JPH0662497A - 超音波プローブ - Google Patents

超音波プローブ

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Publication number
JPH0662497A
JPH0662497A JP4210126A JP21012692A JPH0662497A JP H0662497 A JPH0662497 A JP H0662497A JP 4210126 A JP4210126 A JP 4210126A JP 21012692 A JP21012692 A JP 21012692A JP H0662497 A JPH0662497 A JP H0662497A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acoustic
ultrasonic probe
lens
subject
acoustic lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP4210126A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Yamazaki
聡 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4210126A priority Critical patent/JPH0662497A/ja
Publication of JPH0662497A publication Critical patent/JPH0662497A/ja
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】音響レンズと被検体との間等で音響インピーダ
ンスのミスマッチングに起因して多重反射により生じる
偽像を低減させ、超音波断層像の画像品質を向上させた
超音波プローブを提供するものである。 【構成】この超音波プローブは圧電体層11上に音響レ
ンズ13を設けた超音波プローブ10において、前記音
響レンズ13の表面に音響レンズ13と被検体との間の
音響インピーダンスを整合させる音響整合層14を設け
たものである。

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備えら
れる超音波プローブに係り、特に音響レンズと被検体と
の間の音響インピーダンスを整合し、境界面の反射係数
を減少することにより多重反射を低減させた超音波プロ
ーブに関する。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置には、超音波を送受信さ
せる超音波プローブが備えられており、超音波診断装置
は超音波プローブから被検体の内部に超音波を送信し、
被検体内部で音響インピーダンスのミスマッチングによ
って生ずる反射波を受信して断層像を得るようになって
いる。
【0003】超音波診断装置に備えられる超音波プロー
ブ1は図7に示すように圧電セラミックス材料等からな
る圧電体層2を有し、この圧電体層2上に整合層を兼ね
る電極3を介して音響レンズ4が設けられる。超音波プ
ローブ1は圧電体層2への電圧印加により超音波を生じ
させ、この超音波が整合層3から音響レンズ4を経て発
振されるようになっている。
【0004】超音波プローブ1では超音波が送受信され
る際、音響レンズ4による超音波の減衰特性によって高
周波ほど信号が減衰せしめられる。このため、超音波診
断装置の空間分解能や感度が劣化するという問題があっ
た。
【0005】一方、空間分解能や感度の劣化を防止する
ために、超音波診断装置の超音波プローブ1に超音波の
減衰が少ない材料でできた音響レンズ4を採用し、この
音響レンズ4の採用により空間分解能や感度の劣化を低
減させている。
【0006】また、超音波プローブ1の音響レンズ4の
材質を変更して空間分解能や感度特性の劣化を抑制する
材料を用いると、音響インピーダンスも低下する傾向が
あり、結果として図8(A)に示すように音響レンズ4
内部での超音波の多重反射が増強されて画質が劣化した
り、超音波画像の浅部にアーチファクトが生じる原因と
なっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】超音波診断装置では、
本来体内に存在する臓器の音響インピーダンスの分布状
況に加え、その原理上種々の偽像を伴なう。具体的に
は、図7に示すように、プローブ表面に音響レンズ4を
