超音波診断装置
【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】超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力される受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、超音波プローブに設けられ、切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有する。
【解決手段】超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力される受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、超音波プローブに設けられ、切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の超音波プローブ内における発熱量の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
【０００５】
超音波プローブの温度上昇対策については、例えば、特許文献１に、超音波プローブの表面温度に応じて振動子アレイを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。表面温度が高くなるほど、超音波の送信時における振動子アレイの各トランスデューサの駆動電圧、送信開口数、送信パルスの繰り返し周波数、フレームレート等を低減することにより、超音波プローブの表面温度が適切な温度に維持される。
【０００６】
また、特許文献２には、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止し、回路の発熱によるプローブの温度上昇を抑制する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５３７７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８４２４号公報
【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、送信時の振動子アレイの駆動条件を変化させる特許文献１の装置では、上述したようなデジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱に対処することができない。
また、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止する特許文献２の装置では、デジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱を低減することができるものの、これらの所定期間の割合は、稼働時間に対して総じて小さいため、超音波プローブの発熱を十分に低減することはできない。
【０００９】
本発明は、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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力される前記受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、前記超音波プローブ内に配置され、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、前記超音波プローブに設けられ、前記切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１１】
ここで、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を、所定の第１の電流値と、前記第１の電流値よりも大きい、所定の第２の電流値とで切り替えることが好ましい。
また、前記超音波プローブ内に配置され、前記受信増幅部が増幅した受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部を有することが好ましい。
また、前記受信増幅部は、低雑音増幅器を有し、前記切替手段は、前記低雑音増幅器へ供給するバイアス電流の電流値を切り替えることが好ましい。
また、前記受信増幅部は、複数の増幅器を有し、前記切替手段は、少なくとも１つの増幅器のバイアス電流の電流値を切り替えることが好ましい。
【００１２】
また、前記超音波プローブ内の温度を測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段が測定した温度が所定の温度よりも大きい場合には、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流を第１の電流値に切り替えることが好ましい。
さらに、前記温度測定手段が測定した測定温度が、前記所定の温度を超えてからの経過時間を計測し、前記経過時間が所定の時間を経過した時点で、前記測定温度が前記所定の温度よりも大きい場合には、前記増幅器へのバイアス電流の供給を停止することが好ましい。
また、前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力される受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、超音波プローブに設けられ、切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有するので、超音波プローブ内における発熱量を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の超音波プローブの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の診断装置本体の構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波プローブの外観を概念的に示す図である。
【図４】ＬＮＡのバイアス電流とノイズとの関係を概念的に示すグラフである。
【図５】超音波画像を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの構成を概念的に示すブロック図であり、図２は、本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を概念的に示すブロック図である。
超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、この超音波プローブ１２と無線通信により接続された診断装置本体１４とを備えている。
【００１７】
超音波プローブ１２は、１次元又は２次元の振動子アレイの複数チャンネルを構成する複数の超音波トランスデューサ１６を有し、これらトランスデューサ１６にそれぞれ対応して受信信号処理部１８が、Ｔ／Ｒスイッチ３４を介して接続され、さらに受信信号処理部１８にパラレル／シリアル変換部２０を介して無線通信部２２が接続されている。また、複数のトランスデューサ１６に送信駆動部２４を介して送信制御部２６が接続され、複数の受信信号処理部１８に受信制御部２６が接続され、無線通信部２２に通信制御部３０が接続されている。
また、超音波プローブ１２は、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する電力供給部４２を有し、この電力供給部４２に電力制御部４０とバッテリ５８が接続されている。また、電力制御部４０に温度センサ４４と、切替手段３８が接続され、切替手段３８に切替スイッチ５６が接続されている。
