vibration surface Fp1 is repeatedly formed with respect to the vibration region I1, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing in the vibration region I1. Here, the shear wave propagating in the second direction due to the excitation surface Fp1 is defined as W1.
また、加振領域I1に対する加振面Fp1の繰り返し形成に並行して(同時に)、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域I2に対して加振面Fp2を繰り返し形成する。
In parallel (simultaneously) with the repeated formation of the vibration surface Fp1 for the vibration region I1, the
加振領域I2に対して加振面Fp2が繰り返し形成されると、加振領域I2に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fp2に起因して第2方向に伝搬するせん断波をW2とする。 When the vibration surface Fp2 is repeatedly formed with respect to the vibration region I2, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing in the vibration region I2. Here, the shear wave propagating in the second direction due to the excitation surface Fp2 is defined as W2.
加振専用の振動子ユニット20によって形成される加振面Fp1,Fp2は、第2方向には音響レンズ23によって集束されるが、第1方向には集束効果が無いので、略平面状の波面を保つ。一定深さにおいて第1方向に延びる線状の加振領域I1,I2が形成され、加振領域I1,I2に存在する組織の変位により発生したせん断波W1,W2が第2方向に伝播する。
Excitation surfaces Fp1 and Fp2 formed by the
続いて、加振領域I1に対する加振面Fp1の形成後に、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sは、検出位置J1(第2方向における加振領域I1の周囲)に集束するように第1方向に電子フォーカスされた検出パルスを送受信する。検出パルスは、第2方向に集束する音響レンズ33で検出位置J1に集束される。これにより、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を形成する。また、複数の第2振動子31sから一連の検出パルスが繰り返し送受信されることで、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を繰り返し形成する。
Subsequently, after the formation of the excitation surface Fp1 for the excitation region I1, the plurality of
検出位置J1に対して検出ビームFt1が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波W1が検出される。なお、検出ビームFt1を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。 When the detection beam Ft1 is repeatedly formed with respect to the detection position J1, the shear wave W1 propagating in the second direction is detected. Note that the electronic focus in the first direction for forming the detection beam Ft1 is based on the transmission delay time and / or the reception delay time.
また、加振領域I2に対する加振面Fp2の繰り返し形成後に、検出位置J1に対する検出ビームFt1の繰り返し形成に並行して(同時に)、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J2に対して検出ビームFt2を繰り返し形成する。検出位置J2に対して検出ビームFt2が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波W2が検出される。なお、検出ビームFt2を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。
In addition, after the formation of the excitation surface Fp2 with respect to the excitation region I2, in parallel (simultaneously) with the repeated formation of the detection beam Ft1 with respect to the detection position J1, the detection-dedicated
検出位置J1において加振面Fp1により発生したせん断波W1の波頭が検出されてせん断波W1の到達時間が計測されると、組織ドップラ法等により検出位置J1におけるせん断波W1の音速が算出される。また、検出位置J1におけるせん断波W1の音速の算出に並行して、検出位置J2における、加振面Fp2により発生したせん断波W2の音速についても同様に算出される。また、2個の検出位置J1,J2における平均音速が算出される。 When the wave front of the shear wave W1 generated by the vibration surface Fp1 is detected at the detection position J1 and the arrival time of the shear wave W1 is measured, the sound velocity of the shear wave W1 at the detection position J1 is calculated by a tissue Doppler method or the like. . In parallel with the calculation of the sound speed of the shear wave W1 at the detection position J1, the sound speed of the shear wave W2 generated by the excitation surface Fp2 at the detection position J2 is calculated in the same manner. Also, the average sound speed at the two detection positions J1 and J2 is calculated.
