JP2000316849A - 超音波診断装置および超音波プローブ保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波プローブの発熱を防止して寿命の劣化
を抑制すること。 【解決手段】 超音波プローブ１により被検体Ｐへ超音
波を送波するとともに、被検体内組織からの反射波を受
波して超音波画像を得るものにおいて、表示器８２に表
示させる各種メニューなどを設定または変更してその内
容を登録するメニュー登録処理部７と、このメニュー登
録処理部へ各種操作司令を入力する操作卓９２と、この
操作卓によってメニュー登録処理部へ各種操作司令を入
力する場合に、超音波プローブ１の駆動を停止させるシ
ステム制御器９１とを備えた。これにより、省エネルギ
化を図るとともに超音波プローブの発熱に伴う劣化を抑
制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波プローブに
より被検体へ超音波を送波するとともに、被検体内組織
からの反射波を受波して、組織断層イメージなどの超音
波画像を得る超音波診断装置に係り、特に省エネルギ化
を図るとともに超音波プローブの発熱に伴う劣化を抑制
するようにした超音波診断装置および超音波プローブ保
護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】悪性腫瘍や虚血性心疾患を始めとする種
々の疾患を、患者に苦痛を与えずに早期に安全に発見し
て治療に結び付けることが画像診断装置の使命であり、
その最も一般的なものの一つが超音波診断装置である。
超音波診断装置による診断領域は多岐にわたり、例え
ば、頭内血流、甲状せん、けい動脈、乳せん、心臓、肝
臓、胆のう、すい臓、胃、子宮、卵巣、じん臓等々年々
拡大されている。

【０００３】これら拡大する診断領域に対応するよう
に、標準的に使用されているリニアプローブ、セクタプ
ローブ、コンベックスプローブなどの他に、表在臓器を
対象として、高空間分解能と高コントラスト分解能を提
供するアニュラアレイプローブ、経膣、経直腸的に臓器
を観察する体腔内プローブ、さらに、経食道的に心臓を
観察するマルチプレーンプローブなど用途に応じた超音
波プローブが用意されており、超音波診断装置では複数
の超音波プローブが使用できるように、個々の超音波プ
ローブがコネクタを介して超音波診断装置本体に接続さ
れている。

【０００４】これら超音波プローブは、取得する超音波
画像の画質を左右する重要でかつ繊細なセンサであり、
高性能を維持して良好な画像を得るために緻密な仕様の
基で設計・製造がされている。しかし、超音波を放射さ
せるためには、超音波プローブへ電気信号（パルス信
号）を供給する必要があり、これが長時間になると超音
波プローブが発熱して劣化を促進することになる。そこ
で、長時間電気パルスを供給し続けることによる超音波
プローブの発熱を防止し、以って超音波プローブの劣化
を抑制しようとする配慮から、従来の超音波診断装置に
は、例えば特開平１０−１０８８６４号公報に示されて
いるように、フリーズ機能により静止させた状態の超音
波画像を表示器に表示している場合や、一定時間以上超
音波プローブを使用していないときに、超音波プローブ
からの超音波の送波を自動的に停止させる機能を備えて
いるものがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の超音
波診断装置における、超音波プローブからの超音波の送
波を停止させるタイミングは、一定時間以上超音波診断
装置本体が操作されないときや、画面を静止画像の表示
に切り換えたような場合であり、実際に超音波プローブ
を使用していない時間とは相当の差があり、超音波プロ
ーブの性能を維持し、寿命の劣化を抑制するには未だ不
十分であった。また、超音波診断装置本体を操作してい
ても、各種メニューの設定や変更とその登録など超音波
画像を生成する必要のないときも多く、このようなとき
に超音波プローブを駆動することは、省エネルギの観点
からも適切ではないという問題もあった。本発明は、こ
のような問題を解決するためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、超音波プローブにより被
検体へ超音波を送波するとともに、被検体内組織からの
反射波を受波して超音波画像を得、これを表示手段上に
表示する超音波診断装置において、前記表示手段上に各
種メニューなどのデータを表示させるとともに、各種メ
ニューなどを設定または変更してその内容を登録するメ
ニュー登録処理手段と、このメニュー登録処理手段へ各
種操作司令を入力する操作手段と、この操作手段によっ
て前記メニュー登録処理手段へ各種操作司令を入力する
場合に、前記超音波プローブの駆動を停止させる制御手
段とを具備することを特徴とするものである。

