JPH08280691A - 細径プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】近距離領域のアーチファクトを抑制して分解能
を向上させると共に、より深達度の高い超音波画像を取
得する。 【構成】超音波診断装置は超音波プローブ１及び装置本
体２を備える。超音波プローブ１は挿入部３（可撓部５
及び先端硬性部６から成る）及び手元操作部４から成
る。先端構成部６は音響窓９に対向する内部位置に回転
体１０を備える。回転体１０は高周波用の振動子１３、
低周波用の振動子１４及び音響ミラー１５を備える。こ
の内、振動子１３の放射面又は音響ミラー１５の反射面
を凹面に加工し、高周波の超音波ビームをフォーカス点
に集束可能とする。装置本体２は送信部３０及び受信・
表示部３１を備える。受信・表示部３１は、その構成要
素３３〜４０により、両振動子１３、１４からの受信電
気信号を個別に増幅、対数変換、包絡線検波し、増幅度
を調整した後に１つに合成し、超音波断層像として画面
表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、体腔内に挿入可能な
超音波プローブ（細径プローブ）及び超音波診断装置に
係り、とくに周波数の異なる複数の振動子の配置構造
と、その振動子の夫々から得られる超音波エコーの信号
処理とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡と組み合わせて体腔内の超
音波検査を行うメカニカル走査型の細径超音波プローブ
には、振動子からの超音波ビームを直接、放射させるタ
イプ（以下、「振動子直接回転型」と呼ぶ）と、その超
音波ビームを音響ミラーを介して放射させるタイプ（以
下、「ミラー反射型」と呼ぶ）とが知られている。

【０００３】振動子直接回転型の超音波プローブには、
例えば図６に示すものがある。この超音波プローブ１０
０は、細径円筒状の挿入部の先端側に超音波を透過させ
る音響窓１０１と、その音響窓１０１に対向する位置に
平板状の振動子１０２を含む回転体１０３とを備えてい
る。

【０００４】この超音波プローブを用いて超音波断層像
を得るには、まず予め体腔内に挿入された内視鏡の鉗子
孔から超音波プローブ１００を体腔に挿入し、内視鏡の
モニタ等で直接、体腔内の映像を観察しながら所定位置
に挿入部を誘導する。次いで、図示しない装置本体から
の駆動信号に基づいて、振動子１０２からの超音波ビー
ムを回転軸に対してほぼ９０度、即ち音響窓１０１の壁
面とほぼ直交するラジアル方向に放射させる（図５中の
矢印一点鎖線参照）。また、受信のときも、音響窓１０
１の壁面とほぼ直交する方向から反射してきた超音波エ
コーのみが逆の経路を辿って振動子１０２に到達し、電
気信号に変換され、所定の信号処理に付された後、超音
波断層像として画面表示される。

【０００５】一方、ミラー反射型の超音波プローブに
は、例えば図７に示すものがある。この超音波プローブ
１１０は、細径円筒状の挿入部の先端側に超音波を透過
させる音響窓１１１と、その音響窓１１１に対向する位
置に円板状の振動子１１２及び音響ミラー１１３を含む
回転体１１４とを備えている。

【０００６】この超音波プローブを用いて超音波断層像
を得るには、上記と同様に、超音波プローブ１１０を体
腔内の所定位置に挿入後、図示しない装置本体からの駆
動信号に基づいて、振動子１１２からの超音波ビームを
軸方向に放射させる。この超音波ビームは音響ミラー１
１３で反射し、ミラーの回転軸に対してほぼ９０度、即
ち音響窓１１１の壁面とほぼ直交するラジアル方向に放
射される（図６中の矢印一点鎖線参照）。また、受信の
ときも、音響窓１１１の壁面とほぼ直交する方向から反
射してきた超音波エコーのみが逆の経路を辿って振動子
に到達し、その後、上記と同様に超音波断層像として画
面表示される。

【０００７】ところで、臨床の場では、通常、周波数特
性を考慮して超音波プローブを診断中に取り替えながら
超音波検査を行うことが多い。例えば、概査用として視
野深度のある広域的な超音波断層像を観察するときは、
低周波の超音波プローブを用いる一方、精査用として診
断部位のターゲットを絞り、そのターゲットに向けてよ
り分解能を高めた超音波断層像を観察するときは、高周
波の超音波プローブを用いることが通常行われている。

【０００８】上記超音波プローブの使い分けは、プロー
ブ取換えと同一診断部位の位置決めとに手間が掛かる等
の問題があったので、この問題を解決するために、例え
ば、図８に示す２周波用の超音波プローブが提案されて
いる。

