JP4813363B2 - 細いプローブを使用する経食道超音波 - Google Patents
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Description
深さ(cm)=0.077cm/μs×遅延(μs)
Δθ≒1.22λ/d
ただし、Δθは、ラジアン単位のビーム幅、λは、波長(トランスデューサの中心周波数に対応する)、dは、与えられた方向(方位角または仰角)の開口度を表す。 波長λ及び開口度dは、同じ単位(例えば、μm)で測定される。
ΔθAZ=1.22×λ/dAZ
及び
ΔθEL=1.22×λ/dEL
ただし、ΔθAZ及びΔθELは、それぞれ、方位角分解能及び仰角分解能であり(両方とも、ラジアンで測定)、dAZ及びdELは、それぞれ、方位角開口度及び仰角開口度である。 これらの成分は、以下のように面積と周波数の関数として全体の分解能に対し単一の方程式にまとめることができる。
ΔθOVERALL=1.5×λ2/(dAZ×dEL)
α≒0.5f×r
ただし、αは、dB単位の一方向減衰を表し、fは、MHz単位の中心周波数を表し、rは、cm単位の深さを表す。 したがって、一方向周波数依存減衰は、通常、約0.5dBMHz−1cm−1であり、典型的な往復周波数依存減衰は、通常、約1dBMHz−1cm−1である。
R=EBAND/ETOTAL
ただし、EBANDは、選択された周波数帯におけるパワーであり、ETOTALは、スペクトルの一部における総パワーであり、Rは、それら2つのパワーの比である。 フーリエ解析が使用される場合、与えられた帯域内のパワーは、その帯域内のフーリエ係数の振幅の平方の和に等しい。 このステップの「選択された周波数帯域(selected frequency bands)」は、比Rの変化が撮像される物質の差(例えば、血液対筋肉)に相関するように選択されるのが好ましい。 それとは別に、比Rの変化がS/N比の差に相関するように選択し、大きなRは信号と相関し、小さなRはスペックルまたは電気的雑音に相関するようにできる。 適宜、異なる「選択された周波数帯」を近いリターンと遠いリターンに対し使用することができる。 例えば、遠い構造物に対応する信号に対し、広い周波数帯を使用することができる。 つまり、帯域の選択は深さの関数になりうるということである。
t=r/ν=r/(0.77mm/μs)=1.30r[μs]
ただし、0.77mm/μsの倍率は、トランスデューサから散乱体に向かい、その後戻る往復を表す(組織内の音の速度は1.54mm/μsと仮定する)。
Δt=1/fc=1/(5MHz)=0.200μs
したがって、
Δr0=0.77mm/μs×0.200μs=0.154mmとなる。
ΔrMIN=0.77mm/μs×1/(4MHz)=0.77mm/μs×250μs=0.193mm
12 アコースティックバッキング
14 正面
22 上面像
24 正面切欠像
50 プローブ
52 コネクタ
54 ケーブル
56 ハンドル
58 トリガメカニズム
60 筐体
62 シャフト
64 遠位端
90 扇形ビーム
92 60°の扇形
100 患者
110 心臓
120 心筋
130 血液の領域
200 超音波システム
201 主処理ユニット
203 インターフェースボックス
205 ケーブル
210 モニタ
310 走査線
320 像平面
330 ボクセル
340 構成要素
500 代替2Dトランスデューサ
510 アクティブ要素
600 疎2Dトランスデューサ
610 列
611 「送信」要素
620 行
621 受信要素
630 要素
Claims (37)
- 超音波システムとともに使用する超音波プローブであって、
柔軟なシャフト及び遠位端を備える筐体と、
前記筐体の前記遠位端内に収納され、前記筐体の近位−遠位軸に関して横断方向に向けられた超音波トランスデューサと、
前記トランスデューサを前記超音波システムにより駆動できるようにするインターフェースと、を備え、
前記トランスデューサは、複数の要素であって、それぞれが少なくとも1つの隣接する当該要素に関して方位角方向に配置されてフェーズドアレイ超音波トランスデューサを形成するように積み重ねられ、それぞれが前記フェーズドアレイ超音波トランスデューサにおいて別個かつ独立して駆動され、その結果得られる当該トランスデューサが仰角方向に高さを方位角方向に幅を有する、複数の要素を有し、
前記トランスデューサの高さは、前記トランスデューサの幅の1.5倍以上であることを特徴とする超音波プローブ。 - 前記シャフトの外径は、7.5mm未満であり、前記遠位端の外径は、7.5mm未満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。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備えていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、36個のアクティブ要素を備えていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備え、前記複数の要素は、125〜128ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、24から48個までのアクティブ要素を備え、前記複数の要素は、100〜150ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 前記インターフェースは、前記プローブの前記近位端に配置されたコネクタ、及び前記トランスデューサを前記コネクタに動作可能なように接続する配線を備えていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 更に、前記遠位端の操作を可能にするハンドルを備えていることを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。
- 前記シャフトの外径は、6mm未満であり、前記遠位端の外径は、6mm未満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。
- 前記遠位端の外径は、5mm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。
- 前記トランスデューサの高さは、前記トランスデューサの幅の2倍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。
