JPH02168939A

JPH02168939A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH02168939A
Application number: JP63323581A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yano; 雅彦矢野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1990-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は・、超音波を用いてＢモード情報やドプラモー
ド情報等の診断情報を得てこれを表示に供する超音波診
断装置に関する。

（従来の技術）超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流速像を代表例とするドプラ効果を利用した生体
内の移動物体の移動に伴う機能情報等を用いて診断に供
するようにしている。

ここで、超音波の生体内に対する走査法について説明す
る。先ず、電子走査法について説明する。

リニア走査法は、複数の超音波振動子を並設してなるア
レイ型超音波探触子（プローブ）を用い、超音波振動子
の複数個を１単位とし、この１単位の超音波振動子につ
いて励振を行ない超音波ビームの送波を行う方法であり
、例えば、順次１振動子分づつピッチをずらしながら１
単位の素子の位置が順々に変わるようにして励振してゆ
くことにより、超音波ビームの送波点位置を電子的にず
らしてゆく走査である。そして、超音波ビームが集束す
るように、励振される超音波振動子は、ビームの中心部
に位置するものと側方に位置するものとでその励振のタ
イミングをずらし、これによって生ずる超音波振動子の
各発生音波の位相差を利用し反射される超音波を電子フ
ォーカスさせる。

そして、励振したのと同じ振動子により反射超音波を受
波して電気信号に変換して（ただし、送信と受信とでは
使用する振動子の数は同一とは限らない。）、各送受波
によるエコー情報を例えば断層像として形成し、ＴＶモ
ニタ等に画像表示する。

また、セクタ走査法は、励振される１単位の超音波振動
子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波ビーム１
パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励振タ
イミングを所望の方向に応じて変化させてゆくものであ
り、後の処理は基本的には上述したリニア走査と同じで
ある。

さらに、以上のようなリニア、セクタの電子走査の他に
、振動子（探触子）を走査機構に取付け、走査機構を運
動させることにより超音波走査を行う機械走査もある。

一方、映像法については、超音波送受信に伴う信号を超
音波ラスタとして合成して断層像（Ｂモード像）化する
Ｂモード法がある。

また、同一方向固定走査によるＭモード法がある。この
Ｍモード法による画像つまりＭモード像は、超音波送受
波部位の時間的変化を表わしたものであり、特に心臓の
如く動きのある臓器の診断には好適である。

さらに、超音波パルスドプラ法を代表例とする超音波ド
プラ（Ｄモード）法がある。このＤモード法は、超音波
が移動物体により反射されると、反射波の周波数が上記
移動物体の移動速度に比例して偏移する超音波ドプラ効
果を利用したものであって、血流の移動に伴う血流速に
関するデータや２次元像（Ｄモード像）を得るようにし
ている。

上述した走査法や映像法を実施することができる装置と
して、心臓等の循環器の形態と機能とを互いに関連付け
して診断できるように、Ｂ（又はＭ）モード像にＤモー
ド像を重畳して表示し、形態と機能とを同一画面にて把
握できるようにしたものがある。

このような装置では、ドプラ効果の原理の関係からセク
タ電子走査で行なわれることが多い。これは、ドプラ効
果の利用にあっては、血流の方向と超音波ビームのなす
角が非直交である必要があるためであり、この点でセク
タ走査法ローラビームを斜めに振るものであるから好適
、である。第１１図はセクタ走査でＢモード像とドプラ
像とを得る状況を示した図である。すなわち、セクタ走
査用アレイ型超音波探触子２を、被検体の体表４に当て
る。そして、超音波探触子２の全振動子を送受信に用い
、例えば図示矢印６の方向に超音波ビーム８の角度を変
えつつセクタ走査する。これにより図示２点鎖線で示す
セクタ走査領域１０におけるセクタ走査Ｂモード像が得
られる。Ｄモード法は前記セクタ走査領域１０の全域又
はその−部にて行なわれ、例えば体表４の下に存在する
血管１２内を流れる図示矢印１４で示す血流に関するＤ
モード像が得られる。

