JPH074040B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPH074040B2 JPH074040B2 JP60223608A JP22360885A JPH074040B2 JP H074040 B2 JPH074040 B2 JP H074040B2 JP 60223608 A JP60223608 A JP 60223608A JP 22360885 A JP22360885 A JP 22360885A JP H074040 B2 JPH074040 B2 JP H074040B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- image
- curvature
- ultrasonic
- present
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Clinical applications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波診断装置をはじめとする超音波撮像装
置の基本コンポーネントである超音波センサ部に関す
る。
置の基本コンポーネントである超音波センサ部に関す
る。
超音波診断装置用探触子として、曲率半径が12mm以下の
円弧配列振動子型探触子は、その肋間における操作性の
良さから心部診断に大へん有用であり、また、その視野
の広さは腹部診断にさえ有効である。
円弧配列振動子型探触子は、その肋間における操作性の
良さから心部診断に大へん有用であり、また、その視野
の広さは腹部診断にさえ有効である。
このような比較的小さな曲率半径をもつ円弧配列振動子
型探触子としては、従来、ウルトラソニツクス（Ulttra
sonics）、1972年３月号，第72〜76頁に記載の例が知ら
れている。しかし、この例では、振動子素子の配列ピツ
チが比較的大きいため、現在の医療診断において実際に
要求される高い画像分解能・画像SN比を、その形式の探
触子を用いて実現することは甚だ困難である。
型探触子としては、従来、ウルトラソニツクス（Ulttra
sonics）、1972年３月号，第72〜76頁に記載の例が知ら
れている。しかし、この例では、振動子素子の配列ピツ
チが比較的大きいため、現在の医療診断において実際に
要求される高い画像分解能・画像SN比を、その形式の探
触子を用いて実現することは甚だ困難である。
従来例のこのような難点を鑑み、本発明においては、曲
率半径の比較的小さい円弧配列振動子型探触子のもつ操
作性が良いという特徴を生かしつつ、現在および将来の
医療診断において要求される高いレベルの画像分解能お
よび画像SN比を有する超音波探触子を提供することを目
的とする。
率半径の比較的小さい円弧配列振動子型探触子のもつ操
作性が良いという特徴を生かしつつ、現在および将来の
医療診断において要求される高いレベルの画像分解能お
よび画像SN比を有する超音波探触子を提供することを目
的とする。
〔発明の概要〕 かかる目的を実現すべく、本発明では、前記の複数の振
動子素子を円弧状に配列した曲率半径12mm以下の超音波
探触子において、素子の配列ピツチを小さく設定するこ
とを提案する。以下、目的を実現するにはどのような素
子ピツチが必要であるかにつき説明する。
動子素子を円弧状に配列した曲率半径12mm以下の超音波
探触子において、素子の配列ピツチを小さく設定するこ
とを提案する。以下、目的を実現するにはどのような素
子ピツチが必要であるかにつき説明する。
まず、要求される画像分解能を実現するに必要な探触子
の撮像口径Ｄの大きさを計算する。送受信方位分解能
（−6dB幅）Δと撮像距離Y,超音波波長λ、及びＤとの
関係は次式により与えられる。
の撮像口径Ｄの大きさを計算する。送受信方位分解能
（−6dB幅）Δと撮像距離Y,超音波波長λ、及びＤとの
関係は次式により与えられる。
心部診断において多用されるＹ＝70mm付近の深さの画像
に対し要求される方位分解能を例にとると、Δ2mmの
程度であり、必要な送受信口径Ｄの大きさは次式により
与えられる。
に対し要求される方位分解能を例にとると、Δ2mmの
程度であり、必要な送受信口径Ｄの大きさは次式により
与えられる。
Ｄ30λ ………（２） 次に、要求される画像SN比を実現するに必要な探触子の
素子配列ピツチＰの大きさを計算する。電子走査型撮像
装置において画像SN比を劣化させる最大要因であるグレ
イテイング・ローブの強度を大きくしないためには、サ
ンプリング定理より、次のように素子配列ピツチＰを決
めればよいことがわかる。すなわち、焦点Ｆを発した音
波が第１図に示すように、配列型探触子１に受信される
とき、その位相差が隣接素子間で半波長λ/2以下となる
ようにする。隣接素子間の信号の位相差は、通常、撮像
口径の端Ａにおいて最大となるので、上の条件は、次の
条件と等価である。すなわち、点Ａにおいて探触子面に
立てた垂線と直線AFとのなす角を、第１図のように、θ
とおくと次式が条件式である。
素子配列ピツチＰの大きさを計算する。電子走査型撮像
