JPH05285131A - 超音波装置 - Google Patents
超音波装置Info
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- JPH05285131A JPH05285131A JP8857192A JP8857192A JPH05285131A JP H05285131 A JPH05285131 A JP H05285131A JP 8857192 A JP8857192 A JP 8857192A JP 8857192 A JP8857192 A JP 8857192A JP H05285131 A JPH05285131 A JP H05285131A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】少ない信号線で超音波送波器を駆動し、電気的
に超音波ビームを走査することにより血管等の目的対象
物を高分解能で撮像する超音波装置を提供する。 【構成】信号周波数により、送信あるいは受信方向が変
化する超音波送受波器を複数具備し、そのうち少なくと
も二つは異なった周波数特性を有するようして超音波装
置を構成する。超音波送受波器を交互に反転して分極し
た振動子配列１、２により構成する。また、信号周波数
により、送信あるいは受信方向が変化する超音波送受波
器を複数具備し、そのうち少なくとも二つは異なった周
波数特性を有する超音波送受波器をカテーテル１１に具
備して超音波装置を構成し、超音波送受波器を交互に反
転して分極した振動子配列１、２により構成する。 【効果】目的方向を高周波超音波ビームで走査し目的対
象物を高分解能で撮像できる。
に超音波ビームを走査することにより血管等の目的対象
物を高分解能で撮像する超音波装置を提供する。 【構成】信号周波数により、送信あるいは受信方向が変
化する超音波送受波器を複数具備し、そのうち少なくと
も二つは異なった周波数特性を有するようして超音波装
置を構成する。超音波送受波器を交互に反転して分極し
た振動子配列１、２により構成する。また、信号周波数
により、送信あるいは受信方向が変化する超音波送受波
器を複数具備し、そのうち少なくとも二つは異なった周
波数特性を有する超音波送受波器をカテーテル１１に具
備して超音波装置を構成し、超音波送受波器を交互に反
転して分極した振動子配列１、２により構成する。 【効果】目的方向を高周波超音波ビームで走査し目的対
象物を高分解能で撮像できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波装置に係り、特
に血管等の診断、治療に有効な超音波装置に関する。
に血管等の診断、治療に有効な超音波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】信号周波数により超音波の送信および受
信の方向が変化する超音波送波器は、日本超音波医学会
講演論文集（昭和４９年１１月）に掲載された「高速２
次元撮像装置」と題する論文に報告されている。このよ
うな超音波送受波器の動作原理を図４により説明する。
図４に示すように超音波送受波器は、反転分極（交互に
方向の異なる矢印で分極の方向を示す）した振動子アレ
ー１と、その両面にそれぞれ設けられたグランド電極１
６とホット電極１７からなる。その電極間にバースト波
を印加すると、その信号周波数に応じて異なる方向θ
（θは超音波の放射あるいは入射面、即ち振動子アレー
面の法線方向と超音波の放射あるいは入射方向とのなす
角度）に超音波ビームを放射及び入射できるものであ
る。図４に示す円弧の線が波面を示し、実線と破線で位
相が１８０度異なる。同時刻の隣あった波面の位相が反
転しているため法線方向では相殺され、超音波ビームの
放射は超音波の放射面の法線方向に対し対称な２つの方
向（図４に示す実線と点線の方向）になされる。この入
放射角度θは、振動子ピッチｄと駆動周波数ｆ、その波
長λとして、数１で与えられる。 θ＝ｓｉｎ-1（λ／（２ｄ）） …（数１） また、この時の遠距離音場指向特性Ｒ（θ）は、数２で
与えられる。 Ｒ（θ）＝ｓｉｎ（０．５ｎ（φ−γ））／ｓｉｎ（０．５（φ−γ）） φ＝π、γ＝２πｄｓｉｎ（θ）／λ …（数２） これらの関係を利用して超音波ビームを走査するもので
