JPS60122550A - 扇形走査用及びドツプラ−式流れ測定用の変換器配列 - Google Patents

扇形走査用及びドツプラ−式流れ測定用の変換器配列

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JPS60122550A JP59216473A JP21647384A JPS60122550A JP S60122550 A JPS60122550 A JP S60122550A JP 59216473 A JP59216473 A JP 59216473A JP 21647384 A JP21647384 A JP 21647384A JP S60122550 A JPS60122550 A JP S60122550A
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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】 この発明は全般的に超音波変換器、更に具体的に云えば
、この発明は扇形走査の為、並びに患者の中の相異なる
深さの暫にある血管の血流をドツプラ一式に測定する為
に用いることの出来る超音波変換器配列に関する。
ドツプラー超音波は、血流の非侵入形測定が出来る方式
として認識されている。然し、現在のドツプラー装置は
、血液の速度、血管の断面積及びドツプラー・ビームと
血管の間の角度の余弦の積として容積流量を推定するの
で、この方法は定量的な臨床の道具とはなっていない。
この為には超音波ビームに対する３次元の速度ベクトル
の向きを正確に測定することが必要であるし、それに加
えて、内腔断面積を独立に測定することが必要である。
こういう変数の正確な測定に伴なう困難の為、従来は、
ドツプラ一式流量計を全く非侵入形として定量測定に用
いることが制限されていた。
定量的な非侵入形のドツプラ一式血流測定の新しい考え
が、ウルトラサウンド・イメージング誌、第１巻、第１
号（１９７９年）所載のホッチンガー及びマインドの論
文［減衰補償形容積流聞計を用いた血流の測定］に記載
されている。［血流測定装置」については米国特許第３
，８８８，２３８号を参照されたい。この考えは、速度
、断面積及びドツプラー超音波の別々の測定値ではなく
、直接的な流量の推定に基づくものであり、こういうパ
ラメータが正確に判っていることを必要としない。然し
、この方法は、血管の内腔断面が超音波によって一様に
照射されること、並びに血管の内側に第２の小さな標本
化ビームを位置ぎめ１゛ることを必要とする。この為、
超音波変換器は、距離及びビームの幅を制御して、血管
の断面積金体を一様に照射すると同時に、集束した照射
を行なうことが要求される。
所要の超音波ビーム・パターンを実現する為の超音波変
換器に対する従来の考えは、遠視野、近視野及びレンズ
方式がある。遠視野方式では、環状配列の変換器の小さ
な中心の円板からの発散ビームにより、血管の内腔にわ
たる一様な場が得られ、これに対して開口（ａｐｅｒｔ
ｕｒｅ）全体によって東京された標本化ビームが発生さ
れる。近視野方式は、中心の小さな素子と円周方向の大
きな素子とで構成された２つの同一平面内の素子で構成
された変換器を利用する。２つの素子が同時に等しく駆
動されて、１個の変換器を模擬し、こうして一様な超音
波照射を行なう。受信様式では、小さな素子は一準サン
プル容積からの信号を受取り、両方の素子が受取った信
号を加算して、血管の全断面から戻る信号を収集する。
レンズ方式では、小さな中心の変換器素子の上に発散レ
ンズを配置して、特定の立体角にわたって一様な発散ビ
ームを発生すると共に、環状素子の上に収斂レンズを配
置して収斂ビームを発生Ｊる。
スタッフォード大学の研究者は、中心の円板とこの中心
の円板を取囲む環状素子を含む大間口の変換器構造を用
いた血流装置を開発した。この近視野方式はウルトラ・
イメージング誌第２巻（１９８０年）第３２４頁乃至第
３３７頁所載のツー他の論文「パルス状ドツプラー超音
波に対する近視野の一様なビーム」に記載されている。
ＩＩｌ野変換器の重大な制約は、変換器の表面から始ま
って、典型的には変換器の周波数によるが、身体内の変
換器の直径１つ分又は２つ分の所で終るという様に、焦
点深度が短いことである。更に、こういう変換器構造を
使うには、関心が持たれる解剖学的な領域又は血管の場
所が判っていることが前提になっている。
この発明は、関心のある解剖学的な領域を突止める為の
走査機能を持つことが出来、また焦点が可変の環状変換
器配列として作用することが出来、こうして浅い血管で
も更５深い血管でも、ドツプラ一式の流れの測定が出来
る様にした変換器配列を対象とする。
従って、この発明の目的は、扇形走査モード並びに集束
又は非集束モードで動作させることが出来る変換器配列
を提供することである。
この発明の別の目的は、焦点距離が大幅に可変の集束形
変換器配列を提供することである。
この発明の特徴は、扇形走査を行なう為に選択的に付勢
することが出来ると共に、環状変換器配列として作用す
る様に選択的に付勢することが出来る変換器素子の２次
元配列を提供することである。
この発明の構成並びにその他の目的及び特徴は、以下の
図面について詳しく説明する所がら明らかになろう。
