JPH0263441A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

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〕 本発明は超音波探触子及び超音波診断装置、特に超音波
を被検体内に電子走査するだめの振動素子配列に関し新
しい構成とした超音波探触子及び超音波診断装置に関す
る。

［従来の技術］ 超音波を生体などの被検体内に放射し、その反射エコー
を受信して断層像あるいは速度（ドプラ）情報などの被
検体内情報を画像表示する超音波診断装置が周知である
。

第６図には、このような超音波診断装置における探触子
１０の概略構成が示されており、振動素子が複数個形成
された振動子１２の裏側には超音波を吸収するダンパ材
１４が貼着されている。超音波ビームは前記振動子１２
中のそれぞれの振動素子を励振制御することにより形成
され、前記ダンパ材１４は後面への超音波の放射を防止
する。

そして、図には示されていないが、振動子１２の前面に
は音響整合層を設けており、前記振動子１２で形成され
ている超音波ビームを被検体内に効率よく放射できるよ
うになっている。

このような探触子１０により、従来では第７図に示され
るように、セクタ走査あるいはリニア走査の７に子走査
を行っている。すなわち、セクタ走査の場合は、第７図
（ａ）のようなセクタ（扇）状の走査領域となるが、探
触子１０内の所定数の振動素子のそれぞれを遅延制御し
て励振すれば、所定角度方向に超音波が放射されるので
、前記セクタ走査は遅延制御を順次変えて行うことによ
り可能となる。

また、リニア走査の場合は、第７図（ｂ）のような方形
の走査領域となるが、所定数の振動素子を一度に励振す
れば、探触子１０と垂直の方向に超音波か放射されるの
で、前記リニア走査は超音波を順次励振する振動素子位
置をずらしていくことにより可能となる。

［発明か解決しようとする課題］ ところで、前記探触子１０では、電子走査される被検体
内の所定断層面の情報しか得られず、患部等の立体的（
三次元的）な構造を知るためには、探触子１０を各方向
に動かして操作することが必要となる。従って、立体的
な情報を得る操作は煩雑である。

また、立体的な構造となっている被検体内部位について
次数枚の診断画像を得る場合があるが、−枚一枚を別個
に撮影することから、それぞれの画像間の関係を正確に
把握することができず、後に比較しながら画像診断する
際に不便であるという問題もあった。

そこで、本願出願人は前記間ｍ点を解決するために、振
動素子を二次元的に配列する探触子を提案するものであ
るが、この場合には、被検体と当接する探触子の面積が
広くなるので、探触子の放射面と被検体との密着が悪く
なるという問題がある。超音波を被検体内に放射する場
合には、被検体との密着性を良好に保つ必要があり、密
着が不十分であれば超音波が被検体内に効率よく放射さ
れず、画質が悪化することになる。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、立体的な情報を容易
に得ることができ、かつ被検体表面に対する密着性のよ
い超音波探触子を提供することにある。

また、前記の超音波探触子を用いて立体的な情報を簡単
かつ迅速に得ることのできる超音波診断装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明に係る超音波探触子
は、被検体に当接される探触子面を所定曲率の球面で形
成し、この球面に沿って複数の振動素子を二次元的に配
列したことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波診断装置は、被検体に当接さ
れる探触子面を所定曲率の球面で形成し、この球面に沿
って複数の振動素子を二次元的に配列した超音波探触子
を有し、この超音波探触子内において直線状に配列され
た振動素子を所定個選択し、この振動素子群で被検体内
所定面を電子走査するとともに、前記振動素子群と平行
となる振動素子群を順次選択して電子走査することによ
り振動素子配列方向と直角の方向に移動走査することを
特徴とする。

Ｃ作用コ 以−Ｌの構成によれば、超音波探触子はその放射面が球
面に形成され、この二次元球面上に振動素子が配列され
る。この場合、放射面での個々の振動素子の形状は、六
角形、四角形あるいは円形なととして配列することにな
る。

従って、前記探触子中の振動素子群を任意に選択するこ
とにより、所望の面の断層像等の被検体内情報を得るこ
とか可能となる。

また、前記超音波探触子を用いた超音波診断装置によれ
ば、二次元曲面上に並べられた振動素子の内から直線上
に配列されている振動素子が選択され、この振動素子群
によりコンベックス走査（あるいはセクタ走査）か行わ
れ、−枚の例えば断層１象がｊ′４られることになる。

次には、前記振動素子群を平行に移動するように別の振
動素子群（振動素子数は同一でも異なっていてもよい）
を選択し、この振動素子群によるフンペックス走査が行
われ、この平行移動の走査は順次指定された回数たけ行
われる。従って、平行移動した日数分の断層像が得られ
ることになり、これによって立体的な診断が可能となる
。

