JPH04183455A - 体腔内用超音波プローブの振動子アレイ - 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、振動子アレイ、特に、被検体内の互いに直交
する断面を走査する２つの振動子をプローブ本体に備え
たパイプレーン型の体腔内用超音波プローブの振動子ア
レイに関する。

〔従来の技術〕

医用分野において、生体内の組織や血流動態等の観察に
超音波診断装置が用いられている。この超音波診断装置
は、生体内に対して超音波ビームを送受波する超音波プ
ローブ（以下、単にプローブと記す）と、プローブで得
られた反射エコー信号を画像化する診断装置本体とから
主として構成されている。

プローブは、一般に、短冊状の複数の微小振動子を有し
ており、各振動子の駆動タイミングを制御することによ
り電子走査が行われる。また、この電子走査方式には、
リニア型やセクタ型等がある。

超音波診断時には、プローブから生体内に超音波を送信
するとともに、生体内で反射した超音波エコーをプロー
ブにより受信し、この受信信号を処理してモニタに表示
させることにより、生体内の組織等の観察を行っている
。

通常のプローブは生体の体表面に当てられ、その走査方
向と同一面内の断層像がモニタ上に得られるようになっ
ている。したがって、モニタ上に表示される断層像の方
向を変えたい場合には、体表面に当てるプローブの方向
を変えるようにすればよい。これにより、断層像の方向
を容易に変えることができる。

ところが、たとえば直腸等に挿入されて使用される体腔
内用プローブでは、その方向を変えることはできず、診
断情報が不足しがちである。そこで、従来よりパイブレ
ーン型のプローブが用いられている。このパイプレーン
型プローブは、一般に、プローブ本体挿入方向の被検体
縦断面を走査する振動子と、前記断面と直交する被検体
横断面を走査する振動子とを有している。

このようなパイプレーン型プローブを用いて超音波診断
を行う際には、まず、一方の振動子によって所望の観察
部位を探し出す。次に、他方の振動子を駆動して、各振
動子によって形成されるスキャン面により観察部位の観
察や診断を行う。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 前記従来のパイプレーン型プローブを構成スる振動子と
しては、以下の組合せのものが用いられている。すなわ
ち、（ａ）コンベックス型（被検体横断面用）とリニア
型（縦断面用）　（ｂ）セクタ型（横断面用）とセクタ
型（縦断面用）である。

前記（ａ）の組合せでは、各振動子によるスキャン面を
交差させることができないため、診断情報が不足する。

前記（ハ）では、各振動子によるスキャン面を交差させ
ることはできるが、浅部〔体壁表面近傍〕の視野が狭く
なり、たとえば前立腺の全体を表示できない。

本発明の目的は、２つの振動子のスキャン面を交差でき
、しかも体壁表面近傍に充分な視野を得ることができる
体腔内用超音波プローブの振動子アレイを提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る体腔内用プローブの振動子アレイは、被検
体の体腔内に挿入されるプローブ本体に設けられ、プロ
ーブ本体挿入方向の被検体断面を走査する第１振動子と
、前記断面と直交する被検体断面を走査する第２振動子
とを備えている。そして、第１振動子は、その中央部に
配置されリニア走査を行うリニア振動子群と、リニア振
動子群よりも小さなピッチを有し、かつリニア振動子群
の両側部に配置されセクタ走査を行うセクタ振動子群と
から構成されている。

〔作用〕

本発明では、プローブ本体が被検体の体腔内に挿入され
て超音波診断が行われる。この場合には、第１振動子に
より、プローブ本体挿入方向の被検体断面が走査される
。また、第２振動子により、前記断面と直交する被検体
断面が走査される。

第１振動子により走査を行う際には、中央部のリニア振
動子群によりリニア走査が行われるとともに、リニア振
動子群両側部のセクタ振動子群によりセクタ走査が行わ
れる。この結果、この第１振動子により、プローブ本体
の挿入方向に沿って台形状のスキャン面が形成される。

これにより、第２振動子のスキャン面に第１振動子のス
キャン面を交差させることができる。

この場合において、セクタ振動子群は、リニア振動子群
よりも小さなピッチを有している。これにより、リニア
走査部とセクタ走査部とをほぼ同程度の分解能として、
各断面像をクロスさせることができる。

また、第１振動子中央部のリニア振動子群によりリニア
走査が同時に行われるため、体壁表面近傍において充分
な視野を得ることができる。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例が採用されたパイプレーン型
経直腸用超音波プローブを示している。

第３図において、このプローブ１０１は、体腔内に挿入
される円柱状のプローブ本体１０２をその先端に有して
いる。プローブ本体１０２には、その挿入方向に沿って
第１トランスデユーサ１０３が設けられている。プロー
ブ本体１０２の先端部には、第１トランスデユーサ１０
３から所定間隔を隔ててコンベックス型の第２トランス
デユーサ１０４が設けられている。第２トランスデユー
サ１０４は、プローブ本体１０２の挿入方向と直交する
方向に配設されている。また、プローブ１０１には、組
織の抽出等に用いられる穿刺針１０８を誘導するための
穿刺用アダプタが必要に応して取り付けられる。

