超音波診断装置、超音波診断システム及び超音波診断用プログラム
【課題】長期の稼動によって有機圧電素子の機能が劣化しても、高精細な超音波画像を継続して得ることができる超音波診断装置、超音波診断システム及び超音波診断用プログラムを提供する。
【解決手段】有機圧電素子の稼動履歴と機能の劣化の対応関係を利用し、有機圧電素子が変換した受信電気信号を、アンプで増幅する際の増幅率を稼動履歴に応じて変更する。
【解決手段】有機圧電素子の稼動履歴と機能の劣化の対応関係を利用し、有機圧電素子が変換した受信電気信号を、アンプで増幅する際の増幅率を稼動履歴に応じて変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子から被検体へ超音波信号を送信し、受信した反射超音波信号を基に、被検体内部の超音波画像を生成する超音波診断装置、該超音波診断装置をリモート制御する超音波診断システム及び超音波診断用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有し、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿器科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
このような医療用超音波診断装置においては、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電素子の圧電効果が一般的に利用される。さらに、画像の分解能や高精細さ、或いは、スペックルノイズの低減、アーチファクトの低減等には、圧電素子の広帯域化が有用であり、そのような特性をもつ圧電素子が望まれていた。
【０００４】
高調波信号を用いた組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ）診断は、従来のＢモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから、標準的な診断モダリティとなりつつある。ハーモニックイメージングは、基本波に比較して、サイドローブレベルが小さいことで、Ｓ／Ｎが良く、コントラスト分解能が良くなること、周波数が高くなることでビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること、近距離では音圧が小さく、さらに音圧の変動が少ないので多重反射が起こらないこと、焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の超音波は基本波の超音波に比べ深速度を大きく取れること、という多くの利点を有している。
【０００５】
しかし、前記のような従来の超音波診断装置における超音波探触子は、使用中心周波数ｆｏが予め設定されてしまうので、その周波数によって生体の診断深さが決まってしまい、診断深さに自由度がなく、制限を受けるという問題がある。このため、１〜５ＭＨｚの低周波の超音波探触子は深部を、６〜１０ＭＨｚの周波数の超音波探触子は中程度の深さを、１１〜２５ＭＨｚの高周波の超音波探触子は生体の表面に近い部位を診断するという具合に、超音波探触子を使い分けるのが定法となっていた。このような超音波探触子の使い分けは、超音波診断の現場において、使用者の診断速度向上を妨げるものであり、改善が望まれていた。
【０００６】
そこで、新規な取り組みとして、送信用にはＰＺＴのようなセラミック圧電素子を低周波に使用し、受信用にＰＶＤＦのような広帯域の有機圧電素子を高周波に利用する方法が提案された（非特許文献１，２）。有機圧電素子の広帯域性により、超音波探触子を使い分ける必要がなくなった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ −Ｍａｙ １９９８ Ｖｏｌｕｍｅ１０３、Ｉｓｓｕｅ ５， ｐ．３０４１ 「Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃｏｍｐｕｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｄｕｃｅｒ ｍａｄｅ ｏｆ ＰＺＴ／ＰＶＤＦ」 Ｍｏｏｒ Ｊｏｏｎ Ｋｉｍ ｅｔ． ａｌ．
【非特許文献２】「ＰＺＴ／ＰＶＤＦ多層構造の超音波複合圧電素子の研究」（中国南京大学音響学研究所の南京大学報：数学半年刊１９９９年５期頁６３６−６３８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機圧電素子は、長期の稼動によって機能が劣化し、超音波画像の画質が悪化するという不具合が生じる。
【０００９】
本発明は、有機圧電素子の稼動履歴と機能の劣化の対応関係を利用し、有機圧電素子が変換した受信電気信号を、アンプで増幅する際の増幅率を稼動履歴情報に応じて変更し、高精細な超音波画像を継続して得ることができる超音波診断装置、および超音波診断システム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】
【００１０】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１１】
１．電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動する送信部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部と、
前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部と
少なくとも、前記受信部、前記保持部、及び前記記憶部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更することを特徴とする超音波診断装置。
【００１２】
２．前記稼動履歴情報は、少なくとも累積使用時間、累積使用回数の履歴を含むことを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１３】
３．前記超音波探触子は前記超音波探触子内部の温度を計測する温度計測手段を有し、
前記稼動履歴情報は前記温度計測手段が計測した前記超音波探触子内部の温度の情報を含むことを特徴とする前記２に記載の超音波診断装置。
【００１４】
４．前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第２圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第１圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数と、
に依存することを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１５】
５．前記第１変換係数と前記第２変換係数とは異なることを特徴とする前記４に記載の超音波診断装置。
【００１６】
６．前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に所定の超音波信号を送信させて、前記第２圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に所定の超音波信号を送信させて前記第１圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第２変換係数と、
に依存することを特徴とする前記４または５に記載の超音波診断装置。
【００１７】
７．前記制御部が前記第１変換係数と前記第２変換係数とを記憶させる外部記憶装置を有し、
前記対応関係は、前記外部記憶装置に過去に記憶させた前記第１変換係数と前記第２変換係数と、現在の前記第１変換係数と前記第２変換係数を基に算出された、前記第１変換係数と前記第２変換係数の各々の時間的変化に依存する
ことを特徴とする前記４に記載の超音波診断装置。
【００１８】
８．前記第２圧電素子は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする前記１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１９】
９．前記１から８のいずれか１項に記載の超音波診断装置と、
操作入力部と、該操作入力部の操作に応じて操作信号を発生して前記超音波診断装置を制御する制御部とを備え、通信回線を介して前記超音波診断装置に接続されたリモート装置と、
を有することを特徴とする超音波診断システム。
【００２０】
１０．コンピュータに、
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子からの前記受信電気信号を受信する処理と、
送信部に少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動させる処理と、
所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部に、少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を増幅させる処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部から前記稼動履歴を受信する処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部から、受信した前記稼動履歴に応じた前記増幅率を前記記憶部から取得する処理と、
前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更する処理と、
変更された増幅率で増幅された前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する処理と、
を実行させることを特徴とする超音波診断用プログラム。
【発明の効果】
【００２１】
有機圧電素子の長期の稼動によって機能が劣化しても、高精細な超音波画像を継続して得ることができる超音波診断装置、および超音波診断システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波診断装置Ｓの外観構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置Ｓの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】超音波診断装置Ｓにおける超音波探触子２の構成を示す図である。
【図４】増幅率補正処理の処理フローを表す図である。
【図５】稼動履歴情報のデータの例を示すテーブルである。
【図６】稼動履歴情報に対応する増幅率の例を示すテーブルである。
【図７】対応関係再定義処理の処理フローを表すフロー図である。
【図８】圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【図９】圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【図１０】交換時期判断処理の処理フローを説明するフロー図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成における各超音波信号の経路を示す図であり、図１１（ｂ）は超音波信号の時間波形の概要図である。
【図１２】増幅率補正処理２の処理フローを説明するフロー図である。
【図１３】超音波診断システムＳＹの電気的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、第１の実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、第１の実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【００２５】
超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体Ｈに対して超音波（以後、第１超音波信号とも称す）を送信すると共に、被検体Ｈで反射した超音波の反射超音波信号（以後、第２超音波信号とも称す）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体Ｈに対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体Ｈ内からの第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号（受信電気信号）に基づいて被検体Ｈ内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
【００２６】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、信号処理部１４と、画像処理部１５と、表示部１６と、制御部１７と、記憶部１８とを備えて構成されている。
【００２７】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Ｈの個人情報等のデータを入力するものであり、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。
【００２８】
送信部１２は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。超音波探触子２には、後述するように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３等とを有する圧電部２２が備えられている。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方に、第１超音波信号を発生させることができるように構成されている。
【００２９】
受信部１３は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して受信電気信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部１４へ出力する。
【００３０】
受信部１３は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方に、第２超音波信号を受信させることができるように構成されている。第１圧電部２２１が第１超音波信号を送信する際には、受信部１３は第２圧電部２２３に第２超音波信号を受信させる。第２圧電部２２３が第１超音波信号を送信する際には、受信部１３は第１圧電部２２１に第２超音波信号を受信させる。
【００３１】
受信部１３においては、第１圧電部２２１または第２圧電部２２３が第２超音波信号を受信して変換した受信電気信号を電気的に増幅する増幅手段である図示しないアンプを有している。アンプにおける増幅率は、変更可能なように構成されている。
