專利名稱：超聲波探頭和超聲波診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波探頭和超聲波診斷設(shè)備，具體地說，涉及一種對(duì)于體腔用的超聲波探頭的改進(jìn)，所述體腔適于用超聲波探頭插入體腔，并采集體腔內(nèi)整個(gè)360度圓周的超聲波圖像，并涉及一種對(duì)于使用所述體腔用超聲波探頭的超聲波診斷設(shè)備的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的體腔用超聲波探頭，有如像JP-A-8-56948中所公開的那樣，是按照通過圍繞其縱軸，機(jī)械地旋轉(zhuǎn)超聲波探頭的插入部分，采集插入部分的整個(gè)圓周的超聲波圖像的方式來構(gòu)造的。
也就是說，按照如下方式構(gòu)造有如JP-A-8-56948中公開的體腔用超聲波探頭以中空的、實(shí)質(zhì)上為柱形的結(jié)構(gòu)形成插入部分，使撓性軸通過中空部分，從頂部到其手柄部分，超聲波換能器設(shè)置在撓性軸的頂部，以及設(shè)置在超聲波探頭的手柄部分的電動(dòng)機(jī)與其另一端相連。
因此，按照如下方式構(gòu)造如JP-A-8-56948中所公開的體腔用超聲波探頭通過電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，撓性軸相對(duì)于其中心軸旋轉(zhuǎn)，由此，旋轉(zhuǎn)設(shè)置在頂部的超聲波換能器。結(jié)果，超聲波換能器發(fā)射和接收的超聲波束的輻射方向被構(gòu)造為圍繞插入部分的中心旋轉(zhuǎn)和掃描。
此外，JP-A-61-135639公開了一種設(shè)備和方法，利用該設(shè)備和方法，可二維地顯示通過超聲波脈沖多普勒方法獲得的血管內(nèi)的血流信息。
由具有撓性的件形成傳統(tǒng)的體腔用的超聲波探頭的插入部分，從而，根據(jù)插入部分的變形，降低對(duì)象的負(fù)擔(dān)和撓性軸的貫穿變形，使適合于體腔形狀的超聲波探頭的插入成為可能。
如上所述，按照電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)通過撓性軸引起超聲波換能器的旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)造如JP-A-8-56948中公開的體腔用超聲波探頭。因此，當(dāng)插入部分彎曲時(shí)，由于造成撓性軸傳送扭矩的不規(guī)則，導(dǎo)致可能會(huì)引起超聲波換能器旋轉(zhuǎn)不規(guī)則的問題。也即由于是按照掃描速度在超聲波束發(fā)射和接收的掃描方向上的穩(wěn)定性通過撓性軸由超聲波換能器的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性確定的方式構(gòu)造超聲波探頭的，就導(dǎo)致超聲波束發(fā)射和接收的不規(guī)則，為此原因，甚至引發(fā)不需要相對(duì)較高位置精度的斷層分析圖像給出360°的顯示圖像的問題，這個(gè)圖像中引起“位置不規(guī)則”。特別是，為了獲得需要振蕩器位置精度的多普勒血流圖像，需要在通過振蕩器正確地機(jī)械固定超聲波信號(hào)發(fā)射和接收位置(從而在超聲波信號(hào)發(fā)射和接收期間不改變位置)的同時(shí)，發(fā)射和接收信號(hào)。此外，需要在每個(gè)超聲波信號(hào)發(fā)射和接收的定時(shí)，正確且短暫地(在約15微秒內(nèi))改變振蕩器的位置的同時(shí)，發(fā)射和接收超聲波信號(hào)。因此，利用其中通過使用撓性軸機(jī)械地旋轉(zhuǎn)超聲波換能器的傳統(tǒng)方案，難以進(jìn)行血流圖像的顯示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲波探頭，該探頭能夠沒有位置的不規(guī)則并以較高的圖像質(zhì)量顯示超聲波圖像，包括沿超聲波換能器的整個(gè)圓周的斷層分析圖像和血流圖像，以及一種使用所述超聲波探頭的超聲波診斷設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種超聲波診斷設(shè)備，所述設(shè)備使得能夠容易地掌握疾病的狀況，以減少診斷所需的時(shí)間，并提高診斷效率，以及能夠降低對(duì)象的負(fù)擔(dān)，使得能夠容易地確認(rèn)具有豐富血流的疾病狀況，如惡性瘤等，并能夠獲得對(duì)確定診斷有用的信息。
按照本發(fā)明，將m個(gè)振蕩器元件設(shè)置在超聲波探頭的插入部分的頂端處度整個(gè)360°圓周的周圍，由m個(gè)振蕩器元件中的連續(xù)a個(gè)(am/8～m/2)振蕩器元件的陣列，通過連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，發(fā)射和接收來自超聲波診斷設(shè)備主體中的n個(gè)(n＜m)超聲波發(fā)射和接收信道的超聲波信號(hào)，由此，通過順序地轉(zhuǎn)換所述連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，順序地改變超聲波信號(hào)的發(fā)射和接收方向，可以獲得超聲波探頭的插入部分的整個(gè)360°圓周的、包括超聲波斷層分析圖像和超聲波血流圖像的超聲波圖像。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過以連接轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇饋送超聲波信號(hào)的任意振蕩器元件來進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收方向的轉(zhuǎn)換，所以，能夠防止由于超聲波發(fā)射和接收方向的機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的傳統(tǒng)圖像質(zhì)量降低，并且，由于能夠容易地設(shè)置預(yù)定方向的超聲波，可以容易地實(shí)現(xiàn)如彩色血流圖(CFM)等血流信息的獲取。通過根據(jù)所獲得的血流信息，顯示超聲波探頭的整個(gè)360°圓周的血流圖像，可以實(shí)時(shí)地觀察超聲波圖像，由此，檢查員可以容易地掌握疾病的情況，減少了診斷所需的時(shí)間，并能夠提高診斷的效率，而且能夠減少對(duì)象的負(fù)擔(dān)。
