JP3209880B2 - 超音波探触子及びこれを備えた超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体組織の音響特性の術
中計測方法及び術中計測用超音波探触子、特に手術中に
患者の臓器等の生体組織の音速分布または減衰定数分布
を高精度かつ空間的に高分解能で計測可能とした術中計
測用超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置は、超音波探触子
を体外または体表面に設置して、体内に超音波を入射さ
せて、体内の音響的性質の異なる各生体組織の境界から
の反射エコーを受信してその反射強度分布を映像化する
ことによって、無侵襲、非観血的に診断を行う装置とし
て普及している。さらに、近年では超音波診断装置の超
音波探触子を手術中の患者の臓器に直接接触させて、臓
器内の超音波画像を観測する事によって手術の精度向上
に役立てたり、診断の精度を向上させる、術中超音波診
断も普及してきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波診断装置にあっては、生体組織の解剖
学的な構造を定性的に反映させた音響画像を表示させる
ことは可能であるが、生体組織の弾性的性質を直接に定
量的に反映した物理量である音速や減衰定数を精度良く
測定することは不可能であった。特に、特定の臓器の音
速や減衰定数を計測しようとしても、超音波伝搬経路内
に存在する皮膚や脂肪、その他の複数の生体組織を介し
ての間接的な計測となるために、伝搬経路中に存在する
目的外の複数の生体組織の影響を受けた曖昧さを含んだ
計測しかできず、また各生体組織の伝搬経路長も未知変
数となっているので音速や減衰定数の高精度な定量的測
定は不可能であった。

【０００４】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、特定の臓器内の音速や分布や減衰定数
分布を高精度に計測可能な、術中計測用の超音波探触子
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る生体組織の音響特性の術中計
測方法及び術中計測用超音波探触子は、以下の特徴を有
する。

【０００６】（１）被測定物を挟持してその寸法を測定
する距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が
配設された超音波探触子であって、前記距離計測器の向
かい合う１対の計測チップ部の一方に、超音波振動子又
は超音波振動子配列型の超音波探触子が装着され、前記
計測チップ部の他方には反射体が装着された超音波探触
子と、前記超音波探触子に電気的に接続された送受信機
と、前記送受信機に電気的に接続されたコンピュータ
と、を有し、前記コンピュータは、前記超音波探触子の
前記超音波振動子から送波された超音波が被測定物中を
伝搬して該被測定物中の各部で散乱し、これにより得ら
れた後方散乱波の時系列信号を同一の前記超音波探触子
で受波し、更に前記後方散乱波の時系列信号の散乱波形
を加工して、該被測定物中の指定された関心領域に対応
する部分のみを抽出した信号の周波数スペクトラム・デ
ータを求め、前記超音波探触子の前記超音波振動子から
送波された超音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音
波振動子と正対する前記反射体で反射され再び前記超音
波振動子に到達するまでの超音波伝搬時間と、前記距離
計測器を用いて計測した被測定物の厚さと、から該被測
定物の音速を計算し、前記超音波振動子から送波された
超音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波振動子と
正対する前記反射体で反射され再び前記超音波振動子に
到達した時の受信波形のピーク振幅値と、前記距離計測
器を用いて計測した被測定物の厚さと、から該被測定物
の減衰定数を計算し、前記周波数スペクトラム・データ
と、前記音速データと、前記減衰定数データと、を用い
て後方散乱係数又は後方散乱断面積を計測する生体組織
の術中計測用超音波探触子を備えた超音波診断装置であ
る。

【０００７】（２）被測定物を挟持してその寸法を測定
する距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が
配設された超音波探触子であって、前記距離計測器の向
かい合う１対の計測チップ部の一方に、超音波振動子１
次元配列型の超音波探触子が装着され、前記計測チップ
部の他方には反射体が装着された１次元配列超音波探触
子と、前記超音波探触子に電気的に接続された送受波機
と、前記送受波機に電気的に接続されたコンピュータ
と、を有し、前記コンピュータは、前記超音波探触子の
前記１次元配列型超音波探触子の指定された任意の超音
波振動子又は超音波振動子群から送波された超音波が、
被測定物中を伝搬して該被測定物中の各部で散乱し、こ
れによって得られた後方散乱波の時系列信号を同一の前
記超音波探触子又は超音波振動子群で受波し、更に前記
後方散乱波の時系列信号の散乱波波形を加工して、該被
測定物中の指定された関心領域に対応する部分のみを抽
出した信号の周波数スペクトラム・データを求め、前記
１次元配列型超音波探触子の指定された任意の一つの超
音波振動子又は１群の超音波振動子群から送波された超
音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波振動子又は
超音波振動子群と正対する前記反射体で反射され再び前
記超音波振動子又は超音波振動子群に到達するまでの超
音波伝搬時間と、前記距離計測器を用いて計測した被測
定物の厚さと、から該被測定物の音速を計測し、前記超
音波振動子又は超音波振動子群を逐次一つ又は１群ずつ
切り替えることによって、前記被測定物の音速分布を計
測し、前記１次元配列型超音波探触子の指定された任意
の一つの超音波振動子又は１群の超音波振動子群から送
波された超音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波
振動子又は超音波振動子群と正対する前記反射体で反射
され再び前記超音波振動子又は超音波振動子群に到達し
た時の受信波形のピーク振幅値と、前記距離計測器を用
いて計測した被測定物の厚さと、から該被測定物の減衰
定数を計測し、前記超音波振動子又は超音波振動子群を
それぞれ逐次一つ又は１群ずつ切り替えることによっ
て、前記被測定物の減衰定数分布を計測し、前記周波数
スペクトラム・データと、前記音速分布と、前記減衰定
数分布と、を用いて、前記被測定物の後方散乱係数分布
または後方散乱断面積を計測する生体組織の術中計測用
超音波探触子を備えた超音波診断装置である。

【０００８】（３）被測定物を挟持してその寸法を測定
する距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が
配設された超音波探触子であって、前記距離計測器の向
かい合う１対の計測チップ部の一方に、超音波振動子２
次元配列型の超音波探触子が装着され、前記計測チップ
部の他方には反射体が装着された２次元配列型超音波探
触子と、前記超音波探触子に電気的に接続された送受信
機と、前記送受信機に電気的に接続されたコンピュータ
と、を有し、前記コンピュータは、前記２次元配列型超
音波探触子の指定された任意の超音波振動子又は超音波
振動子群から送波された超音波が、被測定物中を伝搬し
て該被測定物中の各部で散乱し、これによって得られた
後方散乱波の時系列信号を同一の前記超音波振動子又は
超音波振動子群で受波し、更に前記後方散乱波の時系列
信号の散乱波波形を加工して、該被測定物中の指定され
た関心領域に対応する部分のみを抽出した信号の周波数
スペクトラム・データを求め、前記２次元配列型超音波
探触子の指定された任意の一つの超音波振動子又は１群
の超音波振動子群から送波された超音波が、被測定物中
を伝搬して、超音波振動子又は超音波振動子群に到達す
るまでの超音波伝搬時間と、前記距離計測器で計測した
被測定物の厚さと、から該被測定物の音速を計測し、前
記超音波振動子又は超音波振動子群をそれぞれ逐次一つ
又は１群ずつ切り替えることによって、前記被測定物の
組織の２次元的な音速分布画像を生成し、前記２次元配
列型超音波探触子の指定された任意の一つの超音波振動
子又は１群の超音波振動子群から送波された超音波が、
被測定物中を伝搬して、超音波振動子又は超音波振動子
群に到達する時の受信波形のピーク振幅値と、前記距離
計測器で計測した被測定物の厚さと、から該被測定物の
減衰定数を計測し、前記超音波振動子又は超音波振動子
群をそれぞれ逐次一つ又は１群ずつ切り替えることによ
って、前記被測定物の組織の２次元的な減衰定数分布画
像を生成し、前記周波数スペクトラム・データと、前記
２次元的な音速分布画像と、前記２次元的な減衰定数分
布画像と、を用いて前記被測定物の２次元の後方散乱係
数画像又は後方散乱断面積画像を得る生体組織の術中計
測用超音波探触子を備えた超音波診断装置である。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】（４）送信用及び受信用の２個の超音波探
触子、又は１個の送受信兼用の超音波探触子と超音波反
射体を、それぞれ腹腔鏡下手術時のトラカールに挿入可
能な外径の２本の円筒状軸体の先端部近傍に互いに対向
可能に装着し、２本の円筒状軸体の先端部近傍に設けら
れた送信用超音波探触子の送波面と受信用超音波探触子
の受波面、または送受信兼用超音波探触子の送受波面と
超音波反射体の反射面が正確に対向するように前記２本
の軸体の他端が位置決め装置に装着され、開腹手術を必
要とせず、腹腔鏡下手術中に生体組織の音響データを計
測する術中超音波探触子である。

