超聲波探頭以及超聲波診斷裝置製造方法
2023-07-28 17:52:56
超聲波探頭以及超聲波診斷裝置製造方法
【專利摘要】在實施方式的超聲波探頭（1、3）中，第1超聲波換能器陣列（13a、311）對第1掃描面進行掃描。第2超聲波換能器陣列（13b、321）與第1超聲波換能器陣列（13a，311）卡合，且與第1超聲波換能器陣列（13a、311）交叉地設置，對與第1掃描面不同的第2掃描面進行掃描。在探頭主體（11）上設置第1超聲波換能器陣列（13a、311）和第2超聲波換能器陣列（13b、321），在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，該探頭主體（11）具有通向該開口部的通孔。卡合第1以及第2超聲波換能器陣列的卡合部被設置成能夠變更第1超聲波換能器陣列（13a、311）和第2超聲波換能器陣列（13b、321）交叉的角度。
【專利說明】超聲波探頭以及超聲波診斷裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明的實施方式涉及超聲波探頭以及超聲波診斷裝置。
【背景技術】
[0002]超聲波診斷裝置是向被檢體內放射從設置於超聲波探頭的振動元件產生的超聲波脈衝，由上述振動元件接收由於被檢體組織的聲阻抗的差異而產生的超聲波反射波並收集生物體信息的裝置。另外，超聲波診斷裝置能夠通過僅僅使超聲波探頭接觸的簡單的操作來實時顯示超聲波圖像數據，因此，在各種臟器的形態診斷或功能診斷等中廣泛使用。
[0003]例如，超聲波診斷裝置大多數情況下用於進行生物體組織檢查或射頻消融治療(RFA:Radio Frequency Ablation)等的穿刺的情況。當為了進行生物體組織檢查而進行組織採取時，醫師一邊實時地通過超聲波圖像確認成為目標的病變，一邊將穿刺針刺入體內，進行組織採取。另外，當進行RFA時，醫師一邊實時地通過超聲波圖像確認成為目標的病變，一邊將RFA針刺入到病變部位，之後，從RFA針照射射頻。
[0004]例如，在使用這樣的超聲波診斷裝置的技術中，為了準確地把握穿刺針或RFA針，通過附件限定穿刺針的進入範圍，或者使用由2D陣列探頭(two dimensional arrayprobe)或機械4D探頭(mechanical four dimensional probe)收集到的三維數據來確定穿刺針以及目標部位的位置。然而，在上述的以往技術中，有時降低診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0005] 現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利申請公開2005-323669號公報
【發明內容】
[0008]本發明要解決的問題在於，提供一種能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率的超聲波探頭。
[0009]實施方式的超聲波探頭具備第I超聲波換能器陣列、第2超聲波換能器陣列、以及探頭主體。第I超聲波換能器陣列對第I掃描面進行掃描。第2超聲波換能器陣列與上述第I超聲波換能器陣列卡合，且與上述第I超聲波換能器陣列交叉地設置，對與上述第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描。在探頭主體上設置上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，該探頭主體具有通向該開口部的通孔。卡合上述第I以及第2超聲波換能器陣列的卡合部設置成能夠變更上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列交叉的角度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是表示本實施方式所涉及的超聲波探頭的外觀的圖。
[0011]圖2A是表示圖1所示的超聲波探頭的水平方向的剖面圖的圖。[0012]圖2B是圖2A所示的a-b間的剖面圖。
[0013]圖3是表示對於本實施方式所涉及的超聲波探頭的穿刺針的安裝的一個例子的圖。
[0014]圖4是表示使用本實施方式所涉及的超聲波探頭進行穿刺時被觀察的圖像的圖。
[0015]圖5是表示本實施例所涉及的振動機構的一個例子的圖。
[0016]圖6A是用於說明本實施方式所涉及的超聲波換能器陣列間的角度變更的圖。
[0017]圖6B是用於說明本實施方式所涉及的角度檢測的圖。
[0018]圖6C是表示本實施方式所涉及的角度信息的顯示例的圖。
[0019]圖7是用於說明本實施方式所涉及的醫療設備的利用的一個例子的圖。
[0020]圖8是表示本實施方式所涉及的組裝式超聲波探頭的一個例子的圖。
[0021]圖9A是表示本實施方式所涉及的組裝式超聲波探頭的變形例的圖。
[0022]圖9B是表示本實施方式所涉及的組裝式超聲波探頭的變形例的圖。
[0023]圖1OA是用於說明本實施方式所涉及的超聲波探頭的角度控制的一個例子的圖。
[0024]圖1OB是用於說明本實施方式所涉及的超聲波探頭的角度控制的一個例子的圖。
[0025]圖1OC是表示以圖1`OA以及圖1OB所示的角度掃描時的各個圖像的一個例子的圖。
[0026]圖11是表示通過本實施方式所涉及的超聲波探頭掃描得到的圖像的顯示例的圖。
[0027]圖12是表示本實施例所涉及的超聲波診斷裝置的整體結構的一個例子的圖。
【具體實施方式】
[0028](實施方式)
[0029]使用圖1，說明本實施方式所涉及的超聲波探頭I的外觀。圖1是表示本實施方式所涉及的超聲波探頭I的外觀的圖。如圖1所示，本實施方式所涉及的超聲波探頭I具有探頭主體11和電纜12。
