JP3405840B2 - 超音波プローブ及びこれを用いた超音波診断装置 - Google Patents
超音波プローブ及びこれを用いた超音波診断装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波造影剤(コン
トラスト剤)を被検体内に注入し、この造影剤の超音波
に対する強い散乱特性によりエコーが増強される性質を
利用して造影剤のコントラスト像を得るようにした超音
波診断装置に関する。
トラスト剤)を被検体内に注入し、この造影剤の超音波
に対する強い散乱特性によりエコーが増強される性質を
利用して造影剤のコントラスト像を得るようにした超音
波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、超音波造影剤を用いたコントラス
トエコー法が心筋画像の解析分野で注目されている。
トエコー法が心筋画像の解析分野で注目されている。
【0003】このコントラストエコー法の一つとして、
超音波造影剤を動脈から注入する動脈注入による心筋コ
ントラストエコー法が研究されており、心筋パーフュー
ジョン(perfusion)による心筋内血流の灌流域の評価
に利用されている。この心筋コントラストエコー法は大
動脈に留置されたカテーテルより超音波造影剤(例え
ば、用手的あるいはソニケータにより気泡の生成された
5%ヒトアルブミン)を注入するものである。造影剤に
より心筋内血流の灌流域は、Bモード上の輝度増強領域
として表示される。同様に、血流の灌流域の評価あるい
は腫瘍の支配血管系を評価するために、腹部領域でも動
脈注入によるコントラストエコー法が研究されている。
これらのコントラストエコー法を実施する診断装置は、
一般検査用の超音波診断装置あるいはさらにワークステ
ーションが用いられる。これにより、目視によりBモー
ド像の輝度増強を評価したりあるいはメモリに記憶され
た画像データをワークステーション上で適当な処理後、
輝度レベルの変化を定量評価するようになっている。
超音波造影剤を動脈から注入する動脈注入による心筋コ
ントラストエコー法が研究されており、心筋パーフュー
ジョン(perfusion)による心筋内血流の灌流域の評価
に利用されている。この心筋コントラストエコー法は大
動脈に留置されたカテーテルより超音波造影剤(例え
ば、用手的あるいはソニケータにより気泡の生成された
5%ヒトアルブミン)を注入するものである。造影剤に
より心筋内血流の灌流域は、Bモード上の輝度増強領域
として表示される。同様に、血流の灌流域の評価あるい
は腫瘍の支配血管系を評価するために、腹部領域でも動
脈注入によるコントラストエコー法が研究されている。
これらのコントラストエコー法を実施する診断装置は、
一般検査用の超音波診断装置あるいはさらにワークステ
ーションが用いられる。これにより、目視によりBモー
ド像の輝度増強を評価したりあるいはメモリに記憶され
た画像データをワークステーション上で適当な処理後、
輝度レベルの変化を定量評価するようになっている。
【0004】また、近年、超音波造影剤を静脈から注入
して左心系の評価が可能な超音波造影剤が開発され、こ
れを用いた超音波コントラストエコー法が試みられてい
る。
して左心系の評価が可能な超音波造影剤が開発され、こ
れを用いた超音波コントラストエコー法が試みられてい
る。
【0005】この超音波造影剤としては、塩野義製薬株
式会社により輸入販売されている、『5%人血清アルブ
ミンを超音波処理するときに生成するアルブミン膜の中
に、空気を封じ込めた平均粒子径約4μmの空気小球
体』(販売名:アルブネックス注5ml)がある。
式会社により輸入販売されている、『5%人血清アルブ
ミンを超音波処理するときに生成するアルブミン膜の中
に、空気を封じ込めた平均粒子径約4μmの空気小球
体』(販売名:アルブネックス注5ml)がある。
【0006】この静脈注入によるコントラストエコー法
は、現在、試験,研究段階であり、今後、頭部・心腔・
腹部などの診断でその有用性に期待が高まっている。
は、現在、試験,研究段階であり、今後、頭部・心腔・
腹部などの診断でその有用性に期待が高まっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のコント
ラストエコー法のうち、動脈注入によるコントラストエ
コー法は、カテーテルを大動脈に留置させる必要がある
ため、それを施行できる施設(手術室)が比較的大きい
病院に限られること、また侵襲性が伴う診断のため患者
の負担も大きいことなどの理由に因って、一般の臨床に
は今後も容易には普及し難いと想定されている。
ラストエコー法のうち、動脈注入によるコントラストエ
コー法は、カテーテルを大動脈に留置させる必要がある
ため、それを施行できる施設(手術室)が比較的大きい
病院に限られること、また侵襲性が伴う診断のため患者
の負担も大きいことなどの理由に因って、一般の臨床に
は今後も容易には普及し難いと想定されている。
【0008】一方、静脈注入よるコントラストエコー法
では、侵襲性は著しく小さく、患者の負担は小さくて済
むものの、造影剤を肺を通って心筋やその他の目的部位
に到達することになるため、動脈注入によるコントラス
トエコー法に比べて、造影剤濃度が薄くなり、輝度増強
の程度が下がる。このため、心筋、腹部の末梢部位な
ど、その周囲からの組織エコーの影響が大きい部位で
は、造影剤による輝度増強を観測することは極めて困難
であり、心筋パーフュージョンによる心筋内血流の灌流
域の評価には適用できないという現状にある。
では、侵襲性は著しく小さく、患者の負担は小さくて済
むものの、造影剤を肺を通って心筋やその他の目的部位
に到達することになるため、動脈注入によるコントラス
トエコー法に比べて、造影剤濃度が薄くなり、輝度増強
の程度が下がる。このため、心筋、腹部の末梢部位な
ど、その周囲からの組織エコーの影響が大きい部位で
は、造影剤による輝度増強を観測することは極めて困難
であり、心筋パーフュージョンによる心筋内血流の灌流
域の評価には適用できないという現状にある。
【0009】本発明は、このような従来の超音波造影剤
を用いたコントラストエコー法の現状に鑑みてなされた
もので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位(心
筋、臓器実質など)でも、静脈注入によるコントラスト
エコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確
に得ることができる超音波診断装置を提供することを目
的とする。
を用いたコントラストエコー法の現状に鑑みてなされた
もので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位(心
筋、臓器実質など)でも、静脈注入によるコントラスト
エコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確
に得ることができる超音波診断装置を提供することを目
的とする。
【0010】特に、心筋パーシュージョンによる心筋内
血流の灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコ
ー法により可能にした超音波診断装置を提供すること
を、目的とする。
血流の灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコ
ー法により可能にした超音波診断装置を提供すること
を、目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る超音波診断装置は次のように構成され
る。
め、本発明に係る超音波診断装置は次のように構成され
る。
【0012】請求項1〜7記載の超音波プローブの発明
は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な圧電体
から成る同一振動子に、コントラストエコー法で用いる
超音波信号の基本波成分と造影剤に起因する前記超音波
信号の非線形成分とを含む少なくとも2種類の周波数成
分の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む少
なくとも3個の電極を配設したことを要部とする。
は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な圧電体
から成る同一振動子に、コントラストエコー法で用いる
超音波信号の基本波成分と造影剤に起因する前記超音波
信号の非線形成分とを含む少なくとも2種類の周波数成
分の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む少
なくとも3個の電極を配設したことを要部とする。
【0013】請求項8〜14記載の超音波診断装置の発
明は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な圧電
体から成る振動子を複数個配列し、その各振動子に、コ
ントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分と
造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含む
少なくとも2種類の周波数成分の通過帯域特性を持たせ
るようにアース電極を含む少なくとも3個の電極を配設
したプローブと、前記少なくとも3個の電極を介して前
記少なくとも2種類の周波数成分に関連して前記プロー
ブを駆動する送受信手段とを備えたことを要部とする。
明は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な圧電