【００２２】

【００２３】

【作用】以上のように構成された本発明に係る生体組織
の音響特性の術中超音波計測用超音波探触子を備えた超
音波診断装置及び術中計測用超音波探触子において、従
来はノギスの正対する距離計測用チップ部に１対の単体
の超音波振動子を配設した術中計測用の超音波探触子が
提案されてきた。

【００２４】この超音波探触子は、手術中に目的の臓器
等の生体組織に、ノギスの正対する距離測定用チップに
設けられた１対又は配列形の単体の超音波振動子を直接
に当接して音速を計測するために開発された物である。
このため、送信用超音波振動子と受信用超音波振動子の
間隔が正確に測定可能であるとともに、送信用超音波振
動子と受信用超音波振動子の間の超音波伝搬経路上に目
的外の複数の生体組織が存在すること無く目的の生体組
織の音速を高精度に測定できると言う長所がある。

【００２５】また、ノギスは既に手術中に臓器などの寸
法測定を行うために、一般に使用されているので、ノギ
スを利用したこの超音波探触子の構造は外科医にも違和
感無く容易に受け入れられる構造である。

【００２６】しかしながら、この術中計測用超音波探触
子も、距離計測用チップ部には単体の超音波振動子のみ
が設けられているだけであったので、目的の生体組織上
の特定の点の音速を高精度に計測する目的には適してい
たが、手術中の短時間の間に目的とする臓器の音速分布
や減衰定数分布を高精度に測定することは不可能であっ
た。

【００２７】そこで、手術中の短時間の間に目的とする
臓器の音速分布や減衰定数分布を高精度に測定すること
を目的として、ノギスやマイクロメータ等の距離計測器
の測定チップ部に超音波振動子を配設した術中計測用超
音波探触子において、距離計測器の向かい合う２つの計
測チップ部に、各々の配列方向が等しくなるように二つ
の１次元または、２次元の配列型の超音波探触子を装着
する術中計測用超音波探触子を発明した。

【００２８】また、安価な術中超音波探触子を実現で
き、手術中の短時間の間に目的とする臓器の後方散乱係
数データまたは後方散乱断面積データも高精度に計測す
ることを目的として、ノギスやマイクロメータ等の距離
計測器の測定チップ部に超音波振動子を配設した術中計
測用超音波探触子において、距離計測器の向かい合う２
つの計測チップ部の一方に単体、１次元または、２次元
の配列型の超音波探触子を装着し、他方の計測チップ部
に反射体を装着した術中計測用超音波探触子を発明し
た。

【００２９】さらに、送信用および受信用の２個の超音
波探触子または１個の送受信兼用の超音波探触子と超音
波反射体をそれぞれ腹腔鏡下手術時のトラカールに挿入
可能な外径の細い２本の円筒状軸体の先端部近傍に互い
に対向して設置可能なように装着し、２本の細い円筒状
軸体の先端部近傍に設けられた送信用超音波探触子の送
波面と受信用超音波探触子の受波面、または送受信兼用
超音波探触子の送受波面と超音波反射体の反射面が正確
に対向するように容易に位置決め可能なように、前記２
本の軸体をマニピュレータに装着して、開腹手術を必要
とせず、腹腔鏡下手術中に容易にかつ高精度に生体組織
の音響データを計測可能とする術中超音波探触子を発明
した。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を示す。

【００３１】実施例１．図１は、本発明の一実施例を示
した単一超音波振動子を用いた術中計測用超音波探触子
の構成図である。

【００３２】図１に示すように、ディジタル表示方式ノ
ギス１（以下「ノギス１」と略す）には、ディジタル式
距離計測部２が設けられている。また、ノギス１の向か
い合う１対の距離計測チップの一方には送信用超音波振
動子３が配設され、他方には、受信用超音波振動子５が
配設されている。更に、送信用超音波振動子３の背面側
には、背板４が当接されている。この背板４は、送信用
超音波振動子３を支えるとともに送信用超音波振動子３
の背面側からの不要反射波を吸収する機能を有してい
る。また、受信用超音波振動子５の背面側には、背板６
が当接されている。この背板６は、受信用超音波振動子
５を支えるとともに受信用超音波振動子５の背面側から
の不要反射波を吸収する機能を有している。

【００３３】ディジタル式距離計測部２は、Ａ／Ｄ変換
器１５に接続されており、Ａ／Ｄ変換器１５の出力はＩ
／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６に接続
されている。これによって、送信用超音波振動子３と受
信用超音波振動子５の間に挟んだ被測定物である臓器の
厚さをコンピュータに入力できる。

【００３４】また、送信用超音波振動子３は送信側信号
ケーブルを介して送信用パルサ１２と接続されている。
送信用パルサ１２は、トリガ発生器１３に接続されてお
り、このトリガ発生器１３はＩ／Ｏバス・ラインを介し
てコンピュータ１６に接続されている。従って、送信パ
ルサ１２はコンピュータ１６によって指定されたタイミ
ングで、送信用超音波振動子３をドライブする。

【００３５】一方、受信用超音波振動子５は受信側信号
ケーブルを介して受信器８と接続されている。受信器８
はＡ／Ｄ変換器９に接続されており、このＡ／Ｄ変換器
９はＩ／Ｏバス・ラインを介してコンピュータ１６に接
続されている。従って、受信器８はコンピュータ１６に
よって指定された受信用超音波振動子３の受信波形を受
信することができる。

【００３６】実施例２．図２は、本発明の一実施例を示
したアレー型超音波振動子を用いた術中計測用超音波探
触子の構成図である。

【００３７】図２に示すように、ディジタル表示方式ノ
ギス１（以下「ノギス１」と略す）には、ディジタル式
距離計測部２が設けられている。また、ノギス１の向か
い合う１対の距離計測チップの一方には送信用超音波振
動子アレー２３が配設され、他方には、受信用超音波振
動子アレー２５が配設されている。更に、送信用超音波
振動子アレー２３の背面側には背板２４が当接されてい
る。この背板２４は、送信用超音波振動子２３を支える
とともに送信用超音波振動子２３の背面側からの不要反
射波を吸収する機能を有している。また、受信用超音波
振動子アレー２５の背面側には、背板２６が当接されて
いる。この背板２６は、受信用超音波振動子アレー２５
を支えるとともに受信用超音波振動子アレー２５の背面
側からの不要反射波を吸収する機能を有している。

【００３８】ここで、送信用超音波振動子アレー２３お
よび受信用超音波振動子アレー２５の具体的構造例を図
３に示す。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）
には、代表的な２種類の１次元リニア・振動子アレーの
例が示されている。尚、１次元リニア・振動子アレーに
よって１次元配列型超音波探触子が形成される。

