JP2002253549A - 超音波撮像装置、超音波撮像方法及び探触子 - Google Patents
超音波撮像装置、超音波撮像方法及び探触子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像の空間分解能を劣化させること無く、体
内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮像方法等を提
供する。 【解決手段】 探触子が送信用探触子３１と受信用探触
子４１とに分離されており、送信用探触子３１を用いて
超音波を被検体に送信し、２次元アレー状に配置された
複数のトランスデューサを有する受信用探触子４１でエ
コーを受信し、受信用探触子４１のトランスデューサの
受信する信号を増幅し、該信号に基づいて被検体の波形
データ１８ａを得る。その際、磁気センサ３３、４３を
用いて両探触子の相対位置を検知する。さらに、その相
対位置を参照して、前記波形データを処理し、画像デー
タを得、該画像データを処理して、前記エコーを３次元
画像化する。
内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮像方法等を提
供する。 【解決手段】 探触子が送信用探触子３１と受信用探触
子４１とに分離されており、送信用探触子３１を用いて
超音波を被検体に送信し、２次元アレー状に配置された
複数のトランスデューサを有する受信用探触子４１でエ
コーを受信し、受信用探触子４１のトランスデューサの
受信する信号を増幅し、該信号に基づいて被検体の波形
データ１８ａを得る。その際、磁気センサ３３、４３を
用いて両探触子の相対位置を検知する。さらに、その相
対位置を参照して、前記波形データを処理し、画像デー
タを得、該画像データを処理して、前記エコーを３次元
画像化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体内の臓器や血
流情報を得ることのできる超音波撮像方法及び超音波撮
像装置に関する。特に、画像の空間分解能を劣化させる
こと無く、体内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮
像方法及び超音波撮像装置に関する。
流情報を得ることのできる超音波撮像方法及び超音波撮
像装置に関する。特に、画像の空間分解能を劣化させる
こと無く、体内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮
像方法及び超音波撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる超音波エコー観察等を行う超音
波診断装置は、超音波センサー部（探触子）に、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電材料を用い
るのが一般的である。図４は、現在用いられている一般
的な探触子の構造を模式的に示す図である。（Ａ）は全
体の斜視図、（Ｂ）は配列振動子を拡大して示す斜視図
である。この図の探触子３０１は、全体として薄い箱型
をしており、細長い長方形状の探触面３０２を有する。
この探触面３０２を人体に当てて超音波を放射し人体の
奥部から返ってくる超音波エコーを受信する。探触子３
０１の図の上側には、超音波送受信信号を伝えるケーブ
ル３０７が接続されている。
波診断装置は、超音波センサー部（探触子）に、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電材料を用い
るのが一般的である。図４は、現在用いられている一般
的な探触子の構造を模式的に示す図である。（Ａ）は全
体の斜視図、（Ｂ）は配列振動子を拡大して示す斜視図
である。この図の探触子３０１は、全体として薄い箱型
をしており、細長い長方形状の探触面３０２を有する。
この探触面３０２を人体に当てて超音波を放射し人体の
奥部から返ってくる超音波エコーを受信する。探触子３
０１の図の上側には、超音波送受信信号を伝えるケーブ
ル３０７が接続されている。
【０００３】探触面３０２内には、超音波の発振子と受
振子を兼ねる、櫛状の配列振動子３０３が収められてい
る。配列振動子３０３は、薄い（例えば厚さ０．２〜
０．３mm）ＰＺＴの帯状板に、多数のスリット３０６
（例えば幅０．１mm）を入れて櫛の歯状の個別振動子３
０５（例えば幅０．２mm、長さ２０mm）を多数（例えば
２５６個）配列したものである。なお、このような超音
波探触子及び超音波診断装置については、東洋出版「超
音波観察法・診断法」や、医歯薬出版「基礎超音波医
学」に詳しく説明されている。
振子を兼ねる、櫛状の配列振動子３０３が収められてい
る。配列振動子３０３は、薄い（例えば厚さ０．２〜
０．３mm）ＰＺＴの帯状板に、多数のスリット３０６
（例えば幅０．１mm）を入れて櫛の歯状の個別振動子３
０５（例えば幅０．２mm、長さ２０mm）を多数（例えば
２５６個）配列したものである。なお、このような超音
波探触子及び超音波診断装置については、東洋出版「超
音波観察法・診断法」や、医歯薬出版「基礎超音波医
学」に詳しく説明されている。
【０００４】ところで、超音波診断分野では、被検者の
より詳細な体内情報を取得するために、３次元データの
収集が望まれている。それを実現するために、超音波検
出部（センサー）を２次元アレー化することが求められ
ている。
より詳細な体内情報を取得するために、３次元データの