[0030]電纜12在超聲波探頭I與超聲波診斷裝置之間發送接收電氣信號。探頭主體11設置第I超聲波換能器陣列和第2超聲波換能器陣列，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，並具有通向該開口部的通孔。例如，如圖1所示，探頭主體11設置第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部14b，並具有通向該開口部14b的通孔。即，探頭主體11具有從開口部14a通向開口部14b的通孔。
[0031]第I超聲波換能器陣列13a對第I掃描面進行掃描。具體而言，第I超聲波換能器陣列13a將電氣信號轉換成超聲波,並對被檢體發送轉換出的超聲波。另外,第I超聲波換能器陣列13a接收反射波，並將接收到的超聲波轉換成電氣信號。在此，第I超聲波換能器陣列13a是在圖1所示的超聲波探頭I的水平方向排列的凸型換能器陣列(convextransducer array)。
[0032]第2超聲波換能器陣列13b與第I超聲波換能器陣列13a交叉設置，對與第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描。具體而言，第2超聲波換能器陣列13b將電氣信號轉換成超聲波，並對被檢體發送轉換出的超聲波。另外，第2超聲波換能器陣列13b接收反射波，並將接收到的超聲波轉換成電氣信號。在此，第2超聲波換能器陣列13b是在圖1所示的超聲波探頭I的垂直方向排列的凸型換能器陣列。即，本實施方式所涉及的超聲波探頭I是配置有用於對不同的掃描面進行掃描的2個超聲波換能器陣列的雙平面探頭(biplaneprobe)。
[0033]在此，探頭主體11確定經由通孔從開口部伸出的醫療設備的行進方向。圖2A是表示圖1所示的超聲波探頭I的水平方向的剖面圖的圖。如圖2A所示，探頭主體11從開口部14a朝向開口部14b具備通孔。探頭主體11通過通孔來安裝醫療設備。具體而言，探頭主體11安裝穿刺針或RFA針等。
[0034]在此，如圖2A所示，在設置於探頭主體11的通孔中，開口部14a側的通孔16直徑大，開口部14b側的通孔17直徑小。通孔16為了從開口部14a插入穿刺針或RFA針等，或者設置後述的振動裝置等而將直徑較大地設計。另一方面，通孔17具有適合於從開口部14a插入的針的直徑，通過抑制針的左右方向的偏移，來限定針的行進方向。另外，貫穿作為第I超聲波換能器陣列13a的凸型換能器陣列15a的通孔是直徑小的通孔17。這是為了減少通孔對由凸型換能器陣列15a掃描的超聲波的影響。
[0035]例如，在凸型換能器陣列15a中，具備有聲透鏡、聲匹配層、FPC(Flexible PrintedCircuits)、壓電振子、背面材料(背襯材料)。聲透鏡會聚超聲波。聲匹配層緩和壓電振子與被檢體之間的聲阻抗的不匹配。FPC發送接收壓電振子與電氣信號。
[0036]壓電振子根據從裝置主體供給的發送信號產生超聲波，接收來自被檢體的反射波生成接收信號。壓電振子由多個壓電振子構成，壓電振子分別產生超聲波，生成接收信號。背面材料防止超聲波從壓電振子向後方傳播。
[0037]圖2B是圖2A所示的a_b間的剖面圖。如圖2B所示，在本實施方式所涉及的探頭主體11中，凸型換能器陣列15a以及15b交叉，對於這些形成通孔17，因此，減少通孔的影
響很重要。
[0038]例如，能夠通過使通孔17與穿刺針的直徑相同程度，從而減少對於超聲波換能器陣列的影響。另外，關於在形成有通孔的區域應該產生的超聲波，也能夠通過周圍的壓電元件來補充。
[0039]圖3是表示對於本實施方式所涉及的超聲波探頭I的穿刺針的安裝的一個例子的圖。例如，如圖3所示，在本實施方式所涉及的超聲波探頭I中，穿刺針18從開口部14a插入，從開口部14b伸出。即，在本實施方式所涉及的超聲波探頭I中，穿刺針18以對於超聲波換能器陣列13a以及超聲波換能器陣列13b的雙方正交的方式行進。
[0040]在此，針對以往技術中的問題進行說明。如上所述，在以往技術中，為了準確地把握穿刺針或RFA針，通過附 件限定穿刺針的進入範圍，或者使用通過2D陣列探頭或機械4D探頭收集到的三維數據來確定穿刺針以及目標部位的位置。
[0041]附件與探頭的觀察剖面的位置相匹配，通過針插入口的口徑、長度、方向等來限定針的路徑。由此，通常能夠將針的狀態在一個剖面像上描繪出。然而，將附件安裝於探頭的操作將對探頭的操作產生影響。
[0042]另外，在安裝附件，通過機械4D探頭或者2D陣列探頭取得包含穿刺區域的三維數據，計算針的位置的方法中，存在以下那樣的問題。即，一個剖面像(例如，A面)能夠通過安裝附件來確定，但為了取得另一剖面像(例如，B面)，將進行自動調整或者手動調整。當進行自動調整或手動調整時，根據裝置性能，在針路徑的實時觀察中，有時發生延遲以及幀頻的降低。
[0043]另外，能夠通過操作者的手動調整直接取得B面，但將依存於操作者的技術。還能夠根據探頭與針的位置關係，通過插補生成面像，但還存在圖像變得粗糙，與A面相比較畫質降低的情況。並且，探頭和支持其的診斷裝置昂貴，一般的診所難以引入。
[0044]另外，在既存的穿刺中，穿刺針對於超聲波探頭的方向傾斜地行進，因此，根據針的性質的不同，將發生反向散射等現象，超聲波圖像的畫質降低。這樣，在探頭的方向與穿刺的方向不一致時的操作中，要求操作者具有較高的技術能力。根據情況的不同，還有時多個操作者合作進行探頭的操作和穿刺的操作，但超聲波探頭以及穿刺的操作需要配合時機來進行，因此，對從事這些醫療行為的操作者產生大的肉體上的壓力以及精神上的壓力。如上所述，在以往技術中，有時降低診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0045]圖4是表示使用本實施方式所涉及的超聲波探頭I進行穿刺時所觀察的圖像的圖。如在圖3所示的那樣，在本實施方式所涉及的超聲波探頭I中，穿刺針對於超聲波換能器陣列13a以及超聲波換能器陣列13b的雙方正交地行進。從而，當使用本實施方式所涉及的超聲波探頭I進行穿刺時，如圖4所示，在2個圖像(A面以及B面)上能夠切實地描繪出穿刺針，能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率。另外，在本實施方式中，針對具備2個超聲波換能器陣列的情況進行了說明。然而，實施方式並不限定於此，也可以具備任意的數量的超聲波換能器陣列。例如，也可以具備3個以上的超聲波換能器陣列。
