超音波診断装置
【課題】送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制する。
【解決手段】それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【解決手段】それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波造影剤を使った撮像を行う場合において利用される、超音波診断装置の送信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。
【０００３】
この超音波画像診断装置においては、被検体に当接可能な超音波プローブを用いて超音波走査を行う。超音波振動子が一次元アレイ状に配列された超音波プローブが一般的に利用されるが、近年では、１次元アレイのみならず、エレベーション方向に分割された振動子を持つことにより同方向の超音波ビーム開口を制御可能な１．５次元アレイや、３次元スキャンするための二次元アレイプローブについても研究が行われている。
【０００４】
また、近年、超音波造影剤を生体に投与し、そのバブルの非線形応答を検出して映像化を行うコントラストハーモニックイメージング法が超音波造影剤の開発とともに臨床検査において使われるようになってきた。超音波造影剤は、超音波の送信周波数に対して、主に二次高調波成分を大きく発生する。コントラストハーモニックイメージング法は、この様な造影剤の特性を利用して、高調波成分を選択的に映像化するものである。
【０００５】
ところで、コントラストハーモニックイメージング法において、高調波成分を検出するための手法が幾つか存在する。その一つとして、複数回の送受信で送信の基本波を除去するパルスインバージョンと呼ばれる手法がある。この手法は、例えば、各走査線につき、超音波送信音圧を相対的に０．５、１．０、０．５のレベルに設定して、３回の超音波送受信を行う。送信音圧が１．０である受信エコーの波形から送信音圧が０．５である二つの受信エコーの波形を差し引くと、基本波成分はゼロになるが、高調波成分はゼロにはならない。これは、送信音圧の違いにより超音波造影剤からの応答が非線形となり、高調波成分として検出されるからである。パルスインバージョンは、この様に検出される高調波成分（主に二次高調波成分）を用いて、各ビーム毎の反射エコーを再構成して映像化する手法である。
【０００６】
ところで、超音波送信音圧の相対的なレベル設定（上記例では、０．５、１．０、０．５のレベル設定）は、例えば送信電源電圧をレート毎に切り替えることで実現できる。しかしながら、この方法では、送信電圧精度を確保するための電圧制御が難しい場合がある。このため、近年では、超音波振動子の送信開口を半分にし、相対的に焦点音圧を０．５とする方法が採用されている。当該方法は、例えば送信開口を１０素子としたとき、送信回路を振動子に対して１素子毎に送信する/しないチャンネルを割り付け、送信音圧を１．０とする場合には１０素子全てを送信に利用し、送信音圧を０．５とする場合には一つおきの５素子を送信に利用するものである。これにより、同じ開口で０．５と１．０の送信音圧を発生することができる。
【０００７】
図５は、従来の送信回路の構成の一例を示した図である。図５に示すように、送信回路は、通常、ＦＥＴなどのスイッチングデバイスを電源から出力に対して接続し、これをＯＮ／ＯＦＦすることで電源電圧に相当する送信波形を振動子に供給する。また、送信回路は、正負の電源を備え、正負それぞれの電源に対して同じようにスイッチングデバイスを接続し、交互にＯＮすることで正負の波形を出力することができる。また、図６に示すように、トランス結合で１次側の巻き線を逆接続してそれぞれの巻き線側にスイッチングデバイスを接続し、スイッチングデバイスを図７のように交互にＯＮすれば、片側電源で正負の波形を送信することができる。なお、図６では、デュアルパルサとしての送信回路を例示した。当該送信回路は、通常、Ｂモードとカラーモードの際、交互に切り替えて使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、例えば次のような問題がある。例えば、図５に示した従来の送信回路は、スイッチングデバイスをＯＮする期間は出力が電源とショート状態となる。出力端側から見た出力インピーダンスは低く、ほぼスイッチングデバイスのＯＮ抵抗で決まる値になる。一方、スイッチングデバイスがＯＦＦの状態の時には、出力端側から見た出力インピーダンスは非常に高い値になっている。このため、図５に示す従来の送信回路を使って、送信開口を交互に送信する/しないと選択して０．５の送信音圧を発生する場合、送信回路から超音波振動子までの経路上の浮遊電流に起因して、送信するチャンネルからのクロストークが発生する。このクロストークにより、本来は送信しないにもかかわらず、送信しないチャンネルから微弱送信がされることがある。この微弱送信により、送信音圧を０．５にすることができず、従って送信音圧が１．０の受信エコー波形と引き算をしてもゼロとすることができない。その結果、微弱送信に起因する信号が造影剤バブルからの二次高調波成分以外のエコーとして検出され、ノイズやバブル以外の組織の消え残りとして描出されてしまうという欠点がある。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる超音波診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１１】
一実施形態に係る超音波診断装置は、それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、超音波送信ユニット２２の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、超音波送信ユニット２２の送信回路の構成の一例を示した図である。
【図４】図４は、実施形態に係る超音波診断装置の送信制御による作用を説明するための図である。
【図５】図５は、従来技術を説明するための図である。
【図６】図６は、従来技術を説明するための図である。
【図７】図７は、従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、シネメモリ２５、画像処理ユニット２６、表示処理ユニット２７、制御プロセッサ２８、内部記憶ユニット２９、インターフェースユニット３０を具備している。
【００１５】
超音波プローブ１２は、被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス（探触子）であり、その先端に配列された複数の超音波振動子、整合層、バッキング材等を有している。各超音波振動子は独立したチャネルを形成し、超音波送信ユニット２１からの駆動信号に基づきスキャン領域内の所望の方向に超音波を送信し、当該被検体からの反射波を電気信号に変換する。整合層は、当該超音波振動子に設けられ、超音波エネルギーを効率良く伝播させるための中間層である。バッキング材は、当該超音波振動子から後方への超音波の伝播を防止する。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送受信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１６】
