JP2008018087A

JP2008018087A - 超音波診断装置及び超音波プローブを用いた超音波診断装置並びに超音波診断システム

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Publication number: JP2008018087A
Application number: JP2006193086A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Hongo; 宏信本郷
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-13
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Abstract

【課題】プローブの電子回路の消費電力、発熱を増大させることなくプリアンプのノイズレベルを小さくし、ダイナミックレンジを増大して連続波ドプラモード等の受信性能を確保し、良好な超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置を提供することである。
【解決手段】超音波プローブ１０は、アレイ状に配列された複数の超音波振動子１５で超音波を被検体４５に送受信し、該被検体４５内の組織情報を得て受信される微弱な超音波エコーを増幅するプリアンプ群１７を内蔵している。また、超音波振動子１５の第１の領域に第１のプリアンプ群１７ａが接続され、第２の領域に第２のプリアンプ群１７ｂが接続されている。そして、第１のプリアンプ群１７ａの動作を停止させる動作モードに於いて、第１のプリアンプ群１７ａに供給されていたバイアス電流を第２のプリアンプ群１７ｂに供給するように制御回路１９が切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波ビームを走査してリアルタイムに生体内の画像を得るリアルタイム超音波診断装置及び超音波プローブを用いた超音波診断装置並びに超音波診断システムに関し、特に、電子回路を内蔵したプローブを用いる超音波診断装置に関するものである。

近年、超音２次元（２Ｄ）アレイプローブ等に於いては、プローブヘッドに電子回路を内蔵し、送信波形の生成、受信エコーの増幅・部分的ビームフォーミングを行うようになってきている。こうした２次元アレイプローブを用いた超音波診断装置は、例えば下記特許文献１に記載されている。

また、振動子エレメントサイズが小さくなることによるインピーダンスの上昇を抑えるために、積層圧電体等を用いることも考えられている。

例えば、電子回路を内蔵したプローブを用いるリアルタイム超音波診断装置に於いて、プローブハンドルは、超音波振動子群と、パルサー群と、プリアンプ群と、サブアレイビームフォーマ群と、これらを制御する制御回路とで構成される。また、このプローブハンドルと、プローブケーブル、プローブコネクタ及び電子回路群と、プローブコネクタ内制御回路により、超音波プローブが構成される。

一方、こうした超音波プローブがプローブコネクタを介して接続される超音波診断装置本体では、本体プリアンプ群で受信遅延加算処理が施された超音波エコー信号が増幅され、増幅された超音波エコー信号が、受信遅延加算回路でタイミングが合わされ、信号処理部で検波されてエンベロープが取り出され、画像処理部で座標変換され、画像表示に適した処理が施されて表示部に表示されることにより、リアルタイムで被観測体内の形態情報が表示される。

ところで、被観測体内の血流に対して中心周波数ｆ０の超音波の送受信が行われると、超音波ビームの周波数は流動する血球により、血流速度に比例するドプラ偏移ｆｄを受けて、ｆ０＋ｆｄの周波数の超音波エコーが受信される。したがって、そのドプラ偏移周波数ｆｄを検出し、時間的な変化を表示することで、ドプラ画像として血流速度情報を表示することができる。

またその際、検出されたドプラ偏移周波数ｆｄを２次元にマッピングし、適切なカラー変換を行って先の超音波画像に重ね合わせて表示することにより、血流速度情報を含む被観測体内の画像をリアルタイムでカラードプラ画像（図示されない）として表示することができる。

近年、超音波プローブに２次元アレイ振動子が用いられるようになり、振動子数が数千に増加し、個々の大きさが極めて小さくなってきている。この場合、超音波診断装置にプローブを直接接続すると、ケーブル本数が非常に多く必要であるためにケーブル全体がかなり太くなり、操作に支障をきたすと共に、微小な振動子に駆動用の波形を効率よく伝送すること及び微小な振動子で受信される超音波エコーを高品位で伝送することが困難である。

このため、２次元アレイ等の場合は超音波プローブに、送信回路及び受信回路等の電子回路を実装し、数の多い微小振動子の駆動を容易に効率よく行い、また受信された微弱な超音波エコーを効率よく増幅するすると共に、数個単位の振動子毎に部分的な受信ビームフォーミングを行って加算することにより、超音波診断装置に入力する信号線の本数を低減することがしばしば行われている。
特開２０００−１３９９０７号公報

