超音波診断装置
【課題】複数の超音波探触子を利用する超音波診断装置の新たな装置構成を提供する。
【解決手段】共用プローブコネクタ２０内には、レセプタクル１〜１０の各々に対応して信号切替部１〜１０が設けられている。送信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子を駆動するための送信信号を生成して出力する回路である。受信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子から取得される受信信号に対して、例えば検波処理などを施す回路である。制御部３１は、各送信回路と各受信回路を、どのレセプタクルに対応させるのかを決定し、切替制御信号として共用プローブコネクタ２０の信号切替部１〜１０へ出力する。これにより、対応する各レセプタクルと装置本体３０内の各送信回路および各受信回路とが選択的に接続される。
【解決手段】共用プローブコネクタ２０内には、レセプタクル１〜１０の各々に対応して信号切替部１〜１０が設けられている。送信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子を駆動するための送信信号を生成して出力する回路である。受信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子から取得される受信信号に対して、例えば検波処理などを施す回路である。制御部３１は、各送信回路と各受信回路を、どのレセプタクルに対応させるのかを決定し、切替制御信号として共用プローブコネクタ２０の信号切替部１〜１０へ出力する。これにより、対応する各レセプタクルと装置本体３０内の各送信回路および各受信回路とが選択的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に複数の超音波プローブを利用する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波診断装置は、臓器などの診断のみに留まらず、外科的な手術中の支援にも利用されており、手術中の支援として、複数の超音波探触子（プローブ）を併用するケースが多くなっている。例えば、手術部分の詳細な超音波画像を取得するプローブと、そのプローブや手術部位の位置を確認するための比較的広い範囲の超音波画像を取得するプローブと、二つのプローブが利用される。
【０００３】
複数のプローブを併用する手法として、各プローブに対応した複数の超音波診断装置の利用が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、二つのプローブを一つの超音波診断装置で利用してもよい（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３７２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８０６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブごとに超音波診断装置を複数利用する場合、プローブの数だけ装置本体を用意する必要がある。この場合、例えば、複数の装置本体を置くための広いスペースが必要になるなどの問題が生じる。また、複数のプローブを一つの装置本体で利用するためには、プローブの数だけプローブコネクタが必要になる。
【０００６】
本発明は、上記事例に鑑みて成されたものであり、その目的は、複数の超音波探触子（プローブ）を利用する超音波診断装置の新たな装置構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の超音波プローブと、前記複数の超音波プローブが接続され、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタと、前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々へ送信信号を供給する送信部と、前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々から受信信号を取得する受信部と、を有し、前記共用プローブコネクタは、前記送信部が出力する信号の中から選択された各超音波プローブごとの送信信号を対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を受信部へ出力する、ことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、共用プローブコネクタを介して複数の超音波プローブと装置本体とを接続することができるため、例えば、一台の装置本体で一つの共用プローブコネクタによって複数の超音波プローブを併用することが可能になる。
【０００９】
望ましくは、前記送信部は、複数の送信回路を含み、前記共用プローブコネクタは、前記複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各超音波プローブへ供給する、ことを特徴とする。望ましくは、前記受信部は、複数の受信回路を含み、前記共用プローブコネクタは、前記複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記共用プローブコネクタは、前記送信部から順次出力される複数の超音波プローブの送信信号の各々を対応する各超音波プローブへ順次供給する、ことを特徴とする。望ましくは、前記共用プローブコネクタは、前記複数の超音波プローブから得られる受信信号の各々を前記受信部へ時分割して順次出力する、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましくは、前記複数の超音波プローブは、互いに周波数特性の異なる超音波を送波し、前記各超音波プローブから得られる受信信号に対して、その超音波プローブに応じたフィルタ処理を施すことにより、その超音波プローブから送波された超音波に対応した受信信号成分を抽出するフィルタ処理部と、前記各超音波プローブごとに対応する受信信号成分に基づいて超音波画像を形成する画像構成部と、をさらに有する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である共用プローブコネクタは、超音波診断装置の装置本体と複数の超音波プローブとを接続するために、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタにおいて、前記装置本体が出力する信号の中から各超音波プローブごとの送信信号を選択して対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を前記装置本体へ出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましくは、複数の超音波プローブの各々が接続される複数のプローブ接続部と、前記装置本体に含まれる複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を前記各プローブ接続部に割り当て、さらに、前記装置本体に含まれる複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を前記各プローブ接続部に割り当てる信号切替部と、を有し、これにより、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各プローブ接続部を介して各超音波プローブへ供給するとともに、各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られるプローブ情報に基づいて、各プローブ接続部とそれに接続された各超音波プローブの識別子とを対応付けたプローブ識別情報を生成する識別情報生成部をさらに有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明により、複数の超音波プローブを利用する超音波診断装置の新たな装置構成が提供される。その装置構成により、例えば、一台の装置本体で一つの共用プローブコネクタによって複数の超音波プローブを併用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００１８】
本実施形態の超音波診断装置は、プローブａ１０とプローブｂ１４の二つのプローブ、共用プローブコネクタ２０、装置本体３０で構成される。共用プローブコネクタ２０は、プローブａ１０およびプローブｂ１４の二つのプローブを装置本体に接続するためのコネクタである。
【００１９】
プローブａ１０は、２Ｄアレイ振動子１２を含む２Ｄアレイプローブである。つまり、２Ｄアレイ振動子１２内の格子状に配列された複数の振動素子から出力される超音波パルスの送波タイミングなどが適宜制御され、超音波ビームを三次元空間内で走査するプローブである。２Ｄアレイ振動子１２に供給される送信信号や２Ｄアレイ振動子１２において取得された受信信号は、プラグ１〜４を介して転送される。
【００２０】
一方、プローブｂ１４は、高周波リニア振動子１６を含む高周波リニアプローブである。つまり、高周波リニア振動子１６内の直線状に配列された複数の振動素子から出力される超音波パルスの送波タイミングなどが適宜制御され、超音波ビームをビーム方向に垂直な方向へ走査するプローブである。高周波リニア振動子１６に供給される送信信号や高周波リニア振動子１６において取得された受信信号は、プラグ１´およびプラグ２´を介して転送される。
【００２１】
なお、本発明では、共用プローブコネクタ２０に接続されるプローブ数は２つに限定されず、３つ以上のプローブが接続されてもよい。また、接続されるプローブは、２Ｄアレイプローブや高周波リニアプローブに限定されず、例えば、Ｂモード画像用のプローブやドプラ情報取得用のプローブが利用されてもよい。本実施形態では、本発明の代表例として、２Ｄアレイプローブ（プローブａ１０）と高周波リニアプローブ（プローブｂ１４）の二つのプローブを併用する形態を説明する。