体から成る振動子を複数個配列し、その各振動子に、コ
ントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分と
造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含む
少なくとも2種類の周波数成分の通過帯域特性を持たせ
るようにアース電極を含む少なくとも3個の電極を配設
したプローブと、前記少なくとも3個の電極を介して前
記少なくとも2種類の周波数成分に関連して前記プロー
ブを駆動する送受信手段とを備えたことを要部とする。
【0014】また、請求項15に記載の超音波プローブ
の発明は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な
圧電体から成る同一振動子に、コントラストエコー法で
用いる超音波信号の基本波成分と造影剤に起因する前記
超音波信号の非線形成分とから成る2種類の周波数成分
の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む3個
の電極を配設し、前記2個の信号電極は、前記振動子の
厚さ方向に沿う両側面の内の一方に少なくとも一部が貼
り付けられた第1の電極と、前記振動子のもう一方の側
面に貼り付けられた第2の電極とから成り、この第2の
電極は、当該第2の電極に結合し且つ前記圧電体を前記
厚さ方向に分割するように配置した中間電極を有すると
ともに、前記中間電極を、前記厚さ方向の中心位置から
当該厚さ方向における前記振動子の何れか一方の端部寄
りにずらして配置したことを特徴 とする。 さらに、請求
項16に記載の超音波プローブの発明は、電気信号と音
響信号とを双方向に変換可能な圧電体から成る同一振動
子に2種類の周波数成分の通過帯域特性を持たせるよう
にアース電極を含む3個の電極を配設し、前記2個の信
号電極は、前記振動子の厚さ方向に沿う両側面の内の一
方に少なくとも一部が貼り付けられた第1の電極と、前
記振動子のもう一方の側面に貼り付けられた第2の電極
とから成り、この第2の電極は、当該第2の電極に結合
し且つ前記圧電体を前記厚さ方向に分割するように配置
した中間電極を有するとともに、前記中間電極を、前記
厚さ方向の中心位置から当該厚さ方向における前記振動
子の何れか一方の端部寄りにずらして配置した、ことを
特徴とする。
の発明は、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な
圧電体から成る同一振動子に、コントラストエコー法で
用いる超音波信号の基本波成分と造影剤に起因する前記
超音波信号の非線形成分とから成る2種類の周波数成分
の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む3個
の電極を配設し、前記2個の信号電極は、前記振動子の
厚さ方向に沿う両側面の内の一方に少なくとも一部が貼
り付けられた第1の電極と、前記振動子のもう一方の側
面に貼り付けられた第2の電極とから成り、この第2の
電極は、当該第2の電極に結合し且つ前記圧電体を前記
厚さ方向に分割するように配置した中間電極を有すると
ともに、前記中間電極を、前記厚さ方向の中心位置から
当該厚さ方向における前記振動子の何れか一方の端部寄
りにずらして配置したことを特徴 とする。 さらに、請求
項16に記載の超音波プローブの発明は、電気信号と音
響信号とを双方向に変換可能な圧電体から成る同一振動
子に2種類の周波数成分の通過帯域特性を持たせるよう
にアース電極を含む3個の電極を配設し、前記2個の信
号電極は、前記振動子の厚さ方向に沿う両側面の内の一
方に少なくとも一部が貼り付けられた第1の電極と、前
記振動子のもう一方の側面に貼り付けられた第2の電極
とから成り、この第2の電極は、当該第2の電極に結合
し且つ前記圧電体を前記厚さ方向に分割するように配置
した中間電極を有するとともに、前記中間電極を、前記
厚さ方向の中心位置から当該厚さ方向における前記振動
子の何れか一方の端部寄りにずらして配置した、ことを
特徴とする。
【0015】
【作用】本発明の1つの態様によれば、電気信号と音響
信号とを双方向に変換可能な圧電体から成る同一振動子
に、少なくとも2種類の周波数成分(例えば、コントラ
ストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分と造影剤
に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含む)の通
過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む少なくと
も3個の電極を配設したことを特徴とし、また、本発明
の別の態様によれば、電気信号と音響信号とを双方向に
変換可能な圧電体から成る振動子を複数個配列し、その
各振動子に、少なくとも2種類の周波数成分(例えば、
コントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分
と造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含
む)の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む
少なくとも3個の電極を配設したプローブと、前記少な
くとも3個の電極を介して前記少なくとも2種類の周波
数成分に関連して前記プローブを駆動する送受信手段と
を備えたことを特徴とするので、周囲からの組織エコー
の影響が大きい部位(心筋、臓器実質など)でも、静脈
注入によるコントラストエコー法を実施して、造影剤に
よる輝度増強の像を的確に得ることができる超音波診断
装置を提供することができる。また心筋パーシュージョ
ンによる心筋内血流の灌流域の評価を静脈注入によるコ
ントラストエコー法により可能にした超音波診断装置を
提供することができる。
信号とを双方向に変換可能な圧電体から成る同一振動子
に、少なくとも2種類の周波数成分(例えば、コントラ
ストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分と造影剤
に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含む)の通
過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む少なくと
も3個の電極を配設したことを特徴とし、また、本発明
の別の態様によれば、電気信号と音響信号とを双方向に
変換可能な圧電体から成る振動子を複数個配列し、その
各振動子に、少なくとも2種類の周波数成分(例えば、
コントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波成分
と造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分とを含
む)の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む
少なくとも3個の電極を配設したプローブと、前記少な
くとも3個の電極を介して前記少なくとも2種類の周波
数成分に関連して前記プローブを駆動する送受信手段と
を備えたことを特徴とするので、周囲からの組織エコー
の影響が大きい部位(心筋、臓器実質など)でも、静脈
注入によるコントラストエコー法を実施して、造影剤に
よる輝度増強の像を的確に得ることができる超音波診断
装置を提供することができる。また心筋パーシュージョ
ンによる心筋内血流の灌流域の評価を静脈注入によるコ
ントラストエコー法により可能にした超音波診断装置を
提供することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【0017】(第1実施例)
第1実施例を図1〜図4に基づいて説明する。この第1
実施例に係る超音波診断装置は超音波造影剤に含まれる
気泡の非線形散乱により生成される非線形成分としての
2次高調波成分を効率良く検出し、その分布像を2次元
表示するコントラストエコー法を実施するものである。
実施例に係る超音波診断装置は超音波造影剤に含まれる
気泡の非線形散乱により生成される非線形成分としての
2次高調波成分を効率良く検出し、その分布像を2次元
表示するコントラストエコー法を実施するものである。
【0018】図1に示す如く、この超音波診断装置は、
被検体との間で超音波信号の送受信を行なう超音波プロ
ーブ10と、この超音波プローブ10を駆動するととも
に、超音波プローブ10の受信信号を処理する装置本体
11とを備える。
被検体との間で超音波信号の送受信を行なう超音波プロ
ーブ10と、この超音波プローブ10を駆動するととも
に、超音波プローブ10の受信信号を処理する装置本体
11とを備える。
【0019】超音波プローブ10(以下、「プローブ」
という)はフェーズド・アレイ・タイプの電子セクタプ
ローブとして形成されており、プローブ本体20と後述
する複数のバッファアンプとをプローブヘッド22に内
蔵させた構造を有する。プローブ本体20は直方体状の
圧電体25を備える。図1において、この圧電体25の
長手方向が走査方向x、この走査方向xに直交する短手
方向がレンズ方向y(スライス方向ともいう),両方向
x,yに直交する方向が厚さ方向(深さ方向ともいう)
zに各々割り当てられている。
という)はフェーズド・アレイ・タイプの電子セクタプ
ローブとして形成されており、プローブ本体20と後述
する複数のバッファアンプとをプローブヘッド22に内
蔵させた構造を有する。プローブ本体20は直方体状の