【０００９】この超音波プローブ１００ａは、上述の振
動子直接回転型を適用したもので、同図の如く、回転体
１０３ａの円周部の２か所に振動子１０２ａ、１０２ｂ
を背中合わせに２つ設けており、それぞれ高周波と低周
波の超音波ビームを送受信可能となっている。

【００１０】この超音波プローブ１００ａを用いて超音
波断層像を得るには、振動子１０２ａ、１０２ｂの夫々
に供給する高周波用及び低周波用の駆動信号の夫々を装
置本体側で適宜に切り換えるとよい。これにより、低周
波に因る超音波断層像と高周波に因る超音波断層像とが
交互に表示可能となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の振動子直接
回転型の超音波プローブを採用した超音波診断装置は、
振動子の放射面から超音波ビームが音響窓を介して生体
領域に入射されるまでの距離、即ちスタンドオフが短い
ために、振動子近傍に現われる振動子固有の揺れが尾を
引く領域（「飽和エコー領域」とも言う）が音響窓近傍
の近距離領域からの超音波エコーに重なってしまい、そ
の結果、超音波断層像の近距離領域でアーチファクトが
生じやすいといった問題があった。

【００１２】さらに、超音波プローブの細径化に伴う振
動子口径の制限により、振動子放射面の有効面積も小さ
くなり、その結果、分解能や受信感度が低下するといっ
た問題もあった。つまり、振動子直接回転型は、近距離
領域をターゲットにした超音波プローブにとっては不向
きな面があった。

【００１３】従って、この振動子直接回転型を適用した
上記２周波の超音波プローブにあっても、超音波断層像
にアーチファクトが生じやすいといった問題があった。
また、２つの振動子を背中合わせに設けることは、製造
技術の点からも困難であった。

【００１４】一方、従来技術のミラー反射型の超音波プ
ローブを採用した超音波診断装置は、上述のスタンドオ
フが確保される反面、このスタンドオフに相当する距離
分だけ、超音波ビームの減衰が生じ、到達距離、即ち深
達度（ペネトレーションとも言う）が低くなり、その結
果、超音波断層像の視野深度が低くなるといった問題が
あった。つまり、ミラー反射型は、遠距離領域をターゲ
ットにした超音波プローブにとっては不向きな面があっ
た。

【００１５】この発明は、上述した従来技術の問題を考
慮してなされたもので、振動子直接回転型とミラー反射
型の双方の利点を取り入れて、近距離領域のアーチファ
クトを抑制して分解能を向上させると共に、より深達度
の高い超音波断層像を取得可能な細径プローブ及び超音
波診断装置を提供することを、目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る細径プローブは、挿入部
内に配置される振動子をその回転軸を中心に回転させな
がら、スキャンする細径プローブにおいて、超音波ビー
ムを送受波する送受波面が上記回転軸に直交する第１の
振動子と、この第１の振動子から送波される超音波ビー
ムを上記回転軸に直交したラジアル方向に反射する音響
ミラーと、上記超音波ビームを送受波する送受波面が上
記回転軸に平行である第２の振動子とを備えている。

【００１７】また請求項２記載の発明では、前記第１の
振動子、音響ミラー、及び第２の振動子を前記挿入部内
に並設している。

【００１８】また請求項３記載の発明では、前記第１の
振動子及び音響ミラーを前記第２の振動子よりも前記挿
入部の先端側に設けている。

【００１９】また請求項４記載の発明では、前記音響ミ
ラーの反射面を前記回転軸に対して約４５度傾斜させて
いる。

【００２０】また請求項５記載の発明では、前記第１の
振動子から送波される超音波ビームは、前記第２の振動
子から送波される超音波ビームよりも高い周波数を有し
ている。

【００２１】また請求項６記載の発明では、前記第１の
振動子の送受波面又は前記音響ミラーの反射面の内の少
なくとも一方を凹面形状に形成している。

【００２２】また請求項７記載の発明では、前記第１の
振動子から送波される超音波ビームが前記凹面形状に基
づく所望の位置に集束されるように形成している。

【００２３】さらに、上記目的を達成するために、請求
項８記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜７
の内のいずれか１項に記載の細径プローブを備えてい
る。

【００２４】また請求項９記載の発明は、請求項７記載
の細径プローブを備えた構成であって、前記第１の振動
子及び第２の振動子から送波される超音波ビームのエコ
ー信号に相当する電気信号を前記所望の位置に基づいて
個別に信号処理する信号処理手段と、この信号処理手段
により信号処理された上記電気信号に基づいて超音波画
像を表示する画像表示手段とを備えている。

【００２５】また請求項１０記載の発明では、前記信号
処理手段は、前記個別に処理された前記電気信号の夫々
を合成する手段を備え、前記画像表示手段は上記合成さ
れた上記電気信号に基づいて超音波画像を表示する手段
を備えている。

