JPH07327998A - 超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波探触子において、超音波ビームの扇形
走査断面をその中心軸の周りに回転すると共にその相対
回転角を検出可能として三次元空間の画像情報を収集可
能とする。 【構成】 超音波探触子のケース４′を内筒１０と外筒
９の二重構造に形成すると共に、その内筒１０は外筒９
内部にて同軸上で自在に回転可能に結合し、かつトラン
スジューサ３を内筒１０の内部に一体的に固定し、さら
に上記内筒１０の回転軸１１には外筒９に対する内筒１
０の相対回転角を検出するエンコーダ１３を設け、この
エンコーダ１３で検出した回転角信号をケーブル５を介
して送出するようにしたものである。これにより、超音
波ビームの扇形走査断面をその中心軸の周りに回転する
と共にその相対回転角を検出可能として、三次元空間の
画像情報を収集することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置におい
て被検体内の診断部位について断層像を計測するために
体内に超音波ビームを扇形に走査して送受信する超音波
探触子に関し、特に超音波ビームの扇形走査断面をその
中心軸の周りに回転すると共にその相対回転角を検出可
能として三次元空間の画像情報を収集することができる
超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の超音波探触子、例えばメ
カニカルセクタ走査型の超音波探触子は、図４に示すよ
うに、電気信号と超音波信号との間で相互に変換する振
動子１を有しこの振動子１からの超音波ビーム２を扇形
に走査するトランスジューサ３と、このトランスジュー
サ３を内部に包み込んで保護するケース４と、上記トラ
ンスジューサ３に接続され該トランスジューサ３へ入出
力する電気信号を伝送するケーブル５とから成ってい
た。ここで、上記振動子１は、例えば１枚の円板状に形
成され、その前方数cm〜十数cmの位置に焦点がくるよう
に凹面に形成されている。そして、トランスジューサ３
としては、マグネットコイル６とこのマグネットコイル
６により駆動されるアーム７とを有しており、上記振動
子１に連結されたアーム７をマグネットコイル６で押し
引きすることにより、該振動子１を振子状に揺動させて
超音波ビーム２を扇形に走査するようになっていた。な
お、ケーブル５は、図示外の超音波診断装置内に設けら
れた超音波送受信回路に接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波探触子においては、トランスジューサ３で振
動子１を振子状に揺動させて超音波ビーム２を扇形に走
査するようになっていたので、これにより収集され映像
化される断層像は、被検体内の一断面で上記振動子１を
頂点とする扇形状に切り出した平面的な画像となるもの
であった。従って、上記１枚の平面的な画像に垂直な方
向の情報を立体的に得ようとする場合は、図４に示す超
音波探触子の全体を被検体表面への接触点を中心として
傾け、図５に示すようにある幅ｗで扇形走査断面８を振
るか、あるいは上記接触点を中心として回転させる必要
があった。

【０００４】上記のように超音波探触子を傾けたり、回
転した場合は、映像化する走査断面もそれに応じて変化
し、通常の二次元画像の処理ではその変化前の画像は消
滅してしまうものであった。また、変化させる前の位置
に走査断面を戻そうとしても、その変化量が不明のため
正確に元の位置に戻せないことがあった。さらに、上記
の超音波探触子で三次元画像情報を得ようとしても、例
えば図５に示す扇形走査断面８を異なる断面に移行させ
る毎に、直前に観測した断面との相対位置関係を明らか
にして画像情報を取り込まないと、収集した画像情報を
利用することができず、所望の三次元画像を再構成する
ことができないものであった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、超音波ビームの扇形走査断面をその中心軸の周り
に回転すると共にその相対回転角を検出可能として三次
元空間の画像情報を収集することができる超音波探触子
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波探触子は、電気信号と超音波信
号との間で相互に変換する振動子を有しこの振動子から
の超音波ビームを扇形に走査するトランスジューサと、
このトランスジューサを内部に包み込んで保護するケー
スと、上記トランスジューサに接続され該トランスジュ
ーサへ入出力する電気信号を伝送するケーブルとから成
る超音波探触子において、上記ケースを内筒と外筒の二
重構造に形成すると共に、その内筒は外筒内部にて同軸
上で自在に回転可能に結合し、かつ上記トランスジュー
サを内筒の内部に一体的に固定し、さらに上記内筒の回
転軸には外筒に対する内筒の相対回転角を検出する角度
検出手段を設け、この角度検出手段で検出した回転角信
号を上記ケーブルを介して送出するようにしたものであ
る。