【００３２】
受信部１３には、アンプで増幅された受信電気信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するアナログ−デジタル変換器等が備えられていてもよい。受信電気信号をアナログ信号のまま超音波画像を得る処理まで実施してもよいし、受信電気信号をデジタル信号に変換して、超音波画像を得る処理まで実施してもよい。
【００３３】
信号処理部１４は、制御部１７の制御に従って、所定の信号を処理する回路であり、受信電気信号に所定の処理を施して画像処理部１５へ出力する。
【００３４】
画像処理部１５は、制御部１７の制御に従って、信号処理部１４で信号処理された受信電気信号に基づいて例えばハーモニックイメージング技術等を用いて被検体Ｈ内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。
【００３５】
表示部１６は、制御部１７の制御に従って、画像処理部１５で生成された被検体Ｈ内の内部状態の画像を表示する装置である。表示部１６は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、またはプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００３６】
記憶部１８は、各種プログラム等を記憶している。
【００３７】
制御部１７は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５、表示部１６、および記憶部１８等を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。
【００３８】
超音波探触子２は、例えば、図３に示すように、音響制動部材２１と、圧電部２２と、音響整合層２３と、音響レンズ２４と、サーミスタ２５、２６とを備えて構成される。
【００３９】
音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料から構成された平板状の部材であり、圧電部２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。
【００４０】
圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。圧電部２２は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信の電気信号を第１超音波信号へ変換して送信すると共に、受信した第２超音波信号を受信電気信号へ変換して、ケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体Ｈに当接されることによって圧電部２２で生成された第１超音波信号が被検体Ｈ内へ送信され、被検体Ｈ内からの第２超音波信号が圧電部２２で受信される。
【００４１】
圧電部２２は、例えば、本実施形態では、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部２２１、２２３を備え、第１および第２圧電部２２１、２２３は、互いに積層されている。
【００４２】
本実施形態では、第１および第２圧電部２２１、２２３は、中間層２２２を介して互いに積層されている。この中間層２２２は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とを積層させ、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との音響インピーダンスを整合させるものである。
【００４３】
このように圧電部は、第１および第２圧電部２２１、２２３の２層を備える。
【００４４】
第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とは、供に第１超音波信号を送信可能であり、かつ供に第２超音波信号を受信可能である。第１圧電部２２１が第１超音波信号を送信する用途に用いられる場合には、第２圧電部２２３は第２超音波信号を受信する用途に用いられる。逆に、第２圧電部２２３が第１超音波信号を送信する用途に用いられる場合には、第１圧電部２２１は第２超音波信号を受信する用途に用いられる。
【００４５】
また、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第１圧電部２２１は、無機圧電材料を材料とする無機圧電素子から構成されており、無機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この無機圧電素子の厚さは、例えば、送信すべき超音波の周波数や無機圧電材料の種類等によって適宜に設定される。無機圧電材料は、例えば、ＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。本実施形態では、このように送信パワーを大きくすることが可能な無機圧電素子が第１圧電部２２１に用いられている。
【００４６】
そして、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第２圧電部２２３は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、有機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この有機圧電素子の厚さは、例えば、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数８ＭＨｚの超音波を受信する場合では、この有機圧電素子の厚さは、約５０μｍである。
【００４７】
有機圧電材料には、例えば、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることができる。フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体の場合、共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、前者の共重合比が６０〜９９モル％が好ましいが、無機圧電素子と有機圧電素子を重ねる時に使用する有機結合剤の使用方法にもよるので、その最適値は変化する。最も好ましい前者の共重合比の範囲は８５〜９９モル％である。フッ化ビニリデンを８５〜９９モル％にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を１〜１５モル％にしたポリマーは、送信用の無機圧電素子と受信用の有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信における基本周波波を抑制して、高調波受信の感度を高めることができる。
【００４８】
フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体は、薄膜化、大面積化等の加工性に比較的優れ、任意の形状、形態に作製することができ、弾性率が低い、誘電率が低い等の特徴を持つため、超音波信号を受信する圧電素子としての使用に際しては、高感度な検出を可能とする特徴を持っている。また、これらの有機圧電材料は、高周波特性、広帯域特性を必要とするハーモニックイメージング技術における圧電材料として適している。
【００４９】
サーミスタ２５、２６は、各々第１圧電部２２１、第２圧電部２２３の温度を計測する温度計測手段である。
【００５０】
また、本実施形態では、圧電部２２の第１圧電部２２１は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して電気信号が入力され、この電気信号を第１超音波信号へ変換し、この変換した第１超音波信号を中間層２２２、第２圧電部２２３、音響整合層２３および音響レンズを介して被検体Ｈへ送信する。そして、圧電部２２の第２圧電部２２３は、音響レンズ２４および音響整合層２３を介して被検体Ｈから第２超音波信号を受信し、第２超音波信号を受信電気信号へ変換する。受信電気信号はケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力される。
【００５１】
第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍などの第２高調波成分、第３高調波成分および第４高調波成分なども含まれる。
【００５２】
本実施形態では、上述したように第１圧電部２２１が無機圧電素子であり、送信パワーを比較的簡単な構造で大きくすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の反射波を得るために比較的大きなパワーで基本波の第１超音波信号を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精細な超音波画像の提供が可能となる。
【００５３】
そして、本実施形態では、上述したように第２圧電部２２３が有機圧電素子であり、周波数帯域を比較的簡単な構造で広帯域にすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の第２超音波信号を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精細な超音波画像の提供が可能となる。
【００５４】
本実施形態では、圧電部２２における第１および第２圧電部２２１、２２３は、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層され、第２圧電部２２３における第１圧電部２２１と反対側の面が超音波信号の送受信面である。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との間には中間層２２２が積層されている。このように、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層されて一体化することで、小型の超音波探触子２を構成することができる。
【００５５】
このような、超音波診断装置Ｓにおいては、使用者は操作入力部１１を用いて操作する。例えば使用者は操作入力部１１から超音波探触子２に第１超音波信号を送信するように操作する。送信された第１超音波信号は、被検体に送信され、測定箇所や、測定箇所に到る部分で反射され第２超音波信号を形成し、超音波探触子２に戻る。第２超音波信号は圧電部２２にて受信され、受信電気信号に変換され、画像処理部１５で超音波画像が生成され、表示部１６で表示される。このような超音波画像生成過程において、制御部１７は、稼動履歴情報をデータとして記憶部１８に備えられた不揮発性ＲＡＭに記憶させる。記憶部１８は稼動履歴情報を保持する保持部として機能する。稼動履歴情報とは、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度等の情報である。
【００５６】
このような超音波画像を生成する超音波診断装置Ｓにおいて、圧電部２２における第１圧電部２２１は無機圧電材料を材料とする無機圧電素子とから構成されており、第２圧電部２２３は有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されている。無機圧電素子と有機圧電素子は、累積使用時間、累積使用回数等が増加するに従って性能劣化を起こすので、第１超音波信号が被検体において反射して戻ってきた第２超音波信号を、受信電気信号に変換する変換係数の大きさも減少することとなる。このように受信電気信号が減少すると、画像処理部１５において高精細な超音波画像を得ることは難しくなってしまう。そこで、本実施形態では、累積使用時間、累積使用回数等の稼動履歴情報に応じて、受信部１３における受信電気信号を増幅する際の増幅率を補正する処理を実施し、稼動によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を生成する。このような処理を増幅率補正処理と称す。以下、増幅率補正処理について図４から図６を用いて詳細に説明する。
【００５７】
図４は増幅率補正処理の処理フローを表す図である。図５は稼動履歴情報のデータの例を示すテーブルである。図６は、稼動履歴情報に対応する増幅率の例を示すテーブルである。
【００５８】
図４を用いて増幅率補正処理の処理フローを説明する。第１超音波信号を送信する送信用の圧電部には、無機圧電素子で構成された第１圧電部２２１を用い、第２超音波信号を受信する受信用の圧電部には有機圧電素子で構成された第２圧電部２２３を用いる。
【００５９】
増幅率補正処理の処理フローは主に制御部１７に備えられたＣＰＵ１７１が、記憶部１８に記憶されている増幅率補正処理用のプログラムを読み出して図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開し、該プログラムに従った処理を実行することにより各部の動作を集中制御する。すなわち、ＣＰＵ１７１を備えた制御部１７、記憶部１８、図示しないＲＡＭは、コンピュータとして機能する。
【００６０】
増幅率補正処理は、例えば使用者が超音波診断装置Ｓを立ち上げた際に自動で実施されるようプログラムが設定されている。
【００６１】
最初にステップ１にて、使用者は超音波診断装置Ｓを立ち上げる。すると、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８から増幅率補正処理用プログラムを呼び出し、図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開する。
【００６２】
次にステップＳ２にて、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８に保持されている稼動履歴情報を取得する。稼動履歴情報は、前述のように、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度等の情報である。図５に示されているように、稼動履歴情報のデータは、累積使用時間がＫ時間、累積使用回数Ｌ回、使用温度Ｍ度などと保持されている。累積使用時間と累積使用回数は、各々超音波診断装置Ｓが初めて使用されてからの累積時間、累積使用回数、または、増幅率補正処理が前回実施されてから経過した累積時間、累積使用回数を言う。使用温度とは、例として、超音波診断装置Ｓが初めて使用されてからの平均温度、または、増幅率補正処理が前回実施されてから平均温度を言うがこれに限られるものではない。例えば、使用温度が高くなるに従って温度が無機圧電素子や有機圧電素子に与える影響が大きいので、使用温度が高い場合には重み付けを行った指数を用いても良い。
【００６３】
次にステップＳ３にて、稼動履歴情報のデータから増幅率のデータを取得する。増幅率は前述のように、図６に示すように、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度毎に、対応関係を有する形で増幅率のデータが格納されている。
