JPH07163559A - 超音波診断装置の超音波スキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 異なる発振周波数の超音波振動子を交互に配
列することによって、同じ超音波視野範囲の深部に至る
までの超音波画像と、浅部の高分解能の超音波画像とを
同時に取得できるようにする。 【構成】 挿入部１１の先端に設けた超音波スキャナ１
３は、軸線方向に多数の超音波振動子を直線的に並べて
設けたものであり、奇数番目の超音波振動子は低周波の
発振周波数を持った低周波振動子１４であり、また偶数
番目の超音波振動子は高周波発振する高周波振動子１５
である。そして、超音波観測装置１６には、低周波超音
波信号処理部２０と高周波超音波信号処理部３０とが設
けられて、低周波超音波信号処理部を作動させると、低
周波振動子が作動して、低周波超音波リニア画像が得ら
れ、また高周波超音波信号処理部を作動させると、高周
波振動子が作動して、高周波超音波リニア画像が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子走査方式の超音波診
断装置に装着される超音波スキャナに関するものであ
る。

【０００２】

【産業上の利用分野】電子走査式の超音波診断装置は超
音波振動子を多数配列した超音波スキャナを備えてお
り、この多数の超音波振動子から体内に向けて順次超音
波パルスを送信して、その反射エコー信号を受信させ、
この受信信号を超音波観測装置に伝送して、所定の信号
処理を行うことによって、体内の組織断層に関するＢモ
ード超音波画像信号を生成して、モニタ装置に表示する
ように構成している。この超音波プローブに設けられる
超音波スキャナは、例えば超音波振動子を直線状にＮ個
並べるように構成したものがあり、これらの超音波振動
子を１個ずつ（または複数個ずつ）順次駆動してリニア
電子走査を行うことができ、また複数個の超音波振動子
を組にして時間差を持たせて超音波パルスを送信する
と、電子フォーカス等を行うことができる。さらに、超
音波振動子を円環状に配列して、これらの超音波振動子
を順次駆動して、超音波パルスを体内に向けて送信する
ことによって、ラジアル電子走査を行うことができ、超
音波振動子を円弧状に配列すれば、セクタ電子走査を行
うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】超音波振動子は固有の
発振周波数を持つものであり、直線状，円環状等いずれ
の方向に超音波振動子を配列するにしろ、従来技術によ
る超音波スキャナにあっては、全ての超音波振動子は同
じ発振周波数のものが用いられていた。一般に、超音波
診断装置の超音波振動子の発振周波数としては２〜５Ｍ
Ｈｚ程度のものが用いられるが、高い周波数のものを用
いれば分解能が良いという特徴があるが、ペネトレーシ
ョンが低いために、体内の浅部を検査するのに適したも
のである。一方、低い周波数の超音波振動子はペネトレ
ーションが高いので、体内の深部の検査は可能である
が、分解能は前者程は良くない。つまり、体内における
浅部を精密に検査する場合には、高周波発振する超音波
振動子からなる超音波スキャナを装着した超音波診断装
置を用いるのが有利であり、また体内の深部を検査する
際には、低周波発振の超音波振動子を設けた超音波スキ
ャナを有する超音波診断装置を用いなければならないこ
とになる。

【０００４】本発明者は、以上の点に鑑みて、異なる発
振周波数の超音波振動子を配列することによって、体内
の浅部を精査すると共に、深部に至るまでの情報を取得
できることを見出して、本発明を完成するに至った。と
ころで、異なる発振周波数の超音波振動子を用いるにし
ろ、例えば図５に示したように、超音波スキャナ１とし
て、図中に実線の斜線で示したように、低周波発振する
超音波振動子２ａを複数個配列して低周波振動子列２と
なし、この低周波振動子列２の次に、図中に点線の斜線
で示したように、高周波発振する超音波振動子３ａを複
数個配列することにより高周波振動子列３を設ける構成
や、図６に示したように、低周波発振する超音波振動子
４ａ（実線の斜線で示す）を複数個１列に並べることに
よって低周波振動子列４を設けて、これと並列に高周波
発振する複数個の超音波振動子５ａ（点線の斜線で示
す）を１列に並べて高周波振動子列５とを設けることに
よって、超音波スキャナ６を構成することが考えられ
る。しかしながら、図５の超音波スキャナ１では、低周
波振動子列２と高周波振動子列３とでは同じ箇所につい
ての情報を得ることができず、また走査範囲が狭くなる
という問題点がある。一方、図６の超音波スキャナ６で
は幅方向の寸法が大きくなるために、例えば体腔内に挿
入して体腔内壁から超音波検査を行うようにした超音波
診断装置として構成する場合には、体内への挿入部の外
径が大きくなってしまい、挿入操作性が悪くなるだけで
なく、患者に苦痛を強いる結果となる等といった問題点
がある。

