３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置
【課題】簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【解決手段】本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置に関し、特に３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置においては、被検者の体内の被検部の２次元画像を用いて診断するのが主であった。しかし、最近、診断の応用範囲の拡大のために、超音波画像を３次元化することで、被検部の形状を立体的に捉え、診断をより容易にする方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、測位システムでプローブの位置を測定しながら、２次元超音波プローブを走査することで得られるローカルな３次元画像を、時系列的に複数の位置で取得し、取得されたローカルな３次元画像を、測位システムで測定されたプローブの各位置を用いて繋ぎ合わせて、グローバルな３次元画像化する方法が提示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、プローブ内で１次元の超音波振動子の位置を回転して移動させることで走査して、３次元画像を得る方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０００１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法では、プローブの設置位置が自由自在に設定できるために、どの様な測定もできるメリットがある反面、測位システムによる位置関係の測定で誤差を含む欠点がある。また、各ローカルな３次元画像は測定された時間が異なるために、同一の被検部を撮影しても形状が異なっている可能性が高く、精度に欠ける３次元画像となる欠点がある。さらに、プローブがどの様な条件で設置されても、その条件で測定された超音波画像を演算で３次元化することが必要であり、３次元画像化するための演算部、制御部が大きくなる欠点がある。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、１つのプローブ内で、超音波振動子の位置を回転して移動させるので、超音波振動子の位置の移動量が短いために、得られる超音波画像の視差が小さく、３次元画像化するための基本的な性能が劣るという欠点がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元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】
【０００９】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１０】
１．超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、
前記第１送受信部と前記第２送受信部とを支持する支持部とを備え、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔が可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向および前記第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向と前記第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶことを特徴とする３次元超音波プローブ。
【００１１】
２．前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔を検出する間隔検出部と、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を検出する第１方向検出部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を検出する第２方向検出部と、
前記第１送受信部で受信された第１受信信号、前記第２送受信部で受信された第２受信信号、前記間隔検出部で検出された前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔、前記第１方向検出部で検出された前記第１送受信部の超音波の送受信方向、および前記第２方向検出部で検出された前記第２送受信部の超音波の送受信方向を出力するデータ出力部とを備えたことを特徴とする前記１に記載の３次元超音波プローブ。
【００１２】
３．前記第１送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第１駆動部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第２駆動部とを備え、
前記交点が、近距離から遠距離へと移動するように、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することを特徴とする前記１または２に記載の３次元超音波プローブ。
【００１３】
４．前記第１送受信部および前記第２送受信部は、それぞれ、複数の送受信素子が一方向に配列されており、
前記第１送受信部の複数の送受信素子の配列方向と前記第２送受信部の複数の送受信素子の配列方向とは、略平行であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の３次元超音波プローブ。
【００１４】
５．前記１から４の何れか１項に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて、被検部の３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部とを備え、
前記第１送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第１の検査モードと、
前記第２送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第２の検査モードと、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との両方から同時に送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第３の検査モードとを備え、
前記第１の検査モードから第３の検査モードのそれぞれで、前記３次元画像生成部により、３次元超音波画像を生成することを特徴とする３次元超音波診断装置。
【００１５】
６．前記３または４に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部により、前記交点を近距離から遠距離へと自動的に移動させて、３次元超音波画像を生成することを特徴とする前記５に記載の３次元超音波診断装置。
【００１６】
７．前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信素子が無機圧電素子で構成され、
受信素子が有機圧電素子で構成され、
受信素子は、送信素子から送信された超音波の高調波成分を受信することを特徴とする前記５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【００１７】
８．前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることを特徴とする前記５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【００１８】
９．前記３次元画像生成部により生成された前記３次元超音波画像を表示する表示部を備えたことを特徴とする前記５から８の何れか１項に記載の３次元超音波診断装置。
【００１９】
１０．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを、２次元画面に時分割で順次切り替えて表示する画像表示部と、
前記画像表示部の時分割に同期して、観察者の右目と左目との何れか一方のみで前記画像表示部に表示された画像を視認できるように、視野を切り替える視野切替部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２０】
１１．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
観察者の右目の視野に前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像を表示する右表示部と、観察者の左目の視野に前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像を表示する左表示部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２１】
１２．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た右目用２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た左目用２次元画像とを生成し、
前記表示部は、
観察者の右目の前に所定の偏光方向を有するフィルタを有し、観察者の左目の前に前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有するフィルタを有する画像視認部と、
前記右目用２次元画像を前記所定の偏光方向の画像として表示するとともに、前記左目用２次元画像を前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向の画像として同時に表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２２】
１３．前記３次元画像生成部は、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た２次元画像として生成し、
前記表示部は、前記所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示部を備え、
前記表示部に表示された２次元画像を回転させるための操作部を備え、
前記操作部を操作することで、視点を変更して３次元形状を観察することを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】３次元超音波診断装置の実施の形態の構成を示す斜視模式図である。
【図２】３次元超音波診断装置の実施の形態の内部構成を示すブロック図である。
【図３】３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作を説明するための模式図である。
【図４】３次元超音波プローブにおける送受信素子の一例を示す模式図である。
【図５】３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードを説明するための模式図である。
【図６】３次元超音波診断装置の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】表示部の構成の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００２６】
最初に、本発明における３次元超音波診断装置の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する、図１は、３次元超音波診断装置の実施の形態の構成を示す斜視模式図である。
【００２７】
図１において、３次元超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、３次元超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。本体ユニット１は、操作部１１および表示部１５等を備えている。
【００２８】
操作部１１は、例えば検査開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力したり、後述する３次元超音波画像を操作したりするためのキーボードやマウス等である。表示部１５は、例えば、操作部１１で入力された各種情報や、３次元超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像等を表示する液晶ディスプレイ等の画像表示部１５ａと、３次元超音波画像を観察する使用者の視野を切り替える視野切替部１５ｂ等で構成される。
【００２９】
３次元超音波プローブ２は、図示しない人体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信し、被検体内の被検部で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信し、３次元超音波画像を生成するための受信信号を生成する。詳細は、図３以降で説明する。
【００３０】
ケーブル３は、本体ユニット１と３次元超音波プローブ２とを接続し、本体ユニット１からの送信信号を３次元超音波プローブ２へ伝達するとともに、３次元超音波プローブ２で生成された３次元超音波画像を生成するための受信信号を本体ユニット１に伝達する。
【００３１】
