JPH0257241A - 機械走査式超音波診断装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、超音波ビームを生体に送信し、生体からのエ
コー信号を受信し、この受信エコー信号に基づき超音波
断層像を得て診断を行うことができるようにした機械走
査式超音波診断装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の機械走査式超音波診断装置としては、例
えば、特開昭６１−５８６４８号公報に記載されている
ように複数の圧電振動子を取り付けたロータを回転させ
、若しくは揺動させ、この間、超音波ビームを生体に対
して送信すると共に、生体からのエコー信号を受信し、
この受信信号に基づき扇形状の超音波断層像を得るよう
にした構成が知られている。以下、上記従来の機械走査
式超音波診断装置について第４図を参照しながら説明す
る。

第４図に示すように機械走査式の超音波探触子５１側に
おいては、３個の圧電振動子５２ａ　、　５２ｂ。

５２Ｃが１２０°間隔でロータ５３に取り付けられてい
る。圧電振動子５２ａ　ｌ　５２ｂ　、　５２Ｃでは同
一の開口径で、凹面状に成形され、それぞれ異なる焦点
距離ｆｘ　、　ｆ２．　ｆ３を持つ。ロータ５３　は筐
体５４の前側に設けられたポリメチルペンテン樹脂等の
音響窓５５内で回転軸５６により回転可能に支持されて
いる。回転軸５６は筐体５４内に設けられ、ＤＣモータ
などからなる駆動部５７にベルト（若しくは歯車）など
の動力伝達機構５８を介して連係されている。筺体５４
内にはエンコーダなどからなシ、ロータ５３の回転制御
を行うための回転制御部５９が設けられ、この回転制御
部５９は駆動部５７にベルト（若しくは歯車）などの動
力伝達機構６０を介して連係されている。回転軸５６の
周囲にはロータリートランス、若しくはスリップリング
からなる信号伝達器６１が設けられている。音響窓５５
内には脱気水などの伝搬液６２が封入されている。超音
波診断装置本体６３側には送受信信号処理・表示部６４
が設けられ、この送受信信号処理・表示部６４は送信信
号の発生、増幅、検波、記憶、走査変換などの受信信号
の処理、各種システム制御信号の発生、ＣＲＴ上への表
示などの機能を有する。上記信号伝達器６１、駆動部５
７、回転制御部５９は、それぞれ接続線６５を介して送
受信信号処理・表示部６４に接続されている。

次に上記従来例の動作について説明する。

駆動部５７により動力伝達機構５８を介してロータ５３
および圧電振動子５２ａ　、　５２ｂ　、　５２Ｃを回
転させ、接続線６５を介して所定の圧電振動子５２ａ　
、　５２ｂ　、　５２Ｃに送信信号を印加する。この送
信信号により圧電振動子５２ａ　、　５２ｂ　、　５２
Ｃは生体に超音波ビームを送信する。生体の組織からの
エコー信号は圧電振動子５２ａ　、　５２ｂ　ｌ　５２
Ｃにより受信されて受信信号に変換され、接続線６５を
介して送受信信号処理・表示部６４に送られ、ここで増
幅、走査変換処理等を受けて超音波断層像として表示さ
れる。

以上のような構成により、それぞれ焦点距離の異なる圧
電振動子５２ａ　ｌ　５２ｂ　、　５２Ｃで得られた画
像を深さ方向に３分割、再構成し、方位分解能の高い超
音波断層像を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の超音波診断装置では、３個の圧電振
動子５２ａ　、　５２ｂ　、　５２Ｃを用いながら１枚
の断層像を得るのに、ロータ１回転分の時間を要すると
いう課題があった。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、ロータ１回転中に異なる物理パラメータに基づ
く複数枚の実時間断層像を同時に得ることができるよう
にした機械走査式超音波診断装置を提供することを目的
とするものである。