【００６４】
例えば、使用時間の稼動履歴情報を受信部１３の増幅率に反映させる上で、累積使用時間、累積使用回数、稼動時の温度の中の一つの項目を選んで対応する増幅率を取得する場合、図６（ａ）に示すように、使用時間が例えば１００時間経過する度に、増幅率をＡ１、Ａ２〜Ａｎ（ｎは整数）と変更していく。
【００６５】
また、使用回数の稼動履歴情報を受信部１３の増幅率に反映させる場合、図６（ｂ）に示すように、使用回数が例えば１００回経過する度に、増幅率をＢ１、Ｂ２〜Ｂｎと変更していく。
【００６６】
また、温度は無機圧電素子や有機圧電素子の材料特性に影響を与えることから、累積使用時間や累積使用回数に対応する受信部１３の増幅率を、温度をパラメータとして変更してやることが望ましい。図６（ｃ）は、使用平均温度をパラメータとした時の累積使用時間に対応する受信部１３の増幅率を示す。
【００６７】
変更後の増幅率については、受信用の圧電部である第２圧電部２２３が第２超音波信号を受信電気信号に変換する変換係数の大きさを初期値に回復させる程には、増幅率を大きくしないことが重要である。画像処理部１５における超音波画像の画像品質は、画像処理部に入力される受信電気信号のＳＮに左右される。ＳＮは受信電気信号のシグナルとノイズの大きさの比で表される。受信電気信号自体のＳＮは、受信電気信号の振幅を増幅することで改善する。一方、ノイズは、受信電気信号以外に発生源があり、かかる発生源からのノイズは、アンプの増幅率を向上させると大きくなる可能性がある。従って、シグナルの大きさを初期値ほどに回復させない増幅率において、ＳＮ値を最も改善する増幅率が存在すると言える。
【００６８】
次にステップＳ４にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１に第１超音波信号を送信させる。送信された第１超音波信号は、被検体に送信され、測定箇所や、測定箇所に到る部分で反射され第２超音波信号を形成し、超音波探触子２に戻る。
【００６９】
次にステップＳ５にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に第２超音波信号を受信され、受信電気信号に変換させる。
【００７０】
次にステップＳ６にて、受信電気信号を受信部１３におけるアンプで増幅する。この時、アンプの増幅率に前述のように、ステップＳ３で取得した増幅率を採用し、アンプに増幅させる。アンプには、例えば、オペアンプを採用した公知の増幅率可変タイプを採用できる。また、公知のデジタルアンプを採用しても良い。
【００７１】
次にステップＳ７にて、画像処理部１５で超音波画像が生成され、ステップＳ８にて表示部１６で表示され、フローを終了する。
【００７２】
以上のように、増幅率補正処理を施すことにより、稼動履歴によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を継続して生成することができる。
【００７３】
なお、以上の説明では、第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に無機圧電素子を採用し、第２超音波信号を受信する第２圧電部２２３に有機圧電素子を採用することを前提としたが、第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に有機圧電素子を採用し、第２超音波信号を受信する第２圧電部２２３に無機圧電素子を採用してもよい。
【００７４】
第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に有機圧電素子を採用した場合、有機圧電素子を受信用の圧電部に採用した場合に比べて、劣化する時間が早くなる。従って、累積使用時間と受信部１３のアンプの増幅率との対応関係においては、増幅率を大きくする必要がある。
【００７５】
次に、超音波画像の画像品質を改善できるように、圧電部２２の増幅率を、より効果的に変更できる第２の実施形態について説明する。
【００７６】
第１の実施形態においては、受信部１３のアンプの増幅率は、稼動履歴情報のみに応じた対応関係で決定した。即ち、超音波画像の画像品質を改善できる受信部１３のアンプの増幅率は、稼動履歴情報で決まると前提した。さらにこの考えを進めると、現状の増幅率の減少レベルを正確に知ることができれば、受信電気信号自体のＳＮ値を向上させることができる。
【００７７】
そこで、第２の実施形態では、ＣＰＵ１７１が、送信用の圧電部を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を受信用の圧電部に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である変換係数（第１変換係数）を算出し、変換係数を把握して、増幅率を決定する。得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係のデータを書き換えて再定義する。このように稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理のことを対応関係再定義処理と称す。
【００７８】
また、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替えて用いる場合には、同様に送信用の圧電部を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を受信用の圧電部に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である変換係数（第２変換係数）を算出し、得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する。
【００７９】
以下、図７、図８を用いて説明する。図７は、対応関係再定義処理の処理フローを説明するフロー図である。
【００８０】
図８は、圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【００８１】
最初にステップ１１にて、使用者は超音波診断装置Ｓを立ち上げる。すると、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８から増幅率補正処理用プログラムを呼び出し、図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開する。
【００８２】
次にステップＳ１２にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１に超音波信号７１を送信させる。超音波信号７１は、超音波診断時に被検体から反射して戻ってくる第２超音波信号の信号の大きさと同レベルの信号であることが望ましい。
【００８３】
次に、ステップＳ１３にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に超音波信号７１を受信させ受信電気信号を得る。
【００８４】
なお、送信部１２は、図８に示すように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３に接続されるアンプ１２１、１２２のどちらか一方を選択できるように、ＣＰＵ１７１に制御されるスイッチＳ１を備えている。
【００８５】
また、受信部１３は、図８に示すように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３からの受信電気信号を、各々アンプ１３１、１３２に入力し、該アンプの出力のどちらか一方を選択できるように、ＣＰＵ１７１に制御されるスイッチＳ２を備えている。
【００８６】
図８に示すように、送信部１２に備えられたスイッチＳ１を第１圧電部２２１側に繋げ、受信部１３に備えられたスイッチＳ２を第２圧電部２２３側に繋げる。
【００８７】
次に、ステップＳ１４にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号７１を第２圧電部２２３に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数を求める。
【００８８】
ステップＳ１５にて、対応関係を変更する。対応関係は、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度毎に記憶部１８等に格納されている。対応関係の変更とは、このデータを変更することを意味する。例えば、対応関係再定義処理を実施した結果を累積使用時間の対応関係データである図６（ａ）に反映させる場合で説明する。対応関係再定義処理を実施した累積使用時間が３００時間の時には増幅率はＡ３に変更することとなっている。これに対し、対応関係再定義処理の結果、変更すべき増幅率がＡＡ３となっていたとする。
【００８９】
ＣＰＵ１７１はこのＡ３とＡＡ３を比較する。Ａ３とＡＡ３がほぼ同じ値であれば、対応関係再定義処理を実施した後に、増幅率をＡ３に変更し、その後の累積使用時間はリセットされ、再び累積使用時間の積算が始まり、かつ、対応関係を変更する必要はない。
【００９０】
しかし、Ａ３とＡＡ３が異なっておれば、対応関係再定義処理を実施した後に、増幅率をＡ３に変更し、その後の累積使用時間はリセットされ、再び累積使用時間の積算が始まり、かつ対応関係を変更する。
【００９１】
例えばＡ３が１．１倍であったが、ＡＡ３が１．２倍であれば、予想以上に増幅率を大きく変更する必要があることが判明したので、その後の時間経過に従って、より増幅率の変更も大きくする必要があると考えられるので、Ａ１からＡｎの値は、累積使用時間に従って当初の対応関係よりも大きく変化するように変更する。例えば、ＡＡ３／Ａ３の数値を各値に乗算した値に変更するなどの処理を実施する。
【００９２】
なお、対応関係再定義処理は第１変換係数を取得することで実施したが、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替える場合には、対応関係は第２変換係数を取得することで実施する。第１変換係数と第２変換係数とは、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替えて算出する値である。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の各々の送受信の機能は異なる。従って、第１圧電部２２１に超音波信号７１を送信させて第２圧電部２２３に受信させた場合の対応関係と、第２圧電部２２３に超音波信号７１を送信させて第１圧電部２２１に受信させた場合の対応関係とは異なる数値を設定することが望ましい。
【００９３】
また、対応関係再定義処理を実施するインターバルの情報を加味して対応関係における数値を変更してもよい。第１変換係数や第２変換係数は、圧電素子の機能の目安であり、機能は時間の経過にも依存する。従って、同じ値の第１変換係数や第２変換係数を取得した場合であっても、第１変換係数や第２変換係数の値自体の時間に対する変化の早さが相違する場合がある。
【００９４】
そこで、過去に記憶させた第１変換係数と第２変換係数と、現在の第１変換係数と第２変換係数を基に、第１変換係数と第２変換係数の各々の時間的変化に依存するように、対応関係における各数値を設定することが望ましい。
【００９５】
具体的には、第１変換係数と第２変換係数を算出する度に、例えば外部記憶装置に記憶させておく。そして、対応関係再定義処理を実施する際に、時間的に最も近くに、外部記憶装置に記憶させておいた第１変換係数と第２変換係数とを呼びし、第１変換係数と第２変換係数の時間的な変化が大きいほど、対応関係における各数値を大きくし、時間的な変化が小さいほど、対応関係における各数値を小さくするという処理を施すことが望ましい。
【００９６】
以上のように、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、対応関係再定義処理を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【００９７】
次に、圧電部２２の交換時期を適切に検知できる第３の実施形態について説明する。
【００９８】
第２の実施形態においては、第１変換係数を算出することで、対応関係を変更した。算出した第１変換係数が非常に劣化していた場合には、圧電部２２を交換する必要がある。
【００９９】
そこで、第１変換係数を算出する処理を、圧電部２２を交換すべきか否かの判断手段として採用する。ここで、注意すべきは、第１変換係数は、第１圧電部２２１を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を第２圧電部２２３に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比であるので、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の両方の機能の劣化具合を評価することとなる。従って、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の機能の切り分けが難しい。
【０１００】
例えば、第１変換係数は大きくダウンしている際には、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の両方が均等に機能劣化を起こしている場合もあれば、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方の機能劣化は小さいが他方は大きい、というような場合もある。
【０１０１】
前者は圧電部２２を交換するほどではないが、後者は圧電部２２を交換すべきと言える。しかし、この相違を判断するのは難しい。
【０１０２】
そこで、第３の実施形態においては、第１変換係数とともに、第２変換係数をも取得して、圧電部２２の交換時期を判断する。
【０１０３】
第１変換係数と第２変換係数の両方を取得することで、送信用の圧電部と受信用の圧電部とが入れ替わるので、両方の圧電素子に送受信を実施させ、両方の圧電素子の機能の劣化の具合を合わせた情報を得ることができる。従って、圧電部２２の交換時期の判断を、より正確に実施することができる。このような処理のことを交換時期判断処理と称す。
【０１０４】
以下、図９、図１０を用いて説明する。図９は、圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。図１０は、交換時期判断処理の処理フローを説明するフロー図である。
【０１０５】
超音波診断装置を立ち上げて、第１変換係数を求めるステップＳ１１からＳ１４までは同様である。
【０１０６】