装置において画像SN比を劣化させる最大要因であるグレ
イテイング・ローブの強度を大きくしないためには、サ
ンプリング定理より、次のように素子配列ピツチＰを決
めればよいことがわかる。すなわち、焦点Ｆを発した音
波が第１図に示すように、配列型探触子１に受信される
とき、その位相差が隣接素子間で半波長λ/2以下となる
ようにする。隣接素子間の信号の位相差は、通常、撮像
口径の端Ａにおいて最大となるので、上の条件は、次の
条件と等価である。すなわち、点Ａにおいて探触子面に
立てた垂線と直線AFとのなす角を、第１図のように、θ
とおくと次式が条件式である。
Psinθ≦λ/2 ………（３） 探触子の曲率半径Ｒが、焦点距離Ｙに比べ充分に小さい
とき、θは、撮像口径の中心角Θの半分にほぼ等しい。
とき、θは、撮像口径の中心角Θの半分にほぼ等しい。
θΘ/2 ………（４） また、Θが極端に大きくないとき、撮像口径Ｄを次のよ
うに近似することができる。すなわち、 ＤＲΘ ………（５） また、 sinθθ ………（６） 従つて、（４），（５），（６）式より、 （２）式および（３）式が同時に成立するためには、
（７）式を代入して、 Ｄ30λ≧60Psinθ ＝30PD/R ………（８） 故に、 ＰR/30 ………（９） すなわち、曲率半径の比較的小さな円弧配列型振動によ
り、要求される画像分解能と画像SN比を同時に実現する
ためには、素子ピツチＰを曲率半径Ｒの30分の１以下と
することが必要である。
うに近似することができる。すなわち、 ＤＲΘ ………（５） また、 sinθθ ………（６） 従つて、（４），（５），（６）式より、 （２）式および（３）式が同時に成立するためには、
（７）式を代入して、 Ｄ30λ≧60Psinθ ＝30PD/R ………（８） 故に、 ＰR/30 ………（９） すなわち、曲率半径の比較的小さな円弧配列型振動によ
り、要求される画像分解能と画像SN比を同時に実現する
ためには、素子ピツチＰを曲率半径Ｒの30分の１以下と
することが必要である。
以下、実施例を参照して、本発明をさらに説明する。
本発明による円弧配列型超音波探触子を用いて、第２図
に示したブロツク図の構成をもつ超音波撮像装置により
得られた点応答関数の一例を第３図に示す。この例の超
音波探触子は、電気・音響変換材料として圧電セラミク
スを用いており、中心周波数は5.0MHz、探触子曲率半径
Ｒは10mmである。また、点応答関数は、探触子から70mm
の距離に置いた点反射体の反射像を、送受信ビームを方
位方向に走査することにより撮像し、その像強度をプロ
ツトしたものであり、高く幅の狭い山が点反射体の真の
位置にある主ローブ，幅の広い山がグレイテイング・ロ
ーブである。第３図からわかるように、この例では、本
発明を実施することより、素子ピツチＰを0.3mm（＜0.3
3mm＝R/30）と設定したので、実用上必要な方位分解能
Δ＝2.0mm（主ローブの−6dB幅）と、実用上必要な音響
SN比40dB（主ローブとグレイテイング・ローブの強度
比）とを同時に実現することに成功している。なお、こ
のときの送受信口径Ｄは10mmである。
に示したブロツク図の構成をもつ超音波撮像装置により
得られた点応答関数の一例を第３図に示す。この例の超
音波探触子は、電気・音響変換材料として圧電セラミク
スを用いており、中心周波数は5.0MHz、探触子曲率半径
Ｒは10mmである。また、点応答関数は、探触子から70mm
の距離に置いた点反射体の反射像を、送受信ビームを方
位方向に走査することにより撮像し、その像強度をプロ
ツトしたものであり、高く幅の狭い山が点反射体の真の
位置にある主ローブ，幅の広い山がグレイテイング・ロ
ーブである。第３図からわかるように、この例では、本
発明を実施することより、素子ピツチＰを0.3mm（＜0.3
3mm＝R/30）と設定したので、実用上必要な方位分解能
Δ＝2.0mm（主ローブの−6dB幅）と、実用上必要な音響
SN比40dB（主ローブとグレイテイング・ローブの強度
比）とを同時に実現することに成功している。なお、こ
のときの送受信口径Ｄは10mmである。
比較のため、本発明を実施せず、素子ピツチＰを0.5mm
（＞0.33mm＝R/30）と設定した場合に得られる点応答関
数の例を第４図・第５図に示した。この場合、実用上必
要な音響SN比40dBを実現しようとすれば、送受信口径Ｄ
を3.6mmに制限せざるを得ず、その結果、点応答関数は
第４図のようになり、方位分解能Δは5mm以上となつて
しまう。一方、実用上必要な方位分解能Δ＝2mmを実現
しようとすれば、点応答関数は第５図のようになり、音
響SN比は20dB程度となつてしまう。すなわち、本発明を
実施せずに実用上必要な方位分解能と音響SN比を両者同
時に達成することは不可能である。
（＞0.33mm＝R/30）と設定した場合に得られる点応答関
数の例を第４図・第５図に示した。この場合、実用上必
要な音響SN比40dBを実現しようとすれば、送受信口径Ｄ
を3.6mmに制限せざるを得ず、その結果、点応答関数は
第４図のようになり、方位分解能Δは5mm以上となつて
しまう。一方、実用上必要な方位分解能Δ＝2mmを実現