【００２２】
プローブａ１０およびプローブｂ１４が接続される共用プローブコネクタ２０は、第一のプローブ接続部を構成するレセプタクル１〜５と、第二のプローブ接続部を構成するレセプタクル６〜１０を含んでいる。各レセプタクルはプローブ内の各プラグと嵌め合わせられる。つまり、レセプタクル１〜５からなる第一のプローブ接続部には、プローブａ１０が接続され、レセプタクル１〜４の各々にプラグ１〜４が嵌め合わせられる。プローブａ１０のプラグ数が４つでありレセプタクル５に対応するプラグが存在しないため、レセプタクル５は空き状態となっている。
【００２３】
また、レセプタクル６〜１０からなる第二のプローブ接続部には、プローブｂ１４が接続され、レセプタクル６，７の各々にプラグ１´，２´が嵌め合わせられる。プローブｂ１４のプラグ数が２つでありレセプタクル８〜１０に対応するプラグが存在しないため、レセプタクル８〜１０は空き状態となっている。
【００２４】
各プラグと各レセプタクルは、例えば、一方がオス形状、他方がメス形状に構成され、互いに噛み合う形状が望ましい。各プラグと各レセプタクルの形状については、後に図７を利用して一例を紹介する。
【００２５】
共用プローブコネクタ２０内には、レセプタクル１〜１０の各々に対応して信号切替部１〜１０が設けられている。各信号切替部は、対応する各レセプタクルと装置本体３０内の各送信回路および各受信回路とを選択的に接続する機能を備えている。
【００２６】
装置本体３０内の送信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子を駆動するための送信信号を生成して出力する回路である。各送信回路は、例えば２０チャンネル分（振動素子２０個分）の送信信号を出力する。一方、装置本体３０内の受信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子から取得される受信信号に対して、例えば検波処理などを施す回路である。各受信回路は、例えば２０チャンネル分（振動素子２０個分）の受信信号を処理する。
【００２７】
以下、本実施形態の超音波診断装置における送受信動作について説明する。なお、以下の説明において各送信回路および各受信回路は、共に２０チャンネル単位の信号を取り扱うものとする。この場合、各レセプタクルおよび各プラグについても、各送信回路または各受信回路に対応して、２０チャンネル単位の信号を取り扱う。
【００２８】
プローブａ１０は、４つのプラグ１〜４を備えている。つまり、プローブａ１０は、合計８０チャンネルの信号によって駆動される。プローブａ１０が共用プローブコネクタ２０に接続されてプラグ１〜４が、各々、レセプタクル１〜４に接続されると、プローブａ１０からプラグ１〜４を介してプローブコード（プローブの識別子）が出力される。プローブコードは、例えば、プローブａ１０内の図示しないメモリなどに記憶された情報であり、プローブａ１０が２Ｄアレイプローブであることなどを示す情報である。出力されたプローブコードは、レセプタクル１〜４によって取得され、プローブコード生成部２２へ伝えられる。
【００２９】
プローブコード生成部２２は、レセプタクル１〜５からなる第一のプローブ接続部に、２Ｄアレイプローブであるプローブａ１０が接続されたことを認識し、第一のプローブ接続部と２Ｄアレイプローブのプローブコードとを対応付けたプローブ識別情報を生成する。なお、各レセプタクルごとにプローブコードを対応付けしてもよい。つまり、プローブ識別情報として、レセプタクル１〜４の各々に２Ｄアレイプローブのプローブコードを対応付け、さらに、レセプタクル５には何も接続されていないことを示す情報を生成してもよい。
【００３０】
同様に、プローブｂ１４が共用プローブコネクタ２０に接続されると、プローブｂ１４からプラグ１´，２´を介してプローブコードが出力され、レセプタクル６，７を介してプローブコード生成部２２へ伝えられる。その結果、プローブコード生成部２２は、レセプタクル６〜１０からなる第二のプローブ接続部に、高周波リニアプローブであるプローブｂ１４が接続されたことを認識し、第二のプローブ接続部と高周波リニアプローブのプローブコードとを対応付けたプローブ識別情報を生成する。生成されたプローブ識別情報は、装置本体３０内の制御部３１へ伝えられる。
【００３１】
制御部３１は、プローブ識別情報に基づいて、各送信回路と各受信回路を、どのレセプタクルに対応させるのかを決定し、切替制御信号として共用プローブコネクタ２０の信号切替部１〜１０へ出力する。例えば、送信時において、送信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる場合、信号切替部１〜４によって送信回路１〜４の各々がレセプタクル１〜４に割り当てられ、レセプタクル１〜４を介して、送信回路１〜４の各送信信号がプラグ１〜４の各々に出力される。さらに、送信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる場合、信号切替部６，７によって送信回路４，５の各々がレセプタクル６，７に割り当てられ、レセプタクル６，７を介して、送信回路４，５の各送信信号がプラグ１´，２´の各々に出力される。
【００３２】
この送信例では、送信回路４がプローブａ１０およびプローブｂ１４の両方に利用されており同時に二つのプローブへ送信信号を供給できない。この場合、例えば、送信回路１〜４の送信回路群からプローブａ１０へ送信信号を出力した後、送信回路４，５の送信回路群からプローブｂ１４へ送信信号を出力する。これを交互に繰り返す時分割処理によって、二つのプローブへ送信信号を供給することができる。
【００３３】
一方、受信時において、受信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる場合、信号切替部１〜４によって受信回路１〜４の各々がレセプタクル１〜４に割り当てられる。そして、２Ｄアレイ振動子１２で取得された受信信号が、プラグ１〜４およびレセプタクル１〜４を介して、受信回路１〜４に出力される。さらに、受信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる場合、信号切替部６，７によって受信回路４，５の各々がレセプタクル６，７に割り当てられる。そして、高周波リニア振動子１６で取得された受信信号が、プラグ１´，２´およびレセプタクル６，７を介して、受信回路４，５に出力される。
【００３４】
この受信例では、受信回路４がプローブａ１０およびプローブｂ１４の両方に利用されており同時に二つのプローブの受信信号を処理できない。この場合、例えば、受信回路１〜４の受信回路群によってプローブａ１０の受信信号を処理した後、受信回路４，５の受信回路群によってプローブｂ１４の受信信号を処理する。これを交互に繰り返す時分割処理によって、二つのプローブの受信信号を処理することができる。
【００３５】
制御部３１は、前述の切替制御信号に加えて、送信と受信のタイミングを示す送受信回路選択信号を信号切替部１〜１０へ供給する。信号切替部１〜１０は、送受信回路選択信号に基づいて、送信回路をレセプタクルに接続するタイミング、受信回路をレセプタクルに接続するタイミングを決定する。
【００３６】
また、各プローブへ送信信号を供給する際、制御部３１は、各プローブに対応する送信回路群に対して、対応するプローブに応じた制御を行う。例えば、送信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる際、送信回路１〜４を、２Ｄアレイ振動子１２に応じた中心周波数（例えば、２．５ＭＨｚ）に設定し、２Ｄアレイ振動子１２に応じたステアリング制御を行う。同様に、送信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる際、送信回路４，５を、高周波リニア振動子１６に応じた中心周波数（例えば、１０ＭＨｚ）に設定し、高周波リニア振動子１６に応じたリニア走査制御を行う。
【００３７】
ちなみに、制御部３１は、共用プローブコネクタ２０内の制御信号インターフェース２４およびレセプタクルを介して、各プローブへ制御信号を出力することも可能である。また、各プローブから制御信号インターフェース２４へ信号が転送されてもよい。例えば、各プローブ内にそのプローブの位置を検出する位置センサが設けられ、位置センサで検出された位置情報が制御信号インターフェース２４へ伝えられ、制御信号インターフェース２４を介して装置本体３０の制御部３１へ転送されてもよい。さらに、制御信号インターフェース２４は、例えば二つのプローブから得られた位置情報に基づいて、それら二つのプローブ間の相対位置情報を生成してもよい。
【００３８】
受信回路１〜５で処理された受信信号は、整相加算回路３２に出力される。整相加算回路３２は、受信回路１〜５から出力される受信処理後の信号に対して増幅や整相加算などの処理を行う。整相加算回路３２は、制御部３１によって制御され、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々のタイプに応じた受信ビームの形成を実行する。
【００３９】
こうして、制御部３１は、送信回路１〜４および受信回路１〜４をプローブａ１０に割り当て、さらに、送信回路１〜４、受信回路１〜４および整相加算回路３２を制御して送信ビームの形成、受信ビームの形成を行う。そして、整相加算回路３２から、２Ｄアレイ振動子１２によって形成される走査空間内の各超音波ビームごとのエコーデータ（整相加算後の受信信号）が出力される。制御部３１は、超音波ビームを三次元空間内で三次元的にステアリングさせて三次元空間内のエコーデータ（ボリュームデータ）を取得する。
【００４０】
また、制御部３１は、送信回路４，５および受信回路４，５をプローブｂ１４に割り当て、さらに、送信回路４，５、受信回路４，５および整相加算回路３２を制御して送信ビームの形成、受信ビームの形成を行う。そして、整相加算回路３２から、高周波リニア振動子１６によって形成される走査面内の各超音波ビームごとのエコーデータ（整相加算後の受信信号）が出力される。
【００４１】
なお、プローブａ１０の受信信号、プローブｂ１４の受信信号は、交互に、時分割処理で取得されるため、整相加算回路３２においても、各プローブに対応する受信信号の処理に応じたタイミングで時分割処理によって整相加算処理が実行される。
【００４２】
フィルタ３４は、整相加算回路３２から出力される整相加算後のエコーデータに対してフィルタ処理を施す。フィルタ３４は、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に応じたフィルタ処理を実行して、整相加算後のエコーデータに含まれる他方プローブの成分を除去する機能を備えている。
【００４３】
本実施形態において、プローブａ１０およびプローブｂ１４の二つのプローブは、手術中の支援などにおいて併用される。例えば、高周波リニアプローブであるプローブｂ１４が手術部分の詳細な超音波画像を取得するプローブとして利用され、プローブｂ１４や手術部位の位置を確認するための比較的広い範囲の超音波画像を取得するプローブとして２Ｄアレイプローブであるプローブａ１０が利用される。こうした併用形態の場合、一方のプローブが発した超音波の反射波を他方のプローブが受波してしまう可能性がある。そこで、フィルタ３４において、整相加算後のエコーデータに含まれる他方のプローブの成分が除去される。
【００４４】
図２は、本実施形態におけるフィルタ処理を説明するための図であり、フィルタ（図１の符号３４）で実行されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理を説明するための図である。なお、プローブａ（図１の符号１０）の中心周波数がｆ１であり、プローブｂ（図１の符号１４）の中心周波数がｆ２である場合を例として説明する。以下、図１に示した部分には図１の符号を付して説明する。
【００４５】
図２の（ａ）は、プローブａ１０およびプローブｂ１４に対して、互いにほぼ同じ帯域幅のＢＰＦを利用する場合のフィルタ設定を示している。プローブａ１０のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４０を設定する。また、プローブｂ１４のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４１を設定する。
【００４６】
このため、例えば、プローブａ１０がプローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波とプローブｂ１４から発せられた超音波の反射波とを含む多重的な受信信号を取得したとしても、フィルタ３４において、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４０によって、プローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。同様に、プローブｂ１４に関しては、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４１によって、プローブｂ１４自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。このように、フィルタ３４において、それぞれ、他方プローブの成分を除去することができる。
【００４７】
図２の（ｂ）は、プローブａ１０の帯域幅を広く、プローブｂ１４の帯域幅を狭くした場合のフィルタ設定を示している。プローブａ１０のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４２を設定する。また、プローブｂ１４のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４３を設定する。このため、図２の（ａ）の場合と同様に、フィルタ３４において、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４２によって、プローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出され、プローブｂ１４に関しては、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４３によって、プローブｂ１４自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。図２の（ｂ）に示すように、プローブのタイプに応じて、一方の帯域幅を広くしてもよい。
【００４８】
なお、フィルタ３４は、バンドパスフィルタ処理以外の他の周波数フィルタ処理、例えば、ローパスフィルタ処理またはハイパスフィルタ処理などを実行させるものであってもよい。
【００４９】
図１に戻り、画像構成部３６は、フィルタ３４によってフィルタ処理されたエコーデータに基づいて、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に対応した超音波画像を形成する。本実施形態では、プローブａ１０が三次元画像取得用の２Ｄアレイプローブであるため、画像構成部３６は、プローブａ１０に対応するエコーデータに基づいて、三次元画像、あるいは、三次元画像の一部である二次元断層画像（Ｂモード画像）を形成する。三次元画像やＢモード画像の形成処理には周知の技術が利用され、各エコーデータに対してその振幅の大きさに応じた画素値が割り当てられて三次元画像やＢモード画像が形成される。また、本実施形態では、プローブｂ１４が高周波リニアプローブであるため、画像構成部３６は、プローブｂ１４に対応するエコーデータに基づいて、対象組織に関する詳細な断層画像を形成する。
【００５０】
前述のように、本実施形態では、プローブａ１０およびプローブｂ１４のタイプは、２Ｄアレイプローブや高周波リニアプローブに限定されない。画像構成部３６は、プローブａ１０およびプローブｂ１４のタイプに応じた処理を実行する。例えば、プローブｂ１４がドプラ情報取得用のプローブであれば、エコーデータからドプラ情報を抽出して、対象組織（血流など）の速度情報を取得する。そして、取得した対象組織の速度情報に基づいて、例えば、カラードプラ画像を形成する。カラードプラ画像の形成処理には周知の技術が利用される。つまり、例えば、血流に対応するエコーデータから血流の速度情報が抽出され、Ｂモード画像上において、血流内の各部ごとにその速度に対応した色付け処理が施されカラードプラ画像が形成される。
【００５１】
なお、プローブａ１０の受信信号、プローブｂ１４の受信信号は、交互に、時分割処理で取得されるため、画像構成部３６においても、各プローブに応じたタイミングで時分割処理によって画像形成処理が実行される。
【００５２】
画像構成部３６において形成されたプローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に対応した超音波画像は、表示部３８に表示される。表示部３８は、例えばユーザ操作に応じて、プローブａ１０の画像（例えば三次元画像）、プローブｂ１４の画像（例えば詳細な断層画像）の二つの画像を同時表示させた表示画像を出力する。
【００５３】
以上の説明において、整相加算回路３２、フィルタ３４および画像構成部３６での各処理は、各プローブに応じたタイミングで時分割処理されている。これは、送信回路４および受信回路４が、プローブａ１０およびプローブｂ１４によって共用されているためである。
【００５４】
しかし、各送信回路が二つのプローブで併用されない場合、例えば、送信回路１〜３によって一方のプローブの送信信号が形成され、送信回路４，５によって他方のプローブの送信信号が形成される場合には、時分割処理を行わずに、二つのプローブへ送信信号を供給することができ、また、例えば、受信回路１〜３によって一方のプローブの受信信号が処理され、受信回路４，５によって他方のプローブの受信信号を処理することができる。つまり、時分割処理を行わずに、二つのプローブの受信信号を処理することができる。時分割処理を行わない構成の場合、さらに、二つのプローブの各々に対応させて、整相加算回路３２、フィルタ３４および画像構成部３６を、各々、二つずつ設けてもよい。これにより、二つのプローブで得られる受信信号を同時に並列処理することが可能になる。
【００５５】
図３は、本実施形態の超音波診断装置の使用例を説明するための図である。この例では、２Ｄアレイプローブ５０（図１におけるプローブａ１０）によって、対象組織である心臓５４の広域に亘って超音波が送受波され、心臓５４に関する広域の三次元画像が取得される。一方、高周波リニアプローブ５２（図１におけるプローブｂ１４）によって、心臓５４の関心部分に関する局所的な超音波画像が取得される。高周波リニアプローブ５２は、例えば、縫合器などに取り付けられ、縫合箇所の精細な画像を取得する。これに対し、２Ｄアレイプローブ５０は、心臓５４および縫合器などを含む画像を取得して、心臓５４と縫合器の相対位置関係を視覚的にユーザに伝える。
【００５６】
図４は、本実施形態の超音波診断装置で形成される表示画像例を説明するための図であり、図３に示した２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２によって取得された画像を示している。
【００５７】
図４の（ａ）は、一方のプローブの表示が二次元（２Ｄ）画像の場合を示している。つまり、２Ｄアレイプローブ５０によって、心臓の広域に亘る断層画像（２ＤアレイプローブのＢ画像６０）が形成され、その右側に、高周波リニアプローブの画像６２が表示されている。
【００５８】