なお、本実施形態に係る超音波プローブ１２は、一次元アレイプローブ（複数の超音波振動子が一方向に沿って配列されたプローブ）、二次元アレイプローブ（複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ）のいずれであってもよい。
【００１７】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。
【００１８】
モニター１４は、表示処理ユニット２７からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。
【００１９】
超音波送信ユニット２１は、送信制御回路と、複数の送信回路とを有している。この超音波送信ユニット２１の構成については、後で詳しく説明する。
【００２０】
超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、遅延回路、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたアナログのエコー信号をデジタルエコー信号に変換する。遅延回路では、デジタル変換されたエコー信号に対し受信指向性を決定し、受信ダイナミックフォーカスを行うのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。また、超音波受信ユニット２２は、パルスインバージョンにおける信号加算、減算処理を実行する。
【００２１】
Ｂモード処理ユニット２３は、受信ユニット２２からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。
【００２２】
ドプラ処理ユニット２４は、受信ユニット２２から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、血流データを生成する。血流の抽出は、通常ＣＦＭ（Color Flow Mapping）で行われる。この場合、血流信号を解析し、血流データとして平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００２３】
シネメモリ２５は、Ｂモード処理ユニット２３からのＢモードデータ、ドプラ処理ユニット２４からのドプラデータをフレーム毎に一時記憶する。
【００２４】
画像処理ユニット２６は、Ｂモード処理ユニット２３或いはドプラ処理ユニット２４から受け取ったデータを用いて、超音波走査線上のデータであるＲＡＷデータを生成する。また、画像処理ユニット２６は、ＲＡＷ−ピクセル変換或いはボクセル変換ＲＡＷ−ボクセル変換を実行することにより、ピクセルから構成される画像データ或いはボクセルから構成されるボリュームデータを生成する。さらに、画像処理ユニット２６は、ボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング、多断面変換表示（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、最大値投影表示（ＭＩＰ：maximum intensity projection）等の所定の画像処理を行う。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、画像処理ユニット２６の後に二次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。
【００２５】
表示処理ユニット２７は、画像処理ユニット２８において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、ＲＧＢ変換等の各種を実行する。
【００２６】
制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。特に、制御プロセッサ２８は、後述する送信動作に関する制御を実行する。
【００２７】
内部記憶ユニット２９は、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、画像処理プログラム、ボディマーク生成プログラム、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、図示しない画像メモリ中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット２９のデータは、インターフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００２８】
インターフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット３２よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００２９】
（超音波送信ユニット）
次に、本超音波診断装置１が有する超音波送信ユニット２２の詳しい構成について説明する。本超音波送信ユニット２２は、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための構成を具備するものである。
【００３０】
図２は、超音波送信ユニット２２の構成を示したブロック図である。同図に示すように、超音波送信ユニット２２は、送信制御回路２２０、複数の送信回路２２１を有している。
【００３１】
送信制御回路２２０は、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するための送信波形を繰り返し発生する。また、送信制御回路２２０は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束（フォーカス）し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間をチャネルに応じて各送信波形に与え、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。さらに、送信制御回路２２０は、イネーブル制御信号を供給する。このイネーブル制御信号は、ハイレベル（High）又はローレベル（Low）の種別によって各超音波振動子毎に並列接続された送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂいずれを送信用に動作させるかを選択制御するものである。本実施形態においては、説明を簡単にするため、ローレベルのイネーブル制御信号は、送信用として偶数番チャネルを選択するための信号であるとし、ハイレベルのイネーブル制御信号は、送信に奇数番チャネルを選択するための信号であるとする。また、このイネーブル信号は、全チャネル又は所定数チャネル毎に共通である。
