JPH0810256A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、特に複雑な回路や
部品を用いなくても容易に超音波プローブの厚み方向の
焦点距離を被検体の関心領域部分に一致させることがで
きるようにする。 【構成】 超音波プローブ６の係合溝８に音響カプラー
の保持腕４を接続して、超音波プローブ６に音響カプラ
ー１を装着する。超音波プローブ６から発射された超音
波ビームは音響カプラー１内を通過して被検体内部まで
到達し、被検体内部からの十分な反射エコーを得ること
ができるとともに、関心領域においては最も超音波ビー
ムが集束しているので解像度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】医療分野において被検体を検査するのに
図４に示すような超音波診断装置が用いられている。超
音波プローブ３１には多数の振動子エレメント３２が配
列されており、被検体３８の表面に密着させられる。こ
の各振動子エレメント３２には超音波駆動回路３４から
の駆動信号が遅延制御回路３３を経て送られてきてお
り、この遅延制御により送波超音波ビームのリニアスキ
ャンまたはセクタスキャンが行われるともにフォーカシ
ングが行われる。

【０００３】各振動子エレメント３２から照射される超
音波ビームが被検体に入射し、被検体３８の内部から反
射して返ってくる超音波エコーを各振動子エレメント３
２で受け、この受波信号が遅延制御回路３３において遅
延制御された後、信号処理回路３５でスムージングやゲ
インコントロール等の信号処理が行われる。

【０００４】次に、表示回路３６へ信号が送られてＴＶ
信号となり、表示装置３７に断層像等が表示されるよう
になっている。

【０００５】ところで、超音波プローブからの各超音波
ビームは、被検体の所望の深度位置に焦点を合わせるこ
とにより、分解能を高め、鮮明な画像を得るようにして
いる。 すなわち、超音波プローブから照射される超音
波ビームの指向性を高めて分解能を向上させるために、
超音波ビームを被検体内の所定深度位置に３次元的に集
束させている。超音波ビームを集束するために、超音波
プローブの超音波ビーム出射面に音響レンズを使用した
り、アレー配列された個々の振動子に対して所定の遅延
時間を与えて励振駆動することにより波面を合成する方
法等が行われている。

【０００６】従来の超音波プローブの主構成部分は図５
に示すように超音波を送受信するための矩形状の振動子
エレメント３２と音響インピーダンス整合用の整合層４
１と、音響レンズ４２等から構成されている。Ｘ方向は
超音波プローブ３１の長手方向に対応し、Ｙ方向は超音
波プローブ３１の厚み方向に対応するものである。振動
子エレメント３２はＸ方向にアレー状に配置されてお
り、１本の超音波ビームを形成するのに複数の振動子エ
レメントを使用している。

【０００７】各振動子エレメント３２に遅延時間を与え
ることで超音波ビームをｆ2 の地点でＸ方向に集束させ
ることができ、また音響レンズ４３により超音波ビーム
をｆ1 の地点でＹ方向に集束させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、各振動子エレメント３２に与える遅延時間を調整
することで、Ｘ方向の焦点距離ｆ2 を変化させることが
できるもののＹ方向の焦点距離ｆ1 については音響レン
ズ４２の曲率が固定であるために一点のみに集中し、変
化させることができない。

【０００９】したがって、超音波プローブの長手方向に
おいては、関心領域が焦点位置とは異なる場合には焦点
距離を変化させ超音波ビームを十分集束させることによ
り分解能を上げることができるが、超音波プローブの厚
み方向については、所望の深度において超音波ビームを
十分集束させることができないために、関心領域が音響
レンズの曲率により定まる焦点距離とは異なる位置にあ
る場合には、十分な解像度をもつ画像が得られなかっ
た。

【００１０】また、超音波プローブの厚み方向に複数の
振動子エレメントを並べ、各振動子エレメントに与える
遅延時間を調整することで、厚み方向の焦点距離を変化
させて関心領域に一致させるようにしたものも考えられ
るが、これは新たな振動子エレメント、遅延制御回路、
駆動回路等が必要となり、装置自体が複雑・高価なもの
となるという問題があった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたもので、特に複雑な回路や部品を用いなくても容
易に超音波プローブの厚み方向の焦点距離を被検体の関
心領域部分に一致させることができる超音波診断装置を
提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超音波診断装置は、超音波プローブの超音
波ビーム出射面と被検体表面との間に超音波ビームを通
過させる音響カプラーを設け、音響レンズによる超音波
プローブの厚み方向の焦点位置を被検体内部において相
対的に変化させることを特徴としている。

【００１３】

【作用】超音波プローブから発射される超音波ビームは
音響レンズにより超音波プローブの厚み方向に集束し
て、所定の距離に焦点を結ぶ。この焦点距離は音響レン
ズの曲率により定まり、変化させることができないので
関心領域がこの焦点距離より被検体表面に近い場合には
関心領域の解像度が劣化するが、超音波プローブの超音
波ビーム出射面と被検体表面との間に音響カプラーを設
け、超音波ビーム出射面と関心領域との間の距離を焦点
距離と一致させるようにすることで関心領域の解像度を
向上させることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を、以下、図面に基づいて
説明する。