これに対し、図４の（ｂ）は、一方のプローブの表示が三次元（３Ｄ）画像の場合を示している。つまり、２Ｄアレイプローブ５０によって、心臓の広域に亘る三次元画像（２Ｄアレイプローブの３Ｄ画像６０´）が形成され、その右側に、高周波リニアプローブの画像６２が表示されている。
【００５９】
図４に示すように、広域的に心臓を映し出す画像と、局所的に手術部位を精細に映し出す画像とが並べて配置されるため、手術部位の位置確認や手術部位の状態確認を、容易かつ正確に行うことができる。
【００６０】
図５は、本実施形態における共用プローブコネクタ２０の形状を説明するための図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は、互いに同一形状の共用プローブコネクタ２０を示している。共用プローブコネクタ２０は、プローブ（例えば、プローブａ１０）を脱着することができる。このため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、プローブにはロック解除ボタン７０が設けられており、このロック解除ボタン７０を操作することによって、図５（ｃ）に示すロック用つめ７４とロック用溝７６とが嵌合あるいは解除され、プローブを脱着することができる。なお、プローブの誤挿入を防ぐため、プローブと共用プローブコネクタ２０との接触部分には、図５（ａ），（ｂ）に示すように誤挿入防止形状７２が施されており、例えば、プローブが上下反対に挿入されることなどを防止している。
【００６１】
図６は、図５に示す共用プローブコネクタ２０の内部構造を説明するための図であり、図６（ａ）はプローブが着装された状態を示し、図６（ｂ）はプローブが外された状態を示している。図６（ａ）に示すように、プローブが共用プローブコネクタ２０に着装されると、プローブ内のプラグ８０と共用プローブコネクタ２０内のレセプタクル８２が嵌め合わされる。これにより、プラグ８０とレセプタクル８２を介して、送信信号や受信信号が転送される。一方、図６（ｂ）に示すように、プローブが共用プローブコネクタ２０から外されると、プローブ内のプラグ８０と共用プローブコネクタ２０内のレセプタクル８２が離れて、プラグ８０とレセプタクル８２を介した信号のやり取りが遮断される。このため、例えば、プローブがプラグ８０を介して断続的にプローブコードを出力する構成とすることにより、装置本体内の制御部（図１の符号３１）が、プローブコードの検知または非検知に基づいて、プローブの着脱状態を把握することもできる。
【００６２】
図７は、各プラグおよび各レセプタクルの形状例を説明するための図である。図７（ａ）に示す例では、レセプタクル８２に複数のピン状の電極と接地（ＧＮＤ）が設けられている。電極やＧＮＤは、各レセプタクル８２および各プラグ８０が取り扱うチャンネル数に応じた個数だけ格子状に複数個設けられる。また、図７（ａ）に示すプラグ８０には、レセプタクル８２の電極やＧＮＤの各ピンに対応した挿入部８６が格子状に複数個設けられている。プラグ８０とレセプタクル８２が嵌め合わされる際、各挿入部８６に、対応する電極やＧＮＤの各ピンが挿入されて電気的な導通状態が形成される。なお、プラグ８０には誤挿入防止形状８４が施されており、レセプタクル８２にも誤挿入防止形状８４に対応した形状（図示せず）が施される。これにより、プラグ８０およびレセプタクル８２が上下反対に挿入されることなどを防止している。
【００６３】
図７（ｂ）に示す例では、プラグ８０の凸状の張り出し部の表面に複数の電極が短冊状に設けられている。また、張り出し部には誤挿入防止形状８４が施されている。そして、レセプタクル８２には、プラグ８０の張り出し部に対応した凹状の挿入部が設けられ、プラグ８０とレセプタクル８２が嵌め合わされる際、レセプタクル８２の挿入部にプラグ８０の張り出し部が挿入される。プラグ８０の張り出し部が挿入されると、プラグ８０の各電極と、それに対応するレセプタクル８２の各電極とが接触して、電気的な導通状態が形成される。
【００６４】
図７に示したプラグ８０およびレセプタクル８２の形状は、あくまでも一例に過ぎず、本発明において、プラグ８０およびレセプタクル８２の形状として他の形状を適用してもよいことはいうまでもない。
【００６５】
図８は、本発明に係る共用プローブコネクタ２０の様々な形状例を説明するための図である。図８（ａ）は、共用プローブコネクタ２０、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が一体的に形成された例である。つまり、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が共用プローブコネクタ２０の上面に固定的に取り付けられている。このように、複数のプローブが予め固定的に共有プローブコネクタ２０に取り付けられてもよい。もちろん、プローブの取り付け位置についても、共有プローブコネクタ２０の上面に限定されず、側面、下面、あるいは、正面に設けられてもよい。
【００６６】
図８（ｂ）は、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が共用プローブコネクタ２０の正面の上部に設けられた例を示している。図８（ｂ）に示すように、二つのプローブが隣接するように配置されてもよい。また、各プローブは、共用プローブコネクタ２０から脱着可能でもよく、あるいは、固定的に取り付けられてもよい。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】フィルタ処理を説明するための図である。
【図３】本発明に係る超音波診断装置の使用例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る超音波診断装置で形成される表示画像例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る共用プローブコネクタの形状を説明するための図である。
【図６】本発明に係る共用プローブコネクタの内部構造を説明するための図である。
【図７】各プラグおよび各レセプタクルの形状例を説明するための図である。
【図８】本発明に係る共用プローブコネクタの様々な形状例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ プローブａ、１４ プローブｂ、２０ 共用プローブコネクタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に複数の超音波プローブを利用する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波診断装置は、臓器などの診断のみに留まらず、外科的な手術中の支援にも利用されており、手術中の支援として、複数の超音波探触子（プローブ）を併用するケースが多くなっている。例えば、手術部分の詳細な超音波画像を取得するプローブと、そのプローブや手術部位の位置を確認するための比較的広い範囲の超音波画像を取得するプローブと、二つのプローブが利用される。
【０００３】
複数のプローブを併用する手法として、各プローブに対応した複数の超音波診断装置の利用が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、二つのプローブを一つの超音波診断装置で利用してもよい（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３７２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８０６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブごとに超音波診断装置を複数利用する場合、プローブの数だけ装置本体を用意する必要がある。この場合、例えば、複数の装置本体を置くための広いスペースが必要になるなどの問題が生じる。また、複数のプローブを一つの装置本体で利用するためには、プローブの数だけプローブコネクタが必要になる。
【０００６】
本発明は、上記事例に鑑みて成されたものであり、その目的は、複数の超音波探触子（プローブ）を利用する超音波診断装置の新たな装置構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、複数の超音波プローブと、前記複数の超音波プローブが接続され、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタと、前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々へ送信信号を供給する送信部と、前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々から受信信号を取得する受信部と、を有し、前記共用プローブコネクタは、前記送信部が出力する信号の中から選択された各超音波プローブごとの送信信号を対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を受信部へ出力する、ことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、共用プローブコネクタを介して複数の超音波プローブと装置本体とを接続することができるため、例えば、一台の装置本体で一つの共用プローブコネクタによって複数の超音波プローブを併用することが可能になる。
【０００９】
