JP2004329608A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】超音波画像の長時間監視において、被検体に与える負担の低減が可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】被検体１０３に対して超音波の送受信を行う超音波送受信部１１１を前記被検体１０３の体表面近傍に装着し、前記超音波送受信部１１１と、画像データの生成を行なう超音波診断装置本体１１３を無線通信手段によって接続する。更に、前記超音波診断装置本体１１３の画像データ生成部において生成される画像データを、ネットワークを介して表示部１１４に表示する。
【選択図】 図１
【解決手段】被検体１０３に対して超音波の送受信を行う超音波送受信部１１１を前記被検体１０３の体表面近傍に装着し、前記超音波送受信部１１１と、画像データの生成を行なう超音波診断装置本体１１３を無線通信手段によって接続する。更に、前記超音波診断装置本体１１３の画像データ生成部において生成される画像データを、ネットワークを介して表示部１１４に表示する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に被検体の長時間モニタリングが可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を超音波振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。
【０００３】
この診断方法は、超音波振動子を体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００４】
従来の超音波診断装置２００は、図１３に示すように被検体２０７に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブ２０１と、この超音波プローブ２０１に設けられた超音波振動子に対して送受信を行なう送受信部２０２と、送受信部２０２において得られる受信信号に基づいて超音波画像データを生成する信号処理部２０３と、生成された超音波画像データを表示する表示部２０６と、各種撮影条件あるいはコマンド信号を入力する入力部２０５と、これらの各ユニットを総括的に制御するシステム制御部２０４を備えている。即ち、送信時において送受信部２０２は超音波プローブ２０１の超音波振動子に対して駆動パルスを供給して被検体２０７の内部に超音波パルスを放射する。この超音波パルスは、被検体２０７の臓器境界面あるいは腫瘍の境界面で反射し、再び前記超音波振動子によって受信されて超音波から電気信号に変換される。そして、この受信信号に対して送受信部２は所定の大きさに増幅を行い、信号処理部２０３は振幅圧縮や検波などの処理を行なって超音波画像データを生成する。尚、この超音波画像データは、超音波プローブ２０１に内蔵された超音波振動子において送受信される超音波ビームの方向を機械的あるいは電子的に制御して行なわれる２次元の超音波走査によって収集され、この２次元走査によって得られる超音波画像データは表示部２０６において表示される。
【０００５】
このような従来の超音波診断装置によって得られる画像データは２次元の画像データであったが、近年、３次元画像データによる超音波診断法が注目されている。超音波の３次元画像データの生成は、磁気や超音波を用いた小型で精度に優れる位置センサを装着した超音波プローブ２０１を、体表上で移動させながら連続的な複数枚の２次元画像データと、位置センサによって計測される超音波プローブの位置情報を順次収集し、この位置情報に基づいて前記２次元画像データを再構成することによって行われる（例えば、特許文献１。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−５１６８号公報（第４−６頁、第１−５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の超音波診断では、医師や検査技士が直接立ち会って被検体に対する超音波画像データの収集を行なってきたが、近年、循環器障害をもった被検体に対する超音波画像あるいは超音波情報の長時間モニタリングが望まれるようになり、この長時間モニタリングのニーズは、今後の高齢化社会においては益々増大することが予想される。このような要求に対して、従来の超音波診断装置における超音波振動子は、数百チャンネルを有する信号ケーブルによって超音波診断装置本体の送受信部や信号処理部と接続されているため、上記の長時間モニタリングには十分な対応がなされていない。例えば、家庭あるいは医療施設において通常の生活を送る被検体に対して長時間モニタリングを行う際、従来のように信号ケーブルを介して超音波診断装置本体の送受信部と接続されている超音波振動子を被検体の体表に長時間装着することは被検体を束縛し、大きな負荷を与えることになる。
【０００８】
一方、このような被検体に対して、今日広く行なわれている運動器具を用いた心臓負荷試験においても、上記と同様の理由により試験中における超音波画像を観察することは困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体から得られる超音波情報の長時間モニタリングを容易とした超音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置では、被検体に対して超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する無線通信手段と、この無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
更に、請求項３に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の所定の方向に超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段における超音波送信タイミングを指示する指示手段と、この指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波データを生成するデータ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う複数の超音波送受信手段と、この複数の超音波送受信手段の各々における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記複数の超音波送受信手段に供給する複数の第１の無線通信手段と、前記複数の超音波送受信手段によって得られる各々の受信信号を無線通信する複数の第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて複数フレームの超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、この画像データ生成手段によって生成される複数フレームの画像データを合成する画像合成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
したがって本発明によれば、超音波送受信手段を被検体に装着し、無線通信手段によって超音波画像データ等の生成手段と接続するため、超音波画像の長時間監視において被検体に与える負担を低減することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の特徴は、被検体の体表に装着した超音波送受信部によって得られた受信信号を無線手段によって超音波診断装置本体に送信して画像データを生成し、更に、得られた画像データをネットワークを介して長時間監視することにある。
【００１６】
以下では、セクタ電子走査方式を用いて心臓の超音波画像モニタリングを行なう場合に、本発明を適用した第１の実施の形態について図１乃至図７を用いて説明する。尚、図１は本実施の形態における超音波診断装置の全体の概略構成を示す図である。また、図２は、この超音波診断装置を構成する超音波送受信部のブロック図であり、図３は、超音波診断装置本体のブロック図である。
【００１７】
図１に示す超音波診断装置１００は、被検体１０３の体表に固定され、この被検体１０３に対して超音波の送受信を行う超音波送受信部１１１と、超音波送受信部１１１に対する送受信信号を変復調する変復調部１１２と、変復調器１１２を介して超音波送受信部１１１を駆動し、また、超音波送受信部１１１からの受信信号に基づいて超音波画像データの生成を行なう超音波診断装置本体１１３と、生成された画像データを表示する表示部１１４を備えている。
【００１８】
そして、超音波送受信部１１１、変復調部１１２、及び超音波診断装置本体１１３は例えば医療施設内の第１の領域１０１に、また、表示部１１４は同じ医療施設あるいは他の医療施設にある第２の領域１０２に設置され、更に第１の領域１０１に設置された超音波診断装置本体１１３と、第２の領域１０２に設置された表示部１１４は無線あるいは有線によるネットワークによって接続されている。
【００１９】
次に、図２に示す超音波送受信部１１１は、被検体１０３に対して超音波の送受波を行うためにＮ個配列された超音波振動子１と、超音波振動子１を駆動し送信超音波を発生するための駆動信号を生成するＮチャンネルの送信部２−１乃至２−Ｎと、被検体１０３から受信超音波信号を受信するＮチャンネルの受信部３−１乃至３−Ｎと、受信部３−１乃至３−Ｎから出力されるＮチャンネルの受信信号を加算する加算器４と、前記送信部２−１乃至２−Ｎ及び受信部３−１乃至３−Ｎの遅延時間の設定を行なう走査制御部５を備えている。
【００２０】
超音波振動子１は、被検体１０３の表面近傍に装着され、超音波の送受信を行うものであり、１次元に配列された複数個（Ｎ個）の微小な電気音響変換素子で構成されている。即ち、この超音波振動子１は、送信時には電気駆動パルスを超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気信号に変換する機能を有している。超音波画像の解像度や感度に大きな影響を与える超音波パルスの中心周波数はこの超音波振動子１の厚みによってほぼ決定される。この超音波振動子１は小型、軽量に構成されており、Ｎ個の超音波振動子１の各々は送信部２−１乃至２−Ｎ、及び受信部３−１乃至３−Ｎに接続されている。超音波振動子１の配列仕様はセクタ走査、リニア走査、コンベックス走査によって多少異なり、診断部位に応じて最適な配列仕様の超音波振動子１が任意に選択されるが、以下では心臓診断を目的としたセクタ走査用の超音波振動子１を用いた場合について述べる。
【００２１】
送信部２−１乃至２−Ｎは、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎと、パルサ１３−１乃至１３−Ｎを備えている。送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎは、送信に使用される超音波振動子１と同数（Ｎチャンネル）の独立な遅延回路から構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向に超音波を送信するための遅延時間を走査制御部５から送られてくるレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３−１乃至１３−Ｎに供給する。
【００２２】
パルサ１３−１乃至１３−Ｎは、超音波振動子１を駆動するための高圧パルスを生成する駆動回路であり、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎと同様に、送信に使用される超音波振動子１と同数（Ｎチャンネル）の独立な駆動回路を有しており、超音波振動子１を駆動して被検体１０３に対して送信超音波を放射するための駆動パルスを形成する。
【００２３】
超音波受信部３−１乃至３−Ｎは、プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎと受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎとを備えている。プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎは、超音波振動子１によって電気信号に変換された微小な超音波信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎは、細い受信ビーム幅を得るため受信超音波信号を収束するための収束用遅延時間と、超音波ビームを所定の方向に順次偏向し被検体１０３を走査するための遅延時間をプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎの出力に与えた後加算器４に送り、加算器４はプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎから出力される受信信号を加算合成する。
【００２４】
更に、走査制御部５は、変復調部１１２の復調器３１を介して超音波診断装置本体１１３から供給される走査方向などの超音波走査情報に応答して、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎにおける遅延時間を設定する。
【００２５】