収集が望まれている。それを実現するために、超音波検
出部（センサー）を２次元アレー化することが求められ
ている。
【０００５】ULTRASONIC IMAGING 20, 1-15 (1998)に
は、Duke大学のE.D. LIGHTらによる「Progress in Two-
Dimensional Arrays for Real-Time Volumetric Imagin
g 」と題する文が掲載されている。この文中では、ＰＺ
Ｔ超音波センサーの２次元アレーを有する探触子（２次
元探触子）が開示されている。
は、Duke大学のE.D. LIGHTらによる「Progress in Two-
Dimensional Arrays for Real-Time Volumetric Imagin
g 」と題する文が掲載されている。この文中では、ＰＺ
Ｔ超音波センサーの２次元アレーを有する探触子（２次
元探触子）が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】実際の診断時には、超
音波を強く散乱しノイズ源となる骨等を避けるように、
探触子を体表上でナビゲーションする必要がある。しか
し、上述のように探触子を２次元化すると、探触子のサ
イズが大型化してしまい、探触子を当てる人体の箇所に
制約を受けやすくなってしまう。特に、心臓の撮像を行
う場合、肋骨間の隙間に探触子を当てるのが通常行われ
る手であるが、探触子が大きくなると、肋間等の撮像が
より困難となる。そうかといって、ナビゲーションしや
すいように２次元探触子の開口を小さくするためにエレ
メント数を減らすと、画像の空間分解能を劣化させるこ
ととなり、診断能の低下を招く。
音波を強く散乱しノイズ源となる骨等を避けるように、
探触子を体表上でナビゲーションする必要がある。しか
し、上述のように探触子を２次元化すると、探触子のサ
イズが大型化してしまい、探触子を当てる人体の箇所に
制約を受けやすくなってしまう。特に、心臓の撮像を行
う場合、肋骨間の隙間に探触子を当てるのが通常行われ
る手であるが、探触子が大きくなると、肋間等の撮像が
より困難となる。そうかといって、ナビゲーションしや
すいように２次元探触子の開口を小さくするためにエレ
メント数を減らすと、画像の空間分解能を劣化させるこ
ととなり、診断能の低下を招く。
【０００７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、画像の空間分解能を劣化させること無
く、体内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮像方法
及び超音波撮像装置を提供することを目的とする。
たものであって、画像の空間分解能を劣化させること無
く、体内の広い範囲の画像を取得できる超音波撮像方法
及び超音波撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の超音波撮像装置は、 超音波を被検体に送
信する複数のトランスデューサを有する送信用探触子
と、 該送信された超音波が前記被検体の組織に反射さ
れて生じるエコーを受信する、２次元アレー状に配置さ
れた複数のトランスデューサを有する受信用探触子と、
前記送信用探触子のトランスデューサを駆動する駆動
手段と、 前記受信用探触子のトランスデューサの受信
する信号を増幅し、該信号に基づいて被検体の波形デー
タを得る波形処理手段と、 を具備し、 前記送信用探
触子と受信用探触子が分離されており、両探触子間の相
対位置関係を検知する手段をさらに具備することを特徴
とする。
め、本発明の超音波撮像装置は、 超音波を被検体に送
信する複数のトランスデューサを有する送信用探触子
と、 該送信された超音波が前記被検体の組織に反射さ
れて生じるエコーを受信する、２次元アレー状に配置さ
れた複数のトランスデューサを有する受信用探触子と、
前記送信用探触子のトランスデューサを駆動する駆動
手段と、 前記受信用探触子のトランスデューサの受信
する信号を増幅し、該信号に基づいて被検体の波形デー
タを得る波形処理手段と、 を具備し、 前記送信用探
触子と受信用探触子が分離されており、両探触子間の相
対位置関係を検知する手段をさらに具備することを特徴
とする。
【０００９】探触子を分離したことにより、送信用探触
子を小型化できる。そのため、比較的小さな送信探触子
をナビゲーションして撮影することにより、体内の広い
領域の撮像が可能となる。それにより、従来難しかった
肋間付近の撮像を行える。また、探触子に位置を検出す
る手段を設けることにより、探触子を２つに分離した際
にも、その相対位置を把握することができる。
子を小型化できる。そのため、比較的小さな送信探触子
をナビゲーションして撮影することにより、体内の広い
領域の撮像が可能となる。それにより、従来難しかった
肋間付近の撮像を行える。また、探触子に位置を検出す
る手段を設けることにより、探触子を２つに分離した際
にも、その相対位置を把握することができる。
【００１０】前記超音波撮像装置においては、 前記受
信用探触子の探触面（人体に当てる面）の開口部の大き
さが、１００mm×１００mm程度以上であることが好まし
い。受信用探触子の開口部を大きくすることにより、受
信用探触子により多くのトランスデューサを配置するこ
とができ、画像の空間分解能を向上できる。
信用探触子の探触面（人体に当てる面）の開口部の大き
さが、１００mm×１００mm程度以上であることが好まし
い。受信用探触子の開口部を大きくすることにより、受