[0046]另外，本實施方式所涉及的超聲波探頭I還具備使插入通孔的醫療設備在沿著通孔的方向振動的振動機 構。圖5是表示本實施例所涉及的振動機構的一個例子的圖。例如，如圖5所示，探頭主體11在通孔16內具有振動裝置19a、固定部19b、開關19c、控制部19d。
[0047]振動裝置19a在後述的控制部19d的控制下，以任意的振動頻率使固定部19b在沿著通孔的方向振動。固定部1%固定醫療設備，同時將由振動裝置19a產生的振動向醫療設備傳送。開關19c是用於切換由操作者操作的振動的0N、0FF的輸入裝置。控制部19d控制振動裝置19a，以使得如果由操作者使開關為0N，則以任意的振動頻率振動。另外，控制部19d控制振動裝置19a，以使得如果由操作者使開關為0FF，則使振動停止。
[0048]例如，如圖5的下圖所示，在固定部19b固定了穿刺針18的狀態下，如果操作者使開關為0N，則控制部19d使振動裝置以任意的振動頻率振動，穿刺針18在沿著通孔的方向振動。例如，當對於穿刺針難以行進的組織進行穿刺時，能夠通過利用上述的振動功能，而不對組織帶來大的損害，而使穿刺針行進到目標部位。另外，振動頻率能夠由操作者任意地設置，例如，通過與開關19c 一起，將用於將振動頻率詳細地設定的刻度盤配置於超聲波探頭1，從而，操作者能夠以所希望的振動頻率使醫療設備進行振動。上述的振動裝置終究是一個例子，如果能夠使醫療設備在通孔的方向振動，則能夠使用任何設備。
[0049]另外，在本實施方式所涉及的超聲波探頭I中，第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b設置成能夠變更交叉的角度。圖6A是用於說明本實施方式所涉及的超聲波換能器陣列間的角度變更的圖。例如，超聲波探頭I能夠將圖6A所示的第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b交叉的角度以通孔為軸任意地變更。
[0050]在此，在本實施方式所涉及的超聲波探頭I中，還能夠檢測第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b交叉的角度。例如，如圖6A所示，在探頭主體11中，第I超聲波換能器陣列13a以及第2超聲波換能器陣列13b分別具備編入有發光部的位置傳感器20a和具有光接收部的接收器20b。圖6B是用於說明本實施方式所涉及的角度檢測的圖。在此，在圖6B中，示出與通孔正交的剖面圖。
[0051]例如，如圖6B所示，使用由接收器20b接收通過編入位置傳感器20a的發光部發出的紅外線的位置檢測傳感器20a，檢測第I超聲波換能器陣列13a與第2超聲波換能器陣列13b的距離，根據檢測到的距離，檢測第I超聲波換能器陣列13a與第2超聲波換能器陣列13b交叉的角度。另外，距離與角度的對應關係預先設定。另外，位置傳感器20a和接收器20b與探頭主體11所具備的控制部19d連接。並且，控制部19d通過上述的處理來檢測第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b交叉的角度。
[0052]在上述的 實施方式中，針對使用基於紅外線的位置傳感器的情況進行了說明。然而，實施方式並不限定於此，例如，也可以使用磁性、超聲波式以及光學式等的位置傳感器。
[0053]在上述的實施方式中，針對使用位置傳感器，檢測第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b交叉的角度的情況進行了說明。然而，實施方式並不限定於此，如果是能夠檢測角度的方法，則也可以使用任何方法。
[0054]圖6C是表示本實施方式所涉及的角度信息的顯示例的圖。例如,如圖6C所示,也可以將由控制部19d檢測到的角度與超聲波圖像一起顯示。
[0055]另外，本實施方式所涉及的超聲波探頭I經由通孔使醫療用的液體流通，從開口部14b流出。例如，操作者通過從開口部14a使超聲波檢查所使用的凝膠或外用治療藥等流入，從而從開口部14b使凝膠或外用治療藥等流出。
[0056]另外，在形成於本實施方式所涉及的超聲波探頭I的通孔中，還能夠插入Fibroscan等身體檢查診斷裝置。圖7是用於說明本實施方式所涉及的醫療設備的利用的一個例子的圖。在圖7中，示出使通過Fibroscan得到的信息顯示於超聲波圖像上的狀態。
[0057]例如，如圖7所示，能夠將通過Fibroscan取得內臟脂肪率的位置在超聲波圖像上由箭頭表示。此時，能夠容易地對超聲波圖像的特徵和脂肪率的關係進行分析。
[0058]另外，本實施方式所涉及的超聲波探頭I將第I超聲波換能器陣列和第2超聲波換能器陣列能夠分離地設置，在分離的狀態下，作為分別獨立的超聲波換能器來發揮作用。具體而言，本實施方式所涉及的超聲波探頭I還能夠通過組合能夠單獨地發揮作用的2個超聲波探頭來實現。
[0059]圖8是表示本實施方式所涉及的組裝式超聲波探頭的一個例子的圖。在圖8中，示出組合了 2個凸型的超聲波探頭的情況。例如，如圖8所示，使一方的超聲波探頭形成通孔。並且，如圖8所示，另一超聲波探頭形成為能夠從探頭主體的中心分割成2個。在此，在各個超聲波探頭上，以能夠組合的方式設置結合部。在圖8所示的例子中，在圖8的左側的超聲波探頭的上面結合右側的超聲波探頭的上部，在左側的超聲波探頭的下面結合右側的超聲波探頭的下部。另外，在右側的超聲波探頭中，當結合時，之間的超聲波通過上部和下部來補充。另外，當單獨使用時，右側的超聲波探頭的上部和下部結合。
