(57)【要約】本開示の実施例によれば、広視野超音波プローブ（１２）は、互いに対して角度をなしてプローブ（１２）内に配置された２つの平らなマトリックスアレイ・サブアセンブリ（４０，４２）を含む。各サブアセンブリ（４０，４２）からの情報は、広角画像視野に対応したデータを生成するために結合される。
2007532227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージングプローブであって、
第１画像視野を有する第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、
前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、前記第１画像視野とは異なる部分を含む第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリとを含み、前記第１画像視野及び第２画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する、超音波イメージングプローブ。
【請求項２】
前記結合された画像視野が、前記第１及び第２画像視野の双方に共通する部分を含む、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項３】
前記第２画像視野が、画像スライス領域において前記第１画像視野と重なり合う、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項４】
ハウジングを更に含み、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが前記ハウジング内に配置される、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項５】
前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの主軸に沿って前記ハウジング内に配置される、請求項４に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項６】
前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの主軸に傾斜して前記ハウジング内に配置される、請求項４に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項７】
前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、平らなマトリックス状のセンサ組立体を含む、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項８】
前記平らなマトリックス状のセンサ組立体は、センサスタックに結合される音響窓を含み、前記センサスタックが、フリップチップＡＳＩＣに結合され、該フリップチップＡＳＩＣが、ケーブル相互接続部に結合される、請求項７に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項９】
前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、平らなマトリックス状のセンサ組立体を含む、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１０】
前記平らなマトリックス状のセンサ組立体は、センサスタックに結合される音響窓を含み、前記センサスタックが、フリップチップＡＳＩＣに結合され、該フリップチップＡＳＩＣが、ケーブル相互接続部に結合される、請求項９に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１１】
前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第１画像視野に音響エネルギを送り前記第１画像視野からエコーエネルギを受けるためビーム形成信号を送信するように応答する、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１２】
前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第２画像視野に音響エネルギを送り前記第２画像視野からエコーエネルギを受けるためビーム形成信号を送信するように応答する、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１３】
長さ方向の寸法に沿った主軸を有する円筒形のプローブである、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１４】
前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリのアパーチャが、前記プローブの主軸に垂直な走査方向を容易化する、請求項１３に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１５】
超音波イメージングカテーテル及び腔内プローブの何れか一方を含む、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１６】
前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを更に含み、前記第２画像視野が、前記第３画像視野とは異なる部分を含み、前記第１、第２及び第３画像視野が、協働して、結合された画像視野を提供する、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１７】
ハウジングを更に含み、前記第１、第２及び第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが前記ハウジング内に配置される、請求項１６に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１８】
前記第１、第２及び第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの主軸に沿って前記ハウジング内に配置される、請求項１７に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項１９】
ハウジングを更に含み、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの外周まわりに結合された画像視野を提供するため、前記ハウジングの主軸に沿って前記ハウジング内に配置され、
