JPS6080441A - 体腔内走査用超音波探触子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は体腔内走査用超音波診断装置の探触子に関し、
特に被検体の体腔内に挿入されるプローブ内で回転して
上記被検体の超音波断層撮像を行〔発明の背景〕 従来、超音波診断装置の多くは、体表から体内に超音波
パルスを照射し、その反射波を受信して生体内情報を得
るものであった。これに対して、近年、体腔内に超音波
探触子を挿入し生体臓器近くから超音波パルスを送受波
する体腔内超音波診断法が注目されている。体腔内超音
波診断法の特徴は、対象物との間に介在する皮下脂肪層
等による音波減衰が少ないため、高周波による高分解能
化が可能となる点にある。

第１図は、上記体腔内超音波診断法の１つであり、前立
腺の検査等に使用されるＰ　Ｐ　Ｉ　（Ｐ、１ａｎＰ　
ｏｓｉｔｉｏｎ　Ｉ　ｎｄｉｃａｔｉｏｎ）法による診
断装置の要部である探触子を示すものである。図におい
て、１は保護ケース、２は支持棒５の先端に固定された
振動子、４は上記振動子２と検査対象との音響結合のた
めの水またはオリーブ油３の入った音響ケースを示して
いる。また、６は上記支持棒５を回転させるためのモー
タ、７は上記振動子の回転角ｒｔｌ　ｔ、　俸ｕｓ−ｊ
−ヱ＋−＋　７７％　ＪＪ　二ｓ　＋　＋”ｊ−Ｊ　−
ｈｏ　＋ａ　潜ａｓ取出し用のスリップリング、９は信
号線を示している。

上述の如く構成された探触子の動作は、支持棒５の遠端
に固定された振動子２を、例えば、直腸内に挿入し、振
動子２から超音波パルスを照射して同じ振動子２により
前立腺組織等からの反射波を検出するものである。この
際、振動子２は支持棒５とともにモータ６により矢印方
向に回転し、ポテンショメータ７により検出されるその
回転角に応じて、スリップリング８と信号線９とを介し
て伝達される信号を表示することにより、Ｚ軸に垂直な
面上の断面像を得ることができる。

また、第２図は内視鏡とともに胃壁や膵臓等の診断に用
いられる、いわゆる、超音波内視鏡の要部を示すもので
ある。図において、１１は側視型の超音波内視鏡の先端
部で、１２は照明光を導びくライトガイド、１３は直角
プリズム、１４は結像レンズ、１５はイメージガイドを
示している。上記光学系はライトガイド１２の出射端１
２Ａに隣接して配−置された直角プリズム１３と結像レ
ンズ１４の結像系によりイメージガイド１５の端面に結
像させた像を、外部の観測用光学系により観察するもの
である。

記号１６〜２５は超音波内視鏡の要部を示すものであり
、超音波振動子２は音波吸収用ダンパ材１７とともに回
転軸２０に固定されており、フレキシブルシャフト１６
を介して外部のモータに接続されている。１８はオリー
ブ油等の超音波伝達媒体１９と生体との音響結合用音響
ケース、２１は支持部、２２は軸受、２３は回転側信号
線、２４は固定側信号線、そして２５はスリップリング
を示している。

第２図に示した超音波内視鏡の動作は、先に第１図に示
した探触子と同様にＺ軸に垂直な面上の断面像を得るも
のである。

上述の如く構成された体腔内走査用超音波探触子（以下
、単に「探触子」という）は、その先端部を被検体の体
内に挿入することにより診断を行うものである。ここで
、探触子を被検体の体内に挿入するの際の苦痛を減少さ
せるためには、探触子を細径にすることが望ましい。

従来の探触子においては振動子２として円形の平面また
は凹面振動子が用いられていた。従って探触子を細径に
するためには、振動子の径を小さくすることが必要であ
る。ここで問題となるのは、超音波撮像における方位分
解能は振動子の径に反比例するため、上述の如き円形振
動子の径を小さくするとそれに応じて分解能が劣化する
ことである。