【００３９】図３は、例えば超音波振動子として、ＰＺ
Ｔ等のような圧電セラミック振動子を使用した場合の構
造である。背板の上に配設した振動子を短冊状に分割す
ることで振動子アレーを形成し、振動子の表面には音響
整合層または保護膜を設ける。

【００４０】一方、図４は、例えば超音波振動子とし
て、ＰＶＤＦ等のような高分子圧電膜を使用した場合の
構造であって、１枚のシート状の高分子圧電膜の上下面
に短冊状の電極を印刷、スパッタ、蒸着などの工程を用
いて形成したアレー電極パターンを有する振動子を背板
上に配設したものであり、高分子圧電膜自体は分割され
ていない。さらに、高分子圧電膜振動子の表面には、高
分子圧電膜そのものと電極を外部環境から保護するため
の保護膜が設けられている。

【００４１】尚、超音波振動子アレーとしてＰＺＴおよ
びＰＶＤＦを例示したが、上記の例に限らず、水晶振動
子、チタン酸鉛振動子、Ｐ（ＶＤＦ＋ＴｒＦＥ）の共重
合体等すべての圧電性を有する振動子を用いた種々の構
造の振動子アレーを用いることができる。

【００４２】更に、図２に示すように、ディジタル式距
離計測部２は、Ａ／Ｄ変換器１５に接続されており、Ａ
／Ｄ変換器１５の出力はＩ／Ｏバス・ライン１８を介し
てコンピュータ１６に接続されている。これによって、
送信用超音波振動子アレー２３と受信用超音波振動子ア
レー２５の間に挟んだ被測定物である臓器の厚さをコン
ピュータ１６に入力できる。

【００４３】また、送信用超音波振動子アレー２３は、
送信側信号ケーブル群２０を介して送信用スイッチ・ユ
ニット１１に接続されている。送信用スイッチ・ユニッ
ト１１は送信用チャネル・セレクタ１４および送信用パ
ルサ１２に接続されている。送信用チャネル・セレクタ
１４はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１
６に接続されているので、送信用チャネル・セレクタ１
４、送信用スイッチ・ユニット１１を用いて、コンピュ
ータ１６の指令によって、送信用超音波振動子アレー２
３の中の特定の超音波振動子だけを選択して、送信用パ
ルサ１２と接続できる。更に、送信用パルサ１２はトリ
ガ発生器１３に接続されており、このトリガ発生器１３
はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６に
接続されている。従って、送信パルサ１２はコンピュー
タ１６によって指定されたタイミングで、送信用超音波
振動子アレー２３の中の指定された超音波振動子をドラ
イブすることができる。

【００４４】一方、受信用超音波振動子アレー２５は、
受信側信号ケーブル群１９を介して受信用スイッチ・ユ
ニット７に接続されている。受信用スイッチ・ユニット
７は受信用チャネル・セレクタ１０および受信器８に接
続されている。受信用チャネル・セレクタ１０はＩ／Ｏ
バス・ライン１８を介してコンピュータ１６に接続され
ているので、受信用チャネル・セレクタ１０、受信用ス
イッチ・ユニット７を用いて、コンピュータ１６の指令
によって、受信用超音波振動子アレー２５の中の特定の
超音波振動子だけを選択して、受信器８と接続できる。
受信器８はＡ／Ｄ変換器９に接続されており、このＡ／
Ｄ変換器９はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュ
ータ１６に接続されている。従って、受信器８はコンピ
ュータ１６によって指定された、受信用超音波振動子ア
レー２３の中の特定の超音波振動子の受信波形を受信す
ることができる。

【００４５】尚、ノギス１は、被測定物である臓器の原
形を維持するように挟む。これにより、臓器は損傷する
ことなく、また臓器の病巣部位を変形させることなく、
良好な超音波診断を行うことができる。

【００４６】本実施例の術中計測用超音波探触子を用い
た生体組織の音響特性の術中超音波計測用超音波探触子
を備えた超音波診断装置について説明する。まず、図５
は、実施例２による臓器内音速分布像表示のフロー・チ
ャートである。

【００４７】ディジタル表示方式ノギス１の向かい合う
１対の距離計測チップに各々の配列方向が等しくなるよ
うに装着された２つの１次元配列型超音波探触子のうち
の一方の送信用の１次元配列型超音波探触子の中から任
意の一つの超音波振動子または超音波振動子群を選択す
る。また、送信用の超音波振動子または超音波振動子群
と正対した位置に配設された受信用の超音波振動子また
は超音波振動子群を選択する（Ｓ１０１）。次に、図１
のトリガ発生器１３から測定開始のためのトリガ信号を
発生される（Ｓ１０２）。図１のディジタル式距離計測
部２によって、被測定物である臓器の厚さ（ｄ）を測定
し、この臓器の厚さ（ｄ）のデータはコンピュータ１６
に送られる（Ｓ１０３）。次に、上記選択した送信用の
超音波振動子または超音波振動子群と、受信用の超音波
振動子または超音波振動子群とを励起させる（Ｓ１０
４）。受信用の超音波振動子等から送られる受信パルス
の立ち上げ時間（ｔ）を受信器８等を介してコンピュー
タ１６に送る（Ｓ１０５）。ここで、受信パルスの立ち
上げ時間（ｔ）は、送信用の超音波振動子または超音波
振動子群から送波された超音波が受信用の超音波振動子
又は超音波振動子群に受信されるまでの超音波伝搬時間
である。

【００４８】次に、コンピュータ１６において、その送
受信用の超音波振動子又は超音波振動子群の対で得られ
た受信パルスの立ち上げ時間（ｔ）と、臓器の厚さ
（ｄ）とから組織の音速Ｖが計算される（Ｓ１０６）。
順次送信用の超音波振動子または超音波振動子群、受信
用の超音波振動子または超音波振動子群を切り替えて、
上記ステップ１０１（Ｓ１０１）からステップ１０６
（Ｓ１０６）を繰り返し、使用した対が最後のものかど
うか判定（Ｓ１０７）する。そして、最後ではない場
合、更に新たな送受信用の超音波振動子又は超音波振動
子群を選択して上記同様に組織の音速を測定する。一
方、最後の場合には、臓器の音速分布を超音波診断装置
のモニタ（図２に示す）に表示する（Ｓ１０８）。

【００４９】従って、使用する送波用超音波振動子等と
受波用超音波振動子等を切り替えることによって、被測
定物である臓器等の生体組織の音速分布を高速に計測可
能とすることができる。

【００５０】また、図６は、本実施例による臓器内減衰
定数分布像表示のフロー・チャートである。

【００５１】ディジタル表示方式ノギス１の向かい合う
１対の距離計測チップに各々の配列方向が等しくなるよ
うに装着された２つの１次元配列型超音波探触子のうち
の一方の送信用の１次元配列型超音波探触子の中から任
意の一つの超音波振動子または超音波振動子群を選択す
る。また、送信用の超音波振動子または超音波振動子群
と正対した位置に配設された受信用の超音波振動子また
は超音波振動子群を選択する（Ｓ２０１）。次に、図１
のトリガ発生器１３から測定開始のためのトリガ信号を
発生される（Ｓ２０２）。図１のディジタル式距離計測
部２によって、被測定物である臓器の厚さ（ｄ）を測定
し、この臓器の厚さ（ｄ）のデータはコンピュータ１６
に送られる（Ｓ２０３）。次に、上記選択した送信用の
超音波振動子または超音波振動子群と、受信用の超音波
振動子または超音波振動子群とを励起させる（Ｓ２０
４）。受信用の超音波振動子等から送られるパルス波形
ｐt(t)を受信器８等を介してコンピュータ１６に送る
（Ｓ２０５）。ここで、パルス波形ｐt(t)とは、送信用
の超音波振動子又は超音波振動子群から放射された超音
波が、被測定物である生体組織中を伝搬して、送信用の
超音波振動子等と正対した位置に存在する受信用の超音
波振動子又は超音波振動子群に到達した時の受信波形の
ピーク振幅値をいう。

