超音波診断装置
【課題】超音波トランスデューサの故障診断を術者が主体的に行えるようにする。
【解決手段】操作部１４の操作により検証モードが選択された場合、ＭＵＸ４０は、超音波トランスデューサアレイ（ＵＴアレイ）２１を構成する複数の超音波トランスデューサ（ＵＴ）３２のうちの一個または数個を重複させずに駆動させてファントム２７を撮像する。これにより得られたファントム２７からの反射波に応じた検出信号を、ビームフォーマ（ＢＦ）４９を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力させる。デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）５１は、複数のＵＴ３２の各々に対応したＢモード画像、および個々のＵＴ３２を区別する番号をモニタ１５に並べて表示させる。
【解決手段】操作部１４の操作により検証モードが選択された場合、ＭＵＸ４０は、超音波トランスデューサアレイ（ＵＴアレイ）２１を構成する複数の超音波トランスデューサ（ＵＴ）３２のうちの一個または数個を重複させずに駆動させてファントム２７を撮像する。これにより得られたファントム２７からの反射波に応じた検出信号を、ビームフォーマ（ＢＦ）４９を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力させる。デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）５１は、複数のＵＴ３２の各々に対応したＢモード画像、および個々のＵＴ３２を区別する番号をモニタ１５に並べて表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサアレイの動作を検証可能な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブを利用した医療診断が盛んに行われている。超音波プローブの先端には、超音波トランスデューサ（以下、ＵＴと略す）が配されている。ＵＴは、バッキング材、圧電体およびこれを挟む電極、音響整合層、および音響レンズから構成される。ＵＴから被検体（人体）に超音波を照射し、被検体からの反射波をＵＴで受信する。これにより出力される検出信号を超音波観測器で電気的に処理することによって、超音波画像が得られる。
【０００３】
また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能である。超音波断層画像を得る方法としては、ＵＴを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式や、複数のＵＴをアレイ状に配列（以下、ＵＴアレイという）し、駆動するＵＴを電子スイッチ等で選択的に切り替える電子スキャン走査方式が知られている。
【０００４】
ＵＴの性能が劣化してＵＴが正常に動作しなくなると、超音波画像の画質が悪くなり、正確な超音波診断を行うことができなくなる。このため、特許文献１では、ＵＴが正常のときにファントム（人体組織と略同じ音響特性をもつ部材）を撮像した基準画像を記憶して、これと現在画像を比較し、比較結果からＵＴが異常と判断した場合に警告表示を行っている。
【０００５】
特許文献２では、基準画像と現在画像のヒストグラムを比較してＵＴの故障を判断し、判断結果をモニタに表示している。ＵＴの故障判断には許容範囲が設けてあり、許容範囲内であれば正常、範囲外であれば異常と判断している。基準画像と現在画像はいずれも、複数の超音波トランスデューサからの検出信号を位相整合演算したものである。
【０００６】
特許文献３では、超音波プローブがプローブホルダに保持されているときに、大気に曝露した音響窓に向けて超音波を自動的に発信し、その反射波を解析してＵＴの故障を自己診断している。この際、ＵＴ１個１個に連続的に励振パルスを出力する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−１１５４７６号公報
【特許文献２】特開２００２−３０６４７８号公報
【特許文献３】特開平０８−２３８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＵＴアレイを用いた超音波プローブでは、ＵＴアレイを構成する複数のＵＴ１個１個の故障診断（より詳しくは、ＵＴが正常であるか否かの判断やその許容範囲の設定）を、術者の好みを反映させるため、装置任せではなく術者が主体的に行いたいという要望がある。
【０００９】
特許文献１では、ＵＴが異常と判断したときに警告表示をするのみで、術者はＵＴ１個１個の故障の程度を確認することができない。特許文献２では、位相整合演算を経た画像を比較しているので、ＵＴ１個１個の故障診断はできない。特許文献３には、故障診断の際にＵＴ１個１個に連続的に励振パルスを出力する旨が記載されているものの、ＵＴ１個１個の故障診断が可能な構成は記載されていない。要するに、特許文献１〜３に記載の発明では、上記要望に応えることができない。
【００１０】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、超音波トランスデューサの故障診断を術者が主体的に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からの反射波を受信して検出信号を出力する超音波トランスデューサが複数配列された超音波トランスデューサアレイを有する超音波プローブと、超音波および反射波の送受信毎に駆動させる超音波トランスデューサを所定個数ずつずらしながら、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を選択して駆動させる駆動手段と、複数の超音波トランスデューサからの検出信号に対して位相整合演算を施す位相整合演算手段と、検出信号に対して検波、Ｌｏｇ圧縮を施す検波Ｌｏｇ圧縮手段と、モニタと、超音波トランスデューサアレイの動作を検証するための検証モードを実行する検証モード実行手段とを備え、前記検証モード実行手段は、前記駆動手段を制御して、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させ、これにより得られた検出信号を、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする。
【００１２】
前記検証モード実行手段は、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像を前記モニタに並べて表示させる。
【００１３】
被検体と略同じ音響特性をもつファントムを備え、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号から検証画像を生成することが好ましい。
【００１４】
未使用時に前記ファントムを撮像して得られた検出信号の基準データを記憶する記憶手段と、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段で検波、Ｌｏｇ圧縮された、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号の強さと基準データを比較して、その比率を求める感度比較手段とを備えることが好ましい。前記検証モード実行手段は、前記感度比較手段が求めた比率と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいた表示を前記モニタにさせる。
【００１５】
前記検証モード実行手段は、比率が閾値以上の場合、その超音波トランスデューサは正常、比率が閾値よりも小さければ許容範囲外と判断し、判断結果を前記モニタに表示させる。
【００１６】
閾値を設定変更するための操作入力手段を備えることが好ましい。
【００１７】
前記検証モード実行手段は、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像とともに、個々の超音波トランスデューサを区別する番号を前記モニタに表示させる。
【００１８】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号を他と区別して前記モニタに表示させる。例えば、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号の色を変える。
【００１９】
