JPH0723955A - 超音波プローブおよび超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高分解能で近距離領域でのアーチファクトのな
い画像を作成しかつオリエンテーションが容易な超音波
プローブおよび超音波診断装置を提供する。 【構成】本発明の超音波診断装置に設けた超音波プロー
ブは、超音波を送受波可能な例えば２つの振動子２ａ，
２ｂと、超音波を反射可能な音響ミラー２２と、少なく
とも前記音響ミラー２２を軸線回りに回転可能な回転機
構２３とを備え、音響ミラー２２は、振動子２ａ，２ｂ
からの超音波を軸線方向に垂直な放射方向に反射すると
ともに、放射方向からの超音波を振動子に向けて反射す
るようになっている。また、本発明の超音波診断装置は
さらに、超音波プローブ２１に接続された送受信部２４
を備え、２以上の振動子が異なる周波数の超音波を送受
波するように超音波プローブ２１を制御する送受波回路
２７と、超音波プローブ２１からの受信信号を周波数ご
とに分離可能な受信フィルター２８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波プローブおよび
超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの挿入部
先端にある振動子をラジアル走査させて超音波断層像を
得る方式の超音波プローブおよび超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波プローブには様々な走査方式のも
のがあるが、それらのうち、ラジアル走査が可能な超音
波プローブは、挿入部先端にある振動子を軸線回りに機
械的に回転させることにより、回転軸線に直交する平面
内の超音波断層像を得るようになっている。

【０００３】図４は、超音波プローブの先端を軸線を含
む平面に沿った断面で示したものである。

【０００４】同図でわかるように、従来の超音波プロー
ブ１は、振動子２を設けた回転体３の周囲を音響窓と呼
ばれる収容体４で包囲し、回転体３と収容体４との間を
所定の音響伝達媒体５で満たしてある。

【０００５】かかる超音波プローブを用いて超音波断層
画像を得るには、まず超音波プローブを消化管、血管等
に挿入し、次いで、所定位置で振動子をラジアル走査す
ればよい。

【０００６】ここで、振動子口径が小さくなることによ
る分解能の低下を補うため、超音波の周波数を高くして
分解能の向上を図る必要が生じるが、周波数を高くする
と、超音波が到達可能な深さすなわち深達度は逆に不足
し、患部等に対する位置決め操作すなわちオリエンテー
ションに関する操作性は悪くなる。

【０００７】図５は、かかる問題を解決可能な超音波プ
ローブ１１を断面図で示したものである。

【０００８】超音波プローブ１１は同図でわかるよう
に、振動子２を背中合わせに２つ設けてあり、それぞれ
低周波、高周波の超音波を送受信可能になっている。

【０００９】かかる構成においては、低周波の超音波で
オリエンテーション操作を行った後、周波数を高周波側
に切り換えることにより、高分解能の画像を得ることが
できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では、有効面積の減少による分解能あるいは感度の劣
化を引き起こすとともに、振動子近傍の飽和エコー領域
が近距離領域でのアーチファクトを生じさせ、診断画像
に悪影響を及ぼすという問題があった。

【００１１】また、２つの振動子を背中合わせに設ける
ことは、製造技術の点からも困難であった。

【００１２】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、高分解能でかつ近距離領域でのアーチファク
トのない画像を得ることができかつオリエンテーション
が容易な超音波プローブおよび超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の超音波プローブは請求項１に記載したよう
に、超音波を送受波可能な少なくとも２以上の振動子
と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少なくとも前記
音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機構とを備え、
前記音響ミラーは、前記振動子からの超音波を軸線方向
に垂直な放射方向に反射するとともに、放射方向からの
超音波を前記振動子に向けて反射するようにしたもので
ある。

【００１４】また、本発明の超音波プローブは、前記２
つの振動子を軸線方向に向けてかつ向かい合わせに配置
し、前記振動子の間に音響ミラーを配置したものであ
る。

【００１５】また、本発明の超音波プローブは、前記２
つの振動子を軸線方向に向けてかつ背中合わせに配置す
るとともに、前記２つの振動子の対面位置にそれぞれ前
記音響ミラーを配置したものである。