【００５２】次に、参照用受信超音波パルス波形ｐref
(t)をコンピュータ１６に読み込ませる（Ｓ２０６）。
尚、参照用受信超音波パルス波形ｐref(t)は、予め正常
な臓器等の参照用受信超音波パルス波形を用いて測定さ
れた波形である。

【００５３】次で、パルス波形ｐt(t)を高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）を行いＰt(ω）を求め（Ｓ２０７）、また
参照用受信超音波パルス波形ｐref(t)も高速フーリエ変
換を行いＰref(ω）を求める（Ｓ２０８）。そして、Ｐ
t(ω）とＰref(ω）を用いて、減速定数α(f) を求める
（Ｓ２０９）。順次送信用の超音波振動子または超音波
振動子群、受信用の超音波振動子または超音波振動子群
を切り替えて、上記ステップ２０１（Ｓ２０１）からス
テップ２０９（Ｓ２０９）を繰り返し、使用した対が最
後のものかどうか判定（Ｓ２１０）する。そして、最後
ではない場合、更に新たな送受信用の超音波振動子又は
超音波振動子群を選択して上記同様に組織の減速定数を
求める。一方、最後の場合には、臓器の減速定数分布を
超音波診断装置のモニタ（図２に示す）に表示する（Ｓ
２１１）。

【００５４】尚、上記フローでは、超音波放射時毎に事
前に臓器の厚みを測定しているが、臓器全体の超音波測
定時に一度厚みを測定するのみでもよい。

【００５５】図７には、上記音速測定の際の各部のタイ
ミング・チャートの一例が示されている。

【００５６】実施例３．図８及び図９には、本発明の他
の実施例で使用する２次元振動子アレーの代表的例が示
されている。

【００５７】本実施例は、ディジタル表示方式ノギス１
の向かい合う１対の距離計測用チップに装着する送信用
および受信用の超音波振動子アレーとして、２次元配列
型超音波探触子を用いる以外は、全く実施例２と同様で
ある。

【００５８】但し、２次元配列超音波探触子を用いるこ
とで、検査対象としている臓器の音速または減衰定数の
２次元的な分布を高速でかつ、高精度に計測できるよう
になる。つまり、臓器の音速画像および減衰定数画像と
いう、これまで可能性は指摘されながらも実現されてい
なかった新しい超音波診断画像を表示することができ
る。

【００５９】図８には、２次元配列型超音波探触子の構
成図の一例が示されいてる。図８（ａ）には、２次元配
列型超音波探触子の振動子電極パターンが示されてお
り、また図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、背板上に配
設した圧電セラミックスや高分子圧電膜を使用した超音
波振動子を２次元的に分割したもので、音響的クロスト
ークによる画像への悪影響を回避するという点では、最
も優れた構造である。一方、図９の構成では、振動子自
体は分割せずに１枚の振動子の上下面に、互いに方向が
直交するように短冊状の電極を印刷、スパッタまたは蒸
着等によって形成した。図９（ａ）に示す使用するＧＮ
Ｄ側電極Ｇｍと、図９（ｄ）に示すＨＯＴ側電極Ｈｎと
の組み合わせをコンピュータの指令によって変化させる
ことで、振動子内のアクティブな領域をスキャンニング
できる。本構成の場合の、選択されたＧＮＤ側電極およ
びＨＯＴ側電極と振動子内のアクティブ領域の関係を図
１０に示す。図９の構成の２次元配列型超音波探触子
は、図８に示す２次元配列型超音波探触子の構成に比
べ、音響的クロストークの悪影響を受け易いが、振動子
からのリード線の引き出しが容易で製作コストを小さく
できる。

【００６０】実施例４．図１１は、本発明の一実施例を
示した単一の超音波振動子と反射体を用いた術中計測用
超音波探触子の構成図である。

【００６１】図１１に示すように、ディジタル表示方式
ノギス３１（以下「ノギス３１」と略す）には、ディジ
タル式距離計測部２が設けられている。ノギス３１の向
かい合う１対の距離計測チップの一端には、送信・受信
兼用超音波振動子３３（以下「超音波振動子３３」と略
す）が配設され、他方には、超音波反射体３５が配設さ
れいている。この超音波反射体３５は、超音波振動子３
３から送信されて検査対象となる生体組織または臓器内
を伝搬してきた超音波を反射させる機能を有している。
更に、超音波振動子３３の背面側には、背板３４が当接
され、この背板３４は、超音波振動子３３を支えるとと
もに超音波振動子３３の背面側からの不要反射波を吸収
する機能を有している。

【００６２】ここで、超音波振動子３３としては、ＰＺ
ＴおよびＰＶＤＦあるいは、水晶振動子、チタン酸鉛振
動子、Ｐ（ＶＤＦ＋ＴｒＦＥ）の共重合体等すべての圧
電性を有する振動子を用いることができる。

【００６３】ディジタル式距離計測部２は、Ａ／Ｄ変換
器１５に接続されており、Ａ／Ｄ変換器１５の出力はＩ
／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６に接続
されている。これによって、超音波振動子３３と超音波
反射体３５の間に挟んだ被測定物である臓器の厚さをコ
ンピュータに入力できる。

【００６４】超音波振動子３３は、信号ケーブルを介し
て送信用パルサ１２と接続されている。送信用パルサ１
２はトリガ発生器３１３に接続されており、このトリガ
発生器１３はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュ
ータ１６に接続されている。従って、送信パルサ１２は
コンピュータ１６によって指定されたタイミングで、超
音波振動子３３をドライブすることができる。

【００６５】また、超音波振動子３３は、受信信号ケー
ブルを介して受信器８とも接続されている。受信器８は
Ａ／Ｄ変換器９に接続されており、このＡ／Ｄ変換器９
はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６に
接続されている。従って、受信器８は超音波振動子３３
で送信されて、検査対象となっている生体組織内を伝搬
して超音波反射体３５で反射されて、再び生体組織内を
伝搬して、超音波振動子３３に到達した受信波形を受信
することができる。

【００６６】本実施例の術中計測用超音波探触子は、こ
のような構成を有するので、超音波振動子３３から放射
されて、被測定物である生体組織中を伝搬して、前記超
音波振動子と正対した位置に存在する超音波反射体３５
で反射され再び生体組織中を伝搬して超音波振動子３３
に到達するまでの超音波伝搬時間と、距離計測部２を用
いて計測した被測定物である生体組織の厚さと、から該
被測定物の生体組織の音速を高速に計測可能とすること
ができる。

【００６７】また、超音波振動子３３から放射されて、
被測定物である生体組織中を伝搬して、超音波振動子３
３と正対した位置に存在する超音波反射体３５で反射さ
れ、再び生体組織内を伝搬して超音波振動子３３に到達
した時の受信波形のピーク振幅値と、ディジタル式距離
計測部２を用いて計測した被測定物である生体組織の厚
さと、から該測定対象の生体組織の減衰定数を高速に計
測可能とすることができる。

