JP2003169799A - 超音波トランスデューサを選択的に最適化する装置及び方法 - Google Patents
超音波トランスデューサを選択的に最適化する装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所与の画像形成モードで超音波トランスデュ
ーサアセンブリの圧電素子を選択的に最適化する装置及
び方法を提供する。 【解決手段】 可変インピーダンス回路網３５は、超音
波プロセッサ１１とトランスデューサアセンブリ２８の
間に挿入され、該アセンブリ２８との直列接続又は並列
接続を形成するために該アセンブリ２８に接続される。
ネットワーク３５は、プロセッサ１１により制御され、
回路網３５の特性を選択的に変更する。また、可変イン
ピーダンス回路網３５は、直列接続されたインダクタの
対３６，４２及びスイッチ４４を含み、インダクタ３
６，４２の一方がバイパスされる。回路網５０は、タッ
プ付きインダクタ５４及びスイッチ５２を含み、インダ
クタ５４のタップが選択される。さらに、インダクタ
は、複数のタップ６６，６９を有するタップ付きインダ
クタ６４を含み、各タップは、回路網６０を最適化する
スイッチ６２，６７により選択可能である。
ーサアセンブリの圧電素子を選択的に最適化する装置及
び方法を提供する。 【解決手段】 可変インピーダンス回路網３５は、超音
波プロセッサ１１とトランスデューサアセンブリ２８の
間に挿入され、該アセンブリ２８との直列接続又は並列
接続を形成するために該アセンブリ２８に接続される。
ネットワーク３５は、プロセッサ１１により制御され、
回路網３５の特性を選択的に変更する。また、可変イン
ピーダンス回路網３５は、直列接続されたインダクタの
対３６，４２及びスイッチ４４を含み、インダクタ３
６，４２の一方がバイパスされる。回路網５０は、タッ
プ付きインダクタ５４及びスイッチ５２を含み、インダ
クタ５４のタップが選択される。さらに、インダクタ
は、複数のタップ６６，６９を有するタップ付きインダ
クタ６４を含み、各タップは、回路網６０を最適化する
スイッチ６２，６７により選択可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体内部に関する
診断情報を提供するための超音波トランスデューサを使
用した超音波画像形成システムに関し、より詳細には、
超音波トランスデューサを選択的に最適化するための装
置及び方法に関する。
診断情報を提供するための超音波トランスデューサを使
用した超音波画像形成システムに関し、より詳細には、
超音波トランスデューサを選択的に最適化するための装
置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断画像形成システムは、超音波
画像形成及び測定を実行するために広く使用されてい
る。たとえば、心臓病専門医、放射線専門医及び産科医
は、超音波画像家成システムを使用して、心臓、様々な
腹部の臓器、更には成長途次の胎児をそれぞれ検査す
る。
画像形成及び測定を実行するために広く使用されてい
る。たとえば、心臓病専門医、放射線専門医及び産科医
は、超音波画像家成システムを使用して、心臓、様々な
腹部の臓器、更には成長途次の胎児をそれぞれ検査す
る。
【０００３】診断画像は、これらのシステムから取得さ
れる。これは、患者の皮膚に対して走査ヘッドを配置
し、該走査ヘッド内に位置される超音波トランスデュー
サを作動して、患者の皮膚を通して体内に超音波エネル
ギーを送ることによる。これに応答して、超音波エコー
が人体の内部構造から反射され、戻りの超音波エコー
は、走査ヘッドにおけるトランスデューサにより電気信
号に変換される。
れる。これは、患者の皮膚に対して走査ヘッドを配置
し、該走査ヘッド内に位置される超音波トランスデュー
サを作動して、患者の皮膚を通して体内に超音波エネル
ギーを送ることによる。これに応答して、超音波エコー
が人体の内部構造から反射され、戻りの超音波エコー
は、走査ヘッドにおけるトランスデューサにより電気信
号に変換される。
【０００４】図１は、従来技術による超音波画像形成シ
ステム１０の機能ブロック図である。システム１０は、
超音波プロセッサ１１を含んでおり、該プロセッサは、
接続ケーブル２６により走査ヘッドアセンブリ１２に接
続されている。
ステム１０の機能ブロック図である。システム１０は、
超音波プロセッサ１１を含んでおり、該プロセッサは、
接続ケーブル２６により走査ヘッドアセンブリ１２に接
続されている。
【０００５】超音波プロセッサ１１は、走査ヘッドアセ
ンブリ１２による放出による超音波周波数の信号を発生
する送信機２２、走査ヘッドアセンブリ１２により受信
された信号を処理するための受信機１２を含んでいる。
ンブリ１２による放出による超音波周波数の信号を発生
する送信機２２、走査ヘッドアセンブリ１２により受信
された信号を処理するための受信機１２を含んでいる。
【０００６】受信機１６が動作している間、送信機２２
を走査ヘッドアセンブリ１２から分離するために、送信
機分離ユニット１８は、送信機２２をケーブル２６から
分離する。対応して、送信機２２が動作いている間、受
信機保護ユニット１９は、受信機１６をケーブル２６か
ら分離する。
を走査ヘッドアセンブリ１２から分離するために、送信
機分離ユニット１８は、送信機２２をケーブル２６から
分離する。対応して、送信機２２が動作いている間、受
信機保護ユニット１９は、受信機１６をケーブル２６か
ら分離する。
【０００７】コントローラ１４は、送信機２２、受信機
１６、送信機分離ユニット１８及び受信機保護ユニット
１９と通信して、これらの構成要素の動作を調整する。
コントローラ１４は、表示システム１５と同様に通信し
て、可視画像が発生されるようにプロセッサ１１により
受信された信号の受信を調整する。
１６、送信機分離ユニット１８及び受信機保護ユニット
１９と通信して、これらの構成要素の動作を調整する。
コントローラ１４は、表示システム１５と同様に通信し
て、可視画像が発生されるようにプロセッサ１１により
受信された信号の受信を調整する。
【０００８】走査ヘッドアセンブリ１２は、トランスデ
ューサアセンブリ２８を含んでおり、該アセンブリは、
送信機２２により発生された信号により励起されたとき
