(57)【要約】  【課題】  機械走査の速度を向上させることができ、ボリュームレートを向上させた超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  超音波の送受信を行なう第１の配列振動子２ａ、第２の配列振動子２ｂを設け、走査する範囲の視野角をθとした場合、各配列振動子２ａ、２ｂの機械走査角度をそれぞれθ／２に設定することで、機械走査角度を小さくし、往復回数を増やして、ボリュームレートを向上させる。【選択図】  図１Ａ
2005087637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列振動子を用いて電子走査を行ない、かつ前記電子走査の方向と直交した方向に前記配列振動子を機械的に移動あるいは回転させる２次元走査において、複数の配列振動子を用いてエコーデータを取得し、画像表示を行なうことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記複数の配列振動子を機械的に移動し走査を行なう際に、前記複数の配列振動子の走査面に重複を持たせるようにした請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記複数の配列振動子の幾何学的な相対的位置関係を固定させた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記複数の配列振動子に幾何学的に異なる並行した回転軸を持たせた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の配列振動子が幾何学的に同一平面上を移動する請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の配列振動子の機械走査方向が連動する請求項４または５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、配列振動子を用いた超音波の送受信による電子走査を行ない、かつ機械的に配列振動子を移動させて、体内の３次元情報を得るための超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配列振動子を用いて体内に超音波の送受信を繰り返し行うことで、体内の２次元情報を得、さらにこの配列振動子を機械的に走査して体内の３次元情報を得る超音波診断装置の探触子の原理はすでに公知のものとなっており、たとえば特許文献１に記載された構成が知られている。
【０００３】
以下、この従来の探触子について、図６を参照して説明する。
【０００４】
図６Ａに示すような複数個の振動子（図６Ａでは８個の振動子２−１〜２−８）が配列された配列振動子２を用いて開口位置を順次変えて電子走査を行ない、さらに図６Ｂに示すように、探触子１は、配列振動子２を支持するロータ３に固定され、ロータ３が回転軸４を中心に回転して、機械走査を行なう。
【０００５】
図６Ｃに示すように、機械走査方向は配列振動子２による電子走査方向と直交するため、２次元走査が可能となり、体内の３次元情報を得ることができる。
【０００６】
なお、以上の説明は機械的走査を回転として行なったものであるが、機械的走査を並行移動で行なった場合にも、電子走査方向と機械走査方向の軸を直交させることにより２次元走査が可能になる。
【特許文献１】特公平０７−３８８５１公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の超音波診断装置の探触子においては、機械走査を行なうために走査方向の切り替えに時間がかかり、単位時間あたりの画像取り込み枚数（ボリュームレート）に限界が生じるという問題があり、心臓など動きの速い臓器においては、臓器の動きを忠実に表示できないという問題が生じる。機械的構成にもよるが、機械的走査における限界は毎秒１０往復程度であるとされている。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その目的は、電子走査と機械走査を併用して２次元走査を行なった場合におけるボリュームレートを向上させた超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、配列振動子を用いてリニア走査ないしセクタ走査による電子走査を行ない、かつ電子走査の方向と直交した方向に配列振動子を機械的に移動あるいは回転させる２次元走査において、複数の配列振動子を用いてエコーデータを取得し、画像表示を行なうという構成を有している。
【００１０】
この構成により、機械走査の速度を向上させることができ、ボリュームレートを向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る超音波診断装置は、複数の配列振動子を機械的に移動し走査を行なう際に、複数の配列振動子の走査面に重複を持たせるという構成を有している。
【００１２】
この構成により、画質の劣化を防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る超音波診断装置は、複数の配列振動子の幾何学的な相対的位置関係を固定させるという構成を有している。
【００１４】
この構成により、上記利点を有する超音波診断装置を容易に実現することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る超音波診断装置は、複数の配列振動子に幾何学的に異なる並行した回転軸を持たせた構成を有している。
【００１６】
この構成により、上記利点を有する超音波診断装置を容易に実現することができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る超音波診断装置は、複数の配列振動子が幾何学的に同一平面上を移動する構成を有している。
【００１８】
