JPH03292939A - メカニカル超音波診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、アーク走査又はリニア走査を行うメカニカル
超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 従来のメカニカル超音波診断装置には、第６図に示すよ
うに、先端に振動子Ｖを備えたプローブＰＲによりリニ
ア走査を行うものと、第７図に示すように、アーク走査
を行うものとがある。

振動子Ｖは、単一のものに限らず複数の振動子Ｖが用い
られる場合もある。振動子Ｖの振動面を凹面に形成する
等の適宜手段により、体表Ｆより一定の深さの層りにお
いて良好な分解能の超音波像データを得るようにしてい
る。従って例えば乳房Ｂ等の丸みのある部位についてＢ
モード走査を行うと、第６図及び第７図に示すように斜
線を施した三日月状の領域が分解能の高い領域として表
示される。

（発明が解決しようとする課題） 例えば、第６図に示すリニア走査では、乳房Ｂ等の丸み
のある部位に対して超音波を送受する場合、リニア走査
の両端付近で振動子Ｖから送波された超音波が振動子Ｖ
に戻らず散乱してしまうため、この散乱か生じた部分に
ついて十分なエコ−データが得られないため、走査対象
部位の両端側の診断能が低下するという問題があった。

また、第７図に示すアーク走査においても、アーク走査
の曲率（Ｒ−８○）より乳房Ｂの曲率ｒが小さい場合、
更に曲率の小さい脛部等のアーク走査においても第６図
に示すリニア走査と同様にアーク走査の両端付近で散乱
が生じ同様の問題が生じる。

そこで本発明は、走査対象部位について良好なエコーデ
ータを得ることのできるメカニカル超音波診断装置を提
供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、振動子を備えたプ
ローブがアーク移動しながら生体に対し超音波を送受す
るメカニカル超音波診断装置において、前記プローブを
アーク移動させるアーク移動手段と、前記振動子を前記
プローブに対し相対的に傾斜させる傾斜手段と、前記プ
ローブのアーク移動に際し、このアーク移動の中心点を
中心とする円弧線と異なる仮想弧状線に対し前記振動子
から送波される超音波が直交するように前記アーク移動
手段及び傾斜手段を制御する制御手段とを有することを
特徴とするものである。

（作　用） 上記構成の装置の作用を説明する。

この振動子のアーク移動の中心点を中心とする円弧線と
異なる仮想弧状線である生体体表に対して、制御手段が
振動子から送波された超音波が直交するようにアーク移
動手段及び傾斜手段を制御すると、振動子が送波した超
音波が生体体表で散乱せず、良好なエコーデータを得る
ことができる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例装置１を図面を参照して詳述す
る。

第１図は本発明の一実施例装置１の要部構成図を示すも
のである。

本装置１は、振動子２を内蔵し防水処理を施した振動子
ホルダ３を傾斜可能にプローブ本体４の先端側に配置し
て成る超音波プローブ５と、振動子２から送受される超
音波を伝達する超音波伝達媒体として例えば水Ｗを収納
するゴム等からなる薄膜容器６と、超音波プローブ５を
アーク移動させるアーク移動部２０と、振動子ホルダ３
を超音波プローブ５に対し相対的に傾斜させる傾斜部３
０と、超音波プローブ５．アーク移動部２０及び傾斜部
３０をアーク走査面に直交する方向（紙面に直交する方
向）に後述するモータＭ、及びエンコーダＥ３を用いて
移動させるシフト部４０（後述）と、アーク移動部２０
．傾斜部３０及びシフト部４０の各動作を制御する制御
手段としてのプローブコントローラ７とを有している。

前記アーク移動部２０は、点Ｏｏを中心とする所定の曲
率で湾曲形成されたレール２１と、点Ｏｏを中心として
同様に湾曲形成されたラック２２と、プローブ本体４の
後端に回動可能に配置されラック２２に噛合するピニオ
ン２３と、このピニオン２３を回動させるモータＭ１と
、モータＭ１の回転角度を検出するエンコーダＥ１とを
有している。

