JPH024342A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超音波ビームを生体に送信し、生体からのエ
コー信号を受信し、この受信エコー信号に基づき超音波
断層像を得て診断を行うことができるようにした超音波
診断装置に関するものである。

従来の技術 従来、この種の超音波診断装置としては、複数の圧電振
動子を敗り付けた支持体を回転させ、若しくは揺動させ
、若しくは直線状運動させ、この間、超音波ビームを生
体に対し送信すると共に、生体からのエコー信号を受信
し、この受信信号だ基づき超音波断層像を得るようにし
た構成が知られている。このような従来の超音波診断装
置のうち、例えば特開昭６１−５８６４８号公報に記載
されているような機械走査式の超音波探触子を用いた超
音波診断装置について第３図を参照しながら説明する。

第３図に示すように超音波探触子５０側においては、同
じ中心周波数を持つ３個の圧電振動子５１　ａ　、　５
１　ｂ　、　５１　ｃが所定の角度（１２０°）で支持
体であるロータ５２に取り付けられ、ロータ５２は合成
樹脂製の音響窓５３内で回転軸５４により回転可能に支
持されている。音響窓５３内には脱気水などの音波伝搬
媒質５６が充填されている。回転軸５４は駆動部５７に
ベルト、歯車などの動力伝達機構５８を介して連係され
ている。超音波診断装置本体５９側においては、送信器
６０．受信器６１、表示器６２、送信器６０と受信器６
１を切換えて信号線６３（図では１本に略記）で超音波
探触子５０に接続する選択スイッチ６４等り一備えられ
ている。

次に上記従来例の動作について説明する。

駆動部５７により動力伝達機構５８を介してロータ５２
および圧電振動子５１ａ、５１ｂ、５１Ｃを回転させ、
送信器６０より選択スイッチ６４、信号線６３を介して
所定の圧電振動子５１　ａ、５１　ｂ、５１　Ｃにその
中心周波数に対応した送信信号を印加する。

この送信信号により圧電振動子５１ａ、５１ｂ、５１Ｃ
は生体６５に超音波ビーム６６を送信する。　生体６５
の組織からのエコー信号は圧電振動子５１ａ。

５１　ｂ　、　５１　ｃにより受信されて受信信号に変
換され、信号線６３、選択スイッチ６４を介して受信器
６１に送られ、ここで増幅、走査変換処理を受けてＴＶ
方式で表示器６２に超音波断層像として表示される。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の超音波診断装置では、異なる中心周
波数の超音波を送受信する場合、超音波探触子５０の圧
電振動子５１ａ、５１ｂ、５１Ｃの中心周波数を変更し
なければならない。すなわち、中心周波数の異なる圧電
振動子５１ａ、５１ｂ、５１Ｃを備えた複数個の超音波
探触子５０をあらかじめ用意し、これらの超音波探触子
５０を超音波診断装置本体５９に交換接続して使用しな
ければならなかった。このため、特に超音波探触子５０
す体内、若しくは体腔内に挿入して診断を行う超音波診
断装置においては、中心周波数を変える度に超音波探触
子５０を体内、若しくは体腔内から出し入れしなければ
ならず、患者に苦痛を与えるばかりでなく、診断能率も
大幅に低下するなどの課題があった０ 本発明は、μ上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、超音波探触子を交換することなく、複数の中心
周波数を持つ超音波断層像を得ることができるようにし
、診断能率および診断精度を向上させることができ、ま
た、超音波探触子を体内、若しくは体腔内に挿入して使
用する場合には患者の苦痛を軽減することができるよう
にした超音波診断装置を提供することを目的とするもの
である。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
少なくとも１個の圧電振動子を回転、揺動、直線若しく
は曲線運動させて超音波を送受信するようにした超音波
探触子と、上記圧電振動子に選択的に接続し、中心周波
数の異なる送信信号を発生する複数個の送信信号発生器
と、上記圧電振動子に選択的に接続し、中心周波数の異
なる受信信号の処理を行う複数個の受信信号処理器を具
備し、上記圧電振動子、送信信号発生器および受信信号
処理器の組み合わせにより複数組の中心周波数の送受信
信号処理を行い得るように構成したものである。