この構成により、上記利点を有する超音波診断装置を容易に実現することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る超音波診断装置は、複数の配列振動子の機械走査方向が連動する構成を有している。
【００２０】
この構成により、複数の配列振動子が幾何学的に異なる並行した回転軸を中心として回転する場合や、幾何学的に同一平面上を移動する場合における画質の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、機械走査の速度を向上させることができ、ボリュームレートを向上させた超音波診断装置を提供することができる、という格別な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図である。
【００２４】
図１Ａにおいて、超音波の送受信を行なう第１の配列振動子２ａと第２の配列振動子２ｂがロータ３に支持および固定され、ロータ３は回転軸４に固定されて、超音波診断装置の探触子１が構成される。
【００２５】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の探触子の動作について、図１Ａに加えて、図１Ｂを参照して説明する。
【００２６】
走査する範囲の視野角をθとした場合、配列振動子２ａと配列振動子２ｂの機械走査方向のビームは角度θ／２を持つように固定される。ロータ３は回転軸４を中心に往復運動を行なうが、回転角度はθ／２となる。配列振動子２ａはθ１〜θ２の視野を走査し（図１Ｂのθ２ａで示す）、配列振動子２ｂはθ２〜θ３の視野を走査する（図１Ｂのθ２ｂで示す）。
【００２７】
これにより、ロータ３の回転角度が従来の半分ですむため、機械走査の速度を早めることができ、ボリュームレートを向上させることができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図２Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図である。
【００２９】
図２Ａにおいて、超音波の送受信を行なう第１の配列振動子２ａと第２の配列振動子２ｂがロータ３に支持および固定され、ロータ３は回転軸４に固定されて、超音波診断装置の探触子１が構成される。
【００３０】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の探触子の動作について、図２Ａに加えて、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄを参照して説明する。
【００３１】
走査する範囲の視野角をθとした場合、配列振動子２ａと配列振動子２ｂの機械走査方向のビームは角度θ／２を持つように固定される。ロータ３は回転軸４を中心に往復運動を行なうが、回転角度はθ／２となる。図２Ｂに示すように、配列振動子２ａはθ１〜θ２の視野を走査し（θ２ａで示す）、配列振動子２ｂはθ２〜θ３の視野を走査する（θ２ｂで示す）。
【００３２】
しかし、実際には、ロータ３の回転方向が逆になる際には、角速度を遅くして停止し、また徐々に速くして定速にするため、図２Ｃのような動きとなる。
【００３３】
このように速度が一定でないために、配列振動子２ａと２ｂの走査の継ぎ目部分が他の部分と異なる描画になってしまうことが問題となる。
【００３４】
この問題を解決するため、図２Ｄに示すように、ロータ３の回転を余分に行なう。配列振動子２ａはθ１−αからθ２＋αまで、配列振動子２ｂはθ２−αからθ３＋αまで走査できるようにし、実際の送受信においては、配列振動子２ａの走査範囲はθ１からθ２まで、配列振動子２ｂの走査範囲はθ２からθ３までに設定する。これにより、等速の部分のみを用いることができ、配列振動子２ａと２ｂの継ぎ目付近の描画をスムーズにすることができる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図３Ａは、本発明の第３の実施の超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図である。
【００３６】
図３Ａにおいて、超音波の送受信を行なう第１の配列振動子２ａがロータ３ａにを支持および固定され、ロータ３ａは回転軸４ａに固定され、また、超音波の送受信を行なう第２の配列振動子２ｂがロータ３ｂに支持および固定され、ロータ３ｂは回転軸４ｂに固定されて、超音波診断装置の探触子１が構成される。
【００３７】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の探触子の動作について、図３Ａに加えて、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して説明する。
【００３８】
走査する範囲の視野角をθとした場合、第１の配列振動子２ａと第２の配列振動子２ｂの機械走査方向のビームはおおむねθ／２の角度を持つように固定される。ロータ３ａは回転軸４ａを中心に往復運動を行なうが、回転角度はθ１〜θ２１となる。また、ロータ３ｂの回転角度はθ２２〜θ３となる。図３Ｂに示すように、第１の配列振動子２ａはθ１〜θ２１の視野を走査し（θ２ａで示す）、第２の配列振動子２ｂはθ２２〜θ３の視野を走査する（θ２ｂで示す）。
【００３９】
これにより、機械走査の回転角度を小さくし、単位時間あたりの往復回数を増やすことができ、ボリュームレートを向上させることができる。
【００４０】
さらに、図３Ｃに示すように、θ２１とθ２２との間を広くとることで、第１の配列振動子２ａおよび第２の配列振動子２ｂの両方で走査できる部分を意図的に設けることもできる。この方法によれば、走査が重複する部分では走査速度が２倍になり、例えば臓器の描画のうち、特に速いボリュームレートで観察した部分に対し、よりスムーズな描画を提供することができる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図４Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における複数の配列振動子の一構成例を示す図である。