圧電体25を備える。図1において、この圧電体25の
長手方向が走査方向x、この走査方向xに直交する短手
方向がレンズ方向y(スライス方向ともいう),両方向
x,yに直交する方向が厚さ方向(深さ方向ともいう)
zに各々割り当てられている。
【0020】圧電体25は、その走査方向に複数個(例
えば64個)の振動子251…25n(例えばn=64)
に分割され、フェーズド・アレイ・タイプの振動子構造
を有するとともに、3個の電極26,27,28が引き
出され2周波プローブを成している。すなわち、各振動
子251(…25n)毎に、その一方の側面から背面に
かけて側方から見てL字状に貼り付けられた第1の電極
261(…26n)と、他方の側面に貼り付けられた第2
の電極271(…27n)と、超音波送受面に貼り付けら
れた第3の共通電極、すなわちアース電極28が設けら
れている。アース電極28は、図1では模式的な構造例
を示すが、具体的な構造の一例は図2に示すようになっ
ている。
えば64個)の振動子251…25n(例えばn=64)
に分割され、フェーズド・アレイ・タイプの振動子構造
を有するとともに、3個の電極26,27,28が引き
出され2周波プローブを成している。すなわち、各振動
子251(…25n)毎に、その一方の側面から背面に
かけて側方から見てL字状に貼り付けられた第1の電極
261(…26n)と、他方の側面に貼り付けられた第2
の電極271(…27n)と、超音波送受面に貼り付けら
れた第3の共通電極、すなわちアース電極28が設けら
れている。アース電極28は、図1では模式的な構造例
を示すが、具体的な構造の一例は図2に示すようになっ
ている。
【0021】さらに、第2の電極271…27nの各々に
は、その途中位置に一体に中間電極が291(…29n)
が垂設されており、この中間電極291…29nが各々、
各振動子251(…25n)を厚さ方向zの2つの分極領
域に分断するようになっている。この中間電極291…
29nの厚さ方向zの位置が各振動子の周波数特性など
に大きく影響するので、この中間電極291…29nの位
置や分極方向を変えてプローブ10の2周波特性をコン
トロールするものである。
は、その途中位置に一体に中間電極が291(…29n)
が垂設されており、この中間電極291…29nが各々、
各振動子251(…25n)を厚さ方向zの2つの分極領
域に分断するようになっている。この中間電極291…
29nの厚さ方向zの位置が各振動子の周波数特性など
に大きく影響するので、この中間電極291…29nの位
置や分極方向を変えてプローブ10の2周波特性をコン
トロールするものである。
【0022】なお、図3に、1個の振動子25nの(y
−z)面の構造を模式的に示す。
−z)面の構造を模式的に示す。
【0023】ここで、この3つの電極26,27,28
を形成した振動子25の2周波特性をその典型例に基づ
いて説明する。
を形成した振動子25の2周波特性をその典型例に基づ
いて説明する。
【0024】図4(a)〜(d)は各々、走査方向xか
ら見たy−z面に沿った断面を模式的に示し、図中の矢
印は中間電極29で分けられる厚さ方向zの各分割領域
U,Lにおける分極方向を示す。中間電極29の厚さ方
向zの位置は振動子の周波数特性に大きく影響する。図
中、「f」および「2f」は各々、図5(a),(b)
に示す如く、信号の基本波成分f(または2次高調波成
分2f)を中心とした通過帯域を有することを示す。
「f,2f」は、図5(c)に示す如く「f」および
「2f」を中心とした2つの通過帯域がある双峰性の周
波数特性が在ることを示す。
ら見たy−z面に沿った断面を模式的に示し、図中の矢
印は中間電極29で分けられる厚さ方向zの各分割領域
U,Lにおける分極方向を示す。中間電極29の厚さ方
向zの位置は振動子の周波数特性に大きく影響する。図
中、「f」および「2f」は各々、図5(a),(b)
に示す如く、信号の基本波成分f(または2次高調波成
分2f)を中心とした通過帯域を有することを示す。
「f,2f」は、図5(c)に示す如く「f」および
「2f」を中心とした2つの通過帯域がある双峰性の周
波数特性が在ることを示す。
【0025】図4(a)の振動子では分極方向を分割領
域U,Lで互いに反対向きとし、中間電極29を厚さ方
向zの真中の位置に置いており、これにより、第1(こ
こではアース),第3の電極26,28から2次高調波
成分2fの周波数帯域が得られ(同図(a)上段)、第
2(ここではアース),第3の電極27,28から基本
波,2次高調波成分f,2fの双峰性の周波数帯域が得
られる(同図(a)下段)。
域U,Lで互いに反対向きとし、中間電極29を厚さ方
向zの真中の位置に置いており、これにより、第1(こ
こではアース),第3の電極26,28から2次高調波
成分2fの周波数帯域が得られ(同図(a)上段)、第
2(ここではアース),第3の電極27,28から基本
波,2次高調波成分f,2fの双峰性の周波数帯域が得
られる(同図(a)下段)。
【0026】図4(b)の振動子では分極方向を分割領
域U,Lで同一とし、中間電極29を同図(a)の場合
と同様に真中の位置に置いている。但し、同図(b)下
段の振動子は、その肩部を半田付け(矢印S参照)する
ことにより、第1,第3の電極26,28が電気的に接
続されている。これにより、第1(アース),第3の電
極26,28から基本波成分fの周波数帯域が得られ
(同図(a)上段)、第1(=第3),第2(アース)
の電極26(=28),27から2次高調波成分2fの
周波数特性が得られる(同図(b)下段)さらに、図4
(c)の振動子は同図(b)の分極方向および電極構造
と同じであるが、中間電極29の位置が真中よりも背面
(底面)側にずれている。この結果、第1,第3の電極
26,28から基本波成分fの周波数特性が得られる
(同図(c)上段)とともに、第1(=第3),第2の
電極26(=28),27から基本波成分f、2次高調
波成分f,2fの双峰性の周波数特性が得られる。
域U,Lで同一とし、中間電極29を同図(a)の場合
と同様に真中の位置に置いている。但し、同図(b)下
段の振動子は、その肩部を半田付け(矢印S参照)する
ことにより、第1,第3の電極26,28が電気的に接
続されている。これにより、第1(アース),第3の電
極26,28から基本波成分fの周波数帯域が得られ
(同図(a)上段)、第1(=第3),第2(アース)
の電極26(=28),27から2次高調波成分2fの
周波数特性が得られる(同図(b)下段)さらに、図4
(c)の振動子は同図(b)の分極方向および電極構造
と同じであるが、中間電極29の位置が真中よりも背面
(底面)側にずれている。この結果、第1,第3の電極
26,28から基本波成分fの周波数特性が得られる
(同図(c)上段)とともに、第1(=第3),第2の
電極26(=28),27から基本波成分f、2次高調
波成分f,2fの双峰性の周波数特性が得られる。
【0027】さらにまた、同図(d)に示す振動子は同
図(a)と同一の電極構造とし、分割領域U,Lの分極
方向を同一としている。これにより、第1(アース),
第3の電極26,28から基本波成分fの周波数特性が
得られる(同図(d)上段)。一方、第2(アース),
第3の電極27,28から基本波,2次高調波成分f,
2fの双峰性の周波数特性が得られる(同図(d)下
段)。この場合、中間電極29の位置を超音波送受面寄
りに移動させることにより、基本波,2次高調波成分
f,2fの双峰性の周波数特性において、基本波成分f
よりも2次高調波成分2fの通過特性を良好に設定する
ことができる。
図(a)と同一の電極構造とし、分割領域U,Lの分極
方向を同一としている。これにより、第1(アース),
第3の電極26,28から基本波成分fの周波数特性が
得られる(同図(d)上段)。一方、第2(アース),
第3の電極27,28から基本波,2次高調波成分f,
2fの双峰性の周波数特性が得られる(同図(d)下
段)。この場合、中間電極29の位置を超音波送受面寄
りに移動させることにより、基本波,2次高調波成分
f,2fの双峰性の周波数特性において、基本波成分f
よりも2次高調波成分2fの通過特性を良好に設定する
ことができる。
【0028】以上のように電極構造,中間電極29の位
置,分極方向によって異なる周波数特性が得られる訳で
あるが、この内、本第1実施例では、図4(d)に示し
た型の振動子構造を採用し、さらに中間電極29の位置
を超音波送受面寄りに設定している。双峰特性における
2次高調波成分2fの通過特性は基本波成分fよりも良
好にしている。
置,分極方向によって異なる周波数特性が得られる訳で
あるが、この内、本第1実施例では、図4(d)に示し
た型の振動子構造を採用し、さらに中間電極29の位置
を超音波送受面寄りに設定している。双峰特性における
2次高調波成分2fの通過特性は基本波成分fよりも良
好にしている。
【0029】さらに図1に示す如く、圧電体25の背面
にはバッキング材BKが、超音波送受面には整合層3
0,音響レンズ31が各々取り付けられている。
にはバッキング材BKが、超音波送受面には整合層3
0,音響レンズ31が各々取り付けられている。
【0030】本実施例では、各振動子251(…25n)
に対し、第1,第3の電極261(…26n),28が
コントラストモード(コントラストエコー法を実施する
モード)の送信および通常Bモード(組織の通常のBモ
ード断層像を得るモード)の送受信を担うとともに、第
2,第3の電極271(…27n),28がコントラスト
モードの受信を担う接続に成っている(図3参照)。第
1の電極261…26nおよび第3の電極28はリード線
321…32n,34により振動子毎にバッファアンプ3
