JPS58190428A - 電子走査形超音波診断装置 - Google Patents

電子走査形超音波診断装置

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JPS58190428A
JPS58190428A JP6999183A JP6999183A JPS58190428A JP S58190428 A JPS58190428 A JP S58190428A JP 6999183 A JP6999183 A JP 6999183A JP 6999183 A JP6999183 A JP 6999183A JP S58190428 A JPS58190428 A JP S58190428A
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JP
Japan
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ultrasonic
electronic scanning
diagnostic apparatus
membrane
probe
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JP6999183A
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JPS6232937B2 (ja
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一浩 飯沼
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子走査形超音波診断装置に関し、特に被検体
の広範囲にわたる部8分を同時に観測できかつ体表をも
描写可能にし部位の判定を容易にした電子走査形超音波
診断装置に関する。
超音波パルスを被検体中に放射し、その反射波から断層
像等を得る超音波検査装置は古くから用いられているが
、特にこの方法によって生体内の情報を得るものとして
、電子走査形超音波診断装置が開発されつつある。
第1図はその一例であるリニア電子走査形超音波診断装
置の原理的構成を示す図である。
18〜1nは超音波探触子に設けられた圧電振動子のご
とき電気−音響変換器で、第2図に示す探触子本体11
の平坦な面上に一列に配列されている。
これらの変換器1a〜1nを以下振動子アレイと称する
。これらの振動子アレイ 1a〜1nはスイッチング回
路2a〜2nを介し−てパルサー3により順次駆動され
、これにより超音波ビーム4は平行に移動する。この超
音波ビーム4の生体内からの反射波は、振動子アレイ 
1a〜1nで受波された後、スイッチング回路28〜2
nを介して受波回路5に導かれ、信号処理回路6を通し
てディスプレイ 7に表示される。これらの回路2a〜
2n。
3.5.6.1は制御回路8によってυj御されている
この装置で実際に生体内を検査するには、第2図(a)
に示すように超音波探触子の振動子アレイの表面12(
これを超音波送受波面と称する)を被検体である生体3
1の表面に接触させて、超音波じ一ムを生体31内に放
射し、その反射波を受波】るが、超音波ビームを前述の
ように平行移動させると、この超音波ビームで生体14
内が走査されるので、・ディスプレイ 1において第2
図(b)内側の大枠内のような超音波断1lI11を得
ることができる。なお、13はケーブルである。
しかしながら、第2図(a)に示したように平面上に並
んだ振動子アレイからなる超音波送受波面12を直接、
生体の表面31に接触させるような超音波探触子では走
査幅が超音波受波面12に接触している生体表面の比較
的貰い部分に限られ、さらに断層像における超音波送受
波面(生体面)の部分は常に直@34”に表示される。
すなわち、超音波は空気中をほとんど透過することがで
きず、超音波送受波面12は平坦であるため、生体表面
31と接触しない部分からの走査は不可能・で、生体表
面31と接触し−Cいる部分が平坦となって、そこから
走査された部分のみが断層像として得られるのである。
ところで、従来最も普及している手動複合走査と呼ばれ
る方式では第3図(a)に示すようにアングルの先端に
1個の電気−音響変換器9がとりつiJられており、ア
ングルの各支点にあるポテンショメータ10a〜10c
によって、電気−音響変換器9の位置および超音波ビー
ムのh向を検出しで1−イスプレイ上に断層像を表示す
るため、第3図(b)のように、検査部位全体の断層像
をぞの体表34も自然の形のままで表示す−ることがで