作　　　　用 上記技術的手段による作用は次のよ５になる。

すなわち、圧を振動子の中心周波数と送信信号発生器お
よび受信信号処理器の中心周波数とを組み合わせること
により、超音波探触子を交換することなく、複数の中心
周波数を持つ超音波断層像を得ることができる。

実施例 μ下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の一実施例だおける超音波診断装置を示
し、一部を破断した構成図である。

第１図に示すように本発明の超音波診断装置は大別する
と、機械走査式の超音波探触子１と超音波診断装置本体
２とから構成されている。超音波探触子１は例えば経膣
診断用に供され、腟内に挿入されて使用されるものであ
り、第１と第２の圧電振動子１ａと１ｂがロータ２に背
中合わせに取り付けられ、第１と第２の圧電振動子１ａ
と１ｂは異なる中心周波数、　例えば５ＭＨｚと７．５
　ＭＨｚを持つように設定されている。ロータ２は筐体
３の前側部に設けられた合成樹脂製の音響窓４内で回転
軸５により回転可能に支持され、ロータ２の回転により
圧電振動子１ａ　、ｌｂが順次生体て対向される。筐体
３の後部内側にはモータ６が支持され、このモータ６に
直結された駆動軸７により回転軸５が回転される。モー
タ７にはエンコーダ８が接続されている。筐体３の内側
には駆動軸７の外周において、ロータ６側とモータ７側
を区画するオイルシール９が介在され、音響窓４側に水
、若しくは油などの超音波伝搬媒質１０が封入されてい
る。第１、第２の圧電振動子１ａ　、ｌｂと超音波診断
装置本体２の送受信信号の授受は回転軸５の周囲に設け
られたロータリートランス１１と信号線１２を介して行
われる。上記エンコーダ８はモータ６の駆動軸７に直結
され、モータ６の回転状態を超音波診断装置本体２に伝
達すると共に、ロータ２、すなわち圧電振動子１ａ、ｌ
ｂの位置を超音波診断装置本体２に伝達し、超音波の送
受信タイミング等の制御情報に供する。なお、モータ６
の駆動線、エンコーダ８の出力線、電源線等は図示して
いない。

超音波診断装置２について説明すると、送信器１３（土
中心周波数５１’ｖｉＨｚの送信信号を発生する第１の
送信信号発生器１３ａと、中心周波数７．５ＭＨｚの送
信信号を発生する第２の送信信号発生器１３ｂとから構
成され、いずれの送信信号を超音波探触子１に送信する
かについては、制（財）器１４の制御信号により制御さ
れる送信選択スイッチ１５により選択される。なお、送
信信号発生器１３ａ、１３ｂのいずれの送信信号を超音
波探触子１に送信するかについては、送信選択スイッチ
１５に限定されるものでなく、この池、例えば電源のＯ
Ｎ、ＯＦＦにより送信信号発生器１３ａ、若しくは１３
ｂの一方のみを選択的に動作させることも可能である。

上記送信信号は、制御器１４０制御信号だより制御され
る振動子選択スイッチ１６で選択制御され、所望の圧電
振動子１ａ、若しくは１ｂに印加される。受信器１７は
中心周波数がそれぞれ５ＭＨｚと７．５ＭＨｚを持つ２
つの受信信号を処理できる第１と第２の受信信号処理器
１７ａと１７ｂとから構成されている。これらの受信信
号処理器１７ａ、１７ｂは具体的には増幅器、検波器、
各種フィルタで構成されている。なお、各種フィルタの
中には帯域幅およびその中心周波数が時間とともに変化
する、いわゆるダイナミックフィルタが含まれる場合も
ある。第１と第２の受信信号処理器１７ａと１７ｂは圧
電振動子１ａ、若しくは１ｂで受信された生体内からの
エコー信号を振動子選択スイッチ１６および制御器１４
の制御信号により制御される受信選択スイッチ１８によ
り選択的に受信する。受信信号処理器１７ａ、若しくは
１７ｂで受信した信号はＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、
フレームメモリ等で構成された走査変換器１９に送られ
、ＴＶ方式に変換された後、表示器２０に超音波断層像
として表示されろ。