以上のように、第2の超音波プローブ11Bでは、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2で、直交する第2方向に伝搬するせん断波W1,W2の波頭がそれぞれ検出される。よって、第2の超音波プローブ11Bを用いて第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波W1,W2の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合には、2個の加振領域I1,I2に対する加振動作が並行して行なわれ、2個の検出位置J1,J2における検出動作が並行して行なわれる。したがって、第2の超音波プローブ11Bでは、2個の検出位置J1,J2でせん断波W1,W2の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。
As described above, in the second
そして、第2の超音波プローブ11Bでは、第1方向に沿う3個以上の検出位置J1,J2,…でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。よって、第2の超音波プローブ11Bによると、エラストグラフィ画像のフレームレートや、エラストグラフィモードと交互に行なわれるBモードによるBモード画像のフレームレートが向上する。
The second
さらに、第2の超音波プローブ11Bを用いる場合、加振領域I1と検出位置J1との間隔Dと、加振領域I2と検出位置J2との間隔Dとが一定値である。よって、第2の超音波プローブ11Bを用いる場合、エラストグラフィ画像の画質の均一性が向上する。
Further, when the second
また、第2の超音波プローブ11Bによると、検出専用の振動子ユニット30から独立して加振パルスを送信する加振専用の振動子ユニット20を設ける。よって、加振専用の振動子ユニット20に備える複数の大径振動子21sとして、音響放射圧を有効に生じさせるための最適な周波数特性をもつものや、最適な音響を出力可能なものを選択することが可能である。
Further, according to the second
加えて、第2の超音波プローブ11Bの場合、第1方向に沿う複数の領域から所要の領域が選択されることにより、第1方向に沿った全体範囲ではなく、第1方向に沿った限定範囲に加振面Fp1(Fp2)を形成することが可能になり、加振パルスの送信に無駄なエネルギー消費を少なくすることが可能である。その場合、処理回路51(図1に図示)は、加振専用の振動子ユニット20の複数の領域のうち、加振用の超音波を送信する所要の領域を選択する。そして、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、大径振動子21sのうち所要の領域に備えられる大径振動子から加振パルスを送信する。
In addition, in the case of the second
(第3の超音波プローブ)
図15は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第3の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図16は、第3の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
(Third ultrasonic probe)
FIG. 15 is a perspective view showing an external structure of a third ultrasonic probe among the
図15は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第3の超音波プローブ11Cの外観構造を示す。第3の超音波プローブ11Cは、第2方向に沿う2個の加振専用の振動子ユニット20(201,202)と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、ヘッド部40と、装置本体12(図1に図示)との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット201,202に挟まれるように設けられる。
FIG. 15 shows an external structure of a third
図16に示すように、加振専用の振動子ユニット201,202はそれぞれ、大径振動子211,212を備える。大径振動子211,212はそれぞれ、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。大径振動子211,212は、各大径振動子から送信される加振用の超音波が、第2方向に集束させる音響レンズ(図示しない)を介して第1方向に幅を有する平面波Fp1,Fp2(図17に図示)となるように、第1方向に一定程度の幅を有する。なお、加振専用の振動子ユニット201,202のそれぞれは、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図15及び図16ではその図示を省略する。
As shown in FIG. 16, the
なお、図15及び図16に示す検出専用の振動子ユニット30の構造及び機能は、図4及び図5に示すそれらと同等であるので説明を省略する。
The structure and function of the
図17は、図15及び図16に示す第3の超音波プローブ11Cを用いる場合のせん断波の音速の算出方法を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a method for calculating the sound speed of a shear wave when the third
図17は、第3の超音波プローブ11Cの直交する2方向の断面図を示す。第3の超音波プローブ11Cは、振動子ユニット201,202,30と、ヘッド部40とを設ける。加振専用の振動子ユニット201は、大径振動子211、バッキング221、及び音響レンズ231を備える。加振専用の振動子ユニット202は、大径振動子212、バッキング222、及び音響レンズ232を備える。検出専用の振動子ユニット30は、第1方向に沿う複数の第2振動子31s、バッキング32、及び音響レンズ33を備える。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the third
図17を用いて、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波の波頭を検出する場合を説明する。 The case where the wavefront of a shear wave is detected at two detection positions J1 and J2 along the first direction will be described with reference to FIG.
まず、加振専用の振動子ユニット201の大径振動子211は、加振パルスを送信する。加振パルスは、第2方向に集束する音響レンズ231で加振領域I1に集束される。これにより、加振専用の振動子ユニット201は、加振領域I1に対して加振面Fp1を形成する。また、大径振動子211から一連の加振パルスが繰り返し送信されることで、加振専用の振動子ユニット201は、加振領域I1に対して加振面Fp1を繰り返し形成する。
First, the large-
加振領域I1に対して加振面Fp1が繰り返し形成されると、加振領域I1に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fp1に起因して第2方向に伝搬するせん断波をW1とする。 When the vibration surface Fp1 is repeatedly formed with respect to the vibration region I1, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing in the vibration region I1. Here, the shear wave propagating in the second direction due to the excitation surface Fp1 is defined as W1.
また、加振領域I1に対する加振面Fp1の繰り返し形成に並行して(同時に)、加振専用の振動子ユニット202は、加振領域I2に対して加振面Fp2を繰り返し形成する。加振領域I2に対して加振面Fp2が繰り返し形成されると、加振領域I2に存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fp2に起因して第2方向に伝搬するせん断波をW2とする。
In parallel (simultaneously) with the repeated formation of the vibration surface Fp1 for the vibration region I1, the
加振専用の振動子ユニット201,202によって形成される加振面Fp1,Fp2は、第2方向には音響レンズ231,232によって集束されるが、第1方向には集束効果が無いので、略平面状の波面を保つ。一定深さにおいて第1方向に延びる線状の加振領域I1,I2が形成され、加振領域I1,I2に存在する組織の変位により発生したせん断波W1,W2が第2方向に伝播する。
The excitation surfaces Fp1 and Fp2 formed by the vibrator dedicated
なお、深さ方向における加振領域I1,I2の位置は同等であるが、図17では、便宜上、深さ方向において異なる位置に図示する。 Although the positions of the vibration regions I1 and I2 in the depth direction are the same, FIG. 17 illustrates them at different positions in the depth direction for convenience.