【００３２】
各超音波振動子（各チャネル）には、独立した（別々の）制御系統で動作する二つの送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂが並列接続されている。なお、図２では、第０〜第３チャネル、第ｎチャネル分の送信回路のみ例示した。当然ながら、他の各チャネルについても送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂが並列接続されることになる。
【００３３】
送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、デュアルパルサとしての機能を有し、送信制御回路２２１に接続されると共に、それぞれ別々の送信電源ＶＴＸ０、ＶＴＸ１に接続されている。ここで、本実施形態では、送信電源ＶＴＸ０は電圧ＶＴＸ０を、送信電源ＶＴＸ１は電圧ＶＴＸ１をそれぞれ供給するものである。当然ながら、送信電圧ＶＴＸ０、送信電圧ＶＴＸ１は可変である。
【００３４】
また、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの一方のイネーブル制御信号入力には、反転ゲートが設けられている。各チャネルに対応する送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、イネーブル制御信号を入力すると、ハイレベル又はローレベルの種別に応じて排他的に動作し、所定のタイミングで送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００３５】
なお、図３に、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの一例を示した。同図の例では、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、互いに独立した正負の電源ＶＴＸ０、正負の電源ＶＴＸ１を備えている。イネーブル制御信号によって選択された送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂのいずれかにおいて、正負の電源に接続されたＦＥＴ等のスイッチングデバイスを制御することで、電圧ＶＴＸ０、ＶＴＸ１に従う正負の波形を出力することができる。
【００３６】
（送信制御）
次に、本超音波診断装置１において、各走査線につき、送信音圧の重み付けを０．５（１回目）、１．０（２回目）、０．５（３回目）の比率とする３回の超音波送信を実行する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための送信制御について説明する。
【００３７】
図２において、送信制御回路２２０は、送信超音波を形成するための送信波形を、各チャネル毎の遅延時間に従って、チャネル毎の送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。また、送信制御回路２２０は、例えばローレベルのイネーブル制御信号を、チャネル毎の送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。このイネーブル制御信号の供給によって、超音波送信に利用される偶数番チャネル（ｃｈ０、ｃｈ２、・・・・）については送信回路２２１Ａが、超音波送信に利用されない奇数番チャネル（ｃｈ１、ｃｈ３、・・・・）については送信回路２２１Ｂがそれぞれ選択される。
【００３８】
上記選択制御の結果、送信用の偶数番チャネルの送信回路２２１Ａには送信電圧ＶＴＸ０が、奇数番チャネルの送信回路２２１Ｂには送信電圧ＶＴＸ１が、それぞれ供給される。このとき、送信に用いられるチャネルに対応する送信電圧ＶＴＸ０は例えば５Ｖに、送信に用いられない送信電圧ＶＴＸ１は例えば送信電圧ＶＴＸ０の１／２以下となる０．２Ｖに設定される。なお、送信電圧ＶＴＸ１は、０Ｖ、グランド電圧、ＤＣ電圧等に設定するようにしてもよい。当該電圧供給により、偶数番チャネルの送信回路２２１Ａは、各チャネル毎の遅延時間に従って、５Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路２２１Ｂは、各チャネル毎の遅延時間に従って、０．２Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００３９】
なお、イネーブル制御信号がハイレベルの場合には、超音波送信に利用されない偶数番チャネル（ｃｈ０、ｃｈ２、・・・・）については送信回路２２１Ｂが、超音波送信に利用される奇数番チャネル（ｃｈ１、ｃｈ３、・・・・）については送信回路２２１Ａがそれぞれ選択される。その結果、偶数番チャネルの送信回路２２１Ｂには送信電圧ＶＴＸ１＝０．２Ｖが、奇数番チャネルの送信回路２２１Ａには送信電圧ＶＴＸ０＝５Ｖが、それぞれ供給される。偶数番チャネルの送信回路２２１Ｂは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧ＶＴＸ１＝０．２Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路２２１Ａは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧ＶＴＸ０＝５Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００４０】
次に、重み付けを１．０とする二回目の送信においては、送信電圧ＶＴＸ０及び送信電圧ＶＴＸ１の双方を５Ｖとして、全超音波振動子による（全開口による）送信制御を行う。さらに、重み付けを０．５とする三回目の送信においては、一回目と実質的に同様の送信制御を行えばよい。
【００４１】
上記構成及び送信制御により、コントラストイメージングにおいてクロストークを低減させる作用について説明する。
【００４２】
重み付けを０．５とする一回目の送信においてｃｈ０、ｃｈ１、ｃｈ２に注目すると、例えばローレベルのイネーブル制御信号に従って、送信に用いられるｃｈ０、ｃｈ２については５Ｖの送信電圧にて超音波が送信され、ｃｈ１については０Ｖ又は０．２Ｖの送信電圧にて超音波が送信される。このとき、図４に示すように、期間Ｔについてはｃｈ１について０．２Ｖの低い電圧での送信を行うため、送信回路のＦＥＴがオン状態となる。すなわち、期間Ｔについては、ＦＥＴがオフ状態である場合に比して、送信回路の出力インピーダンスを低くすることができ、結果的に送信に用いられる偶数番チャネルから送信に用いられない奇数番チャネルへのクロストークを抑制することができる。
【００４３】
（変形例１）