次に、ステップＳ１５以降で第２変換係数を取得する。ステップＳ２１においては、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３にステップＳ１２と同様に、超音波信号を送信させる。超音波信号は、超音波診断時に被検体から反射して戻ってくる第２超音波信号の信号の大きさと同レベルの信号であることが望ましい。
【０１０７】
次に、ステップＳ２２にて、第１圧電部２２１に超音波信号を受信させる。
【０１０８】
なお、図９に示すように、送信部１２に備えられたスイッチＳ１を第２圧電部２２３側に繋げ、受信部１３に備えられたスイッチＳ２を第１圧電部２２１側に繋げる。
【０１０９】
次に、ステップＳ２３にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に送信させた超音波信号の大きさと、第１圧電部２２１に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数を求める。
【０１１０】
次に、ステップＳ２４にて圧電部２２を交換するか否かを判断する。交換の判断は次のように行う。例えば、第１変換係数や第２変換係数が非常に大きい場合には交換時期が到来したと判断する。例えば、第１変換係数と第２変換係数が閾値（例として１．５）を超えているような場合である。第１変換係数と第２変換係数の両方が閾値を下回っている場合には交換時期は到来していないと判断する。第１変換係数と第２変換係数の中の一方が閾値を上回り、他方が閾値を下回っている場合には、第１変換係数と第２変換係数の差が大きい場合に交換時期が到来したと判断する。例えば、第１変換係数と第２変換係数の差が０．４ある場合（例として第１変換係数が１．３であって、第２変換係数が１．７）には、交換時期が到来したと判断する。このように第１変換係数と第２変換係数の差が大きい場合には、送信用の圧電部と受信用の圧電部の機能のバランスが崩れているので、素子の劣化が進んでいると判断できるからである。
【０１１１】
以上のように、第１変換係数と第２変換係数を取得することで、圧電部２２の交換の判断を適確に実施することができる。
【０１１２】
次に、超音波画像の画像品質を改善できるように、圧電部２２の増幅率を、より効果的に変更できる第４の実施形態について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成における各超音波信号の経路を示す図であり、図１１（ｂ）は超音波信号の時間波形の概要図である。
【０１１３】
第１、第２の実施形態においては、増幅率を求める際に、送信用の圧電部へ入力する電気信号と、受信用の圧電部が出力する受信電気信号を基に第１変換係数を取得した。すなわち、送信用の圧電部へ入力する電気信号と、受信用の圧電部が出力する受信電気信号との間はブラックボックスとして扱い、送信用の圧電部と受信用の圧電部の機能の劣化を評価した。しかし、送信用の圧電部と受信用の圧電部以外にも、劣化する可能性のある部材には、中間層２２２、音響整合層２３、音響レンズ２４などが存在する。特に、音響レンズ２４、音響整合層２３は、被検体から反射してくる第２超音波信号が通過するので、その劣化を評価し、受信部１３のアンプの増幅率に反映したい。
【０１１４】
そこで、第４の実施形態においては、中間層２２２、音響整合層２３、音響レンズ２４などの劣化の度合いを評価しつつ、対応関係に反映する。
【０１１５】
例えば、第１圧電部２２１に超音波信号を送信させ、第２圧電部２２３に超音波信号を受信させた稼動履歴情報と、受信部１３のアンプの増幅率との対応関係においては、被検体からの第２超音波信号は、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過して第２圧電部２２３に受信される。そこで、音響整合層２３、音響レンズ２４の劣化具合を評価する。
【０１１６】
具体的には、図１１に示すように、第１圧電部２２１から送信された超音波信号は、中間層２２２を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３１と、中間層２２２、第２圧電部２２３、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過して音響レンズ２４の空気側界面で反射し、音響レンズ２４、音響整合層２３、を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３２の２つの経路が存在する。
【０１１７】
そして、超音波信号３１に対して超音波信号３２は、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過しているので、超音波信号３１と超音波信号３２の信号の振幅の情報から、音響整合層２３、音響レンズ２４の超音波信号３２が伝播する際の伝播効率を求めることができる。この伝播効率が時間的に変化している大きさを求めれば、より実際に即して稼動履歴情報と、受信部１３のアンプの増幅率との対応関係を得ることができる。
【０１１８】
以下に、このように、音響レンズ２４、音響整合層２３の劣化を評価し、受信部１３のアンプの増幅率に反映するフローについて説明する。このようなフローのことを増幅率補正処理２と称す。
【０１１９】
図１２を用いて増幅率補正処理２の処理フローを説明する。
【０１２０】
超音波診断装置を立ち上げて、第１圧電部２２１に所定の超音波信号を送信させるステップＳ１１からＳ１２までは同様である。
【０１２１】
次に、ステップＳ３１においては、第２圧電部２２３にタイミングを変えて超音波信号３１と超音波信号３２を受信させる。図９（ｂ）は横軸が時間、縦軸が超音波信号の振幅値（相対値）のグラフである。第１圧電部２２１が所定の波形を有する超音波信号が送信した時間を基点に、第２圧電部２２３に直接到達した超音波信号３１の波形９１と、音響レンズ２４の空気側界面で反射し、音響レンズ２４、音響整合層２３、を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３２の波形９２を示す。
【０１２２】
波形９２は波形９１より小さくなる。波形９２は波形９１に比べて、音響整合層２３、音響レンズ２４を往復し、音響レンズ２４の空気側界面の反射率を含んだ波形となっている。音響レンズ２４の空気側界面の反射率の予め分かっている値であるので、波形９２の振幅値と波形９２の振幅値の比が音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した分であると言え、容易に算出することができる。
【０１２３】
このようにタイミングの異なる波形９１と波形９２とを第２圧電部２２３に受信させる。
【０１２４】
次に、ステップＳ３２において、ＣＰＵ１７１は、第１変換係数を求め、記憶部１８に記憶させる。
【０１２５】
次にステップＳ３３において、ＣＰＵ１７１は、過去に求めて記憶部１８に記憶させておいた第１変換係数を取得し、比較する。すなわち、現在と過去の第１変換係数を比較することで、音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した値を算出することができる。
【０１２６】
次に、ステップＳ３４にて、得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する。例えば、音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した値の分を補償する。具体的には、１割減衰していた場合には、図６で示した対応関係データを１割増加させ、記憶させるなどする。
【０１２７】
以上のように、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、増幅率補正処理２を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１２８】
次いで、以上のような超音波診断装置Ｓを、外部のリモート装置からリモートで操作する超音波診断システムＳＹについて図１３を用いて説明する。図１３は、超音波診断システムＳＹの電気的な構成を示すブロック図である。
【０１２９】
超音波診断システムＳＹは、上記した超音波診断装置Ｓと、超音波診断装置Ｓをリモート操作するリモート装置Ｒと、を備える。リモート装置Ｒは、超音波診断装置Ｓへの指示等を入力する操作入力部４１、超音波画像等を表示する表示部４２、超音波診断装置本体１との通信機能を有する通信部４３、そしてこれら操作入力部４１と表示部４２と通信部４３とを制御するリモート制御部４４を備える。
【０１３０】
超音波診断装置本体１には、上記の機能のほか、リモート装置Ｒとの通信機能を有する通信部４６が備えられ、通信部４３と通信回線４５で通信可能に構成されている。
【０１３１】
このような超音波診断システムＳＹにおいては、リモート装置からの指示で上記した各種処理を実施することができる。
【０１３２】
例えば、超音波診断装置本体１の操作入力部１１と表示部１６の機能を、リモート装置Ｒにおける各々操作入力部４１と表示部４２に担わせる。そして、操作入力部４１への操作信号をリモート制御部４４の制御により通信部４３、４６を介して制御部１７へ送信する。そして制御部１７に、上記したような各種処理を実施させる。以上のような動作により超音波診断システムＳＹにおいても、各種処理を実施でき、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１３３】
以上のように、増幅率補正処理を施すことにより、稼動履歴によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を生成することができる。
【０１３４】
また、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、対応関係再定義処理を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１３５】
また、第１変換係数と第２変換係数を取得することで、圧電部２２の交換の判断を適確に実施することができる。
【０１３６】
また、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、増幅率補正処理２を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
３ ケーブル
１１、４１ 操作入力部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 信号処理部
１５ 画像処理部
１６、４２ 表示部
１７ 制御部
１８ 記憶部
２１ 音響制動部材
２２ 圧電部
２３ 音響整合層
２４ 音響レンズ
４３、４６ 通信部
４４ リモート制御部
２２１ 第１圧電部
２２２ 中間層
２２３ 第２圧電部
Ｒ リモート装置
Ｓ 超音波診断装置
ＳＹ 超音波診断システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子から被検体へ超音波信号を送信し、受信した反射超音波信号を基に、被検体内部の超音波画像を生成する超音波診断装置、該超音波診断装置をリモート制御する超音波診断システム及び超音波診断用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等、多くの特長を有し、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿器科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
このような医療用超音波診断装置においては、高感度、高解像度の超音波の送受信を行うために、圧電素子の圧電効果が一般的に利用される。さらに、画像の分解能や高精細さ、或いは、スペックルノイズの低減、アーチファクトの低減等には、圧電素子の広帯域化が有用であり、そのような特性をもつ圧電素子が望まれていた。
【０００４】
高調波信号を用いた組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ）診断は、従来のＢモード診断では得られない鮮明な診断像が得られることから、標準的な診断モダリティとなりつつある。ハーモニックイメージングは、基本波に比較して、サイドローブレベルが小さいことで、Ｓ／Ｎが良く、コントラスト分解能が良くなること、周波数が高くなることでビーム幅が細くなり横方向分解能が良くなること、近距離では音圧が小さく、さらに音圧の変動が少ないので多重反射が起こらないこと、焦点以遠の減衰は基本波並みであり、高調波の超音波は基本波の超音波に比べ深速度を大きく取れること、という多くの利点を有している。
【０００５】
しかし、前記のような従来の超音波診断装置における超音波探触子は、使用中心周波数ｆｏが予め設定されてしまうので、その周波数によって生体の診断深さが決まってしまい、診断深さに自由度がなく、制限を受けるという問題がある。このため、１〜５ＭＨｚの低周波の超音波探触子は深部を、６〜１０ＭＨｚの周波数の超音波探触子は中程度の深さを、１１〜２５ＭＨｚの高周波の超音波探触子は生体の表面に近い部位を診断するという具合に、超音波探触子を使い分けるのが定法となっていた。このような超音波探触子の使い分けは、超音波診断の現場において、使用者の診断速度向上を妨げるものであり、改善が望まれていた。
【０００６】
そこで、新規な取り組みとして、送信用にはＰＺＴのようなセラミック圧電素子を低周波に使用し、受信用にＰＶＤＦのような広帯域の有機圧電素子を高周波に利用する方法が提案された（非特許文献１，２）。有機圧電素子の広帯域性により、超音波探触子を使い分ける必要がなくなった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ −Ｍａｙ １９９８ Ｖｏｌｕｍｅ１０３、Ｉｓｓｕｅ ５， ｐ．３０４１ 「Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃｏｍｐｕｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｄｕｃｅｒ ｍａｄｅ ｏｆ ＰＺＴ／ＰＶＤＦ」 Ｍｏｏｒ Ｊｏｏｎ Ｋｉｍ ｅｔ． ａｌ．
【非特許文献２】「ＰＺＴ／ＰＶＤＦ多層構造の超音波複合圧電素子の研究」（中国南京大学音響学研究所の南京大学報：数学半年刊１９９９年５期頁６３６−６３８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機圧電素子は、長期の稼動によって機能が劣化し、超音波画像の画質が悪化するという不具合が生じる。
【０００９】
本発明は、有機圧電素子の稼動履歴と機能の劣化の対応関係を利用し、有機圧電素子が変換した受信電気信号を、アンプで増幅する際の増幅率を稼動履歴情報に応じて変更し、高精細な超音波画像を継続して得ることができる超音波診断装置、および超音波診断システム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】