しようとすれば、点応答関数は第５図のようになり、音
響SN比は20dB程度となつてしまう。すなわち、本発明を
実施せずに実用上必要な方位分解能と音響SN比を両者同
時に達成することは不可能である。
以上説明した様に、本発明によれば、曲率半径の比較的
小さい円弧配列振動子型探触子により、高い操作性と同
時に、半値幅2mm以下の高い画像分解能と40dB以上の高
い画像SN比を両立して実現することができ、本発明の産
業・医療の分野における効果はきわめて大きい。
小さい円弧配列振動子型探触子により、高い操作性と同
時に、半値幅2mm以下の高い画像分解能と40dB以上の高
い画像SN比を両立して実現することができ、本発明の産
業・医療の分野における効果はきわめて大きい。
第１図は、円弧配列振動子型超音波探触子と焦点の幾何
学的配置に関する説明図、第２図は、本発明の実施例を
探触子として用いる超音波撮像装置のブロツク図、第３
図は、第２図の撮像装置を用い、本発明を実施して得ら
れる点応答関数の対数表示図、第４図，第５図は、本発
明を実施しなかつたときの点応答関数の対数表示図であ
る。 １……円弧配列振動子型超音波探触子、２……ビーム走
査制御回路、３……信号線選択回路、４……送受信回
路、５……画像表示回路。
学的配置に関する説明図、第２図は、本発明の実施例を
探触子として用いる超音波撮像装置のブロツク図、第３
図は、第２図の撮像装置を用い、本発明を実施して得ら
れる点応答関数の対数表示図、第４図，第５図は、本発
明を実施しなかつたときの点応答関数の対数表示図であ
る。 １……円弧配列振動子型超音波探触子、２……ビーム走
査制御回路、３……信号線選択回路、４……送受信回
路、５……画像表示回路。
フロントページの続き (72)発明者 片倉 景義 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小川 俊雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 近藤 真一 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】複数個の振動子を円弧状に配列した超音波
振動子において、12mm以下の曲率半径をもち、かつ、素
子の配列ピツチが曲率半径の1/30以下であることを特徴
とする超音波探触子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223608A JPH074040B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 超音波探触子 |
| US06/916,791 US4759372A (en) | 1985-10-09 | 1986-10-08 | Convex array ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60223608A JPH074040B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6284699A JPS6284699A (ja) | 1987-04-18 |
| JPH074040B2 true JPH074040B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=16800856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60223608A Expired - Lifetime JPH074040B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 超音波探触子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4759372A (ja) |
| JP (1) | JPH074040B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2628539B1 (fr) * | 1988-03-11 | 1991-12-20 | Cgr Ultrasonic | Sonde, dispositif d'imagerie utilisant une telle sonde et procede mettant en oeuvre un tel dispositif |
| JP2759808B2 (ja) * | 1988-10-05 | 1998-05-28 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| JPH0790026B2 (ja) * | 1989-08-25 | 1995-10-04 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| JP2789234B2 (ja) * | 1989-10-02 | 1998-08-20 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| GB2258364A (en) * | 1991-07-30 | 1993-02-03 | Intravascular Res Ltd | Ultrasonic tranducer |
