超音波診断装置および方法
【課題】関心領域の大きさに制限を受けることなく関心領域の高画質化と省電力化を図ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】時刻ｔ１に振動子アレイを構成する各トランスデューサに駆動信号が供給されても、受信信号処理部はＯＦＦ状態のままＯＮ状態とならず、関心領域の測定深度に応じて、時刻ｔ４に関心領域からの超音波エコーの受信が開始された後、時刻ｔ５に関心領域からの超音波エコーの受信が終了するまでの間のみ受信信号処理部がＯＮ状態とされ、その後、受信信号処理部は再びＯＦＦ状態となる。
【解決手段】時刻ｔ１に振動子アレイを構成する各トランスデューサに駆動信号が供給されても、受信信号処理部はＯＦＦ状態のままＯＮ状態とならず、関心領域の測定深度に応じて、時刻ｔ４に関心領域からの超音波エコーの受信が開始された後、時刻ｔ５に関心領域からの超音波エコーの受信が終了するまでの間のみ受信信号処理部がＯＮ状態とされ、その後、受信信号処理部は再びＯＦＦ状態となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の省電力化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
近年、ベッドサイドや救急医療現場等に搬送して使用することができるポータブル型の超音波診断装置が開発されているが、このような超音波診断装置では、その電源にバッテリが用いられており、装置の消費電力が連続使用時間に大きな影響を及ぼすこととなる。また、消費電力が大きいと、装置内の発熱量も大きくなるので、放熱対策のために装置サイズの大型化を余儀なくされ、ポータブル型という利便性が損なわれてしまう。
【０００４】
特に、超音波プローブと装置本体とを無線接続するワイヤレスプローブ等では、振動子からの超音波の送信および超音波エコーの受信に関わる送受信回路を小さなプローブ内に配置する必要があるため、これらの回路の大幅な省電力化が要求される。
ところが、通常の超音波診断装置では、振動子の駆動電圧として５０〜１００Ｖが用いられるのに対して、上記のワイヤレスプローブ等では、実装空間制限から振動子の駆動電圧は低く抑えられているので、高画質を得るために受信回路のＳ／Ｎを上げる必要がある。一般に、受信回路のＳ／Ｎはその消費電力と関係があり、高Ｓ／Ｎを得るためには受信回路の消費電力を低減することは難しいのが現状である。
【０００５】
超音波診断装置における省電力化については、例えば特許文献１に、受信に関与しないチャンネルのバッファアンプのバイアスを停止するようにした装置が示されている。また、特許文献２には、測定ラインの本数を維持しつつ関心領域のみについて測定ラインの密度を上げ、それ以外の範囲については測定ラインの密度を低下させる超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９６６１０号公報
【特許文献２】特開平９−１９２１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置は、使用するチャンネルと使用しないチャンネルとを区別し、使用しないチャンネルのバッファアンプのバイアスを停止するので、省電力化を図ろうとすると、画質が低下するという問題がある。
また、特許文献２の装置では、１フレームの測定ライン数を維持しながらも、測定ラインの粗密を変化させて関心領域の空間分解能を維持しようとするため、測定ラインに直交する方向に関して画質が不均一となり、この方向における関心領域の長さが制限されてしまうという問題がある。
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、関心領域の大きさに制限を受けることなく関心領域の高画質化と省電力化を図ることができる超音波診断装置および方法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】
【０００９】
この発明に係る超音波診断装置は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する制御手段を備えたものである。
【００１０】
好ましくは、制御手段は、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する。
この場合、第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列することができる。あるいは、第１のライン群は、複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなるように構成してもよい。
【００１１】
また、制御手段は、省電力モードにおいて、関心領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止することもできる。
この場合、関心領域を手動により設定してもよく、また、画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域を自動選択する関心領域選択部をさらに備えてもよく、さらに、関心領域を予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域に設定することもできる。
制御手段は、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部を制御してもよい。
【００１２】
この発明に係る超音波診断方法は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する方法である。
【００１３】
好ましくは、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する。
この場合、第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列することができる。あるいは、第１のライン群は、複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなるように構成してもよい。
【００１４】
また、省電力モードにおいて、関心領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止することもできる。
この場合、関心領域を手動により設定してもよく、また、画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域を自動選択してもよく、さらに、関心領域を予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域に設定することもできる。
また、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御するので、関心領域の大きさに制限を受けることなく関心領域の高画質化と省電力化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高画質モードにおける駆動信号と受信信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】高画質モードにおける各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１における駆動信号と受信信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】実施の形態１における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態２における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態３における関心領域の設定方法を示す図である。
