JPH0619708U - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 挿入孔の径に制約されない等価開口幅を持つ
超音波探触子を備えて開口合成をすることにより高分解
能の画像を得ることのできる体腔内イメージングを行う
超音波診断装置を実現することにある。 【構成】 先端に移動可能なアレイを取り付け、自らも
軸方向に移動可能な超音波探触子１をトローカ３に収容
して体腔内に挿入し、駆動機構９，１０，１１によりア
レイを移動させると共に超音波探触子を軸方向に逐次移
動させてデータを収集する。ＤＳＰ１８はこのデータを
開口合成し、高分解能の画像を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は超音波診断装置に関し、特に体腔イメージングを行う超音波診断装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

超音波診断装置は超音波探触子から超音波を被検体内に照射して、被検体内の 組織や病変部から反射されてくる信号を超音波探触子で受波し、その反射信号に より形成される断層像をＣＲＴに表示して診断の用に供する装置である。

【０００３】 ところで、体表から超音波を照射する方法では、体内の特定の被検査物に注目 した場合、その被検査物までに介在物があって細かい変化が捉えにくく、又、高 い周波数の減衰が著しいため、良好なイメージを得ることができない。

【０００４】 そのため、近時体腔内イメージングという手法が用いられるようになった。こ の方法は超音波を送受波する超音波探触子を被検査物の直ぐ傍まで持って行くこ とができ、余計な介在物なしで高い周波数できれいなイメージが得られるため重 宝されており、心臓手術中の経食道モニタなどは最早その手術のための必須の道 具となっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の体腔内イメージングのための超音波探触子の一例を図９に示す。（イ） 図において、１は筒型の超音波探触子で、先端にプローブヘッド２が設けられて おり、エレメントからの超音波照射方向は前面即ちｙ方向である。この超音波探 触子１はトローカ３に収容されて、体の孔４を貫通して体内に挿入されている。 図９はプローブヘッド２が体内に入っている状況を示している。

【０００６】 （ロ）図はプローブヘッド２の照射面が直径方向に向いている場合である。 体腔内イメージングは既述のような利点があるにも拘わらず、図９に示すよう に限られた体の孔４を通す超音波探触子１の大きさには限界があって、大口径の 探触子を持ち込むわけにはゆかないので、音響学上は大変不利である。この探触 子の寸法の一例を示すと次の通りである。

【０００７】 直腸、食道及び腹腔用………………１０〜１５mmφが限界 経尿道、新生児及び小児の食道用…８mmφ 従って、得られる画像は分解能の悪いものとなる。

【０００８】 本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波探触子の通路 である挿入孔の径に制約されない等価開口幅を持つ超音波探触子を備えて、開口 合成をすることにより高分解能の画像を得ることのできる体腔内イメージングを 行う超音波診断装置を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決する本考案は、超音波探触子を体腔内に挿入し、被検査物に 直接超音波を送受して体腔内イメージングを行う超音波診断装置において、体の 孔を通して体腔内に挿入するためのトローカと、該トローカを貫通させて体腔内 に挿入し、その先端に移動可能なアレイを備え、自らも軸方向に移動可能な超音 波探触子と、該超音波探触子及びアレイを軸方向，軸に直角な方向及びその合成 方向に移動させるための駆動機構と、該駆動機構の動作を制御するコントローラ と、前記アレイの各位置において得られたデータを開口合成して等価開口幅の大 きさのアレイによるデータと等価なデータとするマルチマイクロプロセッサ型Ｄ ＳＰとを具備することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

超音波探触子をトローカに収容して体腔に体の孔を通して挿入し、駆動機構に より先端のアレイを開かせ、軸方向に出し入れしてその間に超音波を送受してデ ータを収集する。収集したデータはＤＳＰにより開口合成して２次元アレイによ って得られるデータと等価なデータを得る。

【００１１】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。 図１は後述の超音波探触子を用いて受波データを開口合成する本考案の一実施 例の超音波診断装置のブロック図である。図において、図９と同等の部分には同 一の符号を用いてある。図中、５は送波のための音線を形成する信号を作る送波 ビームフォーマ、６は送信信号のための増幅器と、受信信号のための増幅器とＴ ／Ｒスイッチとを備えて送受の信号を振り分けている送受信回路群である。

【００１２】 ７はプローブヘッド２（図９に示す）にあって超音波を送受するためのアレイ である。超音波探触子１はトローカ３を貫通することにより収容される時はアレ イ７をｙ方向に倒しておき、体腔８に挿入された時ｘ方向に起こして超音波を送 受波する。又、ｙ方向に移動させることができて、その移動範囲において超音波 を照射することにより開口合成法を用いて１次元アレイから２次元アレイと同等 のデータを得ることができる。

【００１３】 ９は超音波探触子１を体腔８内で動かすための駆動機構で、超音波探触子１を ｙ軸方向に移動させるｙ軸方向移動機構１０とアレイ７をｘ方向に向けるために 回転させる散開機構１１とで構成されている。