【００４２】
図４Ａにおいて、超音波診断装置の図示されない探触子の中に設けられた、超音波の送受信を行なう複数の振動子２ａ−１〜２ａ−８から成る第１の配列振動子２ａと、超音波の送受信を行なう複数の振動子２ｂ−１〜２ｂ−８から成る第２の配列振動子２ｂが示されている。これらの配列振動子の機械走査手段は、第１から第３の実施の形態に述べた通りである。
【００４３】
第１の配列振動子２ａおよび第２の配列振動子２ｂは、機械走査を行うとともに、配列方向に開口位置を変化させ送受信を行なうことで２次元走査を行なう。このときの第１の配列振動子２ａと第２の配列振動子２ｂの配列方向開口位置（Ｐ）を図４Ｂに示す。
【００４４】
図４Ｂにおいて、横軸は機械走査角度、縦軸は配列方向の開口位置を示し、第１の配列振動子２ａの配列方向開口位置Ｐ２ａを太線で、第２の配列振動子２ｂの配列方向開口位置Ｐ２ｂを細線で示している。２つの配列振動子から同時に送受信を行なうと、一方の配列振動子で送信した超音波のエコーが他方の受信エコーに混入するという問題が生じる。これを解決するために、図４Ｂに示すように、第１の配列振動子２ａの配列方向開口位置Ｐ２ａと第２の配列振動子２ｂの配列方向開口位置Ｐ２ｂをずらして、物理的なビーム位置をずらし、エコーの混入を小さくすることで、画質の劣化を防ぐことができる。
【００４５】
図５Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における複数の配列振動子の変形例を示す図であり、配列方向の制御をビームの偏向により行なう場合を例示している。第１の配列振動子２ａと第２の配列振動子２ｂの配列方向ビーム偏向角度（δ）を図５Ｂに示す。
【００４６】
図５Ｂにおいて、横軸は機械走査角度、縦軸は配列方向のビーム偏向角度を示している。第１の配列振動子２ａの配列方向ビーム偏向角度δ２ａを太線で、第２の配列振動子２ｂの配列方向ビーム偏向角度δ２ｂを細線で示している。図５Ｂに示すように、第１の配列振動子２ａの配列方向ビーム偏向角度δ２ａと第２の配列振動子２ｂの配列方向ビーム偏向角度δ２ｂをずらし、エコーの混入を小さくすることで、画質の劣化を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る超音波診断装置は、２次元走査におけるボリュームレートを向上させることができ、高速に動く臓器の３次元画像の描写などに関して有用であり、医療等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図
【図１Ｂ】図１Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図２Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図
【図２Ｂ】図２Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図２Ｃ】図２Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図２Ｄ】図２Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図３Ａ】本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の探触子の一構成例を示す図
【図３Ｂ】図３Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図３Ｃ】図３Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の時間に対する位置（角度）を示す図
【図４Ａ】本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における複数の配列振動子の一構成例を示す斜視図
【図４Ｂ】図４Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の機械走査角度に対する配列方向開口位置（Ｐ）を示す図
【図５Ａ】本発明の第４の実施の形態に係る超音波診断装置における複数の配列振動子の変形例を示す斜視図
【図５Ｂ】図５Ａに示す超音波診断装置の探触子における２つの配列振動子の機械走査角度に対する配列方向ビーム偏向角度（δ）を示す図
【図６Ａ】従来の超音波診断装置における配列振動子の一構成例を示す斜視図
【図６Ｂ】従来の超音波診断装置における探触子の一構成例を示す斜視図
【図６Ｃ】従来の超音波診断装置における探触子の機械走査方向と電子走査方向を示す模式図
【符号の説明】
【００４９】
１  探触子
２  配列振動子
２ａ  第１の配列振動子
２ｂ  第２の配列振動子
３、３ａ、３ｂ  ロータ
４、４ａ、４ｂ  回転軸
【図１Ａ】
2005087637.tif 000003
【図１Ｂ】
2005087637.tif 000004
【図２Ａ】
2005087637.tif 000005
【図２Ｂ】
2005087637.tif 000006
【図２Ｃ】
2005087637.tif 000007
【図２Ｄ】
2005087637.tif 000008
【図３Ａ】
2005087637.tif 000009
【図３Ｂ】
2005087637.tif 000010
【図３Ｃ】
2005087637.tif 000011
【図４Ａ】
2005087637.tif 000012
【図４Ｂ】
2005087637.tif 000013
【図５Ａ】
2005087637.tif 000014
【図５Ｂ】
2005087637.tif 000015
【図６Ａ】
2005087637.tif 000016
【図６Ｂ】
2005087637.tif 000017
【図６Ｃ】
2005087637.tif 000018