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することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】温度センサが超音波プローブの内部温度を検出し、検出された超音波プローブの内部温度が設定値Ｔ１を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
前記超音波プローブの内部温度を検出すると、
【解決手段】温度センサが超音波プローブの内部温度を検出し、検出された超音波プローブの内部温度が設定値Ｔ１を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
前記超音波プローブの内部温度を検出すると、
【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、超音波プローブの送受信時の発熱に対処することでその内部温度の上昇を抑制す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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において１回の送受信に対して生成される音線数の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動部を制御するのが好ましい。
また、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御することができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えると、１回の送受信に対して生成される音線数がさらに大きな音線数となるように前記画像生成部、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ができる。また、前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以下の場合には１回の送受信に対して１つの音線を、前記設定値を超えると１回の送受信に対して３つの音線を、前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えた場合には１回の送受信に対して５つの音線を段階的に生成するように前記画像生成部、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もできる。
また、前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行うことができる。また、前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有するのが好ましい。
また、前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル／シリアル変換部と、前記パラレル／シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有することが好ましい。
【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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、前記超音波プローブの内部温度を検出し、検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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、１回の送受信に対して複数の音線を生成すると共にその生成された音線数ずつ順次ずらしながら送受信することで超音波プローブの送受信時の発熱に対処し、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制す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】通常モードで１回の超音波ビームの送受信に対して１本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図３】温度上昇抑制モードで１回の超音波ビームの送受信に対して３本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図４】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における検査モードを示すフローチャートである。
【図６】通常モードで音線を生成する様子を示し、（Ａ）は送信ビームの焦点位置を示し、（Ｂ）は生成された音線の強度分布を示す図である。
【図７】温度上昇抑制モードで音線を生成する様子を示し、（Ａ）は送信ビームの焦点位置を示し、（Ｂ）は生成された音線の強度分布を示す図である。
【図８】実施の形態２における温度上昇抑制モードで１回の超音波ビームの送受信に対して５本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図９】実施の形態３に係る超音波診断装置の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】
【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。さらに、超音波プローブ１には、超音波プローブ１の内部温度を検知する温度センサ１２が内蔵され、この温度センサ１２がプローブ制御部１１に接続されている。
なお、温度センサ１２は、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信信号処理部４の近傍に配置されることが好ましい。
【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】
温度センサ１２は、超音波プローブ１の内部温度Ｔを検出してプローブ制御部１１に出力する。
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。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、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）を生成する。各音線信号は、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とで生成される。