そして、パラレル／シリアル変換部２０、送信制御部２６、受信制御部２８、通信制御部３０、および、電力制御部４０にプローブ制御部３２が接続されている。
【００１８】
電力供給部４２は、電力制御部４０の制御に応じて、バッテリ５８に充電された電力を、送信駆動部２４や受信信号処理部１８等の超音波プローブ１２の各部に供給する。
電力制御部４０は、プローブ制御部２８からの指示に応じて、超音波プローブ１２の各部に所望の電力を供給するように電力供給部４２を制御する。
また、電力制御部４０は、切替手段３８からの指示信号に応じて、受信信号処理部１８のＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を切り替えるように、電力供給部４２を制御する。
【００１９】
切替手段３８は、受信信号処理部１８のＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値として、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きい第２の電流値を記憶しておき、切替スイッチ５６を用いた操作者の操作に従って選択された電流値を、電力制御部４０に供給する。
なお、以下の説明においては、ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給されるモードを、標準画質モードといい、第２の電流値のバイアス電流が供給されるモードを、高画質モードともいう。
ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値の切り替えに関しては、後に詳述する。
【００２０】
切替スイッチ５６は、操作者が画質モードの選択操作を行なうためのものであり、図３に示すように、超音波プローブ１２の筐体に設けられた押しボタン式のスイッチである。本実施例においては、切替スイッチ５６を押していない状態では、標準画質モードが選択され、切替スイッチ５６を押している状態では、高画質モードが選択される。
【００２１】
複数のトランスデューサ１６は、それぞれ送信駆動部２４から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ１６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。
こ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。
【００２２】
Ｔ／Ｒスイッチ３４は、Ｎ個の超音波トランスデューサの内からＭ個の超音波トランスデューサを選択し、選択されたＭ個の超音波トランスデューサをＭ個の送受信回路にそれぞれ接続する。
【００２３】
送信駆動部２４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部２６によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ１６から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ１６に、Ｔ／Ｒスイッチ３４を介して供給する。
【００２４】
各チャンネルの受信信号処理部１８は、受信制御部２８の下で、対応するトランスデューサ１６から出力される受信信号を処理して、組織のエリア情報を含むサンプルデータを生成する。
受信信号処理部１８は、受信アンプ部４６と、アナログ／デジタル変換部４８を有する。
【００２５】
受信アンプ部４６は、トランスデューサ１６から出力される受信信号を増幅する部位である。
受信アンプ部４６は、ＬＮＡ（Low noise amplifier：低雑音増幅器）５０と、ＶＣＡ（Voltage controlled attenuator：電圧制御減衰器）５２と、ＰＧＡ（Programmable gain amplifier：プログラマブルゲインアンプ）５４とを有している。
【００２６】
ＬＮＡ５０は、電力供給部４２からバイアス電流を供給されて、トランスデューサ１６から出力される受信信号を増幅する。
また、前述のとおり、本発明においては、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流の電流値は、切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８によって、所定の第１の電流値（標準画質モード）と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値（高画質モード）とで切り替えられる。
【００２７】
ここで、図４に、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流と、入力換算ノイズとの関係を模式的に示す。図４に示すように、供給されるバイアス電流の電流値が大きくなるほど、ＬＮＡの入力換算ノイズは小さくなる。すなわち、ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給される場合は、ＬＮＡ５０のＳ／Ｎ比が小さくなり、第２の電流値のバイアス電流が供給される場合は、ＬＮＡ５０のＳ／Ｎ比が大きくなる。
【００２８】
ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給される（標準画質モード）場合は、Ｓ／Ｎ比が小さくなるため、ＬＮＡ５０で増幅された受信信号から生成される超音波画像は、ノイズが大きくなり、画質が低下するものの、バイアス電流の電流値が小さいので、ＬＮＡ５０の発熱、すなわち、超音波プローブ１２の発熱を低減することができる。
一方、ＬＮＡ５０に、第２の電流値のバイアス電流が供給される（高画質モード）場合は、バイアス電流の電流値が大きいので、ＬＮＡ５０（超音波プローブ１２）の発熱は大きくなるものの、Ｓ／Ｎ比が大きくなるため、ＬＮＡ５０で増幅された受信信号から生成される超音波画像は、ノイズが小さくなり画質が向上する。
【００２９】
図５は、超音波画像を概念的に表す図である。
図５に示すように、超音波画像においては、超音波プローブからの深さ方向の距離（深度）が大きくなるほど、被検体から反射される超音波エコーの受信信号が小さくなる。そのため、標準画質モードで撮影した場合には、深度が深い領域では、受信信号に対して、ノイズの割合が大きくなり、画質（解像度）が悪くなる。しかしながら、深度が浅い領域では、受信信号が大きいため、標準画質モードであっても、受信信号に対するノイズの割合が小さくなるので、画質の低下は小さい。
従って、操作者は、発熱が少ない標準画質モードで被検体内の探査を行なって、所望の着目領域を捉えてから、切替スイッチ５６を押して高画質モードに切り替えることによって、精査を行なうことができる高画質な超音波画像を得ることができる。
【００３０】
前述のとおり、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止する構成とした場合には、これらの所定期間の割合は、稼働時間に対して非常に小さいため、超音波プローブの発熱を十分に低減することはできない。
【００３１】
これに対して、本発明は、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流の電流値を、切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８によって、所定の第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替える構成を有する。そのため、操作者の所望のタイミングで、発熱が少ない標準画質モードと、精査を行なうことができる高画質モードとを切り替えることができるので、デジタル処理を行なう超音波プローブにおいて、プローブ内の回路からの発熱量を抑制することができ、かつ、高画質な超音波画像を得ることができる。