また、図２の変復調部１１２は、超音波診断装置本体１１３から空中を介して搬送されてくる超音波走査情報を復調して走査制御部５に供給する復調器３１と、前記加算器４の出力信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して超音波診断装置本体１１３に供給する変調器３２とから構成されている。
【００２６】
一方、図３に示した超音波診断装置本体１１３は、走査制御信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して図２の変復調部１１２に供給するとともに、変復調部１１２から空中を介して送られてくる超音波送受信部１１１の加算器４の出力信号（受信信号）を復調する変復調部４１と、復調された加算器４の出力信号に対して、Ｂモード画像データを生成するための信号処理を行うＢモード処理部４２と、加算器４の出力信号に対して血流ドプラ画像データ、あるいは組織ドップラ画像データを生成するための信号処理を行うドプラモード処理部４３を備えている。
【００２７】
更に、超音波診断装置本体１１３は、Ｂモード処理部４２及びドプラモード処理部４３において生成される夫々の画像データを順次保存する画像データ記憶回路４４と、表示部４９及び入力部４８と、上記超音波診断装置の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部４６とを備えている。
【００２８】
Ｂモード処理部４２は、対数変換器５１と包絡線検波器５２とＡ／Ｄ変換器５３とを備えている。Ｂモード処理部４２の入力信号は対数変換器５１で受信信号の振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する働きをしている。一般に被検体１０３からの受信超音波は８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを２０〜３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するためには弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。包絡線検波器５２は、対数変換された受信信号に対して包絡線検波を行い、Ａ／Ｄ変器５３はこの包絡線検波器５２の出力信号をＡ／Ｄ変換しＢモード画像データを生成する。
【００２９】
また、ドプラモード処理部４３は、基準信号発生器５４、π／２移相器５５、ミキサ５６−１及び５６−２、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５７−１及び５７−２、Ａ／Ｄ変換器５８−１及び５８−２、ドプラ信号記憶回路５９、ＦＦＴ分析器６０、演算器６１を備えており、主に直交位相検波とＦＦＴ分析を行なう。
【００３０】
即ち、ドプラモード処理部４３の入力信号はミキサ５６−１及び５６−２の第１の入力端子に入力される。一方、この入力信号の中心周波数とほぼ等しい周波数をもった基準信号発生器５４の出力はミキサ５６−１の第２の入力端子に直接送られ、π／２移相器５５を介して９０度位相がシフトした出力はミキサ５６−２の第２の入力端子に送られる。これらのミキサ５６−１及び５６−２の出力は、ＬＰＦ５７−１及び５７−２に送られ、ドプラモード処理部４３の入力信号の周波数と基準信号発生器５４からの信号周波数との和の成分が除去され、差の成分のみが抽出される。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器５８−１及び５８−２は、ＬＰＦ５７−１及び５７−２の出力、即ち、直交位相検波出力をデジタル信号に変換し、ＦＦＴ分析器６０はデジタル化された直交成分を一旦ドプラ信号記憶回路５９に保存した後ＦＦＴ分析を行う。一方、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０によって得られるドプラ信号の周波数スペクトラムに対して、その中心周波数や広がり（分散）などの計算を行う。
【００３２】
次いで、画像データ記憶回路４４は、所定方向の超音波走査においてＢモード処理部４２、及びドプラモード処理部４３によって生成される各々の画像データを順次保存する。
【００３３】
一方、表示部４９には表示用画像メモリ６４と、図示しないＤ／Ａ変換器及びＴＶフォーマット変換器を備えた変換回路６５と、ＣＲＴあるいは液晶などのモニタ６６が設けられ、表示用画像メモリ６４において画像データ記憶回路４４のＢモード画像データとドプラモード画像データは必要に応じて合成され、更には文字や記号などの付帯情報が付加されて一旦保存される。そして、合成された画像データは変換部６５においてＤ／Ａ変換とＴＶフォーマット変換が行われ、モニタ６６に表示される。
【００３４】
システム制御部４６は、入力部４８からの指示信号に基づいてＢモード処理部４２、ドプラモード処理部４３、変復調部４１、画像データ記憶回路４４、更には変換部４５などの各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行う。特にシステム制御部４６は、被検体１０３に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定する制御信号と、超音波ビームの集束点と走査方向を制御する制御信号を合成した走査制御信号を変復調器４１の変調器６２に供給する。また、入力部４８は、操作パネル上に表示パネル、キーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスを備え、患者情報の入力や画像データ収集モードなどの選択を行なう。
【００３５】
（装置動作）
次に、図１乃至図７を用いて本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の動作について説明する。
【００３６】
画像データの収集に先立って、操作者は、超音波診断装置本体１１３の入力部４８において、Ｂモード画像データ、ドプラモード画像データ、Ｍモード画像データ等の各種画像データの収集モードの中からいづれかの単独モード、あるいは複合モードを選択する。次いで、被検体１０３の胸部に超音波送受信部１１１を仮配置して超音波の送受信を行い、超音波画像データの収集と表示を行う。このとき、操作者は超音波診断装置本体１１３の表示部４９に表示される被検体１０３の心臓超音波画像を観察しながら入力部４８において画像のゲイン（増幅度）やダイナミックレンジなどを調節し、更に、超音波送受信部１１１の最適な装着位置を決定した後、図４（ａ）に示すように装着ベルト８を用いて被検体１０３の胸部に超音波送受信部１１１を装着する。また、信号ケーブルを介して超音波送受信部１１１と接続されている変復調部１１２も被検体１０３の例えば腰部に固定する。
【００３７】
このとき、超音波送受信部１１１の超音波振動子１は、図４（ｂ）に示すように高分子材料からなる音響カプラ９を介して被検体１０３の体表面に装着され、この音響カプラ９は、超音波振動子１と被検体１０３との間における空気の介在を排除し、効率の良い超音波送受信を可能とする。。
【００３８】
図５は、被検体１０３の胸部に装着された超音波送受信部１１１によって、心臓の短軸断面（即ち、被検体１０３の体軸に垂直な断面）の超音波画像を得る場合を示しており、操作者は、超音波送受信部１１１を被検体１０３における胸骨１０５の左辺の肋間（肋骨間）に配置して、画像を観察しながら画像断面位置の調整を行う。そして所望の超音波画像が表示される超音波送受信部１１１の装着位置が決定したならば、装着ベルト８を使用して超音波送受信部１１１を前記装着位置に固定する。
【００３９】
次に、この第１の実施の形態における超音波画像データの収集と表示の手順を図１乃至図８を用いて説明する。
【００４０】
超音波の送信に際して、図３の超音波診断装置本体１１３のシステム制御部４６は、被検体１０３の所定の方向に対して超音波の送受信を行なうための制御信号と、超音波送信パルスの繰り返し周期を決定する制御信号を合成した走査制御信号を変復調部４１の変調器６２に供給し、変調器６２は、所定周波数（ｆ１）の搬送波をこれらの制御信号によって変調し、アンテナを介して図２の変復調部１１２に送信する。
【００４１】
図２の変復調部１１２の復調器３１は、変復調部４１の変調器６２から送信された搬送波を復調して前記走査制御信号を取り出し走査制御部５に供給する。そして、走査制御部５は、この走査制御信号に基づいて超音波送信部２−１乃至２−Ｎの送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び超音波受信部３−１乃至３−Ｎの受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに対する遅延時間制御信号と、超音波送信パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを生成する。次いで、走査制御部５は、この遅延時間制御信号を送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに供給し、送信及び受信における遅延時間の設定を行なう。更に、走査制御部５は、復調器３１から送られてくる走査制御信号に基づいて生成したレートパルスを送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎに供給する。
【００４２】
図６は、システム制御部４６から変調器６２に供給される走査制御信号の具体例を示したものであり、走査制御信号の供給は、図６（ａ）の超音波送受信区間（Ｔ２）の間に設定されているブランキング区間（Ｔ１）において行なわれる。この走査制御信号は、負極性のリセットパルスに後続して所定周期（Δτ）で発生するＰ個（Ｐビット）のパルス列から構成され、変復調部４１の変調器６２、及び変復調部１１２の復調器３１を介して走査制御部５に供給される。走査制御部５は、受信した走査制御信号のＰビットのパルス列から走査方向を識別し、この走査方向に対応した遅延時間制御信号を送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに供給する。また、走査制御部５は、走査制御信号のリセットパルスのフロントエッジから所定時間Ｔ３後にレートパルスを発生し、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎに供給する。
【００４３】
送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎ、は、まず走査制御部５から供給される遅延時間制御信号に基づいて、送信及び受信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向（θ１）に超音波を送受信するための遅延時間が設定され、次いで、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎは、走査制御部５から供給されるレートパルスに対して上記遅延時間を与えてパルサ１３−１乃至１３−Ｎに供給する。そして、パルサ１３−１乃至１３−Ｎは、レートパルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルスにより、Ｎ個の超音波振動子１を駆動して被検体１０３に超音波パルス（送信超音波）を放射する。
【００４４】
被検体１０３に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体１０３の臓器境界面あるいは組織にて反射し、また、心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射した超音波の周波数はドプラ偏移を受ける。被検体１０３の組織において反射した超音波（受信超音波）は、送信時と同じＮ個の超音波振動子１によって受信されて電気信号に変換され、プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎにて増幅された後、受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに送られる。
【００４５】
受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎは、受信において細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して所定の方向（θ１）に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時間をプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎの出力信号に与えた後、加算器４に送る。更に、加算器４は、受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎから送られてくるＮチャンネルの受信信号を加算合成して１つの受信信号に纏めた後、変復調部１１２の変調器３２に供給する。そして、変調器３２は、前記受信信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調した後、図３に示す超音波診断装置本体１１３の変復調部４１に対して空中を介して送信する。
【００４６】