【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、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。
【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。また、表示制御部１７は、本体制御部２０により後述する温度上昇抑制モードが選択された場合にはオペレータに対して警告を示す文字や色などを表示部１８に表示させる。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、超音波診断画像や警告画面を表示する。
【００２６】
本体制御部２０は、温度センサ１２により検出された超音波プローブの内部温度が予め設定された設定値以下の場合には通常モードを選択し、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が予め設定された設定値を超える場合には温度上昇抑制モードを選択する。通常モードでは、１回の送受信に対して１本の音線を生成するように画像生成部が制御されると共に同時開口チャンネルの位置を１つずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信処理部が制御される。一方、温度抑制モードでは、１回の送受信に対して生成される音線数が通常モードで生成される音線数よりも増加して複数となるように画像生成部が制御されると共に同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信処理部が制御される。
【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、通常モードについて図２（Ａ）および（Ｂ）を、温度上昇抑制モードについて図３（Ａ）および（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
通常モードでは、図２（Ａ）に示すように、例えば振動子アレイの９６個のチャンネルに対してｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいてｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置に音線ＲＸ１６が生成される。続いて、図２（Ｂ）に示すように、ｃｈ２からｃｈ３３を同時開口チャンネルとして超音波ビームが送受信され、ｃｈ１７とｃｈ１８の間の位置に音線ＲＸ１７が生成される。このようにして、同時開口チャンネルの位置を１チャンネルずつ順次ずらしながら超音波ビームが送受信される。
【００２９】
一方、温度抑制モードでは、図３（Ａ）に示すように、ｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１５、ＲＸ１６、およびＲＸ１７の３本の音線が生成される。ここで、音線ＲＸ１５はｃｈ１からｃｈ３０、音線ＲＸ１６はｃｈ２からｃｈ３１、音線ＲＸ１７はｃｈ３からｃｈ３２のチャンネルからそれぞれ受信された受信信号に基づいて生成されている。続いて、図３（Ｂ）に示すように、ｃｈ４からｃｈ３５の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ２を送信し、ｃｈ４からｃｈ３５の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１８、ＲＸ１９、およびＲＸ２０の３本の音線が生成される。このようにして、１回の送信に対して３本の音線を生成し、生成された音線数ずつ同時開口チャンネルの位置を順次ずらしながら超音波ビームが送受信される。
【００３０】
次に、図４のフローチャートを参照して、実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１の検査情報入力モードで、診断装置本体２の操作部２２から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、診断装置本体２の本体制御部２０は、ステップＳ２で、オペレータによる検査開始の指示を待つ。検査開始の指示が入力されると、本体制御部２０は、ステップＳ３に進んで検査モードを実行した後、ステップＳ４で、オペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ１に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
【００３１】
なお、ステップＳ３の検査モードにおいては、例えば、図５に示すように、Ｂモード、ＣＦモード、ＰＷモード、Ｍモード等の予め設定された複数の検査モードのうちのいずれか１つ、あるいは２つ以上のモードを選択して超音波診断を実行することができる。すなわち、診断装置本体２の本体制御部２０は、ステップＳ１で入力された検査情報によりいずれの検査モードが指定されたかを確認し、ステップＳ１１で、Ｂモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１２に進んでＢモードの検査を実施し、ステップＳ１３で、ＣＦモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１４に進んでＣＦモードの検査を実施し、ステップＳ１５で、ＰＷモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１６に進んでＰＷモードを実施し、ステップＳ１７で、Ｍモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１８に進んでＭモードの検査を実施する。そして、ステップＳ１９で、今回の検査情報に基づく検査の終了を確認したところで、図４のステップＳ４へ進む。
【００３２】