図２は、３次元超音波診断装置の実施の形態の内部構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２において、上述したように、３次元超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、３次元超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。
【００３３】
本体ユニット１は、上述した操作部１１、表示部１５に加えて、送信部１２、受信部１３、３次元画像生成部１４、制御部１６、記憶部１７および駆動制御部１８等で構成される。
【００３４】
３次元超音波プローブ２は、第１送受信部２１、第１方向検出部２３、第１駆動部２５、第２送受信部２２、第２方向検出部２４、第２駆動部２６、間隔検出部２７、データ出力部２８および支持部２９等で構成される。第１送受信部２１は、送受信素子２１１および送受信回路２１２等で構成され、第２送受信部２２も、送受信素子２２１および送受信回路２２２等で構成される。
【００３５】
操作部１１は、上述したように、検査の開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する。送信部１２は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の第１送受信部２１および第２送受信部２２へ送信信号を供給することで、送受信素子２１１および２２１に超音波を発生させるように駆動する。
【００３６】
受信部１３は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の送受信素子２１１および２２１で受信した超音波の反射波の受信信号を受信し、超音波信号として３次元画像生成部１４に供給する。
【００３７】
また、受信部１３は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の、間隔検出部２７で検出される第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔を示す間隔データｄ、第１方向検出部２３で検出される第１送受信部２１の超音波の第１送受信方向データθ１および第２方向検出部２４で検出される第２送受信部２２の超音波の第２送受信方向データθ２を受信し、３次元画像生成部１４および制御部１６に供給する。
【００３８】
３次元画像生成部１４は、受信部１３から供給された送受信素子２１１および２２１の超音波信号と、間隔データｄ、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２とに基づいて、被検体内の被検部の３次元超音波画像を生成する。
【００３９】
表示部１５は、図１で示したように、例えば、操作部１１で入力された各種情報や、３次元超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像等を表示する液晶ディスプレイ等の画像表示部１５ａと、３次元超音波画像を観察する使用者の視野を切り替える視野切替部１５ｂ等で構成される。詳細は図７で述べる。
【００４０】
記憶部１７は、上述した操作部１１で入力された各種情報や、３次元画像生成部１４で生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像を記憶する。駆動制御部１８は、ケーブル３を介して、第１駆動部２５および第２駆動部２６を駆動制御することで、第１送受信部２１の超音波の送受信方向および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を制御する。また、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔も制御するようになしてもよい。
【００４１】
制御部１６は、操作部１１、送信部１２、受信部１３、３次元画像生成部１４、表示部１５、記憶部１７および駆動制御部１８を各機能に応じて制御することによって、３次元超音波診断装置Ｓの全体制御を行う。
【００４２】
送受信素子２１１および２２１としては、有機圧電素子や、無機圧電素子を用いることができる。詳細は図４で後述する。
【００４３】
送受信回路２１２および２２２は、送信部１２から供給される送信信号に応じて送受信素子２１１および２２１を駆動するドライバや、送受信素子２１１および２２１で受信された超音波の受信信号を増幅するアンプ等で構成される。
【００４４】
第１方向検出部２３および第２方向検出部２４は、例えば角度検出器であり、第１送受信部２１および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を検出し、データ出力部２８およびケーブル３を介して、受信部１３に、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２を出力する。
【００４５】
第１駆動部２５および第２駆動部２６は、例えばステッピングモータとその駆動回路等であり、駆動制御部１８の制御により、第１送受信部２１および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を可変に制御する。
【００４６】
間隔検出部２７は、例えばリニアエンコーダのような位置検出素子等で構成され、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔を検出し、データ出力部２８およびケーブル３を介して、受信部１３に、間隔データｄを出力する。
【００４７】
データ出力部２８は、インターフェース回路であり、ケーブル３を介して、上述した送受信素子２１１および２２１で受信した超音波の反射波の受信信号と、間隔データｄ、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２を、受信部１３に向けて出力する。
【００４８】
支持部２９は、第１送受信部２１と第２送受信部２２とを、その間隔と、第１送受信部２１の超音波の送受信方向および第２送受信部２２の超音波の送受信方向とが、それぞれ可変となるように支持する支持部材である。
【００４９】
次に、３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作について、図３を用いて説明する。図３は、３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作を説明するための模式図で、図３（ａ）は３次元超音波プローブの内部構成の一例を示す断面模式図、図３（ｂ）は３次元超音波プローブの送受信動作の一例を説明するための模式図である。
【００５０】
図３（ａ）において、支持部２９の長手方向をｘ方向、図の紙面内でｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。３次元超音波プローブ２の第１送受信部２１は、第１駆動部２５を介して支持部２９に取り付けられ、図の紙面（ｘｙ平面）内方向に回動可能に支持されている。第２送受信部２２も同様に、第２駆動部２６を介して支持部２９に取り付けられ、図の紙面（ｘｙ平面）内方向に回動可能に支持されている。
【００５１】
また、第２送受信部２２は、第２駆動部２６によって図のｘ方向に平行移動されることによって、第１送受信部２１との間隔を変化させることが可能であり、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔は、間隔検出部２７によって検出され、間隔データｄとして出力される。
【００５２】
第１送受信部２１が送信する超音波の波面ａ１は、矢印ａ１を含む図の紙面に垂直な面であり、この超音波の波面ａ１を、第１駆動部２５による駆動によって、図の紙面に平行な方向に走査することができる。第１送受信部２１の超音波の波面ａ１の送受信方向は、第１方向検出部によって検出され、第１送受信方向データθ１として出力される。
【００５３】
第２送受信部２２が送信する超音波の波面ａ２も同様に、矢印ａ２を含む図の紙面に垂直な面であり、この超音波の波面ａ２を、第２駆動部２６による駆動によって、図の紙面に平行な方向に走査することができる。第２送受信部２２の超音波の波面ａ２の送受信方向は、第２方向検出部によって検出され、第２送受信方向データθ２として出力される。
【００５４】
従って、第１送受信部２１が送信する超音波の波面ａ１と第２送受信部２２が送信する超音波の波面ａ２とは平行である。
【００５５】
図３（ｂ）において、第１送受信部２１と第２送受信部２２とは、所定の間隔Ｄだけ隔てて配置されている。つまり、第１送受信部２１と第２送受信部２２とは、所定の間隔Ｄだけの視差を有している。
【００５６】
第１送受信部２１の超音波の波面ａ１と第２送受信部２２の超音波の波面ａ２とは、交点Ａ（実際には紙面に垂直な波面が交わるので、点Ａを含む紙面に垂直な交線である）を有するように、駆動制御部１８によって制御される。
【００５７】
送信する超音波の波面を適宜制御することで、交点の軌跡に所定の関係を持たせることができる。
【００５８】
例えば、第１送受信部２１の超音波の波面ａ１が図のｂ１となるように制御し、第２送受信部２２の超音波の波面ａ２が図のｂ２となるように制御することで、交点Ａを図の点Ｂとすることができる。このように制御することで、交点Ａを、３次元超音波プローブ２に近い位置から遠い位置へと図の波線上を移動させて、あるいは逆に遠い位置から近い位置へと図の波線上を移動させて走査することができる。
【００５９】
また、第１送受信部２１の超音波の波面ａ１が図のｃ１となるように制御し、第２送受信部２２の超音波の波面ａ２が図のｃ２となるように制御することで、交点Ａを図の点Ｃとすることができる。このように制御することで、交点Ａを、３次元超音波プローブ２から等距離で図の左から右へと図の一点鎖線上を移動させて、あるいは逆に右から左へと図の一点鎖線上を移動させて走査することができる。
【００６０】
このように、所定の間隔Ｄだけの視差を有した第１送受信部２１の超音波の波面ａ１と第２送受信部２２の超音波の波面ａ２とに、所定の関係を持たせて走査しながら、超音波の送受信を繰り返すことで、周知の三角測量の原理に基づいて、３次元画像生成部１４によって、得られた受信信号から、既知の３次元画像レンダリング技術により、３次元超音波画像を生成することができる。
【００６１】
ここで、送受信素子の一例を図４に示す。図４は、３次元超音波プローブにおける送受信素子の一例を示す模式図で、図４（ａ）は図３（ａ）と同じ方向から見た送受信素子の断面模式図、図４（ｂ）は送受新素子の構成を示す模式図である。
【００６２】
図４（ａ）において、送受信素子２１１および２２１は、バッキング層ＢＫ、バッキング層ＢＫ上に設けられた電極および圧電体を有する圧電部ＰＺ、圧電部ＰＺ上に設けられた音響整合層ＡＭおよび音響整合層ＡＭ上に設けられた音響レンズＡＬ等で構成される。
【００６３】
圧電部ＰＺは、送信素子ＰＺ１、送信素子ＰＺ１上に配された中間層ＰＺ２、および中間層ＰＺ２上に配された受信素子ＰＺ３等で構成される。送信素子ＰＺ１は、送信用圧電素子Ｔに電極ＥＬが付されたものがフレキシブル基板ＦＰ１上に載置されて構成される。受信素子ＰＺ３も同様に、受信用圧電素子Ｒに電極ＥＬが付されたものがフレキシブル基板ＦＰ２上に載置されて構成される。
【００６４】
バッキング層ＢＫは、圧電部ＰＺを支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。バッキング層ＢＫに用いられる好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は、送受信素子２１１および２２１や送受信素子２１１および２２１を含む３次元超音波プローブ２の形状に応じて適宜選択することができる。
【００６５】
ゴム系複合材としては、ゴム成分および充填剤を含有する物が好ましく、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したスプリング硬さ試験機（デュロメータ硬さ）におけるタイプＡデュロメータでＡ７０からタイプＤデュロメータでＤ７０までの硬さを有するものであり、さらに、必要に応じて各種の他の配合剤を添加することもできる。
【００６６】
ゴム成分としては、たとえば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が好ましい。
【００６７】
より好ましくは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が挙げられる。本実施の形態のゴム成分は、加硫ゴムおよび熱可塑性エラストマー等のゴム成分の１種を単独で使用してもよいが、ブレンドゴムのように２種以上のゴム成分をブレンドしたブレンドゴムを用いてもよい。
【００６８】
ゴム成分に添加される充填剤としては、通常使用されているものから比重の大きいものに至るまでその配合量と共に様々な形で選ぶことが出来る。たとえば、亜鉛華、チタン白、ベンガラ、フェライト、アルミナ、三酸化タングステン、酸化イットリビウム等の金属酸化物、炭酸カルシウム、ハードクレイ、ケイソウ土等のクレイ類、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属塩類、ガラス粉末等やタングステン、モリブデン等の各種の金属系微粉末類、ガラスバルーン、ポリマーバルーン等の各種バルーン類が挙げられる。
【００６９】
