JPS6314985B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6314985B2 JPS6314985B2 JP59116556A JP11655684A JPS6314985B2 JP S6314985 B2 JPS6314985 B2 JP S6314985B2 JP 59116556 A JP59116556 A JP 59116556A JP 11655684 A JP11655684 A JP 11655684A JP S6314985 B2 JPS6314985 B2 JP S6314985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- electronic scanning
- probe
- diagnostic apparatus
- membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
本発明は電子走査形超音波診断装置に関し、特
に被検体の広範囲にわたる部分を同時に観測でき
かつ体表をも描写可能にし部位の判定を容易にし
た電子走査形超音波診断装置に関する。 超音波パルスを被検体中に放射し、その反射波
から断層像等を得る超音波検査装置は古くから用
いられているが、特にこの方法によつて生体内の
情報を得るものとして、電子走査形超音波診断装
置が開発されつつある。 第１図はその一例であるリニア電子走査形超音
波診断装置の原理的構成を示す図である。 １ａ〜１ｎは超音波探触子に設けられた圧電振
動子のごとき電気―音響変換器で、第２図に示す
探触子本体１１の平坦な面上に一列に配列されて
いる。これらの変換器１ａ〜１ｎを以下振動子ア
レイと称する。これらの振動子アレイ１ａ〜１ｎ
はスイツチング回路２ａ〜２ｎを介してパルサー
３により順次駆動され、これにより超音波ビーム
４は平行に移動する。この超音波ビーム４の生体
内からの反射波は、振動子アレイ１ａ〜１ｎで受
波された後、スイツチング回路２ａ〜２ｎを介し
て受波回路５に導かれ、信号処理回路６を通して
デイスプレイ７に表示される。これらの回路２ａ
〜２ｎ、３，５，６，７は制御回路８によつて制
御されている。 この装置で実際に生体内を検査するには、第２
図ａに示すように超音波探触子の振動子アレイの
表面１２（これを超音波送受波面と称する）を被
検体である生体３１の表面に接触させて、超音波
ビームを生体３１内に放射し、その反射波を受波
するが、超音波ビームを前述のように平行移動さ
せると、この超音波ビームで生体１４内が走査さ
れるので、デイスプレイ７において第２図ｂ内側
の太枠内のような超音波断層像を得ることができ
る。なお、１３はケーブルである。 しかしながら、第２図ａに示したように平面上
に並んだ振動子アレイからなる超音波送受波面１
２を直接、生体の表面３１に接触させるような超
音波探触子では走査幅が超音波受波面１２に接触
している生体表面の比較的狭い部分に限られ、さ
らに断層像における超音波送受波面（生体面）の
部分は常に直線３４′に表示される。すなわち、
超音波は空気中をほとんど透過することができ
ず、超音波送受波面１２は平坦であるため、生体
表面３１と接触しない部分からの走査は不可能
で、生体表面３１と接触している部分が平坦とな
つて、そこから走査された部分のみが断層像とし
て得られるのである。 ところで、従来最も普及している手動複合走査
と呼ばれる方式では第３図ａに示すようにアング
ルの先端に１個の電気―音響変換器９がとりつけ
られており、アングルの各支点にあるポテンシヨ
メータ１０ａ〜１０ｃによつて、電気―音響変換
器９の位置および超音波ビームの方向を検出して
デイスプレイ上に断層像を表示するため、第３図
ｂのように、検査部位全体の断層像をその体表３
４も自然の形のままで表示することができる。こ
の方式では断層像を写真に撮つて、あとで読影を
行なうときに全体の像が描写されているため部位
の判定に困ることはない。ところが、リニア電子
走査形超音波診断装置の場合には、前述のように
表示される範囲が狭い上体表の形状は変形されて
直線に表示されるため、探触子を自分で動かしな
がらデイスプレイ上で観測しているときは部位の