しかしながら、超音波プローブの温度上昇を許容可能なレベルに抑えるため、これらのプローブ内蔵の電子回路が発生する熱を少なくする必要がある。このために、内蔵電子回路に供給できる電源の電力を大きくすることができない、という課題を有している。一方、超音波エコーを増幅するプリアンプ群については、代表的な増幅素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）がほとんどの場合に使用されている。このＦＥＴによるプリアンプは、ノイズを低減して広いダイナミックレンジを得るために、図７に示されるように、バイアス電流を多く必要とする。

ＦＥＴＭ１の入力換算ノイズ（熱雑音）は、以下のようにして求められる。
ｖ_n＝４ｋＴ（２／３）・（１／ｇｍ）
ｇｍ＝２・Ｉ_D／（ＶGS−Ｖ_TH）
したがって、ノイズを低減するためには、バイアス電流を大きくする必要がある。

つまり、連続波ドプラ（ＳＣＷ）モードのように振幅の大きいクラッタ（心臓壁等からの反射）に重畳した極めて微弱なドプラ信号を増幅するためには、通常のＢモード画像を得る場合に比べて倍程度のかなり大きいバイアス電流を供給する必要がある。

その結果、プリアンプの発熱が増加してプローブの温度上昇が大きくなり、過大な発熱を生じると共に、内蔵電子回路が正常に動作しなくなる虞れが生じる。これを避けるためにバイアス電流を抑えて使用すると、プリアンプのダイナミックレンジが十分得られず、微弱な信号成分を忠実に増幅することが困難となり、診断に必要な情報を得ることができない。

したがって本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリアンプ等の電子回路を内蔵した２次元アレイプローブ等を使用する超音波診断装置に於いて、プローブの電子回路の消費電力、発熱を増大させることなくプリアンプのノイズレベルを小さくし、ダイナミックレンジを増大して連続波ドプラモード等の受信性能を確保し、良好な超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置及び超音波プローブを用いた超音波診断装置並びに超音波診断システムを提供することである。

すなわち請求項１に記載の発明は、アレイ状に配列された複数の超音波振動子で超音波を被検体に送受信し、該被検体内の組織情報を得て受信される微弱な超音波エコーを増幅するプリアンプ群を内蔵する超音波プローブを用いる超音波診断装置に於いて、上記複数の超音波振動子の第１の領域に接続される第１のプリアンプ群と、上記複数の超音波振動子の上記第１の領域とは異なる第２の領域に接続される第２のプリアンプ群と、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替え制御する制御回路と、を具備することを特徴とする超音波診断装置。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記超音波プローブは、２次元アレイプローブであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記第１及び第２のプリアンプ群は、上記超音波プローブ、若しくは該超音波プローブを超音波診断装置の本体に接続するためのプローブコネクタに内蔵されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、アレイ状に配列されて超音波を被検体に送受信するもので、第１の領域及び第２の領域を有する複数の超音波振動子と、上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域を駆動して上記超音波を送信させるパルサー群と、上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅するプリアンプ群と、上記第１の領域に接続される第１のプリアンプ群の動作を停止し、且つ上記第２の領域に接続される第２のパルサー群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２の領域に接続される第２のプリアンプ群に供給するように制御する制御回路と、を具備することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、アレイ状に配列されて超音波を被検体に送受信するもので、第１の領域及び第２の領域を有する複数の超音波振動子と、上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域を駆動して上記超音波を送信させるパルサー群と、上記複数の超音波振動子の第１の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅する第１のプリアンプ群と、上記複数の超音波振動子の第２の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅する第２のプリアンプ群と、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御する制御回路と、を有する超音波プローブと、上記超音波プローブに接続されて、該超音波プローブで得られた情報を得ると共に電源を供給する超音波診断装置と、を具備することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記超音波プローブは、２次元アレイプローブであることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記第１及び第２のプリアンプ群は、上記超音波プローブ、若しくは該超音波プローブを超音波診断装置に接続するためのプローブコネクタに内蔵されていることを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１３に記載の発明に於いて、上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、プリアンプ等の電子回路を内蔵した２次元アレイプローブ等を使用する超音波診断装置に於いて、プローブの電子回路の消費電力、発熱を増大させることなくプリアンプのノイズレベルを小さくし、ダイナミックレンジを増大して連続波ドプラモード等の受信性能を確保し、良好な超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置及び超音波プローブを用いた超音波診断装置並びに超音波診断システムを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るもので、電子回路内蔵プローブを用いたリアルタイム超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