ＬＮＡ５０は、増幅した受信信号をＶＣＡ５２に供給する。
【００３２】
ＶＣＡ５２は、受信信号の深度に応じて、ＬＮＡ５０から供給された受信信号を減衰させる。ＶＣＡ５２は、減衰させた受信信号をＰＧＡ５４に供給する。
ＰＧＡ５４は、ＶＣＡ５２から供給された受信信号を増幅し、アナログ／デジタル変換部４８に供給する。
【００３３】
アナログ／デジタル変換部４８は、ＰＧＡ５４から供給されたアナログの受信信号を、サンプリングしてデジタルのサンプルデータを生成する。アナログ／デジタル変換部４８は、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部２０に供給する。
【００３４】
パラレル／シリアル変換部２０は、複数チャンネルの受信信号処理部１８によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００３５】
無線通信部２２は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部２２は、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部３０に出力する。通信制御部３０は、プローブ制御部３２によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部２２を制御すると共に、無線通信部２２が受信した各種の制御信号をプローブ制御部３２に出力する。
【００３６】
プローブ制御部３２は、診断装置本体１４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１２の各部の制御を行う。
なお、超音波プローブ１２は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００３７】
また、本実施例においては、好ましい態様として、超音波プローブ１２内の温度を測定する温度センサ４４を有する。
温度センサ４４は、測定した温度を電力制御部４０に供給し、電力制御部４０は、供給された温度の値が、所定の温度以上の場合には、切替スイッチ５６の操作の有無にかかわらず、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流を第１の電流値とするように、電力供給部４２を制御する。これにより、超音波プローブ１２の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【００３８】
さらに、温度センサ４４が測定した温度の値が、所定の温度以上となり、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流を第１の電流値してからの経過時間を計測して、一定の時間が経過した時点でも、温度センサ４４の測定温度が所定の温度以上であった場合には、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給を停止するようにしてもよい。
また、温度センサ４４は、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給停止後も、温度の測定を継続し、温度が所定の温度以下となった場合に、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給を再開するようにするのが好ましい。あるいは、使用可能になった旨の表示を、表示部７０に行なうようにしてもよい。これにより、超音波プローブ１２の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【００３９】
一方、診断装置本体１４は、無線通信部６０を有し、この無線通信部６０にシリアル／パラレル変換部６２を介してデータ格納部６４が接続され、データ格納部６４に画像生成部６６が接続されている。さらに、画像生成部６６に表示制御部６８を介して表示部７０が接続されている。
また、無線通信部６０に通信制御部７２が接続され、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８および通信制御部７２に本体制御部７４が接続されている。さらに、本体制御部７４には、オペレータが入力操作を行うための操作部７６が接続されている。
【００４０】
操作部７６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する入力操作を行なうためのものである。操作部７６は、操作者が入力操作を行なうための、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。
【００４１】
無線通信部６０は、超音波プローブ１２との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１２に送信する。また、無線通信部６０は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部７２は、本体制御部７４によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部６０を制御する。
シリアル／パラレル変換部６２は、無線通信部６０から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部６４は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部６２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００４２】
画像生成部６６は、データ格納部６４から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部６６は、整相加算部７８と画像処理部８０とを含んでいる。
整相加算部７８は、本体制御部７４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。こ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ベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４３】
画像処理部８０は、整相加算部７８によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部８０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、補間部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。補間部は、後述する温度上昇抑制モードで間欠的に超音波が送受信されることにより音線信号の欠落したフレームの補間処理を行う。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００４４】
表示制御部６８は、画像生成部６６によって生成される画像信号に基づいて、表示部７０に超音波診断画像を表示させる。表示部７０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６８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４５】