【００１４】 １２はｙ軸方向移動機構１０の運動を制御するｙ軸方向移動機構コントローラ 、１３は散開機構１１の運動を制御する散開機構コントローラである。 超音波探触子１の構造と送受波時のアレイの等価開口面積を図２に示す。図に おいて、図１と同等の部分には同一の符号を付してある。図中、１４は超音波探 触子１をトローカ３に収容して体腔に差し込む間、アレイ７を保持するための支 持具である。アレイ７は支持具１４に沿って保持されて体腔に挿入されて、図１ に示す駆動機構９内の散開機構１１によって９０°回転させられる。ついで、ｙ 軸方向移動機構１０によりｙ軸方向に図のａからｂまで動かされる。このアレイ ７によって形成される矩形ａｂが超音波探触子１の等価開口面積１５となってい る。

【００１５】 図１に戻り、超音波探触子１で受波された反射波は電気信号に変換され送受信 回路群６で増幅されてＢモード表示部１６に入力される。Ｂモード表示部１６は 受波ビームフォーマ１６Ａとモニタ１６Ｂとで構成されており、モニタ１６Ｂは 検波，増幅，画像再構成等のデータ処理部及び表示部等を含んでいる。このＢモ ード表示部１６はビューファインダ系として用いられる。

【００１６】 １７は送受信回路群６からの受信データをＲＦのまま格納するＲＦエコーメモ リである。これは図２に示すアレイ７がａからｂまで１エレメント分ずつ移動す る間にすべてのｙ軸上の位置でデータを採取して逐次格納してゆき、等価開口面 積のデータ採取が終った段階でマルチマイクロプロセッサ形ＤＳＰ１８（以下単 にＤＳＰという）に読み出されて開口合成処理を施される。マルチマイクロプロ セッサ形ＤＳＰというのは複数のマイクロプロセッサで構成された高性能のディ ジタル信号処理を行うディジタルシグナルプロセッサである。開口合成は物理的 な開口寸法に拘束されないで図２に示すように移動距離相当の開口幅に見合う方 位分解能を得ることができる手法で、ＲＦエコーデータのメモリに格納されたも のに対する２次元コンボリューション積分の作業である。

【００１７】 １９はＤＳＰ１８からのデータに対し増幅，検波等のデータ処理をした後画像 再構成するデータ処理部で、出力は表示器２０で表示される。２１は必要に応じ てイメージデータを格納するイメージメモリである。

【００１８】 次に上記のように構成された実施例の動作を図３のフローチャートを用いて説 明する。 ステップ１ 超音波探触子１をアレイ７を支持具１４に沿わせた形でトローカ３に挿入し、 体の孔４を貫通させて体腔内に入れる。

【００１９】 ステップ２ Ｂモード表示部１６によるビューファインダ系でモニタ１６ＢによりＢモード 像を観察し、目的物の様子を確認する。この時、超音波探触子１はアレイ７を９ ０°回転させないで体腔８に挿入したままの位置及び格好でＢモード像を確認す る。この時のイメージは、アレイ７の幅が通過してきたトローカ３の内径に支配 されるので、得られるＢモード像のスライス厚み方向（図１におけるｘ方向）の 分解能は悪い状態である。

【００２０】 ステップ３ 散開機構コントローラ１３の制御による散開機構１１によって超音波探触子１ のアレイ７を９０°回転させる。

【００２１】 ステップ４ ｘ方向に電子フォーカスを、特に受波ダイナミックフォーカスをかけながら受 信してデータを採取する。

【００２２】 ステップ５ ｙ軸方向移動機構コントローラ１２の制御によりｙ軸方向移動機構１０は超音 波探触子１を１エレメント分の距離だけｙ方向に移動してデータを採取し、ＲＦ エコーメモリ１７に格納する。

【００２３】 ステップ６ 全エレメント分に相当する距離だけｙ方向に移動したかをチェックする。移動 が終っていなければステップ４に戻る。終っていればステップ７に進む。

【００２４】 ステップ７ ＤＳＰ１８はＲＦエコーメモリ１７に格納されているｙ方向の全データを読み 出し、開口合成の手法によりデータ処理を行う。このデータはデータ処理部１９ で増幅，検波されて画像再構成される。

【００２５】 ステップ８ データ処理部１９の出力は表示器２０に表示され、操作者はイメージを観察す る。

【００２６】 ステップ９ イメージ観察の結果、所望の部位の観察が良好に行われるかを判断し、良好で なければステップ４に戻る。良好であればステップ１０に進む。

【００２７】 ステップ１０ 必要であればイメージをイメージメモリ２１に格納する。 ステップ１１ データ採取が更に必要か検討する。必要であればステップ１２に進む。必要で なければステップ１３に進む。

【００２８】 ステップ１２ データ採取をビューファインダ系でＢモード像を観察し直す必要があるか検討 する。必要があればステップ２に戻る。必要なければステップ４に戻る。

