JPS592737A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPS592737A
JPS592737A JP11287382A JP11287382A JPS592737A JP S592737 A JPS592737 A JP S592737A JP 11287382 A JP11287382 A JP 11287382A JP 11287382 A JP11287382 A JP 11287382A JP S592737 A JPS592737 A JP S592737A
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JP
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transducer
ultrasonic
ultrasonic diagnostic
delay
delay element
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安津夫 飯田
三輪 博秀
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は扇形(セクタ)スキャン方式の超音波グローブ
を備えた超音波診断装置に関する。
〔発明の従来技術〕 従来、心臓等を対象とする超音波診断装置としては、フ
ェイズド・アレイ方式が多く用いられている。これはt
en〜26m角の矩形振動子を32〜64素子に分割し
、超音波の走査方向毎に各素子に接続される遅延素子の
遅延量を変化させて、超音波ビームを扇形に走査するも
のである。この方式では、ビームが肋骨にあまシシに 影響されずにL射される長所がある反面ビームを偏向さ
せるための可変遅延素子およびその制御回路が量的にも
価格的にも大きくなる欠点があった。そこで実公昭52
−41267や特公昭56−36942等により、第1
図に示す凹面円弧形状の振動子を用いる方法が提案され
た。
図において、1はプローブ、2は振動子群。
3は各振動子のリード線、4は音響インピーダンス・マ
ツチング用媒体、5は人体、6は肋骨。
7は臓器である。
しかし、この方式においては、凹面振動子の中央部分に
おいて振動子と体表との距離が大きくなシ画像上に振動
子と体表との間の多重反射信号が重畳され、診断上望ま
しくない。従って、実際上は多重反射信号が診断範囲内
に現われないよう振動子と体表との間隔を診断深−よシ
大きくシ、かつ超音波パルスの放射操返しレートを下げ
る必要がある。
このことによシ、ひとつには超音波振動子を含む超音波
プローブが前記フェイズド・プレイ方式の超音波グロー
ブよシも大型化し、結果として操作性が悪化する欠点が
生じる。
また他方、超音波を放射する操車しレートが低下するこ
とにより、1秒間当りの画面数が減少し、心臓等の高速
の動きを観測する際には不都合であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、フェイズド・アレイ方式の高価格の原
因であったビームを仰向させる目的のii4変遅延素子
を不要とし、かつ前記凹面円弧方式よシ小型の超音波プ
ローブを有する超音波診断装置を提供するにある。
〔発明の構成〕
本発明は、超音波ビームがほぼ一定点を通る様に各振動
子に与える固定もしくは半固定の遅延素子と、駆動遅延
素子群を選択する回路により超音波ビームを扇形に趨す
るようにしたものである。
〔発明の実施例〕
第2図に示すのけ本発明の詳細な説明図である。プロー
ブ100下面には振動子群11が#1は平面的に設けら
れ、各振動子にはリード線12を介して遅延素子13が
設けられておシ、その遅延量は中央部根太きくなるよう
に設定する。さらに、心臓の診断用としては全ての超音
波ビームが肋間を通過することが望まれる。振動子中央
から距離rを隔てた振動素子に力える遅延量を(7玉可
T下−一−R) /Vm = 丑・1500m/s)。
Bを振動子と肋間との距離、つまり2〜3cmにしてお
けば、すべての超音波ビームは肋間を通過することがで
きる。
この遅延素子13を通過する振動素子からの信号を所定
の数づつアナログ・スイッチ14で順次ずらせて選択す
ることで、超音波ビームを扇形に走査することができる
ただし、この場合、超音波ビームのフォーカス位置は必
然的にRの位置となる。心臓を観察するには、フォーカ