【００６８】実施例５．図１２は、本発明の一実施例を
示したアレー型の超音波振動子と反射体を用いた術中計
測用超音波探触子の構成図である。

【００６９】図１２に示すように、ディジタル表示方式
ノギス４１（以下「ノギス４１」と略す）には、ディジ
タル式距離計測部２が設けられている。ノギス４１の向
かい合う１対の距離計測チップの一方には、送受信兼用
の超音波振動子アレー４３が配設され、他方には、超音
波反射体４５が配設されている。この超音波反射体４５
は、超音波振動子アレー４３から送信されて検査対象と
なる生体組織または臓器内を伝搬してきた超音波を反射
させる機能を有している。そして、超音波振動子アレー
４３の背面側には、背板４４が当接され、この背板４４
は、超音波振動子アレー４３を支えるとともに超音波振
動子アレー４３の背面側からの不要反射波を吸収する機
能を有している。

【００７０】ここで、超音波振動子アレー４３の具体的
構造例は、上述した図３及び図４に示す代表的な２種類
の１次元リニア・振動子アレー等であるので、説明を省
略する。

【００７１】また、ディジタル式距離計測部２は、Ａ／
Ｄ変換器１５に接続されており、Ａ／Ｄ変換器１５の出
力はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６
に接続されている。これによって超音波振動子アレー４
３と超音波反射体４５の間に挟んだ被測定物である臓器
の厚さをコンピュータ１６に入力できる。

【００７２】また、超音波振動子アレー４３は、信号ケ
ーブル群４０を介してスイッチ・ユニット４２に接続さ
れている。スイッチ・ユニット４２はチャネル・セレク
タ５４および送信用パルサ５２に接続されている。チャ
ネル・セレクタ５４はＩ／Ｏバス・ライン１８を介して
コンピュータ１６に接続されているので、チャネル・セ
レクタ５４、スイッチ・ユニット４２を用いて、コンピ
ュータ１６の指令によって、超音波振動子アレー４３の
中の特定の超音波振動子だけを選択して、送信用パルサ
５２と接続できる。送信用パルサ５２はトリガ発生器１
３に接続されており、このトリガ発生器１３はＩ／Ｏバ
ス・ライン１８を介してコンピュータ１６に接続されて
いる。従って、送信用パルサ５２はコンピュータ１６に
よって指定されたタイミングで、超音波振動子アレー４
３の中の指定された超音波振動子ををドライブすること
ができる。

【００７３】また、超音波振動子アレー４３は、信号ケ
ーブル群４０およびスイッチ・ユニット４２を介して受
信器４８にも接続されている。チャネル・セレクタ５４
はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュータ１６に
接続されているので、チャネル・セレクタ５４、スイッ
チ・ユニット４２を用いて、コンピュータ１６の指令に
よって、超音波振動子アレー４３の中の特定の超音波振
動子だけを選択して、受信器４８と接続できる。受信器
４８はＡ／Ｄ変換器４９に接続されており、このＡ／Ｄ
変換器４９はＩ／Ｏバス・ライン１８を介してコンピュ
ータ１６に接続されている。従って、受信器４８はコン
ピュータ１６によって指定された、超音波振動子アレー
４３の中の特定の超音波振動子の受信波形を受信するこ
とができる。

【００７４】本発明の術中計測用超音波探触子を用いた
生体組織の音響特性の術中超音波計測用超音波探触子を
備えた超音波診断装置について説明する。まず図１３
は、本実施例による臓器内音速分布像表示のフロー・チ
ャートである。

【００７５】ディジタル表示方式ノギス４１の向かい合
う１対の距離計測チップの一方に装着された送受信用の
１次元配列型超音波探触子、即ち送受信用の超音波振動
子アレー４３の中から任意の一つの超音波振動子または
超音波振動子群を選択する（Ｓ３０１）。次に、図１２
のトリガ発生器１３から測定開始のためのトリガ信号を
発生される（Ｓ３０２）。図１１のディジタル式距離計
測部２によって、被測定物である臓器の厚さ（ｄ）を測
定し、この臓器の厚さ（ｄ）のデータはコンピュータ１
６に送られる（Ｓ３０３）。次に、上記選択した送受信
用の超音波振動子または超音波振動子群を励起させる
（Ｓ３０４）。超音波振動子等から送られる受信パルス
の立ち上げ時間（ｔ）を受信器４８等を介してコンピュ
ータ１６に送る（Ｓ３０５）。ここで、受信パルスの立
ち上げ時間（ｔ）とは、超音波振動子アレー４３の指定
された任意の一つの超音波振動子又は超音波振動子群か
ら送波された超音波が、被測定物中を伝搬して、超音波
振動子又は超音波振動子群と正対する反射体４５で反射
され再び超音波振動子又は超音波振動子群に到達するま
での超音波伝搬時間をいう。

【００７６】次に、コンピュータ１６において、その超
音波振動子又は超音波振動子群で得られた受信パルスの
立ち上げ時間（ｔ）と、臓器の厚さ（ｄ）とから組織の
音速Ｖが計算される（Ｓ３０６）。尚、超音波の反射を
測定しているので、Ｖ＝２ｄ／（ｔ−τ）となる。更
に、順次超音波振動子アレー４３の超音波振動子または
超音波振動子群を切り替えて、上記ステップ３０１（Ｓ
３０１）からステップ３０６（Ｓ３０６）を繰り返し、
使用した超音波振動子等が最後のものかどうか判定（Ｓ
３０７）する。そして、最後ではない場合、更に新たな
超音波振動子アレー４３の超音波振動子又は超音波振動
子群を選択して上記同様に組織の音速を測定する。一
方、最後の場合には、臓器の音速分布を超音波診断装置
のモニタ（図１２に示す）に表示する（Ｓ３０８）。

【００７７】従って、本実施例は、実施例２に比べ安価
に、使用する超音波振動子アレーの超音波振動子等を切
り替えることによって、被測定物である臓器等の生体組
織の音速分布を高速に計測可能とすることができる。

【００７８】また、図１４は、本実施例による臓器内減
衰定数分布像表示のフロー・チャートである。

【００７９】図１２のディジタル式距離計測部２によっ
て、被測定物である臓器の厚さ（ｄ）を測定し、この臓
器の厚さ（ｄ）のデータはコンピュータ１６に送られる
（Ｓ４０１）。次に、ディジタル表示方式ノギス４１の
向かい合う１対の距離計測チップの一方に装着された１
次元配列型超音波探触子、即ち送受信用の超音波振動子
アレー４３の中から任意の一つの超音波振動子または超
音波振動子群を選択する（Ｓ４０２）。次に、図１２の
トリガ発生器１３から測定開始のためのトリガ信号を発
生される（Ｓ４０３）。次に、上記選択した送受信用の
超音波振動子または超音波振動子群を励起させる（Ｓ４
０４）。受信用の超音波振動子等から送られるパルス波
形ｐt(t)を受信器４８等を介してコンピュータ１６に送
る（Ｓ４０５）。ここで、パルス波形ｐt(t)は、超音波
振動子アレー４３の指定された任意の一つの超音波振動
子又は超音波振動子群から送波された超音波が、被測定
物中を伝搬して、超音波振動子又は超音波振動子群と正
対する反射体４５で反射され再び超音波振動子又は超音
波振動子群に到達した時の受信波形のピーク振幅値であ
る。

【００８０】次に、参照用受信超音波パルス波形ｐref
(t)をコンピュータ１６に読み込ませる（Ｓ４０６）。
尚、参照用受信超音波パルス波形ｐref(t)は、予め正常
な臓器等の参照用受信超音波パルス波形を用いて測定さ
れた波形である。