[0060]在上述的實施方式中，針對組合2個凸型的超聲波探頭的情況進行了說明。然而，實施方式並不限定於此，例如，也可以組合凸型和線型。另外，也可以組合2個以上的超聲波探頭。[0061]另外，例如，也可以組合扇形超聲波探頭。此時，通過以在通孔部分未具備壓電振子的狀態下構成探頭，從而能夠更準確地進行近距離地設置了焦點的掃描。即，在上述的構成的超聲波探頭中，能夠不從通孔部分(超聲波換能器陣列的中心附近)來發送超聲波，而只通過來自超聲波換能器陣列的兩側的超聲波形成聲場。如果將從各振子發送的超聲波作為球面波來考慮，則知道從位於焦點的正上方的振子發送的球面波對於方位方向大致垂直地擴散。另一方面，知道由位於從焦點對於方位方向分離的位置的振子發送的球面波對於焦點向傾斜方向擴散。在此，為了形成對於方位方向進一步會聚後的聲場，除去對於方位方向垂直地擴散的球面波的操作很有用。從而，根據從通孔部分不進行發送的構成，與從所有的振子發送時相比較，能夠對於方位方向形成波束寬度更窄的波束。從而，在上述的構成的超聲波探頭中，能夠通過控制分別驅動配置於超聲波換能器陣列的兩側的壓電振子組的定時，來更準確地進行近距離地設置了焦點的掃描。
[0062]另外，在上述的構成的超聲波探頭中，即使在執行遠距離地設置了焦點的掃描的情況下，也能夠抑制來自易於發出噪音分量的近距離聲場的接收信號，例如，能夠將遠距離的穿刺針以噪音低的信號影像化處理。這樣，組合有扇形的超聲波探頭的構成的超聲波探頭能夠更準確地進行近距離以及遠距離的掃描。例如，當使用上述的扇形超聲波探頭進行穿刺術時，也可以檢測穿刺針的插入深度，進行動態地變更焦點的深度的控制。
[0063]另外，在上述的實施方式中，作為組裝式的超聲波探頭的一個例子，針對圖8所示的例子進行了說明。然而，組裝式的超聲波探頭並不限定於圖8所示的例子，例如，也可以是圖9A以及圖9B所示的那樣的超聲波探頭。圖9A以及圖9B是表示本實施方式所涉及的組裝式超聲波探頭的變形例的圖。在此，在圖9A以及圖9B中，示出能夠自動地控制由2個超聲波換能器陣列形成的角度的組裝式的超聲波探頭。
[0064]例如，如圖9A的上圖所示，變形例所涉及的超聲波探頭3具備第I超聲波探頭31和第2超聲波探頭32。並且，第I超聲波探頭31以及第2超聲波探頭32分別具備第I超聲波換能器陣列311以及第2超聲波換能器陣列321。在此，以能夠變更第I超聲波換能器陣列311和上述第2超聲波換能器陣列321交叉的角度的方式設置卡合部。
[0065]例如，如圖9A的上`圖所示，卡合部是齒輪狀的卡合凸部312以及卡合凹部322，在第I超聲波換能器陣列311以及第2超聲波換能器陣列321的中心軸上分別配置卡合凸部312以及卡合凹部322。並且，如圖9A的下圖所示，通過在齒輪狀的卡合凸部312以及卡合凹部322卡合的狀態下驅動，從而，變更第I超聲波換能器陣列311和第2超聲波換能器陣列321交叉的角度。
[0066]例如，卡合凸部312在第I超聲波探頭31的上部以能夠在圓周方向旋轉的方式配置，內置電機。並且，卡合凸部312通過未圖示的控制部控制電機來旋轉。在此，如果在卡合凹部322和卡合凸部312卡合的狀態下，卡合凸部312旋轉，則第2超聲波探頭32將以能夠變更與第I超聲波探頭31的交叉角度的方式進行活動。
[0067]在此，例如，如圖9A所示，在齒輪狀的卡合凸部312以及卡合凹部322中，具備角度檢測用凸部313以及角度檢測用凹部323。例如，如圖9A所示，角度檢測用凹部323被配置為頂端朝向第2超聲波探頭32的長度方向。由此，當角度檢測用凸部313的頂端朝向第I超聲波探頭31的寬度方向時，第I超聲波探頭31和第2超聲波探頭以90度交叉。
[0068]上述的未圖示的控制部通過檢測角度檢測用凸部313的頂端的朝向，來檢測第I超聲波探頭31和第2超聲波探頭交叉的角度，執行角度控制。另外，電機以及執行角度的控制的未圖示的控制部也可以內置於超聲波探頭3，或者，可以作為獨立的控制裝置來裝備，另外也可以裝備於超聲波診斷裝置。另外，在上述的例子中，針對第I超聲波探頭31與第2超聲波探頭的角度控制使用角度檢測用凸部313以及角度檢測用凹部323的情況進行了說明，但實施方式並不限定於此，例如，也可以預先計算出電機的旋轉數與卡合凸部312旋轉的角度的關係，使用電機的旋轉數來執行第I超聲波探頭31與第2超聲波探頭的角度控制。
[0069]另外，第I超聲波探頭31與第2超聲波探頭的角度控制能夠使用其他的各種方法。以下，針對其他的變形例，使用圖9B進行說明。在此，在圖9B中，示出在圖9A所示的超聲波探頭3中，省略角度檢測用凸部313以及角度檢測用凹部323，取而代之具備位置傳感器315和位置傳感器325的情況。例如，圖9B所示的超聲波探頭3在由未圖示的發射器產生的磁場內使用，根據磁場中的位置傳感器315以及位置傳感器325的位置關係，檢測並控制第I超聲波探頭31與第2超聲波探頭的角度。即，圖9B所示的超聲波探頭3根據位置傳感器315與位置傳感器325的距離的變化來執行角度控制。另外，在圖9A以及圖9B所示的例子中，例如，將通孔314設置於卡合凸部312。在此，通孔314設置於將電機的動力向卡合凸部312傳送的軸的中心。
[0070]使用位置傳感器的角度控制並不限定於上述的例子，例如，也可以如圖6A以及圖6B所示，將具備發光部的位置傳感器和具備光接收部的接收部分別設置於第I超聲波探頭31以及第2超聲波探頭32的側面，由此進行角度控制。
[0071]本實施方式所涉及的超聲波探頭如上述那樣自動地進行角度控制，以使得第I超聲波換能器陣列311和第2超聲波換能器陣列321以任意的角度交叉。在此，當執行穿刺術時，本實施方式所涉及的超聲波探頭進行角度控制，以使得能夠提供有效的圖像。以下，使用圖1OA~圖10C，說明角 度控制的例子。圖1OA以及圖1OB是用於說明本實施方式所涉及的超聲波探頭的角度控制的一個例子的圖。