備えた超音波プローブ1では、音響レンズ4と被検体と
の間に図8(B)に示すように、音響インピーダンスの
ミスマッチングが存在すると、音響レンズ2の内部や音
響レンズ表面と被検体内部との間で複数回の反射が生じ
(以下、多重反射という。)、この多重反射が偽像を発
生させる原因となっている。
【0008】また、図9に示すように、超音波プローブ
1Aは音響レンズ4と被検体との間に音響カプラ材5を
介在させて用いる場合もあるが、この場合にも図10
(A),(B),(C)に示すように、音響レンズ4の
内部や超音波プローブ1Aの音響レンズ4と音響カプラ
材5との間、音響カプラ材5と被検体との間、被検体内
部に音響インピーダンスのミスマッチングが生じると、
多重反射が生じて偽像発生の原因となっている。
【0009】さらに、超音波プローブを滅菌等の目的で
袋状のシート材に内包して用いる場合も存在するが、こ
の場合にも超音波プローブの音響レンズ4と袋状のシー
ト材との間や袋状のシート材と被検体との間に音響イン
ピーダンスのミスマッチングが生じ、音響カプラ材の場
合と同様に多重反射が生じて偽像発生の原因となってい
る。
【0010】音響インピーダンスのミスマッチングに起
因して多重反射により生ずる偽像は、本来の超音波断層
像に重畳して表示されるため、超音波断層像の品質を劣
化させ、超音波画像診断の障害となるものである。
【0011】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、音響レンズと被検体との間等で音響インピー
ダンスのミスマッチングに起因して多重反射により生じ
る偽像を低減させ、超音波断層像の画像品質を向上させ
た超音波プローブを提供することを目的とする。
【0012】本発明の他の目的は音響レンズと被検体と
の間の音響インピーダンスを整合させて多重反射を抑制
し、超音波断層像の空間分解能や感度を向上させた超音
波プローブを提供するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波プロ
ーブは、上述した課題を解決するために、請求項1に記
載したように圧電体層上に音響レンズを設けた超音波プ
ローブにおいて、前記音響レンズの表面に音響レンズと
被検体との間の音響インピーダンスを整合させる音響整
合層を設けたものである。
【0014】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る超音波プローブは、請求項2に記載したよう
に、圧電体層上に音響レンズを設けた超音波プローブに
おいて、前記音響レンズと被検体との間に音響インピー
ダンスを整合させる音響整合層を備えた介在物を設けた
ものであり、請求項3に記載したように、介在物は音響
カプラ材あるいは袋状シート材である。
【0015】
【作用】本発明の超音波プローブは音響レンズの表面に
音響整合層を設けたり、また音響レンズと被検体との間
に音響整合層を備えた介在物を設けたので、音響レンズ
と被検体との間の音響インピーダンスを整合させ、超音
波の反射係数を減少させることができる。
【0016】したがって、音響インピーダンスのミスマ
ッチングに起因して生じる多重反射を減少させ、多重反
射により生じる偽像の発生を低減させることができ、超
音波断層像の画像品質を向上させることができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係る超音波プローブの一実施
例について添付図面を参照して説明する。
【0018】図1は超音波診断装置に備えられる本発明
の超音波プローブの概略を示すものである。この超音波
プローブ10は圧電セラミックス材料などからなる圧電
体層11を有する。この圧電体層11は図示しない吸音
材としてのバッキング材料層上に設けられており、上記
圧電体層11上に整合層を兼ねる電極12を介して音響
レンズ13が設けられる。この音響レンズ13のレンズ
表面には音響整合層14が付着され、この音響整合層1
4で音響レンズ13と被検体との間の音響インピーダン
スを整合させ、ミスマッチングを低減させている。
【0019】音響整合層14による整合条件には、G. K
ossoff氏らによる公知の整合条件が採用される。この整
合条件は、例えば音響整合層1層の場合には、音響整合
層の厚みをt、音響インピーダンスをZとすると、
【数1】 で表わされる。
【0020】音響整合層14を設けることにより、音響
レンズ13側から被検体を見たときの音響インピーダン
スを音響レンズ13の音響インピーダンスと同等に、ま
