JPH0556980A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波化にともなう超音波減衰に対処して周
波数選択を容易に行える超音波診断装置を提供すること
にある。 【構成】 ２周波トランスデューサ１２と、この２周波
トランスデューサ１２を用いて中心周波数毎に独立して
受信信号を収集する手段（ＢＰＦ１３−１，対数増幅器
１４−１，検波器１５−１の組合せと、ＢＰＦ１３−
２，対数増幅器１４−２，検波器１５−２との組合せと
の２系統）と、を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波を用いて生体
の断層像を得る超音波診断装置に係わり、特に微小アレ
イトランスデューサを用いることによって体内の血管や
細い消化管の超音波断層像を高解像度で得ることができ
る超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波パルスを生体内に放射し、各組織
からの反射波により生体情報を得る超音波診断法はＸ線
のような照射障害がなく、しかも造影剤なしで軟部組織
の診断ができる利点をもっている。一方、近年超音波診
断技術は電子回路の高周波化、トランスデューサの微細
加工技術の進歩に相まってトランスデューサを体内に挿
入することが可能となり消化管の診断では内視鏡的なア
プローチが臨床の場で広く普及しつつある。さらに最近
では血管内にまでトランスデューサを挿入しようとする
試みがなされている。図５は現在既に提案されている方
式であり、直径２mm以下のカテーテルの先端内部に１個
の超音波トランスデューサ１を装着する。このトランス
デューサ１にはカテーテルチューブ壁２に埋めこまれた
信号線、およびアース線３を通じて本体部分から駆動信
号が送られ、また受信信号はトランスデューサ１から本
体側に送られる。この装置例では、前記トランスデュー
サと対向させて音響ミラー４が図示のように置かれ、こ
のミラーは回転用ケーブル（いわゆるトルクケーブル）
５と接続され、本体側の回転運動がこのミラーに伝えら
れて高速回転運動を行う。このミラーの表面は回転軸に
対して約４５度程度傾斜しており、従ってトランスデュ
ーサ１から放射された音波はこのミラー４で反射し回転
軸に対して９０度、即ちカテーテルの壁２と直角の方向
に超音波が放射される。受信においても同様でありカテ
ーテルの壁２と直角の方向からの反射超音波のみが受信
される。一方、前記方式の他に微小トランスデューサを
直接トルクケーブルで回転させる方式も提案されてい
る。いずれにおいてもこの様なメカニカル方式は構造が
比較的シンプルであり、また高周波化（２０ＭHz〜４０
ＭHzが一般に用いられる）が容易であるがため、実現し
やすく、すでに臨床応用の段階に至っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たメカニカル方式の超音波トランスデューサで得た受信
信号を画像情報として作成した断層像は高分解能画像と
なるが、高周波超音波の送受波に際して生体組織内での
減衰が大きいための弊害を受ける。つまり、超音波減衰
が大きいと、表示される画像は管腔表面より１cm以内の
ごく限られた範囲であり、周囲臓器の画像が得られな
い。従って周囲臓器に対し観察部位の位置関係の把握が
極めて困難となるという不都合が生じた。

【０００４】本発明は、上記事情に着目してなされたも
のであり、その第１の目的とするところは、高周波化に
ともなう超音波減衰に対処して周波数選択を容易に行え
る超音波診断装置を提供することにある。また、第２の
目的とするところは、周囲臓器に対して観察部位がどの
ような位置関係にあるかが分る位置把握が容易な画像を
得ることができる超音波診断装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、少なくとも２つ以上の中心周波数を
もつ超音波パルスを送受波して受信信号を得る各中心周
波数共用の超音波トランスデューサと、前記超音波トラ
ンスデューサを用いて中心周波数毎に独立して受信信号
を収集する手段と、を具備することを特徴とする。

【０００６】また、上記第２の目的を達成するため、少
なくとも２つ以上の中心周波数をもつ超音波パルスを送
受波して受信信号を得る各中心周波数共用の超音波トラ
ンスデューサ又は各中心周波数それぞれ毎に超音波パル
スを送受波して受信信号を得る複数のトランスデューサ
を用い、これらの超音波トランスデューサで得た受信信
号を異なる中心周波数毎の画像情報として収集する手段
と、収集した異なる中心周波数毎の画像情報を画像メモ
リを用いて合成し、同一断層像上に合成表示する手段
と、を具備することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記第１の目的を達成するための構成であれ
ば、各中心周波数共用のトランスデューサを用いて中心
周波数毎に独立して受信信号を収集するから、高周波化
にともなう超音波減衰に対処して周波数選択を容易に行
えるとともに、超音波システムが簡素化される。