第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを更に含み、前記第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの主軸に対して傾斜して前記ハウジング内に配置され、前記第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの前方に前方視の画像視野を提供する、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２０】
第４画像視野を有する第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを更に含み、前記第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置されると共に、前記ハウジングの主軸に対して傾斜して前記ハウジング内に配置され、前記第４画像視野が、前記第３画像視野とは異なる部分を含み、前記第３及び第４画像視野が協働して、前記ハウジングの前方に前方視の結合された画像視野を提供する、請求項１９に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２１】
第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、
第４画像視野を有する第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、
第５画像視野を有する第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリとを更に含み、
前記第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、前記第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、前記第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、
前記第２画像視野が、前記第３画像視野と異なる部位を含み、前記第３画像視野が、前記第４画像視野と異なる部位を含み、前記第４画像視野が、前記第５画像視野と異なる部位を含み、前記第５画像視野が、前記第１画像視野と異なる部位を含み、
前記第１、第２、第３、第４及び第５画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２２】
前記結合された超音波画像の前記結合された画像視野は、当該プローブの主軸まわりに約３６０度のオーダーで主軸に垂直に向けられる、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２３】
ハウジングを更に含み、前記第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記ハウジングの主軸に沿って前記ハウジング内に配置される、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２４】
前記第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、平らなマトリックス状のセンサ組立体を含む、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２５】
前記平らなマトリックス状のセンサ組立体は、センサスタックに結合される音響窓を含み、前記センサスタックが、フリップチップＡＳＩＣに結合され、該フリップチップＡＳＩＣが、ケーブル相互接続部に結合される、請求項２４に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２６】
前記第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、それぞれ、前記第１、第２、第３、第４及び第５画像視野に音響エネルギを送り前記第１、第２、第３、第４及び第５画像視野からエコーエネルギを受けるためビーム形成信号を送信するように応答する、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２７】
長さ方向の寸法に沿った主軸を有する円筒形のプローブである、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２８】
前記第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記プローブの主軸に垂直な走査方向を容易化する、請求項２７に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項２９】
超音波イメージングカテーテル及び腔内プローブの何れか一方を含む、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項３０】
前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに接続され、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信する超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成するコントローラを更に含む、請求項１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項３１】
前記第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに接続され、前記第１、第２、第３、第４及び第５イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信する超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成するコントローラを更に含む、請求項２１に記載の超音波イメージングプローブ。
【請求項３２】
超音波診断イメージングシステムであって、
第１画像視野を有する第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、前記第１画像視野とは異なる部分を含む第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリとを含み、前記第１画像視野及び第２画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する、超音波イメージングプローブと、
前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに接続され、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信する超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成するコントローラと、を含む超音波診断イメージングシステム。