信用探触子により多くのトランスデューサを配置するこ
とができ、画像の空間分解能を向上できる。
【００１１】前記超音波撮像装置においては、 前記探
触子の相対位置の検出手段として、前記探触子の各々に
センサが設けられており、 該センサが磁気センサであ
ることが好ましい。探触子にセンサを設けることによ
り、探触子を２つに分離した際にも、その相対位置を把
握することができる。
触子の相対位置の検出手段として、前記探触子の各々に
センサが設けられており、 該センサが磁気センサであ
ることが好ましい。探触子にセンサを設けることによ
り、探触子を２つに分離した際にも、その相対位置を把
握することができる。
【００１２】前記超音波撮像装置においては、 前記相
対位置を参照して、前記波形データを処理し、画像デー
タを得る画像処理手段を具備することが好ましい。送信
用探触子をナビゲーションして得られた送信方向の異な
る画像を複数合成することにより、スペックルを低減で
きる。
対位置を参照して、前記波形データを処理し、画像デー
タを得る画像処理手段を具備することが好ましい。送信
用探触子をナビゲーションして得られた送信方向の異な
る画像を複数合成することにより、スペックルを低減で
きる。
【００１３】前記超音波撮像装置においては、 前記送
信用探触子が比較的少数のトランスデューサで構成され
ており、該トランスデューサから発せられる超音波を広
い視野に向けることにより、広範囲の計測を行うことが
できる。
信用探触子が比較的少数のトランスデューサで構成され
ており、該トランスデューサから発せられる超音波を広
い視野に向けることにより、広範囲の計測を行うことが
できる。
【００１４】前記超音波撮像装置においては、 前記画
像データを処理して、前記エコーを３次元画像化する３
次元画像構成手段を具備することが好ましい。これによ
り、エコーを３次元画像化することができる。
像データを処理して、前記エコーを３次元画像化する３
次元画像構成手段を具備することが好ましい。これによ
り、エコーを３次元画像化することができる。
【００１５】本発明の超音波撮像方法は、 超音波を被
検体に送信し、送信された超音波が前記被検体の組織に
反射されて生じるエコーを探触子で受信し、受信した信
号に基づいて前記被検体の画像情報を得る超音波撮像方
法であって、 前記探触子が送信用探触子と受信用探触
子とに分離されており、 複数のトランスデューサを有
する送信用探触子を用いて前記超音波を前記被検体に送
信し、 ２次元アレー状に配置された複数のトランスデ
ューサを有する受信用探触子で前記エコーを受信し、
前記受信用探触子のトランスデューサの受信する信号を
増幅し、該信号に基づいて被検体の波形データを得ると
ともに、 前記両探触子の相対位置を検知し、 該相対
位置を参照して、前記波形データを処理し、画像データ
を得、該画像データを処理して、前記エコーを３次元画
像化することを特徴とすることを特徴とする。
検体に送信し、送信された超音波が前記被検体の組織に
反射されて生じるエコーを探触子で受信し、受信した信
号に基づいて前記被検体の画像情報を得る超音波撮像方
法であって、 前記探触子が送信用探触子と受信用探触
子とに分離されており、 複数のトランスデューサを有
する送信用探触子を用いて前記超音波を前記被検体に送
信し、 ２次元アレー状に配置された複数のトランスデ
ューサを有する受信用探触子で前記エコーを受信し、
前記受信用探触子のトランスデューサの受信する信号を
増幅し、該信号に基づいて被検体の波形データを得ると
ともに、 前記両探触子の相対位置を検知し、 該相対
位置を参照して、前記波形データを処理し、画像データ
を得、該画像データを処理して、前記エコーを３次元画
像化することを特徴とすることを特徴とする。
【００１６】本発明の探触子は、 超音波を被検体に送
信し、送信された超音波が前記被検体の組織に反射され
て生じるエコーを受信する探触子であって、 前記探触
子が、超音波を被検体に送信する複数のトランスデュー
サを有する送信用探触子と、該送信された超音波が前記
被検体の組織に反射されて生じるエコーを受信する、２
次元アレー状に配置された複数のトランスデューサを有
する受信用探触子と、 に分離されており、 前記両探
触子に、両探触子間の相対位置関係を検知する手段が設
けられていることを特徴とする。
信し、送信された超音波が前記被検体の組織に反射され
て生じるエコーを受信する探触子であって、 前記探触
子が、超音波を被検体に送信する複数のトランスデュー
サを有する送信用探触子と、該送信された超音波が前記
被検体の組織に反射されて生じるエコーを受信する、２
次元アレー状に配置された複数のトランスデューサを有
する受信用探触子と、 に分離されており、 前記両探
触子に、両探触子間の相対位置関係を検知する手段が設
けられていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、本発明の実施の形態に係る送信用探触子につ
いて詳しく説明する。図２は、本発明の実施の形態に係
る送信用探触子の概略構成を示す斜視図である。図２に
示す送信用探触子３１は、全体として薄い箱型をしてお
り、細長い長方形状の探触面３４を有する。この探触面
３４を人体に当てて超音波を放射する。探触子３１の図
の上側には、超音波駆動信号を伝えるケーブル３５が接
続されている。
る。まず、本発明の実施の形態に係る送信用探触子につ
いて詳しく説明する。図２は、本発明の実施の形態に係