しかし乍、セクタ走査における走査域及びその表示画像
は扇形であって視野幅が狭いため、リニア走査による四
角形像や台形像等と比べると、画像観察がしずらいもの
である。このセクタ走査画像とリニア走査画像との比較
のために第１２図を示す。第１２図はリニア走査Ｂモー
ド像とドプラ像とを得る状況を示した図である。すなわ
ち、リニア走査用アレイ型超音波探触子１６を、被検体
の体表４に当てる。そして、超音波探触子１６の復数の
振動子を送受信に用い、例えば図示矢印１８の方向に超
音波ビーム２０をリニア走査する。

これにより図示２点鎖線で示すリニア走査領域２２にお
けるリニア走査Ｂモード像が得られる。

しかし、図示のように体表４と血管１２とが略平行であ
る例えば頚動脈に対してＤモード法を適用することはで
きても、測定は不可能である。これは、前述したように
、血流の方向と超音波ビームのなす角が非直交である必
要があるからである。

これを解消するべく、超音波探触子１６と体表４との間
に氷袋等を介在させる手段が考えられるが、送受信レー
トの高レート化が必要になり、これがため高速血流の検
出が不可能になったりする等の不具合があった。

そこで近時に至って、画像の観察が容易なリニア走査に
よるＢモード像を得るべく、少なくともドプラモードに
関し、血流の方向と超音波ビームのなす角が非直交とな
る振り角で斜めリニア走査を行う（これを以下において
斜向リニア走査と称し、通常のリニア走査を直角リニア
走査と称する。）ようにした超音波診断装置が提案され
ており、これを第１３図に示す。すなわち、斜向させた
超音波ビーム２４を例えば図示符号２６の方向にリニア
走査させるものであり、これにより図示２点鎖線で示す
リニア走査領域２８におけるリニア走査Ｂモード像（四
辺影画像）が得られる。しかも、斜向超音波ビーム２４
は、例えば頚動脈等の体表４と略平行の血管１２と非直
交であるので、血管１２内を流れる図示矢印１４で示す
血流に関するＤモード像が得られる。

次に、映像の特性に大きく影響を及ぼす超音波送受信に
おけるメインビーム及びグレーティングローブと、診断
の容易性に大きく影響を及ぼす視野幅との関係について
説明する。すなわち、アレイ型超音波探触子（リニア走
査用アレイ型超音波探触子）の振動子間隔ｄは、アレイ
型超音波探触子を用いて斜向リニア走査を行う場合であ
っても、第１４図に示すように、最大ビーム振り角でメ
インビームたる超音波ビーム３０を送信したときでもグ
レーティングローブ３２が発生しないような値に設定さ
れている。

一般に、グレーティングローブの発生する位置は次の式
で決まる。

ｄ　（ｓｉｎθ−５ｉｎθｏ）／ｍλ ただし、λは超音波の波長であり、音速（ｃ　）／周波
数（ｆｏ　）により決まる。　ｍｗｍ　１　、　２．　
３゜・・・、である。

この場合、グレーティングローブは、メインビームより
大きく離れた位置に出ることが好ましいので、振動子間
隔ｄはより小さくすることが必要になる。つまり、斜向
リニア走査で用いるアレイ型超音波探触子の振動子間隔
ｄは、直角リニア走査で用いるアレイ型超音波探触子の
それよりも小さくする必要がある。従って、同−振動子
数のアレイ型超音波探触子においては、直角リニア走査
で用いる方が視野幅Ｄ（Ｄ−ｄＸｎ、ｎは振動子数）を
大きく取れる。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来、ＢモードとＤモードとを斜向リニア
走査にて行う超音波診断装置にあっては、グレーティン
グローブの影響を抑制しようとすると視野幅が狭められ
、これとは逆に視野幅を広げようとするとグレーティン
グローブの影響が出てしまう、という問題があった。