此外，按照本發(fā)明，由于可以減少超聲波信號(hào)發(fā)射和接收信道的數(shù)量，每個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道構(gòu)成用以控制將發(fā)射和接收波信號(hào)饋入超聲波探頭的超聲波信號(hào)發(fā)射和接收單元，可以減小超聲波診斷設(shè)備的尺寸，并且可以簡(jiǎn)化其構(gòu)造。


圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是用于說明應(yīng)用于實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的示意性結(jié)構(gòu)電路圖；圖3是用于說明實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備中的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換操作的示意圖；圖4是用于說明應(yīng)用于實(shí)施例2超聲波診斷設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的示意性結(jié)構(gòu)電路圖；圖5是用于說明實(shí)施例2超聲波診斷設(shè)備中的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換操作的示意圖；以及圖6是用于說明包括由實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備獲得的血流圖像在內(nèi)的斷層分析圖像的視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
此外，在用于說明本發(fā)明實(shí)施例的所有附圖中，具有相同功能的元件以相同的參考數(shù)字表示，并省略對(duì)它們的重復(fù)描述。
實(shí)施例1圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施例1的超聲波探頭和使用該超聲波探頭的超聲波診斷設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)方框圖，其中，標(biāo)號(hào)101是超聲波探頭，標(biāo)號(hào)102是探頭電纜，標(biāo)號(hào)103是探頭連接器單元，標(biāo)號(hào)104是振蕩器單元，標(biāo)號(hào)105是轉(zhuǎn)換開關(guān)，標(biāo)號(hào)106是連接控制電路，以及標(biāo)號(hào)107是超聲波診斷設(shè)備主體。盡管本實(shí)施例中將要說明的示例中，超聲波發(fā)射和接收信道的數(shù)量為32，并且振蕩器元件104的數(shù)量為256(每個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道由包括發(fā)送波定相電路在內(nèi)的信號(hào)發(fā)射電路和包括接收波定相電路在內(nèi)的信號(hào)接收電路構(gòu)成)，但是，包括發(fā)送波定相電路在內(nèi)的信號(hào)發(fā)射電路，以及包括接收波定相電路在內(nèi)的信號(hào)接收電路的信道數(shù)和振蕩器元件的數(shù)量都不局限于此。
如圖1所示，實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下體腔用超聲波探頭101，它被插入到未予示出的對(duì)象中，并具有向?qū)ο蟀l(fā)射超聲波和接收所發(fā)射之超聲波的反射波；將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(下稱“接收波信號(hào)”)的振蕩器元件104；以及超聲波診斷主體107，該設(shè)備主體具有n個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道，每個(gè)信道由以下元件構(gòu)成發(fā)射電路701，包括定相電路，在根據(jù)測(cè)量條件，執(zhí)行發(fā)送波對(duì)振蕩器元件104的聚集處理之后，發(fā)射超聲波信號(hào)；以及接收電路702，包括定相電路，執(zhí)行從振蕩器元件104輸出的接收波的聚集處理；超聲波處理電路703，通過使用從各個(gè)接收電路702輸出的接收信號(hào)，來處理超聲波圖像；圖像顯示707，如監(jiān)視器，顯示測(cè)量條件以及從超聲波處理電路703輸出的超聲波圖像信息等；公知的控制臺(tái)708，用于執(zhí)行如測(cè)量條件的輸入等；以及轉(zhuǎn)換控制信號(hào)產(chǎn)生電路709，產(chǎn)生用于與超聲波發(fā)射和接收同步地控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105的信號(hào)(轉(zhuǎn)換控制信號(hào))。轉(zhuǎn)換控制信號(hào)產(chǎn)生電路709產(chǎn)生表示發(fā)射和接收超聲波的指定振蕩器元件104的信息的掃描位置信息(發(fā)射和接收波方向地址)。
實(shí)施例1的超聲波探頭101是由手柄部分和插入部分形成的體腔用超聲波探頭(下稱插入部分)，并按照將振蕩器元件104設(shè)置在插入部分的頂端的整個(gè)圓周周圍的方式構(gòu)成。具體地說，如圖1所示，按如下方式構(gòu)造實(shí)施例1的超聲波探頭101將多個(gè)振蕩器元件沿中心軸的方向平行設(shè)置在插入部分的外圓周上，以形成振蕩器組，并將振蕩器組參照中心軸設(shè)置在圍繞插入部分的中心軸周圍的整個(gè)360°圓周上。
總數(shù)為256的探頭電纜之一與相應(yīng)的振蕩器元件104相連，提供用于驅(qū)動(dòng)振蕩器元件104的電能，并用作輸出響應(yīng)由相關(guān)振蕩器元件104接收到的超聲波而感生的接收波信號(hào)的信號(hào)線。將探頭電纜102構(gòu)造成通過插入部分內(nèi)部，并以各探頭電纜的另一端與探頭連接器單元103的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105相連。
