超音波診断装置
【課題】少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波診断装置の２次元振動子アレイは、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、第１振動子及び当該第２振動子それぞれでエコー信号を受信する。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、第２振動子でエコー信号を受信する。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続を切り替える。制御部は、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。
【解決手段】超音波診断装置の２次元振動子アレイは、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、第１振動子及び当該第２振動子それぞれでエコー信号を受信する。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、第２振動子でエコー信号を受信する。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続を切り替える。制御部は、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報（被検体内の画像）を取得するものである。
【０００３】
装置本体から、超音波プローブ内の複数の微小振動子毎に対して異なる遅延時間で電気パルスが印加される。複数の微小振動子により送信ビームが形成され、当該送信ビームは被検体内に照射される。そして、被検体内からの反射波を、送信ビームを照射した微小振動子と同一の微小振動素子で受信する。受信された反射波に対して、信号処理回路等で増幅遅延加算することにより受信ビームが形成される。さらに、受信ビームから得られたＲＦ信号を画像処理回路等で検波・圧縮することにより画像信号が得られる。特に電子走査型超音波診断装置は、この送信ビームにより電子的に被検体を走査することで被検体内の画像を得るものである。
【０００４】
また、この電子走査型超音波診断装置では、送信時間に応じて受信信号に遅延をかけることで電子的に焦点を移動しながら受信ビーム形成を行い、高分解能の画像を取得する、所謂「ダイナミックフォーカス」の手法を用いることができる。
【０００５】
このような超音波診断装置に用いられる超音波プローブとしては、１Ｄアレイプローブや２Ｄアレイプローブが知られている。
【０００６】
１Ｄアレイプローブは、振動子を行方向（以下、「走査方向」という場合がある）に複数配置した構成である。１Ｄアレイプローブは、走査方向にはダイナミックフォーカスの手法を用い、異なる深さの画像データを取得することができる。一方、走査方向と垂直な方向（列方向。以下、「エレベーション方向」という場合がある）において、１Ｄアレイプローブは、音響レンズや凹面振動子により焦点位置や開口幅が一意に決定される。従って、１Ｄアレイプローブは、所定の焦点位置では送信ビーム径を小さくできるが、それ以外の部分では送信ビームが広がる。つまり、エレベーション方向の分解能が低下する。
【０００７】
２Ｄアレイプローブは、複数の振動子を走査方向とエレベーション方向に２次元的に配列した構成である。２Ｄアレイプローブは振動子毎に送受信回路を有しており、それぞれの振動子を個別に駆動させることによって焦点位置や開口幅を任意に設定することができる。よって、被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、２Ｄアレイプローブにおいては、振動子毎に送受信回路が設けられているため、超音波診断装置（超音波プローブ）のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００１０】
実施形態は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置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】
【００１１】
この実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置は、２次元振動子アレイと、第１送受信部と、第２送受信部と、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、制御部とを有する。２次元振動子アレイは、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部は、第２スイッチ及び第３スイッチを制御することにより、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
【図２】本明細書における１．２５Ｄアレイプローブの構成を説明するための図である。
【図３】本明細書における１．５Ｄアレイプローブの構成を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの構成を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの構成を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
図１から図７を参照して、第１実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
【００１４】
＜超音波診断装置の構成＞
図１は、超音波診断装置１００のブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、本体部２とを含んで構成されている。本体部２は、送受信部３と、信号処理部４と、画像生成部５と、合成部６と、表示制御部７と、ユーザインターフェース（ＵＩ）８と、制御部９とを含んで構成されている。
【００１５】
（超音波プローブ１）
超音波プローブ１には、複数の超音波振動子（以下、「振動子」という場合がある）が走査方向及びエレベーション方向に２次元的に配置された２次元振動子アレイ１０が配置されている。超音波プローブ１は、本体部２と接続されることにより被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信することができる。また、本実施形態における２次元振動子アレイ１０は１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブと同様の機能を有する。本実施形態における２次元振動子アレイ１０の構成の詳細、及び１．２５Ｄアレイプローブ・１．５Ｄアレイプローブの詳細については後述する。
【００１６】
（送受信部３）
送受信部３は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させ、超音波プローブ１が受けたエコー信号を受信する。送受信部３は、受信したエコー信号を信号処理部４に出力する。送受信部３は、送信部３１と受信部３２とを含んで構成されている。なお、本実施形態では、振動子の数に対応して送受信部３は複数設けられている。また、送受信部３は超音波プローブ１内に設けられていてもよい。
【００１７】
（送信部３１）
送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させる。送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して所定の焦点にビームフォームされた超音波を送信させる。所定の焦点に対するビームフォームは、たとえば、図示しない音響レンズによりなされる。送信部３１は、たとえば図示しないクロック発生器と、送信遅延回路と、パルサ回路とを有する。クロック発生器は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する。送信遅延回路は、超音波を所定の深さに集束させるための集束用遅延時間と、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間とに従って、超音波の送信時に遅延をかけて送信フォーカスを実施する。パルサ回路は、超音波振動子に対応する個別チャンネルの数分のパルサを有する。パルサ回路は、遅延がかけられた送信タイミングで駆動パルス（駆動信号）を生成し、超音波プローブ１の振動子に駆動パルス（駆動信号）を供給する。
【００１８】
（受信部３２）
受信部３２は、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。受信部３２は、受信したエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログのエコー信号を整相されたデジタルのデータに変換する。受信部３２は、たとえば図示しないプリアンプ回路と、Ａ／Ｄ変換器と、受信遅延回路と、加算器と有する。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。具体的には、受信遅延回路は、所定の深さからの超音波を集束させるための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、デジタルのエコー信号に与える。加算器は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。その加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、受信遅延回路と加算器とによって、所定方向から得られたエコー信号は整相加算される。受信部３２は、遅延処理が施されたエコー信号を信号処理部４に出力する。
【００１９】
（信号処理部４）
信号処理部４は送受信部３から出力されたエコー信号に対して各種の信号処理を行う。たとえば、信号処理部４はＢモード処理部を有する。Ｂモード処理部はエコー信号を送受信部３から受けて、エコー信号の振幅情報の映像化を行う。具体的には、Ｂモード処理部は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。また、信号処理部４はＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有していてもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。また、信号処理部４はドプラ処理部を有していてもよい。ドプラ処理部はエコー信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、ＦＦＴ処理を施すことにより血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。信号処理部４は、信号処理が施されたエコー信号（超音波ラスタデータ）を画像生成部５に出力する。
【００２０】
（画像生成部５）
画像生成部５は、信号処理部４から出力された信号処理後のエコー信号（超音波ラスタデータ）に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部５は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。画像生成部５は、走査線の信号列で表される信号処理後のエコー信号を、直交座標系で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。画像生成部５は、Ｂモード処理部によって信号処理が施されたエコー信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形状を表すＢモード画像データを生成する。画像生成部５は、合成部６に超音波画像データを出力する。
【００２１】
たとえば、超音波プローブ１及び送受信部３は、被検体内の断面を超音波で走査し、画像生成部５は、断面における組織の形状を２次元的に表すＢモード画像データ（断層像データ）を生成する。また、超音波プローブ１及び送受信部３は、３次元領域を超音波で走査することによりボリュームデータを取得してもよい。この場合、画像生成部５は、ボリュームデータにボリュームレンダリングを施すことにより、組織の形状を立体的に表す３次元画像データを生成してもよい。または、画像生成部５は、ボリュームデータにＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理を施すことにより、任意の断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成してもよい。
【００２２】
この実施形態に係る超音波診断装置は、図示しない画像記憶部を備えていてもよい。画像記憶部は、この実施形態に係る超音波診断装置により得られたデータを記憶する。たとえば画像記憶部は、送受信部３から出力されたエコー信号を記憶する。また、画像記憶部は、信号処理部４から出力された超音波ラスタデータを記憶してもよい。また、画像記憶部は、画像生成部５から出力された断層像データなどの超音波画像データを記憶してもよい。
【００２３】
（合成部６）
合成部６は、複数の超音波画像データを合成することにより、合成画像データを生成する。合成部６による画像データの合成は公知の手法により行われる。たとえば複数の超音波画像データそれぞれに対して当該超音波画像データが取得された深度に応じた重みを付け、それらの画像を加算平均することにより、合成画像データを生成することができる。
合成部６は、合成画像データを表示制御部７に出力する。
【００２４】
（表示制御部７）
表示制御部７は、合成画像データを合成部６から受けて、合成画像データに基づく合成画像を表示部８１に表示させる。
【００２５】
（ユーザインターフェース８）
ユーザインターフェース（ＵＩ）８は、表示部８１と操作部８２とを有する。表示部８１は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されている。操作部８２は、キーボードやマウスなどの入力装置で構成されている。
【００２６】
（制御部９）
制御部９は、超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。たとえば、制御部９は、送受信部３による超音波の送受信を制御する。また、制御部９は、接続部Ｓ（後述）の切替制御を行う。