に超音波パルスを発生可能であり、該パルスの反射部分
を受信機１６により処理される電気信号に変換可能な１
つ以上の圧電性素子３０から構成されている。
ューサアセンブリ２８を含んでおり、該アセンブリは、
送信機２２により発生された信号により励起されたとき
に超音波パルスを発生可能であり、該パルスの反射部分
を受信機１６により処理される電気信号に変換可能な１
つ以上の圧電性素子３０から構成されている。
【０００９】トランスデューサアセンブリ２８は、アセ
ンブリ２８を調整して走査ヘッド及びプロセッサ１１の
特性を最適化するチューニングネットワーク２０を介し
て、プロセッサ１１に接続されている。
ンブリ２８を調整して走査ヘッド及びプロセッサ１１の
特性を最適化するチューニングネットワーク２０を介し
て、プロセッサ１１に接続されている。
【００１０】チューニングネットワーク２０は、アセン
ブリ２８に取り付けられ、統合された走査ヘッドアセン
ブリ１２を形成する。或いは、代替的に、ネットワーク
２０は、図１にも示されているように接続ケーブル２６
に沿った位置でアセンブリ２８とプロセッサ１１の間に
挿入されている場合がある。
ブリ２８に取り付けられ、統合された走査ヘッドアセン
ブリ１２を形成する。或いは、代替的に、ネットワーク
２０は、図１にも示されているように接続ケーブル２６
に沿った位置でアセンブリ２８とプロセッサ１１の間に
挿入されている場合がある。
【００１１】また、さらに、チューニングネットワーク
２０は、プロセッサ１１内に位置されているか（図示せ
ず）、或いは、接続ケーブル２６における接続要素内に
位置されている場合がある（図示せず）。
２０は、プロセッサ１１内に位置されているか（図示せ
ず）、或いは、接続ケーブル２６における接続要素内に
位置されている場合がある（図示せず）。
【００１２】図２は、従来技術による超音波画像形成シ
ステム１０の部分的な概念図である。トランスデューサ
アセンブリ２８は、接続ケーブル２６及びチューニング
インダクタ３６を通して、プロセッサ１１に直列的に接
続されている。図示の明快さのために、図２は、（図１
に示されるように）１つのインダクタ３６により１つの
接続ケーブル２６に接続される１つのトランスデューサ
素子３０のみを示している。
ステム１０の部分的な概念図である。トランスデューサ
アセンブリ２８は、接続ケーブル２６及びチューニング
インダクタ３６を通して、プロセッサ１１に直列的に接
続されている。図示の明快さのために、図２は、（図１
に示されるように）１つのインダクタ３６により１つの
接続ケーブル２６に接続される１つのトランスデューサ
素子３０のみを示している。
【００１３】しかし、トランスデューサアセンブリ２８
は、１つ以上のトランスデューサ素子３０を一般に含ん
でおり、それぞれのトランスデューサ素子は、個別かつ
専用のチューニングインダクタ３６及び接続ケーブル２
６を介して、プロセッサ１１に接続されることが理解さ
れる。
は、１つ以上のトランスデューサ素子３０を一般に含ん
でおり、それぞれのトランスデューサ素子は、個別かつ
専用のチューニングインダクタ３６及び接続ケーブル２
６を介して、プロセッサ１１に接続されることが理解さ
れる。
【００１４】一般に、インダクタ３６は、素子３０が１
つの共振条件でのみ動作することを許容するインダクタ
ンス値を有していない。代わりに、インダクタ３６は、
指定された画像形成モードで素子３０が許容可能な動作
帯域幅を定義する周波数レンジにわたり、素子３０が動
作可能に選択される。
つの共振条件でのみ動作することを許容するインダクタ
ンス値を有していない。代わりに、インダクタ３６は、
指定された画像形成モードで素子３０が許容可能な動作
帯域幅を定義する周波数レンジにわたり、素子３０が動
作可能に選択される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このアプローチの１つ
のトレードオフは、素子３０の帯域幅が広くなると、特
定の個々の周波数での該反射パルスに対する素子３０の
感度が低下する。画像形成システム１０がたとえばグレ
イスケールモードで動作しているときに、幾分低下され
た素子３０の感度が許容可能である場合、所定の他の超
音波動作モードにおいて不利となる。
のトレードオフは、素子３０の帯域幅が広くなると、特
定の個々の周波数での該反射パルスに対する素子３０の
感度が低下する。画像形成システム１０がたとえばグレ
イスケールモードで動作しているときに、幾分低下され
た素子３０の感度が許容可能である場合、所定の他の超
音波動作モードにおいて不利となる。
【００１６】たとえば、システム１０がドップラー超音
波モードで動作し、患者の体内の血流からなる画像を提
供する場合がある。この画像形成モードでは、反射によ
るリターン信号が血流における毎分の赤血球成分から散
乱される。これにより、グレイスケール画像形成モード
に典型的に遭遇されるリターン信号に比較して、振幅が
低下されたリターン信号が生成される。
波モードで動作し、患者の体内の血流からなる画像を提
供する場合がある。この画像形成モードでは、反射によ
るリターン信号が血流における毎分の赤血球成分から散
乱される。これにより、グレイスケール画像形成モード
に典型的に遭遇されるリターン信号に比較して、振幅が
低下されたリターン信号が生成される。
【００１７】発生される信号の大きさを増加して、より
大きなリターン信号を生成することは、この不利な点を
緩和することができない。これは、超音波信号の大きさ
は、患者の体内の部分における空洞化作用を生成する指
定されたレベル、又は組織の加熱の要求レベルを生成す
る指定されたレベルを超えることができないためであ
る。
大きなリターン信号を生成することは、この不利な点を
緩和することができない。これは、超音波信号の大きさ
は、患者の体内の部分における空洞化作用を生成する指
定されたレベル、又は組織の加熱の要求レベルを生成す
る指定されたレベルを超えることができないためであ
る。
【００１８】代替的に、インダクタ３６のインダクタン
スを動的に変更することは困難である。これは、インダ
クタ３６は、一般的に、走査ヘッドアセンブリ内に位置
されるか、或いは超音波画像形成システムの他の部分に
おいて固定された構成要素であるためである。