また、探触子の感度は振動子の音波送受波面積に略比例
するため、円形振動子の径を小さくすると感度が低下し
、観察深度が浅くなってしまうという問題もある。なお
、上記問題は、振動子の回転軸に平行な方向２回転軸に
垂直な方向の両方に同じ程度に影響するものであるため
、その影響が無視できないものである。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の探触子における上述の如き問題を
解消し、断層面の厚さ方向すなわち、回転軸と平行な方
向の分解能を向上させるとともに感度をも上昇させるこ
とが可能な探触子を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の上記目的は、被検体の体腔内挿入用のプローブ
内で機械的に回転する如く構成された探触子において、
回転軸と平行な方向の振動子面の長さを前記回転軸に垂
直な方向の長さより長くして、前記回転軸と平行な方向
の分解能を向上させるとともに、面積増加により感度を
も上昇させたことを特徴とする探触子によって達成され
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第３図は本発明の一実施例である探触子の要部を示すも
ので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図
である。図において、２Ａは本発明による振動子を示し
ている。

本発明による振動子２Ａは楕円形をなしており。

このため、参考のために示した従来の振動子２に比較し
た場合、回転軸（Ｚ軸）に平行な方向の寸法（Ｄ、）は
同じであるが、Ｚ軸に垂直な方向の寸法（Ｄ２）は著し
く大きくなっている点に特徴を有するものである。

振動子２Ａは音響ケース１８内で２軸を中心として回転
し、Ｚ軸に垂直なＸ方向の断面図を得るものである。

Ｒａｙｌｅｉｇｈによれば、距離ｙにおけるＸ軸方向の
方位分解能（以下、単に「分解能」という）とＸ軸方向
の分解能とは、どちらも Δ＝１．２２（λ／Ｄ）　ｙ で与えられる。ここで、Ｄは振動子の径を示している。

本実施例においては。

Ｘ軸方向ではＤ＝Ｄ。

Ｘ軸方向ではＤ＝Ｄ！ であり、かつ、ＤＩ＜Ｄ２であるから、Ｘ軸方向の分解
能をΔ１．ｚ軸方向の分解能をΔ２とすると、 Δ、　＝１．２２（λ／ＤＩ）ｙ Δ、＝１．．２２（λ／Ｄ２　）ｙ となり、Δ、〉八〇となる。

これを従来の探触子の場合と比較すると、従来の探触子
においてはＸ軸方向、Ｘ軸方向ともＤ＝Ｄ。

であるから分解能は両方向とも八〇となり、Ｘ軸方向の
分解能については変らないが、Ｘ軸方向の分解能につい
ては、第４図に示す如く、本実施例の方が向上している
。

第４図において、ｆは第３図（ｂ）に示した凹面振動子
の焦点距離である。第４図から明らかな如く、焦点の近
傍およびそれより遠方では、本実施例による楕円形振動
子を用いる方が、従来の円形振動子を用いる場合に比し
て、Ｘ軸方向の分解能が向上する。

また、Ｒａｙｌｅｉｇｈによれば、音圧Ｐは振動子の面
積Ｓに略比例する。そこで、送受波を同一振動子で行え
ば、振動子の受ける音響エネルギーは振動子の面積Ｓの
２乗に比例して増加することになる。従って、先に第３
図（ａ）に示した本実施例の楕円形の振動子は、従来の
円形の振動子に比して面積が約（Ｄｉ　／ＤＩ　）倍に
増加するため、感度が（Ｄ２　／ＤＩ　）２倍に向上す
る。

なお、上述の如く、楕円形の振動子を用いる場合、その
寸法を以下に説明する如き関係に決定すると最良の結果
を得ることができる。すなわち、凹面振動子の焦点Ｗ＠
離をｆ、音響ケースの内径を２Ｒ１振動子が音響ケース
内でスムーズに回転するためのクリアランスをδｒとし
てｒ＝Ｒ−δｒとしたとき、楕円の長径Ｄｔを Ｄ　２　＝２　ｒ丁酉：巧７ とするものである。但し、 である。なお、上式は半径ｆの球と半径ｒの円筒との共
有部分をめるものであり、ａは凹面振動子の短径り、に
対する回転軸と焦点との間の距離に相当するものである
。