【００２７】
なお、画像生成部５、合成部６、及び表示制御部７のそれぞれの機能は、プログラムによって実行されてもよい。一例として、画像生成部４、合成部６、及び表示制御部７はそれぞれ、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＡＳＩＣなどの図示しない処理装置と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＨＤＤなどの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、画像生成部５の機能を実行するための画像生成プログラムと、合成部６の機能を実行するための合成プログラムと、表示制御部７の機能を実行するための表示処理プログラムと、が記憶されている。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶部に記憶されている各プログラムを実行することにより、各部の機能を実行する。
【００２８】
＜１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブについて＞
ここで、本実施形態における「１．２５Ｄアレイプローブ」、「１．５Ｄアレイプローブ」の用語について説明する。なお、本実施形態における２次元振動子アレイ１０は、「１．２５Ｄアレイプローブ」や「１．５Ｄアレイプローブ」と同様の機能を有するものであるが、その構成は大きく異なる。
【００２９】
「１．２５Ｄアレイプローブ」とは、超音波を送信する開口幅を変更できるプローブである。図２は、１．２５Ｄアレイプローブの一例を示す回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されており、振動子列と等しい数の送受信部３が設けられている構成に基づいて説明する。なお、振動子の数、振動子列の数は図２の例に限られない。
【００３０】
図２に示すように、１．２５Ｄアレイプローブは、１つの送受信部３に対し振動子Ａを接続し、且つ同じ送受信部３に対して１つの接続部Ｓを介して振動子Ｂ１、Ｂ２を接続可能とする構成である（８列全てが同様の構成である）。
【００３１】
このような構成において、接続部Ｓを開放している場合、送受信部３に対して振動子Ａのみが接続される。つまり、振動子Ａのみを駆動させることができる。
【００３２】
一方、接続部Ｓを接続した場合、送受信部３に対して振動子Ａ、Ｂ１、Ｂ２の全てが接続される。つまり、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させることができる。
【００３３】
このように、１．２５Ｄアレイプローブは、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２の駆動状態を切り替えることにより、開口幅を変更することができる。なお、１．２５Ｄアレイプローブの焦点位置は音響レンズ（図示なし）によって一定に定まっている。よって、１．２５Ｄアレイプローブは、超音波を送信する焦点位置を変更することはできない。
【００３４】
一方、「１．５Ｄアレイプローブ」とは、超音波を送信する開口幅及び焦点位置を変更できるプローブである。たとえば、図３は、１．５Ｄアレイプローブの一例を示す回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、振動子の数、振動子列の数は図３の例に限られない。
【００３５】
図３に示すように、１．５Ｄアレイプローブは、送受信部３Ａに対し接続部ＳＡを介して振動子Ａを接続可能とし、且つ送受信部３Ｂに対して接続部ＳＢを介して振動子Ｂ１、Ｂ２を接続可能とした構成である（８列全てが同様の構成である）。
【００３６】
このような構成によれば、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２の駆動状態を切り替えることができる。つまり、１．２５Ｄアレイプローブと同様の開口幅の変更が可能である。更に、振動子Ａと、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２とは別々の送受信部に接続可能となっている。つまり、振動子Ａと、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２とは異なる遅延時間で超音波を送信することができることから焦点位置を可変とすることができる。なお、１．５Ｄアレイプローブでは、１つの振動子列に対して２以上の送受信部が必要となることから、２Ｄアレイプローブ同様、超音波診断装置のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００３７】
＜２次元振動子アレイを含む超音波プローブの構成及び接続部の切替例＞
（構成）
図４は、超音波診断装置１００における２次元振動子アレイ１０及び送受信部３の回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、実際の超音波プローブ１は、多数の振動子を有している（たとえば、１Ｄアレイプローブでは１００〜２００個）。つまり、２次元振動子アレイ１０を構成する振動子数は図４における数（３×８＝２４個）に限られない。
【００３８】
図４に示すように、２次元振動子アレイ１０は、エレベーション方向に３つの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を有している。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように列方向に対称に配置されている。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子列を形成している。また、振動子列は、走査方向に複数配置されている。本実施形態では振動子列Ｌａ〜Ｌｈの８つが配置されている。なお、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように配置されていれば、「列方向に対称に」に配置されている必要はない。たとえば、振動子Ａを挟むよう斜め方向（走査方向とエレベーション方向の間の方向）に振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２が配置されていてもよい。また、振動子Ａと振動子Ｂ１との間隔が振動子Ａと振動子Ｂ２との間隔よりも広い（或いは狭い）構成とすることも可能である。本実施形態における振動子Ａは、「第１振動子」の一例である。また、本実施形態における振動子Ｂ１及びＢ２は、「第２振動子」の一例である。
【００３９】
送受信部３は、振動子列の数に対応して複数設けられている。本実施形態では、８つの振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して８つの送受信部３ａ〜３ｈが設けられている。
【００４０】
超音波プローブ１内には振動子列の数に対応して複数の接続部が設けられている。本実施形態では、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して接続部Ｓａ〜Ｓｈが設けられている。また、各接続部Ｓａ〜Ｓｈは、３つのスイッチｓ１、ｓ２、ｓ３を含んで構成されている。なお、接続部Ｓａ〜Ｓｈは、本体部２内に設けられていてもよい。
【００４１】
ここで、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ１は、振動子Ａと振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとの接続及び非接続を切り替える。この場合、送受信部３ａが「第１送受信部」の一例である。
【００４２】
また、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ２は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａ（第１送受信部）との接続及び非接続を切り替える。送受信部３ａは、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために駆動信号（「第１駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２それぞれで受けたエコー信号を受信する。
【００４３】
更に、たとえば接続部Ｓｅに含まれるスイッチｓ３は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとは異なる送受信部３ｅとを接続させる。この送受信部３ｅが「第２送受信部」の一例である。送受信部３ｅは、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために第１駆動信号とは異なる駆動信号（「第２駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受けたエコー信号を受信する。なお、接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ３は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌｅに対応する送受信部３ｅとは異なる送受信部３ａとを接続させる。
【００４４】
以上、振動子列Ｌａと振動子列Ｌｅとの関係でスイッチｓ１、ｓ２、ｓ３の動作を説明したが、他の振動子列（ＬｂとＬｆ、ＬｃとＬｇ、ＬｄとＬｈ）の間でも同様である。
【００４５】
スイッチｓ１〜ｓ３の切替（振動子と送受信部との接続及び非接続）は、たとえば制御部９からの制御信号（ディレイ信号）に基づいて実行される。本実施形態におけるスイッチｓ１〜ｓ３が「第１スイッチ〜第３スイッチ」の一例である。
【００４６】
（接続部の切替例）
図５及び図６を参照して、接続部の切替例について説明する。図５及び図６は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈと送受信部３ａ〜３ｈとの接続状態を示す回路図である。図５及び図６において、駆動する振動子は、塗りつぶしで示されている。図５では、異なる送受信部に接続されている振動子を区別するため、駆動する振動子を斜線とドットの塗りつぶしで示している。図６では駆動する振動子を斜線の塗りつぶしで示している。
【００４７】
一般に、超音波診断装置１００を用いて被検体の浅部を測定する場合には、開口幅を小さくして超音波を送信する。これは、各振動子の指向性が一定の幅を有しているため、開口幅を大きくすると浅部では測定対象外にも超音波が照射される可能性が高くアーチファクトが増えるためである。つまり、浅部を測定する場合には、装置の全ての振動子（つまり全ての送受信部）を用なくともよい。
【００４８】
よって、浅部を測定する場合には、図５に示すように、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに含まれる振動子のみを用いて測定を行う。この場合、図５に示すように、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに対応するスイッチｓ１が接続されると共に、振動子列Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｇ及びＬｈに対応するスイッチｓ３が接続される。
【００４９】
つまり、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆの振動子Ａ（図５では、斜線の塗りつぶしで示す）と振動子列Ｌｃ〜Ｌｆの振動子Ｂ１、Ｂ２（図５では、ドットの塗りつぶしで示す）は異なる送受信部に接続される。たとえば、振動子列Ｌｃの振動子Ａは接続部Ｓｃのスイッチｓ１を介して送受信部３ｃに接続される。一方、振動子列Ｌｃの振動子Ｂ１及びＢ２は、接続部Ｓｇのスイッチｓ３を介して送受信部３ｇに接続される。この場合、送受信部３ｃが、「第１送受信部」に該当し、送受信部３ｇが、「第２送受信部」に該当する。
【００５０】
従って、異なる遅延時間で超音波を送信することができることから焦点位置を可変とすることができる。すなわち、この場合、２次元振動子アレイ１０は、１．５Ｄプローブと同様の機能を有する。
【００５１】
一方、被検体の深部を測定する場合には浅部のような問題は少ないため、図示しない音響レンズの焦点位置に合わせ、開口幅を大きくして超音波を送信する。
【００５２】
よって、深部を測定する場合には、図６に示すように、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる全ての振動子（図６では、斜線の塗りつぶしで示す）を用いて測定を行う。この場合、図６に示すように、制御部９からの制御信号に基づき、全てのスイッチｓ１及びスイッチｓ２が接続される。
【００５３】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子は同じ送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌｃの振動子Ａは接続部Ｓｃのスイッチｓ１を介して送受信部３ｃに接続される。また、振動子列Ｌｃの振動子Ｂ１及びＢ２は、接続部Ｓｃのスイッチｓ２を介して送受信部３ｃに接続される。
【００５４】
従って、大きい開口幅で超音波を送信することができる。すなわち、このようにスイッチの切り替えを行うことで開口幅を変更することができることから、２次元振動子アレイ１０は、１．２５Ｄプローブと同様の機能を有するといえる。
【００５５】
＜動作＞
図７を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。ここでは、被検体の浅部を測定した後、深部を測定する例について説明する。
【００５６】
操作部８２等から測定指示がなされると、制御部９は、浅部を測定するために接続部を駆動させる（Ｓ１０）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに対応するスイッチｓ１を駆動させ、振動子Ａと送受信部３ｃ〜３ｆとを接続させ、且つスイッチｓ３を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ及び３ｈとを接続させる。