スを動的に変更することは困難である。これは、インダ
クタ３６は、一般的に、走査ヘッドアセンブリ内に位置
されるか、或いは超音波画像形成システムの他の部分に
おいて固定された構成要素であるためである。
【００１９】したがって、トランスデューサアセンブリ
の最適化を可能にして、所定の超音波動作モードについ
て広帯域の動作を達成し、異なるモードの他の特性と同
様に、トランスデューサの高い感度が要求される他の動
作モードについて狭帯域の動作が選択される超音波シス
テムの技術分野において必要が存在する。
の最適化を可能にして、所定の超音波動作モードについ
て広帯域の動作を達成し、異なるモードの他の特性と同
様に、トランスデューサの高い感度が要求される他の動
作モードについて狭帯域の動作が選択される超音波シス
テムの技術分野において必要が存在する。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波トラン
スデューサアセンブリを選択的に最適化し、特定の超音
波動作モードで拡張された性能を提供するための装置及
び方法に向けられる。ある態様では、可変インピーダン
ス回路網は、超音波プロセッサとトランスデューサアセ
ンブリの間に位置され、該アセンブリとの直列又は並列
接続のいずれかを形成するために該アセンブリに接続さ
れる。可変インピーダンス回路網は、プロセッサにより
制御され、回路網の特性を選択的に変更して、選択され
た動作モードについてトランスデューサアセンブリを最
適化する。
スデューサアセンブリを選択的に最適化し、特定の超音
波動作モードで拡張された性能を提供するための装置及
び方法に向けられる。ある態様では、可変インピーダン
ス回路網は、超音波プロセッサとトランスデューサアセ
ンブリの間に位置され、該アセンブリとの直列又は並列
接続のいずれかを形成するために該アセンブリに接続さ
れる。可変インピーダンス回路網は、プロセッサにより
制御され、回路網の特性を選択的に変更して、選択され
た動作モードについてトランスデューサアセンブリを最
適化する。
【００２１】別の態様では、可変インピーダンス回路網
は、直列接続されたインダクタの対、及びインダクタの
うちの１つを制御可能にバイパス可能なスイッチを含ん
でいる。さらに、別の態様では、可変インピーダンス回
路網は、タップ付きインダクタ、及びインダクタのタッ
プを制御可能に選択可能なスイッチを含んでいる。
は、直列接続されたインダクタの対、及びインダクタの
うちの１つを制御可能にバイパス可能なスイッチを含ん
でいる。さらに、別の態様では、可変インピーダンス回
路網は、タップ付きインダクタ、及びインダクタのタッ
プを制御可能に選択可能なスイッチを含んでいる。
【００２２】さらに、別の態様では、インダクタは、１
つ以上のタップを有するタップ付きインダクタを含んで
いる。それぞれのタップは、回路網のインピーダンスを
変更するためにスイッチにより選択される。
つ以上のタップを有するタップ付きインダクタを含んで
いる。それぞれのタップは、回路網のインピーダンスを
変更するためにスイッチにより選択される。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は、超音波トランスデュー
サを使用して、患者の体内に関する診断情報を提供する
超音波画像形成システムに関する。より詳細には、本発
明は、超音波トラスデューサアセンブリにおけるトラン
スデューサ素子を選択的に最適化するための装置及び方
法に関する。
サを使用して、患者の体内に関する診断情報を提供する
超音波画像形成システムに関する。より詳細には、本発
明は、超音波トラスデューサアセンブリにおけるトラン
スデューサ素子を選択的に最適化するための装置及び方
法に関する。
【００２４】本発明の所定の実施の形態の多くの特定の
詳細は、この発明の実施の形態及び図３〜図９において
説明され、かかる実施の形態の全体的な理解が提供され
る。当業者であれば、本発明は以下の実施の形態に説明
される幾つかの詳細なしに実施される場合があることを
理解されるであろう。
詳細は、この発明の実施の形態及び図３〜図９において
説明され、かかる実施の形態の全体的な理解が提供され
る。当業者であれば、本発明は以下の実施の形態に説明
される幾つかの詳細なしに実施される場合があることを
理解されるであろう。
【００２５】さらに、以下の実施の形態では、ここで記
載されるような様々な実施の形態で開示される可変イン
ピーダンス回路網が、先に説明したように、全体的又は
部分的に、走査ヘッドアセンブリ又は超音波プロセッサ
内に位置される場合がある。さらに、様々なインピーダ
ンスネットワークは、全体的又は部分的に接続ケーブル
に位置されるか、或いは接続ケーブルを終端する取外し
可能なコネクタ内に位置される。
載されるような様々な実施の形態で開示される可変イン
ピーダンス回路網が、先に説明したように、全体的又は
部分的に、走査ヘッドアセンブリ又は超音波プロセッサ
内に位置される場合がある。さらに、様々なインピーダ
ンスネットワークは、全体的又は部分的に接続ケーブル
に位置されるか、或いは接続ケーブルを終端する取外し
可能なコネクタ内に位置される。
【００２６】図３は、本発明の実施の形態によるトラン
スデューサアセンブリにおける圧電素子を最適化するた
めの可変インピーダンス回路網３５を示す回路図であ
る。本発明の特定の実施の形態で最適化される超音波シ
ステムの特性は、たとえば、システム感度、帯域幅及び
パルス長である。
スデューサアセンブリにおける圧電素子を最適化するた
めの可変インピーダンス回路網３５を示す回路図であ
る。本発明の特定の実施の形態で最適化される超音波シ
ステムの特性は、たとえば、システム感度、帯域幅及び
パルス長である。
【００２７】回路網３５は、一方の端部で同軸状の接続
ケーブル２６に接続されており、他方の端部で圧電素子
３０に接続されている。図示の明瞭さのために、１つの
回路網３５が示されており、該回路網３５は、１つの接
続ケーブル２６と１つのトランスデューサアセンブリ２
８に接続されている。
ケーブル２６に接続されており、他方の端部で圧電素子
３０に接続されている。図示の明瞭さのために、１つの
回路網３５が示されており、該回路網３５は、１つの接
続ケーブル２６と１つのトランスデューサアセンブリ２
８に接続されている。
