JPH0131901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波診断装置に係り、特に体腔内
から生体内の情報を容易に、且つ高速度で検出す
る超音波診断装置の探触子に関する。

従来、超音波診断装置はほとんどが体表より体
内に超音波パルスを発射し、その反射波を受信し
て生体内情報を得るものである。その他に、前立
腺の診断のため直腸内に超音波探触子を挿入して
検査するものと、カテーテル先端につけられた探
触子を大動脈や心臓に挿入して検査する、いわゆ
る体腔内からの検査法が知られている。

第１図は、前立腺の検査などの為に使用されて
いる、PPI法と呼ばれる方式の探触子で、棒１の
先端部の側面に取付けられた１枚の円板振動子２
から超音波パルスを発射し、同じ振動子により前
立腺組織などからの反射波を検出するようになつ
ており、先端部は水の満たされた水袋４でおおわ
れている。このままでは超音波ビームは一方向の
みであるから、探触子のついた支持棒５を矢印方
向に回転させ、ポテンシヨメータ６によつて検出
される回転角に応じて信号線７からの信号を表示
することにより円周上の断面像を得ることができ
る。しかし、この場合回転は機械的に行なうた
め、機構は複雑で形も大きくなり、高速回転が不
可能なためメモリ機能を有するデイスプレイか写
真撮影などによらなければ断面像が得られない。
また、探触子を挿入した直腸の部分は必ずしも真
直ぐではなく、探触子の支持棒をフレキシブルに
して、且つ回転操作を行なわせると更に複雑な機
構が必要である。したがつて、この方式のもので
は探触子あるいは支持棒の方向を任意の方向に向
けることなどは不可能である。

一方、用途は別であるが、第１図の探触子の機
械的回転の代わりに電子走査を行なうものとし
て、カテーテル先端に多数の振動子エレメントを
配列しカテーテルを心臓内に挿入してカテーテル
の軸に垂直な断面の像を得る方式が発表されてお
り第２図ａはこの例の探触子の斜視図である。こ
の例では、カテーテル８の周囲に振動子エレメン
ト９を多数並べてある為、振動子エレメントの数
を多くすると振動子エレメント９の幅が狭くなつ
て、製作が困難となり、一方この幅を広くすると
振動子エレメント９の数が少なくなつてサイドロ
ーブが生じ易く、又走査線が粗くなる欠点があ
る。

この方式では第２図ｂの断面図に示すように超
音波ビームを放射しようとする方向Ａの振動子エ
レメント９′を作動させ、エレメントを１個づつ
ずらしながら同様な操作を繰り返す事によつて、
超音波ビームをラジアル方向Ｂに走査するもので
ある。しかしこの方式のものではエレメントを切
り換える電子スイツチの他に各エレメントから出
る超音波パルスの波面をそろえるだけでも遅延回
路が必要となり、回路が複雑になる。また超音波
ビームを放射する場合に関連している振動子エレ
メント９′は実際には有限な幅をもつている為、
エレメント自体が指向性を持ち、超音波を放射し
ようとする方向に対して各エレメントの面の向き
は様々で、サイドローブの小さな指向性の鋭い音
場を得ることは困難である。

本発明の目的は、体腔内より容易にしかも高速
度で生体内情報を得ることのできる超音波診断装
置に適した探触子を提供するにある。

本発明では、上記従来の体腔内検査用探触子で
とつているカテーテルに垂直な断面像よりも平行
な像の方が電子走査に適していることに着目し、
円柱状の支持体の側面に細長い振動子エレメント
を長さ方向が円柱状の支持体の中心軸とほぼ垂直
になるように固定し、それぞれの振動子エレメン
トに遅延時間を与えるかあるいはスイツチ切り換
え又はその両方を行なつて、支持体の中心軸を含
む面内で超音波ビームを走査させることにより、
高速度且つ容易に体腔内より生体内の超音波断層
像を得ることを可能にした。

以下、本発明の実施例について述べる。第３図
ａはこの実施例の先端部の正面図、ｂはＡ―Ａで
切断した場合の断面図である。この探触子１１の
円柱形状の支持体１２先端部側面をえぐり、表面
が平坦な超音波吸収体１３を埋める。さらに、こ
の超音波吸収体の表面に複数個の細長い振動子エ
レメント１４を配列する。この振動子エレメント
１４は支持体１２の中心と垂直方向になるように
固定される。各々の振動子エレメント１４には、
駆動パルスを印加しあるいは受けた反射波の信号
を図示しない信号処理装置に送るリード線１５
が、支持体１２中を通して接続されている。

これらの個々の振動子エレメント１３に所定の
方法で電圧パルスを印加して超音波パルスを発射
し、その超音波パルスの反射波を同じ振動子エレ
メントによつて受波し電気的パルスに変換し信号
として取り出す。

この場合、各振動子エレメントの駆動方法によ
つて超音波ビームの走査を行なうことができる。

超音波ビームの走査方法にはセクタ（扇形）走
査とリニア走査があるがここではセクタ走査につ
いて説明する。

第３図Ｃはａ，ｂの振動子エレメント１３部分
のみを取り出して描いたものである。各エレメン
トの間隔をｄ、エレメント番号を１，２，…ｎと
する。いま、第ｎ番目のエレメントに電圧パルス
を印加し、次にt_d＝dsinθ／ｃだけ遅れて（ｎ―１） 番目のエレメントに電圧パルスを印加し、更にt_d
＝dsinθ／ｃ遅れて（ｎ―２）番目のエレメントル電 圧パルスを印加するという具合に各エレメントを
駆動する時間に所定の遅延時間を与えると超音波
パルスの波面は第３図Ｃのｗと記した面となり振
動子面に垂直な方向に対してθだけ超音波ビーム
が偏向する。ここでｃは超音波の伝播速度であ
る。放射された超音波パルスが生体内の反射体か
ら反射されてきた反射パルスは同じエレメントで
受信できるがその受信信号に送波の場合と全く同
一の遅延時間を与えてから加え合わせることによ
りθ方向に鋭い指向性をもたせることができる。
ここでt_dの値を変えることによつて、超音波ビー
ムを円柱状支持体の中心軸を含む面内で扇形に走
査することができる。