【００２６】また請求項１１記載の発明では、前記信号
処理手段は、前記所望の位置と前記第１及び第２の振動
子の夫々の送受波面との間を上記第１の振動子から送波
される超音波ビーム及び前記第２の振動子から送波され
る超音波ビームの夫々が往復する時間に基づいて、前記
第１の振動子から送波される超音波ビームのエコー信号
に相当する電気信号の内の上記往復時間よりも短い時間
に相当する成分と、前記第２の振動子から送波される超
音波ビームのエコー信号に相当する電気信号の内の上記
往復時間よりも長い時間に相当する成分とを個別に増幅
する手段を備えている。

【００２７】

【作用】請求項１〜７記載の発明に係る細径プローブに
あっては、第１の振動子からの超音波ビームが音響ミラ
ーを介してラジアル方向にスキャンされると共に、第２
の振動子からの第２の超音波ビームがラジアル方向にス
キャンされる。

【００２８】特に、請求項７記載の発明では、第１の振
動子の送受波面又は前記音響ミラーの反射面の内の少な
くとも一方に設けた凹面形状に基づく所望の位置に第１
の振動子からの超音波ビームが集束される。

【００２９】さらに、請求項９記載の発明に係る超音波
診断装置にあっては、信号処理手段により、第１及び第
２の振動子からの超音波ビームのエコー信号に相当する
電気信号が所望の位置に基づいて個別に信号処理され、
その処理結果に基づいた画像表示手段により、超音波画
像が表示される。

【００３０】例えば、請求項１０記載の発明では、信号
処理手段により、個別に処理された電気信号の夫々が合
成され、その合成結果に基づいた画像表示手段により、
超音波画像が表示される。

【００３１】また、請求項１１記載の発明では、信号処
理手段により、所望の位置と第１及び第２の振動子の送
受波面との間を超音波ビームが往復する時間に基づい
て、第１の振動子から送波される超音波ビームのエコー
信号に相当する電気信号の内の上記往復時間よりも短い
時間に相当する成分が増幅されると共に、第２の振動子
から送波される超音波ビームのエコー信号に相当する電
気信号の内の上記往復時間よりも長い時間に相当する成
分が増幅される。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図３に基
づき説明する。

【００３３】図１に示す超音波診断装置は、直接、血管
等に挿入可能であると共に、予め食道や腸等の消化管内
に挿入された内視鏡の鉗子孔に挿通可能であって、超音
波診断時に超音波の送受信を行うための超音波プローブ
１と、この超音波プローブ１に接続される装置本体２と
備えている。

【００３４】超音波プローブ１は、体腔内に挿入される
挿入部３と、この挿入部３に接続され且つ体外で操作し
ているオペレータにより支持される手元操作部４とから
構成されている。

【００３５】挿入部３は、手元操作部４から延びる細径
円筒状の可撓部５及びこの可撓部５の先端側に先端硬性
部６を備えている。

【００３６】可撓部５は、その湾曲時でも手元操作部４
からの回転トルクを円滑に先端硬性部６に伝達可能な回
転伝達構造を有している。この回転伝達構造は、回転軸
の半径方向の内側円周部に軸方向に沿って延びるフレキ
シブルシャフト７を含んでいる。そのフレキシブルシャ
フト７の外側円周部には、図示しない軸受チューブが備
えられている。

【００３７】フレキシブルシャフト７は、銅被膜線等の
金属線を螺旋状に巻いたばね構造を有している。このば
ね構造により、このシャフト７は可撓性等に富むと共
に、回転時のねじれ剛性を高めているので、挿入部３が
湾曲したときでも円滑に回転可能となっている。また、
フレキシブルシャフト７の内部には、高周波用と低周波
用とに夫々割り当てらた２系統の信号線８ａ、８ｂが挿
通されている。この信号線８ａ、８ｂの夫々の一端は、
先端硬性部６の２個の振動子（後述）の電極の夫々に個
別に接続され、他端は手元操作部４のロータリトランス
（後述）を介して装置本体２に至る。

【００３８】先端硬性部６は、図２に示すように、その
本体円周部の先端側に音響インピーダンスが所定値に調
整された音響窓９を備え、この音響窓９に対向する内部
に水等の液体から成る音響伝達媒体９ａが密封された状
態で回転体１０が配置されている。回転体１０には、軸
受１０ａにより支持されたフレキシブルシャフト７の一
端が連結されている。これにより、手元操作部４からの
回転トルクがフレキシブルシャフト７を介して回転体１
０に伝達されるので、回転体１０は高速で回転可能とな
っている。