なお、ステップＳ１９で、オペレータが再度の検査が必要と判断し、検査の終了が確認されない場合には、ステップＳ２０に進んで本体制御部２０により超音波プローブ１の内部温度が確認される。本体制御部２０は、超音波プローブ１の温度センサ１２により検出された温度をプローブ制御部１１、通信制御部１０、および無線通信部６を介して診断装置本体２へ無線伝送し、診断装置本体２の無線通信部１３で受信された超音波プローブ１の内部温度を通信制御部１９を介して入力する。続いて、本体制御部２０は、入力された超音波プローブ１の内部温度と予めオペレータにより設定された設定値Ｔ１とを比較し、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えている場合には、ステップＳ２１に進んでオペレータに対して超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示を表示制御部１７を介して表示部１８により行い、さらにステップＳ２２に進んで温度上昇抑制モードを選択し、Ｂモード、Ｃモード、ＰＷモード、Ｍモード等の超音波診断が温度上昇抑制モードで実行される。
【００３３】
一方、ステップＳ２０で、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１以下である場合には、ステップＳ２３へ進む。本体制御部２０は、ステップＳ２３で、表示部１８に超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示が行われていればその表示を解除し、ステップＳ２４に進んで通常モードを選択し、通常モードによる超音波診断が実行される。
【００３４】
通常モードおよび温度上昇抑制モードによる超音波診断は、次のようにして実施される。
本体制御部２０は、通常モードを選択すると、図６（Ａ）に示すように、オペレータの着目する所定の着目深度領域Ｌ１に送信ビームＴＸ１のフォーカスＦを形成して超音波ビームの送受信が順次行われる。例えば、９６個のチャンネルからなる超音波プローブ１において３２個の同時開口チャンネルを１つずつ順次ずらしながら超音波ビームの送受信が行われると、超音波画像１フレームで超音波ビームの送受信が６５回行われる。このようにして得られた受信信号は、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に供給されると、画像生成部１６の整相加算部２４が１回の送受信により得られた受信信号に対し１つの音線信号を生成する。例えば、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルから得られた受信信号からは、その同時開口チャンネルの中央位置（ｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置）に音線ＲＸ１６が１つ生成される。通常モードでは所定の着目深度領域Ｌ１に送信フォーカスＦが形成されているため、所定の着目深度領域Ｌ１で方位方向に延びるｘ軸における音線信号の強度は、図６（Ｂ）に示すように、音線ＲＸ１６で最大となる。このようにして、超音波画像１フレームで６５回の超音波ビームの送受信が行われて６５本の音線信号が生成される。
【００３５】
一方、本体制御部２０が温度抑制モードを選択すると、図７（Ａ）に示すように、所定の着目深度領域Ｌ１より深い深度領域Ｌ２に送信ビームＴＸ１のフォーカスＦを形成して超音波ビームの送受信が順次行われる。例えば、９６個のチャンネルからなる超音波プローブ１において３２個の同時開口チャンネルを３つずつ順次ずらしながら超音波ビームの送受信が行われると、超音波画像１フレームで超音波ビームの送受信が２２回行われる。このようにして得られた受信信号に基づき、診断装置本体２の画像生成部１６が１回の送受信により得られた受信信号から３つの音線信号を生成する。
【００３６】
例えば、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルから得られた受信信号に基づいて、ｃｈ２からｃｈ３１のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１６がｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置に生成され、これに隣接して、ｃｈ１からｃｈ３０のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１５がｃｈ１５とｃｈ１６の間の位置に生成されると共にｃｈ３からｃｈ３２のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１７がｃｈ１７とｃｈ１８の間の位置に生成される。
ここで、送信ビームＴＸ１のフォーカスＦが深度領域Ｌ２に形成されることで所定の着目深度領域Ｌ１では幅広の超音波ビームが形成され、図７（Ｂ）に示すように、所定の着目深度領域Ｌ１における音線信号の強度分布の最大値が均一化されて音線信号ＲＸ１５、ＲＸ１６、およびＲＸ１７の強度がほぼ一定となる。すなわち、１回の超音波ビームの送受信で３本の音線信号を生成する際に、通常モードと同じように所定の着目深度領域Ｌ１に送信フォーカスＦを形成すると、図６（Ｂ）に示すように、音線信号ＲＸ１６の強度（実線矢印）に対して音線信号ＲＸ１５およびＲＸ１７の強度（破線矢印）にムラｄが生じるのに対し、図７（Ｂ）に示すように、深度領域Ｌ２に送信フォーカスＦを形成すると音線信号の強度分布の最大値が均一化され、生成される各音線間の強度ムラｄが抑制される。このように、所定の着目深度領域Ｌ１において１回の送受信に対して生成される３本の音線の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度をほぼ一定とすることができる。
【００３７】
なお、深度領域Ｌ２は、その位置にフォーカスした超音波ビームが所定の着目深度領域Ｌ１において１回の送受信で生成される３本の音線の音線領域にまたがっていればよく、例えば、超音波ビームのフォーカス深度を最大とした最大視野深度に設定することで音線信号の強度分布の均一化を最大に広げることができ、所定の着目深度領域Ｌ１が２ｃｍである場合にはその２倍にあたる４ｃｍに深度領域Ｌ２を設定することで超音波ビームのフォーカス深度を最大視野深度に設定することができる。このようにして、１回の超音波ビームの送受信につき３本の音線信号が順次生成されるため、超音波画像１フレームで２２回の超音波ビームの送受信が行われて６６本の音線信号が生成される。
【００３８】
