JPS6241643A

JPS6241643A - 複合周波超音波診断装置

Info

Publication number: JPS6241643A
Application number: JP18128585A
Authority: JP
Inventors: 康人竹内
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1987-02-23

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】（産業上の利用分野）本発明は医用超音波装置に関し、更に詳しくはＢモード
イメージング及びパルスドプラの複合装置における信号
採取方式の改良に関する。

（従来の技術）本質的に独立な２種類の探触子（Ｂモードイメージング
用とドプラ用の探触子）を強引に１つのプローブ内に収
めたものは別として、木質的に１つの送受波系を成すプ
ローブを用いてＢモードイメージングとパルスドプラと
を同時に行おうとした場合、従来の手法によれば両者の
中心周波数は本質的に別々にするわけにはゆかず、与え
られた探触子の通過帯域内にとらざるを得なかった。

実際には、探触子はぜいぜいＢ／ｒｏ；０．７（Ｂは帯
域幅、ｆｏは共１辰の中心周波数）程度にしか製作でき
ず、両「０を離すとしても高々その範囲内であるという
ことである。

現象面からは、イメージングにおいては高分解能が所望
されることから高周波広帯域が要求され、一方パルスド
ブラにおいては繰り返し周波数と観測可能な濃大深度と
から来るナイキストリミットにＪ３いて出来る限り高率
のドプラシフト比（即ち視線速度）を曖昧さなく観測可
能なようにそのキャリア周波数を適切な範囲内で可能な
限り低くすることが要求される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来の装置ではこの相矛盾する要求を満
たす探触子は実現されておらず、又Ｂモードイメージン
グとＣＷドプラとを共存させようとした場合には上記Ｂ
／ｆｏ≦０．７のシステムでは互いの中心周波数ｆｏを
離せないため、時分割的に行う以外は本質的に実現し得
ないという問題があった。

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、イメージング用の中心周波数とパルストアラ用の
中心周波数とを少なくとも２倍以上離すことのできる複
合周波超音波診断装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決する本発明は、低周波域において中庸
な比帯域幅にて使用可能なパスバンドと中域乃至高域に
わたる周波数領域において広比帯域幅にて使用可能なパ
スバンドとを有する複合周波探触子を有し、前者のパス
バンドにてドプラ計測を行う手段と、後者のパスバンド
にてＢモードイメージングを行う手段とを具備したこと
を特徴とするものである。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

先ず探触子について説明する。第１図は本発明に係る探
触子の一実施例を示ず図である。

図において、１は圧電素子（本実施例ではＰＺＴ素板）
で、１ａ、１ｂはその電極リードである。

２はソーダガラス、３はトリアセチルロースの整合層で
ある。４はシリコンゴムレンズ（超音波レンズ）である
。ＰＺＴ素板１の共振特性は、整合層がないとすると、
第２図のようになる。これに整合層２．３を接合して第
３図のような特性となるように形成する。この場合、ｔ
ｏの方には２層の整合層は影響せず、１枚の不完全な　
１／４波長板に似た働きをする。従って、ｔｏの方のピ
ークの幅や高さくＱｌと変換効率）はＰＺＴ素板単独の
場合に等しいと考えてよい。このように形成すると、ｆ
ｏのピークの方が３ｆｏ近傍のなだらがな山よりやや高
めとなり、２ｆｏ近辺に谷を有する特性となる。

第４図は探触子の他の実施例を示す図である。

第１図と異なるところはε３３の互いに異なる２枚のＰ
ＺＴ素板１１と１２を張り合せた点である。

薄い方のＰＺＴ素板１２を単独で高周波側に　１／２波
長撮動子板となるようにし、２枚合せた厚さでは低周波
（ドアラ用）側で共振するように構成する。ＰＺＴ素板
１２のε３３はより小さく、ＰＺＴ素板１１のε３３は
より大きい材料で形成すると児かけ工高周波側で電圧感
度を上げることができる。振動子全体としては張り合せ
の界面を放置し両者を直列接続として端面から電気的ア
クセスを行う（り！ｍ面に電極を配設する）。両ＰＺＴ
月の周波数定数をほぼ同一とし、Ｔｌ１−王、２／２と
すれば（Ｔ　ｓ　１ハＰ　Ｚ　Ｔ　素ｋ　１１　＋７）
　Ｊｌ　ミ、　Ｔ１２はＰＺＴ素板１２の厚み）第３図
の特性とほぼ等価になる。ε３３の配分により第５図に
示すようにｔｏと３ｆｏ近辺のピーク値を同等にするこ
とができる。