【０００７】これにより、省エネルギ化が図られるとと
もに超音波プローブの発熱を防止し、以って超音波プロ
ーブの劣化を抑制してその性能を維持することができる
超音波診断装置が提供される。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、超音波プ
ローブにより被検体へ超音波を送波するとともに、被検
体内組織からの反射波を受波して超音波画像を得る超音
波診断装置に用いられる超音波プローブ保護装置におい
て、表示手段と、この表示手段上に各種メニューなどの
データを表示させるとともに、各種メニューなどを設定
または変更してその内容を登録するメニュー登録処理手
段と、このメニュー登録処理手段へ各種操作司令を入力
する操作手段と、この操作手段によって前記メニュー登
録処理手段へ各種操作司令を入力する場合に、前記超音
波プローブの駆動を停止させる制御手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】これにより、メニュー登録手段へ各種操作
司令を入力する場合に、超音波プローブの駆動を停止さ
せるので、超音波プローブの発熱を防止し、以って超音
波プローブの劣化を抑制してその性能を維持することが
できる超音波プローブ保護装置が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波診断装
置および超音波プローブ保護装置の一実施の形態につい
て、図１および図２を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明に係る超音波診断装置および超音波プローブ
保護装置の一実施の形態を示した系統図である。超音波
プローブ１は、超音波診断装置本体に着脱可能に接続さ
れるもので、先端部に複数の微少圧電素子が配列されて
おり、被検体Ｐへ超音波パルスを放射するとともに、被
検体Ｐ内から返ってくるエコーを受けて電気信号に変換
するものである。この超音波プローブ１は、走査方式の
異なるセクタプローブ、リニアプローブ、コンベックス
プローブ等の中から任意に選択して使用することができ
る。また、超音波診断装置本体には、送信部２、受信部
３、画像形成部としてのＢモード部４およびカラードプ
ラ部５、デジタル・スキャン・コンバータ（以下ＤＳＣ
と略称する）部６、メニュー登録処理部７、表示部８そ
して制御部９が設けられている。なお、図１において電
源やその供給系統は省略してある。

【００１１】超音波プローブ１は、送信部２と受信部３
に接続される。送信部２は、クロック発生器２１、レー
トパルス発生器２２、送信遅延回路２３、パルサ２４を
有しており、クロック発生器２１から発振されたクロッ
ク信号に従って、レートパルス発生器２２から超音波の
送信レート（毎秒送信する超音波パルスの数）を決定す
るためのレートパルスが出力される。このレートパルス
は、送信遅延回路２３で超音波の指向性を決めるために
必要な適当な遅延を受けて、パルサ２４にトリガパルス
として与えられる。そして、トリガパルスに同期してパ
ルサ２４から超音波プローブ１の圧電素子に個別に、ま
たは近隣グループ単位で中心周波数ｆｏの高周波のパル
ス信号が印加される。このパルス信号を受けて、超音波
プローブ１の圧電素子が機械的に振動し、これにより中
心周波数ｆｏの超音波パルスが発生され、被検体Ｐへ放
射される。

【００１２】超音波プローブ１から被検体Ｐへ放射され
た超音波パルスは、生体内を伝播していき、伝播途中の
音響インピーダンスの不連続面で次々と反射して、エコ
ーとして超音波プローブ１へ返ってくる。このエコーの
振幅は、反射することになった当該不連続面での生体の
音響インピーダンスの差に依存している。また、超音波
パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射し
たときのエコーは、ドップラ効果により当該移動体のビ
ーム方向の速度成分に依存して周波数偏移を受けること
になる。

【００１３】さて、エコーが超音波プローブ１に返って
くると、超音波プローブ先端の圧電素子が機械的に振動
し、これにより圧電素子は微弱な電気信号を発生する。
この電気信号は、受信部３に取り込まれる。受信部３
は、プリアンプ３１、受信遅延回路３２、加算器３３を
有しており、エコーに伴う超音波プローブ１からの電気
信号は先ずプリアンプ３１で増幅される。増幅された電
気信号は、受信遅延回路３２で受信指向性を決めるため
に必要な例えば送信時とは逆の遅延を受けた後、加算器
３３で加算されることにより、受信指向性を持った１つ
のエコー信号が取得される。

【００１４】このエコー信号は、画像形成部としてのＢ
モード部４とカラードプラ部５とに供給される。なお、
ＭモードやＡモードなどその他のモードの画像形成部を
有している場合には、それらにもエコー信号が供給され
るようになっているが、ここではＢモード部４とカラー
ドプラ部５についてのみ説明する。

