JPH09154843A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の走査面を有する超音波探触子の走査面
の交差位置を変化させることができず、観察方向の自由
度が低く、被検部位の診断をしにくい。 【解決手段】 振動子アレイ部１２をプーリ３２に架け
たワイヤ３４で揺動する。ワイヤ３４と平行なワイヤ４
４でウォームギヤー４２を駆動し、振動子アレイ部１２
と直交する方向に振動子アレイ部１４を揺動する。振動
子アレイ部の揺動によって両走査面が傾斜する。エンコ
ーダで検出した走査面の傾斜角から、交差位置表示処理
部が両走査面の交差位置を算出して断層画像とともに表
示部に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子を有
する超音波診断装置、特に２つの振動子アレイの交差す
る走査面を用いて被検部位を観察する超音波診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検者の体腔内に挿入して被検部
位の超音波断層画像を得る超音波探触子として、２つの
振動子アレイを用い、交差する２つの断層画像を得るバ
イプレーン型探触子がある。図７は、従来のバイプレー
ン型探触子の斜視図である。振動子アレイ１００、１０
２が細径チューブの先端に体腔への挿入方向に並んで配
置される。振動子アレイを構成する振動子の配列方向
は、互いに直交する向きである。したがって、これら振
動子アレイを用いて電子スキャンして得られるセクタ型
走査面１０４、１０６は線分１０８に示す位置で直角に
交差する。

【０００３】この超音波探触子を用いた超音波診断装置
は、同時に直交交差する２つの断層画像を表示すること
ができる。このように多断面画像表示は、心臓など動き
のある被検部位の立体的なイメージを観察者に与えるこ
とができる点で優れている。両振動子アレイの相対位置
は固定であるので、断層画像上の走査面の交差位置は一
定の位置にあり、時間的に変化しない。また一般に各断
層画像の中央部分にある。よって、２つの断層画像の立
体的位置関係は容易に認識できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２つの振動子アレイの
相対位置が固定であるので、走査面の交差位置を変化さ
せることができず、所望の交差断層画像が得られず、被
検部位の診断をしにくいという問題があった。例えば、
超音波探触子を食道に挿入して心臓を観察する場合、食
道から心臓を横に観ることはできても、食道下部から心
臓を斜め上に観るような断層画像を得ることはできず、
観察方向の自由度が低いという問題があった。

【０００５】本発明は、被検部位の観察方向の自由度を
高めた超音波探触子を有し、被検部位の立体的イメージ
の把握を容易にした超音波診断装置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】本発明の第１の超音波診
断装置は、超音波探触子が、２つの振動子アレイ部の少
なくとも一方を傾斜させる揺動傾斜機構を有することを
特徴とする。

【０００７】振動子アレイ部の傾斜とともに走査面の交
差位置が変化するので、被検部位の所望の多断層画像が
得られる。

【０００８】本発明の第２の超音波診断装置は、前記超
音波探触子が、前記揺動傾斜機構により傾斜される振動
子アレイ部の傾斜角を検出する角度検出機構を有するこ
とを特徴とする。

【０００９】傾斜角を検出することにより、両走査面が
交差する直線の位置を知ることができる。

【００１０】本発明の第３の超音波診断装置は、本体部
が、前記２つの振動子アレイ部の走査面の交差位置を前
記傾斜角から求める交差位置演算処理部を有することを
特徴とする。

【００１１】傾斜角に応じて変化する両走査面の交差す
る直線の位置情報を算出することができ、走査面の位置
の把握を容易とする。

【００１２】本発明の第４の超音波診断装置は、前記本
体部が、表示部に前記断層画像とともに前記交差位置を
表示する画像処理部を有することを特徴とする。

【００１３】交差位置演算処理部が算出した交差位置で
ある直線を断層画像とともに表示することにより、多断
層画像の立体的位置関係を明らかにし、表示部上にてそ
の表示内容の把握を容易とする。

【００１４】本発明の第５の超音波診断装置は、前記２
つの振動子アレイ部が第１の振動子アレイ部と第２の振
動子アレイ部とで構成され、前記超音波探触子が、第１
の振動子アレイ部とともにその走査面を傾斜させる第１
の揺動傾斜機構と、第２の振動子アレイ部とともにその
走査面を傾斜させる第２の揺動傾斜機構とを有すること
を特徴とする。