【０００７】また、上記トランスジューサの一例は、円
板状の単板振動子を有するメカニカルセクタ走査型のも
のである。

【０００８】さらに、上記トランスジューサの他の例
は、短冊形の小振動子を多数配列したフェーズドアレイ
セクタ電子走査型又はコンベックス電子走査型のもので
ある。

【０００９】

【作用】このように構成された超音波探触子は、同軸上
で回転自在に結合された内筒と外筒の二重構造に形成さ
れたケースの外筒部分を保持しつつ、内部にトランスジ
ューサが一体的に固定された内筒を回転させ、この内筒
の回転軸に設けられた角度検出手段で上記外筒に対する
内筒の相対回転角を検出し、この検出した回転角信号を
ケーブルを介して送出するように動作する。これによ
り、超音波ビームの扇形走査断面をその中心軸の周りに
回転すると共にその相対回転角を検出可能として、三次
元空間の画像情報を収集することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波探触子の実
施例を示す外観斜視図である。この超音波探触子は、超
音波診断装置において被検体内の診断部位について断層
像を計測するために体内へ超音波ビームを扇形に走査し
て送受信するもので、図１に示すように、トランスジュ
ーサ３と、ケース４′と、ケーブル５とから成る。

【００１１】上記トランスジューサ３は、被検体内へ超
音波ビーム２を送受信する本体となるもので、その内部
には電気信号と超音波信号との間で相互に変換する振動
子を有し、この振動子からの超音波ビーム２を扇形（符
号８参照）に走査するようになっている。このトランス
ジューサ３は、図示省略したがその内部に、圧電セラミ
ック（ＰＺＴ）等の圧電材料から成る振動子と、この振
動子の背面側への音響放射を抑制するバッキング材と、
生体内の適当な深度に超音波ビームを集束させる音響レ
ンズと、上記振動子及び音響レンズ間の所要周波数帯域
にわたる超音波伝達効率を最大とするための音響整合層
とを有している。なお、上記トランスジューサ３は、例
えば円板状の単板振動子を有するメカニカルセクタ走査
型のものであり、従来例の図４に示すと同様に、１枚の
円板状に形成された振動子１と、マグネットコイル６
と、アーム７とを有しており、上記振動子１を振子状に
揺動させることにより扇形走査断面８を形成し、その扇
形走査断面８内の音響的不連続点の強度分布状況を検出
するようになっている。

【００１２】上記トランスジューサ３は、ケース４′の
内部に包み込まれている。このケース４′は、トランス
ジューサ３を内部に包み込んで保護すると共に、操作者
がこの部分を保持して操作するもので、例えば円筒状に
形成されている。

【００１３】上記ケース４′の頂部には、ケーブル５が
接続されている。このケーブル５は、上記トランスジュ
ーサ３へ入出力する電気信号を伝送するもので、図示外
の超音波診断装置内に設けられた超音波送受信回路とト
ランスジューサ３との間を接続するようになっている。

【００１４】ここで、本発明においては、上記ケース
４′は、内筒と外筒の二重構造に形成されると共に、そ
の内筒は外筒内部にて同軸上で自在に回転可能に結合さ
れている。すなわち、図２に示すように、外筒９は、上
端部が閉塞すると共に下端部が開口した円筒状に形成さ
れ、この外筒９の内部に所定の間隙をあけて円筒状の内
筒１０が嵌合されている。そして、内筒１０の上端部に
は中心位置に回転軸１１が突出しており、この回転軸１
１を外筒９の上部の中心軸に形成された孔に嵌合し、上
記回転軸１１の根本部及び外筒９の内周面と内筒１０の
外周面との間隙にそれぞれベアリング１２，１２，…を
介在させて、同軸上で回転自在に結合している。なお、
前記トランスジューサ３は、上記内筒１０の下端部にて
その内部に一体的に固定されている。

【００１５】また、上記内筒１０の回転軸１１には、エ
ンコーダ１３が取り付けられている。このエンコーダ１
３は、前記外筒９に対する内筒１０の相対回転角を検出
する角度検出手段となるもので、上記外筒９の上端部に
てやや小径に形成された頂部１４に適宜の間隙をあけて
キャップ状に被せて取り付けられており、上記頂部１４
との間で磁気的又は光学的な手段により回転角を検出す
るようになっている。なお、上記エンコーダ１３の中心
部には、ケーブル５を通す孔があいており、この孔に上
記内筒１０の回転軸１１内に挿通されたケーブル５を通
して外部へ引き出すようになっている。そして、上記エ
ンコーダ１３で検出した内筒１０の相対回転角の角度信
号は、上記ケーブル５を介して図示外の超音波診断装置
へ送出されるようになっている。