【００１５】先ずＢモード部４は、検波回路４１、対数
増幅器４２、アナログデジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）４
３を有している。上述の受信部３で取得されたエコー信
号は、検波回路４１に供給され検波されて包絡線信号と
なって対数増幅器４２へ供給される。この包絡線信号は
アナログ信号であり、これが対数増幅器４２で対数増幅
され、そしてアナログデジタルコンバータ４３でデジタ
ル信号に変換され、組織断層イメージの超音波画像（以
下これをＢモード像という）の信号が得られる。

【００１６】一方カラードプラ部５は、ミキサ５１、ロ
ーパスフィルタ５２、アナログデジタルコンバータ（Ａ
／Ｄ）５３、ＭＴＩフィルタ５４、自己相関器５５およ
び演算器５６を有している。ここでミキサ５１とローパ
スフィルタ５２とは、直交位相検波回路を構成し、受信
部３から供給されるエコー信号に、中心周波数ｆｏの参
照信号とそれから９０度移相した参照信号とをそれぞれ
個別に掛け合わせ、この掛け合わせにより得られた信号
それぞれから高周波成分を除去することにより、偏移周
波数成分を持ったドプラ信号を取り出す。なお、このド
プラ信号には、主に血球などの速い移動体での反射によ
り周波数偏移を受けた高周波成分と、心臓壁などの遅い
移動体での反射により周波数偏移を受けた低周波成分と
が含まれている。

【００１７】このドプラ信号はアナログデジタルコンバ
ータ５３に供給され、ここで１本の走査線に対して例え
ば０．５ｍｍ間隔に相当する所定のサンプリング周波数
に従ってサンプリングして、デジタル信号に変換してか
ら、ＭＴＩフィルタ（ｍｏｖｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ｉ
ｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）５４へ送り込む。
ＭＴＩフィルタ５４は、ハイパスフィルタとして機能
し、主に血流などの速い移動体の反射により周波数偏移
を受けた高周波成分（血流成分）だけを通過させ、主に
心臓壁などの遅い移動体での反射により周波数偏移を受
けた低周波成分（クラッタ成分）を除去するものであ
る。よって、ＭＴＩフィルタ５４を通過して血流成分だ
けとなったドプラ信号は、自己相関器５５によって周波
数解析されて、血球による偏移周波数が求められる。さ
らに、この偏移周波数に基づいて、演算器５６で血流速
度（平均速度）とその分散および主に血流量（血球個
数）を反映しているパワー（ドプラ信号の振幅の二乗）
とをサンプル点毎に演算して、血流イメージの超音波画
像（以下これをＣＦＭ画像という）の信号を得る。

【００１８】これらＢモード部４で得た組織断層イメー
ジすなわちＢモード像の信号と、カラードプラ部５で得
た血流イメージすなわちＣＦＭ画像の信号とは、ＤＳＣ
部６へ送られる。このＤＳＣ部６へ供給されたＢモード
像の信号やＣＦＭ画像の信号は、超音波走査に同期した
信号なので、これを後述する表示部８においてテレビ方
式の表示器８３に表示できるようにするために、ＤＳＣ
部６で標準のテレビ走査に同期して読み出すことにより
走査方式が変換され、Ｂモード像の信号とＣＦＭ画像の
信号とを、並べたり重ねたりして１フレームの画像デー
タを構築し、さらに、ズーミングやフリーズなど設定さ
れた機能条件に基づく画像処理が施される。この、ＤＳ
Ｃ部６で処理された超音波画像は、表示部８に供給され
て表示される。

【００１９】さて、プリセットメニューを始めとして、
サービスメニューや登録メニューなどのグラフィックス
パターンデータを設定したり変更したりしてその内容を
登録するものとして、メニュー登録処理部７が設けられ
ている。すなわち、プリセットメニューとしては、例え
ば観察すべき部位に焦点距離を合わせるために、被検体
の体表からの深さ（距離）を設定したり、キャリパーの
太さや種類を設定したりするためのメニューが用意され
ている。また、サービスメニューとしては、例えばファ
イルのコピーや削除を指示するファイルユーテリティ、
種々のファンクションキーに対してユーザが自由に機能
を割り付けられるようにするユーザファンクションキー
登録などを実施するためのメニューが用意されている。
さらに、登録メニューとしては、例えば患者のＩＤ番号
を登録したり、計測手順を予め登録して自動起動させる
ための自動起動登録などのメニューが用意されている。

【００２０】これら各種メニューは、画像診断前または
画像診断中など適宜に、メニュー登録処理部７から読み
出して、表示器８３に表示させることにより、データを
設定したり変更したり登録したりするが、これらの操作
は、後述する制御部９によって制御される。