判断結果の表示方法としては、例えば、送信能力や受信感度が許容範囲外の超音波トランスデューサがある旨の警告メッセージを表示する。超音波トランスデューサに番号が付されている場合は、許容範囲外の超音波トランスデューサの番号を警告メッセージに付記する。番号が検証画像とともに表示される場合は、許容範囲外の超音波トランスデューサの番号を枠で囲んだり、色を変えたりして強調表示する。
【００２０】
前記ファントムは、前記超音波プローブのホルダに取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、超音波トランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させてファントムを撮像し、これにより得られたファントムからの反射波に応じた検出信号を、位相整合演算手段を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像をモニタに並べて表示させるので、超音波トランスデューサの故障診断を術者が主体的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波診断装置の構成を示す外観図である。
【図２】プローブホルダの構成を示す斜視図である。
【図３】超音波トランスデューサアレイの構成を示す斜視図である。
【図４】超音波診断装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】検証画像を示す説明図である。
【図６】別の例の検証画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１において、超音波診断装置２は、超音波観測器１０と体外式の超音波プローブ１１とで構成され、例えば台車に載せられて、ベッドサイドで簡易的な超音波診断を行う際に使用される。超音波観測器１０は、装置本体１２とカバー１３とからなる。装置本体１２の上面には、超音波観測器１０に種々の操作指示を入力するための複数のボタンやトラックボールが設けられた操作部１４が配されている。カバー１３の内面には、超音波画像をはじめとして様々な操作画面を表示するモニタ１５が設けられている。
【００２４】
カバー１３は、ヒンジ１６を介して装置本体１２に取り付けられており、操作部１４とモニタ１５とを露呈させる図示する開き位置と、装置本体１２の上面とカバー１３の内面を対面させて、操作部１４とモニタ１５を互いに覆って保護する閉じ位置（図示せず）との間で回動自在である。装置本体１２の側面には、グリップ（図示せず）が取り付けられており、装置本体１２とカバー１３を閉じた状態で超音波観測器１０を持ち運ぶことができる。装置本体１２のもう一方の側面には、超音波プローブ１１が着脱自在に接続されるプローブ接続部１７が設けられている。
【００２５】
超音波プローブ１１は、術者が把持して被検体にあてがう走査ヘッド１８と、プローブ接続部１７に接続されるコネクタ１９と、これらを繋ぐケーブル２０とからなる。走査ヘッド１８の先端部には、超音波トランスデューサアレイ（以下、ＵＴアレイと略す）２１が内蔵されている。
【００２６】
図２において、超音波診断装置２が載せられる台車には、プローブホルダ２５が設けられている。プローブホルダ２５は、穴２６と、穴２６の奥に配置されたファントム２７とを有する。穴２６には、不使用時や後述する検証モードの際に超音波プローブ１１の走査ヘッド１８が挿入固定される。ファントム２７は、人体組織と略同じ音響特性をもち、ウレタン等を素材とする。ファントム２７の表面２８は、走査ヘッド１８の先端に倣う形状をしている。走査ヘッド１８は、その後端を除く大部分が穴２６に保護される。また、その先端がファントム２７の表面２８に隙間なく嵌め込まれ、ファントム２７の表面２８とＵＴアレイ２１が対面する。
【００２７】
図３において、ＵＴアレイ２１は、ガラス−エポキシ樹脂等の平板状の台座３０上に、バッキング材３１、超音波トランスデューサ（以下、ＵＴと略す）３２、音響整合層３３ａ、３３ｂ、および音響レンズ３４が順次積層された構造を有する。
【００２８】
バッキング材３１は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂からなり、ＵＴ３２から台座３０側に発せられる超音波を吸収する。ＵＴ３２は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などの圧電体厚膜の両面に電極を形成してなる。両電極に電圧（励振パルス）が印加されると、圧電体が振動して超音波を発生し、これにより被検体の被観察部位に超音波が照射される。また、被観察部位からの反射波を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧が検出信号として出力される。
【００２９】
ＵＴ３２は、ＥＬ方向に長い短冊状をしており、ＥＬ方向と直交するアジマス方向（以下、ＡＺ方向と略す）に複数等間隔で配列されている。各ＵＴ３２の隙間およびその周囲には、充填材３５が充填されている。
【００３０】
音響整合層３３ａ、３３ｂは、ＵＴ３２と被検体との間の音響インピーダンスの差異を緩和するために設けられている。音響レンズ３４は、シリコーン樹脂等からなり、ＵＴ３２から発せられる超音波を被検体内の被観察部位に向けて集束させる。なお、音響レンズ３４は無くてもよく、音響レンズ３４の代わりに保護層を設けてもよい。
【００３１】
図４において、ＵＴアレイ２１は、ケーブル２０、コネクタ１９、プローブ接続部１７を介して、超音波観測器１０のマルチプレクサ（以下、ＭＵＸと略す）４０と接続している。ＭＵＸ４０には、複数のパルサ４１と、受信アンプ４２を介して複数のレシーバ４３とが接続され、レシーバ４３にはＡ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄと略す）４４が接続されている。
【００３２】
パルサ４１は、ＣＰＵ４５の制御の下、走査制御部４６によって駆動制御される。パルサ４１は、走査制御部４６から送信される駆動信号に基づいて、ＵＴ３２に超音波を発生させるための励振パルスを送信する。
【００３３】
ＭＵＸ４０は、複数のＵＴ３２の中から、駆動させるＵＴ３２を選択して、これを所定の時間間隔で順次切り替える。具体的には、例えばＵＴ３２が１２８個配されている場合、１２８個のＵＴ３２のうち、隣接する６個のＵＴ３２を１つのブロックとして同時に駆動させるように選択し、超音波および反射波の１回の送受信毎に、駆動させるＵＴ３２を１〜数個ずつずらす。
【００３４】
また、ＭＵＸ４０は、後述する検証モードにおいて、一定時間間隔で自動的に、１２８個のＵＴ３２を１個または数個（例えば上記と同じ６個）ずつ駆動させる。数個ずつ駆動させる場合、ＭＵＸ４０は、各回で駆動させるＵＴ３２が重複しないよう選択する。
【００３５】
レシーバ４３は、受信アンプ４２で増幅された検出信号を受信する。Ａ／Ｄ４４は、レシーバ４３からの検出信号にデジタル変換を施し、検出信号をデジタル化する。このレシーバ４３、Ａ／Ｄ４４と、前述のパルサ４１、受信アンプ４２は、ここでは３組しか図示していないが、実際には一度に駆動するＵＴ３２の個数分（この場合は６個分）設けられている。
【００３６】
Ａ／Ｄ４４は、メモリ制御部４７と接続している。メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からのデジタルの検出信号をメモリ４８に書き込む制御と、メモリ４８に記憶された検出信号の読み出し制御を行う。メモリ制御部４７は、ビームフォーマ（以下、ＢＦと略す）４９、および検波Ｌｏｇ圧縮回路５０と接続している。
【００３７】
ＢＦ４９は、検出信号に対して位相整合演算を施す。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０は、検出信号の振幅を検波し、Ｌｏｇ圧縮を施す。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０から出力された検出信号は、デジタルスキャンコンバータ（以下、ＤＳＣと略す）５１に送信される。
【００３８】
ＤＳＣ５１は、ＣＰＵ４５の制御の下、検出信号をテレビ信号に変換する。ＤＳＣ５１で変換されたテレビ信号は、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）でＤ／Ａ変換が施され、モニタ１５に超音波画像として表示される。
【００３９】
また、ＤＳＣ５１は、検証モードにおいて、ＵＴ３２の１個１個が出力した検出信号による検証画像が区別可能なように、ＵＴ３２の番号とそれに対応した検証画像を並べて表示する（図５参照）。
【００４０】