これらの充填剤は、種々の比率で添加することができるが、好ましくはゴム成分１００質量部に対して５０〜３０００質量部、より好ましくは１００〜２０００質量部、または３００〜１５００質量部程度が好ましい。また、これらの充填剤は１種または２種以上を組み合わせて添加してもよい。
【００７０】
ゴム系複合材料には、さらに他の配合剤を必要に応じて添加することができ、このような配合剤としては、加硫剤、架橋剤、硬化剤、それらの助剤類、劣化防止剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。たとえば、カーボンブラック、二酸化ケイ素、プロセスオイル、イオウ（加硫剤）、ジクミルパーオキサイド（Ｄｉｃｕｐ、架橋剤）、ステアリン酸等を配合することができる。これらの配合剤は必要に応じて使用されるものであるが、その使用量は、一般にゴム成分１００質量部に対しそれぞれ１〜１００質量部程度であるが全体的バランスや特性によって適宜変更することもできる。
【００７１】
エポキシ樹脂複合剤としては、エポキシ樹脂成分および充填剤を含有するのが好ましく、さらに必要に応じて各種の配合剤を添加することもできる。エポキシ樹脂成分としては、たとえばビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、レゾールノボラックタイプ、フェノール変性ノボラックタイプ等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有タイプ、アントラセン構造含有タイプ、フルオレン構造含有タイプ等の多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、液晶性エポキシ樹脂等が挙げられる。本発明のエポキシ樹脂成分は単独で用いてもよいが、ブレンド樹脂のように２種類以上のエポキシ樹脂成分を混合して用いてもよい。
【００７２】
エポキシ成分に添加される充填剤としては、上記ゴム成分に混合する充填剤と同様のものから、上記ゴム系複合剤を粉砕しさく作製した複合粒子までいずれも好ましく使用することができる。複合粒子としては、たとえばシリコーンゴム中にフェライトを充填したものを、粉砕器にて粉砕し２００μｍ程度の粒径にしたものが挙げることができる。
【００７３】
エポキシ樹脂複合剤を使用する際にはさらに架橋剤を添加する必要があり、たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミン、ｍ−キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン、ポリアミド樹脂、ピペリジン、ＮＮ−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール等の２級および３級アミン等、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート等のイミダゾール類、液状ポリメルカプタン、ポリスルフィド、無水フタル酸、無視トリメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物を挙げることができる。
【００７４】
バッキング材の厚さは、概ね１〜１０ｍｍが好ましく、特に１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００７５】
送信素子ＰＺ１および受信素子ＰＺ３は、電極および圧電素子を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。圧電素子は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電材料を含有する電気機械変換素子である。
【００７６】
圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクス、ＰｂＴｉＯ３系セラミック等の無機圧電セラミクス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の有機高分子圧電材料、水晶、ロッシェル塩等を用いることができる。圧電材料の厚さとしては、概ね１００μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、圧電素子として用いられる。
【００７７】
圧電材料に付される電極ＥＬに用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）等が挙げられる。
【００７８】
圧電材料に電極ＥＬを付す方法としては、たとえば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等の下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する方法が挙げられる。
【００７９】
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極は、圧電材料上に、送受信素子２１１および２２１の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に、設けられる。
【００８０】
圧電部ＰＺとバッキング層ＢＫとは、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００８１】
圧電部ＰＺの、バッキング層ＢＫ側の表面の一部と、音響整合層ＡＭ側の表面の一部には電極が接触されており、バッキング層ＢＫと電極ＥＬとが接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。
【００８２】
音響整合層ＡＭは、圧電部ＰＺと被検体との間の音響インピーダンスを整合させるもので、圧電部ＰＺと被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。
【００８３】
音響整合層ＡＭに用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
【００８４】
好ましくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。
【００８５】
音響整合層ＡＭは、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは２層以上である。音響整合層ＡＭの層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定める必要がある。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やＳ／Ｎの低下を引き起こしてしまい好ましくない。このような音響整合層ＡＭの厚さとしては、概ね３０μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。
【００８６】
音響レンズＡＬは、送受信素子２１１および２２１の最先端にあり、超音波ビームを集束させるためのものである。音響レンズＡＬの音響インピーダンスは生体組織とほぼ同じであり、音響レンズＡＬの形状を凸形にすることで、スネルの法則に従って超音波ビームを集束させることができる。
【００８７】
上述した送受信素子２１１および２２１では、送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３とを別々に備える構成について説明した。送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３との配列は、各々を上下に配置する配列、および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信素子ＰＺ１および受信素子ＰＺ３の厚さとしては、４０〜１５０μｍであることが好ましい。
【００８８】
特に、送信した超音波の高調波成分を用いるハーモニックイメージング（ＨＩ）診断の場合、送信素子が無機圧電素子で構成され、受信素子が有機圧電素子で構成されることが好ましい。
【００８９】
なお、送受信素子２１１および２２１は、送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３とを別々に備える構成に限るものではなく、例えば図４（ａ）において、受信素子ＰＺ３（受信用圧電素子Ｒと電極ＥＬ）とフレキシブル基板ＦＰ２とを無くして、送信素子ＰＺ１を送受信兼用の送受信素子としてもよい。この場合、送受信素子２１１および２２１は、送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることが好ましい。
【００９０】
図４（ｂ）において、送信用圧電素子Ｔあるいは受信用圧電素子Ｒは、それぞれ、ｎ個（ｎは正の整数）の圧電素子が、図４（ａ）の紙面に垂直な方向に、一方向に配列されている。図４（ａ）と図３（ａ）とは同じ方向から見た図であるので、第１送受信部２１の送受信素子２１１の圧電素子の配列方向と第２送受信部２２の送受信素子２２１の圧電素子の配列方向とは、共に紙面に垂直な方向であり、平行である。
【００９１】
次に、３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードについて、図５を用いて説明する。図５は、３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードを説明するための模式図である。
【００９２】
図５（ａ）において、第１の検査モードは、第１送受信部２１から送信した超音波の反射波を、第１送受信部２１と第２送受信部２２とで受信するモードである。また第２の検査モードは、これとは逆に、第２送受信部２２から送信した超音波の反射波を、第２送受信部２２と第１送受信部２１とで受信するモードである。
【００９３】
いずれの検査モードも、１つの送受信部から送信された超音波の反射波を、所定の間隔Ｄだけの視差を有した異なる位置で受信することで得られた受信信号から、３次元超音波画像を得ることができる。
【００９４】
図５（ｂ）において、第３の検査モードは、第１送受信部２１と第２送受信部２２との両方から同時に送信した超音波の反射波を、第１送受信部２１と第２送受信部２２とで受信するモードである。この場合は、上述した第１の検査モードと第２の検査モードとを同時に実行することができる。
【００９５】
次に、３次元超音波診断装置の実施の形態の動作について、図６を用いて説明する。図６は、３次元超音波診断装置の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、事前に設定された設定値に従って、自動で３次元超音波画像を取得する例について説明する。
【００９６】
図６において、ステップＳ１で、検査技師、あるいは医師等によって事前に設定された設定値が読み込まれる。設定値とは、例えば、検査モード（第１から第３の何れか１つまたは複数）、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔Ｄ、第１送受信部２１の送信波面と第２送受信部２２の送信波面との交点の初期位置、同じく交点の移動間隔および交点の最終位置等である。
【００９７】
ステップＳ２で、上述した設定値に基づいて、検査モードが自動設定される。ステップＳ３で、上述した設定値に基づいて、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔が自動設定される。ステップＳ４で、上述した設定値に基づいて、第１送受信部２１の送信波面と第２送受信部２２の送信波面との交点の位置が初期位置に自動設定される。
【００９８】
ステップＳ５で、図３（ｂ）の関係に従って、第１送受信部２１の超音波の送受信方向が自動設定される。ステップＳ６で、図３（ｂ）の関係に従って、第２送受信部２２の超音波の送受信方向が自動設定される。この状態で、ステップＳ７で、ステップＳ２で自動設定された検査モードで超音波が送受信され、受信信号、即ち超音波画像データが得られる。
【００９９】
ステップＳ８で、ステップＳ５およびＳ６で設定された交点の位置が、ステップＳ１で読み込まれた設定値の交点の最終位置であるか否かが確認される。最終位置でない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）には、ステップＳ９で、交点の位置を、ステップＳ１で読み込まれた設定値の交点の移動間隔だけずらせて、ステップＳ５に戻り、交点の位置が最終位置に達するまで、上述した各ステップが繰り返される。
【０１００】
最終位置である場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０で、３次元画像生成部１４によって、ステップＳ５からＳ９を繰り返すことで得られた複数の受信信号、即ち超音波画像データに基づいて、被検体内の被検部の３次元超音波画像が生成されて、全ての動作が終了される。
【０１０１】
次に、表示部の構成の例について、図７を用いて説明する。図７は、表示部の構成の例を説明するための模式図で、図７（ａ）と図７（ｂ）とは第１の例、図７（ｃ）は第２の例、図７（ｄ）は第３の例、図７（ｅ）は第４の例である。
【０１０２】
図７（ａ）および（ｂ）の第１の例において、表示部１５は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ａと、例えば右目用液晶シャッタ１５Ｒと左目用液晶シャッタ１５Ｌとを備えた視野切替部１５ｂ等とで構成されている。３次元画像生成部１４は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲと、観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成する。
【０１０３】
図７（ａ）において、画像表示部１５ａには左目画像ＩＭＬが表示され、視野切替部１５ｂは、左目用液晶シャッタ１５Ｌが透過状態にされるとともに、右目用液晶シャッタ１５Ｒが遮光状態にされる。これによって、観察者の左目には左目画像ＩＭＬが入射し、観察者の右目には何も入射しないことになる。
【０１０４】
図７（ｂ）において、図７（ａ）の状態から所定時間後に、画像表示部１５ａには右目画像ＩＭＲが表示され、視野切替部１５ｂは、左目用液晶シャッタ１５Ｌが遮光状態にされるとともに、右目用液晶シャッタ１５Ｒが透過状態にされる。これによって、観察者の左目には何も入射せず、観察者の右目には右目画像ＩＭＲが入射することになる。
【０１０５】
図７（ａ）の状態と図７（ｂ）の状態とを、例えば６０回／秒の高速で切り替えることで、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１０６】
図７（ｃ）の第２の例において、表示部１５は所謂ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれる頭部あるいは眼前に装着する表示装置で、例えば液晶ディスプレイ等で構成される右目用表示部１５ＤＲと、同じく左目用表示部１５ＤＬとを備えている。３次元画像生成部１４は、第１の例と同様に、観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲと、観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成する。
【０１０７】
表示部１５は、右目用表示部１５ＤＲに右目画像ＩＭＲを表示するとともに、同時に、左目用表示部１５ＤＬに左目画像ＩＭＬを表示する。これによって、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１０８】
図７（ｄ）の第３の例において、表示部１５は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ｃと、例えば右目用偏光板１５ＰＲと左目用偏光板１５ＰＬとを備えた偏光分離部１５ｄ等とで構成されている。
【０１０９】
画像表示部１５ｃの画面上には、例えば走査線毎に偏光方向の異なる偏光フィルタ（例えば、奇数本目の走査線上には右円偏光フィルタ、偶数本目の走査線上には左円偏光フィルタ）が設けられている。そして、偏光分離部１５ｄの右目用偏光板１５ＰＲは例えば右円偏光のみを透過し、左目用偏光板１５ＰＬは例えば左円偏光のみを透過するように偏光方向が設定されている。
【０１１０】
３次元画像生成部１４は、例えば、奇数本目の走査線には観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲを生成し、偶数本目の走査線上には観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成し、画像表示部１５ａはこの画像を表示する。
【０１１１】
画像表示部１５ｃに表示された走査線毎に右目画像ＩＭＲと左目画像ＩＭＬとが交互に配置された画像を、透過方向の異なる右目用偏光板１５ＰＲと左目用偏光板１５ＰＬとを備えた偏光分離部１５ｄを介して見ることで、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１１２】
図７（ｅ）の第４の例において、表示部１５は、例えば通常の液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ｅである。
【０１１３】
３次元画像生成部１４は、例えば、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た場合の図示したような網目状のポリゴン等で構成される２次元画像３ＤＩＭとして生成し、画像表示部１５ｅは２次元画像３ＤＩＭを表示する。
【０１１４】
操作者は、例えば操作部１１のマウスを用いて、図の矢印方向に２次元画像３ＤＩＭを回転させることで、視点を自由に変更して被検部の３次元形状を観察することができる。
【０１１５】
以上に述べたように、本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【０１１６】
なお、本発明に係る３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｓ ３次元超音波診断装置
１ 本体ユニット
２ ３次元超音波プローブ
３ ケーブル
１１ 操作部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ ３次元画像生成部
１５ 表示部
１６ 制御部
１７ 記憶部
１８ 駆動制御部
２１ 第１送受信部
２１１ 送受信素子
２１２ 送受信回路
２２ 第２送受信部
２２１ 送受信素子
２２２ 送受信回路
２３ 第１方向検出部
２４ 第２方向検出部
２５ 第１駆動部
２６ 第２駆動部
２７ 間隔検出部
２８ データ出力部
２９ 支持部
ＢＫ バッキング層
ＰＺ 圧電部
ＰＺ１ 送信素子
ＥＬ 電極
Ｔ 送信用圧電素子
ＦＰ１ フレキシブル基板
ＰＺ２ 中間層
ＰＺ３ 受信素子
ＥＬ 電極
Ｒ 受信用圧電素子
ＦＰ２ フレキシブル基板
ＡＭ 音響整合層
ＡＬ 音響レンズ
ｄ 間隔データ
θ１ 第１送受信方向データ
θ２ 第２送受信方向データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置に関し、特に３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置においては、被検者の体内の被検部の２次元画像を用いて診断するのが主であった。しかし、最近、診断の応用範囲の拡大のために、超音波画像を３次元化することで、被検部の形状を立体的に捉え、診断をより容易にする方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、測位システムでプローブの位置を測定しながら、２次元超音波プローブを走査することで得られるローカルな３次元画像を、時系列的に複数の位置で取得し、取得されたローカルな３次元画像を、測位システムで測定されたプローブの各位置を用いて繋ぎ合わせて、グローバルな３次元画像化する方法が提示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、プローブ内で１次元の超音波振動子の位置を回転して移動させることで走査して、３次元画像を得る方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０００１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７８９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法では、プローブの設置位置が自由自在に設定できるために、どの様な測定もできるメリットがある反面、測位システムによる位置関係の測定で誤差を含む欠点がある。また、各ローカルな３次元画像は測定された時間が異なるために、同一の被検部を撮影しても形状が異なっている可能性が高く、精度に欠ける３次元画像となる欠点がある。さらに、プローブがどの様な条件で設置されても、その条件で測定された超音波画像を演算で３次元化することが必要であり、３次元画像化するための演算部、制御部が大きくなる欠点がある。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、１つのプローブ内で、超音波振動子の位置を回転して移動させるので、超音波振動子の位置の移動量が短いために、得られる超音波画像の視差が小さく、３次元画像化するための基本的な性能が劣るという欠点がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元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】
【０００９】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１０】
１．超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、
前記第１送受信部と前記第２送受信部とを支持する支持部とを備え、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔が可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向および前記第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向と前記第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶことを特徴とする３次元超音波プローブ。
【００１１】
２．前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔を検出する間隔検出部と、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を検出する第１方向検出部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を検出する第２方向検出部と、
前記第１送受信部で受信された第１受信信号、前記第２送受信部で受信された第２受信信号、前記間隔検出部で検出された前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔、前記第１方向検出部で検出された前記第１送受信部の超音波の送受信方向、および前記第２方向検出部で検出された前記第２送受信部の超音波の送受信方向を出力するデータ出力部とを備えたことを特徴とする前記１に記載の３次元超音波プローブ。
【００１２】
３．前記第１送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第１駆動部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第２駆動部とを備え、
前記交点が、近距離から遠距離へと移動するように、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することを特徴とする前記１または２に記載の３次元超音波プローブ。
【００１３】
４．前記第１送受信部および前記第２送受信部は、それぞれ、複数の送受信素子が一方向に配列されており、
前記第１送受信部の複数の送受信素子の配列方向と前記第２送受信部の複数の送受信素子の配列方向とは、略平行であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の３次元超音波プローブ。
【００１４】
５．前記１から４の何れか１項に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて、被検部の３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部とを備え、
前記第１送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第１の検査モードと、
前記第２送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第２の検査モードと、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との両方から同時に送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第３の検査モードとを備え、
前記第１の検査モードから第３の検査モードのそれぞれで、前記３次元画像生成部により、３次元超音波画像を生成することを特徴とする３次元超音波診断装置。
【００１５】
６．前記３または４に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部により、前記交点を近距離から遠距離へと自動的に移動させて、３次元超音波画像を生成することを特徴とする前記５に記載の３次元超音波診断装置。
【００１６】
７．前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信素子が無機圧電素子で構成され、
受信素子が有機圧電素子で構成され、
受信素子は、送信素子から送信された超音波の高調波成分を受信することを特徴とする前記５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【００１７】
８．前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることを特徴とする前記５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【００１８】
９．前記３次元画像生成部により生成された前記３次元超音波画像を表示する表示部を備えたことを特徴とする前記５から８の何れか１項に記載の３次元超音波診断装置。
【００１９】
１０．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを、２次元画面に時分割で順次切り替えて表示する画像表示部と、