次に図面について説明する。第１図は前掲の小ツチンガ
ー及びマインドルの論文に記載されている様な減衰補償
形容積流量翳１の機能的なブロック図である。この流量
計は、血管を一様に照射する近視野２重ビーム・パルス
式ドツプラー変換器を用いる。この配列は超音波の反復
的な短いバーストを発生し、変換器に戻る信号が同時に
距離ゲートにより通されて処理されて、血管と交差する
波を示す第２図に例示する様に、２つの薄いサンブメ容
積を作る。第２図に承り様に、容積１は血管の内腔断面
全体をカバーする一様に照射された大きなサンプル平面
を構成する。第２の容積は、この大きな平面の一部分で
あって、全部が内腔内にある小さな円板である。
前掲ホッチンガー及びマインドルの論文に記載されてい
る様に、第１図の発振器及び受信器回路によって２つの
ドツプラー信号が発生される。受信信号がフィルタを通
過して１次モーメント及びエネルギ評価回路に送られる
。出ツノの流ｆｆ１Ｑは時間あたりの容積で表わされ、
距離に依存する倍率（Ｋ）とドツプラー１次モーメント
・スペクトル（変換器の全面から導き出す）の積をドツ
プラー・エネルギ・スペクトル（中心の円板だけから導
き出す）で除したものである。
前に述べた様に、ドツプラ一式血流測定に使う公知の変
換器配列は集束能力が限られており、現在では表面近く
にある血管内の血流測定用のみに製造されている。更に
こういう変換器を使うｔは、血管の場所が判っているこ
とが前提である。
前掲ツー他の論文に記載された変換器が第３図に示され
ている。これは中心の円板１３１と外側の環状素子１３
２とで構成され、両者の間に隔離（放射なし）用すき間
１３３がある。中心の円板は臨床的な検査を受ける血管
の内腔よりも小さい断面を持つ様に設計される。第４図
は文献に記載された多重素子の環状配列を□示しており
、具体的には、ウルトラソニック・イメージンク誌、第
１巻（１９７９年）第５６頁乃至第１５頁に記載された
ディーラ他の論文「拡大開口環状配列」に記載されてい
るものである。多重素子環状配列がツー他の配列と同じ
様に作用し得ること、更に動的に焦点を結ぶことが出来
るという別の利点があることは容易に明らかである。第
４図で、１４０は中心の円板、１４１乃至１４６は環状
リングを順次表わす。第４図は素子の間のすき間を具体
的に示していない。
この発明では、扇形走査動作様式でも可変焦点ドツプラ
一式流れ測定用にも使うことが出来る変換器配列を提供
する。第５図はこの発明の１実施例の変換器配列の斜視
図である。複数個の圧電変換器素子１５１（典型的には
６１個）が支持部材１５２０面に配置されており、各々
の変換器素子は互いに電気的並びに音響的に隔離されて
いる。各々の変換器素子の導線がケーブル１５３を介し
て超音波装置に接続される。各々の素子の場所の中に記
入した数字は個別のチャンネル又は素子の番号を表わす
。
第６Ａ図は第５図の変換器配列の平面図で、位相配列扇
形走査装置に用いられるのと同様な扇形走査に使う時の
動作を例示している。第６Ａ図の素子の数字は、送受信
の両方に対する共通のタイミングを示す。例として云う
と、番号１を持つチャンネルで最初に送信し、それから
一定の特定の遅延時間Ｔの後に番号２のチャンネルで送
信するという様にして、同じ様な遅延時間を用いて残り
も同様に送信すると、音響ビームは面に対して法線以外
の方向に方向ぎめされる。第６Ｂ図は円筒形軸線１６２
に対して法線方向の変換器配列１６１の断面図を示して
おり、発信されるビーム１６３が円筒形軸線からずれて
いることを示している。ホイゲンスの小波の重畳によっ
て発生される波頭１６４が示されている。同様な遅延時
間を用いて、発信ビームと同じ方向だけからの音響エネ
ルギを選択的に受信する。こうして、変換器素子の行の
間に可変の遅延時間を用いて各行の変換器素子を付勢Ｊ
ることにより、検査を受ける患者の解剖学的な構造を走
査することが出来、血管の様な関心のある区域を突止め
ることが出来る。
関心のある血管を突止めた後、変換器素子の配列は、第
３図に概略的に示す近視野ドツプラー変換器として動作
する様に切換えることが出来る。
この時全ての素子は、一部が第７Ａ図に数字１で表わづ
中心円板グループとして、残りが数字２で表わす環状素
子グループとして構成される。第７Ｂ図は配列１７１の
断面図、細いビーム１７２、及び血管の内腔断面積全体
をカバーする広いビーム１７３を示す。グループ１又は
グループ２に構成することは、全ての素子が素子問に遅
延時間を入れずに、同時に発信することを意味する。素
子が全て同時に受信し、ドツプラー・エネルギ・スペク
トルの計算が出来る様に、中心の素子を他から仕切る。
遠視野の用途では、配列の全ての素子が、第８図に示す
様に、配列の中心からの距離に従って仕切られる。この
時、配列は、複数個の同心の環状リングに近く、その動
作は、ウルトラ・イメージング誌第１巻（１９７９年）
第５６頁乃至第７５頁所載のディーラ他の論文「拡大開
口環状配列」に記載された環状配列と同様である。変換
器素子１−１２の各グループが環状リング素子に近似す
る。幅の広いビームを達成する為、例として番号１乃至
３だけで表わした「環状リング」及び「中心の円板」。
を使うことが出来、これに対して血管の中央の中心スポ
ットに集束する為に、より一層多数の環状リングを用い