望ましくは、前記送信部は、複数の送信回路を含み、前記共用プローブコネクタは、前記複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各超音波プローブへ供給する、ことを特徴とする。望ましくは、前記受信部は、複数の受信回路を含み、前記共用プローブコネクタは、前記複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記共用プローブコネクタは、前記送信部から順次出力される複数の超音波プローブの送信信号の各々を対応する各超音波プローブへ順次供給する、ことを特徴とする。望ましくは、前記共用プローブコネクタは、前記複数の超音波プローブから得られる受信信号の各々を前記受信部へ時分割して順次出力する、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましくは、前記複数の超音波プローブは、互いに周波数特性の異なる超音波を送波し、前記各超音波プローブから得られる受信信号に対して、その超音波プローブに応じたフィルタ処理を施すことにより、その超音波プローブから送波された超音波に対応した受信信号成分を抽出するフィルタ処理部と、前記各超音波プローブごとに対応する受信信号成分に基づいて超音波画像を形成する画像構成部と、をさらに有する、ことを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である共用プローブコネクタは、超音波診断装置の装置本体と複数の超音波プローブとを接続するために、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタにおいて、前記装置本体が出力する信号の中から各超音波プローブごとの送信信号を選択して対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を前記装置本体へ出力する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましくは、複数の超音波プローブの各々が接続される複数のプローブ接続部と、前記装置本体に含まれる複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を前記各プローブ接続部に割り当て、さらに、前記装置本体に含まれる複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を前記各プローブ接続部に割り当てる信号切替部と、を有し、これにより、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各プローブ接続部を介して各超音波プローブへ供給するとともに、各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られるプローブ情報に基づいて、各プローブ接続部とそれに接続された各超音波プローブの識別子とを対応付けたプローブ識別情報を生成する識別情報生成部をさらに有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明により、複数の超音波プローブを利用する超音波診断装置の新たな装置構成が提供される。その装置構成により、例えば、一台の装置本体で一つの共用プローブコネクタによって複数の超音波プローブを併用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００１８】
本実施形態の超音波診断装置は、プローブａ１０とプローブｂ１４の二つのプローブ、共用プローブコネクタ２０、装置本体３０で構成される。共用プローブコネクタ２０は、プローブａ１０およびプローブｂ１４の二つのプローブを装置本体に接続するためのコネクタである。
【００１９】
プローブａ１０は、２Ｄアレイ振動子１２を含む２Ｄアレイプローブである。つまり、２Ｄアレイ振動子１２内の格子状に配列された複数の振動素子から出力される超音波パルスの送波タイミングなどが適宜制御され、超音波ビームを三次元空間内で走査するプローブである。２Ｄアレイ振動子１２に供給される送信信号や２Ｄアレイ振動子１２において取得された受信信号は、プラグ１〜４を介して転送される。
【００２０】
一方、プローブｂ１４は、高周波リニア振動子１６を含む高周波リニアプローブである。つまり、高周波リニア振動子１６内の直線状に配列された複数の振動素子から出力される超音波パルスの送波タイミングなどが適宜制御され、超音波ビームをビーム方向に垂直な方向へ走査するプローブである。高周波リニア振動子１６に供給される送信信号や高周波リニア振動子１６において取得された受信信号は、プラグ１´およびプラグ２´を介して転送される。
【００２１】
なお、本発明では、共用プローブコネクタ２０に接続されるプローブ数は２つに限定されず、３つ以上のプローブが接続されてもよい。また、接続されるプローブは、２Ｄアレイプローブや高周波リニアプローブに限定されず、例えば、Ｂモード画像用のプローブやドプラ情報取得用のプローブが利用されてもよい。本実施形態では、本発明の代表例として、２Ｄアレイプローブ（プローブａ１０）と高周波リニアプローブ（プローブｂ１４）の二つのプローブを併用する形態を説明する。
【００２２】
プローブａ１０およびプローブｂ１４が接続される共用プローブコネクタ２０は、第一のプローブ接続部を構成するレセプタクル１〜５と、第二のプローブ接続部を構成するレセプタクル６〜１０を含んでいる。各レセプタクルはプローブ内の各プラグと嵌め合わせられる。つまり、レセプタクル１〜５からなる第一のプローブ接続部には、プローブａ１０が接続され、レセプタクル１〜４の各々にプラグ１〜４が嵌め合わせられる。プローブａ１０のプラグ数が４つでありレセプタクル５に対応するプラグが存在しないため、レセプタクル５は空き状態となっている。
【００２３】
また、レセプタクル６〜１０からなる第二のプローブ接続部には、プローブｂ１４が接続され、レセプタクル６，７の各々にプラグ１´，２´が嵌め合わせられる。プローブｂ１４のプラグ数が２つでありレセプタクル８〜１０に対応するプラグが存在しないため、レセプタクル８〜１０は空き状態となっている。
【００２４】
各プラグと各レセプタクルは、例えば、一方がオス形状、他方がメス形状に構成され、互いに噛み合う形状が望ましい。各プラグと各レセプタクルの形状については、後に図７を利用して一例を紹介する。
【００２５】
共用プローブコネクタ２０内には、レセプタクル１〜１０の各々に対応して信号切替部１〜１０が設けられている。各信号切替部は、対応する各レセプタクルと装置本体３０内の各送信回路および各受信回路とを選択的に接続する機能を備えている。
【００２６】
装置本体３０内の送信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子を駆動するための送信信号を生成して出力する回路である。各送信回路は、例えば２０チャンネル分（振動素子２０個分）の送信信号を出力する。一方、装置本体３０内の受信回路１〜５は、各々、プローブａ１０またはプローブｂ１４の各振動素子から取得される受信信号に対して、例えば検波処理などを施す回路である。各受信回路は、例えば２０チャンネル分（振動素子２０個分）の受信信号を処理する。
【００２７】
以下、本実施形態の超音波診断装置における送受信動作について説明する。なお、以下の説明において各送信回路および各受信回路は、共に２０チャンネル単位の信号を取り扱うものとする。この場合、各レセプタクルおよび各プラグについても、各送信回路または各受信回路に対応して、２０チャンネル単位の信号を取り扱う。
【００２８】
プローブａ１０は、４つのプラグ１〜４を備えている。つまり、プローブａ１０は、合計８０チャンネルの信号によって駆動される。プローブａ１０が共用プローブコネクタ２０に接続されてプラグ１〜４が、各々、レセプタクル１〜４に接続されると、プローブａ１０からプラグ１〜４を介してプローブコード（プローブの識別子）が出力される。プローブコードは、例えば、プローブａ１０内の図示しないメモリなどに記憶された情報であり、プローブａ１０が２Ｄアレイプローブであることなどを示す情報である。出力されたプローブコードは、レセプタクル１〜４によって取得され、プローブコード生成部２２へ伝えられる。
【００２９】
プローブコード生成部２２は、レセプタクル１〜５からなる第一のプローブ接続部に、２Ｄアレイプローブであるプローブａ１０が接続されたことを認識し、第一のプローブ接続部と２Ｄアレイプローブのプローブコードとを対応付けたプローブ識別情報を生成する。なお、各レセプタクルごとにプローブコードを対応付けしてもよい。つまり、プローブ識別情報として、レセプタクル１〜４の各々に２Ｄアレイプローブのプローブコードを対応付け、さらに、レセプタクル５には何も接続されていないことを示す情報を生成してもよい。
【００３０】
同様に、プローブｂ１４が共用プローブコネクタ２０に接続されると、プローブｂ１４からプラグ１´，２´を介してプローブコードが出力され、レセプタクル６，７を介してプローブコード生成部２２へ伝えられる。その結果、プローブコード生成部２２は、レセプタクル６〜１０からなる第二のプローブ接続部に、高周波リニアプローブであるプローブｂ１４が接続されたことを認識し、第二のプローブ接続部と高周波リニアプローブのプローブコードとを対応付けたプローブ識別情報を生成する。生成されたプローブ識別情報は、装置本体３０内の制御部３１へ伝えられる。
【００３１】
制御部３１は、プローブ識別情報に基づいて、各送信回路と各受信回路を、どのレセプタクルに対応させるのかを決定し、切替制御信号として共用プローブコネクタ２０の信号切替部１〜１０へ出力する。例えば、送信時において、送信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる場合、信号切替部１〜４によって送信回路１〜４の各々がレセプタクル１〜４に割り当てられ、レセプタクル１〜４を介して、送信回路１〜４の各送信信号がプラグ１〜４の各々に出力される。さらに、送信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる場合、信号切替部６，７によって送信回路４，５の各々がレセプタクル６，７に割り当てられ、レセプタクル６，７を介して、送信回路４，５の各送信信号がプラグ１´，２´の各々に出力される。
【００３２】
