超音波診断装置および超音波画像生成方法
【課題】超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】領域検出部が超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、検出された第１の測定領域に対して高速変化部分を含まない第２の測定領域では第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために、制御手段が振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
【解決手段】領域検出部が超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、検出された第１の測定領域に対して高速変化部分を含まない第２の測定領域では第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために、制御手段が振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
【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超音波画像生成方法に係り、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超音波プローブ内における発熱量の抑制に関する。
【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】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
【０００５】
超音波プローブの温度上昇対策については、例えば特許文献１に、超音波プローブの表面温度に応じて振動子アレイを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。表面温度が高くなるほど、超音波の送信時における振動子アレイの各トランスデューサの駆動電圧、送信開口数、送信パルスの繰り返し周波数、フレームレート等を低減することにより、超音波プローブの表面温度が適切な温度に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３７７６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、送信時の振動子アレイの駆動条件を変化させる特許文献１の装置では、上述したようなデジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱に対処することができない。
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、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置および超音波画像生成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】
【０００８】
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前記超音波プローブの振動子アレイから出力された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超音波画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出する領域検出部と、前記領域検出部により検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００９】
ここで、前記領域検出部は、前記超音波画像において変形速度または移動速度のうち少なくとも一方が所定値以上の前記高速変化部分を含む領域を前記第１の測定領域として検出することが好ましい。
また、前記領域検出部は、前記高速変化部分を通る走査線群により覆われる範囲を前記第１の測定領域として検出することができる。また、前記領域検出部は、前記高速変化部分の深さ位置を前記第１の測定領域として検出することもできる。
【００１０】
また、フレームレートを低下させることにより前記第２の測定領域の超音波画像データが欠落したフレームは、その前後のフレームにおいて生成された前記第２の測定領域の超音波画像データを用いて補間することが好ましい。
また、前記領域検出部は、前記第１の測定領域の検出を一定時間毎に繰り返し行うことができる。
【００１１】
この発明に係る超音波画像生成方法は、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前記超音波プローブの振動子アレイから出力された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超音波画像を生成する超音波診断方法であって、前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、超音波画像に含まれる各領域の変化速度に応じて制御手段が超音波を送受信する回数を領域ごとに調整するので、超音波プローブ内における発熱量を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】高画質モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図３】温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図４】高画質モードから温度上昇抑制モードに移行する超音波画像の様子を示す図である。
【図５】実施の形態２における温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図６】実施の形態３における温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイの複数チャンネル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。
【００１６】
複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部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、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。画像生成部１６には、領域検出部２１が接続され、この領域検出部２１が本体制御部２０に接続されている。さらに、本体制御部２０には、オペレータが入力操作を行うための操作部２２と、動作プログラムを格納する格納部２３がそれぞれ接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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２４と画像処理部２５とを含んでいる。
整相加算部２４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。
【００２４】
画像処理部２５は、整相加算部２４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２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、補間部と、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。補間部は、後述する温度上昇抑制モードで間欠的に超音波が送受信されることにより音線信号の欠落したフレームの補間処理を行う。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。
