(57)【要約】【課題】従来の構成では、振動子の指向性のために、高精度で三次元のデータ取得可能な範囲は限られてくる。  広範囲のデータ収集には素子面を広くする必要がある。  本発明は、前記従来の課題を解決するもので、同等若しくはより小さな素子面でより広範囲のデータ取得が可能な超音波診断装置を提供すること。【解決手段】超音波プローブの各素子の配置において、各素子に角度を設けて配置することによって、多方向のデータを取得することとなるので、取得データを組み合わせることにより、結果的に広範囲のデータ取得ができることとなる。【選択図】図１
2006110039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体との間で超音波を送受する探触子であって、
超音波を送受する素子が異なる方向に配置されていることを特徴とする探触子。
【請求項２】
被検体との間で超音波を送受する探触子であって、
超音波を送受する素子が同一面上で異なる方向に配置されていることを特徴とする探触子。
【請求項３】
被検体との間で超音波を送受する探触子であって、
素子断面が互いに９０度となるように３本の素子を組み、一つのモジュールを形成する。そのモジュールを敷き詰め、データ取得面が形成されている構造をもつことを特徴とする、探触子。
【請求項４】
数個の素子を一塊とし、その一塊を一素子とみなし配置する請求項１〜３のいずれか１項に記載の探触子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置や超音波探傷装置等に用いられる超音波探触子に関し、特に、超音波プローブの素子の配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大部分の超音波プローブはほぼ同じ原則に従って動作する。すなわち、超音波の塊またはパルスが、調査中の物体に導入され、物体内で反射し、その反射波から画像が生成される。
【０００３】
超音波プローブの先端には超音波を送受信する振動子が配置されている。
【０００４】
振動子は伸び縮みを電圧に、電圧を伸び縮みに変換することで、超音波を送受信する。伸び縮みの方向により超音波の送受信に指向性が発生する。
【０００５】
超音波プローブに使用される、二次元アレイ振動子、リングアレイ振動子等は、超音波ビームを縦方向と横方向との二方向に傾けることができ、この組み合わせにより、三次元空間を自由に走査することができる。
【０００６】
２次元アレイの振動子の配置は図３のようになり、指向性の影響で素子面に対するデータ取得範囲は、図７のような領域となる。７０１が素子群、７０２がデータ取得範囲を示している。
【０００７】
図３のような、２次元アレイ超音波プローブの構造や製造法については特許文献１に述べられている。
【特許文献１】特開２００１−３０９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、振動子の指向性のために、高精度で三次元のデータ取得が行える範囲は限られてくる。
【０００９】
広範囲のデータ収集には素子面を広くする必要がある。
【００１０】
調査を行いたい物体と素子との間に空気が入り込むと、信号が減衰するため、素子を密着させて使用するが、素子面が広くなると、物体表面の複雑な形状部分にプローブを密着させにくくなる。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、同等若しくはより小さな素子面でより広範囲のデータ取得が可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、超音波プローブの各素子の配置において、素子毎に角度を設けて配置する。
【００１３】
本構成によって、広範囲のデータ取得ができる。
【００１４】
例えば、図８のように素子面を傾けてデータを取得すると、データ取得範囲も傾く。
【００１５】
この傾けた素子面を組み合わせることで図９のように広範囲のデータが取得できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のように、素子に角度を付けて配置すれば従来よりも広範囲の三次元データが取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施に形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明は、単体プローブを使用して三次元画像を生成する装置を提供する。
【００１９】
以下の説明では、本発明を完全に理解していただくために多数の詳細を記載する。
【００２０】
本発明が不必要にわかりにくくならないように、周知の電気構造および電気回路については詳しく説明しない。
【００２１】
図１は本発明の構成図である。
【００２２】
先端の振動子群より超音波を送受し、電気信号に変換する探触子、電気信号を処理し三次元画像を生成する信号処理部、生成した画像を表示する表示部より構成されている。
【００２３】
探触子の先端の振動群は、素子毎に角度を持たせて配置されている。
【００２４】
多数の配置が考えられるが、その配置の一例として、図２のような構造の配置がある。以下この配置をハニカム・アレイと呼ぶ。尚、数個の素子を一塊と見て同様の配置を行っても良い。また、素子の形状は四角柱で図示しているが、円柱、三角柱等任意の形状でよい。
【００２５】
ハニカム・アレイは、３つの方向から配置された一連の振動子で構成される。これは、本発明の実施形態で任意の所望の寸法および構成とすることができる。