続いて、加振領域I1,I2に対する加振面Fp1,Fp2の繰り返し形成後に、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sは、検出位置J1(第2方向における加振領域I1,I2の周囲)に集束するように第1方向に電子フォーカスされた検出パルスを送受信する。検出パルスは、第2方向に集束する音響レンズ33で検出位置J1に集束される。これにより、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を形成する。また、複数の第2振動子31sから一連の検出パルスが繰り返し送受信されることで、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を繰り返し形成する。
Subsequently, after repeatedly forming the vibration surfaces Fp1 and Fp2 for the vibration regions I1 and I2, the plurality of
検出位置J1に対して検出ビームFt1が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波W1,W2が検出される。なお、検出ビームFt1を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。 When the detection beam Ft1 is repeatedly formed with respect to the detection position J1, shear waves W1 and W2 propagating in the second direction are detected. Note that the electronic focus in the first direction for forming the detection beam Ft1 is based on the transmission delay time and / or the reception delay time.
また、加振領域I1,I2に対する加振面Fp1,Fp2の繰り返し形成後に、検出位置J1に対する検出ビームFt1の繰り返し形成に並行して(同時に)、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J2に対して検出ビームFt2を繰り返し形成する。検出位置J2に対して検出ビームFt2が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波W1,W2が検出される。なお、検出ビームFt2を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。
In addition, after the repeated formation of the excitation surfaces Fp1 and Fp2 for the excitation regions I1 and I2, in parallel (simultaneously) with the repeated formation of the detection beam Ft1 for the detection position J1, the
検出位置J1において加振面Fp1,Fp2により発生したせん断波W1,W2の波頭がそれぞれ検出されてせん断波W1,W2の到達時間(平均値)が計測されると、組織ドップラ法等により検出位置J1におけるせん断波W1,W2の音速(平均値)が算出される。また、検出位置J1におけるせん断波W1,W2の音速の算出に並行して、検出位置J2における、加振面Fp1,Fp2により発生したせん断波W1,W2の音速についても同様に算出される。また、2個の検出位置J1,J2における平均音速が算出される。 When the wave fronts of the shear waves W1 and W2 generated by the vibration surfaces Fp1 and Fp2 are detected at the detection position J1 and the arrival times (average values) of the shear waves W1 and W2 are measured, the detection positions are detected by a tissue Doppler method or the like. The sound speed (average value) of the shear waves W1 and W2 at J1 is calculated. In parallel with the calculation of the sound speeds of the shear waves W1 and W2 at the detection position J1, the sound speeds of the shear waves W1 and W2 generated by the excitation surfaces Fp1 and Fp2 at the detection position J2 are calculated in the same manner. Also, the average sound speed at the two detection positions J1 and J2 is calculated.
以上のように、第3の超音波プローブ11Cでは、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2のそれぞれで、直交する第2方向に伝搬するせん断波W1,W2の波頭が検出される。よって、第3の超音波プローブ11Cを用いて第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でそれぞれせん断波W1,W2の波頭の到達時間を計測するためには、2個の加振領域I1,I2に対する加振動作が並行して行なわれ、2個の検出位置J1,J2における検出動作が並行して行なわれる。したがって、第3の超音波プローブ11Cでは、2個の検出位置J1,J2でそれぞれせん断波W1,W2の波頭の到達時間を計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。
As described above, in the third
そして、第3の超音波プローブ11Cでは、第1方向に沿う3個以上の検出位置J1,J2,…でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。よって、第3の超音波プローブ11Cによると、エラストグラフィ画像のフレームレートや、エラストグラフィモードと交互に行なわれるBモードによるBモード画像のフレームレートが向上する。
The third
さらに、第3の超音波プローブ11Cを用いる場合、加振領域I1と検出位置J1との間隔Dと、加振領域I1と検出位置J2との間隔Dと、加振領域I2と検出位置J1との間隔Dと、加振領域I2と検出位置J2との間隔Dとが一定値である。よって、第3の超音波プローブ11Cを用いる場合、エラストグラフィ画像の画質の均一性が向上する。
Further, when the third
また、第3の超音波プローブ11Cによると、検出専用の振動子ユニット30から独立して加振パルスを送信する加振専用の振動子ユニット201,202を設ける。よって、加振専用の振動子ユニット201,202に備える大径振動子211,212として、音響放射圧を有効に生じさせるための最適な周波数特性のものを選択することが可能である。
In addition, according to the third
加えて、エラストグラフィ画像を、検出専用の振動子ユニット30を用いて得られる通常のBモード画像に重畳して表示する場合、第1の超音波プローブ11A(図4及び図5に図示)や第2の超音波プローブ11B(図12及び図13に図示)では、Bモード画像の断面と、エラストグラフィ画像の断面が僅かに異なることになる。しかしながら、第3の超音波プローブ11Cでは、検出専用の振動子ユニット30の第2方向に沿った両側に加振専用の振動子ユニット201,202が配置されることで、検出専用の振動子ユニット30の中心軸をエラストグラフィ画像の断面の中心と一致させることが可能になる。
