JP2551397Y2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は超音波診断装置に関し、
特に体腔イメージングを行う超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は超音波探触子から超音
波を被検体内に照射して、被検体内の組織や病変部から
反射されてくる信号を超音波探触子で受波し、その反射
信号により形成される断層像をＣＲＴに表示して診断の
用に供する装置である。

【０００３】ところで、体表から超音波を照射する方法
では、体内の特定の被検査物に注目した場合、その被検
査物までに介在物があって細かい変化が捉えにくく、
又、高い周波数の減衰が著しいため、良好なイメージを
得ることができない。

【０００４】そのため、近時体腔内イメージングという
手法が用いられるようになった。この方法は超音波を送
受波する超音波探触子を被検査物の直ぐ傍まで持って行
くことができ、余計な介在物なしで高い周波数できれい
なイメージが得られるため重宝されており、心臓手術中
の経食道モニタなどは最早その手術のための必須の道具
となっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】従来の体腔内イメージ
ングのための超音波探触子の一例を図９に示す。（イ）
図において、１は筒型の超音波探触子で、先端にプロー
ブヘッド２が設けられており、エレメントからの超音波
照射方向は前面即ちｙ方向である。この超音波探触子１
はトローカ３に収容されて、体の孔４を貫通して体内に
挿入されている。図９はプローブヘッド２が体内に入っ
ている状況を示している。

【０００６】（ロ）図はプローブヘッド２の照射面が直
径方向に向いている場合である。体腔内イメージングは
既述のような利点があるにも拘わらず、図９に示すよう
に限られた体の孔４を通す超音波探触子１の大きさには
限界があって、大口径の探触子を持ち込むわけにはゆか
ないので、音響学上は大変不利である。この探触子の寸
法の一例を示すと次の通りである。

【０００７】 直腸、食道及び腹腔用………………１０〜１５mmφが限界 経尿道、新生児及び小児の食道用…８mmφ 従って、得られる画像は分解能の悪いものとなる。

【０００８】本考案は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、超音波探触子の通路である挿入孔の径
に制約されない等価開口幅を持つ超音波探触子を備え
て、開口合成をすることにより高分解能の画像を得るこ
とのできる体腔内イメージングを行う超音波診断装置を
実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
考案は、超音波探触子を体腔内に挿入し、被検査物に直
接超音波を送受して体腔内イメージングを行う超音波診
断装置において、体の孔を通して体腔内に挿入するため
のトローカと、該トローカを貫通させて体腔内に挿入
し、その先端に移動可能なアレイを備え、自らも軸方向
に移動可能な超音波探触子と、該超音波探触子及びアレ
イを軸方向，軸に直角な方向及びその合成方向に移動さ
せるための駆動機構と、該駆動機構の動作を制御するコ
ントローラと、前記アレイの各位置において得られたデ
ータを開口合成して等価開口幅の大きさのアレイによる
データと等価なデータとするマルチマイクロプロセッサ
型ＤＳＰとを具備することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】超音波探触子をトローカに収容して体腔に体の
孔を通して挿入し、駆動機構により先端のアレイを開か
せ、軸方向に出し入れしてその間に超音波を送受してデ
ータを収集する。収集したデータはＤＳＰにより開口合
成して２次元アレイによって得られるデータと等価なデ
ータを得る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細
に説明する。図１は後述の超音波探触子を用いて受波デ
ータを開口合成する本考案の一実施例の超音波診断装置
のブロック図である。図において、図９と同等の部分に
は同一の符号を用いてある。図中、５は送波のための音
線を形成する信号を作る送波ビームフォーマ、６は送信
信号のための増幅器と、受信信号のための増幅器とＴ／
Ｒスイッチとを備えて送受の信号を振り分けている送受
信回路群である。

【００１２】７はプローブヘッド２（図９に示す）にあ
って超音波を送受するためのアレイである。超音波探触
子１はトローカ３を貫通することにより収容される時は
アレイ７をｙ方向に倒しておき、体腔８に挿入された時
ｘ方向に起こして超音波を送受波する。又、ｙ方向に移
動させることができて、その移動範囲において超音波を
照射することにより開口合成法を用いて１次元アレイか
ら２次元アレイと同等のデータを得ることができる。

【００１３】９は超音波探触子１を体腔８内で動かすた
めの駆動機構で、超音波探触子１をｙ軸方向に移動させ
るｙ軸方向移動機構１０とアレイ７をｘ方向に向けるた
めに回転させる散開機構１１とで構成されている。

