JPH0595950A

JPH0595950A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0595950A
Application number: JP3258171A
Authority: JP
Inventors: Kinya Takamizawa; 欣也高見沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】生体の血管などの細い管内に狭窄部分が在っ
て、超音波トランスデューサを内包するカテーテルなど
の検出部位を狭窄中央部まで挿入できない場合でも、そ
の中央部の断層像を得る。【構成】カテーテル１内の先端部に、超音波トランスデ
ューサ２をトルクケーブル５の先端に斜めに取り付けて
配置し、そのトランスデューサ２の信号線６とトルクケ
ーブル５をロータリトランスを介して回転可能に支持す
る。トルクケーブル５は回転機構部１３に連結され、中
心軸を中心に回転させる。信号線６は送受信回路に電気
的に接続される。トランスデューサ２の取付け角度は、
その放射超音波信号の送受角度がカテーテル１の軸に対
して所定角度θとなるように設定する。カテーテル１の
先端には、音響窓１ａを設ける。

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り、とくに、血管や
細い消化管等の管壁の断層像をＰＰＩ（plan position
indication）走査で得る超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波パルスを生体内に放射し、各組織
からの反射波を用いて生体情報を得る超音波診断法は、
Ｘ線を用いた診断のような照射障害が無く、しかも造影
剤無しで軟部組織の診断ができる利点を有している。こ
のような利点に加えて、近年、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拠り、トランス
デューサを体内に挿入した超音波診断技術が広まってい
る。とくに、消化管の診断では、トランスデューサを内
包したカテーテルを消化管内に挿入して行う内視鏡的な
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、管壁
の異常部位の断層像を得ようとする試みがなされてい
る。

【０００３】このような細い管壁を診断する超音波診断
装置としては、図７に示すものがある。図７において、
符号１０１は血管等に挿入された、直径例えば２ｍｍ以
下のカテーテルであり、このカテーテル１０１の先端部
の内部には１個の超音波トランスデューサ１０２が装着
されている。この超音波トランスデューサ１０２は、電
気パルス信号と超音波パルス信号を双方向に変換可能な
圧電振動子から成り、カテーテル１０１の壁面に埋設さ
れた信号線（アース線を含む）１０３を介して装置本体
に接続されている。

【０００４】また、カテーテル１０１内部の超音波トラ
ンスデューサ１０２に対向する位置には音響ミラー１０
４を配置してあり、この音響ミラー１０４には図示しな
い軸受により支持された回転ケーブルとしてのトルクケ
ーブル１０５の一端が接続されている。このトルクケー
ブル１０５の他端は装置本体に接続されており、装置本
体から指令された回転運動がトルクケーブル１０５を介
して音響ミラー１０４に伝達され、音響ミラー１０４が
高速で回転可能になっている。音響ミラー１０４のトラ
ンスデューサ１０２側の対向面は、ミラー回転軸に対し
て約４５度傾斜している。

【０００５】さらに、装置本体は、信号線１０３に接続
された送信用の送信回路（パルサ）１１１及び受信用の
プリアンプ１１２を有し、このプリアンプ１１２の出力
側に対数変換用の対数増幅器１１３、包絡線検波用の検
波回路１１４、デジタル・スキャンコンバータ１１５、
及びＴＶモニタ１１６を備える。これと共に、装置本体
は、前記トルクケーブル１０５に連結された回転機構部
（例えばステップモータ機構）１１７と、この回転機構
部１１７の回転角度情報を検出する位置検出器（例えば
エンコーダ）１１８とを備え、その回転角度情報が、マ
イクロコンピュータを内臓したコントローラ１１９に供
給される。デジタル・スキャンコンバータ１１５はＡ／
Ｄ変換器、フレームメモリ、Ｄ／Ａ変換器、書込み及び
読出し制御回路、プロセス回路を含む。コントローラ１
１９は予め定めた処理手順に沿って送信回路１１１、デ
ジタル・スキャンコンバータ１１５、及び回転機構部１
１７の動作を制御すると共に、必要な画像再構成処理を
行うようになっている。