In addition, when displaying an elastography image superimposed on a normal B-mode image obtained using the
なお、第3の超音波プローブ11Cに、第2の超音波プローブ11Bの構造を組み合わせてもよい。すなわち、第3の超音波プローブ11Cの加振専用の振動子ユニット201,202のそれぞれは、第1方向に沿って分割された複数の領域の各領域に1個の大径振動子(複数の領域にそれぞれ対応する複数の大径振動子)を備えてもよい。
Note that the structure of the second
(第4の超音波プローブ)
図18は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第4の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図19は、第4の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
(Fourth ultrasonic probe)
FIG. 18 is a perspective view showing an external structure of a fourth ultrasonic probe among the
図18は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第4の超音波プローブ11Dの外観構造を示す。第4の超音波プローブ11Dは、1個の加振専用の振動子ユニット20と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、ヘッド部40と、装置本体12(図1に図示)との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った片側に設けられる。
FIG. 18 shows an appearance structure of a fourth
図19に示すように、加振専用の振動子ユニット20の第2方向における幅は、検出専用の振動子ユニット30の第2方向における幅より大きい。また、加振専用の振動子ユニット20は、第2方向に沿う複数の第1振動子21sを備える。図19に示す複数の第1振動子21sの各振動子は、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。なお、加振専用の振動子ユニット20は、音響整合層及びバッキング等も備えるが、図15及び図16ではその図示を省略する。
As shown in FIG. 19, the width in the second direction of the
なお、図18及び図19に示す検出専用の振動子ユニット30の構造及び機能は、図4及び図5に示すそれらと同等であるので説明を省略する。
The structure and function of the
図20は、図18及び図19に示す第4の超音波プローブ11Dを用いる場合のせん断波の音速の算出方法を説明するための図である。
FIG. 20 is a diagram for explaining a method of calculating the sound speed of the shear wave when the fourth
図20は、第4の超音波プローブ11Dの直交する2方向の断面図を示す。第4の超音波プローブ11Dは、振動子ユニット20,30と、ヘッド部40とを設ける。加振専用の振動子ユニット20は、第2方向に沿う複数の第1振動子21s及びバッキング22を備え、音響レンズを備える必要はない。検出専用の振動子ユニット30は、第1方向に沿う複数の第2振動子31s、バッキング32、及び音響レンズ33を備える。
FIG. 20 is a cross-sectional view of the fourth
図20を用いて、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波の波頭を検出する場合を説明する。 A case where the wavefront of a shear wave is detected at two detection positions J1 and J2 along the first direction will be described with reference to FIG.
まず、加振専用の振動子ユニット20の複数の第1振動子21sは、加振領域Iに集束するように第2方向に電子フォーカスされた加振面Fpを送信する。これにより、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域Iに対して加振面Fpを形成する。また、複数の第1振動子21sから一連の加振パルスが繰り返し送信されることで、加振専用の振動子ユニット20は、加振領域Iに対して加振面Fpを繰り返し形成する。
First, the plurality of
加振領域Iに対して加振面Fpが繰り返し形成されると、加振領域Iに存在する組織の変位によりせん断波が発生する。ここで、加振面Fpに起因して第2方向に伝搬するせん断波をWとする。 When the vibration surface Fp is repeatedly formed with respect to the vibration region I, shear waves are generated due to the displacement of the tissue existing in the vibration region I. Here, the shear wave propagating in the second direction due to the excitation surface Fp is defined as W.
加振専用の振動子ユニット20によって形成される加振面Fpは、第2方向には電子フォーカスによって集束されるが、第1方向には集束効果が無いので、略平面状の波面を保つ。一定深さにおいて第1方向に延びる線状の加振領域Iが形成され、加振領域Iに存在する組織の変位により発生したせん断波Wが第2方向に伝播する。
The vibration surface Fp formed by the
続いて、加振領域Iに対する加振面Fpの繰り返し形成後に、検出専用の振動子ユニット30の複数の第2振動子31sは、検出位置J1(第2方向における加振領域Iの周囲)に集束するように第1方向に電子フォーカスされた検出パルスを送受信する。検出パルスは、第2方向に集束する音響レンズ33で検出位置J1に集束される。これにより、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を形成する。また、複数の第2振動子31sから検出パルスが繰り返し送受信されることで、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J1に対して検出ビームFt1を繰り返し形成する。
Subsequently, after repeated formation of the vibration surface Fp for the vibration region I, the plurality of
検出位置J1に対して検出ビームFt1が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波Wが検出される。なお、検出ビームFt1を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。 When the detection beam Ft1 is repeatedly formed with respect to the detection position J1, the shear wave W propagating in the second direction is detected. Note that the electronic focus in the first direction for forming the detection beam Ft1 is based on the transmission delay time and / or the reception delay time.