| KR100271469B1 (ko) * | 1997-02-25 | 2001-01-15 | 이민화 | 초음파스캔시스템의 디지탈스캔컨버터 |
| US6409666B1 (en) * | 1999-04-15 | 2002-06-25 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Tip end of ultrasonic endoscope |
| KR100490565B1 (ko) * | 2002-07-23 | 2005-05-19 | 주식회사 메디슨 | 아날로그 멀티플렉서를 이용한 디지털 수신 집속 장치 |
| US8157739B2 (en) * | 2003-09-02 | 2012-04-17 | Surf Technology As | Ultrasound imaging with synthetic receive aperture and wide aperture, focused transmit beam |
| US20060184070A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-08-17 | Hansmann Douglas R | External ultrasonic therapy |
| KR100714682B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2007-05-04 | 삼성전자주식회사 | 파일 시스템 경로 처리 장치 및 방법 |
| US20060173387A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-08-03 | Douglas Hansmann | Externally enhanced ultrasonic therapy |
| CN113939233B (zh) * | 2019-06-12 | 2026-01-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于超声探头的具有复合形状的声学窗 |
| US12109591B2 (en) | 2019-09-09 | 2024-10-08 | GE Precision Healthcare LLC | Ultrasound transducer array architecture and method of manufacture |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938502A (en) * | 1972-02-22 | 1976-02-17 | Nicolaas Bom | Apparatus with a catheter for examining hollow organs or bodies with the ultrasonic waves |
| US4344327B1 (en) * | 1979-12-28 | 1994-05-03 | Aloka Co Ltd | Electronic scanning ultrasonic diagnostic system |
| US4409982A (en) * | 1980-10-20 | 1983-10-18 | Picker Corporation | Ultrasonic step scanning utilizing curvilinear transducer array |
| FR2543817B1 (fr) * | 1983-04-06 | 1986-06-27 | Rabelais Universite Francois | Sonde endoscopique de visualisation et d'echographie ultrasonore a balayage |
| JPS61109556A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-28 | 富士通株式会社 | コンベックス型超音波診断装置 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP60223608A patent/JPH074040B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-10-08 US US06/916,791 patent/US4759372A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4759372A (en) | 1988-07-26 |
| JPS6284699A (ja) | 1987-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |