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３次元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】温度センサで超音波プローブの内部温度Ｔｐを検出し（Ｓ３）、検出された超音波プローブの内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１未満の場合は（Ｓ４）、通常走査を行って（Ｓ５）、また、第１の設定値Ｔ１以上の場合は（Ｓ４）、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われる温度上昇抑制型走査を行う（Ｓ９）と共に超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データを補間形成して（Ｓ１０）、３次元画像データを生成した後（Ｓ６）、３次元画像を表示する（Ｓ７）。
【解決手段】温度センサで超音波プローブの内部温度Ｔｐを検出し（Ｓ３）、検出された超音波プローブの内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１未満の場合は（Ｓ４）、通常走査を行って（Ｓ５）、また、第１の設定値Ｔ１以上の場合は（Ｓ４）、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われる温度上昇抑制型走査を行う（Ｓ９）と共に超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データを補間形成して（Ｓ１０）、３次元画像データを生成した後（Ｓ６）、３次元画像を表示する（Ｓ７）。
【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、振動子アレイの電子的な走査と機械的な走査を組み合わせて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【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】
振動子アレイとしては、複数の超音波トランスデューサが一次元配列されたものが多く用いられており、このような振動子アレイを電子的に走査することにより２次元の断層画像を得ることができる。この断層画像に対して垂直方向、すなわち断層画像より手前または背後の画像を見る際には、超音波プローブの位置または角度を変えることで、異なる断層画像が生成されるが、診断部位の形状、大きさ等によっては、多数の２次元断層画像を生成して診断部位の状況を把握しなければならず、また、超音波プローブの移動に際して患者に不快感を与えるおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に、振動子アレイを電子的に走査して２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、超音波プローブを移動させることなく、３次元超音波画像の生成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４０５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような超音波診断装置の超音波プローブにおいては、プローブの筺体内に振動子アレイを機械的に走査する走査機構が収容され、診断の実行に伴って振動子アレイから熱が生じるだけでなく、走査機構からも熱が発せられるため、超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００７】
特に、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にあっては、回路基板からも発熱があり、筺体内の温度上昇が助長されることとなる。このようにして、筺体内の温度が上昇すると、超音波プローブ内の各回路の安定した動作を保証することが難しくなってしまう。
【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、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３次元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】
【０００９】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置であって、撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、関心領域設定部で設定された関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御する制御部とを備えたものである。
【００１０】
好ましくは、前後のフレームの２次元画像データに基づいて中間のフレームの２次元画像データを補間形成する補間部をさらに備え、制御部は、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信がフレーム毎に間欠的に行われるように送受信回路を制御し、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対して超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データが補間部により補間形成される。
制御部は、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、振動子アレイの機械的な走査方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御することができる。
【００１１】
温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値より高い第２の設定値以上になった場合には、さらに、振動子アレイの一次元配列方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように、制御部が送受信回路を制御してもよい。
温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合には、さらに、関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、あるいは、測定深度方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、送受信回路を制御することができる。
【００１２】
制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、振動子アレイの一次元配列方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように、あるいは、関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、あるいは、測定深度方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御することもできる。
【００１３】
この発明に係る超音波画像生成方法は、超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、撮像領域内に関心領域を設定し、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第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御する方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、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第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御するので、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３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における通常時の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図４】実施の形態１において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図５】実施の形態２において超音波プローブの内部温度が第２の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図６】実施の形態２において超音波プローブの内部温度が第３の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例において超音波プローブの内部温度が第３の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図８】実施の形態３において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図９】実施の形態３の変形例において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図１０】実施の形態３の他の変形例において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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に接続された診断装置本体２とを備えている。
超音波プローブ１は、複数の超音波トランスデューサが一次元配列された振動子アレイ３を有しており、この振動子アレイ３にアレイ移動部４が接続されると共に送信回路５と受信回路６が接続され、これらアレイ移動部４、送信回路５および受信回路６にプローブ制御部７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８が内蔵され、この温度センサ８がプローブ制御部７に接続されている。温度センサ８は、例えば、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信回路６の近傍に配置される。
【００１７】
診断装置本体２は、超音波プローブ１の受信回路６に接続された信号処理部１１を有し、この信号処理部１１にＤＳＣ（Digital Scan Converter）１２、画像処理部１３、表示制御部１４および表示部１５が順次接続され、画像処理部１３に補間部２１と画像メモリ１６が接続されている。そして、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４および補間部２１に本体制御部１７が接続されている。さらに、本体制御部１７には、操作部１８と格納部１９がそれぞれ接続されている。
また、超音波プローブ１のプローブ制御部７と診断装置本体２の本体制御部１７が互いに接続されている。
【００１８】
超音波プローブ１の振動子アレイ３は、一次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、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。
【００１９】
また、振動子アレイ３は、超音波トランスデューサの配列方向に対してほぼ直交する方向に揺動あるいはスライド可能に配置されており、アレイ移動部４の駆動により、所定の周期および角度範囲内で繰り返し揺動する、あるいは、所定の周期およびストロークで直線的に往復動するように構成されている。アレイ移動部４としては、各種のモータ、アクチュエータ等を使用することができる。
【００２０】
送信回路５は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサ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超音波トランスデューサに供給する。
受信回路６は、振動子アレイ３の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信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受信データ（音線信号）が生成される。
これら送信回路５および受信回路６により、この発明の送受信回路が構成されている。
【００２１】
温度センサ８は、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐを検出してプローブ制御部７に出力する。
プローブ制御部７は、診断装置本体２の本体制御部１７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。
【００２２】
診断装置本体２の信号処理部１１は、超音波プローブ１の受信回路６で生成された受信データに対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、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。
ＤＳＣ１２は、信号処理部１１で生成されたＢモード画像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）する。
画像処理部１３は、ＤＳＣ１２から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより２次元画像データを生成して画像メモリ１６に格納すると共に、画像メモリ１６に格納された複数の２次元画像データから３次元画像データを生成して表示制御部１４に出力する。
補間部２１は、前後のフレームの２次元画像データに基づいて、これら前後のフレームの中間に位置するフレームの２次元画像データを補間形成する。
これら信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、画像メモリ１６および補間部２１により画像生成部２０が形成されている。
【００２３】
表示制御部１４は、画像処理部１３から入力された３次元画像データに基づいて、表示部１５に３次元の超音波診断画像を表示させる。
表示部１５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１４の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２４】
本体制御部１７は、操作者により操作部１８から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。また、本体制御部１７は、超音波プローブ１の温度センサ８で検出された内部温度Ｔｐに応じて、関心領域を含む観察空間領域の全域にわたり均等に超音波ビームの送受信を行う通常走査と、観察空間領域のうち関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われる温度上昇抑制型走査のいずれかの走査を行うように、プローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６を制御する。
【００２５】
操作部１８は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１９は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４、本体制御部１７および補間部２１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。
【００２６】
３次元画像を生成する際には、振動子アレイ３を送信回路５および受信回路６により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで１つの断層面における２次元画像データを取得しながら、アレイ移動部４により振動子アレイ３を機械的に走査させて、多数の断層面に対応する２次元画像データが収集される。
すなわち、超音波プローブ１の送信回路５から供給される駆動信号に従って振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサ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超音波トランスデューサから受信信号が受信回路６に出力され、受信回路６で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した診断装置本体２の信号処理部１１でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ１２でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部１３でＢモード画像信号に各種の画像処理が施される。これにより、１つの断層面における２次元画像データが生成され、画像メモリ１６に格納される。
【００２７】
このようにして１つの断層面における２次元画像データを生成しつつ、アレイ移動部４により所定の角度範囲あるいはストロークにわたって振動子アレイ３が機械的に走査されることで、多数の断層面に対応する２次元画像データが順次生成されて画像メモリ１６に格納される。そこで、画像メモリ１６に格納されたこれらの画像データを用いることにより、画像処理部１３で振動子アレイ３の機械的走査の角度範囲あるいはストロークと電子的な走査範囲によって決定される空間に対する３次元画像データが生成される。この３次元画像データに基づき、表示制御部１４により３次元画像がＶＲ（Volume Rendering）、ＭＰＲ（Multiplanar Reconstruction）等の画像投影法で表示部１５に表示される。
【００２８】
次に、図２のフローチャートを参照して実施の形態１の動作を説明する。
まず、ステップＳ１で、送信回路５および受信回路６により振動子アレイ３を電子的に走査して２次元画像データを取得しながら、アレイ移動部４により振動子アレイ３を機械的に走査させて３次元画像データを生成し、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
【００２９】
ステップＳ２で、操作者が操作部１８を操作することにより、図３に示されるように、表示部１５に表示されている観察空間領域Ｗの３次元画像の上に関心領域Ｖが設定される。なお、図３において、Ｘ軸はアレイ移動部４による振動子アレイ３の移動方向すなわち機械的な走査方向、Ｙ軸は振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサの一次元配列方向、Ｚ軸は測定深度方向をそれぞれ示しており、関心領域Ｖは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれＸｖ、ＹｖおよびＺｖのサイズを有しているものとする。
【００３０】
このような関心領域Ｖが設定されると、続くステップＳ３で、温度センサ８により超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが検出され、さらにステップＳ４で、検出された内部温度Ｔｐと予め設定されている第１の設定値Ｔ１との比較が行われる。
【００３１】
そして、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１未満であると判定された場合は、ステップＳ５に進み、本体制御部１７により、プローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６が制御され、通常走査が行われる。すなわち、図３に示されるように、送信回路５および受信回路６で振動子アレイ３を電子的に走査しながら、アレイ移動部４で振動子アレイ３を機械的に走査させることにより、観察空間領域Ｗの全域にわたって均等に電子的走査面Ｅを形成し、各電子的走査面Ｅに対する２次元画像データが生成され、画像メモリ１６に格納される。
【００３２】
次に、ステップＳ６で、画像メモリ１６に格納されたこれらの２次元画像データを用いることにより、画像処理部１３で観察空間領域Ｗに対する３次元画像データが生成され、続くステップＳ７で、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
さらに、ステップＳ８で検査を終了するか否かが確認され、検査を継続する間はステップＳ３〜Ｓ８が繰り返され、検査を終了する場合は、一連の処理を完了する。
【００３３】
このようにして超音波診断が実行されるが、実行時間の経過に伴って超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが次第に上昇することがある。そこで、ステップＳ４において、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になったと判定された場合には、ステップＳ９に進み、今度は温度上昇抑制型走査が行われるように、本体制御部１７によりプローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６が制御される。
【００３４】
すなわち、図４に示されるように、アレイ移動部４による振動子アレイ３の機械的走査は関心領域Ｖに関わらずに観察空間領域Ｗの全域にわたって行われるが、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＸｖの範囲については図３に示した通常走査と同様に均等に電子的走査面Ｅが形成され、Ｘ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信がフレーム毎に間欠的に行われる。図４において、形成された電子的走査面Ｅが実線で、形成されない電子的走査面が点線でそれぞれ示されている。
このため、Ｘ軸方向において関心領域Ｖが存在する範囲は、通常走査と同様の間隔で電子的走査面Ｅが形成されるが、それ以外の範囲では、通常走査よりも電子的走査面Ｅの形成数が削減され、電子的走査面Ｅが形成される間隔が広がることとなる。形成されなかった電子的走査面の分だけ通常走査よりも送信回路５および受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇が抑制される。
【００３５】
このようにして温度上昇抑制型走査が行われ、形成された各電子的走査面Ｅに対する２次元画像データが画像メモリ１６に格納されると、続くステップＳ１０で、補間部２１により２次元画像データの補間処理が行われる。すなわち、Ｘ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域において超音波ビームの送受信が行われずに電子的走査面が形成されなかったフレームの２次元画像データが前後のフレームの２次元画像データに基づいて補間形成される。
これにより、通常走査を行ったときと同数のフレームの２次元画像データが生成され、ステップＳ６で、これらの２次元画像データを用いることにより、画像処理部１３で３次元画像データが生成され、続くステップＳ７で、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
このような温度上昇抑制型走査を行うことにより、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以下にまで低下すると、再び通常走査を行って３次元画像を表示することができる。
【００３６】
以上のように、温度センサ８で検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になった場合に、振動子アレイ３の機械的走査方向において、関心領域Ｖ以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように送信回路５および受信回路６を制御するので、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐの上昇を抑制しながらも、少なくとも関心領域Ｖについて高画質の３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【００３７】
実施の形態２
上記の実施の形態１においては、第１の設定値Ｔ１を設定して、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になった場合に温度上昇抑制型走査を行ったが、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐに応じて温度上昇抑制効果の異なる走査を段階的に行うこともできる。
【００３８】
例えば、第１の設定値Ｔ１より高い値の第２の設定値Ｔ２と、第２の設定値Ｔ２より高い値の第３の設定値Ｔ３を予め設定しておき、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合には、図４に示したように、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＸｖの範囲については通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信を間欠的に行う。
そして、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上で且つ第３の設定値Ｔ３未満になった場合には、図５に示されるように、さらに振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＹｖの範囲については通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信を間欠的に行うことができる。
このようにすれば、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して間欠的に超音波ビームの送受信を行うようにした分だけ、超音波ビームの送受信を行わない範囲が増加され、その分だけさらに送信回路５および受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇が抑制される。
【００３９】
さらに、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第３の設定値Ｔ３以上になった場合には、図６に示されるように、さらに測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲と関心領域Ｖより浅い領域だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖより深い領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。
このようにすれば、関心領域Ｖより深い領域の分だけ、超音波ビームの受信を間欠的に行う範囲が増加され、その分だけさらに受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇がより一層抑制されることとなる。
【００４０】
なお、この実施の形態２においても、アレイ移動部４による振動子アレイ３の機械的走査は、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐおよび関心領域Ｖに関わらずに観察空間領域Ｗの全域にわたって行われる。
【００４１】
また、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第３の設定値Ｔ３以上になった場合に、図７に示されるように、測定深度方向において関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｚ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行ってもよい。図６のように、関心領域Ｖより深い領域に対する超音波ビームの受信を間欠的に行う場合に比べて、さらに受信回路６の休止時間を長くすることが可能となる。
【００４２】
実施の形態３
上記の実施の形態１においては、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合に、図４に示したように、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行ったが、これに限るものではなく、例えば、図８に示されるように、振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向において関心領域Ｖが存在する長さＹｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行ってもよい。
この場合、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上に上昇した場合には、さらに振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行う、あるいは測定深度方向であるＺ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。
【００４３】
また、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合に、図９に示されるように、測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲と関心領域Ｖより浅い領域だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖより深い領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。あるいは、図１０に示されるように、測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｚ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの受信を間欠的に行うようにしてもよい。
これら図９あるいは図１０に示した走査を行う場合にも、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上に上昇した場合には、さらに振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域あるいは振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行うこともできる。
【００４４】
このような実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、送信回路５および受信回路６の休止時間あるいは受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐの上昇を抑制しながらも、少なくとも関心領域Ｖについて高画質の３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態１〜３における超音波プローブ１と診断装置本体２との接続は、有線による接続および無線通信による接続のいずれの形態をとることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ 振動子アレイ、４ アレイ移動部、５ 送信回路、６ 受信回路、７ プローブ制御部、８ 温度センサ、１１ 信号処理部、１２ ＤＳＣ、１３ 画像処理部、１４ 表示制御部、１５ 表示部、１６ 画像メモリ、１７ 制御部、１８ 操作部、１９ 格納部、２０ 画像生成部、２１ 補間部、Ｗ 観察空間領域、Ｖ 関心領域、Ｅ 電子的走査面、Ｔ１ 第１の設定値、Ｔ２ 第２の設定値、Ｔ３ 第３の設定値。
【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、振動子アレイの電子的な走査と機械的な走査を組み合わせて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。
【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】
振動子アレイとしては、複数の超音波トランスデューサが一次元配列されたものが多く用いられており、このような振動子アレイを電子的に走査することにより２次元の断層画像を得ることができる。この断層画像に対して垂直方向、すなわち断層画像より手前または背後の画像を見る際には、超音波プローブの位置または角度を変えることで、異なる断層画像が生成されるが、診断部位の形状、大きさ等によっては、多数の２次元断層画像を生成して診断部位の状況を把握しなければならず、また、超音波プローブの移動に際して患者に不快感を与えるおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に、振動子アレイを電子的に走査して２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、超音波プローブを移動させることなく、３次元超音波画像の生成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４０５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような超音波診断装置の超音波プローブにおいては、プローブの筺体内に振動子アレイを機械的に走査する走査機構が収容され、診断の実行に伴って振動子アレイから熱が生じるだけでなく、走査機構からも熱が発せられるため、超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００７】
特に、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にあっては、回路基板からも発熱があり、筺体内の温度上昇が助長されることとなる。このようにして、筺体内の温度が上昇すると、超音波プローブ内の各回路の安定した動作を保証することが難しくなってしまう。
【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、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３次元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】
【０００９】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置であって、撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、関心領域設定部で設定された関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御する制御部とを備えたものである。
【００１０】
好ましくは、前後のフレームの２次元画像データに基づいて中間のフレームの２次元画像データを補間形成する補間部をさらに備え、制御部は、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信がフレーム毎に間欠的に行われるように送受信回路を制御し、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対して超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データが補間部により補間形成される。
制御部は、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合に、振動子アレイの機械的な走査方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御することができる。
【００１１】
温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第１の設定値より高い第２の設定値以上になった場合には、さらに、振動子アレイの一次元配列方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように、制御部が送受信回路を制御してもよい。
温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合には、さらに、関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、あるいは、測定深度方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、送受信回路を制御することができる。
【００１２】
制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、振動子アレイの一次元配列方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように、あるいは、関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように、あるいは、測定深度方向における関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御することもできる。
【００１３】
この発明に係る超音波画像生成方法は、超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、撮像領域内に関心領域を設定し、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第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御する方法である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、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第１の設定値以上になった場合に、関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように送受信回路を制御するので、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３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における通常時の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図４】実施の形態１において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図５】実施の形態２において超音波プローブの内部温度が第２の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図６】実施の形態２において超音波プローブの内部温度が第３の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図７】実施の形態２の変形例において超音波プローブの内部温度が第３の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図８】実施の形態３において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図９】実施の形態３の変形例において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【図１０】実施の形態３の他の変形例において超音波プローブの内部温度が第１の設定値以上になった場合の振動子アレイの走査方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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に接続された診断装置本体２とを備えている。
超音波プローブ１は、複数の超音波トランスデューサが一次元配列された振動子アレイ３を有しており、この振動子アレイ３にアレイ移動部４が接続されると共に送信回路５と受信回路６が接続され、これらアレイ移動部４、送信回路５および受信回路６にプローブ制御部７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８が内蔵され、この温度センサ８がプローブ制御部７に接続されている。温度センサ８は、例えば、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信回路６の近傍に配置される。
【００１７】
診断装置本体２は、超音波プローブ１の受信回路６に接続された信号処理部１１を有し、この信号処理部１１にＤＳＣ（Digital Scan Converter）１２、画像処理部１３、表示制御部１４および表示部１５が順次接続され、画像処理部１３に補間部２１と画像メモリ１６が接続されている。そして、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４および補間部２１に本体制御部１７が接続されている。さらに、本体制御部１７には、操作部１８と格納部１９がそれぞれ接続されている。
また、超音波プローブ１のプローブ制御部７と診断装置本体２の本体制御部１７が互いに接続されている。
【００１８】
超音波プローブ１の振動子アレイ３は、一次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、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。
【００１９】
また、振動子アレイ３は、超音波トランスデューサの配列方向に対してほぼ直交する方向に揺動あるいはスライド可能に配置されており、アレイ移動部４の駆動により、所定の周期および角度範囲内で繰り返し揺動する、あるいは、所定の周期およびストロークで直線的に往復動するように構成されている。アレイ移動部４としては、各種のモータ、アクチュエータ等を使用することができる。
【００２０】
送信回路５は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサ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超音波トランスデューサに供給する。
受信回路６は、振動子アレイ３の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信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受信データ（音線信号）が生成される。
これら送信回路５および受信回路６により、この発明の送受信回路が構成されている。
【００２１】
温度センサ８は、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐを検出してプローブ制御部７に出力する。
プローブ制御部７は、診断装置本体２の本体制御部１７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。
【００２２】
診断装置本体２の信号処理部１１は、超音波プローブ１の受信回路６で生成された受信データに対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、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。
ＤＳＣ１２は、信号処理部１１で生成されたＢモード画像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）する。
画像処理部１３は、ＤＳＣ１２から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより２次元画像データを生成して画像メモリ１６に格納すると共に、画像メモリ１６に格納された複数の２次元画像データから３次元画像データを生成して表示制御部１４に出力する。
補間部２１は、前後のフレームの２次元画像データに基づいて、これら前後のフレームの中間に位置するフレームの２次元画像データを補間形成する。
これら信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、画像メモリ１６および補間部２１により画像生成部２０が形成されている。
【００２３】
表示制御部１４は、画像処理部１３から入力された３次元画像データに基づいて、表示部１５に３次元の超音波診断画像を表示させる。
表示部１５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１４の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２４】
本体制御部１７は、操作者により操作部１８から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。また、本体制御部１７は、超音波プローブ１の温度センサ８で検出された内部温度Ｔｐに応じて、関心領域を含む観察空間領域の全域にわたり均等に超音波ビームの送受信を行う通常走査と、観察空間領域のうち関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われる温度上昇抑制型走査のいずれかの走査を行うように、プローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６を制御する。
【００２５】
操作部１８は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１９は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４、本体制御部１７および補間部２１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。
【００２６】
３次元画像を生成する際には、振動子アレイ３を送信回路５および受信回路６により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで１つの断層面における２次元画像データを取得しながら、アレイ移動部４により振動子アレイ３を機械的に走査させて、多数の断層面に対応する２次元画像データが収集される。
すなわち、超音波プローブ１の送信回路５から供給される駆動信号に従って振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサ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超音波トランスデューサから受信信号が受信回路６に出力され、受信回路６で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した診断装置本体２の信号処理部１１でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ１２でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部１３でＢモード画像信号に各種の画像処理が施される。これにより、１つの断層面における２次元画像データが生成され、画像メモリ１６に格納される。
【００２７】
このようにして１つの断層面における２次元画像データを生成しつつ、アレイ移動部４により所定の角度範囲あるいはストロークにわたって振動子アレイ３が機械的に走査されることで、多数の断層面に対応する２次元画像データが順次生成されて画像メモリ１６に格納される。そこで、画像メモリ１６に格納されたこれらの画像データを用いることにより、画像処理部１３で振動子アレイ３の機械的走査の角度範囲あるいはストロークと電子的な走査範囲によって決定される空間に対する３次元画像データが生成される。この３次元画像データに基づき、表示制御部１４により３次元画像がＶＲ（Volume Rendering）、ＭＰＲ（Multiplanar Reconstruction）等の画像投影法で表示部１５に表示される。
【００２８】
次に、図２のフローチャートを参照して実施の形態１の動作を説明する。
まず、ステップＳ１で、送信回路５および受信回路６により振動子アレイ３を電子的に走査して２次元画像データを取得しながら、アレイ移動部４により振動子アレイ３を機械的に走査させて３次元画像データを生成し、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
【００２９】
ステップＳ２で、操作者が操作部１８を操作することにより、図３に示されるように、表示部１５に表示されている観察空間領域Ｗの３次元画像の上に関心領域Ｖが設定される。なお、図３において、Ｘ軸はアレイ移動部４による振動子アレイ３の移動方向すなわち機械的な走査方向、Ｙ軸は振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサの一次元配列方向、Ｚ軸は測定深度方向をそれぞれ示しており、関心領域Ｖは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれＸｖ、ＹｖおよびＺｖのサイズを有しているものとする。
【００３０】
このような関心領域Ｖが設定されると、続くステップＳ３で、温度センサ８により超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが検出され、さらにステップＳ４で、検出された内部温度Ｔｐと予め設定されている第１の設定値Ｔ１との比較が行われる。
【００３１】
そして、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１未満であると判定された場合は、ステップＳ５に進み、本体制御部１７により、プローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６が制御され、通常走査が行われる。すなわち、図３に示されるように、送信回路５および受信回路６で振動子アレイ３を電子的に走査しながら、アレイ移動部４で振動子アレイ３を機械的に走査させることにより、観察空間領域Ｗの全域にわたって均等に電子的走査面Ｅを形成し、各電子的走査面Ｅに対する２次元画像データが生成され、画像メモリ１６に格納される。
【００３２】
次に、ステップＳ６で、画像メモリ１６に格納されたこれらの２次元画像データを用いることにより、画像処理部１３で観察空間領域Ｗに対する３次元画像データが生成され、続くステップＳ７で、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
さらに、ステップＳ８で検査を終了するか否かが確認され、検査を継続する間はステップＳ３〜Ｓ８が繰り返され、検査を終了する場合は、一連の処理を完了する。
【００３３】
このようにして超音波診断が実行されるが、実行時間の経過に伴って超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが次第に上昇することがある。そこで、ステップＳ４において、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になったと判定された場合には、ステップＳ９に進み、今度は温度上昇抑制型走査が行われるように、本体制御部１７によりプローブ制御部７を介して送信回路５および受信回路６が制御される。
【００３４】
すなわち、図４に示されるように、アレイ移動部４による振動子アレイ３の機械的走査は関心領域Ｖに関わらずに観察空間領域Ｗの全域にわたって行われるが、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＸｖの範囲については図３に示した通常走査と同様に均等に電子的走査面Ｅが形成され、Ｘ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信がフレーム毎に間欠的に行われる。図４において、形成された電子的走査面Ｅが実線で、形成されない電子的走査面が点線でそれぞれ示されている。
このため、Ｘ軸方向において関心領域Ｖが存在する範囲は、通常走査と同様の間隔で電子的走査面Ｅが形成されるが、それ以外の範囲では、通常走査よりも電子的走査面Ｅの形成数が削減され、電子的走査面Ｅが形成される間隔が広がることとなる。形成されなかった電子的走査面の分だけ通常走査よりも送信回路５および受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇が抑制される。
【００３５】
このようにして温度上昇抑制型走査が行われ、形成された各電子的走査面Ｅに対する２次元画像データが画像メモリ１６に格納されると、続くステップＳ１０で、補間部２１により２次元画像データの補間処理が行われる。すなわち、Ｘ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域において超音波ビームの送受信が行われずに電子的走査面が形成されなかったフレームの２次元画像データが前後のフレームの２次元画像データに基づいて補間形成される。
これにより、通常走査を行ったときと同数のフレームの２次元画像データが生成され、ステップＳ６で、これらの２次元画像データを用いることにより、画像処理部１３で３次元画像データが生成され、続くステップＳ７で、表示制御部１４により３次元画像が表示部１５に表示される。
このような温度上昇抑制型走査を行うことにより、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以下にまで低下すると、再び通常走査を行って３次元画像を表示することができる。
【００３６】
以上のように、温度センサ８で検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になった場合に、振動子アレイ３の機械的走査方向において、関心領域Ｖ以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように送信回路５および受信回路６を制御するので、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐの上昇を抑制しながらも、少なくとも関心領域Ｖについて高画質の３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【００３７】
実施の形態２
上記の実施の形態１においては、第１の設定値Ｔ１を設定して、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上になった場合に温度上昇抑制型走査を行ったが、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐに応じて温度上昇抑制効果の異なる走査を段階的に行うこともできる。
【００３８】
例えば、第１の設定値Ｔ１より高い値の第２の設定値Ｔ２と、第２の設定値Ｔ２より高い値の第３の設定値Ｔ３を予め設定しておき、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合には、図４に示したように、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＸｖの範囲については通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信を間欠的に行う。
そして、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上で且つ第３の設定値Ｔ３未満になった場合には、図５に示されるように、さらに振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＹｖの範囲については通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの送受信を間欠的に行うことができる。
このようにすれば、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して間欠的に超音波ビームの送受信を行うようにした分だけ、超音波ビームの送受信を行わない範囲が増加され、その分だけさらに送信回路５および受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇が抑制される。
【００３９】
さらに、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第３の設定値Ｔ３以上になった場合には、図６に示されるように、さらに測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲と関心領域Ｖより浅い領域だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖより深い領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。
このようにすれば、関心領域Ｖより深い領域の分だけ、超音波ビームの受信を間欠的に行う範囲が増加され、その分だけさらに受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１内の温度上昇がより一層抑制されることとなる。
【００４０】
なお、この実施の形態２においても、アレイ移動部４による振動子アレイ３の機械的走査は、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐおよび関心領域Ｖに関わらずに観察空間領域Ｗの全域にわたって行われる。
【００４１】
また、温度センサ８により検出された超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第３の設定値Ｔ３以上になった場合に、図７に示されるように、測定深度方向において関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｚ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行ってもよい。図６のように、関心領域Ｖより深い領域に対する超音波ビームの受信を間欠的に行う場合に比べて、さらに受信回路６の休止時間を長くすることが可能となる。
【００４２】
実施の形態３
上記の実施の形態１においては、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合に、図４に示したように、振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行ったが、これに限るものではなく、例えば、図８に示されるように、振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向において関心領域Ｖが存在する長さＹｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｙ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行ってもよい。
この場合、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上に上昇した場合には、さらに振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行う、あるいは測定深度方向であるＺ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。
【００４３】
また、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第１の設定値Ｔ１以上で且つ第２の設定値Ｔ２未満の場合に、図９に示されるように、測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲と関心領域Ｖより浅い領域だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、関心領域Ｖより深い領域に対して超音波ビームの受信を間欠的に行うこともできる。あるいは、図１０に示されるように、測定深度方向であるＺ軸方向において、関心領域Ｖが存在する長さＺｖの範囲だけ通常走査と同様に超音波ビームの送受信を行い、Ｚ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対しては超音波ビームの受信を間欠的に行うようにしてもよい。
これら図９あるいは図１０に示した走査を行う場合にも、複数の温度設定値を設定し、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐが第２の設定値Ｔ２以上に上昇した場合には、さらに振動子アレイ３の機械的走査方向であるＸ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域あるいは振動子アレイ３の一次元配列方向であるＹ軸方向における関心領域Ｖ以外の領域に対して超音波ビームの送受信を間欠的に行うこともできる。
【００４４】