あり、１本の信号線で周波数掃引することにより超音波
ビームをセクタ走査できる。また、特開平２−２６４６
４８に単一の部材からなる超音波探触子を電極のピッ
チ、及び幅を連続的に変えて形成し、この振動子面を血
管への挿入方向に対して傾斜するよう、探触子をカテー
テルの中心軸に対して傾斜して、カテーテルの先端部に
保持し、超音波ビームを掃引する方法が記載されてい
る。
信の方向が変化する超音波送波器は、日本超音波医学会
講演論文集（昭和４９年１１月）に掲載された「高速２
次元撮像装置」と題する論文に報告されている。このよ
うな超音波送受波器の動作原理を図４により説明する。
図４に示すように超音波送受波器は、反転分極（交互に
方向の異なる矢印で分極の方向を示す）した振動子アレ
ー１と、その両面にそれぞれ設けられたグランド電極１
６とホット電極１７からなる。その電極間にバースト波
を印加すると、その信号周波数に応じて異なる方向θ
（θは超音波の放射あるいは入射面、即ち振動子アレー
面の法線方向と超音波の放射あるいは入射方向とのなす
角度）に超音波ビームを放射及び入射できるものであ
る。図４に示す円弧の線が波面を示し、実線と破線で位
相が１８０度異なる。同時刻の隣あった波面の位相が反
転しているため法線方向では相殺され、超音波ビームの
放射は超音波の放射面の法線方向に対し対称な２つの方
向（図４に示す実線と点線の方向）になされる。この入
放射角度θは、振動子ピッチｄと駆動周波数ｆ、その波
長λとして、数１で与えられる。 θ＝ｓｉｎ-1（λ／（２ｄ）） …（数１） また、この時の遠距離音場指向特性Ｒ（θ）は、数２で
与えられる。 Ｒ（θ）＝ｓｉｎ（０．５ｎ（φ−γ））／ｓｉｎ（０．５（φ−γ）） φ＝π、γ＝２πｄｓｉｎ（θ）／λ …（数２） これらの関係を利用して超音波ビームを走査するもので
あり、１本の信号線で周波数掃引することにより超音波
ビームをセクタ走査できる。また、特開平２−２６４６
４８に単一の部材からなる超音波探触子を電極のピッ
チ、及び幅を連続的に変えて形成し、この振動子面を血
管への挿入方向に対して傾斜するよう、探触子をカテー
テルの中心軸に対して傾斜して、カテーテルの先端部に
保持し、超音波ビームを掃引する方法が記載されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の構成で
は、超音波の放射角度によって方位分解能が異なり血管
等の前方を撮像する際に問題であった。本発明の目的
は、血管等の診断、治療に本発明による超音波装置を適
用した場合、高分解能が必要とされる方向（例えば、血
管壁の構造を観察する方向）に良好な超音波ビームを形
成することにある。
は、超音波の放射角度によって方位分解能が異なり血管
等の前方を撮像する際に問題であった。本発明の目的
は、血管等の診断、治療に本発明による超音波装置を適
用した場合、高分解能が必要とされる方向（例えば、血
管壁の構造を観察する方向）に良好な超音波ビームを形
成することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】信号周波数により、超音
波を送信あるいは受信する方向が変化する超音波送受波
器を複数具備し、そのうち少なくとも二つは異なった周
波数特性を有するようして超音波装置を構成する。超音
波送受波器を交互に反転して分極した振動子配列により
構成する。また、信号周波数により、超音波を送信ある
いは受信する方向が変化する超音波送受波器を複数具備
し、そのうち少なくとも二つは異なった周波数特性を有
する超音波送受波器をカテーテルに具備して超音波装置
を構成し、超音波送受波器を交互に反転して分極した振
動子配列により構成する。
波を送信あるいは受信する方向が変化する超音波送受波
器を複数具備し、そのうち少なくとも二つは異なった周
波数特性を有するようして超音波装置を構成する。超音
波送受波器を交互に反転して分極した振動子配列により
構成する。また、信号周波数により、超音波を送信ある
いは受信する方向が変化する超音波送受波器を複数具備
し、そのうち少なくとも二つは異なった周波数特性を有
する超音波送受波器をカテーテルに具備して超音波装置