【００５７】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに異なる遅延時間の駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ１１）。
【００５８】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ１１で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて浅部の画像データを生成する（Ｓ１２）。
【００５９】
次に、制御部９は、深部を測定するために接続部を切り替える（Ｓ１３）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｇ、Ｌｈに対応するスイッチｓ１を駆動させ、振動子Ａと送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ、３ｈとを接続させる。また、制御部９は、スイッチｓ３を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ及び３ｈとの接続を解除する。更に、制御部９は、スイッチｓ２を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【００６０】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに異なる遅延時間の駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ１４）。
【００６１】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ１４で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて深部の画像データを生成する（Ｓ１５）。
【００６２】
合成部６は、浅部の画像データと深部の画像データを合成し、浅部と深部の情報を有する一の画像データを得る（Ｓ１６）。表示部８１は、Ｓ１６で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００６３】
上記実施形態では、被検体の浅部を測定した後、深部を測定する例について述べたが、測定する順序は逆（深部を先に測定し、その後、浅部を測定する）でもよい。また、上記実施形態では、接続部Ｓの切り替えに伴って発生するノイズが超音波の送受信に与える影響を抑えるために、接続部Ｓの切替動作と超音波の送受信動作を別々に行う例で説明した。一方、高速に接続部の切替を行うことでノイズの発生を抑えるようなデバイスを用いることにより、切り替えと同時にパルス発生させることも可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、開口を３分割（振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）した構成で説明を行ったが、開口を４分割以上にすることも可能である。
【００６５】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置１００は、２次元振動子アレイ１０と、第１送受信部と、第２送受信部と、第１スイッチ（スイッチｓ１）と、第２スイッチ（スイッチｓ２）と、第３スイッチ（スイッチｓ３）と、制御部９とを有する。２次元振動子アレイ１０は、第１振動子（振動子Ａ）と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子（振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部９は、第２スイッチ及び第３スイッチを制御することにより、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。また、制御部９は、第１スイッチを制御することにより、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。
【００６７】
このように、制御部９により第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチの接続先やその組み合わせを切り替えることにより、１つの２次元振動子アレイ１０を１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブと同様に機能させ、被検体の浅部や深部の画像データを取得することができる。つまり、２Ｄアレイプローブ（及び上記した１．５Ｄアレイプローブ）に対して少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【００６８】
また、制御部９は、第２振動子の接続先の切り替えとして、第２振動子と第２送受信部とを接続させて第２振動子にエコー信号を受信させた後に、第２振動子と第１送受信部とを接続させる。
【００６９】
このように、エコー信号を受信した後に振動子と送受信部との切り替えを行うことにより、切り替えに伴って発生するノイズの影響を減らすことができる。
【００７０】
［第２実施形態］
図８から図１２を参照して、第２実施形態に係る超音波診断装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。
【００７１】
超音波診断装置において、開口合成の手法を用いることにより、被検体の浅部から深部までの画像データを高分解能で取得することができる。
【００７２】
開口合成は、２次元振動子アレイで受信されるエコー信号に基づく画像データを合成することにより行われる。たとえば、エレベーション方向に３つの振動子（振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）が配列された振動子列が、走査方向に複数列配置されている２次元振動子アレイの場合、振動子Ａで送受信を行って得られるエコー信号、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送受信を行って得られるエコー信号、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信を行って得られるエコー信号、及び振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信を行って得られるエコー信号の４つのエコー信号に基づく４つの画像データを画像合成部等で合成処理することにより行われる。
【００７３】
ここで、図２に示すような１．２５Ｄアレイプローブでは、振動子Ａが常に送受信部３と接続されているため、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送受信を行って得られるエコー信号を取得することができない。
【００７４】
また、図３に示すような１．５Ｄアレイプローブでは、たとえば振動子Ａで送信して振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信する際に、送受信の間に接続部ＳＡを開放し、接続部ＳＢを接続する必要がある。このように、送受信の間に接続部の切り替えを行うと、それに伴い発生するノイズの影響で正確なエコー信号を得ることができない場合がある。
【００７５】
一方、２Ｄアレイプローブであれば、開口合成に必要なエコー信号を全て得ることが可能である。しかし、振動子毎に送受信回路が設けられているため、超音波診断装置（超音波プローブ）のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００７６】
本実施形態は、少ない送受信回路で開口合成に必要なエコー信号を得ることにより、被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置について説明を行う。
【００７７】
＜２次元振動子アレイを含む超音波プローブの構成及び接続部の切替例＞
（構成）
図８は、超音波診断装置１００における２次元振動子アレイ１０及び送受信部３の回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、２次元振動子アレイ１０を構成する振動子数は図８における数（３×８＝２４個）に限られない。
【００７８】
図８に示すように、２次元振動子アレイ１０は、エレベーション方向に３つの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を有している。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように列方向に対称に配置されている。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子列を形成している。また、振動子列は、走査方向に複数配置されている。本実施形態では振動子列Ｌａ〜Ｌｈの８つ）。なお、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように配置されていれば、厳密に「列方向に対称に」に配置されている必要はない。本実施形態における振動子Ａは、「第１振動子」の一例である。また、本実施形態における振動子Ｂ１及びＢ２は、「第２振動子」の一例である。
【００７９】
送受信部３は振動子列の数に対応して複数設けられている。本実施形態では、８つの振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して８つの送受信部３ａ〜３ｈが設けられている。
【００８０】
超音波プローブ１内には振動子列の数に対応して複数の接続部が設けられている。本実施形態では、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して接続部Ｓａ〜Ｓｈが設けられている。また、各接続部Ｓａ〜Ｓｈは、２つのスイッチｓ１、ｓ２を含んで構成されている。なお、接続部Ｓａ〜Ｓｈは、本体部２内に設けられていてもよい。
【００８１】
ここで、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ１は、振動子Ａと振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとの接続及び非接続を切り替える。本実施形態におけるスイッチｓ１が「第１スイッチ」の一例である。また、この場合の送受信部３ａが「第１送受信部」の一例である。
【００８２】
また、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ２は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａ（第１送受信部）との接続及び非接続を切り替える。送受信部３ａは、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために駆動信号（「第１駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２それぞれで受けたエコー信号を受信する。本実施形態におけるスイッチｓ２が「第２スイッチ」の一例である。
【００８３】
以上、振動子列Ｌａとの関係でスイッチｓ１及びスイッチｓ２の動作を説明したが、他の振動子列（Ｌｂ〜Ｌｈ）の間でも同様である。
【００８４】
スイッチｓ１及びスイッチｓ２の切替（振動子と送受信部との接続及び非接続）は、たとえば制御部９からの制御信号（ディレイ信号）に基づいて実行される。
【００８５】
（接続部の切替例）
図９から図１１を参照して、接続部の切替例について説明する。図９から図１１は、振動子列Ｌと送受信部３との接続状態を示す回路図である。図９から図１１において、駆動する振動子は、斜線の塗りつぶしで示されている。
【００８６】
まず、図９に示すように、振動子Ａのみを用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ１が接続される。
【００８７】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ａ（図９では、斜線の塗りつぶしで示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ａは、接続部Ｓａのスイッチｓ１を介して送受信部３ａに接続される。この場合、送受信部３ａ〜３ｈが、「第１送受信部」に該当する。また、図９に示す接続状態において、振動子Ａで受信されたエコー信号をＳＣ，Ｃ（ｔ）とする。
【００８８】
次に、図１０に示すように、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ２が接続される。
【００８９】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２（図１０では、斜線の塗りつぶしで示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、接続部Ｓａのスイッチｓ２を介して送受信部３ａに接続される。図１０に示す接続状態において、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号をＳＥ，Ｅ（ｔ）とする。
【００９０】
最後に、図１１に示すように、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ１及びスイッチｓ２が接続される。
【００９１】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２（図１１では、斜線の塗りつぶして示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ａは、接続部Ｓａのスイッチｓ１を介して送受信部３ａに接続される。また、振動子列Ｌａの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、接続部Ｓａのスイッチｓ２を介して送受信部３ａに接続される。図１１に示す接続状態において、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号をＳＦ，Ｆ（ｔ）とする。
