(57)【要約】  【課題】  超音波の送受波におけるドプラ効果を利用して生体内の状態を画像表示する際、超音波探触子の振動の影響を除去できるようにし、特に、超音波探触子の振動の影響を大きく受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことを可能とする。  【解決手段】  超音波探触子１の筐体となるハウジング３に固定して設置されており、超音波の送受波となる音響素子２の振動を検出するために、ハウジングに振動検出部４を設置する。音響素子の振動は、音響素子と共に振動するハウジングの振動として振動検出部によって検出され、ケーブル５及びコネクタ部６を介して超音波診断装置に供給される。超音波診断装置では、超音波受信信号から、振動検出部によって検出された振動成分の除去が行われる。【選択図】  図１
2005204808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電気信号に応じて超音波の送波を行うとともに、受波した超音波を電気信号に変換して出力する音響素子と、
前記音響素子を相対的に固定して保持するハウジングと、
前記音響素子と共に振動する前記ハウジングの振動を検出する振動検出手段とを、
有する超音波探触子。
【請求項２】
供給される電気信号に応じて超音波の送波を行うとともに、受波した超音波を電気信号に変換して出力する音響素子と、前記音響素子を相対的に固定して保持するハウジングと、前記音響素子と共に振動する前記ハウジングの振動を検出する振動検出手段とを有する超音波探触子との間で、前記電気信号の送受信を行う送受信手段と、
前記振動検出手段による前記振動の検出結果に基づいて、前記超音波に係る受波信号を補正する振動フィルタ手段と、
前記振動フィルタ手段による処理後の受波信号からドプラシフト信号を検出するドプラシフト信号検出手段と、
前記ドプラシフト信号を超音波ドプラ画像として表示するための画像信号を生成する画像信号処理手段とを、
有する超音波診断装置。
【請求項３】
前記振動フィルタ手段が、前記振動検出手段から検出された前記超音波探触子の振動信号を積分して前記超音波探触子の移動量を検出する積分器と、前記積分器によって検出された前記超音波探触子の移動量に基づいて、前記超音波に係る受波信号を補正する補正器とにより構成されている請求項２に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受波におけるドプラ効果を利用して、生体内の状態を観察・診断するための超音波探触子及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置は、送受波した超音波のドプラ効果を利用して生体内の血流情報の画像表示を行うものであり、特に、体動成分との選別が難しい低速の血流に係る血流情報の測定を可能とするものとして、例えば、下記の特許文献１に開示されている超音波診断装置が知られている。
【０００３】
下記の特許文献１に開示されている超音波診断装置は、超音波の送受波を繰り返し所定の周波数で行なう超音波探触子と、この所定の送受波の繰り返し周波数を制御する制御手段と、得られた受波信号からドプラシフト信号を検波するドプラ偏移検波手段と、当該検波後のドプラシフト信号から低域成分を減衰させるＭＴＩ（Moving Target Indicator）フィルタ部と、低域減衰後のドプラシフト信号から測定対象の体動にかかわる位相シフト成分を除去する手段と、前記受波信号から得られた超音波像に反射体の移動画像を表示する手段とを有し、送受波の繰り返し周波数の制御と、体動除去のパラメータの設定とが連動して行われるよう構成されており、これによって、低速の血流に係る表示能力を改善させることが可能となる。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、移動角度を検出する角度センサや移動距離を検出する距離センサを内蔵する超音波探触子が開示されている。この超音波探触子は、手動操作により被検体表面に沿って移動した場合の移動角度や移動距離を検出することが可能であり、この検出結果に基づいて超音波の送受信位置や方向のデータが得られ、これらのデータに基づく画像表示を行うことが可能となる。
【特許文献１】特開２００１−２９９７５１号公報（段落００４５、図１）
