JPS5854938A - 超音波診断装置 - Google Patents

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】 本発明は電子走査型超音波診断装置に関するものであり
、小さい開口の超音波探触子で広い診断領域を簡便なる
方法で得ることを目的とする。

電子走査型超音波診断装置には、走査方式で大別して、
リニア走査型とセクタ走査型の２つの方式がある。リニ
ア走査型では、互いに平行にかつ直線的に配列された圧
電振動子列のうち、隣り合ういくつかの圧電振動子を一
群として、これらをほぼ同時に駆動して超音波を体内に
送信し、かつ体内からの反射信号を同じ圧電振動子群で
受信する。これらを順次、次の圧電振動子列に切替えな
がら、−走査時の受信信号をブラウン管上に輝度変調を
かけて表示し、走査領域全体をほぼ矩形的にブラウン管
上に表示するものである。

この走査方式の長所は、電子走査が電子スイッチの制御
だけによって簡単に行えるために、回路が小型化できる
ことである。また近距離部の情報も比較的そこなわれず
に表示される。

一方、欠点としては、被検領域幅が超音波探触子幅で規
定されるため、骨などの障害物の裏側などが診断できな
いこと、探触子が比較的太きぐ重いことなどである。リ
ニア走査用の探触子としては、圧電振動子列に例えばｏ
、６ｊＩＢピツチの振動子２本を一組として２６６本の
素子を配列し、同時に１６本程度を駆動して、−走査時
の送受信を行い、これを順次横方向に走査して結局１／
１ｏ〜１／３０秒で全圧電振動子を駆動する方法がとら
れている。

一方セクタ走査型は、例えば圧電振動子として３２ケの
素子を用い、それぞれに専用の送信、受信系を接続し、
かつごくわずかの遅延時間差をそれぞれの素子に与える
ことによって超音波の進行方向を扇形状に走査する方法
である。

この走査方式の長所は、探触子が小型で肋骨間に無理な
く接触することができるため、肋骨下などの断層像も十
分に得られる点である。しかし欠点として、全素子に送
、受信系が接続されているため、装置が大型で高価なも
のとなり、かつ斜めに偏向した部分の実効的な音場開口
が小さくなるため、分解能の低下をきたし、近距離部で
は比較的分解能が悪く雑音の多い点である。

また、上記したそれぞれの走査方式の問題点を解決する
手段として、第１図のようなものが一般に知られている
。

図において、１は超音波探触子、２は被検体、３は圧電
振動子、４および６はそれぞれ圧電振動子３の前面に接
合された第１および第２の音響整合層、８，１ｏは接続
線、９は電子スイッチである。探触子１の駆動法は通常
のリニア電子走査と同様に、送、受信はある群を同時に
行い、走査はそれらの群を少しずつ移動するように電子
スイッチ９によって制御される。このようにして駆動さ
れた圧電振動子列から出る超音波は被検体２の中を矢印
６のように進行する。被検体内での反射信号７は、再び
同じ圧電振動子列により受信され、接続線８、電子スイ
ッチ９および接続線１ｏを通して診断装置本体の表示装
置部に結合される。

電子走査によって切替えられ、被検体内に発射され受信
される超音波信号及びエコー信号の走査領域は、探触子
１が円弧状になっているため、従来のリニア走査型のよ
うな長方形ではなく、かつセクタ走査型のように探触子
部を中心としてその点からの扇形でもなく、探触子１の
円弧の中心部１１から放射状でかつ探触子の位置で区切
られたような走査領域となる。

上記した探触子を用いた場合、圧電振動子より斜めに音
波が発射もしくは受信されるため、従来のリニア走査方
式では得られない恥骨下や肋骨下の情報が得られ、かつ
セクタ走査方式の場合のような近距離部の情報の欠落が
なく近距離も被検領域が比較的広い。またセクタ走査方
式のような大型の送、受信部や加算部が不要であり、従
来のリニア走査方式とほぼ同様の簡易な送受信部で行な
えるなど多くの特長を持っている。

しかし上記の探触子において、被検幅は探触子の曲率に
よって決まるため、リニア走査なみの被検幅を得ようと
するには、探触子の曲率を大−きくしなければならない
が、曲率を大きくして被検幅を得ようとすると、探触子
の被検体への密着が悪くなり良好な画像が得られない。

また密着させるために無理に押しつければ、逆に患者に
苦痛を与える。

本発明はかかる欠点を除去し、リニア走査方式の簡易性
とセクタ走査方式の被検視野の拡大を兼ね備えた、分解
能のよい超音波断層像を得ることのできる装置を提供す
るものである。以下、図面をもとに、本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。

第２図は、本発明を採用した探触子部の基本構成と動作
例を示す図、第３図は、第２図に基づく表示領域を示す
図、第４図は、本発明を採用した超音波診断装置のブロ
ック図、第５図は、表示部を走査変換する場合の原理図
、第６図、第７図。

