JP2755964B2 - 超音波プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波振動子を用いて被検体の組織等を診
断するための超音波プローブに関する。

〔従来の技術〕

従来、体腔内の組織等を診断する方法としては例えば
特公昭63−3616号公報に記載があるように、超音波振動
子を設けた挿入部を体腔内に挿入し、超音波を被検体に
照射する。反射波を受信して信号処理した後、観察装置
のモニタ上に超音波画像として映出するようにしたもの
がある。

また、従来の方法としては脈圧情報、血管径、拍動性
径変化を測定して血管弾性率を算出し、血管壁の材質的
硬さ等を診断するものがある。これは血管内超音波トラ
ンデューサを用いた動脈硬化度診断装置に関するもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術のうち前者のものは被検体か
らの反射波を信号処理した後、超音波画像に基づいて診
断を行なうということは熟練を要し、また定量的な診断
を行なうことが困難であるという不具合がある。

例えばラジアル走査式の超音波内視鏡では、周波数を
あげると近距離の画像の描出は鮮明となるが、超音波の
減衰のため遠距離の画像は描出されなくなるため、周囲
臓器が描出されなくなり適正な診断を行なうには熟練し
た手技を要する。また、電子リニア走査式の超音波内視
鏡では、描出画像の分解能は比較的よいが描出される範
囲が狭いため、病変部描出においては高度な技術が要求
される。

一方、従来技術のうち後者のものは、超音波を用いて
血管径、拍動性径変化を測定して所定の式に基づき血管
弾性率を算出するが、前提となる各種測定の制度信頼性
に劣るため、適正な診断結果を得られないという不具合
がある。

本発明は、前記問題点を解決すべく提案されるもの
で、簡単な方法で適正に被検体の組織等の性状を診断で
きる超音波プローブを提供することを目的としたもので
ある。

〔課題を解決するための手段および作用〕

本発明は、前記目的を達成するため、 絶縁体を介して被検体に当接させる被検体当接部を有
する第１の超音波振動子と、 前記第１の超音波振動子の前記被検体当接部が設けら
れる面とは反対側の面に一体的に設けられた音響整合層
と、 前記第１の超音波振動子を被検体に当接させる当接手
段と、 前記音響整合層から所定の空間距離を介して設けられ
た第２の超音波振動子と、 を有することを特徴とするものである。

このような構成においては、超音波振動子の発振波形
の特性変化を測定して、被検体の性状を診断するもので
あるため、特別の熟練を要せず信頼性の高い診断結果を
得ることができる。本発明では、第１の超音波振動子か
らの超音波は、音響整合層を有さない被検体側には実質
的に何ら伝搬されず、あくまで、該超音波振動子に当接
させた被検体の状態に依存した発振波形の超音波を、音
響整合層を設けた面すなわち被検体と当接する面とは反
対側の面にのみ放射する。したがって、本発明にあって
は、被検体に超音波振動子を当接させて振動を発生させ
た際に、その被検体の状態に依存した特性の発振波形が
得られることに着目し、例えば被検体の硬さ情報等の有
用なラメータとして超音波を利用するようになすことが
可能で、本発明を利用することにより、被検体の状態に
依存した特性の超音波振動を確実にとらえることができ
て信頼性の高い発振波形を得ることができることから、
被検体の対象となる部分の定量的、客観的で確実に診断
を行うことができる。

また、本発明は、 絶縁体を介して被検体に当接させる被検体当接部を有
する超音波振動子と、 前記超音波振動子の前記被検体当接部が設けられる面
とは反対側の面に一体的に設けられた音響整合層と、 前記超音波振動子と被検体を当接させる当接手段と、 前記音響整合層から所定の空間距離を介して設けられ
た超音波反射部材と、 を有することを特徴とするものである。

このような構成においても、上記とは異なる手段なが
らも、上述したのと同様の原理のもと、同様の機能を得
られ、同様の目的を実現することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の第１実施例を示したものである。
本体１の先端部には先端部外周を覆うように絶縁機能を
有するバルーン２を設け、該バルーン２内の本体１側部
に超音波振動子５を取付けている。さらにバルーン内壁
の前記超音波振動子５に対向する位置にも、超音波振動
子３を取付けバルーン２を拡開した際、バルーン２を介
して超音波振動子３の固定側（当接部）が被検体７に当
接するようにしている。