た、被検体側から音響レンズ13を見たときの音響イン
ピーダンスを被検体の音響インピーダンスZr と同等に
することができ、音響レンズ13と被検体との間の音響
インピーダンスを整合させることができる。これによ
り、音響インピーダンスのミスマッチングに起因して多
重反射により生じる偽像を解消できる。
【0021】音響整合層14にはゴムやプラスチック等
の高分子物質の材料が使用可能であり、その製法は、初
めに音響整合層14となる部分に高分子物質の薄膜を成
形しておき、次に音響レンズ13のレンズ部を成形して
一体化させる方法や、先に音響レンズ13を成形してお
き、この音響レンズ13のレンズ表面に音響整合層14
となる高分子物質の薄膜を蒸着等の方法で付着させる方
法が可能である。
【0022】なお、音響レンズ13のレンズ表面に付着
される音響整合層14の整合条件(音響整合層の層数、
厚み、音響インピーダンス)は種々の条件が適用可能で
あり、必ずしもG. Kossoff氏の整合条件に限定されな
い。
【0023】図3および図4は音響レンズ13と被検体
の境界面における音圧反射係数のデータを示すものであ
り、横軸に超音波の周波数(MHz )を、縦軸に反射係数
の大きさ|R|を表わす。反射係数の大きさ|R|は、
理論的には、音響レンズ13の音響インピーダンス
L 、被検体の音響インピーダンスZr とすると、
【数2】 で表わされる。
【0024】図3に表示されたものは、音響レンズ13
の音響インピーダンスZL =1.1Mrayl 、被検体の音
響インピーダンスZr =1.5Mrayl 、音響整合層14
の厚さt=λ/4とし、音響整合層14の音響インピー
ダンスを種々変えたときのデータであり、A〜Dは、音
響整合層が無し、その音響インピーダンス1.11Mray
l 、音響インピーダンス1.28Mrayl 、音響インピー
ダンス1.49Mraylの場合をそれぞれ示す。図3に示
すデータから、音響整合層14の厚さt=λ/4のと
き、その音響インピーダンスが1.28Mrayl 付近のも
のが、所定の周波数域で反射係数の大きさが最も小さ
く、整合性がとれていることがわかる。
【0025】また、図4は、音響レンズ13、音響整合
層14および被検体の各音響インピーダンスを1.1Mr
ayl 、1.28Mrayl 、1.5Mrayl とし、音響整合層
14の厚さtを種々変化させた場合のデータである。A
1 〜D1 は音響整合層14が無しの場合、音響整合層1
4の厚さtがλ/8、λ/4、λ/2(λ:波長)の場
合をそれぞれ示す。図4に示すデータから、例えば7MH
z 〜12MHz の周波数帯域では、音響整合層14の厚さ
がλ/4のとき、音響インピーダンスの整合性がよいこ
とを示している。
【0026】図5は本発明に係る超音波プローブの他の
具体例を示すものである。
【0027】この超音波プローブ10Aは音響レンズ1
3の表面に音響整合層16,17を両面に備えた音響カ
プラ材18を介在物20として設けたものである。音響
カプラ18の両面に形成される音響整合層16,17の
整合条件は、図1〜図4で示した音響整合層14と同等
の条件が適用される。
【0028】この超音波プローブ10Aでは、音響レン
ズ13、音響カプラ材18、被検体の間の音響インピー
ダンスをそれぞれ整合させることができ、その結果とし
て、音響レンズ13内部、音響カプラ材18内部、音響
カプラ材18と被検体内部との間で生ずる多重反射の要
因となる各境界面での音響インピーダンスを整合させ、
偽像の発生を防止している。その際、音響レンズ13の
レンズ表面に形成される音響整合層の整合条件(音響整
合層の層数、厚み、音響インピーダンス)は、前述のも
のに限定されず、種々の条件が適用され得る。
【0029】また、超音波プローブ10Bの音響レンズ
13のレンズ表面を覆う介在物として、音響カプラ材1
8に代えて、袋状のシート材を用いてもよい。この場
合、袋状シート材は超音波プローブ10Bの音響レンズ
表面を覆うように予め装着しても、袋状シート材と超音
波プローブ10Bを別々に備え、使用時に袋状シート材
を超音波プローブ10Bに覆せて使用してもよい。
【0030】袋状シート材にも、図5に示すように、音
響整合層16,17が両面に備えられ、この音響整合層
16,17の整合条件は、図1〜図4に示す実施例のも
のと異ならない。
【0031】超音波プローブ10Bの音響レンズ13
に、音響整合層を備えた袋状シート材を被着させること
によって、音響レンズ13、シート材および被検体の間