このように、超音波画像１フレームにおいて、通常モードでは超音波ビームを６５回送受信するのに対し、温度上昇抑制モードでは超音波ビームを２２回送受信して通常モードとほぼ同数の音線信号が得られており、通常モードと比べてパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を約１／３に低減することができ、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。また、深度領域Ｌ２に送信フォーカスＦを形成した超音波ビームを送受信することにより、１回の送受信で複数の音線信号を生成することによる画質の低下を最小限に抑えることができる。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態１では、温度上昇抑制モードにおいて１回の超音波ビームの送受信で３本の音線信号を生成したが、これに限るものではなく、１回の超音波ビームの送受信で複数の音線信号を生成することで超音波プローブ１の内部温度の上昇を抑制することができる。
例えば、図８（Ａ）に示すように、ｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１４、ＲＸ１５、ＲＸ１６、ＲＸ１７、およびＲＸ１８の５本の音線を生成することができる。ここで、音線ＲＸ１４はｃｈ１からｃｈ２８、音線ＲＸ１５はｃｈ２からｃｈ２９、音線ＲＸ１６はｃｈ３からｃｈ３０、音線ＲＸ１７はｃｈ４からｃｈ３１、音線ＲＸ１８はｃｈ５からｃｈ３２のチャンネルからそれぞれ受信された受信信号に基づいて生成されている。続いて、図８（Ｂ）に示すように、ｃｈ６からｃｈ３７の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして超音波ビームを送受信して得られた受信信号に基づいて音線ＲＸ１９、ＲＸ２０、ＲＸ２１、ＲＸ２２、およびＲＸ２３の５本の音線が生成される。このようにして、１回の超音波ビームの送受信につき５本の音線信号が順次生成されるため、超音波画像１フレームで１４回の超音波ビームの送受信を行うことで６９本の音線信号を生成することができる。
【００４０】
このように、通常モードと比べてＰＲＦを約１／５に低減するなど、１回の超音波ビームの送受信で複数の音線信号を生成することでＰＲＦを低減することができ、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。
【００４１】
また、超音波プローブ１の内部温度に応じて、１回の超音波ビームの送受信で生成される音線数を段階的に変更することもできる。予め設定された設定値Ｔ１に対し、これよりも大きなもう１つの設定値Ｔ２を設定し、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ２を超えると、設定値Ｔ１を超えた場合よりもさらに多くの音線が１回の超音波ビームの送受信で生成される。例えば、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えた場合には１回の超音波ビームの送受信で３本の音線を生成させ、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ２を超えた場合には１回の超音波ビームの送受信で５本の音線を生成させる。これにより、超音波プローブ１の内部温度の細かい変化に対応してその上昇を抑制することができる。
【００４２】
実施の形態３
図９に、実施の形態３に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置で用いられる超音波プローブ３１は、図１に示した実施の形態１における超音波プローブ１において、プローブ制御部１１に警告表示部３２を接続したものである。警告表示部３２は、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えている場合に、プローブ制御部１１の制御により、オペレータに対して超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示を行う。
【００４３】
このような警告表示部３２を超音波プローブ１に備えることにより、オペレータに対して確実に超音波プローブ１の内部温度の上昇を知らせることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，３１ 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、１２ 温度センサ、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、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部、３２ 警告表示部、Ｆ フォーカス、Ｌ１ 所定の着目深度領域、Ｌ２ 深度領域。
【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、超音波プローブの送受信時の発熱に対処することでその内部温度の上昇を抑制す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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において１回の送受信に対して生成される音線数の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動部を制御するのが好ましい。
また、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御することができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えると、１回の送受信に対して生成される音線数がさらに大きな音線数となるように前記画像生成部、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ができる。また、前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以下の場合には１回の送受信に対して１つの音線を、前記設定値を超えると１回の送受信に対して３つの音線を、前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えた場合には１回の送受信に対して５つの音線を段階的に生成するように前記画像生成部、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もできる。