【０００５】而して、本発明は、発振周波数の異なる超
音波振動子を合理的に配列することによって、より多く
の情報を取得できる超音波診断装置の超音波スキャナを
提供することを、その目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、複数の超音波振動子を所定の方向に
配列してなり、これら各超音波振動子を順次駆動するこ
とによって超音波電子走査を行うためのものであって、
少なくとも発振周波数の異なる２種類の超音波振動子を
交互に配列する構成としたことをその特徴とするもので
ある。

【０００７】

【作用】例えば、高周波発振する超音波振動子と低周波
発振する超音波振動子との２種類の周波数の超音波振動
子を交互に並べて配置しておき、まず低周波発振する超
音波振動子を順次駆動することによって、体内の組織断
層に関する超音波画像を取得して、モニタ装置に表示す
る。次に、高周波発振する超音波振動子を順次駆動する
ことによって、超音波画像を取得できる。前者の超音波
画像と後者の超音波画像とは、実質的に同じ視野範囲で
あって、しかも前者は低分解能ではあるものの、深部に
至るまでの情報が得られる。後者の超音波画像は浅部の
情報しか得られないが、分解能は高いものである。従っ
て、これら２つの超音波画像をモニタ装置に表示するこ
とによって、体内組織の深部に至るまでの情報と、浅部
ではあるが、高分解能を持った情報とが同時に得られる
ので、診断精度が著しく向上する。モニタ装置に表示す
るに当って、２つの超音波画像を交互に表示するか、ま
たはモニタ装置の画面を２つに区切って２つの超音波画
像を並列的に表示すれば、より便利である。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。まず、図１に超音波診断装置の全体構成を示す。
なお、この超音波診断装置は体腔内に挿入して体腔内壁
から患部等の検査・診断を行う構成としたものである
が、体外皮から超音波診断を行うものとして構成するこ
ともできるのは言うまでもない。また、超音波検査機構
に加えて内視鏡の観察機構を持った超音波内視鏡として
構成することも可能である。

【０００９】図中において、１０は本体操作部、１１は
体腔内への挿入部、１２は可撓ケーブルをそれぞれ示
し、挿入部１１の先端部には超音波スキャナ１３が設け
られている。挿入部１１を患者の体腔内に挿入し、超音
波スキャナ１３を体腔内壁に当接させるようにして、こ
の超音波スキャナ１３を作動させることによって、超音
波リニア走査が行われて、この走査範囲内における体内
の組織断層に関する情報を取得できる。

【００１０】超音波スキャナ１３は、図２に示したよう
に、挿入部１１の軸線方向に多数の超音波振動子を直線
的に並べて設けたものであり、発振周波数が異なる２種
類の超音波振動子を交互に配列するように構成されてい
る。図中において、奇数番目の超音波振動子（図中に実
線の斜線で示したもの）は、例えば２ＭＨｚ程度の低周
波の発振周波数を持った低周波振動子１４であり、また
偶数番目の超音波振動子（図中に点線の斜線で示したも
の）は、例えば５ＭＨｚ乃至それ以上の高周波発振する
高周波振動子１５である。而して、超音波スキャナ１３
における先端側（または基端側）から低周波振動子１４
₁ ，１４₂ ，１４₃ ，・・・１４_n 及び高周波振動子１
５₁ ，１５₂ ，１５₃ ，・・・１５_n としたときに、超
音波スキャナ１３における超音波振動子の配列順序は、
低周波振動子１４₁ ，高周波振動子１５₁ ，低周波振動
子１４₂ ，高周波振動子１５₂ ，低周波振動子１４₃ ，
高周波振動子１５₃ ，・・・低周波振動子１４_n ，高周
波振動子１５_n となる（図３参照）。