將連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105構(gòu)造成，使得由超聲波診斷設(shè)備主體107向其提供發(fā)送波信號(hào)。此外，將來自連接控制電路106的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105。相應(yīng)地，將連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105構(gòu)造成，在信號(hào)發(fā)射期間用于轉(zhuǎn)換振蕩器元件104，根據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，向振蕩器元件104提供來自超聲波診斷設(shè)備主體107中的超聲波發(fā)射和接收信道的發(fā)射信號(hào)。類似地，將連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105構(gòu)造成，在信號(hào)接收期間，用于轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射和接收信道，根據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，向超聲波發(fā)射和接收信道提供來自振蕩器元件104的接收信號(hào)。但是，如稍后所述的那樣，連接控制電路106根據(jù)來自超聲波診斷設(shè)備主體107的超聲波掃描位置信息，轉(zhuǎn)換連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105。
由以上描述可知，以如下方式構(gòu)造實(shí)施例1的超聲波探頭101將包括連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105和連接控制電路106在內(nèi)的超聲波發(fā)射和接收控制裝置設(shè)置在位于超聲波探頭101的手柄側(cè)的探頭連接器單元103中。如圖2所示，由并聯(lián)連接的、用于轉(zhuǎn)換每個(gè)振蕩器元件104的開/關(guān)的32個(gè)公知開關(guān)元件201構(gòu)成探頭連接器單元103的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105。也即將實(shí)施例1的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105構(gòu)造成，使各個(gè)振蕩器元件104與所有n個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道相連，其中通過使全部開關(guān)元件201處于關(guān)斷狀態(tài)，或者只使32個(gè)開關(guān)元件201之一處于接通狀態(tài)，轉(zhuǎn)換相關(guān)振蕩器元件104的使用和不使用。
此外，把構(gòu)成探頭連接器單元103的連接控制電路106構(gòu)造成，使得包含比如未予示出的公知ROM(只讀存儲(chǔ)器)等，并通過以表格數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)來自超聲波診斷設(shè)備主體107的掃描位置信息與連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105之間的關(guān)系，連接控制電路106用于根據(jù)來自主體的超聲波掃描位置信息，只使一個(gè)對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件201處于導(dǎo)通狀態(tài)，并保持其他開關(guān)元件201處于關(guān)斷狀態(tài)。也即把實(shí)施例1的連接控制電路106構(gòu)造成包括未予示出的檢索裝置，用于根據(jù)與從超聲波診斷設(shè)備主體107輸出的發(fā)射信號(hào)同步輸出的超聲波掃描位置信息，檢索存儲(chǔ)在ROM中的表格數(shù)據(jù)；以及未予示出的開關(guān)裝置，根據(jù)通過檢索獲得的數(shù)據(jù)(開關(guān)選擇信息)，對(duì)構(gòu)成連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105的各個(gè)開關(guān)元件201進(jìn)行開/關(guān)控制。
由以上描述可知，利用實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備，無(wú)需增加超聲波發(fā)射和接收信道的數(shù)量(每個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道由包括執(zhí)行超聲波發(fā)射的發(fā)送波定相電路在內(nèi)的信號(hào)發(fā)射電路和包括執(zhí)行波接收的接收波定相電路在內(nèi)的信號(hào)接收電路構(gòu)成)，就可以控制使用比32個(gè)信道多的256個(gè)振蕩器元件104的超聲波圖像。此外，通過連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105適當(dāng)?shù)剡B接超聲波發(fā)射和接收信道與振蕩器元件104，順序地轉(zhuǎn)換用于超聲波發(fā)射和接收的振蕩器元件104。利用這種結(jié)構(gòu)，可以減少傳統(tǒng)上根據(jù)振蕩器元件的數(shù)量而增加的超聲波發(fā)射和接收信道的數(shù)量。
圖3是用于說明實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105的轉(zhuǎn)換操作的示意圖，具體地說，圖3(a)是用于說明在超聲波發(fā)射和接收方向的地址為0(零)時(shí)的示例示意圖，而圖3(b)是用于說明在超聲波發(fā)射和接收方向的地址為1時(shí)的示例示意圖。盡管有如圖3(a)和(b)所示的振蕩器元件的排列中，將第129到第128振蕩器元件設(shè)置于一個(gè)方向上，但在實(shí)際排列中，第128振蕩器當(dāng)然在圓周上與第129振蕩器相鄰。此外，在本實(shí)施例中，發(fā)射和接收方向的最大地址是255。