【００２１】このメニュー登録処理部７からのグラフィ
ックスパターンデータも、表示部８へ供給される。表示
部８は出力信号切替器８１、デジタルアナログコンバー
タ（Ｄ／Ａ）８２、表示器８３などを有しており、ＤＳ
Ｃ部６からの超音波画像やメニュー登録処理部７からの
グラフィックスパターンデータは、デジタルデータなの
で、デジタルアナログコンバータ（Ｄ／Ａ）８２によっ
てアナログデータに変換され、表示器８３に表示され
る。

【００２２】ところで制御部９は、オペレータからの各
種の指示や情報を、超音波診断装置および超音波プロー
ブ保護装置を構成する前述の各部へ与えるもので、シス
テム制御器９１、操作卓９２などが設けられている。操
作卓９２にはキーボード９２ａ、トラックボール９２
ｂ、各種設定スイッチ９２ｃなどが備えられている。シ
ステム制御器９１は、予め設定してある所定の手順に従
って超音波診断装置全体の動作を制御するもので、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）や各種メモリなどを有してい
る。すなわち、システム制御器９１は操作卓９２を介し
てオペレータの操作情報を読込み、超音波の送信、受
信、表示、各種演算などの処理を管理したり変更したり
する。

【００２３】従って、操作卓９２の各種設定スイッチ９
２ｃの中の一つであるメニュー登録スイッチをオンにす
ることにより、表示部８の出力信号切替器８１がメニュ
ー登録処理部７側に切り替わり、メニュー登録処理部７
から読み出された各種メニューが表示器８３に表示され
るので、操作卓９２に設けられているキーボード９２ａ
やトラックボール９２ｂを使って、データを設定したり
変更したり登録したりする処理を実施する。なお、この
メニュー登録処理部７から読み出した情報を表示器８３
に表示している間は、ＤＳＣ部６からの画像は表示され
ないので、超音波プローブ１を駆動して画像データを収
集する必要がないことになる。

【００２４】そこで、メニュー登録スイッチをオンにし
たときに、システム制御器９１は、送信部２へパルサ２
４の動作を停止させる信号を送る。すなわち、この動作
停止信号を受けて、例えばパルサ２４に接続されている
電源回路を遮断するように、スイッチ回路などを開くこ
とによりパルサ２４の動作を停止させる。これによりパ
ルサ２４の動作が停止し、超音波プローブ１の圧電素子
へ供給していたパルス信号の発振が止る。これにより、
パルサ２４での電力消費がほとんどなくなる。そして、
メニュー登録処理部７でのデータの設定、変更、登録な
どの処理を終えて、超音波画像を表示器８３に表示させ
るようにメニュー登録スイッチをオフにすると、表示部
８の出力信号切替器８１がＤＳＣ部６側に切り替わると
ともに、システム制御器９１は、送信部２へパルサ２４
の動作を復帰させる信号を送る。すなわち、スイッチ回
路を閉じるなどしてパルサ２４への電源供給を復旧させ
る。よって、パルサ２４から超音波プローブ１へパルス
信号が印加されるようになり、再びエコーに基づく超音
波画像が表示器８３に表示される。

【００２５】図２は、メニュー登録スイッチのオン／オ
フ時のパルサ２４への電源供給状態と表示器８３の画面
の様子を示した説明図であり、図２（ａ）はメニュー登
録スイッチがオフの時の状態、図２（ｂ）はメニュー登
録スイッチがオンの時の状態をそれぞれ示してある。な
お、図２において図１と同一部分には同一符号を付して
示し、また、図中点線は、メニュー登録スイッチ９２０
ｃから発される制御信号の伝達先を示している。

【００２６】ここで、メニュー登録スイッチ９２０ｃは
例えば押しボタンスイッチであり、このメニュー登録ス
イッチ９２０ｃのオン／オフによって、パルサ２４へ電
源Ｅを接続する自己保持型のリレー２４ａ（これは同等
の論理回路でもよい）と、表示部８の出力信号切替器８
１とが制御される。すなわち、メニュー登録スイッチ９
２０ｃがオフの時は、リレー２４ａは非励磁状態であ
り、図２（ａ）に示すように、その常閉接点を通してパ
ルサ２４へ電源Ｅが供給され、さらに、出力信号切替器
８１はＤＳＣ処理部６側に接続されていて、超音波画像
８３ａを表示器８３に表示する。