【００１５】本発明の第６の超音波診断装置は、探触子
が体腔挿入用探触子であり、前記２つの振動子アレイ部
が挿入方向に直列配置され、前記第１の振動子アレイ部
は挿入方向に垂直な走査面を有し、前記第２の振動子ア
レイ部は挿入方向に平行な走査面を有することを特徴と
する。

【００１６】本構成により、両走査面の交差位置を、探
触子の挿入方向とこれに垂直な方向とのいずれにも変化
させることができる。

【００１７】本発明の第７の超音波診断装置は、前記第
１の揺動傾斜機構は、前記本体部側から前記第１の振動
子アレイ部を傾斜させる第１の駆動力を伝達する第１の
駆動力伝達手段を有し、前記第２の揺動傾斜機構は、前
記本体部側から第２の駆動力を伝達する第２の駆動力伝
達手段と、この第２の駆動力の方向を変えて前記第２の
振動子アレイ部に伝達しこれを傾斜させる回転軸変換手
段とを有することを特徴とする。

【００１８】本揺動傾斜機構は、体腔挿入用探触子など
細径長尺形状の先端に駆動力を伝達する場合のように、
両駆動力伝達手段が伝達する駆動力の方向が同じ方向に
制限される場合であっても、両振動子アレイ部を互いに
異なる方向に傾斜させることができる。

【００１９】本発明の第８の超音波診断装置は、前記第
２の揺動傾斜機構は前記第２の振動子アレイ部を揺動自
在に支持する第２振動子揺動軸を有し、回転軸変換手段
は、前記第２の駆動力を受けて回転する駆動軸と、この
駆動軸と前記第２振動子揺動軸とを連結する歯車機構と
を有することを特徴とする。

【００２０】本発明の第９の超音波診断装置は、前記第
１の揺動傾斜機構は前記第１の振動子アレイ部を揺動自
在に支持する第１振動子揺動軸を有し、前記第１の駆動
力伝達手段が前記本体側から張られ前記第１振動子揺動
軸の軸周に巻掛けられたワイヤであり、前記第２の駆動
力伝達手段が前記本体側から張られ前記駆動軸の軸周に
巻掛けられたワイヤであることを特徴とする。

【００２１】各軸に巻掛けられたワイヤを本体側で繰る
と、ワイヤと、ワイヤが巻掛けられた軸周との間の摩擦
力によって軸が回転する。

【００２２】本発明の第１０の超音波診断装置は、前記
超音波探触子がその筺体に振動子アレイ部を格納する開
口を有し、前記振動子アレイ部の振動子アレイ面がこの
開口から露出し、この開口端と振動子アレイ部との間隙
が伸縮可能な部材で覆われていることを特徴とする。

