JP2019515736A - 超音波プローブ及び該超音波プローブを有する超音波検査装置 - Google Patents

超音波プローブ及び該超音波プローブを有する超音波検査装置 Download PDF

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Abstract

超音波プローブ（１００）及び該超音波プローブ（１００）を有する超音波検査装置である。該超音波プローブ（１００）は、超音波送信及び受信するための超音波トランスデューサアレイ（１１０）と、超音波トランスデューサアレイ（１１０）の前端に設置され、流体（１３３、１３３’’）を充填した流体チャンバー（１３０、１３０’）を含み、流体チャンバー（１３０、１３０’）が互いに連通した開口（１３１、１３１’）及びエネルギー受信ポート（１３２、１３２’）を有し、開口（１３１、１３１’）が伝導装置（２０）の前表面に設置されて且つ弾性膜（１３４）により覆われる伝導装置（２０）と、エネルギー受信ポート（１３２、１３２’）に接続され、弾性膜（１３４）を振動して剪断波を生成させるように、流体チャンバー（１３０、１３０’）内の流体（１３３、１３３’）にエネルギーを付与するためのエネルギー付与装置（１４０）と、を備える。該超音波検査装置は完備な超音波トランスデューサアレイ（１１０）を使用して剪断波情報を含む超音波信号を受信するため、超音波信号を補間、ビームフォーミングする必要がなく、測定の利便性及び正確さを向上させるため、イメージング効果がよく、データ処理量が小さく、検出速度が速い。超音波検査装置はトランジェントエラストグラフィ機能をサポートすると同時に、従来の超音波イメージングとトランジェントエラストグラフィの複合機能をサポートする。

Description

本発明は超音波検出技術分野に関し、具体的に超音波プローブ及び該超音波プローブを有する超音波検査装置に関する。
トランジェントエラストグラフィ技術は迅速的に発展していた非侵襲的な診断技術であり、このような技術が機械的振動を利用して組織内部で低周波剪断波を生成し、超音波を利用して剪断波が組織内部での伝播を追跡し、剪断波パラメータを測定することによって、計算して組織の弾性、減衰等の関連情報を取得する。現在、トランジェントエラストグラフィ技術は主に肝線維症、脂肪肝等の非侵襲的検出等の分野に用いられる。
従来のトランジェントエラストグラフィ装置は一般的に振動柱をＢ超音波プローブの中心を貫き、振動柱がＢ超音波プローブの超音波トランスデューサアレイを貫く。該トランジェントエラストグラフィ装置は振動柱の振動を利用して剪断波を生成し、振動柱の周囲の超音波トランスデューサアレイを利用して剪断波の探知情報を取得し、処理によって組織弾性、解剖学的構造等の情報を取得する。しかしながら、このようなトランジェントエラストグラフィ装置が剪断波をモニタリングすることは振動柱の周囲の超音波トランスデューサアレイのみにより完成される。モニタリング情報の中で縦方向変位があるだけでなく、側方変位もあり、処理過程が複雑である。超音波トランスデューサアレイの欠陥は補間、ビームフォーミング等の方法によって補うが、イメージング効果及び正確さに依然として影響を与えて、且つデータ処理量を増加することがある。
従来の技術に存在している問題を部分的に解決するために、本発明はアコースティックレンズ、該アコースティックレンズを有する超音波プローブ及び該超音波プローブを有する超音波検査装置を提供する。
本発明の一態様による超音波プローブによれば、超音波を送信及び受信するための超音波トランスデューサアレイと、前記超音波トランスデューサアレイの前端に設置され、流体を充填した流体チャンバーを含み、前記流体チャンバーが互いに連通した開口及びエネルギー受信ポートを有し、前記開口が前記伝導装置の前表面に設置されて且つ弾性膜により覆われる伝導装置と、前記エネルギー受信ポートに接続され、前記弾性膜を振動して剪断波を生成させるように、前記流体チャンバー内の流体にエネルギーを付与するためのエネルギー付与装置と、を備える。
好ましくは、前記流体は液体である。
好ましくは、前記流体チャンバーは柱体状を呈する。
好ましくは、前記開口は円形又はストリップ状を呈する。
好ましくは、前記エネルギー付与装置はエネルギー生成装置及びエネルギー伝達装置を含み、前記エネルギー伝達装置が前記エネルギー生成装置と前記エネルギー受信ポートとの間に接続される。
好ましくは、前記エネルギー生成装置はステッパーモータ、リニアバイブレータ及び可変速度ポンプの中の一種又は多種を含む。