【請求項３３】
前記コントローラが、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリの素子の走査を制御し、前記走査が、イメージング目標物への完全投射及び部分的投射のうちの少なくとも何れか１つを含む、請求項３２に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項３４】
前記コントローラが、前記第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリの素子の走査を制御し、前記走査が、前記結合された画像視野内の関心領域に中心化されたアレイの若しくはその一部のみを用いた走査、及び、前記中心化された領域の縁部でのオーバースキャニングを含み、各アレイのゲインの調整及び関心領域の縁部での平均化を可能とする、請求項３２に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項３５】
前記第１及び第２画像視野を、前記結合された画像視野にスライスする手段と、
前記結合された画像視野を表示する表示手段とを更に含む、請求項３２に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項３６】
超音波イメージングプローブの製造方法であって、
第１画像視野を有する第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを設け、
第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを、前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに結合し、前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、前記第２画像視野が、前記第１画像視野とは異なる部分を含み、前記第１画像視野及び第２画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、被験者の内部をイメージング（イメージング）する超音波装置及び方法に係り、より詳細には、超音波イメージングプローブの広い視野に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングは、心臓の構造、腹部の臓器、胎児及び維管束系のような、人間の体内の組織構造を観察するために広く用いられている。超音波イメージングシステムは、トランスデューサアレイを含み、トランスデューサアレイは、所定のタイミングシーケンスで個々のトランスデューサに電気パルスを印加する多チャンネル送受信ビーム成形器に接続され、アレイから所定の方向に伝播する送信ビームを生成する。送信ビームが体を通過する際、音響エネルギの一部は、異なる音響的特性を有する反射圧力パルスとして、トランスデューサアレイに組織構造から反射して戻る。
【０００３】
受信トランスデューサ（受信モードで動作する送信トランスデューサであってもよい）は、反射圧力パルスを、対応する高周波（ＲＦ）信号に変換し、ＲＦ信号は、受信ビーム成形器に供給される。反射圧力パルスの個々のトランスデューサへの異なる距離に起因して、反射音波は、個々のトランスデューサに異なる時間に到達する。従って、対応するＲＦ信号は、異なる位相を有する。
【０００４】
受信ビーム成形器は、加算器に接続される遅れ補償素子を備える複数の処理チャンネルを含む。受信ビーム成形器は、各チャンネルに対して遅れ値を用い、選択された焦点から反射したエコーを収集する。結果として、遅れ信号が加算されるとき、強い信号が、このポイントに対応する信号から生成されるが、異なるポイントから到達する信号は、異なる時間に対応して、ランダムな位相関係を有し、従って、破壊的に干渉する。更に、ビーム成形器は、トランスデューサアレイに対して受信ビームの向き（オリエンテーション）を制御する相対的な遅れを選択する。従って、受信ビーム成形器は、所望の向きを有する受信ビームを動的に方向変化させ、それら受信ビームを所望の深さに合焦させることができる。かくして、超音波イメージングシステムはエコーデータを取得する。
【０００５】
非侵襲性、半侵襲性及び侵襲性超音波システムは、心臓の生理的な組織及び維管束系を画像化するために用いられている。ドップラ超音波イメージングシステムは、患者の心臓及び維管束系内の血圧及び血流を求めるために用いられる非侵襲性システムの一例である。心臓を画像化するために、送信ビーム成形器は、比較的大きな深さで、放出されるパルスを合焦させ、受信ビーム成形器は、比較的遠い距離である１０−２０ｃｍ離された構造からエコーを検出する。
【０００６】
半侵襲性システムの一例は、経食道心（transesophageal）システム、及び脈管内イメージングシステムを含む侵襲性システムを含む。経食道心システムは、食道内への挿入用に作成された細長い半可撓性本体を備える挿入管を含む。挿入管は、約１１０ｃｍの長さであり、約３０Ｆの直径を有し、管の遠い側の端部近傍に搭載される超音波トランスデューサアレイを含む。経食道心システムは、また、経食道心システムは、トランスデューサアレイに接続される送信ビーム成形器及び受信ビーム成形器を含む制御及びイメージング用電子部品を含む。
【０００７】
脈管用イメージングシステムは、経食道心カテーテルとは異なる設計上の考慮を必要とする脈管用カテーテルを用いる。脈管用カテーテルに対する設計上の考慮は、維管束系の生理学若しくは心臓の生理学に特有のものである。脈管用カテーテルは、約１００−３００ｃｍの長さで約８Ｆから１４Ｆの直径の細長い可撓性の本体を有する。カテーテルの遠い側の領域は、遠い側端部の近傍に搭載される超音波トランスデューサアレイを含む。組織を画像化するため、幾つかの機械的な走査設計が用いられている。例えば、回転するトランスデューサ素子若しくは回転する超音波ミラーは、超音波ビームを走査構成で反射するために用いられる。更に、幾つかのトランスデューサ素子を備えるカテーテルが用いられており、この場合、異なるトランスデューサ素子は、音響ビームを円形パターンで走査するように電子的に起動される。このシステムは、組織内の一連の径方向の部位を通って繰り返し音響ビームを走査することにより、動脈の断面走査を実行することができる。しかし、これらの超音波システムは、反射した音響ビームの固定された頂点距離を有する。固定された焦点距離は、カテーテルまわりの固定された半径に分解能を著しく制約する。
【０００８】
更に、脈管用カテーテルは、冠状動脈を含む動脈における狭窄症損傷の位置及び特徴の判断のために用いられている。この手法では、チップ上にトランスデューサを備えるカテーテルは、関心領域として動脈内に配置される。イメージングシステムは、トランスデューサチップの位置及び速度を記録するカテーテルトラッキング検出器を含む。イメージングシステムは、トランスデューサの抜き取り中に異なる位置に対して必要とされる２次元画像を積み重なる。画像生成器は、心臓若しくは血管の検査される領域の３次元画像を供給できるが、これらの画像は、通常、低い側方侵入（side  penetration）を有する。