【図９】実施の形態３における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態４における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１１】実施の形態４の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１２】実施の形態４の他の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１３】実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態５における関心領域の判別方法を示す図である。
【図１５】実施の形態６における関心領域の設定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２とを備えている。
【００１８】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３を有し、これらトランスデューサ３にそれぞれ対応して受信信号処理部４が接続され、さらに受信信号処理部４にパラレル／シリアル変換部５を介して無線通信部６が接続されている。また、複数のトランスデューサ３に送信駆動部７を介して送信制御部８が接続され、複数の受信信号処理部４に受信制御部９が接続され、無線通信部６に通信制御部１０が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９および通信制御部１０にプローブ制御部１１が接続されている。
【００１９】
複数のトランスデューサ３は、それぞれ振動子を形成するもので、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２０】
送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３に供給する。
【００２１】
各チャンネルの受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応するトランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部５は、複数チャンネルの受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００２２】
無線通信部６は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部６は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。
【００２３】
プローブ制御部１１は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００２４】
一方、診断装置本体２は、無線通信部１３を有し、この無線通信部１３にシリアル／パラレル変換部１４を介してデータ格納部１５が接続され、データ格納部１５に画像生成部１６が接続されている。さらに、画像生成部１６に表示制御部１７を介して表示部１８が接続されている。また、無線通信部１３に通信制御部１９が接続され、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７および通信制御部１９に本体制御部２０が接続されている。さらに、本体制御部２０には、操作者が入力操作を行うための操作部２１と、動作プログラムを格納する格納部２２がそれぞれ接続されている。
【００２５】
無線通信部１３は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部１３は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部１９は、本体制御部２０によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部１３を制御する。
シリアル／パラレル変換部１４は、無線通信部１３から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部１５は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部１４によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００２６】
画像生成部１６は、データ格納部１５から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部１６は、整相加算部２３と画像処理部２４とを含んでいる。
整相加算部２３は、本体制御部２０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００２７】
画像処理部２４は、整相加算部２３によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部２４は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００２８】
表示制御部１７は、画像生成部１６によって生成される画像信号に基づいて、表示部１８に超音波診断画像を表示させる。表示部１８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部１７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２９】
本体制御部２０は、操作者により操作部２１から入力された関心領域の測定深度に基づき、超音波プローブ１の受信信号処理部４を測定深度に応じて選択的に停止する省電力モードで動作するように制御する。すなわち、本体制御部２０は、操作部２１から入力された関心領域の測定深度に対してはＯＮ状態となり、その他の測定深度に対してはＯＦＦ状態となるように、無線通信により超音波プローブ１の受信信号処理部４を制御する。
【００３０】
このような診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７、通信制御部１９および本体制御部２０は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部２２に格納される。格納部２２における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００３１】
ここで、省電力モードについて説明するが、その前に、省電力化を図らない高画質モードについて説明する。
高画質モードにおいては、図２に示されるように、振動子アレイを構成する各トランスデューサ３に送信駆動部７から周期ΔＴａで駆動信号が供給される場合に、被検体の検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂだけ受信信号処理部４がＯＮ状態とされる。例えば、時刻ｔ１にトランスデューサ３に駆動信号が供給されると、これと同時に対応する受信信号処理部４がＯＮ状態とされ、時間ΔＴｂにわたって受信信号処理部４のＯＮ状態が維持され、時刻ｔ１から時間ΔＴｂが経過した時刻ｔ２に検査に有効な超音波エコーの受信が完了したとして受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされる。その後、時刻ｔ１から周期ΔＴａが経過した時刻ｔ３に次の駆動信号がトランスデューサ３に供給されると共に再び受信信号処理部４がＯＮ状態とされる。以降、同様の動作が繰り返される。
【００３２】
これにより、図３に示されるように、全ての測定ラインに対して、検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂにわたって受信信号処理部４で受信信号の処理が行われ、高画質の画像を得ることができる。
【００３３】