好ましくは、前記流体チャンバーは前記超音波トランスデューサアレイの形状に合わせ、前記流体チャンバーが前記超音波トランスデューサアレイの前端に接続される。
好ましくは、前記伝導装置はアコースティックレンズを更に含み、前記アコースティックレンズが前記超音波トランスデューサアレイの前端に接続され、前記流体チャンバーが前記アコースティックレンズ内に設置される。
好ましくは、前記超音波トランスデューサアレイにおける前記流体チャンバーの投影に対応した部分は第１ポートに接続され、前記超音波トランスデューサアレイのその他の部分は第２ポートに接続され、前記第１ポートはトランジェントエラストグラフィに用いられ、前記第１ポート及び前記第２ポートは超音波イメージングに用いられる。
本発明の他の態様による超音波検査装置によれば、以上のようないずれかの超音波プローブ及び処理装置を備える。前記処理装置は、前記エネルギー付与装置を駆動するように、前記超音波プローブの前記エネルギー付与装置に接続される駆動ユニットと、前記超音波トランスデューサアレイが超音波を送信及び受信することを制御するように、前記超音波プローブの前記超音波トランスデューサアレイに接続される超音波ユニットと、前記超音波トランスデューサアレイに接続され、トランジェントエラストグラフィを行うように、剪断波情報を含む第１電気信号を受信且つ処理するためのエラストグラフィユニットと、を含む。
好ましくは、前記エラストグラフィユニットは前記超音波トランスデューサアレイにおける前記流体チャンバーの投影に対応した部分に接続される。
好ましくは、前記超音波ユニットは更に前記超音波トランスデューサアレイから受信した第２電気信号に基づき超音波イメージングを行うことに用いられることを特徴とする。
好ましくは、前記処理装置は統合処理ユニットを更に含み、前記統合処理ユニットが前記エラストグラフィユニット及び前記超音波ユニットに接続され、前記エラストグラフィユニット及び前記超音波ユニットの処理結果を統合することに用いられる。
好ましくは、前記統合処理ユニットは更に前記駆動ユニットに接続され、前記駆動ユニットを制御することに用いられる。
好ましくは、前記超音波検査装置は前記処理装置に接続される表示装置を更に備える。
本発明による超音波プローブは完備な超音波トランスデューサアレイを使用して剪断波情報を含む超音波信号を受信するため、取得した超音波信号を補間、ビームフォーミング等の方法によって補う必要がなく、更に組織弾性を測定する利便性及び正確さを向上させ、処理難度を低下させる。これから見ると、該超音波プローブを使用した超音波検査装置はイメージング効果がよく、データ処理量が小さく、検出速度が速い等の多くの利点を有する。なお、該超音波プローブはトランジェントエラストグラフィ機能をサポートすると同時に、従来の超音波イメージング（従来の画像又は血流イメージングを含む）とトランジェントエラストグラフィの複合機能をサポートする。
発明内容に一連の簡単化した形の概念を引き入れ、これは具体的な実施形態の部分で更に詳細的に説明する。本発明の内容部分は主張された技術的解決手段の主な特徴及び必要な技術的特徴を限定しようとすることを意味しなく、主張された技術的解決手段の保護範囲を確定しようとすることも意味しない。
以下で図面を組み合わせて、本発明の利点及び特徴を詳細的に説明する。
本発明の以下の図面はここで本発明を理解するための本発明の一部とする。図面で本発明の実施形態及びその叙述を示し、本発明の原理を解釈することに用いられる。図面では、
図１は本発明の一実施例による超音波プローブの断面図である。 図２は本発明の一実施例による超音波プローブの上面図である。 図３は本発明の他の実施例による超音波プローブの断面図である。 図４は本発明の一実施例による超音波検査装置の模式的なブロック図である。 本発明の他の実施例による超音波検査装置の模式的なブロック図である。
以下の叙述で、徹底的に本発明を理解するように、大量の細部を提供する。しかしながら、当業者は、以下の叙述が本発明の好ましい実施例のみを例示的に示し、本発明は１つ又は複数のこのような細部によって実施されることができることを理解することができる。なお、本発明と混乱することを避けるために、本分野の公知のある技術的特徴を詳細的に説明しない。
本発明の一態様によれば、超音波プローブを提供する。図１及び２はそれぞれ本発明の一実施例による超音波プローブの断面図及び上面図を示す。図３は本発明の他の実施例による超音波プローブの断面図を示す。以下、図１−３を組み合わせて本発明による超音波プローブを詳細的に説明する。図１−３に示すように、超音波プローブ１００は超音波トランスデューサアレイ１１０、伝導装置２０及びエネルギー付与装置１４０を備える。