【０００８】上記第２の目的を達成するための構成であ
れば、超音波トランスデューサで受信信号を得ることに
より収集した異なる中心周波数毎の画像情報を画像メモ
リを用いて合成し、同一断層像上に合成表示することが
できるから、表示された断層像は、臓器に対する観察部
位の位置把握が容易となる。例えば、血管あるいは胆管
や膵管のような細い消化管さらには胃壁や食道壁の極め
て浅部の断層像を得る場合に２０ＭHz前後の高い周波数
を用いて高分解能な画像を得る。一方、高い周波数では
減衰が多過ぎて表示不能であった比較的深部の周囲臓器
については、他の低い周波数を用い、その断層像を得る
ことによっておおよその輪郭が表示できる。この２つの
断層像の合成によって得られた画像は、浅部の詳細な診
断とその周囲臓器の輪郭表示から診断部位の位置の把握
が可能となる。

【０００９】

【実施例】本発明が特に有効と思われる血管あるいは細
い消化管の診断を目的とした極細径化プローブを用いた
超音波診断装置において実施例を説明する。この極細径
化プローブは電子走査方式と機械走査方式の２つに分類
することができるが、ここでは機械走査方式について述
べる。

【００１０】図１はこの機械走査方式の第１実施例を示
すブロック図であり、カテーテル程度の太さの細いチュ
ーブ１の先端に超音波トランスデューサ２が装着され
る。本体内に置かれたモータ３の回転運動はトルクケー
ブル４を介して前記超音波トランスデューサ２に伝えら
れこれを回転させる。このとき、本体内の送信回路６お
よび受信回路（対数増幅器１４，検波器１５）はロータ
リートランス５あるいはスリップリングを介して前記ト
ランスデューサ２に信号線８によって繋がれている。送
信回路６によってつくられたトランスデューサ駆動パル
スは前記ロータリートランス５，信号線８を介して前記
トラトンスデューサ２に送られこれを駆動し、超音波は
回転軸に対してほぼ直角の方向に音響窓９を透して生体
内に放射する。一方、反射信号は前記トランスデューサ
２によって受信され、信号線８やロータリートランス５
を介して本体側の対数増幅器１４，検波器１５にて振幅
の対数変換と包絡線検波が行われ、画像メモリ１０にて
一旦ストアされた後ＣＲＴ１１上に表示される。一方、
モータに接続された位置検出器１２によって回転角度が
検出され、この情報は画像メモリ１０に送られて断層像
を構成する座標信号として用いられる。

【００１１】このような基本構成をもった第１実施例の
超音波システムにおいて、前記超音波トランスデューサ
２は例えば周波数の異なる２枚の圧電振動子１−１，１
−２が背中合せに接合され、各々１８０度異なる方向に
て超音波の送受信が行われる。各々のトランスデューサ
からは独立に信号線５が引出され、これらは２チャンネ
ル用のロータリートランス５を介して２チャンネルの送
信回路６−１，６−２および受信回路（対数増幅器，検
波器）１４−１，１５−１，１４−２，１５−２に接続
される。受信回路の出力は画像メモリ１０内において合
成されＣＲＴ１１に１枚の画像として表示される。

【００１２】この場合、異なる周波数で得られた２枚の
断層像は異なる色づけで表示してもよい。例えば高い周
波数によって得られた画像は白黒画像で表示し、低い周
波数によって得られた画像はカラーで前記白黒画像に重
ね書きして表示してもよい。この方法は２つの周波数の
超音波ビームは１８０度方向に異にしているため重なる
ことがない。したがって、例え前記２枚の圧電振動子を
同時に駆動して２枚の画像を得ることも可能となる。こ
のときの送信回路と受信回路は２種類の周波数に対して
最適な設計となっていることが望ましいことはいうまで
もない。