を構成し、超音波送受波器を交互に反転して分極した振
動子配列により構成する。
【０００５】
【作用】交互に反転して分極した振動子アレーを周波数
掃引により駆動すると信号周波数に応じた方向に超音波
ビームを放射できるので、目的とする方向を高周波超音
波ビームで走査することで目的とする方向を高分解能で
撮像できる。
掃引により駆動すると信号周波数に応じた方向に超音波
ビームを放射できるので、目的とする方向を高周波超音
波ビームで走査することで目的とする方向を高分解能で
撮像できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図３を用い
て詳細に説明する。本発明の実施例では、送受波器を振
動子配列、音響制動材、保護材等で構成しカテーテルの
先端部に固定し配置する。以下の説明では、振動子配列
として、交互に反転して分極した振動子配列（反転分極
アレー）を例にとって説明する。図１に、本発明によ
る、血管壁９を高分解能で撮像する超音波装置の第１の
実施例を示す。カテーテル１１の先端部に反転分極アレ
ー１、２を音響制動材６（反転分極アレー保持機能を含
むがこの詳細は図示せず）に傾斜してハの字型に保持
し、反転分極アレー１、２の面をカテーテル１１の中心
軸に対して傾斜させ、カテーテル１１の進行あるいは退
く方向で超音波ビームを超音波ビームの走査面７で走査
して前方視するセクタ走査する例である。音響制動材６
はカテーテル１１の先端部の内部にに固定する。反転分
極アレー１、２の外形ははほぼ同じ大きさを有し、この
２つの反転分極アレーは角度を成して音響制動材６に保
持されている。カテーテル１１の進行方向の血管内のア
テローム（粥腫）１０や血管壁９を撮像するものであ
る。カテーテル１１の進行方向の先端は、保護材５で覆
った例を示している。保護材５と反転分極アレー１、２
との間は、音響結合材８から構成されている。二つの反
転分極アレー１、２、にはそれぞれグランドと信号線４
が接続されている。超音波ビームを放射する目的とする
方向と反転分極アレー面の法線方向にたいし対称方向へ
の超音波ビームは、音響吸収体３により除去する。超音
波ビームの走査方向は、信号周波数が高いほど反転分極
アレー面の法線方向に近づく。
て詳細に説明する。本発明の実施例では、送受波器を振
動子配列、音響制動材、保護材等で構成しカテーテルの
先端部に固定し配置する。以下の説明では、振動子配列
として、交互に反転して分極した振動子配列（反転分極
アレー）を例にとって説明する。図１に、本発明によ
る、血管壁９を高分解能で撮像する超音波装置の第１の
実施例を示す。カテーテル１１の先端部に反転分極アレ
ー１、２を音響制動材６（反転分極アレー保持機能を含
むがこの詳細は図示せず）に傾斜してハの字型に保持
し、反転分極アレー１、２の面をカテーテル１１の中心
軸に対して傾斜させ、カテーテル１１の進行あるいは退
く方向で超音波ビームを超音波ビームの走査面７で走査
して前方視するセクタ走査する例である。音響制動材６
はカテーテル１１の先端部の内部にに固定する。反転分
極アレー１、２の外形ははほぼ同じ大きさを有し、この
２つの反転分極アレーは角度を成して音響制動材６に保
持されている。カテーテル１１の進行方向の血管内のア
テローム（粥腫）１０や血管壁９を撮像するものであ
る。カテーテル１１の進行方向の先端は、保護材５で覆
った例を示している。保護材５と反転分極アレー１、２
との間は、音響結合材８から構成されている。二つの反
転分極アレー１、２、にはそれぞれグランドと信号線４
が接続されている。超音波ビームを放射する目的とする
方向と反転分極アレー面の法線方向にたいし対称方向へ
の超音波ビームは、音響吸収体３により除去する。超音
波ビームの走査方向は、信号周波数が高いほど反転分極
アレー面の法線方向に近づく。
【０００７】図２に、血管壁を高分解能で、血管内の前
方を十分な撮像距離をとって撮像する原理を示すが（図
２では説明の要点のみを示し、図１の血管壁９、反転分
極アレー１のみを示す）、超音波ビーム１２が反転分極
アレー１の面の法線方向に近く、反転分極アレー１から
の超音波ビームは、血管壁９により近い位置で血管壁９
に交差する側の超音波ビーム１２がカテーテル１１の進