また、加振領域Iに対する加振面Fpの繰り返し形成後に、検出位置J1に対する検出ビームFt1の繰り返し形成に並行して(同時に)、検出専用の振動子ユニット30は、検出位置J2に対して検出ビームFt2を繰り返し形成する。検出位置J2に対して検出ビームFt2が繰り返し形成されると、第2方向に伝搬するせん断波Wが検出される。なお、検出ビームFt2を形成するための第1方向の電子フォーカスは、送信遅延時間及び/又は受信遅延時間に基づく。
In addition, after the formation of the excitation surface Fp for the excitation region I, in parallel (simultaneously) with the repeated formation of the detection beam Ft1 for the detection position J1, the detection-dedicated
検出位置J1において加振面Fpにより発生したせん断波Wの波頭が検出されてせん断波Wの到達時間が計測されると、組織ドップラ法等により検出位置J1におけるせん断波Wの音速が算出される。また、検出位置J1におけるせん断波Wの音速の算出に並行して、検出位置J2における、加振面Fpにより発生したせん断波Wの音速についても同様に算出される。また、2個の検出位置J1,J2における平均音速が算出される。 When the wave front of the shear wave W generated by the vibration surface Fp is detected at the detection position J1 and the arrival time of the shear wave W is measured, the sound velocity of the shear wave W at the detection position J1 is calculated by a tissue Doppler method or the like. . In parallel with the calculation of the sound speed of the shear wave W at the detection position J1, the sound speed of the shear wave W generated by the vibration surface Fp at the detection position J2 is calculated in the same manner. Also, the average sound speed at the two detection positions J1 and J2 is calculated.
以上のように、第4の超音波プローブ11Dでは、第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2で、直交する第2方向に伝搬するせん断波Wの波頭がそれぞれ検出される。よって、第4の超音波プローブ11Dを用いて第1方向に沿う2個の検出位置J1,J2でせん断波Wの波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合には、一連の加振パルスの送信が1回で済み、2個の検出位置J1,J2における検出動作が並行して行なわれる。したがって、第4の超音波プローブ11Dでは、2個の検出位置J1,J2でせん断波Wの波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。
As described above, in the fourth
そして、第4の超音波プローブ11Dでは、第1方向に沿う3個以上の検出位置J1,J2,…でせん断波の波頭の到達時間をそれぞれ計測する場合にも、1回の送信シーケンスを行なうだけの時間があれば十分である。よって、第4の超音波プローブ11Dによると、エラストグラフィ画像のフレームレートや、エラストグラフィモードと交互に行なわれるBモードによるBモード画像のフレームレートが向上する。
The fourth
さらに、第4の超音波プローブ11Dを用いる場合、加振領域Iと複数の検出位置J1,J2との間隔Dが一定値である。よって、第4の超音波プローブ11Dを用いる場合、エラストグラフィ画像の画質の均一性が向上する。
Further, when the fourth
また、第4の超音波プローブ11Dによると、検出専用の振動子ユニット30から独立して加振パルスを送信する加振専用の振動子ユニット20を設ける。よって、加振専用の振動子ユニット20に備える複数の第1振動子21sとして、音響放射圧を有効に生じさせるための最適な周波数特性をもつものや、最適な音響を出力可能なものを選択することが可能である。
In addition, according to the fourth
加えて、第4の超音波プローブ11Dを用いる場合、所望の加振領域Iに加振面Fpが集束するように第2方向に電子フォーカスされている(送信遅延時間が与えられている)。そして、第4の超音波プローブ11Dを用いる場合、第1の超音波プローブ11A(図4及び図5に図示)を用いる場合に比べて大口径で加振面Fpの形成が可能である。また、第1の超音波プローブ11Aでは加振面Fpは固定的に音響レンズ23(図10に図示)によって決定される音場に従って形成されるが、第4の超音波プローブ11Dでは第2方向の電子フォーカスを制御し、エラストグラフィ画像を得たい深さに対して最適な音場を形成することが可能になる。
In addition, when the fourth
(第5の超音波プローブ)
図21は、第5の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
(Fifth ultrasonic probe)
FIG. 21 is a diagram illustrating a structure on the acoustic radiation surface side in the fifth ultrasonic probe.