また、前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行うことができる。また、前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有するのが好ましい。
また、前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル／シリアル変換部と、前記パラレル／シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有することが好ましい。
【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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、前記超音波プローブの内部温度を検出し、検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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、１回の送受信に対して複数の音線を生成すると共にその生成された音線数ずつ順次ずらしながら送受信することで超音波プローブの送受信時の発熱に対処し、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制す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】通常モードで１回の超音波ビームの送受信に対して１本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図３】温度上昇抑制モードで１回の超音波ビームの送受信に対して３本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図４】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における検査モードを示すフローチャートである。
【図６】通常モードで音線を生成する様子を示し、（Ａ）は送信ビームの焦点位置を示し、（Ｂ）は生成された音線の強度分布を示す図である。
【図７】温度上昇抑制モードで音線を生成する様子を示し、（Ａ）は送信ビームの焦点位置を示し、（Ｂ）は生成された音線の強度分布を示す図である。
【図８】実施の形態２における温度上昇抑制モードで１回の超音波ビームの送受信に対して５本の音線が生成される様子を示し、（Ａ）は送信ビームＴＸ１の送受信により生成される音線、（Ｂ）は送信ビームＴＸ２の送受信により生成される音線を示す図である。
【図９】実施の形態３に係る超音波診断装置の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】
【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。さらに、超音波プローブ１には、超音波プローブ１の内部温度を検知する温度センサ１２が内蔵され、この温度センサ１２がプローブ制御部１１に接続されている。
なお、温度センサ１２は、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信信号処理部４の近傍に配置されることが好ましい。
【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】
温度センサ１２は、超音波プローブ１の内部温度Ｔを検出してプローブ制御部１１に出力する。
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。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、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）を生成する。各音線信号は、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とで生成される。
【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、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。
【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。また、表示制御部１７は、本体制御部２０により後述する温度上昇抑制モードが選択された場合にはオペレータに対して警告を示す文字や色などを表示部１８に表示させる。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、超音波診断画像や警告画面を表示する。
【００２６】
本体制御部２０は、温度センサ１２により検出された超音波プローブの内部温度が予め設定された設定値以下の場合には通常モードを選択し、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が予め設定された設定値を超える場合には温度上昇抑制モードを選択する。通常モードでは、１回の送受信に対して１本の音線を生成するように画像生成部が制御されると共に同時開口チャンネルの位置を１つずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信処理部が制御される。一方、温度抑制モードでは、１回の送受信に対して生成される音線数が通常モードで生成される音線数よりも増加して複数となるように画像生成部が制御されると共に同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように送信駆動部および受信処理部が制御される。
【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、通常モードについて図２（Ａ）および（Ｂ）を、温度上昇抑制モードについて図３（Ａ）および（Ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
通常モードでは、図２（Ａ）に示すように、例えば振動子アレイの９６個のチャンネルに対してｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいてｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置に音線ＲＸ１６が生成される。続いて、図２（Ｂ）に示すように、ｃｈ２からｃｈ３３を同時開口チャンネルとして超音波ビームが送受信され、ｃｈ１７とｃｈ１８の間の位置に音線ＲＸ１７が生成される。このようにして、同時開口チャンネルの位置を１チャンネルずつ順次ずらしながら超音波ビームが送受信される。