【００１４】１２はｙ軸方向移動機構１０の運動を制御
するｙ軸方向移動機構コントローラ、１３は散開機構１
１の運動を制御する散開機構コントローラである。超音
波探触子１の構造と送受波時のアレイの等価開口面積を
図２に示す。図において、図１と同等の部分には同一の
符号を付してある。図中、１４は超音波探触子１をトロ
ーカ３に収容して体腔に差し込む間、アレイ７を保持す
るための支持具である。アレイ７は支持具１４に沿って
保持されて体腔に挿入されて、図１に示す駆動機構９内
の散開機構１１によって９０°回転させられる。つい
で、ｙ軸方向移動機構１０によりｙ軸方向に図のａから
ｂまで動かされる。このアレイ７によって形成される矩
形ａｂが超音波探触子１の等価開口面積１５となってい
る。

【００１５】図１に戻り、超音波探触子１で受波された
反射波は電気信号に変換され送受信回路群６で増幅され
てＢモード表示部１６に入力される。Ｂモード表示部１
６は受波ビームフォーマ１６Ａとモニタ１６Ｂとで構成
されており、モニタ１６Ｂは検波，増幅，画像再構成等
のデータ処理部及び表示部等を含んでいる。このＢモー
ド表示部１６はビューファインダ系として用いられる。

【００１６】１７は送受信回路群６からの受信データを
ＲＦのまま格納するＲＦエコーメモリである。これは図
２に示すアレイ７がａからｂまで１エレメント分ずつ移
動する間にすべてのｙ軸上の位置でデータを採取して逐
次格納してゆき、等価開口面積のデータ採取が終った段
階でマルチマイクロプロセッサ形ＤＳＰ１８（以下単に
ＤＳＰという）に読み出されて開口合成処理を施され
る。マルチマイクロプロセッサ形ＤＳＰというのは複数
のマイクロプロセッサで構成された高性能のディジタル
信号処理を行うディジタルシグナルプロセッサである。
開口合成は物理的な開口寸法に拘束されないで図２に示
すように移動距離相当の開口幅に見合う方位分解能を得
ることができる手法で、ＲＦエコーデータのメモリに格
納されたものに対する２次元コンボリューション積分の
作業である。

【００１７】１９はＤＳＰ１８からのデータに対し増
幅，検波等のデータ処理をした後画像再構成するデータ
処理部で、出力は表示器２０で表示される。２１は必要
に応じてイメージデータを格納するイメージメモリであ
る。

【００１８】次に上記のように構成された実施例の動作
を図３のフローチャートを用いて説明する。 ステップ１ 超音波探触子１をアレイ７を支持具１４に沿わせた形で
トローカ３に挿入し、体の孔４を貫通させて体腔内に入
れる。

【００１９】ステップ２ Ｂモード表示部１６によるビューファインダ系でモニタ
１６ＢによりＢモード像を観察し、目的物の様子を確認
する。この時、超音波探触子１はアレイ７を９０°回転
させないで体腔８に挿入したままの位置及び格好でＢモ
ード像を確認する。この時のイメージは、アレイ７の幅
が通過してきたトローカ３の内径に支配されるので、得
られるＢモード像のスライス厚み方向（図１におけるｘ
方向）の分解能は悪い状態である。

【００２０】ステップ３ 散開機構コントローラ１３の制御による散開機構１１に
よって超音波探触子１のアレイ７を９０°回転させる。

【００２１】ステップ４ ｘ方向に電子フォーカスを、特に受波ダイナミックフォ
ーカスをかけながら受信してデータを採取する。

【００２２】ステップ５ ｙ軸方向移動機構コントローラ１２の制御によりｙ軸方
向移動機構１０は超音波探触子１を１エレメント分の距
離だけｙ方向に移動してデータを採取し、ＲＦエコーメ
モリ１７に格納する。

【００２３】ステップ６ 全エレメント分に相当する距離だけｙ方向に移動したか
をチェックする。移動が終っていなければステップ４に
戻る。終っていればステップ７に進む。

【００２４】ステップ７ ＤＳＰ１８はＲＦエコーメモリ１７に格納されているｙ
方向の全データを読み出し、開口合成の手法によりデー
タ処理を行う。このデータはデータ処理部１９で増幅，
検波されて画像再構成される。

【００２５】ステップ８ データ処理部１９の出力は表示器２０に表示され、操作
者はイメージを観察する。

【００２６】ステップ９ イメージ観察の結果、所望の部位の観察が良好に行われ
るかを判断し、良好でなければステップ４に戻る。良好
であればステップ１０に進む。

【００２７】ステップ１０ 必要であればイメージをイメージメモリ２１に格納す
る。ステップ１１ データ採取が更に必要か検討する。必要であればステッ
プ１２に進む。必要でなければステップ１３に進む。

【００２８】ステップ１２ データ採取をビューファインダ系でＢモード像を観察し
直す必要があるか検討する。必要があればステップ２に
戻る。必要なければステップ４に戻る。