【０００６】そこで、送信回路１１１が信号線１０３を
介して超音波トランスデューサ１０２にＰＰＩ走査に係
る駆動信号を供給することにより、トランスデューサ１
０２から超音波パルスが放射される。この超音波パルス
は音響ミラー１０４で反射し、ミラーの回転軸に対して
ほぼ９０度、即ちカテーテル１０１の壁面とほぼ直交す
るラジアル方向に放射される。また、受信のときも、カ
テーテル１０１の壁面とほぼ直交する方向から反射して
来た超音波パルスのみが逆の経路を辿ってトランスデュ
ーサ１０２に到達し、電気信号に変換される。

【０００７】装置本体は、そのようにして得られた反射
電気信号を処理して、トランスデューサ１０２が挿入さ
れた位置（検出位置）での血管等の略垂直方向の１断面
の断層像をＴＶモニタ１１６に表示する。

【０００８】さらに、上述した構造のもののほか、微小
な超音波トランスデューサを直接、トルクケーブルで回
転させることにより、ＰＰＩ走査を行うことも提案され
ている。

【０００９】いずれにおいても、これらのメカニカル走
査のものは、構造が比較的シンプルであり、高周波化が
容易である（一般に、２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚのものが
用いられる）ため、高分解能であり、既に臨床応用の段
階に至っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来装置にあ
っては、血管などの内部に狭窄が無いか、狭窄があって
もその程度が軽度である場合、または、血管形成術後の
ように、カテーテルが挿入されるスペース（血管径）が
確保されている場合は何等支障なく所定の診断を行うこ
とができる。

【００１１】しかしながら、血管などの管内に重度の狭
窄（病変部であることが多い）が存在する場合、カテー
テルが狭窄の根元部分で引っ掛かり、その狭窄の最も診
断したい中心部の位置までカテーテルを挿入させること
が困難であった。このため、軸方向に対する垂直断面の
みを画像化する従来の手法は、重度の狭窄が在る管の診
断には不向きであった。

【００１２】ところで、従来、超音波信号の送受方向に
関しては、管壁に対して約９０度と記載したように、必
ずしもきっかり９０度で無いこともある。例えば、カテ
ーテル及びトランスデューサ間などにおける繰返し反射
に因るアーチファクトを除去するために、管壁への垂直
方向に対して僅か（例えば数度）傾けた構造のものが知
られている。しかし、この種の超音波診断装置は、繰返
し反射に因るアーチファクトを除去することが目的であ
って、超音波送受方向は殆ど垂直方向と見做されるもの
であり、重度の狭窄部分の診断に対しては、上述したと
全く同じ困難に直面していた。

【００１３】この発明は、このような従来技術の問題に
鑑みてなされたもので、生体の血管等の内部に重度の狭
窄が在って、それ以上、カテーテルを挿入できない場合
でも、狭窄部分を含む管壁の断層像を的確に得ることが
できる超音波診断装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、生体の血管などの管内に挿
入可能であって、先端部分に超音波信号を透過する音響
窓を備えた筒体と、この筒体内の上記音響窓に対向した
位置に備えられ、電気信号と超音波信号とを双方向に変
換可能な超音波変換部と、この超音波変換部から放射さ
れる超音波信号を、少なくとも上記筒体の中心軸を中心
に回転させる走査手段と、上記超音波変換部に電気信号
を与えて励振すると共に、その超音波変換部が変換した
電気信号に基づき上記管壁の断層像のデータを演算する
送受信手段と、この送受信手段の演算データに基づき上
記断層像を表示する表示手段とを備え、上記超音波変換
部は、上記筒体の軸方向に対して超音波信号の送受方向
を斜め前方に傾斜させる構造としている。

【００１５】請求項２記載の発明では、前記走査手段
が、前記超音波変換部から放射される超音波信号を、前
記筒体の中心軸を中心に回転させると共に、その軸方向
に移動させる手段となっている。

