JP2989782B2 - 超音波3次元映像化のための2次元アレイトランスデューサの変換素子配列構造 - Google Patents

超音波3次元映像化のための2次元アレイトランスデューサの変換素子配列構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波3次元映像
化のための2次元アレイトランスデューサの変換素子配
列構造に係り、特に少数の変換素子を円形グリッド上に
配列して3次元映像化を行える2次元アレイトランスデ
ューサの変換素子配列構造に関する。
【0002】
【従来の技術】人体の内部の断面構造および人体内の血
流情報を映像として供する医療用の超音波システムは、
医療映像診断器の大事な位置を占めている。最近、医療
情報の3次元映像を供する超音波3次元映像診断装置が
開示されている。超音波により3次元映像化を実現する
において最も問題となることは、3次元映像を得るため
のスキャニング時間が多くかかり、超音波システムが複
雑になることである。機械式の3次元スキャニング方法
は、所望の3次元映像化のための信号獲得時間が極めて
長くて患者の呼吸などに影響される。言い換えれば、患
者から超音波信号を得る時間が極めて長いので、この間
に患者が呼吸の中止を耐えられない。したがって、心臓
の脈動などによる影響のため良好なデータを得にくい。
【0003】この3次元スキャニング時間を減らすため
に、2次元アレイトランスデューサを使用する方法があ
る。しかし、2次元アレイトランスデューサを使用する
場合、変換素子が数千個に至り、これによるシステムが
極めて複雑になる短所がある。したがって、超音波3次
元映像化において、2次元アレイトランスデューサを使
用しながらアレイトランスデューサの変換素子の数を減
らす方策が切実に要求されている現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した問
題点を解決するために案出されたものであり、その目的
は超音波3次元映像化を実現するために円形グリッド上
に変換素子を配列してシステムを簡単に構成し得る超音
波3次元映像化のための2次元アレイトランスデューサ
の変換素子配列構造を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明の特徴は、超音波3次元映像化のための3
次元スキャンを行う2次元トランスデューサの変換素子
の配列構造において、同中心を有する複数個の円形グリ
ッド上に変換素子を互いに同一な弦長さを有するように
配列し、各円形グリッド上の1番目の変換素子を任意の
位置に配列し、さらに前記円形グリッドは次の関係式に
よるNc個の円形開口の間の隣合う2つの円形開口から
同距離の円上に配列され、 Ri−Ri-1 = 2・R1 = 定数、i = 3,4,…,Nc ここでRiはi番目の円形開口(aperture)の半径であ
ることを特徴とする変換素子配列構造にある。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい一実施例を詳述する。
【0010】変換素子のランダムアレイによるサイドロ
ーブの上昇を防ぐために、変換素子はメーンローブ近傍
では各変換素子のフィールドがランダムに加えられるよ
う配列されるべきである。本発明では、四角形グリッド
でなく円形グリッド上で変換素子はランダムに配列しな
がらグレーティングローブを減らし、かつサイドローブ
のレベルを上昇させない。
【0011】図1は、本発明による超音波3次元映像化
のための2次元アレイトランスデューサの変換素子配列
構造を示す図である。
【0012】図1において点線で示した部分は、円形の
開口である。円形グリッドは、一定した関係式による距
離ずつまたはその距離の近似値ずつ離れている。すなわ
ち、半径Raを有する円形開口は、次の数式のような関
係を有するNc個の円(点線)より構成される。
【0013】 Ri−Ri-1 = 2・R1 = 定数、i = 3,4,…,Nc ここで、Riはi番目の円形開口の半径である。
【0014】変換素子は、円形開口の間に実線で示した
円上に位置する。各円上で1番目の変換素子は任意の位
置に配列され、残りの変換素子は互いに同一な弦長さを
有する箇所に配列される。実線で示した各円上で変換素
子間の距離をCES(circular element spacing)に示
す。各円間の距離はRES(radial elementspacing)
に示し、RESは全部同一である。
【0015】図1に示された2次元アレイトランスデュ
ーサの変換素子配列構造は、各グリッド上の1番目の変
換素子を任意の位置に配列させることにより、少ないグ
レーティングローブ値を有する。また、放射方向へは均
一に分布されるので、サイドローブのサイズが上昇され
ない。
【0016】図2は、図1の配列構造により499個の
変換素子が配列された2次元アレイトランスデューサを
示した図である。
【0017】図3(A)および図3(B)は、多様なR
ESとCESの値に対する本発明の2次元アレイトラン
スデューサの変換素子配列構造によるビームのフィール
ド応答を示した図である。ここで、図3(A)はメーン
ローブが0°に位置するときを示した図であり、図3
(B)はメーンローブが−40°に置かれたときを示し
た図である。
【0018】図3(A)および図3(B)に示した実線
は、変換素子の中心周波数が3.5MHz、直径が1.
584cm(38λ)のとき、RES=1.4λ、CE
S=1.2λの499個の変換素子によるアレイトラン
スデューサに対するビームのフィールド応答を示した。
点線はRES=1.2λ、CES=1.2λの673個
の変換素子を、一点鎖線はRES=1.2λ、CES=
1.0λの703個の変換素子を、点線および一点鎖線
はRES=1.4λ、CES=0.8λの877個の変
換素子によるアレイトランスデューサに対するビームの
フィールド応答を示した。
【0019】図3(A)および図3(B)に示したよう
に、RESが小さいほどサイドローブのサイズが縮ま
り、CESによりグレーティングローブ値が縮まること
が判る。したがって、本発明による2次元アレイトラン
スデューサの変換素子配列構造を通してRESとCES
をそれぞれ調節してサイドローブとグレーティングロー
ブが減らせる。また、499個の変換素子より構成され
たアレイトランスデューサは625個の変換素子より構
成されたアレイトランスデューサよりグレーティングロ
ーブが少ないことが判る。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による2次元
アレイトランスデューサの変換素子配列構造は、変換素
子の数を減らしてシステムを簡単に構成し、かつ超音波
3次元映像化が効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による2次元アレイトランスデューサの
変換素子配列構造を示す図である。
【図2】図1の配列構造により499個の変換素子が配
列された2次元アレイトランスデューサを示した図であ
る。
【図3】(A)および(B)は図1による多数のRES
およびCES値に対するビームのフィールド応答を示し
た図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−313487(JP,A) 特開 平6−341978(JP,A) 特開 平4−254754(JP,A) 特開 昭55−1566(JP,A) 特開 昭50−104959(JP,A) 特開 昭56−109647(JP,A) 特開 昭61−128949(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/52 A61B 8/00 - 8/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波3次元映像化のための3次元スキ
    ャンを行う2次元トランスデューサの変換素子の配列構
    造において、 同中心を有する複数個の円形グリッド上に変換素子を互
    いに同一な弦長さを有するように配列し、各円形グリッ
    ド上の1番目の変換素子を任意の位置に配列し、さらに 前記円形グリッドは次の関係式によるNc個の円形開口
    の間の隣合う2つの円形開口から同距離の円上に配列さ
    れ、 Ri−Ri-1 = 2・R1 = 定数、i = 3,4,…,Nc ここでRiはi番目の円形開口(aperture)の半径であ
    ることを特徴とする変換素子配列構造。
JP9144265A 1996-06-25 1997-06-02 超音波3次元映像化のための2次元アレイトランスデューサの変換素子配列構造 Expired - Lifetime JP2989782B2 (ja)

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