それぞれの超音波振動子3,5に接続している信号線4,6
は、超音波プローブ本体１内を通って術者手元側の操作
部まで延在してある。超音波振動子3,5は対向して設け
てあり（したがって、両者は第１図に示す如くに所定の
空間距離を介して対向する）、バルーン２に固定した超
音波振動子３から出射した超音波ビームは、超音波プロ
ーブ本体１に固定した超音波振動子５により受信するよ
うにしている。

第２図は、バルーン２に取付ける超音波振動子３の断
面構造を示したものである。超音波素子８の両面には電
極9a,9bを固着してあり、それぞれの電極には信号線４
を接続している。超音波素子８の固定側（当接部）と反
対側の面には音響整合層10を、更に音響整合層10の表面
側にはレンズ層11を固着している。

第３図は、超音波プローブ本体１に取付ける超音波振
動子５の断面構造を示したものである。超音波素子12の
両面には電極13a,13bを固着してあり、それぞれの電極1
3a,13bには信号線６を接続している。超音波素子12の一
方の面には音響整合層14を、更に音響整合層14の表面側
にはレンズ層15を固着し、超音波素子８の固定側である
反対面にはバッキング材16を固着している。

第４図は、超音波プローブの送受信回路を示したもの
である。超音波振動子３はパルサー回路17で駆動され、
出射した超音波ビームは超音波振動子５で受信され、受
信信号は受信回路18を通り、A/Dコンバータ19でA/D返還
された後、メモリ回路20に書き込まれる。メモリ回路20
から読み出されたデータは、パラメータ算出回路21に入
力された後、表示メモリ回路22に書き込まれる。表示メ
モリ回路22から読み出されたデータはD/Aコンバータ23
でD/A変換された後、モニタ24に表示されるようになっ
ている。メモリコントロール回路25はメモリ回路20の書
き込み、読み出しの制御をする回路であり、メモリコン
トロール回路26は表示メモリ回路22の書き込み、読み出
しの制御をする回路である。TV信号発生回路27は、D/A
コンバータ23からの出力をモニタ24に表示するために必
要な垂直同期信号、水平同期信号を発生するための回路
である。制御回路28は、全体を制御するための回路であ
る。

以上のように構成してある超音波プローブを用いて被
検体の組織等を診断するには、先ず被検体に挿入し、バ
ルーン２内に生理的食塩水等の超音波伝達部材を注入し
てバルーン29を拡開させる。このようにすることにより
超音波振動子３のバルーン２への固定側（当接部）はバ
ルーン２を介して被検体７に当接する。

次にパルサー回路17により超音波振動子３を励振し、
超音波ビームを出射する。この場合、超音波素子８のバ
ルーン２側にはバッキング材に相当する部材を設けてい
ないので、超音波振動子３は被検体７をバッキング材と
して振動して超音波ビームを出射することとなる。

ところで、超音波振動子の特性はバッキング材の音響
インピーダンスにより変化し、送信波形、周波数特性が
変化する。したがって、超音波振動子３から出射される
超音波ビームの波形、周波数特性はバッキング材に相当
する被検体７の音響インピーダンスにより異なるので、
超音波振動子３から出射される超音波ビームを超音波振
動子５で受信する信号は、被検体７の性状を反映したも
のとなる。

このようにして得られる超音波振動子５からの受信信
号は、受信回路18で増幅等をされた後、A/Dコンバータ1
9によりA/D変換されてメモリ回路20に書き込まれる。メ
モリ回路に書き込まれたデータは、パラメータ算出回路
21でフーリエ変換、波形比較等が行なわれた後、表示メ
モリ回路22に書き込まれ、さらにD/Aコンバータ23を介
してモニタ24にパラメータ等のデータを映出する。この
ようにして適正に被検体７の性状の変化を得ることがで
きる。