超音波トランスデューサアレイ１１０は超音波を送信及び受信することに用いられる。超音波トランスデューサアレイ１１０は組織へ超音波信号を送信するように送信信号を電気 - 音響変換し、且つ受信信号を生成するように組織により反射した超音波エコー信号を受信して音響 - 電気変換する。該受信信号は剪断波情報を含んでよい。選択的に、該受信信号は組織情報を含んでもよい。前記組織情報は組織の解剖情報及び／又は血流情報等を含んでよく、従来の超音波イメージング（本文で超音波イメージングと略称する）に用いられる。前記超音波イメージングは組織の解剖情報に基づき取得した二次元超音波画像及び／又は血流情報に基づき取得した血流イメージング等を含んでよい。一実施例において、超音波トランスデューサアレイ１１０はリニアアレイ超音波トランスデューサ、コンベックスアレイ超音波トランスデューサ、フェーズドアレイ超音波トランスデューサ及び二次元（２Ｄ）超音波トランスデューサの中の任意の一種又は多種であってよい。超音波トランスデューサアレイ１１０は剪断波をモニタリングすることに用いられることができる、しかしながら、選択的に、合理的に処理装置を配置することによって、超音波トランスデューサアレイ１１０は更に従来のイメージング又は血流イメージングに用いられることもできる。
伝導装置２０は超音波トランスデューサアレイ１１０の前端に設置される。伝導装置２０は流体を充填した流体チャンバー１３０を含む。流体チャンバー１３０は流体１３３を充填することに用いられる。該流体１３３は主にエネルギーを伝達することに用いられ、特に振動（以降で更に詳細的に紹介する）を伝達するため、本発明で言及した「流体」はエネルギー（特に振動）を伝達する全ての物質を含むことを意図する。一般的に、流体１３３は気体又は液体を含む。流体チャンバー１３０は超音波エネルギーの伝達経路に設置され、液体と比べて、超音波エネルギーが気体の中での減衰速度が速いため、好ましくは、前記流体は液体である。一つの好ましい実施例において、前記流体１３３は水である。
流体チャンバー１３０は互いに連通した開口１３１及びエネルギー受信ポート１３２を有する。開口１３１は伝導装置２０の前表面（即ち図１に示した上表面）に設置される。伝導装置２０の前表面とは伝導装置２０の人又は動物の体表面に接触される表面を指す。開口１３１は弾性膜１３４により覆われる。弾性膜１３４は各種の弾性材料により製造された膜であってよい。エネルギー受信ポート１３２は開口１３１に連通される。エネルギー受信ポート１３２はエネルギーを受信することに用いられる。エネルギー受信ポート１３２が受信したエネルギーは流体チャンバー１３０内の流体を介して伝達した後に弾性膜１３４に到達し、弾性膜１３４の振動を誘発し、剪断波を生成し、超音波を利用して剪断波が組織内部での伝播を追跡し、トランジェントエラストグラフィを行い、組織の弾性情報、減衰情報を取得する。エネルギー受信ポート１３２の構造及び位置は図面によって限定されない。エネルギー受信ポート１３２はエネルギー付与装置１４０により提供したエネルギーを受信するように、エネルギー付与装置１４０を接続することに用いられる。エネルギー受信ポート１３２の構造はエネルギー付与装置１４０のエネルギー出力端に合わせるように設計されることができる。エネルギー受信ポート１３２は流体チャンバー１３０の例えば側面、底部又は頂部の任意の位置に設置されることができ、その機能を実現すればよい。エネルギー付与装置１４０により提供したエネルギーを流体チャンバー１３０内の流体に伝達するように、エネルギー受信ポート１３２は延伸部１３２ａを含んでよい。当業者は、ある場合において、例えば流体チャンバー１３０が伝導装置２０の辺縁に近づくように設置される場合、或いは流体チャンバー１３０の横方向（即ち図１に示した水平方向）サイズが大きい場合に、エネルギー受信ポート１３２は延伸部１３２ａを含まなくてもよいことを理解することができる。なお、エネルギー付与装置１４０のエネルギー出力端を伝導装置２０内に伸び入れるように設計されることができる。この場合において、エネルギー受信ポート１３２は延伸部１３２ａを含まなくてもよい。しかし、エネルギー付与装置１４０のエネルギー出力端が伝導装置２０内に伸び入れると、超音波トランスデューサアレイ１１０が送信及び受信した超音波が伝導装置２０の中で伝播する際にガス媒体に遇って、超音波のエネルギーを減衰させてしまう可能性がある。