【００１６】さらに、請求項３記載の発明は、生体の血
管などの管内に挿入可能であって、先端部分に超音波信
号を透過する音響窓を備えた筒体と、この筒体内の上記
音響窓に対向した位置に備えられ、電気信号と超音波信
号とを双方向に変換可能な超音波変換部と、この超音波
変換部から放射される超音波信号を前記筒体の軸方向の
斜め前方に偏向させる偏向手段と、上記超音波変換部か
ら放射される超音波信号を、少なくとも上記筒体の中心
軸を中心に回転させる走査手段と、上記超音波変換部に
電気信号を与えて励振すると共に、その超音波変換部が
変換した電気信号に基づき上記管壁の断層像のデータを
演算する送受信手段と、この送受信手段の演算データに
基づき上記断層像を表示する表示手段とを備えている。

【００１７】

【作用】送受信手段が超音波変換部を励振すると、超音
波変換部から励振信号に対応した周波数の超音波信号が
音響窓を透過して放射されると共に、生体の管壁からの
反射超音波信号が超音波変換部に戻り、再び電気信号に
変換される。このときの超音波信号の送受方向は、筒体
の軸方向に対して前方に傾斜している。送受信手段では
さらに、入力信号に基づき管壁の断層像が演算され、そ
の演算データに基づき断層像が表示手段により表示され
る。このため、走査手段が超音波変換部から放射される
超音波信号を筒体の中心軸を中心に回転させると、送受
される超音波信号は、軸方向に対して所定角度だけ前方
に傾いた円錐形の側面を軌跡とする走査を行う。つま
り、表示手段では、超音波変換部の位置よりも前方位置
の管壁の断層像が得られる。この結果、血管などに狭窄
部分があって、筒体をそれ以上挿入できない場合でも、
狭窄部分の手前において、その障害物となっている狭窄
部分の断層像を的確に把握できる。

【００１８】とくに、請求項２記載の発明では、走査手
段が超音波送信信号を筒体の軸方向にも移動可能である
ため、筒体前方の３次元的な断層像が精度良く得られ
る。

【００１９】また、請求項３記載の発明では、超音波変
換部からの超音波信号の送信角度は、偏向手段によって
筒体の軸方向に対して前方に傾けられる。この角度制御
を、超音波信号を筒体の中心軸について回転させながら
行うことにより、狭窄部分を肉厚を有する略円錐状に走
査でき、再現性の良い３次元的な断層像が得られる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００２１】第１実施例第１実施例を図１〜図３に基づき説明する。

【００２２】図１に示す超音波診断装置は、血管等に挿
入される筒体としてのカテーテル１と、このカテーテル
１の内部に装備された超音波変換部としての超音波トラ
ンスデューサ２と、この超音波トランスデューサ２に電
気的、機構的に接続させた装置本体３とを備える。

【００２３】カテーテル１は非常に細い可撓性のある筒
体であり、その先端部の近傍に音響インピーダンスが所
定値に調整された音響窓１ａを有する。超音波トランス
デューサ２は、カテーテル１内の音響窓１ａに対向した
位置に設置されている。

【００２４】超音波トランスデューサ２は、パルス状の
電圧駆動信号が与えられると、その駆動信号を超音波パ
ルス信号に変換（その逆方向にも変換可能）して放射す
る圧電セラミックスから成る振動子２ａを有する。この
振動子２ａは、図２に示すように、台２ｂを介して回転
用シャフトである、可撓性のあるトルクケーブル５の一
端に取り付けられる。この振動子２ａは、その送受波面
をトルクケーブル５の軸方向に直交する方向に対してθ
度傾けた状態で取り付けられている。つまり、超音波送
受方向はトルクケーブル５の軸方向（即ち、カテーテル
２の軸方向）に対してθ度だけ斜め前方になる。これに
より、振動子２ａから放射された超音波パルス信号は音
響窓１ａを透過して伝搬し、血管などの管壁にθ度だけ
傾いた角度で入射すると共に、その反対の順序且つ同じ
経路を辿って超音波反射パルスが戻る。