上記実施形態では、送信回路Ａ又は送信回路Ｂのイネーブル制御信号の入力に反転ゲートを備える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、送信制御回路２２０が送信回路Ａ、Ｂのいずれかを選択するための２種類のイネーブル制御信号を発生する構成としてもよい。
【００４４】
（変形例２）
上記実施形態では、チャネル毎（超音波振動子毎）に送信回路２２１Ａと送信回路２２１Ｂとを切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、複数のチャネルからなるチャネルブロック毎（複数の超音波振動子からなる振動子ブロック毎）に、送信回路２２１Ａと送信回路２２１Ｂとを切り換える構成としてもよい。また、使用する超音波プローブ１２の特性等に応じて、チャネルブロックを構成するチャネル数を制御するようにしてもよい。
【００４５】
（変形例３）
上記実施形態では、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの間で交互に切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば使用する超音波プローブ１２の特性、送信音圧の重み付け等に応じて、３つ以上の送信回路の間で交互に切り換えるようにしてもよい。
【００４６】
（変形例４）
上記実施形態では、送信に用いないチャネルについても微弱に送信する。このため、超音波送信音圧を相対的に０．５、１．０、０．５のレベルに設定してもわずかに誤差が生じる場合がある。係る誤差は、例えば全開口チャネルで例えば０．２Ｖ以下の送受信をし、得られたエコー信号を差し引くことで精度良く基本波を除去でき、当該誤差を相殺することができる。
【００４７】
例えば、送信に用いないチャネルを０．２Ｖ、送信に用いるチャネルを１Ｖとして、各走査線につき３回の超音波送受信を行う場合を想定する。係る場合、１回目、２回目、３回目の送信音圧の比率が０．６、１．０、０．６となるエコー信号を取得することができる。この３回の送信に加えて、例えば４回目の送信として送信音圧を０．２Ｖとして全送信開口送信を行えば、送信音圧の比率を０．２とするエコー信号を取得することができる。得られた各エコー信号を加算（減算）することで、４回の送受信で１．０−０．６−０．６＋０．２＝０として、基本波成分及び誤差成分を相殺することができる。特に、送信しないチャネル側の電圧は、送信回路に使用するＦＥＴスイッチの特性により変化する場合がある。係る場合においても、送信しないチャネル側の送信電圧を調整して、キャンセル性能の良い値にチューニングすることができる。
【００４８】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４９】
本超音波診断装置は、各超音波振動子（各チャネル）に対して、独立した制御系統で動作する二つの送信回路を並列接続し、イネーブル制御信号を用いて排他的に動作する構成を有する。従って、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に積極的に用いるチャネルについては第１の送信電圧が供給される送信回路を利用して超音波を送信すると共に、送信に積極的に使用しないチャネルについては第１の送信電圧の１／２以下の送信電圧が供給される送信回路を利用して微弱な超音波送信を実行する。これにより、送信に積極的に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる。従って、従来に比して、パルスインバージョンにおける基本波の消え残りを抑制することができ、バブルからの高調波成分を効果的に検出できる。その結果、造影感度やコントラスト分解能の良い画像を提供することができる。
【００５０】
また、送信音圧を相対的に低くする場合には、同時に動作するチャネル数を実質的に半分にするため、送信電源の電流容量を抑えることもできる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…超音波診断装置、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…シネメモリ、２６…画像処理ユニット、２７…表示処理ユニット、２８…制御プロセッサ、２９…内部記憶ユニット、３０…インターフェースユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波造影剤を使った撮像を行う場合において利用される、超音波診断装置の送信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。
【０００３】
この超音波画像診断装置においては、被検体に当接可能な超音波プローブを用いて超音波走査を行う。超音波振動子が一次元アレイ状に配列された超音波プローブが一般的に利用されるが、近年では、１次元アレイのみならず、エレベーション方向に分割された振動子を持つことにより同方向の超音波ビーム開口を制御可能な１．５次元アレイや、３次元スキャンするための二次元アレイプローブについても研究が行われている。
【０００４】
また、近年、超音波造影剤を生体に投与し、そのバブルの非線形応答を検出して映像化を行うコントラストハーモニックイメージング法が超音波造影剤の開発とともに臨床検査において使われるようになってきた。超音波造影剤は、超音波の送信周波数に対して、主に二次高調波成分を大きく発生する。コントラストハーモニックイメージング法は、この様な造影剤の特性を利用して、高調波成分を選択的に映像化するものである。
【０００５】
ところで、コントラストハーモニックイメージング法において、高調波成分を検出するための手法が幾つか存在する。その一つとして、複数回の送受信で送信の基本波を除去するパルスインバージョンと呼ばれる手法がある。この手法は、例えば、各走査線につき、超音波送信音圧を相対的に０．５、１．０、０．５のレベルに設定して、３回の超音波送受信を行う。送信音圧が１．０である受信エコーの波形から送信音圧が０．５である二つの受信エコーの波形を差し引くと、基本波成分はゼロになるが、高調波成分はゼロにはならない。これは、送信音圧の違いにより超音波造影剤からの応答が非線形となり、高調波成分として検出されるからである。パルスインバージョンは、この様に検出される高調波成分（主に二次高調波成分）を用いて、各ビーム毎の反射エコーを再構成して映像化する手法である。
【０００６】
ところで、超音波送信音圧の相対的なレベル設定（上記例では、０．５、１．０、０．５のレベル設定）は、例えば送信電源電圧をレート毎に切り替えることで実現できる。しかしながら、この方法では、送信電圧精度を確保するための電圧制御が難しい場合がある。このため、近年では、超音波振動子の送信開口を半分にし、相対的に焦点音圧を０．５とする方法が採用されている。当該方法は、例えば送信開口を１０素子としたとき、送信回路を振動子に対して１素子毎に送信する/しないチャンネルを割り付け、送信音圧を１．０とする場合には１０素子全てを送信に利用し、送信音圧を０．５とする場合には一つおきの５素子を送信に利用するものである。これにより、同じ開口で０．５と１．０の送信音圧を発生することができる。