変復調部４１の復調器６３において復調された超音波受信信号は、Ｂモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３に供給され、Ｂモード画像データ及びドプラモード画像データの生成が行なわれる。即ち、Ｂモード画像データを収集する場合には、復調器６３の出力は、Ｂモード処理部４２の対数増幅器５１、包絡線検波器５２、更にはＡ／Ｄ変換器５３に送られ、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされ、生成されたＢモード画像データは画像データ記憶回路４４に保存される。
【００４７】
一方、ドプラモード画像データの収集においては、超音波受信信号のドプラ偏移を算出するために、システム制御部４６は同一方向（θ１）に対して連続して複数回超音波送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。即ち、システム制御部４６は、被検体１０３の同一送受信方向（θ１）に対して複数回の超音波走査を行ない、このとき得られる復調器６３の出力はドプラモード処理部４３のミキサ５６−１、５６−２及びＬＰＦ５７−１、５７−２を用いて直交位相検波され、更に、Ａ／Ｄ変換器５８−１，５８−２にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶回路５９に保存される。
【００４８】
次いで、ドプラ信号記憶回路５９に保存された複数の受信信号データに対して、ＦＦＴ分析器６０は周波数スペクトラムを求め、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０から出力される周波数スペクトラムに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出する。更に、演算器６１は、得られた算出結果に基づいてドプラモード画像データを生成して、画像データ記憶回路４４に保存する。
【００４９】
但し，ＦＦＴ分析器６０において求まるドプラ信号の周波数スペクトラムには、心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分と、血流の流れによって生ずる血流ドプラ成分とがあり、前者は後者より低周波成分で構成されている。従って、本実施の形態のように心筋の組織速度を計測するためには、この組織速度を反映したドプラ信号成分の抽出に最適なフィルタリング定数の設定を行う。
【００５０】
尚、超音波受信信号の組織ドプラ成分の算出において、上記のようなＦＦＴ分析を用いる方法の代わりに、ＭＴＩフィルタ及び自己相関関数を使用してドプラ成分スペクトラムの中心（即ち、平均速度）やパワーあるいは分散値を求めてもよい。
【００５１】
次に、超音波の送受信方向をθ１に対してΔθずつ順次更新させながらθ１＋（ＮＳ−１）Δθに対して上記と同様な手順で超音波の送受信を行い、被検体１０３を走査する。このとき、システム制御部４６は、変復調部４１、及び図２の変復調部１１２を介し、走査制御部５に対して超音波の送受信方向を制御する走査制御信号を供給する。そして、走査制御部５は、この走査制御信号に従って送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに対して遅延時間制御信号を供給し、上記超音波送受信方向に対応した遅延時間に順次切り換えながら、Ｂモード画像データとドプラモード画像データの各々を収集する。
【００５２】
次に、システム制御部４６は、上記のθ１＋Δθ乃至θ１＋（ＮＳ−１）Δθの超音波送受信によって得られたＢモード画像データとドプラモード画像データを、既に得られたθ１方向の画像データと同様に、画像データ記憶回路４４に順次保存して２次元の画像データを生成すると共に、この２次元画像データを必要に応じて表示部４９のモニタ６６において表示する。
【００５３】
一方、システム制御部４６は、画像データ記憶回路４４に保存された前記画像データを、ネットワークを介して図１に示した第２の領域１０２に送信し、この第２の領域１０２に置かれた表示部１１４のモニタに表示する。尚、図１の第１の領域１０１は患者（被検体１０３）が置かれた医療施設内の救急医療室や通常の病室、あるいは一般家庭などであり、第２の領域１０２は前記医療施設と同一の医療施設あるいは他の医療施設におけるナースステーションや医師の居室などである。従って、第２の領域１０２の医師や看護士は、表示部１１４のモニタにリアルタイム表示される超音波画像を観察することによって、第１の領域１０１の被検体１０３の状態を絶えず監視することが可能となる。
【００５４】
次に、図７を用いて超音波画像の長時間集中監視方法について述べる。例えば、第１の領域１０１−１乃至１０１−３に置かれた３人の患者（被検体１０３−１乃至１０３−３）の集中監視を行う場合、被検体１０３−１乃至１０３−３から得られた受信超音波は、超音波送受信部１１１−１乃至１１１−３を介して超音波診断装置本体１１３−１乃至１１３−３において画像データとして生成され、この画像データは、ネットワークを介して第２の領域１０２に設けられた表示装置１１４−１乃至１１４−３において表示される。従って、第２の領域１０２の医師あるいは看護士１０４は、表示部１１４−１乃至１１４−３を監視することによって被検体１０３−１乃至１０３−３の病状を同時かつリアルタイムで把握することが可能となる。
【００５５】
（変形例）
次に、本実施の形態の変形例について図８を用いて説明する。この変形例の特徴は被検体１０３の体表に装着した超音波送受信部１１１ａを用いて所定方向に超音波の送受信を行ない、超音波診断装置本体１１３では、このとき得られた受信信号に基づいてＭモード画像データの生成を行うことにある。この変形例と上記実施の形態との構成上の差異は超音波送受信部１１１ａのみであり、変復調部１１２及び超音波診断装置本体１１３の構成や超音波送受信部１１１ａの被検体１０３への装着方法については上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図８に示した本実施の形態の変形例の超音波送受信部１１１ａは、１つの超音波振動子１ａと、この超音波振動子１ａを駆動するための１チャンネルのパルサ１３ａと、前記超音波振動子１ａによって受信した信号を増幅する１チャンネルのプリアンプ１４ａを備えている。
【００５７】
Ｍモード画像データの収集に際して、操作者は超音波送受信部１１１ａを被検体１０３の胸部に装着し、所定方向（θｘ）に対して超音波の送受信が行われるように装着位置を調整した後、図３に示した超音波診断装置本体１１３の入力部４８においてＭモード画像データ収集のコマンド信号を入力する。コマンド信号を受信したシステム制御部４６は、超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを変復調部４１の変調器６２に供給し、変調器６２は、このレートパルスによって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して図８の変復調部１１２ａに送信する。
【００５８】
変復調部１１２の復調器３１は、レートパルスによって変調された搬送波を受信し、復調して得られたレートパルスをパルサ１３ａに供給する。次いで、パルサ１３ａは、レートパルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルスにより、超音波振動子１ａを駆動して被検体１０３の所定方向（θｘ）に超音波パルス（送信超音波）を放射する。
【００５９】
被検体１０３に放射された超音波の一部は、被検体１０３の臓器間の境界面あるいは組織にて反射し、反射した超音波（受信超音波）は超音波振動子１ａによって受信されて電気信号に変換される。そして、この受信信号はプリアンプ１４ａにおいて増幅された後、変復調部１１２ａの変調器３２に供給される。変調器３２は前記受信信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調した後、図３に示した超音波診断装置本体１１３ａの変復調部４１に対し空中を介して送信する。
【００６０】
変復調部４１の復調器６３において受信され、復調された受信信号はＢモード処理部４２及びドプラモード処理部４３に供給され、Ｍモード画像データの生成が行なわれる。即ち、Ｍモード画像データを収集する場合には、復調器６３の出力はＢモード処理部４２の対数増幅器５１、包絡線検波器５２、更にはＡ／Ｄ変換器５３に送られ、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされた後、画像データ記憶回路４４に保存される。
【００６１】
一方、組織ドプラ信号を用いてＭモード画像データを収集する場合には、システム制御部４６は前記所定方向（θｘ）に連続的に複数回の超音波送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。このとき得られる復調器６３の出力はドプラモード処理部４３のミキサ５６−１、５６−２及びＬＰＦ５７−１、５７−２を用いて直交位相検波され、更に、Ａ／Ｄ変換器５８−１，５８−２にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶回路５９に保存される。次いで、ドプラ信号記憶回路５９に保存された複数の受信信号データに対して、ＦＦＴ分析器６０は周波数スペクトラムを求め、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０から出力される周波数スペクトラムに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出する。そして、システム制御部４６はその算出結果をＭモード画像データとして画像データ記憶回路４４に保存する。
【００６２】
このようなＭモード画像データの収集を継続的に行い、得られたＭモード画像データは画像データ記憶回路４４に順次保存されると共に、このＭモード画像データは、必要に応じて表示部４９のモニタ６６に表示される。
【００６３】
一方、システム制御部４６は、画像データ記憶回路４４に保存された前記Ｍモード画像データを、ネットワークを介して図１の第２の領域１０２に送信し、この第２の領域１０２に置かれた表示部１１４において表示される。従って、第２の領域１０２の医師や看護士１０４は、表示部１１４のモニタにリアルタイム表示されるＭモード画像を観察することによって第１の領域１０１の被検体１０３の状態を常時監視することが可能となる。
【００６４】
以上述べた本実施の形態によれば、小型軽量な超音波送受信部１１１ａのみを被検体１０３に装着し、無線通信によって超音波受信信号を超音波診断装置本体１１３に供給することによって、被検体１０３に大きな負担を与えることなく、超音波画像データの長時間の継続的な収集と表示が可能となる。更に、この画像データを、ネットワークを介して他の場所に転送することによって、医師や看護士１０４は、複数の被検体１０３の超音波画像データの集中監視を行うことができる。また、本実施の形態において、被検体１０３は、自由に移動することが可能となるため、例えばトレッドミルのような心臓の負荷試験が容易となる。
【００６５】
一方、本実施の形態の変形例においては、心臓の２次元画像による監視は不可能となるが、被検体１０３の心機能の定量的な把握が容易なＭモード画像の長時間表示が容易となる。また、この方法では、超音波送受信部１１１ａの構成が著しく簡単になるため、小型軽量化が更に容易となり、被検体１０３に与える負担を大幅に低減することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図９乃至図１２を用いて説明する。この第２の実施の形態の特徴は、位置センサを有した複数の超音波送受信部１１１ｂを被検体１０３に装着して得られる受信信号や超音波送受信部１１１ｂの位置情報を、無線手段によって超音波診断装置本体１１３ｂに送信して複数断面の画像データを生成し、更に、前記位置情報に基づいて複数断面の画像データの合成を行うことにある。
【００６７】
図９は被検体１０３の胸部肋間１０６に２つの超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２を装着ベルト８によって並べて固定した場合を示しており、この超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の各々には位置センサ６−１及び６−２が新たに取り付けられている。
【００６８】
位置センサ６−１及び６−２は、被検者の体表に置かれた超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の位置や角度あるいは走査断面の方向などを検出するものであり、種々の方式があるが検出精度や価格あるいはサイズの面から超音波センサあるいは磁気センサが実用化されているが、ここでは磁気センサを用いた方式を適用する。この場合被検体１０３の近傍には磁気を発する磁気発生器７が設置される。
【００６９】
尚、超音波送受信部１１１ｂ−１を構成する超音波振動子１の各素子は、例えば被検体１０３の体軸方向に対して直角の方向（図のＸ方向）に配列されており、一方、超音波送受信部１１１ｂ−２の超音波振動子１は、被検体１０３の体軸方向（Ｙ方向）に配列されている。即ち、超音波送受信部１１１ｂ−１は心臓のほぼ短軸方向の超音波画像データを収集し、超音波送受信部１１１ｂ−２は長軸方向の超音波画像データの収集を行う。図１０（ａ）は、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２によって得られる超音波画像データの断面を示し、図１０（ｂ）は、超音波送受信部１１１ｂ−１によって得られる被検体１０３の心臓短軸画像を示す。また、図１０（ｃ）は超音波送受信部１１１ｂ−２によって得られる心臓長軸画像を示している。