【００２８】１つ以上のトランスデューサ素子３０がア
センブリ２８に存在するとき、それぞれのトランスデュ
ーサ素子３０は、個別の回路網３５を有し、個別の接続
ケーブル２６に接続される。回路網３５は、トランスデ
ューサ素子を制御可能に最適化するために、（図１に示
されるように）コントローラ１４と制御信号３１を交換
可能である。
センブリ２８に存在するとき、それぞれのトランスデュ
ーサ素子３０は、個別の回路網３５を有し、個別の接続
ケーブル２６に接続される。回路網３５は、トランスデ
ューサ素子を制御可能に最適化するために、（図１に示
されるように）コントローラ１４と制御信号３１を交換
可能である。
【００２９】制御信号３１は、オペレータにより始動さ
れる走査モードの選択に応答して、回路網を制御する。
又は、代替的に、最適化は、（図１にも示されるよう
に）トランスデューサアセンブリ２８の接続に応答して
選択される場合がある。
れる走査モードの選択に応答して、回路網を制御する。
又は、代替的に、最適化は、（図１にも示されるよう
に）トランスデューサアセンブリ２８の接続に応答して
選択される場合がある。
【００３０】本発明の１つの態様では、回路網３５は、
トランスデューサ素子３０と直列に接続され、図４に示
されるように、プロセッサ１１と接続ケーブル２６の間
に位置される。更なる態様では、回路網３５は、図５に
示されるようにトランスデューサ素子３０と並列に接続
される。
トランスデューサ素子３０と直列に接続され、図４に示
されるように、プロセッサ１１と接続ケーブル２６の間
に位置される。更なる態様では、回路網３５は、図５に
示されるようにトランスデューサ素子３０と並列に接続
される。
【００３１】図６は、本発明の別の実施の形態によるト
ランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最適化す
るための可変インピーダンス回路網４０を示す回路図で
ある。回路網は、補助インダクタ４２に直列接続される
インダクタ３６を含んでいる。
ランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最適化す
るための可変インピーダンス回路網４０を示す回路図で
ある。回路網は、補助インダクタ４２に直列接続される
インダクタ３６を含んでいる。
【００３２】シングルポール シングルスロー（SPST）
スイッチ４４は、補助インダクタ４２と並列接続されて
おり、インダクタ４２は、選択的にバイパスされる。し
たがって、図６に示されるように、スイッチ４４が開状
態で位置されるとき、回路網４０に存在するインダクタ
ンスは、整合インダクタ３６及び補助インダクタ４２に
より導入されるインダクタンスの総和からなる。
スイッチ４４は、補助インダクタ４２と並列接続されて
おり、インダクタ４２は、選択的にバイパスされる。し
たがって、図６に示されるように、スイッチ４４が開状
態で位置されるとき、回路網４０に存在するインダクタ
ンスは、整合インダクタ３６及び補助インダクタ４２に
より導入されるインダクタンスの総和からなる。
【００３３】対応して、スイッチ４４が閉状態で位置さ
れるとき、補助インダクタ４２はバイパスされ、回路網
４０により導入されるインダクタンスは、インダクタ３
６のみによる。スイッチ４４は、遠隔的に位置される機
械的なスイッチ、或いは、代替的に、スイッチとして構
成される金属酸化物電界効果トランジスタ（MOSFET）の
ような半導体デバイスから構成される場合がある。
れるとき、補助インダクタ４２はバイパスされ、回路網
４０により導入されるインダクタンスは、インダクタ３
６のみによる。スイッチ４４は、遠隔的に位置される機
械的なスイッチ、或いは、代替的に、スイッチとして構
成される金属酸化物電界効果トランジスタ（MOSFET）の
ような半導体デバイスから構成される場合がある。
【００３４】超音波画像形成モードの選択は、トランス
デューサを新たな動作モードに最適化するための変化を
必要とするので、画像形成モードを選択するためにオペ
レータがコントローラ１４と対話するとき、スイッチ４
４は、（図１に示されるように）コントローラ１４によ
り遠隔的に配置される場合がある。
デューサを新たな動作モードに最適化するための変化を
必要とするので、画像形成モードを選択するためにオペ
レータがコントローラ１４と対話するとき、スイッチ４
４は、（図１に示されるように）コントローラ１４によ
り遠隔的に配置される場合がある。
【００３５】代替的に、接続ケーブル２６のコネクタ部
分（図１及び図２には図示せず）がプロセッサ１１或い
はトランスデューサアセンブリ２８に接続されるとき、
スイッチ４４は、適切な状態に自動的に配置される場合
がある。遠隔的に作動される１つの適したＳＰＳＴスイ
ッチは、他の適した代替物も存在するが、カリフォルニ
ア州サニーベールのSupertex社から入手可能なSupertex
HV202シリーズ 高電圧アナログスイッチである。
分（図１及び図２には図示せず）がプロセッサ１１或い
はトランスデューサアセンブリ２８に接続されるとき、
スイッチ４４は、適切な状態に自動的に配置される場合
がある。遠隔的に作動される１つの適したＳＰＳＴスイ
ッチは、他の適した代替物も存在するが、カリフォルニ
ア州サニーベールのSupertex社から入手可能なSupertex
HV202シリーズ 高電圧アナログスイッチである。
【００３６】図７は、本発明のさらに別の実施の形態に
よるトランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最
適化するための可変インピーダンス回路網５０を示す回
路図である。回路網５０は、回路網５０の２つの異なる
インダクタンス値を選択的に提供可能なタップ付きイン
ダクタ５４を含んでいる。
よるトランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最
適化するための可変インピーダンス回路網５０を示す回
路図である。回路網５０は、回路網５０の２つの異なる
インダクタンス値を選択的に提供可能なタップ付きイン
ダクタ５４を含んでいる。
【００３７】シングルポールシングルスロー（ＳＰＳ
Ｔ）スイッチ５２は、図７に示されるようにスイッチ５
２が開状態のときに、全体的なタップ付きインダクタ５