【０００９】
近年では、上述の機械的な回転型トランスデューサ設計を備える超音波カテーテルは、冠状動脈病の評価及び治療において益々使用されている。これらのカテーテルは、大きなアパーチャを有し、より深い侵入深さを付与し、これにより、トランスデューサから数センチ離れた組織、例えば人間の心臓の右心房のイメージングが可能となる。これらの画像は、電気生理学カテーテルの配置を補助することができる。しかし、これらの装置は侵入性が制限され、横方向の制御が制限され、選択された組織領域を狙う能力が制限されるので、依然として、選択された組織領域の高品質の実時間の画像を提供できない。
【００１０】
現在、介入の心臓病専門医は、主に、心臓カテーテル検査室（Ｃａｔｈｌａｂ）若しくは気生理学的検査室（Ｅｐｌａｂ）で実行されるような血管系または心臓における装置の案内及び配置に対してX線透視イメージング技術の使用に頼っている。X線透視装置は、実時間のフレームレートでＸ線を用いて、医師に心臓がある胸腔の透視図を付与する。ｂｉ−ｐｌａｎｅのX線透視装置は、互いに対して９０度で搭載された２つの送信機−受信機対を有し、心臓の解剖学的構造の実時間透過画像を提供する。これらの画像は、心臓の解剖学的構造を既に理解している医師に３次元のジオメトリの感覚を与えることにより、医師がカテーテルを位置付ける補助をする。蛍光板透視法は有用な技術であるが、リアルな組織の緻密さを供える高品質の画像を提供しない。医師及び補助スタッフは、リードスーツに覆われる必要があり、Ｘ線への被爆量を低減するためにできるだけX線透視イメージング時間を制限する必要がある。更に、蛍光板透視法は、Ｘ線の有害な影響に起因して、例えば妊婦のような、ある患者に対して利用できないこともある。経胸腔及び経食道心超音波イメージング技術は、臨床及び外科手術の環境で非常に有用であるが、介入の技術を受ける患者に対して心臓カテーテル検査室及び気生理学的検査室において広く使用されていない。
【００１１】
それ故に、必要なことは、選択された組織領域の３次元解剖学的構造を可視化できる効果的な脈管若しくは心臓イメージング用の超音波システム及び方法である。かかるシステム及び方法は、簡単な操作及び位置的な制御を可能とするイメージングカテーテルを使用することが必要であろう。更に、イメージングシステム及び方法は、選択された組織に対する利便性の高い照準性、及び、良好な側方侵入性を提供し、心臓の左右側のような、近傍でより遠位の組織構造のイメージングを可能とする必要がある。
【００１２】
上述に加えて、特殊用途の超音波トランスデューサが、種々の人間の解剖学的構造の心臓内（ＩＣＥ）若しくは腔内（ＴＥＥ，ＴＶＥ他）エコーイメージングのために用いられている。これらの装置から利用可能な視野は、フェイズドアレーから＋／−４５度に限定される。多くの場合、これらのプローブから利用可能な視野を増加させることが望ましいであろう。標準的な９０度のフェイズドアレーフォーマットの外側の解剖学的構造の質問（interrogation）は、多大なプローブ操作を必要とする。更に、３Ｄボリューム走査は、各面において同一の制限を受ける。これは重大な制限である。
【００１３】
従って、広い視野のイメージングカテーテル又は腔内プローブに対する必要性が存在する。湾曲した線形アレイトランスデューサは、本分野において、標準的な１Ｄフェイズドアレーの視野よりも広い視野を提供する能力が知られている。しかし、湾曲型アレイを用いる問題点は、湾曲型アレイは曲率半径を小さく製造することが困難であることである。更に、湾曲型アレイは、３Ｄイメージングを供給するためのボリュームを走査できると思われるマトリックス（２Ｄアレイ）アレイフォーマットで製造するのがより困難でありそれ故に高価となるだろう。
【００１４】
従って、本分野における問題点を克服する改善された超音波イメージングプローブ及びシステムが望まれる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施例によれば、超音波イメージングプローブは、第１画像視野を有する第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリとを含む。前記第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、前記第２画像視野が前記第１画像視野とは異なる部分を含むように、第２画像視野を有する前記第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度（９０°≦角度≦１８０°）で配置され、前記第１画像視野及び第２画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本開示の一実施例による広視野超音波プローブ１２を含む超音波イメージングシステム１０のブロック図である。一実施例では、超音波イメージングシステム１０は、腔内（ＴＥＥ）イメージングシステム及び経食道心プローブを含む超音波プローブ１２を含む。
【００１７】
超音波プローブ１２は、プローブハンドル１２、ケーブル１６、ひずみ解放部１７、コネクタ１８を介して、電子部品ボックス２０に結合する。電子部品ボックス２０は、キーボードのような入力装置２２と接続し、イメージング信号をビデオディスプレイ２４に供給する。電子部品ボックス２０は、更に、超音波イメージングデータを、プリンター、大容量記憶装置、コンピューターネットワーク等のような、他の装置（図示せず）に供給してもよい。一実施例では、電子部品ボックス２０は、例えば、以下で説明する各種機能を実現するため、本分野で知られているように、任意の適切な送信ビーム成形器、受信ビーム成形器、画像生成器、コントローラ及び／又はプロセッサを含む。
【００１８】
超音波プローブ１２は、更に、細長い半可撓性の本体３６に接続される遠端部３０を含む。細長い部分３６の近い側の端部は、プローブハンドル１４の遠い側の端部に接続される。プローブの遠端部３０は、高剛性領域３２と可撓性領域３４を含み、可撓性領域３４は、細長い本体３６の遠端部に接続する。プローブハンドル１４は、可撓性領域３４を関節式に回転させて関心の領域若しくは組織に対して高剛性領域３２を方向付ける位置コントローラ１５を含む。細長い可撓性本体３６は、可撓性領域３４と同様、超音波プローブ１２で検査されている被験者の腔内に、例えば食道内に挿入できるように構成されている。超音波プローブ１２の機械的な部品の種々は、例えば、商業的に入手可能な胃鏡を用いて設けることができる。一実施例では、挿入管は、約１１０ｃｍの長さであり、約３０Ｆの直径を有する。胃鏡は、例えば、Ｓｋａｎａｎｔｅｌｅｓ  Ｆａｌｌｓ，Ｎ．Ｙ．のＷｅｌｃｈ  Ａｌｌｙｎから商業的に入手可能である。超音波プローブ１２は、更に、本開示の一実施例によれば、図２及び図３を参照して後述する如く、遠方側の高剛性端部領域３２を含む。