る送信用探触子の概略構成を示す斜視図である。図２に
示す送信用探触子３１は、全体として薄い箱型をしてお
り、細長い長方形状の探触面３４を有する。この探触面
３４を人体に当てて超音波を放射する。探触子３１の図
の上側には、超音波駆動信号を伝えるケーブル３５が接
続されている。
【００１８】探触面３４内には、超音波の発振子である
櫛状の配列振動子３６が収められている。配列振動子３
６は、薄い（例えば厚さ０．２〜０．３mm）ＰＺＴの帯
状板に、多数のスリット３７（例えば幅０．１mm）を入
れて櫛の歯状の超音波トランスデューサ３２（例えば幅
０．２mm、長さ２０mm）を例えば１６個配列したもので
ある。この実施の形態においては、送信用探触子３１に
設けられる超音波トランスデューサ３２の数が１６個と
非常に少ないが、ここから広い視野に超音波ビームを向
けることにより、広範囲の計測が可能となる。
櫛状の配列振動子３６が収められている。配列振動子３
６は、薄い（例えば厚さ０．２〜０．３mm）ＰＺＴの帯
状板に、多数のスリット３７（例えば幅０．１mm）を入
れて櫛の歯状の超音波トランスデューサ３２（例えば幅
０．２mm、長さ２０mm）を例えば１６個配列したもので
ある。この実施の形態においては、送信用探触子３１に
設けられる超音波トランスデューサ３２の数が１６個と
非常に少ないが、ここから広い視野に超音波ビームを向
けることにより、広範囲の計測が可能となる。
【００１９】図示はされていないが、各超音波トランス
デューサ３２には電極が形成されており、信号線が接続
されている。また、同様に図示はされていないが、超音
波トランスデューサ３２の表面（図の下面）側には、樹
脂系材料（ゴム含む）からなる音響レンズ層や整合層が
貼られており、裏面側にはバッキング材が貼られてい
る。音響レンズ層は発振する超音波の集束性を良くす
る。整合層は超音波の発振効率を高める。バッキング材
は、振動子を保持する機能を有するとともに、振動子の
振動を早く終了させる。
デューサ３２には電極が形成されており、信号線が接続
されている。また、同様に図示はされていないが、超音
波トランスデューサ３２の表面（図の下面）側には、樹
脂系材料（ゴム含む）からなる音響レンズ層や整合層が
貼られており、裏面側にはバッキング材が貼られてい
る。音響レンズ層は発振する超音波の集束性を良くす
る。整合層は超音波の発振効率を高める。バッキング材
は、振動子を保持する機能を有するとともに、振動子の
振動を早く終了させる。
【００２０】送信用探触子３１には、また、探触子位置
の測定に用いる磁気センサ３３が設けられている。磁気
センサ３３としては、キューブ状に巻線された六角コイ
ルを用いることができる。磁気センサ３３には、図示せ
ぬ信号線が接続されており、磁場の検知信号を検出部５
３（図１参照）に伝える。
の測定に用いる磁気センサ３３が設けられている。磁気
センサ３３としては、キューブ状に巻線された六角コイ
ルを用いることができる。磁気センサ３３には、図示せ
ぬ信号線が接続されており、磁場の検知信号を検出部５
３（図１参照）に伝える。
【００２１】次に、本発明の実施の形態に係る受信用探
触子について詳しく説明する。図３は、本発明の実施の
形態に係る受信用探触子の概略構成を示す斜視図であ
る。図３に示す受信用探触子４１は、ほぼ立方体の箱型
をしており、ほぼ正方形の探触面４４を有する。この探
触面４４を人体のみぞおち部等に当てて超音波を受信す
る。探触面４４の開口部の大きさは、１００mm×１００
mm程度以上である。探触子４１の図の上側には、超音波
受信信号を伝えるケーブル４５が接続されている。
触子について詳しく説明する。図３は、本発明の実施の
形態に係る受信用探触子の概略構成を示す斜視図であ
る。図３に示す受信用探触子４１は、ほぼ立方体の箱型
をしており、ほぼ正方形の探触面４４を有する。この探
触面４４を人体のみぞおち部等に当てて超音波を受信す
る。探触面４４の開口部の大きさは、１００mm×１００
mm程度以上である。探触子４１の図の上側には、超音波
受信信号を伝えるケーブル４５が接続されている。
【００２２】探触面４４内には、例えば、円柱状の複数
の超音波トランスデューサ４２が２次元状に組み込まれ
ている。超音波トランスデューサ４２は、図では省略し
てあるが、例えば、縦２５６個×横２５６個で計６５５
３６個配置されている。各超音波トランスデューサ４２
には、図示せぬ電極が形成されており、駆動信号及び受
信データを伝送する信号線が接続されている。また、同
様に図示はされていないが、超音波トランスデューサ４
２の先端（図の下面）には、樹脂系材料（ゴム含む）か
らなる音響レンズ層や整合層が貼られており、電極側に
はバッキング材が貼られている。音響レンズ層は発振す
る超音波の集束性を良くする。整合層は超音波の発振効
率を高める。バッキング材は、振動子を保持する機能を
有するとともに、振動子の振動を早く終了させる。
の超音波トランスデューサ４２が２次元状に組み込まれ
ている。超音波トランスデューサ４２は、図では省略し
てあるが、例えば、縦２５６個×横２５６個で計６５５
３６個配置されている。各超音波トランスデューサ４２
には、図示せぬ電極が形成されており、駆動信号及び受
信データを伝送する信号線が接続されている。また、同
様に図示はされていないが、超音波トランスデューサ４
２の先端（図の下面）には、樹脂系材料（ゴム含む）か
らなる音響レンズ層や整合層が貼られており、電極側に
はバッキング材が貼られている。音響レンズ層は発振す
る超音波の集束性を良くする。整合層は超音波の発振効