【００１０】
前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１１】
１．電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動する送信部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部と、
前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部と
少なくとも、前記受信部、前記保持部、及び前記記憶部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更することを特徴とする超音波診断装置。
【００１２】
２．前記稼動履歴情報は、少なくとも累積使用時間、累積使用回数の履歴を含むことを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００１３】
３．前記超音波探触子は前記超音波探触子内部の温度を計測する温度計測手段を有し、
前記稼動履歴情報は前記温度計測手段が計測した前記超音波探触子内部の温度の情報を含むことを特徴とする前記２に記載の超音波診断装置。
【００１４】
４．前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第２圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第１圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数と、
に依存することを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１５】
５．前記第１変換係数と前記第２変換係数とは異なることを特徴とする前記４に記載の超音波診断装置。
【００１６】
６．前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に所定の超音波信号を送信させて、前記第２圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に所定の超音波信号を送信させて前記第１圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第２変換係数と、
に依存することを特徴とする前記４または５に記載の超音波診断装置。
【００１７】
７．前記制御部が前記第１変換係数と前記第２変換係数とを記憶させる外部記憶装置を有し、
前記対応関係は、前記外部記憶装置に過去に記憶させた前記第１変換係数と前記第２変換係数と、現在の前記第１変換係数と前記第２変換係数を基に算出された、前記第１変換係数と前記第２変換係数の各々の時間的変化に依存する
ことを特徴とする前記４に記載の超音波診断装置。
【００１８】
８．前記第２圧電素子は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする前記１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【００１９】
９．前記１から８のいずれか１項に記載の超音波診断装置と、
操作入力部と、該操作入力部の操作に応じて操作信号を発生して前記超音波診断装置を制御する制御部とを備え、通信回線を介して前記超音波診断装置に接続されたリモート装置と、
を有することを特徴とする超音波診断システム。
【００２０】
１０．コンピュータに、
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子からの前記受信電気信号を受信する処理と、
送信部に少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動させる処理と、
所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部に、少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を増幅させる処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部から前記稼動履歴を受信する処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部から、受信した前記稼動履歴に応じた前記増幅率を前記記憶部から取得する処理と、
前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更する処理と、
変更された増幅率で増幅された前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する処理と、
を実行させることを特徴とする超音波診断用プログラム。
【発明の効果】
【００２１】
有機圧電素子の長期の稼動によって機能が劣化しても、高精細な超音波画像を継続して得ることができる超音波診断装置、および超音波診断システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波診断装置Ｓの外観構成を示す図である。
【図２】超音波診断装置Ｓの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】超音波診断装置Ｓにおける超音波探触子２の構成を示す図である。
【図４】増幅率補正処理の処理フローを表す図である。
【図５】稼動履歴情報のデータの例を示すテーブルである。
【図６】稼動履歴情報に対応する増幅率の例を示すテーブルである。
【図７】対応関係再定義処理の処理フローを表すフロー図である。
【図８】圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【図９】圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【図１０】交換時期判断処理の処理フローを説明するフロー図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成における各超音波信号の経路を示す図であり、図１１（ｂ）は超音波信号の時間波形の概要図である。
【図１２】増幅率補正処理２の処理フローを説明するフロー図である。
【図１３】超音波診断システムＳＹの電気的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、第１の実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、第１の実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。
【００２５】
超音波診断装置Ｓは、図１および図２に示すように、図略の生体等の被検体Ｈに対して超音波（以後、第１超音波信号とも称す）を送信すると共に、被検体Ｈで反射した超音波の反射超音波信号（以後、第２超音波信号とも称す）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体Ｈに対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体Ｈ内からの第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号（受信電気信号）に基づいて被検体Ｈ内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。
【００２６】
超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、信号処理部１４と、画像処理部１５と、表示部１６と、制御部１７と、記憶部１８とを備えて構成されている。
【００２７】
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体Ｈの個人情報等のデータを入力するものであり、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。
【００２８】
送信部１２は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。超音波探触子２には、後述するように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３等とを有する圧電部２２が備えられている。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方に、第１超音波信号を発生させることができるように構成されている。
【００２９】
受信部１３は、制御部１７の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して受信電気信号を受信する回路であり、この受信信号を信号処理部１４へ出力する。
【００３０】
受信部１３は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方に、第２超音波信号を受信させることができるように構成されている。第１圧電部２２１が第１超音波信号を送信する際には、受信部１３は第２圧電部２２３に第２超音波信号を受信させる。第２圧電部２２３が第１超音波信号を送信する際には、受信部１３は第１圧電部２２１に第２超音波信号を受信させる。
【００３１】
受信部１３においては、第１圧電部２２１または第２圧電部２２３が第２超音波信号を受信して変換した受信電気信号を電気的に増幅する増幅手段である図示しないアンプを有している。アンプにおける増幅率は、変更可能なように構成されている。
【００３２】
受信部１３には、アンプで増幅された受信電気信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するアナログ−デジタル変換器等が備えられていてもよい。受信電気信号をアナログ信号のまま超音波画像を得る処理まで実施してもよいし、受信電気信号をデジタル信号に変換して、超音波画像を得る処理まで実施してもよい。
【００３３】
信号処理部１４は、制御部１７の制御に従って、所定の信号を処理する回路であり、受信電気信号に所定の処理を施して画像処理部１５へ出力する。
【００３４】
画像処理部１５は、制御部１７の制御に従って、信号処理部１４で信号処理された受信電気信号に基づいて例えばハーモニックイメージング技術等を用いて被検体Ｈ内の内部状態の超音波画像を生成する回路である。
【００３５】
表示部１６は、制御部１７の制御に従って、画像処理部１５で生成された被検体Ｈ内の内部状態の画像を表示する装置である。表示部１６は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、またはプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００３６】
記憶部１８は、各種プログラム等を記憶している。
【００３７】
制御部１７は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５、表示部１６、および記憶部１８等を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。
【００３８】
超音波探触子２は、例えば、図３に示すように、音響制動部材２１と、圧電部２２と、音響整合層２３と、音響レンズ２４と、サーミスタ２５、２６とを備えて構成される。
【００３９】
音響制動部材２１は、超音波を吸収する材料から構成された平板状の部材であり、圧電部２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。
【００４０】
圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換するものである。圧電部２２は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信の電気信号を第１超音波信号へ変換して送信すると共に、受信した第２超音波信号を受信電気信号へ変換して、ケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体Ｈに当接されることによって圧電部２２で生成された第１超音波信号が被検体Ｈ内へ送信され、被検体Ｈ内からの第２超音波信号が圧電部２２で受信される。
【００４１】
圧電部２２は、例えば、本実施形態では、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部２２１、２２３を備え、第１および第２圧電部２２１、２２３は、互いに積層されている。
【００４２】
本実施形態では、第１および第２圧電部２２１、２２３は、中間層２２２を介して互いに積層されている。この中間層２２２は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とを積層させ、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との音響インピーダンスを整合させるものである。
【００４３】
このように圧電部は、第１および第２圧電部２２１、２２３の２層を備える。
【００４４】
第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とは、供に第１超音波信号を送信可能であり、かつ供に第２超音波信号を受信可能である。第１圧電部２２１が第１超音波信号を送信する用途に用いられる場合には、第２圧電部２２３は第２超音波信号を受信する用途に用いられる。逆に、第２圧電部２２３が第１超音波信号を送信する用途に用いられる場合には、第１圧電部２２１は第２超音波信号を受信する用途に用いられる。
【００４５】
また、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第１圧電部２２１は、無機圧電材料を材料とする無機圧電素子から構成されており、無機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この無機圧電素子の厚さは、例えば、送信すべき超音波の周波数や無機圧電材料の種類等によって適宜に設定される。無機圧電材料は、例えば、ＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等である。本実施形態では、このように送信パワーを大きくすることが可能な無機圧電素子が第１圧電部２２１に用いられている。
【００４６】