[0072]例如，在本實施方式所涉及的超聲波探頭中，卡合部被驅動，以使得通過第I超聲波換能器陣列或者第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域最長的剖面進行掃描。例如，如圖1OA所示，執行超聲波探頭的角度控制，以使得基於第2超聲波換能器陣列的掃描剖面42變為穿刺對象區域50的最長的剖面。此時，例如，超聲波探頭一邊使第I超聲波換能器陣列與第2超聲波換能器陣列的角度以規定的速度變化，一邊執行掃描。並且，未圖示的控制部根據以各角度掃描得到的圖像數據提取穿刺對象區域50成為最長的剖面。超聲波探頭進行控制，以使得以對提取出的剖面掃描的角度鎖定。
[0073]另外，例如，在本實施方式所涉及的超聲波探頭中，卡合部被驅動，以使得通過第I超聲波換能器陣列或者第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域與血管的距離最短的剖面進行掃描。例如，如圖1OB所示，執行超聲波探頭的角度控制，以使得基於第2超聲波換能器陣列的掃描剖面42成為穿刺對象區域50與血管51的距離60最短的剖面。此時，例如，超聲波探頭一邊使第I超聲波換能器陣列與第2超聲波換能器陣列的角度以規定的速度變化，一邊執行掃描。並且，未圖示的控制部根據以各角度掃描得到的圖像數據提取出穿刺對象區域50與血管51的距離60最短的剖面。超聲波探頭進行控制，以使得以對提取出的剖面進行掃描的角度鎖定。[0074]另外，上述的未圖示的控制部也可以內置於超聲波探頭，或者也可以具備獨立的控制裝置，另外也可以裝備於超聲波診斷裝置。另外，圖1OA以及圖1OB所示的平面41表示基於第I超聲波換能器陣列的掃描剖面。
[0075]圖1OC表示以圖1OA以及圖1OB所示的角度掃描時的各個圖像的一個例子。在圖1OC中，在左側表示以圖1OA所示的角度掃描時的圖像，在右側表示以圖1OB所示的角度掃描時的圖像。例如，當以圖1OA所示的角度掃描時，如圖1OC的左側的圖所示，顯示穿刺對象區域50最長的剖面。由此，例如，當使用RFA針70進行燒灼治療時，從RFA針的頂端放射狀地燒灼，但能夠抑制對象區域未被燒灼而殘存的情況。即，通過對圖像所描繪出的穿刺對象區域50進行燒灼，從而將對全部區域進行燒灼，能夠抑制對象區域未被燒灼而發生殘留的情況。另外，穿刺對象區域50也可以是由操作者三維地描繪出的區域，也可以是根據亮度值、血流的流速，血流能量、造影劑的造影強度、造影劑的保留時間等的差異而檢測到的區域。
[0076]另外，例如，當以圖1OB所示的角度掃描時，如圖1OC的右側的圖所示，顯示穿刺對象區域50與血管51的距離60最短的剖面。由此，例如，當進行燒灼治療時,能夠抑制對血管帶來損傷的情況。另外，例如，當以圖1OB所示的角度進行掃描時，如圖1OC的右側的圖所示，也可以將距離60的數值作為「Dis.:a mm」(在a中加入根據測量結果而計算出的數值)與圖像同時顯示。由此，例如，當進行燒灼治療時，能夠進一步抑制對血管帶來損傷的情況。
[0077]如上所述，本實施方式所涉及的超聲波探頭通過第I超聲波換能器陣列以及第2超聲波換能器陣列的2軸來執行掃描。即，本實施方式的超聲波探頭能夠通過由第I超聲波換能器陣列以及第2超聲波換能器陣列接收來自各超聲波換能器陣列間的區域的反射波信號，從而對三維區域進行掃描。另外，本實施方式所涉及的超聲波探頭能夠通過變更第I超聲波換能器陣列與第2 超聲波換能器陣列的交叉角度，從而使焦點形狀發生變化。即，本實施方式所涉及的超聲波探頭能夠通過使交叉角度從90度開始變化，從而縮小交叉角度窄的軸的焦點尺寸，提高影像的解析度。另外，提高2軸中哪一側的解析度能夠通過觀察者使交叉角度發生變化來任意地選擇。如果列舉一個例子，則能夠提高血管的走行方向、或者與血管的走行方向正交的腫瘤的方向的任一方向的解析度來進行掃描。
[0078]圖11是表示通過本實施方式所涉及的超聲波探頭進行掃描的圖像的顯示例的圖。例如，如圖11所示，通過使用本實施方式所涉及的超聲波探頭，從而除了 A面、B面之外，還能夠使VR (Volume Rendering)圖像顯示於顯示部200。
[0079]接著，針對具備有本實施例所涉及的超聲波探頭的超聲波診斷裝置進行說明。圖12是表示本實施例所涉及的超聲波診斷裝置1000的整體結構的一個例子的圖。如圖12所示，本實施方式所涉及的超聲波診斷裝置1000具有:超聲波探頭1、輸入裝置300、顯示器200、裝置主體100。
[0080]超聲波探頭I是上述的本實施方式所涉及的超聲波探頭。並且，超聲波探頭I具有多個壓電振子，這些多個壓電振子根據從後述的裝置主體100所具有的發送接收部110供給的驅動信號產生超聲波，另外，接收來自被檢體P的反射波並轉換成電氣信號。另外，超聲波探頭I具有設置於壓電振子的匹配層和防止超聲波從壓電振子向後方傳播的背襯材料等。[0081]如果從超聲波探頭I對被檢體P發送超聲波，則所發送的超聲波被被檢體P的體內組織中的聲阻抗的不連續面依次反射，反射波信號由超聲波探頭I所具有的多個壓電振子接收。所接收的反射波信號的振幅依存於反射超聲波的不連續面中的聲阻抗的差。另外，所發送的超聲波脈衝被正在移動的血流或心臟壁等表面反射時的反射波信號由於都卜勒效應，依存於移動體對於超聲波發送方向的速度分量，並接受頻移。另外，本實施方式所涉及的超聲波探頭I是將多個壓電振子以一列配置的一維超聲波探頭。
[0082]輸入裝置300接受來自超聲波診斷裝置1000的操作者的各種設定要求，並對裝置主體100轉送所接受的各種設定要求。輸入裝置300例如是軌跡球、開關、按鈕、觸摸指令屏、鍵盤、滑鼠等。
[0083]顯示器200顯示用於超聲波診斷裝置1000的操作者使用輸入裝置300輸入各種設定要求的⑶I (Graphical User Interface),或者顯示在裝置主體100中生成的超聲波
圖像等。
[0084]裝置主體100是根據超聲波探頭I接收到的反射波生成超聲波圖像的裝置，如圖12所示，具有:發送接收部110、B模式處理部120、都卜勒處理部130、圖像數據生成部140、圖像數據控制部150、圖像存儲器160、控制部170、內部存儲部180。