本体制御部７４は、操作部７６を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置１０の各部を制御する。
このような診断装置本体１４において、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８、通信制御部７２および本体制御部７４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。
【００４６】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、撮像を開始すると、本体制御部７４からの制御信号に基づいて、送信制御部２６が送信駆動部２４を制御する。送信駆動部２４が、制御信号に基づいてトランスデューサ１６を駆動し、各トランスデューサ１６から超音波ビームが送信され、被検体内からの超音波エコーを、各トランスデューサ１６が受信し、受信信号を出力する。
【００４７】
被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ１６から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部１８に供給される。受信信号処理部１８に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、パラレル／シリアル変換部２０でシリアル化された後に無線通信部２２から診断装置本体１４へ無線伝送される。診断装置本体１４の無線通信部６０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部６２でパラレルのデータに変換され、データ格納部６４に格納される。さらに、データ格納部６４から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部６６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部６８により超音波診断画像が表示部７０に表示される。
【００４８】
ここで、本発明においては、操作者の切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８が、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替える構成を有する。
【００４９】
このように、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替えることで、発熱が少ない標準画質モードと、精査を行なうことができる高画質モードとを切り替えることができるので、デジタル処理を行なう超音波プローブにおいて、プローブ内の回路からの発熱量を抑制することができ、かつ、高画質な超音波画像を得ることができる。
【００５０】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００５１】
例えば、図示例の超音波診断装置においては、トランスデューサからの受信信号を増幅する受信アンプ４６部は、ＬＮＡ５０とＶＣＡ５２とＰＧＡ５４とを有する構成としたが、これに限定はされず、他の増幅器で構成されるようにしてもよく、さらに、複数の増幅器を有する構成としてもよい。
また、図示例においては、ＬＮＡ５０のバイアス電流を切り替える構成としたが、これに限定はされず、ＰＧＡ５４のバイアス電流を切り替える構成としてもよく、あるいは、ＬＮＡ５０とＰＧＡ５４のバイアス電流をそれぞれ切り替える構成としてもよい。さらに、トランスデューサからの受信信号を増幅する増幅器を複数、有する場合には、これら増幅器の少なくとも１つのバイアス電流を切り替える構成としてもよい。
【００５２】
また、図示例においては、ＬＮＡ５０のバイアス電流を２段階に切り替える構成としたが、これに限定はされず、３段階以上に切り替える構成としてもよい。
【００５３】
また、図示例においては、超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線通信によって信号の送受信を行なう構成としたが、これに限定はされず、有線の通信手段によって、信号の送受信を行なう構成としても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ トランスデューサ
１８ 受信信号処理部
２０ パラレル／シリアル変換部
２２、６０ 無線通信部
２４ 送信駆動部
２６ 送信制御部
２８ 受信制御部
３０、７２ 通信制御部
３２ プローブ制御部
３４ Ｔ／Ｒスイッチ
３８ 切替手段
４０ 電力制御部
４２ 電力供給部
４４ 温度センサ
４６ 受信アンプ部
４８ アナログ／デジタル変換部
５０ ＬＮＡ
５２ ＶＣＡ
５４ ＰＧＡ
５６ 切替スイッチ
５８ バッテリ
６２ シリアル／パラレル変換部
６４ データ格納部
６６ 画像生成部
６８ 表示制御部
７０ 表示部
７４ 本体制御部
７６ 操作部
７８ 整相加算部
８０ 画像処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の超音波プローブ内における発熱量の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから発熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
【０００４】
また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
【０００５】
超音波プローブの温度上昇対策については、例えば、特許文献１に、超音波プローブの表面温度に応じて振動子アレイを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。表面温度が高くなるほど、超音波の送信時における振動子アレイの各トランスデューサの駆動電圧、送信開口数、送信パルスの繰り返し周波数、フレームレート等を低減することにより、超音波プローブの表面温度が適切な温度に維持される。
【０００６】
また、特許文献２には、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止し、回路の発熱によるプローブの温度上昇を抑制する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５３７７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８４２４号公報
【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、送信時の振動子アレイの駆動条件を変化させる特許文献１の装置では、上述したようなデジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱に対処することができない。
また、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止する特許文献２の装置では、デジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱を低減することができるものの、これらの所定期間の割合は、稼働時間に対して総じて小さいため、超音波プローブの発熱を十分に低減することはできない。
【０００９】