本発明によれば体腔内、例えば直腸や食道、子
宮内に探触子を挿入し生体の組織の断層像をリア
ルタイムで容易に得ることができる。毎秒60〜30
コマの画像をブラウン管上に得ることは容易であ
りメモリ機能をもつたデイスプレイ装置を用いた
り写真に撮つて初めて断層像を得るという不便さ
はなくなる。

また、機械的可動部がない為安全で取扱は容易
であり円柱状支持体の中心軸を含む断面像が得ら
れ支持体を回転させることにより走査面を自由に
選ぶことができ短時間で立体情報を得ることがで
きる。さらに動きをとらえることもできる為、従
来のPPI方式では不可能な診断能力を持つことが
できる。

一方、従来の第２図のようなラジアル方式のも
のと比較してみると、各エレメントを電気的に切
り換える必要がなく、各エレメントに等間隔の時
間差を順次与えれば走査が可能であり回路も簡単
である。又、そのとき各エレメントは全てが作動
しており各エレメントの表面に対して超音波ビー
ムの方向は同一で各エレメントの寄与はほぼ等し
い、したがつて、単純なコントロールによつてサ
イドローブの小さな鋭い指向性の超音波ビームを
放射、受信することができる。

また振動子エレメントは支持体の軸方向にｎ枚
配列されており、この円柱状支持体をある程度細
くしても振動子エレメント数ｎは十分多くとれる
ため超音波ビームを広角度で偏向した場合いも十
分大きな実効アパチヤをとることができ十分な分
解能が得られる利点がある。

本発明の方式では特別な機構部分を必要としな
い為、振動子エレメントの部分はフレキシブルに
することができ、また細くすることができる。第
４図ａはこのような本発明の他の一実施例を図示
したものでやゝ太めの探触子部２０と、振動子エ
レメント２１に接続されたケーブル２２を覆つて
いるフレキシブルチユーブ２３からなる構造を有
する。

第５図は探触子部２４の外側に薄いゴム膜など
の覆い２５をかぶせ、そこに水などの液体２６を
注入しその量を加減できるようにしたものであ
る。この実施例によれば体腔内壁と探触子との間
に気体が入るのを防止でき、音響的カツプリング
を向上できる効果がある。しかも、超音波は偏向
されて送受波されるので、ｎ個の振動子エレメン
トの長さよりも広い視野を提供することができ
る。つまり、体腔内の検査用探触子は生体内の体
腔内へ挿入されるので大きくできない。しかし、
本発明においては振動子エレメントの配列の長さ
が長くなくても、超音波を偏向するので広い視野
が得られる。

上述したものはセクタ走査であるが本発明はリ
ニア走査方式にも適用できる。第３図に示す振動
子エレメントを接続する数個、例えばＭ個組にし
て駆動し、１エレメントずらしてまたＭ個駆動す
るという方式をとればリニア走査が可能でありこ
の場合も支持体の軸を含む面の断層像が得られ支
持体を回転すれば回転軸を含む任意の断面が容易
に得られセクタ走査の場合と同様である。セクタ
走査もリニア走査も上述の例では波面が超音波ビ
ームの進行方向と垂直な平面となるようなコント
ロールの方法を述べたが、所望の点で焦束させる
ようにさらにわずかな遅延時間を与えることも勿
論可能である。また、本発明はセクタ方式とリニ
ア方式とを混合したコンパウンド方式にも適用で
きる。

以上申し延べたように本発明によれば円柱状支
持体の先端部側面をえぐり、この部分に表面が平
坦な超音波吸収体を設け、さらにこの超音波吸収
体の表面に長さ方向が支持体の中心軸と垂直とな
るように振動子エレメントを配置したので、円柱
体の表面に振動子エレメントを場合よりも長い方
向の長い、すなわち、超音波パワーの強い振動子
エレメントを使用できる。

また、このえぐつた部分に振動子エレメントの
長さ方向に超音波ビームを細くするかまぼこ状の
音響レンズを配置できるので、この音響レンズが
えぐる前の支持体の表面よりも大きくとび出して
操作の邪魔になることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のPPI法を用いた装置の概略図、
第２図はカテーテル先端に振動子エレメントを配
列して電子的にラジアル走査を行なう従来例、第
３図ａ，ｂは本発明の実施例の探触子部分の正面
図と側断面図、第３図ｃは本発明によりセクタ走
査を行なわせる方法を説明するための図、第４図
は支持体にフレキシブルチユーブを用いた本発明
一実施例、第５図は他の実施例を示す図である。 １１…探触子、１２…支持体、１３…超音波吸
収体、１４，２１…振動子エレメント、１５…リ
ード線、２０，２４…接触子部、２２…ケーブ
ル、２３…フレキシブルチユーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円柱状の支持体と、この支持体の先端部側面
   をえぐつた部分に埋め込まれ、表面が平坦な超音
   波吸収体と、この超音波吸収体の表面に長さ方向
   がこの支持体の中心軸と垂直方向に設けられ超音
   波を送受波する複数個の振動子エレメントと、こ
   の振動子エレメントに接続され電気的信号を導く
   導線とを具備してなることを特徴とする体腔内検
   査用探触子。