【００２９】
一方、温度抑制モードでは、図３（Ａ）に示すように、ｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１５、ＲＸ１６、およびＲＸ１７の３本の音線が生成される。ここで、音線ＲＸ１５はｃｈ１からｃｈ３０、音線ＲＸ１６はｃｈ２からｃｈ３１、音線ＲＸ１７はｃｈ３からｃｈ３２のチャンネルからそれぞれ受信された受信信号に基づいて生成されている。続いて、図３（Ｂ）に示すように、ｃｈ４からｃｈ３５の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ２を送信し、ｃｈ４からｃｈ３５の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１８、ＲＸ１９、およびＲＸ２０の３本の音線が生成される。このようにして、１回の送信に対して３本の音線を生成し、生成された音線数ずつ同時開口チャンネルの位置を順次ずらしながら超音波ビームが送受信される。
【００３０】
次に、図４のフローチャートを参照して、実施の形態１の動作について説明する。
まず、ステップＳ１の検査情報入力モードで、診断装置本体２の操作部２２から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、診断装置本体２の本体制御部２０は、ステップＳ２で、オペレータによる検査開始の指示を待つ。検査開始の指示が入力されると、本体制御部２０は、ステップＳ３に進んで検査モードを実行した後、ステップＳ４で、オペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ１に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
【００３１】
なお、ステップＳ３の検査モードにおいては、例えば、図５に示すように、Ｂモード、ＣＦモード、ＰＷモード、Ｍモード等の予め設定された複数の検査モードのうちのいずれか１つ、あるいは２つ以上のモードを選択して超音波診断を実行することができる。すなわち、診断装置本体２の本体制御部２０は、ステップＳ１で入力された検査情報によりいずれの検査モードが指定されたかを確認し、ステップＳ１１で、Ｂモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１２に進んでＢモードの検査を実施し、ステップＳ１３で、ＣＦモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１４に進んでＣＦモードの検査を実施し、ステップＳ１５で、ＰＷモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１６に進んでＰＷモードを実施し、ステップＳ１７で、Ｍモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ１８に進んでＭモードの検査を実施する。そして、ステップＳ１９で、今回の検査情報に基づく検査の終了を確認したところで、図４のステップＳ４へ進む。
【００３２】
なお、ステップＳ１９で、オペレータが再度の検査が必要と判断し、検査の終了が確認されない場合には、ステップＳ２０に進んで本体制御部２０により超音波プローブ１の内部温度が確認される。本体制御部２０は、超音波プローブ１の温度センサ１２により検出された温度をプローブ制御部１１、通信制御部１０、および無線通信部６を介して診断装置本体２へ無線伝送し、診断装置本体２の無線通信部１３で受信された超音波プローブ１の内部温度を通信制御部１９を介して入力する。続いて、本体制御部２０は、入力された超音波プローブ１の内部温度と予めオペレータにより設定された設定値Ｔ１とを比較し、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えている場合には、ステップＳ２１に進んでオペレータに対して超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示を表示制御部１７を介して表示部１８により行い、さらにステップＳ２２に進んで温度上昇抑制モードを選択し、Ｂモード、Ｃモード、ＰＷモード、Ｍモード等の超音波診断が温度上昇抑制モードで実行される。
【００３３】
一方、ステップＳ２０で、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１以下である場合には、ステップＳ２３へ進む。本体制御部２０は、ステップＳ２３で、表示部１８に超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示が行われていればその表示を解除し、ステップＳ２４に進んで通常モードを選択し、通常モードによる超音波診断が実行される。
【００３４】
通常モードおよび温度上昇抑制モードによる超音波診断は、次のようにして実施される。
本体制御部２０は、通常モードを選択すると、図６（Ａ）に示すように、オペレータの着目する所定の着目深度領域Ｌ１に送信ビームＴＸ１のフォーカスＦを形成して超音波ビームの送受信が順次行われる。例えば、９６個のチャンネルからなる超音波プローブ１において３２個の同時開口チャンネルを１つずつ順次ずらしながら超音波ビームの送受信が行われると、超音波画像１フレームで超音波ビームの送受信が６５回行われる。このようにして得られた受信信号は、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に供給されると、画像生成部１６の整相加算部２４が１回の送受信により得られた受信信号に対し１つの音線信号を生成する。例えば、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルから得られた受信信号からは、その同時開口チャンネルの中央位置（ｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置）に音線ＲＸ１６が１つ生成される。通常モードでは所定の着目深度領域Ｌ１に送信フォーカスＦが形成されているため、所定の着目深度領域Ｌ１で方位方向に延びるｘ軸における音線信号の強度は、図６（Ｂ）に示すように、音線ＲＸ１６で最大となる。このようにして、超音波画像１フレームで６５回の超音波ビームの送受信が行われて６５本の音線信号が生成される。