エネルギー付与装置１４０はエネルギー受信ポート１３２に接続され、流体チャンバー１３０内の流体１３３にエネルギーを付与することに用いられる。該エネルギーは流体１３３を介して弾性膜１３４に伝達し、弾性膜１３４を振動して剪断波を生成させる。剪断波は体表面から組織内部へ伝播し、外力又は内力作用によって生物組織にわずかな変形を発生させる。剪断波が送信された後に、超音波トランスデューサアレイ１１０によって超音波を送信し、超音波を利用して剪断波が組織内部での伝播を追跡することによって剪断波のパラメータを測定し、更に、計算して組織の弾性、減衰等の関連情報を取得する。例として、剪断波の周波数は１０ヘルツ〜１０００ヘルツ内であってよい。剪断波の振幅は０．２ミリメートル〜５ミリメートルであってよい。
本発明による超音波プローブは完備な超音波トランスデューサアレイを使用して剪断波情報を含む超音波信号を受信するため、取得した超音波信号を補間、ビームフォーミング等の方法によって補う必要がなく、更に組織弾性を測定する利便性及び正確さを向上させ、処理難度を低下させる。これから見ると、該超音波プローブを使用した超音波検査装置はイメージング効果がよく、データ処理量が小さく、検出速度が速い等の多くの利点を有する。なお、該超音波プローブはトランジェントエラストグラフィ機能をサポートすると同時に、従来の超音波イメージング（従来の画像又は血流イメージングを含む）とトランジェントエラストグラフィの複合機能をサポートする。
一実施例において、図１−２に示すように、流体チャンバー１３０以外、伝導装置２０はアコースティックレンズ１２０を更に含んでよい。アコースティックレンズ１２０は超音波トランスデューサアレイ１１０の前端に接続される。流体チャンバー１３０はアコースティックレンズ１２０内に設置される。アコースティックレンズ１２０は図１に示すように流体チャンバー１３０の側面及び底面から流体チャンバー１３０を取り囲むことができる。示されないその他の実施例において、アコースティックレンズ１２０は流体チャンバー１３０の側面のみから流体チャンバー１３０を取り囲むことができる。この場合で、流体チャンバー１３０の底面が超音波トランスデューサアレイ１１０に接触される。流体チャンバー１３０の開口１３１はアコースティックレンズ１２０の前表面に設置される。アコースティックレンズ１２０は使用中に人又は動物の体表面に接触される。検出感度即ち測定領域の音圧を向上させるために、フォーカスアコースティックレンズを使用することができる。アコースティックレンズ１２０は音響を透過することができる任意の材料、例えばシリコーンゴム、室温加硫ゴム、高温加硫ゴム等により製造されることができる。流体チャンバー１３０は様々な形状を有することができ、図に示すような形状に限定されない。つまり、上記の機能を実現することができる様々な形状の流体チャンバー１３０でも本発明の保護範囲に含まれる。なお、図１−２に１つの流体チャンバー１３０のみを示したが、アコースティックレンズ１２０に複数の流体チャンバーを設置してもよい。例示的に、複数の流体チャンバーは直線に沿ってアコースティックレンズ１２０内に配置されてもよいし、或いは二次元行列の形でアコースティックレンズ１２０内に配置されてもよい。期望及び／又は必要に応じて、複数の流体チャンバーはその他の任意の適切な形式でアコースティックレンズ１２０内に配置されてもよい。
他の実施例において、図３に示すように、流体チャンバー１３０’は超音波トランスデューサアレイ１１０の前端に接続される。この実施例において、アコースティックレンズを省略した。流体チャンバー１３０’は超音波トランスデューサアレイ１１０の形状に合わせる。流体チャンバー１３０’の開口１３１’がその前表面に設置される。流体チャンバー１３０’の前表面は使用中に人又は動物の体表面に接触される。開口１３１’は流体チャンバー１３０’の全体の前表面に設置されてよく、前記前表面の一部に設置されてもよい。エネルギー受信ポート１３２’は開口１３１’に連通される。エネルギー受信ポート１３２’はエネルギー付与装置１４０に接続され、エネルギー付与装置１４０により提供したエネルギーを受信する。該実施例において前記の実施例と同様又は類似な部材を同様な図面で標記され、且つこれらの同様又は類似な部材に対して、本文で更に詳細的に説明しない。
上記の各種の実施例において、好ましくは、流体チャンバー１３０及び１３０’は柱体状を呈することができる。柱体が超音波の伝播方向に沿って均一な断面を有し、柱体の断面は円形、半円形、多角形等であってよい。流体チャンバー１３０及び１３０’を柱体状に設置することは、エネルギーが伝達過程において流体チャンバー１３０及び１３０’の側壁に衝突して損失することを避ける一方で、超音波又は振動が伝達過程において流体チャンバー１３０及び１３０’の側壁によって反射又は屈折されてイメージングの計算難度を増加することを避ける。