【００１９】
図２は、本開示の一実施例による第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリ（４０，４２）を備える図１の広視野超音波プローブ１２の側面図である。超音波プローブ１２の遠方側高剛性端部領域３２は、センサハウジング４４の一部と、センサハウジングの遠方側先端部４６を含む。プローブ１２の遠方側高剛性端部領域３２は、第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリ（４０，４２）の視野の領域内に配置される音響窓４８を含む。音響窓４８は、例えばＰＥＢＡＸ（polyether-block  co-polyamide  polymers）、ＲＴＶシリコン、ウレタン、若しくは、超音波エネルギが通過できる適切な任意の材料であってよく、この場合、超音波エネルギは、音響窓の材料により実質的に減衰されないままである。図２に示すように、第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリ（４０，４２）は、参照符号５０により一般的に指示される、結合された横方向の画像視野を生成する。
【００２０】
プローブ１２は、また、相互接続部５２を含む。一実施例では、相互接続部５２は、特定用途向けIC（ＡＳＩＣ）・システム間相互接続ケーブルを含む。ＡＳＩＣ・システム間相互接続ケーブル５２は、一端で、第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリ（４０，４２）に、図３を参照して後述されるようなＡＳＩＣケーブル相互接続部（７４，８４）を介して結合する。ＡＳＩＣ・システム間相互接続ケーブル５２は、他端では、参照符号５６により指示される結合領域近傍で、可撓性領域３４のシステム相互接続部５４に結合する。
【００２１】
図３は、本開示の一実施例によるライン３−３に沿って取られた図２の広視野超音波プローブ１２の断面図である。図３の視線は、図２に示した側面図を垂直に向けたものである。図３に示すように、第１トランスデューサ・サブアセンブリ４０は、参照符号６０により指示される第１画像視野を生成する。第２トランスデューサ・サブアセンブリ４２は、参照符号６２により指示される第２画像視野を生成する。第１及び第２画像視野（６０，６２）間の重なり領域が、参照符号６４により示されている。重なり領域６４は、画像スライス領域に対応し、この場合、第１視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第２視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。
【００２２】
第１トランスデューサ・サブアセンブリ４０は、一般的には、センサスタック７０と、フリップチップＡＳＩＣ７２と、ケーブル５２に結合するケーブル相互接続部７４とを含む。第２トランスデューサ・サブアセンブリ４２は、一般的には、センサスタック８０と、フリップチップＡＳＩＣ８２と、ケーブル５２に結合するケーブル相互接続部８４とを含む。一実施例では、センサスタック７０，８０は、それぞれ、ここで参照により組み込まれる本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，５５１，２４８号に開示されるような、超音波トランスデューサ素子の平らなマトリックスアレイを含む。その他の実施例では、センサスタック７０，８０は、それぞれ、超音波トランスデューサ素子の湾曲したマトリックスアレイを含み、トランスデューサ素子の湾曲したマトリックスアレイは、平面に対して８ｍｍのオーダーの範囲の曲率半径を有する。
【００２３】
図４は、図３の広視野超音波プローブの拡大した断面図である。同様に、第１トランスデューサ・サブアセンブリ４０は、一般的には、センサスタック７０と、フリップチップＡＳＩＣ７２と、ケーブル５２に結合するケーブル相互接続部７４とを含む。第２トランスデューサ・サブアセンブリ４２は、一般的には、センサスタック８０と、フリップチップＡＳＩＣ８２と、ケーブル５２に結合するケーブル相互接続部８４とを含む。図３に示すように、第１トランスデューサ・サブアセンブリ４０は、角度Φ１により示すように、それぞれのトランスデューサ・サブアセンブリの幅寸法に沿って、第２トランスデューサ・サブアセンブリ４２に対して傾斜している。一実施例では、角度Φ１は、９０度から１８０度のオーダーの範囲内の角度を含む。
【００２４】
一実施例では、超音波イメージングプローブ１２は、第１画像視野６０を有する第１超音波トランスデューサアレイ・サブアセンブリ４０と、第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリ４２を含む。第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリ４２は、第１超音波トランスデューサアレイ・サブアセンブリ４０に対して角度Φ１で配置される。角度Φ１は、９０度以上１８０度以下（９０°≦角度≦１８０°）である。更に、第２画像視野６２は、第１画像視野６０とは異なる部分を含む。更に、第１画像視野６０及び第２画像視野６２は、協働して結合された画像視野を提供する。結合された画像視野は、第１画像視野６０及び第２画像視野６２の双方に共通な部分６４を含む。即ち、第２画像視野６２は、第１画像視野６０と画像スライス領域６４で重なり合う。
【００２５】
その他の実施例によれば、超音波イメージングプローブは、更に、ハウジング４４を含む。第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリ（４０、４２）は、ハウジングの主軸に沿ってハウジング内に配置される。その他の実施例では、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリ（４０、４２）は、ハウジングの主軸に対して傾斜してハウジング内に配置される。
【００２６】
更に、その他の実施例では、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリ（４０、、４２）は、それぞれ、平らなマトリックスセンサ組立体を含み、この場合、平らなマトリックスセンサ組立体のそれぞれは、センサスタックに結合される音響窓を含み、センサスタックはフリップチップＡＳＩＣに結合され、フリップチップＡＳＩＣはケーブル相互接続部に結合される。超音波イメージングプローブでは、第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第１視野に音響エネルギを送り第１視野からエコーエネルギを受けるためビーム形成信号を送信するように応答する。第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリも、第２視野に音響エネルギを送り第２視野からエコーエネルギを受けるためビーム形成信号を送信するように応答する。