【０００７】
図５は、従来の送信回路の構成の一例を示した図である。図５に示すように、送信回路は、通常、ＦＥＴなどのスイッチングデバイスを電源から出力に対して接続し、これをＯＮ／ＯＦＦすることで電源電圧に相当する送信波形を振動子に供給する。また、送信回路は、正負の電源を備え、正負それぞれの電源に対して同じようにスイッチングデバイスを接続し、交互にＯＮすることで正負の波形を出力することができる。また、図６に示すように、トランス結合で１次側の巻き線を逆接続してそれぞれの巻き線側にスイッチングデバイスを接続し、スイッチングデバイスを図７のように交互にＯＮすれば、片側電源で正負の波形を送信することができる。なお、図６では、デュアルパルサとしての送信回路を例示した。当該送信回路は、通常、Ｂモードとカラーモードの際、交互に切り替えて使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、例えば次のような問題がある。例えば、図５に示した従来の送信回路は、スイッチングデバイスをＯＮする期間は出力が電源とショート状態となる。出力端側から見た出力インピーダンスは低く、ほぼスイッチングデバイスのＯＮ抵抗で決まる値になる。一方、スイッチングデバイスがＯＦＦの状態の時には、出力端側から見た出力インピーダンスは非常に高い値になっている。このため、図５に示す従来の送信回路を使って、送信開口を交互に送信する/しないと選択して０．５の送信音圧を発生する場合、送信回路から超音波振動子までの経路上の浮遊電流に起因して、送信するチャンネルからのクロストークが発生する。このクロストークにより、本来は送信しないにもかかわらず、送信しないチャンネルから微弱送信がされることがある。この微弱送信により、送信音圧を０．５にすることができず、従って送信音圧が１．０の受信エコー波形と引き算をしてもゼロとすることができない。その結果、微弱送信に起因する信号が造影剤バブルからの二次高調波成分以外のエコーとして検出され、ノイズやバブル以外の組織の消え残りとして描出されてしまうという欠点がある。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる超音波診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１１】
一実施形態に係る超音波診断装置は、それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、超音波送信ユニット２２の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、超音波送信ユニット２２の送信回路の構成の一例を示した図である。
【図４】図４は、実施形態に係る超音波診断装置の送信制御による作用を説明するための図である。
【図５】図５は、従来技術を説明するための図である。
【図６】図６は、従来技術を説明するための図である。
【図７】図７は、従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、シネメモリ２５、画像処理ユニット２６、表示処理ユニット２７、制御プロセッサ２８、内部記憶ユニット２９、インターフェースユニット３０を具備している。
【００１５】
超音波プローブ１２は、被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス（探触子）であり、その先端に配列された複数の超音波振動子、整合層、バッキング材等を有している。各超音波振動子は独立したチャネルを形成し、超音波送信ユニット２１からの駆動信号に基づきスキャン領域内の所望の方向に超音波を送信し、当該被検体からの反射波を電気信号に変換する。整合層は、当該超音波振動子に設けられ、超音波エネルギーを効率良く伝播させるための中間層である。バッキング材は、当該超音波振動子から後方への超音波の伝播を防止する。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送受信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１６】
なお、本実施形態に係る超音波プローブ１２は、一次元アレイプローブ（複数の超音波振動子が一方向に沿って配列されたプローブ）、二次元アレイプローブ（複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ）のいずれであってもよい。
【００１７】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。
【００１８】
モニター１４は、表示処理ユニット２７からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。
【００１９】
超音波送信ユニット２１は、送信制御回路と、複数の送信回路とを有している。この超音波送信ユニット２１の構成については、後で詳しく説明する。
【００２０】
超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、遅延回路、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたアナログのエコー信号をデジタルエコー信号に変換する。遅延回路では、デジタル変換されたエコー信号に対し受信指向性を決定し、受信ダイナミックフォーカスを行うのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。また、超音波受信ユニット２２は、パルスインバージョンにおける信号加算、減算処理を実行する。
【００２１】
Ｂモード処理ユニット２３は、受信ユニット２２からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。
【００２２】
ドプラ処理ユニット２４は、受信ユニット２２から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、血流データを生成する。血流の抽出は、通常ＣＦＭ（Color Flow Mapping）で行われる。この場合、血流信号を解析し、血流データとして平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００２３】
シネメモリ２５は、Ｂモード処理ユニット２３からのＢモードデータ、ドプラ処理ユニット２４からのドプラデータをフレーム毎に一時記憶する。
【００２４】