【００９２】
なお、送受信は上記順番に限られず、任意の順番で行うことが可能である。
【００９３】
＜エコー信号について＞
上述のようにスイッチｓ１及びスイッチｓ２を切り替えることで取得されたエコー信号については、以下の関係が成り立つ。
【００９４】
エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）は、ＳＣ，Ｃ（ｔ）と、ＳＥ，Ｅ（ｔ）と、ＳＣ，Ｅ（ｔ）と、ＳＥ，Ｃ（ｔ）との和である。ここで、ＳＣ，Ｅ（ｔ）は、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号である。ＳＥ，Ｃ（ｔ）は、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号である。よって、エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）は以下の式（１）で表すことができる。
【００９５】
［数１］
ＳＦ，Ｆ（ｔ）＝ＳＣ，Ｃ（ｔ）＋ＳＥ，Ｅ（ｔ）＋ＳＣ，Ｅ（ｔ）＋ＳＥ，Ｃ（ｔ）・・・（１）
【００９６】
ここで、ＳＣ，Ｅ（ｔ）とＳＥ，Ｃ（ｔ）とは、超音波及びエコー信号の伝搬方向が逆のエコー信号であることから、以下の式（２）の関係で表すことができる。
【００９７】
［数２］
ＳＣ，Ｅ（ｔ）＝ＳＥ，Ｃ（ｔ）・・・（２）
【００９８】
従って、ＳＦ，Ｆ（ｔ）は、以下の式（３）で表すことができる。
【００９９】
［数３］
ＳＦ，Ｆ（ｔ）＝ＳＣ，Ｃ（ｔ）＋ＳＥ，Ｅ（ｔ）＋２ＳＣ，Ｅ（ｔ）・・・（３）
【０１００】
更に、式（３）よりＳＣ，Ｅ（ｔ）は、以下の式（４）で表すことができる。
【０１０１】
［数４］
ＳＣ，Ｅ（ｔ）＝｛ＳＦ，Ｆ（ｔ）−ＳＣ，Ｃ（ｔ）−ＳＥ，Ｅ（ｔ）｝／２・・・（４）
【０１０２】
以上の式に基づいて、エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）、ＳＣ，Ｃ（ｔ）、ＳＥ，Ｅ（ｔ）、ＳＣ，Ｅ（ｔ）、ＳＥ，Ｃ（ｔ）を用いて合成した被検体の深さｚにおける画像データＩ（ｚ）は、式（５）で表すことができる。なお、「映像点」とは、送受信で共通の焦点位置を意味する。
【０１０３】
［数５］
Ｉ（ｚ）＝αＣ，Ｃ（ｚ）ＳＣ，Ｃ（ｔＣ，Ｃ（ｚ））＋αＥ，Ｅ（ｚ）ＳＥ，Ｅ（ｔＥ，Ｅ（ｚ））＋２αＣ，Ｅ（ｚ）ＳＣ，Ｅ（ｔＣ，Ｅ（ｚ））・・・（５）
但し、
ｔＣ，Ｃ（ｚ）：振動子Ａから映像点までの超音波及びエコー信号の往復伝搬時間
ｔＥ，Ｅ（ｚ）：振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２から映像点までの超音波及びエコー信号の往復伝搬時間
ｔＣ，Ｅ（ｚ）：振動子Ａから映像点までの超音波の伝搬時間と、映像点から振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２までのエコー信号の伝搬時間の和
αＣ，Ｃ（ｚ）、αＥ，Ｅ（ｚ）、αＣ，Ｅ（ｚ）：重み係数
【０１０４】
画像生成部５は、式（５）に基づいて浅部から深部までの画像データを生成する。そして、合成部６は、画像生成部５で生成された画像データに対し、第１実施形態と同様の手法等を用いて画像データの合成処理を行う。
【０１０５】
＜動作＞
図１２を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。
【０１０６】
操作部８２等から測定指示がなされると、制御部９は、接続部を駆動させる（Ｓ２０）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ａに対応するスイッチｓ１を駆動させ、各振動子Ａとそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１０７】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａに送信する。振動子Ａは駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２１）。
【０１０８】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２１で送信された超音波に基づくエコー信号（ＳＣ，Ｃ（ｔ））を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２２）。Ｓ２２で生成された画像データは、「第１画像データ」の一例である。
【０１０９】
次に、制御部９は、接続部を切り替える（Ｓ２３）。具体的には、制御部９は、スイッチｓ１を駆動させ、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ａと送受信部３ａ〜３ｈとの接続を解除させる。また、制御部９は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に対応するスイッチｓ２を駆動させ、各振動子Ｂ１及びＢ２とそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１１０】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２４）。
【０１１１】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２４で送信された超音波に基づくエコー信号（ＳＥ，Ｅ（ｔ））を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２５）。Ｓ２５で生成された画像データは、「第２画像データ」の一例である。
【０１１２】
次に、制御部９は、接続部を切り替える（Ｓ２６）。具体的には、制御部９は、各振動子Ｂ１及びＢ２とそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとが接続された状態（Ｓ２３の状態）でスイッチｓ１を駆動させ、各振動子Ａとそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１１３】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２７）。
【０１１４】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２７で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号には、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号（ＳＣ，Ｅ（ｔ））と、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号（ＳＥ，Ｃ（ｔ））が含まれている。信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２８）。Ｓ２８で生成された画像データは、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号に基づく「第３画像データ」、及び振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号に基づく「第４画像データ」の一例である。
【０１１５】
合成部６は、Ｓ２２、Ｓ２５、Ｓ２８で生成された画像データを合成し、浅部と深部の情報を有する一の画像データを得る（Ｓ２９）。表示部８１は、Ｓ１６で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【０１１６】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【０１１７】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置１００は、２次元振動子アレイ１０と、第１送受信部と、第１スイッチ（スイッチｓ１）と、第２スイッチ（スイッチｓ２）と、制御部９とを有する。２次元振動子アレイ１０は、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部９は、第１スイッチ及び第２スイッチを制御することにより、第１振動子及び第２振動子と第１送受信部との接続を切り替える。また、超音波診断装置１００は、画像合成部（合成部６）を有する。画像合成部は、第１画像データ、第２画像データ、第３画像データ及び第４画像データを合成する。第１画像データは、第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第１振動子で受けて得られる。第２画像データは、第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第２振動子で受けて得られる。第３画像データは、第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第２振動子で受けて得られる。第４画像データは、第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第１振動子で受けて得られる。
【０１１８】
このように、制御部９により第１スイッチ、第２スイッチの接続先やその組み合わせを切り替えることにより、被検体の浅部や深部の画像データを取得することができる。つまり、２Ｄアレイプローブ（及び本実施形態における１．５Ｄアレイプローブ）に対して少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【０１１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 超音波プローブ
２ 本体部
３、３ａ〜３ｈ 送受信部
４ 信号処理部
５ 画像生成部
６ 合成部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
３１ 送信部
３２ 受信部
８１ 表示部
８２ 操作部
１００ 超音波診断装置
Ａ、Ｂ１、Ｂ２ 振動子
Ｌａ〜Ｌｈ 振動子列
Ｓａ〜Ｓｈ 接続部
ｓ１、ｓ２ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報（被検体内の画像）を取得するものである。
【０００３】
装置本体から、超音波プローブ内の複数の微小振動子毎に対して異なる遅延時間で電気パルスが印加される。複数の微小振動子により送信ビームが形成され、当該送信ビームは被検体内に照射される。そして、被検体内からの反射波を、送信ビームを照射した微小振動子と同一の微小振動素子で受信する。受信された反射波に対して、信号処理回路等で増幅遅延加算することにより受信ビームが形成される。さらに、受信ビームから得られたＲＦ信号を画像処理回路等で検波・圧縮することにより画像信号が得られる。特に電子走査型超音波診断装置は、この送信ビームにより電子的に被検体を走査することで被検体内の画像を得るものである。
【０００４】
また、この電子走査型超音波診断装置では、送信時間に応じて受信信号に遅延をかけることで電子的に焦点を移動しながら受信ビーム形成を行い、高分解能の画像を取得する、所謂「ダイナミックフォーカス」の手法を用いることができる。
【０００５】
このような超音波診断装置に用いられる超音波プローブとしては、１Ｄアレイプローブや２Ｄアレイプローブが知られている。
【０００６】
１Ｄアレイプローブは、振動子を行方向（以下、「走査方向」という場合がある）に複数配置した構成である。１Ｄアレイプローブは、走査方向にはダイナミックフォーカスの手法を用い、異なる深さの画像データを取得することができる。一方、走査方向と垂直な方向（列方向。以下、「エレベーション方向」という場合がある）において、１Ｄアレイプローブは、音響レンズや凹面振動子により焦点位置や開口幅が一意に決定される。従って、１Ｄアレイプローブは、所定の焦点位置では送信ビーム径を小さくできるが、それ以外の部分では送信ビームが広がる。つまり、エレベーション方向の分解能が低下する。
【０００７】
２Ｄアレイプローブは、複数の振動子を走査方向とエレベーション方向に２次元的に配列した構成である。２Ｄアレイプローブは振動子毎に送受信回路を有しており、それぞれの振動子を個別に駆動させることによって焦点位置や開口幅を任意に設定することができる。よって、被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、２Ｄアレイプローブにおいては、振動子毎に送受信回路が設けられているため、超音波診断装置（超音波プローブ）のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００１０】
実施形態は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置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】
【００１１】
この実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置は、２次元振動子アレイと、第１送受信部と、第２送受信部と、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、制御部とを有する。２次元振動子アレイは、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部は、第２スイッチ及び第３スイッチを制御することにより、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。
【図２】本明細書における１．２５Ｄアレイプローブの構成を説明するための図である。
【図３】本明細書における１．５Ｄアレイプローブの構成を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの構成を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの構成を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る２次元振動子アレイの動作を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