率を高める。バッキング材は、振動子を保持する機能を
有するとともに、振動子の振動を早く終了させる。
【００２３】受信用探触子４１には、また、探触子位置
の測定に用いる磁気センサ４３が設けられている。磁気
センサ４３としては、キューブ状に巻線された六角コイ
ルを用いることができる。磁気センサ４３には、図示せ
ぬ信号線が接続されており、磁気センサの駆動信号をド
ライブ回路５２（図１参照）から磁気センサ４３に伝え
る。
の測定に用いる磁気センサ４３が設けられている。磁気
センサ４３としては、キューブ状に巻線された六角コイ
ルを用いることができる。磁気センサ４３には、図示せ
ぬ信号線が接続されており、磁気センサの駆動信号をド
ライブ回路５２（図１参照）から磁気センサ４３に伝え
る。
【００２４】次に、本発明の実施の形態に係る超音波撮
像装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係る超音波撮像装置の主要構成を示すシステム図であ
る。この超音波撮像装置は、例えば、人体等の診察用の
超音波診断装置や工業用の探傷装置として用いられる。
像装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係る超音波撮像装置の主要構成を示すシステム図であ
る。この超音波撮像装置は、例えば、人体等の診察用の
超音波診断装置や工業用の探傷装置として用いられる。
【００２５】図１に示す超音波撮像装置は、以下の主要
部で構成されている。 （１）小型の送信用探触子３１（図２参照） （２）比較的大型の受信用探触子４１（図３参照） （３）超音波撮像装置のシステム全体を制御するシステ
ム制御部１４ （４）受信した超音波の波形の処理を行う波形処理部１
８ （５）探触子のセンサから探触子の位置を算出する座標
計測部５１ （６）超音波データと探触子の位置とから波形処理され
たデータの画像処理を行う画像処理部２３
部で構成されている。 （１）小型の送信用探触子３１（図２参照） （２）比較的大型の受信用探触子４１（図３参照） （３）超音波撮像装置のシステム全体を制御するシステ
ム制御部１４ （４）受信した超音波の波形の処理を行う波形処理部１
８ （５）探触子のセンサから探触子の位置を算出する座標
計測部５１ （６）超音波データと探触子の位置とから波形処理され
たデータの画像処理を行う画像処理部２３
【００２６】送信用探触子３１は、比較的小型であり、
被検体の体表上の肋間等をナビゲーションしやすくなっ
ている。送信用探触子３１には、超音波の送信機能を有
する超音波トランスデューサ３２が設けられている。超
音波トランスデューサ３２としては、例えば、ＰＺＴや
ＰＶＤＦを材料とする圧電素子を用いることができる。
送信用探触子３１には、探触子位置の測定に用いる磁気
センサ３３が設けられている。
被検体の体表上の肋間等をナビゲーションしやすくなっ
ている。送信用探触子３１には、超音波の送信機能を有
する超音波トランスデューサ３２が設けられている。超
音波トランスデューサ３２としては、例えば、ＰＺＴや
ＰＶＤＦを材料とする圧電素子を用いることができる。
送信用探触子３１には、探触子位置の測定に用いる磁気
センサ３３が設けられている。
【００２７】複数の超音波トランスデューサ３２は、対
応する複数のパルス発生回路（パルサ）１２から入力し
た駆動信号によって駆動されて振動し、超音波パルスを
被検体に送信する。複数のパルサ１２は、対応する複数
のデジタル遅延器１３の出力信号に基づき励振して駆動
信号を出力する。これらのパルサとしては、高い繰り返
し周期で駆動信号を出力できる高速パルサが好ましい。
応する複数のパルス発生回路（パルサ）１２から入力し
た駆動信号によって駆動されて振動し、超音波パルスを
被検体に送信する。複数のパルサ１２は、対応する複数
のデジタル遅延器１３の出力信号に基づき励振して駆動
信号を出力する。これらのパルサとしては、高い繰り返
し周期で駆動信号を出力できる高速パルサが好ましい。
【００２８】超音波撮像装置のシステム全体を制御する
システム制御部１４は、複数のデジタル遅延器１３にお
ける遅延時間を制御する。この制御により、これらの駆
動信号の時間差に対応した位相差を有する超音波パルス
を複数の超音波トランスデューサ３２から被検体に送信
し、これらの超音波パルスの合波によって形成される音
線を所望の方向に偏向することができる。
システム制御部１４は、複数のデジタル遅延器１３にお
ける遅延時間を制御する。この制御により、これらの駆
動信号の時間差に対応した位相差を有する超音波パルス
を複数の超音波トランスデューサ３２から被検体に送信
し、これらの超音波パルスの合波によって形成される音
線を所望の方向に偏向することができる。
【００２９】受信用探触子４１は、比較的大型であり、
被検体の体表上のみぞおち部等に配置する。受信用探触
子４１には、超音波の受信機能を有する複数の超音波ト
ランスデューサ４２が２次元状に組み上げられて設けら
れている。超音波トランスデューサ４２としては、例え
ば、ＰＺＴやＰＶＤＦを材料とする圧電素子、あるいは
光学式のセンサを用いることができる。受信用探触子４
１にも、該探触子位置の測定に用いる磁気センサ４３が
設けられている。
被検体の体表上のみぞおち部等に配置する。受信用探触
子４１には、超音波の受信機能を有する複数の超音波ト
ランスデューサ４２が２次元状に組み上げられて設けら
れている。超音波トランスデューサ４２としては、例え
ば、ＰＺＴやＰＶＤＦを材料とする圧電素子、あるいは