【００２５】なお、超音波信号の送受方向の傾斜角度θ
は、前方視とするために０度を越える値から４５度が望
ましい。その理由は、本プローブで超音波が透過する深
さは１cm以下であるため、前記傾斜角度が４５°以上に
なるとカテーテルの両サイド（すなわち側視）の画像と
なり、前方視となり得ないからである。

【００２６】超音波トランスデューサ２の図示しない電
極には信号線（アース線を含む）６の一端側が接続され
ている。トルクケーブル５は、カテーテル１内で図示し
ない軸受により回転可能に支持されている。これらの信
号線６及びトルクケーブル５は、ロータリトランス７を
介して装置本体３に接続されている。これにより、信号
線６の回転側と固定側とが電気的非接触で接続されると
共に、トルクケーブル５は直接、装置本体３側に連結さ
れ、装置本体３からの回転力をトルクケーブル５に伝達
可能になっている。

【００２７】また、装置本体３は、ロータリトランス７
の固定側端に並列に接続された送信部としての送信回路
（パルサ回路）１１及び受信・表示部１２と、トルクケ
ーブル５の本体側端に連結された回転機構部１３と、装
置全体を制御するコントローラ１４と、オペレータが操
作するキーボード等の入力器１５とを有する。

【００２８】この内、送信回路１１はコントローラ１４
から所定の指令が出されたときに、駆動電気パルスを信
号線６を介して超音波トランスデューサ２に送る。ま
た、受信・表示部１２は、信号線６に接続されたプリア
ンプ２０と、このプリアンプ２０の出力側に接続され
た、振幅値の対数変換用の対数増幅器２１と、包絡線検
波用の検波回路２２と、走査フォーマット変換用のデジ
タル・スキャンコンバータ２３と、及び表示器としての
ＴＶモニタ２４とを備えている。

【００２９】デジタル・スキャンコンバータ２３は図示
のように、画像データを記憶するフレームメモリ３０
と、包絡線検波信号を入力するＡ／Ｄ変換器３１と、こ
のＡ／Ｄ変換出力を書込み制御回路３２の指令したフレ
ームメモリ３０上のアドレス位置に書き込むプリプロセ
ス回路３３と、このフレームメモリ３０における読出し
制御回路３４が指令したアドレス位置の記憶データを読
み出すポストプロセス回路３５と、このプロセス回路３
５の出力をＤ／Ａ変換してＴＶモニタ２４に供給するＤ
／Ａ変換器３６とを備えている。書込み制御回路３２及
び読出し制御回路３３は、コントローラ１４からのアド
レス信号を受けてアドレス位置を各々指定する。このス
キャンコンバータ２３により、ＰＰＩ走査のフォーマッ
トがテレビフォーマットに変換される。

【００３０】回転機構部３は例えばステップモータを要
部とし、そのモータ出力軸がトルクケーブル５に接続さ
れているので、コントローラ１４からの回転位置信号に
対応して微小角度ずつ回転して、所望の回転位置をと
る。その回転力はトルクケーブル５を介して超音波トラ
ンスデューサ２に伝わり、そのトランスデューサ２の放
射角度も同一走査面内において微小角度ずつ変わるよう
になっている。このステップモータの回転位置（回転角
度）は、エンコーダなどの位置検出器３８によって検出
され、その検出信号がコントローラ１４に供給される。
また、入力器１５からオペレータが指令したＰＰＩ走査
開始及び静止画像表示に関する情報もコントローラ１４
に同様に供給される。

【００３１】コントローラ１４はマイクロコンピュータ
を搭載して構成され、そのマイクロコンピュータは所定
プログラムの実行によって、ＰＰＩ走査を指令する。

【００３２】次に、本実施例の動作を説明する。

【００３３】オペレータがカテーテル１を生体の例えば
血管の診断位置に挿入し、入力器１５を介して走査を指
令すると、コントローラ１４は、ＰＰＩ走査に基づく指
令を所定シーケンスで送信回路１１、回転機構部１３、
及びデジタルスキャンコンバータ２３に与える。