[0085]發送接收部110具有觸發發生電路、延遲電路以及脈衝發生器電路等，向超聲波探頭I供給驅動信號。脈衝發生器電路以規定的速率頻率，反覆產生用於形成發送超聲波的速率脈衝。另外，延遲電路對於脈衝發生器電路所產生的各速率脈衝賦予將從超聲波探頭I產生的超聲波會聚成束狀並確定發送指向性所需的每個壓電振子的延遲時間。另外，觸發發生電路以基於速率脈衝的定時，對超聲波探頭I施加驅動信號(驅動脈衝)。即，延遲電路通過使對各速率脈衝賦予的延遲時間發生變化，來任意地調整來自壓電振子面的發送方向。
[0086] 另外，發送接收部110具有放大器電路、A/D轉換器、加法器等，對超聲波探頭I接收到的反射波信號進行各種處理生成反射波數據。放大器電路將反射波信號在每個通道中放大進行增益校正處理，A/D轉換器賦予對增益校正後的反射波信號進行A/D轉換並確定接收指向性所需的延遲時間，加法器對由A/D轉換器處理後的反射波信號進行加法處理生成反射波數據。通過加法器的加法處理，強調來自與反射波信號的接收指向性對應的方向的反射分量。
[0087]這樣，發送接收部110控制超聲波的發送接收中的發送指向性和接收指向性。另外，發送接收部Iio具有通過後述的控制部170的控制，能夠瞬間變更延遲信息、發送頻率、發送驅動電壓、開口元件數等的功能。特別地，在發送驅動電壓的變更中，通過能夠瞬間對值進行切換的線性放大器型的振蕩電路、或者電氣地切換多個電源單元的機構來實現。另外，發送接收部110還能夠按每一幀或者速率，發送接收不同的波形。
[0088]B模式處理部120從發送接收部110接收作為進行了增益校正處理、A/D轉換處理以及加法處理的處理完成反射波信號的反射波數據，進行對數放大、包絡線檢波處理等，生成信號強度由亮度的明暗表現的數據(B模式數據)。
[0089]在此，B模式處理部120能夠通過使檢波頻率發生變化，來改變影像化的頻帶。另外，B模式處理部120能夠對於I個接收數據，並行進行基於2個檢波頻率的檢波處理。
[0090]通過使用該B模式處理部120的功能，從而能夠根據被注入了超聲波造影劑的被檢體P的關心區域中的I個接收數據，將以在關心區域內流動的超聲波造影劑(微小氣泡、氣泡)作為反射源的反射波數據、和將存在於關心區域的組織作為反射源的反射波數據分離，後述的圖像數據生成部140為了觀察將流動的氣泡高靈敏度地影像化處理而得到的造影像以及形態而能夠生成將組織影像化處理後的組織像。
[0091]都卜勒處理部130根據由發送接收部110接收到的反射波數據對速度信息進行頻率解析，提取出基於都卜勒效應的血流、組織、或造影劑回波分量，生成針對多點提取出平均速度、方差、功率等移動體信息的數據(都卜勒數據)。[0092]圖像數據生成部140根據B模式處理部120所生成的B模式數據或都卜勒處理部130所生成的都卜勒數據，生成時間序列連續的超聲波圖像。並且，圖像數據生成部140將所生成的超聲波圖像保存於圖像存儲器160。
[0093]圖像數據控制部150將由圖像數據生成部140生成的超聲波圖像按照時間序列依次取得。並且，圖像數據控制部150將所取得的超聲波圖像依次轉換成顯示用圖像，並保存於圖像存儲器160。具體而言，圖像數據控制部150從圖像存儲器160讀出由圖像數據生成部140生成的超聲波圖像，並轉換(掃描轉換)成電視等所代表的視頻格式的掃描線信號列，從而生成顯示用圖像(B模式圖像或都卜勒圖像)，並將所生成的顯示用圖像再次保存於圖像存儲器160。另外，圖像數據控制部150還執行與圖像數據的收集相關的控制。關於本實施方式所涉及的圖像數據控制部150進行的圖像數據的收集，之後詳述。
[0094]圖像存儲器160存儲由B模式處理部120以及都卜勒處理部130生成的Raw數據(B模式數據以及都卜勒數據)、由圖像數據生成部140生成的超聲波圖像以及由圖像數據控制部150生成的顯示用圖像。另外，圖像存儲器160存儲基於圖像數據控制部150的處理結果。另外，圖像存儲器160根據需要存儲經由發送接收部110緊接之後的輸出信號(RF:Radio Frequency)、圖像的亮度信號、或各種原始數據等。
[0095]控制部170對超聲波診斷裝置1000中的處理整體進行控制。具體而言，控制部170控制發送接收部110、B模式處理部120、都卜勒處理部130、圖像數據生成部140以及圖像數據控制部150的各種處理。例如，控制部170根據經由輸入裝置300從操作者輸入的各種設定要求、從內部存儲部180讀入的各種控制程序以及各種設定信息、或從後述的圖像數據控制部150接收到的各種設定信息，控制各種處理，或者進行控制，以使得將圖像存儲器160所存儲的顯示用圖像顯示於顯示器200。
[0096]內部存儲部180存儲用於進行超聲波發送接收、圖像處理以及顯示處理的控制程序、診斷信息(例如，患者ID、醫師的意見等)、或診斷協議等各種數據。另外，內部存儲部180根據需要，還用於圖像存儲器160所存儲的圖像的保管等。
[0097]如上所述，根據本實施方式，第I超聲波換能器陣列13a對第I掃描面進行掃描。並且，第2超聲波換能器陣列13b與上述第I超聲波換能器陣列13a交叉設置，對與上述第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描。並且，探頭主體11設置上述第I超聲波換能器陣列13a和上述第2超聲波換能器陣列13b，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部14b，並具有通向該開口部14b的通孔。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠在2個以上的超聲波圖像中切實地描繪出醫療設備，能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0098]另外，根據本實施方式，第I超聲波換能器陣列311對第I掃描面進行掃描。並且，第2超聲波換能器陣列321與第I超聲波換能器陣列311卡合，且與第I超聲波換能器陣列311交叉來設置，對與第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描。