光学式のセンサを用いることができる。受信用探触子４
１にも、該探触子位置の測定に用いる磁気センサ４３が
設けられている。
【００３０】受信用探触子４１は、送信用探触子３１か
ら出た超音波が被検体で反射された超音波パルスエコー
を受信する。受信用探触子４１が被検体から超音波パル
スを受信すると、複数の超音波トランスデューサ４２か
ら検出信号が出力される。この検出信号は、波形処理部
１８に入力される。
ら出た超音波が被検体で反射された超音波パルスエコー
を受信する。受信用探触子４１が被検体から超音波パル
スを受信すると、複数の超音波トランスデューサ４２か
ら検出信号が出力される。この検出信号は、波形処理部
１８に入力される。
【００３１】波形処理部１８には、複数の超音波トラン
スデューサ４２に対応する複数の前置増幅器１５、ＴＧ
Ｃ（Time Gain Conpensation：タイムゲインコンペンセ
ーション）増幅器１６、Ａ／Ｄ変換器１７が配置されて
いる。複数の超音波トランスデューサ４２から出力され
た検出信号は、それぞれに対応する複数の前置増幅器１
５及びＴＧＣ増幅器１６においてアナログ処理を施され
る。このアナログ処理により、これらの検出信号のレベ
ルが、Ａ／Ｄ変換器１７の入力信号レベルに整合され
る。複数のＴＧＣ増幅器１６から出力されたアナログ信
号は、システム制御部１４の制御の下、複数のＡ／Ｄ変
換器１７によってそれぞれデジタル化される。波形処理
部１８から出力された波形データ１８ａは、画像処理部
２３に配置されたメモリ２4に記憶される。
スデューサ４２に対応する複数の前置増幅器１５、ＴＧ
Ｃ（Time Gain Conpensation：タイムゲインコンペンセ
ーション）増幅器１６、Ａ／Ｄ変換器１７が配置されて
いる。複数の超音波トランスデューサ４２から出力され
た検出信号は、それぞれに対応する複数の前置増幅器１
５及びＴＧＣ増幅器１６においてアナログ処理を施され
る。このアナログ処理により、これらの検出信号のレベ
ルが、Ａ／Ｄ変換器１７の入力信号レベルに整合され
る。複数のＴＧＣ増幅器１６から出力されたアナログ信
号は、システム制御部１４の制御の下、複数のＡ／Ｄ変
換器１７によってそれぞれデジタル化される。波形処理
部１８から出力された波形データ１８ａは、画像処理部
２３に配置されたメモリ２4に記憶される。
【００３２】送信用探触子３１の磁気センサ３３及び受
信用探触子４１の磁気センサ４３は、座標計測部５１に
接続されている。座標計測部５１には、磁気センサ４３
に駆動信号を送信するドライブ回路５２が設けられてお
り、受信用探触子４１の磁気センサ４３に接続されてい
る。座標計測部５１には、また、磁気センサ３３から磁
気を検出する検出部５３が設けられており、送信用探触
子３１の磁気センサ３３に接続されている。ドライブ回
路５２及び検出部５３は、探触子の相対位置を算出する
位置算出部５４に接続されている。
信用探触子４１の磁気センサ４３は、座標計測部５１に
接続されている。座標計測部５１には、磁気センサ４３
に駆動信号を送信するドライブ回路５２が設けられてお
り、受信用探触子４１の磁気センサ４３に接続されてい
る。座標計測部５１には、また、磁気センサ３３から磁
気を検出する検出部５３が設けられており、送信用探触
子３１の磁気センサ３３に接続されている。ドライブ回
路５２及び検出部５３は、探触子の相対位置を算出する
位置算出部５４に接続されている。
【００３３】ここで、探触子の相対位置の検出方法につ
いて説明する。ます、ドライブ回路５２から駆動信号を
送信すると、磁気センサ４３から一様な磁場が発生す
る。このとき、磁気センサ４３は磁気ソース部として作
用する。磁場が発生すると、この磁場を磁気センサ３３
で検知する。このとき、磁気センサ３３は磁気センス部
として作用する。位置算出部５４において、検知した磁
場から両者の相対位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）及び相対傾斜
角（方位角ψ、仰角θ、横転角φ）が算出される。座標
計測部５１から出力された位置データ５１ａは、画像処
理部２３に配置されたメモリ２4に記憶される。
いて説明する。ます、ドライブ回路５２から駆動信号を
送信すると、磁気センサ４３から一様な磁場が発生す
る。このとき、磁気センサ４３は磁気ソース部として作
用する。磁場が発生すると、この磁場を磁気センサ３３
で検知する。このとき、磁気センサ３３は磁気センス部
として作用する。位置算出部５４において、検知した磁
場から両者の相対位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）及び相対傾斜
角（方位角ψ、仰角θ、横転角φ）が算出される。座標
計測部５１から出力された位置データ５１ａは、画像処
理部２３に配置されたメモリ２4に記憶される。
【００３４】さて、撮像時に波形データ１８ａと位置デ
ータ５１ａがメモリ２４に記憶されると、画像処理部２
３において、以下のように両者を同期させて画像処理が
行われる。
ータ５１ａがメモリ２４に記憶されると、画像処理部２
３において、以下のように両者を同期させて画像処理が
行われる。
【００３５】複数のＡ／Ｄ変換器１７から出力された波
形データ１８ａは、データ処理部２５に配置されたデジ
タルビームフォーマに並列に入力される。デジタルビー
ムフォーマには、複数の超音波トランスデューサ４２の
それぞれに対応する複数の位相調整部が設けられてい