【００３４】これにより、３６０度のＰＰＩ走査面をｍ
本（ｍは正の整数）の方向に分割し、カテーテルの挿入
方向を中心にして時計回りに回転しながら各走査方向毎
に超音波ビームの送受信を行う。

【００３５】つまり、コントローラ１４は、超音波トラ
ンスデューサ２の超音波放射方向が予め設定されている
走査面内の初期方向に向くように、位置検出器３８の検
出情報を用いて回転機構部１３の回転角度を調節し、送
信回路１１に指令を送ってトランスデューサ２に駆動電
気パルスを供給する。これにより、トランスデューサ２
からその初期方向に超音波パルスが放射され、その反射
波がトランスデューサ２に戻ってくる。このとき、超音
波パルスの送受方向とカテーテル１の軸方向と間の傾き
は予め設定したθ度（例えば３０度）である。超音波反
射パルスを受信したトランスデューサ２は、その超音波
パルスを電気パルス信号に変換して出力する。この電気
パルス信号は、受信側のプリアンプ２０、対数増幅器２
１、及び検波回路２２を経て画像データに変換され、デ
ジタル・スキャンコンバータ２３に供給される。

【００３６】次いで、コントローラ１４は書込み制御回
路３２を制御して、Ａ／Ｄ変換されている画像データを
フレームメモリ３０のメモリ空間における所定番目のア
ドレス位置に書き込む。

【００３７】次いで、超音波トランスデューサ２の放射
超音波が走査面内において初期方向から時計回りに微小
角度「３６０度／ｍ」だけずれた方向に向くように回転
機構部１３の回転角度が調節される。そして、送信回路
１１に指令が送られてトランスデューサ２が駆動し、こ
の駆動に伴うトランスデューサ２の電気パルス出力信号
に基づき、受信側で画像データが生成される。次いで、
この２番目の送受方向の画像データがフレームメモリ３
０の次番目のアドレス位置に書き込まれる。

【００３８】以下、同様の処理を繰り返しながら、１回
転分のＰＰＩ走査が終了すると、１フレーム分の画像デ
ータがフレームメモリ３０に記憶される。

【００３９】次いで、表示指令が、デジタル・スキャン
コンバータ２３の読出し制御回路３４に行われ、フレー
ムメモリ３０のメモリ内容がアナログ信号に変更され
て、ＴＶモニタ２４に表示される。つまり、このＴＶモ
ニタ２４には、超音波ビームがカテーテル前方に傾斜角
度θで回転する軌跡に対応した円錐形側面の断層像（図
３参照）が表示される。

【００４０】このため、図３に示すように、血管Ｂに重
度の狭窄Ｂ１があり、カテーテル１をそれ以上挿入する
ことができない場合であっても、狭窄Ｂ１の根元部分の
位置で上述したＰＰＩ走査を行うだけで、病変部である
狭窄Ｂ１の中心部を含む部分の断層像を確実に得ること
ができる。したがって、従来では、撮影が困難な狭窄部
位の断層像が確実に得られることから、例えば血管形成
術などの治療においてより正確な術中モニタリングが可
能となる。

【００４１】第２実施例次に、この発明の第２実施例を図４を参照して説明す
る。この第２実施例は、カテーテル１内における超音波
トランスデューサ２の軸方向の移動に対する自動化を考
慮したものである。なお、第１実施例と同一の構成要素
には同一符号を用いて、その説明を省略又は簡単化す
る。