【００２３】開口端と振動子アレイ部との間隙を覆うこ
とにより、振動子アレイ部の機械的駆動機構と電気的駆
動機構とが外界から遮断され、気密・防水が図られる。
開口と振動子アレイ面との間隙幅の変化を調節可能な部
材で覆うことにより、振動子の揺動を可能にする。間隙
幅の変化を調節可能な部材は、弾力性を有し伸縮可能な
部材であってもよいし、間隙幅よりも大きな膜をたるま
せて覆うことにより構成してもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明を実施した超音波診断装置
に用いる超音波探触子先端部の斜視図である。振動子ア
レイ部１２、１４が細径円柱状の探触子筺体１０に探触
子挿入方向に並んで設けられた開口に収納される。探触
子筺体１０の開口端と振動子アレイ部１２、１４との間
の間隙は伸縮可能なゴム膜１６で覆われ、振動子アレイ
部１２、１４は振動子アレイ面のみが外部に露出する。
振動子アレイ面の筺体面からの突出量は、振動子アレイ
部がなるべく被検部位に密着し、かつ探触子を挿入する
際に引っかかりにくいように決められる。このゴム膜１
６により探触子筺体１０内部の機械的駆動機構と電気的
駆動機構とが外界から遮断され、気密・防水が図られ
る。振動子アレイは線状の振動子が凸面上に多数並置さ
れたコンベックス型である。振動子アレイは、各振動子
から所定の時系列で超音波パルスを発生し振動子に垂直
な面内の所定の方向において各パルスの位相を揃える、
いわゆる電子フォーカスにより、この所定方向への超音
波ビームを放射することができる。前記時系列を制御し
て、超音波ビームの放射方向を所定角度範囲で周期的に
変える電子スキャンにより、振動子アレイ部１２、１４
はセクタ形状の走査面１８、２０を形成する。振動子ア
レイ部１２、１４は後に述べるように揺動可能である
が、図１はこれらが揺動されていない状態を示してい
る。この場合、走査面１８は探触子挿入方向に対して垂
直であり、また探触子挿入方向に平行な走査面２０が走
査面１８と交差する線分２２は、走査面１８の中心に位
置する。超音波ビームは生体内組織の音響インピーダン
スの変化に応じた強度の反射を生じる。振動子アレイは
この反射波を検出し、振動子ごとの受信信号を生成す
る。すなわち振動子アレイは超音波ビームの送信と受信
との双方を行う。

【００２６】図２は、図１に示した探触子の筺体内部の
構造を説明する側面図である。図３は振動子の揺動傾斜
機構を示す斜視図である。図３の振動子アレイ部１２、
１４の上部の振動子アレイ面は、その上に設けられるべ
き音響整合層を除去した状態を示しており、上面に描か
れた筋は振動子を示す。振動子アレイ部１２は軸３０に
よって揺動可能に支持されている。軸３０はプーリ３２
を有し、プーリ３２には探触子挿入方向に張られたワイ
ヤ３４が架けられる。ワイヤ３４は図面右側に続くプロ
ーブ管内を通って、図示しないの探触子挿入元まで伸び
ている。この挿入元において、ワイヤ３４の両端を往復
させると、プーリ３２が回転し、軸３０に駆動力が伝達
され、振動子アレイ部１２が揺動される。これにより、
走査面１８は挿入方向に傾斜する。ここで振動子アレイ
部１２に取り付けられたゴム膜１６は、揺動に応じて伸
縮可能であるので、揺動を妨げることはない。

【００２７】振動子アレイ部１４は探触子挿入方向に平
行な軸３６によって揺動可能に支持されている。軸３６
はウォーム歯車３８を有し、ウォーム歯車３８はウォー
ム４０と一対となって回転軸変換手段であるウォームギ
ヤー４２を構成する。ウォーム４０の軸は探触子挿入方
向と垂直である。ウォーム４０と同軸のプーリ４３には
ワイヤ４４が架けられる。ワイヤ４４はワイヤ３４と同
様、探触子挿入方向に張られ、プローブ管内を通って図
示しないの探触子挿入元まで伸びている。この挿入元に
おいて、ワイヤ４４の両端を往復させると、プーリ４３
とともに、ウォーム４０が回転する。ウォームギヤー４
２はウォーム４０の回転をこれに直交する回転であるウ
ォーム歯車３８の回転に変換する。これにより振動子ア
レイ部１４が揺動され、走査面２０は挿入方向とは垂直
に傾斜する。振動子アレイ部１２、１４のそれぞれと探
触子筺体の開口端との間隔は、各振動子アレイ部の揺動
を妨げないように設計されている。

【００２８】走査面１８、２０はそれぞれ独立に傾斜可
能であるので、それらの交差位置２２は探触子の挿入方
向にも、これに垂直にも、各振動子アレイ部の揺動可能
角の範囲内で自在に移動させることができる。

【００２９】振動子アレイ部１４の傾斜角度を検出する
ために、エンコーダ４６を設けている。振動子アレイ部
１２の傾斜角度を検出するエンコーダ４８は、プーリ３
２とは反対側の側面に軸３０と同軸に設けている。信号
線束５０は、振動子アレイを用いた超音波の送受信用の
信号線とエンコーダ用の信号線である。