μ上の構成において、μ下その動作について説明する。

モータ６の駆動により駆動軸７を介してロータ２および
第１、第２の圧電振動子ｌａ　、ｌｂを例えば６００　
ｒｐｍで一方向に回転させる。　一方、制御器１４の制
御による送信選択スイッチ１５の切換え動作により、第
１、若しくは第２の送信信号発生器１３ａ、若しくは１
３ｂより送信信号を振動子選択スイッチ１６、信号線１
２およびロータリトランス１１を介して第１、若しくは
第２の圧電振動子１ａ、若しくは１ｂに印加する。この
送信信号により第１、若しくは第２の圧電振動子１ａ、
若しくは１ｂは生体に超音波ビームを送信する。生体の
組織からのエコー信号は第１、若しくは第２の圧電撮動
子１ａ、若しくは１ｂにより受信されて受信信号に変換
され、ロータリートランス１１、信号線１２、振動子選
択スイッチ１６、受信選択スイッチ１８を介して第１、
若しくは第２の受信信号処理器１７ａ、若しくは１７ｂ
に送られる。この第１：、若しくは第２の受信信号処理
器１７ａ１　若しくは１７ｂで処理された信号は走査変
換器１９で変換された後、表示器２０に超音波断層像と
して表示される。

上記のように制御器１４により送信選択スイッチ１５、
振動子選択スイッチ１６および受信選択スイッチ１８を
制御することにより圧電振動子１ａ。

１ｂ、送信信号発生器１３ａ　、　１３ｂ、受信信号処
理器１７ａ　、　１７ｂを組み合わせて使用するが、圧
電振動子をＬ個（Ｌ〉ｌ）、送信信号発生器をＭ個、受
信信号処理器をＮ個とするとＡ組（１くＡくＬＸＭＸＮ
）の中心周波数の送受信信号処理が可能となる。本実施
例においては、圧電振動子１ａ。

１ｂの２個、送信信号発生器１３ａ、１３ｂの２個、受
信信号処理器が１７ａ　、　１７ｂの２個用いられ、自
由度がそれぞれ２つずつあるので、８組の中心周波数の
送受信信号処理が可能となる。

しかしながら、送信信号発生器１３ａ　、　１３ｂの中
心周波数と帯域幅、圧電振動子１ａ、ｌｂの中心周波数
と帯域幅、受信信号処理器１７ａ、１７ｂの中心周波数
と帯域幅を考慮すると、圧電振動子１ａ。

１ｂの中心周波数と、受信信号処理器１７ａ　、　１７
ｂの中心周波数と帯域幅は連動させ、したがって、実用
上、４組の中心周波数を持つ超音波断層像を得て診断に
供するのが好ましい。

下記の第１表は５ＭＨｚ　（ｆ　ｓ　）と７．５　ＭＨ
ｚ　（ｆ　２　）の２種類の中心周波数を持つ送信信号
発生器１３ａ。

１３ｂと、５ＭＨｚ　（ｆｔ　）と７．５ＭＨｚ（ｆｚ
）０２種類の同じ中心周波数を持つ圧電振動子１ａ、ｌ
ｂおよび受信信号処理器１７ａ　、　１７ｂを用い、実
験的に得られた４種類の中心周波数５ＭＨｚ、６ＭＨｚ
、７．５■ｈの変化を示したものであり、これにより５
　ＭＨｚ　、　６　ＭＨｚ　、　６．５　ＭＨｚ　、　
　７．５　ＭＨｚの４種類の中心周波数を持つ超音波断
層像を得ることができる。