【００７０】
そして、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２によって得られる長軸画像データと短軸画像データは、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の位置センサ６−１及び６−２から得られる位置情報に基づいて、例えば図１０（ａ）に示すように合成されて表示される。
【００７１】
次に、この第２の実施の形態における超音波診断装置の構成と動作について図１１及び図１２を用いて説明する。尚、図１１に示した超音波送受信部１１１ｂのブロック図及び図１２に示した超音波診断装置本体１１３ｂのブロック図において、図２及び図３と同様の部分は同一符号で示し、その詳細な説明は省略する。即ち、図１１の超音波送受信部１１１ｂ及び変復調部１１２ｂの構成の、図２における超音波送受信部１１１及び変復調部１１２の構成との差異は、超音波送受信部１１１ｂに位置センサ６が取り付けられ、この位置センサ６の出力は、変復調部１１２ｂにおいて新たに設けられた変調器３３に接続されていることである。そして変調器３３において、位置センサ６の出力信号は変調器３２の搬送波周波数（ｆ１）とは異なる周波数（ｆ２）の搬送波を変調する。尚、この超音波送受信部１１１ｂを装着した被検体１０３の周囲には磁気を発生する磁気発生器７が置かれている。
【００７２】
一方、図１２の超音波診断装置本体１１３ｂの構成と、図３における超音波診断装置本体１１３の構成との差異は、位置検出器４７が変復調部４１の復調器６３とシステム制御部４６の間に追加されていることであり、変復調部４１の復調器６３において復調された位置センサ６からの信号は位置検出器４７に供給され、超音波送受信部１１１ｂの位置や傾きなどが検出され、検出された位置情報は画像データの付帯情報として画像データと共に画像データ記憶回路４４に保存される。
【００７３】
また、超音波診断装置本体１１３ｂには画像合成回路４５が新たに設けられ、この画像合成回路４５は、複数の超音波送受信部１１１ｂによって得られた複数の画像データと、これら超音波送受信部１１１ｂの位置情報を画像データ記憶回路４４から読み出し、前記位置情報に基づいて複数枚の画像データを合成する。
【００７４】
以上述べた構成の超音波診断装置を用いた画像データ収集において、操作者は、被検体１０３に複数個の超音波送受信部１１１ｂを装着する。そして、これらの超音波送受信部１１１ｂの位置や傾きなどの位置情報を検出する際に、超音波送受信部１１１ｂの位置センサ６は、磁気発生器７が発生した磁気を検出し、検出したセンサ出力を時系列信号に変換して変復調部１１２ｂの変調器３３に供給する。変調器３３は、このセンサ出力によって周波数ｆ２の搬送波を変調して空中を介し、図１２に示した変復調部４１の復調器６３に送る。次いで、復調器６３ではこの入力信号に対して周波数ｆ２の搬送波を用いて復調し、復調されたセンサ出力は位置検出器４７に供給されて超音波送受信部１１１ｂの位置情報が検出される。
【００７５】
一方、超音波画像データの収集に際しては、第１の実施の形態と同様にしてシステム制御部４６より変復調部４１の変調器６２、及び変復調部１１２ｂの復調器３１を介して超音波送受信部１１１ｂの走査制御部５に超音波走査のための走査制御信号が供給されて超音波の送受信が行なわれる。そして、得られたＮチャンネルの受信信号は加算器４において加算合成され、変復調部１１２ｂの変調器３２に送られる。変調器３３では、周波数ｆ１の搬送波をこの受信信号によって変調し、空中を介して図１２に示した変復調部４１の復調器６３に送る。そして、復調器６３において復調された受信信号は、Ｂモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３に供給されてＢモード画像データあるいはドプラモード画像データが生成され、これらの画像データは画像データ記憶回路４４に保存される。この場合、位置検出器４７において検出された超音波送受信部１１１ｂの位置情報もシステム制御部４６を介して画像データ記憶回路４４に供給され、前記画像データの付帯情報として記憶される。
【００７６】
以上は、１つの超音波送受信部１１１ｂについて述べたが、複数の超音波送受信部１１１ｂが被検体１０３に装着された場合においても超音波診断装置の構成に大きな変化は無い。即ち、複数の超音波送受信部１１１ｂの各々に対する超音波送受信用の搬送周波数ｆ１と位置センサ用の搬送周波数ｆ２を独立に設定すれば変復調部４１が１つであっても複数の超音波送受信部１１１に対応可能である。
【００７７】
このようにして、システム制御部４６は、複数の超音波送受信部１１１ｂによって得られた画像データと位置情報を画像データ記憶回路４４において保存したならば、画像合成回路４５は、この画像データと位置情報を読み出し、前記位置情報に基づいて画像データの合成を行う。そして合成された画像データを必要に応じて表示部４９のモニタ６６に表示する。一方、システム制御部４６は、この合成された画像データを、ネットワークを介して図１の第２の領域１０２に置かれた表示部１１４において表示する。
【００７８】
尚、第２の領域１０２の表示部１１４には所望の画像データの他に、複数の超音波送受信部１１１ｂの位置情報を夫々表示することによって、超音波送受信部１１１ｂの初期設定位置に対しての誤差の有無についても同時にモニタリングを行う。そして、許容できない位置誤差が発生した場合には、超音波送受信部１１１ｂの被検体１０３に対する再装着を行なう。
【００７９】
以上述べた本実施の形態によれば、位置センサ６を有した超音波送受信部１１１ｂを複数個、被検体１０３に装着することによって、被検体１０３における多断面の超音波画像データを合成することができるため、３次元的な情報を容易に観察することが可能となる。しかも、無線通信によって超音波受信信号を超音波診断装置本体１１３ｂに供給することによって、被検体１０３に大きな負担を与えることなく、３次元情報の長時間モニタリングを行うことが可能となり、また、第１の実施の形態と同様にして、この合成画像データをネットワークを介して他の場所に転送することによって、医師や看護士１０４は複数の被検体１０３に対して合成画像による集中監視を行うことができ、更に、心臓の負荷試験に適用することも可能である。
【００８０】
ところで、心臓のように動きの速い臓器の観察においては、合成画像に用いられる複数の画像データの各々は、ほぼ同一時刻あるいは同時相において収集する必要がある。このような場合には、超音波診断装置本体１１３ｂにおける変復調部４１の変調器６３やＢモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３は、複数の超音波送受信部１１１ｂの夫々に対応して複数チャンネル設けることによって実現できるが、時分割方式を導入することによってチャンネル数を低減してもよい。
【００８１】
尚、図９及び図１０の説明において、２つの超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の超音波振動子１は、体軸方向、及び体軸と直角な方向に配列したが、超音波送受信部１１１ｂの数や配置位置あるいは超音波振動子１の配列方向は限定されるものではなく、従って、得られる超音波画像断面も心臓の長軸方向や短軸方向に限定されない。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態においては、超音波送受信部１１１と変復調部１１２は独立のユニットによって構成したが、変復調部１１２は超音波送受信部１１１に含めてもよい。また、被検体１０３に装着する超音波送受信部１１１の構成は、図２あるいは図１１に示したものに限定されない。例えば、被検体１０３の観察部位には超音波振動子１のみを装着し、超音波送信部２−１乃至２−Ｎ及び超音波受信部３−１乃至３−Ｎ、走査制御部５、加算器４は変復調部１１２と同一のユニットで構成し、被検体１０３の腰部などに装着してもよい。
【００８３】
また、本実施の形態においてはＢモード画像データやドプラモード画像データ、あるいはＭモード画像データの収集と表示について述べたが、これらに限定されるものではなくなく、例えば、超音波連続波を用いた血流計測法（所謂連続波ドップラ法）によって得られる周波数スペクトラムのデータの収集あるいは表示であってもよい。更に、診断対象臓器として心臓を例に述べてきたが他の臓器であっても構わない。
【００８４】
更に、超音波送受信部１１１の位置情報を検出するために、上記の実施の形態では磁気センサについて述べたが、超音波センサなど他の方式のセンサを用いてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、小型軽量な超音波送受信部を被検体に装着し、無線通信によって超音波画像データ等の生成部と接続することができるため、超音波画像の長時間監視において被検体に与える負担を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置全体の概略構成を示す図。
【図２】同実施の形態における超音波送受信部の構成を示す図。
【図３】同実施の形態における超音波診断装置本体の構成を示す図。
【図４】同実施の形態における超音波送受信部の被検体への装着方法を示す図。
【図５】同実施の形態における超音波送受信部の装着位置と超音波走査断面を示す図。
【図６】同実施の形態における超音波走査のための制御信号の具体例を示す図。
【図７】同実施の形態における超音波画像の収集監視方法を示す図。
【図８】同実施の形態における超音波送受信部の変形例の構成を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における超音波送受信部の装着方法を示す図。
【図１０】同実施の形態における超音波送受信部の装着位置と超音波走査断面を示す図。
【図１１】同実施の形態における超音波送受信部の構成を示す図。
【図１２】同実施の形態における超音波診断装置本体の構成を示す図。
【図１３】従来の超音波診断装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１０１…第１の領域
１０２…第２の領域
１０３…被検体
１１１…超音波送受信部
１１２…変復調部
１１３…超音波診断装置本体
１１４…表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に被検体の長時間モニタリングが可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を超音波振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。
【０００３】
この診断方法は、超音波振動子を体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００４】
従来の超音波診断装置２００は、図１３に示すように被検体２０７に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブ２０１と、この超音波プローブ２０１に設けられた超音波振動子に対して送受信を行なう送受信部２０２と、送受信部２０２において得られる受信信号に基づいて超音波画像データを生成する信号処理部２０３と、生成された超音波画像データを表示する表示部２０６と、各種撮影条件あるいはコマンド信号を入力する入力部２０５と、これらの各ユニットを総括的に制御するシステム制御部２０４を備えている。即ち、送信時において送受信部２０２は超音波プローブ２０１の超音波振動子に対して駆動パルスを供給して被検体２０７の内部に超音波パルスを放射する。この超音波パルスは、被検体２０７の臓器境界面あるいは腫瘍の境界面で反射し、再び前記超音波振動子によって受信されて超音波から電気信号に変換される。そして、この受信信号に対して送受信部２は所定の大きさに増幅を行い、信号処理部２０３は振幅圧縮や検波などの処理を行なって超音波画像データを生成する。尚、この超音波画像データは、超音波プローブ２０１に内蔵された超音波振動子において送受信される超音波ビームの方向を機械的あるいは電子的に制御して行なわれる２次元の超音波走査によって収集され、この２次元走査によって得られる超音波画像データは表示部２０６において表示される。
【０００５】