判定が容易であるが、いつたん写真撮影したもの
を読影する場合には、部位の判定がきわめて困難
になるのが欠点である。 超音波検査は検査技師が撮影して医師が読影す
る場合が多くまた写真によるデータの記録保存は
ルーチンの検査に不可欠であるためこの部位の判
定がしにくいことはきわめて不便である。また、
胎児などの診断では胎児全体の像を一画面上に同
時に描写する必要がありこのためには狭い部分だ
けの走査だけではどうしても不十分である。 本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、その目的は被検体の表面形状に関係なく、走
査範囲を広くし同時に広範囲の断層を得ることが
でき、かつ体表の変形も少なく断層像の部位およ
び断層像そのものの判定を容易にした電子走査形
超音波診断装置を提供するにある。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 第４図は発明の一実施例を示す超音波診断装置
の探触子の部分の斜視図で、第５図は同実施例の
断面図である。尚、第２図と同一部分に同一符号
を付してある。すなわち、探触子本体１１の振動
子アレイからなる超音波送受面１２側には、凸状
の音響レンズ１８が設けられている。 そして、この音響レンズ１８の表面に接するよ
うに、単独で密閉室を形成する袋状膜体１４，１
９が設けられている。この袋状膜体１４，１９の
中には、超音波を透過する流動性物質１５が封入
されている。 流動性物質１５の音響インピーダンスは前述の
ように生体表面のそれに近いものが良く、1.5〜
1.6×106［Kg／m2・ｓ］程度のものが選ばれるが、
これとほぼ等しい音響インピーダンスのシリコー
ンゴムからなる音響レンズ１８を用いることによ
り、このレンズ１８と流動性物質１５との境界で
の反射を少なくできる。そして、この音響レンズ
１８は破線Ａで示すような収束効果を持たすため
に、凸レンズとしているため、もし膜体１４で形
成された密閉室に気泡が入つても、表面が凸状に
なつていることにより、気胞は側方へ逃げること
になり好都合である。また、シリコーンゴムは一
般に流動性物質、特に水をわずかに通すため、上
記薄膜１９によつて音響レンズ１８および探触子
内部の保膜を図つている。 この超音波探検感触子を用いて例えば人体の腹
部の断面を観測しようとする場合には、第６図ａ
に示すように膜体１４を生体３１の腹部表面に接
触させる。この場合、膜体１４は図のように腹部
表面の形状に応じて変形するが、この状態で膜体
１４と腹部表面との接触面は、超音波送受波面１
２より拡がる。これは膜体１４の大きさや、流動
性物質１５の量等を適当に選ぶことにより達成さ
れる。この結果、超音波送受波面１２の全面と腹
部表面とが膜体１４および流動性物質１５を介し
て音響的に結合される。したがつて、超音波送受
波面１２より放射された超音波パルスは空気層等
で反射されることなく腹部内に透過し、腹部内で
反射された超音波パルスも超音波送受波面１２に
空気層等で反射されることなく到達し、振動子ア
レイ全数について超音波ビームの操作が有効に行
なわれ、広範囲にわたる断層像が同時に観測でき
る。 第６図ｂはこの結果得られた断層像を示したも
ので、腹部表面３４および内臓３３が広範囲にわ
たつて同時に一断層像としてCRT上に描写され
る。すなわち、従来の超音波探触子を用いた場合
は、第２図ｂに示したように超音波送受波面１２
と接触した部分の狭い範囲の断層像３２′のみが
しかも体表面が常に直線３４′となつて描写され
るが、本発明の超音波探触子を用いれば、第６図
ｂに示すように全振動子アレイにわたる広範囲の
断層像３２が体表３４があまり変形されずに自然
に近い状態で１枚の断層像として描写される。し
たがつて、胎児などの診断に必要な広範囲にわた
る１枚の断層像の同時描写が可能となり写真撮影
による断層像の読書影および部位の判定はきわめ
て容易となる。 なお、本発明の超音波探触子において、膜体１
４は超音波の反射および吸収を少なくするため、
できるだけ薄くかつ丈夫な物質で作られている必
要がある。また、膜体１４は超音波の反射を少く
するために、被検体である生体の表面部分とほぼ