上記は分波特性をＰＺＴ素板の共振特性のｆｏと３ｆｏ
に求める手法であるが、整合層（導波層）及びバッキン
グＲ（反射閤又は吸音材）の一方又は双方の協力により
、単一素板には生じない低域において全体として振動す
るモードで共振を得る手法もある。第６図はそのような
探触子の構造を示すものである。即ち、鉛ガラス２ａ、
ソーダガラス又は△５２Ｓ３ガラス２ｂ及びポリスチレ
ン３の３層整合層とし、中高域の特性は適切であるが全
体が同相で振動し最も下のモードで極端なピークを呈す
るような特性（第７図）となるように形成する。各３つ
の層が必要以上に厚すぎ、第３層（ポリスチレン層３）
とシリコンゴムレンズ４（シリコンゴムレンズの音響イ
ンピーダンスはほぼ水従って生体と等価）との間の落差
を大にとるとこのような特性となる。このような製法は
本来は不手際な設計ではあるが本発明の場合にはこれが
好適となる。周波数の配分はほぼ第７図のようになり、
左側の山の部分ではドプラ用、右側の山の部分ではイメ
ージング用に使用されるものとなる。尚ＰＺＴ素板のｆ
ｏはほぼＡ点のところにある。

第８図は探触子の他の実施例図である。同図の構成は、
圧電素板（単板振動子）の自己の共振周波数「０よりも
更に低い所に探触子としてのパスバンドを生じさせるよ
うに工夫したものである。

ＰＺＴ素板１はほぼ７．５ＭＨｚにｆｏがあり、整合層
（ソーダガラス３．トリアセチルセルローズ２）は７Ｍ
Ｈｚに共振するように形成される。

更にＰＺＴ素板１の背面側には、例えばガラス。

アルミナセラミックで成る反射器５及び軽いバッキング
としてのフェライトゴム等で形成された吸音材６が接合
される。この探触子の特徴点は反射器（反射層）５に在
り、これが所望の共振周波数（この場合的３ＭＨｚ　）
において　１／２波長の共振的反射器となり、パスバン
ドを生じせしめる。

しかるに、これが本来の［。（この場合的７．５Ｍ＋−
１２＞に悪影響を与えめように、その背面は鋭い凹凸（
ぎざぎざ状）に形成され、約３ＭＨ２における反射器と
しての効果の他にその整数倍（３ＭＨｚの２，３．・・
・ｎ倍）の周波数における反射能が著しく抑圧されるよ
うになっている。更にこのぎざぎざ端面に吸音材６を接
合することにより高周波での効果を減殺することができ
る。この場合１／２波長となるべき反射層の厚さとは、
その平均厚さのことである。第９図は第８図の変形例で
、単板振動子の背面側に、第１０図の機械的等価回路に
示されるスプリング７′とマス８′とに等価な、共振器
を成寸２層７．８を接合したものである。層７はＱｍ　
　（機械的Ｑ）のよい軽い物質、層８は重い物質で形成
される。この２層は、スプリングの作用においてその共
振周波数より高い周波数領域では、その応力は無視でき
、振動子への影響はほとんど生じない。故に、７．５Ｍ
Ｈ２近辺では単なるエアバッキングと略等価と見なせる
。

第１１図は本発明の複合装置の一実施例を示す構成図で
ある。同図において、１０は上記探触子、１１は第１の
分波器、１２はドプラ用の第２の分波器、１３は第１の
パワーアンプ、１４は第２のパワーアンプ、１５は第１
の受信アンプ、１６は第２の受信アンプ、１７はＣＷ発
娠器、１８は分周器、１９は１−リガパルス発生器、２
０はレンジゲート回路、２１はドプラ回路、２２はイメ
ージング回路、２３は信号分析回路、２４はスピーカ、
２５はディジタルスキャンコンバータ、２６は表示装置
である。

第１の分波器１１は、送受兼用が可能な受動型のバンド
パスフィルタで、そのパスバンドは約７ＭＨｚ±１．５
ＭＨｚである。第２の分波器１２も同様に送受兼用可能
な受動型のバンドパスフィルタで、そのパスバンドは約
３　Ｍ　Ｈｚ±０．５Ｍ１−１　ｚである。