【００１１】超音波スキャナ１３を構成する低周波振動
子１４または高周波振動子１５を先端側または基端側か
ら順次駆動することによって、体内組織に関する超音波
画像情報を取得して、図３に示したように、超音波観測
装置１６におけるモニタ装置１７にこの超音波画像が表
示されるようになっている。

【００１２】超音波観測装置１６には、低周波超音波信
号処理部２０と高周波超音波信号処理部３０とが設けら
れている。これら各超音波信号処理部２０，３０は電子
スキャナスイッチ２１，３１を備えており、この電子ス
キャナスイッチ２１，３１には、それぞれ低周波振動子
１４，高周波振動子１５が接続されている。そして、電
子スキャナスイッチ２１，３１には超音波送信回路２
２，３２及び超音波受信回路２３，３３が切換スイッチ
２４，３４を介して接続されている。また、超音波受信
回路２３，３３にはデジタルスキャンコンバータ２５，
３５が接続されている。このデジタルスキャンコンバー
タ２５，３５は信号処理部２５ａ，３５ａとメモリ２５
ｂ，３５ｂとを有し、このデジタルスキャンコンバータ
２５，３５からの出力信号は画像信号出力回路４０を介
して出力されて、モニタ装置１７に超音波画像が表示さ
れるようになっている。

【００１３】挿入部１１を体腔内における所定の検査対
象部にまで導いて、超音波スキャナ１３を体腔内壁に密
着させて、超音波検査を行う。まず、超音波観測装置１
６における低周波超音波信号処理部２０が作動状態とな
り、超音波スキャナ１３のうち、多数並んでいる超音波
振動子のうちの低周波振動子１４のみが作動し、高周波
振動子１５は停止状態に保持される。而して、切換スイ
ッチ２４が送信側Ｔに切り換わって、超音波送信回路２
３からトリガ信号が出力される。電子スキャナスイッチ
２１により多数並んでいる低周波振動子１４のうちの最
初の低周波振動子１４₁ が選択されて、トリガ信号は振
動子１４₁ に送られて、超音波パルスが体内に向けて送
信される。この送信が完了すると、切換スイッチ２４が
受信側Ｒに切り換わり、この結果体内に送信された超音
波信号が体内組織の断層部で反射し、この反射エコー信
号が振動子１４₁ により受信されて、超音波受信回路２
３を介してデジタルスキャンコンバータ２５に取り込ま
れて、所定の信号処理が行われて、この音響ラインに関
するデータがメモリ２５ｂに記憶される。以下、電子ス
キャナスイッチ２１が順次切り換わって、振動子１４
₂ ，１４₃ ，・・・１４_n の順に駆動されて、それぞれ
の音響ラインに関するデータがメモリ２５ｂに逐次記憶
される。１フレーム分のリニア方向における低周波超音
波画像のデータがデジタルスキャンコンバータ２５に取
り込まれると、画像信号出力回路４０を介して出力され
て、モニタ装置１７に低周波超音波リニア画像が表示さ
れる。この低周波超音波画像は、分解能はあまり高くな
いが、ペネトレーションが高いために、体腔内壁からか
なり深部までの情報が表示される。ここで、モニタ装置
１７においては、その画面が２分割されており、この低
周波振動子１４による低周波超音波画像は、左右いずれ
かの区画部に表示されることになる。

【００１４】低周波振動子１４による超音波画像が取得
されると、次に高周波超音波信号処理部３０が作動状態
になって、高周波振動子１５₁ 〜１５_n が前述と同様に
して順次作動することになる。そして、高周波振動子１
５₁ 〜１５_n の駆動によってスキャンコンバータ３５の
メモリ３５ａに高周波超音波画像のデータが取り込まれ
る。そして、このリニア方向の高周波超音波リニア画像
に関する記憶データは画像信号出力回路４０を介してモ
ニタ装置１７に送り込まれ、このモニタ装置１７の画面
のうち、他方の区画部に高周波超音波画像が表示され
る。この高周波超音波画像は、ペネトレーションが低い
ために、体腔内壁の粘膜直下というように浅部の情報し
か得られないが、高分解能であるために組織の状態を微
細に認識できることになる。