る。各々の位相調整部は、シフトレジスタ遅延線やデジ
タル微小遅延器若しくはソフトウエア又はこれらの組合
せによって、位置データ５１ａと同期させながら、波形
データ１８ａに所望の遅延を与える。これらの位相調整
部の出力は、デジタル加算器においてデジタル加算され
ることにより、探触子４１に含まれる一連の超音波トラ
ンスデューサ４２を用いて得られた複数の波形データ１
８ａにおける位相の整合が行われる。データ処理部２５
においてはまた、検出波形の検波や画像データへの変換
や所定の画像処理が施される。これらの処理により、被
検体の断層データが得られ、データは随時メモリ２４に
記憶される。
形データ１８ａは、データ処理部２５に配置されたデジ
タルビームフォーマに並列に入力される。デジタルビー
ムフォーマには、複数の超音波トランスデューサ４２の
それぞれに対応する複数の位相調整部が設けられてい
る。各々の位相調整部は、シフトレジスタ遅延線やデジ
タル微小遅延器若しくはソフトウエア又はこれらの組合
せによって、位置データ５１ａと同期させながら、波形
データ１８ａに所望の遅延を与える。これらの位相調整
部の出力は、デジタル加算器においてデジタル加算され
ることにより、探触子４１に含まれる一連の超音波トラ
ンスデューサ４２を用いて得られた複数の波形データ１
８ａにおける位相の整合が行われる。データ処理部２５
においてはまた、検出波形の検波や画像データへの変換
や所定の画像処理が施される。これらの処理により、被
検体の断層データが得られ、データは随時メモリ２４に
記憶される。
【００３６】さらに、ＤＳＣ（Digital Scan Converto
r：デジタルスキャンコンバータ）２６において走査フ
ォーマットの変換を行うことにより、音線データ空間の
画像データが物理空間の画像データに変換される。尚、
３次元画像の表示を行う場合には、メモリ２４とＤＳＣ
２６との間に３次元画像構成部２７を組み込んでも良
い。３次元画像構成部２７は、メモリ２４に蓄積された
複数枚の断層データから、ある体積についてのデータで
あるボクセルデータ（voxel data）を生成する。ＤＳＣ
２６によって走査フォーマットが変換された画像データ
は、Ｄ／Ａ変換器２８においてアナログ信号に変換さ
れ、画像表示部２９に表示される。
r：デジタルスキャンコンバータ）２６において走査フ
ォーマットの変換を行うことにより、音線データ空間の
画像データが物理空間の画像データに変換される。尚、
３次元画像の表示を行う場合には、メモリ２４とＤＳＣ
２６との間に３次元画像構成部２７を組み込んでも良
い。３次元画像構成部２７は、メモリ２４に蓄積された
複数枚の断層データから、ある体積についてのデータで
あるボクセルデータ（voxel data）を生成する。ＤＳＣ
２６によって走査フォーマットが変換された画像データ
は、Ｄ／Ａ変換器２８においてアナログ信号に変換さ
れ、画像表示部２９に表示される。
【００３７】以上図１〜図４を参照しつつ、本発明の実
施の形態に係る超音波撮像方法等について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を
加えることができる。
施の形態に係る超音波撮像方法等について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を
加えることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、画像の空間分解能を劣化させること無く、体
内の広い範囲の画像を取得できる。
によれば、画像の空間分解能を劣化させること無く、体
内の広い範囲の画像を取得できる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置
の主要構成を示すシステム図である。
の主要構成を示すシステム図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る送信用探触子の概略
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る受信用探触子の概略
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
【図４】現在用いられている一般的な探触子の構造を模
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。
式的に示す図である。（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は
配列振動子を拡大して示す斜視図である。
１２ パルス発生回路 １３ デジタル遅延器 １４ システム制御部 １５ 増幅器 １６ ＴＧＣ増幅器 １７ Ａ／Ｄ変換器 １８ 波形処理部 １８ａ 波形データ ２３ 画像処理部 ２４ メモリ ２５ データ処理部 ２６ ＤＳＣ ２８ Ｄ／Ａ変換器 ２９ 画像表示部 ３１ 送信用探触子 ３２ 超音波トランスデューサ ３３ 磁気センサ ４１ 受信用探触子 ４２ 超音波トランスデューサ ４３ 磁気センサ ５１ 座標計測部 ５１ａ 位置データ ５２ ドライブ回路 ５３ 検出部 ５４ 位置算出部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｆターム(参考） 4C301 AA03 AA04 BB23 EE02 EE09 GB04 GB09 GD02 GD16 KK16 5C024 AX09 EX06 EX22 EX45 HX57 5C054 CA08 FD01 GA04 GB01 HA12 5J083 AA02 AB17 AC28 AC31 AD04 AE10 BC02 BE49 CA02 CA12 CA20 CA24 CB03 EA18