ス位置を80mm〜100mm程度とするのが都合が良
いために図の実施例ではフォーカス位置変更用の可変遅
延素子15を併用している。この可変遅延素子について
は、例えば特公昭56−5538に示されている。つま
力遅延素子13を含めた振動子は従来知られているリニ
ア探触子とみなせるため、フォーカス及び走査方法にお
いてリニア探触子用の技術をそのまま用いることができ
る。また走査方法については、例えば第3図に斥す如く
、駆動振動子を■、■、■−−−の如く選択すわば素子
ピッチの半分のピッチで走査が可能と々る。
また、図には示さないが、近距離から遠距離まで優れた
集束効果を出すために、1回の送信に対する受信中に、
時間と共に集束用遅延素子15の蓮延量、もしくは受信
素子開口を変化させて受信の集束点を近距離から遠距離
まで移動させる、いわゆるダイナミック−フォーカスも
容易に適用することができる。
さらに第4図に示す様に振動子、Iり放射面側にシリコ
ンゴム等から成る音響レンズ16を付加し、走査方向と
直交する方向に於ても超音波を集束させることも適用が
できることは明らかである。
また、他の実施形態を第5図に示す。本実施例では振動
子の放射側に音響伝達媒体17を設け、音響伝達媒体の
体表に接する部分の面積を小さくシ、体表との密着性を
良くしようとするものである。しかし、一方において、
振動子と体表との多重反射が画像上に重畳され画質が劣
化する。従って、実用的には音響伝達媒体17の厚みΔ
Xを5mm程度以下に抑えるか、もしくは振動子と体表
での超音波の反射を小さくする工夫が必要である。
第6図にさらに他の変形例を示す。
品 本実施例のねらいは、(al振動子列に腕間をっけたJ
、(blシリコンゴムやフッ素オイル等によるレンズを
付加したシして、遅延素子13の遅延量を一部分担しよ
うとするものである。
(8)の例では、遅延による等測的曲率R1曲面の曲率
を帽とすれば、総合的曲率R1け光学的推定により −
=1 +  1  となる。
R’    RRs (blの例では、シリコンゴムの曲率をR1,音速をv
lとすれば、シリコンゴムによる等測的曲率H,lは 
R11=−シーとなるのでI   Vj/Vm 総合的曲率R“は(atと同様に ”+= ’  十”
wとRRR意 々る。
さらに(at 、 (blの併用も考えられるが、いず
れの場合においても、遅延素子Aの遅延量を軽減できる
反面、振動子と体表との間隔ΔXが生じるために、振動
子と体表間での超音波の多重反射によって画質が劣化す
る。従って、実用的にはΔXf5mm程度以下に抑える
か、もしくは振動子および体表での反射を少なくする工
夫が必要となる。これは第5図の実施形態において既に
述べた通シである。
さらに他の変形例を第7図に示す。
1つの振動素子は、その走査方向の分割幅が小さい程望
ましい。というのは、矩形振動子の場合、超音波ビーム
の強度が半分となる角度11/2は、 θ1/2 =s l f’ 0.6− で与えられる。
−(1)(ここにdは振動子の分割幅、λは超音波の波
長である)。従って分割幅dが小さい程、超音波を広い
走査角にわたって送信、受信することができ、走査角全
体にわたって均−力画質が得られるからである。しかし
、振動子の分割幅を小さくすることは、製作の困難およ
び回路の複雑化による価格上昇の問題点がある。本実施
例放射方向が傾斜する。従って、全体を一様に細かく分
割する必要はなく、端部のみを細かく分割するだけで放
射方向の傾いた方向においても超音波を送信、受信する
ことが可能となる。
さらに第7図と同一の目的を実現する方法が第8図に示
しである。
本実施例は、超音波ビームは振動素子の放射面と垂直方
向に最も強く放射されることから、端部の振動素子をそ
の放射方向に傾斜させたものである。
以下に、第9図を用いて開口面積の制御の1i51明を
行なう。
振動素子を複数個駆動し、超音波を走査する際の指向性
は、前記(1)式のdに超音$を放射する方向と直交方
向の振動子の開口(以後実効開口と呼ぶ)を代入して力
えられ、ると考えられる。
第6図の様に、中央部分の駆動振動子の配列面の開口’
6 s端部の駆動振動子の配列面の開口Jl  とする
と、実効開口は4゜ 2.+とhる。ここにzt” ”
” Jt、eO1tθであり、θは超毛波ビームの走査
角である。従って走査角によらず、駆動素子群の配列面
開口を同一とする振動子の選択をすると、走査角の大き