図１から図７を参照して、第１実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
【００１４】
＜超音波診断装置の構成＞
図１は、超音波診断装置１００のブロック図である。超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、本体部２とを含んで構成されている。本体部２は、送受信部３と、信号処理部４と、画像生成部５と、合成部６と、表示制御部７と、ユーザインターフェース（ＵＩ）８と、制御部９とを含んで構成されている。
【００１５】
（超音波プローブ１）
超音波プローブ１には、複数の超音波振動子（以下、「振動子」という場合がある）が走査方向及びエレベーション方向に２次元的に配置された２次元振動子アレイ１０が配置されている。超音波プローブ１は、本体部２と接続されることにより被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信することができる。また、本実施形態における２次元振動子アレイ１０は１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブと同様の機能を有する。本実施形態における２次元振動子アレイ１０の構成の詳細、及び１．２５Ｄアレイプローブ・１．５Ｄアレイプローブの詳細については後述する。
【００１６】
（送受信部３）
送受信部３は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させ、超音波プローブ１が受けたエコー信号を受信する。送受信部３は、受信したエコー信号を信号処理部４に出力する。送受信部３は、送信部３１と受信部３２とを含んで構成されている。なお、本実施形態では、振動子の数に対応して送受信部３は複数設けられている。また、送受信部３は超音波プローブ１内に設けられていてもよい。
【００１７】
（送信部３１）
送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して超音波を発生させる。送信部３１は、超音波プローブ１に駆動信号を供給して所定の焦点にビームフォームされた超音波を送信させる。所定の焦点に対するビームフォームは、たとえば、図示しない音響レンズによりなされる。送信部３１は、たとえば図示しないクロック発生器と、送信遅延回路と、パルサ回路とを有する。クロック発生器は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する。送信遅延回路は、超音波を所定の深さに集束させるための集束用遅延時間と、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間とに従って、超音波の送信時に遅延をかけて送信フォーカスを実施する。パルサ回路は、超音波振動子に対応する個別チャンネルの数分のパルサを有する。パルサ回路は、遅延がかけられた送信タイミングで駆動パルス（駆動信号）を生成し、超音波プローブ１の振動子に駆動パルス（駆動信号）を供給する。
【００１８】
（受信部３２）
受信部３２は、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。受信部３２は、受信したエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログのエコー信号を整相されたデジタルのデータに変換する。受信部３２は、たとえば図示しないプリアンプ回路と、Ａ／Ｄ変換器と、受信遅延回路と、加算器と有する。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。具体的には、受信遅延回路は、所定の深さからの超音波を集束させるための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、デジタルのエコー信号に与える。加算器は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。その加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、受信遅延回路と加算器とによって、所定方向から得られたエコー信号は整相加算される。受信部３２は、遅延処理が施されたエコー信号を信号処理部４に出力する。
【００１９】
（信号処理部４）
信号処理部４は送受信部３から出力されたエコー信号に対して各種の信号処理を行う。たとえば、信号処理部４はＢモード処理部を有する。Ｂモード処理部はエコー信号を送受信部３から受けて、エコー信号の振幅情報の映像化を行う。具体的には、Ｂモード処理部は、エコー信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。また、信号処理部４はＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有していてもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。また、信号処理部４はドプラ処理部を有していてもよい。ドプラ処理部はエコー信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、ＦＦＴ処理を施すことにより血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。信号処理部４は、信号処理が施されたエコー信号（超音波ラスタデータ）を画像生成部５に出力する。
【００２０】
（画像生成部５）
画像生成部５は、信号処理部４から出力された信号処理後のエコー信号（超音波ラスタデータ）に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部５は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。画像生成部５は、走査線の信号列で表される信号処理後のエコー信号を、直交座標系で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。画像生成部５は、Ｂモード処理部によって信号処理が施されたエコー信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形状を表すＢモード画像データを生成する。画像生成部５は、合成部６に超音波画像データを出力する。
【００２１】
たとえば、超音波プローブ１及び送受信部３は、被検体内の断面を超音波で走査し、画像生成部５は、断面における組織の形状を２次元的に表すＢモード画像データ（断層像データ）を生成する。また、超音波プローブ１及び送受信部３は、３次元領域を超音波で走査することによりボリュームデータを取得してもよい。この場合、画像生成部５は、ボリュームデータにボリュームレンダリングを施すことにより、組織の形状を立体的に表す３次元画像データを生成してもよい。または、画像生成部５は、ボリュームデータにＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理を施すことにより、任意の断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成してもよい。
【００２２】
この実施形態に係る超音波診断装置は、図示しない画像記憶部を備えていてもよい。画像記憶部は、この実施形態に係る超音波診断装置により得られたデータを記憶する。たとえば画像記憶部は、送受信部３から出力されたエコー信号を記憶する。また、画像記憶部は、信号処理部４から出力された超音波ラスタデータを記憶してもよい。また、画像記憶部は、画像生成部５から出力された断層像データなどの超音波画像データを記憶してもよい。
【００２３】
（合成部６）
合成部６は、複数の超音波画像データを合成することにより、合成画像データを生成する。合成部６による画像データの合成は公知の手法により行われる。たとえば複数の超音波画像データそれぞれに対して当該超音波画像データが取得された深度に応じた重みを付け、それらの画像を加算平均することにより、合成画像データを生成することができる。
合成部６は、合成画像データを表示制御部７に出力する。
【００２４】
（表示制御部７）
表示制御部７は、合成画像データを合成部６から受けて、合成画像データに基づく合成画像を表示部８１に表示させる。
【００２５】
（ユーザインターフェース８）
ユーザインターフェース（ＵＩ）８は、表示部８１と操作部８２とを有する。表示部８１は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されている。操作部８２は、キーボードやマウスなどの入力装置で構成されている。
【００２６】
（制御部９）
制御部９は、超音波診断装置１００の各部の動作を制御する。たとえば、制御部９は、送受信部３による超音波の送受信を制御する。また、制御部９は、接続部Ｓ（後述）の切替制御を行う。
【００２７】
なお、画像生成部５、合成部６、及び表示制御部７のそれぞれの機能は、プログラムによって実行されてもよい。一例として、画像生成部４、合成部６、及び表示制御部７はそれぞれ、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＡＳＩＣなどの図示しない処理装置と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＨＤＤなどの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、画像生成部５の機能を実行するための画像生成プログラムと、合成部６の機能を実行するための合成プログラムと、表示制御部７の機能を実行するための表示処理プログラムと、が記憶されている。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶部に記憶されている各プログラムを実行することにより、各部の機能を実行する。
【００２８】
＜１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブについて＞
ここで、本実施形態における「１．２５Ｄアレイプローブ」、「１．５Ｄアレイプローブ」の用語について説明する。なお、本実施形態における２次元振動子アレイ１０は、「１．２５Ｄアレイプローブ」や「１．５Ｄアレイプローブ」と同様の機能を有するものであるが、その構成は大きく異なる。
【００２９】
「１．２５Ｄアレイプローブ」とは、超音波を送信する開口幅を変更できるプローブである。図２は、１．２５Ｄアレイプローブの一例を示す回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されており、振動子列と等しい数の送受信部３が設けられている構成に基づいて説明する。なお、振動子の数、振動子列の数は図２の例に限られない。
【００３０】
図２に示すように、１．２５Ｄアレイプローブは、１つの送受信部３に対し振動子Ａを接続し、且つ同じ送受信部３に対して１つの接続部Ｓを介して振動子Ｂ１、Ｂ２を接続可能とする構成である（８列全てが同様の構成である）。
【００３１】
このような構成において、接続部Ｓを開放している場合、送受信部３に対して振動子Ａのみが接続される。つまり、振動子Ａのみを駆動させることができる。
【００３２】
一方、接続部Ｓを接続した場合、送受信部３に対して振動子Ａ、Ｂ１、Ｂ２の全てが接続される。つまり、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させることができる。
【００３３】
このように、１．２５Ｄアレイプローブは、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２の駆動状態を切り替えることにより、開口幅を変更することができる。なお、１．２５Ｄアレイプローブの焦点位置は音響レンズ（図示なし）によって一定に定まっている。よって、１．２５Ｄアレイプローブは、超音波を送信する焦点位置を変更することはできない。
【００３４】
一方、「１．５Ｄアレイプローブ」とは、超音波を送信する開口幅及び焦点位置を変更できるプローブである。たとえば、図３は、１．５Ｄアレイプローブの一例を示す回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、振動子の数、振動子列の数は図３の例に限られない。
【００３５】
図３に示すように、１．５Ｄアレイプローブは、送受信部３Ａに対し接続部ＳＡを介して振動子Ａを接続可能とし、且つ送受信部３Ｂに対して接続部ＳＢを介して振動子Ｂ１、Ｂ２を接続可能とした構成である（８列全てが同様の構成である）。
【００３６】
このような構成によれば、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２の駆動状態を切り替えることができる。つまり、１．２５Ｄアレイプローブと同様の開口幅の変更が可能である。更に、振動子Ａと、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２とは別々の送受信部に接続可能となっている。つまり、振動子Ａと、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２とは異なる遅延時間で超音波を送信することができることから焦点位置を可変とすることができる。なお、１．５Ｄアレイプローブでは、１つの振動子列に対して２以上の送受信部が必要となることから、２Ｄアレイプローブ同様、超音波診断装置のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００３７】
＜２次元振動子アレイを含む超音波プローブの構成及び接続部の切替例＞
（構成）
図４は、超音波診断装置１００における２次元振動子アレイ１０及び送受信部３の回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、実際の超音波プローブ１は、多数の振動子を有している（たとえば、１Ｄアレイプローブでは１００〜２００個）。つまり、２次元振動子アレイ１０を構成する振動子数は図４における数（３×８＝２４個）に限られない。
【００３８】