【００８１】次で、パルス波形ｐt(t)を高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）を行いＰt(ω）を求め（Ｓ４０７）、また
参照用受信超音波パルス波形ｐref(t)も高速フーリエ変
換を行いＰref(ω）を求める（Ｓ４０８）。そして、Ｐ
t(ω）とＰref(ω）を用いて、減速定数α(f) を求める
（Ｓ４０９）。順次超音波振動子アレー４３の超音波振
動子または超音波振動子群を切り替えて、上記ステップ
４０１（Ｓ４０１）からステップ４０９（Ｓ４０９）を
繰り返し、使用した超音波振動子等が最後のものかどう
か判定（Ｓ４１０）する。そして、最後ではない場合、
更に新たな超音波振動子又は超音波振動子群を選択して
上記同様に組織の減速定数を求める。一方、最後の場合
には、臓器の減速定数分布を超音波診断装置のモニタ
（図１２に示す）に表示する（Ｓ４１１）。

【００８２】従って、本実施例によれば、実施例２に示
した生体組織の音響特性の術中超音波計測用超音波探触
子を備えた超音波診断装置に比べ、安価に前記生体組織
の音速分布及び減衰定数分布を高速に計測可能とするこ
とができる。

【００８３】図１５には、上記音響測定の際の各部のタ
イミング・チャートの一例が示されている。

【００８４】実施例６．本実施例は、ディジタル表示方
式ノギスの向かい合う１対の距離計測用チップの一方に
装着する超音波振動子アレーとして、２次元配列型超音
波探触子を用いる以外は、全く実施例５と同様である。
図８及び図９には、本発明の他の実施例で使用する２次
元振動子アレーの代表的例が示されているが、上述した
ので、ここでは省略する。

【００８５】但し、２次元配列超音波探触子を用いるこ
とで、検査対象としている臓器の音速または減衰定数の
２次元的な分布を高速でかつ、高精度に計測できるよう
になる。つまり、臓器の音速画像および減衰定数画像と
いう、これまで可能性は指摘されながらも実現されてい
なかった新しい超音波診断画像を表示することができ
る。

【００８６】実施例７．ここでは、図１２に示した実施
例５及び実施例６と同じシステムを用いて、検査対象と
する生体組織中の超音波に対する散乱係数または後方散
乱断面積の分布を高速に計測可能とする実施例を、図１
６及び図１７のフロー・チャートおよび図１８のタイミ
ングチャートを用いて説明する。尚、図１６と図１７
は、及びによって連続しているフロー・チャートで
ある。

【００８７】図１２に示す術中用超音波探触子におい
て、まず、図１２のディジタル式距離計測部２によっ
て、被測定物である臓器の厚さ（ｄ）を測定し、この臓
器の厚さ（ｄ）のデータはコンピュータ１６に送られる
（Ｓ５０１）。予め設定されている散乱係数データ測定
の対象とする深さ及び測定窓の長さを入力する（Ｓ５０
２、Ｓ５０３）。次に、ディジタル表示方式ノギス４１
の向かい合う１対の距離計測チップの一方に装着された
１次元配列型超音波探触子、即ち送受信用の超音波振動
子アレー４３の中から任意の一つの超音波振動子または
超音波振動子群を選択する（Ｓ５０４）。次に、図１２
のトリガ発生器１３から測定開始のためのトリガ信号を
発生される（Ｓ５０５）。次に、上記選択した送受信用
の超音波振動子または超音波振動子群を励起させる（Ｓ
５０６）。超音波反射体４５の反射面から受信超音波パ
ルスの立ち上げ時間（ｔ）を受信器４８等を介してコン
ピュータ１６に送る（Ｓ５０７）。次に、コンピュータ
１６において、その超音波振動子又は超音波振動子群で
得られた受信パルスの立ち上げ時間（ｔ）と、臓器の厚
さ（ｄ）とから組織の音速Ｖが計算される（Ｓ５０
８）。

【００８８】更に、超音波反射体４５の反射面から受信
超音波パルス波形ｐt(t)を受信器４８等を介してコンピ
ュータ１６に送る（Ｓ５０９）。ここで、１次元または
２次元配列型超音波探触子の指定された任意の超音波振
動子または超音波振動子群から放射されて測定対象とし
ている生体組織中を伝搬して該生体組織中の各部で散乱
された後方散乱波の時系列信号を同一の前記超音波探触
子で採取する。また、参照用受信超音波パルス波形ｐre
f(t)をコンピュータ１６に読み込ませる（Ｓ５１０）。

【００８９】次で、パルス波形ｐt(t)を高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）を行いＰt(ω）を求め（Ｓ５１１）、また
参照用受信超音波パルス波形ｐref(t)も高速フーリエ変
換を行いＰref(ω）を求める（Ｓ５１２）。そして、Ｐ
t(ω）とＰref(ω）を用いて、減速定数α(f) を求める
（Ｓ５１３）。

【００９０】更に、散乱データ取り込み用ゲートの立ち
上がり時間（ｔ_g）及び散乱データ取り込み用ゲートの
幅（ｔ_w）を計算する（Ｓ５１４、Ｓ５１５）。次に、
ゲート範囲内の散乱波形ｓ(t) を抽出する（Ｓ５１
６）。なお、散乱波形ｓ(t) は、コンピュータおよび散
乱波データ計測用サンプルゲート信号によって指定され
た関心領域（診断対象領域）に対応する部分のみを抽出
した信号である。次いで、散乱波形ｓ(t) を高速フーリ
エ変換を行い、周波数スペクトラム・データＳ（ω）を
求める（Ｓ５１７）。更に、探触子の特性の影響や生体
組織中の減衰特定の影響を除去して散乱特性データを得
る（Ｓ５１８、Ｓ５１９）。順次超音波振動子アレー４
３の超音波振動子または超音波振動子群をそれぞれ切り
替えて、上記ステップ５０１（Ｓ５０１）からステップ
５１９（Ｓ５１９）を繰り返し、使用した超音波振動子
等が最後のものかどうか判定（Ｓ５２０）する。そし
て、最後ではない場合、更に新たな超音波振動子又は超
音波振動子群を選択して上記同様に組織の減速定数を求
める。一方、最後の場合には、臓器の後方散乱係数画像
又は後方散乱断面積画像を超音波診断装置のモニタ（図
１２に示す）に表示する（Ｓ５２１）。

【００９１】従って、使用する超音波振動子等を切り替
えることによって、生体組織の後方散乱係数分布（また
は後方散乱係数画像）または後方散乱断面積分布（また
は後方散乱断面積画像）を高速に計測可能とすることが
できる。

【００９２】図１８には、本実施例を実現するための、
各部のタイミング・チャートが示されている。

【００９３】なお、上記では超音波探触子として、超音
波振動子が１次元または２次元に配列された超音波探触
子を使用したが、図１１に示すように単体の超音波振動
子を用いて、手術中に特定の部位の後方散乱係数または
後方散乱断面積を高速に計測する方法も本発明の範囲に
入ることはいうまでもない。

【００９４】実施例８．図１９および図２０には、本発
明の他の術中計測用超音波探触子の構成図を示されてい
る。図１９に示す術中用超音波探触子は、１次元又は２
次元配列型の送信用および受信用の２個の超音波探触子
６３、６５が、それぞれ腹腔鏡下手術時のトラカールに
挿入可能な外径の細い２本の円筒状軸体の先端部近傍に
互いに対向して設置可能なように装着されている。ま
た、２本の細い円筒状軸体の先端部近傍に設けられた送
信用超音波探触子６３の送波面と受信用超音波探触子６
５の受波面が正確に対向するように容易に位置決め可能
なように、２本の軸体をプローブ位置決め機構６０、例
えばマニピュレータに装着する。ここで、プローブ位置
決め機構６０は、プローブ位置検出及びコントロール装
置６１によって所望の位置決めが成される。尚、その他
の機構は、図２に示す実施例２に説明したので、ここで
は省略する。

