JPH0325169B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被検体に超音波信号を送受波してそ
の受信信号により診断する超音波診断装置に関す
る。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波を被検体内に放射し、
超音波の減衰や反射の度合が組織やその病変部に
よつて異なることを利用して、被検体内の各部か
らの反射波を分析して診断する装置である。この
超音波診断装置の方式には数種類あるが、パルス
超音波を利用して断層像を得るＢモード装置が多
く用いられている。

Ｂモード装置の走査方式は数多あるが、この
中、比較的簡便で、手動で体に沿つて自由に動か
すことのできる探触子を用いる方式について考察
する。

コンパウンド走査方式は、振動子の位置及び方
向が手動で自由に変えられるもので、コンタクト
コンパウンドは探触子を直接皮膚に接触させ、体
の凸凹に沿つて自由に走査することができる方式
で、第５図に示すような走査を行う。図におい
て、１は探触子で、２は探触子が接触して走査し
ている体表である。

又、激しく動いている心臓の断面を超音波像と
して表示して心臓の動きの様子を観察するとか、
探触子を腹部に軽く置くだけで胎児の動いている
様子をブラウン管上で見ることのできる高速実時
間表示の超音波検査装置が現在広く使用されてい
る。これを行う方法としては探触子を高速度に動
かして超音波ビームを走査する機械式走査法と、
短冊形の小さな振動子片を多数配列し、これらの
素子の動作を電子的に制御する電子的走査法があ
る。

(1) 機械式セクタ走査 第６図に現在実用化されている機械式セクタ走
査装置の原理図を示す。図において、３は超音波
を送受信する振動子で、モータ４の回転をクラン
ク機構５により変換された首振り運動を液体６の
中でしながら超音波を図のように例えば80゜の方
向に放射する。振動子３の首振りの角度は角度検
出器７で検出される。振動子３から放射された超
音波ビームはビニール膜やプラスチツクフイルム
等の音響窓８を通して被検体９内に放射される。

(2) 電子式セクタ走査 第７図は電子式セタ走査の説明図で、イ図は送
波時、ロ図は受波時の状態を示す図である。図に
おいて、１０は振動子エレメントで、遅延素子１
１により各振動子エレメント１０の位相を制御し
て或る方向に超音波ビームを放射し、又、受波に
際しては各振動子エレメント１０から得られた反
射信号を遅延素子１１を通して遅らせ、イ図の放
射された超音波ビームと同一方向に位相が合うよ
うにするものである。尚、図中の遅延素子１１の
長さは遅延時間に比例している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記の各方式の探触子は次のような
問題点を有している。

(1) コンタクトコンパウンド 機構が複雑で位置、姿勢等を認織するためのセ
ンサ類を必要とし、調整が面倒である。又、図体
が大きく、反応が遅いため動きの速い臓器の映像
に適用できない、複雑な機構の機械仕掛けには精
度上の問題がある。

(2) 機械式セクタ走査 クランク機構５のような複雑な機械仕掛けや角
度検出器７のようなセンサが必要で振動がある
等、簡単では無い。更に、機械音がしたり、機械
的摩耗が有つて寿命が短い。

(3) 電子式セクタ走査 アレイ探触子と、電子スイツチ、送受信回路群
又はデイレイマツプ等が必要である。従つて、所
要部品の量が莫大なものとなり、特にフエイズド
アレイ等をポータブル化するのはかなり困難であ
る。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、内部に振動子を機械的に駆動するもの
が無く、単一振動子、単一送受信機であつて電子
スキヤンのような多くの振動子を必要としない、
音響系も走査系も簡素化された超音波診断装置を
実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、被検体に超音
波信号を送受波してその受信信号により診断する
超音波診断装置において、被検体に超音波信号を
送受波してその受信信号により診断する超音波診
断装置において、超音波ビームを送受波する振動
子並びに３軸方向の加速度及び該３軸についての
角加速度を検出する６軸加速度計を内蔵した超音
波探触子と、該超音波探触子内の６軸加速度計の
各方向の出力信号から前記超音波探触子の位置及
び角度を求める演算手段と、該演算手段で求めた
前記超音波探触子の位置及び角度の信号に基づく
アドレスに前記振動子で得たエコー信号が書き込
まれる記憶手段とを具備したことを特徴とするも
のである。