【００２７】一方、メニュー登録スイッチ９２０ｃがオ
ンされると、リレー２４ａは励磁状態となり、図２
（ｂ）に示すように、常閉接点が開くのでパルサ２４へ
の電源Ｅの供給が遮断され、さらに、出力信号切替器８
１はメニュー登録処理部７側に切り替えられて、メニュ
ー画面８３ｂなどのグラフィックスパターンデータを表
示器８３に表示する。なお、リレー２４ａは、メニュー
登録スイッチ９２０ｃがオフされるまで自己保持状態を
維持するが、メニュー登録スイッチ９２０ｃがオフされ
ると、図２（ａ）の状態に復帰し、出力信号切替器８１
もＤＳＣ部６側へ切り替わる。

【００２８】なお、制御部９では、上記の制御の他、送
受信における基本的な動作状態の制御として、送受信条
件をモード別に制御している。そのため、図示しない送
受信条件メモリに、予めモード別に記憶させてある送受
信焦点距離、送信周波数、送信音圧などを表すデータに
基づき、指定されたモード状態に応じた送受信条件を各
部へ指令する。具体的には、送信部２のレートパルス発
生器２２に対して送信レートを決める駆動周波数などが
指定され、送信遅延回路２３に対してフォーカス点を決
めるための遅延時間、送信振動素子の位置や数などが送
信条件として指定される。一方、受信部３の受信遅延回
路３２に対しては、フォーカス点に対応した遅延時間が
受信条件として指定される。また、カラードプラ部５に
対しては、繰返し周波数、ドプラのデータ数などのパラ
メータが送信条件として伝達される。なお、どのモード
が指定されているかの情報は、システム制御器９１から
ＤＳＣ部６にも伝えられて、指令モードの表示形態に対
応した画素の選択が実施され、フレーム画像の再構築が
行われる。

【００２９】なお、本発明は上述の一実施の形態に限定
されることなく種々変形して実施できることは言うまで
もない。例えば、メニュー登録処理部７を操作している
際に、送信部２のパルサ２４の動作を停止させるだけで
なく、画像を収集する必要のない全ての場合や、超音波
プローブ１が所定時間継続して使用されていない場合な
どに、送信部２のパルサ２４の動作を停止させるように
してもよい。またこのとき、パルサ２４の動作を停止さ
せるだけでなく、超音波プローブ１へ供給しているその
他の電力を全て停止させるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明は、各
種メニューなどを設定または変更してその内容を登録す
るメニュー登録処理部を操作している際には、送信部の
パルサの動作を停止させて、超音波プローブへパルス信
号が供給されないようにしたものである。特にパルサ
は、超音波プローブを駆動するためのパルス信号を発振
するために大きな電力を消費するが、超音波画像を表示
器に表示させる必要のないときに、超音波プローブへパ
ルス信号を供給しないようにしたので、消費される電力
が一時的に軽減され、負荷を低減させることができる。
よって、省エネルギ化が図られるとともに超音波プロー
ブの発熱を防止し、以って超音波プローブの劣化を抑制
してその性能を維持することができる超音波診断装置お
よび超音波プローブ保護装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置および超音波プロ
ーブ保護装置の一実施の形態を示した系統図である。

【図２】本発明におけるメニュー登録スイッチのオン／
オフ時の動作状態を説明するために示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 送信部 ３ 受信部 ４ Ｂモード部 ５ カラードプラ部 ６ ＤＳＣ部 ７ メニュー登録処理部 ８ 表示部 ９ 制御部 ２４ パルサ ９１ システム制御器 ９２ 操作卓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波プローブにより被検体へ超音波を
   送波するとともに、被検体内組織からの反射波を受波し
   て超音波画像を得、これを表示手段上に表示する超音波
   診断装置において、 前記表示手段上に各種メニューなどのデータを表示させ
   るとともに、各種メニューなどを設定または変更してそ
   の内容を登録するメニュー登録処理手段と、 このメニュー登録処理手段へ各種操作司令を入力する操
   作手段と、 この操作手段によって前記メニュー登録処理手段へ各種
   操作司令を入力する場合に、前記超音波プローブの駆動
   を停止させる制御手段とを具備することを特徴とする超
   音波診断装置。
2. 【請求項２】 超音波プローブにより被検体へ超音波を
   送波するとともに、被検体内組織からの反射波を受波し
   て超音波画像を得る超音波診断装置に用いられる超音波
   プローブ保護装置において、 表示手段と、 この表示手段上に各種メニューなどのデータを表示させ
   るとともに、各種メニューなどを設定または変更してそ
   の内容を登録するメニュー登録処理手段と、 このメニュー登録処理手段へ各種操作司令を入力する操
   作手段と、 この操作手段によって前記メニュー登録処理手段へ各種
   操作司令を入力する場合に、前記超音波プローブの駆動
   を停止させる制御手段とを具備することを特徴とする超
   音波プローブ保護装置。