【００９５】図２０に示す術中用超音波探触子は、１次
元又は２次元配列型の送受信用の超音波振動子７３と超
音波反射体７５が、それぞれ腹腔鏡下手術時のトラカー
ルに挿入可能な外径の細い２本の円筒状軸体の先端部近
傍に互いに対向して設置可能なように装着されている。
また、２本の細い円筒状軸体の先端部近傍に設けられた
送受信用超音波振動子７３の送波面と超音波反射体７５
の反射面とが正確に対向するように容易に位置決め可能
なように、２本の軸体をプローブ位置決め機構６０、例
えばマニピュレータに装着する。ここで、プローブ位置
決め機構６０は、プローブ位置検出及びコントロール装
置６１によって所望の位置決めが成される。尚、その他
の機構は、図１２に示す実施例５に説明したので、ここ
では省略する。

【００９６】以上の構成によれば、図１９及び図２０の
術中超音波探触子は、上述したいずれの術中計測方法も
採用できるので、開腹手術を必要とせず、腹腔鏡下手術
中に容易にかつ高精度に生体組織の音速、減衰定数、後
方散乱断面積等の音響データを計測することができる。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る生体組織の
音響特性の術中超音波計測用超音波探触子を備えた超音
波診断装置及び術中計測用超音波探触子によれば、特
に、距離計測器の向かい合う２つの計測チップ部に、各
々の配列方向が等しくなるように装着された２つの１次
元または２次元配列型超音波探触子のうちの一方の送波
用の１次元配列型超音波探触子の中のスキャナ部によっ
て指定された任意の一つの超音波振動子または、超音波
振動子群から放射されて、測定対象としている生体組織
中を伝搬して、送波用の前記超音波振動子と正対した位
置に存在する受波用の超音波振動子に到達するまでの超
音波伝搬時間と、距離測定部を用いて計測した測定対象
としている生体組織の厚さから該測定対象の生体組織の
音速を計測し、スキャナによって使用する送波用超音波
振動子と受波用振動子を切り替えることによって、前記
生体組織の音速分布を高速に計測する事が可能となる。

【００９８】また、距離計測器の向かい合う２つの計測
チップ部に、各々の配列方向が等しくなるように装着さ
れた２つの１次元または２次元配列型の超音波探触子の
うちの一方の送波用の１次元または２次元配列型超音波
探触子の中のスキャナ部によって指定された任意の一つ
の超音波振動子または、超音波振動子群から放射され
て、測定対象としている生体組織中を伝搬して、送波用
の前記超音波振動子と正対した位置に存在する受波用の
超音波振動子に到達した時の受信波形のピーク振幅値
と、距離計測部を用いて計測した測定対象としている生
体組織の厚さから該測定対象の生体組織の減衰定数を計
測し、スキャナによって使用する送波用超音波振動子と
受波用振動子をそれぞれ切り替えていくことによって、
前記生体組織の減衰定数分布を高速に計測することが可
能となる。

【００９９】また、ノギスやマイクロメータ等の距離計
測器の測定チップ部に超音波振動子を配設した術中計測
用超音波探触子において、距離計測器の向かい合う２つ
の計測チップ部の一方に単体、１次元または、２次元の
配列型の超音波探触子を装着し、他方の計測チップ部に
反射体を装着した術中計測用超音波探触子を発明したこ
とにより、使用する超音波探触子を１個にしたので前記
より安価な術中超音波探触子を実現できる。またこれに
より、手術中の短時間の間に目的とする臓器の後方散乱
係数データまたは後方散乱断面積データを高精度に計測
できるようになる。

【０１００】さらに、送信用および受信用の２個の超音
波探触子または１個の送受信兼用の超音波探触子と超音
波反射体をそれぞれ腹腔鏡下手術時のトラカールに挿入
可能な外径の細い２本の円筒状軸体の先端部近傍に互い
に対向して設置可能なように装着し、２本の円筒状軸体
の先端部近傍に設けられた送信用超音波探触子の送波面
と受信用超音波探触子の受波面、または送受信兼用超音
波探触子の送受波面と超音波反射体の反射面が正確に対
向するように容易に位置決め可能なように、前記２本の
軸体をマニピュレータに装着した術中超音波探触子を発
明したことにより、開腹手術を必要とせず、腹腔鏡下手
術中に容易にかつ高精度に生体組織の音響データを計測
できるようになった。

【０１０１】以上より、本発明によれば、正常な臓器等
と被測定物である臓器との音速や減衰定数を比較するこ
とによって、病巣部位を特定すると共に、その組織の固
さや形状を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示した単一超音波振動子
を用いた術中計測用超音波探触子の構成図である。