前記画像表示部の時分割に同期して、観察者の右目と左目との何れか一方のみで前記画像表示部に表示された画像を視認できるように、視野を切り替える視野切替部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２０】
１１．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
観察者の右目の視野に前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像を表示する右表示部と、観察者の左目の視野に前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像を表示する左表示部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２１】
１２．前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た右目用２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た左目用２次元画像とを生成し、
前記表示部は、
観察者の右目の前に所定の偏光方向を有するフィルタを有し、観察者の左目の前に前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有するフィルタを有する画像視認部と、
前記右目用２次元画像を前記所定の偏光方向の画像として表示するとともに、前記左目用２次元画像を前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向の画像として同時に表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【００２２】
１３．前記３次元画像生成部は、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た２次元画像として生成し、
前記表示部は、前記所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示部を備え、
前記表示部に表示された２次元画像を回転させるための操作部を備え、
前記操作部を操作することで、視点を変更して３次元形状を観察することを特徴とする前記９に記載の３次元超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】３次元超音波診断装置の実施の形態の構成を示す斜視模式図である。
【図２】３次元超音波診断装置の実施の形態の内部構成を示すブロック図である。
【図３】３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作を説明するための模式図である。
【図４】３次元超音波プローブにおける送受信素子の一例を示す模式図である。
【図５】３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードを説明するための模式図である。
【図６】３次元超音波診断装置の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】表示部の構成の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００２６】
最初に、本発明における３次元超音波診断装置の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する、図１は、３次元超音波診断装置の実施の形態の構成を示す斜視模式図である。
【００２７】
図１において、３次元超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、３次元超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。本体ユニット１は、操作部１１および表示部１５等を備えている。
【００２８】
操作部１１は、例えば検査開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力したり、後述する３次元超音波画像を操作したりするためのキーボードやマウス等である。表示部１５は、例えば、操作部１１で入力された各種情報や、３次元超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像等を表示する液晶ディスプレイ等の画像表示部１５ａと、３次元超音波画像を観察する使用者の視野を切り替える視野切替部１５ｂ等で構成される。
【００２９】
３次元超音波プローブ２は、図示しない人体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送信し、被検体内の被検部で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）を受信し、３次元超音波画像を生成するための受信信号を生成する。詳細は、図３以降で説明する。
【００３０】
ケーブル３は、本体ユニット１と３次元超音波プローブ２とを接続し、本体ユニット１からの送信信号を３次元超音波プローブ２へ伝達するとともに、３次元超音波プローブ２で生成された３次元超音波画像を生成するための受信信号を本体ユニット１に伝達する。
【００３１】
図２は、３次元超音波診断装置の実施の形態の内部構成を示すブロック図である。
【００３２】
図２において、上述したように、３次元超音波診断装置Ｓは、本体ユニット１、３次元超音波プローブ２およびケーブル３等で構成される。
【００３３】
本体ユニット１は、上述した操作部１１、表示部１５に加えて、送信部１２、受信部１３、３次元画像生成部１４、制御部１６、記憶部１７および駆動制御部１８等で構成される。
【００３４】
３次元超音波プローブ２は、第１送受信部２１、第１方向検出部２３、第１駆動部２５、第２送受信部２２、第２方向検出部２４、第２駆動部２６、間隔検出部２７、データ出力部２８および支持部２９等で構成される。第１送受信部２１は、送受信素子２１１および送受信回路２１２等で構成され、第２送受信部２２も、送受信素子２２１および送受信回路２２２等で構成される。
【００３５】
操作部１１は、上述したように、検査の開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力する。送信部１２は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の第１送受信部２１および第２送受信部２２へ送信信号を供給することで、送受信素子２１１および２２１に超音波を発生させるように駆動する。
【００３６】
受信部１３は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の送受信素子２１１および２２１で受信した超音波の反射波の受信信号を受信し、超音波信号として３次元画像生成部１４に供給する。
【００３７】
また、受信部１３は、ケーブル３を介して、３次元超音波プローブ２の、間隔検出部２７で検出される第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔を示す間隔データｄ、第１方向検出部２３で検出される第１送受信部２１の超音波の第１送受信方向データθ１および第２方向検出部２４で検出される第２送受信部２２の超音波の第２送受信方向データθ２を受信し、３次元画像生成部１４および制御部１６に供給する。
【００３８】
３次元画像生成部１４は、受信部１３から供給された送受信素子２１１および２２１の超音波信号と、間隔データｄ、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２とに基づいて、被検体内の被検部の３次元超音波画像を生成する。
【００３９】
表示部１５は、図１で示したように、例えば、操作部１１で入力された各種情報や、３次元超音波プローブ２で受信した受信信号に基づいて生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像等を表示する液晶ディスプレイ等の画像表示部１５ａと、３次元超音波画像を観察する使用者の視野を切り替える視野切替部１５ｂ等で構成される。詳細は図７で述べる。
【００４０】
記憶部１７は、上述した操作部１１で入力された各種情報や、３次元画像生成部１４で生成された被検体内の被検部の３次元超音波画像を記憶する。駆動制御部１８は、ケーブル３を介して、第１駆動部２５および第２駆動部２６を駆動制御することで、第１送受信部２１の超音波の送受信方向および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を制御する。また、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔も制御するようになしてもよい。
【００４１】
制御部１６は、操作部１１、送信部１２、受信部１３、３次元画像生成部１４、表示部１５、記憶部１７および駆動制御部１８を各機能に応じて制御することによって、３次元超音波診断装置Ｓの全体制御を行う。
【００４２】
送受信素子２１１および２２１としては、有機圧電素子や、無機圧電素子を用いることができる。詳細は図４で後述する。
【００４３】
送受信回路２１２および２２２は、送信部１２から供給される送信信号に応じて送受信素子２１１および２２１を駆動するドライバや、送受信素子２１１および２２１で受信された超音波の受信信号を増幅するアンプ等で構成される。
【００４４】
第１方向検出部２３および第２方向検出部２４は、例えば角度検出器であり、第１送受信部２１および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を検出し、データ出力部２８およびケーブル３を介して、受信部１３に、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２を出力する。
【００４５】
第１駆動部２５および第２駆動部２６は、例えばステッピングモータとその駆動回路等であり、駆動制御部１８の制御により、第１送受信部２１および第２送受信部２２の超音波の送受信方向を可変に制御する。
【００４６】
間隔検出部２７は、例えばリニアエンコーダのような位置検出素子等で構成され、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔を検出し、データ出力部２８およびケーブル３を介して、受信部１３に、間隔データｄを出力する。
【００４７】
データ出力部２８は、インターフェース回路であり、ケーブル３を介して、上述した送受信素子２１１および２２１で受信した超音波の反射波の受信信号と、間隔データｄ、第１送受信方向データθ１および第２送受信方向データθ２を、受信部１３に向けて出力する。
【００４８】
支持部２９は、第１送受信部２１と第２送受信部２２とを、その間隔と、第１送受信部２１の超音波の送受信方向および第２送受信部２２の超音波の送受信方向とが、それぞれ可変となるように支持する支持部材である。
【００４９】
次に、３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作について、図３を用いて説明する。図３は、３次元超音波プローブの内部構成と送受信動作を説明するための模式図で、図３（ａ）は３次元超音波プローブの内部構成の一例を示す断面模式図、図３（ｂ）は３次元超音波プローブの送受信動作の一例を説明するための模式図である。
【００５０】
図３（ａ）において、支持部２９の長手方向をｘ方向、図の紙面内でｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。３次元超音波プローブ２の第１送受信部２１は、第１駆動部２５を介して支持部２９に取り付けられ、図の紙面（ｘｙ平面）内方向に回動可能に支持されている。第２送受信部２２も同様に、第２駆動部２６を介して支持部２９に取り付けられ、図の紙面（ｘｙ平面）内方向に回動可能に支持されている。
【００５１】
また、第２送受信部２２は、第２駆動部２６によって図のｘ方向に平行移動されることによって、第１送受信部２１との間隔を変化させることが可能であり、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔は、間隔検出部２７によって検出され、間隔データｄとして出力される。
【００５２】
第１送受信部２１が送信する超音波の波面ａ１は、矢印ａ１を含む図の紙面に垂直な面であり、この超音波の波面ａ１を、第１駆動部２５による駆動によって、図の紙面に平行な方向に走査することができる。第１送受信部２１の超音波の波面ａ１の送受信方向は、第１方向検出部によって検出され、第１送受信方向データθ１として出力される。
【００５３】
第２送受信部２２が送信する超音波の波面ａ２も同様に、矢印ａ２を含む図の紙面に垂直な面であり、この超音波の波面ａ２を、第２駆動部２６による駆動によって、図の紙面に平行な方向に走査することができる。第２送受信部２２の超音波の波面ａ２の送受信方向は、第２方向検出部によって検出され、第２送受信方向データθ２として出力される。
【００５４】
従って、第１送受信部２１が送信する超音波の波面ａ１と第２送受信部２２が送信する超音波の波面ａ２とは平行である。
【００５５】
図３（ｂ）において、第１送受信部２１と第２送受信部２２とは、所定の間隔Ｄだけ隔てて配置されている。つまり、第１送受信部２１と第２送受信部２２とは、所定の間隔Ｄだけの視差を有している。