等しい音響インピーダンスを有する材質のものが
望ましい。例えば腹部の表面部分の音響インピー
ダンスはおよそ1.6×10［Kg／ｍ・ｓ］であり、そ
れとほぼ等しい音響インピーダンスを持つ材料と
して、天然ゴム、合成ゴムなどがある。 一方、流動性物質１５としては、やはり超音波
の反射、吸収が少なく、音響インピーダンスが生
体表面あるいは生体内組織および膜体１４の音響
インピーダンスにほぼ等しいことが望まれ、例え
ば水は26℃で音響インピーダンスが1.5×10［Kg／
ｍ・ｓ］であるから、水でもよいが、腹部などで
は純粋な水よりやや音響インピーダンスの大きな
ものが適しており、例えば食塩水を含む流動性物
質がよい。食塩水は純粋な水よりも音速、密度と
もに大きいため、その積である音響インピーダン
スは水のそれよりも大きくなる。しかも、食塩水
は必要な濃度のものをどこでも簡単に入手できる
上、膜体１４の材質であるゴムや有機物質を浸触
することがなく、もし膜体１４が破損して直接生
体に接触することがあつても生体には全く害がな
い特徴を有している。 膜体１４および流動性物質１５の音響インピー
ダンスを生体表面のそれとほぼ等しくする理由は
次の通りである。すなわち、これらの音響インピ
ーダンスが異なると、超音波の多重反射が起こつ
て、探触子本体１１の超音波送受波面１２と生体
表面との間の距離の整数倍の距離に虚像を生じる
ことになる。例えば第７図に示すように、膜体１
４および流動性物質１５の音響インピーダンスが
等しく共にＺ１、生体表面３１ではＺ２、超音波
送受波面１２ではＺ０とすれば、生体表面３１か
らの第１回目の反射波に対する第ｎ回目の反射波
の強度は流動性物質１４内での減衰がないとし
て、 ｜Z0−Z1／Z0＋Z1・Z2−Z1／Z2＋Z1｜n となる。Ｚ０は圧電振動子やその表面のコーテイ
ング材などの音響インピーダンスによつて決ま
り、比較的大きな値であるが、前述したようにＺ
２＝Ｚ１なるＺ１を選択することにより、上式か
ら多重反射の影響を少なくすることができる。例
えば、Z0＝５×10［Kg／ｍ・ｓ］、Z2＝1.6×10
［Kg／ｍ・ｓ］とすれば、Ｚ１の値を種々変えた
場合の多重反射の強度は次表のようになり、これ
よりＺ１をＺ２に近づけることにより、多重反射
の影響が減少してゆくことがわかる。
に被検体の広範囲にわたる部分を同時に観測でき
かつ体表をも描写可能にし部位の判定を容易にし
た電子走査形超音波診断装置に関する。 超音波パルスを被検体中に放射し、その反射波
から断層像等を得る超音波検査装置は古くから用
いられているが、特にこの方法によつて生体内の
情報を得るものとして、電子走査形超音波診断装
置が開発されつつある。 第１図はその一例であるリニア電子走査形超音
波診断装置の原理的構成を示す図である。 １ａ〜１ｎは超音波探触子に設けられた圧電振
動子のごとき電気―音響変換器で、第２図に示す
探触子本体１１の平坦な面上に一列に配列されて
いる。これらの変換器１ａ〜１ｎを以下振動子ア
レイと称する。これらの振動子アレイ１ａ〜１ｎ
はスイツチング回路２ａ〜２ｎを介してパルサー
３により順次駆動され、これにより超音波ビーム
４は平行に移動する。この超音波ビーム４の生体
内からの反射波は、振動子アレイ１ａ〜１ｎで受
波された後、スイツチング回路２ａ〜２ｎを介し
て受波回路５に導かれ、信号処理回路６を通して
デイスプレイ７に表示される。これらの回路２ａ
〜２ｎ、３，５，６，７は制御回路８によつて制
御されている。 この装置で実際に生体内を検査するには、第２
図ａに示すように超音波探触子の振動子アレイの
表面１２（これを超音波送受波面と称する）を被
検体である生体３１の表面に接触させて、超音波
ビームを生体３１内に放射し、その反射波を受波
するが、超音波ビームを前述のように平行移動さ
せると、この超音波ビームで生体１４内が走査さ
れるので、デイスプレイ７において第２図ｂ内側
の太枠内のような超音波断層像を得ることができ
る。なお、１３はケーブルである。 しかしながら、第２図ａに示したように平面上
に並んだ振動子アレイからなる超音波送受波面１
２を直接、生体の表面３１に接触させるような超
音波探触子では走査幅が超音波受波面１２に接触
している生体表面の比較的狭い部分に限られ、さ