更に、−枚・の断層像（あるいは他の被検体情報）を得
るための振動素子群は、直交する関係、あるいは斜めに
ずれる関係など所定の関係によって決められた振動素子
群を選択することにより、複数部位の所望の断層像など
の情報を得ることができる。このように、複数の情報は
それぞれが所定の関係をちって得られることになるから
、患部組織の立体的な観察が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、超音波探触子に係る本発明の第１実施例の
構成か示されており、図（ａ）には探触子の要部断面、
図（ｂ）には底面に位置する振動素子放射面が示されて
いる。

本発明において特徴的なことは、被検体内の立体的な情
報を容易に得るようにしたことであり、このために、本
発明では振動素子を二次元的に配列するとともに、振動
素子群で形成される放射面を球面とする。

すなわち、第１図の探触子１６では、図（ｂ）に示され
るように、圧電素子である振動素子１８を六角形にカッ
ティングするか貼り付け、これを配列する。そうすると
、振動素子１８は、図の横力向１１斜め方向■、■にお
いて直線状に並ぶことになる。

また、この振動素子１８は、第２図（ａ）に示されるよ
うに、円形に並べるようにすることができ、この円形の
振動素子１８−Ｂの場合は所望の方向で直線上に並ぶよ
うに配置することかでき、配列の自由度が高いという利
点がある。

更に、第２図（ｂ）に示されるように、正方形にカッテ
ィングしてマトリクス状に並べるようにすることもでき
、振動素子１８−Ｃは、横方向■″、縦方向■″、斜め
方向ｌｌｌ−，ＩＶ−において直線状に並ぶことになる
。この場合には、振動素子１８−Ｃの形成が容易であり
、製造が簡単となる利点がある。

以−Ｌのような各種の形状により形成された振動素子１
８により構成される振動素子部には、第１図に示される
ように、その後面に従来と同様に、超音波を吸収するダ
ンパ材２０が貼着される。従って、超音波は探触子１６
の前面にのみ放射され、後面には放射されないことにな
る。また、振動素子１８の前面側には整合層を兼ねて表
面コーテイング膜２２が施されており、これにより超音
波を被検体内に体表からの反射を少なくして良好に放射
することができるとともに、被検体表面との接触性を良
好に保つことが可能となる。なお、この探触子１６はケ
ーブル２４にて本体と接続されている。

本発明では、前述のように、探触子１６の放射面を球面
としているので、探触子放射面と被検体表面との密着性
が良好に維持されるという利点があり、これにより超音
波は体表面で反射することなく被検体内に入射すること
ができる。

そして、このような球面状の探触子１６によれば、例え
ば第３図（ａ）に示されるように、ある方向の断層面を
順次電子走査し、第３図（ｂ）に示されるように、所望
の断層面を選択して電子走査し、また第３図（Ｃ）に示
されるように、球面の中心から放射状に振動子１８を選
択し、断層面を回転させるように電子走査することがで
きる。

本発明の探触子１６は、その放射面が球面状になってい
るので、通常のリニア走査と同一の走査を行うことによ
り先端が広がるコンベックス走査領域を得ることができ
、少ない振動素子１８にて広い領域の画像を形成するこ
とができる。

また、セクタ走査をすることもでき、診断口゛的に応じ
てこれらの走査方式を選択することにより、探触子の適
用範囲を拡張することか可能である。

実際の画像診断においては、立体的な被検体内の情報を
容易に観察できるようにするために、複数の画面が所定
の関係をもって形成されていることが必要である。従っ
て、本発明に係る超音波診断装置は立体的な診断を可能
とするために、複数の画面について関連性をもった電子
走査をすることを特徴とする特 次に、本発明の超音波診断装置の第２実施例を説明する
。

第４図には、第２実施例のシステム回路の概略が示され
ており、探触子１６には励振信号発生回路２６、送信振
動素子選択回路２７、送受切換器２８が接続され、この
励振信号発生回路２６、送信振動素子選択回路２７は走
査制御回路２９により制御されており、前記励振信号発
生回路２６では所定周波数の超音波励振信号が所定の周
期で出力される。

そして、送信振動素子選択回路２７では、前記走査制御
回路２９に基づいて本発明で特徴となる二次元球面上に
並べられた振動素子１８を選択するための制御を行って
いる。本発明では、第５図（ａ）に示されるように、探
触ＴＦ１６にて超音波を送受波できる範囲が円錐柱１０
０で示されるとすると、例えば５Ｉ、Ｓ２．Ｓ３で示さ
れる数ｌｌｌ１１間隔の平行線のそれぞれに沿って電子
走査することかできる。