並且，探頭主體3設置第I超聲波換能器陣列311和第2超聲波換能器陣列321，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，並具有通向該開口部的通孔314。並且，卡合第I以及第2超聲波換能器陣列的卡合部被設計成能夠變更第I超聲波換能器陣列311與第2超聲波換能器陣列321交叉的角度。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭3能夠使以任意的角度掃描得到的2個以上的超聲波圖像切實地描繪出醫療設備，能夠進一步提高診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0099]另外，根據本實施方式，卡合部是齒輪狀的卡合凸部312以及卡合凹部322，在第I超聲波換能器陣列311以及第2超聲波換能器陣列321的中心軸上分別配置卡合凸部312以及卡合凹部322，通過在齒輪狀的卡合凸部312以及卡合凹部322卡合的狀態下驅動，從而變更第I超聲波換能器陣列311和第2超聲波換能器陣列321交叉的角度。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭3能夠以簡單的設計構成能夠以任意的角度對2軸進行掃描的超聲波探頭。
[0100]另外，根據本實施方式，卡合部(卡合凸部312以及卡合凹部322)被驅動，以使得通過第I超聲波換能器陣列311或者第2超聲波換能器陣列321對穿刺對象區域與血管的距離最短的剖面進行掃描。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭3能夠顯示到血管的最短距離，能夠抑制穿刺時對血管帶來損傷的情況。
[0101]另外，根據本實施方式，卡合部(卡合凸部312以及卡合凹部322)被驅動，以使得通過第I超聲波換能器陣列311或者第2超聲波換能器陣列321對穿刺對象區域最長的剖面進行掃描。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭3能夠顯示穿刺對象區域最長的剖面，能夠合適地對穿刺對象區域進行燒灼。
[0102]另外，根據本實施方式，超聲波探頭3通過第I超聲波換能器陣列311以及第2超聲波換能器陣列321，接收用於將第I剖面圖像、第2剖面圖像以及三維圖像同時顯示於規定的顯示部的反射波信號。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭3能夠將第I剖面圖像、第2剖面圖像以及三維圖像同時顯示於規定的顯示部，能夠提高診斷效率以及診斷精度。
[0103]另外，根據本實施方式，第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b以能夠變更交叉的角度的方式設置。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠根據攝像對象物，生成各種角度的圖像，能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0104]另外，根據本實施方式，第I超聲波換能器陣列13a和第2超聲波換能器陣列13b能夠分離地設置，在分離的狀態下，分別作為獨立的超聲波換能器來發揮作用。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠由2個超聲波探頭進行各種技術。
[0105]另外，根據本實施方式，探頭主體11確定經由通孔從開口部14b伸出的醫療設備的行進方向。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠對於各超聲波換能器陣列，使醫療設備切實地處於垂直的狀態。
[0106]另外，根據本實施方式，還具備振動機構，上述振動機構使插入通孔的醫療設備在沿著通孔的方向振動。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠進行柔軟的穿刺操作。
[0107]另外，根據本實施方式，探頭主體11經由通孔使醫療用的液體流通並從開口部14b流出。從而，本實施方式所涉及的超聲波探頭I能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0108]如以上說明的那樣，根據實施方式，本實施方式的超聲波探頭以及超聲波診斷裝置能夠提高診斷或治療所涉及的技術的效率。
[0109]雖然說明了本發明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示的，並不意圖限定本發明的範圍。這些實施方式能夠以其他的各種方式進行實施，在不脫離發明的要旨的範圍內 ，能夠進行各種的省略、置換、變更。這些實施方式或其變形與包含於發明的範圍或要旨中一樣，包含於權利要求書記載的發明及其均等的範圍中。
【權利要求】
1.一種超聲波探頭，其中，具備: 第I超聲波換能器陣列，用於對第I掃描面進行掃描； 第2超聲波換能器陣列，與上述第I超聲波換能器陣列卡合，且與上述第I超聲波換能器陣列交叉設置，用於對與上述第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描；以及 探頭主體，在該探頭主體上設置上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，該探頭主體具有通向該開口部的通孔， 卡合上述第I以及第2超聲波換能器陣列的卡合部設置成能夠變更上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列交叉的角度。
2.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列能夠分離地設置，在分離的狀態下，分別作為獨立的超聲波換能器來發揮作用。