らに断層像における超音波送受波面（生体面）の
部分は常に直線３４′に表示される。すなわち、
超音波は空気中をほとんど透過することができ
ず、超音波送受波面１２は平坦であるため、生体
表面３１と接触しない部分からの走査は不可能
で、生体表面３１と接触している部分が平坦とな
つて、そこから走査された部分のみが断層像とし
て得られるのである。 ところで、従来最も普及している手動複合走査
と呼ばれる方式では第３図ａに示すようにアング
ルの先端に１個の電気―音響変換器９がとりつけ
られており、アングルの各支点にあるポテンシヨ
メータ１０ａ〜１０ｃによつて、電気―音響変換
器９の位置および超音波ビームの方向を検出して
デイスプレイ上に断層像を表示するため、第３図
ｂのように、検査部位全体の断層像をその体表３
４も自然の形のままで表示することができる。こ
の方式では断層像を写真に撮つて、あとで読影を
行なうときに全体の像が描写されているため部位
の判定に困ることはない。ところが、リニア電子
走査形超音波診断装置の場合には、前述のように
表示される範囲が狭い上体表の形状は変形されて
直線に表示されるため、探触子を自分で動かしな
がらデイスプレイ上で観測しているときは部位の
判定が容易であるが、いつたん写真撮影したもの
を読影する場合には、部位の判定がきわめて困難
になるのが欠点である。 超音波検査は検査技師が撮影して医師が読影す
る場合が多くまた写真によるデータの記録保存は
ルーチンの検査に不可欠であるためこの部位の判
定がしにくいことはきわめて不便である。また、
胎児などの診断では胎児全体の像を一画面上に同
時に描写する必要がありこのためには狭い部分だ
けの走査だけではどうしても不十分である。 本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、その目的は被検体の表面形状に関係なく、走
査範囲を広くし同時に広範囲の断層を得ることが
でき、かつ体表の変形も少なく断層像の部位およ
び断層像そのものの判定を容易にした電子走査形
超音波診断装置を提供するにある。 以下実施例により本発明を詳細に説明する。 第４図は発明の一実施例を示す超音波診断装置
の探触子の部分の斜視図で、第５図は同実施例の
断面図である。尚、第２図と同一部分に同一符号
を付してある。すなわち、探触子本体１１の振動
子アレイからなる超音波送受面１２側には、凸状
の音響レンズ１８が設けられている。 そして、この音響レンズ１８の表面に接するよ
うに、単独で密閉室を形成する袋状膜体１４，１
９が設けられている。この袋状膜体１４，１９の
中には、超音波を透過する流動性物質１５が封入
されている。 流動性物質１５の音響インピーダンスは前述の
ように生体表面のそれに近いものが良く、1.5〜
1.6×106［Kg／m2・ｓ］程度のものが選ばれるが、
これとほぼ等しい音響インピーダンスのシリコー
ンゴムからなる音響レンズ１８を用いることによ
り、このレンズ１８と流動性物質１５との境界で
の反射を少なくできる。そして、この音響レンズ
１８は破線Ａで示すような収束効果を持たすため
に、凸レンズとしているため、もし膜体１４で形
成された密閉室に気泡が入つても、表面が凸状に
なつていることにより、気胞は側方へ逃げること
になり好都合である。また、シリコーンゴムは一
般に流動性物質、特に水をわずかに通すため、上
記薄膜１９によつて音響レンズ１８および探触子
内部の保膜を図つている。 この超音波探検感触子を用いて例えば人体の腹
部の断面を観測しようとする場合には、第６図ａ
に示すように膜体１４を生体３１の腹部表面に接
触させる。この場合、膜体１４は図のように腹部
表面の形状に応じて変形するが、この状態で膜体
１４と腹部表面との接触面は、超音波送受波面１
２より拡がる。これは膜体１４の大きさや、流動
性物質１５の量等を適当に選ぶことにより達成さ
れる。この結果、超音波送受波面１２の全面と腹
部表面とが膜体１４および流動性物質１５を介し
て音響的に結合される。したがつて、超音波送受
波面１２より放射された超音波パルスは空気層等
で反射されることなく腹部内に透過し、腹部内で
反射された超音波パルスも超音波送受波面１２に
空気層等で反射されることなく到達し、振動子ア