【００１６】また、本発明の超音波診断装置は請求項４
に記載したように、超音波を送受波可能な少なくとも２
以上の振動子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少
なくとも前記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機
構とを備え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音
波を軸線方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放
射方向からの超音波を前記振動子に向けて反射するよう
になっている超音波プローブと、前記超音波プローブに
接続された送受信部とを備え、前記送受信部は、前記２
以上の振動子が異なる周波数の超音波を送受波するよう
に前記超音波プローブを制御する送受波回路と、前記超
音波プローブからの受信信号を前記周波数ごとに分離可
能な受信フィルターとを備えたものである。

【００１７】また、本発明の超音波診断装置は請求項５
に記載したように、超音波を送受波可能な少なくとも２
以上の振動子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少
なくとも前記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機
構とを備え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音
波を軸線方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放
射方向からの超音波を前記振動子に向けて反射するよう
になっている超音波プローブと、前記超音波プローブに
接続された送受信部と、前記送受信部からの受信信号を
用いて断層画像を表示する表示部とを備え、前記送受信
部は、前記２以上の振動子が同一周波数の超音波を送受
波するように前記超音波プローブを制御する送受波回路
を備え、前記表示部は、前記振動子の単独使用時におけ
る走査線数、視野深度あるいはフレーム数よりも大きな
走査線数、視野深度あるいはフレーム数で前記断層画像
を表示するようにしたものである。

【００１８】

【作用】本発明の超音波プローブによれば、例えば２つ
の振動子から送波された超音波は、回転する音響ミラー
に入射し、超音波プローブの軸線に直交する方向すなわ
ちラジアル方向に反射する。

【００１９】次いで、生体から戻ってきた超音波は逆の
経路で振動子に戻る。

【００２０】ここで、音響ミラーを配置したことによ
り、振動子と診断領域との間にスタンドオフが確保さ
れ、近距離領域でのアーチファクトは大幅に低減する。

【００２１】また、本発明の超音波診断装置によれば、
超音波プローブに設けた例えば２つの振動子から異なる
周波数を持つ超音波をそれぞれ送波し、音響ミラーでラ
ジアル方向に反射させる。

【００２２】次いで、生体から戻ってきた超音波を振動
子で電気信号に変換し、これを送受信部の受信フィルタ
ーで低周波成分と高周波成分とに分離する。

【００２３】次いで、分離された各信号を用いて低周波
に係る断層画像と高周波に係る断層画像とを表示部のモ
ニターに例えば同時に表示する。

【００２４】次いで、低周波断層画像を見ながらオリエ
ンテーション操作を行う。

【００２５】すなわち、画面上で認識容易な所定の臓器
に注目し、この臓器と診断領域との位置関係を考慮しな
がら、診断領域を超音波の焦点に位置合わせする。

【００２６】次いで、高周波画像を見ながら診断領域を
観察し診断を行う。

【００２７】また、本発明の超音波診断装置によれば、
超音波プローブに設けた例えば２つの振動子から同じ周
波数を持つ超音波をそれぞれ送波し、音響ミラーでラジ
アル方向に反射させる。

【００２８】次いで、生体から戻ってきた超音波を振動
子で電気信号に変換し、これを送受信部の送受波回路に
送り、さらに表示部に送る。

【００２９】表示部では、振動子の単独使用時における
走査線数、視野深度あるいはフレーム数よりも大きな走
査線数、視野深度あるいはフレーム数で断層画像を作成
し、これをモニターに表示する。

【００３０】ここで、走査線の数を増やせば画面の解像
度が向上し、視野深度を大きくすれば深い領域まで画像
化することができ、フレーム数を増やせば画面のちらつ
きを低減することができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の超音波プローブおよび超音波
診断装置の実施例について、添付図面を参照して説明す
る。なお、従来技術と実質的に同一の部品については同
一の符号を付してその説明を省略する。

【００３２】図１(a) は、本実施例の超音波診断装置２
９を示したブロック図である。

【００３３】同図でわかるように、超音波診断装置２９
は、超音波プローブ２１と、超音波プローブ２１に接続
された送受信部２４と、超音波側の走査タイミングをＴ
Ｖ側の走査タイミングに合わせるデータスキャンコンバ
ータ（以下、ＤＳＣと呼ぶ）２５と、断層画像を表示す
る表示部としてのディスプレイ２６とを備える。