【００３９】回転体１０は、フレキシブルシャフト７に
連結される略コ字状の支持台１１と、この支持台１１に
固設される超音波変換部１２とから構成されている。超
音波変換部１２は、電気信号と超音波信号とを双方向に
変換可能で且つその変換される超音波信号の周波数特性
が夫々に異なる２個の振動子（以下、周波数の高い方を
「高周波振動子」１３、周波数の低い方を「低周波振動
子」１４と呼ぶ）及び音響ミラー１５を備える。

【００４０】高周波振動子１３は、その超音波信号（本
発明では例えば２０ＭＨｚの周波数を有する）の送受波
面が回転軸に直交する状態で、音響インピーダンスが所
定値に調整されたバッキング材等から成る円柱状の超音
波吸収部材１３ａに埋設されている。この高周波振動子
１３の送受波面に対向する位置には、その対向面（超音
波反射面）が回転軸に対して約４５度傾斜したスタンド
オフ用の音響ミラー１５が並設されている。

【００４１】この音響ミラー１５の対向面は、超音波画
像の分解能を上げるために、凹面となっている。この凹
面の形状は、高周波の超音波ビームが適宜なフォーカス
点Ｆに集束可能に調整されている。なお、この凹面につ
いては、音響ミラー１５の対向面ではなくて、超音波ビ
ームが音響窓９を通過するまでにスタンドオフに相当す
る時間を確保できるならば、高周波振動子１３の送受波
面に施してもよい。

【００４２】上記高周波振動子１３及び音響ミラー１５
により、高周波振動子１４からの超音波ビームが音響ミ
ラー１５で反射されて、回転軸に対してほぼ９０度、即
ち音響窓９の壁面とほぼ直交するラジアル方向に音響窓
９を透過して放射されると共に、受信時にも音響窓９の
壁面とほぼ直交する方向から反射してきた超音波エコー
のみが逆の経路を辿って高周波振動子１３に到達し、反
射信号の強弱に対応した微弱な電気信号に変換されるよ
うになっている。変換された電気信号は信号線８ａを介
して装置本体２に供給される。

【００４３】低周波振動子１４は、音響ミラー１５の先
端側に、その超音波信号（本発明では例えば１０ＭＨｚ
の周波数を有する）の送受波面が回転軸に平行な状態
で、略半円柱状の超音波吸収部材１４ａに埋設されてい
る。この低周波振動子１４からの超音波ビームは、回転
軸に対してほぼ９０度の方向に音響窓９を透過して放射
されると共に、受信時にも音響窓９の壁面とほぼ直交す
る方向から反射してきた超音波エコーのみが逆の経路を
辿って低周波振動子１４に到達し、反射信号の強弱に対
応した微弱な電気信号に変換されるようになっている。
変換された電気信号は信号線８ｂを介して装置本体２に
供給される。

【００４４】上記両振動子１３、１４及び音響ミラーの
各要素の配置構造は、設計上、周波数等に応じて変化す
る分解能、深達度等の音響特性を十分に加味した上で、
先端硬性部６が内視鏡の鉗子孔にスムーズに挿入できる
範囲内の適宜な挿入軸長を持たせるように調整されてい
る。

【００４５】また、上記両振動子１３、１４からの超音
波ビームの夫々のラジアル断面の軸方向の位置は、例え
ば約１（mm）の間隔を保っているので物理的には同一位
置ではない。ただし、両ラジアル断面の位置は、同一と
みなしても臨床学的には特に問題にならない誤差の範囲
内にあるので、本実施例では、特に説明しない限り両ラ
ジアル断面、即ち両超音波断層像の位置を同一のものと
して扱うことにする。

【００４６】手元操作部４は、その本体内部に回転源と
しての駆動モータ（直流モータ）２０ａを含む回転機構
部２０を有している。駆動モータ２０ａの出力軸（回転
軸）はフレキシブルシャフト７の端部に連結されてお
り、その駆動モータ２０ａからの回転トルクがフレキシ
ブルシャフト７を介して回転体１０に伝わるようになっ
ている。

【００４７】また、手元操作部４は、その本体内部に駆
動モータ２０ａの回転位置（回転角度）を検出するエン
コーダ等の位置検出器２１とを備えている。この位置検
出器２１で検出された駆動モータ２０ａの回転位置、即
ち回転体１０の回転位置に相当する検出信号は、装置本
体２に供給されるようになっている。

【００４８】さらに、手元操作部４は、その本体内部に
フレキシブルシャフト内の信号線９に接続されるロータ
リトランス２２を備える。このロータリトランス２２に
より、信号線８ａ、８ｂの夫々の回転側（先端硬性部６
側）と固定側（装置本体２側）とが電気的に非接触であ
りながら、通信可能となっている。