【図２】 本発明の一実施例を示したアレー型超音波振
動子を用いた術中計測用超音波探触子の構成図である。

【図３】 本発明に用いる１次元リニア・振動子アレー
の１次元配列型超音波探触子の一例を示す図である。

【図４】 本発明に用いる１次元リニア・振動子アレー
の１次元配列型超音波探触子の他の例を示す図である。

【図５】 本発明の術中用超音波探触子の実施例２によ
る臓器内音速分布像表示のフロー・チャートである。

【図６】 本発明の術中用超音波探触子の実施例２によ
る臓器内減衰定数分布像表示のフロー・チャートであ
る。

【図７】 本発明の術中用超音波探触子の実施例２にお
ける音速測定の際の各部のタイミング・チャートの一例
を示す図である。

【図８】 本発明に用いる２次元リニア・振動子アレー
の２次元配列型超音波探触子の一例を示す図である。

【図９】 本発明に用いる２次元リニア・振動子アレー
の２次元配列型超音波探触子の他の例を示す図である。

【図１０】 図９に示す２次元リニア・振動子アレーの
ＧＮＤ側電極およびＨＯＴ側電極と振動子内のアクティ
ブ領域の関係を示す図である。

【図１１】 本発明の一実施例を示した単一の超音波振
動子と反射体を用いた術中計測用超音波探触子の構成図
である。

【図１２】 本発明の一実施例を示したアレー型の超音
波振動子と反射体を用いた術中計測用超音波探触子の構
成図である。

【図１３】 本発明の術中用超音波探触子の実施例５に
よる臓器内音速分布像表示のフロー・チャートである。

【図１４】 本発明の術中用超音波探触子の実施例５に
よる臓器内減衰定数分布像表示のフロー・チャートであ
る。

【図１５】 本発明の術中用超音波探触子の実施例５に
おける音速測定の際の各部のタイミング・チャートの一
例を示す図である。

【図１６】 本発明に生体組織中の超音波に対する散乱
係数または後方散乱断面積の分布を計測する方法を説明
するフロー・チャートである。

【図１７】 本発明に生体組織中の超音波に対する散乱
係数または後方散乱断面積の分布を計測する方法を説明
するフロー・チャートである。

【図１８】 本発明の術中用超音波探触子の実施例７に
おける音速測定の際の各部のタイミング・チャートの一
例を示す図である。

【図１９】 本発明の他の術中計測用超音波探触子の構
成図である。

【図２０】 本発明の他の術中計測用超音波探触子の構
成図である。

【符号の説明】

１ ディジタル表示式ノギス、２ ディジタル式距離計
測部、７ 受信用スイッチ・ユニット、８ 受信器、９
Ａ／Ｄ変換器、１０ 受信用チャネルセレクタ、１１
送信用スイッチ・ユニット、１２ 送信用パルス、１
３ トリガ発生器、１４ 送信用チャネル・セレクタ、
１５ Ａ／Ｄ変換器、１６ コンピュータ、１８ Ｉ／
Ｏバス・ライン、１９ 受信側信号ケーブル群、２０
送信側信号ケーブル群、２３ 送信用超音波振動子アレ
ー、２５ 受信用超音波振動子アレー、２４、２６ 背
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−49834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−190853（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−309335（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−93409（ＪＰ，Ｕ) 特表 平１−503199（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を挟持してその寸法を測定する
   距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が配設
   された超音波探触子であって、 前記距離計測器の向かい合う１対の計測チップ部の一方
   に、超音波振動子又は超音波振動子配列型の超音波探触
   子が装着され、前記計測チップ部の他方には反射体が装
   着された超音波探触子と、 前記超音波探触子に電気的に接続された送受信機と、 前記送受信機に電気的に接続されたコンピュータと、を
   有し、 前記コンピュータは、前記超音波探触子の前記超音波振
   動子から送波された超音波が被測定物中を伝搬して該被
   測定物中の各部で散乱し、これにより得られた後方散乱
   波の時系列信号を同一の前記超音波探触子で受波し、更
   に前記後方散乱波の時系列信号の散乱波形を加工して、
   該被測定物中の指定された関心領域に対応する部分のみ
   を抽出した信号の周波数スペクトラム・データを求め、 前記超音波探触子の前記超音波振動子から送波された超
   音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波振動子と正
   対する前記反射体で反射され再び前記超音波振動子に到
   達するまでの超音波伝搬時間と、前記距離計測器を用い
   て計測した被測定物の厚さと、から該被測定物の音速を
   計算し、 前記超音波振動子から送波された超音波が、被測定物中
   を伝搬して、前記超音波振動子と正対する前記反射体で
   反射され再び前記超音波振動子に到達した時の受信波形
   のピーク振幅値と、前記距離計測器を用いて計測した被
   測定物の厚さと、から該被測定物の減衰定数を計算し、 前記周波数スペクトラム・データと、前記音速データ
   と、前記減衰定数データと、を用いて後方散乱係数又は
   後方散乱断面積を計測することを特徴とする生体組織の
   術中計測用超音波探触子を備えた超音波診断装置。
2. 【請求項２】 被測定物を挟持してその寸法を測定する
   距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が配設
   された超音波探触子であって、 前記距離計測器の向かい合う１対の計測チップ部の一方
   に、超音波振動子１次元配列型の超音波探触子が装着さ
   れ、前記計測チップ部の他方には反射体が装着された１
   次元配列超音波探触子と、 前記超音波探触子に電気的に接続された送受波機と、 前記送受波機に電気的に接続されたコンピュータと、を
   有し、 前記コンピュータは、前記超音波探触子の前記１次元配
   列型超音波探触子の指定された任意の超音波振動子又は
   超音波振動子群から送波された超音波が、被測定物中を
   伝搬して該被測定物中の各部で散乱し、これによって得
   られた後方散乱波の時系列信号を同一の前記超音波探触
   子又は超音波振動子群で受波し、更に前記後方散乱波の
   時系列信号の散乱波波形を加工して、該被測定物中の指
   定された関心領域に対応する部分のみを抽出した信号の
   周波数スペクトラム・データを求め、 前記１次元配列型超音波探触子の指定された任意の一つ
   の超音波振動子又は１群の超音波振動子群から送波され
   た超音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波振動子
   又は超音波振動子群と正対する前記反射体で反射され再
   び前記超音波振動子又は超音波振動子群に到達するまで
   の超音波伝搬時間と、前記距離計測器を用いて計測した
   被測定物の厚さと、から該被測定物の音速を計測し、前
   記超音波振動子又は超音波振動子群を逐次一つ又は１群
   ずつ切り替えることによって、前記被測定物の音速分布
   を計測し、 前記１次元配列型超音波探触子の指定された任意の一つ
   の超音波振動子又は１群の超音波振動子群から送波され
   た超音波が、被測定物中を伝搬して、前記超音波振動子
   又は超音波振動子群と正対する前記反射体で反射され再
   び前記超音波振動子又は超音波振動子群に到達した時の
   受信波形のピーク振幅値と、前記距離計測器を用いて計
   測した被測定物の厚さと、から該被測定物の減衰定数を
   計測し、前記超音波振動子又は超音波振動子群をそれぞ
   れ逐次一つ又は１群ずつ切り替えることによって、前記
   被測定物の減衰定数分布を計測し、 前記周波数スペクトラム・データと、前記音速分布と、
   前記減衰定数分布と、を用いて、前記被測定物の後方散
   乱係数分布または後方散乱断面積を計測することを特徴
   とする生体組織の術中計測用超音波探触子を備えた超音
   波診断装置。
3. 【請求項３】 被測定物を挟持してその寸法を測定する
   距離計測器の１対の測定チップ部に超音波振動子が配設
   された超音波探触子であって、 前記距離計測器の向かい合う１対の計測チップ部の一方
   に、超音波振動子２次元配列型の超音波探触子が装着さ
   れ、前記計測チップ部の他方には反射体が装着された２
   次元配列型超音波探触子と、 前記超音波探触子に電気的に接続された送受信機と、 前記送受信機に電気的に接続されたコンピュータと、を
   有し、 前記コンピュータは、前記２次元配列型超音波探触子の
   指定された任意の超音波振動子又は超音波振動子群から
   送波された超音波が、被測定物中を伝搬して該被測定物
   中の各部で散乱し、これによって得られた後方散乱波の
   時系列信号を同一の前記超音波振動子又は超音波振動子
   群で受波し、更に前記後方散乱波の時系列信号の散乱波
   波形を加工して、該被測定物中の指定された関心領域に
   対応する部分のみを抽出した信号の周波数スペクトラム
   ・データを求め、 前記２次元配列型超音波探触子の指定された任意の一つ
   の超音波振動子又は１群の超音波振動子群から送波され
   た超音波が、被測定物中を伝搬して、超音波振動子又は
   超音波振動子群に到達するまでの超音波伝搬時間と、前
   記距離計測器で計測した被測定物の厚さと、から該被測
   定物の音速を計測し、前記超音波振動子又は超音波振動
   子群をそれぞれ逐次一つ又は１群ずつ切り替えることに
   よって、前記被測定物の組織の２次元的な音速分布画像
   を生成し、 前記２次元配列型超音波探触子の指定された任意の一つ
   の超音波振動子又は１群の超音波振動子群から送波され
   た超音波が、被測定物中を伝搬して、超音波振動子又は
   超音波振動子群に到達する時の受信波形のピーク振幅値
   と、前記距離計測器で計測した被測定物の厚さと、から
   該被測定物の減衰定数を計測し、前記超音波振動子又は
   超音波振動子群をそれぞれ逐次一つ又は１群ずつ切り替
   えることによって、前記被測定物の組織の２次元的な減
   衰定数分布画像を生成し、 前記周波数スペクトラム・データと、前記２次元的な音
   速分布画像と、前記２次元的な減衰定数分布画像と、を
   用いて前記被測定物の２次元の後方散乱係数画像又は後
   方散乱断面積画像を得ることを特徴とする生体組織の術
   中計測用超音波探触子を備えた超音波診断装置。
4. 【請求項４】 送信用及び受信用の２個の超音波探触
   子、又は１個の送受信兼用の超音波探触子と超音波反射
   体を、それぞれ腹腔鏡下手術時のトラカールに挿入可能
   な外径の２本の円筒状軸体の先端部近傍に互いに対向可
   能に装着し、 ２本の円筒状軸体の先端部近傍に設けられた送信用超音
   波探触子の送波面と受信用超音波探触子の受波面、また
   は送受信兼用超音波探触子の送受波面と超音波反射体の
   反射面が正確に対向するように前記２本の軸体の他端が
   位置決め装置に装着され、 開腹手術を必要とせず、腹腔鏡下手術中に生体組織の音
   響データを計測することを特徴とする術中超音波探触
   子。