【００３４】図１(b) は、超音波プローブ２１を軸線を
含む平面に沿った断面で示したものである。

【００３５】同図でわかるように、超音波プローブ２１
は、超音波を送受波可能な２つの振動子２ａ，２ｂと、
超音波を反射可能な音響ミラー２２とを備える。

【００３６】２つの振動子２ａ，２ｂは、軸線方向に向
けてかつ向かい合わせに配置してある。

【００３７】音響ミラー２２は、振動子２ａ，２ｂに対
面する位置に２つの超音波反射面を軸線に対して４５度
傾斜させて形成してあり、振動子２ａ，２ｂからの超音
波を軸線方向に垂直な方向すなわちラジアル方向に反射
するとともに、ラジアル方向からの超音波を振動子２
ａ，２ｂに戻すようになっている。

【００３８】振動子２ａ，２ｂおよび音響ミラー２２
は、軸線回りに一体に回転可能な回転機構２３に取り付
けてある。

【００３９】送受信部２４は、図１(a) でわかるよう
に、振動子２ａ，２ｂが異なる周波数の超音波をそれぞ
れ送受波するように超音波プローブ２１を制御する送受
波回路２７と、超音波プローブ２１からの受信信号を周
波数ごとに分離可能な受信フィルター２８とを備える。

【００４０】ここで、振動子２ａは例えば１０ＭＨｚの
超音波を送受波し，振動子２ｂは２０ＭＨｚの超音波を
送受波するように構成するのがよい。

【００４１】本実施例の超音波診断装置によれば、超音
波プローブ２１を内視鏡の鉗子孔等を介して血管、消化
管等に挿入し、所定の位置に位置決めする。

【００４２】次いで、振動子２ａ，２ｂからそれぞれ１
０ＭＨｚ，２０ＭＨｚの超音波をそれぞれ軸線方向にか
つ向かい合う方向に送波し、音響ミラー２２でラジアル
方向（図中矢印）に反射させて生体内に放射する。

【００４３】次いで、生体から戻ってきた超音波を上述
とは逆の経路で振動子２ａ，２ｂに戻す。

【００４４】次いで、受波された超音波を振動子２ａ，
２ｂで電気信号に変換し、これらを送受信部２４の受信
フィルター２８で低周波成分と高周波成分とに分離す
る。

【００４５】次いで、分離された各信号を用いて低周波
に係る断層画像と高周波に係る断層画像とをディスプレ
イ２６に同時に表示する。

【００４６】ここで、まず、ディスプレイ２６に表示さ
れた低周波断層画像を見ながらオリエンテーション操作
を行う。

【００４７】すなわち、画面上で認識容易な所定の臓器
に注目し、この臓器と診断領域との位置関係を考慮しな
がら、診断領域を超音波の焦点に位置合わせする。

【００４８】次いで、ディスプレイ２６に同時表示され
ている高周波画像を見ながら診断領域を観察し診断を行
う。

【００４９】なお、超音波ビームの放射方向を診断領域
で交差させるようにすることにより、低周波画像および
高周波画像をほぼ同一断面に関して得ることができる。

【００５０】以上説明したように、本実施例の超音波プ
ローブは、異なる周波数を送受波可能な２つの振動子を
設ける一方、これらの振動子の間に音響ミラーを設けた
ので、振動子面と診断領域との間にスタンドオフすなわ
ち所定の距離が確保され、近距離領域でのアーチファク
トを大幅に低減することができる。

【００５１】また、本実施例の超音波診断装置は、超音
波プローブで受波された超音波を変換した電気信号を別
々の周波数に係る信号に分離し、分離された信号をそれ
ぞれ低周波断層画像、高周波断層画像としてディスプレ
イに同時表示するように構成したので、低周波画像を用
いてオリエンテーション操作を行うことができるととも
に、高周波画像を用いて超音波診断を行うことができ
る。

【００５２】そのため、超音波プローブを抜き換えるこ
となく超音波診断を行うことが可能となり、診断時間の
短縮あるいは患者に与える負担の軽減を図ることができ
る。

【００５３】上述の実施例では、超音波プローブに設け
る振動子の数を２としたが、３以上の任意の数としても
よい。

【００５４】また、上述の実施例では、音響ミラーおよ
び振動子を一体に回転させる構成としたが、音響ミラー
２２だけあるいは振動子２ａおよび音響ミラー２２だけ
を回転させる構造としてもよい。