そこで本発明の目的は、グレーティングローブの影響を
抑制し且つ視野幅が広くして、ＢモードとＤモードとを
斜向リニア走査にて行うことができる超音波診断装置を
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、第１の発明として、アレイ型超音波探触子を
用いてＢモード及びＤモードのうち少なくとも一方をリ
ニア走査にて行う超音波診断装置において、前記アレイ
型超音波探触子を、各振動子をそれぞれ傾斜して配設し
た構成としたことを特徴とし、第２の発明として、アレ
イ型超音波探触子を用いてＢモード及びＤモードのうち
少なくとも一方をリニア走査にて行う超音波診断装置に
おいて、一つのチャンネルを、複数の振動子それぞれを
異なる角度に傾斜して配設した構成とすると共に該チャ
ンネルを多数並設してアレイ型超音波探触子を構成し、
このアレイ型超音波探触子におけるチャンネル毎の送受
信すべき振動子を切換える切換手段を具備したことを特
徴とする。

（作用）このように第１．第２の発明によれば、振動子を傾斜配
置していることにより、ビーム偏向を行わずに、斜向し
て超音波ビームを送受信することができるので、グレー
ティングローブレベルを低く抑制することができ、よっ
て、振動子間隔を比較的大きくし、そして視野幅が広く
して、ＢモードとＤモードとを斜向リニア走査にて行う
ことができる。また、第２の発明によれば、切換手段を
切換えることにり、傾斜の程度の異なる振動子を各チャ
ンネル毎に選択することができるので、異なる斜向のリ
ニア走査Ｂモード像とＤモード像とを得ることができる
。

（実施例）以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例を第１図
〜第４図を参照して説明する。第１図は本実施例の超音
波診断装置のブロック図、第２図は同装置における超音
波探触子の詳細図、第３図は同装置における超音波探触
子の断面図、第４図は同装置のリニア走査の形態を示す
図である。

第１図に示すように、本実施例の超音波診断装置は、そ
の詳細を第２図及び第３図に示すアレイ型超音波探触子
１００を有する。この超音波探触子１００は、第２図に
示すように、ｎ個の超音波振動子１００ａを有する。こ
れらｎ個の超音波振動子１００ａは、それぞれ同一方向
に傾斜して配設されている。つまり、本実施例装置は、
ｎチャンネルの傾斜配置の超音波振動子１００ａを存す
るリニア走査用アレイ型超音波探触子１００を有してい
る。

ここで、第３図を参照して本実施例における超音波探触
子１００の詳細を説明する。第３図に示すように、−面
の断面形状が鋸歯形状となっているバッキング材２００
の一傾斜面にそれぞれ超音波振動子１００ａが配置され
ている。この超音波振動子１００ａの超音波送受波方向
側には、コーティング層２１０．カップラ材２２０．音
響レンズ２３０が順次配置されている。

バルサ１１０は、複数のパルサ要素を持ち、これらによ
りｎチャンネルの超音波振動子１００ａの内で送受信さ
れる一群にそれぞれ励振用高電圧を与える。

送信遅延回路１２０は、複数の送信遅延要素を持ち、こ
れらによりバルサ１１０における複数のバルサ要素それ
ぞれに、Ｂモード、Ｄモード及ヒフオーカス条件に応じ
た電圧印加のタイミングを与えるものである。

プリアンプ１３０は、複数のプリアンプ要素を持ち、こ
れらによりｎチャンネルの超音波振動子】００ａの内で
送受信される一群からの受信信号それぞれを増幅する。

受信遅延回路１４０は、複数の受信遅延要素を持ち、こ
れらによりプリアンプ１３０における複数のプリアンプ
要素それぞれから得られる、Ｂモード、Ｄモード及びフ
ォーカス条件に応じた受信１シ゛号に対して受信遅延を
与えるものである。

受信器１５０は、少なくもＢモード処理系及びＤモード
処理系を有し、受信遅延回路１４０からの出力に対して
加算、検波、処理をそれぞれの系毎に行ない、Ｂモード
像、Ｄモード像を得る。

ＤＳＣ（ディジタル・スキャン争コンバータ）１６０は
、受信器１５０で得た超音波走査による少なくとも２つ
の画像を合成して１つの画像とし、これを標準ＴＶ走査
の画像に変換し、モニタ１７０に出力する。なお、本実
施例の装置では、超音波探触子１００を除く各ブロック
は、従来からあるリニア走査超音波診断装置のブロック
と同じものを用いることができる。