ＣＰＵ４５は、超音波観測器１０の各部の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４５には、ＲＯＭ、ＲＡＭ（ともに図示せず）が接続されている。ＲＯＭには、超音波診断装置２を動作させるために必要なプログラムやデータが記憶されている。また、ＲＯＭには検証モードを実行する検証プログラムが記憶されている。ＣＰＵ４５は、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータを、作業用メモリであるＲＡＭに読み出して、相応の処理を逐次実行する。また、ＣＰＵ４５は、操作部１４からの操作入力信号に基づいて各部を動作させる。
【００４１】
検証部５２は、検証モードが実行されているときに作動する。検証部５２は、感度比較部５３と基準データ記憶部５４とを有する。感度比較部５３は、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０と接続している。感度比較部５３は、ＢＦ４９を経ずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０で検波、Ｌｏｇ圧縮された検出信号の強さと、基準データ記憶部５４に記憶された基準データとを比較する。基準データは、超音波プローブ１１の出荷時にファントム２７を撮像して得た検出信号である。基準データ記憶部５４は、ＵＴ３２毎に区別して基準データを記憶している。
【００４２】
感度比較部５３は、基準データに対する検出信号の強さの比率をＵＴ３２毎に求める。ＵＴ３２が正常で、検出信号の強さと基準データとが一致したときは比率１００％であり、ＵＴ３２の送信能力や受信感度が低下して検出信号の強さが減衰すると１００％から低下し、ＵＴ３２が故障等で検出信号が出力されない場合は比率０％となる。感度比較部５３は、求めた比率をＣＰＵ４５に出力する。
【００４３】
ＣＰＵ４５は、感度比較部５３からの比率と予め設定された閾値とを比較する。閾値は、操作部１４の操作により術者が設定変更可能である。比率が閾値以上だった場合、ＣＰＵ４５は、そのＵＴ３２を正常と判断する。比率が閾値よりも小さかった場合、ＣＰＵ４５は、そのＵＴ３２の性能が許容範囲外と判断し、その旨をＤＳＣ５１に送信する。ＤＳＣ５１は、ＣＰＵ４５で許容範囲外と判断されたＵＴ３２を他と区別して表示する（図５、図６参照）。
【００４４】
超音波診断装置２には、被検体の超音波画像を得て超音波診断を行う通常モードと、ＵＴアレイ２１の故障テストを行う検証モードとが用意されている。通常モードでは、いわゆるＢモード、Ｍモード、Ｄ（ドプラ）モード、ＣＦ（血流イメージング）モード等を選択することが可能である。検証モードは、超音波診断装置２の日毎の使用開始時や定期点検時等に術者により実行される。各モードの切り替えは、操作部１４を操作することにより行われる。
【００４５】
図４では、Ｂモード用の処理部（ＢＦ４９、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０）しか描かれていないが、実際には各モード用の処理部がメモリ制御部４７とＤＳＣ５１の間に設けられている。メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からの検出信号をメモリ４８へ書き込みつつ、モード選択に従った出力先に検出信号を振り分ける。フリーズ操作がされた場合、メモリ制御部４７は、メモリ４８から検出信号を読み出して、モード選択に従った出力先にフリーズ画像として供する検出信号を出力する。
【００４６】
検証モードが選択された場合、メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からの検出信号、またはメモリ４８から読み出した検出信号を、ＢＦ４９ではなく検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に出力する。こうすることで、位相整合演算を経た超音波画像ではなく、ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にした検証画像を得ることができる。
【００４７】
上記構成を有する超音波診断装置２の作用について説明する。まず、超音波プローブ１１のコネクタ１９を超音波観測器１０のプローブ接続部１７に挿入固定し、超音波観測器１０と超音波プローブ１１の電気的機械的接続を得る。そして、操作部１４を操作して超音波観測器１０の電源を立ち上げるとともに、超音波プローブ１１に電源を供給する。術者は、操作部１４を操作して通常モードを選択し、超音波プローブ１１の走査ヘッド１８をプローブホルダ２５から取り出して、走査ヘッド１８を被検体に押し当てながら、超音波観測器１０のモニタ１５に表示される超音波画像を観察して診断を行う。
【００４８】
超音波プローブ１１では、パルサ４１からＭＵＸ４０により選択されたＵＴ３２に励振パルスが送信され、ＵＴ３２から被検体に超音波が照射される。ＭＵＸ４０により選択されるＵＴ３２は、超音波および反射波の１回の送受信毎に順次切り替えられる。これにより被検体に超音波が走査される。
【００４９】
ＵＴ３２から発せられた超音波は被検体で反射され、その反射波に応じた検出信号がＵＴ３２から出力される。ＵＴ３２からの検出信号は、受信アンプ４２で増幅された後、レシーバ４３に受信され、Ａ／Ｄ４４でＡ／Ｄ変換されてデジタル化される。Ａ／Ｄ４４でデジタル化された検出信号は、メモリ制御部４７に送られてメモリ４８に書き込まれるとともに、ＢＦ４９に送られてＢＦ４９で位相整合演算され、さらに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０で検波、Ｌｏｇ圧縮される。
【００５０】
検波、Ｌｏｇ圧縮後の検出信号はＤＳＣ５１に送信され、ＤＳＣ５１でテレビ信号に変換される。ＤＳＣ５１で変換されたテレビ信号は、Ｄ／Ａ変換されてモニタ１５に超音波画像として表示される。
【００５１】
次に、検証モードにおける超音波診断装置２の動作について説明する。検証モードに先立ち、術者は、超音波プローブ１１の走査ヘッド１８をプローブホルダ２５に挿入固定し、ファントム２７の表面２８とＵＴアレイ２１を対面させる。
【００５２】
走査ヘッド１８をプローブホルダ２５にセットした後、術者は、操作部１４を操作してＲＯＭに記憶された検証プログラムを起動させる。そして、ＭＵＸ４０により一定時間間隔で自動的に、ＵＴ３２を１個または数個ずつ重複させずに駆動させ、ＵＴアレイ２１による１回の超音波走査を行う。ＵＴ３２から発せられた超音波は、ファントム２７で反射され、これが反射波としてＵＴ３２で受信される。
【００５３】
反射波の受信によりＵＴ３２から出力された検出信号は、受信アンプ４２、レシーバ４３、Ａ／Ｄ４４を経てメモリ制御部４７に入力される。そして、メモリ制御部４７によりメモリ４８に書き込まれるか、あるいはＢＦ４９を素通りして検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力される。メモリ４８に書き込まれた検出信号も、ＢＦ４９ではなく検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力される。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０では、１つ１つの検出信号が検波、Ｌｏｇ圧縮され、検波、Ｌｏｇ圧縮後の検出信号はＤＳＣ５１と感度比較部５３にそれぞれ出力される。
【００５４】
ＤＳＣ５１では、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０からの検出信号に対して各種画像処理が施され、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像が生成される。生成されたＢモード画像は、図５に示すように、複数のＵＴ３２の各々に対応した番号（１〜６４、６５〜１２８）が付されてモニタ１５に表示される。本例では、図１の右隅に配されたＵＴ３２の番号を１とし、右隅から順に番号を付し、左隅のＵＴ３２の番号を１２８とする。
【００５５】
図５において、Ｂモード画像は、検出信号の強さを輝線で表示したものであり、縦方向が超音波の深さ方向に対応している。Ｂモード画像には、反射波が得られた位置にのみ輝点が表示される。ＵＴ３２が正常である場合は、輝点が略同じ位置に表示される。術者は、輝点の有無や濃淡、表示位置を互いに観察することで、ＵＴ３２の感度のムラやばらつき等の受信不良、配線の断線等を検証する。そして、このまま超音波診断に移るか、超音波診断を中止して超音波プローブ１１を別のものに交換、あるいは修理に出すか等を判断する。