行方向の超音波ビーム１３より細くなり分解能が、カテ
ーテル１１の進行あるいは退く方向に比べ良くなる。ま
た、反転分極アレー１、２の厚み等を変えて中心周波数
をそれぞれ異ならせ、例えば反転分極アレー１を反転分
極アレー２に比べ高い周波数特性のものとし、血管壁９
の構造を観察するときには反転分極アレー１を用いて撮
像し、カテーテル１１の前方を撮像するときには反転分
極アレー２を用いて行うことにより、血管壁９は高分解
能で、血管内の前方は、十分な撮像距離をとることがで
きる。これにより、安全にカテーテルを走査することが
できる。
方を十分な撮像距離をとって撮像する原理を示すが（図
２では説明の要点のみを示し、図１の血管壁９、反転分
極アレー１のみを示す）、超音波ビーム１２が反転分極
アレー１の面の法線方向に近く、反転分極アレー１から
の超音波ビームは、血管壁９により近い位置で血管壁９
に交差する側の超音波ビーム１２がカテーテル１１の進
行方向の超音波ビーム１３より細くなり分解能が、カテ
ーテル１１の進行あるいは退く方向に比べ良くなる。ま
た、反転分極アレー１、２の厚み等を変えて中心周波数
をそれぞれ異ならせ、例えば反転分極アレー１を反転分
極アレー２に比べ高い周波数特性のものとし、血管壁９
の構造を観察するときには反転分極アレー１を用いて撮
像し、カテーテル１１の前方を撮像するときには反転分
極アレー２を用いて行うことにより、血管壁９は高分解
能で、血管内の前方は、十分な撮像距離をとることがで
きる。これにより、安全にカテーテルを走査することが
できる。
【０００８】図３に、本発明による、血管壁を高分解能
で撮像する超音波装置の第２の実施例を示す。血管内部
の前方を撮像するための反転分極アレー２をカテーテル
１１の先端部に、カテーテル１１の中心軸に対して傾斜
させ支持し、カテーテル１１の進行あるいは退く方向に
ほぼ直交する側方を撮像するための反転分極アレー１を
反転分極アレー２の背後に反転分極アレー２に対して斜
めに配置した例である。この場合、反転分極アレー１の
外形は反転分極アレー２の外形よりも小さくし、カテー
テル１１の先端部にコンパクトに配置できるようにして
いる。反転分極アレー２の裏面には、音響吸収と制動を
兼ねた支持体３を設けてある。反転分極アレー１を高周
波特性のものとし、カテーテル１１の一部には窓１５を
設け超音波の伝播を可能としている。また、反転分極ア
レー２の後方に音響吸収体を挟んで反転分極アレー１を
張り合わせることでも実現できる。カテーテル１１の進
行あるいは退く方向にほぼ直交する側方を撮像する側方
視では超音波ビームを高周波としたが、カテーテル１１
の進行あるいは退く方向撮像する前方視で超音波ビーム
を高周波としても構わないし、同じ周波数としてもよ
い。従って、前方視でカテーテルの進行方向を観察しな
がら、カテーテルの進行方向の血管内のアテローム（粥
腫）等に注意しながらカテーテルを進め、アテローム
（粥腫）等に近接したときに側方視で血管壁を高分解能
で観察することができる。こうようにして、安全に血管
内の観察、さらに診断、治療を行なうことができる。
で撮像する超音波装置の第２の実施例を示す。血管内部
の前方を撮像するための反転分極アレー２をカテーテル
１１の先端部に、カテーテル１１の中心軸に対して傾斜
させ支持し、カテーテル１１の進行あるいは退く方向に
ほぼ直交する側方を撮像するための反転分極アレー１を
反転分極アレー２の背後に反転分極アレー２に対して斜
めに配置した例である。この場合、反転分極アレー１の
外形は反転分極アレー２の外形よりも小さくし、カテー
テル１１の先端部にコンパクトに配置できるようにして
いる。反転分極アレー２の裏面には、音響吸収と制動を
兼ねた支持体３を設けてある。反転分極アレー１を高周
波特性のものとし、カテーテル１１の一部には窓１５を
設け超音波の伝播を可能としている。また、反転分極ア
レー２の後方に音響吸収体を挟んで反転分極アレー１を
張り合わせることでも実現できる。カテーテル１１の進
行あるいは退く方向にほぼ直交する側方を撮像する側方
視では超音波ビームを高周波としたが、カテーテル１１
の進行あるいは退く方向撮像する前方視で超音波ビーム
を高周波としても構わないし、同じ周波数としてもよ
い。従って、前方視でカテーテルの進行方向を観察しな