【００２７】
その他の実施例では、超音波イメージングプローブは、更に、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに結合するコントローラを含み、コントローラは、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信した超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成する。
【００２８】
更なるその他の実施例では、超音波イメージングプローブは、プローブの長さ方向に沿った主軸を有する円筒形のプローブを含む。第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリのアパーチャは、プローブの主軸に垂直な走査方向を容易化する。更に、超音波イメージングプローブは、超音波イメージングカテーテル及び腔内プローブの何れか一方を含む。
【００２９】
その他の実施例では、超音波イメージングプローブは、更に、第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを含む。第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対してある角度をなして配置される。ある角度は、９０度以上１８０度以下（９０°≦角度≦１８０°）である。更に、第２画像視野が、第３画像視野とは異なる部分を含み、第１、第２及び第３画像視野が、協働して、結合された画像視野を提供する。更に、超音波イメージングプローブは、ハウジングを更に含み、第１、第２及び第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリがハウジングの主軸に沿ってハウジング内に配置される。
【００３０】
ここで図５を参照するに、本開示のその他の実施例によるプローブ本体１４４に対して傾斜した第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）を備える広視野超音波プローブ１２０の側面図が示されている。超音波プローブ１２０の種々の要素は、超音波プローブ１２の対応する要素と同様であり、以下で説明する相違がある。超音波プローブ１２０は、高剛性領域１３２及び可撓性領域３４を含み、可撓性領域３４は、図１の細長い本体３６のような、細長い本体の遠端部に接続する。更に、プローブ１２０は、長さ方向に沿った主軸を有する略円筒形のプローブ本体ないしセンサハウジング１４４を含む。
【００３１】
第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）は、実質的に、プローブ本体１４４の遠方側先端部１４６の領域内に配置される。更に、第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）は、第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（４０，４２）に類似する。しかし、第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）は、プローブ本体１４４の主軸、即ち、それぞれのトランスデューサ・サブアセンブリの長さ方向の寸法に沿った軸に対して、角度Φ２だけ傾斜している。一実施例では、角度Φ２は、３０度から９０度のオーダーの範囲内の角度を含む。従って、第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）は、図５において参照符号１５０により一般的に示すように、結合された横方向の画像視野を生成する。なお、結合された横方向の画像視野１５０も、プローブ本体１４４の主軸に対して傾斜している。横方向の画像視野１５０は、第１及び第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（１４０，１４２）の結合された断面画像視野との組み合わせで、プローブ１２０が前方視のＷＦＯＶイメージングプローブとして使用されることを可能とする。例えば、かかるプローブは、前方視ＷＦＯＶ超音波イメージングカテーテルとして効果的に使用できる。
【００３２】
その他の実施例では、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、ハウジングの外周まわりに結合された画像視野を供給するためにハウジングの主軸に沿ってハウジング内に配置される。更に、第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、ハウジングの主軸に対して傾斜してハウジング内に配置される。第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、ハウジングの前方に前方視の画像視野を提供する。
【００３３】
更なるその他の実施例では、超音波イメージングプローブは、第４画像視野を有する第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを更に含む。第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置される。更に、第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、ハウジングの主軸に対して傾斜してハウジング内に配置される。従って、第４画像視野が、第３画像視野とは異なる部分を含み、第３及び第４画像視野が協働して、ハウジングの前方に前方視の結合された画像視野を提供する。
【００３４】
ここで図６を参照するに、本開示のその他の実施例による第１、第２、第３、第４及び第５超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（２４０，２４２，２４４，２４６，２４８）を備える広視野超音波プローブ２２０の断面図が示される。超音波プローブ２２０の種々の要素は、超音波プローブ１２の対応する要素と同様であり、相違点が以下で示される。一実施例では、第１、第２、第３、第４及び第５超音波トランスデューサ・サブアセンブリ（２４０，２４２，２４４，２４６，２４８）は、（図１の）プローブ本体４４の遠方側先端部４６の領域に実質的に配置される。超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４０，２４２，２４４，２４６，２４８は、図２〜図４を参照して上述した超音波トランスデューサ・サブアセンブリ４０，４２と類似する。しかし、超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４０，２４２，２４４，２４６，２４８のそれぞれは、プローブ２２０の全体としての広視野が３６０度のオーダーになるように、隣接する超音波トランスデューサ・サブアセンブリに対して角度をなして配置される。更に、図６に示すように、音響窓２４８が、それぞれのトランスデューサ・サブアセンブリの前側に、プローブ本体４４の外周上に配置される。