【００５６】
モニタ１５には、（Ａ）に示すように、最初に１〜６４番目のＵＴ３２に対応したＢモード画像が表示される。表示画面右上にある「ＮＥＸＴ」ボタン６０にカーソル６１を合わせて選択すると、（Ｂ）に示す６５〜１２８番目のＵＴ３２に対応したＢモード画像の表示に切り替わる。（Ｂ）に示す「ＢＡＣＫ」ボタン６２にカーソル６１を合わせて選択すると、（Ｂ）から（Ａ）に表示が戻される。
【００５７】
正常なＵＴ３２は、例えば番号１〜３、６３〜６５、６７、１２６、１２７等である。番号６２は、像が表示されていないため、ＵＴ３２の故障であると考えられる。また、番号６６は、像は表示されているが、他と比べて淡いため、送信能力または受信感度が低下していると考えられる。番号１２８は、他と著しく異なる像であるため、これも故障であると考えられる。
【００５８】
感度比較部５３では、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０からの検出信号の強さと基準データ記憶部５４の基準データとが比較され、これらの比率が求められる。ＣＰＵ４５では、感度比較部５３で求められた比率と閾値とが比較され、比率が閾値以上であれば正常、閾値よりも小さければ許容範囲外と判断される。図５に示すように、このＣＰＵ４５による判断を受けて、ＤＳＣ５１により許容範囲外のＵＴ３２の番号（本例では番号６２、１２８）に点滅枠６３が表示される。なお、番号６６のＵＴ３２は、送信能力または受信感度が低下していると考えられるが、比率が閾値以上で正常と見做された例である。
【００５９】
以上説明したように、検証モードにおいて、ＵＴ３２を１個または数個ずつ重複がないように駆動させてファントム２７を撮像し、その検出信号を、ＢＦ４９を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力して、ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にした検証画像をモニタ１５に並べて表示させるので、ＵＴ３２の１個１個の劣化状態を術者が確認することができ、診断続行、交換、修理等の対処を主体的に選択することができる。
【００６０】
ファントム２７を撮像して得られた検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さい場合、そのＵＴ３２の番号に点滅枠６３を表示するので、故障が発生していると思われるＵＴ３２をいち早く見付けることができる。
【００６１】
なお、ＵＴ３２の番号に点滅枠６３を表示する代わりに、図６に示すポップアップウィンドウ６５をモニタ１５に表示させてもよい。ポップアップウィンドウ６５には、検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さいＵＴ３２の番号を示す警告メッセージが表示される。また、点滅枠６３ではなく、検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さいＵＴ３２の番号自体を点滅させてもよいし、番号の色を他と変えたり、番号を大きくしたり太字にしたりしてもよい。
【００６２】
ファントム２７を撮像して得られた検出信号の強さと基準データの比率と比較する閾値を、操作部１４の操作により設定変更可能とするので、術者のＵＴ３２の劣化の許容度に応じた故障診断をすることができる。
【００６３】
ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にしたＢモード画像とともにＵＴ３２の番号を表示するので、故障等で性能が劣化したＵＴ３２を特定することができる。また、プローブホルダ２５にファントム２７を設けるので、検証モード実行時にファントム２７を用意する手間が省ける。
【００６４】
なお、検証モードでファントム２７を撮像する代わりに、音響レンズを大気に曝露して撮像してもよいし、アルミやステンレス等の反射板を用いてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、検証部５２を専用のハードウェアとして設けているが、感度比較部５３の機能をＣＰＵ４５が担い、基準データをＣＰＵ４５に接続されるＲＯＭに記憶してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、いわゆるリニア電子走査型の体外式の超音波プローブを例示したが、コンベックス、ラジアル電子走査型の超音波プローブでもよい。これらの走査方式に合せて、ファントムを略扇形やドーナツ形にすればよい。電子内視鏡の鉗子チャンネルに挿入される体内式の超音波プローブや、電子内視鏡と一体化された超音波内視鏡についても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 超音波診断装置
１０ 超音波観測器
１１ 超音波プローブ
１４ 操作部
１５ モニタ
２１ 超音波トランスデューサアレイ（ＵＴアレイ）
２５ プローブホルダ
２７ ファントム
３２ 超音波トランスデューサ（ＵＴ）
４０ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
４５ ＣＰＵ
４６ 走査制御部
４９ ビームフォーマ（ＢＦ）
５０ 検波Ｌｏｇ圧縮回路
５１ デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
５２ 検証部
５３ 感度比較部
５４ 基準データ記憶部
６３ 点滅枠
６５ ポップアップウィンドウ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサアレイの動作を検証可能な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブを利用した医療診断が盛んに行われている。超音波プローブの先端には、超音波トランスデューサ（以下、ＵＴと略す）が配されている。ＵＴは、バッキング材、圧電体およびこれを挟む電極、音響整合層、および音響レンズから構成される。ＵＴから被検体（人体）に超音波を照射し、被検体からの反射波をＵＴで受信する。これにより出力される検出信号を超音波観測器で電気的に処理することによって、超音波画像が得られる。
【０００３】
また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能である。超音波断層画像を得る方法としては、ＵＴを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式や、複数のＵＴをアレイ状に配列（以下、ＵＴアレイという）し、駆動するＵＴを電子スイッチ等で選択的に切り替える電子スキャン走査方式が知られている。
【０００４】
ＵＴの性能が劣化してＵＴが正常に動作しなくなると、超音波画像の画質が悪くなり、正確な超音波診断を行うことができなくなる。このため、特許文献１では、ＵＴが正常のときにファントム（人体組織と略同じ音響特性をもつ部材）を撮像した基準画像を記憶して、これと現在画像を比較し、比較結果からＵＴが異常と判断した場合に警告表示を行っている。
【０００５】
特許文献２では、基準画像と現在画像のヒストグラムを比較してＵＴの故障を判断し、判断結果をモニタに表示している。ＵＴの故障判断には許容範囲が設けてあり、許容範囲内であれば正常、範囲外であれば異常と判断している。基準画像と現在画像はいずれも、複数の超音波トランスデューサからの検出信号を位相整合演算したものである。
【０００６】
特許文献３では、超音波プローブがプローブホルダに保持されているときに、大気に曝露した音響窓に向けて超音波を自動的に発信し、その反射波を解析してＵＴの故障を自己診断している。この際、ＵＴ１個１個に連続的に励振パルスを出力する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−１１５４７６号公報
【特許文献２】特開２００２−３０６４７８号公報
【特許文献３】特開平０８−２３８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＵＴアレイを用いた超音波プローブでは、ＵＴアレイを構成する複数のＵＴ１個１個の故障診断（より詳しくは、ＵＴが正常であるか否かの判断やその許容範囲の設定）を、術者の好みを反映させるため、装置任せではなく術者が主体的に行いたいという要望がある。
【０００９】