図21は、図12及び図13に示す第2の超音波プローブ11Bと、図18及び図19に示す第4の超音波プローブ11Dの構造を組み合わせた構造をもつ第5の超音波プローブ11Eを示す。
FIG. 21 shows a fifth
図21に示すように、加振専用の振動子ユニット20は、第1方向に沿って分割された複数の領域の各領域に、第2方向に沿う複数の第1振動子21sを備える。図21に示す複数の第1振動子21sの各振動子は、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。
As shown in FIG. 21, the
第5の超音波プローブ11Eの場合、図14の第2の超音波プローブ11Bを用いて説明したように、第1方向に沿った限定範囲に加振面Fpを形成することが可能になり、加振パルスの送信に無駄なエネルギー消費を少なくすることが可能である。その場合、処理回路51(図1に図示)は、加振専用の振動子ユニット20の複数の領域のうち、加振パルスを送信する所要の領域を選択する。そして、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、所要の領域に備えられる複数の第1振動子21sから加振パルスを送信する。
In the case of the fifth
さらに、第5の超音波プローブ11Eの場合、図20に示す第4の超音波プローブ11Dの場合と同様の効果が得られる。
Further, in the case of the fifth
(第6の超音波プローブ)
図22は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第6の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。図23は、第6の超音波プローブにおける音響放射面側の構造を示す図である。
(Sixth ultrasonic probe)
FIG. 22 is a perspective view showing an external structure of a sixth ultrasonic probe in the
図22は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第6の超音波プローブ11Fの外観構造を示す。第6の超音波プローブ11Fは、1個の加振専用の振動子ユニット20と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、ヘッド部(外装部品)40と、装置本体12(図1に図示)との間の信号を伝達するケーブル(図示しない)と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った片側に設けられる。
FIG. 22 shows an appearance structure of a sixth
図23に示すように、加振専用の振動子ユニット20は、第1方向に沿う複数の第1振動子21sを備える。複数の第1振動子21sのそれぞれは、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。複数の第1振動子21sは、複数の第1振動子21sから送信される加振用の超音波が、第2方向に集束させる音響レンズ(図示しない)を介して第1方向に幅を有する平面波Fp(図10に図示)となるように、第1方向に一定程度の幅を有する。なお、加振専用の振動子ユニット20は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図22及び図23ではその図示を省略する。
As shown in FIG. 23, the vibrator dedicated
なお、図22及び図23に示す検出専用の振動子ユニット30の構造及び機能は、図4及び図5に示すそれらと同等であるので説明を省略する。
The structure and function of the
複数の第1振動子21sの全てから加振用の超音波を送信することで、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合と同様に平面波Fpが形成され、平面波Fpに係るせん断波の音速が算出される。また、複数の第1振動子21sの一部から加振用の超音波を送信することで、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合の平面波Fpより幅が制限された平面波が形成され、当該平面波に係るせん断波の音速が算出される。
By transmitting ultrasonic waves for excitation from all of the plurality of
第6の超音波プローブ11Fの場合、第1方向に沿った限定範囲に加振面を形成することが可能になり、加振パルスの送信に無駄なエネルギー消費を少なくすることが可能である。その場合、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、複数の第1振動子21sの一部から加振パルスを送信する。
In the case of the sixth
さらに、第6の超音波プローブ11Fの場合、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合と同様の効果が得られる。その場合、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、複数の第1振動子21sの全部から加振パルスを送信する。
Furthermore, in the case of the sixth
(第7の超音波プローブ)
図24は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第7の超音波プローブにおける外観構造を示す斜視図である。
(Seventh ultrasonic probe)
FIG. 24 is a perspective view showing an external structure of a seventh ultrasonic probe in the
図24は、本実施形態に係る超音波プローブ11のうち、第7の超音波プローブ11Gの外観構造を示す。前述した第1〜第6の超音波プローブは体外式超音波プローブであるのに対し、第7の超音波プローブ11Gは、体内式超音波プローブである。第7の超音波プローブ11Gは、図22に示す第6の超音波プローブ11Fの構造が体外式超音波プローブに応用された構造を有するが、第1〜第5の超音波プローブ11A〜11Eの構造が体外式超音波プローブに応用された構造を有してもよい。
FIG. 24 shows an external structure of a seventh
第7の超音波プローブ11Gは、被検体内部に挿入可能な挿入部111を備える。挿入部111は、第2方向に沿う1個の加振専用の振動子ユニット20と、1個の検出専用の振動子ユニット30と、を設ける。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20の第2方向に沿った片側に設けられる。第2方向は、第6の超音波プローブ11Fの軸Rに沿っている。
The seventh
図24に示すように、加振専用の振動子ユニット20は、第6の超音波プローブ11Fの軸Rを中心とする第3方向(円周方向)に沿う複数の第1振動子21sを備える。複数の第1振動子21sは、コンベックスアレイである。
As shown in FIG. 24, the
複数の第1振動子21sのそれぞれは、音響放射圧を生じる比較的大きいエネルギーの加振用の超音波を送信する。なお、加振専用の振動子ユニット20は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図24ではその図示を省略する。
Each of the plurality of
一方、検出専用の振動子ユニット30は、第3方向に沿う複数の第2振動子31sを備える。複数の第2振動子31sは、コンベックスアレイである。検出専用の振動子ユニット30は、加振専用の振動子ユニット20よりも先端側に設けられる例を示すが、その場合に限定されるものではない。
On the other hand, the
複数の第2振動子31sのそれぞれは、加振用の超音波より比較的小さいエネルギーの検出用の超音波を送受信する。なお、検出専用の振動子ユニット30は、音響整合層、バッキング、及び音響レンズ等も備えるが、図24ではその図示を省略する。