い部分での実効開口が小さくなシ、超音波ビームが拡が
り、画像上で周辺部が不鮮明となる。
本実施例はすべての走査角ICおいて同一の実効開口の
超音波ビームを提供するものであり、そのために周辺部
程配列面開口を増す様に、駆動素子数を変化させる。理
想的には実効開口Jl−eosθが一定となる様、駆動
する配列面開口ノーを制御するのが好ましいが、実際に
は駆動素子数は走査角により、 θ°〜 20°: 7素子 20°〜 35° −8素子 35°〜45° : 9素子 と3通り程度で十分な効果が得られる。本方式では振動
素子数を選択することで、超音波ビームを走査するため
に素子数の変更は極めて容易に行なえる。ただし、第2
図に示した集束用遅延素子15を設けた場合、素子数の
変更はやや回路を複々1tとする。この時には、素子数
の変更を o6〜30° = 7素子 30’〜45° : 9素子 と2通シにしても効果は得られる。
第10図を用いてさらに他の応用例の説明を行なう。
本実施例は振動子列を2列備えた例でちゃ、従って2つ
の断面を同時にもしくは任意の1方の断面を走査するこ
とが可能である。
第10図fatは振動子列を平行に設定した例であり、
第10図(b)は振動子列を互いに直交する様に設定し
た例である。
(at 、 (blいずれの場合にも、各振動子列には
第2図に示した遅延素子13が接続されるが、本図にお
いては省略した。
また本例では振動子列は2列で平行もしくは直交とした
が、振動子列は3列以上でもまたその交角は直角以夙の
任意の角度に設定できることは言うまでもない。
又各列が同時に駆動される時は夫々の周波数帯を異方ら
せる等の特徴づけを行うことで相互の干渉を防ぐことが
できることは言うまでもない。
第11図はさらに他の実施例である。
2方向にiトリックス状圧分割された各々の振動素子に
各振動子から放射される超音波がほぼ1点において同位
相となる様に図示されない遅延素子が接続される。
本実施例に示された振動素子の一群を選択し駆゛動する
ことによシ、前記点を中心とした3次元状の扇形走査が
可能となることは明らかである。
第12図はさらに他の実施例である。
周波数及び/又は材料の異なる2組の振動子列11−1
 、11−2を積層したプローブを示す。本図のプロー
ブを用いて11−1と11−2とで各々異なる周波数を
同時にもしくは時分割によシ送受信することによって、
同一断層面を異なる周波数で観測することができる。ま
た式(1)から容易に推定されるが振動子11−1.1
1−2の分割幅を周波数に逆比例する長さにすることに
よシ異なる周波数を有する超音波ビームの指向性を同一
とすることができ、特に組織の周波数に対する反射の違
いを観測する際には好都合である。一方、図中11−1
として送信感度の高い圧電材料。
例えばPZT等を用い、図中11−2として受信感度の
高い圧電材料、例えばPVF等を用いて11−1から送
信し1ニー2で受信すれば、送受信感度を高めることが
できる。
また本例では2つの振動子列を同一配列に積層する例を
示したが、これは3つ以上にも適用されるし、又、第1
0図(blの如く互に異なった配列で一部分が積層して
重なる配列であってもよい。又積層の各層が相互に接着
されていてもよいし、相互に滑動して第10図(bl等
の交角を可変とすることができてもよい。
第13図を用いてさらに他の実施例の説明を行なう。
この実施例は遅延素子13’を半固定的に可変とするこ
とによシ、振動子の等価的凹面の中心点位置を変化させ
られるようにしたものである。
従って、例えば、被検者個人差による肋間の位置の違い
kどに応じて、等価的凹面の中心点位置を上下(0,”
)pもしくは上下左右(o、o’りに動かすことにより
、被検体個人差によらずに確実に全ての超音波ビームが
肋間を通過させる様にすることができる。
この場合の遅延素子131は半固定的な設定ができれば
よく、従来の7エーズドーアレイにおけるように高速に
変化させる必要がないので、安価に構成することができ
る。
〔発明の効果〕
本方式によれば単純な構成で低価格でかつ優れた画質を
有する扇形走査型超音波診断装置が実現できる。
尚、第2図において、プローブ体10の中には振動子1
1のみを含んでいるが、遅延素子13、アナログ拳スイ
ッチ14、さらには集束用遅延素子15までを含めるよ
うにしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の凹面円弧方式のセクタ・スキャン・プロ