そして、本実施形態では、例えば、圧電部２２における第２圧電部２２３は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、有機圧電素子は両面に一対の電極を備えて構成されている。この有機圧電素子の厚さは、例えば、受信すべき超音波の周波数や有機圧電材料の種類等によって適宜に設定されるが、例えば、中心周波数８ＭＨｚの超音波を受信する場合では、この有機圧電素子の厚さは、約５０μｍである。
【００４７】
有機圧電材料には、例えば、フッ化ビニリデンの重合体や、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体を用いることができる。フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体の場合、共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、前者の共重合比が６０〜９９モル％が好ましいが、無機圧電素子と有機圧電素子を重ねる時に使用する有機結合剤の使用方法にもよるので、その最適値は変化する。最も好ましい前者の共重合比の範囲は８５〜９９モル％である。フッ化ビニリデンを８５〜９９モル％にして、パーフルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロアルコキシエチレン、パーフルオロヘキサエチレン等を１〜１５モル％にしたポリマーは、送信用の無機圧電素子と受信用の有機圧電素子との組み合わせにおいて、送信における基本周波波を抑制して、高調波受信の感度を高めることができる。
【００４８】
フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体は、薄膜化、大面積化等の加工性に比較的優れ、任意の形状、形態に作製することができ、弾性率が低い、誘電率が低い等の特徴を持つため、超音波信号を受信する圧電素子としての使用に際しては、高感度な検出を可能とする特徴を持っている。また、これらの有機圧電材料は、高周波特性、広帯域特性を必要とするハーモニックイメージング技術における圧電材料として適している。
【００４９】
サーミスタ２５、２６は、各々第１圧電部２２１、第２圧電部２２３の温度を計測する温度計測手段である。
【００５０】
また、本実施形態では、圧電部２２の第１圧電部２２１は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して電気信号が入力され、この電気信号を第１超音波信号へ変換し、この変換した第１超音波信号を中間層２２２、第２圧電部２２３、音響整合層２３および音響レンズを介して被検体Ｈへ送信する。そして、圧電部２２の第２圧電部２２３は、音響レンズ２４および音響整合層２３を介して被検体Ｈから第２超音波信号を受信し、第２超音波信号を受信電気信号へ変換する。受信電気信号はケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力される。
【００５１】
第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍などの第２高調波成分、第３高調波成分および第４高調波成分なども含まれる。
【００５２】
本実施形態では、上述したように第１圧電部２２１が無機圧電素子であり、送信パワーを比較的簡単な構造で大きくすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の反射波を得るために比較的大きなパワーで基本波の第１超音波信号を送信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精細な超音波画像の提供が可能となる。
【００５３】
そして、本実施形態では、上述したように第２圧電部２２３が有機圧電素子であり、周波数帯域を比較的簡単な構造で広帯域にすることが可能となるため、このような圧電部２２を備えた超音波探触子２は、高調波の第２超音波信号を受信することが必要なハーモニックイメージング技術に好適であり、より高精細な超音波画像の提供が可能となる。
【００５４】
本実施形態では、圧電部２２における第１および第２圧電部２２１、２２３は、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層され、第２圧電部２２３における第１圧電部２２１と反対側の面が超音波信号の送受信面である。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との間には中間層２２２が積層されている。このように、第１圧電部２２１上に第２圧電部２２３が積層されて一体化することで、小型の超音波探触子２を構成することができる。
【００５５】
このような、超音波診断装置Ｓにおいては、使用者は操作入力部１１を用いて操作する。例えば使用者は操作入力部１１から超音波探触子２に第１超音波信号を送信するように操作する。送信された第１超音波信号は、被検体に送信され、測定箇所や、測定箇所に到る部分で反射され第２超音波信号を形成し、超音波探触子２に戻る。第２超音波信号は圧電部２２にて受信され、受信電気信号に変換され、画像処理部１５で超音波画像が生成され、表示部１６で表示される。このような超音波画像生成過程において、制御部１７は、稼動履歴情報をデータとして記憶部１８に備えられた不揮発性ＲＡＭに記憶させる。記憶部１８は稼動履歴情報を保持する保持部として機能する。稼動履歴情報とは、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度等の情報である。
【００５６】
このような超音波画像を生成する超音波診断装置Ｓにおいて、圧電部２２における第１圧電部２２１は無機圧電材料を材料とする無機圧電素子とから構成されており、第２圧電部２２３は有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されている。無機圧電素子と有機圧電素子は、累積使用時間、累積使用回数等が増加するに従って性能劣化を起こすので、第１超音波信号が被検体において反射して戻ってきた第２超音波信号を、受信電気信号に変換する変換係数の大きさも減少することとなる。このように受信電気信号が減少すると、画像処理部１５において高精細な超音波画像を得ることは難しくなってしまう。そこで、本実施形態では、累積使用時間、累積使用回数等の稼動履歴情報に応じて、受信部１３における受信電気信号を増幅する際の増幅率を補正する処理を実施し、稼動によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を生成する。このような処理を増幅率補正処理と称す。以下、増幅率補正処理について図４から図６を用いて詳細に説明する。
【００５７】
図４は増幅率補正処理の処理フローを表す図である。図５は稼動履歴情報のデータの例を示すテーブルである。図６は、稼動履歴情報に対応する増幅率の例を示すテーブルである。
【００５８】
図４を用いて増幅率補正処理の処理フローを説明する。第１超音波信号を送信する送信用の圧電部には、無機圧電素子で構成された第１圧電部２２１を用い、第２超音波信号を受信する受信用の圧電部には有機圧電素子で構成された第２圧電部２２３を用いる。
【００５９】
増幅率補正処理の処理フローは主に制御部１７に備えられたＣＰＵ１７１が、記憶部１８に記憶されている増幅率補正処理用のプログラムを読み出して図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開し、該プログラムに従った処理を実行することにより各部の動作を集中制御する。すなわち、ＣＰＵ１７１を備えた制御部１７、記憶部１８、図示しないＲＡＭは、コンピュータとして機能する。
【００６０】
増幅率補正処理は、例えば使用者が超音波診断装置Ｓを立ち上げた際に自動で実施されるようプログラムが設定されている。
【００６１】
最初にステップ１にて、使用者は超音波診断装置Ｓを立ち上げる。すると、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８から増幅率補正処理用プログラムを呼び出し、図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開する。
【００６２】
次にステップＳ２にて、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８に保持されている稼動履歴情報を取得する。稼動履歴情報は、前述のように、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度等の情報である。図５に示されているように、稼動履歴情報のデータは、累積使用時間がＫ時間、累積使用回数Ｌ回、使用温度Ｍ度などと保持されている。累積使用時間と累積使用回数は、各々超音波診断装置Ｓが初めて使用されてからの累積時間、累積使用回数、または、増幅率補正処理が前回実施されてから経過した累積時間、累積使用回数を言う。使用温度とは、例として、超音波診断装置Ｓが初めて使用されてからの平均温度、または、増幅率補正処理が前回実施されてから平均温度を言うがこれに限られるものではない。例えば、使用温度が高くなるに従って温度が無機圧電素子や有機圧電素子に与える影響が大きいので、使用温度が高い場合には重み付けを行った指数を用いても良い。
【００６３】
次にステップＳ３にて、稼動履歴情報のデータから増幅率のデータを取得する。増幅率は前述のように、図６に示すように、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度毎に、対応関係を有する形で増幅率のデータが格納されている。
【００６４】
例えば、使用時間の稼動履歴情報を受信部１３の増幅率に反映させる上で、累積使用時間、累積使用回数、稼動時の温度の中の一つの項目を選んで対応する増幅率を取得する場合、図６（ａ）に示すように、使用時間が例えば１００時間経過する度に、増幅率をＡ１、Ａ２〜Ａｎ（ｎは整数）と変更していく。
【００６５】
また、使用回数の稼動履歴情報を受信部１３の増幅率に反映させる場合、図６（ｂ）に示すように、使用回数が例えば１００回経過する度に、増幅率をＢ１、Ｂ２〜Ｂｎと変更していく。
【００６６】
また、温度は無機圧電素子や有機圧電素子の材料特性に影響を与えることから、累積使用時間や累積使用回数に対応する受信部１３の増幅率を、温度をパラメータとして変更してやることが望ましい。図６（ｃ）は、使用平均温度をパラメータとした時の累積使用時間に対応する受信部１３の増幅率を示す。
【００６７】
変更後の増幅率については、受信用の圧電部である第２圧電部２２３が第２超音波信号を受信電気信号に変換する変換係数の大きさを初期値に回復させる程には、増幅率を大きくしないことが重要である。画像処理部１５における超音波画像の画像品質は、画像処理部に入力される受信電気信号のＳＮに左右される。ＳＮは受信電気信号のシグナルとノイズの大きさの比で表される。受信電気信号自体のＳＮは、受信電気信号の振幅を増幅することで改善する。一方、ノイズは、受信電気信号以外に発生源があり、かかる発生源からのノイズは、アンプの増幅率を向上させると大きくなる可能性がある。従って、シグナルの大きさを初期値ほどに回復させない増幅率において、ＳＮ値を最も改善する増幅率が存在すると言える。
【００６８】
次にステップＳ４にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１に第１超音波信号を送信させる。送信された第１超音波信号は、被検体に送信され、測定箇所や、測定箇所に到る部分で反射され第２超音波信号を形成し、超音波探触子２に戻る。
【００６９】
次にステップＳ５にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に第２超音波信号を受信され、受信電気信号に変換させる。
【００７０】
次にステップＳ６にて、受信電気信号を受信部１３におけるアンプで増幅する。この時、アンプの増幅率に前述のように、ステップＳ３で取得した増幅率を採用し、アンプに増幅させる。アンプには、例えば、オペアンプを採用した公知の増幅率可変タイプを採用できる。また、公知のデジタルアンプを採用しても良い。
【００７１】
次にステップＳ７にて、画像処理部１５で超音波画像が生成され、ステップＳ８にて表示部１６で表示され、フローを終了する。
【００７２】
以上のように、増幅率補正処理を施すことにより、稼動履歴によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を継続して生成することができる。
【００７３】
なお、以上の説明では、第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に無機圧電素子を採用し、第２超音波信号を受信する第２圧電部２２３に有機圧電素子を採用することを前提としたが、第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に有機圧電素子を採用し、第２超音波信号を受信する第２圧電部２２３に無機圧電素子を採用してもよい。
【００７４】
第１超音波信号を送信する第１圧電部２２１に有機圧電素子を採用した場合、有機圧電素子を受信用の圧電部に採用した場合に比べて、劣化する時間が早くなる。従って、累積使用時間と受信部１３のアンプの増幅率との対応関係においては、増幅率を大きくする必要がある。
【００７５】
次に、超音波画像の画像品質を改善できるように、圧電部２２の増幅率を、より効果的に変更できる第２の実施形態について説明する。
【００７６】
第１の実施形態においては、受信部１３のアンプの増幅率は、稼動履歴情報のみに応じた対応関係で決定した。即ち、超音波画像の画像品質を改善できる受信部１３のアンプの増幅率は、稼動履歴情報で決まると前提した。さらにこの考えを進めると、現状の増幅率の減少レベルを正確に知ることができれば、受信電気信号自体のＳＮ値を向上させることができる。
【００７７】
そこで、第２の実施形態では、ＣＰＵ１７１が、送信用の圧電部を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を受信用の圧電部に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である変換係数（第１変換係数）を算出し、変換係数を把握して、増幅率を決定する。得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係のデータを書き換えて再定義する。このように稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理のことを対応関係再定義処理と称す。
【００７８】