第８図は本発明の他の実施例に関する探触子部の構成を
示している。なお、以下前回と同一部分には同一番号を
付し説明する。

本発明の特徴は一般によく用いられるリニア探触子の前
面に走査方向に効果の出る音響伝搬媒質（以下音響レン
ズと呼ぶ）を設けた点にあり、これによって走査角の拡
大、又は縮少を可能にしている。

第１の実施例として、音響レンズの音速が生体より遅い
材質を用い、走査角を拡大する構成について説明する。

図に示すようにリニア探触子１から発射された超音波６
′は音響レンズ２１と生体２の表面で屈折し、中心線２
５から遠ざかる方向に偏向される。この偏向角θ、は音
響レンズ面への超音波ビーム入射角θ１と、音響レンズ
の音速Ｖ、生体の音速Ｃによって次のように表わされる
。

例えば音響レンズとして音速０．９ｈ／ｓ　のシリコン
ゴムを用い生体の音速を１　、５／ｚ／　ｓ　、リニア
探触子の走査部の両端と音響レンズの曲率中心点Ｐを結
ぶ直線と中心線２５のなす角を２０度とすると偏向角θ
６は１６．８０となる。従って、本探触子を用いて得ら
れる被検領域２４は第３図に示すように台形、またはア
ークに近い形状になり、音響レンズがない場合の領域２
３に比べ拡大されている。

次に、上記探触子を使用した本発明による超音波診断装
置を説明する。

装置全体はほぼリニア走査型診断装置と同じであり、断
層像表示のための走査変換を行う場合には走査変換部が
少し異なる。基本構成を第４図を用いて説明する。図に
おいて１は超音波探触子であり、場合によっては圧電振
動子例を順次選択する電子スイッチを内蔵するものもあ
る。

４１は圧電振動子を駆動する送信器であり、超音波を集
束する場合には集束用の位相制御回路をもと 含む。受信部４２も、送信器４Ｎ様に集束を行う場合に
は集束用の位相制御回路をも含むものである。装置には
これ以外に超音波の送、受信のタイミングをとり、電子
スイッチを制御するだめの制御信号を発生させる制御部
４３、音響レンズ２１による各走査線での感度差を補正
する感度補正回路４４、受信信号を処理する処理回路４
６及び表示部４６から構成されている。

走査変換を行なわない場合の表示法は、表示用ＣＲＴの
偏向コイルに流す偏向波形を変えることによって簡単に
実現できる。また走査変換を行う場合には例えば第５図
と示すように、超音波走査線群３００両端の超音波走査
線３１．３１’の延長線上での交点Ｒから出たかの如く
走査変換後の表示位置を定めると、画像歪が少なくなる
。このようにして定めた超音波走査線群３ｏと標準テレ
ビ走査線群６ｏとの交点Ｓ８．Ｊ（ｉ−１・・・・・・
ｎ、（ｊ−１・・・・・・ｍ）を超音波エコーのサンプ
ル点とする。

この方法については本出願人らによる特開昭６５−７８
９４６号公報に詳しく記しているのでここでは省略する
。

本実施例の効果は小さい開口の探触子の前面に設けた音
響レンズによって、広い被検領域が得られることであり
、特にこれらが単純な構成によって達成されることであ
る。更に、本構造では、生体への接触面が凹面であり、
生体が一般的に凸面であるため、生体への密着性が良く
なる。

１ｏ７．　、 次に第２の実施例として、音速が生体の音速より早い音
響伝搬媒質を用いた超音波診断装置について説明する。

この場合の音響レンズの形状は、第６図に示すように第
１の実施例と同じ凹面状である場合と、第７図に示すよ
うに第６図と逆な凸面状である場合がある。凹面状の場
合には生体内での超音波は第６図に示すように集束され
る。この場合、走査線密度が高くなることから分解能の
向上による画質改良が得られる。一方、凸面状である場
合には、第７図に示すように生体内での音波の偏向角は
拡大され、被検領域が拡大される。

これらの探触子の走査１表示部式は、いずれも第１の実
施例と同様に行うことが可能である。また音響レンズ材
料は、ポリスチレン、エポキシ樹脂などが適している。

これらの材料の音速は約２ｋｎ／　８゜音響インピーダ
ンスは１．６〜２Ｘ１０　　ｃ、ｇ、ｓである。

第２の実施例では、音響レンズの超音波減衰が比較的小
さいため、偏向角による感度差が少なくなる効果がある
。

第３の実施例として音響レンズ材質に複数の材料を用い
た構成を第８図を用いて説明する。図において２１は音
速の早い材質で構成され走査方向に凸状になった音響レ
ンズ、２２は音速の運込材質で構成され走査方向には凹
状になった音響レンズである。