きる。
この方式では断層像を写真に―っで、あとで読影を行な
うときに全体の像が描写されているため部位の判定に困
ることはない。ところが、リニア電子走査形超音波診断
装置の場合には、前述のように表示される範囲が狭い上
体衣の形状は変形されて直線に表示されるため、探触子
を自分で動かしながらディスプレイ上で観測していると
きは部位の判定が容易であるが、いったん写真−影した
ものを読影する場合には、部位の判定がきわめて困Iに
なるのが欠点である。
超音波検査は検査技師が撮影して医師が読影づる場合が
多くまた写真によるデータの記録保存はルーチンの検査
に不可欠であるためこの部位の判定がしにくいことはき
わめて不便である。また、胎児などの診11iぐは胎児
全体の像を一画面上に同時に描写する必要゛、がありこ
のためには狭い部分だけの走査だけではどうしても不十
分である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は被検体の表面形状に関係なく、走査範囲を広くし同
時に広範囲の断層を得ることができ、かつ体表の変形も
少なく断層像の部位および断層像そのものの判定を容易
にした電子走査形超音波第4図は発明の一実施例を示す
超音波診断装置の探触子の部分の斜視図で、第2図と同
一部分に同一符号を付しである。すなわち、探触子本体
11の振動子アレイからなる超音波送受J1j12側に
、この送受波面12どの間に密閉室を形成するように柔
軟性を有する膜体14を取着し、この膜体14で形成さ
れた密閉室に超音波送受波面12と被検体とを音響的に
結合するための流動性物質で5を充填している。
この超音波探検感触子聚用いて例えば人体の腹部の断面
を観測しようとする場合には、第5図(a)に示寸よう
に膜体14を生体31の腹部表面に接触させる。この場
合、膜体14は図のように腹部表面の形状に応じて変形
するが、この状態で膜体14と腹部表面との接触面は、
超音波送受波面12より拡がる。これは膜体14の大き
さや、流動性物質15の柵等を適当に選ぶ−ことにより
達成される。この結柴、超音波送受波面12の全面と腹
部表面とが膜体14および流動性物質15を介して音響
的に結合される。したがって、超音波送受波面12より
放射された超音波パルスは空気層等で反射されることな
く腹部内に透過し、腹部内で反射された超音波パルスも
超音波水受波面12に空気層等で反射されることな(到
達し、振動子アレイ全数について超音波ヒームの操作が
有効に行なわれ、広範囲にわたる断層像が同時に観測で
きる。
第5図(b)はこの結果得られた断層像を示したもので
、腹部表面34および内臓33が広範囲にわたって同時
に御所層像としてCR’T−上に描写される。すなわら
、従来の超音波探触子を用いた場合は、第2図(b)に
示したように超音波送受波面12と接触した部分の狭い
範囲の断層像32−のみがしかも体表面が常に直@ 3
4 ′となって描写されるが、本発明の超音波探触子を
用いれば、第5図(b)に示すように全振動子アレイに
わたる広範囲の断層像32が体表34があまり変形され
ずに自然に近い状態C1枚の断層像として描写される。
したがって、胎児などの診断に必要む広範囲に、わたる
1枚の断層像の同時描写が可能となり写貞―彰による断
層像の読書影および部位の判定はきわめて容易となる。
なお、本発明の超音波探触子において、膜体14は超音
波の反射および吸収を少なくするため、て−きるだけ薄
くかつ丈夫な物質で作られている必要がある。また、膜
体14は超音波の反射を少くするために、被検体である
生体の表面部分とほぼ等しい音響インピーダンスを有す
る材質のものが望ましい。例えば脚部の表面部分の音響
インピーダンスはおよそ1.6X10  [K!J /
la −s ]であり、それとほぼ等しい音響インピー
ダンスを持つ材料として、天然ゴム、合成ゴムなどがあ
る。
一方、流動性物質15としては、やはり超音波の反射、
呼吸が少なく、音響インピーダンスが生体表面あるいは
生体内組織および膜体14の音響インピーダンスにほぼ
等しいことが望まれ、例えば水は26℃で音響インピー
ダンスが1.5X10FK(]  ″…・Slであるか
ら、水ぐもよいが、腹^;などでは純粋な水よりやや音
響インピーダンスの大きなものが適しており、例えば食
塩水を含む流動物質がよい。食塩水は純粋な水よりも音
速、密度ともに大きいため、その積で・ある音響インピ
ーダンスは水のでれよりも大きくなる。しかも、食塩水
は必要な濃度のものをどごでも簡単に人1ぐきる上、膜
体14の材質であるゴムや4機物質を浸触することがな