ることが出来る。
ディーラ他の論文に記載されている様に、変換器配列の
焦点距離を長くする為には、より多数の環状リングを付
勢する。第８図に示す様に、灸換器配列の全ての素子を
順次付勢することにより、最も遠い焦点距離が実現され
る。この図で、素子を１から１２まで順次付勢すること
により、１２個の環状変換器を近似することが出来る。
この様に変換器素子の２次元配列を用いることにより、
扇形走査モード及びドツプラ一式流れ測定モードが実現
され、大幅に可変の焦点範囲が得られる。限られた数の
変換器素子を持つ変換器配列の場合について使い方を説
明したが、素子の数を増やすことによって忠実度を改善
することが出来、配列全体の規模を拡大づることによっ
て、焦点の範囲を拡げることが出来ることが理解されよ
う。
この発明を特定の実施例について説明したが、この説明
はこの発明を例示するものであって、この発明を制約す
るものと解釈されるべきではない。
当業者には、この発明の範囲内で種々の変更が考えられ
よう。
【図面の簡単な説明】
第１図は定量形ドツプラ一式流量計の機能的なブロック
図、第２図はホッチンガー・マインドル血流測定方法を
用いた変換器の所要超音波ビームを示す図、第３図は近
視野方式の２つの素子から成る環状配列を示す図、第４
図は多重素子環状配回２あって、この配列を近視野集束
用に用いる場合を示す図、第８図は第５図の変換器配列
の平面図であって、この配列を遠視野集束に用いる場合
を示す図である。 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンバニイ代理人　（７６
３０）　生　沼　徳　二ＦＩＧ、−３ ＦＩＧ、−４ ＦＩＧ、−６Ｂ ＦＩＧ、−７Ａ ＦＩＧご７日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）超音波作像及び血流測定に用いる２次元変換器配列
    に於て、複数個の個別の変換器素子と、各々の変・換器
    素子が他の変換器素子から電気的並びに音響的に分離さ
    れる様に、前記変換器素子を全体的に平面状パターンに
    支持する手段と、前記変ｗ４器素子を選択的に作動する
    ことが出来る様に各々の変換器素子に電気的に接触する
    手段とを有する２次元変換器配列。 ２、特許請求の範囲１）に記載した２次元変換器配列に
    於て、前記変換器素子の一部分が変換器素子の線形配列
    として配置されている２次元変換器配列。 ３）特許請求の範囲２）に記載した２次元変換器配列に
    於て、前記変換器素子の一部分が複数個の環状配列とし
    て選択的に作動出来る様に配置されている２次元変換器
    配列。。 ４）特許請求の範囲３）に記載した２次元変換器配列に
    於て、前記複数個の変換器配列が行及び列に分けて配置
    されている２次元変換器配列。 ５）ドツプラ一方式によって血管内の血流を測定する方
    法に於て、全体的に平面状パターンをなず複数個の変換
    器素子を含む２次元変換器配列を用意し、扇形走査の為
    の線形変換器配列として前記変換器素子の第１の部分を
    選択的に作動して、関心のある血管を突止め、自流測定
    の為に、前記血管に集束する様に前記変換器素子の第２
    の部分を複数個の環状配列として選択的に作動する工程
    から成る方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、前記変
    換器素子の第２の部分を選択的に作動する工程が、同心
    の環状配列を逐次的に作動することから成る方法。
JP59216473A 1983-10-20 1984-10-17 扇形走査用及びドツプラ−式流れ測定用の変換器配列 Granted JPS60122550A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/543,945 US4530363A (en) 1983-10-20 1983-10-20 Transducer array for sector scan and doppler flow measurement applications
US543945 1983-10-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60122550A true JPS60122550A (ja) 1985-07-01
JPH0258935B2 JPH0258935B2 (ja) 1990-12-11

Family

ID=24170163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59216473A Granted JPS60122550A (ja) 1983-10-20 1984-10-17 扇形走査用及びドツプラ−式流れ測定用の変換器配列

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4530363A (ja)
EP (1) EP0139285B1 (ja)
JP (1) JPS60122550A (ja)
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