【００５６】
第１送受信部２１の超音波の波面ａ１と第２送受信部２２の超音波の波面ａ２とは、交点Ａ（実際には紙面に垂直な波面が交わるので、点Ａを含む紙面に垂直な交線である）を有するように、駆動制御部１８によって制御される。
【００５７】
送信する超音波の波面を適宜制御することで、交点の軌跡に所定の関係を持たせることができる。
【００５８】
例えば、第１送受信部２１の超音波の波面ａ１が図のｂ１となるように制御し、第２送受信部２２の超音波の波面ａ２が図のｂ２となるように制御することで、交点Ａを図の点Ｂとすることができる。このように制御することで、交点Ａを、３次元超音波プローブ２に近い位置から遠い位置へと図の波線上を移動させて、あるいは逆に遠い位置から近い位置へと図の波線上を移動させて走査することができる。
【００５９】
また、第１送受信部２１の超音波の波面ａ１が図のｃ１となるように制御し、第２送受信部２２の超音波の波面ａ２が図のｃ２となるように制御することで、交点Ａを図の点Ｃとすることができる。このように制御することで、交点Ａを、３次元超音波プローブ２から等距離で図の左から右へと図の一点鎖線上を移動させて、あるいは逆に右から左へと図の一点鎖線上を移動させて走査することができる。
【００６０】
このように、所定の間隔Ｄだけの視差を有した第１送受信部２１の超音波の波面ａ１と第２送受信部２２の超音波の波面ａ２とに、所定の関係を持たせて走査しながら、超音波の送受信を繰り返すことで、周知の三角測量の原理に基づいて、３次元画像生成部１４によって、得られた受信信号から、既知の３次元画像レンダリング技術により、３次元超音波画像を生成することができる。
【００６１】
ここで、送受信素子の一例を図４に示す。図４は、３次元超音波プローブにおける送受信素子の一例を示す模式図で、図４（ａ）は図３（ａ）と同じ方向から見た送受信素子の断面模式図、図４（ｂ）は送受新素子の構成を示す模式図である。
【００６２】
図４（ａ）において、送受信素子２１１および２２１は、バッキング層ＢＫ、バッキング層ＢＫ上に設けられた電極および圧電体を有する圧電部ＰＺ、圧電部ＰＺ上に設けられた音響整合層ＡＭおよび音響整合層ＡＭ上に設けられた音響レンズＡＬ等で構成される。
【００６３】
圧電部ＰＺは、送信素子ＰＺ１、送信素子ＰＺ１上に配された中間層ＰＺ２、および中間層ＰＺ２上に配された受信素子ＰＺ３等で構成される。送信素子ＰＺ１は、送信用圧電素子Ｔに電極ＥＬが付されたものがフレキシブル基板ＦＰ１上に載置されて構成される。受信素子ＰＺ３も同様に、受信用圧電素子Ｒに電極ＥＬが付されたものがフレキシブル基板ＦＰ２上に載置されて構成される。
【００６４】
バッキング層ＢＫは、圧電部ＰＺを支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。バッキング層ＢＫに用いられる好ましいバッキング材としては、ゴム系複合材料およびまたはエポキシ樹脂複合材からなるものであり、その形状は、送受信素子２１１および２２１や送受信素子２１１および２２１を含む３次元超音波プローブ２の形状に応じて適宜選択することができる。
【００６５】
ゴム系複合材としては、ゴム成分および充填剤を含有する物が好ましく、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したスプリング硬さ試験機（デュロメータ硬さ）におけるタイプＡデュロメータでＡ７０からタイプＤデュロメータでＤ７０までの硬さを有するものであり、さらに、必要に応じて各種の他の配合剤を添加することもできる。
【００６６】
ゴム成分としては、たとえば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が好ましい。
【００６７】
より好ましくは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭまたはＥＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ＥＰＤＭとＨＮＢＲのブレンドゴム、ＥＰＤＭとニトリルゴム（ＮＢＲ）のブレンドゴム、ＮＢＲおよび／またはＨＮＢＲと高スチレンゴム（ＨＳＲ）のブレンドゴム、ＥＰＤＭとＨＳＲブレンドゴム等が挙げられる。本実施の形態のゴム成分は、加硫ゴムおよび熱可塑性エラストマー等のゴム成分の１種を単独で使用してもよいが、ブレンドゴムのように２種以上のゴム成分をブレンドしたブレンドゴムを用いてもよい。
【００６８】
ゴム成分に添加される充填剤としては、通常使用されているものから比重の大きいものに至るまでその配合量と共に様々な形で選ぶことが出来る。たとえば、亜鉛華、チタン白、ベンガラ、フェライト、アルミナ、三酸化タングステン、酸化イットリビウム等の金属酸化物、炭酸カルシウム、ハードクレイ、ケイソウ土等のクレイ類、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属塩類、ガラス粉末等やタングステン、モリブデン等の各種の金属系微粉末類、ガラスバルーン、ポリマーバルーン等の各種バルーン類が挙げられる。
【００６９】
これらの充填剤は、種々の比率で添加することができるが、好ましくはゴム成分１００質量部に対して５０〜３０００質量部、より好ましくは１００〜２０００質量部、または３００〜１５００質量部程度が好ましい。また、これらの充填剤は１種または２種以上を組み合わせて添加してもよい。
【００７０】
ゴム系複合材料には、さらに他の配合剤を必要に応じて添加することができ、このような配合剤としては、加硫剤、架橋剤、硬化剤、それらの助剤類、劣化防止剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。たとえば、カーボンブラック、二酸化ケイ素、プロセスオイル、イオウ（加硫剤）、ジクミルパーオキサイド（Ｄｉｃｕｐ、架橋剤）、ステアリン酸等を配合することができる。これらの配合剤は必要に応じて使用されるものであるが、その使用量は、一般にゴム成分１００質量部に対しそれぞれ１〜１００質量部程度であるが全体的バランスや特性によって適宜変更することもできる。
【００７１】
エポキシ樹脂複合剤としては、エポキシ樹脂成分および充填剤を含有するのが好ましく、さらに必要に応じて各種の配合剤を添加することもできる。エポキシ樹脂成分としては、たとえばビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、レゾールノボラックタイプ、フェノール変性ノボラックタイプ等のノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン構造含有タイプ、アントラセン構造含有タイプ、フルオレン構造含有タイプ等の多環芳香族型エポキシ樹脂、水添脂環型エポキシ樹脂、液晶性エポキシ樹脂等が挙げられる。本発明のエポキシ樹脂成分は単独で用いてもよいが、ブレンド樹脂のように２種類以上のエポキシ樹脂成分を混合して用いてもよい。
【００７２】
エポキシ成分に添加される充填剤としては、上記ゴム成分に混合する充填剤と同様のものから、上記ゴム系複合剤を粉砕しさく作製した複合粒子までいずれも好ましく使用することができる。複合粒子としては、たとえばシリコーンゴム中にフェライトを充填したものを、粉砕器にて粉砕し２００μｍ程度の粒径にしたものが挙げることができる。
【００７３】
エポキシ樹脂複合剤を使用する際にはさらに架橋剤を添加する必要があり、たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の鎖状脂肪族ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミン、ｍ−キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族アミン、ポリアミド樹脂、ピペリジン、ＮＮ−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール等の２級および３級アミン等、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート等のイミダゾール類、液状ポリメルカプタン、ポリスルフィド、無水フタル酸、無視トリメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等の酸無水物を挙げることができる。
【００７４】
バッキング材の厚さは、概ね１〜１０ｍｍが好ましく、特に１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００７５】
送信素子ＰＺ１および受信素子ＰＺ３は、電極および圧電素子を有し、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能で超音波の送受信が可能な素子である。圧電素子は、電気信号を機械的な振動に、また機械的な振動を電気信号に変換可能な圧電材料を含有する電気機械変換素子である。
【００７６】
圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミクス、ＰｂＴｉＯ３系セラミック等の無機圧電セラミクス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の有機高分子圧電材料、水晶、ロッシェル塩等を用いることができる。圧電材料の厚さとしては、概ね１００μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。圧電材料は、その両面に電極が付された状態で、圧電素子として用いられる。
【００７７】
圧電材料に付される電極ＥＬに用いられる材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）等が挙げられる。
【００７８】
圧電材料に電極ＥＬを付す方法としては、たとえば、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等の下地金属をスパッタ法により０．０２〜１．０μｍの厚さに形成した後、上記金属元素を主体とする金属およびそれらの合金からなる金属材料、さらには必要に応じ一部絶縁材料をスパッタ法、その他の適当な方法で１〜１０μｍの厚さに形成する方法が挙げられる。
【００７９】
電極形成はスパッタ法以外でも、微粉末の金属粉末と低融点ガラスとを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法で形成することもできる。電極は、圧電材料上に、送受信素子２１１および２２１の形状に応じて、圧電体面の全面あるいは圧電体面の一部に、設けられる。
【００８０】
圧電部ＰＺとバッキング層ＢＫとは、接着層を介して積層されていることが好ましい態様である。接着層を形成するための接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００８１】
圧電部ＰＺの、バッキング層ＢＫ側の表面の一部と、音響整合層ＡＭ側の表面の一部には電極が接触されており、バッキング層ＢＫと電極ＥＬとが接着層を介して積層されている部分を含む場合もある。
【００８２】
音響整合層ＡＭは、圧電部ＰＺと被検体との間の音響インピーダンスを整合させるもので、圧電部ＰＺと被検体との中間の音響インピーダンスを有する材料で構成される。
【００８３】
音響整合層ＡＭに用いられる材料としては、アルミ、アルミ合金（たとえばＡＬ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイト、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＣ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン（ＰＡ６、ＰＡ６−６）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド：ガラス繊維入りも可）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
【００８４】
好ましくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤として亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン等を入れて成形したものを用いることができる。
【００８５】
音響整合層ＡＭは、単層でもよいし複数層から構成されてもよいが、好ましくは２層以上である。音響整合層ＡＭの層厚は、超音波の波長をλとすると、λ／４となるように定める必要がある。これを満たさない場合、本来の共振周波数とは異なる周波数ポイントに複数の不要スプリアスが出現し、基本音響特性が大きく変動してしまう。結果、残響時間の増加、反射エコーの波形歪みによる感度やＳ／Ｎの低下を引き起こしてしまい好ましくない。このような音響整合層ＡＭの厚さとしては、概ね３０μｍ〜５００μｍの範囲で用いられる。
【００８６】
音響レンズＡＬは、送受信素子２１１および２２１の最先端にあり、超音波ビームを集束させるためのものである。音響レンズＡＬの音響インピーダンスは生体組織とほぼ同じであり、音響レンズＡＬの形状を凸形にすることで、スネルの法則に従って超音波ビームを集束させることができる。
【００８７】