このような従来の超音波診断装置によって得られる画像データは２次元の画像データであったが、近年、３次元画像データによる超音波診断法が注目されている。超音波の３次元画像データの生成は、磁気や超音波を用いた小型で精度に優れる位置センサを装着した超音波プローブ２０１を、体表上で移動させながら連続的な複数枚の２次元画像データと、位置センサによって計測される超音波プローブの位置情報を順次収集し、この位置情報に基づいて前記２次元画像データを再構成することによって行われる（例えば、特許文献１。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−５１６８号公報（第４−６頁、第１−５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の超音波診断では、医師や検査技士が直接立ち会って被検体に対する超音波画像データの収集を行なってきたが、近年、循環器障害をもった被検体に対する超音波画像あるいは超音波情報の長時間モニタリングが望まれるようになり、この長時間モニタリングのニーズは、今後の高齢化社会においては益々増大することが予想される。このような要求に対して、従来の超音波診断装置における超音波振動子は、数百チャンネルを有する信号ケーブルによって超音波診断装置本体の送受信部や信号処理部と接続されているため、上記の長時間モニタリングには十分な対応がなされていない。例えば、家庭あるいは医療施設において通常の生活を送る被検体に対して長時間モニタリングを行う際、従来のように信号ケーブルを介して超音波診断装置本体の送受信部と接続されている超音波振動子を被検体の体表に長時間装着することは被検体を束縛し、大きな負荷を与えることになる。
【０００８】
一方、このような被検体に対して、今日広く行なわれている運動器具を用いた心臓負荷試験においても、上記と同様の理由により試験中における超音波画像を観察することは困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体から得られる超音波情報の長時間モニタリングを容易とした超音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置では、被検体に対して超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する無線通信手段と、この無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
更に、請求項３に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の所定の方向に超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段における超音波送信タイミングを指示する指示手段と、この指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波データを生成するデータ生成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の超音波診断装置では、被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う複数の超音波送受信手段と、この複数の超音波送受信手段の各々における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記複数の超音波送受信手段に供給する複数の第１の無線通信手段と、前記複数の超音波送受信手段によって得られる各々の受信信号を無線通信する複数の第２の無線通信手段と、この第２の無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて複数フレームの超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、この画像データ生成手段によって生成される複数フレームの画像データを合成する画像合成手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
したがって本発明によれば、超音波送受信手段を被検体に装着し、無線通信手段によって超音波画像データ等の生成手段と接続するため、超音波画像の長時間監視において被検体に与える負担を低減することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の特徴は、被検体の体表に装着した超音波送受信部によって得られた受信信号を無線手段によって超音波診断装置本体に送信して画像データを生成し、更に、得られた画像データをネットワークを介して長時間監視することにある。
【００１６】
以下では、セクタ電子走査方式を用いて心臓の超音波画像モニタリングを行なう場合に、本発明を適用した第１の実施の形態について図１乃至図７を用いて説明する。尚、図１は本実施の形態における超音波診断装置の全体の概略構成を示す図である。また、図２は、この超音波診断装置を構成する超音波送受信部のブロック図であり、図３は、超音波診断装置本体のブロック図である。
【００１７】
図１に示す超音波診断装置１００は、被検体１０３の体表に固定され、この被検体１０３に対して超音波の送受信を行う超音波送受信部１１１と、超音波送受信部１１１に対する送受信信号を変復調する変復調部１１２と、変復調器１１２を介して超音波送受信部１１１を駆動し、また、超音波送受信部１１１からの受信信号に基づいて超音波画像データの生成を行なう超音波診断装置本体１１３と、生成された画像データを表示する表示部１１４を備えている。
【００１８】
そして、超音波送受信部１１１、変復調部１１２、及び超音波診断装置本体１１３は例えば医療施設内の第１の領域１０１に、また、表示部１１４は同じ医療施設あるいは他の医療施設にある第２の領域１０２に設置され、更に第１の領域１０１に設置された超音波診断装置本体１１３と、第２の領域１０２に設置された表示部１１４は無線あるいは有線によるネットワークによって接続されている。
【００１９】
次に、図２に示す超音波送受信部１１１は、被検体１０３に対して超音波の送受波を行うためにＮ個配列された超音波振動子１と、超音波振動子１を駆動し送信超音波を発生するための駆動信号を生成するＮチャンネルの送信部２−１乃至２−Ｎと、被検体１０３から受信超音波信号を受信するＮチャンネルの受信部３−１乃至３−Ｎと、受信部３−１乃至３−Ｎから出力されるＮチャンネルの受信信号を加算する加算器４と、前記送信部２−１乃至２−Ｎ及び受信部３−１乃至３−Ｎの遅延時間の設定を行なう走査制御部５を備えている。
【００２０】
超音波振動子１は、被検体１０３の表面近傍に装着され、超音波の送受信を行うものであり、１次元に配列された複数個（Ｎ個）の微小な電気音響変換素子で構成されている。即ち、この超音波振動子１は、送信時には電気駆動パルスを超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気信号に変換する機能を有している。超音波画像の解像度や感度に大きな影響を与える超音波パルスの中心周波数はこの超音波振動子１の厚みによってほぼ決定される。この超音波振動子１は小型、軽量に構成されており、Ｎ個の超音波振動子１の各々は送信部２−１乃至２−Ｎ、及び受信部３−１乃至３−Ｎに接続されている。超音波振動子１の配列仕様はセクタ走査、リニア走査、コンベックス走査によって多少異なり、診断部位に応じて最適な配列仕様の超音波振動子１が任意に選択されるが、以下では心臓診断を目的としたセクタ走査用の超音波振動子１を用いた場合について述べる。
【００２１】
送信部２−１乃至２−Ｎは、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎと、パルサ１３−１乃至１３−Ｎを備えている。送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎは、送信に使用される超音波振動子１と同数（Ｎチャンネル）の独立な遅延回路から構成され、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向に超音波を送信するための遅延時間を走査制御部５から送られてくるレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３−１乃至１３−Ｎに供給する。
【００２２】
パルサ１３−１乃至１３−Ｎは、超音波振動子１を駆動するための高圧パルスを生成する駆動回路であり、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎと同様に、送信に使用される超音波振動子１と同数（Ｎチャンネル）の独立な駆動回路を有しており、超音波振動子１を駆動して被検体１０３に対して送信超音波を放射するための駆動パルスを形成する。
【００２３】
超音波受信部３−１乃至３−Ｎは、プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎと受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎとを備えている。プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎは、超音波振動子１によって電気信号に変換された微小な超音波信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎは、細い受信ビーム幅を得るため受信超音波信号を収束するための収束用遅延時間と、超音波ビームを所定の方向に順次偏向し被検体１０３を走査するための遅延時間をプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎの出力に与えた後加算器４に送り、加算器４はプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎから出力される受信信号を加算合成する。
【００２４】
更に、走査制御部５は、変復調部１１２の復調器３１を介して超音波診断装置本体１１３から供給される走査方向などの超音波走査情報に応答して、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎにおける遅延時間を設定する。
【００２５】
また、図２の変復調部１１２は、超音波診断装置本体１１３から空中を介して搬送されてくる超音波走査情報を復調して走査制御部５に供給する復調器３１と、前記加算器４の出力信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して超音波診断装置本体１１３に供給する変調器３２とから構成されている。
【００２６】
一方、図３に示した超音波診断装置本体１１３は、走査制御信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して図２の変復調部１１２に供給するとともに、変復調部１１２から空中を介して送られてくる超音波送受信部１１１の加算器４の出力信号（受信信号）を復調する変復調部４１と、復調された加算器４の出力信号に対して、Ｂモード画像データを生成するための信号処理を行うＢモード処理部４２と、加算器４の出力信号に対して血流ドプラ画像データ、あるいは組織ドップラ画像データを生成するための信号処理を行うドプラモード処理部４３を備えている。
【００２７】
更に、超音波診断装置本体１１３は、Ｂモード処理部４２及びドプラモード処理部４３において生成される夫々の画像データを順次保存する画像データ記憶回路４４と、表示部４９及び入力部４８と、上記超音波診断装置の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部４６とを備えている。
【００２８】
Ｂモード処理部４２は、対数変換器５１と包絡線検波器５２とＡ／Ｄ変換器５３とを備えている。Ｂモード処理部４２の入力信号は対数変換器５１で受信信号の振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する働きをしている。一般に被検体１０３からの受信超音波は８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを２０〜３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するためには弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。包絡線検波器５２は、対数変換された受信信号に対して包絡線検波を行い、Ａ／Ｄ変器５３はこの包絡線検波器５２の出力信号をＡ／Ｄ変換しＢモード画像データを生成する。
【００２９】
また、ドプラモード処理部４３は、基準信号発生器５４、π／２移相器５５、ミキサ５６−１及び５６−２、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５７−１及び５７−２、Ａ／Ｄ変換器５８−１及び５８−２、ドプラ信号記憶回路５９、ＦＦＴ分析器６０、演算器６１を備えており、主に直交位相検波とＦＦＴ分析を行なう。
【００３０】
即ち、ドプラモード処理部４３の入力信号はミキサ５６−１及び５６−２の第１の入力端子に入力される。一方、この入力信号の中心周波数とほぼ等しい周波数をもった基準信号発生器５４の出力はミキサ５６−１の第２の入力端子に直接送られ、π／２移相器５５を介して９０度位相がシフトした出力はミキサ５６−２の第２の入力端子に送られる。これらのミキサ５６−１及び５６−２の出力は、ＬＰＦ５７−１及び５７−２に送られ、ドプラモード処理部４３の入力信号の周波数と基準信号発生器５４からの信号周波数との和の成分が除去され、差の成分のみが抽出される。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器５８−１及び５８−２は、ＬＰＦ５７−１及び５７−２の出力、即ち、直交位相検波出力をデジタル信号に変換し、ＦＦＴ分析器６０はデジタル化された直交成分を一旦ドプラ信号記憶回路５９に保存した後ＦＦＴ分析を行う。一方、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０によって得られるドプラ信号の周波数スペクトラムに対して、その中心周波数や広がり（分散）などの計算を行う。