51…35nを介してプローブヘッド22の外部に引き出
され、「系1」を成す。同様に、第2の電極271…2
7nおよび第3の電極28はリード線331…33nによ
り振動子毎にバッファアンプ361…36nを介してプロ
ーブヘッド22の外部に引き出され、「系2」を成す。
に対し、第1,第3の電極261(…26n),28が
コントラストモード(コントラストエコー法を実施する
モード)の送信および通常Bモード(組織の通常のBモ
ード断層像を得るモード)の送受信を担うとともに、第
2,第3の電極271(…27n),28がコントラスト
モードの受信を担う接続に成っている(図3参照)。第
1の電極261…26nおよび第3の電極28はリード線
321…32n,34により振動子毎にバッファアンプ3
51…35nを介してプローブヘッド22の外部に引き出
され、「系1」を成す。同様に、第2の電極271…2
7nおよび第3の電極28はリード線331…33nによ
り振動子毎にバッファアンプ361…36nを介してプロ
ーブヘッド22の外部に引き出され、「系2」を成す。
【0031】上記バッファアンプ351…35nおよび3
61…36nの各々は具体的には、図1の円内拡大図に示
す如く、エミッタフォロア形のトランジスタを有するア
ンプ回路AMPと、このアンプ回路AMPに並列に接続
されたクロスダイオード回路DIDとを備えている。送
信時にはその大きい駆動電流に拠ってアンプ回路AMP
のトランジスタがオフとなって非動作状態となり、且つ
クロスダイオード回路DIDが高圧によってキックオン
されるため、同図中の矢印Tで示す如く駆動電流が流れ
て、各振動子が駆動される。しかし、受信時にはエコー
信号の電圧が低いため、クロスダイオード回路DIDが
オフのままであるから、エコー信号は同図中の矢印Rで
示す如く、バイアス的には動作状態となっているアンプ
回路AMPを通って受信処理側に流れる。これにより、
インピーダンス変換機能が得られる。
61…36nの各々は具体的には、図1の円内拡大図に示
す如く、エミッタフォロア形のトランジスタを有するア
ンプ回路AMPと、このアンプ回路AMPに並列に接続
されたクロスダイオード回路DIDとを備えている。送
信時にはその大きい駆動電流に拠ってアンプ回路AMP
のトランジスタがオフとなって非動作状態となり、且つ
クロスダイオード回路DIDが高圧によってキックオン
されるため、同図中の矢印Tで示す如く駆動電流が流れ
て、各振動子が駆動される。しかし、受信時にはエコー
信号の電圧が低いため、クロスダイオード回路DIDが
オフのままであるから、エコー信号は同図中の矢印Rで
示す如く、バイアス的には動作状態となっているアンプ
回路AMPを通って受信処理側に流れる。これにより、
インピーダンス変換機能が得られる。
【0032】このように振動子の間近に(プローブヘッ
ド22内に)バッファアンプ351…35n,361…3
6nを設けたので、振動子から見た負荷を高インピーダ
ンスで終端することができる。信号伝送用のケーブルが
振動子に直接接続された場合、送信系および受信系が相
互に負荷になり所望の伝送特性が得られないこともあり
得る。しかし、本実施例ではバッファアンプ351…3
5n,361…36nの高インピーダンス終端により、か
かる事態を確実に排除することができる。
ド22内に)バッファアンプ351…35n,361…3
6nを設けたので、振動子から見た負荷を高インピーダ
ンスで終端することができる。信号伝送用のケーブルが
振動子に直接接続された場合、送信系および受信系が相
互に負荷になり所望の伝送特性が得られないこともあり
得る。しかし、本実施例ではバッファアンプ351…3
5n,361…36nの高インピーダンス終端により、か
かる事態を確実に排除することができる。
【0033】装置本体11はプローブ10を駆動する送
信系、およびプローブ10からの信号を受信処理する受
信・処理系の各回路を有している。この他に、操作パネ
ルなどの入力系やECGなどの生体信号の検出系などが
あるが、図面では割愛している。
信系、およびプローブ10からの信号を受信処理する受
信・処理系の各回路を有している。この他に、操作パネ
ルなどの入力系やECGなどの生体信号の検出系などが
あるが、図面では割愛している。
【0034】送信系は、コントラストモード、通常Bモ
ード時共通に使用されるもので、クロック発生回路4
0、送信遅延回路41、およびパルサ回路42を備えて
いる。クロック発生回路40は超音波信号の送信タイミ
ングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路
であり、送信遅延回路41は送信時に遅延を掛けて送信
フォーカスを実施する回路である。パルサ回路42は各
振動子に対応した個別経路(以下、「チャンネル」とい
う)の数分のパルサを内蔵し、個別に遅延が掛けられた
送信タイミングで駆動パルスを発生し、プローブ10の
系1に伝送ライン431…43nを介して供給するように
なっている。
ード時共通に使用されるもので、クロック発生回路4
0、送信遅延回路41、およびパルサ回路42を備えて
いる。クロック発生回路40は超音波信号の送信タイミ
ングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路
であり、送信遅延回路41は送信時に遅延を掛けて送信
フォーカスを実施する回路である。パルサ回路42は各
振動子に対応した個別経路(以下、「チャンネル」とい
う)の数分のパルサを内蔵し、個別に遅延が掛けられた
送信タイミングで駆動パルスを発生し、プローブ10の
系1に伝送ライン431…43nを介して供給するように
なっている。
【0035】受信・処理系はコントラストモード用と通
常Bモード用とに分かれている。コントラストモード用
の受信・処理系はプローブ10の系2のチャンネル毎の
バッファアンプ361…36nから伝送ライン441…4
4nを介して個別に引き出されており、伝送ライン441
…44nの出力側にプリアンプ回路45,HPF回路4
6,受信遅延加算回路47,レシーバ回路48,デジタ
ルスキャンコンバータ(DSC),およびモニタ50を
この順に備えている。
常Bモード用とに分かれている。コントラストモード用
の受信・処理系はプローブ10の系2のチャンネル毎の
バッファアンプ361…36nから伝送ライン441…4
4nを介して個別に引き出されており、伝送ライン441
…44nの出力側にプリアンプ回路45,HPF回路4
6,受信遅延加算回路47,レシーバ回路48,デジタ
ルスキャンコンバータ(DSC),およびモニタ50を
この順に備えている。
【0036】プリアンプ回路45は系2で受信される双
峰性(f,2f)の周波数特性(図3,5参照)に係る
受信エコーの電力を受信チャンネル毎に増幅し、HPF
回路46を介して受信遅延加算回路47に送る。HPF
回路46は上記双峰性のエコー信号の中から2次高調波
成分2fのみを通過させるハイパスフィルタ群であり、
基本波成分fを遮断するように低域側のカットオフ周波
数が決められている。このため、図3に示す如く、受信
遅延加算回路47に入力する受信エコー信号は2次高調
波成分2fのみとなる。なお、HPF回路46の設置位
置は上記の位置に限定されることなく、プリアンプ回路
45の入力側や受信遅延加算回路47の出力側などであ
ってもよい。また、図4で示したように系2の周波数特
性が2次高調波成分2fしか含まない振動子仕様(例え
ば図4(b)下段参照)の場合、HPF回路を省略する
ことができる。さらに、HPF回路の代りに、2次高調
波成分に対する共振特性を有し、その信号成分のみを通
過させると共振回路を挿入してもよい。
峰性(f,2f)の周波数特性(図3,5参照)に係る
受信エコーの電力を受信チャンネル毎に増幅し、HPF
回路46を介して受信遅延加算回路47に送る。HPF
回路46は上記双峰性のエコー信号の中から2次高調波
成分2fのみを通過させるハイパスフィルタ群であり、
基本波成分fを遮断するように低域側のカットオフ周波
数が決められている。このため、図3に示す如く、受信
遅延加算回路47に入力する受信エコー信号は2次高調
波成分2fのみとなる。なお、HPF回路46の設置位
置は上記の位置に限定されることなく、プリアンプ回路
45の入力側や受信遅延加算回路47の出力側などであ
ってもよい。また、図4で示したように系2の周波数特
性が2次高調波成分2fしか含まない振動子仕様(例え
ば図4(b)下段参照)の場合、HPF回路を省略する
ことができる。さらに、HPF回路の代りに、2次高調
波成分に対する共振特性を有し、その信号成分のみを通
過させると共振回路を挿入してもよい。
【0037】受信遅延加算回路47は、受信チャンネル
毎の遅延部とこれらの遅延結果を加算する加算部とを有
し、受信エコー信号に対する受信フォーカスを実施す
る。さらに、レシーバ回路48は2次高調波成分2fに
対し、包絡線検波、ログ圧縮などの処理を行なってコン
トラスト像の画像信号を得る受信処理回路である。DS
C49は、A/D変換器、マルチプレクサ、フレームメ
モリ、書込み/読出し回路、D/A変換器などを含み、
指令された表示態様に対応した1フレームの画像信号を
形成するとともに、その画像信号を標準TV方式で読出
し可能になっている。このDSC49から読み出された
画像信号はモニタ50に出力され、表示される。
毎の遅延部とこれらの遅延結果を加算する加算部とを有
し、受信エコー信号に対する受信フォーカスを実施す
る。さらに、レシーバ回路48は2次高調波成分2fに
対し、包絡線検波、ログ圧縮などの処理を行なってコン
トラスト像の画像信号を得る受信処理回路である。DS
C49は、A/D変換器、マルチプレクサ、フレームメ