【００３５】
一方、本体制御部２０が温度抑制モードを選択すると、図７（Ａ）に示すように、所定の着目深度領域Ｌ１より深い深度領域Ｌ２に送信ビームＴＸ１のフォーカスＦを形成して超音波ビームの送受信が順次行われる。例えば、９６個のチャンネルからなる超音波プローブ１において３２個の同時開口チャンネルを３つずつ順次ずらしながら超音波ビームの送受信が行われると、超音波画像１フレームで超音波ビームの送受信が２２回行われる。このようにして得られた受信信号に基づき、診断装置本体２の画像生成部１６が１回の送受信により得られた受信信号から３つの音線信号を生成する。
【００３６】
例えば、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルから得られた受信信号に基づいて、ｃｈ２からｃｈ３１のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１６がｃｈ１６とｃｈ１７の間の位置に生成され、これに隣接して、ｃｈ１からｃｈ３０のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１５がｃｈ１５とｃｈ１６の間の位置に生成されると共にｃｈ３からｃｈ３２のチャンネルから得られた受信信号から音線ＲＸ１７がｃｈ１７とｃｈ１８の間の位置に生成される。
ここで、送信ビームＴＸ１のフォーカスＦが深度領域Ｌ２に形成されることで所定の着目深度領域Ｌ１では幅広の超音波ビームが形成され、図７（Ｂ）に示すように、所定の着目深度領域Ｌ１における音線信号の強度分布の最大値が均一化されて音線信号ＲＸ１５、ＲＸ１６、およびＲＸ１７の強度がほぼ一定となる。すなわち、１回の超音波ビームの送受信で３本の音線信号を生成する際に、通常モードと同じように所定の着目深度領域Ｌ１に送信フォーカスＦを形成すると、図６（Ｂ）に示すように、音線信号ＲＸ１６の強度（実線矢印）に対して音線信号ＲＸ１５およびＲＸ１７の強度（破線矢印）にムラｄが生じるのに対し、図７（Ｂ）に示すように、深度領域Ｌ２に送信フォーカスＦを形成すると音線信号の強度分布の最大値が均一化され、生成される各音線間の強度ムラｄが抑制される。このように、所定の着目深度領域Ｌ１において１回の送受信に対して生成される３本の音線の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度をほぼ一定とすることができる。
【００３７】
なお、深度領域Ｌ２は、その位置にフォーカスした超音波ビームが所定の着目深度領域Ｌ１において１回の送受信で生成される３本の音線の音線領域にまたがっていればよく、例えば、超音波ビームのフォーカス深度を最大とした最大視野深度に設定することで音線信号の強度分布の均一化を最大に広げることができ、所定の着目深度領域Ｌ１が２ｃｍである場合にはその２倍にあたる４ｃｍに深度領域Ｌ２を設定することで超音波ビームのフォーカス深度を最大視野深度に設定することができる。このようにして、１回の超音波ビームの送受信につき３本の音線信号が順次生成されるため、超音波画像１フレームで２２回の超音波ビームの送受信が行われて６６本の音線信号が生成される。
【００３８】
このように、超音波画像１フレームにおいて、通常モードでは超音波ビームを６５回送受信するのに対し、温度上昇抑制モードでは超音波ビームを２２回送受信して通常モードとほぼ同数の音線信号が得られており、通常モードと比べてパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を約１／３に低減することができ、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。また、深度領域Ｌ２に送信フォーカスＦを形成した超音波ビームを送受信することにより、１回の送受信で複数の音線信号を生成することによる画質の低下を最小限に抑えることができる。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態１では、温度上昇抑制モードにおいて１回の超音波ビームの送受信で３本の音線信号を生成したが、これに限るものではなく、１回の超音波ビームの送受信で複数の音線信号を生成することで超音波プローブ１の内部温度の上昇を抑制することができる。
例えば、図８（Ａ）に示すように、ｃｈ１からｃｈ３２の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームＴＸ１を送信し、ｃｈ１からｃｈ３２の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線ＲＸ１４、ＲＸ１５、ＲＸ１６、ＲＸ１７、およびＲＸ１８の５本の音線を生成することができる。ここで、音線ＲＸ１４はｃｈ１からｃｈ２８、音線ＲＸ１５はｃｈ２からｃｈ２９、音線ＲＸ１６はｃｈ３からｃｈ３０、音線ＲＸ１７はｃｈ４からｃｈ３１、音線ＲＸ１８はｃｈ５からｃｈ３２のチャンネルからそれぞれ受信された受信信号に基づいて生成されている。続いて、図８（Ｂ）に示すように、ｃｈ６からｃｈ３７の３２個のチャンネルを同時開口チャンネルとして超音波ビームを送受信して得られた受信信号に基づいて音線ＲＸ１９、ＲＸ２０、ＲＸ２１、ＲＸ２２、およびＲＸ２３の５本の音線が生成される。このようにして、１回の超音波ビームの送受信につき５本の音線信号が順次生成されるため、超音波画像１フレームで１４回の超音波ビームの送受信を行うことで６９本の音線信号を生成することができる。
【００４０】
このように、通常モードと比べてＰＲＦを約１／５に低減するなど、１回の超音波ビームの送受信で複数の音線信号を生成することでＰＲＦを低減することができ、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。
【００４１】
また、超音波プローブ１の内部温度に応じて、１回の超音波ビームの送受信で生成される音線数を段階的に変更することもできる。予め設定された設定値Ｔ１に対し、これよりも大きなもう１つの設定値Ｔ２を設定し、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ２を超えると、設定値Ｔ１を超えた場合よりもさらに多くの音線が１回の超音波ビームの送受信で生成される。例えば、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えた場合には１回の超音波ビームの送受信で３本の音線を生成させ、超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ２を超えた場合には１回の超音波ビームの送受信で５本の音線を生成させる。これにより、超音波プローブ１の内部温度の細かい変化に対応してその上昇を抑制することができる。