上記実施例においては探触子を楕円形の振動子で構成す
る例を示したが、振動子の形状はこれに限られるもので
はなく、例えば、回転軸方向が長い矩形振動子を用いて
も同様の結果を得ることが可能である。また、凹面振動
子の代りに、平面振動子と音響レンズとを組合わせて用
いても良いことは言うまでもない。更に、リング状に分
割した複数の振動子に位相差を与えて超音波ビームを合
成し焦点を形成するような多重リング振動子を用いても
良いことも言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、被検体の体腔内挿入
用のプローブ内で機械的に回転する如く構成された探触
子において、振動子面の回転軸に平行な方向の長さを前
記回転軸に垂直な方向の長さより長くしたことにより、
探触子の外径を増すことなしに、前記回転軸に平行な方
向の分解能を向上させるとともに感度をも上昇させるこ
とが可能な波探触子を実現できるという顕著な効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の体腔内超音波診断装置の要部を示す構成
図、第２図は超音波内視鏡の構成を示す断面図、第３図
（ａ）は本発明の一実施例である探触子の要部を示す側
面図、同（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、第４図は分解
能のグラフである。 ２Ａ：振動子、１６：フレキシブルシャフト、１７：音
波吸収用ダンパ材、１８：音響ケース、１９：超音波伝
達媒体、２０：回転軸、Ｄ、、Ｄ２　：振動子の短径、
長径。 第　１　図 第２図 第　３　図 （ａ） 第４図 手続補正書（自発） 昭和５８年１１月１１日 特許庁長官　若杉和夫殿 １　事件の表示 ２、発明の名称　体腔内走査用超音波探触子３　補正を
する者 事件との関係　特許出願人 氏　名（名称）（５１０）株式会社　日　立　製　作　
所代表者　三　１）勝　茂 ４代理人 （１）「発明の詳細な説明」の欄の記載を下記の通り補
正する。 ■）第６頁第１９行ｒ平行な」を、「垂直な」と補正す
る。 ２）同第２０行「垂直な」を、「平行な」と補正する。 ３）第８頁第９行「焦点の近傍およびそれより遠方では
」を、［焦点近傍では」と補正する。 ４）第１０頁第５行「言うまでもない。」の後に、行を
変えて、次の文を挿入する。 「多重リング振動子を用いる場合、楕円振動子の分割は
第５図に示す如く、各分割素子２−１〜２−４．２−２
〜２−４が同心円となるようにすることが望ましい。そ
して、上下で対応する素子、例えば、２−２と２−２が
同位相となるように送受波信号を制御することによって
、第４図にΔ≦で示す如く、全領域にわたってＺ軸方向
の分解能が向上するように、複数の焦点切換え（多段焦
点）を実現することができる。」 ５）同第１４行「波探触子」を、「探触子」と補正する
。 （２）「図面の簡単な説明」の、欄の記載を下記の通り
補正する。 １）第１１頁第１行「グラフである。」を、「グラフ、
第５図は多重リング振動子の構成例を示す図である。」
と補正する。 （３）図面を下記の如く補正する。 １）第４図を添付のものに補正する。 ２）添付の第５図を追加する。 第　４　図 距離 第　５　図 −４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体の体腔内挿入用のプローブ内で機械的に回
   転する如く構成された体腔内走査用超音波探触子におい
   て、振動子面の回転軸に平行な方向の長さを前記回転軸
   に垂直な方向の長さより長くして、前記回転軸に平行な
   方向の分解能を向上させるとともに感度をも上昇させた
   ことを特徴とする体腔内走査用超音波探触子。
2. （２）前記振動子面の形状が楕円形であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の体腔内走査用超音波探
   触子６