以下余白 第１表 上記第１表では送信信号発生器１３ａ、１３ｂの中心周
波数と圧電振動子１ａ、ｌｂおよび受信信号処理器１７
ａ、１７ｂの中心周波数が５　ＭＨｚ　、　７．５　Ｍ
Ｈｚで全く同じに設定しであるが、実用上は若干ずれて
いても問題はない。

第２図は中心周波数が異なる圧電振動子、例えば１ｂと
送信信号発生器、例えば１３ａを用いて、その間の中心
周波数が得られる説明図を示したもので、実線は中心周
波数５ＭＨｚ　（ｆｌ　）の送信信号発生器１３ａのス
ペクトラム、破線は中心周波数７．５　ＭＨｚ　（ｆ　
２　）の圧電振動子１ｂのスペクトラムを示す。両者を
組み合わせた場合の超音波断層像の中心周波数ｆ３はｆ
ｌとｆｚの間に位置する。生体内での周波数依存性に基
づく減衰の効果を考慮すると、中心周波数ｆ３を得るた
めの組み合わせ方は、圧電振動子の中心周波数の方が送
信信号発生器の中心周波数よりも高くなるような組み合
わせが好ましい。

なお、上記実施例では、ロータ２等を６０Ｏｒｐｍで回
転運動して超音波の送受信を行う場合について説明した
が、ロータ２等を首振り運動、すなわち揺動運動させて
超音波の送受信を行うようにしてもよく、また、圧電振
動子を直線的、若しくは所定の曲率を持つ曲線上を曲線
的に移動させて超音波の送受波を行うようにしてもよい
。また、圧電振動子、送信信号発生器、受信信号処理器
は３個以上でもよく、また圧電振動子では１個でもよい
Ｏ 発明の効果 μ上述べたように本発明によれば、少なくとも１個の圧
′鑞振動子と中心周波数の異なる複数個の送信信号発生
器と中心周波数の異なる複数個の受信信号処理器を組み
合わせて使用することにより、それぞれを単独使用した
場合に比べ、それより多くの中心周波数を持つ、すなわ
ち異なる情報を持つ超音波断層像を得ることができるよ
うにしているので、超音波探触子を変換することなく、
最適な分解能、被検深度を持つ超音波断層像を得ること
ができ、診断能率、診断精度を向上させることができる
。また、超音波探触子を体内、若しくは体腔内に挿入し
て使用する場合には、上記のように超音波探触子を交換
する必要がないので、被検者の苦痛を大幅に軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における超音波診断装置
を示し、一部を破断した構成図、第２図は中心周波数変
化の説明図、第３図は従来の超音波診断装置を示し、一
部を破断した構成図である。 ｌａ、ｌｂ　・圧電振動子、２・・ロータ、６・・・モ
ータ、１３ａ　、　１３ｂ−送信信号発生器、　１４．
制御器、１５・・送信選択スイッチ、１６・・・振動子
選択スイッチ、１７ａ、１７ｂ　　受信信号処理器、　
１８１．受信選択スイッチ。 ４ＭＡｔ汽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個の圧電振動子を回転、揺動、直線
   若しくは曲線運動させて超音波を送受信するようにした
   超音波探触子と、上記圧電振動子に選択的に接続し、中
   心周波数の異なる送信信号を発生する複数個の送信信号
   発生器と、上記圧電振動子に選択的に接続し、中心周波
   数の異なる受信信号の処理を行う複数個の受信信号処理
   器を具備し、上記圧電振動子、送信信号発生器および受
   信信号処理器の組み合わせにより複数組の中心周波数の
   送受信信号処理を行い得るように構成したことを特徴と
   する超音波診断装置。
2. （２）異なる中心周波数を持つ複数個の圧電振動子を用
   い、これらの圧電振動子と複数の受信信号処理器を同じ
   中心周波数の組み合わせに選択するように構成した請求
   項１記載の超音波診断装置。
3. （３）圧電振動子の中心周波数が送信信号発生器からの
   送信信号の中心周波数よりも高くなる組み合わせに選択
   するように構成した請求項１または２記載の超音波診断
   装置。