４をトランスデューサ素子３０とライン５８を介して直
列接続するために動作する。
Ｔ）スイッチ５２は、図７に示されるようにスイッチ５
２が開状態のときに、全体的なタップ付きインダクタ５
４をトランスデューサ素子３０とライン５８を介して直
列接続するために動作する。
【００３８】また、ＳＰＳＴスイッチ５２が閉状態に位
置されるとき、インダクタ５４のタップ部分は、トラン
スデューサ素子３０にライン５６を介して直列接続され
る。可変インピーダンス回路網５０に利用可能なインダ
クタンスは、ライン５８又はライン５６のいずれかを回
路網５０に配置するために、ＳＰＳＴスイッチ５２を配
置することにより選択可能である。
置されるとき、インダクタ５４のタップ部分は、トラン
スデューサ素子３０にライン５６を介して直列接続され
る。可変インピーダンス回路網５０に利用可能なインダ
クタンスは、ライン５８又はライン５６のいずれかを回
路網５０に配置するために、ＳＰＳＴスイッチ５２を配
置することにより選択可能である。
【００３９】図８は、本発明のさらに別の実施の形態に
よるトランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最
適化するための可変インピーダンス回路網６０を示す回
路図である。回路網６０は、第１のタップ６６又は第２
のタップ６９と接続するために第１のＳＰＳＴスイッチ
６２又は第２のＳＰＳＴスイッチ６７を配置することに
より、異なるインダクタンス値を回路網６０に選択的に
導入可能にするための第１のタップ６６及び第２のタッ
プ６９を含むタップ付きインダクタ６４を含んでいる。
よるトランスデューサアセンブリにおける圧電素子を最
適化するための可変インピーダンス回路網６０を示す回
路図である。回路網６０は、第１のタップ６６又は第２
のタップ６９と接続するために第１のＳＰＳＴスイッチ
６２又は第２のＳＰＳＴスイッチ６７を配置することに
より、異なるインダクタンス値を回路網６０に選択的に
導入可能にするための第１のタップ６６及び第２のタッ
プ６９を含むタップ付きインダクタ６４を含んでいる。
【００４０】したがって、第１のＳＰＳＴスイッチ６２
が閉状態に配置されるとき、第２のＳＰＳＴスイッチ６
７は、開状態にある。第１のＳＰＳＴスイッチ６２は、
ライン６８を第２のタップ６９に接続して、インダクタ
６４の第１の部分が回路網６０に導入される。
が閉状態に配置されるとき、第２のＳＰＳＴスイッチ６
７は、開状態にある。第１のＳＰＳＴスイッチ６２は、
ライン６８を第２のタップ６９に接続して、インダクタ
６４の第１の部分が回路網６０に導入される。
【００４１】同様に、第２のＳＰＳＴスイッチ６７が閉
状態にあるとき、第１のスイッチ６２は、開状態に配置
され、第２のＳＰＳＴスイッチ６７は、第１のタップ６
６を接続して、インダクタ６４の第２の部分が回路網６
０に導入される。第１のＳＰＳＴスイッチ６２と第２の
ＳＰＳＴスイッチ６７が、図８に示されるように開状態
に共に配置されるとき、タップ付きインダクタ６４に関
連する全体のインダクタンスがネットワーク６０に導入
される。
状態にあるとき、第１のスイッチ６２は、開状態に配置
され、第２のＳＰＳＴスイッチ６７は、第１のタップ６
６を接続して、インダクタ６４の第２の部分が回路網６
０に導入される。第１のＳＰＳＴスイッチ６２と第２の
ＳＰＳＴスイッチ６７が、図８に示されるように開状態
に共に配置されるとき、タップ付きインダクタ６４に関
連する全体のインダクタンスがネットワーク６０に導入
される。
【００４２】したがって、可変インピーダンスネットワ
ーク６０に利用可能なインダクタンスは、ＳＰＳＴスイ
ッチ６２又は６７を配置することにより選択可能であ
り、インダクタ６４の全体のインダクタンスが回路網に
導入されるか、インダクタ６４の選択された部分が回路
網５０に導入される。
ーク６０に利用可能なインダクタンスは、ＳＰＳＴスイ
ッチ６２又は６７を配置することにより選択可能であ
り、インダクタ６４の全体のインダクタンスが回路網に
導入されるか、インダクタ６４の選択された部分が回路
網５０に導入される。
【００４３】本実施の形態は、第１のタップ６６及び第
２のタップ６９を有するタップ付きインダクタ６４を含
んでいるが、２つ以上のタップを有するインダクタが使
用されることも理解され、本実施の形態の範囲に含まれ
る。
２のタップ６９を有するタップ付きインダクタ６４を含
んでいるが、２つ以上のタップを有するインダクタが使
用されることも理解され、本実施の形態の範囲に含まれ
る。
【００４４】本発明の上述した実施の形態は、追加の素
子を回路網に効果的に選択的に接続することにより、特
定の動作モードについて超音波トランスデューサアセン
ブリにおける圧電素子を電気的に最適化するために選択
的に構成される可変インピーダンス回路網を提供する。
子を回路網に効果的に選択的に接続することにより、特
定の動作モードについて超音波トランスデューサアセン
ブリにおける圧電素子を電気的に最適化するために選択
的に構成される可変インピーダンス回路網を提供する。
【００４５】したがって、動作帯域幅又は反射される超
音波エネルギーに対する素子の感度、或いは特定のパル
ス長に対する応答が変更される。記載されたやり方での
圧電素子の選択的な最適化は、画像形成モードでのトラ
ンスデューサアセンブリの比較的広い帯域幅での動作が
可能となり、トランスデューサアセンブリの増加される
感度が望まれる他の画像形成モードでは、より狭帯域で
の動作が効果的に可能となる。
音波エネルギーに対する素子の感度、或いは特定のパル
ス長に対する応答が変更される。記載されたやり方での
圧電素子の選択的な最適化は、画像形成モードでのトラ
ンスデューサアセンブリの比較的広い帯域幅での動作が
可能となり、トランスデューサアセンブリの増加される
感度が望まれる他の画像形成モードでは、より狭帯域で
の動作が効果的に可能となる。
【００４６】図９は、本発明のさらに別の実施の形態に
よるトランスデューサアセンブリに接続される選択的な
可変回路網を有する超音波システムを動作するための方
法９０における処理を説明するフローチャートである。
よるトランスデューサアセンブリに接続される選択的な
可変回路網を有する超音波システムを動作するための方