【００１３】図２は第２実施例を示すブロック図であ
る。図１に示した実施例では２つの周波数の超音波を同
時に送受信できる特徴を有しているが、反面トランスデ
ューサが厚くなるがためにそれにともなってトランスデ
ューサの直径を小さくする必要が生じ、それだけ分解能
が低下してしまう。さらに図４に示すような音響ミラー
を用いた場合、さらには電子走査方式にした場合には前
述のように１８０度異なる方向に超音波を送受信するこ
とは不可能となる。そこで、この第２実施例では、超音
波トランスデューサの部分の構成を変えることにより、
１つの振動子を用いて２種類の周波数の超音波の送受信
を可能とする、いわゆる２周波プローブを使用してい
る。２周波プローブについての詳細は既に報告されてい
るため、ここでの説明は省略する（斉藤、他：２周波プ
ローブ、第５７回日本超音波医学会講演論文集、６２７
〜６２８、１９９０）。このトランスデューサを用いた
場合にも２つの周波数の超音波を同時に送受信すること
は可能である。例えば送信器６において広い帯域の周波
数スペクトルをもった送信パルスを出力し、これで２周
波トランスデューサを駆動してやり、受信時には２種類
のバンドパスフィルタ１３によって周波数の異なる超音
波を分離し、対数増幅器１４，検波器１５にてそれぞれ
対数変換と検波が行われる。画像メモリ１０では図１の
場合と同様に各々周波数の異なる超音波で得られた画像
信号を合成してＣＲＴ１１にて表示する。ただし、この
方法では送信感度にやや難点があるため、図３に示す如
くシステムを構築した第３実施例を適用してもよい。す
なわち、この第３実施例では、２種類の周波数の異なる
超音波は同時に送受信せずに順次行う。例えば、まず高
い方の周波数をもつ超音波を放射するために送信器６−
１にて最適な駆動パルス（おもにはパルス幅が決定され
る）がつくられ、切替えスイッチ１６を介して前記トラ
ンスデューサに供給されて超音波が送信される。このと
きの受信回路ではこの高い方の周波数に対応したバンド
パスフィルタ１３−１が切替えスイッチ１７によって準
備される。高い周波数の超音波の送受信が終了すると低
い周波数の超音波に対しても同様の動作が行われる。こ
の方法は異なる超音波を同時に送受信する方法と比較し
て２枚の画像間に多少のズレが生ずることやフレーム数
が低下するなどの難点があるため、検査の対象部位に応
じて使い分ける必要がある。

【００１４】以上、細径化プローブの方式として図１〜
図３ではトランスデューサを回転させたものについて述
べたが、これに限定されるものではなく音響ミラーとト
ランスデューサを一体化しこれを回転させる方式であっ
てもよい（図４）。特に、この方式では超音波を放射す
る方向は１つであるため２周波トランスデューサが必要
となる。さらに他の細径化プローブとして知られている
音響ミラーを回転させる方式や、チューブの壁に微小の
圧電体を配列し電子的に駆動する方式においても２周波
トランスデューサが望ましい。また、２周波プローブの
代りに広帯域の超音波プローブを用い受信時のフィルタ
リングあるいは送信時の帯域を変えることによっても２
つの周波数成分を形成することは可能となる。さらに本
発明は細径化プローブを用いた超音波診断装置に限定さ
れるものではなく、一般の超音波プローブを用いた超音
波診断装置に対しても有効であることは言うまでもな
い。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
構成によれば、高周波化にともなう超音波減衰に対処し
て周波数選択を容易に行えるから、観察部位が高画質表
示されている際、その周辺部位が不明瞭な場合にその周
辺部位の画質を上げる処理を簡単且つ確実に行える。

【００１６】また、請求項２の構成によれば、各中心周
波数帯域毎の画像が合成表示されるため、観察部位とこ
の周辺部位との超音波減衰が相違する場合でも、観察部
位の位置を確実に視認することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】細径化プローブを用いた超音波診断装置におけ
る本発明の第１実施例のシステム構成を示すブロック図
である。

【図２】細径化プローブを用いた超音波診断装置におけ
る本発明の第２実施例のシステム構成を示すブロック図
である。

【図３】細径化プローブを用いた超音波診断装置におけ
る本発明の第３実施例のシステム構成を示すブロック図
である。

【図４】細径化プローブを用いた超音波診断装置におけ
る本発明の第４実施例のシステム構成を示すブロック図
である。

【図５】従来技術の説明に用いた図である。

【符号の説明】

１ カテーテルチューブ ２ 超音波トランスデューサ ３ モータ ４ トルクケーブル ５ ロータリートランス ６ 送信器 ８ 信号線 ９ 音響窓 １０ 画像メモリ １１ ＣＲＴ（テレビモニタ） １２ ２周波トランスデューサ １３ バンドパスフィルタ １４ 対数増幅器 １５ 検波器 １６ 切替えスイッチ １７ 切替えスイッチ １８ 音響ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つ以上の中心周波数をもつ
   超音波パルスを送受波して受信信号を得る各中心周波数
   共用の超音波トランスデューサと、 前記超音波トランスデューサを用いて中心周波数毎に独
   立して受信信号を収集する手段と、を具備することを特
   徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 少なくとも２つ以上の中心周波数をもつ
   超音波パルスを送受波して受信信号を得る各中心周波数
   共用の超音波トランスデューサ又は各中心周波数それぞ
   れ毎に超音波パルスを送受波して受信信号を得る複数の
   超音波トランスデューサを用い、これらの超音波トラン
   スデューサで得た受信信号を異なる中心周波数毎の画像
   情報として収集する手段と、 収集した異なる中心周波数毎の画像情報を画像メモリを
   用いて合成し、同一断層像上に合成表示する手段と、を
   具備することを特徴とする超音波診断装置。