【００３２】
次いで、画像データ記憶回路４４は、所定方向の超音波走査においてＢモード処理部４２、及びドプラモード処理部４３によって生成される各々の画像データを順次保存する。
【００３３】
一方、表示部４９には表示用画像メモリ６４と、図示しないＤ／Ａ変換器及びＴＶフォーマット変換器を備えた変換回路６５と、ＣＲＴあるいは液晶などのモニタ６６が設けられ、表示用画像メモリ６４において画像データ記憶回路４４のＢモード画像データとドプラモード画像データは必要に応じて合成され、更には文字や記号などの付帯情報が付加されて一旦保存される。そして、合成された画像データは変換部６５においてＤ／Ａ変換とＴＶフォーマット変換が行われ、モニタ６６に表示される。
【００３４】
システム制御部４６は、入力部４８からの指示信号に基づいてＢモード処理部４２、ドプラモード処理部４３、変復調部４１、画像データ記憶回路４４、更には変換部４５などの各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行う。特にシステム制御部４６は、被検体１０３に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定する制御信号と、超音波ビームの集束点と走査方向を制御する制御信号を合成した走査制御信号を変復調器４１の変調器６２に供給する。また、入力部４８は、操作パネル上に表示パネル、キーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスを備え、患者情報の入力や画像データ収集モードなどの選択を行なう。
【００３５】
（装置動作）
次に、図１乃至図７を用いて本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置の動作について説明する。
【００３６】
画像データの収集に先立って、操作者は、超音波診断装置本体１１３の入力部４８において、Ｂモード画像データ、ドプラモード画像データ、Ｍモード画像データ等の各種画像データの収集モードの中からいづれかの単独モード、あるいは複合モードを選択する。次いで、被検体１０３の胸部に超音波送受信部１１１を仮配置して超音波の送受信を行い、超音波画像データの収集と表示を行う。このとき、操作者は超音波診断装置本体１１３の表示部４９に表示される被検体１０３の心臓超音波画像を観察しながら入力部４８において画像のゲイン（増幅度）やダイナミックレンジなどを調節し、更に、超音波送受信部１１１の最適な装着位置を決定した後、図４（ａ）に示すように装着ベルト８を用いて被検体１０３の胸部に超音波送受信部１１１を装着する。また、信号ケーブルを介して超音波送受信部１１１と接続されている変復調部１１２も被検体１０３の例えば腰部に固定する。
【００３７】
このとき、超音波送受信部１１１の超音波振動子１は、図４（ｂ）に示すように高分子材料からなる音響カプラ９を介して被検体１０３の体表面に装着され、この音響カプラ９は、超音波振動子１と被検体１０３との間における空気の介在を排除し、効率の良い超音波送受信を可能とする。。
【００３８】
図５は、被検体１０３の胸部に装着された超音波送受信部１１１によって、心臓の短軸断面（即ち、被検体１０３の体軸に垂直な断面）の超音波画像を得る場合を示しており、操作者は、超音波送受信部１１１を被検体１０３における胸骨１０５の左辺の肋間（肋骨間）に配置して、画像を観察しながら画像断面位置の調整を行う。そして所望の超音波画像が表示される超音波送受信部１１１の装着位置が決定したならば、装着ベルト８を使用して超音波送受信部１１１を前記装着位置に固定する。
【００３９】
次に、この第１の実施の形態における超音波画像データの収集と表示の手順を図１乃至図８を用いて説明する。
【００４０】
超音波の送信に際して、図３の超音波診断装置本体１１３のシステム制御部４６は、被検体１０３の所定の方向に対して超音波の送受信を行なうための制御信号と、超音波送信パルスの繰り返し周期を決定する制御信号を合成した走査制御信号を変復調部４１の変調器６２に供給し、変調器６２は、所定周波数（ｆ１）の搬送波をこれらの制御信号によって変調し、アンテナを介して図２の変復調部１１２に送信する。
【００４１】
図２の変復調部１１２の復調器３１は、変復調部４１の変調器６２から送信された搬送波を復調して前記走査制御信号を取り出し走査制御部５に供給する。そして、走査制御部５は、この走査制御信号に基づいて超音波送信部２−１乃至２−Ｎの送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び超音波受信部３−１乃至３−Ｎの受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに対する遅延時間制御信号と、超音波送信パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを生成する。次いで、走査制御部５は、この遅延時間制御信号を送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに供給し、送信及び受信における遅延時間の設定を行なう。更に、走査制御部５は、復調器３１から送られてくる走査制御信号に基づいて生成したレートパルスを送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎに供給する。
【００４２】
図６は、システム制御部４６から変調器６２に供給される走査制御信号の具体例を示したものであり、走査制御信号の供給は、図６（ａ）の超音波送受信区間（Ｔ２）の間に設定されているブランキング区間（Ｔ１）において行なわれる。この走査制御信号は、負極性のリセットパルスに後続して所定周期（Δτ）で発生するＰ個（Ｐビット）のパルス列から構成され、変復調部４１の変調器６２、及び変復調部１１２の復調器３１を介して走査制御部５に供給される。走査制御部５は、受信した走査制御信号のＰビットのパルス列から走査方向を識別し、この走査方向に対応した遅延時間制御信号を送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに供給する。また、走査制御部５は、走査制御信号のリセットパルスのフロントエッジから所定時間Ｔ３後にレートパルスを発生し、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎに供給する。
【００４３】
送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎ、は、まず走査制御部５から供給される遅延時間制御信号に基づいて、送信及び受信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向（θ１）に超音波を送受信するための遅延時間が設定され、次いで、送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎは、走査制御部５から供給されるレートパルスに対して上記遅延時間を与えてパルサ１３−１乃至１３−Ｎに供給する。そして、パルサ１３−１乃至１３−Ｎは、レートパルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルスにより、Ｎ個の超音波振動子１を駆動して被検体１０３に超音波パルス（送信超音波）を放射する。
【００４４】
被検体１０３に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体１０３の臓器境界面あるいは組織にて反射し、また、心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射した超音波の周波数はドプラ偏移を受ける。被検体１０３の組織において反射した超音波（受信超音波）は、送信時と同じＮ個の超音波振動子１によって受信されて電気信号に変換され、プリアンプ１４−１乃至１４−Ｎにて増幅された後、受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに送られる。
【００４５】
受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎは、受信において細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して所定の方向（θ１）に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時間をプリアンプ１４−１乃至１４−Ｎの出力信号に与えた後、加算器４に送る。更に、加算器４は、受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎから送られてくるＮチャンネルの受信信号を加算合成して１つの受信信号に纏めた後、変復調部１１２の変調器３２に供給する。そして、変調器３２は、前記受信信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調した後、図３に示す超音波診断装置本体１１３の変復調部４１に対して空中を介して送信する。
【００４６】
変復調部４１の復調器６３において復調された超音波受信信号は、Ｂモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３に供給され、Ｂモード画像データ及びドプラモード画像データの生成が行なわれる。即ち、Ｂモード画像データを収集する場合には、復調器６３の出力は、Ｂモード処理部４２の対数増幅器５１、包絡線検波器５２、更にはＡ／Ｄ変換器５３に送られ、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされ、生成されたＢモード画像データは画像データ記憶回路４４に保存される。
【００４７】
一方、ドプラモード画像データの収集においては、超音波受信信号のドプラ偏移を算出するために、システム制御部４６は同一方向（θ１）に対して連続して複数回超音波送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。即ち、システム制御部４６は、被検体１０３の同一送受信方向（θ１）に対して複数回の超音波走査を行ない、このとき得られる復調器６３の出力はドプラモード処理部４３のミキサ５６−１、５６−２及びＬＰＦ５７−１、５７−２を用いて直交位相検波され、更に、Ａ／Ｄ変換器５８−１，５８−２にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶回路５９に保存される。
【００４８】
次いで、ドプラ信号記憶回路５９に保存された複数の受信信号データに対して、ＦＦＴ分析器６０は周波数スペクトラムを求め、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０から出力される周波数スペクトラムに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出する。更に、演算器６１は、得られた算出結果に基づいてドプラモード画像データを生成して、画像データ記憶回路４４に保存する。
【００４９】
但し，ＦＦＴ分析器６０において求まるドプラ信号の周波数スペクトラムには、心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分と、血流の流れによって生ずる血流ドプラ成分とがあり、前者は後者より低周波成分で構成されている。従って、本実施の形態のように心筋の組織速度を計測するためには、この組織速度を反映したドプラ信号成分の抽出に最適なフィルタリング定数の設定を行う。
【００５０】
尚、超音波受信信号の組織ドプラ成分の算出において、上記のようなＦＦＴ分析を用いる方法の代わりに、ＭＴＩフィルタ及び自己相関関数を使用してドプラ成分スペクトラムの中心（即ち、平均速度）やパワーあるいは分散値を求めてもよい。
【００５１】
次に、超音波の送受信方向をθ１に対してΔθずつ順次更新させながらθ１＋（ＮＳ−１）Δθに対して上記と同様な手順で超音波の送受信を行い、被検体１０３を走査する。このとき、システム制御部４６は、変復調部４１、及び図２の変復調部１１２を介し、走査制御部５に対して超音波の送受信方向を制御する走査制御信号を供給する。そして、走査制御部５は、この走査制御信号に従って送信遅延回路１２−１乃至１２−Ｎ、及び受信遅延回路１５−１乃至１５−Ｎに対して遅延時間制御信号を供給し、上記超音波送受信方向に対応した遅延時間に順次切り換えながら、Ｂモード画像データとドプラモード画像データの各々を収集する。
【００５２】
次に、システム制御部４６は、上記のθ１＋Δθ乃至θ１＋（ＮＳ−１）Δθの超音波送受信によって得られたＢモード画像データとドプラモード画像データを、既に得られたθ１方向の画像データと同様に、画像データ記憶回路４４に順次保存して２次元の画像データを生成すると共に、この２次元画像データを必要に応じて表示部４９のモニタ６６において表示する。
【００５３】