また、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替えて用いる場合には、同様に送信用の圧電部を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を受信用の圧電部に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である変換係数（第２変換係数）を算出し、得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する。
【００７９】
以下、図７、図８を用いて説明する。図７は、対応関係再定義処理の処理フローを説明するフロー図である。
【００８０】
図８は、圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。
【００８１】
最初にステップ１１にて、使用者は超音波診断装置Ｓを立ち上げる。すると、ＣＰＵ１７１は、記憶部１８から増幅率補正処理用プログラムを呼び出し、図示しないＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開する。
【００８２】
次にステップＳ１２にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１に超音波信号７１を送信させる。超音波信号７１は、超音波診断時に被検体から反射して戻ってくる第２超音波信号の信号の大きさと同レベルの信号であることが望ましい。
【００８３】
次に、ステップＳ１３にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に超音波信号７１を受信させ受信電気信号を得る。
【００８４】
なお、送信部１２は、図８に示すように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３に接続されるアンプ１２１、１２２のどちらか一方を選択できるように、ＣＰＵ１７１に制御されるスイッチＳ１を備えている。
【００８５】
また、受信部１３は、図８に示すように、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３からの受信電気信号を、各々アンプ１３１、１３２に入力し、該アンプの出力のどちらか一方を選択できるように、ＣＰＵ１７１に制御されるスイッチＳ２を備えている。
【００８６】
図８に示すように、送信部１２に備えられたスイッチＳ１を第１圧電部２２１側に繋げ、受信部１３に備えられたスイッチＳ２を第２圧電部２２３側に繋げる。
【００８７】
次に、ステップＳ１４にて、ＣＰＵ１７１は、第１圧電部２２１を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号７１を第２圧電部２２３に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数を求める。
【００８８】
ステップＳ１５にて、対応関係を変更する。対応関係は、稼動時の累積使用時間、累積使用回数、稼動時の第１圧電部２２１と第２圧電部２２３圧電部２２の温度毎に記憶部１８等に格納されている。対応関係の変更とは、このデータを変更することを意味する。例えば、対応関係再定義処理を実施した結果を累積使用時間の対応関係データである図６（ａ）に反映させる場合で説明する。対応関係再定義処理を実施した累積使用時間が３００時間の時には増幅率はＡ３に変更することとなっている。これに対し、対応関係再定義処理の結果、変更すべき増幅率がＡＡ３となっていたとする。
【００８９】
ＣＰＵ１７１はこのＡ３とＡＡ３を比較する。Ａ３とＡＡ３がほぼ同じ値であれば、対応関係再定義処理を実施した後に、増幅率をＡ３に変更し、その後の累積使用時間はリセットされ、再び累積使用時間の積算が始まり、かつ、対応関係を変更する必要はない。
【００９０】
しかし、Ａ３とＡＡ３が異なっておれば、対応関係再定義処理を実施した後に、増幅率をＡ３に変更し、その後の累積使用時間はリセットされ、再び累積使用時間の積算が始まり、かつ対応関係を変更する。
【００９１】
例えばＡ３が１．１倍であったが、ＡＡ３が１．２倍であれば、予想以上に増幅率を大きく変更する必要があることが判明したので、その後の時間経過に従って、より増幅率の変更も大きくする必要があると考えられるので、Ａ１からＡｎの値は、累積使用時間に従って当初の対応関係よりも大きく変化するように変更する。例えば、ＡＡ３／Ａ３の数値を各値に乗算した値に変更するなどの処理を実施する。
【００９２】
なお、対応関係再定義処理は第１変換係数を取得することで実施したが、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替える場合には、対応関係は第２変換係数を取得することで実施する。第１変換係数と第２変換係数とは、送信用の圧電部と受信用の圧電部とを入れ替えて算出する値である。第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の各々の送受信の機能は異なる。従って、第１圧電部２２１に超音波信号７１を送信させて第２圧電部２２３に受信させた場合の対応関係と、第２圧電部２２３に超音波信号７１を送信させて第１圧電部２２１に受信させた場合の対応関係とは異なる数値を設定することが望ましい。
【００９３】
また、対応関係再定義処理を実施するインターバルの情報を加味して対応関係における数値を変更してもよい。第１変換係数や第２変換係数は、圧電素子の機能の目安であり、機能は時間の経過にも依存する。従って、同じ値の第１変換係数や第２変換係数を取得した場合であっても、第１変換係数や第２変換係数の値自体の時間に対する変化の早さが相違する場合がある。
【００９４】
そこで、過去に記憶させた第１変換係数と第２変換係数と、現在の第１変換係数と第２変換係数を基に、第１変換係数と第２変換係数の各々の時間的変化に依存するように、対応関係における各数値を設定することが望ましい。
【００９５】
具体的には、第１変換係数と第２変換係数を算出する度に、例えば外部記憶装置に記憶させておく。そして、対応関係再定義処理を実施する際に、時間的に最も近くに、外部記憶装置に記憶させておいた第１変換係数と第２変換係数とを呼びし、第１変換係数と第２変換係数の時間的な変化が大きいほど、対応関係における各数値を大きくし、時間的な変化が小さいほど、対応関係における各数値を小さくするという処理を施すことが望ましい。
【００９６】
以上のように、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、対応関係再定義処理を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【００９７】
次に、圧電部２２の交換時期を適切に検知できる第３の実施形態について説明する。
【００９８】
第２の実施形態においては、第１変換係数を算出することで、対応関係を変更した。算出した第１変換係数が非常に劣化していた場合には、圧電部２２を交換する必要がある。
【００９９】
そこで、第１変換係数を算出する処理を、圧電部２２を交換すべきか否かの判断手段として採用する。ここで、注意すべきは、第１変換係数は、第１圧電部２２１を駆動する所定の電気信号の大きさと、送信された超音波信号を第２圧電部２２３に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比であるので、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の両方の機能の劣化具合を評価することとなる。従って、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の機能の切り分けが難しい。
【０１００】
例えば、第１変換係数は大きくダウンしている際には、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の両方が均等に機能劣化を起こしている場合もあれば、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３の一方の機能劣化は小さいが他方は大きい、というような場合もある。
【０１０１】
前者は圧電部２２を交換するほどではないが、後者は圧電部２２を交換すべきと言える。しかし、この相違を判断するのは難しい。
【０１０２】
そこで、第３の実施形態においては、第１変換係数とともに、第２変換係数をも取得して、圧電部２２の交換時期を判断する。
【０１０３】
第１変換係数と第２変換係数の両方を取得することで、送信用の圧電部と受信用の圧電部とが入れ替わるので、両方の圧電素子に送受信を実施させ、両方の圧電素子の機能の劣化の具合を合わせた情報を得ることができる。従って、圧電部２２の交換時期の判断を、より正確に実施することができる。このような処理のことを交換時期判断処理と称す。
【０１０４】
以下、図９、図１０を用いて説明する。図９は、圧電部２２、送信部１２、受信部１３の概要図である。図１０は、交換時期判断処理の処理フローを説明するフロー図である。
【０１０５】
超音波診断装置を立ち上げて、第１変換係数を求めるステップＳ１１からＳ１４までは同様である。
【０１０６】
次に、ステップＳ１５以降で第２変換係数を取得する。ステップＳ２１においては、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３にステップＳ１２と同様に、超音波信号を送信させる。超音波信号は、超音波診断時に被検体から反射して戻ってくる第２超音波信号の信号の大きさと同レベルの信号であることが望ましい。
【０１０７】
次に、ステップＳ２２にて、第１圧電部２２１に超音波信号を受信させる。
【０１０８】
なお、図９に示すように、送信部１２に備えられたスイッチＳ１を第２圧電部２２３側に繋げ、受信部１３に備えられたスイッチＳ２を第１圧電部２２１側に繋げる。
【０１０９】
次に、ステップＳ２３にて、ＣＰＵ１７１は、第２圧電部２２３に送信させた超音波信号の大きさと、第１圧電部２２１に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数を求める。
【０１１０】
次に、ステップＳ２４にて圧電部２２を交換するか否かを判断する。交換の判断は次のように行う。例えば、第１変換係数や第２変換係数が非常に大きい場合には交換時期が到来したと判断する。例えば、第１変換係数と第２変換係数が閾値（例として１．５）を超えているような場合である。第１変換係数と第２変換係数の両方が閾値を下回っている場合には交換時期は到来していないと判断する。第１変換係数と第２変換係数の中の一方が閾値を上回り、他方が閾値を下回っている場合には、第１変換係数と第２変換係数の差が大きい場合に交換時期が到来したと判断する。例えば、第１変換係数と第２変換係数の差が０．４ある場合（例として第１変換係数が１．３であって、第２変換係数が１．７）には、交換時期が到来したと判断する。このように第１変換係数と第２変換係数の差が大きい場合には、送信用の圧電部と受信用の圧電部の機能のバランスが崩れているので、素子の劣化が進んでいると判断できるからである。
【０１１１】
以上のように、第１変換係数と第２変換係数を取得することで、圧電部２２の交換の判断を適確に実施することができる。
【０１１２】
次に、超音波画像の画像品質を改善できるように、圧電部２２の増幅率を、より効果的に変更できる第４の実施形態について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成における各超音波信号の経路を示す図であり、図１１（ｂ）は超音波信号の時間波形の概要図である。
【０１１３】
第１、第２の実施形態においては、増幅率を求める際に、送信用の圧電部へ入力する電気信号と、受信用の圧電部が出力する受信電気信号を基に第１変換係数を取得した。すなわち、送信用の圧電部へ入力する電気信号と、受信用の圧電部が出力する受信電気信号との間はブラックボックスとして扱い、送信用の圧電部と受信用の圧電部の機能の劣化を評価した。しかし、送信用の圧電部と受信用の圧電部以外にも、劣化する可能性のある部材には、中間層２２２、音響整合層２３、音響レンズ２４などが存在する。特に、音響レンズ２４、音響整合層２３は、被検体から反射してくる第２超音波信号が通過するので、その劣化を評価し、受信部１３のアンプの増幅率に反映したい。
【０１１４】
そこで、第４の実施形態においては、中間層２２２、音響整合層２３、音響レンズ２４などの劣化の度合いを評価しつつ、対応関係に反映する。
【０１１５】
例えば、第１圧電部２２１に超音波信号を送信させ、第２圧電部２２３に超音波信号を受信させた稼動履歴情報と、受信部１３のアンプの増幅率との対応関係においては、被検体からの第２超音波信号は、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過して第２圧電部２２３に受信される。そこで、音響整合層２３、音響レンズ２４の劣化具合を評価する。
【０１１６】
具体的には、図１１に示すように、第１圧電部２２１から送信された超音波信号は、中間層２２２を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３１と、中間層２２２、第２圧電部２２３、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過して音響レンズ２４の空気側界面で反射し、音響レンズ２４、音響整合層２３、を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３２の２つの経路が存在する。
【０１１７】
そして、超音波信号３１に対して超音波信号３２は、音響整合層２３、音響レンズ２４を通過しているので、超音波信号３１と超音波信号３２の信号の振幅の情報から、音響整合層２３、音響レンズ２４の超音波信号３２が伝播する際の伝播効率を求めることができる。この伝播効率が時間的に変化している大きさを求めれば、より実際に即して稼動履歴情報と、受信部１３のアンプの増幅率との対応関係を得ることができる。
【０１１８】
以下に、このように、音響レンズ２４、音響整合層２３の劣化を評価し、受信部１３のアンプの増幅率に反映するフローについて説明する。このようなフローのことを増幅率補正処理２と称す。
【０１１９】
図１２を用いて増幅率補正処理２の処理フローを説明する。
【０１２０】
超音波診断装置を立ち上げて、第１圧電部２２１に所定の超音波信号を送信させるステップＳ１１からＳ１２までは同様である。
【０１２１】
次に、ステップＳ３１においては、第２圧電部２２３にタイミングを変えて超音波信号３１と超音波信号３２を受信させる。図９（ｂ）は横軸が時間、縦軸が超音波信号の振幅値（相対値）のグラフである。第１圧電部２２１が所定の波形を有する超音波信号が送信した時間を基点に、第２圧電部２２３に直接到達した超音波信号３１の波形９１と、音響レンズ２４の空気側界面で反射し、音響レンズ２４、音響整合層２３、を通過して第２圧電部２２３に入射する超音波信号３２の波形９２を示す。