特許文献１では、ＵＴが異常と判断したときに警告表示をするのみで、術者はＵＴ１個１個の故障の程度を確認することができない。特許文献２では、位相整合演算を経た画像を比較しているので、ＵＴ１個１個の故障診断はできない。特許文献３には、故障診断の際にＵＴ１個１個に連続的に励振パルスを出力する旨が記載されているものの、ＵＴ１個１個の故障診断が可能な構成は記載されていない。要するに、特許文献１〜３に記載の発明では、上記要望に応えることができない。
【００１０】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、超音波トランスデューサの故障診断を術者が主体的に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からの反射波を受信して検出信号を出力する超音波トランスデューサが複数配列された超音波トランスデューサアレイを有する超音波プローブと、超音波および反射波の送受信毎に駆動させる超音波トランスデューサを所定個数ずつずらしながら、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を選択して駆動させる駆動手段と、複数の超音波トランスデューサからの検出信号に対して位相整合演算を施す位相整合演算手段と、検出信号に対して検波、Ｌｏｇ圧縮を施す検波Ｌｏｇ圧縮手段と、モニタと、超音波トランスデューサアレイの動作を検証するための検証モードを実行する検証モード実行手段とを備え、前記検証モード実行手段は、前記駆動手段を制御して、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させ、これにより得られた検出信号を、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする。
【００１２】
前記検証モード実行手段は、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像を前記モニタに並べて表示させる。
【００１３】
被検体と略同じ音響特性をもつファントムを備え、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号から検証画像を生成することが好ましい。
【００１４】
未使用時に前記ファントムを撮像して得られた検出信号の基準データを記憶する記憶手段と、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段で検波、Ｌｏｇ圧縮された、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号の強さと基準データを比較して、その比率を求める感度比較手段とを備えることが好ましい。前記検証モード実行手段は、前記感度比較手段が求めた比率と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいた表示を前記モニタにさせる。
【００１５】
前記検証モード実行手段は、比率が閾値以上の場合、その超音波トランスデューサは正常、比率が閾値よりも小さければ許容範囲外と判断し、判断結果を前記モニタに表示させる。
【００１６】
閾値を設定変更するための操作入力手段を備えることが好ましい。
【００１７】
前記検証モード実行手段は、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像とともに、個々の超音波トランスデューサを区別する番号を前記モニタに表示させる。
【００１８】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号を他と区別して前記モニタに表示させる。例えば、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号の色を変える。
【００１９】
判断結果の表示方法としては、例えば、送信能力や受信感度が許容範囲外の超音波トランスデューサがある旨の警告メッセージを表示する。超音波トランスデューサに番号が付されている場合は、許容範囲外の超音波トランスデューサの番号を警告メッセージに付記する。番号が検証画像とともに表示される場合は、許容範囲外の超音波トランスデューサの番号を枠で囲んだり、色を変えたりして強調表示する。
【００２０】
前記ファントムは、前記超音波プローブのホルダに取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、超音波トランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させてファントムを撮像し、これにより得られたファントムからの反射波に応じた検出信号を、位相整合演算手段を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像をモニタに並べて表示させるので、超音波トランスデューサの故障診断を術者が主体的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波診断装置の構成を示す外観図である。
【図２】プローブホルダの構成を示す斜視図である。
【図３】超音波トランスデューサアレイの構成を示す斜視図である。
【図４】超音波診断装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】検証画像を示す説明図である。
【図６】別の例の検証画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１において、超音波診断装置２は、超音波観測器１０と体外式の超音波プローブ１１とで構成され、例えば台車に載せられて、ベッドサイドで簡易的な超音波診断を行う際に使用される。超音波観測器１０は、装置本体１２とカバー１３とからなる。装置本体１２の上面には、超音波観測器１０に種々の操作指示を入力するための複数のボタンやトラックボールが設けられた操作部１４が配されている。カバー１３の内面には、超音波画像をはじめとして様々な操作画面を表示するモニタ１５が設けられている。
【００２４】
カバー１３は、ヒンジ１６を介して装置本体１２に取り付けられており、操作部１４とモニタ１５とを露呈させる図示する開き位置と、装置本体１２の上面とカバー１３の内面を対面させて、操作部１４とモニタ１５を互いに覆って保護する閉じ位置（図示せず）との間で回動自在である。装置本体１２の側面には、グリップ（図示せず）が取り付けられており、装置本体１２とカバー１３を閉じた状態で超音波観測器１０を持ち運ぶことができる。装置本体１２のもう一方の側面には、超音波プローブ１１が着脱自在に接続されるプローブ接続部１７が設けられている。
【００２５】
超音波プローブ１１は、術者が把持して被検体にあてがう走査ヘッド１８と、プローブ接続部１７に接続されるコネクタ１９と、これらを繋ぐケーブル２０とからなる。走査ヘッド１８の先端部には、超音波トランスデューサアレイ（以下、ＵＴアレイと略す）２１が内蔵されている。
【００２６】
図２において、超音波診断装置２が載せられる台車には、プローブホルダ２５が設けられている。プローブホルダ２５は、穴２６と、穴２６の奥に配置されたファントム２７とを有する。穴２６には、不使用時や後述する検証モードの際に超音波プローブ１１の走査ヘッド１８が挿入固定される。ファントム２７は、人体組織と略同じ音響特性をもち、ウレタン等を素材とする。ファントム２７の表面２８は、走査ヘッド１８の先端に倣う形状をしている。走査ヘッド１８は、その後端を除く大部分が穴２６に保護される。また、その先端がファントム２７の表面２８に隙間なく嵌め込まれ、ファントム２７の表面２８とＵＴアレイ２１が対面する。
【００２７】
図３において、ＵＴアレイ２１は、ガラス−エポキシ樹脂等の平板状の台座３０上に、バッキング材３１、超音波トランスデューサ（以下、ＵＴと略す）３２、音響整合層３３ａ、３３ｂ、および音響レンズ３４が順次積層された構造を有する。
【００２８】
バッキング材３１は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂からなり、ＵＴ３２から台座３０側に発せられる超音波を吸収する。ＵＴ３２は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などの圧電体厚膜の両面に電極を形成してなる。両電極に電圧（励振パルス）が印加されると、圧電体が振動して超音波を発生し、これにより被検体の被観察部位に超音波が照射される。また、被観察部位からの反射波を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧が検出信号として出力される。
【００２９】