モリ、書込み/読出し回路、D/A変換器などを含み、
指令された表示態様に対応した1フレームの画像信号を
形成するとともに、その画像信号を標準TV方式で読出
し可能になっている。このDSC49から読み出された
画像信号はモニタ50に出力され、表示される。
【0038】一方、通常Bモード用の受信・処理系とし
ては、図1に示すように送信系に並列に、プリアンプ回
路52,受信遅延加算回路53,レシーバ回路54,D
SC55,およびモニタ56が備えられている。レシー
バ回路以降は、上記コントラスト用の回路と共通にする
こともできる。これにより、送信系から基本波成分fを
送信したことに伴うエコー信号を処理し、Bモード像を
表示できるようになっている。
ては、図1に示すように送信系に並列に、プリアンプ回
路52,受信遅延加算回路53,レシーバ回路54,D
SC55,およびモニタ56が備えられている。レシー
バ回路以降は、上記コントラスト用の回路と共通にする
こともできる。これにより、送信系から基本波成分fを
送信したことに伴うエコー信号を処理し、Bモード像を
表示できるようになっている。
【0039】このようにして64素子の電子セクタ形の
プローブ10が形成されるとともに、このプローブ10
を駆動させるための128チャンネル(CH)の送受信
システムが形成される。そしてコントラストモードで
は、プローブ10の各振動子251…25nの系1(64
CH)を介して超音波ビームを送信し、系2(64C
H)を介してそのエコー信号を受信する。この結果、系
1は前述したように基本波成分fの周波数特性を有して
いるので、基本波成分fのみを含む超音波ビームが被検
体の所望診断部位に向って放射される。診断部位には超
音波造影剤が血液を介して流入・流出しているので、超
音波エコー信号は主に組織および超音波造影剤による散
乱成分で構成される。まり、造影剤による2次高調波成
分を含む非線形の散乱成分が含まれる。
プローブ10が形成されるとともに、このプローブ10
を駆動させるための128チャンネル(CH)の送受信
システムが形成される。そしてコントラストモードで
は、プローブ10の各振動子251…25nの系1(64
CH)を介して超音波ビームを送信し、系2(64C
H)を介してそのエコー信号を受信する。この結果、系
1は前述したように基本波成分fの周波数特性を有して
いるので、基本波成分fのみを含む超音波ビームが被検
体の所望診断部位に向って放射される。診断部位には超
音波造影剤が血液を介して流入・流出しているので、超
音波エコー信号は主に組織および超音波造影剤による散
乱成分で構成される。まり、造影剤による2次高調波成
分を含む非線形の散乱成分が含まれる。
【0040】このエコー信号は双峰性の周波数特性を有
するプローブ10の系2で受信される。このとき、各振
動子251…25nの中間電極291…29nの位置を真中
よりも送受面寄りに設定して基本波成分fに対する感度
を抑制しているので、造影剤による受信系の飽和を避け
ることができる。
するプローブ10の系2で受信される。このとき、各振
動子251…25nの中間電極291…29nの位置を真中
よりも送受面寄りに設定して基本波成分fに対する感度
を抑制しているので、造影剤による受信系の飽和を避け
ることができる。
【0041】プローブ10から送られてきたエコー信号
の電力はプリアンフ回路45で増幅される。このプリア
ンプ回路45の各プリアンプ・ゲインを通常Bモード時
の値よりも大きく設定し、かつそのゲイン周波数特性を
2次高調波成分2fの帯域に合せておくことにより、エ
コー信号に含まれる2次高調波成分2fを良好なS/N
比で受信できる。
の電力はプリアンフ回路45で増幅される。このプリア
ンプ回路45の各プリアンプ・ゲインを通常Bモード時
の値よりも大きく設定し、かつそのゲイン周波数特性を
2次高調波成分2fの帯域に合せておくことにより、エ
コー信号に含まれる2次高調波成分2fを良好なS/N
比で受信できる。
【0042】このエコー信号の内、2次高調波成分2f
のみがHPF回路46により抽出され、前述したように
信号処理されて、超音波造影剤の非線形散乱に起因した
2次高調波成分によるBモードの画像信号が形成され
る。この画像信号は被検体、例えば心筋のコントラスト
エコー法に従うコントラスト像として表示され、心筋パ
ーフュージョンによる心筋内血流など灌流域の評価が行
なわれる。
のみがHPF回路46により抽出され、前述したように
信号処理されて、超音波造影剤の非線形散乱に起因した
2次高調波成分によるBモードの画像信号が形成され
る。この画像信号は被検体、例えば心筋のコントラスト
エコー法に従うコントラスト像として表示され、心筋パ
ーフュージョンによる心筋内血流など灌流域の評価が行
なわれる。
【0043】さらに、本実施例の超音波診断装置では、
通常Bモード時には、系1を介して基本波成分fにより
超音波ビームで送受信されるので、通常のBモード像が
得られる。これによってコントラストモード時と通常モ
ード時の両機能を兼ね備えることができ、適宜使い分け
られる。したがって、汎用性にも優れている。
通常Bモード時には、系1を介して基本波成分fにより
超音波ビームで送受信されるので、通常のBモード像が
得られる。これによってコントラストモード時と通常モ
ード時の両機能を兼ね備えることができ、適宜使い分け
られる。したがって、汎用性にも優れている。
【0044】以上のように同一のプローブ(振動子)に
送信時と受信時とで異なる周波数特性を持たせ、送信時
には基本波成分fのみを送信させ、受信時には非線形成
分の中で最もパワーの大きい2次高調波成分のみを高S
/N比で受信するプローブおよびその送受信システムを
構成した。これにより、微小な気泡から成る超音波造影
剤の強い非線形散乱特性によるエコー増強効果を用い
て、気泡(造影剤)以外からの組織エコーと気泡からの
エコーとを高S/N比で良好に区別することができる。
したがって、静脈から超音波造影剤を注入する場合で、
診断部位到達時の造影剤濃度が薄くなる場合であって
も、心筋や、臓器などの組織エコーの大きい部位にて、
造影剤(すなわち、血流)による輝度増強効果を効率良
く検出でき、心筋内血流や臓器内の微小循環を高品質
(高S/N比,高分解能)で画像化できる。この結果、
循環器分野では、静脈注入によるエントランスエコー法
による心筋血流の画像化が可能となり、患者に無用な不
快感,負担を強いることなく、またカテーテルを用いる
大掛りな施行施設を用いることなく、心筋梗塞の超音波
診断が高い診断能率で可能となる。同様に腹部分野では
肝臓内微小循環や腫瘍血流の高品質の画像化,腎実質部
の血流の高品質の画像化も可能となる。
送信時と受信時とで異なる周波数特性を持たせ、送信時
には基本波成分fのみを送信させ、受信時には非線形成
分の中で最もパワーの大きい2次高調波成分のみを高S
/N比で受信するプローブおよびその送受信システムを
構成した。これにより、微小な気泡から成る超音波造影
剤の強い非線形散乱特性によるエコー増強効果を用い
て、気泡(造影剤)以外からの組織エコーと気泡からの
エコーとを高S/N比で良好に区別することができる。
したがって、静脈から超音波造影剤を注入する場合で、
診断部位到達時の造影剤濃度が薄くなる場合であって
も、心筋や、臓器などの組織エコーの大きい部位にて、
造影剤(すなわち、血流)による輝度増強効果を効率良
く検出でき、心筋内血流や臓器内の微小循環を高品質
(高S/N比,高分解能)で画像化できる。この結果、
循環器分野では、静脈注入によるエントランスエコー法
による心筋血流の画像化が可能となり、患者に無用な不
快感,負担を強いることなく、またカテーテルを用いる
大掛りな施行施設を用いることなく、心筋梗塞の超音波
診断が高い診断能率で可能となる。同様に腹部分野では
肝臓内微小循環や腫瘍血流の高品質の画像化,腎実質部
の血流の高品質の画像化も可能となる。
【0045】(第2実施例)
続いて本発明の第2実施例を図6および図7に基づいて
説明する。なお、前記第1実施例で用いた構成要素と同
一または同等のものは同一符号を用いてその説明を省略
または簡略化する。
説明する。なお、前記第1実施例で用いた構成要素と同
一または同等のものは同一符号を用いてその説明を省略
または簡略化する。
【0046】この第2実施例のプローブ10は、電子セ
クタプローブであり64素子によるフェーズド・アレイ
・タイプの前述した図4(a)に記載した電極の引出し
構造を採用している。すなわち中間電極29は厚さ方向
zの中間に位置しており、一方の側面および背面の第1
の電極26および送受面の第3の電極(アース)28を
介して「系1」が形成されるとともに、中間電極29に
結合した、もう一方の側面の第2の電極および第3の電
極28により「系2」が形成されている(図7参照)。
これにより、系1の周波数帯域を基本波成分fと書き換
えると、系2は基本波成分fおよび分調波成分f/2の
双峰性の周波数特性を有している。
クタプローブであり64素子によるフェーズド・アレイ
・タイプの前述した図4(a)に記載した電極の引出し
構造を採用している。すなわち中間電極29は厚さ方向
zの中間に位置しており、一方の側面および背面の第1
の電極26および送受面の第3の電極(アース)28を
介して「系1」が形成されるとともに、中間電極29に
結合した、もう一方の側面の第2の電極および第3の電
極28により「系2」が形成されている(図7参照)。
これにより、系1の周波数帯域を基本波成分fと書き換
えると、系2は基本波成分fおよび分調波成分f/2の
双峰性の周波数特性を有している。
【0047】このプローブ10に対して、本実施例では
コントラストモードにおいて系1を64CHの送信用