本発明は、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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力される前記受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、前記超音波プローブ内に配置され、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、前記超音波プローブに設けられ、前記切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１１】
ここで、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を、所定の第１の電流値と、前記第１の電流値よりも大きい、所定の第２の電流値とで切り替えることが好ましい。
また、前記超音波プローブ内に配置され、前記受信増幅部が増幅した受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部を有することが好ましい。
また、前記受信増幅部は、低雑音増幅器を有し、前記切替手段は、前記低雑音増幅器へ供給するバイアス電流の電流値を切り替えることが好ましい。
また、前記受信増幅部は、複数の増幅器を有し、前記切替手段は、少なくとも１つの増幅器のバイアス電流の電流値を切り替えることが好ましい。
【００１２】
また、前記超音波プローブ内の温度を測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段が測定した温度が所定の温度よりも大きい場合には、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流を第１の電流値に切り替えることが好ましい。
さらに、前記温度測定手段が測定した測定温度が、前記所定の温度を超えてからの経過時間を計測し、前記経過時間が所定の時間を経過した時点で、前記測定温度が前記所定の温度よりも大きい場合には、前記増幅器へのバイアス電流の供給を停止することが好ましい。
また、前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波プローブ内に配置され、振動子アレイから出力される受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、超音波プローブに設けられ、切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有するので、超音波プローブ内における発熱量を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の超音波プローブの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の診断装置本体の構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波プローブの外観を概念的に示す図である。
【図４】ＬＮＡのバイアス電流とノイズとの関係を概念的に示すグラフである。
【図５】超音波画像を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の超音波診断装置の超音波プローブの構成を概念的に示すブロック図であり、図２は、本発明の超音波診断装置の診断装置本体の構成を概念的に示すブロック図である。
超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、この超音波プローブ１２と無線通信により接続された診断装置本体１４とを備えている。
【００１７】
超音波プローブ１２は、１次元又は２次元の振動子アレイの複数チャンネルを構成する複数の超音波トランスデューサ１６を有し、これらトランスデューサ１６にそれぞれ対応して受信信号処理部１８が、Ｔ／Ｒスイッチ３４を介して接続され、さらに受信信号処理部１８にパラレル／シリアル変換部２０を介して無線通信部２２が接続されている。また、複数のトランスデューサ１６に送信駆動部２４を介して送信制御部２６が接続され、複数の受信信号処理部１８に受信制御部２６が接続され、無線通信部２２に通信制御部３０が接続されている。
また、超音波プローブ１２は、超音波プローブ１２の各部に電力を供給する電力供給部４２を有し、この電力供給部４２に電力制御部４０とバッテリ５８が接続されている。また、電力制御部４０に温度センサ４４と、切替手段３８が接続され、切替手段３８に切替スイッチ５６が接続されている。
そして、パラレル／シリアル変換部２０、送信制御部２６、受信制御部２８、通信制御部３０、および、電力制御部４０にプローブ制御部３２が接続されている。
【００１８】
電力供給部４２は、電力制御部４０の制御に応じて、バッテリ５８に充電された電力を、送信駆動部２４や受信信号処理部１８等の超音波プローブ１２の各部に供給する。
電力制御部４０は、プローブ制御部２８からの指示に応じて、超音波プローブ１２の各部に所望の電力を供給するように電力供給部４２を制御する。
また、電力制御部４０は、切替手段３８からの指示信号に応じて、受信信号処理部１８のＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を切り替えるように、電力供給部４２を制御する。
【００１９】
切替手段３８は、受信信号処理部１８のＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値として、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きい第２の電流値を記憶しておき、切替スイッチ５６を用いた操作者の操作に従って選択された電流値を、電力制御部４０に供給する。
なお、以下の説明においては、ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給されるモードを、標準画質モードといい、第２の電流値のバイアス電流が供給されるモードを、高画質モードともいう。
ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値の切り替えに関しては、後に詳述する。
【００２０】
切替スイッチ５６は、操作者が画質モードの選択操作を行なうためのものであり、図３に示すように、超音波プローブ１２の筐体に設けられた押しボタン式のスイッチである。本実施例においては、切替スイッチ５６を押していない状態では、標準画質モードが選択され、切替スイッチ５６を押している状態では、高画質モードが選択される。
【００２１】
複数のトランスデューサ１６は、それぞれ送信駆動部２４から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ１６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。
こ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。
【００２２】
Ｔ／Ｒスイッチ３４は、Ｎ個の超音波トランスデューサの内からＭ個の超音波トランスデューサを選択し、選択されたＭ個の超音波トランスデューサをＭ個の送受信回路にそれぞれ接続する。
【００２３】
送信駆動部２４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部２６によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ１６から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ１６に、Ｔ／Ｒスイッチ３４を介して供給する。