【０１２２】
波形９２は波形９１より小さくなる。波形９２は波形９１に比べて、音響整合層２３、音響レンズ２４を往復し、音響レンズ２４の空気側界面の反射率を含んだ波形となっている。音響レンズ２４の空気側界面の反射率の予め分かっている値であるので、波形９２の振幅値と波形９２の振幅値の比が音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した分であると言え、容易に算出することができる。
【０１２３】
このようにタイミングの異なる波形９１と波形９２とを第２圧電部２２３に受信させる。
【０１２４】
次に、ステップＳ３２において、ＣＰＵ１７１は、第１変換係数を求め、記憶部１８に記憶させる。
【０１２５】
次にステップＳ３３において、ＣＰＵ１７１は、過去に求めて記憶部１８に記憶させておいた第１変換係数を取得し、比較する。すなわち、現在と過去の第１変換係数を比較することで、音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した値を算出することができる。
【０１２６】
次に、ステップＳ３４にて、得られた増幅率を基に、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する。例えば、音響整合層２３、音響レンズ２４の影響により超音波信号３２が減衰した値の分を補償する。具体的には、１割減衰していた場合には、図６で示した対応関係データを１割増加させ、記憶させるなどする。
【０１２７】
以上のように、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、増幅率補正処理２を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１２８】
次いで、以上のような超音波診断装置Ｓを、外部のリモート装置からリモートで操作する超音波診断システムＳＹについて図１３を用いて説明する。図１３は、超音波診断システムＳＹの電気的な構成を示すブロック図である。
【０１２９】
超音波診断システムＳＹは、上記した超音波診断装置Ｓと、超音波診断装置Ｓをリモート操作するリモート装置Ｒと、を備える。リモート装置Ｒは、超音波診断装置Ｓへの指示等を入力する操作入力部４１、超音波画像等を表示する表示部４２、超音波診断装置本体１との通信機能を有する通信部４３、そしてこれら操作入力部４１と表示部４２と通信部４３とを制御するリモート制御部４４を備える。
【０１３０】
超音波診断装置本体１には、上記の機能のほか、リモート装置Ｒとの通信機能を有する通信部４６が備えられ、通信部４３と通信回線４５で通信可能に構成されている。
【０１３１】
このような超音波診断システムＳＹにおいては、リモート装置からの指示で上記した各種処理を実施することができる。
【０１３２】
例えば、超音波診断装置本体１の操作入力部１１と表示部１６の機能を、リモート装置Ｒにおける各々操作入力部４１と表示部４２に担わせる。そして、操作入力部４１への操作信号をリモート制御部４４の制御により通信部４３、４６を介して制御部１７へ送信する。そして制御部１７に、上記したような各種処理を実施させる。以上のような動作により超音波診断システムＳＹにおいても、各種処理を実施でき、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１３３】
以上のように、増幅率補正処理を施すことにより、稼動履歴によって生じる受信用の圧電部としての第１圧電部２２１や第２圧電部２２３の性能劣化を補うことで高精細な超音波画像を生成することができる。
【０１３４】
また、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、対応関係再定義処理を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【０１３５】
また、第１変換係数と第２変換係数を取得することで、圧電部２２の交換の判断を適確に実施することができる。
【０１３６】
また、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を再定義する処理において、増幅率補正処理２を実施することで、稼動履歴情報と増幅率の対応関係を、より実際に即したものとできるので、再定義後の対応関係に従って増幅率を変更していくことで、受信電気信号のＳＮ値を向上させることができ、高精細な超音波画像を継続して得ることができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
３ ケーブル
１１、４１ 操作入力部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 信号処理部
１５ 画像処理部
１６、４２ 表示部
１７ 制御部
１８ 記憶部
２１ 音響制動部材
２２ 圧電部
２３ 音響整合層
２４ 音響レンズ
４３、４６ 通信部
４４ リモート制御部
２２１ 第１圧電部
２２２ 中間層
２２３ 第２圧電部
Ｒ リモート装置
Ｓ 超音波診断装置
ＳＹ 超音波診断システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動する送信部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部と、
前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部と
少なくとも、前記受信部、前記保持部、及び前記記憶部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記稼動履歴情報は、少なくとも累積使用時間、累積使用回数の履歴を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波探触子は前記超音波探触子内部の温度を計測する温度計測手段を有し、
前記稼動履歴情報は前記温度計測手段が計測した前記超音波探触子内部の温度の情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第２圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第１圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数と、
に依存することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１変換係数と前記第２変換係数とは異なることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に所定の超音波信号を送信させて、前記第２圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に所定の超音波信号を送信させて前記第１圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第２変換係数と、
に依存することを特徴とする請求項４または５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御部が前記第１変換係数と前記第２変換係数とを記憶させる外部記憶装置を有し、
前記対応関係は、前記外部記憶装置に過去に記憶させた前記第１変換係数と前記第２変換係数と、現在の前記第１変換係数と前記第２変換係数を基に算出された、前記第１変換係数と前記第２変換係数の各々の時間的変化に依存する
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２圧電素子は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波診断装置と、
操作入力部と、該操作入力部の操作に応じて操作信号を発生して前記超音波診断装置を制御する制御部とを備え、通信回線を介して前記超音波診断装置に接続されたリモート装置と、
を有することを特徴とする超音波診断システム。
【請求項１０】
コンピュータに、
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子からの前記受信電気信号を受信する処理と、
送信部に少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動させる処理と、
所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部に、少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を増幅させる処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部から前記稼動履歴を受信する処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部から、受信した前記稼動履歴に応じた前記増幅率を前記記憶部から取得する処理と、
前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更する処理と、
変更された増幅率で増幅された前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する処理と、
を実行させることを特徴とする超音波診断用プログラム。
【請求項１】
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動する送信部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部と、
前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する画像処理部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部と
少なくとも、前記受信部、前記保持部、及び前記記憶部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記稼動履歴情報は、少なくとも累積使用時間、累積使用回数の履歴を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波探触子は前記超音波探触子内部の温度を計測する温度計測手段を有し、
前記稼動履歴情報は前記温度計測手段が計測した前記超音波探触子内部の温度の情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第２圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に送信させた所定の超音波信号の大きさと、前記第１圧電素子に受信させて変換させた受信電気信号の大きさとの比である第２変換係数と、
に依存することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１変換係数と前記第２変換係数とは異なることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記対応関係は、
前記制御部が、前記複数の第１圧電素子に所定の超音波信号を送信させて、前記第２圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第１変換係数と、
前記制御部が、前記複数の第２圧電素子に所定の超音波信号を送信させて前記第１圧電素子に受信させ、タイミングを異ならせて受信して算出した少なくとも一つの第２変換係数と、
に依存することを特徴とする請求項４または５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御部が前記第１変換係数と前記第２変換係数とを記憶させる外部記憶装置を有し、
前記対応関係は、前記外部記憶装置に過去に記憶させた前記第１変換係数と前記第２変換係数と、現在の前記第１変換係数と前記第２変換係数を基に算出された、前記第１変換係数と前記第２変換係数の各々の時間的変化に依存する
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２圧電素子は、有機圧電材料を材料とする有機圧電素子から構成されており、前記有機圧電材料は、フッ化ビニリデンの重合体、または、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波診断装置と、
操作入力部と、該操作入力部の操作に応じて操作信号を発生して前記超音波診断装置を制御する制御部とを備え、通信回線を介して前記超音波診断装置に接続されたリモート装置と、
を有することを特徴とする超音波診断システム。
【請求項１０】
コンピュータに、
電気信号を超音波信号に変換して被検体内に送信する機能と、前記被検体内において反射されて生成された反射超音波信号を受信して受信電気信号に変換する機能を併せ持つ複数の第１圧電素子と複数の第２圧電素子と、を備える超音波探触子からの前記受信電気信号を受信する処理と、
送信部に少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子を駆動させる処理と、
所定の増幅率で増幅する増幅手段を備える受信部に、少なくとも前記複数の第１圧電素子または第２の圧電素子が変換した受信電気信号を増幅させる処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子、または前記複数の第２圧電素子に関する稼動履歴情報を保持する保持部から前記稼動履歴を受信する処理と、
少なくとも前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の前記増幅率と、前記稼動履歴の対応関係を記憶した記憶部から、受信した前記稼動履歴に応じた前記増幅率を前記記憶部から取得する処理と、
前記保持部が保持する稼動履歴に応じ、前記複数の第１圧電素子または複数の第２圧電素子の少なくとも一方の前記増幅率を前記記憶部から取得し、取得した増幅率に前記受信部の増幅率を変更する処理と、
変更された増幅率で増幅された前記受信電気信号から前記被検体内の超音波画像を生成する処理と、
を実行させることを特徴とする超音波診断用プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−７２７０１（Ｐ２０１１−７２７０１Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２９３３０（Ｐ２００９−２２９３３０）
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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