（作用） 超音波探触子内の６軸加速度計の各方向の出力
信号から超音波探触子の位置及び角度を求め、記
憶手段のこの位置及び角度に基づくアドレスに、
振動子で得たエコー信号を書き込んでおき、必要
に応じて画像を表示する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例の探触子の模式的構
造図である。図において、２０は本実施例の探触
子で２１は超音波ビームを送受信する振動子、２
２は振動子２１の背面に設け、背面に向う不要な
超音波ビームを吸収するバツキング材、２３は振
動子２１に送信信号を供給し、又、エコー信号を
電気信号に変換した受信信号を受信機に送るため
の信号線である。２４は探触子２０の動きによつ
て生ずる加速度を測定するための重りで、重り２
４の図に示す上方の頂点２４ａにおいて、それぞ
れ120゜の角度をなすように配置された３個の素子
で構成される棒状応力センサ２５と機械的に接続
され、重り２４の下方の頂点２４ｂにおいて同じ
く３個のそれぞれ120゜の角度をなし、応力センサ
２５の各素子に平行に配置された応力センサ２６
と機械的に接続されている。２７は前記の重り２
４、応力センサ２５及び応力センサ２６で構成さ
れた６軸加速度計、２８は振動子２１に対する送
受信信号及び６軸加速度計２７の出力信号その他
の電気信号を超音波診断装置本体に送るケーブル
である。

第２図は探触子２０の６軸加速度計２７の出力
を処理する超音波診断装置本体のブロツク図であ
る。図において、第１図と同じ部分には同じ符号
を用いてある。図中、３１は６軸加速度計２７か
らの加速度信号を増幅する増幅器で、その出力は
マルチプレクサ３２に入力する。マルチプレクサ
３２は６個の加速度信号入力をシリーズの信号に
変換し、AD変換器３３に入力する。AD変換器
３３でデイジタル信号に変換された信号はマイク
ロプロセツサ（以下μPUという）３４に送られ
る。３５は探触子２０に取付けられている押し釦
スイツチで、インタフエース３６を介してμPU
３４に接続されており、この押し釦スイツチ３５
のオン信号によりμPU３４は制御信号をマルチ
プレクサ３２とAD変換器３３に送り、動作を開
始させている。μPU３４は前記の加速度信号入
力を演算して、ｘ，ｙ，ｚ方向の直線加速度と
Ω、φ、θの回転角加速度に分離し、更に２回積
分して位置信号と角度信号を得ている。この６軸
加速度計２７によつて得られるｘ，ｙ，ｚ，Ω，
φ，θの加速度は第３図に示す通りである。即
ち、探触子２０において、長軸方向をｚ軸、それ
に直交する２軸をｘ軸とｙ軸とし、ｚ軸回りの回
転角加速度をΩ、ｘ軸、ｙ軸回りの回転角加速度
をそれぞれφ，θとしている。

３７は振動子２１に送信信号を送り、又、振動
子２１からのエコー信号を増幅その他の信号処理
をする送受信機で、エコー信号はAD変換器３８
でデイジタル信号に変換されてデイジタルスキヤ
ンコンバータ（以下、DSCという）３９に入力
する。DSC３９には前記のμPU３４からの位置
信号と角度信号が同時に入力していて、その信号
に基づくアドレスに前記のエコー信号が書き込ま
れて画像を構成する。４０はDSC３９の出力を
TV信号に変調するTV変調器で、TV４１に表示
させる。

次に上記のように構成された実施例の動作を説
明する。

第４図は探触子２０の使用状態を示す図であ
る。図において、第１図、第２図、第５図と同じ
部分には同じ符号を用いてある。

イ図は探触子２０を前後に傾けてセクタスキヤ
ンを行つている図で、ロ図は探触子２０を平行に
移動させてリニヤスキヤンを行つている図であ
る。先ず、探触子２０の先端（音響開口部）にゲ
ルをつけて体表２に当てる。次に押し釦スイツチ
を押しながら探触子２０を動かす。動かし方は、
第４図イのように傾けて回転運動をさせるのも、
ロ図のように並進させるものも、又、両者併用す
るのも差支えない。第１図において、探触子２０
の運動に伴い加速度が加わつて、重り２４の慣性
により応力センサ２５と応力センサ２６が歪んで
応力を生じ、並進した場合は応力センサ２５と応
力センサ２６の出力は等しく、且つ各応力センサ
の３個の素子の引張り応力の配分から進行方向の
ベクトルが得られる。ｘ軸まわりの回転があつた
場合は、応力センサ２５と応力センサ２６のｙ軸
方向の出力は方向が反対になるので回転と認識さ
れる。