【００２５】
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。
領域検出部２１は、画像生成部１６で生成された超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。例えば、超音波画像に含まれる各部分（人体の臓器など）について２値化処理等を施してその輪郭を抽出し、各部分の輪郭がフレーム毎に変化する変化量により各部分が変化する速度を求める。続いて、その変化が所定値以上の速度である部分（高速変化部分）を通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として検出し、それ以外の範囲を第２の測定領域として検出する。
【００２６】
本体制御部２０は、領域検出部２１により超音波画像の全領域にわたって第１の測定領域が検出された場合には超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を高画質モードで動作するように制御し、高速変化部分を含む第１の測定領域に対して高速変化部分を含まない第２の測定領域が領域検出部２１により検出された場合には超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を温度上昇抑制モードで動作するように制御する。
【００２７】
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２３に格納される。格納部２３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。
【００２８】
ここで、高画質モードと温度上昇抑制モードについて図２および図３を参照して説明する。
所定値以上の速度で変化する高速変化部分Ｈと所定値未満の速度で変化する低速変化部分Ｌとでは、変化を捉えるために必要なフレームレートが異なる。すなわち、低速変化部分Ｌに対しては、高速変化部分Ｈよりも低いフレームレートで変化を捉えることができる。そこで、高速変化部分Ｈを通る走査線群で覆われる第１の測定領域に対しては、高いフレームレートを維持し、第１の測定領域以外の第２の測定領域に対しては、フレームレートを低下させることができる。
例えば、高画質モードは、図２に示されるように、順次生成される超音波画像の各フレームにおいて、第１の測定領域のみが検出された場合に設定され、超音波画像の全領域にわたる全ての走査線に対して振動子アレイを構成する複数のトランスデューサ３が連続的に動作するように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により受信信号処理部４が制御される。このようにして、超音波画像の全領域にわたる第１の測定領域に対して超音波を連続的に送受信することで高画質の画像を得ることができる。
【００２９】
一方、温度上昇抑制モードは、図３に示されるように、順次生成される超音波画像の各フレームにおいて、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合に設定され、第１の測定領域に対しては、高画質モードと同様に、トランスデューサ３が連続的に動作するように、第２の測定領域に対しては、トランスデューサ３が１フレーム毎に動作／停止を繰り返すように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により受信信号処理部４が制御される。このようにして、第２の測定領域に対して超音波を間欠的に送受信しても低速変化部分Ｌの変化を捉えることができると共に、送信駆動部７や受信信号処理部４が一定間隔で停止されるため、超音波プローブ１の内部温度の上昇を抑制することができる。
【００３０】
なお、温度上昇抑制モードで超音波を送受信したことで第１の測定領域に比べて第２の測定領域のフレームレートが低下し、超音波画像の生成において第２の測定領域の音線信号が欠落したフレームが生じるが、その欠落したフレームについては、画像生成部１６の補間部が、その前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の音線信号を用いて補間を行う。
【００３１】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
超音波診断が開始されると、まず、本体制御部２０が高画質モードを選択する。本体制御部２０が超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御することにより、全ての走査線に対して、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３から超音波が送信され、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。受信信号処理部４に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、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。
【００３２】
このようにして画像生成部１６で生成された高画質モードの超音波画像において、第１の測定領域の検出が領域検出部２１により試みられる。領域検出部２１は、超音波画像に含まれる各部分（人体の臓器など）についてフレーム毎に変形する変形量を求め、その変形する速度が所定値以上の高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として検出し、それ以外の範囲を第２の測定領域として検出する。領域検出部２１による検出結果は本体制御部２０へ入力される。
続いて、本体制御部２０は、領域検出部２１による検出結果に基づき、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードにより高いフレームレートを全領域で維持し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードに移行する。
例えば、図４に示すように、高速変化部分Ｈと低速変化部分Ｌが含まれる高画質モードの超音波画像が生成され、領域検出部２１により高速変化部分Ｈを含む第１の測定領域とそれ以外の第２の測定領域が検出された場合には、本体制御部２０は、温度上昇抑制モードを選択して、第１の測定領域に対しては超音波の送受信が連続して行われると共に第２の測定領域に対しては超音波の送受信が間欠的に行われるように、超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。
このように、超音波画像に変化速度の異なる複数の部分が含まれる場合でも、各部分の変化速度に応じてフレームレートを調整するため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１の温度上昇が抑制される。
【００３３】
温度上昇抑制モードにより得られた受信信号は、同様にして、超音波プローブ１から診断装置本体２へ無線伝送され、診断装置本体２の画像生成部１６に供給されて画像信号に変換される。この時、第２の測定領域について間欠的に超音波を送受信したことにより第２の測定領域の画像信号が欠落したフレームは、画像生成部１６の補間部により、その前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の画像信号を用いて順次補間される。
このようにして生成された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。
【００３４】
続いて、温度上昇抑制モードによる超音波の送受信が一定時間経過すると、図４に示されるように、本体制御部２０により再び高画質モードが選択され、高画質モードの超音波画像から第１の測定領域と第２の測定領域の検出が領域検出部２１により行われる。