このような実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、送信回路５および受信回路６の休止時間あるいは受信回路６の休止時間が長くなり、超音波プローブ１の内部温度Ｔｐの上昇を抑制しながらも、少なくとも関心領域Ｖについて高画質の３次元超音波画像を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態１〜３における超音波プローブ１と診断装置本体２との接続は、有線による接続および無線通信による接続のいずれの形態をとることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ 振動子アレイ、４ アレイ移動部、５ 送信回路、６ 受信回路、７ プローブ制御部、８ 温度センサ、１１ 信号処理部、１２ ＤＳＣ、１３ 画像処理部、１４ 表示制御部、１５ 表示部、１６ 画像メモリ、１７ 制御部、１８ 操作部、１９ 格納部、２０ 画像生成部、２１ 補間部、Ｗ 観察空間領域、Ｖ 関心領域、Ｅ 電子的走査面、Ｔ１ 第１の設定値、Ｔ２ 第２の設定値、Ｔ３ 第３の設定値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら前記振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、
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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域設定部で設定された関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前後のフレームの２次元画像データに基づいて中間のフレームの２次元画像データを補間形成する補間部をさらに備え、
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信がフレーム毎に間欠的に行われるように前記送受信回路を制御し、
前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対して超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データが前記補間部により補間形成される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記振動子アレイの機械的な走査方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、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第１の設定値より高い第２の設定値以上になった場合に、さらに前記振動子アレイの一次元配列方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、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第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合に、さらに前記関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、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第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合に、さらに測定深度方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記振動子アレイの一次元配列方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、測定深度方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら前記振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
撮像領域内に関心領域を設定し、
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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら前記振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
撮像領域内に関心領域を設定するための関心領域設定部と、
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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域設定部で設定された関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前後のフレームの２次元画像データに基づいて中間のフレームの２次元画像データを補間形成する補間部をさらに備え、
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信がフレーム毎に間欠的に行われるように前記送受信回路を制御し、
前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対して超音波ビームの送受信が行われなかったフレームの２次元画像データが前記補間部により補間形成される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記振動子アレイの機械的な走査方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、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第１の設定値より高い第２の設定値以上になった場合に、さらに前記振動子アレイの一次元配列方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、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第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合に、さらに前記関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、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第２の設定値より高い第３の設定値以上になった場合に、さらに測定深度方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記振動子アレイの一次元配列方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの送受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域より深い領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御部は、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第１の設定値以上になった場合に、測定深度方向における前記関心領域以外の領域に対する超音波ビームの受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波プローブの一次元配列型振動子アレイを送受信回路により電子的に走査して被検体に向けた超音波ビームの送受信を行うことで２次元画像データを取得しながら前記振動子アレイをその配列方向に対してほぼ直交方向に機械的に走査させて３次元超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
撮像領域内に関心領域を設定し、
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第１の設定値以上になった場合に、前記関心領域以外の少なくとも一部の領域に対する超音波ビームの送受信または受信が間欠的に行われるように前記送受信回路を制御する
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１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９６２５５（Ｐ２０１２−１９６２５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０９１１（Ｐ２０１１−６０９１１）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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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