上述した送受信素子２１１および２２１では、送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３とを別々に備える構成について説明した。送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３との配列は、各々を上下に配置する配列、および並列に配置する配列のどちらでもよいが、上下に配置して積層する構造が好ましい。積層する場合の送信素子ＰＺ１および受信素子ＰＺ３の厚さとしては、４０〜１５０μｍであることが好ましい。
【００８８】
特に、送信した超音波の高調波成分を用いるハーモニックイメージング（ＨＩ）診断の場合、送信素子が無機圧電素子で構成され、受信素子が有機圧電素子で構成されることが好ましい。
【００８９】
なお、送受信素子２１１および２２１は、送信素子ＰＺ１と受信素子ＰＺ３とを別々に備える構成に限るものではなく、例えば図４（ａ）において、受信素子ＰＺ３（受信用圧電素子Ｒと電極ＥＬ）とフレキシブル基板ＦＰ２とを無くして、送信素子ＰＺ１を送受信兼用の送受信素子としてもよい。この場合、送受信素子２１１および２２１は、送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることが好ましい。
【００９０】
図４（ｂ）において、送信用圧電素子Ｔあるいは受信用圧電素子Ｒは、それぞれ、ｎ個（ｎは正の整数）の圧電素子が、図４（ａ）の紙面に垂直な方向に、一方向に配列されている。図４（ａ）と図３（ａ）とは同じ方向から見た図であるので、第１送受信部２１の送受信素子２１１の圧電素子の配列方向と第２送受信部２２の送受信素子２２１の圧電素子の配列方向とは、共に紙面に垂直な方向であり、平行である。
【００９１】
次に、３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードについて、図５を用いて説明する。図５は、３次元超音波診断装置の実施の形態の検査モードを説明するための模式図である。
【００９２】
図５（ａ）において、第１の検査モードは、第１送受信部２１から送信した超音波の反射波を、第１送受信部２１と第２送受信部２２とで受信するモードである。また第２の検査モードは、これとは逆に、第２送受信部２２から送信した超音波の反射波を、第２送受信部２２と第１送受信部２１とで受信するモードである。
【００９３】
いずれの検査モードも、１つの送受信部から送信された超音波の反射波を、所定の間隔Ｄだけの視差を有した異なる位置で受信することで得られた受信信号から、３次元超音波画像を得ることができる。
【００９４】
図５（ｂ）において、第３の検査モードは、第１送受信部２１と第２送受信部２２との両方から同時に送信した超音波の反射波を、第１送受信部２１と第２送受信部２２とで受信するモードである。この場合は、上述した第１の検査モードと第２の検査モードとを同時に実行することができる。
【００９５】
次に、３次元超音波診断装置の実施の形態の動作について、図６を用いて説明する。図６は、３次元超音波診断装置の実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、事前に設定された設定値に従って、自動で３次元超音波画像を取得する例について説明する。
【００９６】
図６において、ステップＳ１で、検査技師、あるいは医師等によって事前に設定された設定値が読み込まれる。設定値とは、例えば、検査モード（第１から第３の何れか１つまたは複数）、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔Ｄ、第１送受信部２１の送信波面と第２送受信部２２の送信波面との交点の初期位置、同じく交点の移動間隔および交点の最終位置等である。
【００９７】
ステップＳ２で、上述した設定値に基づいて、検査モードが自動設定される。ステップＳ３で、上述した設定値に基づいて、第１送受信部２１と第２送受信部２２との間隔が自動設定される。ステップＳ４で、上述した設定値に基づいて、第１送受信部２１の送信波面と第２送受信部２２の送信波面との交点の位置が初期位置に自動設定される。
【００９８】
ステップＳ５で、図３（ｂ）の関係に従って、第１送受信部２１の超音波の送受信方向が自動設定される。ステップＳ６で、図３（ｂ）の関係に従って、第２送受信部２２の超音波の送受信方向が自動設定される。この状態で、ステップＳ７で、ステップＳ２で自動設定された検査モードで超音波が送受信され、受信信号、即ち超音波画像データが得られる。
【００９９】
ステップＳ８で、ステップＳ５およびＳ６で設定された交点の位置が、ステップＳ１で読み込まれた設定値の交点の最終位置であるか否かが確認される。最終位置でない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）には、ステップＳ９で、交点の位置を、ステップＳ１で読み込まれた設定値の交点の移動間隔だけずらせて、ステップＳ５に戻り、交点の位置が最終位置に達するまで、上述した各ステップが繰り返される。
【０１００】
最終位置である場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０で、３次元画像生成部１４によって、ステップＳ５からＳ９を繰り返すことで得られた複数の受信信号、即ち超音波画像データに基づいて、被検体内の被検部の３次元超音波画像が生成されて、全ての動作が終了される。
【０１０１】
次に、表示部の構成の例について、図７を用いて説明する。図７は、表示部の構成の例を説明するための模式図で、図７（ａ）と図７（ｂ）とは第１の例、図７（ｃ）は第２の例、図７（ｄ）は第３の例、図７（ｅ）は第４の例である。
【０１０２】
図７（ａ）および（ｂ）の第１の例において、表示部１５は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ａと、例えば右目用液晶シャッタ１５Ｒと左目用液晶シャッタ１５Ｌとを備えた視野切替部１５ｂ等とで構成されている。３次元画像生成部１４は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲと、観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成する。
【０１０３】
図７（ａ）において、画像表示部１５ａには左目画像ＩＭＬが表示され、視野切替部１５ｂは、左目用液晶シャッタ１５Ｌが透過状態にされるとともに、右目用液晶シャッタ１５Ｒが遮光状態にされる。これによって、観察者の左目には左目画像ＩＭＬが入射し、観察者の右目には何も入射しないことになる。
【０１０４】
図７（ｂ）において、図７（ａ）の状態から所定時間後に、画像表示部１５ａには右目画像ＩＭＲが表示され、視野切替部１５ｂは、左目用液晶シャッタ１５Ｌが遮光状態にされるとともに、右目用液晶シャッタ１５Ｒが透過状態にされる。これによって、観察者の左目には何も入射せず、観察者の右目には右目画像ＩＭＲが入射することになる。
【０１０５】
図７（ａ）の状態と図７（ｂ）の状態とを、例えば６０回／秒の高速で切り替えることで、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１０６】
図７（ｃ）の第２の例において、表示部１５は所謂ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれる頭部あるいは眼前に装着する表示装置で、例えば液晶ディスプレイ等で構成される右目用表示部１５ＤＲと、同じく左目用表示部１５ＤＬとを備えている。３次元画像生成部１４は、第１の例と同様に、観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲと、観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成する。
【０１０７】
表示部１５は、右目用表示部１５ＤＲに右目画像ＩＭＲを表示するとともに、同時に、左目用表示部１５ＤＬに左目画像ＩＭＬを表示する。これによって、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１０８】
図７（ｄ）の第３の例において、表示部１５は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ｃと、例えば右目用偏光板１５ＰＲと左目用偏光板１５ＰＬとを備えた偏光分離部１５ｄ等とで構成されている。
【０１０９】
画像表示部１５ｃの画面上には、例えば走査線毎に偏光方向の異なる偏光フィルタ（例えば、奇数本目の走査線上には右円偏光フィルタ、偶数本目の走査線上には左円偏光フィルタ）が設けられている。そして、偏光分離部１５ｄの右目用偏光板１５ＰＲは例えば右円偏光のみを透過し、左目用偏光板１５ＰＬは例えば左円偏光のみを透過するように偏光方向が設定されている。
【０１１０】
３次元画像生成部１４は、例えば、奇数本目の走査線には観察者の右目に相当する視点から見た２次元の右目画像ＩＭＲを生成し、偶数本目の走査線上には観察者の左目に相当する視点から見た２次元の左目画像ＩＭＬとを生成し、画像表示部１５ａはこの画像を表示する。
【０１１１】
画像表示部１５ｃに表示された走査線毎に右目画像ＩＭＲと左目画像ＩＭＬとが交互に配置された画像を、透過方向の異なる右目用偏光板１５ＰＲと左目用偏光板１５ＰＬとを備えた偏光分離部１５ｄを介して見ることで、観察者は、右目に入射した右目画像ＩＭＲと左目に入射した左目画像ＩＭＬとを脳内で合成して、３次元画像として認識することができる。
【０１１２】
図７（ｅ）の第４の例において、表示部１５は、例えば通常の液晶ディスプレイ等で構成される画像表示部１５ｅである。
【０１１３】
３次元画像生成部１４は、例えば、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た場合の図示したような網目状のポリゴン等で構成される２次元画像３ＤＩＭとして生成し、画像表示部１５ｅは２次元画像３ＤＩＭを表示する。
【０１１４】
操作者は、例えば操作部１１のマウスを用いて、図の矢印方向に２次元画像３ＤＩＭを回転させることで、視点を自由に変更して被検部の３次元形状を観察することができる。
【０１１５】
以上に述べたように、本発明によれば、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、第１送受信部と第２送受信部とを支持する支持部とを備え、第１送受信部と第２送受信部との間隔が可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向および第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、第１送受信部の超音波の送受信方向と第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶように構成することで、簡単に高精度の３次元超音波画像を得ることのできる３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を提供することができる。
【０１１６】
なお、本発明に係る３次元超音波プローブおよび３次元超音波診断装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｓ ３次元超音波診断装置
１ 本体ユニット
２ ３次元超音波プローブ
３ ケーブル
１１ 操作部
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ ３次元画像生成部
１５ 表示部
１６ 制御部
１７ 記憶部
１８ 駆動制御部
２１ 第１送受信部
２１１ 送受信素子
２１２ 送受信回路
２２ 第２送受信部
２２１ 送受信素子
２２２ 送受信回路
２３ 第１方向検出部
２４ 第２方向検出部
２５ 第１駆動部
２６ 第２駆動部
２７ 間隔検出部
２８ データ出力部
２９ 支持部
ＢＫ バッキング層
ＰＺ 圧電部
ＰＺ１ 送信素子
ＥＬ 電極
Ｔ 送信用圧電素子
ＦＰ１ フレキシブル基板
ＰＺ２ 中間層
ＰＺ３ 受信素子
ＥＬ 電極
Ｒ 受信用圧電素子
ＦＰ２ フレキシブル基板
ＡＭ 音響整合層
ＡＬ 音響レンズ
ｄ 間隔データ
θ１ 第１送受信方向データ
θ２ 第２送受信方向データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、
前記第１送受信部と前記第２送受信部とを支持する支持部とを備え、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔が可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向および前記第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向と前記第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶことを特徴とする３次元超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔を検出する間隔検出部と、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を検出する第１方向検出部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を検出する第２方向検出部と、