これに対して、省電力モードにおいては、図４に示されるように、振動子アレイを構成する各トランスデューサ３に送信駆動部７から周期ΔＴａで駆動信号が供給される場合に、操作部２１から入力された関心領域の特定の測定深度に対応する時間のみ受信信号処理部４がＯＮ状態とされ、他の時間は受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされる。例えば、時刻ｔ１にトランスデューサ３に駆動信号が供給されても、受信信号処理部４はまだＯＮ状態とされず、時刻ｔ１から時間ΔＴｃが経過した時刻ｔ４にＯＮ状態とされる。この時間ΔＴｃは、超音波を送信してから関心領域からの超音波エコーの受信が開始されるまでに要する時間である。すなわち、受信信号処理部４は、関心領域からの超音波エコーの受信が開始される時刻ｔ４にＯＮ状態とされ、関心領域からの超音波エコーの受信が終了する時刻ｔ５までの時間ΔＴｄにわたって受信信号処理部４のＯＮ状態が維持される。そして、時刻ｔ５に関心領域の全域からの超音波エコーの受信が完了したとして受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされ、その後、時刻ｔ１から周期ΔＴａが経過した時刻ｔ３に次の駆動信号がトランスデューサ３に供給される。以降、同様の動作が繰り返される。
【００３４】
これにより、図５に示されるように、全ての測定ラインに対して、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号処理部４で受信信号の処理が行われ、他の時間は受信信号の処理が停止される。その結果、省電力化を図ることができる。
【００３５】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、操作者により操作部２１から被検体の関心領域の測定深度が入力される。例えば、検査部位等に応じて被検体の体表からの深さを概ね把握することができ、この深さに基づいて関心領域の測定深度を推定し、入力することができる。なお、操作部２１から入力された関心領域の測定深度は、無線通信により診断装置本体２の本体制御部２０から超音波プローブ１のプローブ制御部１１へ伝送される。
【００３６】
超音波診断が開始されると、プローブ制御部１１および送信制御部８の制御の下で送信駆動部７から供給される駆動信号に従って振動子アレイを構成する複数のトランスデューサ３から超音波が送信される。被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部４に供給されるが、このとき、プローブ制御部１１は、受信制御部９を介して、関心領域の測定深度に対してはＯＮ状態となり、その他の測定深度に対してはＯＦＦ状態となるように受信信号処理部４を制御する。
【００３７】
これにより、関心領域の測定深度に対してのみ受信信号処理部４でサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部１３で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部１４でパラレルのデータに変換され、データ格納部１５に格納される。さらに、データ格納部１５から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部１６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部１７により超音波診断画像が表示部１８に表示される。
【００３８】
このようにして、超音波プローブ１の受信信号処理部４が省電力モードで動作され、関心領域を高画質で画像表示しながらも省電力化を図ることが可能となる。
なお、測定ラインの本数は制限されず、関心領域に関わらない測定深度に対してのみ受信信号処理部４をＯＦＦ状態とするので、関心領域の大きさに制限を受けることなく、関心領域の高画質化と省電力化を両立させることができる。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態１では、全ての測定ラインに対して、関心領域の測定深度に対応する時間ΔＴｄのみ受信信号処理部４で受信信号の処理を行い、他の時間は受信信号の処理を停止したが、これに限るものではなく、測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに受信信号の処理を行う高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては関心領域の測定深度に対してのみ受信信号の処理を行う省電力モードで動作するように受信信号処理部４を制御することもできる。
【００４０】
例えば、図６に示されるように、複数の測定ラインのうち、奇数ラインを第１のライン群Ｌ１とし、偶数ラインを第２のライン群Ｌ２として、第１のライン群Ｌ１の測定ラインと第２のライン群Ｌ２の測定ラインが交互に配列されるように設定する。そして、第１のライン群Ｌ１の測定ラインに対しては高画質モードで、第２のライン群Ｌ２の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部４が制御される。すなわち、第１のライン群Ｌ１の測定ラインでは、被検体の検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂにわたって受信信号が処理され、第２のライン群Ｌ２の測定ラインでは、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号が処理される。
【００４１】
このようにすれば、画面の全領域にわたる超音波画像を得ることができると共に関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
なお、偶数ラインを第１のライン群Ｌ１として高画質モードで動作し、奇数ラインを第２のライン群Ｌ２として省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御してもよい。
また、測定ライン１本毎に第１のライン群Ｌ１と第２のライン群Ｌ２とに分けるのではなく、数本の測定ライン毎に第１のライン群Ｌ１と第２のライン群Ｌ２とに分割してもよい。
【００４２】
さらに、図７に示されるように、複数の測定ラインのうち中央部に配列された複数の測定ラインを第１のライン群Ｌ１として高画質モードで動作し、第１のライン群Ｌ１の両側部に配列された複数の測定ラインを第２のライン群Ｌ２として省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御することもできる。
これにより、省電力化を図りながらも、中央部と関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
【００４３】
実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、関心領域の測定深度について全ての測定ラインに対して受信信号の処理を行ったが、図８に示されるように、関心領域Ｒの測定深度だけでなく、関心領域Ｒの形状をも、操作者により表示部１８の表示パネルあるいは操作部２１等から手動で入力設定するようにすれば、図９に示されるように、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行うことができる。すなわち、関心領域Ｒが存在する測定ラインで且つ関心領域Ｒが存在する測定深度に対して受信信号の処理を行い、その他の領域に対しては受信信号の処理が停止される。
このようにすることにより、さらに効果的に省電力化を図ることができる。
【００４４】
実施の形態４
上記の実施の形態１〜３では、フレームによって変化することなく、受信信号処理部４の制御が行われたが、これに限るものではなく、フレームに応じて選択的に、高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部４を制御することもできる。
例えば、奇数フレームでは、図１０（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１０（Ｂ）に示されるように、全ての測定ラインに対して、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号の処理が行われ、他の時間は受信信号の処理が停止されるように、受信信号処理部４を制御する。
【００４５】
このようにすれば、１フレーム毎に画面の全領域にわたる超音波画像を得ることができると共に関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