課題を解決するだめの手段 上記目的を達成するために、本発明の技術的解決手段は
、物理パラメータの異なる複数の圧電振動子を回転運動
させて超音波ビームを送受信するようにした超音波探触
子と、上記圧電振動子に送信信号を印加する送信手段お
よび上記圧電撮動子からの受信信号を処理する受信手段
と、この受信手段により処理された上記複数の圧電振動
子からの信号を変換処理する走査変換手段と、この走査
変換手段より読み出された出力により断層像を表示する
表示手段と、上記送信手段、受信手段および走査変換手
段を制御し、物理パラメータの異なる複数の実時間断層
像を上記表示手段に同時表示させるだめの制御手段とを
備えたものである。

そして、上記表示手段上の扇形の表示フォーマントを異
なる物理パラメータに対応して分割、再構成して表示す
るように制御するのが好ましい。

作　　　　用 本発明は、上記構成により次のような作用を有する。

送信手段の送信信号により回転する圧電振動子より超音
波ビームを生体に送信すると共に、生体からの反射エコ
ーを受信して受信信号に変換し、この受信信号を受信手
段により受信し、走査変換手段に変換処理する。これら
の動作を制御手段により制御して物理パラメータの異な
る複数の実時間断層像を表示手段に同時表示させる。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の一実施例における超音波診断装置を示
し、一部を破断した構成図である。

第１図に示すように本発明の超音波診断装置は大別する
と、機械走査式の超音波探触子１と超音波診断装置本体
２とから構成されている。超音波探触子１は例えば経膣
診断用に供され、膣内に挿入されて使用されるものであ
り、第１と第２の圧電振動子３ａ　と３ｂがロータ４に
背中合わせに取り付けられ、第１と第２の圧電振動子３
ａと３ｂは異なる中心周波数、例えば５ＭＨｚと７．５
■丑を持つように設定されている。ロータ４は筺体５の
前側部に設けられた合成樹脂製の音響窓６内で回転軸７
により回転可能に支持され、ロータ４の回転により圧電
振動子３ａ　、　３ｂが順次生体に対向される。筐体５
の後部内側にはエンコーダを内蔵したモータ８が支持さ
れ、このモータ８に直結された駆動軸９により回転軸７
が回転される。第１、第２の圧電振動子３ａ　、　３ｂ
と超音波診断装置本体２の送受信信号の授受は回転軸７
の周囲に設けられたロータリートランス１０と信号線１
１を介して行われる。筐体５の内側には駆動軸９の外周
において、ロータ４側とモータ８側を区画するオイルン
ール１２が介在され、音響窓６側に水、若しくは油など
の超音波伝搬液１３が封入されている。

なお、モータ８の駆動線、電源線等、超音波探触子１の
動作に係る各種信号線については図示していない。

超音波診断装置本体２について説明すると、送信部は中
心周波数５ＭＨｚの送信信号を発生する第１の送信器１
４ａと、中心周波数７．５ＭＨｚの送信信号を発生する
第２の送信器１４ｂとから構成されている。受信部は中
心周波数がそれぞれ５　ＭＨｚと７、５　ＭＨｚを持つ
２つの受信信号を処理できる第１と第２の受信器１５ａ
と１５ｂから構成されている。

これらの受信器１５ａ　、　１５ｂは増幅、検波、各種
フィルタリング機能を有する。走査変換器１６は受信器
１５ａ　、　１５ｂからの信号をＡ／Ｄ変換し、フレー
ムメモリの所定の位置に記憶すると共に、ＴＶ表示可能
な形式に変換する。表示器１７は走査変換器１６から読
み出された信号を超音波断層像として表示する。アドレ
ノｆ１８は走査変換器１６のフレームメモリへの書き込
み、読出しのメモリアドレスを管理、指定する。制御器
１９は送信器１３ａ　、　１３ｂ、受信器１４ａ　、　
１４ｂの切替え、アドレッサ１８の制御を行う。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