【００２４】
各チャンネルの受信信号処理部１８は、受信制御部２８の下で、対応するトランスデューサ１６から出力される受信信号を処理して、組織のエリア情報を含むサンプルデータを生成する。
受信信号処理部１８は、受信アンプ部４６と、アナログ／デジタル変換部４８を有する。
【００２５】
受信アンプ部４６は、トランスデューサ１６から出力される受信信号を増幅する部位である。
受信アンプ部４６は、ＬＮＡ（Low noise amplifier：低雑音増幅器）５０と、ＶＣＡ（Voltage controlled attenuator：電圧制御減衰器）５２と、ＰＧＡ（Programmable gain amplifier：プログラマブルゲインアンプ）５４とを有している。
【００２６】
ＬＮＡ５０は、電力供給部４２からバイアス電流を供給されて、トランスデューサ１６から出力される受信信号を増幅する。
また、前述のとおり、本発明においては、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流の電流値は、切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８によって、所定の第１の電流値（標準画質モード）と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値（高画質モード）とで切り替えられる。
【００２７】
ここで、図４に、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流と、入力換算ノイズとの関係を模式的に示す。図４に示すように、供給されるバイアス電流の電流値が大きくなるほど、ＬＮＡの入力換算ノイズは小さくなる。すなわち、ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給される場合は、ＬＮＡ５０のＳ／Ｎ比が小さくなり、第２の電流値のバイアス電流が供給される場合は、ＬＮＡ５０のＳ／Ｎ比が大きくなる。
【００２８】
ＬＮＡ５０に、第１の電流値のバイアス電流が供給される（標準画質モード）場合は、Ｓ／Ｎ比が小さくなるため、ＬＮＡ５０で増幅された受信信号から生成される超音波画像は、ノイズが大きくなり、画質が低下するものの、バイアス電流の電流値が小さいので、ＬＮＡ５０の発熱、すなわち、超音波プローブ１２の発熱を低減することができる。
一方、ＬＮＡ５０に、第２の電流値のバイアス電流が供給される（高画質モード）場合は、バイアス電流の電流値が大きいので、ＬＮＡ５０（超音波プローブ１２）の発熱は大きくなるものの、Ｓ／Ｎ比が大きくなるため、ＬＮＡ５０で増幅された受信信号から生成される超音波画像は、ノイズが小さくなり画質が向上する。
【００２９】
図５は、超音波画像を概念的に表す図である。
図５に示すように、超音波画像においては、超音波プローブからの深さ方向の距離（深度）が大きくなるほど、被検体から反射される超音波エコーの受信信号が小さくなる。そのため、標準画質モードで撮影した場合には、深度が深い領域では、受信信号に対して、ノイズの割合が大きくなり、画質（解像度）が悪くなる。しかしながら、深度が浅い領域では、受信信号が大きいため、標準画質モードであっても、受信信号に対するノイズの割合が小さくなるので、画質の低下は小さい。
従って、操作者は、発熱が少ない標準画質モードで被検体内の探査を行なって、所望の着目領域を捉えてから、切替スイッチ５６を押して高画質モードに切り替えることによって、精査を行なうことができる高画質な超音波画像を得ることができる。
【００３０】
前述のとおり、フリーズ期間、ブランキング期間、プローブの動きが規定値以下の期間、プローブの温度が規定値以上の期間等の所定の期間に、プローブ内の受信回路の動作を停止する構成とした場合には、これらの所定期間の割合は、稼働時間に対して非常に小さいため、超音波プローブの発熱を十分に低減することはできない。
【００３１】
これに対して、本発明は、ＬＮＡ５０に供給されるバイアス電流の電流値を、切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８によって、所定の第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替える構成を有する。そのため、操作者の所望のタイミングで、発熱が少ない標準画質モードと、精査を行なうことができる高画質モードとを切り替えることができるので、デジタル処理を行なう超音波プローブにおいて、プローブ内の回路からの発熱量を抑制することができ、かつ、高画質な超音波画像を得ることができる。
ＬＮＡ５０は、増幅した受信信号をＶＣＡ５２に供給する。
【００３２】
ＶＣＡ５２は、受信信号の深度に応じて、ＬＮＡ５０から供給された受信信号を減衰させる。ＶＣＡ５２は、減衰させた受信信号をＰＧＡ５４に供給する。
ＰＧＡ５４は、ＶＣＡ５２から供給された受信信号を増幅し、アナログ／デジタル変換部４８に供給する。
【００３３】
アナログ／デジタル変換部４８は、ＰＧＡ５４から供給されたアナログの受信信号を、サンプリングしてデジタルのサンプルデータを生成する。アナログ／デジタル変換部４８は、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部２０に供給する。
【００３４】
パラレル／シリアル変換部２０は、複数チャンネルの受信信号処理部１８によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。
【００３５】
無線通信部２２は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部２２は、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部３０に出力する。通信制御部３０は、プローブ制御部３２によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部２２を制御すると共に、無線通信部２２が受信した各種の制御信号をプローブ制御部３２に出力する。
【００３６】
プローブ制御部３２は、診断装置本体１４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１２の各部の制御を行う。
なお、超音波プローブ１２は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。
【００３７】
また、本実施例においては、好ましい態様として、超音波プローブ１２内の温度を測定する温度センサ４４を有する。
温度センサ４４は、測定した温度を電力制御部４０に供給し、電力制御部４０は、供給された温度の値が、所定の温度以上の場合には、切替スイッチ５６の操作の有無にかかわらず、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流を第１の電流値とするように、電力供給部４２を制御する。これにより、超音波プローブ１２の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【００３８】
さらに、温度センサ４４が測定した温度の値が、所定の温度以上となり、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流を第１の電流値してからの経過時間を計測して、一定の時間が経過した時点でも、温度センサ４４の測定温度が所定の温度以上であった場合には、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給を停止するようにしてもよい。