従来のトランジェントエラストグラフィ装置の超音波プローブは主に例えば肝臓の弾性情報、減衰情報等を検出することに用いられ、超音波プローブは主に肋間の体表面に置かれて行って、流体チャンバー１３０の開口１３１及び１３１’のサイズを一般的に小さく設計する。一つの好ましい実施例において、検出領域を点測定するように、流体チャンバー１３０の開口１３１及び１３１’は円形を呈することができる。他の好ましい実施例において、検出領域を肋間検出に適する面測定するように、流体チャンバー１３０の開口１３１及び１３１’はストリップ状を呈することができる。
好ましくは、図１及び図３に示すように、エネルギー付与装置１４０はエネルギー生成装置１４１及びエネルギー伝達装置１４２を含んでよい。エネルギー伝達装置１４２はエネルギー生成装置１４１とエネルギー受信ポート１３２及び１３２’との間に接続される。一実施例において、エネルギー生成装置１４１はステッパーモータ、リニアバイブレータ及び可変速度ポンプの中の一種又は多種を含んでよい。一実施例において、エネルギー生成装置１４１は低周波振動を生成することに用いられ、低周波振動がエネルギー伝達装置１４２によって流体チャンバー１３０及び１３０’内の流体に伝達される。エネルギー生成装置１４１は超音波プローブ１００のハウジング（図示せず）内に組み立てられてよく、超音波プローブ１００のハウジング外に設置されてもよく、エネルギー伝達装置１４２によってエネルギーをエネルギー受信ポート１３２及び１３２’に出力すればよい。エネルギー伝達装置１４２は直接エネルギー伝達方式又は間接エネルギー伝達方式によってエネルギー生成装置１４１が生成した振動を流体１３３及び１３３’に伝達することができる。エネルギー伝達装置１４２はエネルギー受信ポート１３２及び１３２’に密封するように接続される。エネルギー伝達装置１４２は任意の形式の機械的結合装置であってよく、エネルギー生成装置１４１が出力したエネルギーを流体１３３及び１３３’に伝達すればよい。
本発明による上記超音波プローブはトランジェントエラストグラフィに用いられることができ、なお、更に画像ガイダンスに基づくトランジェントエラストグラフィに用いられることができる。画像ガイダンスに基づくトランジェントエラストグラフィはトランジェントエラストグラフィと従来の超音波イメージング（即ち超音波イメージング）の機能を統合した。トランジェントエラストグラフィは組織の弾性、減衰等の情報を取得することに用いられる。超音波イメージングは組織の解剖構造、内部流体流速等の情報を取得することに用いられる。取得した解剖構造情報は弾性関連情報の測定に対してガイド位置決めの役に立つ。実際の使用過程において、まず超音波イメージング機能を利用し、実際の必要に応じて超音波プローブが組織を正確に位置決めすることを補助及びガイドするように、超音波プローブを移動することによってリアルタイムに生物組織の二次元超音波画像を取得することができ、次に、トランジェントエラストグラフィ機能に切り換え、組織の弾性検出を行う。必要及び／又は期望があれば、超音波イメージング及びトランジェントエラストグラフィを同時に行ってもよい。
超音波プローブはトランジェントエラストグラフィと従来の超音波イメージング機能を統合した場合において、図１−２に示した実施例に対して、超音波トランスデューサアレイ１１０における流体チャンバー１３３の投影に対応した部分１１０ａは剪断波情報を含む超音波信号を受信することに用いられ、該超音波信号はトランジェントエラストグラフィに用いられ、全体の超音波トランスデューサアレイ１１０はいずれも解剖情報及び／又は血流情報を含む超音波信号を受信することに用いられることができ、該超音波信号は超音波イメージングに用いられる。超音波トランスデューサアレイ１１０における流体チャンバー１３３の投影に対応した部分１１０ａは第１ポート１５１に接続される。超音波トランスデューサアレイ１１０のその他の部分１１０ｂは第２ポート１５２に接続される。このように、第１ポート１５１はトランジェントエラストグラフィに用いられることができ、且つ第１ポート１５１及び第２ポート１５２は超音波イメージングに用いられることができる。トランジェントエラストグラフィ及び超音波イメージング機能の実現及び使用に対して、以降で更に詳細的に説明する。該好ましい実施例の超音波プローブは従来の超音波イメージングプローブの機能を含む以外、さらに重要なことはトランジェントエラストグラフィの機能をサポートし、組織弾性を測定することができる。使用時に２つのプローブの間に切り換える必要がなく、操作者に対して非常に便利である。