【００２６】
本発明の実施の形態において、ハニカム・アレイは三次元画像を取得する際に素子面が異なる方向に配置されているのが特に重要である。
【００２７】
ハニカム・アレイのパターンは図２に示されており、三次元の基底となる軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に素子が配置されている。
【００２８】
本実施の形態では、ＸＹＺのそれぞれの軸に等間隔で２次元アレイの構造の軸上に配置された素子群を互いに直角に交わるＸＹＺ軸の３方向から組み合わせている。
【００２９】
組み合わせた後、それぞれの軸から等しい角度に素子面ができるように配置してある。
【００３０】
図２では素子が（１９×３）５７個の配置例を示している。
【００３１】
それぞれの素子は四角柱で示してあり、長辺の方向の超音波に対して送受波効果が高い。
【００３２】
この素子で超音波の送受信を行うことにより三次元画像を生成する。
【００３３】
超音波データの取得には、まず超音波の送出を行う。
【００３４】
素子全て若しくは一部（中心部分の素子のみ等）を使用し、超音波を被検体に向け送出する。
【００３５】
このとき、被検体内部の対象組織に、焦点を絞り超音波を送信しても良い。
【００３６】
つぎに、被検体内部の組織より反射した超音波を素子群で受信する。
【００３７】
受信素子群として図４のハッチング部分の素子群、（図８の８０１１に対応している。）は図８の８０２１の斜線の領域部分（図８上段は素子面に対して垂直方向から見た図、下段は素子面に対して水平方向から見た図）に対して良好な画像を生成できる。
【００３８】
受信素子群として図５のハッチング部分の素子群、（図８の８０１２に対応している。）は図８の８０２２の斜線の領域部分に対して良好な画像を生成できる。
【００３９】
受信素子群として図６のハッチング部分の素子群、（図８の８０１３に対応している。）は図８の８０２３の斜線の領域部分に対して良好な画像を生成できる。
【００４０】
この３つの素子群を使用すると、図９の９０２２の領域に対して良好な画像を生成できる。
【００４１】
従来の一方向のみの受信領域図９の９０２１の領域に比べ広範囲の画像を生成できている。
【００４２】
信号受信中に次々と焦点を変更しながら信号を受信しても良い（ダイナミックフォーカス）。
【００４３】
また、信号の遅延合成処理は並列に行い高速化を図っても良い。
【００４４】
このとき、伝搬距離による信号減衰の補正をしても良い。
【００４５】
合成された信号は検波され、信号強度により画素値が決定される。
【００４６】
同一方向の素子群から得られる信号のみで信号を合成加算し各画素値を求めると、素子の指向性の影響で、素子面に垂直な方向ほど感度が良いため、高輝度の画像が得られる。
【００４７】
３つの軸の画像を合成することで、全体的に高輝度の画像が得られる。
【００４８】
このことから本手法では取得領域全体に高輝度の画像が得られることがわかる。
【００４９】
また、高速化のために３方向それぞれ周波数を変えて同時送受信してもよい。
【００５０】
また、データ量削減のために、高輝度が期待できそうな素子方向だけを利用したり、時分割してデータを取得してもよい。
【００５１】
また、受信領域毎に素子を関連付けてもよい。
【００５２】
このような信号処理を行い、三次元中の各画素の画素値が決定される。
【００５３】
各画素値が決定されると、三次元投影法を用いて三次元画像が生成される。
【００５４】
このとき透明度変更や、ノイズ除去、エッジ強調等の様々な画像処理を加えても良い。
【００５５】
また、長さや体積、血流などの計測を行っても良い。
【００５６】
生成した三次元画像は表示部に送られ、画面に表示される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかる超音波診断装置は、多方向からの超音波信号を受信できる機能を有し、広範囲のデータ取得に有用である。また魚群探知機や非破壊検査等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一構成図
【図２】本発明における振動子の配置例の図
【図３】従来の２次元アレイ配置の図
【図４】本発明における振動子の説明図
【図５】本発明における振動子の説明図
【図６】本発明における振動子の説明図
【図７】従来の２次元アレイにおけるデータ取得範囲の図
【図８】振動子を傾けた場合のデータ取得範囲の図
【図９】本手法と２次元アレイにおけるデータ取得範囲の比較図
【符号の説明】
【００５９】
２０１    振動子
２０２    素子面
３０１    振動子
３０２    素子面
７０１    素子群（プローブ）
７０２    データ取得領域
８０１１    素子群（プローブ）
８０２１    データ取得領域
８０１２    素子群（プローブ）
８０２２    データ取得領域
８０１３    素子群（プローブ）
８０２３    データ取得領域
９０１１    素子群（プローブ）
９０２１    データ取得領域
９０１２    素子群（プローブ）
９０２２    データ取得領域
【図１】
2006110039.tif 000003
【図２】
2006110039.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006110039.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006110039.tif 000011