一方、システム制御部４６は、画像データ記憶回路４４に保存された前記画像データを、ネットワークを介して図１に示した第２の領域１０２に送信し、この第２の領域１０２に置かれた表示部１１４のモニタに表示する。尚、図１の第１の領域１０１は患者（被検体１０３）が置かれた医療施設内の救急医療室や通常の病室、あるいは一般家庭などであり、第２の領域１０２は前記医療施設と同一の医療施設あるいは他の医療施設におけるナースステーションや医師の居室などである。従って、第２の領域１０２の医師や看護士は、表示部１１４のモニタにリアルタイム表示される超音波画像を観察することによって、第１の領域１０１の被検体１０３の状態を絶えず監視することが可能となる。
【００５４】
次に、図７を用いて超音波画像の長時間集中監視方法について述べる。例えば、第１の領域１０１−１乃至１０１−３に置かれた３人の患者（被検体１０３−１乃至１０３−３）の集中監視を行う場合、被検体１０３−１乃至１０３−３から得られた受信超音波は、超音波送受信部１１１−１乃至１１１−３を介して超音波診断装置本体１１３−１乃至１１３−３において画像データとして生成され、この画像データは、ネットワークを介して第２の領域１０２に設けられた表示装置１１４−１乃至１１４−３において表示される。従って、第２の領域１０２の医師あるいは看護士１０４は、表示部１１４−１乃至１１４−３を監視することによって被検体１０３−１乃至１０３−３の病状を同時かつリアルタイムで把握することが可能となる。
【００５５】
（変形例）
次に、本実施の形態の変形例について図８を用いて説明する。この変形例の特徴は被検体１０３の体表に装着した超音波送受信部１１１ａを用いて所定方向に超音波の送受信を行ない、超音波診断装置本体１１３では、このとき得られた受信信号に基づいてＭモード画像データの生成を行うことにある。この変形例と上記実施の形態との構成上の差異は超音波送受信部１１１ａのみであり、変復調部１１２及び超音波診断装置本体１１３の構成や超音波送受信部１１１ａの被検体１０３への装着方法については上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図８に示した本実施の形態の変形例の超音波送受信部１１１ａは、１つの超音波振動子１ａと、この超音波振動子１ａを駆動するための１チャンネルのパルサ１３ａと、前記超音波振動子１ａによって受信した信号を増幅する１チャンネルのプリアンプ１４ａを備えている。
【００５７】
Ｍモード画像データの収集に際して、操作者は超音波送受信部１１１ａを被検体１０３の胸部に装着し、所定方向（θｘ）に対して超音波の送受信が行われるように装着位置を調整した後、図３に示した超音波診断装置本体１１３の入力部４８においてＭモード画像データ収集のコマンド信号を入力する。コマンド信号を受信したシステム制御部４６は、超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを変復調部４１の変調器６２に供給し、変調器６２は、このレートパルスによって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調し、空中を介して図８の変復調部１１２ａに送信する。
【００５８】
変復調部１１２の復調器３１は、レートパルスによって変調された搬送波を受信し、復調して得られたレートパルスをパルサ１３ａに供給する。次いで、パルサ１３ａは、レートパルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルスにより、超音波振動子１ａを駆動して被検体１０３の所定方向（θｘ）に超音波パルス（送信超音波）を放射する。
【００５９】
被検体１０３に放射された超音波の一部は、被検体１０３の臓器間の境界面あるいは組織にて反射し、反射した超音波（受信超音波）は超音波振動子１ａによって受信されて電気信号に変換される。そして、この受信信号はプリアンプ１４ａにおいて増幅された後、変復調部１１２ａの変調器３２に供給される。変調器３２は前記受信信号によって所定周波数（ｆ１）の搬送波を変調した後、図３に示した超音波診断装置本体１１３ａの変復調部４１に対し空中を介して送信する。
【００６０】
変復調部４１の復調器６３において受信され、復調された受信信号はＢモード処理部４２及びドプラモード処理部４３に供給され、Ｍモード画像データの生成が行なわれる。即ち、Ｍモード画像データを収集する場合には、復調器６３の出力はＢモード処理部４２の対数増幅器５１、包絡線検波器５２、更にはＡ／Ｄ変換器５３に送られ、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされた後、画像データ記憶回路４４に保存される。
【００６１】
一方、組織ドプラ信号を用いてＭモード画像データを収集する場合には、システム制御部４６は前記所定方向（θｘ）に連続的に複数回の超音波送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。このとき得られる復調器６３の出力はドプラモード処理部４３のミキサ５６−１、５６−２及びＬＰＦ５７−１、５７−２を用いて直交位相検波され、更に、Ａ／Ｄ変換器５８−１，５８−２にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶回路５９に保存される。次いで、ドプラ信号記憶回路５９に保存された複数の受信信号データに対して、ＦＦＴ分析器６０は周波数スペクトラムを求め、演算器６１は、ＦＦＴ分析器６０から出力される周波数スペクトラムに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出する。そして、システム制御部４６はその算出結果をＭモード画像データとして画像データ記憶回路４４に保存する。
【００６２】
このようなＭモード画像データの収集を継続的に行い、得られたＭモード画像データは画像データ記憶回路４４に順次保存されると共に、このＭモード画像データは、必要に応じて表示部４９のモニタ６６に表示される。
【００６３】
一方、システム制御部４６は、画像データ記憶回路４４に保存された前記Ｍモード画像データを、ネットワークを介して図１の第２の領域１０２に送信し、この第２の領域１０２に置かれた表示部１１４において表示される。従って、第２の領域１０２の医師や看護士１０４は、表示部１１４のモニタにリアルタイム表示されるＭモード画像を観察することによって第１の領域１０１の被検体１０３の状態を常時監視することが可能となる。
【００６４】
以上述べた本実施の形態によれば、小型軽量な超音波送受信部１１１ａのみを被検体１０３に装着し、無線通信によって超音波受信信号を超音波診断装置本体１１３に供給することによって、被検体１０３に大きな負担を与えることなく、超音波画像データの長時間の継続的な収集と表示が可能となる。更に、この画像データを、ネットワークを介して他の場所に転送することによって、医師や看護士１０４は、複数の被検体１０３の超音波画像データの集中監視を行うことができる。また、本実施の形態において、被検体１０３は、自由に移動することが可能となるため、例えばトレッドミルのような心臓の負荷試験が容易となる。
【００６５】
一方、本実施の形態の変形例においては、心臓の２次元画像による監視は不可能となるが、被検体１０３の心機能の定量的な把握が容易なＭモード画像の長時間表示が容易となる。また、この方法では、超音波送受信部１１１ａの構成が著しく簡単になるため、小型軽量化が更に容易となり、被検体１０３に与える負担を大幅に低減することが可能となる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図９乃至図１２を用いて説明する。この第２の実施の形態の特徴は、位置センサを有した複数の超音波送受信部１１１ｂを被検体１０３に装着して得られる受信信号や超音波送受信部１１１ｂの位置情報を、無線手段によって超音波診断装置本体１１３ｂに送信して複数断面の画像データを生成し、更に、前記位置情報に基づいて複数断面の画像データの合成を行うことにある。
【００６７】
図９は被検体１０３の胸部肋間１０６に２つの超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２を装着ベルト８によって並べて固定した場合を示しており、この超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の各々には位置センサ６−１及び６−２が新たに取り付けられている。
【００６８】
位置センサ６−１及び６−２は、被検者の体表に置かれた超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の位置や角度あるいは走査断面の方向などを検出するものであり、種々の方式があるが検出精度や価格あるいはサイズの面から超音波センサあるいは磁気センサが実用化されているが、ここでは磁気センサを用いた方式を適用する。この場合被検体１０３の近傍には磁気を発する磁気発生器７が設置される。
【００６９】
尚、超音波送受信部１１１ｂ−１を構成する超音波振動子１の各素子は、例えば被検体１０３の体軸方向に対して直角の方向（図のＸ方向）に配列されており、一方、超音波送受信部１１１ｂ−２の超音波振動子１は、被検体１０３の体軸方向（Ｙ方向）に配列されている。即ち、超音波送受信部１１１ｂ−１は心臓のほぼ短軸方向の超音波画像データを収集し、超音波送受信部１１１ｂ−２は長軸方向の超音波画像データの収集を行う。図１０（ａ）は、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２によって得られる超音波画像データの断面を示し、図１０（ｂ）は、超音波送受信部１１１ｂ−１によって得られる被検体１０３の心臓短軸画像を示す。また、図１０（ｃ）は超音波送受信部１１１ｂ−２によって得られる心臓長軸画像を示している。
【００７０】
そして、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２によって得られる長軸画像データと短軸画像データは、超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の位置センサ６−１及び６−２から得られる位置情報に基づいて、例えば図１０（ａ）に示すように合成されて表示される。
【００７１】
次に、この第２の実施の形態における超音波診断装置の構成と動作について図１１及び図１２を用いて説明する。尚、図１１に示した超音波送受信部１１１ｂのブロック図及び図１２に示した超音波診断装置本体１１３ｂのブロック図において、図２及び図３と同様の部分は同一符号で示し、その詳細な説明は省略する。即ち、図１１の超音波送受信部１１１ｂ及び変復調部１１２ｂの構成の、図２における超音波送受信部１１１及び変復調部１１２の構成との差異は、超音波送受信部１１１ｂに位置センサ６が取り付けられ、この位置センサ６の出力は、変復調部１１２ｂにおいて新たに設けられた変調器３３に接続されていることである。そして変調器３３において、位置センサ６の出力信号は変調器３２の搬送波周波数（ｆ１）とは異なる周波数（ｆ２）の搬送波を変調する。尚、この超音波送受信部１１１ｂを装着した被検体１０３の周囲には磁気を発生する磁気発生器７が置かれている。
【００７２】
一方、図１２の超音波診断装置本体１１３ｂの構成と、図３における超音波診断装置本体１１３の構成との差異は、位置検出器４７が変復調部４１の復調器６３とシステム制御部４６の間に追加されていることであり、変復調部４１の復調器６３において復調された位置センサ６からの信号は位置検出器４７に供給され、超音波送受信部１１１ｂの位置や傾きなどが検出され、検出された位置情報は画像データの付帯情報として画像データと共に画像データ記憶回路４４に保存される。
【００７３】
また、超音波診断装置本体１１３ｂには画像合成回路４５が新たに設けられ、この画像合成回路４５は、複数の超音波送受信部１１１ｂによって得られた複数の画像データと、これら超音波送受信部１１１ｂの位置情報を画像データ記憶回路４４から読み出し、前記位置情報に基づいて複数枚の画像データを合成する。
【００７４】
以上述べた構成の超音波診断装置を用いた画像データ収集において、操作者は、被検体１０３に複数個の超音波送受信部１１１ｂを装着する。そして、これらの超音波送受信部１１１ｂの位置や傾きなどの位置情報を検出する際に、超音波送受信部１１１ｂの位置センサ６は、磁気発生器７が発生した磁気を検出し、検出したセンサ出力を時系列信号に変換して変復調部１１２ｂの変調器３３に供給する。変調器３３は、このセンサ出力によって周波数ｆ２の搬送波を変調して空中を介し、図１２に示した変復調部４１の復調器６３に送る。次いで、復調器６３ではこの入力信号に対して周波数ｆ２の搬送波を用いて復調し、復調されたセンサ出力は位置検出器４７に供給されて超音波送受信部１１１ｂの位置情報が検出される。
【００７５】
一方、超音波画像データの収集に際しては、第１の実施の形態と同様にしてシステム制御部４６より変復調部４１の変調器６２、及び変復調部１１２ｂの復調器３１を介して超音波送受信部１１１ｂの走査制御部５に超音波走査のための走査制御信号が供給されて超音波の送受信が行なわれる。そして、得られたＮチャンネルの受信信号は加算器４において加算合成され、変復調部１１２ｂの変調器３２に送られる。変調器３３では、周波数ｆ１の搬送波をこの受信信号によって変調し、空中を介して図１２に示した変復調部４１の復調器６３に送る。そして、復調器６３において復調された受信信号は、Ｂモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３に供給されてＢモード画像データあるいはドプラモード画像データが生成され、これらの画像データは画像データ記憶回路４４に保存される。この場合、位置検出器４７において検出された超音波送受信部１１１ｂの位置情報もシステム制御部４６を介して画像データ記憶回路４４に供給され、前記画像データの付帯情報として記憶される。