超音波プローブはトランジェントエラストグラフィと従来の超音波イメージング機能を統合した場合に、図３に示した実施例に対して、第１ポート及び第２ポートを区別しなくてもよく、つまり、超音波トランスデューサアレイ１１０の各部分に接続されるポートはトランジェントエラストグラフィに用いられることができるだけでなく、超音波イメージングに用いられることができる。
本発明の他の態様によれば、超音波検査装置を更に提供する。図４は本発明の一実施例による超音波検査装置の模式的なブロック図を示す。図４に示すように、超音波検査装置は超音波プローブ１００及び処理装置２００を含む。
超音波プローブ１００は以上で言及したいずれかの構造を有してよく、簡単化するために、ここで更に詳細的に説明しない。図４で図１−２に示した超音波プローブ１００のみを例として超音波検査装置の原理を説明する。しかし、当業者は、超音波検査装置が図３に示した超音波プローブを使用してもよいことを理解することができる。
処理装置２００は駆動ユニット２１０、超音波ユニット２２０及びエラストグラフィユニット２３０を含むことができる。
エネルギー付与装置１４０を駆動するように、駆動ユニット２１０は超音波プローブ１００のエネルギー付与装置１４０に接続される。駆動ユニット２１０はエネルギー付与装置１４０が流体チャンバー１３０における流体を加圧することを駆動し、流体チャンバー１３０の弾性膜の振動を推進し、剪断波を生成する。
超音波トランスデューサアレイ１１０が超音波を送信及び受信することを制御するように、超音波ユニット２２０は超音波プローブ１００の超音波トランスデューサアレイ１１０に接続される。駆動ユニット２１０は超音波プローブ１００が剪断波を送信することを駆動した後に、超音波ユニット２２０はロードしたイメージングパラメータに基づき、超音波トランスデューサアレイ１１０が生物組織内へ超音波を送信することを駆動する。該超音波は剪断波が組織内での伝播を追跡することができ、超音波トランスデューサアレイ１１０は反射してきた剪断波情報を含む第１超音波信号（即ち超音波エコー）を受信する。超音波トランスデューサアレイ１１０は該第１超音波信号を第１電気信号に変換し、該第１電気信号は剪断波情報を含む。一つの具体的な実施例において、超音波ユニット２２０は超音波送信モジュール、超音波受信モジュール及び送受信スイッチ回路を含むことができる。超音波送信モジュールは超音波トランスデューサアレイ１１０が超音波信号を送信することを制御することに用いられ、超音波受信モジュールは超音波トランスデューサアレイ１１０が超音波エコー信号を受信することを制御し、送受信スイッチ回路は高圧を隔離することに用いられる。
剪断波情報を含む第１電気信号を受信して第１電気信号を処理し、トランジェントエラストグラフィを行うように、エラストグラフィユニット２３０は超音波プローブ１００の超音波トランスデューサアレイ１１０に接続される。前記トランジェントエラストグラフィは組織の弾性情報、及び／又は減衰情報等を取得することに用いられる。
好ましくは、エラストグラフィユニット２３０は超音波トランスデューサアレイ１１０における流体チャンバー１３０の投影に対応した部分（例えば図１における１１０ａ）に接続される。選択的に、エラストグラフィユニット２３０は全ての超音波トランスデューサアレイ１１０或いはその他の任意の部分の超音波トランスデューサアレイ１１０に接続され、剪断波情報を含む第１電気信号を受信してもよい。しかし、好ましい手段（即ちエラストグラフィユニット２３０は１１０ａに接続される）において、１１０ａによって受信した第１超音波信号に剪断波伝播の関連情報が含まれ、且つ補間、ビームフォーミング等の複雑な処理方式によって該第１超音波信号を処理することを必要とせずに組織の弾性情報、減衰情報等を取得することができる。図３に示した実施例において、超音波トランスデューサアレイ１１０は流体チャンバー１３０の形状に合わせるため、全ての超音波トランスデューサアレイ１１０から第１電気信号を受信するように、エラストグラフィユニット２３０は全ての超音波トランスデューサアレイ１１０に接続されてもよいことを理解することができる。勿論、選択的に、エラストグラフィユニット２３０は超音波トランスデューサアレイ１１０の中の一部のみに接続されてもよい。