の音響インピーダンスを整合させることができる。その
結果、音響レンズ13内部、シート材内部、シート材と
被検体内部との間で生じる音響インピーダンスのミスマ
ッチングを無くし、音響インピーダンスを整合させて多
重反射を防止し、偽像を生じさせないようにすることが
できる。
【0032】なお、音響レンズ表面に形成する音響整合
層の整合条件(音響整合層の層数、厚み、音響インピー
ダンス)は、前述のものに限定されるものではなく、様
々な条件が適用可能である。
【0033】
【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る超音波
プローブにおいては、音響レンズの表面に音響整合層を
設けることにより、音響レンズと被検体との間の音響イ
ンピーダンスを整合させ、音響レンズ内部や音響レンズ
表面と被検体内部との間で生ずる多重反射の要因となる
音響レンズと被検体との間の超音波の反射係数を減少さ
せる事が可能である。
【0034】また、超音波プローブと被検体との間に音
響整合層を備えた音響カプラ材、袋状のシート材などの
介在物を介在させても、音響レンズ、介在物、被検体の
間の音響インピーダンスを整合させることができ、その
結果音響レンズ内部、音響レンズと介在物との間、介在
物内部、介在物と被検体内部との間で生ずる多重反射の
要因となる各界面での超音波の反射係数を減少させる事
が可能である。
【0035】本発明に係る超音波プローブは偽像の原因
となる多重反射を本質的に低減する事が可能で、断層像
の画像品質を向上させる事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波プローブの一実施例を示す
部分的な斜視図。
【図2】(A)は図1に示された超音波プローブの音響
レンズ内部や被検体内部での超音波の透過、反射例を示
す図。(B)は超音波プローブの音響レンズ表面に音響
整合層を備えた場合と備えない場合とを比較して示す
図。
【図3】図1に示す超音波プローブにおいて、音響整合
層の音響インピーダンスの影響による音響レンズと被検
体との間の反射係数の大きさを示すデータ。
【図4】図1に示す超音波プローブにおいて、音響整合
層の厚みの影響による音響レンズと被検体との間の反射
係数の大きさを示すデータ。
【図5】本発明に係る超音波プローブの他の実施例を示
す図。
【図6】(A)は、図5に示す超音波プローブの要部断
面図、(B)および(C)は上記超音波プローブの介在
物に音響整合層を備えた場合と備えない場合を比較して
示す図。
【図7】従来の超音波プローブの一例を示す図。
【図8】(A)は図7に示す超音波プローブの音響レン
ズ内部での多重反射例を示す図。(B)は図7に示す超
音波プローブの被検体内部での多重反射例を示す図。
【図9】従来の超音波プローブの他の例を示す図。
【図10】(A)は、図9に示す超音波プローブの音響
レンズ内部での多重反射例を示す図。(B)は、図9に
示す超音波プローブの介在物内部での多重反射例を示す
図。(C)は、図9に示す超音波プローブの被検体内部
での多重反射例を示す図。
【符号の説明】
10,10A,10B 超音波プローブ 11 圧電体層 12 音響整合層(電極) 13 音響レンズ 14,16,17 音響整合層 18 音響カプラ材 20 介在物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電体層上に音響レンズを設けた超音波
    プローブにおいて、前記音響レンズの表面に音響レンズ
    と被検体との間の音響インピーダンスを整合させる音響
    整合層を設けたことを特徴とする超音波プローブ。
  2. 【請求項2】 圧電体層上に音響レンズを設けた超音波
    プローブにおいて、前記音響レンズと被検体との間に音
    響インピーダンスを整合させる音響整合層を備えた介在
    物を設けたことを特徴とする超音波プローブ。
  3. 【請求項3】 介在物は音響カプラ材あるいは袋状シー
    ト材である請求項2に記載の超音波プローブ。
JP4210126A 1992-08-06 1992-08-06 超音波プローブ Pending JPH0662497A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1127798A (ja) * 1997-07-04 1999-01-29 S C:Kk 超音波振動の発生方法
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