【００７６】
以上は、１つの超音波送受信部１１１ｂについて述べたが、複数の超音波送受信部１１１ｂが被検体１０３に装着された場合においても超音波診断装置の構成に大きな変化は無い。即ち、複数の超音波送受信部１１１ｂの各々に対する超音波送受信用の搬送周波数ｆ１と位置センサ用の搬送周波数ｆ２を独立に設定すれば変復調部４１が１つであっても複数の超音波送受信部１１１に対応可能である。
【００７７】
このようにして、システム制御部４６は、複数の超音波送受信部１１１ｂによって得られた画像データと位置情報を画像データ記憶回路４４において保存したならば、画像合成回路４５は、この画像データと位置情報を読み出し、前記位置情報に基づいて画像データの合成を行う。そして合成された画像データを必要に応じて表示部４９のモニタ６６に表示する。一方、システム制御部４６は、この合成された画像データを、ネットワークを介して図１の第２の領域１０２に置かれた表示部１１４において表示する。
【００７８】
尚、第２の領域１０２の表示部１１４には所望の画像データの他に、複数の超音波送受信部１１１ｂの位置情報を夫々表示することによって、超音波送受信部１１１ｂの初期設定位置に対しての誤差の有無についても同時にモニタリングを行う。そして、許容できない位置誤差が発生した場合には、超音波送受信部１１１ｂの被検体１０３に対する再装着を行なう。
【００７９】
以上述べた本実施の形態によれば、位置センサ６を有した超音波送受信部１１１ｂを複数個、被検体１０３に装着することによって、被検体１０３における多断面の超音波画像データを合成することができるため、３次元的な情報を容易に観察することが可能となる。しかも、無線通信によって超音波受信信号を超音波診断装置本体１１３ｂに供給することによって、被検体１０３に大きな負担を与えることなく、３次元情報の長時間モニタリングを行うことが可能となり、また、第１の実施の形態と同様にして、この合成画像データをネットワークを介して他の場所に転送することによって、医師や看護士１０４は複数の被検体１０３に対して合成画像による集中監視を行うことができ、更に、心臓の負荷試験に適用することも可能である。
【００８０】
ところで、心臓のように動きの速い臓器の観察においては、合成画像に用いられる複数の画像データの各々は、ほぼ同一時刻あるいは同時相において収集する必要がある。このような場合には、超音波診断装置本体１１３ｂにおける変復調部４１の変調器６３やＢモード処理部４２あるいはドプラモード処理部４３は、複数の超音波送受信部１１１ｂの夫々に対応して複数チャンネル設けることによって実現できるが、時分割方式を導入することによってチャンネル数を低減してもよい。
【００８１】
尚、図９及び図１０の説明において、２つの超音波送受信部１１１ｂ−１及び１１１ｂ−２の超音波振動子１は、体軸方向、及び体軸と直角な方向に配列したが、超音波送受信部１１１ｂの数や配置位置あるいは超音波振動子１の配列方向は限定されるものではなく、従って、得られる超音波画像断面も心臓の長軸方向や短軸方向に限定されない。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上記の第１の実施の形態及び第２の実施の形態においては、超音波送受信部１１１と変復調部１１２は独立のユニットによって構成したが、変復調部１１２は超音波送受信部１１１に含めてもよい。また、被検体１０３に装着する超音波送受信部１１１の構成は、図２あるいは図１１に示したものに限定されない。例えば、被検体１０３の観察部位には超音波振動子１のみを装着し、超音波送信部２−１乃至２−Ｎ及び超音波受信部３−１乃至３−Ｎ、走査制御部５、加算器４は変復調部１１２と同一のユニットで構成し、被検体１０３の腰部などに装着してもよい。
【００８３】
また、本実施の形態においてはＢモード画像データやドプラモード画像データ、あるいはＭモード画像データの収集と表示について述べたが、これらに限定されるものではなくなく、例えば、超音波連続波を用いた血流計測法（所謂連続波ドップラ法）によって得られる周波数スペクトラムのデータの収集あるいは表示であってもよい。更に、診断対象臓器として心臓を例に述べてきたが他の臓器であっても構わない。
【００８４】
更に、超音波送受信部１１１の位置情報を検出するために、上記の実施の形態では磁気センサについて述べたが、超音波センサなど他の方式のセンサを用いてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、小型軽量な超音波送受信部を被検体に装着し、無線通信によって超音波画像データ等の生成部と接続することができるため、超音波画像の長時間監視において被検体に与える負担を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置全体の概略構成を示す図。
【図２】同実施の形態における超音波送受信部の構成を示す図。
【図３】同実施の形態における超音波診断装置本体の構成を示す図。
【図４】同実施の形態における超音波送受信部の被検体への装着方法を示す図。
【図５】同実施の形態における超音波送受信部の装着位置と超音波走査断面を示す図。
【図６】同実施の形態における超音波走査のための制御信号の具体例を示す図。
【図７】同実施の形態における超音波画像の収集監視方法を示す図。
【図８】同実施の形態における超音波送受信部の変形例の構成を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における超音波送受信部の装着方法を示す図。
【図１０】同実施の形態における超音波送受信部の装着位置と超音波走査断面を示す図。
【図１１】同実施の形態における超音波送受信部の構成を示す図。
【図１２】同実施の形態における超音波診断装置本体の構成を示す図。
【図１３】従来の超音波診断装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１０１…第１の領域
１０２…第２の領域
１０３…被検体
１１１…超音波送受信部
１１２…変復調部
１１３…超音波診断装置本体
１１４…表示部
Claims (16)
- 被検体に対して超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する無線通信手段と、
この無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、
この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、
前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、
この第２の無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内の所定の方向に超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段における超音波送信タイミングを指示する指示手段と、
この指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記超音波送受信手段に供給する第１の無線通信手段と、
前記超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する第２の無線通信手段と、
この第２の無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて超音波データを生成するデータ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う複数の超音波送受信手段と、
この複数の超音波送受信手段の各々における超音波送受信の方向を指示する走査方向指示手段と、
この走査方向指示手段から出力される指示信号を無線通信によって前記複数の超音波送受信手段に供給する複数の第１の無線通信手段と、
前記複数の超音波送受信手段によって得られる各々の受信信号を無線通信する複数の第２の無線通信手段と、
この第２の無線通信手段により、供給される前記受信信号に基づいて複数フレームの超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
この画像データ生成手段によって生成される複数フレームの画像データを合成する画像合成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記超音波送受信手段は、被検体の体表近傍において装着具を用いて固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波送受信手段は、少なくとも超音波振動子と、この超音波振動子を駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波送受信手段は、複数の超音波振動子と、この超音波振動子を駆動する駆動手段と、駆動手段における駆動タイミングを設定する送信遅延手段を備え、前記駆動手段による超音波振動子駆動タイミングは、前記走査方向指示手段の指示信号に基づいて前記送信遅延手段において設定されることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波送受信手段は、複数の超音波振動子及び受信遅延手段を備え、前記受信遅延手段は、前記超音波送受信手段によって得られた受信信号に対し、前記走査方向指示手段の指示信号に基づいて遅延時間を設定することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の超音波診断装置。
- 前記画像データ生成手段は、前記超音波送受信手段によって得られる受信信号に基づいて、Ｂモード画像データあるいはドプラモード画像データのうちの少なくともいづれかの画像データについて生成することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項４に記載の超音波診断装置。
- 前記データ生成手段は、前記超音波送受信手段によって得られる受信信号に基づいて、Ｍモードデータあるいは連続波ドプラモードデータのうちの少なくともいづれかのデータについて生成することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
- 前記複数の超音波送受信手段の各々は位置センサを備え、前記画像合成手段は、第３の無線通信手段を介して前記位置センサから供給される前記複数の超音波送受信手段の位置情報に基づいて、前記複数フレームの画像データの合成を行うことを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
- 前記位置センサは、磁気センサあるいは超音波センサのいづれかのセンサを用いることを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
- 前記画像データ生成手段は、生成した画像データをネットワークを介して接続された表示部において表示することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項４に記載の超音波診断装置。
- 被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する無線通信手段と、
この無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内の所定の方向に超音波の送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られた受信信号を無線通信する無線通信手段と、
この無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて超音波データを生成するデータ生成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内の複数の方向に対して順次超音波の送受信を行う複数の超音波送受信手段と、
この複数の超音波送受信手段によって得られる各々の受信信号を無線通信する複数の無線通信手段と、
この無線通信手段により、空中を介して供給される前記受信信号に基づいて複数フレームの超音波画像データを生成する画像データ生成手段と、
この画像データ生成手段によって生成される複数フレームの画像データを合成する画像合成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
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- 2003-05-08 JP JP2003130329A patent/JP2004329608A/ja active Pending
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