図１に於いて、本実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブ１０と、この超音波プローブ１０が本体側プローブコネクタ２５で接続された超音波診断装置本体３０とから構成されている。

そして、上記超音波プローブ１０は、プローブハンドル１１と、このプローブハンドル１１に一端が接続されたプローブケーブル１２と、このプローブケーブル１２の他端に接続されたプローブコネクタ１３とから構成される。

プローブハンドル１１は、超音波振動子群１５と、パルサー群１６と、プリアンプ群１７と、サブアレイビームフォーマ群１８と、これらを制御するプローブハンドル内制御回路１９とで構成される。

超音波振動子群１５は、例えば、後述するようにＮ×Ｍのアレイ状に配列されて成るもので、被観測体４５（例えば心臓）に対して超音波を送受信する。パルサー群１６は、超音波振動子群１５に接続されるもので、プローブハンドル内制御回路１９で生成された異なるタイミングに従って超音波振動子群１５を駆動して、所定の指向性を有する超音波ビームを発生させるためのものである。これにより、パルサー群１６からの電気信号に従って、超音波振動子１５から被観測体４５に向けて超音波ビームが照射される。

プリアンプ群１７は、超音波振動子群１５から送波された超音波ビームが、被観測体４５内の構造物の境界等の音響インピーダンスの異なる界面で反射を受け、当該被観測体４５内の構造・動き等の情報を得て、超音波振動子群１５で受信される微弱な超音波エコー信号を良好に伝送するために、低雑音増幅またはバッファリング等の処理を行うものである。サブアレイビームフォーマ群１８は、上述したプリアンプ群１７からの出力信号を数チャネルのグループで遅延時間を与えて加算し、当該超音波プローブ１０からの出力信号線の数を減少させるものである。これにより、プローブケーブル１２の本数を減少させている。

プローブハンドル内制御回路１９は、上述したパルサー群１６、プリアンプ群１７及びサブアレイビームフォーマ群１８の動作を制御するためのものである。このプローブハンドル内制御回路１９からの制御信号により、プリアンプ群１７はバイアス電流等の動作条件を個々に設定できるように構成されている。

プローブハンドル１１とプローブコネクタ１３は、上述したようにプローブケーブル１２により接続されている。プローブコネクタ１３内は、複数の電子回路から成る電子回路群２２と、プローブコネクタ内制御回路２１とにより構成されている。上記電子回路群２２は、必要に応じて増幅、バッファリング、帯域調整等の超音波エコー信号の追加処理を行う。また、プローブコネクタ内制御回路２１は、上記電子回路群２２の動作を制御すると共に、後述する超音波診断装置本体３０より伝送される制御信号を基にして、プローブハンドル内制御回路１９に伝送する制御信号を生成するものである。

超音波診断装置本体３０は、本体プリアンプ群３１と、本体受信遅延加算回路３２と、信号処理部３３と、画像処理部３４と、表示部３５と、本体送信遅延回路３８と、本体パルサー群３９と、本体制御回路４０と、操作パネル４１とより構成される。

本体プリアンプ群３１では、超音波プローブ１０にて数チャネルのグループで最初の受信遅延加算処理が施された超音波エコー信号が増幅される。これらの増幅された超音波エコー信号は、本体受信遅延加算回路３２にてタイミングが合わせられる。そして、上記超音波信号は、信号処理部３３にて検波されてエンベロープが抽出される。更に、このエンベロープが抽出された超音波信号は、画像処理部３４にて被観測体４５の断面に合わせて座標変換されたり、画像表示に適した階調処理等が施されたりした後、表示部３５に表示される。これにより、図２に示されるように、リアルタイムで被観測体内の形態情報が、表示部３５に表示される。

また、本体制御回路４０は、超音波診断装置本体３０内の各処理部の動作を制御すると共に、プローブコネクタ１３のプローブコネクタ内制御回路２１に制御情報を伝送するためのものである。操作パネル４１は、動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラ（ＳＣＷ）モードを行う場合等、操作者が情報を入力或いは選択するための操作を行うための入力手段である。