本発明による超音波検査装置において、完備な超音波トランスデューサアレイを使用して剪断波情報を含む超音波信号を受信するため、取得した超音波信号を補間、ビームフォーミング等の方法によって補う必要がなく、更に組織弾性を測定する利便性及び正確さを向上させ、処理難度を低下させる。これから見ると、該超音波検査装置はイメージング効果がよく、データ処理量が小さく、検出速度が速い等の多くの利点を有する。
一つの好ましい実施例において、超音波ユニット２２０は更に超音波トランスデューサアレイ１１０から受信した第２電気信号に基づき超音波イメージングを行うことに用いられる。超音波トランスデューサアレイ１１０は組織内へ従来の超音波イメージングに用いられる超音波を送信し、且つ反射してきた第２超音波信号（即ち超音波エコー）を受信する。前記第２超音波信号に組織の解剖情報及び／又は血流情報等が含まれる。超音波イメージングを行うように、超音波トランスデューサアレイ１１０は該第２超音波信号を第２電気信号に変換して超音波ユニット２２０に提供する。第２電気信号の処理機能に対して、超音波ユニット２２０が従来の超音波イメージング装置における超音波イメージングユニットと類似する。前記処理は例えばビームフォーミング、復調、圧縮、血流推定、スペクトル計算及びＤＳＣ変換等の処理等の中の一種又は多種を含む。前記超音波イメージングは組織の解剖、血流等の情報を取得することに用いられる。該好ましい実施例の超音波検査装置は従来の超音波イメージングの機能を含むだけでなく、さらに重要なことはトランジェントエラストグラフィの機能をサポートし、組織弾性を測定することができる。使用時に２つのプローブの間に切り換える必要がなく、操作者に対して非常に便利である。
一つの好ましい実施例において、図５に示すように、処理装置２００は統合処理ユニット２４０を更に含む。これ以外、図５に示した超音波検査装置は前記実施例における超音波検査装置とほぼ同じであるため、図５で同様又は類似な部材が同様な図面で標記され、且つこれらの同様又は類似な部材に対して、本文で更に詳細的に説明しない。統合処理ユニット２４０はエラストグラフィユニット２３０及び超音波ユニット２２０に接続される。組織弾性、減衰、解剖構造、血流等の様々な生物組織情報を提供するように、統合処理ユニット２４０はエラストグラフィユニット２３０及び超音波ユニット２２０の処理結果を統合することができる。選択的に、統合処理ユニット２４０は更に超音波ユニット２２０及びエラストグラフィユニット２３０のために超音波イメージングのパラメータ制御を提供してもよい。例示的に、超音波ユニット２２０及びエラストグラフィユニット２３０によって超音波トランスデューサアレイ１１０のオン時間、オフ時間、パルス幅、パルス反復率等の方面を制御するように、統合処理ユニット２４０は超音波伝播速度、アレイ素子間隔及びプロービング深さ等のパラメータに基づき計算することができる。
更なる好ましい実施例において、統合処理ユニット２４０は更に駆動ユニット２１０に接続され、駆動ユニット２１０を制御することに用いられる。例として、統合処理ユニット２４０は駆動ユニット２１０がエネルギー付与装置１４０の振動を駆動する振動振幅、周波数、時間を制御することができる。
一実施例において、図４−５に示すように、超音波検査装置は処理装置２００の表示装置３００を更に含む。表示装置３００は組織の二次元超音波画像、血流画像、及び／又は弾性情報及び減衰情報等を表示することに用いられる。選択的に、統合処理ユニット２４０が計算した処理結果を表示するように、表示装置３００は統合処理ユニット２４０に接続されることができる。選択的に、処理装置２００に統合処理ユニット２４０が含まない実施例において、エラストグラフィユニット２３０及び／又は超音波ユニット２２０の処理結果を直接に表示するように、表示装置３００は直接にエラストグラフィユニット２３０及び／又は超音波ユニット２２０に接続されることができる。
本発明は上記実施例によって説明したが、理解すべきなのは、上記実施例は例示及び説明のみを目的として、本発明を説明された実施例の範囲に制限することを意味しない。なお、当業者が理解することができるのは、本発明は上記実施例に制限されず、本発明の教導に応じてより多くの変形及び修正を行うことができ、これらの変形及び修正はいずれも本発明が主張した範囲に含まれる。本発明の保護範囲は付いた請求項の範囲及びその等価範囲によって定義される。

Claims (15)

  1. 超音波プローブであって、前記超音波プローブは、
    超音波を送信及び受信するための超音波トランスデューサアレイと、
    前記超音波トランスデューサアレイの前端に設置され、流体を充填した流体チャンバーを含み、前記流体チャンバーが互いに連通した開口及びエネルギー受信ポートを有し、前記開口が前記伝導装置の前表面に設置されて且つ弾性膜により覆われる伝導装置と、