【００１６】次に、このように構成された超音波探触子
の使用及び動作について説明する。まず、操作者は一方
の手でケース４′の外筒９を保持し、超音波探触子を被
検体の対象部位の近くへ持ってきて、トランスジューサ
３を体表面の一点に押し当て固定する。この状態で図示
外の超音波診断装置の駆動により上記トランスジューサ
３内の振動子を動作させ、被検体内へ超音波ビームを扇
形に走査して送受信し、図１に斜線を付して示すように
扇形走査断面８を得る。次に、他方の手でエンコーダ１
３の外周面を保持し、図１に矢印Ａで示すように回転す
ることにより、図２に示す回転軸１１及び内筒１０を介
してトランスジューサ３を同方向へ回転させる。する
と、上記トランスジューサ３により形成されている扇形
走査断面８も図１に矢印Ｂで示すように回転し、円錐形
状の走査立体１５が形成される。このとき、ケース４′
の外筒９は操作者の一方の手で保持されて一定の位置に
固定されており、この外筒９に対する内筒１０の相対回
転角は上記エンコーダ１３により刻々と検出され、この
検出された回転角信号はケーブル５を介して図示外の超
音波診断装置へ送出される。この結果、本発明の超音波
探触子によれば、走査図形として立体的な円錐形状のも
の（図１の符号１５参照）が得られ、順次変化する扇形
走査断面８の相対位置関係を認識しつつ三次元空間の画
像情報を収集することができる。

【００１７】なお、図３（ａ）は、トランスジューサ３
として円板状の単板振動子を有するメカニカルセクタ走
査型のものを用いた場合の底面図を示しているが、図３
（ｂ）は、トランスジューサ３として短冊形の小振動子
を多数一列状に並べたフェーズドアレイセクタ電子走査
型又はコンベックス電子走査型のものを用いた場合の底
面図を示している。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
同軸上で回転自在に結合された内筒と外筒の二重構造に
形成されたケースの外筒部分を保持しつつ、内部にトラ
ンスジューサが一体的に固定された内筒を回転させ、こ
の内筒の回転軸に設けられた角度検出手段で上記外筒に
対する内筒の相対回転角を検出し、この検出した回転角
信号をケーブルを介して送出することができる。これに
より、超音波ビームの扇形走査断面をその中心軸の周り
に回転すると共にその相対回転角を検出可能として、三
次元空間の画像情報を収集することができる。従って、
このようにして収集した画像情報を利用することによ
り、超音波診断装置で被検体の所望の三次元画像を再構
成することができ、診断部位の立体的形状が把握し易く
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探触子の実施例を示す外観
斜視図である。

【図２】上記超音波探触子のケースの二重構造を示す中
央縦断面図である。

【図３】上記超音波探触子の二つの形態を示す底面図で
ある。

【図４】従来の超音波探触子を示す中央縦断面図であ
る。

【図５】従来の超音波探触子により立体的な画像情報を
得ようとするときの走査断面の状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…振動子 ２…超音波ビーム ３…トランスジューサ ４′…ケース ５…ケーブル ８…扇形走査断面 ９…外筒 １０…内筒 １１…回転軸 １２…ベアリング １３…エンコーダ １５…走査立体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号と超音波信号との間で相互に変
   換する振動子を有しこの振動子からの超音波ビームを扇
   形に走査するトランスジューサと、このトランスジュー
   サを内部に包み込んで保護するケースと、上記トランス
   ジューサに接続され該トランスジューサへ入出力する電
   気信号を伝送するケーブルとから成る超音波探触子にお
   いて、上記ケースを内筒と外筒の二重構造に形成すると
   共に、その内筒は外筒内部にて同軸上で自在に回転可能
   に結合し、かつ上記トランスジューサを内筒の内部に一
   体的に固定し、さらに上記内筒の回転軸には外筒に対す
   る内筒の相対回転角を検出する角度検出手段を設け、こ
   の角度検出手段で検出した回転角信号を上記ケーブルを
   介して送出するようにしたことを特徴とする超音波探触
   子。
2. 【請求項２】 上記トランスジューサは、円板状の単板
   振動子を有するメカニカルセクタ走査型のものである請
   求項１記載の超音波探触子。
3. 【請求項３】 上記トランスジューサは、短冊形の小振
   動子を多数配列したフェーズドアレイセクタ電子走査型
   又はコンベックス電子走査型のものである請求項１記載
   の超音波探触子。