【００４２】図４において、トルクケーブル５の装置側
端部は、ロータリトランス７を介して第１実施例と同様
に回転機構部１３及び位置検出器３８に連結され、さら
に、その位置検出器３８の軸に移動機構部４０及び位置
検出器４１に連結されている。移動機構部４０は送りね
じ装置などで構成され、コントローラ１４からの所定の
指令を受けると、その出力軸を所定の軸方向に移動させ
ることができる。位置検出器４１は、移動機構部４０が
移動させた軸方向距離の中立位置からの変位量に対応し
た信号をコントローラ１４に出力する。コントローラ１
４は、位置検出器４１の検出信号をも入力すると共に、
入力器１５を介してオペレータが指令した軸方向の移動
指令に対応した制御信号をも移動機構部４０に供給可能
になっている。

【００４３】このため、オペレータの指令によって、第
１実施例と同様に超音波トランスデューサ２を駆動さ
せ、トランスデューサ前方視野の断層像を得ることがで
きる。それと共に、入力器１５を介して所定の指令を与
えることで、移動機構部４０を駆動させると、その軸方
向の駆動力が位置検出器３８、回転機構部１３、及びト
ルクケーブル５に伝達され、トルクケーブル５、即ち超
音波トランスデューサ２を回転機構部１３と一体にカテ
ーテル１内の軸方向に移動させる。したがって、この軸
方向の移動距離を適宜に制御しながら回転機構部１３を
駆動させることにより、カテーテル１の軸方向の異なる
位置における前方視野の断層像をほぼ連続的に撮影でき
る。

【００４４】これにより、第１実施例の場合には、軸方
向の位置はオペレータがマニュアルで調整するのみであ
ったが、この第２実施例の装置を使用すると、その軸方
向位置を自動的に制御でき、より高精度（即ち再現性の
良い）且つ効率の良い撮影ができる。また、その軸方向
の位置を正確に制御できるから、その位置をずらしなが
ら撮影して得た３次元の断層データと軸方向位置との対
応も極めて正確に決めることができ、この結果、その精
度の高い３次元画像データに基づき、任意の軸方向位置
の直交断面の断層像を高精度に再構成可能になる。

【００４５】なお、この発明における超音波変換部の構
造は前述した第１、第２実施例のものに限定されること
なく、例えば図５にように形成してもよい。この図５に
示した超音波変換部としての超音波トランスデューサ２
は、トルクケーブル５に超音波振動子２ａを前述と同様
に装着するが、その振動子２ａの送受波面はトルクケー
ブル５の軸方向に対して直交させると共に、振動子２ａ
の面に、振動子２ａから放射された超音波ビームを軸方
向に対してθ度斜め前方の方向に屈折させる音響媒体２
ｃを固着させたものである。

【００４６】さらに、前述した図２及び図５記載の超音
波トランスデューサ２において、超音波画像の分解能を
上げるためには超音波ビームを収束させることが望まし
い。そのためには、図２に示した超音波トランスデュー
サ２は、凹面形状の振動子２ａにすればよい。また図５
に示した超音波トランスデューサ２は、凹面或いは凸面
形状（いずれの形状をとるかは音響媒体２ｃ内の音速の
大きさに依存する）の音響媒体２ｃを使用すればよい。

【００４７】さらに、この発明の超音波変換部は、前述
した第１、第２実施例におけるメカニカルな構造、即
ち、トランスデューサ自体を斜めに装着する構造に限定
されるものではない。つまり、図７で説明したように、
トランスデューサを固定し、斜めの反射面を有する音響
ミラーを回転させる構造を採用することもできる。

【００４８】第３実施例次に、この発明の第３実施例を図６を参照して説明す
る。この第３実施例は、上記第１、第２実施例のメカニ
カル走査に対して、電子走査を加味したものである。な
お、第１実施例と同一の構成要素には必要に応じて同一
符号を用い、その説明を省略する。

【００４９】図６に示す超音波診断装置は、カテーテル
１の先端部に、超音波変換部としての分割型超音波トラ
ンスデューサ５０を配置し、このトランスデューサ５０
をトルクケーブル５の先端に直交して固設させている。
このため、トルクケーブル５が回転機構部１３によって
回転すると、トランスデューサ５０全体も回転する。ト
ランスデューサ５０自体は振動子をＮ個（複数個）に分
割した、従来周知の構造を有し、装置本体３からセクタ
電子走査方式で駆動される。このため、超音波ビームを
カテーテル軸方向に対して電子的に偏向可能になってい
る。