レイ全数について超音波ビームの操作が有効に行
なわれ、広範囲にわたる断層像が同時に観測でき
る。 第６図ｂはこの結果得られた断層像を示したも
ので、腹部表面３４および内臓３３が広範囲にわ
たつて同時に一断層像としてCRT上に描写され
る。すなわち、従来の超音波探触子を用いた場合
は、第２図ｂに示したように超音波送受波面１２
と接触した部分の狭い範囲の断層像３２′のみが
しかも体表面が常に直線３４′となつて描写され
るが、本発明の超音波探触子を用いれば、第６図
ｂに示すように全振動子アレイにわたる広範囲の
断層像３２が体表３４があまり変形されずに自然
に近い状態で１枚の断層像として描写される。し
たがつて、胎児などの診断に必要な広範囲にわた
る１枚の断層像の同時描写が可能となり写真撮影
による断層像の読書影および部位の判定はきわめ
て容易となる。 なお、本発明の超音波探触子において、膜体１
４は超音波の反射および吸収を少なくするため、
できるだけ薄くかつ丈夫な物質で作られている必
要がある。また、膜体１４は超音波の反射を少く
するために、被検体である生体の表面部分とほぼ
等しい音響インピーダンスを有する材質のものが
望ましい。例えば腹部の表面部分の音響インピー
ダンスはおよそ1.6×10［Kg／ｍ・ｓ］であり、そ
れとほぼ等しい音響インピーダンスを持つ材料と
して、天然ゴム、合成ゴムなどがある。 一方、流動性物質１５としては、やはり超音波
の反射、吸収が少なく、音響インピーダンスが生
体表面あるいは生体内組織および膜体１４の音響
インピーダンスにほぼ等しいことが望まれ、例え
ば水は26℃で音響インピーダンスが1.5×10［Kg／
ｍ・ｓ］であるから、水でもよいが、腹部などで
は純粋な水よりやや音響インピーダンスの大きな
ものが適しており、例えば食塩水を含む流動性物
質がよい。食塩水は純粋な水よりも音速、密度と
もに大きいため、その積である音響インピーダン
スは水のそれよりも大きくなる。しかも、食塩水
は必要な濃度のものをどこでも簡単に入手できる
上、膜体１４の材質であるゴムや有機物質を浸触
することがなく、もし膜体１４が破損して直接生
体に接触することがあつても生体には全く害がな
い特徴を有している。 膜体１４および流動性物質１５の音響インピー
ダンスを生体表面のそれとほぼ等しくする理由は
次の通りである。すなわち、これらの音響インピ
ーダンスが異なると、超音波の多重反射が起こつ
て、探触子本体１１の超音波送受波面１２と生体
表面との間の距離の整数倍の距離に虚像を生じる
ことになる。例えば第７図に示すように、膜体１
４および流動性物質１５の音響インピーダンスが
等しく共にＺ１、生体表面３１ではＺ２、超音波
送受波面１２ではＺ０とすれば、生体表面３１か
らの第１回目の反射波に対する第ｎ回目の反射波
の強度は流動性物質１４内での減衰がないとし
て、 ｜Z0−Z1／Z0＋Z1・Z2−Z1／Z2＋Z1｜n となる。Ｚ０は圧電振動子やその表面のコーテイ
ング材などの音響インピーダンスによつて決ま
り、比較的大きな値であるが、前述したようにＺ
２＝Ｚ１なるＺ１を選択することにより、上式か
ら多重反射の影響を少なくすることができる。例
えば、Z0＝５×10［Kg／ｍ・ｓ］、Z2＝1.6×10
［Kg／ｍ・ｓ］とすれば、Ｚ１の値を種々変えた
場合の多重反射の強度は次表のようになり、これ
よりＺ１をＺ２に近づけることにより、多重反射
の影響が減少してゆくことがわかる。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波探触子と、この探触子に設けられた複
数個の電気―音響変換器を駆動するための駆動回
路と、前記電気―音響変換器に入射した超音波を
受波するための受波回路と、この回路の受波信号
を処理するための処理回路と、この処理回路の出
力を表示するデイスプレイとを備えた電子走査形
超音波診断装置において、前記超音波探触子は、
超音波探触子本体と、この探触子本体上に一列に
配列され超音波の送受を行なう複数個の電気―音
響変換器と、これらの変換器の超音波送受波面の
前方に設けられ、走査面と直角な方向に超音波ビ
ームを収束させる音響レンズと、この音響レンズ
の表面に接するように設けられ、単独で密閉室を
形成する柔軟性を有する袋状膜体と、この袋状膜