【００４９】装置本体２は、その本体内部に送信部３０
及び受信・表示部３１を有しており、その両者が手元操
作部４のロータリトランス２２の固定側に並接されてい
る。

【００５０】送信部３０は、送信回路（パルサ回路）３
２で生成される高周波用及び低周波用の駆動パルス信号
の夫々を個別にロータリトランス２２を介して高周波振
動子１３及び低周波振動子１４の夫々に供給するように
なっている。

【００５１】受信・表示部３１は、高周波振動子１３及
び低周波振動子１４からの超音波エコーの反射強度に相
当する微弱な電気信号の夫々を個別に受ける２個のプリ
アンプ３３ａ、３３ｂを有し、このプリアンプ３３ａ、
３３ｂの夫々の出力側に、振幅値の対数変換用の対数増
幅器３４ａ、３４ｂと、包絡線検波用の検波回路３５
ａ、３５ｂと、ゲイン補正用のゲイン設定器３６ａ、３
６ｂと、ゲイン制御用のコントローラ３７と、信号合成
用の合成回路３８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（ＤＳＣ）３９と、超音波断
層像を表示するＴＶモニタ４０とを備えている。

【００５２】この内、コントローラ３７は、例えばマイ
クロコンピュータを搭載して構成され、その図示しない
メモリ内に予め高周波用及び低周波用に夫々設定された
基準時間値Ｔ１、Ｔ２を保持している。この基準時間値
Ｔ１、Ｔ２の夫々は、フォーカス点Ｆ近傍の適宜な基準
位置Ｆ₀ （フォーカス点Ｆと同一の場合を含む）に基づ
いて設定されている。

【００５３】つまり、基準時間値Ｔ１は、高周波振動子
１３の送受波面と基準位置Ｆ₀ との間を超音波が往復す
る時間に相当し、基準時間値Ｔ２は、低周波振動子１４
の送受波面と基準位置Ｆ₀ との間を超音波が往復する時
間に相当している。ここで、先端硬性部６の内部のスタ
ンドオフの違いにより、基準時間値Ｔ１は基準時間値Ｔ
２よりも多少長めとなっている。ただし、臨床の場で問
題とならない場合には、基準時間値Ｔ１及びＴ２は同一
値に設定してもよい。

【００５４】上記コントローラ３７は、上述のように設
定された基準時間値Ｔ１に相当する制御信号Ｓ１を高周
波用のゲイン設定器３６ａに供給し、同様に基準時間値
Ｔ２に相当する制御信号Ｓ２を低周波用のゲイン設定器
３６ｂに供給するようになっている。

【００５５】ゲイン設定器３６ａ、３６ｂの夫々は、コ
ントローラ３７からの制御信号Ｓ１、Ｓ２の夫々に基づ
いて、例えば図（ａ）及び（ｂ）に示すテーブルの夫々
の時間軸上で増幅度（ゲイン、利得等とも言う）を設定
すると共に、その設定値の夫々に応じて検波回路３５
ａ、３５ｂからの包絡線検波信号を増幅するようになっ
ている。つまり、高周波用のゲイン設定器３６ａでは、
図３（ａ）の如く、基準時間値Ｔ１よりも小さい側の増
幅度が時間軸上で高めに設定されているのに対し、低周
波のゲイン設定器３６ｂでは、図３（ｂ）の如く、基準
時間値Ｔ２よりも大きい側のゲインが時間軸上で高めに
設定されるようになっている。

【００５６】上述の増幅度の設定値により、高周波用の
包絡線検波信号は、基準時間値Ｔ１に相当する基準位置
Ｆ₀ よりも近距離側の成分が適宜に増幅されると共に、
低周波用の包絡線検波信号は、基準時間値Ｔ２に相当す
る基準位置Ｆ₀ よりも遠距離側の成分が適宜に増幅され
るようになっている。この増幅後の電気信号の夫々は、
合成回路３８を介して１つの反射電気信号に合成され
る。

【００５７】つまり、高周波振動子１３からの近距離側
に相当する成分を強調した電気信号と、低周波振動子１
４からの遠距離側に相当する成分を強調した電気信号と
が合成されるので、その合成信号は、近距離側に相当す
る成分がアーチファクトの影響が殆どなく且つ高周波に
因る高分解能の超音波エコーを強く反映したものとなる
と共に、遠距離側に相当する成分が低周波に因るより深
達度の高い超音波エコーを強く反映したものとなる。

【００５８】上記合成信号は、デジタル・スキャン・コ
ンバータ３８を介してＴＶ走査用フォーマットに対応し
た画像データに変換され、ＴＶモニタ３９で超音波断層
像として表示されるようになっている。