これらの音響レンズ材として例えば音速２　ｋＩｎ／ｓ
のポリスチレン及び、　０．９ｋｍ／ｓのシリコンゴム
を用いることができる。これらの境界面の法線に対して
、超音波ビームが入射角θ、＝２００で入射すると、シ
リコンゴム２２内では偏向角１１．１０の方向に進行す
る。この超音波ビームは、シリコンゴム２２の被検体側
の面がリニア探触子の面と平行の場合には、被検体内で
偏向角的１９．３°の方向に更に偏向されて進行する。

このように、大きく偏向された走査超音波ビームによる
反射エコーを送信し、実施例１と同様に拡大された超音
波像を得ることができる。

本実施例では、材料選択が比較的容易になり、かつ、各
々の材質の厚みが探触子の電子走査方向に曲線的に変化
していても、それらの組合せをうまくすることによって
、被検体に接する面を平面にすることができる。

なお、上記した実施例においては音響レンズの被検体側
の短軸方向、即ち走査方向と直交する方向での形状につ
いては説明していないが、これは従来よりよく知られて
いる短軸フォーカスを加えるために音速の遅い材料では
凸状、早い材料では凹状になっていることが好ましいこ
とは言うまでもない。更に圧電振動子群の前面に音響整
合層を設けた超音波探触子についてのみ説明したが、本
発明の要旨はこれに限定されるものではなく、例えば、
裏面にバッキング材を配し、かつ前面に音響整合層を設
けない超音波探触子にも適用が可能である。

なお、本発明に係る超音波探触子上に設けた音響レンズ
は従来よりよく知られている短軸方向での集束用音響レ
ンズと異なることは明らかである。

即ち従来の集束用音響レンズは電子走査方向には一定の
厚みを有し、超音波の進行方向に変化は生しない。これ
に対し本発明による構造では音響レンズの電子走査方向
に厚みを変え、超音波の進行方向を拡大させていること
が特徴である。

更に、ＩＪ　ニア走査型探触子の表面に走査方向に厚み
が直線的に変化するプリズム状の音響伝搬媒質を設けた
構造も知られている。プリズム状媒質の場合には、その
機能としてリニア探触子から放射される各走査線に対応
する超音波の進行方向がそれぞれ平行であり、被検体内
も平行に進行し、本発明の構成によるように表示領域が
拡大、又は縮少されることもなく、平行四辺形として表
示される。以上に示したように、本発明に係る超音波探
触子上に設けた音響伝搬媒質は、従来より知られている
音響レンズ、或いは音響プリズムとは明らかに異り、本
発明により簡単な構成にて表示領域を拡大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の°凸面状超音波探触子の概略構成図、第
２図は本発明の一実施例における超音波探触子概略構成
図、第３図は、本発明の一実施例における超音波診断装
置の表示領域を示す図、第４図は本発明の一実施例にお
ける超音波診断装置のブロック図、第６図は本発明によ
る表示方法に関し走査変換を行う場合の原理図、第６図
、第７図は本発明の他の実施例による超音波探触子の概
略構成図、第８図は複数の音響伝搬媒質を用いた本発明
の他の実施例による超音波探触子の概略構成図である。 １・・・・・・超音波探触子、２・・・・・・被検体、
３・・・・・・圧電振動子、４・・・・・・第１整合層
、５・・・・・・第２整合層、８．１０・甲・・接続線
、９・・・・・・電子スイッチ、２１．２２・・・・・
・音響レンズ、３ｏ。 ３１　３１’・・・・・・超音波走査線群、４１・・・
・・・送信部、４２・・・・・・受信部、４３・・・・
・・制御部、４４・・・・・・感度補正部、４５・・・
・・処理部、４６・・・・・・表示部、６０・・・・−
、ＴＶ走査線群。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第５図 八Ｅ ｌ　＼ −ヲｍ ０ 第６ト１ 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子的に直線走査される複数個の圧電振動子を平
   面上に配列し、超音波を放射する超音波探触子と、上記
   超音波探触子の音波放射面と被検体の間に設けられ、被
   検体と異なる音速を有し、かつ厚み力壮し触子の電子走
   査方向に曲線状に変化する構造を有する音響伝搬媒質と
   、上記超音波探触子を順次成子走査して超音波を送受信
   する送受信器と、得られた超音波エコー列により台形又
   はアーク状に表示する表示部とを有することを特徴とす
   る超音波診断装置。
2. （２）音響伝搬媒質が音速が被検体より遅くかつ、音響
   インピーダンスが被検体の直と略等しい材質で構成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。
3. （３）音響伝搬媒質の被検体に接する面が電子走査方向
   に凹面　を有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の超音波診断装置。
4. （４）音響伝搬媒質が複数の材質を積層して構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音
   波診断装置。