第５図は、本発明の第２実施例を示したもので第１実
施例に対応する個所には同一符号を付した。超音波プロ
ーブ本体１の先端部にバルーン２を設け、バルーン２内
側に超音波振動子３を固定している点については第１実
施例と同様である。

本実施例では、超音波振動子３に対向する超音波プロ
ーブ本体１位置に音響反射部材29を設けている。したが
って、本実施例では、超音波振動子３と音響反射部29と
が、第５図に示す如く所定の空間距離を介して対向す
る。超音波振動子３から出射した超音波ビームは、音響
反射部材29で反射させて再び超音波振動子３で受信する
ようにしている。したがって、第６図に示すように超音
波振動子３による超音波ビームの送受信は、スイッチ回
路30を介して切換えることにより行なうのである。

第７図は、本発明の第３実施例を示したもので、本実
施例ではバルーンを設けず超音波振動子３を被検体７に
当接する手段として、超弾性合金から成る超音波振動子
保持具31を用いている。つまり、保持具31の弾性を利用
して超音波振動子３を被検体７側へ付勢しながら当接し
ているのである。

したがって、超音波振動子３の構造は第８図に示すよ
うに、被検体７に当接する側に絶縁体32を設けて安全を
図っている。超音波振動子３から出射した超音波ビーム
は、音響反射部材29で反射させて再び超音波振動子３で
受信するようにしているのは、第２実施例の場合と同様
である。

なお、以上の本発明で用いる超音波素子はPZT等に限
定されることなく、PVDF等の可撓性を有する高分子圧電
材料でもよい。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば超音波振動子のバッキ
ング材に相当する部分に被検体を位置させることによっ
て超音波振動子の発振波形の特性変化を測定して、被検
体の性状に関するデータを得るようにしたので、術者の
熟練に頼ることなく、しかも信頼性の高いデータにより
適正な超音波診断をすることができる。

請求項１では、第１の超音波振動子からの超音波は、
音響整合層を有さない被検体側には実質的に何ら伝搬さ
れず、あくまで、該超音波振動子に当接させた被検体の
状態に依存した発振波形の超音波を、音響整合層を設け
た面すなわち被検体と当接する面とは反対側の面にのみ
放射することができ、被検体に超音波振動子を当接させ
て振動を発生させた際に、その被検体の状態に依存した
特性の発振波形が得られ、例えば被検体の硬さ情報等の
有用なパラメータとして超音波を利用するようになすこ
とが可能で、被検体の状態に依存した特性の超音波振動
を確実にとらえることができて信頼性の高い発振波形を
得ることができることから、被検体の対象となる部分の
定量的、客観的で確実な診断を行うことができる。ま
た、請求項２でも、請求項１とは異なる手段ながらも、
同様の原理のもと、同様の機能、同様の効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す概要断面図、 第２図、第３図は、第１実施例に用いる超音波振動子の
断面図、 第４図は、第１実施例の送受信回路、 第５図は、本発明の第２実施例を示す概要断面図、 第６図は、第２実施例の送受信回路、 第７図は、本発明の第３実施例を示す概要断面図、 第８図は、第３実施例に用いる超音波振動子の断面図で
ある。 １……超音波プローブ本体 ２……バルーン ３……超音波振動子 ７……被検体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁体を介して被検体に当接させる被検体
   当接部を有する第１の超音波振動子と、 前記第１の超音波振動子の前記被検体当接部が設けられ
   る面とは反対側の面に一体的に設けられた音響整合層
   と、 前記第１の超音波振動子を被検体に当接させる当接手段
   と、 前記音響整合層から所定の空間距離を介して設けられた
   第２の超音波振動子と、 を有することを特徴とする超音波プローブ。
2. 【請求項２】絶縁体を介して被検体に当接させる被検体
   当接部を有する超音波振動子と、 前記超音波振動子の前記被検体当接部が設けられる面と
   は反対側の面に一体的に設けられた音響整合層と、 前記超音波振動子と被検体に当接させる当接手段と、 前記音響整合層から所定の空間距離を介して設けられた
   超音波反射部材と、 を有することを特徴とする超音波プローブ。