図４に示すように、２次元振動子アレイ１０は、エレベーション方向に３つの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を有している。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように列方向に対称に配置されている。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子列を形成している。また、振動子列は、走査方向に複数配置されている。本実施形態では振動子列Ｌａ〜Ｌｈの８つが配置されている。なお、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように配置されていれば、「列方向に対称に」に配置されている必要はない。たとえば、振動子Ａを挟むよう斜め方向（走査方向とエレベーション方向の間の方向）に振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２が配置されていてもよい。また、振動子Ａと振動子Ｂ１との間隔が振動子Ａと振動子Ｂ２との間隔よりも広い（或いは狭い）構成とすることも可能である。本実施形態における振動子Ａは、「第１振動子」の一例である。また、本実施形態における振動子Ｂ１及びＢ２は、「第２振動子」の一例である。
【００３９】
送受信部３は、振動子列の数に対応して複数設けられている。本実施形態では、８つの振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して８つの送受信部３ａ〜３ｈが設けられている。
【００４０】
超音波プローブ１内には振動子列の数に対応して複数の接続部が設けられている。本実施形態では、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して接続部Ｓａ〜Ｓｈが設けられている。また、各接続部Ｓａ〜Ｓｈは、３つのスイッチｓ１、ｓ２、ｓ３を含んで構成されている。なお、接続部Ｓａ〜Ｓｈは、本体部２内に設けられていてもよい。
【００４１】
ここで、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ１は、振動子Ａと振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとの接続及び非接続を切り替える。この場合、送受信部３ａが「第１送受信部」の一例である。
【００４２】
また、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ２は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａ（第１送受信部）との接続及び非接続を切り替える。送受信部３ａは、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために駆動信号（「第１駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２それぞれで受けたエコー信号を受信する。
【００４３】
更に、たとえば接続部Ｓｅに含まれるスイッチｓ３は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとは異なる送受信部３ｅとを接続させる。この送受信部３ｅが「第２送受信部」の一例である。送受信部３ｅは、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために第１駆動信号とは異なる駆動信号（「第２駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受けたエコー信号を受信する。なお、接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ３は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌｅに対応する送受信部３ｅとは異なる送受信部３ａとを接続させる。
【００４４】
以上、振動子列Ｌａと振動子列Ｌｅとの関係でスイッチｓ１、ｓ２、ｓ３の動作を説明したが、他の振動子列（ＬｂとＬｆ、ＬｃとＬｇ、ＬｄとＬｈ）の間でも同様である。
【００４５】
スイッチｓ１〜ｓ３の切替（振動子と送受信部との接続及び非接続）は、たとえば制御部９からの制御信号（ディレイ信号）に基づいて実行される。本実施形態におけるスイッチｓ１〜ｓ３が「第１スイッチ〜第３スイッチ」の一例である。
【００４６】
（接続部の切替例）
図５及び図６を参照して、接続部の切替例について説明する。図５及び図６は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈと送受信部３ａ〜３ｈとの接続状態を示す回路図である。図５及び図６において、駆動する振動子は、塗りつぶしで示されている。図５では、異なる送受信部に接続されている振動子を区別するため、駆動する振動子を斜線とドットの塗りつぶしで示している。図６では駆動する振動子を斜線の塗りつぶしで示している。
【００４７】
一般に、超音波診断装置１００を用いて被検体の浅部を測定する場合には、開口幅を小さくして超音波を送信する。これは、各振動子の指向性が一定の幅を有しているため、開口幅を大きくすると浅部では測定対象外にも超音波が照射される可能性が高くアーチファクトが増えるためである。つまり、浅部を測定する場合には、装置の全ての振動子（つまり全ての送受信部）を用なくともよい。
【００４８】
よって、浅部を測定する場合には、図５に示すように、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに含まれる振動子のみを用いて測定を行う。この場合、図５に示すように、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに対応するスイッチｓ１が接続されると共に、振動子列Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｇ及びＬｈに対応するスイッチｓ３が接続される。
【００４９】
つまり、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆの振動子Ａ（図５では、斜線の塗りつぶしで示す）と振動子列Ｌｃ〜Ｌｆの振動子Ｂ１、Ｂ２（図５では、ドットの塗りつぶしで示す）は異なる送受信部に接続される。たとえば、振動子列Ｌｃの振動子Ａは接続部Ｓｃのスイッチｓ１を介して送受信部３ｃに接続される。一方、振動子列Ｌｃの振動子Ｂ１及びＢ２は、接続部Ｓｇのスイッチｓ３を介して送受信部３ｇに接続される。この場合、送受信部３ｃが、「第１送受信部」に該当し、送受信部３ｇが、「第２送受信部」に該当する。
【００５０】
従って、異なる遅延時間で超音波を送信することができることから焦点位置を可変とすることができる。すなわち、この場合、２次元振動子アレイ１０は、１．５Ｄプローブと同様の機能を有する。
【００５１】
一方、被検体の深部を測定する場合には浅部のような問題は少ないため、図示しない音響レンズの焦点位置に合わせ、開口幅を大きくして超音波を送信する。
【００５２】
よって、深部を測定する場合には、図６に示すように、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる全ての振動子（図６では、斜線の塗りつぶしで示す）を用いて測定を行う。この場合、図６に示すように、制御部９からの制御信号に基づき、全てのスイッチｓ１及びスイッチｓ２が接続される。
【００５３】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子は同じ送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌｃの振動子Ａは接続部Ｓｃのスイッチｓ１を介して送受信部３ｃに接続される。また、振動子列Ｌｃの振動子Ｂ１及びＢ２は、接続部Ｓｃのスイッチｓ２を介して送受信部３ｃに接続される。
【００５４】
従って、大きい開口幅で超音波を送信することができる。すなわち、このようにスイッチの切り替えを行うことで開口幅を変更することができることから、２次元振動子アレイ１０は、１．２５Ｄプローブと同様の機能を有するといえる。
【００５５】
＜動作＞
図７を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。ここでは、被検体の浅部を測定した後、深部を測定する例について説明する。
【００５６】
操作部８２等から測定指示がなされると、制御部９は、浅部を測定するために接続部を駆動させる（Ｓ１０）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌｃ〜Ｌｆに対応するスイッチｓ１を駆動させ、振動子Ａと送受信部３ｃ〜３ｆとを接続させ、且つスイッチｓ３を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ及び３ｈとを接続させる。
【００５７】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに異なる遅延時間の駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ１１）。
【００５８】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ１１で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて浅部の画像データを生成する（Ｓ１２）。
【００５９】
次に、制御部９は、深部を測定するために接続部を切り替える（Ｓ１３）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｇ、Ｌｈに対応するスイッチｓ１を駆動させ、振動子Ａと送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ、３ｈとを接続させる。また、制御部９は、スイッチｓ３を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ、３ｂ、３ｇ及び３ｈとの接続を解除する。更に、制御部９は、スイッチｓ２を駆動させ、振動子Ｂ１及びＢ２と送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【００６０】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに異なる遅延時間の駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ１４）。
【００６１】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ１４で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて深部の画像データを生成する（Ｓ１５）。
【００６２】
合成部６は、浅部の画像データと深部の画像データを合成し、浅部と深部の情報を有する一の画像データを得る（Ｓ１６）。表示部８１は、Ｓ１６で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【００６３】
上記実施形態では、被検体の浅部を測定した後、深部を測定する例について述べたが、測定する順序は逆（深部を先に測定し、その後、浅部を測定する）でもよい。また、上記実施形態では、接続部Ｓの切り替えに伴って発生するノイズが超音波の送受信に与える影響を抑えるために、接続部Ｓの切替動作と超音波の送受信動作を別々に行う例で説明した。一方、高速に接続部の切替を行うことでノイズの発生を抑えるようなデバイスを用いることにより、切り替えと同時にパルス発生させることも可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、開口を３分割（振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）した構成で説明を行ったが、開口を４分割以上にすることも可能である。
【００６５】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置１００は、２次元振動子アレイ１０と、第１送受信部と、第２送受信部と、第１スイッチ（スイッチｓ１）と、第２スイッチ（スイッチｓ２）と、第３スイッチ（スイッチｓ３）と、制御部９とを有する。２次元振動子アレイ１０は、第１振動子（振動子Ａ）と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子（振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第２送受信部は、一の振動子列に配列された第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第３スイッチは、第２振動子と第２送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部９は、第２スイッチ及び第３スイッチを制御することにより、第２振動子の接続先を、第１送受信部と第２送受信部との間で切り替える。また、制御部９は、第１スイッチを制御することにより、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。
【００６７】
このように、制御部９により第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチの接続先やその組み合わせを切り替えることにより、１つの２次元振動子アレイ１０を１．２５Ｄアレイプローブ及び１．５Ｄアレイプローブと同様に機能させ、被検体の浅部や深部の画像データを取得することができる。つまり、２Ｄアレイプローブ（及び上記した１．５Ｄアレイプローブ）に対して少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【００６８】
また、制御部９は、第２振動子の接続先の切り替えとして、第２振動子と第２送受信部とを接続させて第２振動子にエコー信号を受信させた後に、第２振動子と第１送受信部とを接続させる。
【００６９】