がら、カテーテルの進行方向の血管内のアテローム（粥
腫）等に注意しながらカテーテルを進め、アテローム
（粥腫）等に近接したときに側方視で血管壁を高分解能
で観察することができる。こうようにして、安全に血管
内の観察、さらに診断、治療を行なうことができる。
【０００９】以上の説明で用いた反転分極アレーは、音
響レンズを設けて超音波をフオーカスする用に構成、反
転分極アレー自体をわん曲させて超音波をフォーカスす
るように構成してもよい。また、超音波ビームの走査面
と垂直な方向、即ち短軸方向に反転分極アレーを複数に
分割し、それぞれの分割からリード線を引出して送受波
回路と接続し、短軸可変口径走査、短軸可変フォーカス
走査、短軸方向超音波ビーム走査するように構成しても
よい。以上、目的に応じた送受波器の構成について述べ
たが、本発明による超音波装置を、カテーテルに組み込
む他に、レーザ治療と組み合わせること、バルーンパン
ピング用カテーテルにも適用することができる。また、
等間隔振動子アレーを有する送受波器について説明した
が、この他にもＭ系列、バーカー系列等他の種々の不規
則間隔を有する振動子配列を有する送受波器への適用す
ることが可能である。また、信号周波数により超音波を
送信あるいは受信する方向が変化する超音波送受波器
が、異なる一連の電極周期及び電極幅を有する振動子か
ら形成された超音波送受波器であっても構わない。
響レンズを設けて超音波をフオーカスする用に構成、反
転分極アレー自体をわん曲させて超音波をフォーカスす
るように構成してもよい。また、超音波ビームの走査面
と垂直な方向、即ち短軸方向に反転分極アレーを複数に
分割し、それぞれの分割からリード線を引出して送受波
回路と接続し、短軸可変口径走査、短軸可変フォーカス
走査、短軸方向超音波ビーム走査するように構成しても
よい。以上、目的に応じた送受波器の構成について述べ
たが、本発明による超音波装置を、カテーテルに組み込
む他に、レーザ治療と組み合わせること、バルーンパン
ピング用カテーテルにも適用することができる。また、
等間隔振動子アレーを有する送受波器について説明した
が、この他にもＭ系列、バーカー系列等他の種々の不規
則間隔を有する振動子配列を有する送受波器への適用す
ることが可能である。また、信号周波数により超音波を
送信あるいは受信する方向が変化する超音波送受波器
が、異なる一連の電極周期及び電極幅を有する振動子か
ら形成された超音波送受波器であっても構わない。
【００１０】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、少な
い信号線で電気的に超音波を走査し、断層像を得ること
ができる送受波器の超音波ビームを改善でき良好な画質
を得ることができる。とくに、血管等の診断、治療にお
いて、高分解能が必要とされる方向、例えば、血管壁の
構造を観察する方向に良好な超音波ビームを形成するこ
とができる。
い信号線で電気的に超音波を走査し、断層像を得ること
ができる送受波器の超音波ビームを改善でき良好な画質
を得ることができる。とくに、血管等の診断、治療にお
いて、高分解能が必要とされる方向、例えば、血管壁の
構造を観察する方向に良好な超音波ビームを形成するこ
とができる。
【図１】本発明による、血管壁を高分解能で撮像する超
音波装置の第１の実施例を示す断面図。
音波装置の第１の実施例を示す断面図。
【図２】血管壁を高分解能で、血管内の前方を十分な撮
像距離をとって撮像する原理を示す断面図。
像距離をとって撮像する原理を示す断面図。
【図３】本発明による、血管壁を高分解能で撮像する超
音波装置の第２の実施例を示す断面図。
音波装置の第２の実施例を示す断面図。
【図４】従来の反転分極送受波器の構成
１，２…反転分極アレー、３…音響吸収と制動を兼ねた
支持体音響吸収体、４…グランド線、信号線、５…保護
材、６…音響制動材、７…超音波ビームの走査面、８…
音響結合材、９…血管壁、１０…アテローム（粥腫）、
１１…カテーテル、１２…高周波超音波ビーム、１３…
低周波超音波ビーム、１４…音響吸収と制動を兼ねた支
持体、１５…窓、１６…グランド電極、１７…ホット電
極。
支持体音響吸収体、４…グランド線、信号線、５…保護