法９０における処理を説明するフローチャートである。
【００４７】ステップ９２では、超音波システムのオペ
レータは、超音波プロセッサユニットと対話して、画像
形成モードを選択する。代替的に、画像形成モードは、
トランスデューサアセンブリに取り付けられるコネクタ
をプロセッサユニットに接続することによる画像形成モ
ードの自動選択のような、他の手段により選択される場
合がある。
レータは、超音波プロセッサユニットと対話して、画像
形成モードを選択する。代替的に、画像形成モードは、
トランスデューサアセンブリに取り付けられるコネクタ
をプロセッサユニットに接続することによる画像形成モ
ードの自動選択のような、他の手段により選択される場
合がある。
【００４８】ステップ９４では、トランスデューサアセ
ンブリと関連する可変インピーダンス回路網は、選択さ
れた画像形成モードに基づいて、トランスデューサアセ
ンブリを最適化するために選択的に変化する。たとえ
ば、選択された画像形成モードは、グレイスケール画像
形成モードの場合がある。したがって、可変インピーダ
ンス回路網は、この画像形成モードで比較的広い帯域幅
の動作を提供するために構成される。
ンブリと関連する可変インピーダンス回路網は、選択さ
れた画像形成モードに基づいて、トランスデューサアセ
ンブリを最適化するために選択的に変化する。たとえ
ば、選択された画像形成モードは、グレイスケール画像
形成モードの場合がある。したがって、可変インピーダ
ンス回路網は、この画像形成モードで比較的広い帯域幅
の動作を提供するために構成される。
【００４９】ステップ９６では、選択された画像形成モ
ードにおいて、患者の人体の選択された領域が走査され
る。この走査は、トランスデューサアセンブリによる反
射パルスの受信が続くトランスデューサアセンブリから
の超音波パルスの連続的な放出を含む公知のやり方で進
む。
ードにおいて、患者の人体の選択された領域が走査され
る。この走査は、トランスデューサアセンブリによる反
射パルスの受信が続くトランスデューサアセンブリから
の超音波パルスの連続的な放出を含む公知のやり方で進
む。
【００５０】ステップ９８では、オペレータのオプショ
ンで、又はシステムオペレーションにおける自動化され
た変更により、異なる画像形成モードが選択される。異
なる画像形成モードは、たとえば、トランスデューサア
センブリにより放出された超音波パルスの反射部分に対
して比較的高い感度を示すためのトランスデューサアセ
ンブリを必要とするドップラー画像形成モードである。
ンで、又はシステムオペレーションにおける自動化され
た変更により、異なる画像形成モードが選択される。異
なる画像形成モードは、たとえば、トランスデューサア
センブリにより放出された超音波パルスの反射部分に対
して比較的高い感度を示すためのトランスデューサアセ
ンブリを必要とするドップラー画像形成モードである。
【００５１】ステップ１００では、可変インピーダンス
回路網は、新たに選択されたモードに一致する好適な最
適化条件を達成するために、トランスデューサアセンブ
リを再び選択的に変更する。ドップラー画像形成モード
では、可変インピーダンス回路網は、トランスデューサ
アセンブリが放出されたパルスの反射部分に対して更に
高い感度を示すことを可能にするために、比較的狭い帯
域幅を提供するために構成される。
回路網は、新たに選択されたモードに一致する好適な最
適化条件を達成するために、トランスデューサアセンブ
リを再び選択的に変更する。ドップラー画像形成モード
では、可変インピーダンス回路網は、トランスデューサ
アセンブリが放出されたパルスの反射部分に対して更に
高い感度を示すことを可能にするために、比較的狭い帯
域幅を提供するために構成される。
【００５２】ステップ１０２では、患者は、超音波画像
形成情報を提供するように、異なる画像形成モードで走
査される。超音波画像形成の完了で、ステップ１０４で
は、超音波診断手順を終了する。或いは、代替的に超音
波診断手順は、ステップ９２に戻ることにより繰り返さ
れる。
形成情報を提供するように、異なる画像形成モードで走
査される。超音波画像形成の完了で、ステップ１０４で
は、超音波診断手順を終了する。或いは、代替的に超音
波診断手順は、ステップ９２に戻ることにより繰り返さ
れる。
【００５３】上述された実施の形態は、多数の画像形成
モードを含む超音波診断手順を実行することを効果的に
可能にする。たとえば、カラーフロー画像の取得は、ド
ップラーパルス及びエコーからなる送信−受信シーケン
スでインタリーブされた、Ｂモード（グレイスケール）
パルス及びエコーからなる一連の送信−受信シーケンス
からなる場合がある。
モードを含む超音波診断手順を実行することを効果的に
可能にする。たとえば、カラーフロー画像の取得は、ド
ップラーパルス及びエコーからなる送信−受信シーケン
スでインタリーブされた、Ｂモード（グレイスケール）
パルス及びエコーからなる一連の送信−受信シーケンス
からなる場合がある。
【００５４】様々な画像形成モードは、トランスデュー
サアレイ又は関連する構成要素を設置又は物理的に変更
することなしに選択される場合がある。これは、トラン
スデューサアレイにおけるトランスデューサ素子は、選
択された画像形成モードにより要求される所望の感度及
び／又は帯域幅及び／又はパルス長の特性を提供するた
めに選択的に作用される場合があるためである。
サアレイ又は関連する構成要素を設置又は物理的に変更
することなしに選択される場合がある。これは、トラン
スデューサアレイにおけるトランスデューサ素子は、選
択された画像形成モードにより要求される所望の感度及
び／又は帯域幅及び／又はパルス長の特性を提供するた
めに選択的に作用される場合があるためである。
【００５５】トランスデューサ素子を選択的に最適化す
るための方法に関する実施の形態によれば、画像形成モ
ードを選択することは、超音波システムに接続された入
力装置で画像形成モードを手動で入力することにより、
画像形成モードを選択することからなる。
るための方法に関する実施の形態によれば、画像形成モ
ードを選択することは、超音波システムに接続された入
力装置で画像形成モードを手動で入力することにより、
画像形成モードを選択することからなる。
【００５６】別の実施の形態によれば、選択されたイン