【００１５】図１は本発明による超音波診断装置の超音
波プローブ部分を示し、図２は超音波プローブに音響カ
プラーを装着した場合の側面図を示している。

【００１６】１は音響カプラー、２は音響カプラーの樹
脂ケース、３はケース２の超音波ビーム入射面及び出射
面に張られたシリコン等の薄膜、４はケース２の両側に
設けられた樹脂製のＬ字型の保持腕、５はケース２の両
側に設けられた係合溝、６は超音波プローブ、７はシリ
コンゴムからなる音響レンズ、８は超音波プローブ６の
両側に設けられた係合溝であり、Ｄ１は音響カプラー１
の長さを示している。この音響カプラー１は音響レンズ
７に接触する面と被検体に超音波ビームを照射する面
（図の斜線部分）にはシリコン等の薄膜がケース２に取
り付けられており、ケース２の中は水等の生体組織とほ
ぼ同じ密度の液体で満たされている。

【００１７】保持腕４の手前の部分はケース２に接合さ
れて固定されているが、腕の先はケース２に対して上下
方向に弾力的に可動するとともにその一端は係合溝８に
嵌まり込むようになっており、係合溝８に保持腕４が保
持された場合には、音響レンズ７が曲率を有し凸面状と
なっていても薄膜３はある程度変形するので、音響レン
ズ７と音響カプラーの薄膜３との接触面は密着するよう
になっている。

【００１８】また、音響カプラー１に設けられている係
合溝５の内側は、ケース２内の液体が外に漏れないよう
に封止されており、この係合溝５にさらに別の音響カプ
ラーの保持腕を接続すれば、必要に応じて複数個の音響
カプラーを超音波プローブに重ねて接続することができ
る。

【００１９】次に使用方法について述べる。

【００２０】超音波プローブ６の音響レンズの曲率によ
り定まる焦点距離よりも関心領域が被検体表面に近い所
にある場合には、超音波プローブの係合溝８に音響カプ
ラーの保持腕４を接続して、超音波プローブ６に音響カ
プラー１を装着する。

【００２１】このとき、音響レンズ７と薄膜３は上述し
たように密着するものの、接触面における空気層を完全
に除くためにカプリング用グリースを接触面に塗布する
ようにすれば良い。

【００２２】超音波プローブ６に音響カプラー１を装着
した状態では、被検体の表面から長さＤ１だけ超音波プ
ローブ６がオフセットを持ったことになり、このＤ１が
音響レンズ７による焦点距離Ｄ３と被検体表面から関心
領域までの深さＤ２との差にちょうど等しい場合には、
図２に示すように関心領域に焦点位置を一致させること
ができる。

【００２３】そして、この音響カプラー１の内部は生体
組織とほぼ同密度の液体で満たされているので、超音波
プローブ６から発射された超音波ビームは音響カプラー
１内を通過し、被検体との境界面で反射・屈折すること
なく、またほとんど減衰せずに被検体内部まで到達し、
被検体内部からの十分な反射エコーを得ることができる
とともに、関心領域においては最も超音波ビームが集束
しているので解像度が向上する。

【００２４】関心領域が図２に示すよりもさらに被検体
表面に近い場合には図３に示すように音響カプラー１に
さらに同じタイプの音響カプラー１を接続することによ
り関心の領域の位置と焦点位置を一致させるようにすれ
ば良い。

【００２５】図３は被検体表面から関心領域までの距離
Ｄ４と焦点距離Ｄ３との差がちょうど音響カプラーの長
さＤ１の２倍に等しい場合の例で、２個の同じタイプの
音響カプラーを用いることによって、超音波プローブ６
がＤ１の２倍のオフセットを持ち、関心領域に焦点位置
を一致させることができる。

【００２６】なお、この場合２つの音響カプラーの接触
面の間に空気層が入らないようにするために、カプリン
グ用グリースを接触面に塗布するのが望ましい。

【００２７】このようにして、被検体内に入射した超音
波ビームが関心領域に到達し、その関心領域からの反射
エコー信号は図４に示すように超音波プローブの振動子
エレメントで受信され、電気信号に変換されて遅延制御
回路で遅延制御された後、信号処理回路に送られゲイン
コントロール等の処理が行なわれてから表示回路によっ
てモニター等に画像が表示されることになる。

【００２８】上記実施例では、音響カプラーの長さがＤ
１のものを複数使用したが、超音波プローブの音響レン
ズによる焦点距離や被検体表面から関心領域までの距離
に合わせて、音響カプラーの長さを任意に変えて製作す
るようにしても良く、また色々な長さの音響カプラーを
複数組み合わせて使用するようにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置によれば、超音波プローブの厚み方向の焦点距離
が音響レンズの曲率によって固定となっていても、超音
波プローブと被検体表面との距離を音響カプラーを用い
て調節することで診断を行いたい関心領域に焦点位置を
一致させることができ、解像度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超音波診断装置の構成を示
す図である。

【図２】本発明の一実施例の超音波診断装置の側面を示
す図である。

【図３】本発明の他の実施例の超音波診断装置の側面を
示す図である。

【図４】超音波診断装置の全体構成を示す図である。

【図５】超音波ビームの集束の様子を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波プローブから発生する超音波ビー
   ムを音響レンズにより厚み方向に集束させて被検体に入
   射させ、被検体内部からの反射エコー信号を受信する装
   置において、 前記超音波プローブの超音波ビーム出射面と被検体表面
   との間に超音波ビームを通過させる音響カプラーを設
   け、音響レンズによる焦点位置を被検体内部において相
   対的に変化させることを特徴とする超音波診断装置。