如圖3(a)和(b)所示，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，只對(duì)要被驅(qū)動(dòng)的振蕩器元件陣列的一側(cè)部分設(shè)定提供給發(fā)送波信號(hào)和接收波信號(hào)的延遲時(shí)間，所述發(fā)送波信號(hào)和接收波信號(hào)是為形成要由超聲波發(fā)射和接收信道發(fā)射和接收的超聲波束所需要的。按照這種結(jié)構(gòu)，控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，從而使延遲時(shí)間分布具有相對(duì)于位于要在相應(yīng)時(shí)刻驅(qū)動(dòng)的振蕩器元件陣列的中心的振蕩器元件的對(duì)稱形式。
也就是說，在超聲波診斷設(shè)備中，正確調(diào)整在波發(fā)射和接收期間、針對(duì)各個(gè)振蕩器元件設(shè)置的相對(duì)延遲時(shí)間，從而最大化超聲波束中心(束中心)處的敏感度。具體地說，通過將針對(duì)位于波的發(fā)射和接收所用的振蕩器元件陣列的中心的振蕩器元件的延遲時(shí)間設(shè)定為最長(zhǎng)，并且將針對(duì)遠(yuǎn)離中心的振蕩器元件的延遲時(shí)間逐漸設(shè)定為更短的時(shí)間，從而使從各個(gè)振蕩器元件到波接收時(shí)的焦點(diǎn)位置的人工距離相同，獲得好像各個(gè)振蕩器被設(shè)置為以焦點(diǎn)位置為中心的凹面形狀。圖3(a)和(b)中的柱狀圖示出來自各個(gè)信道的發(fā)射和接收波信號(hào)的延遲時(shí)間。也就是類似于傳統(tǒng)方式，使用位于中心的振蕩器元件作為基準(zhǔn)，針對(duì)位于兩側(cè)對(duì)稱位置的振蕩器元件，設(shè)置相同的延遲時(shí)間。
但是，如圖3(a)和(b)所示，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，每一個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道與兩個(gè)振蕩器元件相連。也即在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，有如圖3(a)所示那樣，第1和第256振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道1相連。此外，第2和第255振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道2相連。類似地，直到第32和第225振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道32相連，總共64個(gè)振蕩器元件與32個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道之一相連。
這個(gè)示例中，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，由圖中的柱狀圖所示的延遲時(shí)間可知，在用于波發(fā)射和接收的振蕩器元件陣列中，將與位于中心的第1和第256振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道1設(shè)置為最大值。之后，根據(jù)距離中心的距離，延遲時(shí)間逐漸縮短，并針對(duì)與位于最外側(cè)的第32和第225振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道32，設(shè)定最短的延遲時(shí)間。此外，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，由于圍繞探針的插入部分的頂部的外圓周設(shè)置振蕩器元件，在發(fā)射和接收波面?zhèn)龋瑢⒄袷幤髟缀闻帕袨橥姑嫘巍?br> 另一方面，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，由于在256個(gè)振蕩器元件中的最多使用64個(gè)振蕩器元件進(jìn)行一次超聲波束掃描，進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收，所以，用于發(fā)射和接收的振蕩器元件中被設(shè)置在最外側(cè)的第32和第255振蕩器元件之間的間隔相對(duì)于插入部分的中心軸成90°。由以上描述可知，在實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中，由于將振蕩器元件排列為凸面形，通過將用于一次超聲波發(fā)射和接收的振蕩器元件的數(shù)量確定為64個(gè)，即通過將最外側(cè)振蕩器元件之間的間隔確定為90°，從而抑制了由各個(gè)最外側(cè)振蕩器元件發(fā)射和接收的超聲波的效率降低。
此外，如圖3(b)所示，將利用實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中的超聲波束的掃描設(shè)計(jì)成為，通過逐一順序移位發(fā)射和接收超聲波的振蕩器元件，采集插入部分的整個(gè)圓周的超聲波圖像。也就是說，無(wú)需改變超聲波發(fā)射和接收信道的延遲時(shí)間設(shè)定，通過控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)105，使超聲波發(fā)射和接收所要用的振蕩器元件移向第33振蕩器元件。通過這種移位，第一和第二振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道1相連。此外，第三和第256振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道2相連。類似地，移位各個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道與振蕩器元件之間的連接，第33和第226振蕩器元件與相同的超聲波發(fā)射和接收信道32相連，總共64個(gè)振蕩器元件與32個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道之一相連。