以上のように本実施例によれば、第４図に示すように、
ＢモードとＤモードとを斜向リニア走査にて行うに際し
、超音波探触子１００の各チャンネル振動子１００ａを
傾斜配置していることにより、ビーム偏向を行わずに、
斜向して超音波ビームを送受信することができる。よっ
て、グレーティングローブレベルを低く抑制することが
できる。

この場合、振動子間隔を比較的大きくできるので、視野
幅を広くすることができる。

なお、第４図における符号３４は、斜向超音波ビームを
示し、符号３６は該ビームの走査方向を示し、符号３８
は走査範囲を示している。

次に本発明にかかる超音波診断装置の他の実施例を第５
図〜第８図を参照して説明する。第５図は本実施例の超
音波診断装置のブロック図、第６図は同装置における超
音波探触子の詳細図、第７図は同装置における超音波探
触子の断面図、第８図は同装置のリニア走査の形態を示
す図である。

第５図に示すように、本実施例の超音波診断装置は、そ
の詳細を第６図及び第７図に示すアレイ型超音波探触子
１８０ををする。この超音波探触子１８０は、第６図に
示すように、ｎ個の超音波振動子１８０ａとｎ個の超音
波振動子１８０ｂとを有し、一つ振動子１８０ａと一つ
の振動子１８０ｂとで１チヤンネルを構成している。こ
れら２０個の超音波振動子１８０ａ、１８０ｂは、それ
ぞれ同一方向に傾斜して配設されている。つまり、本実
施例装置は、ｎチャンネルの異なる傾斜配置の超音波振
動子１８０ａ、１８０ｂを有するリニア走査用アレイ型
超音波探触子１８０を有している。この超音波探触子１
８０におけるチャンネル毎の超音波振動子１．８０ａ、
１８０ｂの選択は、ｎ個の高圧スイッチ要素を有する高
圧スイッチ１９０により行なわれる。

ここで、第７図を参照して本実施例における超音波探触
子１８０の詳細を説明する。第７図に示すように、−面
の断面形状が鋸歯形状となっているバッキング材２００
の両傾斜面に、それぞれ超音波振動子１８０ａ、１８０
ｂが配置されている。

この超音波振動子１８０ｇ、１８０ｂの超音波送受波方
向側には、コーティング層２１０．カップラ材２２０．
音響レンズ２３０が順次配置されている。

なお、本実施例の装置では、超音波探触子１８０、高圧
スイッチ１９０を除く各ブロックは、従来からあるリニ
ア走査超音波診断装置のブロックと同じものを用いるこ
とができる。

以上のように本実施例によれば、第８図に示すように、
ＢモードとＤモードとを斜向リニア走査にて行うに際し
、超音波探触子１８０の各チャンネル振動子１８０ａ及
び１８０ｂを傾斜配置していることにより、ビーム偏向
を行わずに、斜向して超音波ビームを送受信することが
できる。よって、グレーティングローブレベルを低く抑
制することができる。

さらに、高圧スイッチ１９０を切換えることにり、傾斜
の程度の異なる振動子を各チャンネル毎に選択すること
ができるので、異なる斜向のリニア走査Ｂモード像とＤ
モード像とを得ることができる。

なお、第８図における符号４０は、斜向超音波ビームを
示し、符号４２は該ビームの走査方向を示し、符号４４
は走査範囲を示している。

次に、−例として第２図及び第３図に示す超音波探触子
の製造方法について説明する。すなわち、第９図（ａ）
に示すように、バッキング材２００に振動子材２４０を
配置して、その長手方向に沿い、振動子材２４０からバ
ッキング材２００に切込んだ溝（図示しない）を適宜の
間隔を存して形成する。次に、バッキング材２００の長
手方向に沿いその中心に向って力を加えることにより、
第９図（ｂ）に示すように、ドミノの原理により一面の
断面形状が鋸歯形状となり、そして、バッキング材２０
０の一傾斜面にそれぞれ超音波振動子１００　ａ　１　
、　１００　ａ、　２　、　１．、００　ａ　３・・・
が配置されることになる。次に、コーティング層２１０
５カツプラ材２２０．音響レンズ２３０が順次配置され
る。なお、こ製造方法によれば、振動子の幅を０．５ｍ
ｓ程度にすることができる。