【００１５】以上のように、２つのリニア超音波画像は
実質的に同じ部位のものであり、モニタ装置１７には、
体腔内壁から深部に至るまでの奥行きのある超音波リニ
ア画像と共に、体腔内壁の粘膜直下の情報があたかも拡
大された状態に表示されることになる。従って、低周波
超音波画像の特徴であるペネトレーションの高さによる
広い範囲にわたる検査が可能となり、しかもこれと同時
に高周波超音波画像によって、浅部ではあるが分解能の
高さで補うようになり、情報の多様性が得られることか
ら、より高度で、精密な超音波検査を行うことができる
ようになる。

【００１６】なお、この実施例では、低周波超音波画像
及び高周波超音波画像は同時に並列的に表示するように
構成したが、必ずしも両超音波画像を同時に表示しなけ
ればならないものではなく、例えば体腔内壁から体内の
深部に至るまでの超音波画像をモニタ装置に表示して、
この超音波画像に基づいて、浅部に患部等が発見された
時に、この患部をより精査するために、高周波超音波画
像を取得するという場合のように、低周波超音波画像と
高周波超音波画像とをモニタ装置に別々に表示すること
も可能である。そして、この場合には、例えば本体操作
部１０にモード選択スイッチを設けて、このモード選択
スイッチを操作することによって、低周波超音波画像取
得モードと高周波超音波画像取得モードとを適宜切り換
えるように構成すれば良い。また、超音波振動子をリニ
ア方向に配列したものとしているが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、例えば超音波振動子を円弧状に
配列したり、図４に示したように、円環状に配列したり
することができる。勿論、図４のように超音波スキャナ
５０のように超音波振動子を円環状に設ける場合には、
低周波振動子５１と高周波振動子５２とを交互に配設し
なければならないことは言うまでもない。さらに、超音
波振動子として、高周波発振するものと、低周波発振す
るものとの２種類を用いるように構成したが、３種類乃
至それ以上の発振周波数の超音波振動子を順次設けるよ
うに構成することも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、少なく
とも発振周波数の異なる２種類の超音波振動子を交互に
配列する構成としたので、低周波振動子を作動させるこ
とによって、その特徴であるペネトレーションの高さに
よる広い範囲にわたる検査が可能な低周波超音波画像を
表示できるようになり、かつこれと同時に高周波振動子
を作動させて得られる高周波超音波画像によって、浅部
に限定されるものの、高い分解能が得られることから、
低周波超音波画像の欠点である分解能の悪さを補うこと
ができることになり、しかもこれら低周波超音波画像及
び高周波超音波画像は実質的に同じ部位の断層像である
ことから、この超音波診断装置により得られる体内組織
に関する情報が多様化されることになり、極めて高度
で、精密な超音波検査が可能となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す超音波診断装置の構成
説明図である。

【図２】図１の超音波診断装置に用いられる超音波スキ
ャナの構成説明図である。

【図３】超音波観測装置の回路構成を示すブロック図で
ある。

【図４】超音波スキャナの他の構成例を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の前提技術となる超音波スキャナの構成
説明図である。

【図６】本発明の他の前提技術である超音波スキャナの
構成説明図である。

【符号の説明】

１０ 本体操作部 １１ 挿入部 １３，５０ 超音波スキャナ １４，１４₁ 〜１４_n ，５１ 低周波振動子 １５，１５₁ 〜１５_n ，５２ 高周波振動子 １６ 超音波観測装置 ２０ 低周波超音波信号処理部 ３０ 高周波超音波信号処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の超音波振動子を所定の方向に配列
   してなり、これら各超音波振動子を順次駆動することに
   よって超音波電子走査を行うためのものにおいて、少な
   くとも発振周波数の異なる２種類の超音波振動子を交互
   に配列する構成としたことを特徴とする超音波診断装置
   の超音波スキャナ。
2. 【請求項２】 前記超音波振動子を直線的に並べて設
   け、低周波振動子と高周波振動子とを交互に配列する構
   成としたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
   置の超音波スキャナ。
3. 【請求項３】 前記超音波振動子を円環状または円弧状
   に並べて設け、低周波振動子と高周波振動子とを交互に
   配列する構成としたことを特徴とする請求項１記載の超
   音波診断装置の超音波スキャナ。