この加速度による応力センサ２５と２６の出力
は超音波診断装置本体にケーブル２８を経て入力
され、増幅器３１で増幅されてマルチプレクサ３
２でシリーズの信号となり、AD変換器３３でデ
イジタル信号に変換され、μPU３４に入力する。
マルチプレクサ３２、AD変換器３３は既述のよ
うに押し釦スイツチ３５を押すことによりμPU
３４から出力する制御信号によつて動作させられ
ている。この６個の応力センサ素子の出力信号は
μPU３４によつて、ｘ，ｙ，ｚ，Ω，φ，θの
それぞれの成分の加速度に演算され、２回の積分
演算により位置信号と角度信号となり、DSC３
９に入力し現在の位置方向のデータを与える。こ
の計算結果は慣性航法装置において用いられてい
るアルゴリズムによつて演算すれば得られる。
DSC３９はこの情報に基づき、別に入力する振
動子２１、送受信機３７、AD変換器３８を経由
したエコー信号から画像を構成する。この場合の
エコー信号のDSC３９への書き込みは押し釦ス
イツチ３５によつて制御されている。DSC３９
に書き込まれた画像はTV変調器４０において所
要の処理を受けてTV４１に表示される。

以上の探触子の操作において、押し釦スイツチ
３５を押した所からスイツチを切つた所までを１
画面に書く。こうすれば初期値は誤り無く得られ
る。DSC３９は探触子２０の操作により書かれ
た画像において音線がTV４１の画面からはみ出
したら、DSC３９のフレームメモリに対するTV
４１の画面の方を移動させ、又は回転させて、常
に最後の音線が画面や画角の端部にくるように工
夫することが望ましい。

以上説明したように本実施例の探触子によれ
ば、アレイ・エレクトロニクスを伴う電子式ビー
ムフオーマやアレイ・トランスデユーサ、又は機
械式セクタ走査のように複雑な電子装置や機械仕
掛け等が全く無く、静止部のみの超音波診断装置
が得られるようになつた。又、このシステムのよ
うな慣性航法の手法を用いた装置は長時間経過す
ると誤差を生ずるおそれがあるが１枚の画像を作
る位の短時間で済むので安定性、再現性の要求も
さほど重要では無く、低コストで製作できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
無く、次のような変形を行つてもよい。

１ 第２図のＡ−A′より左の部分を纒めて、信
号授受を無線式にするようにしてもよい。

２ 手動の代わりに単純な動作をさせることだけ
に例えば簡単なぜんまい仕掛けのような専用の
走査機構を併用してもよい。

３ 手動としながらも走査面の維持のため、案内
手段を用いるようにしてもよい。

４ 又、別な追加押し釦スイツチによりＭモード
をDSCに指示して行わせてもよい。

５ Ｂ／Ｍモードを行わせるようにしてもよい。
特にＭモード側はこの場合、所謂Ｍスキヤンと
いわゆる音線移動Ｍモード像が得られる。

６ 超音波診断装置はパルスドプラ、CWドプラ
等何を併設しても差支えないことは勿論であ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
内部に振動子を機械的に駆動するものが無く、単
一振動子、単一送受信機であつて電子スキヤンの
ような多くの振動子を必要としない、音響系も走
査系も簡素化された超音波診断装置を実現するこ
とができ、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超音波探触子の
図、第２図は本発明の一実施例の超音波診断装置
のブロツク図、第３図は６軸加速度計の各軸の説
明図、第４図は本発明の探触子の使用例の図、第
５図はコンタクトコンパウンド走査方式の図、第
６図は機械式セクタ走査の探触子の図、第７図は
電子式セクタ走査の説明図である。 ２……体表、２０……探触子、２１……振動
子、２２……バツキング材、２４……重り、２
５，２６……応力センサ、２７……６軸加速度
計、２８……ケーブル、３２……マルチプレク
サ、３３，３８……AD変換器、３４……μPU、
３５……押し釦スイツチ、３７……送受信機、３
９……DSC、４１……TV。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に超音波信号を送受波してその受信信
   号により診断する超音波診断装置において、 超音波ビームを送受波する振動子並びに３軸方
   向の加速度及び該３軸についての角加速度を検出
   する６軸加速度計を内蔵した超音波探触子と、 該超音波探触子内の６軸加速度計の各方向の出
   力信号から前記超音波探触子の位置及び角度を求
   める演算手段と、 該演算手段で求めた前記超音波探触子の位置及
   び角度の信号に基づくアドレスに前記振動子で得
   たエコー信号が書き込まれる記憶手段と、 を具備したことを特徴とする超音波診断装置。