(即ち、周波数帯域は基本波成分fを中心とする帯域)
に使い、系2を64CHの受信用(即ち、周波数帯域は
分調波成分f/2を中心とする帯域)に使っている。こ
の送受信システムは前述した図1と同様であるが、受信
系においてプリアンプ回路45と受信遅延加算回路47
との間に、LPF回路60を挿入している。LPF回路
60はチャンネル毎のLPFから成り、双峰性(f/
2,f)の周波数特性を有する受信エコー信号の内、分
調波成分f/2を中心とする帯域のみを通過させ、基本
波成分fのそれをカットする。これにより、送信は基本
波成分fの帯域で、受信は分調波成分f/2の帯域で各
々、前記第1実施例と同様に、今度は超音波造影剤の非
線形散乱に起因した分調波成分f/2のみを受信し、そ
の分調波成分f/2のBモード像(振幅の輝度変調
像)、即ち、コントラスト像を表示させることができ
る。
コントラストモードにおいて系1を64CHの送信用
(即ち、周波数帯域は基本波成分fを中心とする帯域)
に使い、系2を64CHの受信用(即ち、周波数帯域は
分調波成分f/2を中心とする帯域)に使っている。こ
の送受信システムは前述した図1と同様であるが、受信
系においてプリアンプ回路45と受信遅延加算回路47
との間に、LPF回路60を挿入している。LPF回路
60はチャンネル毎のLPFから成り、双峰性(f/
2,f)の周波数特性を有する受信エコー信号の内、分
調波成分f/2を中心とする帯域のみを通過させ、基本
波成分fのそれをカットする。これにより、送信は基本
波成分fの帯域で、受信は分調波成分f/2の帯域で各
々、前記第1実施例と同様に、今度は超音波造影剤の非
線形散乱に起因した分調波成分f/2のみを受信し、そ
の分調波成分f/2のBモード像(振幅の輝度変調
像)、即ち、コントラスト像を表示させることができ
る。
【0048】この場合、プリアンプ回路45のゲインを
通常Bモード時よりも大きく設定することができ、それ
により良好なS/N比で分調波成分を受信することがで
きる。また、中間電極より信号を取り出していることに
より、基本波成分fに対する感度は抑制されており、超
音波造影剤による受信系の飽和を避け、十分なダイナミ
ックレンジを得ることができる。
通常Bモード時よりも大きく設定することができ、それ
により良好なS/N比で分調波成分を受信することがで
きる。また、中間電極より信号を取り出していることに
より、基本波成分fに対する感度は抑制されており、超
音波造影剤による受信系の飽和を避け、十分なダイナミ
ックレンジを得ることができる。
【0049】さらに、この実施例では、通常Bモードの
画像化を行なうことができ、そのために系1の送信系に
は通常Bモード時の送信を行なわせるとともに、この送
信系に通常Bモード用の受信系を図5に示す如く並列に
装備している。これにより装置の多機能化が図られてい
る。
画像化を行なうことができ、そのために系1の送信系に
は通常Bモード時の送信を行なわせるとともに、この送
信系に通常Bモード用の受信系を図5に示す如く並列に
装備している。これにより装置の多機能化が図られてい
る。
【0050】(第3実施例)
さらに図8および図9に基づいて本発明の第3実施例を
説明する。
説明する。
【0051】この実施例に係るプローブ10は、やは
り、2周波数特性を有するフェーズド・アレイ・タイプ
の電子セクタプローブとして形成されているが、前述し
た各実施例のプローブとは異なり、2つの周波数成分
f,2f毎に振動子が構造的に分けられ2つの振動子群
1,2を形成している。
り、2周波数特性を有するフェーズド・アレイ・タイプ
の電子セクタプローブとして形成されているが、前述し
た各実施例のプローブとは異なり、2つの周波数成分
f,2f毎に振動子が構造的に分けられ2つの振動子群
1,2を形成している。
【0052】具体的にはプローブ10には、図8に示す
如く、例えば128素子から成る振動子251…25n
(例えばn=128)が走査方向xに分割配置され、前
述の実施例と同様に、各々の振動子251(…25n)に
第1〜第3の電極261(…26n),271(…27
n),28が取り付けられている。この内、第1の電極
261…26nの超音波送受側の端部はその送受面まで延
設され、一部が送受面に沿って折り曲げられた状態で取
り付けられている。
如く、例えば128素子から成る振動子251…25n
(例えばn=128)が走査方向xに分割配置され、前
述の実施例と同様に、各々の振動子251(…25n)に
第1〜第3の電極261(…26n),271(…27
n),28が取り付けられている。この内、第1の電極
261…26nの超音波送受側の端部はその送受面まで延
設され、一部が送受面に沿って折り曲げられた状態で取
り付けられている。
【0053】このような分割構造および電極構造を有す
る振動子251…25nの内、奇数番目に配置してある振
動子251,253,…25n−1が一方の「振動子群
1」を形成し、偶数番目に配置してある振動子252,
254,…25nがもう一方の「振動子群2」を形成して
いる(図9参照)。つまり、2つの振動子群1および2
の振動子が走査方向に交互に配置されている。2つの振
動子群1,2の内、奇数番目の振動子群1は前記図4
(b)上段に形成した電極配置および電極引出し構造を
採用しているので、基本波成分fを中心とする帯域にの
み周波数特性を有する。そこで、この振動子群1を本実
施例では系1として割り振り、コントラストモード時の
送信および通常Bモード時の送受信を担当させる。一
方、偶数番目の振動子群2は図4(b)下段に記載した
電極配置および電極引出し構造を採用しており、2次高
調波成分2fを中心とする帯域にのみ周波数特性を有す
る。この振動子群2は系2として割り振られコントラス
トモード時の受信を専用に受け持つようになっている。
る振動子251…25nの内、奇数番目に配置してある振
動子251,253,…25n−1が一方の「振動子群
1」を形成し、偶数番目に配置してある振動子252,
254,…25nがもう一方の「振動子群2」を形成して
いる(図9参照)。つまり、2つの振動子群1および2
の振動子が走査方向に交互に配置されている。2つの振
動子群1,2の内、奇数番目の振動子群1は前記図4
(b)上段に形成した電極配置および電極引出し構造を
採用しているので、基本波成分fを中心とする帯域にの
み周波数特性を有する。そこで、この振動子群1を本実
施例では系1として割り振り、コントラストモード時の
送信および通常Bモード時の送受信を担当させる。一
方、偶数番目の振動子群2は図4(b)下段に記載した
電極配置および電極引出し構造を採用しており、2次高
調波成分2fを中心とする帯域にのみ周波数特性を有す
る。この振動子群2は系2として割り振られコントラス
トモード時の受信を専用に受け持つようになっている。
【0054】なお、振動子群1では第2の電極271,
273,…27n−1が動作に関与しないので取り外す構
造としてよいが、交互配置による製造工程の都合上、そ
のまま残しておくようにしている。また、振動子群2で
は第1の電極262,264,…26nの放射面側端部を
半田付けSで第3のアース電極28に電気的に接続して
いる。アース電極28は走査方向xに振動子毎に分割す
るようにしてもよい。
273,…27n−1が動作に関与しないので取り外す構
造としてよいが、交互配置による製造工程の都合上、そ
のまま残しておくようにしている。また、振動子群2で
は第1の電極262,264,…26nの放射面側端部を
半田付けSで第3のアース電極28に電気的に接続して
いる。アース電極28は走査方向xに振動子毎に分割す
るようにしてもよい。
【0055】一方、装置本体11は、コントラストモー
ド用の64CHの送信系(クロック発生回路40,送信
遅延回路41,パルサ回路42)を有し、この送信系が
伝送ライン431,433,…43n−1を介して系1を
成す振動子群1の各振動子251,253,…25n−1
に接続されている。この送信系には、また、通常Bモー
ド用の受信系(プリアンプ回路52,受信遅延加算回路
53,レシーバ回路54,DSC55,モニタ56)が
並設されている。また装置本体11には、コントラスト
モード用の64CHの受信系(プリアンプ回路45,受
信遅延加算回路47,レシーバ回路48,DSC49,
モニタ50)が設けられており、各チャンネルが伝送ラ
イン442,444,…44nを介して系2を成す振動子
群2の各振動子252,254,…25nに接続されてい
る。
ド用の64CHの送信系(クロック発生回路40,送信
遅延回路41,パルサ回路42)を有し、この送信系が
伝送ライン431,433,…43n−1を介して系1を
成す振動子群1の各振動子251,253,…25n−1
に接続されている。この送信系には、また、通常Bモー
ド用の受信系(プリアンプ回路52,受信遅延加算回路
53,レシーバ回路54,DSC55,モニタ56)が
並設されている。また装置本体11には、コントラスト
モード用の64CHの受信系(プリアンプ回路45,受
信遅延加算回路47,レシーバ回路48,DSC49,
モニタ50)が設けられており、各チャンネルが伝送ラ
イン442,444,…44nを介して系2を成す振動子
群2の各振動子252,254,…25nに接続されてい
る。
【0056】この結果、コントラストモード35では振
動子群1を介して超音波ビームを送信し、これに交互配
置の振動子群2を介してエコー信号を受信できる。これ
により、静脈注入によるコントラストエコー法に係る超
音波造影剤の非線形散乱に起因する2次高調波成分のみ
を受信し、その輝度変調画像を表示することができる。
このように同一プローブであっても振動子交互に異なる
2つの周波数帯域(f,2f)の内の片方ずつを持た