【特許文献２】特開平５−２３３３２号公報（段落００１５〜００２５、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている超音波診断装置は、体動の影響を除去することは可能であるが、超音波探触子自体の振動によって誤検出されたドプラシフト信号を除去することは不可能であり、低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことができないという問題がある。また、特許文献２に開示されている超音波探触子は、オペレータの超音波探触子の操作に伴う移動角度や移動距離は検出可能であるが、超音波探触子の振動を検出することは不可能であり、低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、超音波の送受波におけるドプラ効果を利用して生体内の状態を画像表示する際、超音波探触子の振動の影響を除去できるようにし、特に、超音波探触子の振動の影響を大きく受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことを可能とする超音波探触子及び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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の超音波探触子は、供給される電気信号に応じて超音波の送波を行うとともに、受波した超音波を電気信号に変換して出力する音響素子と、
前記音響素子を相対的に固定して保持するハウジングと、
前記音響素子と共に振動する前記ハウジングの振動を検出する振動検出手段とを有している。
上記構成により、超音波によって生体内の状態を観察・診断する際に、音響素子の振動に起因して発生する超音波探触子の振動を直接測定することが可能となる。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明の超音波診断装置は、供給される電気信号に応じて超音波の送波を行うとともに、受波した超音波を電気信号に変換して出力する音響素子と、前記音響素子を相対的に固定して保持するハウジングと、前記音響素子と共に振動する前記ハウジングの振動を検出する振動検出手段とを有する超音波探触子との間で、前記電気信号の送受信を行う送受信手段と、
前記振動検出手段による前記振動の検出結果に基づいて、前記超音波に係る受波信号を補正する振動フィルタ手段と、
前記振動フィルタ手段による処理後の受波信号からドプラシフト信号を検出するドプラシフト信号検出手段と、
前記ドプラシフト信号を超音波ドプラ画像として表示するための画像信号を生成する画像信号処理手段とを有している。
上記構成により、超音波の受信信号（受波信号）から、音響素子の振動に起因して発生する超音波探触子の振動の影響を除去することが可能となり、特に、当該振動の影響を受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の超音波診断装置は、上記構成に加えて、前記振動フィルタ手段が、前記振動検出手段から検出された前記超音波探触子の振動信号を積分して前記超音波探触子の移動量を検出する積分器と、前記積分器によって検出された前記超音波探触子の移動量に基づいて、前記超音波に係る受波信号を補正する補正器とにより構成されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記構成の超音波探触子及び超音波診断装置を提供するものであり、超音波によって生体内の状態を観察・診断する際に、音響素子の振動に起因して発生する超音波探触子の振動を直接測定し、超音波の受信信号から、超音波探触子で測定された振動の影響を除去することが可能であり、特に、当該振動の影響を受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における超音波探触子の内部構造を示す模式的な断面図である。図１に示す超音波探触子（超音波プローブ）１は、超音波の送受信を行なう音響素子（超音波振動子）２と、音響素子２を保持するハウジング３と、ハウジング３の振動を検出する振動検出部４と、ケーブル５と、超音波診断装置１０（図２を参照）と接続するコネクタ部６とによって構成されている。
【００１２】
音響素子２は、ハウジング３に固定的に保持されている。したがって、図１に示す構成により、振動検出部４がハウジング３の振動を検出することによって、ハウジング３に固定的に保持されており、ハウジング３の振動の原因となる音響素子２の振動を検出することが可能となる。なお、振動検出部４は、音響素子２の振動を原因としたハウジング３の振動を検出する以外に、音響素子２以外の何らかの振動の影響によるハウジング３の振動を検出することも可能である。
【００１３】
振動検出部４によって検出されたハウジング３の振動の検出信号、及び、音響素子２からの電気信号は、ケーブル５及びコネクタ部６を介して、図２に示す超音波診断装置１０に供給される。また、音響素子２への電気信号も、コネクタ部６及びケーブル５を介して、図２に示す超音波診断装置１０から供給される。
【００１４】