【００３５】
このように、超音波画像に含まれる各部分の変化速度に応じてその部分ごとにトランスデューサ３からの超音波の送受信の回数を変えることができる。また、超音波の送受信の回数を低下させることにより欠落した第２の測定領域の画像データについてはその前後に得られた画像データを用いて補間することができる。このため、診断上で必要な画質を低下することなく、すなわち、診断に支障を来すことなく、超音波プローブ１内の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３６】
なお、この実施の形態において、温度上昇抑制モードから高画質モードへの移行は、温度上昇抑制モードによる制御が一定時間経過した時に行っているが、これに限るものではなく、例えば、超音波プローブ１の移動を検知することで超音波診断の部位が他の部位に移ったことを感知した時に行うこともできる。
【００３７】
実施の形態２
実施の形態１では、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域としたが、これに限るものではなく、図５に示されるように、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われ且つ高速変化部分Ｈの深さ位置を第１の測定領域とすることもできる。
本体制御部２０により高画質モードが選択されて高画質モードの超音波画像が生成されると、領域検出部２１は、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われ且つ高速変化部分Ｈの深さ位置を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。本体制御部２０は、領域検出部２１の検出結果に基づいて、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードを選択し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードを選択する。
【００３８】
温度上昇抑制モードでは、高速変化部分Ｈを通らない第２の測定領域の走査線に対して、実施の形態１と同様に、間欠的に超音波の送受信が行われる。一方、高速変化部分Ｈを通る第１の測定領域および第２の測定領域の走査線に対しては、超音波の送信は連続的に行われ、第１の測定領域からの超音波エコーのみが連続的に受信される。すなわち、連続的に送信された超音波に対し、第１の測定領域の測定深度に対応する時間は受信信号処理部４が連続的にＯＮ状態とされて超音波エコーの受信が連続的に行われ、第２の測定領域の測定深度に対応する時間は受信信号処理部４が所定間隔でＯＦＦ状態とされて超音波エコーの受信が間欠的に行われる。
このようにして得られた温度上昇抑制モードの画像信号は、間欠的に超音波を送受信したことにより第２の測定領域について所定間隔で欠落しているが、画像生成部１６の補間部により、画像信号の欠落したフレームはその前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の画像信号を用いて順次補間される。
【００３９】
これにより、図５に示されるように、高速変化領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間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ため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１内の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４０】
実施の形態３
実施の形態１および実施の形態２では、所定速度以上で変形する部分を高速変化部分としたが、これに限るものではなく、図６に示されるように、所定値以上の速度で移動する部分を高速変化部分Ｈとすることもできる。
【００４１】
本体制御部２０により高画質モードが選択されて高画質モードの超音波画像が生成されると、領域検出部２１は、その超音波画像から所定値以上の速度で移動する高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。本体制御部２０は、領域検出部２１の検出結果に基づいて、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードを選択し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードを選択する。
温度上昇抑制モードでは、第１の測定領域に対しては超音波の送受信が連続して行われると共に第２の測定領域に対しては超音波の送受信が間欠的に行われるように、本体制御部２０が超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。
【００４２】
このように、超音波画像に含まれる各部分の移動速度に応じて部分ごとにトランスデューサ３からの超音波の送受信の回数を変えるため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１の温度上昇が抑制される。
【符号の説明】
【００４３】
１ 超音波プローブ、２ 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 領域検出部、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部、Ｈ 高速変化部分、Ｌ 低速変化部分。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、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超音波プローブ内における発熱量の抑制に関する。
【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】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
【０００５】
超音波プローブの温度上昇対策については、例えば特許文献１に、超音波プローブの表面温度に応じて振動子アレイを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。表面温度が高くなるほど、超音波の送信時における振動子アレイの各トランスデューサの駆動電圧、送信開口数、送信パルスの繰り返し周波数、フレームレート等を低減することにより、超音波プローブの表面温度が適切な温度に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３７７６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、送信時の振動子アレイの駆動条件を変化させる特許文献１の装置では、上述したようなデジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱に対処することができない。
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、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置および超音波画像生成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】
【０００８】
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前記超音波プローブの振動子アレイから出力された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超音波画像を生成する超音波診断装置であって、前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出する領域検出部と、前記領域検出部により検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００９】