前記傾斜部３０は、プローブ本体４に回動可能に配置さ
れたプーリ３１と、振動子ホルダ３に固定配置されたプ
ーリ３２と、両プーリ３１．３２に巻回されたベルト３
３と、プローブ本体４に配置されたプーリ３１を回動さ
せるモータＭ２と、モータＭ２の回転角度を検出するエ
ンコーダＥ２とを有している。

第２図は氷袋Ｍ１のブロック図を示すものである。

本装置１は、前記各モータＭ１乃至Ｍ３にプローブコン
トローラ７の制御の下に駆動電圧を出力するドライバ８
（８ａ乃至８ｃ）と、振動子２を励振すると共に、振動
子２からのエコー信号を受信する送受信回路９と、画像
メモリ、Ａ／Ｄ変換器等を備え送受信回路９からの出力
信号をＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変更して超
音波像データとして画像メモリに記憶するディジタル・
スキャン・コンバータ（以下「ＤＳＣ」という）１０と
、ＤＳＣＩＯの画像メモリに記憶された超音波像データ
に基づく超音波像を可視化するＴＶモニタ１１と、振動
子ホルダ３の曲率情報である傾斜度合を調整する図示し
ない曲率ツマミ、走査条件を設定する設定ツマミ等を備
えた操作パネル１２と、水装置１各部を制御するシステ
ムコントローラ１３とを有している。

前記システムコントローラ１３は、操作パネル１２に入
力された走査条件情報に基いて走査を行うためのプログ
ラムを記憶しているプログラムメモリ１４と、走査対象
である生体体表Ｆの曲面を例えば弧線等の仮想弧状線Ｌ
ｉとして演算するための演算式情報を記憶する弧状線デ
ータメモリ１５と、プログラムメモリ１４のプログラム
の読み出し、弧状線データメモリ１５に対するデータ検
索を含めこの装置１各部におけるデータ入出力等の制御
を行うＣＰＵ１６とを有している。

前記操作パネル１２に操作者が設定ツマミを操作して入
力する走査条件情報としては、Ａモード。

Ｂモード若しくはＭモード等の各モード選択、走査範囲
設定等の情報がある。

次に操作パネル１２に曲率ツマミを操作して入力される
曲率情報に基づくプローブコントローラ７の制御内容に
ついて説明する。以下の説明では、生体体表Ｆの曲線Ｌ
ａを円弧Ｌｉで近似するものとする。

第３図はＢモード走査におけるアーク走査の曲率によっ
て決まる弧状線Ｌｄと実際の生体体表Ｆの曲線Ｌａとが
一致していない場合の振動子ホルダ３の動作説明図であ
る。振動子２を備えた振動子ホルダ３は、プローブコン
トローラ７の制御の下に、設定されたＢモード走査範囲
αについて、Ｂモード走査を行えるようにアーク移動し
ながら傾斜するようにしている。振動子ホルダ３が真上
の位置３□にあるときは、プローブ本体４に対して相対
的に傾斜していない状態となり、振動子ホルダ３が走査
範囲αの両端に向かうに従って傾斜角が大きくなるよう
に傾斜動作を行うものである。

このように振動子ホルダ３が、アーク移動と傾斜動との
結合動作を行いながら振動子２による超音波送受を行う
と、振動子２からの超音波は仮想弧状線Ｌｉに生体体表
Ｆの曲線Ｌａ）に常に直交するようになっている。

次にアーク走査の曲率によって決まる弧状線Ｌｄと実際
の生体体表Ｆの曲線Ｌａとが一致していない場合の振動
子ホルダ３の動作を第４図をも参照して説明する。第４
図中、Ｌ２で示す曲線は、振動子２の軌跡、Ｒｄはアー
ク走査の曲率により予め設定されていた生体体表Ｆの曲
率半径、θｉは走査角度、Ｓ○は振動子２と体表Ｆとの
空間長（スタンドオフ長ともいう）、Ｒｉは走査対象で
ある生体体表Ｆを円弧で近似した場合の曲率半径、βは
走査角度θａにおける振動子ホルダ３の実際の生体体表
Ｆを円弧で近似したときの曲率中心Ｏ１に向かう線とア
ーク走査の曲率中心Ｏｄに向かう線とのずれ角度を示す
。点Ｐ。を原点とする直交座標系における振動子２の位
置をＰ、　　（ａ。