材、６…音響制動材、７…超音波ビームの走査面、８…
音響結合材、９…血管壁、１０…アテローム（粥腫）、
１１…カテーテル、１２…高周波超音波ビーム、１３…
低周波超音波ビーム、１４…音響吸収と制動を兼ねた支
持体、１５…窓、１６…グランド電極、１７…ホット電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナレンドラ・サングビ 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】信号周波数により、超音波を送信及び受信
する方向が変化する超音波送受波器を複数具備し、その
うち少なくとも二つは異なった周波数特性を有すること
を特徴とする超音波装置。 - 【請求項２】前記超音波送受波器が、交互に反転して分
極した振動子配列により構成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の超音波送装置。 - 【請求項３】信号周波数により、超音波を送信及び受信
する方向が変化する超音波送受波器を複数具備し、その
うち少なくとも二つは異なった周波数特性を有する超音
波送受波器をカテーテルに具備したことを特徴とする超
音波装置。 - 【請求項４】前記超音波送受波器が、交互に反転して分
極した振動子配列により構成されていることを特徴とす
る請求項３に記載の超音波送装置。 - 【請求項５】前記超音波送受波器はそれぞれほぼ同じ大
きさの外形を有し、前記超音波送受波器が角度を成して
配置したことを特徴とする請求項３あるいは請求項４に
記載の超音波送装置。 - 【請求項６】前記超音波送受波器が異なる大きさの外形
を有し、小なる外形を有する前記超音波送受波器を大な
る外形を有する前記超音波送受波器の背後に傾斜させて
配置したことを特徴とする請求項３あるいは請求項４に
記載の超音波送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8857192A JPH05285131A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 超音波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8857192A JPH05285131A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 超音波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05285131A true JPH05285131A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=13946556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8857192A Pending JPH05285131A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 超音波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05285131A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003522007A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-22 | エンドソニックス・コーポレーション | フォワード及びサイドルッキング超音波画像化 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP8857192A patent/JPH05285131A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003522007A (ja) * | 2000-02-09 | 2003-07-22 | エンドソニックス・コーポレーション | フォワード及びサイドルッキング超音波画像化 |
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