【００３０】図４は、エンコーダを説明する斜視図であ
り、振動子アレイ部１２に取り付けられたエンコーダ４
８を示している。エンコーダ４８はスリット円盤６０と
フォトカプラ６２とから構成されている。スリット円盤
６０は振動子アレイ部１２に取り付けられており、振動
子アレイ部１２とともに回転する。スリット円盤６０の
円周端部には、多数のスリット６４が設けられている。
フォトカプラ６２は探触子筺体側に固定され、また透過
光型であり、スリット６４がフォトカプラ６２の位置に
来たとき、光学的に結合して信号を発する。ワイヤ３４
の移動の向きとフォトカプラ６２からの信号パルス数と
によって、振動子アレイ部１２がどちらの向きに何度傾
斜したかを検出することができる。エンコーダ４６も同
様の構造である。

【００３１】図５は、本発明の実施形態である超音波診
断装置のブロック図である。振動子アレイ部１２、１４
からの信号線束５０は、探触子挿入元を経て、それぞれ
信号処理器７０内の第１送受信部７２、第２送受信部７
４に接続される。各送受信部は走査制御信号７６を受け
て、電子フォーカス、電子スキャンを行うような送信信
号を各振動子に送る。一方、各振動子からの受信信号
は、各送受信部において、受信フォーカス、振動子ごと
の信号の加算処理やＳＴＣ処理といった処理をされた
後、振動子アレイ部１２の受信信号は第１断層画像処理
部７８に、振動子アレイ部１４の受信信号は第２断層画
像処理部８０に入力される。各断層画像処理部は受信信
号を走査面１８、２０に対応する断層画像信号に変換す
る。断層画像信号は、画像合成処理部８２に入力され、
画像メモリのそれぞれ指定された表示位置に格納され
る。エンコーダ４６、４８からの信号は、交差位置表示
処理部８４に入力される。交差位置表示処理部８４は、
これら両信号と、ワイヤ３４、４４の運動方向を表す駆
動制御信号８６とから、各振動子アレイ部の傾斜角度を
算出し、この傾斜角度から両振動子アレイ部の走査面の
交差位置２２を計算する交差位置演算回路を有し、各断
層画像における交差位置２２を示す画像を出力する。こ
の画像は、画像合成処理部８２において各断層画像の表
示位置に合わせて合成される。すなわち、２つの断層画
像処理部と交差位置表示処理部と画像合成処理部とにお
いて、一連の画像処理を行い、画像合成処理部８２で合
成された画像が表示部８８に表示される。

【００３２】図６は表示部の表示例を示す図である。セ
クタ形状画像９０、９２はそれぞれ振動子アレイ部１
２、１４の断層画像と点線で示した交差位置表示９４と
の合成画像である。振動子アレイ部の傾斜角度を変化さ
せると、断層画像だけでなく、交差位置表示９４も変化
する。観察者は、交差位置表示９４によって、両セクタ
形状画像に示された断層画像の立体的な位置関係を容易
に認識できる。

【００３３】なお、探触子の歯車機構としては、ウォー
ムギヤーの代わりにかさ歯車を用いることも可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の超音波診断装置によれば、２つ
の振動子アレイ部による走査面の交差位置が変化するの
で、被検部位の多断層画像を得る観察方向の自由度が高
く、また走査可能な立体的領域が広く、観察者が診断し
やすいという効果がある。

【００３５】本発明の超音波診断装置によれば、どの方
向の断層画像を観ているかを把握できるという効果や、
観察者は２つの断層画像の立体的な位置関係を容易に認
識できるという効果がある。

【００３６】また本発明の超音波診断装置によれば、上
記効果を体腔挿入用探触子などのように、細径長尺形状
の探触子を有した超音波診断装置において実現できる。

【００３７】さらに本発明の超音波診断装置によれば、
上記効果を有する超音波診断装置の探触子の機械的駆動
機構と電気的駆動機構とが外界から遮断され、気密・防
水が図られ、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の超音波探触子先端部の斜
視図。