画像処理ユニット２６は、Ｂモード処理ユニット２３或いはドプラ処理ユニット２４から受け取ったデータを用いて、超音波走査線上のデータであるＲＡＷデータを生成する。また、画像処理ユニット２６は、ＲＡＷ−ピクセル変換或いはボクセル変換ＲＡＷ−ボクセル変換を実行することにより、ピクセルから構成される画像データ或いはボクセルから構成されるボリュームデータを生成する。さらに、画像処理ユニット２６は、ボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング、多断面変換表示（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、最大値投影表示（ＭＩＰ：maximum intensity projection）等の所定の画像処理を行う。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、画像処理ユニット２６の後に二次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。
【００２５】
表示処理ユニット２７は、画像処理ユニット２８において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、ＲＧＢ変換等の各種を実行する。
【００２６】
制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。特に、制御プロセッサ２８は、後述する送信動作に関する制御を実行する。
【００２７】
内部記憶ユニット２９は、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、画像処理プログラム、ボディマーク生成プログラム、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、図示しない画像メモリ中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット２９のデータは、インターフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００２８】
インターフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット３２よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００２９】
（超音波送信ユニット）
次に、本超音波診断装置１が有する超音波送信ユニット２２の詳しい構成について説明する。本超音波送信ユニット２２は、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための構成を具備するものである。
【００３０】
図２は、超音波送信ユニット２２の構成を示したブロック図である。同図に示すように、超音波送信ユニット２２は、送信制御回路２２０、複数の送信回路２２１を有している。
【００３１】
送信制御回路２２０は、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するための送信波形を繰り返し発生する。また、送信制御回路２２０は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束（フォーカス）し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間をチャネルに応じて各送信波形に与え、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。さらに、送信制御回路２２０は、イネーブル制御信号を供給する。このイネーブル制御信号は、ハイレベル（High）又はローレベル（Low）の種別によって各超音波振動子毎に並列接続された送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂいずれを送信用に動作させるかを選択制御するものである。本実施形態においては、説明を簡単にするため、ローレベルのイネーブル制御信号は、送信用として偶数番チャネルを選択するための信号であるとし、ハイレベルのイネーブル制御信号は、送信に奇数番チャネルを選択するための信号であるとする。また、このイネーブル信号は、全チャネル又は所定数チャネル毎に共通である。
【００３２】
各超音波振動子（各チャネル）には、独立した（別々の）制御系統で動作する二つの送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂが並列接続されている。なお、図２では、第０〜第３チャネル、第ｎチャネル分の送信回路のみ例示した。当然ながら、他の各チャネルについても送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂが並列接続されることになる。
【００３３】
送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、デュアルパルサとしての機能を有し、送信制御回路２２１に接続されると共に、それぞれ別々の送信電源ＶＴＸ０、ＶＴＸ１に接続されている。ここで、本実施形態では、送信電源ＶＴＸ０は電圧ＶＴＸ０を、送信電源ＶＴＸ１は電圧ＶＴＸ１をそれぞれ供給するものである。当然ながら、送信電圧ＶＴＸ０、送信電圧ＶＴＸ１は可変である。
【００３４】
また、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの一方のイネーブル制御信号入力には、反転ゲートが設けられている。各チャネルに対応する送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、イネーブル制御信号を入力すると、ハイレベル又はローレベルの種別に応じて排他的に動作し、所定のタイミングで送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００３５】
なお、図３に、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの一例を示した。同図の例では、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂは、互いに独立した正負の電源ＶＴＸ０、正負の電源ＶＴＸ１を備えている。イネーブル制御信号によって選択された送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂのいずれかにおいて、正負の電源に接続されたＦＥＴ等のスイッチングデバイスを制御することで、電圧ＶＴＸ０、ＶＴＸ１に従う正負の波形を出力することができる。
【００３６】
（送信制御）
次に、本超音波診断装置１において、各走査線につき、送信音圧の重み付けを０．５（１回目）、１．０（２回目）、０．５（３回目）の比率とする３回の超音波送信を実行する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための送信制御について説明する。
【００３７】