ピーダンス素子を接続することは、インダクタをトラン
スデューサ素子に選択的に接続することをさらに備えて
いる。さらに、インダクタをトランスデューサ素子に接
続することは、インダクタをトランスデューサ素子と選
択的に直列接続することを更に備えている。
ピーダンス素子を接続することは、インダクタをトラン
スデューサ素子に選択的に接続することをさらに備えて
いる。さらに、インダクタをトランスデューサ素子に接
続することは、インダクタをトランスデューサ素子と選
択的に直列接続することを更に備えている。
【００５７】別の実施の形態によれば、選択されたイン
ピーダンス素子をトランスデューサ素子に接続すること
は、インピーダンス素子を選択するためにスイッチを配
置することをさらに備えている。さらに、インダクタを
トランスデューサ素子に選択的に接続することは、タッ
プ付きインダクタのタップを選択することを更に備えて
いる。或いは、インダクタをトランスデューサ素子に選
択的に接続することは、第２のインダクタをバイパスす
る間、第１のインダクタをトランスデューサ素子に接続
することを更に備えている。
ピーダンス素子をトランスデューサ素子に接続すること
は、インピーダンス素子を選択するためにスイッチを配
置することをさらに備えている。さらに、インダクタを
トランスデューサ素子に選択的に接続することは、タッ
プ付きインダクタのタップを選択することを更に備えて
いる。或いは、インダクタをトランスデューサ素子に選
択的に接続することは、第２のインダクタをバイパスす
る間、第１のインダクタをトランスデューサ素子に接続
することを更に備えている。
【図１】従来技術による超音波画像形成システムのブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】従来技術による超音波画像形成システムの部分
的な回路図である。
的な回路図である。
【図３】本発明の実施の形態による走査ヘッドの最適化
のための回路網を示す回路図である。
のための回路網を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態による走査ヘッドの最適化
のための回路網を示す回路図である。
のための回路網を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態による走査ヘッドの最適化
のための回路網を示す回路図である。
のための回路網を示す回路図である。
【図６】本発明の別の実施の形態による走査ヘッドの最
適化のための回路網を示す回路図である。
適化のための回路網を示す回路図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態による走査ヘッ
ドの最適化のための回路網を示す回路図である。
ドの最適化のための回路網を示す回路図である。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態による走査ヘッ
ドの最適化のための回路網を示す回路図である。
ドの最適化のための回路網を示す回路図である。
【図９】本発明のさらに別の実施の形態によるトランス
デューサアセンブリに接続される選択的な可変回路網を
有する超音波システムを動作するための方法における処
理を接続するフローチャートである。
デューサアセンブリに接続される選択的な可変回路網を
有する超音波システムを動作するための方法における処
理を接続するフローチャートである。
１０：超音波画像形成システム
１１：超音波プロセッサ
１２：走査ヘッドアセンブリ
１４：コントローラ
１５：ディスプレイ
１６：受信機
１８：送信機分離ユニット
１９：受信機保護ユニット
２０：チューニングネットワーク
２２：送信機
２６：接続ケーブル
２８：トランスデューサアセンブリ
３０：圧電性素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アーメッド モルシー
アメリカ合衆国，ワシントン 98008，ベ
ルヴュー，エヌイー 21スト ストリート
16704
(72)発明者 アンドルー エル ロビンソン
アメリカ合衆国，ワシントン 98034，カ
ークランド，エヌイー 125ス ストリー
ト 7646
Ｆターム(参考） 4C301 AA02 CC02 DD02 EE06 EE07
GA01 HH01 HH46 JB39
Claims (13)
- 【請求項１】 少なくとも１つのトランスデューサ素子
を有するトランスデューサアセンブリと、 前記少なくとも１つのトランスデューサ素子により発生
される信号を受け、プロセッサ内で発生される信号を前
記少なくとも１つのトランスデューサ素子に送るため
に、前記トランスデューサアセンブリに動作可能に接続
されるプロセッサと、 前記プロセッサと前記少なくとも１つのトランスデュー
サ素子の間に電気的に接続され、異なる動作モードにつ
いて前記少なくとも１つのトランスデューサ素子を電気
的に最適化する可変インピーダンス回路網に選択的に接
続される回路素子を含む可変インピーダンス回路網と、
を備えることを特徴とする超音波診断システム。 - 【請求項２】 前記可変インピーダンス回路網における
回路素子を制御可能に選択するためのコントローラをさ
らに備える、ことを特徴とする請求項１記載の超音波診
断システム。 - 【請求項３】 前記可変インピーダンス回路網は、前記
少なくとも１つのトランスデューサ素子と直列接続され
る、ことを特徴とする請求項１記載の超音波診断システ
ム。 - 【請求項４】 前記可変インピーダンス回路網は、前記
少なくとも１つのトランスデューサ素子と並列接続され
る、ことを特徴とする請求項１記載の超音波診断システ
ム。 - 【請求項５】 前記トランスデューサアセンブリを前記
プロセッサに接続する第１の端部、及び該第１の端部と
反対の第２の端部を有する接続ケーブルをさらに備え
る、ことを特徴とする請求項１記載の超音波診断システ
ム。 - 【請求項６】 前記可変インピーダンス回路網は、前記
トランスデューサアセンブリに隣接して位置され、前記
接続ケーブルの第１の端部に接続され、前記接続ケーブ
ルの前記第２の端部は、前記プロセッサに接続される、
ことを特徴とする請求項５記載の超音波診断システム。 - 【請求項７】 前記可変インピーダンス回路網は、前記