このためには、探触子１６内において前記平行線Ｓｔ　
、Ｓ２　、Ｓ３に対応して直線状に配列された振動素子
１８を所定個選択し、この振動素子群で被検体内を前記
線ｓ、、ｓ２．ｓ３に沿って電子走査することになる。

また、断層像を形成するために、探触子１６には受信回
路３０が接続されており、この受信回路３０には前記送
信振動素子選択回路２７から超音波を送信した振動素子
１８の情報が供給されており、超音波の受信も送信した
ものと同一の振動素子１８にて行われる。この受信回路
３０には画像記憶処理回路３２が接続され、画像記憶処
理回路３２にはＣＲＴ表示器３４が接続されており、前
記受信回路３０で得られた受信信号は所定の処理がなさ
れた後に、断層像などとしてＣＲＴ表示器３４に表示さ
れることになる。

第２実施例は以」−の構成からなり、以下にその作用を
説明する。

ます、探触子１６を被検体の例えば腹部表面に当接して
その位置決めを行うが、本発明では複数断層像を関連付
けて形成するので、−旦位置決めを行えば従来のように
何回も行う必要がない。

そうして、製置本体に設けられている操作部により、断
層像を得るための条件、例えば断層面の位置、複数断層
面の間隔やその枚数を設定する。

前記第５図（ａ）のように、平行線ＳＬ、Ｓ２゜ｓ３て
円錐柱頭域１００を切った面に超音波を送受波した場合
には、第５図（ｂ）に示されるように、数ｍ＋ｎ　（あ
るいは数ｃｍ）間隔て診断部位を輪切りにした場合の断
層面の断層像Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３か得られることになる。

また、第５図（ａ）に示されるように、断層面の指定を
十字に交わる線ｓ１と線ｐで切った２面を形成すること
もでき、この場合には、第５図（Ｃ）に示されるように
、十字に交わる関係の断層面の断層像ｓ２．ｐが得られ
ることになる。

このようにして得られた断層画像は、所定の関係をもっ
て形成されるので、図示されるように患部の大きさや形
が把握できることになり、診断部位の立体的な診断が可
能となる。実施例では、前記断層面の位置に関する情報
は、ＣＲＴ表示器３４に表示するとともに、撮影した写
真に記録するようにしており、これによって後に断層像
間の位置関係を容易に知ることができる。

更に、このような超音波診断装置によれば、超音波放射
方向の面だけでなく、探触子１６の全領域の走査で得ら
れる情報に所定の処理を施すことにより、超音波放射方
向と垂直方向の而（同−深さの面）の断層像を得ること
も可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波探触子によれば、
探触子における放射面を二次元球面とし、かつこの二次
元球面上に振動素子を配列するようにしたので、診断部
位の立体的な情報を容易に得ることができ、同時にこの
際の探触子と被検体表面との密着性を維持して、超音波
の送受波作用を良好に行うことができる。

また、本発明の超音波診断装置によれば、複数枚の断層
像（あるいは断層面）が所定の関係の基に形成されるの
で、それぞれの断層像の関連を容易に把握して立体情報
の収集が行ないやすくなるという利点がある。従って、
患部の大きさや形状が立体的に診断されることになり、
画像診断に貢献できる有益な情報を提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波探触子に関する本発明の第１実施例の概
略を示す構成図、 第２図は第１実施例の超音波探触子において振動素子の
形状及び配列に関する他の例を示す図、第３図は超音波
探触子により得られる断層面の例を示す説明図、 第４図は超音波診断装置に関する本発明の第２実施例を
示す回路ブロック図、 第５図は第２実施例にて得られる断層面及び断層像を示
す説明図、 第６図は従来の探触子の概略構成を示す説明図、第７図
は従来の探触子による電子走査を示す説明図である。 １０　・・・　探触子 １２　・・　振動子 １４．２０　・・・　ダンパ材 （Ｑ） （ｂ） 才Ｉ連を夛゛］１μΣ隼寸図 第１図 本発明の探触子 振動素子 表面コーテイング膜 励振信号発生回路 送信振動素子選択回路 走査制御回路 受信回路 画像記憶処理回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に当接される探触子面を所定曲率の球面で
   形成し、この球面に沿って複数の振動素子を二次元的に
   配列した超音波探触子。
2. （２）被検体に当接される探触子面を所定曲率の球面で
   形成し、この球面に沿って複数の振動素子を二次元的に
   配列した超音波探触子を有し、この超音波探触子内にお
   いて直線状に配列された振動素子を所定個選択し、この
   振動素子群で被検体内所定断層面を電子走査するととも
   に、前記振動素子群と平行となる振動素子群を順次選択
   して電子走査することにより振動素子配列方向と直角の
   方向に移動走査することを特徴とする超音波診断装置。