く、もし膜体14が破損して直接生体に接触することが
あっても生体には全く害がない特長を有している。
膜体14および流動性物質15の音響インピーダンスを
生体表面のそれとほぼ等しくする理由は次の通りである
。すなわち、これらの811tインビーダンスが異なる
と、超音波の多重反射が起こって、探触子本体11の超
音波送受波面12と生体表面との間の側御の整数倍の距
離に虚像を生じることになる。例えば第6図に示すよう
に、膜体14および流動性物質15の音響インピーダン
スが等しく共に71、生体表面31ではz2、超音波送
受波面12ではZOとづれば、生体表面31からの第1
回目の反射波に対する第n回目の反射波の強度は流動性
物質14内での減衰がないとして、 となる。ZOは圧電振動子やその表面のコーテイング材
などの音響インピーダンスによって決まり、比較的太き
む値であるが、前述したように22=71なるZlを選
択することにより、上式から多重反射の影響を少なくす
ることができる。例えば、ZO=5X10  [K(I
I/s−s、]、Z2・−1゜6xlO[Kg/m −
s ]とすれば、Z1の値を種々変えた場合の多重反射
の強度は次表のようになり、これより71を72に近づ
けることにより、ところで、通常膜体からなる容器に流
動性物質を充填すると、膜厚が薄い場合には流動性物質
の重力によって膜体には張力が働き、膜体が伸びる。
この伸び量が大きくなると、張力もほぼ比例して増加し
、一定の伸び口のところで平衡状態に達する。このよう
にすると、膜体は薄いために一定張力のもとて最大の容
積を持つように変形する。したがって、このような状態
で第4図に示したように膜体14で形成された密閉室に
流動性物質15を充填した探触子を用い、第5図(a)
のように生体31に押当てて膜体14を変形させると、
同じ体積の流動性物質15に対してその表面積が増える
ために、   □)膜体14の張力が増加する。その結
果、この張力によって生体31の表面に応力が加わるこ
とになり、被検者に対する負担を増すばかりでなく、超
音波送受波面12の両端部での音響的結合も不完全とな
る場合が生じ、好ましくない。この応力を少なくするに
は、膜体14の材料にコンプライアンスの大きなものを
使用し張力を減らせばよいが、流動性物質15の重力だ
けで膜体14が伸びてしまう結果となる。
そこで、流動性物質15の鏝を、膜体14の張力がほぼ
零の状態で膜体14で形成された密閉室内に占めること
のできる最大容積よりもわずか少なくしておけば、膜体
14を生体表面31に接触させて変形させても、膜体1
4には小さな張力が生じるのみで、生体表面31に応力
をさほど加えずに、超音波送受波面12全面にわたって
生体表面積31との十分な音響的結合を保つことができ
る。
第7図〜第8図は本発明の探触子先端部分の他の実施例
を示したものである。第7図は膜体14の超音波送受波
面12の一端側にチューブ16を取付け、」ツク17で
開閉し得るようにした例である。すなわら、膜体14で
囲まれた空間に流動性物質15を空気を含まぬように充
填して密閉するのは困難であるが、このようにすると膜
体14を敗付Gプた後に、チ」−ブ16から流動性物質
15を注入しコック17で閏ぐことにより、流動性物質
穂の密閉を空気を含むことなく筒中に行なうことができ
る。また、流動性物質15の参を所定の量に正確に設定
可能で、だの鰻を心数に応じて変更することも容易であ
る。
さらに、このチューブ16および]ツク17は探触子の
に6の別を見分(プるための目印ともなるの−(・、描
写された断−像の向きの判別に役立つ。
第8図の例は第9図に示すように流動性物質15を充填
した膜体15を単独で密閉室を形成するように袋状に形
成し、これに探触子本体11への取付用枠20を取付け
、この取付枠20を探触子本体11に嵌着するようにし
た例である。超音波探触子は膜体14および流動性物質
15を介さず、直接被検体に接触させたい場合もあるが
、この実施例によれば枠20を取外寸だけでこれが可能
となる。なお、第8図においては膜体14からなる容器
と超音波送受波面12とのB前約結合を良好にするため
に、これらの間にペースト21を注入しである。
本発明の超音波探触子は第1図に示したようなリニア電
子走査形超音波診断装置に限らず、セクタ電子走査形と
呼ばれる扇形に超音波ビームを走査する超音波診断装置
にも適用可能である。その場合、本発明によれば超音波
送受波面を被検体表面から離すことができるため、特に
近距離の位置における視野を拡大する利点がある。尚、
振動板を袋体で被い、この中に振動伝搬媒体を充たした
ものとして実公昭51−23333があるが、使用目的