ＵＴ３２は、ＥＬ方向に長い短冊状をしており、ＥＬ方向と直交するアジマス方向（以下、ＡＺ方向と略す）に複数等間隔で配列されている。各ＵＴ３２の隙間およびその周囲には、充填材３５が充填されている。
【００３０】
音響整合層３３ａ、３３ｂは、ＵＴ３２と被検体との間の音響インピーダンスの差異を緩和するために設けられている。音響レンズ３４は、シリコーン樹脂等からなり、ＵＴ３２から発せられる超音波を被検体内の被観察部位に向けて集束させる。なお、音響レンズ３４は無くてもよく、音響レンズ３４の代わりに保護層を設けてもよい。
【００３１】
図４において、ＵＴアレイ２１は、ケーブル２０、コネクタ１９、プローブ接続部１７を介して、超音波観測器１０のマルチプレクサ（以下、ＭＵＸと略す）４０と接続している。ＭＵＸ４０には、複数のパルサ４１と、受信アンプ４２を介して複数のレシーバ４３とが接続され、レシーバ４３にはＡ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄと略す）４４が接続されている。
【００３２】
パルサ４１は、ＣＰＵ４５の制御の下、走査制御部４６によって駆動制御される。パルサ４１は、走査制御部４６から送信される駆動信号に基づいて、ＵＴ３２に超音波を発生させるための励振パルスを送信する。
【００３３】
ＭＵＸ４０は、複数のＵＴ３２の中から、駆動させるＵＴ３２を選択して、これを所定の時間間隔で順次切り替える。具体的には、例えばＵＴ３２が１２８個配されている場合、１２８個のＵＴ３２のうち、隣接する６個のＵＴ３２を１つのブロックとして同時に駆動させるように選択し、超音波および反射波の１回の送受信毎に、駆動させるＵＴ３２を１〜数個ずつずらす。
【００３４】
また、ＭＵＸ４０は、後述する検証モードにおいて、一定時間間隔で自動的に、１２８個のＵＴ３２を１個または数個（例えば上記と同じ６個）ずつ駆動させる。数個ずつ駆動させる場合、ＭＵＸ４０は、各回で駆動させるＵＴ３２が重複しないよう選択する。
【００３５】
レシーバ４３は、受信アンプ４２で増幅された検出信号を受信する。Ａ／Ｄ４４は、レシーバ４３からの検出信号にデジタル変換を施し、検出信号をデジタル化する。このレシーバ４３、Ａ／Ｄ４４と、前述のパルサ４１、受信アンプ４２は、ここでは３組しか図示していないが、実際には一度に駆動するＵＴ３２の個数分（この場合は６個分）設けられている。
【００３６】
Ａ／Ｄ４４は、メモリ制御部４７と接続している。メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からのデジタルの検出信号をメモリ４８に書き込む制御と、メモリ４８に記憶された検出信号の読み出し制御を行う。メモリ制御部４７は、ビームフォーマ（以下、ＢＦと略す）４９、および検波Ｌｏｇ圧縮回路５０と接続している。
【００３７】
ＢＦ４９は、検出信号に対して位相整合演算を施す。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０は、検出信号の振幅を検波し、Ｌｏｇ圧縮を施す。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０から出力された検出信号は、デジタルスキャンコンバータ（以下、ＤＳＣと略す）５１に送信される。
【００３８】
ＤＳＣ５１は、ＣＰＵ４５の制御の下、検出信号をテレビ信号に変換する。ＤＳＣ５１で変換されたテレビ信号は、Ｄ／Ａ変換器（図示せず）でＤ／Ａ変換が施され、モニタ１５に超音波画像として表示される。
【００３９】
また、ＤＳＣ５１は、検証モードにおいて、ＵＴ３２の１個１個が出力した検出信号による検証画像が区別可能なように、ＵＴ３２の番号とそれに対応した検証画像を並べて表示する（図５参照）。
【００４０】
ＣＰＵ４５は、超音波観測器１０の各部の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４５には、ＲＯＭ、ＲＡＭ（ともに図示せず）が接続されている。ＲＯＭには、超音波診断装置２を動作させるために必要なプログラムやデータが記憶されている。また、ＲＯＭには検証モードを実行する検証プログラムが記憶されている。ＣＰＵ４５は、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータを、作業用メモリであるＲＡＭに読み出して、相応の処理を逐次実行する。また、ＣＰＵ４５は、操作部１４からの操作入力信号に基づいて各部を動作させる。
【００４１】
検証部５２は、検証モードが実行されているときに作動する。検証部５２は、感度比較部５３と基準データ記憶部５４とを有する。感度比較部５３は、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０と接続している。感度比較部５３は、ＢＦ４９を経ずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０で検波、Ｌｏｇ圧縮された検出信号の強さと、基準データ記憶部５４に記憶された基準データとを比較する。基準データは、超音波プローブ１１の出荷時にファントム２７を撮像して得た検出信号である。基準データ記憶部５４は、ＵＴ３２毎に区別して基準データを記憶している。
【００４２】
感度比較部５３は、基準データに対する検出信号の強さの比率をＵＴ３２毎に求める。ＵＴ３２が正常で、検出信号の強さと基準データとが一致したときは比率１００％であり、ＵＴ３２の送信能力や受信感度が低下して検出信号の強さが減衰すると１００％から低下し、ＵＴ３２が故障等で検出信号が出力されない場合は比率０％となる。感度比較部５３は、求めた比率をＣＰＵ４５に出力する。
【００４３】
ＣＰＵ４５は、感度比較部５３からの比率と予め設定された閾値とを比較する。閾値は、操作部１４の操作により術者が設定変更可能である。比率が閾値以上だった場合、ＣＰＵ４５は、そのＵＴ３２を正常と判断する。比率が閾値よりも小さかった場合、ＣＰＵ４５は、そのＵＴ３２の性能が許容範囲外と判断し、その旨をＤＳＣ５１に送信する。ＤＳＣ５１は、ＣＰＵ４５で許容範囲外と判断されたＵＴ３２を他と区別して表示する（図５、図６参照）。
【００４４】
超音波診断装置２には、被検体の超音波画像を得て超音波診断を行う通常モードと、ＵＴアレイ２１の故障テストを行う検証モードとが用意されている。通常モードでは、いわゆるＢモード、Ｍモード、Ｄ（ドプラ）モード、ＣＦ（血流イメージング）モード等を選択することが可能である。検証モードは、超音波診断装置２の日毎の使用開始時や定期点検時等に術者により実行される。各モードの切り替えは、操作部１４を操作することにより行われる。
【００４５】
図４では、Ｂモード用の処理部（ＢＦ４９、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０）しか描かれていないが、実際には各モード用の処理部がメモリ制御部４７とＤＳＣ５１の間に設けられている。メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からの検出信号をメモリ４８へ書き込みつつ、モード選択に従った出力先に検出信号を振り分ける。フリーズ操作がされた場合、メモリ制御部４７は、メモリ４８から検出信号を読み出して、モード選択に従った出力先にフリーズ画像として供する検出信号を出力する。
【００４６】
検証モードが選択された場合、メモリ制御部４７は、Ａ／Ｄ４４からの検出信号、またはメモリ４８から読み出した検出信号を、ＢＦ４９ではなく検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に出力する。こうすることで、位相整合演算を経た超音波画像ではなく、ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にした検証画像を得ることができる。
【００４７】
上記構成を有する超音波診断装置２の作用について説明する。まず、超音波プローブ１１のコネクタ１９を超音波観測器１０のプローブ接続部１７に挿入固定し、超音波観測器１０と超音波プローブ１１の電気的機械的接続を得る。そして、操作部１４を操作して超音波観測器１０の電源を立ち上げるとともに、超音波プローブ１１に電源を供給する。術者は、操作部１４を操作して通常モードを選択し、超音波プローブ１１の走査ヘッド１８をプローブホルダ２５から取り出して、走査ヘッド１８を被検体に押し当てながら、超音波観測器１０のモニタ１５に表示される超音波画像を観察して診断を行う。
【００４８】
超音波プローブ１１では、パルサ４１からＭＵＸ４０により選択されたＵＴ３２に励振パルスが送信され、ＵＴ３２から被検体に超音波が照射される。ＭＵＸ４０により選択されるＵＴ３２は、超音波および反射波の１回の送受信毎に順次切り替えられる。これにより被検体に超音波が走査される。