ここで、前記領域検出部は、前記超音波画像において変形速度または移動速度のうち少なくとも一方が所定値以上の前記高速変化部分を含む領域を前記第１の測定領域として検出することが好ましい。
また、前記領域検出部は、前記高速変化部分を通る走査線群により覆われる範囲を前記第１の測定領域として検出することができる。また、前記領域検出部は、前記高速変化部分の深さ位置を前記第１の測定領域として検出することもできる。
【００１０】
また、フレームレートを低下させることにより前記第２の測定領域の超音波画像データが欠落したフレームは、その前後のフレームにおいて生成された前記第２の測定領域の超音波画像データを用いて補間することが好ましい。
また、前記領域検出部は、前記第１の測定領域の検出を一定時間毎に繰り返し行うことができる。
【００１１】
この発明に係る超音波画像生成方法は、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前記超音波プローブの振動子アレイから出力された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超音波画像を生成する超音波診断方法であって、前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、超音波画像に含まれる各領域の変化速度に応じて制御手段が超音波を送受信する回数を領域ごとに調整するので、超音波プローブ内における発熱量を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】高画質モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図３】温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図４】高画質モードから温度上昇抑制モードに移行する超音波画像の様子を示す図である。
【図５】実施の形態２における温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【図６】実施の形態３における温度上昇抑制モードで生成された超音波画像の各フレームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイの複数チャンネル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。
【００１６】
複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部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、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。画像生成部１６には、領域検出部２１が接続され、この領域検出部２１が本体制御部２０に接続されている。さらに、本体制御部２０には、オペレータが入力操作を行うための操作部２２と、動作プログラムを格納する格納部２３がそれぞれ接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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２４と画像処理部２５とを含んでいる。
整相加算部２４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。
【００２４】
画像処理部２５は、整相加算部２４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２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、補間部と、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。補間部は、後述する温度上昇抑制モードで間欠的に超音波が送受信されることにより音線信号の欠落したフレームの補間処理を行う。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。
【００２５】
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。
領域検出部２１は、画像生成部１６で生成された超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。例えば、超音波画像に含まれる各部分（人体の臓器など）について２値化処理等を施してその輪郭を抽出し、各部分の輪郭がフレーム毎に変化する変化量により各部分が変化する速度を求める。続いて、その変化が所定値以上の速度である部分（高速変化部分）を通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として検出し、それ以外の範囲を第２の測定領域として検出する。
【００２６】
本体制御部２０は、領域検出部２１により超音波画像の全領域にわたって第１の測定領域が検出された場合には超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を高画質モードで動作するように制御し、高速変化部分を含む第１の測定領域に対して高速変化部分を含まない第２の測定領域が領域検出部２１により検出された場合には超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を温度上昇抑制モードで動作するように制御する。
【００２７】
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２３に格納される。格納部２３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。
【００２８】
ここで、高画質モードと温度上昇抑制モードについて図２および図３を参照して説明する。
所定値以上の速度で変化する高速変化部分Ｈと所定値未満の速度で変化する低速変化部分Ｌとでは、変化を捉えるために必要なフレームレートが異なる。すなわち、低速変化部分Ｌに対しては、高速変化部分Ｈよりも低いフレームレートで変化を捉えることができる。そこで、高速変化部分Ｈを通る走査線群で覆われる第１の測定領域に対しては、高いフレームレートを維持し、第１の測定領域以外の第２の測定領域に対しては、フレームレートを低下させることができる。
例えば、高画質モードは、図２に示されるように、順次生成される超音波画像の各フレームにおいて、第１の測定領域のみが検出された場合に設定され、超音波画像の全領域にわたる全ての走査線に対して振動子アレイを構成する複数のトランスデューサ３が連続的に動作するように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により受信信号処理部４が制御される。このようにして、超音波画像の全領域にわたる第１の測定領域に対して超音波を連続的に送受信することで高画質の画像を得ることができる。
【００２９】
一方、温度上昇抑制モードは、図３に示されるように、順次生成される超音波画像の各フレームにおいて、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合に設定され、第１の測定領域に対しては、高画質モードと同様に、トランスデューサ３が連続的に動作するように、第２の測定領域に対しては、トランスデューサ３が１フレーム毎に動作／停止を繰り返すように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により受信信号処理部４が制御される。このようにして、第２の測定領域に対して超音波を間欠的に送受信しても低速変化部分Ｌの変化を捉えることができると共に、送信駆動部７や受信信号処理部４が一定間隔で停止されるため、超音波プローブ１の内部温度の上昇を抑制することができる。