ｂ）とするとａ、ｂは、 ａ＝　（Ｒｄ＋５Ｏ）ｓｉｎθｄ　　　　　　　・（１
）ｂ＝（Ｒｄ＋Ｓ○）（１−ｃｏｓθｄ）　　　・（２
）で表されるので、前記式（１）、　（２）よりθｉ、
θｄは、θｉ　＝ｔａ　ｎ−’　（ａ／　（Ｒｉ　＋５
Ｏ−ｂ））　　・＝（３）θｄ＝ｊａｎ”１（ａ／　（
Ｒｄ＋Ｓ〇−ｂ）　）−（４）で表される。従って、振
動子ホルダ３のずれ角度βは、前記式（３）、　（４＞
より β＝θｉ−θｄ　　　　　　　　　　　　　・・・（５
）で表せる。上記式（１）乃至（５）に従って、振動子
ホルダ３と、プローブ本体４との傾斜角を制御すれば、
振動子２から送波される超音波は生体体表Ｆに直交する
ようになり超音波の散乱を防げる。弧状線データメモリ
１５には、式（１）乃至（５）において何種類かの曲率
半径Ｒｉに対する傾斜角βを求める演算式を記憶するよ
うにしている。前記操作パネル１２の曲率ツマミは、こ
の曲率半径Ｒｉを変更するものである。

前記ＣＰＵＩ　６は、操作パネル１２に入力された走査
条件情報に基いて、装置１各部を制御して、走査を実行
するものである。例えば、操作パネル１２に走査条件情
報としてＢモード走査が選択され所定の走査範囲が設定
された場合は、プログラムメモリ１４に記憶されている
Ｂモード走査を行うだめのプログラムを読み出し、設定
された走査範囲について装置１各部を制御してＢモード
走査を実行するようにしている。またＣＰＵ１６は、操
作者による操作パネル１２の曲率ツマミを回して設定さ
れた曲率半径Ｒｉ情報に基いて、弧状線データメモリ１
５に記憶されている演算式情報を読み出して傾斜角βを
演算し、この演算結果をプローブコントローラ７及びＤ
ＳＣＩＯに出力する。

プローブコントローラ７は、ＣＰＵ１６から送出された
傾斜角βデータに基いて、各モータＭ１゜Ｍ２を制御し
、振動子２から送波される超音波が仮想弧状線Ｌｉに直
交するように振動子ホルダ３をアーク動作及び傾斜動作
させるようにしている。

ＤＳＣＩＯは、ＣＰＵＩ　６から送出された傾斜角βデ
ータに基いて、送受信回路９から送出されたエコー信号
を画像メモリ内の所定のアドレスに格納するようにして
いる。

次に上記構成の実施例装置１の作用を説明する。

操作者が操作パネル１２の曲率ツマミ、設定ツマミ等を
操作して曲率半径情報、走査条件情報例えばＢモード走
査の条件を入力すると、システムコントローラ１３のＣ
ＰＵ１６は、プログラムメモリ１４に記憶され該当する
プログラムを検索してプローブコントローラ７及びこの
装置１各部を制御してＢモード走査を実行する。またＣ
ＰＵ１６は、Ｂモード走査を実行するに際し、弧状線デ
ータメモリ１５に記憶されている演算式情報を読み出し
て、傾斜角βを演算してこの演算結果をプローブコント
ローラ７に出力する。プローブコントローラ７がＣＰＵ
Ｉ　６が演算した傾斜角βに基づいて振動子２から送波
される超音波がこの仮想弧状線Ｌｉに直交するようにア
ーク移動部２０及び傾斜部３０を制御する。振動子ホル
ダ３がプローブコントローラ７の制御の下にアーク移動
及び傾斜動作を行うと共に、送受信回路９がＣＰＵ１６
の制御の下に振動子２を励振すると、送受信回路９は振
動子２からエコー信号を受信し、この受信したエコー信
号に基づいて走査対象部位のＢモード像がＴＶモニタ１
１に可視化される。