Each of the multiple
また、複数の第2振動子31sは、エラストグラフィモードの他に、Bモード等においても用いられる。Bモードにおいては、第3方向に順次、Bモード用の超音波ビーム(走査線)の位置を第3方向に切り替えることで静止画像を得ることができる。また、複数の第2振動子31sは、Bモードにおいて複数フレームで静止画像を得ることで動画像を得ることもできる。
In addition to the elastography mode, the plurality of
複数の第1振動子21sの全てから加振用の超音波を送信することで、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合と同様に平面波Fpが形成され、平面波Fpに係るせん断波の音速が算出される。また、複数の第1振動子21sの一部から加振用の超音波を送信することで、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合の平面波Fpより幅が制限された平面波が形成され、当該平面波に係るせん断波の音速が算出される。
By transmitting ultrasonic waves for excitation from all of the plurality of
第7の超音波プローブ11Gの場合、第1方向に沿った限定範囲に加振面を形成することが可能になり、加振パルスの送信に無駄なエネルギー消費を少なくすることが可能である。その場合、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、複数の第1振動子21sの一部から加振パルスを送信する。
In the case of the seventh
さらに、第7の超音波プローブ11Gの場合、図10に示す第1の超音波プローブ11Aの場合と同様の効果が得られる。その場合、加振専用の振動子ユニット20は、処理回路51による制御の下、複数の第1振動子21sの全部から加振パルスを送信する。
Further, in the case of the seventh
以上述べた少なくとも1つの実施形態に係る超音波プローブによると、最小回数の送信シーケンスに要する時間でエラストグラフィ画像を生成するための情報を発生できる。以上述べた少なくとも1つの実施形態に係る超音波診断装置によると、最小回数の送信シーケンスに要する時間でエラストグラフィ画像を生成することができ、また、エラストグラフィ画像全体の画質の均一性を向上させながら高フレームレートでエラストグラフィ画像を得ることができる。 The ultrasonic probe according to at least one embodiment described above can generate information for generating an elastography image in the time required for the minimum number of transmission sequences. According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to at least one embodiment described above, an elastography image can be generated in the time required for the minimum number of transmission sequences, and the uniformity of the image quality of the entire elastography image can be improved. However, an elastography image can be obtained at a high frame rate.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…超音波診断装置
11,11A,11B,11C,11D,11E,11F,11G…超音波プローブ
12…装置本体
20,201,202…加振専用の振動子ユニット
21,211,212…大径振動子
21s…複数の第1振動子,複数の大径振動子
23,231,232…音響レンズ
30…検出専用の振動子ユニット
31s…複数の第2振動子
51…制御部
56…波形解析部
57…硬さ推定部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記エラストグラフィモードで前記加振によって発生したせん断波を検出する検出専用の振動子として機能する複数の第2振動子と、
を備えた超音波プローブ。 At least one first vibrator that functions as a vibrator dedicated to vibration that performs vibration by acoustic radiation pressure in an elastography mode;
A plurality of second vibrators functioning as a vibrator exclusively for detection for detecting a shear wave generated by the vibration in the elastography mode;
Ultrasonic probe equipped with.
被検体に対して、前記加振によって発生するせん断波を超音波の送受信によって検出する複数の第2振動子と、
を備えた超音波プローブ。 At least one first vibrator dedicated to excitation that performs excitation by acoustic radiation pressure on the subject;
A plurality of second transducers for detecting shear waves generated by the excitation by transmitting and receiving ultrasonic waves to the subject;
Ultrasonic probe equipped with.
前記第1振動子とは異なる大きさを有し、前記加振による発生するせん断波を超音波の送受信によって検出する複数の第2振動子と、
を備えた超音波プローブ。 At least one first vibrator for performing excitation by acoustic radiation pressure on the subject;
A plurality of second vibrators having a size different from that of the first vibrator and detecting shear waves generated by the vibration by transmitting and receiving ultrasonic waves;
Ultrasonic probe equipped with.
前記少なくとも1つの第1振動子としての複数の第1振動子と前記複数の第2振動子とは、前記アジマス方向と直交するエレベーション方向に並んで配置された請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。 The plurality of second vibrators are arranged along at least the azimuth direction,
The plurality of first vibrators as the at least one first vibrator and the plurality of second vibrators are arranged side by side in an elevation direction orthogonal to the azimuth direction. The ultrasonic probe according to claim 1.