- 前記シャフトの外径は、7.5mm未満であり、前記遠位端の外径は、7.5mm未満であることを特徴とする請求項11に記載の超音波プローブ。
- 前記シャフトの外径は、6mm未満であり、前記遠位端の外径は、6mm未満であることを特徴とする請求項11に記載の超音波プローブ。
- 前記遠位端の外径は、5mmであることを特徴とする請求項11に記載の超音波プローブ。
- 超音波システムとともに使用する超音波プローブであって、
柔軟なシャフト及び遠位端を有する筐体であって、前記シャフトの外径は、7.5mm未満であり、前記遠位端の外径は、7.5mm未満である筐体と、
前記筐体の前記遠位端内に収納され、前記筐体の近位−遠位軸に関して横断方向に向けられた超音波トランスデューサと、
前記トランスデューサを前記超音波システムにより駆動できるようにするインターフェースと、を備え、
前記トランスデューサは、複数の要素であって、それぞれが少なくとも1つの隣接する当該要素に関して方位角方向に配置されてフェーズドアレイ超音波トランスデューサを形成するように積み重ねられ、それぞれが、前記フェーズドアレイ超音波トランスデューサにおいて別個かつ独立して駆動され、その結果得られる当該トランスデューサが仰角方向に高さを方位角方向に幅を有する、複数の要素を有し、
前記近位−遠位方向の前記トランスデューサのサイズは、少なくとも4mmであり、
前記トランスデューサの高さは、前記トランスデューサの幅の1.5倍以上であることを特徴とする超音波プローブ。 - 前記シャフトの外径は、6mm未満であり、前記遠位端の外径は、6mm未満であることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記遠位端の外径は、5mmであることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサの高さは、少なくとも6mmであることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記シャフトの外径は、6mm未満であり、前記遠位端の外径は、6mm未満であることを特徴とする請求項18に記載の超音波プローブ。
- 前記遠位端の外径は、5mmであることを特徴とする請求項18に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサの高さは、10mmであることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記シャフトの外径は、6mm未満であり、前記遠位端の外径は、6mm未満であることを特徴とする請求項21に記載の超音波プローブ。
- 前記遠位端の外径は、5mmであることを特徴とする請求項21に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備えていることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、36個のアクティブ要素を備えていることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備え、前記複数の要素は、125〜128ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられていることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記トランスデューサは、24から48個までのアクティブ要素を備え、前記複数の要素は、100〜150ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられていることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 前記インターフェースは、前記プローブの前記近位端に配置されたコネクタと、前記トランスデューサを前記コネクタに動作可能なように接続する配線と、を備えていることを特徴とする請求項15に記載の超音波プローブ。
- 更に、前記遠位端の操作を可能にするハンドルを備えていることを特徴とする請求項28に記載の超音波プローブ。
- 超音波トランスデューサであって、
それぞれ仰角方向に高さ、方位角方向に厚さを有する、複数の圧電素子を備え、
前記素子は、それぞれが少なくとも1つの隣接する当該要素に関して方位角方向に配置されてフェーズドアレイ超音波トランスデューサを形成するように積み重ねられ、それぞれが前記フェーズドアレイ超音波トランスデューサにおいて別個かつ独立して駆動され、その結果得られるトランスデューサは、前記仰角方向に高さを、前記方位角方向に幅を有し、
前記トランスデューサは、24から48個までの前記要素を備え、
前記素子は、100〜150ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられており、
前記トランスデューサの高さは、前記トランスデューサの幅の1.5倍以上であることを特徴とする超音波トランスデューサ。 - 前記トランスデューサの高さは、少なくとも4mmであることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサの高さは、少なくとも6mmであることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサの高さは、少なくとも8mmであることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサの高さは、10mmであることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサの高さは、前記トランスデューサの幅の2倍であることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備えていることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記トランスデューサは、32から40個までのアクティブ要素を備え、前記複数の要素は、125〜128ミクロンのピッチの間隔をあけて並べられていることを特徴とする請求項30に記載の超音波トランスデューサ。
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