図２において、送信制御回路２２０は、送信超音波を形成するための送信波形を、各チャネル毎の遅延時間に従って、チャネル毎の送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。また、送信制御回路２２０は、例えばローレベルのイネーブル制御信号を、チャネル毎の送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂに供給する。このイネーブル制御信号の供給によって、超音波送信に利用される偶数番チャネル（ｃｈ０、ｃｈ２、・・・・）については送信回路２２１Ａが、超音波送信に利用されない奇数番チャネル（ｃｈ１、ｃｈ３、・・・・）については送信回路２２１Ｂがそれぞれ選択される。
【００３８】
上記選択制御の結果、送信用の偶数番チャネルの送信回路２２１Ａには送信電圧ＶＴＸ０が、奇数番チャネルの送信回路２２１Ｂには送信電圧ＶＴＸ１が、それぞれ供給される。このとき、送信に用いられるチャネルに対応する送信電圧ＶＴＸ０は例えば５Ｖに、送信に用いられない送信電圧ＶＴＸ１は例えば送信電圧ＶＴＸ０の１／２以下となる０．２Ｖに設定される。なお、送信電圧ＶＴＸ１は、０Ｖ、グランド電圧、ＤＣ電圧等に設定するようにしてもよい。当該電圧供給により、偶数番チャネルの送信回路２２１Ａは、各チャネル毎の遅延時間に従って、５Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路２２１Ｂは、各チャネル毎の遅延時間に従って、０．２Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００３９】
なお、イネーブル制御信号がハイレベルの場合には、超音波送信に利用されない偶数番チャネル（ｃｈ０、ｃｈ２、・・・・）については送信回路２２１Ｂが、超音波送信に利用される奇数番チャネル（ｃｈ１、ｃｈ３、・・・・）については送信回路２２１Ａがそれぞれ選択される。その結果、偶数番チャネルの送信回路２２１Ｂには送信電圧ＶＴＸ１＝０．２Ｖが、奇数番チャネルの送信回路２２１Ａには送信電圧ＶＴＸ０＝５Ｖが、それぞれ供給される。偶数番チャネルの送信回路２２１Ｂは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧ＶＴＸ１＝０．２Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路２２１Ａは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧ＶＴＸ０＝５Ｖに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。
【００４０】
次に、重み付けを１．０とする二回目の送信においては、送信電圧ＶＴＸ０及び送信電圧ＶＴＸ１の双方を５Ｖとして、全超音波振動子による（全開口による）送信制御を行う。さらに、重み付けを０．５とする三回目の送信においては、一回目と実質的に同様の送信制御を行えばよい。
【００４１】
上記構成及び送信制御により、コントラストイメージングにおいてクロストークを低減させる作用について説明する。
【００４２】
重み付けを０．５とする一回目の送信においてｃｈ０、ｃｈ１、ｃｈ２に注目すると、例えばローレベルのイネーブル制御信号に従って、送信に用いられるｃｈ０、ｃｈ２については５Ｖの送信電圧にて超音波が送信され、ｃｈ１については０Ｖ又は０．２Ｖの送信電圧にて超音波が送信される。このとき、図４に示すように、期間Ｔについてはｃｈ１について０．２Ｖの低い電圧での送信を行うため、送信回路のＦＥＴがオン状態となる。すなわち、期間Ｔについては、ＦＥＴがオフ状態である場合に比して、送信回路の出力インピーダンスを低くすることができ、結果的に送信に用いられる偶数番チャネルから送信に用いられない奇数番チャネルへのクロストークを抑制することができる。
【００４３】
（変形例１）
上記実施形態では、送信回路Ａ又は送信回路Ｂのイネーブル制御信号の入力に反転ゲートを備える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、送信制御回路２２０が送信回路Ａ、Ｂのいずれかを選択するための２種類のイネーブル制御信号を発生する構成としてもよい。
【００４４】
（変形例２）
上記実施形態では、チャネル毎（超音波振動子毎）に送信回路２２１Ａと送信回路２２１Ｂとを切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、複数のチャネルからなるチャネルブロック毎（複数の超音波振動子からなる振動子ブロック毎）に、送信回路２２１Ａと送信回路２２１Ｂとを切り換える構成としてもよい。また、使用する超音波プローブ１２の特性等に応じて、チャネルブロックを構成するチャネル数を制御するようにしてもよい。
【００４５】
（変形例３）
上記実施形態では、送信回路２２１Ａ及び送信回路２２１Ｂの間で交互に切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば使用する超音波プローブ１２の特性、送信音圧の重み付け等に応じて、３つ以上の送信回路の間で交互に切り換えるようにしてもよい。
【００４６】
（変形例４）
上記実施形態では、送信に用いないチャネルについても微弱に送信する。このため、超音波送信音圧を相対的に０．５、１．０、０．５のレベルに設定してもわずかに誤差が生じる場合がある。係る誤差は、例えば全開口チャネルで例えば０．２Ｖ以下の送受信をし、得られたエコー信号を差し引くことで精度良く基本波を除去でき、当該誤差を相殺することができる。
【００４７】
例えば、送信に用いないチャネルを０．２Ｖ、送信に用いるチャネルを１Ｖとして、各走査線につき３回の超音波送受信を行う場合を想定する。係る場合、１回目、２回目、３回目の送信音圧の比率が０．６、１．０、０．６となるエコー信号を取得することができる。この３回の送信に加えて、例えば４回目の送信として送信音圧を０．２Ｖとして全送信開口送信を行えば、送信音圧の比率を０．２とするエコー信号を取得することができる。得られた各エコー信号を加算（減算）することで、４回の送受信で１．０−０．６−０．６＋０．２＝０として、基本波成分及び誤差成分を相殺することができる。特に、送信しないチャネル側の電圧は、送信回路に使用するＦＥＴスイッチの特性により変化する場合がある。係る場合においても、送信しないチャネル側の送信電圧を調整して、キャンセル性能の良い値にチューニングすることができる。
【００４８】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４９】