せ、送受信する振動子を専用化しているので高いS/N
比で微小循環を流れる血流(すなわち、造影剤)信号を
検出・画像化できる。特に、プリアンプ回路45のゲイ
ンを通常モード時の値よりも大きく設定できるので、さ
らに高いS/N比で、2次高調波成分2fを受信するこ
とができる。
動子群1を介して超音波ビームを送信し、これに交互配
置の振動子群2を介してエコー信号を受信できる。これ
により、静脈注入によるコントラストエコー法に係る超
音波造影剤の非線形散乱に起因する2次高調波成分のみ
を受信し、その輝度変調画像を表示することができる。
このように同一プローブであっても振動子交互に異なる
2つの周波数帯域(f,2f)の内の片方ずつを持た
せ、送受信する振動子を専用化しているので高いS/N
比で微小循環を流れる血流(すなわち、造影剤)信号を
検出・画像化できる。特に、プリアンプ回路45のゲイ
ンを通常モード時の値よりも大きく設定できるので、さ
らに高いS/N比で、2次高調波成分2fを受信するこ
とができる。
【0057】一方、通常Bモードのときは振動子群1を
送受信に使い、基本波成分fに拠る輝度変調画像を表示
できる。
送受信に使い、基本波成分fに拠る輝度変調画像を表示
できる。
【0058】本発明の他の実施例に係る超音波診断装置
を図10に示す。この超音波診断装置は血流からの速度
情報を、Bモード断層像の情報と共に得るようにしたも
ので、本発明に係る3個の電極26〜28(中間電極2
9)を配設したプローブ10を備えている。このプロー
ブ10は第2実施例を示す図6のものと同一の構造を有
する(すなわち図4(a)に示す電極引出し構造になっ
ている)。
を図10に示す。この超音波診断装置は血流からの速度
情報を、Bモード断層像の情報と共に得るようにしたも
ので、本発明に係る3個の電極26〜28(中間電極2
9)を配設したプローブ10を備えている。このプロー
ブ10は第2実施例を示す図6のものと同一の構造を有
する(すなわち図4(a)に示す電極引出し構造になっ
ている)。
【0059】このプローブ10に対して、この系1に
は、送信系の回路40,41,42及び受信処理系の回
路52,53,54,55,56が並列に接続されてい
る。さらに系2には、クロック発生回路70,送信遅延
回路71,パルサ回路72を有する送信系の回路及び受
信処理系の回路45,60,47,48,49,50が
並列に接続されている(図6の構成に、回路70〜72
を付加したものと等価である)。つまり、系1,2共に
別個の送受信機能を有することになり、系1側をBモー
ド断層像用に、系2側をドプラモード用に各々割り当て
られている。このため、Bモードは系1による高い側の
周波数(基本波成分f)を使って送受信が行われる一
方、ドプラモードは系2による低い側の周波数(分調波
成分f/2)を使って送受信が行われる。
は、送信系の回路40,41,42及び受信処理系の回
路52,53,54,55,56が並列に接続されてい
る。さらに系2には、クロック発生回路70,送信遅延
回路71,パルサ回路72を有する送信系の回路及び受
信処理系の回路45,60,47,48,49,50が
並列に接続されている(図6の構成に、回路70〜72
を付加したものと等価である)。つまり、系1,2共に
別個の送受信機能を有することになり、系1側をBモー
ド断層像用に、系2側をドプラモード用に各々割り当て
られている。このため、Bモードは系1による高い側の
周波数(基本波成分f)を使って送受信が行われる一
方、ドプラモードは系2による低い側の周波数(分調波
成分f/2)を使って送受信が行われる。
【0060】このように構成される超音波診断装置によ
れば、ドプラモードによる血流情報の取得に際し、次の
ような感度向上の効果が得られる。
れば、ドプラモードによる血流情報の取得に際し、次の
ような感度向上の効果が得られる。
【0061】血流信号をより抹消まで検出するために
は、より高い検出感度が装置に求められる。生体減衰が
感度に最も影響する因子であることは知られており、従
来の装置においてもドプラモードでの送受信周波数はシ
ステムの許す範囲で低めに設定される。しかしながら、
従来のシステムではその許容範囲は狭く、通常プローブ
の中心周波数の0.8倍程度である。この図10記載の
実施例によれば、ドプラ用の送受信周波数はBモードの
中心周波数(従来のプローブの中心周波数に対応)の半
分まで低下させることができる。例えば生体減衰を0.
6dB/MHz/cmと仮定し、3.5MHzのプロー
ブを例にとり対象の深さをX(cm)として、感度向上
をG(dB)とすると、
は、より高い検出感度が装置に求められる。生体減衰が
感度に最も影響する因子であることは知られており、従
来の装置においてもドプラモードでの送受信周波数はシ
ステムの許す範囲で低めに設定される。しかしながら、
従来のシステムではその許容範囲は狭く、通常プローブ
の中心周波数の0.8倍程度である。この図10記載の
実施例によれば、ドプラ用の送受信周波数はBモードの
中心周波数(従来のプローブの中心周波数に対応)の半
分まで低下させることができる。例えば生体減衰を0.
6dB/MHz/cmと仮定し、3.5MHzのプロー
ブを例にとり対象の深さをX(cm)として、感度向上
をG(dB)とすると、
【数1】
G(dB)=2×0.6×3.5×(0.8−0.5)×X(cm)
となり、10cm深さで+13dBの感度向上が得られ
る。より高周波のプローブではさらに大きな効果が得ら
れる。
る。より高周波のプローブではさらに大きな効果が得ら
れる。
【0062】なお、振動子群1(周波数特性「f」)に
接続される送信系に、基本波成分fのみを通過させるL
PFや共振回路を挿入することもでき、これによりコン
トラストモードで使用した場合の、送信系における2次
高調波成分2fの発生を確実に抑えて、高純度の基本波
成分fのみから成るビームを送信し、造影剤に因る2次
高調波成分2fをより高精度に検出可能となる。
接続される送信系に、基本波成分fのみを通過させるL
PFや共振回路を挿入することもでき、これによりコン
トラストモードで使用した場合の、送信系における2次
高調波成分2fの発生を確実に抑えて、高純度の基本波
成分fのみから成るビームを送信し、造影剤に因る2次
高調波成分2fをより高精度に検出可能となる。
【0063】また上記の如く、振動子群1につながる系
1にLPFや共振回路を設置する場合、それらを切り替
えスイッチを介して挿入し、通常BモードのときはLP
F等を動作させないようにすることもできる。
1にLPFや共振回路を設置する場合、それらを切り替
えスイッチを介して挿入し、通常BモードのときはLP
F等を動作させないようにすることもできる。
【0064】さらに振動子群の配置についても種々の変
形が可能である。2つの振動子群1,2の各64素子を
前述の如く交互配置することは製造上、単純で製造能率
に優れているが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。例えば128素子の内、走査方向における連続する
片側半分の64素子ずつを振動子群1,2に各々割り当
てることもできるし、振動子群1,2の振動子数の比を
1:1以外にすることもできるし、さらにその一方の群
の素子を2つ置き,3つ置きに配置する手法も採用でき
る。
形が可能である。2つの振動子群1,2の各64素子を
前述の如く交互配置することは製造上、単純で製造能率
に優れているが、必ずしもこれに限定されるものではな
い。例えば128素子の内、走査方向における連続する
片側半分の64素子ずつを振動子群1,2に各々割り当
てることもできるし、振動子群1,2の振動子数の比を
1:1以外にすることもできるし、さらにその一方の群
の素子を2つ置き,3つ置きに配置する手法も採用でき
る。
【0065】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る超音波プロ
ーブでは、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な
圧電体から成る同一振動子に、少なくとも2種類の周波
数成分(例えば、コントラストエコー法で用いる超音波
信号の基本波成分と造影剤に起 因する前記超音波信号の
非線形成分とを含む)の通過帯域特性を持たせるように
アース電極を含む少なくとも3個の電極を配設したこと
を特徴とする超音波プローブを形成し、また、本発明に
係る超音波診断装置では、電気信号と音響信号とを双方
向に変換可能な圧電体から成る振動子を複数個配列し、
その各振動子に、少なくとも2種類の周波数成分(例え
ば、コントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波
成分と造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分と
を含む)の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を
含む少なくとも3個の電極を配設したプローブと、前記
少なくとも3個の電極を介して前記少なくとも2種類の
周波数成分に関連して前記プローブを駆動する送受信手
段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置を形成し
たので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位(心
筋、臓器実質など)でも、静脈注入によるコントラスト
エコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確