【００５９】次に、本実施例の動作を説明する。

【００６０】まず、オペレータにより超音波プローブ１
の挿入部３が例えば内視鏡の鉗子孔を通して被検体の体
腔内の診断位置に挿入され、超音波診断装置が起動した
とする。

【００６１】この起動に際し、オペレータに支持された
手元操作部４からの回転トルクが、フレキシブルシャフ
ト７を介して回転体１０に伝達され、回転体１０が中心
軸を中心に回転する一方、装置本体２の送信部３０から
の駆動パルス信号に付勢されて高周波振動子１３及び低
周波振動子１４の夫々から超音波ビームがラジアル方向
に放射される。

【００６２】この超音波ビームの夫々は音響窓９を透過
して伝搬し、腔壁等に入射されると共に、その反対の順
序且つ同じ経路を辿って高周波用及び低周波用の超音波
エコーの夫々が高周波振動子１３及び低周波振動子１４
に戻る。

【００６３】このとき、高周波振動子１３からの超音波
ビームは、音響ミラーの凹面を介してフォーカス点Ｆに
集束するように放射されるので、音響窓９を透過するま
でに適宜な時間（スタンドオフに相当する距離）が確保
されると共に、超音波ビームの集束による高分解能化が
図られる。つまり、高周波振動子１３の近傍に現われる
振動子固有の揺れの影響が先端硬性部６の内部に抑えら
れるので、音響窓９の近傍からアーチファクトの殆どな
い状態で、高周波で且つ凹面効果に因る高分解能の超音
波エコーが得られるようになる。

【００６４】一方、低周波振動子１４からの超音波ビー
ムは、音響ミラー１５を介さないで放射されるので、そ
の超音波エコーには音響窓近傍にアーチファクトの影響
が多少残る一方、低周波に因るより深達度のある超音波
エコーが得られる。

【００６５】次いで、上記超音波エコーの夫々は、微弱
な反射電気信号に変換されて装置本体２の受信・表示部
３１に高周波用及び低周波用として個別に供給される。

【００６６】ここで、高周波用の反射電気信号は、増
幅、対数変換及び検波された後、基準時間値Ｔ１に基づ
いて、基準位置Ｆ₀ よりも近距離側に相当する成分が適
宜に増幅される一方、低周波用の反射電気信号は、上述
同様に検波された後、基準時間Ｔ２に基づいて、基準位
置Ｆ₀ よりも遠距離側に相当する成分が適宜に増幅され
る。

【００６７】次いで、増幅後の両電気信号は合成された
後、画像データに変換され、ＴＶモニタ４０に超音波断
層像として画面表示される。

【００６８】このとき、フォーカス点Ｆ近傍の基準点Ｆ
₀ を境にして、近距離側に飽和エコー領域に因るアーチ
ファクトの影響が殆ど抑制された状態で、高周波のフォ
ーカスに因る高分解能の超音波断層像が表示されると共
に、この断層像と同一画面上の遠距離側に超音波ビーム
の横流れの少ない状態（平面波を保った状態）で、低周
波に因るより深達度の高い、即ち視野深度のある超音波
断層像が表示されることになる。

【００６９】上記のように、高周波及び低周波の夫々の
振動子を１本の超音波プローブに適用し、高周波及び低
周波の夫々の音響特性を配慮して、しかも先端硬性部の
挿入軸長を極力抑えた適宜な位置に振動子を構成するよ
うにしたので、従来のように１周波の超音波プローブを
相互に抜き差しするオペレータの手間が解消され、しか
も内視鏡と組み合わせて使用するときにも、先端硬性部
が内視鏡の孔内で部分的に引っ掛かるといった操作性を
悪化させる状態が殆ど生じることなく、超音波プローブ
のスムーズな挿入が可能となる。

【００７０】また、上記実施例の超音波診断装置は、超
音波プローブで得られた２周波の超音波エコーに対して
その音響特性の利点を最大限に生かすように信号処理
し、高周波による高分解能の画像と低周波による視野深
度の高い画像とを同時に１つの画面上に合成表示するよ
うに構成したので、超音波断層像の精度が大幅に向上す
るようになる。

【００７１】従って、検査時間が大幅に短縮され、患者
の拘束時間も短くなって、検査の負担も著しく軽減され
るようになる。

【００７２】続いて、上記実施例の変形例を図４に基づ
き説明する。

【００７３】本変形例は、実施例のフレキシブルシャフ
ト内の高周波用及び低周波用の２系統の信号線を１系統
に簡素化し、これに合わせて、装置本体の送信部及び受
信・表示部を変更して適用したものである。ここで、上
記実施例と同一の構成要素には、同一又は同等の符号を
付してその説明を簡略又は省略する。