モータ８の駆動により駆動軸９を介してロータ４および
第１、第２の圧電振動子３ａ　、　３ｂを例えば１２０
Ｏｒｐｍで一方向に回転させる。そして、まず、制御器
１９により第１の送信器１４ａ１第１の受信器１５ａ１
第１の圧電振動子３ａを用い、ロータ４の第１図におけ
るＰ点からＱ点までの回転範囲で生体に対し、５ＭＨｚ
の中心周波数を持つ超音波ビームの送受信を行う。この
間に得られた断層像情報は、アドレッサ１８の制御によ
り走査変換器１６のフレームメモリの所定の場所に記憶
され、かつ読み出され、表示器１７に表示される。所定
時間経過すると、ロータ４の回転に伴って第１の圧電振
動子３ａがＱ点を外れ、第２の圧電振動子３ｂがＰ点に
到達する。この間に制御器１９により、送受信器が切替
えられ、第２の送信器１４ｂと第２の受信器１５ｂが動
作可能な状態になる。そして、第２の圧電振動子３ｂが
Ｐ点に到着した瞬間よりＱ点に至るまで生体に対し、７
．５ＭＨｚの中心周波数を持つ超音波ビームの送受信を
行う。この間に得られた断層像情報は、アドレッサ１８
の制御により、走査変換器１６のフレームメモリーにお
いて上記第１の圧電振動子３ａで得られた断層像情報と
は異なる場所に記憶され、かつ読出され、表示器１７に
表示される。このサイクルをロータ４の１回転ごとに行
う。

第２図はこの模様をタイムチャートで示したもので、走
査期間Ａは、第１の圧電振動子３ａがＰ点からＱ点まで
移動している期間に相当し、走査期間Ｂは、第２の圧電
振動子３ｂがＰ点からＱ点に移動している期間に相当す
る。フレーム期間Ａ、Ｂは、それぞれの圧電振動子３ａ
　、　３ｂで得られた断層像のフレームが更新されるま
での期間に相当し、これはロータ４の１回転の期間に相
当する。

今、ロータ４は１２００ｒｐｍで回転しているので、各
フレームの周波数は２０Ｈ２となる。このようにして得
られた断層像の表示１７における表示例を第３図（ａ）
に示す。上述した第１と第２の圧電振動子３ａと３ｂで
得た各扇形の断層像２ＯＡ　、　２０Ｂは並列されて表
示されている。これらの断層像２ＯＡおよび２０Ｂは２
０　Ｈ，ｚ　　のフレーム周波数を持つ実時間断層像で
ある。勿論、表示画面全体を使用して片方の実時間断層
像のみを表示することも可能である。

また、他の例として、複数の中心周波数を持つ断層像を
１枚の扇形フォーマットを分割、再構成して表示するこ
とも可能である。第３図（ｂ）、（Ｃ）にその表示例を
示す。同図（ｂ）は、円周方向に分割、再構成した例で
５ＭＨｚの中心周波数を持つ断層像２ＯＡを内周側の領
域に、７．５ＭＨｚの中心周波数を持つ断層像２０Ｂを
外周側の領域に表示するようにしだものであり、走査変
換器１６のフレームメモリへの記憶位置を同図（ｂ）に
対応させて設定することによって実現できる。同図ＣＣ
）は、回転方向に分割、再構成するようにしたものであ
り、例えば近距離に音波の強い反射物体や吸収物体が部
分的に存在した場合、その影響を比較的受けにくい５■
ｈの断層像２０Ａと、高分解能が得られる７、５ＭＨｚ
の断層像２０Ｂを隣接させて表示するようにしたもので
ある。これらの表示は、モータ８に内蔵されたエンコー
ダによりロータ４の回転位置を検出し、その情報をもと
に制御器１９　により各部を制御することにより上述し
たプロセスと同様にして得ることができる。勿論、これ
らの断層像も２０Ｈｚのフレーム周波数を持つ実時間断
層像である。

