JPH0490748A - 超音波探触子および超音波診断装置 - 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Ｊ 本発明は超音波探触子および超音波診断装置に関し、と
くに診断上必要な部分の画質を改良した超音波探触子お
よび超音波診断装置に関する。

［従来の技術］ 現在、画像診断装置として広く普及している超音波診断
装置は、超音波探触子としてリニア・アレイ−プローブ
、コンベックス−アレイ・プローブおよびセレクタ・ア
レイ奮プローブを使用している。

このような超音波診断装置の画像の解像力を決定する要
素として、これらのプローブを構成している超音波振動
子のアレイ密度（配列密度）がある。アレイ密度が高い
ほど、すなわち、プローブの振動子列の単位長の中にあ
る振動子の数が多いほど１画像の解像力が向上する。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、このようなアレイ密度を増加させたプローブを用
いる画質の改良が行なわれているが、アレイ密度を増加
するには、圧電体を機械的に切断して振動子を細分化し
なければならないため、機械加工に伴う製造上の困難性
や、各振動子の電気配線密度の増加によるプローブの実
装の複雑性の問題がある。さらに、振動子数の増加に伴
う超音波送受信チャンネル数の増加による診断装置本体
の大型化とこれに伴うコストアップ、また、プローブと
装置本体を電気的に接続しているプローブ・ケーブルの
芯線数の増加によるケーブル径の増加に伴うプローブの
操作性の悪化などの実用上の欠点が数多く発生している
。

本発明はこのような従来技術のプローブにおける、アレ
イ密度の増加に伴う製造上の困難さ、実装上の複雑化、
装置の大型化、高価格、およびプローブ操作性の劣化等
の欠点を解消し、超音波画像の診断上必要な部分の解像
力を向上させた超音波探触子および超音波診断装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、所定の形状に配列された複数の振動子
により構成される振動子列を有する超音波探触子におい
て、振動子列における振動子相互の配列密度を不均一に
した。

また、本発明によれば、所定の形状に配列された複数の
振動子により構成される振動子列を含む超音波探触子を
有し、超音波探触子により得られた被検体の断層画像を
表示する超音波診断装置において、振動子列における振
動子相互の配列密度を不均一にすることにより、被検体
の断層画像の特定の部分を拡大して表示可能とする。

［作　用］ 本発明によれば、超音波探触子の振動子列における振動
子配列密度を不均一にしており、また超音波診断装置は
このような超音波探触子を用いているから、診断画像の
特定の部分について被検体の画像の解像力を向上させる
ことができ、診断上有効である。また、振動子列の全体
にわたってアレイ密度を高くしたものと比較して、製造
上の困難性、電気的実装の複雑化などの欠点が解消され
る。

［実施例］ 次に添付図面を参照して本発明による超音波診断ｒｔＩ
の実施例を詳細に説明する。

第２図には、本発明による超音波診断装置に用いられる
リニアアレイプローブの一実施例の外観が示されている
。直線状（リニア）に配列されたプローブ３０の振動子
列３２の中央付近の部分の領域ＢＣの振動子３４の数、
すなはち、中央付近の部分のアレイ密度は周辺付近の領
域ＡＢ、　（１０の振動子３６．３８の数、すなはち１
周辺付近の７レイ密度のほぼ２倍になっている。したが
って１本プローブ３０の使用により得られる画像の超音
波走査線は、第３図に示されるように、画像の中央部の
領域ＥＣが周辺部の領域ＡＢ、　ＣＤに比べてほぼ２倍
の走査線密度が得られ、これにより画像の中央部の解像
力は周辺部に比べて、著しく改善される。

第４Ａ図および第４Ｂ図には、従来のプローブが示され
ている。第４Ａ図に示されるプローブ１１は、第２図に
示されるプローブ３０の周辺付近の部分のアレイ密度と
同じ密度で全体的に構成された振動子２１を有する。こ
のプローブ１１の場合には、アレイ密度が低いため、超
音波走査線密度が低く、解像力が低い。

一方、第４Ｂ図に示されるプローブ１２は、第２図に示
されるプローブ３０の中央付近の部分のアレイ密度と同
じ密度で全体的に構成された振動子２２を有する。第４
Ｂ図の超音波探触子（プローブ）１２の振動子列２２は
、アレイ密度が、第４Ａ図のプローブ１１の振動子列２
１のアレイ密度の２倍であり、２倍の超音波走査線密度
を有し、解像力が優れている。しかし、機械加工により
振動子を細分割して、その数を増加するには限度がある
０例えば、長さ１００層腸０圧電セラミックを２５８素
子に細分割すると、各振動子の幅は０．３９腸層となる
。機械加工により、全長に渡って均一に細分割すること
は非常に困難であるため、第４Ｂ図のプローブ１２は、
第４Ａ図のプローブ１１よりも製造歩留まりが悪いとい
う基本的な欠点がある。