【００４９】
ＵＴ３２から発せられた超音波は被検体で反射され、その反射波に応じた検出信号がＵＴ３２から出力される。ＵＴ３２からの検出信号は、受信アンプ４２で増幅された後、レシーバ４３に受信され、Ａ／Ｄ４４でＡ／Ｄ変換されてデジタル化される。Ａ／Ｄ４４でデジタル化された検出信号は、メモリ制御部４７に送られてメモリ４８に書き込まれるとともに、ＢＦ４９に送られてＢＦ４９で位相整合演算され、さらに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０で検波、Ｌｏｇ圧縮される。
【００５０】
検波、Ｌｏｇ圧縮後の検出信号はＤＳＣ５１に送信され、ＤＳＣ５１でテレビ信号に変換される。ＤＳＣ５１で変換されたテレビ信号は、Ｄ／Ａ変換されてモニタ１５に超音波画像として表示される。
【００５１】
次に、検証モードにおける超音波診断装置２の動作について説明する。検証モードに先立ち、術者は、超音波プローブ１１の走査ヘッド１８をプローブホルダ２５に挿入固定し、ファントム２７の表面２８とＵＴアレイ２１を対面させる。
【００５２】
走査ヘッド１８をプローブホルダ２５にセットした後、術者は、操作部１４を操作してＲＯＭに記憶された検証プログラムを起動させる。そして、ＭＵＸ４０により一定時間間隔で自動的に、ＵＴ３２を１個または数個ずつ重複させずに駆動させ、ＵＴアレイ２１による１回の超音波走査を行う。ＵＴ３２から発せられた超音波は、ファントム２７で反射され、これが反射波としてＵＴ３２で受信される。
【００５３】
反射波の受信によりＵＴ３２から出力された検出信号は、受信アンプ４２、レシーバ４３、Ａ／Ｄ４４を経てメモリ制御部４７に入力される。そして、メモリ制御部４７によりメモリ４８に書き込まれるか、あるいはＢＦ４９を素通りして検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力される。メモリ４８に書き込まれた検出信号も、ＢＦ４９ではなく検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力される。検波Ｌｏｇ圧縮回路５０では、１つ１つの検出信号が検波、Ｌｏｇ圧縮され、検波、Ｌｏｇ圧縮後の検出信号はＤＳＣ５１と感度比較部５３にそれぞれ出力される。
【００５４】
ＤＳＣ５１では、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０からの検出信号に対して各種画像処理が施され、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像が生成される。生成されたＢモード画像は、図５に示すように、複数のＵＴ３２の各々に対応した番号（１〜６４、６５〜１２８）が付されてモニタ１５に表示される。本例では、図１の右隅に配されたＵＴ３２の番号を１とし、右隅から順に番号を付し、左隅のＵＴ３２の番号を１２８とする。
【００５５】
図５において、Ｂモード画像は、検出信号の強さを輝線で表示したものであり、縦方向が超音波の深さ方向に対応している。Ｂモード画像には、反射波が得られた位置にのみ輝点が表示される。ＵＴ３２が正常である場合は、輝点が略同じ位置に表示される。術者は、輝点の有無や濃淡、表示位置を互いに観察することで、ＵＴ３２の感度のムラやばらつき等の受信不良、配線の断線等を検証する。そして、このまま超音波診断に移るか、超音波診断を中止して超音波プローブ１１を別のものに交換、あるいは修理に出すか等を判断する。
【００５６】
モニタ１５には、（Ａ）に示すように、最初に１〜６４番目のＵＴ３２に対応したＢモード画像が表示される。表示画面右上にある「ＮＥＸＴ」ボタン６０にカーソル６１を合わせて選択すると、（Ｂ）に示す６５〜１２８番目のＵＴ３２に対応したＢモード画像の表示に切り替わる。（Ｂ）に示す「ＢＡＣＫ」ボタン６２にカーソル６１を合わせて選択すると、（Ｂ）から（Ａ）に表示が戻される。
【００５７】
正常なＵＴ３２は、例えば番号１〜３、６３〜６５、６７、１２６、１２７等である。番号６２は、像が表示されていないため、ＵＴ３２の故障であると考えられる。また、番号６６は、像は表示されているが、他と比べて淡いため、送信能力または受信感度が低下していると考えられる。番号１２８は、他と著しく異なる像であるため、これも故障であると考えられる。
【００５８】
感度比較部５３では、検波Ｌｏｇ圧縮回路５０からの検出信号の強さと基準データ記憶部５４の基準データとが比較され、これらの比率が求められる。ＣＰＵ４５では、感度比較部５３で求められた比率と閾値とが比較され、比率が閾値以上であれば正常、閾値よりも小さければ許容範囲外と判断される。図５に示すように、このＣＰＵ４５による判断を受けて、ＤＳＣ５１により許容範囲外のＵＴ３２の番号（本例では番号６２、１２８）に点滅枠６３が表示される。なお、番号６６のＵＴ３２は、送信能力または受信感度が低下していると考えられるが、比率が閾値以上で正常と見做された例である。
【００５９】
以上説明したように、検証モードにおいて、ＵＴ３２を１個または数個ずつ重複がないように駆動させてファントム２７を撮像し、その検出信号を、ＢＦ４９を介さずに検波Ｌｏｇ圧縮回路５０に入力して、ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にした検証画像をモニタ１５に並べて表示させるので、ＵＴ３２の１個１個の劣化状態を術者が確認することができ、診断続行、交換、修理等の対処を主体的に選択することができる。
【００６０】
ファントム２７を撮像して得られた検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さい場合、そのＵＴ３２の番号に点滅枠６３を表示するので、故障が発生していると思われるＵＴ３２をいち早く見付けることができる。
【００６１】
なお、ＵＴ３２の番号に点滅枠６３を表示する代わりに、図６に示すポップアップウィンドウ６５をモニタ１５に表示させてもよい。ポップアップウィンドウ６５には、検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さいＵＴ３２の番号を示す警告メッセージが表示される。また、点滅枠６３ではなく、検出信号の強さと基準データの比率が閾値よりも小さいＵＴ３２の番号自体を点滅させてもよいし、番号の色を他と変えたり、番号を大きくしたり太字にしたりしてもよい。
【００６２】
ファントム２７を撮像して得られた検出信号の強さと基準データの比率と比較する閾値を、操作部１４の操作により設定変更可能とするので、術者のＵＴ３２の劣化の許容度に応じた故障診断をすることができる。
【００６３】
ＵＴ３２の１個１個の検出信号を元にしたＢモード画像とともにＵＴ３２の番号を表示するので、故障等で性能が劣化したＵＴ３２を特定することができる。また、プローブホルダ２５にファントム２７を設けるので、検証モード実行時にファントム２７を用意する手間が省ける。
【００６４】
なお、検証モードでファントム２７を撮像する代わりに、音響レンズを大気に曝露して撮像してもよいし、アルミやステンレス等の反射板を用いてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、検証部５２を専用のハードウェアとして設けているが、感度比較部５３の機能をＣＰＵ４５が担い、基準データをＣＰＵ４５に接続されるＲＯＭに記憶してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、いわゆるリニア電子走査型の体外式の超音波プローブを例示したが、コンベックス、ラジアル電子走査型の超音波プローブでもよい。これらの走査方式に合せて、ファントムを略扇形やドーナツ形にすればよい。電子内視鏡の鉗子チャンネルに挿入される体内式の超音波プローブや、電子内視鏡と一体化された超音波内視鏡についても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
２ 超音波診断装置
１０ 超音波観測器
１１ 超音波プローブ
１４ 操作部
１５ モニタ
２１ 超音波トランスデューサアレイ（ＵＴアレイ）
２５ プローブホルダ
２７ ファントム
３２ 超音波トランスデューサ（ＵＴ）
４０ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
４５ ＣＰＵ
４６ 走査制御部
４９ ビームフォーマ（ＢＦ）
５０ 検波Ｌｏｇ圧縮回路