【００２９】 ステップ１３ アレイ７を畳んで支持具１４に沿わせる。 ステップ１４ 超音波探触子１を体腔から取り出す。

【００３０】 ステップ１５ 超音波探触子１を消毒して次の測定に備える。 以上説明したように本実施例によれば、入口の大きさが制限されている体腔内 用スキャンにおいて、静止画像という前提条件があるにしても（全体像の採取に 時間が掛かるため動く目標に対する動画像は得られない）、高分解能の画像を得 ることができる。

【００３１】 尚、本考案は上記実施例に限定されるものではない。例えば、以下に示すよう な超音波探触子１を用いることができる。 図４は他の実施例の超音波探触子１の使用状態の説明図である。図において、 図１と同等の部分には同一の符号を付してある。図中、２２は超音波探触子１を 複数個に分岐してその先端に設けた部分アレイ（シングルエレメントでも良い） である。部分アレイ２２が最大限に開いた範囲が等価開口幅１５で、トローカ３ の内径より大きく取られている。部分アレイ２２は体腔内に入った後散開機構１ １により散開させられる。

【００３２】 図５は超音波探触子１の他の実施例の図である。図において、図１と同等の部 分には同一の符号を付してある。図中、２３は超音波探触子１の先端に設けられ た部分アレイである。この実施例の超音波探触子１は体外にあるトローカ３の外 部に出ている超音波探触子１の部分を上下左右にこじることによって先端の部分 アレイ２３を上下左右に振らせることにより等価開口幅１５を広くするものであ る。上下左右にこじるのは散開機構コントローラ１３の制御により散開機構１１ が行っている。

【００３３】 図６は超音波探触子１の更に他の実施例の図である。図において、図５と同等 の部分には同一の符号を用いてある。この超音波探触子１はｙ軸方向移動機構コ ントローラ１２の制御によるｙ軸方向移動機構１０によりｙ軸方向に移動するこ とができ、部分アレイ２３は前進後退することにより等価開口幅１５に亘る間の データを採取し、開口合成に付す。

【００３４】 図７は更に他の超音波探触子１の実施例である。図において、図５と同等の部 分は同一の符号を用いてある。図中、２４は超音波探触子１の体腔に入った部分 で曲げられる屈曲部である。この超音波探触子１は体腔内に挿入した後散開機構 １１により屈曲部２４において曲げられ、ｙ軸方向移動機構１０によりトローカ ３の軸方向に出入させる範囲２５に亘って出入させる。この出入させる範囲２５ が等価開口幅１５になる。

【００３５】 図８は通常のメカニカルリニヤスキャンを行う装置を用いた場合の図である。 図において、図５と同等の部分には同一の符号を用いてある。図中、２６は通常 のメカニカルリニヤスキャンに用いられる振動子であるシングルエレメントであ る。この場合でもｙ軸方向に移動距離２７だけ移動させることにより横長の等価 開口幅１５に相当する大きさの等価開口が得られる。これは図１〜図７に示す場 合とは異なり１つの軸（ｘ軸）が縮退しているので、画像の分解能は前例程では ないが向上させることができる。

【００３６】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように本考案によれば、分解能の良い体腔内イメージング を行うことができるようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の装置のブロック図である。

【図２】図１の装置に用いられている超音波探触子の拡
大図である。

【図３】図１の装置の動作のフローチャートである。

【図４】本考案の他の実施例の超音波探触子の図であ
る。

【図５】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図６】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図７】本考案の更に他の実施例の超音波探触子の図で
ある。

【図８】従来のメカニカルリニヤスキャンの超音波探触
子を用いた実施例の図である。

【図９】従来の体腔イメージング装置の超音波探触子の
一例を示す図で、（イ）図は軸方向に超音波を送波する
超音波探触子の図、（ロ）図は軸に略直角な方向に超音
波を送波する超音波探触子の図である。

【符号の説明】

１ 超音波探触子 ３ トローカ ７，２２，２３ アレイ ９，１０，１１ 駆動機構 １２，１３ コントローラ １８ ＤＳＰ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子を体腔内に挿入し、被検査
   物に直接超音波を送受して体腔内イメージングを行う超
   音波診断装置において、 体の孔（４）を通して体腔内に挿入するためのトローカ
   （３）と、 該トローカ（３）を貫通させて体腔内に挿入し、その先
   端に移動可能なアレイ（７，２２，２３）を備え、自ら
   も軸方向に移動可能な超音波探触子（１）と、 該超音波探触子（１）及びアレイ（７，２２，２３）を
   軸方向，軸に直角な方向及びその合成方向に移動させる
   ための駆動機構（９，１０，１１）と、 該駆動機構（９，１０，１１）の動作を制御するコント
   ローラ（１２，１３）と、 前記アレイ（７，２２，２３）の各位置において得られ
   たデータを開口合成して等価開口幅の大きさのアレイに
   よるデータと等価なデータとするマルチマイクロプロセ
   ッサ型ＤＳＰ（１８）とを具備することを特徴とする超
   音波診断装置。