【００５５】また、上述の実施例では、音響ミラーを振
動子の間に配置する構成としたが、かかる配置に限定さ
れるものではない。

【００５６】図２は、超音波プローブ２１の第１の変形
例を示したものである。同図でわかるように、超音波プ
ローブ３１は、２つの振動子２ａ，２ｂを軸線方向に向
けてかつ背中合わせに配置するとともに、２つの振動子
２ａ，２ｂの対面位置にそれぞれ音響ミラー３２ａ，３
２ｂを配置してある。

【００５７】本変形例は、上述の実施例と同様に作用し
あるいは同様の効果を奏するものであるため、ここでは
それらの詳細な説明を省略する。

【００５８】図３は、超音波プローブ２１の第２の変形
例を示したものである。

【００５９】本変形例に係る超音波プローブ４１は、２
つの振動子２ａ，２ｂを軸線方向に向けてかつ向かい合
わせに配置するとともに、２つの振動子２ａ，２ｂの対
面位置に音響ミラー４２を配置してある点は超音波プロ
ーブ２１と同じであるが、本変形例では、音響ミラー４
２を平板上に形成してあり、振動子２ａ，２ｂからの超
音波の反射方向が互いに逆になるようにしてある。

【００６０】なお、音響ミラー４２だけあるいは振動子
２ａおよび音響ミラー４２だけを回転させる構造として
もよい。

【００６１】第２の変形例についても、上述の実施例と
同様に作用しあるいは同様の効果を奏するものであるた
め、ここではそれらの詳細な説明を省略する。

【００６２】また、上述の実施例では、受信フィルター
を用いて２つの周波数に係る受信信号を分離するように
構成し、２つの画像を同時表示できるようにしたが、受
信フィルターを省略し、各振動子で低周波および高周波
を切り換えながら送受波するように構成してもよい。

【００６３】かかる構成においては、まず、周波数を低
周波数側に切り換えてラジアル走査を行い、得られた低
周波画像を用いてオリエンテーション操作を行う。次い
で、周波数を高周波側に切り換えてラジアル走査を行
い、得られた高周波画像を用いて精査診断を行うことが
できる。

【００６４】また、上述の実施例では、異なる周波数の
超音波を送受波するように構成し、受信フィルターを用
いて２つの周波数に分離するように構成したが、２つの
振動子で同じ周波数の超音波を送受波するように構成
し、振動子の単独使用時における走査線数、視野深度あ
るいはフレーム数よりも大きな走査線数、視野深度ある
いはフレーム数で断層画像を表示するように構成しても
よい。

【００６５】かかる構成においては、超音波プローブに
設けた例えば２つの振動子から同じ周波数を持つ超音波
をそれぞれ送波し、音響ミラーでラジアル方向に反射さ
せる。

【００６６】次いで、生体から戻ってきた超音波を振動
子で電気信号に変換し、これを送受信部の送受波回路に
送り、さらに表示部に送る。

【００６７】表示部では、振動子の単独使用時における
走査線数、視野深度あるいはフレーム数よりも大きな走
査線数、視野深度あるいはフレーム数で断層画像を作成
し、これをモニターに表示する。

【００６８】ここで、走査線の数を増やせば画面の解像
度が向上し、視野深度を大きくすれば深い領域まで画像
化することができ、フレーム数を増やせば画面のちらつ
きを低減することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の超音波プロ
ーブは、超音波を送受波可能な少なくとも２以上の振動
子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少なくとも前
記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機構とを備
え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音波を軸線
方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放射方向か
らの超音波を前記振動子に向けて反射するようにしたの
で、近距離領域でのアーチファクトのない画像を得るこ
とができる。

【００７０】また、本発明の超音波診断装置は、超音波
を送受波可能な少なくとも２以上の振動子と、超音波を
反射可能な音響ミラーと、少なくとも前記音響ミラーを
軸線回りに回転可能な回転機構とを備え、前記音響ミラ
ーは、前記振動子からの超音波を軸線方向に垂直な放射
方向に反射するとともに、放射方向からの超音波を前記
振動子に向けて反射するようになっている超音波プロー
ブと、前記超音波プローブに接続された送受信部とを備
え、前記送受信部は、前記２以上の振動子が異なる周波
数の超音波を送受波するように前記超音波プローブを制
御する送受波回路と、前記超音波プローブからの受信信
号を前記周波数ごとに分離可能な受信フィルターとを備
えたので、上述した効果を奏する他、周波数の高い方の
画像で分解能の高い画像を得るとともに、周波数の低い
方の画像で深達度の大きな画像を得ることができる。