なお、偶数フレームを高画質モードで動作させ、奇数フレームを省電力モードで動作させるように、受信信号処理部４を制御してもよい。
また、１フレーム毎に高画質モードと省電力モードを切り替えるのではなく、数フレーム毎に高画質モードと省電力モードを切り替えてもよい。
【００４６】
また、奇数フレームでは、図１１（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１１（Ｂ）に示されるように、複数の測定ラインのうち中央部に配列された複数の測定ラインを高画質モードで動作し、両側部に配列された複数の測定ラインを省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御することもできる。
【００４７】
さらに、実施の形態３と同様に、関心領域Ｒの測定深度だけでなく、関心領域Ｒの形状をも、操作者により表示部１８の表示パネルあるいは操作部２１等から手動で入力設定し、奇数フレームでは、図１２（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１２（Ｂ）に示されるように、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行うように、受信信号処理部４を制御してもよい。
【００４８】
実施の形態５
図１３に、実施の形態５に係る超音波診断装置に用いられた診断装置本体３１の構成を示す。この診断装置本体３１は、図１に示した実施の形態１における診断装置本体２において、画像生成部１６に関心領域選択部３２が接続され、この関心領域選択部３２に本体制御部２０を接続したものである。関心領域選択部３２は、図１４に示されるように、画像生成部１６で生成された超音波画像から輝度に基づいて被検体の関心領域Ｒを自動選択する。
【００４９】
このような関心領域選択部３２を備えることにより、画像生成部１６で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域Ｒが自動選択される。本体制御部２０は、関心領域選択部３２で自動選択された関心領域Ｒに基づき、上述した実施の形態３と同様に、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行い、その他の領域に対しては受信信号の処理が停止されるように、無線通信により超音波プローブ１の受信信号処理部４を制御する。
また、本体制御部２０は、図１２に示した実施の形態４のように、フレームに応じて、高画質モードでの動作と、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行う省電力モードでの動作を切り替えるように、受信信号処理部４を制御してもよい。
【００５０】
実施の形態６
図１に示した実施の形態１における診断装置本体２において、本体制御部２０が、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点Ｆの周辺領域を関心領域Ｒとして自動選択することもできる。このようにして自動選択された関心領域Ｒに基づき、本体制御部２０は、実施の形態１〜４に記載したように受信信号処理部４を制御する。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１〜６では、超音波プローブ１と診断装置本体２または３１とが互いに無線通信により接続されていたが、これに限るものではなく、接続ケーブルを介して超音波プローブ１が診断装置本体２または３１に接続されていてもよい。この場合には、超音波プローブ１の無線通信部６および通信制御部１０、診断装置本体２または３１の無線通信部１３および通信制御部１９等は不要となる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 超音波プローブ、２，３１ 診断装置本体、３ トランスデューサ、４ 受信信号処理部、５ パラレル／シリアル変換部、６ 無線通信部、７ 送信駆動部、８ 送信制御部、９ 受信制御部、１０ 通信制御部、１１ プローブ制御部、１３ 無線通信部、１４ シリアル／パラレル変換部、１５ データ格納部、１６ 画像生成部、１７ 表示制御部、１８ 表示部、１９ 通信制御部、２０ 本体制御部、２１ 操作部、２２ 格納部、２３ 整相加算部、２４ 画像処理部、３２ 関心領域選択部、Ｌ１ 第１のライン群、Ｌ２ 第２のライン群、Ｒ 関心領域、Ｆ フォーカス点。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の省電力化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
近年、ベッドサイドや救急医療現場等に搬送して使用することができるポータブル型の超音波診断装置が開発されているが、このような超音波診断装置では、その電源にバッテリが用いられており、装置の消費電力が連続使用時間に大きな影響を及ぼすこととなる。また、消費電力が大きいと、装置内の発熱量も大きくなるので、放熱対策のために装置サイズの大型化を余儀なくされ、ポータブル型という利便性が損なわれてしまう。
【０００４】
特に、超音波プローブと装置本体とを無線接続するワイヤレスプローブ等では、振動子からの超音波の送信および超音波エコーの受信に関わる送受信回路を小さなプローブ内に配置する必要があるため、これらの回路の大幅な省電力化が要求される。
ところが、通常の超音波診断装置では、振動子の駆動電圧として５０〜１００Ｖが用いられるのに対して、上記のワイヤレスプローブ等では、実装空間制限から振動子の駆動電圧は低く抑えられているので、高画質を得るために受信回路のＳ／Ｎを上げる必要がある。一般に、受信回路のＳ／Ｎはその消費電力と関係があり、高Ｓ／Ｎを得るためには受信回路の消費電力を低減することは難しいのが現状である。
【０００５】
超音波診断装置における省電力化については、例えば特許文献１に、受信に関与しないチャンネルのバッファアンプのバイアスを停止するようにした装置が示されている。また、特許文献２には、測定ラインの本数を維持しつつ関心領域のみについて測定ラインの密度を上げ、それ以外の範囲については測定ラインの密度を低下させる超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９６６１０号公報
【特許文献２】特開平９−１９２１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置は、使用するチャンネルと使用しないチャンネルとを区別し、使用しないチャンネルのバッファアンプのバイアスを停止するので、省電力化を図ろうとすると、画質が低下するという問題がある。
また、特許文献２の装置では、１フレームの測定ライン数を維持しながらも、測定ラインの粗密を変化させて関心領域の空間分解能を維持しようとするため、測定ラインに直交する方向に関して画質が不均一となり、この方向における関心領域の長さが制限されてしまうという問題がある。
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、関心領域の大きさに制限を受けることなく関心領域の高画質化と省電力化を図ることができる超音波診断装置および方法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】
【０００９】
この発明に係る超音波診断装置は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する制御手段を備えたものである。
【００１０】
好ましくは、制御手段は、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する。
この場合、第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列することができる。あるいは、第１のライン群は、複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなるように構成してもよい。
【００１１】