【００７４】本変形例の超音波プローブ１は、その挿入
部３のフレキシブルシャフト７内部に１系統の信号線８
ｃが挿通されている。その信号線８ｃの一端は高周波振
動子１３及び低周波振動子１４の夫々の電極に接続さ
れ、他端はロータリトランス２２を介して装置本体２に
至っている。

【００７５】装置本体２は、その受信・表示部３１に高
周波振動子１３及び低周波振動子１４からの超音波エコ
ーの強弱に相当する微弱な受信電気信号を受け取るプリ
アンプ３３と、このプリアンプ３３からの受信電気信号
を高周波成分及び低周波成分に分離するための受信フィ
ルタ４１とを有し、この受信フィルタ４１で分離された
高周波成分及び低周波成分について、上記実施例と同様
の信号処理を行うようになっている。

【００７６】従って、本変形例では、上記実施例と同一
又は同等の効果に加え、フレキシブルシャフト内の高周
波用及び低周波用の信号線を１系統としているので、回
路規模を小さくできる。

【００７７】なお、本変形例の受信フィルタ４１は、プ
リアンプ３３の出力側に構成しているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、検波回路３５ａ、３５ｂの
入力側に配置する構成であればよい。

【００７８】また、本実施例及び本変形例では、受信・
表示部に合成回路を設け、高周波及び低周波の超音波断
層像を合成してから画面表示する構成としているが、こ
れに対して、両周波を合成しないで、独立した高周波用
及び低周波用の超音波断層像として夫々、同一画面上に
同時表示させる構成であってもよい。

【００７９】またなお、上記実施例では、高周波として
２０ＭＨｚの周波数を採用し、低周波として１０ＭＨｚ
の周波数を採用しているが、本発明はこの周波数に限定
されるものではなく、診断目的に応じて適宜な周波数を
適用可能である。

【００８０】さらに、本実施例及び変形例では、プロー
ブ端部側に送受波面が回転軸に平行な振動子、装置本体
側に送受波面が回転軸に直交する振動子を夫々配置して
あるが、本発明は必ずしもこの配置に限定されない。例
えば、図５に示す応用例の如く、プローブ端部側に送受
波面が回転軸に直交する振動子１３、装置本体側に送受
波面が回転軸に平行な振動子１４を夫々配置してもよ
い。

【００８１】また、本実施例及び変形例では、プローブ
端部側に低周波振動子、装置本体側に高周波振動子を設
けてあるが、本発明は必ずしもこの配置に限定されるも
のではなく、逆の配置であってもよい。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜７記載
の発明に係る細径プローブにあっては、第１の振動子か
らの超音波ビームを音響ミラーを介してラジアル方向に
スキャンさせると共に、第２の振動子からの超音波ビー
ムをラジアル方向にスキャンさせる構成としたので、第
１の振動子による超音波ビームでは、音響ミラーを介し
て確保されたスタンドオフに相当する距離分、振動子固
有の揺れに因るアーチファクトの影響を抑制でき、プロ
ーブ近傍の生体領域の分解能を高める一方、第２の振動
子による超音波ビームでは、スタンドオフに相当する距
離がない分、より深達度が高めることができる。これに
より、１本の細径プローブで近距離領域の超音波画像の
高分解能化と遠距離領域の深達度の確保とを実現でき
る。

【００８３】特に、請求項７記載の発明では、第１の振
動子の送受波面又は前記音響ミラーの反射面の内のいず
れか一方に設けた凹面形状に基づく所望の位置に第１の
振動子から送波される超音波ビームを集束させる構成と
したので、超音波ビームの集束効果を最大限に発揮させ
て超音波画像の高分解能化を図ることができる。

【００８４】また、請求項９〜１１記載の発明に係る超
音波診断装置にあっては、第１の振動子及び第２の振動
子からの超音波ビームのエコー信号に相当する電気信号
が所望の位置に基づいて個別に信号処理され、その処理
結果に基づいて超音波画像が表示される構成としたの
で、アーチファクトの殆どない状態での高分解能の超音
波画像と深達度の高い超音波画像とを同時に観察するこ
とができ、検査時間が大幅に短縮されるようになる。

【００８５】特に、請求項１０記載の発明では、個別に
処理されるエコー信号の夫々を合成し、その合成後の超
音波画像を表示する構成としたので、高分解能で且つ視
野深度の高い超音波画像を同一画像として観察できる。