【００７１】そのため、超音波プローブを抜き換えるこ
となく、オリエンテーション操作と高精度の超音波診断
とを同時に進めることが可能となる。

【００７２】また、本発明の超音波診断装置は、超音波
を送受波可能な少なくとも２以上の振動子と、超音波を
反射可能な音響ミラーと、少なくとも前記音響ミラーを
軸線回りに回転可能な回転機構とを備え、前記音響ミラ
ーは、前記振動子からの超音波を軸線方向に垂直な放射
方向に反射するとともに、放射方向からの超音波を前記
振動子に向けて反射するようになっている超音波プロー
ブと、前記超音波プローブに接続された送受信部と、前
記送受信部からの受信信号を用いて断層画像を表示する
表示部とを備え、前記送受信部は、前記２以上の振動子
が同一周波数の超音波を送受波するように前記超音波プ
ローブを制御する送受波回路を備え、前記表示部は、前
記振動子の単独使用時における走査線数、視野深度ある
いはフレーム数よりも大きな走査線数、視野深度あるい
はフレーム数で前記断層画像を表示するようにしたの
で、走査線の数を増やすことにより従来よりも画面の解
像度を向上させ、視野深度を大きくすることにより深い
領域まで画像化し、あるいはフレーム数を増やすことに
より画面のちらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本実施例の超音波診断装置の全体ブロッ
ク図、(b) は超音波プローブの軸線を含む平面に沿った
断面図。

【図２】変形例に係る超音波プローブの断面図。

【図３】別の変形例に係る超音波プローブの断面図。

【図４】従来の超音波プローブの断面図。

【図５】従来の超音波プローブの断面図。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ 振動子 ２１，３１，４１ 超音波プローブ ２２，３２ａ，３２ｂ，４２ 音響ミラー ２４ 送受信部 ２６ ディスプレイ（表示部） ２７ 送受波回路 ２８ 受信フィルター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送受波可能な少なくとも２以上
   の振動子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少なく
   とも前記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機構と
   を備え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音波を
   軸線方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放射方
   向からの超音波を前記振動子に向けて反射するようにな
   っていることを特徴とする超音波プローブ。
2. 【請求項２】 前記２つの振動子を軸線方向に向けてか
   つ向かい合わせに配置するとともに、前記振動子の間に
   前記音響ミラーを配置した請求項１記載の超音波プロー
   ブ。
3. 【請求項３】 前記２つの振動子を軸線方向に向けてか
   つ背中合わせに配置するとともに、前記２つの振動子の
   対面位置にそれぞれ前記音響ミラーを配置した請求項１
   記載の超音波プローブ。
4. 【請求項４】 超音波を送受波可能な少なくとも２以上
   の振動子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少なく
   とも前記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機構と
   を備え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音波を
   軸線方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放射方
   向からの超音波を前記振動子に向けて反射するようにな
   っている超音波プローブと、前記超音波プローブに接続
   された送受信部とを備え、前記送受信部は、前記２以上
   の振動子が異なる周波数の超音波を送受波するように前
   記超音波プローブを制御する送受波回路と、前記超音波
   プローブからの受信信号を前記周波数ごとに分離可能な
   受信フィルターとを備えたことを特徴とする超音波診断
   装置。
5. 【請求項５】 超音波を送受波可能な少なくとも２以上
   の振動子と、超音波を反射可能な音響ミラーと、少なく
   とも前記音響ミラーを軸線回りに回転可能な回転機構と
   を備え、前記音響ミラーは、前記振動子からの超音波を
   軸線方向に垂直な放射方向に反射するとともに、放射方
   向からの超音波を前記振動子に向けて反射するようにな
   っている超音波プローブと、前記超音波プローブに接続
   された送受信部と、前記送受信部からの受信信号を用い
   て断層画像を表示する表示部とを備え、前記送受信部
   は、前記２以上の振動子が同一周波数の超音波を送受波
   するように前記超音波プローブを制御する送受波回路を
   備え、前記表示部は、前記振動子の単独使用時における
   走査線数、視野深度あるいはフレーム数よりも大きな走
   査線数、視野深度あるいはフレーム数で前記断層画像を
   表示するようになっていることを特徴とする超音波診断
   装置。