如上所述，由于實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備被構(gòu)造成，移位掃描方向，而無(wú)需改變針對(duì)各個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道設(shè)定的延遲時(shí)間，來自與位于排列在插入部分的外圓周周圍的振蕩器元件，且用于超聲波發(fā)射和接收的振蕩器元件陣列中心的振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道的超聲波發(fā)射和接收信號(hào)的延遲時(shí)間表現(xiàn)出最大值。之后，根據(jù)離所述中心的距離，逐漸縮短延遲時(shí)間，并針對(duì)來自與設(shè)置在最外側(cè)的第33和第226振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道的超聲波發(fā)射和接收信號(hào)，設(shè)定最短延遲時(shí)間。
通過上述沿掃描方向順序執(zhí)行移位操作，實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備可以采集超聲波探頭101上、排列有振蕩器元件的插入部分的整個(gè)360°外圓周的超聲波圖像。
在將實(shí)施例1的超聲波探頭插入體腔(如直腸等)或通過食道插入胃部時(shí)，可以實(shí)時(shí)地獲得整個(gè)360°圓周的超聲波圖像，檢查員可以容易地掌握疾病的情況，可以減少診斷所需的實(shí)際那，并能夠提高診斷的效率，而且能夠減少對(duì)象的負(fù)擔(dān)。
現(xiàn)在，將說明利用實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備的體內(nèi)任意360°位置處超聲波血流圖像的計(jì)算和顯示。
把由各接收電路702定相處理的接收信號(hào)輸入超聲波圖像計(jì)算電路703。超聲波圖像計(jì)算電路703內(nèi)部包括用于重構(gòu)斷層照片的層析照片計(jì)算電路704，以及用于計(jì)算和重構(gòu)血流圖像的血流圖像計(jì)算電路705，將各個(gè)接收電路702的輸出傳送到層析照片計(jì)算電路704和血流圖像計(jì)算電路705。上述JP-A-61-135639中詳細(xì)說明了血流圖像計(jì)算電路705的結(jié)構(gòu)和處理內(nèi)容。此外，圖像選擇電路706用于選擇來自層析照片計(jì)算電路704和血流圖像計(jì)算電路705的輸出，以按顯示層析照片或血流圖像或其重疊圖像的方式，顯示層析照片或血流圖像。將圖像選擇電路706的輸出顯示在諸如監(jiān)視器等圖像顯示單元707上。
圖6是用于說明由實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備獲得的超聲波圖像的視圖，具體地說，在將實(shí)施例1的超聲波探頭通過食道插入胃部并測(cè)量超聲波層析照片和二維血流圖像時(shí)，所獲得的圖像的示意圖。
在這一示例性的測(cè)量中，在將超聲波探頭的插入部分的頂部導(dǎo)入胃部之后，觀察到多層結(jié)構(gòu)的胃壁，并且觀察到在胃壁內(nèi)的血管中流動(dòng)的血流動(dòng)力學(xué)。
由圖6所示的測(cè)量結(jié)果可知，通過利用將實(shí)施例1的超聲波探頭的插入部分插入體腔的超聲波診斷設(shè)備，不僅可以獲得整個(gè)360°圓周的層析圖像，還可以獲得體內(nèi)組織內(nèi)的二維血流信息，因此，如上所述，檢查員可以容易地掌握疾病的情況，可以減少診斷所需的實(shí)際那，并能夠提高診斷的效率，而且能夠減少對(duì)象的負(fù)擔(dān)。
實(shí)施例2圖4是說明構(gòu)成實(shí)施例2超聲波診斷設(shè)備中的探頭連接器部分的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)示意性結(jié)構(gòu)視圖。在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，除連接轉(zhuǎn)換開關(guān)、連接控制電路、用于產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)并用于進(jìn)行接收信號(hào)的聚焦處理的超聲波發(fā)射和接收信道以外，其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中相同。因此，在以下的說明中，只詳細(xì)說明那些結(jié)構(gòu)不同于實(shí)施例1超聲波診斷設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)、連接控制電路和超聲波發(fā)射和接收信道。
如圖4所示，實(shí)施例2的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401由多個(gè)開關(guān)元件201構(gòu)成，這些開關(guān)元件并聯(lián)連接，從而可與一個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道相連，而且每個(gè)開關(guān)元件201與一個(gè)預(yù)定的振蕩器元件相連。具體地說，在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，針對(duì)一個(gè)特定的超聲波發(fā)射和接收信道，設(shè)置四個(gè)開關(guān)元件201，比如設(shè)置第1、第56、第129和第193振蕩器元件的四個(gè)開關(guān)元件201，可以與第一超聲波發(fā)射和接收信道相連。