【００３０】
なお、温度上昇抑制モードで超音波を送受信したことで第１の測定領域に比べて第２の測定領域のフレームレートが低下し、超音波画像の生成において第２の測定領域の音線信号が欠落したフレームが生じるが、その欠落したフレームについては、画像生成部１６の補間部が、その前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の音線信号を用いて補間を行う。
【００３１】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
超音波診断が開始されると、まず、本体制御部２０が高画質モードを選択する。本体制御部２０が超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御することにより、全ての走査線に対して、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３から超音波が送信され、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。受信信号処理部４に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、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。
【００３２】
このようにして画像生成部１６で生成された高画質モードの超音波画像において、第１の測定領域の検出が領域検出部２１により試みられる。領域検出部２１は、超音波画像に含まれる各部分（人体の臓器など）についてフレーム毎に変形する変形量を求め、その変形する速度が所定値以上の高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として検出し、それ以外の範囲を第２の測定領域として検出する。領域検出部２１による検出結果は本体制御部２０へ入力される。
続いて、本体制御部２０は、領域検出部２１による検出結果に基づき、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードにより高いフレームレートを全領域で維持し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードに移行する。
例えば、図４に示すように、高速変化部分Ｈと低速変化部分Ｌが含まれる高画質モードの超音波画像が生成され、領域検出部２１により高速変化部分Ｈを含む第１の測定領域とそれ以外の第２の測定領域が検出された場合には、本体制御部２０は、温度上昇抑制モードを選択して、第１の測定領域に対しては超音波の送受信が連続して行われると共に第２の測定領域に対しては超音波の送受信が間欠的に行われるように、超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。
このように、超音波画像に変化速度の異なる複数の部分が含まれる場合でも、各部分の変化速度に応じてフレームレートを調整するため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１の温度上昇が抑制される。
【００３３】
温度上昇抑制モードにより得られた受信信号は、同様にして、超音波プローブ１から診断装置本体２へ無線伝送され、診断装置本体２の画像生成部１６に供給されて画像信号に変換される。この時、第２の測定領域について間欠的に超音波を送受信したことにより第２の測定領域の画像信号が欠落したフレームは、画像生成部１６の補間部により、その前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の画像信号を用いて順次補間される。
このようにして生成された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。
【００３４】
続いて、温度上昇抑制モードによる超音波の送受信が一定時間経過すると、図４に示されるように、本体制御部２０により再び高画質モードが選択され、高画質モードの超音波画像から第１の測定領域と第２の測定領域の検出が領域検出部２１により行われる。
【００３５】
このように、超音波画像に含まれる各部分の変化速度に応じてその部分ごとにトランスデューサ３からの超音波の送受信の回数を変えることができる。また、超音波の送受信の回数を低下させることにより欠落した第２の測定領域の画像データについてはその前後に得られた画像データを用いて補間することができる。このため、診断上で必要な画質を低下することなく、すなわち、診断に支障を来すことなく、超音波プローブ１内の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３６】
なお、この実施の形態において、温度上昇抑制モードから高画質モードへの移行は、温度上昇抑制モードによる制御が一定時間経過した時に行っているが、これに限るものではなく、例えば、超音波プローブ１の移動を検知することで超音波診断の部位が他の部位に移ったことを感知した時に行うこともできる。
【００３７】
実施の形態２
実施の形態１では、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域としたが、これに限るものではなく、図５に示されるように、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われ且つ高速変化部分Ｈの深さ位置を第１の測定領域とすることもできる。
本体制御部２０により高画質モードが選択されて高画質モードの超音波画像が生成されると、領域検出部２１は、高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われ且つ高速変化部分Ｈの深さ位置を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。本体制御部２０は、領域検出部２１の検出結果に基づいて、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードを選択し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードを選択する。
【００３８】
温度上昇抑制モードでは、高速変化部分Ｈを通らない第２の測定領域の走査線に対して、実施の形態１と同様に、間欠的に超音波の送受信が行われる。一方、高速変化部分Ｈを通る第１の測定領域および第２の測定領域の走査線に対しては、超音波の送信は連続的に行われ、第１の測定領域からの超音波エコーのみが連続的に受信される。すなわち、連続的に送信された超音波に対し、第１の測定領域の測定深度に対応する時間は受信信号処理部４が連続的にＯＮ状態とされて超音波エコーの受信が連続的に行われ、第２の測定領域の測定深度に対応する時間は受信信号処理部４が所定間隔でＯＦＦ状態とされて超音波エコーの受信が間欠的に行われる。
このようにして得られた温度上昇抑制モードの画像信号は、間欠的に超音波を送受信したことにより第２の測定領域について所定間隔で欠落しているが、画像生成部１６の補間部により、画像信号の欠落したフレームはその前後のフレームにおいて生成された第２の測定領域の画像信号を用いて順次補間される。
【００３９】
これにより、図５に示されるように、高速変化領域からの超音波エコーを受信するに必要な時間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ため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１内の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４０】