また、温度センサ４４は、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給停止後も、温度の測定を継続し、温度が所定の温度以下となった場合に、ＬＮＡ５０へのバイアス電流の供給を再開するようにするのが好ましい。あるいは、使用可能になった旨の表示を、表示部７０に行なうようにしてもよい。これにより、超音波プローブ１２の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【００３９】
一方、診断装置本体１４は、無線通信部６０を有し、この無線通信部６０にシリアル／パラレル変換部６２を介してデータ格納部６４が接続され、データ格納部６４に画像生成部６６が接続されている。さらに、画像生成部６６に表示制御部６８を介して表示部７０が接続されている。
また、無線通信部６０に通信制御部７２が接続され、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８および通信制御部７２に本体制御部７４が接続されている。さらに、本体制御部７４には、オペレータが入力操作を行うための操作部７６が接続されている。
【００４０】
操作部７６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する入力操作を行なうためのものである。操作部７６は、操作者が入力操作を行なうための、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。
【００４１】
無線通信部６０は、超音波プローブ１２との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１２に送信する。また、無線通信部６０は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部７２は、本体制御部７４によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部６０を制御する。
シリアル／パラレル変換部６２は、無線通信部６０から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部６４は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部６２によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
【００４２】
画像生成部６６は、データ格納部６４から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部６６は、整相加算部７８と画像処理部８０とを含んでいる。
整相加算部７８は、本体制御部７４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。こ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ベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４３】
画像処理部８０は、整相加算部７８によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部８０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、補間部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。補間部は、後述する温度上昇抑制モードで間欠的に超音波が送受信されることにより音線信号の欠落したフレームの補間処理を行う。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
【００４４】
表示制御部６８は、画像生成部６６によって生成される画像信号に基づいて、表示部７０に超音波診断画像を表示させる。表示部７０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６８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４５】
本体制御部７４は、操作部７６を用いたオペレータの操作に従って、超音波診断装置１０の各部を制御する。
このような診断装置本体１４において、シリアル／パラレル変換部６２、画像生成部６６、表示制御部６８、通信制御部７２および本体制御部７４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。
【００４６】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、撮像を開始すると、本体制御部７４からの制御信号に基づいて、送信制御部２６が送信駆動部２４を制御する。送信駆動部２４が、制御信号に基づいてトランスデューサ１６を駆動し、各トランスデューサ１６から超音波ビームが送信され、被検体内からの超音波エコーを、各トランスデューサ１６が受信し、受信信号を出力する。
【００４７】
被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ１６から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部１８に供給される。受信信号処理部１８に供給された受信信号はサンプルデータに順次変換され、パラレル／シリアル変換部２０でシリアル化された後に無線通信部２２から診断装置本体１４へ無線伝送される。診断装置本体１４の無線通信部６０で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部６２でパラレルのデータに変換され、データ格納部６４に格納される。さらに、データ格納部６４から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部６６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部６８により超音波診断画像が表示部７０に表示される。
【００４８】
ここで、本発明においては、操作者の切替スイッチ５６の操作に応じて、切替手段３８が、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替える構成を有する。
【００４９】
このように、ＬＮＡ５０に供給するバイアス電流の電流値を、第１の電流値と、第１の電流値よりも大きな第２の電流値とで切り替えることで、発熱が少ない標準画質モードと、精査を行なうことができる高画質モードとを切り替えることができるので、デジタル処理を行なう超音波プローブにおいて、プローブ内の回路からの発熱量を抑制することができ、かつ、高画質な超音波画像を得ることができる。
【００５０】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００５１】
例えば、図示例の超音波診断装置においては、トランスデューサからの受信信号を増幅する受信アンプ４６部は、ＬＮＡ５０とＶＣＡ５２とＰＧＡ５４とを有する構成としたが、これに限定はされず、他の増幅器で構成されるようにしてもよく、さらに、複数の増幅器を有する構成としてもよい。
また、図示例においては、ＬＮＡ５０のバイアス電流を切り替える構成としたが、これに限定はされず、ＰＧＡ５４のバイアス電流を切り替える構成としてもよく、あるいは、ＬＮＡ５０とＰＧＡ５４のバイアス電流をそれぞれ切り替える構成としてもよい。さらに、トランスデューサからの受信信号を増幅する増幅器を複数、有する場合には、これら増幅器の少なくとも１つのバイアス電流を切り替える構成としてもよい。