プロセッサに隣接して位置され、前記接続ケーブルの前
記第２の端部に接続され、前記接続ケーブルの前記第１
の端部は、前記トランスデューサアセンブリに接続され
る、ことを特徴とする請求項５記載の超音波診断システ
ム。 - 【請求項８】 前記可変インピーダンス回路網は、前記
接続ケーブルの前記第１の端部と前記第２の端部の間に
挿入される、ことを特徴とする請求項５記載の超音波診
断システム。 - 【請求項９】 前記可変インピーダンス回路網は、 前記プロセッサに接続される第１の端子と、該第１の端
子とは反対の第２の端子とを有する第１のインダクタ
と、 前記第１のインダクタの前記第２の端子に接続される第
１の端子と、前記少なくとも１つのトランスデューサ素
子に接続される前記第１の端子とは反対の第２の端子と
を有する第２のインダクタと、 前記第１のインダクタの前記第１の端子と前記第１のイ
ンダクタの前記第２の端子の間に接続され、前記第１の
インダクタを選択的にバイパスするために位置されるス
イッチと、をさらに備えることを特徴とする請求項３記
載の超音波診断システム。 - 【請求項１０】 前記可変インピーダンス回路網は、 前記プロセッサに接続される第１の端子と、前記少なく
とも１つのトランスデューサ素子に接続される前記第１
の端子とは反対の第２の端子とを有するタップ付きイン
ダクタをさらに備え、 前記タップ付きインダクタは、前記第１の端子と前記第
２の端子の間の中間に位置されるタップをさらに有し、 前記第１の端子と前記タップの間にはスイッチが接続さ
れており、前記スイッチは、前記プロセッサと前記第１
の端子又は前記タップのいずれかを接続するために位置
される、ことを特徴とする請求項３記載の超音波診断シ
ステム。 - 【請求項１１】 前記可変インピーダンス回路網は、 前記プロセッサに接続される第１の端子と、前記少なく
とも１つのトランスデューサ素子に接続される第２の端
子とを有するタップ付きインダクタをさらに備え、 前記タップ付きインダクタは、前記第１の端子と前記第
２の端子の間の中間に位置される複数のタップをさらに
有し、 第１の端部と第２の端部とをそれぞれ有する複数のスイ
ッチは、それぞれの前記第１の端部で前記第１の端子に
接続され、それぞれの前記第２の端部は、１つのタップ
に接続され、それぞれのスイッチは、前記プロセッサを
前記複数のタップのうちの選択された１つに接続するた
めに位置される、ことを特徴とする請求項３記載の超音
波診断システム。 - 【請求項１２】 １つ以上の画像形成モードで動作可能
な超音波システムのトランスデューサ素子を選択的に最
適化するための方法であって、 画像形成モードを選択するステップと、 前記選択された画像形成モードについて好適な動作特性
を識別するステップと、 前記好適な動作特性を達成するために、選択されたイン
ピーダンス素子を前記トランスデューサ素子に接続する
ステップと、を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 トランスデューサアセンブリに接続さ
れる可変回路網を有する超音波システムを動作するため
の方法であって、 第１の画像形成モードを選択するステップと、 第１の画像形成特性を達成するために、前記可変回路網
を構成するステップと、 前記第１の画像形成モードで領域を走査するステップ
と、 前記第１の画像形成モードとは異なる第２の画像形成モ
ードを選択するステップと、 前記第２の画像形成特性を達成するために、前記可変回
路網を構成するステップと、 前記第２の画像形成モードで領域を走査するステップ
と、を備えることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/011,160 US6612987B2 (en) | 2001-12-05 | 2001-12-05 | Apparatus and method for selectively optimizing an acoustic transducer |
| US011160 | 2001-12-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003169799A true JP2003169799A (ja) | 2003-06-17 |
Family
ID=21749127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002350344A Pending JP2003169799A (ja) | 2001-12-05 | 2002-12-02 | 超音波トランスデューサを選択的に最適化する装置及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6612987B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003169799A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013100246A1 (ko) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 가변 인덕터를 이용한 초음파 진단 방법 및 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US7998072B2 (en) * | 2003-12-19 | 2011-08-16 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Probe based digitizing or compression system and method for medical ultrasound |
| US8257262B2 (en) * | 2003-12-19 | 2012-09-04 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Ultrasound adaptor methods and systems for transducer and system separation |
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