【００３５】
図６に示すように、超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４０は、参照符号２６０により指示される第１画像視野を生成する。第２超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４２は、参照符号２６２により指示される第２画像視野を生成する。第１及び第２画像視野（２６０，２６２）間の重なり領域が、参照符号２６１により示されている。重なり領域２６１は、画像スライス領域に対応し、この場合、第１視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第２視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。
【００３６】
また、第３超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４４は、参照符号２６４により指示される第３画像視野を生成する。第２及び第３画像視野（２６２，２６４）間の重なり領域が、参照符号２６３により示されている。重なり領域２６３は、画像スライス領域に対応し、この場合、第２視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第３視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。
【００３７】
同様に、第４超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４６は、参照符号２６６により指示される第４画像視野を生成する。第３及び第４画像視野（２６４，２６６）間の重なり領域が、参照符号２６５により示されている。重なり領域２６５は、画像スライス領域に対応し、この場合、第３視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第４視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。更に、第５超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４８は、参照符号２６８により指示される第５画像視野を生成する。第４及び第５画像視野（２６６，２６８）間の重なり領域が、参照符号２６７により示されている。重なり領域２６７は、画像スライス領域に対応し、この場合、第４視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第５視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。
【００３８】
更に、上述の如く、第１超音波トランスデューサ・サブアセンブリ２４０は、参照符号２６０により指示される第１画像視野を生成する。第５及び第１画像視野（２６８，２６０）間の重なり領域が、参照符号２６９により示されている。重なり領域２６９は、画像スライス領域に対応し、この場合、第５視野の超音波イメージング情報は、重なり領域における第１視野の超音波イメージング情報と適切な態様で結合（及び／又はスライス）される。
【００３９】
更なるその他の実施例では、超音波イメージングプローブは、第３画像視野を有する第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、第４画像視野を有する第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリと、第５画像視野を有する第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリとを更に含む。第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度（９０°≦角度≦１８０°）で配置される。第４超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度（９０°≦角度≦１８０°）で配置される。第３超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度（９０°≦角度≦１８０°）で配置される。
【００４０】
更に、第２画像視野は、第３画像視野と異なる部位を含み、第３画像視野は、第４画像視野と異なる部位を含み、第４画像視野は、第５画像視野と異なる部位を含み、第５画像視野は、第１画像視野と異なる部位を含む。第１、第２、第３、第４及び第５画像視野は、協働して、結合された画像視野を提供する。結合された超音波画像の結合された視野は、当該プローブの主軸まわりに約３６０度のオーダーで主軸に垂直に向けられる。
【００４１】
一実施例では、第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリが、平らなマトリックス状のセンサ組立体を含む。平らなマトリックス状のセンサ組立体は、センサスタックに結合される音響窓を含み、センサスタックが、フリップチップＡＳＩＣに結合され、該フリップチップＡＳＩＣが、ケーブル相互接続部に結合される。第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、それぞれ、ビーム形成信号を送信するように応答し、第１、第２、第３、第４及び第５画像視野に音響エネルギを送ると共に第１、第２、第３、第４及び第５画像視野からエコーエネルギを受ける。更に、第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリのアパーチャは、プローブの主軸に垂直な走査方向を容易化する。
【００４２】
その他の実施例では、超音波イメージングプローブは、更に、第１、第２、第３、第４及び第５超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに接続されたコントローラを含む。コントローラは、第１、第２、第３、第４及び第５イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信する超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成する任意の適切なコントローラ若しくは処理回路を含むことができる。
【００４３】