    前記エネルギー受信ポートに接続され、前記弾性膜を振動して剪断波を生成させるように、前記流体チャンバー内の流体にエネルギーを付与するためのエネルギー付与装置と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。
  2. 前記流体は液体であることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  3. 前記流体チャンバーは柱体状を呈することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  4. 前記開口は円形又はストリップ状を呈することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  5. 前記エネルギー付与装置はエネルギー生成装置及びエネルギー伝達装置を含み、前記エネルギー伝達装置が前記エネルギー生成装置と前記エネルギー受信ポートとの間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  6. 前記エネルギー生成装置はステッパーモータ、リニアバイブレータ及び可変速度ポンプの中の一種又は多種を含むことを特徴とする請求項５に記載の超音波プローブ。
  7. 前記流体チャンバーは前記超音波トランスデューサアレイの形状に合わせ、前記流体チャンバーが前記超音波トランスデューサアレイの前端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  8. 前記伝導装置はアコースティックレンズを更に含み、前記アコースティックレンズが前記超音波トランスデューサアレイの前端に接続され、前記流体チャンバーは前記アコースティックレンズ内に設置されることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
  9. 前記超音波トランスデューサアレイにおける前記流体チャンバーの投影に対応した部分は第１ポートに接続され、前記超音波トランスデューサアレイのその他の部分は第２ポートに接続され、前記第１ポートがトランジェントエラストグラフィに用いられ、前記第１ポート及び前記第２ポートが超音波イメージングに用いられることを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブ。
  10. 超音波検査装置であって、
    請求項１−９のいずれかに記載の超音波プローブ、及び
    前記エネルギー付与装置を駆動するように、前記超音波プローブの前記エネルギー付与装置に接続される駆動ユニットと、
    前記超音波トランスデューサアレイが超音波を送信及び受信することを制御するように、前記超音波プローブの前記超音波トランスデューサアレイに接続される超音波ユニットと、
    前記超音波トランスデューサアレイに接続され、トランジェントエラストグラフィを行うように、剪断波情報を含む第１電気信号を受信且つ処理するためのエラストグラフィユニットと、を含む処理装置、を備えることを特徴とする超音波検査装置。
  11. 前記エラストグラフィユニットは前記超音波トランスデューサアレイにおける前記流体チャンバーの投影に対応した部分に接続されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波検査装置。
  12. 前記超音波ユニットは更に前記超音波トランスデューサアレイから受信した第２電気信号に基づき超音波イメージングを行うことに用いられることを特徴とする請求項１０に記載の超音波検査装置。
  13. 前記処理装置は統合処理ユニットを更に含み、前記統合処理ユニットが前記エラストグラフィユニット及び前記超音波ユニットに接続され、前記エラストグラフィユニットと前記超音波ユニットとの処理結果を統合することに用いられることを特徴とする請求項１３に記載の超音波検査装置。
  14. 前記統合処理ユニットは更に前記駆動ユニットに接続され、前記駆動ユニットを制御することに用いられることを特徴とする請求項１３に記載の超音波検査装置。
  15. 前記超音波検査装置は前記処理装置に接続される表示装置を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の超音波検査装置。
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