【００４２】
実施の形態３
図９に、実施の形態３に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置で用いられる超音波プローブ３１は、図１に示した実施の形態１における超音波プローブ１において、プローブ制御部１１に警告表示部３２を接続したものである。警告表示部３２は、温度センサ１２により検出された超音波プローブ１の内部温度が設定値Ｔ１を超えている場合に、プローブ制御部１１の制御により、オペレータに対して超音波プローブ１の内部温度の上昇を警告する警告表示を行う。
【００４３】
このような警告表示部３２を超音波プローブ１に備えることにより、オペレータに対して確実に超音波プローブ１の内部温度の上昇を知らせることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１，３１ 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、１２ 温度センサ、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、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部、３２ 警告表示部、Ｆ フォーカス、Ｌ１ 所定の着目深度領域、Ｌ２ 深度領域。
【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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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】
前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において１回の送受信に対して生成される音線数の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動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】
前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えると、１回の送受信に対して生成される音線数がさらに大きな音線数となるように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以下の場合には１回の送受信に対して１つの音線を、前記設定値を超えると１回の送受信に対して３つの音線を、前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えた場合には１回の送受信に対して５つの音線を段階的に生成するように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル／シリアル変換部と、前記パラレル／シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出し、
検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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】
前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において１回の送受信に対して生成される音線数の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動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】
前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えると、１回の送受信に対して生成される音線数がさらに大きな音線数となるように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以下の場合には１回の送受信に対して１つの音線を、前記設定値を超えると１回の送受信に対して３つの音線を、前記設定値よりも大きなもう１つの設定値を超えた場合には１回の送受信に対して５つの音線を段階的に生成するように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル／シリアル変換部と、前記パラレル／シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
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することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出し、
検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると温度上昇抑制モードを選択して、１回の送受信に対して生成される音線数が増加するように前記画像生成部を制御すると共に、同時開口チャンネルの位置を１回の送受信に対して生成される音線数ずつ順次ずらしながら送受信する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７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７６１８３（Ｐ２０１２−１７６１８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１３８８（Ｐ２０１１−４１３８８）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【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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