５１ デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
５２ 検証部
５３ 感度比較部
５４ 基準データ記憶部
６３ 点滅枠
６５ ポップアップウィンドウ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からの反射波を受信して検出信号を出力する超音波トランスデューサが複数配列された超音波トランスデューサアレイを有する超音波プローブと、
超音波および反射波の送受信毎に駆動させる超音波トランスデューサを所定個数ずつずらしながら、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を選択して駆動させる駆動手段と、
複数の超音波トランスデューサからの検出信号に対して位相整合演算を施す位相整合演算手段と、
検出信号に対して検波、Ｌｏｇ圧縮を施す検波Ｌｏｇ圧縮手段と、
モニタと、
超音波トランスデューサアレイの動作を検証するための検証モードを実行する検証モード実行手段とを備え、
前記検証モード実行手段は、前記駆動手段を制御して、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させ、
これにより得られた検出信号を、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、
複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記検証モード実行手段は、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
被検体と略同じ音響特性をもつファントムを備え、
前記ファントムからの反射波に応じた検出信号から検証画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
未使用時に前記ファントムを撮像して得られた検出信号の基準データを記憶する記憶手段と、
前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段で検波、Ｌｏｇ圧縮された、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号の強さと基準データを比較して、その比率を求める感度比較手段とを備え、
前記検証モード実行手段は、前記感度比較手段が求めた比率と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいた表示を前記モニタにさせることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記検証モード実行手段は、比率が閾値以上の場合、その超音波トランスデューサは正常、比率が閾値よりも小さければ許容範囲外と判断し、判断結果を前記モニタに表示させることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
閾値を設定変更するための操作入力手段を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記検証モード実行手段は、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像とともに、個々の超音波トランスデューサを区別する番号を前記モニタに表示させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号を他と区別して前記モニタに表示させることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号の色を変えて前記モニタに表示させることを特徴とする請求項７または８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記ファントムは、前記超音波プローブのホルダに取り付けられていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からの反射波を受信して検出信号を出力する超音波トランスデューサが複数配列された超音波トランスデューサアレイを有する超音波プローブと、
超音波および反射波の送受信毎に駆動させる超音波トランスデューサを所定個数ずつずらしながら、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を選択して駆動させる駆動手段と、
複数の超音波トランスデューサからの検出信号に対して位相整合演算を施す位相整合演算手段と、
検出信号に対して検波、Ｌｏｇ圧縮を施す検波Ｌｏｇ圧縮手段と、
モニタと、
超音波トランスデューサアレイの動作を検証するための検証モードを実行する検証モード実行手段とを備え、
前記検証モード実行手段は、前記駆動手段を制御して、複数の超音波トランスデューサのうちの一個または数個を重複させずに駆動させ、
これにより得られた検出信号を、前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段に入力させ、
複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記検証モード実行手段は、検出信号の強さを明るさに変換した輝度と深さとの関係を表すＢモード画像を前記モニタに並べて表示させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
被検体と略同じ音響特性をもつファントムを備え、
前記ファントムからの反射波に応じた検出信号から検証画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
未使用時に前記ファントムを撮像して得られた検出信号の基準データを記憶する記憶手段と、
前記位相整合演算手段を介さずに前記検波Ｌｏｇ圧縮手段で検波、Ｌｏｇ圧縮された、前記ファントムからの反射波に応じた検出信号の強さと基準データを比較して、その比率を求める感度比較手段とを備え、
前記検証モード実行手段は、前記感度比較手段が求めた比率と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいた表示を前記モニタにさせることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記検証モード実行手段は、比率が閾値以上の場合、その超音波トランスデューサは正常、比率が閾値よりも小さければ許容範囲外と判断し、判断結果を前記モニタに表示させることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
閾値を設定変更するための操作入力手段を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記検証モード実行手段は、複数の超音波トランスデューサの各々に対応した検証画像とともに、個々の超音波トランスデューサを区別する番号を前記モニタに表示させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号を他と区別して前記モニタに表示させることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記検証モード実行手段は、許容範囲外と判断した超音波トランスデューサの番号の色を変えて前記モニタに表示させることを特徴とする請求項７または８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記ファントムは、前記超音波プローブのホルダに取り付けられていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５０５４２（Ｐ２０１１−５０５４２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０１４８８（Ｐ２００９−２０１４８８）
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【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２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１日（２００９．９．１）
【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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