が異なり、また振動子は一枚のものであって構造的にも
本発明はこれと全く異、なる。
【図面の簡単な説明】
第1図はリニア電子操作形超音波診断装置の原理的構成
を示す図、第2図(a)は従来の超音波探触子の使用状
態を示す図、同図(b)はその結果得られた断層像を示
す図、第3図(a)は従来の手動複合走査の方式を示す
図、第3図(b)はそれにより得られる断層像を示す図
、第4図は本発明の一実施例を示す超音波探触子の斜視
図、第5図(a)は同探触子の使用状態を示す図、同図
(b)はその結果得られた超音波断層像を示す図、第6
図は同じ探触子を使用した場合に生じる多重反射につい
ての説明ド、第7図〜第9図はそれぞれ本発明の他の実
施例を示す図で、第7図は斜視図、第8図は断面図、第
9図は第8図の要部の斜視図である。 1a〜1n・・・電気−音響変換器、11・・・超音波
探触子本体、12・・・超音波送受波面、14・・・膜
体、15・・・流動性物質、16・・・チューブ、17
・・・コック、18・・・音響レンズ、19・・・薄膜
、20・・・取付用枠、21・・・ペースト、31・・
・生体(被検体)、32・・・断層像、34・・・生体
表面の断lI像。 出願人代理人 弁理士 間近 憲佑 はか1名J−,−
一 第2図 −7−第3図 第4図 第6図 32 第7図 第8区       第9図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超音波探触子と、この探触子に設けられた複数個
    の電気−音響変換器を駆動するための駆動回路と、前記
    電気〜音響変換器に入射した超音波を受波するための受
    波回路と、この回路の受波信号を処理するための処理回
    路と、この処理回路の出力を表示するディスプレイとを
    備えた電子走査形超音波診断装置において、前記超音波
    探触子は、超音波探触子本体と、この探触子本体上に配
    列され超音波の送受を行なう複数個の電気−音響変換器
    とこれらの変換器の超音波送受波面の前方に密閉質を形
    成するように前記探触子本体に取着された柔軟性を有す
    る膜体と、この膜体により形成された密閉室内に充填さ
    れ前記送受波面と被検体表面とを音響的に結合せし、め
    る流動性物質とからなり、前記表体と被検体表面との接
    触面が前記超音波送受波面より拡がるように構成されて
    いることを特徴とする電子走査形超音波診断装置。
  2. (2)前記膜体は被検体表面部とほぼ等しい音響インピ
    ーダンスを有するものであることを特徴とする特許請求
    の範囲(1)に記載の電子走査形超畠波診断装置。
  3. (3)前記膜体は前配流動性物質を出し入れするための
    チューブを有するものであることを特徴とする特許請求
    の範囲(1)に記載の電子走査形超音波診断装置。
  4. (4)前記膜体は前2密閉室を単独で形成づるように構
    成され、かつ前記探触子本体に対し着脱自在に取付けら
    れていることを特徴とする特許請求の範囲(1)に記載
    の電子走査形超音波診断装置。
  5. (5)前記密閉室内に充填される前記流動性物質の鰺は
    、前記表体の張力がほぼ零の状態で前記密閉室内に占め
    ることのできる最大容積よりも少なく設定されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲(1)に記載の電子走査
    形超音波診断装置。
  6. (6)前記流動性物質は音響インピーダンスが水のそれ
    より大きな液体からなることを特徴とする特許請求の範
    囲(1)に記載の電子走査形超音波診断装置。
  7. (7)前記液体として食塩水を用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲(6)に記載の電子走査形超音波診断装
    置。
JP6999183A 1983-04-22 1983-04-22 電子走査形超音波診断装置 Granted JPS58190428A (ja)

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JPS6232937B2 JPS6232937B2 (ja) 1987-07-17

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Cited By (1)

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