【図２】 探触子の筺体内部の構造を説明する側面図。

【図３】 振動子の揺動傾斜機構を示す斜視図。

【図４】 エンコーダを説明する斜視図。

【図５】 本発明の実施形態の超音波診断装置のブロッ
ク図。

【図６】 表示部の表示例を示す図。

【図７】 従来のバイプレーン型探触子の斜視図。

【符号の説明】

１０ 探触子筺体、１２，１４ 振動子アレイ部、１６
ゴム膜、１８，２０走査面、２２，１０８ 交差位
置、３０，３６ 揺動軸、３２，４３ プーリ、３４，
４４ ワイヤ、３８ ウォーム歯車、４０ ウォーム、
４２ ウォームギヤー、４６，４８ エンコーダ、６０
スリット円盤、６２ フォトカプラ、６４ スリッ
ト、７０ 信号処理器、８４ 交差位置表示処理部、８
８ 表示部、９４ 交差位置表示、１００，１０２ 振
動子アレイ、１０４，１０６ セクタ型走査面。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波ビームによる走査面が互いに交差
   関係にある２つの振動子アレイ部を備えた超音波探触子
   と、両振動子アレイ部による断層画像を表示する表示部
   を有した本体部とからなる超音波診断装置において、 前記超音波探触子が、前記振動子アレイ部の少なくとも
   一方を傾斜させる揺動傾斜機構を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記超音波探触子が、前記揺動傾斜機構により傾斜され
   る振動子アレイ部の傾斜角を検出する角度検出機構を有
   すること、 を特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の超音波診断装置におい
   て、 前記本体部が、前記２つの振動子アレイ部の走査面の交
   差位置を前記傾斜角から求める交差位置演算処理部を有
   すること、 を特徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の超音波診断装置におい
   て、 前記本体部が、前記表示部に前記断層画像とともに前記
   交差位置を表示する画像処理部を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記２つの振動子アレイ部が第１の振動子アレイ部と第
   ２の振動子アレイ部とで構成され、 前記超音波探触子が、 第１の振動子アレイ部とともにその走査面を傾斜させる
   第１の揺動傾斜機構と、 第２の振動子アレイ部とともにその走査面を傾斜させる
   第２の揺動傾斜機構と、 を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の超音波診断装置におい
   て、 探触子が体腔挿入用探触子であり、 前記２つの振動子アレイ部が挿入方向に直列配置され、 前記第１の振動子アレイ部は、挿入方向に垂直な走査面
   を有し、 前記第２の振動子アレイ部は、挿入方向に平行な走査面
   を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の超音波診断装置におい
   て、 前記第１の揺動傾斜機構は、 前記本体部側から前記第１の振動子アレイ部を傾斜させ
   る第１の駆動力を伝達する第１の駆動力伝達手段を有
   し、 前記第２の揺動傾斜機構は、 前記本体部側から第２の駆動力を伝達する第２の駆動力
   伝達手段と、 この第２の駆動力の方向を変えて前記第２の振動子アレ
   イ部に伝達しこれを傾斜させる回転軸変換手段と、 を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の超音波診断装置におい
   て、 前記第２の揺動傾斜機構は、前記第２の振動子アレイ部
   を揺動自在に支持する第２振動子揺動軸を有し、 回転軸変換手段は、 前記第２の駆動力を受けて回転する駆動軸と、 この駆動軸と前記第２振動子揺動軸とを連結する歯車機
   構と、 を有すること、 を特徴とする超音波診断装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の超音波診断装置におい
   て、 前記第１の揺動傾斜機構は、前記第１の振動子アレイ部
   を揺動自在に支持する第１振動子揺動軸を有し、 前記第１の駆動力伝達手段が、前記本体側から張られ前
   記第１振動子揺動軸の軸周に巻掛けられたワイヤであ
   り、 前記第２の駆動力伝達手段が、前記本体側から張られ前
   記駆動軸の軸周に巻掛けられたワイヤであること、 を特徴とする超音波診断装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の超音波診断装置におい
    て、 前記超音波探触子がその筺体に、振動子アレイ部を格納
    する開口を有し、 前記振動子アレイ部の振動子アレイ面が、この開口から
    露出し、 この開口端と振動子アレイ部との間隙が伸縮可能な部材
    で覆われていること、 を特徴とする超音波診断装置。