本超音波診断装置は、各超音波振動子（各チャネル）に対して、独立した制御系統で動作する二つの送信回路を並列接続し、イネーブル制御信号を用いて排他的に動作する構成を有する。従って、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に積極的に用いるチャネルについては第１の送信電圧が供給される送信回路を利用して超音波を送信すると共に、送信に積極的に使用しないチャネルについては第１の送信電圧の１／２以下の送信電圧が供給される送信回路を利用して微弱な超音波送信を実行する。これにより、送信に積極的に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる。従って、従来に比して、パルスインバージョンにおける基本波の消え残りを抑制することができ、バブルからの高調波成分を効果的に検出できる。その結果、造影感度やコントラスト分解能の良い画像を提供することができる。
【００５０】
また、送信音圧を相対的に低くする場合には、同時に動作するチャネル数を実質的に半分にするため、送信電源の電流容量を抑えることもできる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…超音波診断装置、１２…超音波プローブ、１３…入力装置、１４…モニター、２１…超音波送信ユニット、２２…超音波受信ユニット、２３…Ｂモード処理ユニット、２４…ドプラ処理ユニット、２５…シネメモリ、２６…画像処理ユニット、２７…表示処理ユニット、２８…制御プロセッサ、２９…内部記憶ユニット、３０…インターフェースユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、
互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、
前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、
前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、隣り合う前記超音波振動子が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子を所定数単位によって複数の超音波振動子群に分割した場合に、隣り合う超音波振動子群が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記二以上の電源のうちの一方は、第１の電圧を供給する電源であり、
前記二以上の電源のうちの他方は、第１の電圧の１／２以下である第２の電圧を供給する電源であること、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記二以上の電源のうちの一つは、固定電位に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記固定電位は、グランド電圧又はＤＣ電圧レベルであることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続して第１の超音波送信を少なくとも１回以上実行し、
前記複数の超音波振動子を前記第１の電圧が供給される送信回路に接続して第２の超音波送信を実行し、
前記第１の超音波送信によって得られる第１のエコー信号と、前記第２の超音波送信によって得られる第２のエコー信号とを用いて、第３のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御ユニットは、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続して第１の超音波送信を少なくとも１回以上実行し、
前記複数の超音波振動子を前記第２の電圧が供給される送信回路に接続して第３の超音波送信を実行し、
前記第１のエコー信号と、前記第２のエコー信号と、前記第３の超音波送信によって得られる第３のエコー信号とを用いて、第３のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、
を特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。
【請求項１】
それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、
互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、
前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、
前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、隣り合う前記超音波振動子が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子を所定数単位によって複数の超音波振動子群に分割した場合に、隣り合う超音波振動子群が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記二以上の電源のうちの一方は、第１の電圧を供給する電源であり、
前記二以上の電源のうちの他方は、第１の電圧の１／２以下である第２の電圧を供給する電源であること、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記二以上の電源のうちの一つは、固定電位に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記固定電位は、グランド電圧又はＤＣ電圧レベルであることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続して第１の超音波送信を少なくとも１回以上実行し、
前記複数の超音波振動子を前記第１の電圧が供給される送信回路に接続して第２の超音波送信を実行し、
前記第１の超音波送信によって得られる第１のエコー信号と、前記第２の超音波送信によって得られる第２のエコー信号とを用いて、第３のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記制御ユニットは、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第１の電圧の１／２以下である第２の電圧が供給される送信回路に接続して第１の超音波送信を少なくとも１回以上実行し、
前記複数の超音波振動子を前記第２の電圧が供給される送信回路に接続して第３の超音波送信を実行し、
前記第１のエコー信号と、前記第２のエコー信号と、前記第３の超音波送信によって得られる第３のエコー信号とを用いて、第３のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、
を特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２００４６０（Ｐ２０１２−２００４６０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８９００（Ｐ２０１１−６８９００）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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