本開示の一実施例によれば、超音波イメージングプローブは、より広い視野のためにそれぞれに対して角度をなして配置された複数の平らなマトリックスアレイセンサ組立体を内蔵する。円筒形のプローブに対しては、プローブの軸に垂直な走査方向のアレイアパーチャは、プローブの直径により制限される。アレイアパーチャは、更に、特徴的なフェーズドアレイ技術により９０度に制限される。しかし、本開示の実施例では、一以上の平らなアレイが、円筒形プローブのアレイアパーチャ視野を増加させるために用いられる。本開示の一実施例では、５つのアレイが、完全な３６０度の視野を提供するためにプローブの主軸まわりに配置され、アレイのそれぞれは、全体の視野の約１／５を走査する。プローブ内で実現される追加のアレイも可能である。円筒形プローブの周囲まわりに複数のアレイが配置されることに加えて、更なる１つのアレイ若しくは複数のアレイが、プローブ装置の前方に視野を供給するために、プローブの前部付近に側部付近と同様に配置されてもよい。
【００４４】
本開示のその他の実施例では、超音波診断イメージングシステムは、超音波イメージングプローブと、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに接続され、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリから受信する超音波イメージング情報を結合して、結合された視野の超音波画像を表すデータを生成するコントローラとを含む。コントローラは、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリの素子の走査を制御し、前記走査が、イメージング目標物への完全投射及び部分的投射のうちの少なくとも何れか１つを含む。コントローラは、更に、第１及び第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリの素子の走査を制御し、前記走査が、前記結合された画像視野内の関心領域に中心化されたアレイの若しくはその一部のみを用いた走査、及び、前記中心化された領域の縁部のオーバースキャニングを含み、各アレイのゲインの調整及び関心領域の縁部での平均化を可能とする。
【００４５】
更なるその他の実施例では、超音波診断イメージングシステムは、第１及び第２画像視野を、前記結合された画像視野にスライスするコントローラないしプロセッサと、前記結合された画像視野を表示するディスプレイと含む。
【００４６】
一若しくはそれ以上の方法が、本開示の実施例による円筒形プローブ装置を用いたイメージング面の走査に用いられてもよく、例えば、超音波プローブの主軸まわりの３６０度の走査の実施例に対して、用いられてもよい。一の方法は、音響ラインの走査時に目標（ターゲット）に向けて十分に投射されるアパーチャを有するそれぞれの要素を適切に位相合せすることを含む。本方法によれば、音響走査ラインは、ホイールからのスポークのように、装置の軸まわりに進行する。更に、複数の走査ラインが、互いに対して十分に分離された方向で点火されることができる。
【００４７】
第２の方法は、各アレイからの画像セクタを処理して円筒形プローブイメージング装置の中央に仮想的な頂点を生成し、次いで、各アレイからの画像セクタを縁部（エッジ）合わせで表示してビューを完成させることを含む。重なり合う縁部走査ラインが、各アレイのゲインを調整し平均化するために用いられることができる。
【００４８】
更に、本開示の実施例は、互いに角度をなして配置される複数の平らなマトリックスアレイセンサ・サブアセンブリからなる広視野３Ｄイメージングプローブのような、変形例を含むことができる。走査は、目標への完全投射若しくは部分投射により実行されてもよい。走査は、また、縁部での平均化と共に各アレイのゲインを調整することを可能とするために、縁部のオーバースキャニングにより所与の領域における中心化されたアレイのみを用いて実行されてもよい。実施例は、更に、広視野を特徴付けるプローブに接続される超音波イメージングシステムを含み、該超音波イメージングシステムは、広視野フォーマットの超音波診断画像を制御、スライス及び表示するために用いられる。本開示の実施例の用途は、心臓超音波、経食道心エコー、半侵襲性超音波、腔内外科手術案内、経直腸的、経腟的超音波イメージング、及び他の類似の用途を含む。
【００４９】
その他の実施例によれば、超音波イメージングプローブの製造方法は、第１画像視野を有する第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを設け、第２画像視野を有する第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリを、第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに結合することを含む。第２超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリは、第１超音波イメージングトランスデューサアレイ・サブアセンブリに対して９０度以上１８０度以下の角度をなして配置され、第２画像視野は、第１画像視野とは異なる部分を含み、第１画像視野及び第２画像視野が協働して、結合された画像視野を提供する。
【００５０】
幾つの模範的実施例のみが詳細に説明されているが、当業者であれば、本開示の実施例の効果及び新規な教示から材料的に逸脱することなく模範的実施例において多くの修正をなしうることは容易に理解することができる。従って、かかる修正の全ては、添付の請求項に記載された本開示の実施例の範囲内に含まれることが意図される。請求項において、ミーンズプラスファンクションの節は、記載された機能を実行するような個々で開示される構造であって、構造的な均等物のみならず均等の構造をもカバーする意図である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本開示の一実施例による広視野超音波プローブを含む超音波イメージングシステムのブロック図である。
【図２】本開示の一実施例による第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリを備える図１の広視野超音波プローブの側面図である。
【図３】本開示の一実施例によるライン３−３に沿って取られた図２の広視野超音波プローブの断面図である。
【図４】図３の広視野超音波プローブの拡大した断面図である。
【図５】本開示のその他の実施例によるプローブ本体に対して傾斜した第１及び第２トランスデューサ・サブアセンブリを備える広視野超音波プローブの側面図である。
【図６】本開示のその他の実施例による第１、第２、第３、第４及び第５トランスデューサ・サブアセンブリを備える広視野超音波プローブの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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