また、制御手段は、省電力モードにおいて、関心領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止することもできる。
この場合、関心領域を手動により設定してもよく、また、画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域を自動選択する関心領域選択部をさらに備えてもよく、さらに、関心領域を予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域に設定することもできる。
制御手段は、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部を制御してもよい。
【００１２】
この発明に係る超音波診断方法は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する方法である。
【００１３】
好ましくは、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御する。
この場合、第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列することができる。あるいは、第１のライン群は、複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなるように構成してもよい。
【００１４】
また、省電力モードにおいて、関心領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止することもできる。
この場合、関心領域を手動により設定してもよく、また、画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域を自動選択してもよく、さらに、関心領域を予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域に設定することもできる。
また、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部を制御してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように受信信号処理部を制御するので、関心領域の大きさに制限を受けることなく関心領域の高画質化と省電力化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高画質モードにおける駆動信号と受信信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】高画質モードにおける各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図４】実施の形態１における駆動信号と受信信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】実施の形態１における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態２における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態３における関心領域の設定方法を示す図である。
【図９】実施の形態３における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態４における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１１】実施の形態４の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１２】実施の形態４の他の変形例における各測定ライン上の受信信号処理の様子を模式的に示し、（Ａ）は奇数フレーム、（Ｂ）は偶数フレームを示す図である。
【図１３】実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態５における関心領域の判別方法を示す図である。
【図１５】実施の形態６における関心領域の設定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２とを備えている。
【００１８】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３を有し、これらトランスデューサ３にそれぞれ対応して受信信号処理部４が接続され、さらに受信信号処理部４にパラレル／シリアル変換部５を介して無線通信部６が接続されている。また、複数のトランスデューサ３に送信駆動部７を介して送信制御部８が接続され、複数の受信信号処理部４に受信制御部９が接続され、無線通信部６に通信制御部１０が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９および通信制御部１０にプローブ制御部１１が接続されている。
【００１９】
複数のトランスデューサ３は、それぞれ振動子を形成するもので、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２０】
送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３に供給する。
【００２１】
各チャンネルの受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応するトランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部５は、複数チャンネルの受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００２２】
無線通信部６は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部６は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。
【００２３】
プローブ制御部１１は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００２４】
一方、診断装置本体２は、無線通信部１３を有し、この無線通信部１３にシリアル／パラレル変換部１４を介してデータ格納部１５が接続され、データ格納部１５に画像生成部１６が接続されている。さらに、画像生成部１６に表示制御部１７を介して表示部１８が接続されている。また、無線通信部１３に通信制御部１９が接続され、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７および通信制御部１９に本体制御部２０が接続されている。さらに、本体制御部２０には、操作者が入力操作を行うための操作部２１と、動作プログラムを格納する格納部２２がそれぞれ接続されている。
【００２５】
無線通信部１３は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部１３は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部１９は、本体制御部２０によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部１３を制御する。
シリアル／パラレル変換部１４は、無線通信部１３から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部１５は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部１４によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００２６】
画像生成部１６は、データ格納部１５から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部１６は、整相加算部２３と画像処理部２４とを含んでいる。
整相加算部２３は、本体制御部２０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００２７】