次に、図２を参照しながら、超音波探触子１と接続する超音波診断装置について説明する。図２は、本発明の実施の形態における超音波探触子と接続する超音波診断装置のブロック図である。図２に示す超音波診断装置１０は、超音波送受信部１０１と、Ｂモード処理部１０２と、振動フィルタ部１０４と、ドプラシフト検波部１０３と、ＭＴＩフィルタ部１０５と、速度演算部１０６と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）部１０７と、制御部１０８と、モニタ部１０９とによって構成されている。また、超音波診断装置１０は、ケーブル５及びコネクタ部６を介して、音響素子２及び振動検出部４を有する超音波探触子１に接続されている。
【００１５】
超音波送受信部１０１は、超音波探触子１の音響素子２との間で、超音波探触子１において送受信される超音波信号のための電気信号のやり取りを行う一方、超音波の受波に係る電気信号（以下、受信信号と呼ぶ）が、Ｂモード処理部１０２及び振動フィルタ部１０４のそれぞれに供給される。Ｂモード処理部１０２では、断層像（Ｂモード画像）が生成されて、ＤＳＣ部１０７に供給される。
【００１６】
一方、振動フィルタ部１０４は、超音波探触子１の振動検出部４による振動の検出結果に係る信号も供給される。そして、振動フィルタ部１０４は、超音波探触子１の振動検出部４による振動の検出結果に基づいて、受信信号から、振動検出部４で検出された振動（すなわち、音響素子２による振動）の当該受信信号を補正し、補正後の受信信号をドプラシフト検波部１０３に供給する。なお、振動フィルタ部１０４は、例えば、振動検出部４によって検出された超音波探触子１の振動信号を積分して超音波探触子の移動量を検出する積分器と、この積分器によって検出された超音波探触子１の移動量に基づいて、受信信号を補正する補正器とにより構成することが可能である。そして、ドプラシフト検波部１０３は、振動フィルタ部１０４で補正された受信信号からドプラシフト信号を検出して、このドプラシフト信号をＭＴＩフィルタ部１０５に供給する。
【００１７】
ＭＴＩフィルタ部１０５では、音響素子２による振動成分が除去されたドプラシフト信号の低域成分の減衰処理が行われて、体動成分が除去される。そして、速度演算部１０６において、ＭＴＩフィルタ部１０５で体動成分が除去されたドプラシフト信号が速度信号に変換されて、ＤＳＣ部１０７に供給される。
【００１８】
ＤＳＣ部１０７では、例えば、制御部１０８による超音波送受信部１０１との同期付けなどが行われて、Ｂモード処理部１０２から受けたＢモード画像に、音響素子２の影響による振動成分と、体動成分とを除去したドプラシフト信号が変換された速度信号をカラー表示の画像信号として重ね合わせ、モニタ部１０９において表示可能となるよう画像信号の出力を行う。
【００１９】
以上の構成及び動作により、振動検出部４によって音響素子２の影響による振動が検出され、その検出結果に基づいて、ドプラシフト信号から音響素子２の影響による振動成分を除去することが可能となる。
【００２０】
次に、図３に示すドプラシフト検波部１０３で検波される受信信号の波形図と、図４に示す振動検出部４で検出される振動波形図、及び、図５に示す超音波探触子１の移動量とを参照しながら、図２に示す超音波診断装置１０の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態における超音波診断装置内のドプラシフト検波部で検波される受信信号と、従来の技術によって検波される受信信号とを比較するための模式的な波形図である。なお、図３に示すグラフの水平軸は測定対象物内（例えば、生体内）の深さを示しており、各波形２１０〜２１４において共通である。一方、図３に示すグラフの垂直軸は受信信号の強度を示すものであり、各波形２１０〜２１４のそれぞれにおいて独立した軸が設定されている。すなわち、各波形２１０〜２１４は、独立した基準強度を有している。また、図４は、本発明の実施の形態における超音波探触子内の振動検出部で検出される振動の波形図であり、波形３０１は振動波形である。なお、図４に示すグラフの縦軸は強度であり、横軸は時間である。また、図５は、前記振動波形を積分したグラフであり、波形３０２は、超音波探触子１の移動量（超音波探触子移動量）を表している。なお、図５に示すグラフの縦軸は移動量であり、横軸は時間である。時間３０３では、図３における受信波形２１２が取得されており、時間３０４では、受信波形２１４が取得されている。
【００２１】
超音波診断装置１０によって血液などの流れを検出する場合には、同一箇所に対して複数回の超音波の送受信が行われる。超音波探触子１から得られた超音波信号は、上述のように、ドプラシフト検波部１０３に受信信号として供給される。ドプラシフト検波部１０３では連続的に得られた複数の音線の相関からドプラシフトを検波している。
【００２２】
波形２１０は、ある時刻における受信信号の波形であり、最初のピーク（以下、流動部分ピークと呼ぶ）２０１は流れが存在する部分、次のピーク（以下、固定部分ピークと呼ぶ）２０２は固定部分によるものである。一方、波形２１１は、波形２１０の時刻から微小時間経過後に取得された同一部位の受信信号であり、波形２１２は、さらに波形２１１の時刻から微小時間経過後に取得された同一部位の受信信号である。