ＣＷ発撮器１７の出力は分周器１８で適宜に分周されト
リがパルス発生器１つの１〜リガ信号となる。トリガパ
ルス発生器１９の出力パルスは送波トリガとしてパワー
アンプ１３．第１の分波器１１を経て探触子に供給され
る。探触子１０で得たエコー信号を第１の分波器１１及
び受信アンプ１５経出でイメージング回路２２に導かれ
る。イメージング回路２２はこのエコー信号を対数圧縮
し検波し、更に適宜に信号処理され被検体の断層像に対
応した信号に変換される。更にここでビデオ信号に変換
されディジタルスキャンコンバータ２５に格納される。

各音線におけるイメージ信号がディジタルスキャンコン
バータ２２に格納された後、表示装置２６の表示順序に
適した読み出し方式で出力される。

第２のパワーアンプ１４にはスイッチＳの選択によりＣ
Ｗ発振器１７の出力（ＣＷ）又はパルス発生器１９の出
力（パルス）が入力され、第２の分波器１２を通して探
触子１０に与えられる。探触子１０で受信したドプラ用
の信号は第２の分波器１２経出で受信アンプ１６に入力
され、その出力はドプラ回路２１に与えられる。ドプラ
回路２１はＣＷ発振器１７のキャリア出力及びレンジゲ
ート回路２０の出力（レンジゲート）を参照し、目的深
度における目的周波数に係るドプラ信号を抽出する。ス
ピーカ２４ではそのドプラ音をモニタすることができる
。信号分析回路２３はドプラ回路より得られた信号を更
に信号処理して目的としたサンプルボリューム中のドプ
ラ信号を周波数分析などして出力する。この分析結果は
ディジタルスキャンコンバータ２５に格納され、適宜に
表示装置２６に表示される。

このような構成によれば、Ｂモードイメージング用には
第１の分波器１１の回路系を通して送受信が行われ、ド
プラ用には第２の分波器１２の回路系を通して送受信が
行われる。本回路系によれば、複周波探触子１０に対応
した複周波システムが可能である。Ｂモードイメージン
グ用とドプラ用とがこの程度に分離されているため、ド
プラシステムとしてはパルスドプラ、ＣＷドプラ兼用が
可能である。

尚、実施例では単−振動子探触子について説明したが、
これに限定されることなく、アレイ探触子の場合も同様
に適用可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な複
周波探触子とフィルタ分波式の複周波送受信システムを
用゛いることにより、Ｂモードイメージングとパルスド
プラ又はＣＷドプラとを独立的に乃至は最適条件を守り
つつ併結することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合周波探触子の一実施例の説明
図、第２図はＰＺＴの周波数特性図、第３図、第５図及
び第７図は複合周波探触子の周波数特性図、第４図、第
６図、第８図及び第９図は複合周波探触子の他の実施例
の説明図、第１０図は第９図の探触子の機械的等価回路
を示す図、第１１図は本発明に係る複合周波超音波診断
装置の一実施例を示す構成図である。１・・・ＰＺＴ素板　　　　２，３・・・整合層４・・
・シリコンゴムレンズ１０・・・複合周波探触子　１１・・・第１の分波器１
２・・・第２の分波器１３・・・第１のパワーアンプ１４・・・第２のパワーアンプ１５・・・第１の受信アンプ１６・・・第２の受信アンプ１７・・・ＣＷ発振器　　　１８・・・分周器１つ・・
・パルス発生器２ｏ・・・レンジゲート回路２１・・・ドプラ回路２２・・・イメージング回路２３・・・信号分析回路　　２４・・・スピーカ２５・
・・ディジタルスキャンコンバータ２６・・・表示装置第１図第２図　　第３図第４図Ｔ１１第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低周波域において中庸な比帯域幅にて使用可能な
パスバンドと中域乃至高域にわたる周波数領域において
広比帯域幅にて使用可能なパスバンドとを有する複合周
波探触子を有し、前者のパスバンドにてドプラ計測を行
う手段と、後者のパスバンドにてＢモードイメージング
を行う手段とを具備したことを特徴とする複合周波超音
波診断装置。
（２）前記複合周波探触子は、厚み共振がｆ＿０で、且
つその奇数倍においても共振点を呈する圧電素板を用い
、ｆ＿０をドプラ用に３ｆ＿０近辺をＢモードイメージ
ング用に用いることができるように形成されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合周波超音波診
断装置。
（３）前記複合周波探触子は、高周波数にて共振する圧
電素板に整合層乃至バッキング層が適宜に接合され、高
域の共振点周辺をＢモードイメージング用に使用し、整
合層乃至バッキング材の接合により生ずる低域の共振点
近辺をドプラ用に使用できるように形成されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合周波超音波診
断装置。