このように、エコー信号を受信した後に振動子と送受信部との切り替えを行うことにより、切り替えに伴って発生するノイズの影響を減らすことができる。
【００７０】
［第２実施形態］
図８から図１２を参照して、第２実施形態に係る超音波診断装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。
【００７１】
超音波診断装置において、開口合成の手法を用いることにより、被検体の浅部から深部までの画像データを高分解能で取得することができる。
【００７２】
開口合成は、２次元振動子アレイで受信されるエコー信号に基づく画像データを合成することにより行われる。たとえば、エレベーション方向に３つの振動子（振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２）が配列された振動子列が、走査方向に複数列配置されている２次元振動子アレイの場合、振動子Ａで送受信を行って得られるエコー信号、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送受信を行って得られるエコー信号、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信を行って得られるエコー信号、及び振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信を行って得られるエコー信号の４つのエコー信号に基づく４つの画像データを画像合成部等で合成処理することにより行われる。
【００７３】
ここで、図２に示すような１．２５Ｄアレイプローブでは、振動子Ａが常に送受信部３と接続されているため、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送受信を行って得られるエコー信号を取得することができない。
【００７４】
また、図３に示すような１．５Ｄアレイプローブでは、たとえば振動子Ａで送信して振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信する際に、送受信の間に接続部ＳＡを開放し、接続部ＳＢを接続する必要がある。このように、送受信の間に接続部の切り替えを行うと、それに伴い発生するノイズの影響で正確なエコー信号を得ることができない場合がある。
【００７５】
一方、２Ｄアレイプローブであれば、開口合成に必要なエコー信号を全て得ることが可能である。しかし、振動子毎に送受信回路が設けられているため、超音波診断装置（超音波プローブ）のサイズや重量が大きくなるという問題や、製造にかかるコストがかさむという問題がある。
【００７６】
本実施形態は、少ない送受信回路で開口合成に必要なエコー信号を得ることにより、被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置について説明を行う。
【００７７】
＜２次元振動子アレイを含む超音波プローブの構成及び接続部の切替例＞
（構成）
図８は、超音波診断装置１００における２次元振動子アレイ１０及び送受信部３の回路図である。ここでは、エレベーション方向に３つの振動子が配列された振動子列が、走査方向に８列配置されている構成に基づいて説明する。なお、２次元振動子アレイ１０を構成する振動子数は図８における数（３×８＝２４個）に限られない。
【００７８】
図８に示すように、２次元振動子アレイ１０は、エレベーション方向に３つの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を有している。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように列方向に対称に配置されている。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子列を形成している。また、振動子列は、走査方向に複数配置されている。本実施形態では振動子列Ｌａ〜Ｌｈの８つ）。なお、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、振動子Ａを挟むように配置されていれば、厳密に「列方向に対称に」に配置されている必要はない。本実施形態における振動子Ａは、「第１振動子」の一例である。また、本実施形態における振動子Ｂ１及びＢ２は、「第２振動子」の一例である。
【００７９】
送受信部３は振動子列の数に対応して複数設けられている。本実施形態では、８つの振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して８つの送受信部３ａ〜３ｈが設けられている。
【００８０】
超音波プローブ１内には振動子列の数に対応して複数の接続部が設けられている。本実施形態では、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応して接続部Ｓａ〜Ｓｈが設けられている。また、各接続部Ｓａ〜Ｓｈは、２つのスイッチｓ１、ｓ２を含んで構成されている。なお、接続部Ｓａ〜Ｓｈは、本体部２内に設けられていてもよい。
【００８１】
ここで、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ１は、振動子Ａと振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａとの接続及び非接続を切り替える。本実施形態におけるスイッチｓ１が「第１スイッチ」の一例である。また、この場合の送受信部３ａが「第１送受信部」の一例である。
【００８２】
また、たとえば接続部Ｓａに含まれるスイッチｓ２は、振動子Ｂ１及びＢ２と振動子列Ｌａに対応する送受信部３ａ（第１送受信部）との接続及び非接続を切り替える。送受信部３ａは、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を駆動させるために駆動信号（「第１駆動信号」）を送信し、且つ振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２それぞれで受けたエコー信号を受信する。本実施形態におけるスイッチｓ２が「第２スイッチ」の一例である。
【００８３】
以上、振動子列Ｌａとの関係でスイッチｓ１及びスイッチｓ２の動作を説明したが、他の振動子列（Ｌｂ〜Ｌｈ）の間でも同様である。
【００８４】
スイッチｓ１及びスイッチｓ２の切替（振動子と送受信部との接続及び非接続）は、たとえば制御部９からの制御信号（ディレイ信号）に基づいて実行される。
【００８５】
（接続部の切替例）
図９から図１１を参照して、接続部の切替例について説明する。図９から図１１は、振動子列Ｌと送受信部３との接続状態を示す回路図である。図９から図１１において、駆動する振動子は、斜線の塗りつぶしで示されている。
【００８６】
まず、図９に示すように、振動子Ａのみを用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ１が接続される。
【００８７】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ａ（図９では、斜線の塗りつぶしで示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ａは、接続部Ｓａのスイッチｓ１を介して送受信部３ａに接続される。この場合、送受信部３ａ〜３ｈが、「第１送受信部」に該当する。また、図９に示す接続状態において、振動子Ａで受信されたエコー信号をＳＣ，Ｃ（ｔ）とする。
【００８８】
次に、図１０に示すように、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ２が接続される。
【００８９】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２（図１０では、斜線の塗りつぶしで示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、接続部Ｓａのスイッチｓ２を介して送受信部３ａに接続される。図１０に示す接続状態において、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号をＳＥ，Ｅ（ｔ）とする。
【００９０】
最後に、図１１に示すように、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２を用いて送受信を行う。この場合、制御部９からの制御信号に基づき、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに対応するスイッチｓ１及びスイッチｓ２が接続される。
【００９１】
つまり、振動子列Ｌａ〜Ｌｈの振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２（図１１では、斜線の塗りつぶして示す）はそれぞれ、送受信部３ａ〜３ｈに接続される。たとえば、振動子列Ｌａの振動子Ａは、接続部Ｓａのスイッチｓ１を介して送受信部３ａに接続される。また、振動子列Ｌａの振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は、接続部Ｓａのスイッチｓ２を介して送受信部３ａに接続される。図１１に示す接続状態において、振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号をＳＦ，Ｆ（ｔ）とする。
【００９２】
なお、送受信は上記順番に限られず、任意の順番で行うことが可能である。
【００９３】
＜エコー信号について＞
上述のようにスイッチｓ１及びスイッチｓ２を切り替えることで取得されたエコー信号については、以下の関係が成り立つ。
【００９４】
エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）は、ＳＣ，Ｃ（ｔ）と、ＳＥ，Ｅ（ｔ）と、ＳＣ，Ｅ（ｔ）と、ＳＥ，Ｃ（ｔ）との和である。ここで、ＳＣ，Ｅ（ｔ）は、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号である。ＳＥ，Ｃ（ｔ）は、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号である。よって、エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）は以下の式（１）で表すことができる。
【００９５】
［数１］
ＳＦ，Ｆ（ｔ）＝ＳＣ，Ｃ（ｔ）＋ＳＥ，Ｅ（ｔ）＋ＳＣ，Ｅ（ｔ）＋ＳＥ，Ｃ（ｔ）・・・（１）
【００９６】
ここで、ＳＣ，Ｅ（ｔ）とＳＥ，Ｃ（ｔ）とは、超音波及びエコー信号の伝搬方向が逆のエコー信号であることから、以下の式（２）の関係で表すことができる。
【００９７】
［数２］
ＳＣ，Ｅ（ｔ）＝ＳＥ，Ｃ（ｔ）・・・（２）
【００９８】
従って、ＳＦ，Ｆ（ｔ）は、以下の式（３）で表すことができる。
【００９９】
［数３］
ＳＦ，Ｆ（ｔ）＝ＳＣ，Ｃ（ｔ）＋ＳＥ，Ｅ（ｔ）＋２ＳＣ，Ｅ（ｔ）・・・（３）
【０１００】
更に、式（３）よりＳＣ，Ｅ（ｔ）は、以下の式（４）で表すことができる。
【０１０１】
［数４］
ＳＣ，Ｅ（ｔ）＝｛ＳＦ，Ｆ（ｔ）−ＳＣ，Ｃ（ｔ）−ＳＥ，Ｅ（ｔ）｝／２・・・（４）
【０１０２】
以上の式に基づいて、エコー信号ＳＦ，Ｆ（ｔ）、ＳＣ，Ｃ（ｔ）、ＳＥ，Ｅ（ｔ）、ＳＣ，Ｅ（ｔ）、ＳＥ，Ｃ（ｔ）を用いて合成した被検体の深さｚにおける画像データＩ（ｚ）は、式（５）で表すことができる。なお、「映像点」とは、送受信で共通の焦点位置を意味する。
【０１０３】
［数５］
Ｉ（ｚ）＝αＣ，Ｃ（ｚ）ＳＣ，Ｃ（ｔＣ，Ｃ（ｚ））＋αＥ，Ｅ（ｚ）ＳＥ，Ｅ（ｔＥ，Ｅ（ｚ））＋２αＣ，Ｅ（ｚ）ＳＣ，Ｅ（ｔＣ，Ｅ（ｚ））・・・（５）
但し、
ｔＣ，Ｃ（ｚ）：振動子Ａから映像点までの超音波及びエコー信号の往復伝搬時間
ｔＥ，Ｅ（ｚ）：振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２から映像点までの超音波及びエコー信号の往復伝搬時間
ｔＣ，Ｅ（ｚ）：振動子Ａから映像点までの超音波の伝搬時間と、映像点から振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２までのエコー信号の伝搬時間の和
αＣ，Ｃ（ｚ）、αＥ，Ｅ（ｚ）、αＣ，Ｅ（ｚ）：重み係数
【０１０４】
画像生成部５は、式（５）に基づいて浅部から深部までの画像データを生成する。そして、合成部６は、画像生成部５で生成された画像データに対し、第１実施形態と同様の手法等を用いて画像データの合成処理を行う。
【０１０５】
＜動作＞
図１２を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置１００の動作について説明する。
【０１０６】
操作部８２等から測定指示がなされると、制御部９は、接続部を駆動させる（Ｓ２０）。具体的には、制御部９は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ａに対応するスイッチｓ１を駆動させ、各振動子Ａとそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１０７】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａに送信する。振動子Ａは駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２１）。
【０１０８】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２１で送信された超音波に基づくエコー信号（ＳＣ，Ｃ（ｔ））を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２２）。Ｓ２２で生成された画像データは、「第１画像データ」の一例である。
【０１０９】
次に、制御部９は、接続部を切り替える（Ｓ２３）。具体的には、制御部９は、スイッチｓ１を駆動させ、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ａと送受信部３ａ〜３ｈとの接続を解除させる。また、制御部９は、振動子列Ｌａ〜Ｌｈに含まれる振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に対応するスイッチｓ２を駆動させ、各振動子Ｂ１及びＢ２とそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１１０】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２４）。