【００２３】
波形２１１、２１２から分かるように、流動部分ピーク２０１は時間の経過と共に移動しており、これによって、流れがあることが検出される。また、固定部分ピーク２０２の位置は移動しておらず、これによって、固定部分ピーク２０２は、同一時間の経過に依存しない固定部分によるピークであることが分かる。
【００２４】
また、波形２１３は、超音波探触子１のハウジング３に何らかの振動（例えば、音響素子２の影響による振動）が加わったときに、従来の技術を用いて検波した場合の受信信号の波形である。波形２１３では、本来は波形２１０〜２１２と同一部分において検出されるべき固定部分ピーク２０２がずれて検出されてしまっている。したがって、流動部分ピーク２０１の位置も、正確な位置で検出されているか否かは疑わしい。
【００２５】
一方、波形２１４は、超音波探触子１のハウジング３に何らかの振動（例えば、音響素子２の影響による振動）が加わったときに、図２に示す超音波診断装置を用いて補正を行った後の受信信号の波形である。超音波探触子１に設けられた振動検出部４からの信号に基づき、振動フィルタ部１０４において、振動信号の波形（振動波形３０１）を積分して超音波探触子１の移動量（超音波探触子移動量の波形３０２）が検出される。受信信号の波形に係る受信信号２１２を取得した時間３０３から受信信号の波形２１４に係る受信信号を取得した時間３０４の間に、超音波探触子１は移動量３０５を移動しているため、振動フィルタ部１０４では、受信波形を深さ方向に移動させることにより、補正した受信信号の波形２１４を得ることができる。このように、受信信号から超音波探触子１の振動成分が除去された結果、受信信号の波形２１４では移動した固定部分ピーク２０２が正常な位置で検出されるとともに、流動部分ピーク２０１も同様に、正常な位置で検出されていると推測できる。
【００２６】
以上、説明したように、本発明によれば、振動検出部４によって超音波探触子１の振動を検出し、その検出結果に基づいて、振動フィルタ部１０４によって超音波受信信号から超音波探触子１の振動成分を除去することにより、超音波の送受波におけるドプラ効果を利用して生体内の状態を画像表示する際、超音波探触子の振動の影響を除去できるようになり、特に、超音波探触子の振動の影響を大きく受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る超音波探触子及び超音波診断装置は、超音波の送受信におけるドプラ効果を利用して生体内の状態を画像表示する際、超音波探触子の振動の影響を除去できるようにし、特に、超音波探触子の振動の影響を大きく受ける低速の血流に係る血流情報の測定を正確に行うことを可能とする効果を有し、医用分野で使われている超音波の送受信におけるドプラ効果を利用して、生体内の状態を観察・診断するための超音波探触子及び超音波診断装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における超音波探触子の内部構造を示す模式的な断面図
【図２】本発明の実施の形態における超音波診断装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態における超音波診断装置内のドプラシフト検波部で検波される受信信号と、従来の技術によって検波される受信信号とを比較するための模式的な波形図
【図４】本発明の実施の形態における振動検出部で検出される振動波形の模式図
【図５】本発明の実施の形態における振動波形を積分して得られる超音波探触子移動量の波形の模式図
【符号の説明】
【００２９】
１  超音波探触子（超音波プローブ）
２  音響素子（超音波振動子）
３  ハウジング
４  振動検出部
５  ケーブル
６  コネクタ部
１０  超音波診断装置
１０１  超音波送受信部
１０２  Ｂモード処理部
１０３  ドプラシフト検波部
１０４  振動フィルタ部
１０５  ＭＴＩフィルタ部
１０６  速度演算部
１０７  ＤＳＣ部
１０８  制御部
１０９  モニタ部
２０１  流動部分ピーク
２０２  固定部分ピーク
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４  受信信号の波形
３０１  振動波形
３０２  超音波探触子移動量の波形
３０３  波形２１２を取得した時間
３０４  波形２１４を取得した時間
３０５  時間３０３〜時間３０４の間に超音波探触子が移動した移動量
【図１】
2005204808.tif 000003
【図２】
2005204808.tif 000004
【図３】
2005204808.tif 000005
【図４】
2005204808.tif 000006
【図５】
2005204808.tif 000007