実施の形態３
実施の形態１および実施の形態２では、所定速度以上で変形する部分を高速変化部分としたが、これに限るものではなく、図６に示されるように、所定値以上の速度で移動する部分を高速変化部分Ｈとすることもできる。
【００４１】
本体制御部２０により高画質モードが選択されて高画質モードの超音波画像が生成されると、領域検出部２１は、その超音波画像から所定値以上の速度で移動する高速変化部分Ｈを通る走査線群により覆われる範囲を第１の測定領域として、それ以外の領域を第２の測定領域としてそれぞれ検出する。本体制御部２０は、領域検出部２１の検出結果に基づいて、第１の測定領域のみが検出された場合には高画質モードを選択し、第１の測定領域以外の第２の測定領域が検出された場合には温度上昇抑制モードを選択する。
温度上昇抑制モードでは、第１の測定領域に対しては超音波の送受信が連続して行われると共に第２の測定領域に対しては超音波の送受信が間欠的に行われるように、本体制御部２０が超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。
【００４２】
このように、超音波画像に含まれる各部分の移動速度に応じて部分ごとにトランスデューサ３からの超音波の送受信の回数を変えるため、画質の低下を最小限に抑えながら超音波プローブ１の温度上昇が抑制される。
【符号の説明】
【００４３】
１ 超音波プローブ、２ 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 領域検出部、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部、Ｈ 高速変化部分、Ｌ 低速変化部分。
【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た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超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出する領域検出部と、
前記領域検出部により検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記領域検出部は、前記超音波画像において変形速度または移動速度のうち少なくとも一方が所定値以上の前記高速変化部分を含む領域を前記第１の測定領域として検出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記領域検出部は、前記高速変化部分を通る走査線群により覆われる範囲を前記第１の測定領域として検出する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記領域検出部は、前記高速変化部分の深さ位置を前記第１の測定領域として検出する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
フレームレートを低下させることにより前記第２の測定領域の超音波画像データが欠落したフレームは、その前後のフレームにおいて生成された前記第２の測定領域の超音波画像データを用いて補間される請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記領域検出部は、前記第１の測定領域の検出を一定時間毎に繰り返し行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
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た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超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、
検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および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画像生成方法。
【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た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超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出する領域検出部と、
前記領域検出部により検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記領域検出部は、前記超音波画像において変形速度または移動速度のうち少なくとも一方が所定値以上の前記高速変化部分を含む領域を前記第１の測定領域として検出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記領域検出部は、前記高速変化部分を通る走査線群により覆われる範囲を前記第１の測定領域として検出する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記領域検出部は、前記高速変化部分の深さ位置を前記第１の測定領域として検出する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
フレームレートを低下させることにより前記第２の測定領域の超音波画像データが欠落したフレームは、その前後のフレームにおいて生成された前記第２の測定領域の超音波画像データを用いて補間される請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記領域検出部は、前記第１の測定領域の検出を一定時間毎に繰り返し行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
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た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超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記超音波画像から所定値以上の速度で変化する高速変化部分を含む領域を第１の測定領域として検出し、
検出された前記第１の測定領域に対して前記高速変化部分を含まない第２の測定領域では前記第１の測定領域よりもフレームレートを低下させるために前記振動子アレイからの超音波の送受信を間欠的に行うように前記送信駆動部および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画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６５８９３（Ｐ２０１２−１６５８９３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９４４４（Ｐ２０１１−２９４４４）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【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９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【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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