尚、本体送信遅延回路３８と本体パルサー群３９は、超音波プローブが電子回路を内蔵しない場合、すなわち超音波振動子１５を超音波診断装置本体３０が駆動する通常のプローブを接続する場合に動作させるものであり、通常、超音波診断装置本体３０に内蔵されて構成されるが無くともよい。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明する。

図示されない電源装置により電源が投入されると、本ルーチンが開始される。そして、先ずステップＳ１にて、全チャンネルのプリアンプ群１７に対して基本バイアス電流ｉｂを設定する制御コードが転送される。そして、図４（ａ）に示されるような、Ｎ×Ｍの２Ｄアレイ状に配列された振動子群５０から、Ｎ×Ｍ個のプリアンプ群１７で増幅された超音波エコー信号が、超音波診断装置本体３０に転送される。そして、本体プリアンプ群３１によって、超音波プローブ１０で数チャネルのグループで最初の受信遅延加算処理が施された超音波エコー信号が増幅される。それらの増幅された超音波エコー信号が、本体受信遅延加算回路３２でタイミングが合わせられ、信号処理部３３で検波されてエンベロープが抽出される。そして、画像処理部３４にて、被観測体４５の断面に合わせて座標変換が行われると共に、画像表示に適した階調処理等が施される。これにより、ステップＳ２にて、通常モード、例えばＢモード等の画像が表示部３５に表示される。

この状態に於いて、ＳＣＷモードが行われるものとする。すると、ステップＳ３にて、操作者が超音波診断装置本体３０の操作パネル４１を操作してＳＣＷモードが選択される。この場合、操作パネル４１上の図示されないスイッチがオンされて、ＳＣＷモードが選択される。この操作パネル４１からの入力に基づいて、本体制御回路４０では、超音波診断装置本体３０の動作がＳＣＷモードに設定されると共に、超音波プローブ１０のプローブコネクタ内制御回路２１に制御信号が伝送される。すると、プローブコネクタ内制御回路２１では、プローブハンドル内制御回路１９にて処理できる形態に制御信号が調整される。そして、この調整された制御信号（制御コード）がプローブハンドル内制御回路１９に伝送される。

プローブハンドル内制御回路１９では、上記制御信号に基づいてパルサー群１６及びプリアンプ群１７が制御される。これにより、図４（ｂ）に示されるように、Ｎ×Ｍの２Ｄアレイ状に配列された振動子群５０が、超音波の送信を行う領域５０ａと、受信を行う領域５０ｂに分割される。そして、ステップＳ４に於いて、受信を行うこのＳＣＷ受信領域５０ｂのパルサー群１６をオフにするための制御コードが、プローブコネクタ内制御回路２１から転送される。

更に、続くステップＳ５にて、送信を行うＳＣＷ送信領域のプリアンプ群１７ａをオフにするための制御コードが、プローブコネクタ内制御回路２１から転送される。次いで、ステップＳ６にて、図４（ａ）に示されるように、プリアンプ群１７ａで通常使用しているバイアス電流ｉｂが、ＳＣＷ受信領域５０ｂのプリアンプ群１７ｂのバイアス電流ｉｂに加算されるように制御が行われる。

通常通常のパルス送受信モードは、図４（ａ）に示されるように、Ｎ×Ｍの２Ｄアレイ５０は、Ｎ×Ｍの全素子で送受信を行い、そのときのＮ×Ｍ個のプリアンプ群１７のバイアス電流はｉｂである。そして、ＳＣＷモードに於いては、プローブの領域を、送信を行う部分と受信を行う部分に分けて使用する。すなわち、図４（ｂ）に示されるように、（Ｎ／２）×Ｍのアレイ（ＳＣＷ送信領域）５０ａと、（Ｎ／２）×Ｍのアレイ（ＳＣＷ受信領域）５０ｂとに分ける。したがって、送信を行う部分のＳＣＷ送信領域５０ａに接続される（Ｎ／２）×Ｍ個のプリアンプ群１７ａはオフ（バイアス電流が０）にされる。そして、これらのＳＣＷ送信領域にあるプリアンプ群１７ａに供給していたバイアス電流（ｉｂ）を、ＳＣＷ受信領域のプリアンプ群１７ｂに加算する。つまり、ＳＣＷ受信領域のプリアンプ群１７ｂに供給されるバイアス電流はｉｂ＋ｉｂ（＝２ｉｂ）となり、バイアス電流を増加させる。尚、バイアス電流の増加は、本来オフにされるプリアンプで使用されていた分であるから、内蔵している電子回路の消費電力は増加することはない。