画像処理部２４は、整相加算部２３によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部２４は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００２８】
表示制御部１７は、画像生成部１６によって生成される画像信号に基づいて、表示部１８に超音波診断画像を表示させる。表示部１８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部１７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２９】
本体制御部２０は、操作者により操作部２１から入力された関心領域の測定深度に基づき、超音波プローブ１の受信信号処理部４を測定深度に応じて選択的に停止する省電力モードで動作するように制御する。すなわち、本体制御部２０は、操作部２１から入力された関心領域の測定深度に対してはＯＮ状態となり、その他の測定深度に対してはＯＦＦ状態となるように、無線通信により超音波プローブ１の受信信号処理部４を制御する。
【００３０】
このような診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７、通信制御部１９および本体制御部２０は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部２２に格納される。格納部２２における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００３１】
ここで、省電力モードについて説明するが、その前に、省電力化を図らない高画質モードについて説明する。
高画質モードにおいては、図２に示されるように、振動子アレイを構成する各トランスデューサ３に送信駆動部７から周期ΔＴａで駆動信号が供給される場合に、被検体の検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂだけ受信信号処理部４がＯＮ状態とされる。例えば、時刻ｔ１にトランスデューサ３に駆動信号が供給されると、これと同時に対応する受信信号処理部４がＯＮ状態とされ、時間ΔＴｂにわたって受信信号処理部４のＯＮ状態が維持され、時刻ｔ１から時間ΔＴｂが経過した時刻ｔ２に検査に有効な超音波エコーの受信が完了したとして受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされる。その後、時刻ｔ１から周期ΔＴａが経過した時刻ｔ３に次の駆動信号がトランスデューサ３に供給されると共に再び受信信号処理部４がＯＮ状態とされる。以降、同様の動作が繰り返される。
【００３２】
これにより、図３に示されるように、全ての測定ラインに対して、検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂにわたって受信信号処理部４で受信信号の処理が行われ、高画質の画像を得ることができる。
【００３３】
これに対して、省電力モードにおいては、図４に示されるように、振動子アレイを構成する各トランスデューサ３に送信駆動部７から周期ΔＴａで駆動信号が供給される場合に、操作部２１から入力された関心領域の特定の測定深度に対応する時間のみ受信信号処理部４がＯＮ状態とされ、他の時間は受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされる。例えば、時刻ｔ１にトランスデューサ３に駆動信号が供給されても、受信信号処理部４はまだＯＮ状態とされず、時刻ｔ１から時間ΔＴｃが経過した時刻ｔ４にＯＮ状態とされる。この時間ΔＴｃは、超音波を送信してから関心領域からの超音波エコーの受信が開始されるまでに要する時間である。すなわち、受信信号処理部４は、関心領域からの超音波エコーの受信が開始される時刻ｔ４にＯＮ状態とされ、関心領域からの超音波エコーの受信が終了する時刻ｔ５までの時間ΔＴｄにわたって受信信号処理部４のＯＮ状態が維持される。そして、時刻ｔ５に関心領域の全域からの超音波エコーの受信が完了したとして受信信号処理部４がＯＦＦ状態にされ、その後、時刻ｔ１から周期ΔＴａが経過した時刻ｔ３に次の駆動信号がトランスデューサ３に供給される。以降、同様の動作が繰り返される。
【００３４】
これにより、図５に示されるように、全ての測定ラインに対して、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号処理部４で受信信号の処理が行われ、他の時間は受信信号の処理が停止される。その結果、省電力化を図ることができる。
【００３５】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、操作者により操作部２１から被検体の関心領域の測定深度が入力される。例えば、検査部位等に応じて被検体の体表からの深さを概ね把握することができ、この深さに基づいて関心領域の測定深度を推定し、入力することができる。なお、操作部２１から入力された関心領域の測定深度は、無線通信により診断装置本体２の本体制御部２０から超音波プローブ１のプローブ制御部１１へ伝送される。
【００３６】
超音波診断が開始されると、プローブ制御部１１および送信制御部８の制御の下で送信駆動部７から供給される駆動信号に従って振動子アレイを構成する複数のトランスデューサ３から超音波が送信される。被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部４に供給されるが、このとき、プローブ制御部１１は、受信制御部９を介して、関心領域の測定深度に対してはＯＮ状態となり、その他の測定深度に対してはＯＦＦ状態となるように受信信号処理部４を制御する。
【００３７】
これにより、関心領域の測定深度に対してのみ受信信号処理部４でサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部１３で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部１４でパラレルのデータに変換され、データ格納部１５に格納される。さらに、データ格納部１５から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部１６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部１７により超音波診断画像が表示部１８に表示される。
【００３８】
このようにして、超音波プローブ１の受信信号処理部４が省電力モードで動作され、関心領域を高画質で画像表示しながらも省電力化を図ることが可能となる。
なお、測定ラインの本数は制限されず、関心領域に関わらない測定深度に対してのみ受信信号処理部４をＯＦＦ状態とするので、関心領域の大きさに制限を受けることなく、関心領域の高画質化と省電力化を両立させることができる。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態１では、全ての測定ラインに対して、関心領域の測定深度に対応する時間ΔＴｄのみ受信信号処理部４で受信信号の処理を行い、他の時間は受信信号の処理を停止したが、これに限るものではなく、測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに受信信号の処理を行う高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては関心領域の測定深度に対してのみ受信信号の処理を行う省電力モードで動作するように受信信号処理部４を制御することもできる。
【００４０】
例えば、図６に示されるように、複数の測定ラインのうち、奇数ラインを第１のライン群Ｌ１とし、偶数ラインを第２のライン群Ｌ２として、第１のライン群Ｌ１の測定ラインと第２のライン群Ｌ２の測定ラインが交互に配列されるように設定する。そして、第１のライン群Ｌ１の測定ラインに対しては高画質モードで、第２のライン群Ｌ２の測定ラインに対しては省電力モードで動作するように受信信号処理部４が制御される。すなわち、第１のライン群Ｌ１の測定ラインでは、被検体の検査領域の最深部からの超音波エコーを受信するに十分な時間ΔＴｂにわたって受信信号が処理され、第２のライン群Ｌ２の測定ラインでは、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号が処理される。