也就是說，在實(shí)施例1中，32個(gè)開關(guān)元件201與一個(gè)振蕩器元件104相連，因此，需要256個(gè)振蕩器元件×32個(gè)＝8192個(gè)開關(guān)元件。另一方面，在實(shí)施例2中，設(shè)置四個(gè)開關(guān)元件201可與一個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道相連，因此，只需要256個(gè)開關(guān)元件。
此外，即使在實(shí)施例2中的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401中，也根據(jù)來自并未予示出的連接控制電路的控制信號(hào)來控制各個(gè)開關(guān)元件201的開/關(guān)。
圖5是說明實(shí)施例2超聲波診斷設(shè)備中的轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換操作的示意圖，具體地說，圖5(a)是說明在超聲波發(fā)射和接收方向的地址為0(零)時(shí)的操作示意圖，而圖5(b)是說明在超聲波發(fā)射和接收方向的地址為1時(shí)的操作示意圖。在如圖5(a)和(b)所示的振蕩器元件的排列中，盡管將第129到第128振蕩器元件設(shè)置在一個(gè)方向上，在實(shí)際排列中，第128振蕩器當(dāng)然在圓周上與第129振蕩器相鄰，與實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中的情況一樣。
如圖5(a)和(b)所示，在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，需要64個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道，從而為超聲波束形成所需發(fā)射和接收信號(hào)提供的延遲時(shí)間覆蓋兩側(cè)部分，而不是一側(cè)部分。
如圖5(a)所示，在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，將第1、第65、第129和第193振蕩器元件設(shè)置成可以通過圖4所示的開關(guān)元件201與第一超聲波發(fā)射和接收信道相連。在這個(gè)示例中，當(dāng)超聲波發(fā)射和接收方向的地址是0(零)時(shí)，在可與第一超聲波發(fā)射和接收信道相連的開關(guān)元件中，只使與第一振蕩器元件相連的開關(guān)元件處于接通狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，第一超聲波發(fā)射和接收信道和第一振蕩器元件電連接。此外，將未予示出的第2、第66、第130和第194振蕩器元件分別設(shè)置成可以通過未予示出的開關(guān)元件與第二超聲波發(fā)射和接收信道相連。類似地，將第33、第97、第161和第225振蕩器元件設(shè)置成可以通過未予示出的開關(guān)元件與第33超聲波發(fā)射和接收信道相連，以及將第64、第128、第192和第256振蕩器元件設(shè)置成可以通過未予示出的開關(guān)元件與第64超聲波發(fā)射和接收信道相連。
在本示例中，在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，針對(duì)各個(gè)超聲波發(fā)射和接收信道設(shè)定的延遲時(shí)間如附圖中所示的柱狀圖那樣發(fā)生變化。在圖5(a)中，由柱狀圖可知，在用于波發(fā)射和接收的振蕩器元件陣列中(第1～第32和第225～第256振蕩器元件)，將來自與位于中心的第一和第256振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道的發(fā)射和接收波信號(hào)的延遲時(shí)間設(shè)定為最大值。之后，根據(jù)距離中心的距離，延遲時(shí)間逐漸縮短，并針對(duì)與位于最外側(cè)的第32和第225振蕩器元件相連的超聲波發(fā)射和接收信道32，設(shè)定最短的延遲時(shí)間。此外，在實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中，由于圍繞探針的插入部分頂部的圓柱形外圓周設(shè)置振蕩器元件，在發(fā)射和接收波面?zhèn)龋瑢⒄袷幤髟缀闻帕袨橥姑嫘?，但是，由于針?duì)各個(gè)振蕩器元件如柱狀圖所示那樣設(shè)定延遲時(shí)間，效果就好像是參照作為中心的焦點(diǎn)位置，在凸面上排列振蕩器元件，與實(shí)施例1的超聲波診斷設(shè)備中一樣。
此外，如圖5(b)所示，把利用實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備中的超聲波束，由體內(nèi)組織中的插入部分的掃描設(shè)計(jì)成，通過逐一順序移位發(fā)射和接收超聲波的振蕩器元件，采集插入部分的整個(gè)圓周的超聲波圖像。
也即在為第一超聲波發(fā)射和接收信道設(shè)置與緊接在為第64超聲波發(fā)射和接收信道而設(shè)置的超聲波延遲量之前的相同超聲波延遲量的同時(shí)，連接控制電路106控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401，從而保持與第一振蕩器元件的連接，并實(shí)現(xiàn)針對(duì)第一振蕩器元件的超聲波發(fā)射和接收。
類似地，在為第二超聲波發(fā)射和接收信道設(shè)置與緊接在為第一超聲波發(fā)射和接收信道而設(shè)置的超聲波延遲量之前的相同超聲波延遲量的同時(shí)，連接控制電路106控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401，從而保持與第二振蕩器元件的連接，并實(shí)現(xiàn)針對(duì)第二振蕩器元件的超聲波發(fā)射和接收。此外，執(zhí)行類似的操作，直到第32超聲波發(fā)射和接收信道。
在緊接于地址為零之前的時(shí)刻，連接控制電路106實(shí)行控制，從而通過接通構(gòu)成連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401的開關(guān)元件201，使第33超聲波發(fā)射和接收信道執(zhí)行針對(duì)第225振蕩器元件的信號(hào)發(fā)射和接收，并通過關(guān)斷構(gòu)成連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401的開關(guān)元件201，使第33超聲波發(fā)射和接收信道不執(zhí)行針對(duì)第161、第33和第97振蕩器元件的超聲波發(fā)射和接收。