【００５０】一方、装置本体３の送信部には、送信時に
偏向用の遅延を掛けるＮチャンネルの送信遅延回路５２
と、この遅延回路５２の出力信号に付勢されて駆動信号
を出力するＮチャンネルの送信回路５３とを備え、この
送信回路５３の出力側が、Ｎチャンネル且つ高速回転可
能のロータリトランス７及びＮチャンネルの信号線６を
介してトランスデューサ５０に接続されている。また、
受信・表示部１２には、トランスデューサ５０にＮチャ
ンネルの信号線６及びＮチャンネルのロータリトランス
７を介して接続されたＮチャンネルのプリアンプ５５
と、このプリアンプ５５の出力側に接続されたＮチャン
ネルの受信遅延回路５６及び加算回路５７とを備えてお
り、この加算回路５７の出力側が対数増幅器２１に至
る。受信遅延回路５６及び加算回路５７は受信信号に対
する整相加算を担う。なお、送信タイミング、受信タイ
ミングはコントローラ１４によって制御される。

【００５１】続いて、この実施例の動作を説明する。

【００５２】コントローラ１４は、まず、その予め決め
られた手順にしたがって、超音波ビームの偏向角度θ＝
θ₁になるように、送信遅延回路５２及び受信遅延回路
５６の各遅延時間を設定する。この状態で、回転機構部
１３を１回転させながら、その回転途中の所定分割タイ
ミング毎にトランスデューサ５０を駆動させる。即ち、
送信遅延回路５２及び送信回路５３からの複数の出力パ
ルスによりトランスデューサ５０の各チャンネルを異な
るタイミングで励振させる。これにより、トランスデュ
ーサ５０から放射される超音波ビームは偏向角度θ＝θ
₁に収束する（図６参照）。一方、受信時には、超音波
トランスデューサ５０で変換された反射信号に対して受
信遅延回路５６及び加算回路５７により整相加算が施さ
れ、受信超音波ビームが演算上、偏向角度θ＝θ₁に収
束する。この収束した受信信号は、対数増幅器２１、検
波回路２２を介して、デジタル・スキャンコンバータ２
３のフレームメモリ３０に格納される。この送受信を繰
り返すことにより、偏向角度θ₁のままトランスデュー
サ５０を１回転させて得られる円錐状の走査面の画像デ
ータがフレームメモリ３０内に１区画に格納される。

【００５３】次いで、コントローラ１４は偏向角度θ＝
θ₂に対応した遅延時間を送受信側に夫々指令し、この
状態で上述したと同じ送受信で生成される１枚の画像デ
ータをフレームメモリ３０の次の区画に格納させる。

【００５４】以上の送受信を、送受信方向を変えながら
Ｍ回繰り返す。そして、所定の３次元的な走査が終了し
たならば、各１回転の走査毎の断層像をそのまま表示さ
せる。或いは、それらの断層像を使って３次元的な再構
成像やＣモード像をＴＶモニタ２４に表示させる。

【００５５】このように電子走査方式を併用すると、送
受信方向（偏向角度θ）を瞬時の内に制御することがで
きる。このため、先端部分でそのセクタ走査をしなが
ら、トランスデューサ全体を回転させることにより、カ
テーテル前方の狭窄部分に対して肉厚を持つ略円錐状の
体積部分を走査でき、その３次元的な断層情報を短時間
で且つ再現性良く得ることができる。つまり軸方向の移
動精度を確保できる。また、３次元画像の画質も良好に
なる。

【００５６】なお、この第３実施例における３次元走査
方法は、次のように偏向角度θの制御を優先させた手順
により行ってもよい。つまり、トランスデューサ５０の
回転を止めたままでビーム偏向角度θを、θ₁からθ_M
まで電子的に変化させ、その変化毎に画像データを収集
する。次に、トランスデューサ５０を微小角だけ回転さ
せて止めた状態で、同様に偏向角度θを変えて行う。こ
れを繰り返すことにより、前述したと同等の３次元的デ
ータ収集となる。