【００５２】
また、図示例においては、ＬＮＡ５０のバイアス電流を２段階に切り替える構成としたが、これに限定はされず、３段階以上に切り替える構成としてもよい。
【００５３】
また、図示例においては、超音波プローブ１２と診断装置本体１４とは、無線通信によって信号の送受信を行なう構成としたが、これに限定はされず、有線の通信手段によって、信号の送受信を行なう構成としても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ トランスデューサ
１８ 受信信号処理部
２０ パラレル／シリアル変換部
２２、６０ 無線通信部
２４ 送信駆動部
２６ 送信制御部
２８ 受信制御部
３０、７２ 通信制御部
３２ プローブ制御部
３４ Ｔ／Ｒスイッチ
３８ 切替手段
４０ 電力制御部
４２ 電力供給部
４４ 温度センサ
４６ 受信アンプ部
４８ アナログ／デジタル変換部
５０ ＬＮＡ
５２ ＶＣＡ
５４ ＰＧＡ
５６ 切替スイッチ
５８ バッテリ
６２ シリアル／パラレル変換部
６４ データ格納部
６６ 画像生成部
６８ 表示制御部
７０ 表示部
７４ 本体制御部
７６ 操作部
７８ 整相加算部
８０ 画像処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、
前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力される前記受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、
前記超音波プローブに配置され、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、
前記超音波プローブに設けられ、前記切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を、所定の第１の電流値と、前記第１の電流値よりも大きい、所定の第２の電流値とで切り替える請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波プローブ内に配置され、前記受信増幅部が増幅した受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部を有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記受信増幅部は、低雑音増幅器を有し、前記切替手段は、前記低雑音増幅器へ供給するバイアス電流の電流値を切り替える請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記受信増幅部は、複数の増幅器を有し、前記切替手段は、少なくとも１つの増幅器のバイアス電流の電流値を切り替える請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波プローブ内の温度を測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段が測定した温度が所定の温度よりも大きい場合には、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流を第１の電流値に切り替える請求項２〜５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
さらに、前記温度測定手段が測定した測定温度が、前記所定の温度を超えてからの経過時間を計測し、前記経過時間が所定の時間を経過した時点で、前記測定温度が前記所定の温度よりも大きい場合には、前記増幅器へのバイアス電流の供給を停止する請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なう請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置において、
前記超音波プローブ内に配置され、前記振動子アレイから出力される前記受信信号を増幅する増幅器を有する受信増幅部と、
前記超音波プローブに配置され、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を切り替える切替手段と、
前記超音波プローブに設けられ、前記切替手段による電流値の切り替え操作を行なう切替スイッチとを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流の電流値を、所定の第１の電流値と、前記第１の電流値よりも大きい、所定の第２の電流値とで切り替える請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記超音波プローブ内に配置され、前記受信増幅部が増幅した受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部を有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記受信増幅部は、低雑音増幅器を有し、前記切替手段は、前記低雑音増幅器へ供給するバイアス電流の電流値を切り替える請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記受信増幅部は、複数の増幅器を有し、前記切替手段は、少なくとも１つの増幅器のバイアス電流の電流値を切り替える請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波プローブ内の温度を測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段が測定した温度が所定の温度よりも大きい場合には、前記切替手段は、前記増幅器に供給されるバイアス電流を第１の電流値に切り替える請求項２〜５のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
さらに、前記温度測定手段が測定した測定温度が、前記所定の温度を超えてからの経過時間を計測し、前記経過時間が所定の時間を経過した時点で、前記測定温度が前記所定の温度よりも大きい場合には、前記増幅器へのバイアス電流の供給を停止する請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブが、無線通信によって、診断装置本体との間で、前記受信信号の送受信を行なう請求項１〜７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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１７６１８（Ｐ２０１２−２１７６１８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６３４６（Ｐ２０１１−８６３４６）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【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１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【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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