由于在給第33超聲波發(fā)射和接收信道設(shè)置與緊接在為第32超聲波發(fā)射和接收信道而設(shè)置的超聲波延遲量之前的相同超聲波延遲量的同時(shí)，將超聲波發(fā)射和接收位置移動(dòng)一個(gè)，連接控制電路106控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401，實(shí)現(xiàn)針對(duì)第33振蕩器元件的超聲波發(fā)射和接收，而不實(shí)現(xiàn)針對(duì)第161、第225和第97振蕩器元件的超聲波發(fā)射和接收。
此外，對(duì)于第34～第64超聲波發(fā)射和接收信道，在設(shè)置將前一超聲波發(fā)射和接收信道的超聲波延遲量移動(dòng)一個(gè)的超聲波延遲量的同時(shí)，連接控制電路106控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401，實(shí)現(xiàn)針對(duì)前一振蕩器元件相同的超聲波發(fā)射和接收。
綜上所述，在通過將前一超聲波發(fā)射和接收信道的延遲量移位“1”以設(shè)定超聲波發(fā)射和接收信道的超聲波延遲時(shí)間時(shí)，連接控制電路106控制連接轉(zhuǎn)換開關(guān)401，從而將新連接的振蕩器元件沿掃描方向移動(dòng)一個(gè)，并斷開最末端的振蕩器元件。
通過順序執(zhí)行上述操作，實(shí)施例2的超聲波診斷設(shè)備同樣可以采集超聲波探頭上、排列有振蕩器元件的插入部分的整個(gè)360度外圓周的超聲波圖像。
盡管在實(shí)施例1和2中，已經(jīng)說明了超聲波振蕩器元件陣列中每次被驅(qū)動(dòng)的振蕩器元件的數(shù)量是64，但可以根據(jù)圖像獲取所需的體腔部分的深度，調(diào)整超聲波發(fā)射和接收信道和連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的排列，例如，在將超聲波束聚焦到遠(yuǎn)離超聲波探頭的深處時(shí)，選擇并每次驅(qū)動(dòng)96個(gè)振蕩器元件的陣列；與此相反，在將超聲波束聚焦到靠近超聲波探頭的淺處時(shí)，選擇并每次驅(qū)動(dòng)32個(gè)振蕩器元件的陣列。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭，包括插入部分，該插入部分被插入對(duì)象的體腔組織；以及手柄部分，它與插入部分相連，其中，將多個(gè)振蕩器元件設(shè)置在插入部分的頂端、圍繞其整個(gè)360°的外圓周，并且在手柄部分中，設(shè)置連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，順序轉(zhuǎn)換多個(gè)振蕩器元件中預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件，使與超聲波診斷設(shè)備主體中、用于發(fā)射和接收超聲波信號(hào)的預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道相連。
2.一種超聲波診斷設(shè)備，包括超聲波探頭，該探頭具有插入部分，所述插入部分被插入對(duì)象的體腔組織，以及手柄部分，它與插入部分相連；還包括超聲波診斷設(shè)備主體，該主體具有預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道，用于向超聲波探頭發(fā)射和接收超聲波信號(hào)；還包括超聲波圖像計(jì)算電路，用于根據(jù)來自預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道的發(fā)射和接收信號(hào)，計(jì)算超聲波圖像，其中，將多個(gè)振蕩器元件設(shè)置在插入部分的頂端、圍繞其整個(gè)360°的外圓周，并且在手柄部分中，設(shè)置連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，順序轉(zhuǎn)換要與預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道相連的多個(gè)振蕩器元件中的預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的電連接，以及超聲波診斷設(shè)備主體中的超聲波圖像計(jì)算電路包括超聲波層析圖像計(jì)算電路和超聲波血流圖像計(jì)算電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，對(duì)順序連接預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的連接轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行開和關(guān)控制，從而使由位于每次連接的預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件陣列的中心處的振蕩器元件發(fā)射和接收的超聲波信號(hào)的延遲時(shí)間具有最大值，并且，所發(fā)射和接收的超聲波信號(hào)的延遲時(shí)間以參照中心的對(duì)稱方式分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，所述連接轉(zhuǎn)換開關(guān)被構(gòu)造成，使多個(gè)振蕩器元件可與預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道中的任一個(gè)相連，并且，將由預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道發(fā)射和接收的超聲波信號(hào)的延遲時(shí)間設(shè)定為不改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，所述連接轉(zhuǎn)換開關(guān)被構(gòu)造成，使預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道中的每一個(gè)可與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件相連，并且，將由預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道發(fā)射和接收的超聲波信號(hào)的延遲時(shí)間設(shè)定為每次可以可變。