前記複数の第2振動子を備え、前記加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った側に設けられた検出専用の超音波振動子ユニットと、
を設けた請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の超音波プローブ。 An ultrasonic transducer dedicated to vibration that includes the at least one first transducer and has the width along the azimuth direction and focuses the ultrasonic waves along the elevation direction orthogonal to the azimuth direction Unit,
An ultrasonic transducer unit dedicated to detection provided on the side along the elevation direction of the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation, comprising the plurality of second transducers;
The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the ultrasonic probe is provided.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項6に記載の超音波プローブに。 One ultrasonic transducer unit dedicated to excitation as the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation includes one first transducer and the excitation transmitted from the one first transducer. An acoustic lens for focusing the ultrasonic wave for use along the elevation direction,
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項6に記載の超音波プローブ。 One ultrasonic transducer unit dedicated to vibration as the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation is one first arranged in each of a plurality of regions divided along the azimuth direction. An oscillator, and an acoustic lens that focuses the ultrasonic wave for excitation transmitted from the one first oscillator in each region along the elevation direction,
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記2個の加振専用の超音波振動子ユニットに挟まれるように設けられた請求項6に記載の超音波プローブ。 Each of the two ultrasonic transducer units dedicated to the vibration as the ultrasonic transducer unit dedicated to the excitation is transmitted from one transducer and the one transducer. An acoustic lens for focusing the exciting ultrasonic waves along the elevation direction,
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided so as to be sandwiched between the two ultrasonic transducer units dedicated to excitation.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項6に記載の超音波プローブ。 One ultrasonic transducer unit dedicated to excitation as the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation includes a plurality of first transducers along the elevation direction,
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項6に記載の超音波プローブ。 One ultrasonic transducer unit dedicated to excitation as the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation includes a plurality of regions along the elevation direction in each region of the plurality of regions divided along the azimuth direction. The first vibrator
The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記少なくとも1つの第1振動子における加振用の超音波の送信を制御し、前記複数の第2振動子における検出用の超音波の送受信を制御し、前記検出用の超音波に係る受信信号に基づいてせん断波の音速を算出し、前記音速に基づいて前記加振領域に存在する組織の硬さを推定するように制御する制御部と、
を有する超音波診断装置。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 12, and
Controlling transmission of ultrasonic waves for excitation in the at least one first transducer, controlling transmission / reception of ultrasonic waves for detection in the plurality of second transducers, and receiving signals related to the ultrasonic waves for detection A control unit for calculating the sound speed of the shear wave based on the control and estimating the hardness of the tissue existing in the excitation region based on the sound speed;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記少なくとも1つの第1振動子を備え、アジマス方向に沿って幅を有し前記アジマス方向に直交するエレベーション方向に沿って前記加振用の超音波を集束させる加振専用の超音波振動子ユニットと、
前記複数の第2振動子を備え、前記加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った側に設けられた検出専用の超音波振動子ユニットと、
を設けた請求項13に記載の超音波診断装置。 The ultrasonic probe is
An ultrasonic transducer dedicated to vibration that includes the at least one first transducer and has the width along the azimuth direction and focuses the ultrasonic waves along the elevation direction orthogonal to the azimuth direction Unit,
An ultrasonic transducer unit dedicated to detection provided on the side along the elevation direction of the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation, comprising the plurality of second transducers;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13, wherein:
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項14に記載の超音波診断装置。 One ultrasonic transducer unit dedicated to vibration as the ultrasonic transducer unit dedicated to excitation is one first arranged in each of a plurality of regions divided along the azimuth direction. An oscillator, and an acoustic lens that focuses the ultrasonic wave for excitation transmitted from the one first oscillator in each region along the elevation direction,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 14, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記加振専用の超音波振動子ユニットは、前記所要の領域に備えられる1個の第1振動子から前記加振用の超音波を送信する請求項15に記載の超音波診断装置。 The control unit performs control so as to select a required region for transmitting the ultrasonic waves for excitation among the plurality of regions of the ultrasonic transducer unit dedicated to the excitation,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 15, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to vibration transmits the ultrasonic waves for vibration from one first transducer provided in the required region.
前記検出専用の超音波振動子ユニットは、前記1個の加振専用の超音波振動子ユニットの前記エレベーション方向に沿った片側に設けられた請求項14に記載の超音波診断装置。 The single ultrasonic transducer unit dedicated to excitation includes a plurality of first transducers along the elevation direction in each region of the plurality of regions divided along the azimuth direction,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 14, wherein the ultrasonic transducer unit dedicated to detection is provided on one side of the one ultrasonic transducer unit dedicated to excitation along the elevation direction.
前記加振専用の超音波振動子ユニットは、前記所要の領域に備えられる複数の第1振動子から前記加振用の超音波を送信する請求項17に記載の超音波診断装置。 The control unit performs control so as to select a required region for transmitting the ultrasonic waves for excitation among the plurality of regions of the ultrasonic transducer unit dedicated to the excitation,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 17, wherein the vibration dedicated ultrasonic transducer unit transmits the vibration ultrasonic waves from a plurality of first transducers provided in the required region.
前記アジマス方向に沿う複数の検出位置に対して並行して前記検出用の超音波をそれぞれ集束させるように前記超音波プローブを制御し、
前記超音波プローブからの前記複数の検出位置に対応する前記検出用の超音波に係る受信信号に基づいて、前記複数の検出位置における前記せん断波の音速を並行して算出するように制御する請求項14に記載の超音波診断装置。 The controller is
Controlling the ultrasonic probe to focus the ultrasonic waves for detection in parallel with respect to a plurality of detection positions along the azimuth direction,
Control is performed so as to calculate in parallel the sound velocity of the shear wave at the plurality of detection positions based on reception signals relating to the ultrasonic waves for detection corresponding to the plurality of detection positions from the ultrasonic probe. Item 15. The ultrasonic diagnostic apparatus according to Item 14.
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CN111823258A (en) * | 2020-07-16 | 2020-10-27 | 吉林大学 | Shear wave elastic imaging detection mechanical arm |
-
2015
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