また、第９図に示すように、断面形状が鋸歯形状のバッ
キング材２００′を削り出し等により作り、その傾斜面
にそれぞれ図示しない超音波振動子を配置するようにし
てもよい。もちろん、第５図及び第７図に示す超音波探
触子についても同様に製造することができる。

なお、第２の実施例では、１つのチャンネルを２つの傾
斜配置の振動子で構成しているが、３つ以上であっても
よい。

この抽水発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

［発明の効果〕以上のように、本発明における第１の発明では、アレイ
型超音波探触子を、各振動子をそれぞれ傾斜して配設し
た構成としたことを特徴とし、第２の発明では、一つの
チャンネルを、複数の振動子それぞれを異なる角度に傾
斜して配設した構成とすると共に該チャンネルを多数並
設してアレイ型超音波探触子を構成し、このアレイ型超
音波探触子におけるチャンネル毎の送受信すべき振動子
を切換える切換手段を具備したことを特徴としている。

このような構成を有する第１．第２の発明によれば、振
動子を傾斜配置していることにより、ビーム偏向を行わ
ずに、斜向して超音波ビームを送受信することができる
ので、グレーティングローブレベルを低く抑制すること
ができ、よって、振動子間隔を比較的大きくし、そして
視野幅が広くして、ＢモードとＤモードとを斜向リニア
走査にて行うことができる。また、第２の発明によれば
、切換手段を切換えることにり、傾斜の程度の異なる振
動子を各チャンネル毎に選択することができるので、異
なる斜向のリニア走査Ｂモード像とＤモード像とを得る
ことができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波診断装置の一実施例のブ
ロック図、第２図は同装置における超音波探触子の詳細
図、第３図は同装置における超音波探触子の断面図、第
４図は同装置のリニア走査の形態を示す図、ｊｆ！５図
は本発明にかかる超音波診断装置の他の実施例のブロッ
ク図、第６図は同装置における超音波探触子の詳細図、
第７図は同装置における超音波探触子の断面図、第８図
は同装置のリニア走査の形態を示す図、第９図及び第１
０図は本発明にかかる超音波探触子の製造方法を示す図
、第１１図はセクタ走査ＢモードとＤモードとを行う状
況を示す図、第１２図はリニア走査ＢモードとＤモード
とを行う状況を示す図、第１３図は斜向リニア走査Ｂモ
ードとＤモードとを行う状況を示す図、第１４図は超音
波送受信におけるメインビームとグレーティングローブ
との関係を示す図である。１００．１８０・・・超音波探触子、１００ａ。１８０ｇ、１８０ｂ・・・超音波振動子、１１０・・・
バルサ、１２０・・・送信遅延回路、１３０・・・プリ
アンプ、１４０・・・受信遅延回路、１５０・・・受信
器、１６０・・・ＤＳＣ，１７０・・・モニタ、１８０
・・・高圧スイッチ、２００，２００’　・・・バッキ
ング材、２】０・・・コーティング層、２２０・・・カ
ップラ材、２３０・・・音響レンズ。Ｍ　１　図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アレイ型超音波探触子を用いてＢモード及びＤモ
ードのうち少なくとも一方をリニア走査にて行う超音波
診断装置において、前記アレイ型超音波探触子を、各振
動子をそれぞれ傾斜して配設した構成としたことを特徴
とする超音波診断装置。
（２）アレイ型超音波探触子を用いてＢモード及びＤモ
ードのうち少なくとも一方をリニア走査にて行う超音波
診断装置において、一つのチャンネルを、複数の振動子
それぞれを異なる角度に傾斜して配設した構成とすると
共に該チャンネルを多数並設してアレイ型超音波探触子
を構成し、このアレイ型超音波探触子におけるチャンネ
ル毎の送受信すべき振動子を切換える切換手段を具備し
たことを特徴とする超音波診断装置。