これに対して第２図に示す実施例によれば、中央付近の
部分のみ、振動子が細分割化されているので、第４Ｂ図
に示すプローブ１２のように全領域に渡って振動子が細
分割化されている場合に比べて製造上の困難性が軽減さ
れ、歩留りが向上される。また、各振動子２２への電気
的配線の複雑化も、細分割化された振動子が中央付近の
みに限られているため、軽減される。同様に、送受信チ
ャンネル数も第４Ｂ図のプローブ１２に比べて減少され
ているので、装置の大型化、コストアウプ、あるいはケ
ーブル径の増加などの欠点も最小限度に押えることがで
きる。

診断においては、一般に診断上必要な部分を画面の中央
付近に設定して観察する習慣がある。したがって、第２
図の実施例のように診断に必要な中央付近の部分のみ解
像力を改良するように構成すれば、実質的に診断能力は
向上することになり、第４Ｂ図のプローブ１２のように
画像全体にわたって解像力を必要以上に改良しなくても
よい。

さらに、画像を拡大する場合でも、関心のある部分を画
面の中央付近で観察するので、振動子のアレイ密度を部
分的に大きくした第２図のプローブ３０を用いることに
より、超音波診断装置の解像力を容易に向上させること
ができる。

第１図には本発明による超音波診断装置の一実施例の機
能ブロック図が示されている。

本装置はプローブ３０を有する。プローブ３０としては
第２図に示されるようなものが使用される。

プローブ３０には振動子選択部５２が接続されている。

振動子選択部５２は、プローブ３０の振動子列から所定
数の振動子群を選択する回路である。振動子選択部５２
には送信部５４および受信部５６が接続されている。振
動子選択部５２は、送信部５４からの信号に応じて選択
したに振動子を駆動し、これにより超音波が被検体へ送
信される。送信部５４はプご一ブ３０を駆動するために
必要な送信信号およびタイミングなどを生成し、振動子
選択部５２へ出力する。

受信部５６は、被検体からの受信信号（エコー）を振動
子選択部５２を通して入力し、所定の振幅に増幅して受
信処理部５Ｂへ出力する。受信処理部５８は、受信部５
Ｂから入力される受信信号について対数変換処理、　Ｓ
ＴＣ：処理および検波処理などの処理を施し、ＡＤ変換
部８０へ出力する。　ＡＤ変換部８ｏは、受信処理部５
日から入力される信号をデジタル信号に変換し、デジタ
ル・スキャンコンバータ（ＤＥＣ）６６へ出力する。デ
ジタル・スキャンコンバータ６８は、ＡＤ変換部６０か
ら入力された信号を表示部６８に画像として表示させる
ための走査および変換を行い、表示部６８へ出力する０
表示部６８はデジタル・スキャンコンバータ６６から送
られる信号に基づき被検体の画像を表示する。

デジタル・スキャンコンバータ６６には、拡大指令部６
４が接続されている。拡大指令部６４は拡大ボタン６３
を有する。操作者が拡大ボタン６３をオンすると、画面
中央部の拡大される領域が白線の枠などによって囲んで
明示される。

本装置の動作を説明する。

送信部５４から出力される信号に応じて振動子選択部５
２は選択した振動子を駆動し、これにより超音波がプロ
ーブ３０から被検体へ送信される。被検体から戻ってき
た超音波はプローブ３ｏおよび振動子選択Ｍ８５２を通
して受信部５８にλカされ、受信処理部５８において所
定の処理が施される。さらに、受信信号はＡＤ変換部６
０でデジタル信号に変換され、デジタル・スキャンコン
バータ６６でスキャンされた後、表示部６８へ送られ、
被検体の画像が表示部６８に表示される。

本装置においては、８８２図に示すように画面の中央付
近において振動子列の密度が高い超音波探触子が使用さ
れているが、通常の画像表示モード（Ｂモード）では、
デジタル・スキャンコン／曳−タ６Ｂの動作が制御され
ることにより、画面の中央付近の走査線密度の高い領域
（ＢＣ）は、周辺付近の走査線密度の低い領域の走査線
密度と一致させて粗い画像として表示される。すなわち
、中央付近においては走査線を２分の１に間引いくこと
により、全体的に従来の走査線密度の低い画像を表示さ
せる。