体により形成された密閉室内に充填され前記送受
波面と被検体表面とを音響的に結合せしめる流動
性物質とからなり、前記膜体と被検体表面との接
触面が前記超音波送受波面より拡がるように構成
されていることを特徴とする電子走査形超音波診
断装置。 ２ 前記膜体は被検体表面部とほぼ等しい音響イ
ンピーダンスを有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲１に記載の電子走査形超音波診
断装置。 ３ 前記膜体は前記流動性物質を出し入れするた
めのチユーブを有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲１に記載の電子走査形超音波診
断装置。 ４ 前記膜体は前記密閉室を単独で形成するよう
に構成され、かつ前記探触子本体に対し着脱自在
に取付けられていることを特徴とする特許請求の
範囲１に記載の電子走査形超音波診断装置。 ５ 前記密閉室内に充填される前記流動性物質の
量は、前記膜体の張力がほぼ零の状態で前記密閉
室内に占めることのできる最大容積よりも少なく
設定されていることを特徴とする特許請求の範囲
１に記載の電子走査形超音波診断装置。 ６ 前記流動性物質は音響インピーダンスが水の
それより大きな液体からなることを特徴とする特
許請求の範囲１に記載の電子走査形超音波診断装
置。 ７ 前記液体として食塩水を用いたことを特徴と
する特許請求の範囲６に記載の電子走査形超音波
診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11655684A JPS6041957A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電子走査形超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11655684A JPS6041957A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電子走査形超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041957A JPS6041957A (ja) | 1985-03-05 |
| JPS6314985B2 true JPS6314985B2 (ja) | 1988-04-02 |
Family
ID=14690035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11655684A Granted JPS6041957A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電子走査形超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041957A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49100885A (ja) * | 1972-05-04 | 1974-09-24 | ||
| JPS5232935B2 (ja) * | 1973-08-08 | 1977-08-25 | ||
| JPS5319869B2 (ja) * | 1974-10-31 | 1978-06-23 | ||
| JPS53107190A (en) * | 1977-03-01 | 1978-09-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Electron scan ultrasonic diagnosing device |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP11655684A patent/JPS6041957A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6041957A (ja) | 1985-03-05 |
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