前記第１送受信部で受信された第１受信信号、前記第２送受信部で受信された第２受信信号、前記間隔検出部で検出された前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔、前記第１方向検出部で検出された前記第１送受信部の超音波の送受信方向、および前記第２方向検出部で検出された前記第２送受信部の超音波の送受信方向を出力するデータ出力部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項３】
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第１駆動部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第２駆動部とを備え、
前記交点が、近距離から遠距離へと移動するように、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項４】
前記第１送受信部および前記第２送受信部は、それぞれ、複数の送受信素子が一方向に配列されており、
前記第１送受信部の複数の送受信素子の配列方向と前記第２送受信部の複数の送受信素子の配列方向とは、略平行であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて、被検部の３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部とを備え、
前記第１送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第１の検査モードと、
前記第２送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第２の検査モードと、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との両方から同時に送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第３の検査モードとを備え、
前記第１の検査モードから第３の検査モードのそれぞれで、前記３次元画像生成部により、３次元超音波画像を生成することを特徴とする３次元超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部により、前記交点を近距離から遠距離へと自動的に移動させて、３次元超音波画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項７】
前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信素子が無機圧電素子で構成され、
受信素子が有機圧電素子で構成され、
受信素子は、送信素子から送信された超音波の高調波成分を受信することを特徴とする請求項５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項９】
前記３次元画像生成部により生成された前記３次元超音波画像を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項５から８の何れか１項に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１０】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを、２次元画面に時分割で順次切り替えて表示する画像表示部と、
前記画像表示部の時分割に同期して、観察者の右目と左目との何れか一方のみで前記画像表示部に表示された画像を視認できるように、視野を切り替える視野切替部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１１】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
観察者の右目の視野に前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像を表示する右表示部と、観察者の左目の視野に前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像を表示する左表示部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１２】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た右目用２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た左目用２次元画像とを生成し、
前記表示部は、
観察者の右目の前に所定の偏光方向を有するフィルタを有し、観察者の左目の前に前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有するフィルタを有する画像視認部と、
前記右目用２次元画像を前記所定の偏光方向の画像として表示するとともに、前記左目用２次元画像を前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向の画像として同時に表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１３】
前記３次元画像生成部は、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た２次元画像として生成し、
前記表示部は、前記所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示部を備え、
前記表示部に表示された２次元画像を回転させるための操作部を備え、
前記操作部を操作することで、視点を変更して３次元形状を観察することを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１】
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第１送受信部と、
超音波を送受信するための複数の送受信素子を有する第２送受信部と、
前記第１送受信部と前記第２送受信部とを支持する支持部とを備え、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔が可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向および前記第２送受信部の超音波の送受信方向が、それぞれ可変であり、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向と前記第２送受信部の超音波の送受信方向とは交点を結ぶことを特徴とする３次元超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔を検出する間隔検出部と、
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を検出する第１方向検出部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を検出する第２方向検出部と、
前記第１送受信部で受信された第１受信信号、前記第２送受信部で受信された第２受信信号、前記間隔検出部で検出された前記第１送受信部と前記第２送受信部との間隔、前記第１方向検出部で検出された前記第１送受信部の超音波の送受信方向、および前記第２方向検出部で検出された前記第２送受信部の超音波の送受信方向を出力するデータ出力部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項３】
前記第１送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第１駆動部と、
前記第２送受信部の超音波の送受信方向を変化させる第２駆動部とを備え、
前記交点が、近距離から遠距離へと移動するように、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項４】
前記第１送受信部および前記第２送受信部は、それぞれ、複数の送受信素子が一方向に配列されており、
前記第１送受信部の複数の送受信素子の配列方向と前記第２送受信部の複数の送受信素子の配列方向とは、略平行であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の３次元超音波プローブ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて、被検部の３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部とを備え、
前記第１送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第１の検査モードと、
前記第２送受信部から送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第２の検査モードと、
前記第１送受信部と前記第２送受信部との両方から同時に送信した超音波の反射波を前記第１送受信部と前記第２送受信部とで受信する第３の検査モードとを備え、
前記第１の検査モードから第３の検査モードのそれぞれで、前記３次元画像生成部により、３次元超音波画像を生成することを特徴とする３次元超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の３次元超音波プローブと、
前記３次元超音波プローブの出力に基づいて３次元超音波画像を生成する３次元画像生成部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部により、前記交点を近距離から遠距離へと自動的に移動させて、３次元超音波画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項７】
前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信素子が無機圧電素子で構成され、
受信素子が有機圧電素子で構成され、
受信素子は、送信素子から送信された超音波の高調波成分を受信することを特徴とする請求項５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１送受信部および前記第２送受信部の送受信素子は、それぞれ、
送信機能と受信機能とを兼ねた単結晶無機圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項９】
前記３次元画像生成部により生成された前記３次元超音波画像を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項５から８の何れか１項に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１０】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを、２次元画面に時分割で順次切り替えて表示する画像表示部と、
前記画像表示部の時分割に同期して、観察者の右目と左目との何れか一方のみで前記画像表示部に表示された画像を視認できるように、視野を切り替える視野切替部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１１】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像とを形成し、
前記表示部は、
観察者の右目の視野に前記観察者の右目に相当する視点から見た２次元画像を表示する右表示部と、観察者の左目の視野に前記観察者の左目に相当する視点から見た２次元画像を表示する左表示部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１２】
前記３次元画像生成部は、観察者の右目に相当する視点から見た右目用２次元画像と、観察者の左目に相当する視点から見た左目用２次元画像とを生成し、
前記表示部は、
観察者の右目の前に所定の偏光方向を有するフィルタを有し、観察者の左目の前に前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有するフィルタを有する画像視認部と、
前記右目用２次元画像を前記所定の偏光方向の画像として表示するとともに、前記左目用２次元画像を前記所定の偏光方向とは異なる偏光方向の画像として同時に表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【請求項１３】
前記３次元画像生成部は、被検部の３次元形状を、所定の視点から見た２次元画像として生成し、
前記表示部は、前記所定の視点から見た２次元画像を表示する画像表示部を備え、
前記表示部に表示された２次元画像を回転させるための操作部を備え、
前記操作部を操作することで、視点を変更して３次元形状を観察することを特徴とする請求項９に記載の３次元超音波診断装置。
【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２０１２−８１１６２（Ｐ２０１２−８１１６２Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１３０４（Ｐ２０１０−２３１３０４）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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