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，每次通過連接轉(zhuǎn)換開關(guān)與預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道相連的預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件是覆蓋插入部分的頂端、外圓周面上、大約90°的振蕩器元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，超聲波圖像計(jì)算電路還包括圖像選擇電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，每次通過連接轉(zhuǎn)換開關(guān)與預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道相連的預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件根據(jù)用于獲取圖像的體腔組織部分的深度變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，所述超聲波診斷設(shè)備主體還包括圖像顯示單元，根據(jù)來自超聲波層析圖像計(jì)算電路和超聲波血流圖像計(jì)算電路的輸出，顯示超聲波層析圖像和超聲波血流圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，通過重復(fù)使預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的陣列中、在超聲波信號(hào)的掃描方向上、最靠后的振蕩器元件與超聲波發(fā)射和接收信道斷開，并使與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的陣列中、在超聲波信號(hào)的掃描方向上、最考前的振蕩器元件相鄰的振蕩器元件與剛剛斷開其與最靠后的振蕩器元件之間的連接的超聲波發(fā)射和接收信道新相連的操作，實(shí)行連接轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的電連接的順序轉(zhuǎn)換。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，通過重復(fù)使預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的陣列中、在超聲波信號(hào)的掃描方向上、最靠后的振蕩器元件與超聲波發(fā)射和接收信道斷開，并使與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的陣列中、在超聲波信號(hào)的掃描方向上、最考前的振蕩器元件相鄰的振蕩器元件與剛剛斷開其與最靠后的振蕩器元件之間的連接的超聲波發(fā)射和接收信道新相連的操作，實(shí)行連接轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道與預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的電連接的順序轉(zhuǎn)換。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，通過在整個(gè)360°的圓周上、移位超聲波信號(hào)的掃描方向，實(shí)行連接轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道和預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的電連接的順序轉(zhuǎn)換。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲波診斷設(shè)備，其中，通過在整個(gè)360°的圓周上、移位超聲波信號(hào)的掃描方向，實(shí)行連接轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射和接收信道和預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件的電連接的順序轉(zhuǎn)換。
全文摘要
一種超聲波探頭，包括被插入對(duì)象體腔組織內(nèi)的插入部分和與插入部分相連的手柄部分。插入部分的頂端處，圍繞其整個(gè)360°外圓周設(shè)置多個(gè)振蕩器元件(104)。所述手柄部分具有連接轉(zhuǎn)換開關(guān)(105)，用以順序轉(zhuǎn)換預(yù)定數(shù)量的超聲波發(fā)射/接收信道(701、702)之間的電連接，所述信道(701、702)發(fā)射/接收超聲波診斷設(shè)備主體(107)中的超聲信號(hào)；還具有要被連接在多個(gè)振蕩器元件中間的預(yù)定數(shù)量的振蕩器元件。于是，能夠提供一種超聲波探頭，它可在超聲波探頭的整個(gè)圓周上采集包含高質(zhì)量層析照片和不具有位置不規(guī)則性的血流圖像在內(nèi)的超聲波圖像并顯示超聲波圖像，以及使用所述超聲波探頭的超聲波診斷設(shè)備。
文檔編號(hào)A61B8/12GK1809318SQ200480017489
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者玉野聰, 花岡明彥, 岡崎英樹, 小林隆, 吉田幸惠 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