この送信例では、送信回路４がプローブａ１０およびプローブｂ１４の両方に利用されており同時に二つのプローブへ送信信号を供給できない。この場合、例えば、送信回路１〜４の送信回路群からプローブａ１０へ送信信号を出力した後、送信回路４，５の送信回路群からプローブｂ１４へ送信信号を出力する。これを交互に繰り返す時分割処理によって、二つのプローブへ送信信号を供給することができる。
【００３３】
一方、受信時において、受信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる場合、信号切替部１〜４によって受信回路１〜４の各々がレセプタクル１〜４に割り当てられる。そして、２Ｄアレイ振動子１２で取得された受信信号が、プラグ１〜４およびレセプタクル１〜４を介して、受信回路１〜４に出力される。さらに、受信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる場合、信号切替部６，７によって受信回路４，５の各々がレセプタクル６，７に割り当てられる。そして、高周波リニア振動子１６で取得された受信信号が、プラグ１´，２´およびレセプタクル６，７を介して、受信回路４，５に出力される。
【００３４】
この受信例では、受信回路４がプローブａ１０およびプローブｂ１４の両方に利用されており同時に二つのプローブの受信信号を処理できない。この場合、例えば、受信回路１〜４の受信回路群によってプローブａ１０の受信信号を処理した後、受信回路４，５の受信回路群によってプローブｂ１４の受信信号を処理する。これを交互に繰り返す時分割処理によって、二つのプローブの受信信号を処理することができる。
【００３５】
制御部３１は、前述の切替制御信号に加えて、送信と受信のタイミングを示す送受信回路選択信号を信号切替部１〜１０へ供給する。信号切替部１〜１０は、送受信回路選択信号に基づいて、送信回路をレセプタクルに接続するタイミング、受信回路をレセプタクルに接続するタイミングを決定する。
【００３６】
また、各プローブへ送信信号を供給する際、制御部３１は、各プローブに対応する送信回路群に対して、対応するプローブに応じた制御を行う。例えば、送信回路１〜４をプローブａ１０に割り当てる際、送信回路１〜４を、２Ｄアレイ振動子１２に応じた中心周波数（例えば、２．５ＭＨｚ）に設定し、２Ｄアレイ振動子１２に応じたステアリング制御を行う。同様に、送信回路４，５をプローブｂ１４に割り当てる際、送信回路４，５を、高周波リニア振動子１６に応じた中心周波数（例えば、１０ＭＨｚ）に設定し、高周波リニア振動子１６に応じたリニア走査制御を行う。
【００３７】
ちなみに、制御部３１は、共用プローブコネクタ２０内の制御信号インターフェース２４およびレセプタクルを介して、各プローブへ制御信号を出力することも可能である。また、各プローブから制御信号インターフェース２４へ信号が転送されてもよい。例えば、各プローブ内にそのプローブの位置を検出する位置センサが設けられ、位置センサで検出された位置情報が制御信号インターフェース２４へ伝えられ、制御信号インターフェース２４を介して装置本体３０の制御部３１へ転送されてもよい。さらに、制御信号インターフェース２４は、例えば二つのプローブから得られた位置情報に基づいて、それら二つのプローブ間の相対位置情報を生成してもよい。
【００３８】
受信回路１〜５で処理された受信信号は、整相加算回路３２に出力される。整相加算回路３２は、受信回路１〜５から出力される受信処理後の信号に対して増幅や整相加算などの処理を行う。整相加算回路３２は、制御部３１によって制御され、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々のタイプに応じた受信ビームの形成を実行する。
【００３９】
こうして、制御部３１は、送信回路１〜４および受信回路１〜４をプローブａ１０に割り当て、さらに、送信回路１〜４、受信回路１〜４および整相加算回路３２を制御して送信ビームの形成、受信ビームの形成を行う。そして、整相加算回路３２から、２Ｄアレイ振動子１２によって形成される走査空間内の各超音波ビームごとのエコーデータ（整相加算後の受信信号）が出力される。制御部３１は、超音波ビームを三次元空間内で三次元的にステアリングさせて三次元空間内のエコーデータ（ボリュームデータ）を取得する。
【００４０】
また、制御部３１は、送信回路４，５および受信回路４，５をプローブｂ１４に割り当て、さらに、送信回路４，５、受信回路４，５および整相加算回路３２を制御して送信ビームの形成、受信ビームの形成を行う。そして、整相加算回路３２から、高周波リニア振動子１６によって形成される走査面内の各超音波ビームごとのエコーデータ（整相加算後の受信信号）が出力される。
【００４１】
なお、プローブａ１０の受信信号、プローブｂ１４の受信信号は、交互に、時分割処理で取得されるため、整相加算回路３２においても、各プローブに対応する受信信号の処理に応じたタイミングで時分割処理によって整相加算処理が実行される。
【００４２】
フィルタ３４は、整相加算回路３２から出力される整相加算後のエコーデータに対してフィルタ処理を施す。フィルタ３４は、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に応じたフィルタ処理を実行して、整相加算後のエコーデータに含まれる他方プローブの成分を除去する機能を備えている。
【００４３】
本実施形態において、プローブａ１０およびプローブｂ１４の二つのプローブは、手術中の支援などにおいて併用される。例えば、高周波リニアプローブであるプローブｂ１４が手術部分の詳細な超音波画像を取得するプローブとして利用され、プローブｂ１４や手術部位の位置を確認するための比較的広い範囲の超音波画像を取得するプローブとして２Ｄアレイプローブであるプローブａ１０が利用される。こうした併用形態の場合、一方のプローブが発した超音波の反射波を他方のプローブが受波してしまう可能性がある。そこで、フィルタ３４において、整相加算後のエコーデータに含まれる他方のプローブの成分が除去される。
【００４４】
図２は、本実施形態におけるフィルタ処理を説明するための図であり、フィルタ（図１の符号３４）で実行されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理を説明するための図である。なお、プローブａ（図１の符号１０）の中心周波数がｆ１であり、プローブｂ（図１の符号１４）の中心周波数がｆ２である場合を例として説明する。以下、図１に示した部分には図１の符号を付して説明する。
【００４５】
図２の（ａ）は、プローブａ１０およびプローブｂ１４に対して、互いにほぼ同じ帯域幅のＢＰＦを利用する場合のフィルタ設定を示している。プローブａ１０のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４０を設定する。また、プローブｂ１４のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４１を設定する。
【００４６】
このため、例えば、プローブａ１０がプローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波とプローブｂ１４から発せられた超音波の反射波とを含む多重的な受信信号を取得したとしても、フィルタ３４において、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４０によって、プローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。同様に、プローブｂ１４に関しては、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４１によって、プローブｂ１４自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。このように、フィルタ３４において、それぞれ、他方プローブの成分を除去することができる。
【００４７】
図２の（ｂ）は、プローブａ１０の帯域幅を広く、プローブｂ１４の帯域幅を狭くした場合のフィルタ設定を示している。プローブａ１０のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４２を設定する。また、プローブｂ１４のエコーデータを処理する際、フィルタ３４は、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４３を設定する。このため、図２の（ａ）の場合と同様に、フィルタ３４において、周波数ｆ１に対応したプローブａ１０用のＢＰＦ４２によって、プローブａ１０自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出され、プローブｂ１４に関しては、周波数ｆ２に対応したプローブｂ１４用のＢＰＦ４３によって、プローブｂ１４自身から発せられた超音波の反射波成分のみが抽出される。図２の（ｂ）に示すように、プローブのタイプに応じて、一方の帯域幅を広くしてもよい。
【００４８】
なお、フィルタ３４は、バンドパスフィルタ処理以外の他の周波数フィルタ処理、例えば、ローパスフィルタ処理またはハイパスフィルタ処理などを実行させるものであってもよい。
【００４９】
図１に戻り、画像構成部３６は、フィルタ３４によってフィルタ処理されたエコーデータに基づいて、プローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に対応した超音波画像を形成する。本実施形態では、プローブａ１０が三次元画像取得用の２Ｄアレイプローブであるため、画像構成部３６は、プローブａ１０に対応するエコーデータに基づいて、三次元画像、あるいは、三次元画像の一部である二次元断層画像（Ｂモード画像）を形成する。三次元画像やＢモード画像の形成処理には周知の技術が利用され、各エコーデータに対してその振幅の大きさに応じた画素値が割り当てられて三次元画像やＢモード画像が形成される。また、本実施形態では、プローブｂ１４が高周波リニアプローブであるため、画像構成部３６は、プローブｂ１４に対応するエコーデータに基づいて、対象組織に関する詳細な断層画像を形成する。