3.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述卡合部是齒輪狀的卡合凸部以及卡合凹部，在上述第I超聲波換能器陣列以及上述第2超聲波換能器陣列的中心軸上分別配置上述卡合凸部以及卡合凹部，上述卡合部在上述齒輪狀的卡合凸部以及卡合凹部卡合的狀態下被驅動，從而變更上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列交叉的角度。
4.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述卡合部被驅動，以使得通過上述第I超聲波換能器陣列或者上述第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域與血管的距離為最短的剖面進行掃描。
5.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述卡合部被驅動，以使得通過上述第I超聲波換能器陣列或者上述第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域為最長的剖面進行掃描。
6.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述探頭主體確定經由上述通孔從開口部伸出的醫療設備的行進方向。
7.根據權利要求6所述的超聲波探頭，其特徵在於， 上述超聲波探頭還具備振動機構，上述振動機構使插入上述通孔的上述醫療設備在沿著上述通孔的方向振動。
8.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述探頭主體經由上述通孔使醫療用的液體流通並從上述開口部流出。
9.根據權利要求1所述的超聲波探頭，其中， 上述探頭主體通過上述第I超聲波換能器陣列以及上述第2超聲波換能器陣列，接收用於將第I剖面圖像、第2剖面圖像以及三維圖像同時顯示於規定的顯示部的反射波信號。
10.一種超聲波診斷裝置，其中，具備: 超聲波探頭； 圖像生成部，根據上述超聲波探頭接收到的反射波信號生成超聲波圖像；以及 顯示控制部，將由上述圖像生成部生成的超聲波圖像顯示於規定的顯示部， 上述超聲波探頭具備: 第I超聲波換能器陣列，用於對第I掃描面進行掃描；第2超聲波換能器陣列，與上述第I超聲波換能器陣列卡合，且與上述第I超聲波換能器陣列交叉設置，用於對與上述第I掃描面不同的第2掃描面進行掃描；以及 探頭主體，在該探頭主體上設置上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列，在各超聲波換能器陣列交叉的位置具有開口部，該探頭主體具有通向該開口部的通孔， 卡合上述第I以及第2超聲波換能器陣列的卡合部被設置成能夠變更上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列交叉的角度。
11.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列能夠分離地設置，在分離的狀態下，分別作為獨立的超聲波換能器來發揮作用。
12.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述卡合部是齒輪狀的卡合凸部以及卡合凹部，在上述第I超聲波換能器陣列以及上述第2超聲波換能器陣列的中心軸上分別配置上述卡合凸部以及卡合凹部，上述卡合部在上述齒輪狀的卡合凸部以及卡合凹部卡合的狀態下被驅動，從而變更上述第I超聲波換能器陣列和上述第2超聲波換能器陣列交叉的角度。
13.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述卡合部被驅動，以使 得通過上述第I超聲波換能器陣列或者上述第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域與血管的距離為最短的剖面進行掃描。
14.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述卡合部被驅動，以使得通過上述第I超聲波換能器陣列或者上述第2超聲波換能器陣列對穿刺對象區域為最長的剖面進行掃描。
15.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述探頭主體確定經由上述通孔從開口部伸出的醫療設備的行進方向。
16.根據權利要求15所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述超聲波診斷裝置還具備振動機構，上述振動機構使插入上述通孔的上述醫療設備在沿著上述通孔的方向振動。
17.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述探頭主體經由上述通孔使醫療用的液體流通並從上述開口部流出。
18.根據權利要求10所述的超聲波診斷裝置，其中， 上述探頭主體通過上述第I超聲波換能器陣列以及上述第2超聲波換能器陣列，接收用於將第I剖面圖像、第2剖面圖像以及三維圖像同時顯示於上述規定的顯示部的反射波信號， 上述圖像生成部根據上述探頭主體接收到的反射波信號，分別生成上述第I剖面圖像、上述第2剖面圖像以及上述三維圖像， 上述顯示控制部使上述第I剖面圖像、上述第2剖面圖像以及上述三維圖像同時顯示於上述規定的顯示部。
【文檔編號】A61B8/00GK103702615SQ201280036495
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年8月3日 優先權日:2011年8月3日
【發明者】姚淙, 神山直久, 馬場達朗, 吉田哲也 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社