【０１１１】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２４で送信された超音波に基づくエコー信号（ＳＥ，Ｅ（ｔ））を受信する。受信されたエコー信号は、信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２５）。Ｓ２５で生成された画像データは、「第２画像データ」の一例である。
【０１１２】
次に、制御部９は、接続部を切り替える（Ｓ２６）。具体的には、制御部９は、各振動子Ｂ１及びＢ２とそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとが接続された状態（Ｓ２３の状態）でスイッチｓ１を駆動させ、各振動子Ａとそれに対応する送受信部３ａ〜３ｈとを接続させる。
【０１１３】
次に、制御部９は、送受信部３ａ〜３ｈに駆動信号を送信する。送受信部３ａ〜３ｈは、当該駆動信号を振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２に送信する。振動子Ａ、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２は駆動信号に基づいて超音波を発生させ、被検体に送信する（Ｓ２７）。
【０１１４】
次に、送受信部３ａ〜３ｈは、Ｓ２７で送信された超音波に基づくエコー信号を受信する。受信されたエコー信号には、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号（ＳＣ，Ｅ（ｔ））と、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号（ＳＥ，Ｃ（ｔ））が含まれている。信号処理部４において信号処理がなされた後、画像生成部５に送られる。画像生成部５は、当該エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２８）。Ｓ２８で生成された画像データは、振動子Ａで送信を行い、振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で受信されたエコー信号に基づく「第３画像データ」、及び振動子Ｂ１及び振動子Ｂ２で送信を行い、振動子Ａで受信されたエコー信号に基づく「第４画像データ」の一例である。
【０１１５】
合成部６は、Ｓ２２、Ｓ２５、Ｓ２８で生成された画像データを合成し、浅部と深部の情報を有する一の画像データを得る（Ｓ２９）。表示部８１は、Ｓ１６で得られた画像データに基づく画像を表示させる。
【０１１６】
＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【０１１７】
本実施形態に係る超音波診断装置１００は、被検体に超音波を送信し、被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する。超音波診断装置１００は、２次元振動子アレイ１０と、第１送受信部と、第１スイッチ（スイッチｓ１）と、第２スイッチ（スイッチｓ２）と、制御部９とを有する。２次元振動子アレイ１０は、第１振動子と、第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列されている。第１送受信部は、一の振動子列に含まれる第１振動子及び第２振動子に対して駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するために設けられている。第１スイッチは、第１振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。第２スイッチは、第２振動子と第１送受信部との接続及び非接続を切り替える。制御部９は、第１スイッチ及び第２スイッチを制御することにより、第１振動子及び第２振動子と第１送受信部との接続を切り替える。また、超音波診断装置１００は、画像合成部（合成部６）を有する。画像合成部は、第１画像データ、第２画像データ、第３画像データ及び第４画像データを合成する。第１画像データは、第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第１振動子で受けて得られる。第２画像データは、第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第２振動子で受けて得られる。第３画像データは、第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第２振動子で受けて得られる。第４画像データは、第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を第１振動子で受けて得られる。
【０１１８】
このように、制御部９により第１スイッチ、第２スイッチの接続先やその組み合わせを切り替えることにより、被検体の浅部や深部の画像データを取得することができる。つまり、２Ｄアレイプローブ（及び本実施形態における１．５Ｄアレイプローブ）に対して少ない送受信回路で被検体の浅部から深部までの画像データを取得することが可能な超音波診断装置を提供することができる。
【０１１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 超音波プローブ
２ 本体部
３、３ａ〜３ｈ 送受信部
４ 信号処理部
５ 画像生成部
６ 合成部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
３１ 送信部
３２ 受信部
８１ 表示部
８２ 操作部
１００ 超音波診断装置
Ａ、Ｂ１、Ｂ２ 振動子
Ｌａ〜Ｌｈ 振動子列
Ｓａ〜Ｓｈ 接続部
ｓ１、ｓ２ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
第１振動子と、前記第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列された２次元振動子アレイと、
一の前記振動子列に含まれる前記第１振動子及び前記第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するための第１送受信部と、
一の前記振動子列に配列された前記第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するための第２送受信部と、
前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第１スイッチと、
前記第２振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第２スイッチと、
前記第２振動子と前記第２送受信部との接続及び非接続を切り替える第３スイッチと、
前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを制御することにより、前記第２振動子の接続先を、前記第１送受信部と前記第２送受信部との間で切り替える制御部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１スイッチを制御することにより、前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替え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】
前記制御部は、前記第２振動子の接続先の切り替えとして、前記第２振動子と前記第２送受信部とを接続させて前記第２振動子に前記エコー信号を受信させた後に、前記第２振動子と前記第１送受信部とを接続させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体に超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
第１振動子と、前記第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列された２次元振動子アレイと、
一の前記振動子列に含まれる前記第１振動子及び前記第２振動子に対して駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するための第１送受信部と、
前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第１スイッチと、
前記第２振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御することにより、前記第１振動子及び前記第２振動子と前記第１送受信部との接続を切り替える制御部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第１振動子で受けて得られた第１画像データと、前記第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第２振動子で受けて得られた第２画像データと、前記第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第２振動子で受けて得られた第３画像データと、前記第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第１振動子で受けて得られた第４画像データとを合成する画像合成部を有することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体に超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
第１振動子と、前記第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列された２次元振動子アレイと、
一の前記振動子列に含まれる前記第１振動子及び前記第２振動子に対して第１駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するための第１送受信部と、
一の前記振動子列に配列された前記第２振動子に対して第２駆動信号を送信し、且つ当該第２振動子で受けたエコー信号を受信するための第２送受信部と、
前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第１スイッチと、
前記第２振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第２スイッチと、
前記第２振動子と前記第２送受信部との接続及び非接続を切り替える第３スイッチと、
前記第２スイッチ及び前記第３スイッチを制御することにより、前記第２振動子の接続先を、前記第１送受信部と前記第２送受信部との間で切り替える制御部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１スイッチを制御することにより、前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替え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】
前記制御部は、前記第２振動子の接続先の切り替えとして、前記第２振動子と前記第２送受信部とを接続させて前記第２振動子に前記エコー信号を受信させた後に、前記第２振動子と前記第１送受信部とを接続させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体に超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
第１振動子と、前記第１振動子を挟むように配置される複数の第２振動子とを含む振動子列が行方向に複数配列された２次元振動子アレイと、
一の前記振動子列に含まれる前記第１振動子及び前記第２振動子に対して駆動信号を送信し、且つ当該第１振動子及び当該第２振動子それぞれで受けたエコー信号を受信するための第１送受信部と、
前記第１振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第１スイッチと、
前記第２振動子と前記第１送受信部との接続及び非接続を切り替える第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御することにより、前記第１振動子及び前記第２振動子と前記第１送受信部との接続を切り替える制御部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第１振動子で受けて得られた第１画像データと、前記第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第２振動子で受けて得られた第２画像データと、前記第１振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第２振動子で受けて得られた第３画像データと、前記第２振動子から送信された超音波に基づくエコー信号を前記第１振動子で受けて得られた第４画像データとを合成する画像合成部を有することを特徴とする請求項４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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８５７４５（Ｐ２０１３−８５７４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９５１６（Ｐ２０１１−２２９５１６）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【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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