【００８６】さらに、請求項１１記載の発明では、所望
の位置と前記２つの振動子の送受波面との間を超音波ビ
ームの夫々が往復する時間に基づいて、第１の振動子か
らのエコー信号に相当する電気信号における所望の位置
よりも細径プローブに近い側に相当する時間に相当する
成分が増幅されると共に、第２の振動子からのエコー信
号に相当する電気信号の内の所望の位置よりも細径プロ
ーブに遠い側に相当する時間に相当する成分が増幅され
る構成としたので、所望の位置よりもプローブ寄りの生
体領域では高分解能の超音波画像が得られると共に、所
望の位置よりもプローブに遠い側の生体領域では視野深
度の高い超音波画像が取得できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る超音波プローブ及び超音波診断装
置の概略構成を示す全体ブロック図。

【図２】超音波プローブの先端硬性部の要部を示す概略
断面図。

【図３】ゲイン設定器の増幅度の設定例を説明する図
で、（ａ）は高周波用の説明図、（ｂ）は低周波用の説
明図。

【図４】変形例に係る超音波プローブの要部構成を示す
部分断面図。

【図５】応用例に係る超音波プローブの要部構成を示す
部分断面図。

【図６】従来の超音波診断装置に係る振動子直接回転型
のプローブの部分断面図。

【図７】従来の超音波診断装置に係るミラー反射型のプ
ローブの部分断面図。

【図８】従来の２周波用の超音波診断装置に係るプロー
ブの部分断面図。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 装置本体 ３ 挿入部 ４ 手元操作部 ５ 可撓部 ６ 先端硬性部 ７ フレキシブルシャフト ８ａ、８ｂ、８ｃ 信号線 ９ 音響窓 １０ 回転体 １１ 支持台 １２ 超音波変換部 １３ 高周波振動子 １３ａ、１４ａ 超音波吸収部材 １４ 低周波振動子 １５ 音響ミラー

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入部内に配置される振動子をその回転
   軸を中心に回転させながら、スキャンする細径プローブ
   において、超音波ビームを送受波する送受波面が上記回
   転軸に直交する第１の振動子と、この第１の振動子から
   送波される超音波ビームを上記回転軸に直交したラジア
   ル方向に反射する音響ミラーと、上記超音波ビームを送
   受波する送受波面が上記回転軸に平行である第２の振動
   子とを備えたことを特徴とする細径プローブ。
2. 【請求項２】 前記第１の振動子、音響ミラー、及び第
   ２の振動子を前記挿入部内に並設した請求項１記載の細
   径プローブ。
3. 【請求項３】 前記第１の振動子及び音響ミラーを前記
   第２の振動子よりも前記挿入部の先端側に設けた請求項
   １又は２記載の細径プローブ。
4. 【請求項４】 前記音響ミラーの反射面を前記回転軸に
   対して約４５度傾斜させた請求項１〜３の内のいずれか
   １項に記載の細径プローブ。
5. 【請求項５】 前記第１の振動子から送波される超音波
   ビームは、前記第２の振動子から送波される超音波ビー
   ムよりも高い周波数を有する請求項１〜４の内のいずれ
   か１項に記載の細径プローブ。
6. 【請求項６】 前記第１の振動子の送受波面又は前記音
   響ミラーの反射面の内の少なくとも一方を凹面形状に形
   成した請求項１〜５の内のいずれか１項に記載の細径プ
   ローブ。
7. 【請求項７】 前記第１の振動子から送波される超音波
   ビームが前記凹面形状に基づく所望の位置に集束される
   ように形成した請求項６記載の細径プローブ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の内のいずれか１項に記載
   の細径プローブを備えたことを特徴とする超音波診断装
   置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の細径プローブを備えた超
   音波診断装置であって、前記第１の振動子及び第２の振
   動子から送波される超音波ビームのエコー信号に相当す
   る電気信号を前記所望の位置に基づいて個別に信号処理
   する信号処理手段と、この信号処理手段により信号処理
   された上記電気信号に基づいて超音波画像を表示する画
   像表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装
   置。
10. 【請求項１０】 前記信号処理手段は、前記個別に処理
    された前記電気信号の夫々を合成する手段を備え、前記
    画像表示手段は上記合成された上記電気信号に基づいて
    超音波画像を表示する手段を備えた請求項９記載の超音
    波診断装置。
11. 【請求項１１】 前記信号処理手段は、前記所望の位置
    と前記第１及び第２の振動子の夫々の送受波面との間を
    上記第１の振動子から送波される超音波ビーム及び前記
    第２の振動子から送波される超音波ビームの夫々が往復
    する時間に基づいて、前記第１の振動子から送波される
    超音波ビームのエコー信号に相当する電気信号の内の上
    記往復時間よりも短い時間に相当する成分と、前記第２
    の振動子から送波される超音波ビームのエコー信号に相
    当する電気信号の内の上記往復時間よりも長い時間に相
    当する成分とを個別に増幅する手段を備えた請求項９又
    は１０記載の超音波診断装置。