【００５７】また、前記各実施例は血管内のカテーテル
検査における前方視型超音波イメージング法に適用した
が、これは、体内の消化管などの管であってもよいこと
は勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明の超音波診断装置
は、生体の血管などの管壁に対して超音波信号をＰＰＩ
方式で走査させるとき、その超音波信号の送受角度を、
管内に挿入した筒体の前方に傾斜させた。このため、正
常状態の生体管内及び管壁の前方視野は勿論のこととし
て、例えば血管内に狭窄部分が在り、その狭窄部分が邪
魔になって、筒体の検出部位を狭窄の関心部位まで挿入
できない場合でも、その狭窄の手前の位置まで筒体を挿
入するだけで、狭窄部分の関心部位を含む領域まで超音
波信号を透過させることができ、その反射波で関心部位
の断層像を得ることができる。このとき、超音波信号を
高周波に設定すれば、それだけ高解像度の断層像を得る
ことができる。とくに、請求項２、３記載の装置では、
そのような狭窄部位の高精度な３次元的な断層像が再現
性良く得られる。この結果、例えば血管形成術などの治
療において正確な術中モニタリングが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る超音波診断装置の
ブロック図。

【図２】第１実施例における超音波トランスデューサの
構造を示す側面図。

【図３】血管内の狭窄部分とカテーテルの位置関係を説
明する説明図。

【図４】この発明の第２実施例に係る超音波診断装置の
ブロック図。

【図５】超音波トランスデューサのその他の構造を示す
側面図。

【図６】この発明の第３実施例に係る超音波診断装置の
ブロック図。

【図７】従来の超音波診断装置の一例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１カテーテル２超音波トランスデューサ３装置本体５トルクケーブル６信号線７ロータリトランス１１送信回路１２受信・表示部１３回転機構部１４コントローラ１５入力器２４ＴＶモニタ３８位置検出器４０移動機構部４１位置検出器５０超音波トランスデューサ５２送信遅延回路５６受信遅延回路５７加算回路Ｂ血管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の血管などの管内に挿入可能であっ
て、先端部分に超音波信号を透過する音響窓を備えた筒
体と、この筒体内の上記音響窓に対向した位置に備えら
れ、電気信号と超音波信号とを双方向に変換可能な超音
波変換部と、この超音波変換部から放射される超音波信
号を、少なくとも上記筒体の中心軸を中心に回転させる
走査手段と、上記超音波変換部に電気信号を与えて励振
すると共に、その超音波変換部が変換した電気信号に基
づき上記管壁の断層像のデータを演算する送受信手段
と、この送受信手段の演算データに基づき上記断層像を
表示する表示手段とを備え、上記超音波変換部は、上記
筒体の軸方向に対して超音波信号の送受方向を斜め前方
に傾斜させる構造としたことを特徴とする超音波診断装
置。
【請求項２】前記走査手段は、前記超音波変換部から
放射される超音波信号を、前記筒体の中心軸を中心に回
転させると共に、その軸方向に移動させる手段である請
求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】生体の血管などの管内に挿入可能であっ
て、先端部分に超音波信号を透過する音響窓を備えた筒
体と、この筒体内の上記音響窓に対向した位置に備えら
れ、電気信号と超音波信号とを双方向に変換可能な超音
波変換部と、この超音波変換部から放射される超音波信
号を前記筒体の軸方向の斜め前方に偏向させる偏向手段
と、上記超音波変換部から放射される超音波信号を、少
なくとも上記筒体の中心軸を中心に回転させる走査手段
と、上記超音波変換部に電気信号を与えて励振すると共
に、その超音波変換部が変換した電気信号に基づき上記
管壁の断層像のデータを演算する送受信手段と、この送
受信手段の演算データに基づき上記断層像を表示する表
示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。