Claims (8)
- 【請求項１】 超音波を被検体に送信する複数のトラン
スデューサを有する送信用探触子と、 該送信された超音波が前記被検体の組織に反射されて生
じるエコーを受信する、２次元アレー状に配置された複
数のトランスデューサを有する受信用探触子と、 前記送信用探触子のトランスデューサを駆動する駆動手
段と、 前記受信用探触子のトランスデューサの受信する信号を
増幅し、該信号に基づいて被検体の波形データを得る波
形処理手段と、 を具備し、 前記送信用探触子と受信用探触子が分離されており、両
探触子間の相対位置関係を検知する手段をさらに具備す
ることを特徴とする超音波撮像装置。 - 【請求項２】 前記受信用探触子の探触面（人体に当て
る面）の開口部の大きさが、１００mm×１００mm程度以
上であることを特徴とする請求項１記載の超音波撮像装
置。 - 【請求項３】 前記探触子の相対位置の検出手段とし
て、前記探触子の各々にセンサが設けられており、 該センサが磁気センサであることを特徴とする請求項１
記載の超音波撮像装置。 - 【請求項４】 前記相対位置を参照して、前記波形デー
タを処理し、画像データを得る画像処理手段を具備する
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１〜３いずれ
か１項記載の超音波撮像装置。 - 【請求項５】 前記送信用探触子が比較的少数のトラン
スデューサで構成されており、該トランスデューサから
発せられる超音波を広い視野に向けることにより、広範
囲の計測を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれか
１項記載の超音波撮像装置。 - 【請求項６】 前記画像データを処理して、前記エコー
を３次元画像化する３次元画像構成手段を具備すること
を特徴とすることを特徴とする請求項１〜５いずれか１
項記載の超音波撮像装置。 - 【請求項７】 超音波を被検体に送信し、送信された超
音波が前記被検体の組織に反射されて生じるエコーを探
触子で受信し、受信した信号に基づいて前記被検体の画
像情報を得る超音波撮像方法であって、 前記探触子が送信用探触子と受信用探触子とに分離され
ており、 複数のトランスデューサを有する送信用探触子を用いて
前記超音波を前記被検体に送信し、 ２次元アレー状に配置された複数のトランスデューサを
有する受信用探触子で前記エコーを受信し、 前記受信用探触子のトランスデューサの受信する信号を
増幅し、該信号に基づいて被検体の波形データを得ると
ともに、 前記両探触子の相対位置を検知し、 該相対位置を参照して、前記波形データを処理し、画像
データを得、 該画像データを処理して、前記エコーを３次元画像化す
ることを特徴とすることを特徴とする超音波撮像方法。 - 【請求項８】 超音波を被検体に送信し、送信された超
音波が前記被検体の組織に反射されて生じるエコーを受
信する探触子であって、 前記探触子が、超音波を被検体に送信する複数のトラン
スデューサを有する送信用探触子と、 該送信された超音波が前記被検体の組織に反射されて生
じるエコーを受信する、２次元アレー状に配置された複
数のトランスデューサを有する受信用探触子と、 に分離されており、 前記両探触子に、両探触子間の相対位置関係を検知する
手段が設けられていることを特徴とする探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001057947A JP2002253549A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 超音波撮像装置、超音波撮像方法及び探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001057947A JP2002253549A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 超音波撮像装置、超音波撮像方法及び探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002253549A true JP2002253549A (ja) | 2002-09-10 |
Family
ID=18917747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001057947A Withdrawn JP2002253549A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 超音波撮像装置、超音波撮像方法及び探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002253549A (ja) |
Cited By (20)
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2001
- 2001-03-02 JP JP2001057947A patent/JP2002253549A/ja not_active Withdrawn
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