第１トランスデユーサ１０３を構成する各振動子の配列
を第１図に示す。

第１トランスデユーサ１０３は、その中央部に配置され
リニア走査を行うリニア振動子群１１０と、リニア振動
子群１１０の両側部に配置されセクタ走査を行うセクタ
振動子群１１１及び１１２とから構成されている。

また、第１図において、各振動子群を構成する微小振動
子を１〜２７で示している。セクタ振動子群１１１及び
１’１２の各振動子１〜８及び１９〜２７は、セクタ走
査時にグレーティングローブが問題とならない程度に細
かく分割されている。

各セクタ振動子群１１１及び１１２のグループピッチは
、たとえば０．１５ｍに設定される。また、リニア振動
子群１１０の各振動子９〜１８は、リニア走査に適する
程度に比較的粗く分割されている。リニア振動子群１１
０のグループピッチは、たとえば０．３ｍに設定される
。

なお、第１トランスデユーサ１０３の製作時には、まず
、０．１５ａｅピツチでサブダイシングを行う。そして
、セクタ振動子群１１１及び１１２については分割され
た各素子ごとにＦＰＣで接続する。また、リニア振動子
群１１０については、隣合う２つの素子ごと４：　Ｆ　
Ｐ　Ｃで接続する。これにより、リニア振動子群１１０
が０．３ｍピッチでサブダイシングされたのと等価にな
る。

このように、リニア振動子群１１０のグループピッチを
セクタ振動子群１１１．１１２のグループピッチの整数
倍（ここでは２倍）とすることにより、トランスデユー
サ全体にわたり等間隔でサブダイシングを行うことがで
き、これにより製作が容易になる。

次に、上述のプローブ１が採用された超音波診断装置の
概略構成を第４図に示す。

第４図において、第１トランスデユーサ１０３及び第２
トランスデユーサ１０４には、プローブ切替えスイッチ
１２０が接続されている。プローブ切替えスイッチ１２
０は、トランスデユーサ１０３または１０４のいずれか
一方を選択するためのものである。プローブ切替えスイ
ッチ１２０には、マルチプレクサ１２１が接続されてい
る。マルチプレクサ１２１には、素子選択制御回路１２
２が接続されている。マルチプレクサ１２１は、素子選
択制御回路１２２からの制御信号に基づいて各トランス
デユーサ１０３，１０４についで駆動すべき素子をそれ
ぞれ選択するためのものである。マルチプレクサ１２１
には、送受切替え用スイッチ回路１２３が接続されてい
る。送受切替え用スイッーチ回路１２３は、後述する送
信画８１２６または受信回路１２９のいずれか一方を選
択するためのものである。送受切替え用スイッチ回路１
２３には、遅延線１２４，１２７が接続されている。遅
延線１２４．１２７には、遅延量を設定するための遅延
量選択回路１２５，１２８がそれぞれ接続されている。

遅延量選択回路１２５，１２８は、それぞれ各プローブ
１０３，１０４の走査あるいはフォーカス位置に応じた
遅延量データが格納されたＲＯＭを有している。

遅延線１２４には、送信回路１２６が接続されでいる。

送信回路１２６は、プローブ１を駆動するためのパルス
信号を発振する高周波パルス発振器等により構成されて
いる。遅延線１２７には受信回路１２９が接続されてい
る。受信回路１２９は、反射エコーデータを得るための
エコー処理回路等から構成されており、増幅機能や検波
機能等を有している。受信回路１２９の出力には、画像
表示制御回路１３０が接続されている。画像表示制御回
Ｂ１３０は、受信回路１２９によって得られた反射エコ
ーデータを記憶するとともに、この信号を後段のＣＲＴ
モニタ１３１に表示可能なテレビジョン信号に変換する
ためのものである。また、画像表示制御回路１３０は、
Ａ／Ｄ変換回路、ＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コン
バータ）、Ｄ／Ａ変換回路等により構成されている。ま
た、プローブ切替えスイッチ１２０、素子選択制御回路
１２２、遅延量選択回路１２５，１２８、送信回路１２
６、受信回路１２９、及び画像表示制御回路１３０は、
制御部１３２からの制御信号によって制御される。また
、制御部１３２には、入力キーボード等を有する操作部
１３３が接続されている。

次に、動作について説明する。

診断時には、まず、操作部１３３からのキー人力により
、プローブ切替えスイッチ１２０を第１トランスデユー
サ１０３側に切替え、第１トランスデユーサ１０３を診
断装置本体に接続する。そして、送信回路１２６により
、第１トランスデユーサ１０３の各振動子群１１０，１
１１，１１２を駆動する。このとき、送受切替え用スイ
ッチ回路１２３は、送信１路１２６側に切り換えられて
いる。また、リニア振動子群１１０及びセクタ振動子群
１１１，１１２の各振動子を駆動するための信号には、
それぞれ遅延量選択回路１２５によって設定された所定
の遅延量が遅延線１２４により与えられている。