【００４１】
このようにすれば、画面の全領域にわたる超音波画像を得ることができると共に関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
なお、偶数ラインを第１のライン群Ｌ１として高画質モードで動作し、奇数ラインを第２のライン群Ｌ２として省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御してもよい。
また、測定ライン１本毎に第１のライン群Ｌ１と第２のライン群Ｌ２とに分けるのではなく、数本の測定ライン毎に第１のライン群Ｌ１と第２のライン群Ｌ２とに分割してもよい。
【００４２】
さらに、図７に示されるように、複数の測定ラインのうち中央部に配列された複数の測定ラインを第１のライン群Ｌ１として高画質モードで動作し、第１のライン群Ｌ１の両側部に配列された複数の測定ラインを第２のライン群Ｌ２として省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御することもできる。
これにより、省電力化を図りながらも、中央部と関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
【００４３】
実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、関心領域の測定深度について全ての測定ラインに対して受信信号の処理を行ったが、図８に示されるように、関心領域Ｒの測定深度だけでなく、関心領域Ｒの形状をも、操作者により表示部１８の表示パネルあるいは操作部２１等から手動で入力設定するようにすれば、図９に示されるように、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行うことができる。すなわち、関心領域Ｒが存在する測定ラインで且つ関心領域Ｒが存在する測定深度に対して受信信号の処理を行い、その他の領域に対しては受信信号の処理が停止される。
このようにすることにより、さらに効果的に省電力化を図ることができる。
【００４４】
実施の形態４
上記の実施の形態１〜３では、フレームによって変化することなく、受信信号処理部４の制御が行われたが、これに限るものではなく、フレームに応じて選択的に、高画質モードと省電力モードを切り替えて動作するように受信信号処理部４を制御することもできる。
例えば、奇数フレームでは、図１０（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１０（Ｂ）に示されるように、全ての測定ラインに対して、関心領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間ΔＴｄのみ受信信号の処理が行われ、他の時間は受信信号の処理が停止されるように、受信信号処理部４を制御する。
【００４５】
このようにすれば、１フレーム毎に画面の全領域にわたる超音波画像を得ることができると共に関心領域の測定深度のみを高画質で画像表示することが可能となる。
なお、偶数フレームを高画質モードで動作させ、奇数フレームを省電力モードで動作させるように、受信信号処理部４を制御してもよい。
また、１フレーム毎に高画質モードと省電力モードを切り替えるのではなく、数フレーム毎に高画質モードと省電力モードを切り替えてもよい。
【００４６】
また、奇数フレームでは、図１１（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１１（Ｂ）に示されるように、複数の測定ラインのうち中央部に配列された複数の測定ラインを高画質モードで動作し、両側部に配列された複数の測定ラインを省電力モードで動作するように、受信信号処理部４を制御することもできる。
【００４７】
さらに、実施の形態３と同様に、関心領域Ｒの測定深度だけでなく、関心領域Ｒの形状をも、操作者により表示部１８の表示パネルあるいは操作部２１等から手動で入力設定し、奇数フレームでは、図１２（Ａ）に示されるように、全ての測定ラインに対して測定深度に関わらずに受信信号が処理される高画質モードで動作し、偶数フレームでは、図１２（Ｂ）に示されるように、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行うように、受信信号処理部４を制御してもよい。
【００４８】
実施の形態５
図１３に、実施の形態５に係る超音波診断装置に用いられた診断装置本体３１の構成を示す。この診断装置本体３１は、図１に示した実施の形態１における診断装置本体２において、画像生成部１６に関心領域選択部３２が接続され、この関心領域選択部３２に本体制御部２０を接続したものである。関心領域選択部３２は、図１４に示されるように、画像生成部１６で生成された超音波画像から輝度に基づいて被検体の関心領域Ｒを自動選択する。
【００４９】
このような関心領域選択部３２を備えることにより、画像生成部１６で生成された超音波画像から輝度に基づいて関心領域Ｒが自動選択される。本体制御部２０は、関心領域選択部３２で自動選択された関心領域Ｒに基づき、上述した実施の形態３と同様に、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行い、その他の領域に対しては受信信号の処理が停止されるように、無線通信により超音波プローブ１の受信信号処理部４を制御する。
また、本体制御部２０は、図１２に示した実施の形態４のように、フレームに応じて、高画質モードでの動作と、関心領域Ｒのみに対して受信信号の処理を行う省電力モードでの動作を切り替えるように、受信信号処理部４を制御してもよい。
【００５０】
実施の形態６
図１に示した実施の形態１における診断装置本体２において、本体制御部２０が、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点Ｆの周辺領域を関心領域Ｒとして自動選択することもできる。このようにして自動選択された関心領域Ｒに基づき、本体制御部２０は、実施の形態１〜４に記載したように受信信号処理部４を制御する。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１〜６では、超音波プローブ１と診断装置本体２または３１とが互いに無線通信により接続されていたが、これに限るものではなく、接続ケーブルを介して超音波プローブ１が診断装置本体２または３１に接続されていてもよい。この場合には、超音波プローブ１の無線通信部６および通信制御部１０、診断装置本体２または３１の無線通信部１３および通信制御部１９等は不要となる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 超音波プローブ、２，３１ 診断装置本体、３ トランスデューサ、４ 受信信号処理部、５ パラレル／シリアル変換部、６ 無線通信部、７ 送信駆動部、８ 送信制御部、９ 受信制御部、１０ 通信制御部、１１ プローブ制御部、１３ 無線通信部、１４ シリアル／パラレル変換部、１５ データ格納部、１６ 画像生成部、１７ 表示制御部、１８ 表示部、１９ 通信制御部、２０ 本体制御部、２１ 操作部、２２ 格納部、２３ 整相加算部、２４ 画像処理部、３２ 関心領域選択部、Ｌ１ 第１のライン群、Ｌ２ 第２のライン群、Ｒ 関心領域、Ｆ フォーカス点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する制御手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては前記省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列されている請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