に得ることができる超音波診断装置を提供することがで
きる。特に、心筋パーシュージョンによる心筋内血流の
灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコー法に
より可能にした超音波診断装置を提供することができ
る。
ーブでは、電気信号と音響信号とを双方向に変換可能な
圧電体から成る同一振動子に、少なくとも2種類の周波
数成分(例えば、コントラストエコー法で用いる超音波
信号の基本波成分と造影剤に起 因する前記超音波信号の
非線形成分とを含む)の通過帯域特性を持たせるように
アース電極を含む少なくとも3個の電極を配設したこと
を特徴とする超音波プローブを形成し、また、本発明に
係る超音波診断装置では、電気信号と音響信号とを双方
向に変換可能な圧電体から成る振動子を複数個配列し、
その各振動子に、少なくとも2種類の周波数成分(例え
ば、コントラストエコー法で用いる超音波信号の基本波
成分と造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分と
を含む)の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を
含む少なくとも3個の電極を配設したプローブと、前記
少なくとも3個の電極を介して前記少なくとも2種類の
周波数成分に関連して前記プローブを駆動する送受信手
段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置を形成し
たので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位(心
筋、臓器実質など)でも、静脈注入によるコントラスト
エコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確
に得ることができる超音波診断装置を提供することがで
きる。特に、心筋パーシュージョンによる心筋内血流の
灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコー法に
より可能にした超音波診断装置を提供することができ
る。
【図1】本発明の第1実施例に係る超音波診断装置の概
略ブロック図。
略ブロック図。
【図2】アース電極の具体例を示す部分斜視図。
【図3】第1実施例における1個の振動子に対する電極
構造を示す模式図。
構造を示す模式図。
【図4】(a)〜(d)は各々、振動子の電極構造およ
び分極方向の違いに拠る周波数特性を説明する説明図。
び分極方向の違いに拠る周波数特性を説明する説明図。
【図5】(a)〜(c)は各々、周波数特性の説明図。
【図6】本発明の第2実施例に係る超音波診断装置の概
略ブロック図。
略ブロック図。
【図7】第2実施例における1個の振動子に対する電極
構造を示す模式図。
構造を示す模式図。
【図8】本発明の第3実施例に係る超音波診断装置の概
略ブロック図。
略ブロック図。
【図9】第3実施例および1対の振動子に対する電極構
造を示す模式図。
造を示す模式図。
【図10】本発明のその他の実施例に係る超音波診断装
置の概略ブロック図。
置の概略ブロック図。
10 プローブ
11 装置本体(送受信手段)
22 プローブヘッド
251…25n 振動子
261…26n 第1の電極
271…27n 第2の電極
28 第3の電極
291…29n 中間電極
351…35n バッファアンプ
361…36n バッファアンプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
A61B 8/00 - 8/15
Claims (16)
- 【請求項1】 電気信号と音響信号とを双方向に変換可
能な圧電体から成る同一振動子に、コントラストエコー
法で用いる超音波信号の基本波成分と造影剤に起因する
前記超音波信号の非線形成分とを含む少なくとも2種類
の周波数成分の通過帯域特性を持たせるようにアース電
極を含む少なくとも3個の電極を配設したことを特徴と
する超音波プローブ。 - 【請求項2】 前記電極の数は共通のアース電極と2個
の信号電極とから成る合計3個であり、前記通過帯域特
性の数は2種類である請求項1記載の超音波プローブ。 - 【請求項3】 前記2個の信号電極は、前記振動子の厚
さ方向に沿う両側面の内の一方に少なくとも一部が貼り
付けられた第1の電極と、前記振動子のもう一方の側面
に貼り付けられた第2の電極とから成り、この第2の電
極は、当該第2の電極に結合し且つ前記圧電体を前記厚
さ方向に分割するように配置した中間電極を有する請求
項2記載の超音波プローブ。 - 【請求項4】 前記両側面の位置にて前記第1,第2の
電極から個別にリード線を引き出した請求項3記載の超
音波プローブ。 - 【請求項5】 前記第1,第2の電極から引き出された
リード線の各々の途中に高入力インピーダンスのバッフ
ァアンプを個別に介挿するとともに、このバッファアン
プの各々をプローブヘッド内に内蔵した請求項4記載の
超音波プローブ。 - 【請求項6】 前記振動子を複数個、所定方向に連設
し、この複数個の振動子を2つの振動子群に分け、この
各振動子群の振動子が前記2つの通過帯域特性の内の割
り当てられた一方の特性を持つように前記3個の電極か
らリード線を引き出した請求項2記載の超音波プロー
ブ。 - 【請求項7】 前記2つの振動子群の各振動子が前記所
定方向に交互に配置されている請求項6記載の超音波プ
ローブ。 - 【請求項8】 電気信号と音響信号とを双方向に変換可
能な圧電体から成る振動子を複数個配列し、その各振動
子に、コントラストエコー法で用いる超音波信号の基本
波成分と造影剤に起因する前記超音波信号の非線形成分
とを含む少なくとも2種類の周波数成分の通過帯域特性
を持たせるようにアース電極を含む少なくとも3個の電
極を配設したプローブと、前記少なくとも3個の電極を
介して前記少なくとも2種類の周波数成分に関連して前
記プローブを駆動する送受信手段とを備えたことを特徴
とする超音波診断装置。 - 【請求項9】 前記電極の数は共通のアース電極と2個
の信号電極とから成る3個であり、前記通過帯域特性の
数は2種類である請求項8記載の超音波診断装置。 - 【請求項10】 前記非線形成分は、高調波成分および
分調波成分の内の何れかである請求項9記載の超音波診
断装置。 - 【請求項11】 前記送受信手段は、前記アース電極と
前記2個の信号電極の内の一方とを介して前記基本波成
分の超音波信号を送信させる送信手段と、前記アース電
極と前記2個の信号電極の内の他方とを介して前記高調
波成分の超音波エコー信号を受信する受信手段と、その
超音波エコー信号に基づく電気信号を処理して輝度変調
像を表示する表示手段とを備えた請求項10記載の超音
波診断装置。 - 【請求項12】 前記送受信手段は、前記アース電極と
前記2個の信号電極の内の一方とを介して前記基本波成
分の超音波信号を送信させる送信手段と、前記アース電
極と前記2個の信号電極の内の他方とを介して前記分調
波成分の超音波エコー信号を受信する受信手段と、その
超音波エコー信号に基づく電気信号を処理して輝度変調
像を表示する表示手段とを備えた請求項10記載の超音
波診断装置。 - 【請求項13】 前記複数個の振動子を2つの振動子群
に分け、この各振動子群の内、割り当てられた一方の特
性を持つように前記3個の電極からリード線を引き出す
とともに、前記送受信手段は、前記2つの振動子群の内
の一方の群に属する各振動子を介して前記基本波成分の
超音波信号を送信させる送信手段と、前記2つの振動子
群の内の他方の群に属する各振動子を介して前記非線形
成分の超音波エコー信号を受信する受信手段と、この超
音波エコー信号に基づく電気信号を処理して輝度変調像
を表示する表示手段とを備えた請求項10記載の超音波
診断装置。 - 【請求項14】 前記2つの振動子群各々の振動子を所
定方向に連続して交互に配置した請求項13記載の超音
波診断装置。 - 【請求項15】 電気信号と音響信号とを双方向に変換
可能な圧電体から成る同一振動子に、コントラストエコ
ー法で用いる超音波信号の基本波成分と造影剤に起因す
る前記超音波信号の非線形成分とから成る2種類の周波
数成分の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含
む3個の電極を配設し、 前記2個の信号電極は、前記振動子の厚さ方向に沿う両
側面の内の一方に少なくとも一部が貼り付けられた第1
の電極と、前記振動子のもう一方の側面に貼り付けられ
た第2の電極とから成り、この第2の電極は、当該第2
の電極に結合し且つ前記圧電体を前記厚さ方向に分割す
るように配置した中間電極を有するとともに、 前記中間電極を、前記厚さ方向の中心位置から当該厚さ
方向における前記振動子の何れか一方の端部寄りにずら
して配置した、ことを特徴とする超音波プローブ。 - 【請求項16】 電気信号と音響信号とを双方向に変換
可能な圧電体から成る同一振動子に2種類の周波数成分
の通過帯域特性を持たせるようにアース電極を含む3個
の電極を配設し、 前記2個の信号電極は、前記振動子の厚さ方向に沿う両
側面の内の一方に少なくとも一部が貼り付けられた第1
の電極と、前記振動子のもう一方の側面に貼り付けられ
た第2の電極とから成り、この第2の電極は、当該第2
の電極に結合し且つ前記圧電体を前記厚さ方向に分割す
るように配置した中間電極を有するとともに、 前記中間電極を、前記厚さ方向の中心位置から当該厚さ
方向における前記振動子の何れか一方の端部寄りにずら
して配置した、ことを特徴とする超音波プローブ。」
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