一方、被検体の関心のある領域の診断を精密に行いたい
場合には、操作者が図示しなし１操作ノくネル上に設け
られた拡大指令部６４の拡大ボタン６３を押すと、振動
子選択部５２は、第２図の振動子列３２の中央部Ｂｅの
動作可能な振動子数を通常の拡大ボタンθ３のオフ時の
２倍に選択する。または、振動子選択部５２が常時、中
央の振動子３４をすべて動作可能に選択し、デジタルの
スキャンコンバータ６６が全振動子からの信号を内蔵す
るフレーム・メモリＭに蓄積し、拡大ボタン６３のオン
／オフにより、メモリＭから中央付近の振動子からのデ
ータの全部、または２分の１を選択して表示部６８に出
力するようにしてもよい。

拡大ボタン６３が押された時には、第３図に示すように
、中央部ＢＣの走査線の数が周辺部ＡＨ，ＣＤの２倍と
なるので、画面上では中央の関心領域が拡大されて表示
される。この領域は表示部６８の画面上に白線の枠など
によって囲んで明示される。操作者は診断上関心のある
領域がこの枠内に入るようプローブ３０を操作し、目的
の領域が枠内に入ったことを確認して図示しない拡大実
行ボタンを作動させるようにすればよい、一方、拡大ボ
タン６３がオフにされると、中央部と周辺部の画像は同
じ解像力で表示されるため、従来の装置と同様の画面に
なる。

従来の装置における超音波画像の拡大は、画面の走査線
間を両側の走査線のデータによって補間して走査線を増
加した疑似的拡大であるから、解像力は向上されず、単
に表示上で拡大されているのみである。これに対して本
発明によれば、中央付近のアレイ密度を２倍に増加させ
たプローブを用いているから、関心領域について解像力
を上げた拡大画像が得られ、診断精度を向上させること
ができる。

上記の実施例はリニア・アレイプローブについて述べた
が、本発明はリニア・アレイプローブに限定されるもの
ではなく、フンペックス・アレイプローブ、セクタ・ア
レイプローブにも適用できることは明らかである。

［発明の効果］ 本発明によれば、超音波探触子の必要な部分のアレイ密
度を高くして超音波走査線数を増やすことにより、診断
に必要な部分の画像解像力が向上し、拡大時に細かい部
分まで精密に観察できるので診断精度が向上する。また
、従来の超音波探触子全体についてアレイ密度を大きく
した場合に比較して、高密度アレイプローブにおける機
械加工の障害、電気的実装の複雑化、装置の大型化、コ
ストアップ、プローブ・ケーブルの操作性の劣化などの
問題を解決する多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置の一実施例を示す
機能ブロック図、 第２図は本発明による超音波探触子の一実施例を示す外
観図２ 第３図は第２図の超音波探触子による走査線のパターン
を示す図。 第４Ａ図および第４Ｂ図は従来の超音波探触子の外観図
である。 部　の符号の１明 ３０、、、、超音波探触子 ３１、、、振動子列 ３４．３８．３８　、振動子 ５２、、、、振動子選択部 ５Ｂ、　、　、　、受信部 ６３、　、　、　、拡大ボタン ８４、、、、拡大指令部 ８Ｂ、　、　、　、デジタル・スキャンコン／＜−タ８
８、、、、表示部 第 層 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の形状に配列された複数の振動子により構成さ
   れる振動子列を有する超音波探触子において、 前記振動子列における前記振動子相互の配列密度を不均
   一にしたことを特徴とする超音波探触子。 ２、請求項１に記載の超音波探触子において、前記振動
   子列の中央部付近の前記振動子の配列密度を前記振動子
   列の周辺部付近の前記振動子の配列密度よりも狭く形成
   したことを特徴とする超音波探触子。 ３、所定の形状に配列された複数の振動子により構成さ
   れる振動子列を含む超音波探触子を有し、該超音波探触
   子により得られた被検体の断層画像を表示する超音波診
   断装置において、 前記振動子列における前記振動子相互の配列密度を不均
   一にすることにより、前記被検体の断層画像の特定の部
   分を拡大して表示可能とすることを特徴とする超音波診
   断装置。 ４、請求項３に記載の装置において、前記振動子列の中
   央部付近の前記振動子の配列密度を周辺部付近の前記振
   動子の配列密度よりも狭く形成し、前記振動子列の中央
   付近の超音波走査線を増加させることにより、前記被検
   体の断層画像の中央部を拡大して表示可能とするととも
   に、前記画像中央部に対応する超音波走査線数を増減し
   て前記画像中央部の拡大の有無を選択する選択手段を有
   することを特徴とする超音波診断装置。