第１のライン群は、前記複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなる請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記省電力モードにおいて、関心領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記関心領域は、手動により設定される請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて前記関心領域を自動選択する関心領域選択部をさらに備えた請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記関心領域は、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域である請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御手段は、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと前記省電力モードを切り替えて動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、
前記振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御することを特徴とする超音波診断方法。
【請求項１１】
複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては前記省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１０に記載の超音波診断方法。
【請求項１２】
第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列されている請求項１１に記載の超音波診断方法。
【請求項１３】
第１のライン群は、前記複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなる請求項１１に記載の超音波診断方法。
【請求項１４】
前記省電力モードにおいて、関心領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止する請求項１０に記載の超音波診断方法。
【請求項１５】
前記関心領域は、手動により設定される請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１６】
前記画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて前記関心領域が自動選択される請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１７】
前記関心領域は、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域である請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１８】
フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと前記省電力モードを切り替えて動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の超音波診断方法。
【請求項１】
送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する制御手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては前記省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列されている請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
第１のライン群は、前記複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなる請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記省電力モードにおいて、関心領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記関心領域は、手動により設定される請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて前記関心領域を自動選択する関心領域選択部をさらに備えた請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記関心領域は、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域である請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御手段は、フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと前記省電力モードを切り替えて動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、
前記振動子アレイから出力される受信信号の処理が測定深度に応じて選択的に停止される省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御することを特徴とする超音波診断方法。
【請求項１１】
複数の測定ラインを第１のライン群と第２のライン群とに分割し、第１のライン群の測定ラインに対しては測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードで動作し、第２のライン群の測定ラインに対しては前記省電力モードで動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１０に記載の超音波診断方法。
【請求項１２】
第１のライン群の測定ラインと第２のライン群の測定ラインは、交互に配列されている請求項１１に記載の超音波診断方法。
【請求項１３】
第１のライン群は、前記複数の測定ラインのうち中央部に配列された測定ラインからなり、第２のライン群は、第１のライン群の両側部に配列された測定ラインからなる請求項１１に記載の超音波診断方法。
【請求項１４】
前記省電力モードにおいて、関心領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を行い、他の領域に対しては前記振動子アレイから出力される受信信号の処理を停止する請求項１０に記載の超音波診断方法。
【請求項１５】
前記関心領域は、手動により設定される請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１６】
前記画像生成部で生成された超音波画像から輝度に基づいて前記関心領域が自動選択される請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１７】
前記関心領域は、予め設定された超音波の送受信のフォーカス点の周辺領域である請求項１４に記載の超音波診断方法。
【請求項１８】
フレームに応じて選択的に、測定深度に関わらずに前記振動子アレイから出力された受信信号の処理が行われる高画質モードと前記省電力モードを切り替えて動作するように前記受信信号処理部を制御する請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の超音波診断方法。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−５５５５９（Ｐ２０１２−５５５５９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３０７３（Ｐ２０１０−２０３０７３）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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