第１トランスデユーサ１０３の各振動子工〜２７の駆動
順序としては、たとえば、まず、振動子１〜Ｂを用いて
アレイ面の垂線１１３（第２図）方向から例えば走査角
４５°の方向に超音波ビームの送受波を行うことにより
、セクタ走査１ｊｉｌ１１ａから１ライン上のデータを
取り込む０次に、振動子１〜８を用いて、垂線１１３方
向まで数本あるいは数１０本のセクタ走査を行う。この
場合には、セクタ振動子群１１１は小さなグループピッ
チで設けられているため、リニア走査部と同程度の分解
能にできる。

次に、リニア振動子群１１０によるリニア走査に移行す
る。この場合において、超音波ビームの最初の送受波の
際には、振動子３〜９を用い、次の送受波の際には振動
子５〜１０を用いる。このリニア走査時における各走査
線を第２回の（３〜９）及び（５〜１０）で示す。以下
、リニア振動子群１１０の他端に到るまで同様の送受波
を行い、次にセクタ振動子群１１２によるセクタ走査を
行う。このセクタ振動子群１１２によるセクタ走査は、
セクタ振動子群１１１の場合と同様である。

このセクタ振動子群１１２によって形成されるセクタ走
査線を１１２ａで示す。

このようにして、第１トランスデユーサ１０３によるス
キャン面が、第２図に示すような台形状に形成される。

この第１トランスデユーサ１０３により形成されたスキ
ャン面１４０によって、観察部位１０７（第３図）を探
し出す。そして、観察部位１０７がスキャン面１４０の
中心位置にくるようＬこプローブ１０】を回転させる。

この状態から、操作部１３３がらのキー人力により、プ
ローブ切替えスイッチ１２０を第２トランスデユーサ１
０４側へ切替え、第２トランスデユーサ１０４を診断装
置本体に接続する。そして、第２トランスデユーサ１０
４の各振動子を駆動する。このとき、第２トランスデユ
ーサ１０４には、遅延量選択回路１２５によって選択さ
れた所定の遅延量が遅延線１２４により与えられている
。これにより、第３図に示すようなスキャン面１４１が
形成される。このスキャン面１４１は、スキャン面１４
０に直交している。

このような操作により、両スキャン面１４０及び１４１
の交差部１４２に所望の観察部位１０７が位置すること
となり、このスキャン面１４１によりＣＲＴモニタ１３
１上６二表示された画像を基にして、穿刺針１０８を観
察部位１０７に到達させ、観察部位１０７部分から組織
の抽出等を行う。

このような本実施例では、第１トランスデユーサ１０３
においてリニア振動子群１１０の両端部にセクタ振動子
群１１１．１１２が設けられているので、第１トランス
デユーサ１０３及び第２トランスデユーサ１０４による
両スキャン面を交差させることができる。この場合にお
いて、セクタ怒動子群１１１，１１２がリニア振動子群
１１０よりも小さなピンチを有しているため、セクタ走
査部とリニア走査部とをほぼ同程度の分解能にできる。

また、第１トランスデユーサ１０３中央部のリニア振動
子群１１０により、プローブ本体１０２の挿入方向に幅
のあるスキャン面を形成でき、体壁表面近傍に充分な視
野を得ることができる。

さらに、リニア振動子群１１０のピッチがセクタ振動子
群１１１，１１２の整数倍（２倍）に設定されているた
め、各振動子群について同じ口径で走査することが可能
となる。

〔発明の効果〕

本発明に係る体腔内用超音波プローブの振動子アレイは
、第１振動子が上述のようなリニア振動子群とセクタ振
動子群とから構成されている。したがって、本発明によ
れば、各振動子によるスキャン面を確実に交差させるこ
とができ、しかも同程度の分解能にできる。さらに、体
壁表面近傍に充分な視野を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面概略図、第２図はその
スキャン面を示す模式図、第３図は前記実施例が採用さ
れた体腔内用超音波プローブの斜視部分図、第４図は前
記プローブを含む超音波診断装置の概略ブロック図であ
る。 １０１・・・プローブ、１０２・・・プローブ本体、１
０３・・・第１トランスデユーサ、１０４・・・第２ト
ランスデユーサ、１１０・・・リニア振動子群、１１１
゜１１２・・・セクタ振動子群。 第３図 ＋４ｚ １０１・・・プローブ １０２・・・プローブ本体 １０３・・・第１トランスデユーサ １０４・・・第２トランスデユーサ １１０・・・リニア振動子群 １１１．１１２・−・セクタ振動子群 第１！！ｌ 第２１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体の体腔内に挿入されるプローブ本体に設け
   られ、プローブ本体挿入方向の被検体断面を走査する第
   １振動子と、前記断面と直交する被検体断面を走査する
   第２振動子とを備え、 前記第１振動子は、その中央部に配置されリニア走査を
   行うリニア振動子群と、前記リニア振動子群よりも小さ
   なピッチを有しかつ前記リニア振動子群の両側部に配置
   されセクタ走査を行うセクタ振動子群とから構成されて
   いる、 体腔内用超音波プローブの振動子アレイ。