上記のように中心周波数を異にした圧電振動子３ａ　、
　３ｂを用いることにより、生体の周波数に依存した情
報を持つ断層像２０Ａ　、　２ＱＢを得ることができる
。したがって、超音波探触子１を変換することなく、最
適な分解能、被検深度を持つ超音波断層像を得ることが
でき、診断能率、診断精度を向上させることができる。

また、超音波探触子１を体内、若しくは体膣内に挿入し
て使用する場合には、上記のように超音波探触子１を交
換する必要がないので、被検者の苦痛を大幅に軽減する
ことができる。

なお、上記実施例では、２種類の中心周波数を持つ圧電
振動子３ａ　、　３ｂを用いた場合について説明したが
、種類の数に限定されるものでなく、マた、中心周波数
が異なる場合に限定されるものではない。例えば、圧電
振動子の開口径、あるいは開口形状が異なる場合、焦点
距離が異なる場合、送信器、受信器、圧電振動子の中心
周波数が異なる場合など、所謂物理パラメータが異なる
断層像を同時に表示する場合に適用できることは明らか
である。特に低周波と高周波の中心周波数を持つ圧電振
動子を用いることにより、低周波の圧電振動子で得られ
る断層像は、全体像の把握を主体に、高周波の圧電振動
子で得られる断層像は、近、中距離の深度の領域を方位
、距離分解能とも高分解能で得ることを主体に利用する
ことができ、診断精度、能率を向上させることができる
。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、送信手段の送信信号
により回転する圧電振動子より超音波ビームを生体に送
信させると共に、生体からの反射エコーを受信して受信
信号に変換し、この受信信号を受信手段により受信し、
走査変換手段により変換処理させ、これらの動作を制御
手段により制御して物理パラメータの異なる複数の実時
間断層像を表示手段に同時表示させるようにしているの
で、ロータ１回転中に異なる物理パラメータに基づく実
時間断層像を同時に観測でき、診断能率、診断精度を向
上させることができ、また、多数の超音波探触子を用意
し、交換する手間を省くことができ、コストの低下を図
ることができる。

そして、−枚の表示フォーマットを分割、再構成して表
示することにより、診断精度、能率を向上させることが
できる。

また、物理パラメータとして中心周波数の異なる複数の
圧電振動子を用いることにより、最適な分解能、被検深
度を持つ断層像を得ることができ、診断精度、診断能率
を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における機械走査式超音波診
断装置を示し、一部を破断した構成図、第２図は上記実
施例の動作説明用のタイミングチャート、第３図（ａ）
、（ｂ）、（Ｃ）は上記実施例による断層像表示例を示
す図、第４図は従来の機械走査式超音波診断装置を示し
、一部を破断した構成図である。 １　機械走査式超音波探触子、２・・・超音波診断装置
本体、３ａ、３ｂ・・・圧電振動子、４・・・ロータ、
８・・・モータ、１４ａ　、　１４ｂ　　送信器、１５
ａ、１５ｂ・受信器、１６・・・走査変換器、１７　　
表示器、　１８・・・アドレッサ、１９　　・制御器。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名図 いヲ男！！」−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）物理パラメータの異なる複数の圧電振動子を回転
   運動させて超音波ビームを送受信するようにした超音波
   探触子と、上記圧電振動子に送信信号を印加する送信手
   段および上記圧電振動子からの受信信号を処理する受信
   手段と、この受信手段により処理された上記複数の圧電
   振動子からの信号を変換処理する走査変換手段と、この
   走査変換手段より読み出された出力により断層像を表示
   する表示手段と、上記送信手段、受信手段および走査変
   換手段を制御し、物理パラメータの異なる複数の実時間
   断層像を上記表示手段に同時表示させるための制御手段
   とを備えたことを特徴とする機械走査式超音波診断装置
   。
2. （２）表示手段上の扇形の表示フォーマットを異なる物
   理パラメータに対応して分割、再構成して表示するよう
   に制御する請求項１記載の機械走査式超音波診断装置。
3. （３）物理パラメータが中心周波数である請求項１また
   は２記載の機械走査式超音波診断装置。