【００５０】
前述のように、本実施形態では、プローブａ１０およびプローブｂ１４のタイプは、２Ｄアレイプローブや高周波リニアプローブに限定されない。画像構成部３６は、プローブａ１０およびプローブｂ１４のタイプに応じた処理を実行する。例えば、プローブｂ１４がドプラ情報取得用のプローブであれば、エコーデータからドプラ情報を抽出して、対象組織（血流など）の速度情報を取得する。そして、取得した対象組織の速度情報に基づいて、例えば、カラードプラ画像を形成する。カラードプラ画像の形成処理には周知の技術が利用される。つまり、例えば、血流に対応するエコーデータから血流の速度情報が抽出され、Ｂモード画像上において、血流内の各部ごとにその速度に対応した色付け処理が施されカラードプラ画像が形成される。
【００５１】
なお、プローブａ１０の受信信号、プローブｂ１４の受信信号は、交互に、時分割処理で取得されるため、画像構成部３６においても、各プローブに応じたタイミングで時分割処理によって画像形成処理が実行される。
【００５２】
画像構成部３６において形成されたプローブａ１０およびプローブｂ１４の各々に対応した超音波画像は、表示部３８に表示される。表示部３８は、例えばユーザ操作に応じて、プローブａ１０の画像（例えば三次元画像）、プローブｂ１４の画像（例えば詳細な断層画像）の二つの画像を同時表示させた表示画像を出力する。
【００５３】
以上の説明において、整相加算回路３２、フィルタ３４および画像構成部３６での各処理は、各プローブに応じたタイミングで時分割処理されている。これは、送信回路４および受信回路４が、プローブａ１０およびプローブｂ１４によって共用されているためである。
【００５４】
しかし、各送信回路が二つのプローブで併用されない場合、例えば、送信回路１〜３によって一方のプローブの送信信号が形成され、送信回路４，５によって他方のプローブの送信信号が形成される場合には、時分割処理を行わずに、二つのプローブへ送信信号を供給することができ、また、例えば、受信回路１〜３によって一方のプローブの受信信号が処理され、受信回路４，５によって他方のプローブの受信信号を処理することができる。つまり、時分割処理を行わずに、二つのプローブの受信信号を処理することができる。時分割処理を行わない構成の場合、さらに、二つのプローブの各々に対応させて、整相加算回路３２、フィルタ３４および画像構成部３６を、各々、二つずつ設けてもよい。これにより、二つのプローブで得られる受信信号を同時に並列処理することが可能になる。
【００５５】
図３は、本実施形態の超音波診断装置の使用例を説明するための図である。この例では、２Ｄアレイプローブ５０（図１におけるプローブａ１０）によって、対象組織である心臓５４の広域に亘って超音波が送受波され、心臓５４に関する広域の三次元画像が取得される。一方、高周波リニアプローブ５２（図１におけるプローブｂ１４）によって、心臓５４の関心部分に関する局所的な超音波画像が取得される。高周波リニアプローブ５２は、例えば、縫合器などに取り付けられ、縫合箇所の精細な画像を取得する。これに対し、２Ｄアレイプローブ５０は、心臓５４および縫合器などを含む画像を取得して、心臓５４と縫合器の相対位置関係を視覚的にユーザに伝える。
【００５６】
図４は、本実施形態の超音波診断装置で形成される表示画像例を説明するための図であり、図３に示した２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２によって取得された画像を示している。
【００５７】
図４の（ａ）は、一方のプローブの表示が二次元（２Ｄ）画像の場合を示している。つまり、２Ｄアレイプローブ５０によって、心臓の広域に亘る断層画像（２ＤアレイプローブのＢ画像６０）が形成され、その右側に、高周波リニアプローブの画像６２が表示されている。
【００５８】
これに対し、図４の（ｂ）は、一方のプローブの表示が三次元（３Ｄ）画像の場合を示している。つまり、２Ｄアレイプローブ５０によって、心臓の広域に亘る三次元画像（２Ｄアレイプローブの３Ｄ画像６０´）が形成され、その右側に、高周波リニアプローブの画像６２が表示されている。
【００５９】
図４に示すように、広域的に心臓を映し出す画像と、局所的に手術部位を精細に映し出す画像とが並べて配置されるため、手術部位の位置確認や手術部位の状態確認を、容易かつ正確に行うことができる。
【００６０】
図５は、本実施形態における共用プローブコネクタ２０の形状を説明するための図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は、互いに同一形状の共用プローブコネクタ２０を示している。共用プローブコネクタ２０は、プローブ（例えば、プローブａ１０）を脱着することができる。このため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、プローブにはロック解除ボタン７０が設けられており、このロック解除ボタン７０を操作することによって、図５（ｃ）に示すロック用つめ７４とロック用溝７６とが嵌合あるいは解除され、プローブを脱着することができる。なお、プローブの誤挿入を防ぐため、プローブと共用プローブコネクタ２０との接触部分には、図５（ａ），（ｂ）に示すように誤挿入防止形状７２が施されており、例えば、プローブが上下反対に挿入されることなどを防止している。
【００６１】
図６は、図５に示す共用プローブコネクタ２０の内部構造を説明するための図であり、図６（ａ）はプローブが着装された状態を示し、図６（ｂ）はプローブが外された状態を示している。図６（ａ）に示すように、プローブが共用プローブコネクタ２０に着装されると、プローブ内のプラグ８０と共用プローブコネクタ２０内のレセプタクル８２が嵌め合わされる。これにより、プラグ８０とレセプタクル８２を介して、送信信号や受信信号が転送される。一方、図６（ｂ）に示すように、プローブが共用プローブコネクタ２０から外されると、プローブ内のプラグ８０と共用プローブコネクタ２０内のレセプタクル８２が離れて、プラグ８０とレセプタクル８２を介した信号のやり取りが遮断される。このため、例えば、プローブがプラグ８０を介して断続的にプローブコードを出力する構成とすることにより、装置本体内の制御部（図１の符号３１）が、プローブコードの検知または非検知に基づいて、プローブの着脱状態を把握することもできる。
【００６２】
図７は、各プラグおよび各レセプタクルの形状例を説明するための図である。図７（ａ）に示す例では、レセプタクル８２に複数のピン状の電極と接地（ＧＮＤ）が設けられている。電極やＧＮＤは、各レセプタクル８２および各プラグ８０が取り扱うチャンネル数に応じた個数だけ格子状に複数個設けられる。また、図７（ａ）に示すプラグ８０には、レセプタクル８２の電極やＧＮＤの各ピンに対応した挿入部８６が格子状に複数個設けられている。プラグ８０とレセプタクル８２が嵌め合わされる際、各挿入部８６に、対応する電極やＧＮＤの各ピンが挿入されて電気的な導通状態が形成される。なお、プラグ８０には誤挿入防止形状８４が施されており、レセプタクル８２にも誤挿入防止形状８４に対応した形状（図示せず）が施される。これにより、プラグ８０およびレセプタクル８２が上下反対に挿入されることなどを防止している。
【００６３】
図７（ｂ）に示す例では、プラグ８０の凸状の張り出し部の表面に複数の電極が短冊状に設けられている。また、張り出し部には誤挿入防止形状８４が施されている。そして、レセプタクル８２には、プラグ８０の張り出し部に対応した凹状の挿入部が設けられ、プラグ８０とレセプタクル８２が嵌め合わされる際、レセプタクル８２の挿入部にプラグ８０の張り出し部が挿入される。プラグ８０の張り出し部が挿入されると、プラグ８０の各電極と、それに対応するレセプタクル８２の各電極とが接触して、電気的な導通状態が形成される。
【００６４】
図７に示したプラグ８０およびレセプタクル８２の形状は、あくまでも一例に過ぎず、本発明において、プラグ８０およびレセプタクル８２の形状として他の形状を適用してもよいことはいうまでもない。
【００６５】
図８は、本発明に係る共用プローブコネクタ２０の様々な形状例を説明するための図である。図８（ａ）は、共用プローブコネクタ２０、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が一体的に形成された例である。つまり、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が共用プローブコネクタ２０の上面に固定的に取り付けられている。このように、複数のプローブが予め固定的に共有プローブコネクタ２０に取り付けられてもよい。もちろん、プローブの取り付け位置についても、共有プローブコネクタ２０の上面に限定されず、側面、下面、あるいは、正面に設けられてもよい。
【００６６】
図８（ｂ）は、２Ｄアレイプローブ５０および高周波リニアプローブ５２が共用プローブコネクタ２０の正面の上部に設けられた例を示している。図８（ｂ）に示すように、二つのプローブが隣接するように配置されてもよい。また、各プローブは、共用プローブコネクタ２０から脱着可能でもよく、あるいは、固定的に取り付けられてもよい。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】フィルタ処理を説明するための図である。
【図３】本発明に係る超音波診断装置の使用例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る超音波診断装置で形成される表示画像例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る共用プローブコネクタの形状を説明するための図である。