【００２９】ステップ１３ アレイ７を畳んで支持具１４に沿わせる。ステップ１４ 超音波探触子１を体腔から取り出す。

【００３０】ステップ１５ 超音波探触子１を消毒して次の測定に備える。以上説明
したように本実施例によれば、入口の大きさが制限され
ている体腔内用スキャンにおいて、静止画像という前提
条件があるにしても（全体像の採取に時間が掛かるため
動く目標に対する動画像は得られない）、高分解能の画
像を得ることができる。

【００３１】尚、本考案は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、以下に示すような超音波探触子１を
用いることができる。図４は他の実施例の超音波探触子
１の使用状態の説明図である。図において、図１と同等
の部分には同一の符号を付してある。図中、２２は超音
波探触子１を複数個に分岐してその先端に設けた部分ア
レイ（シングルエレメントでも良い）である。部分アレ
イ２２が最大限に開いた範囲が等価開口幅１５で、トロ
ーカ３の内径より大きく取られている。部分アレイ２２
は体腔内に入った後散開機構１１により散開させられ
る。

【００３２】図５は超音波探触子１の他の実施例の図で
ある。図において、図１と同等の部分には同一の符号を
付してある。図中、２３は超音波探触子１の先端に設け
られた部分アレイである。この実施例の超音波探触子１
は体外にあるトローカ３の外部に出ている超音波探触子
１の部分を上下左右にこじることによって先端の部分ア
レイ２３を上下左右に振らせることにより等価開口幅１
５を広くするものである。上下左右にこじるのは散開機
構コントローラ１３の制御により散開機構１１が行って
いる。

【００３３】図６は超音波探触子１の更に他の実施例の
図である。図において、図５と同等の部分には同一の符
号を用いてある。この超音波探触子１はｙ軸方向移動機
構コントローラ１２の制御によるｙ軸方向移動機構１０
によりｙ軸方向に移動することができ、部分アレイ２３
は前進後退することにより等価開口幅１５に亘る間のデ
ータを採取し、開口合成に付す。

【００３４】図７は更に他の超音波探触子１の実施例で
ある。図において、図５と同等の部分は同一の符号を用
いてある。図中、２４は超音波探触子１の体腔に入った
部分で曲げられる屈曲部である。この超音波探触子１は
体腔内に挿入した後散開機構１１により屈曲部２４にお
いて曲げられ、ｙ軸方向移動機構１０によりトローカ３
の軸方向に出入させる範囲２５に亘って出入させる。こ
の出入させる範囲２５が等価開口幅１５になる。

【００３５】図８は通常のメカニカルリニヤスキャンを
行う装置を用いた場合の図である。図において、図５と
同等の部分には同一の符号を用いてある。図中、２６は
通常のメカニカルリニヤスキャンに用いられる振動子で
あるシングルエレメントである。この場合でもｙ軸方向
に移動距離２７だけ移動させることにより横長の等価開
口幅１５に相当する大きさの等価開口が得られる。これ
は図１〜図７に示す場合とは異なり１つの軸（ｘ軸）が
縮退しているので、画像の分解能は前例程ではないが向
上させることができる。

【００３６】

【考案の効果】以上詳細に説明したように本考案によれ
ば、分解能の良い体腔内イメージングを行うことができ
るようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の装置のブロック図である。

【図２】図１の装置に用いられている超音波探触子の拡
大図である。

【図３】図１の装置の動作のフローチャートである。

【図４】本考案の他の実施例の超音波探触子の図であ
る。

【図５】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図６】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図７】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図８】従来のメカニカルリニヤスキャンの超音波探触
子を用いた実施例の図である。

【図９】従来の体腔イメージング装置の超音波探触子の
一例を示す図で、（イ）図は軸方向に超音波を送波する
超音波探触子の図、（ロ）図は軸に略直角な方向に超音
波を送波する超音波探触子の図である。

【符号の説明】

１ 超音波探触子 ３ トローカ ７，２２，２３ アレイ ９，１０，１１ 駆動機構 １２，１３ コントローラ １８ ＤＳＰ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子を体腔内に挿入し、被検査
   物に直接超音波を送受して体腔内イメージングを行う超
   音波診断装置において、 体の孔（４）を通して体腔内に挿入するためのトローカ
   （３）と、 該トローカ（３）を貫通させて体腔内に挿入し、その先
   端に移動可能なアレイ（７，２２，２３）を備え、自ら
   も軸方向に移動可能な超音波探触子（１）と、 該超音波探触子（１）及びアレイ（７，２２，２３）を
   軸方向，軸に直角な方向及びその合成方向に移動させる
   ための駆動機構（９，１０，１１）と、 該駆動機構（９，１０，１１）の動作を制御するコント
   ローラ（１２，１３）と、 前記アレイ（７，２２，２３）の各位置において得られ
   たデータを開口合成して等価開口幅の大きさのアレイに
   よるデータと等価なデータとするマルチマイクロプロセ
   ッサ型ＤＳＰ（１８）とを具備することを特徴とする超
   音波診断装置。