ここで操作者は、走査対象部位について所定の分解能が
得られていない場合、すなわち実際の生体体表Ｆと仮想
弧状線Ｌｉとが一致していない場合は、操作パネル１２
の曲率ツマミを操作して実際の生体体表Ｆと仮想弧状線
Ｌｉとが一致するように調整し、上述したようにまたＢ
モード走査を行う。今回の走査で実際の生体体表Ｆと仮
想弧状線Ｌｉとが一致した場合は、所定の分解能を有す
る走査対象部位がＴＶモニタ１１に表示される。

このように構成された実施例装置１によれば、乳房Ｂ等
の丸みのある部位又は、乳房Ｂ、頭頚部のように曲率の
異なる部位に対しても、生体体表の曲面に合わせて、生
体体表に振動子から送波された超音波が直交するように
しているので、走査範囲の両端付近で超音波が散乱する
ことがなくなるため、走査対象部位について良好なエコ
ーデータを得ることのできる超音波診断装置を提供する
ことかできる。

第５図は、第１図に示す装置の他の例として、プローブ
が直線移動するものを示す原理図である。

同図中、Ｌ２／で示す線は振動子の軌跡を示すものであ
る。この軌跡Ｌ２　は、第４図に示す振動子２の軌跡を
示す弧状線Ｌ２を無限大としたものと考えれば、この軌
跡Ｌ２　に沿って振動子が直線移動する場合においても
、第１図に示す装置１と同様の効果が得られる。

本発明は上述した実施例に限定されず、その要旨を変更
しない範囲で種々変形実施が可能である。

例えば第１図に示す４図において、実際の生体体表Ｆの
曲率がアーク走査の曲率により決まる曲率より小さい場
合について説明したが逆の場合についても同様に実際の
生体体表Ｆと仮想弧状線Ｌｉとを一致させることができ
る。また仮想弧状線Ｌｉは、弧線以外の例えば２次曲線
等としてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、生体体表の曲率に対応さ
せて、振動子からの超音波が生体体表に直交するように
し得るので、走査対象部位について良好なエコーデータ
を得ることのできるメカニカル超音波診断装置を提供す
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装置の要部構成図、第２図は
この装置のブロック図、第３図及び第４図はアーク走査
の曲率により決まる予め設定されていた仮想弧状線と実
際の生体体表の曲線とが一致していない場合の振動子ホ
ルダの動作説明図、第５図は第１図に示す装置の他の実
施例を示す装置の原理図、第６図はリニア走査を行う従
来例装置の原理図、第７図はアーク走査を行う従来例装
置の原理図である。 ２・・・振動子、 ７・・・プローブコントローラ（制御手段）、２０・・
・アーク移動部、　　　３０・・・傾斜部、Ｌｉ・・・
仮想弧状線、Ｒａ、Ｒｉ・・・曲率。 第 図 、＝／”−＼、 第 図 第 図 り 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動子を備えたプローブがアーク移動しながら生体に対
   し超音波を送受するメカニカル超音波診断装置において
   、前記プローブをアーク移動させるアーク移動手段と、
   前記振動子を前記プローブに対し相対的に傾斜させる傾
   斜手段と、前記プローブのアーク移動に際し、このアー
   ク移動の中心点を中心とする円弧線と異なる仮想弧状線
   に対し前記振動子から送波される超音波が直交するよう
   に前記アーク移動手段及び傾斜手段を制御する制御手段
   とを有することを特徴とするメカニカル超音波診断装置
   。