ーブの断面図、第2図は本発明の一実施例ブロック図、
第3図は駆動方法の説明図。 第4図、第5図、第6図(a) 、 (b) 、第7図
、第8図は夫々本発明の変形例、第9図は実効開口の説
明図、第10図fat * (bl #第11図、第1
2図第3図 第 614  (b) 第8図 第9図 %to’@(Q) 第1/図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数に分割された振動子から成る超音波プローブ
    を備え、各振動子から放射される超音波がほぼ一定点に
    おいて同位相となる様に各振動子に異なる遅延量を与え
    る固定もしくは半固定の遅延素子(13)を設け、順次
    具なる複数の振動子群を選択して送信及び/又は受信す
    ることによシ超音波ビームが前記一定点をほぼ中心とし
    て扇状に走査するよう処したことを特徴とする超音波診
    断装置。
  2. (2)焦点位置を前記一定点と異ならせるため前記順次
    選択される振動子群の夫々に異なる遅延量を与える遅延
    素子05)を加えたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1′giの超音波診断装置。
  3. (3)振動子面を凹面とし、又は振動子面に音響凸レン
    ズを付加することによシ、前記遅延素子(13)の遅延
    量を一部分担することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項もしくは第2項の超音波診断装置。
  4. (4)  端部の振動子は中央部の振動子よシも走査方
    向の分割幅を小さくしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第3項のうちのいずれかの超音波診断装
    置。
  5. (5)端部の振動子の放射面を内側へ傾けたことを特徴
    とする特*n求の範囲第1項ないし第4項のうちのいず
    れかの超音波診断装置。
  6. (6)走査方向にiって前記順次選択される振動子の数
    を変えて、実効開口が#11.は一定となるようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項の
    うちのいずれかの超音波診断装置。
  7. (7)前記複数に分割された振動子列を複数列に備える
    ことによル、複数の異なる断面を走査することを可能と
    した特許請求の範囲第1項力いし第6項のうちのいずれ
    かの超音波診断装置。
  8. (8)  前記振動子は2次元マ) +7ツクス状に分
    割されておシ、超音波ビームを3次元的に走査すること
    を可能とした特許請求の範囲第1項ないし第6項のいず
    れかの超音波診断装置。
  9. (9)厚みもしくは材質の異なる圧電材料から々る複数
    の振動子列を積層的に配列jまたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第8項のいずれかの超音波診断
    装置。 α1 前記遅延素子(13)を半固定1C調整可能とし
    、各振動子から放射される超音波が同位相となる点を少
    なくとも2点以上に変更できるよう各振動子に与える遅
    延量を可変とした特許請求の範囲第1項ないし第9項の
    いずれかの超音波診断装置。
JP11287382A 1982-06-30 1982-06-30 超音波診断装置 Granted JPS592737A (ja)

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JPS592737A true JPS592737A (ja) 1984-01-09
JPH0412971B2 JPH0412971B2 (ja) 1992-03-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19500248A1 (de) * 1994-02-22 1995-09-21 Fujitsu Ltd Ultraschall-Diagnosegerät

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