【図６】本発明に係る共用プローブコネクタの内部構造を説明するための図である。
【図７】各プラグおよび各レセプタクルの形状例を説明するための図である。
【図８】本発明に係る共用プローブコネクタの様々な形状例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ プローブａ、１４ プローブｂ、２０ 共用プローブコネクタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波プローブと、
前記複数の超音波プローブが接続され、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタと、
前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々へ送信信号を供給する送信部と、
前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々から受信信号を取得する受信部と、
を有し、
前記共用プローブコネクタは、前記送信部が出力する信号の中から選択された各超音波プローブごとの送信信号を対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を受信部へ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、複数の送信回路を含み、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各超音波プローブへ供給する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記受信部は、複数の受信回路を含み、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記共用プローブコネクタは、前記送信部から順次出力される複数の超音波プローブの送信信号の各々を対応する各超音波プローブへ順次供給する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の超音波プローブから得られる受信信号の各々を前記受信部へ時分割して順次出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記複数の超音波プローブは、互いに周波数特性の異なる超音波を送波し、
前記各超音波プローブから得られる受信信号に対して、その超音波プローブに応じたフィルタ処理を施すことにより、その超音波プローブから送波された超音波に対応した受信信号成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記各超音波プローブごとに対応する受信信号成分に基づいて超音波画像を形成する画像構成部と、
をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
超音波診断装置の装置本体と複数の超音波プローブとを接続するために、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタにおいて、
前記装置本体が出力する信号の中から各超音波プローブごとの送信信号を選択して対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を前記装置本体へ出力する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【請求項８】
請求項７に記載の共用プローブコネクタにおいて、
複数の超音波プローブの各々が接続される複数のプローブ接続部と、
前記装置本体に含まれる複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を前記各プローブ接続部に割り当て、さらに、前記装置本体に含まれる複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を前記各プローブ接続部に割り当てる信号切替部と、
を有し、
これにより、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各プローブ接続部を介して各超音波プローブへ供給するとともに、各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【請求項９】
請求項８に記載の共用プローブコネクタにおいて、
前記各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られるプローブ情報に基づいて、各プローブ接続部とそれに接続された各超音波プローブの識別子とを対応付けたプローブ識別情報を生成する識別情報生成部、
をさらに有する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【請求項１】
複数の超音波プローブと、
前記複数の超音波プローブが接続され、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタと、
前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々へ送信信号を供給する送信部と、
前記共用プローブコネクタを介して前記複数の超音波プローブの各々から受信信号を取得する受信部と、
を有し、
前記共用プローブコネクタは、前記送信部が出力する信号の中から選択された各超音波プローブごとの送信信号を対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を受信部へ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送信部は、複数の送信回路を含み、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各超音波プローブへ供給する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記受信部は、複数の受信回路を含み、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を各超音波プローブに割り当てることによって、各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記共用プローブコネクタは、前記送信部から順次出力される複数の超音波プローブの送信信号の各々を対応する各超音波プローブへ順次供給する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記共用プローブコネクタは、前記複数の超音波プローブから得られる受信信号の各々を前記受信部へ時分割して順次出力する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記複数の超音波プローブは、互いに周波数特性の異なる超音波を送波し、
前記各超音波プローブから得られる受信信号に対して、その超音波プローブに応じたフィルタ処理を施すことにより、その超音波プローブから送波された超音波に対応した受信信号成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記各超音波プローブごとに対応する受信信号成分に基づいて超音波画像を形成する画像構成部と、
をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
超音波診断装置の装置本体と複数の超音波プローブとを接続するために、それら複数の超音波プローブによって共用される共用プローブコネクタにおいて、
前記装置本体が出力する信号の中から各超音波プローブごとの送信信号を選択して対応する各超音波プローブへ供給し、各超音波プローブから得られる受信信号を前記装置本体へ出力する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【請求項８】
請求項７に記載の共用プローブコネクタにおいて、
複数の超音波プローブの各々が接続される複数のプローブ接続部と、
前記装置本体に含まれる複数の送信回路のうちの少なくとも一つからなる各送信回路群を前記各プローブ接続部に割り当て、さらに、前記装置本体に含まれる複数の受信回路のうちの少なくとも一つからなる各受信回路群を前記各プローブ接続部に割り当てる信号切替部と、
を有し、
これにより、各送信回路群から出力される送信信号を対応する各プローブ接続部を介して各超音波プローブへ供給するとともに、各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られる受信信号を対応する各受信回路群へ出力する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【請求項９】
請求項８に記載の共用プローブコネクタにおいて、
前記各プローブ接続部を介して各超音波プローブから得られるプローブ情報に基づいて、各プローブ接続部とそれに接続された各超音波プローブの識別子とを対応付けたプローブ識別情報を生成する識別情報生成部、
をさらに有する、
ことを特徴とする共用プローブコネクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２０４５６０（Ｐ２００６−２０４５６０Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０６６２（Ｐ２００５−２０６６２）
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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