本実施形態の場合、プローブハンドル１１で消費する電力が所定の値を超えないように制御することにより、プローブハンドル１１で発生する熱を増加させることなく、ＳＣＷの受信に使用する領域のプリアンプを、ノイズを低減し、ダイナミックレンジが向上した状態で動作させ、振幅の大きいクラッタ（心臓壁などからの反射）に重畳した極めて微弱なドプラ信号を良好に増幅する。その結果、被観測体内の血流に対して中心周波数ｆ０の超音波の送信が行われて、超音波ビームの周波数が心臓や血管の壁の非常に遅い動きと共に、流動する血球により、血流速度に比例するドプラ偏移ｆｄを受けたｆ０＋ｆｄの周波数の微弱な超音波エコーが心臓や血管壁等の非常に遅い動きによる振幅の大きいクラッタ成分に重畳した状態で良好に受信されるので、そのドプラ偏移周波数ｆｄを検出し、時間的な変化を表示することで、図５に示されるようにＳＣＷドプラ画像として血流速度情報が表示される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

上述した第１の実施形態は、超音波振動子１５及びプリアンプ群１７の分割を、本体制御回路４０、プローブコネクタ内制御回路２１及びプローブハンドル１１内の制御回路ま制御によるソフトウエア処理によって行っていた。この第２の実施形態は、超音波振動子１５及びプリアンプ群１７の分割をハードウエアで行うものである。

以下、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、電子回路内蔵プローブを用いたリアルタイム超音波診断装置の構成については、上述した第１の実施形態と同じであるので、同一の部分に同一の参照番号を付して説明は省略し、動作についてのみ説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するフローチャートである。

図示されない電源装置により電源が投入されると、本ルーチンが開始される。そして、先ずステップＳ１１にて、全チャンネルのプリアンプ群１７に対して基本バイアス電流ｉｂが、図示されない専用のラインよって供給される。そして、本体プリアンプ群３１によって、超音波プローブ１０で数チャネルのグループで最初の受信遅延加算処理が施された超音波エコー信号が増幅される。それらの増幅された超音波エコー信号が、受信遅延加算回路３２でタイミングが合わせられ、信号処理部３３で検波されてエンベロープが抽出される。そして、画像処理部３４にて、被観測体４５の断面に合わせて座標変換が行われると共に、画像表示に適した階調処理等が施される。これにより、ステップＳ１２にて、通常モード、例えばＢモード等の画像が表示部３５に表示される。

ここで、ステップＳ１３にて、ＳＣＷモードが行われる。すると、操作者が超音波診断装置本体３０の操作パネル４１を操作してＳＣＷモードが選択される。この場合、操作パネル４１上の図示されないスイッチがオンされて、ＳＣＷモードが選択される。この操作パネル４１からの入力に基づいて、本体制御回路４０では、超音波診断装置本体３０の動作がＳＣＷモードに設定されると共に、超音波プローブ１０のプローブコネクタ内制御回路２１に制御信号が伝送される。すると、プローブコネクタ内制御回路２１では、プローブハンドル１１内の制御回路１９にて処理できる形態に制御信号が調整される。そして、この調整された制御信号（制御コード）がプローブハンドル１１内の制御回路１９に伝送される。

プローブハンドル１１内の制御回路１９では、上記制御信号に基づいてパルサー群１６及びプリアンプ群１７が制御される。これにより、図４（ｂ）に示されるように、Ｎ×Ｍの２Ｄアレイ状に配列された振動子群５０が、超音波の送信を行う領域５０ａと、受信を行う領域５０ｂに分割される。そして、ステップＳ１４に於いて、受信を行うこのＳＣＷ受信領域５０ｂのパルサー群１６の電源がオフにされる。つまり、電源ラインまたはバイアス電流が、例えばプローブハンドル内制御回路１９等に設けられたリレーや半導体スイッチによって遮断される。

更に、続くステップＳ１５にて、送信を行うＳＣＷ送信領域のプリアンプ群１７の電源がオフにされる。つまり、電源ラインまたはバイアス電流が、プローブハンドル内制御回路１９等に設けられたリレーや半導体スイッチによって遮断される。次いで、ステップＳ１６にて、図４（ａ）に示されるように、プリアンプ群１７に、上述した専用ラインにて通常使用しているバイアス電流ｉｂの２倍のバイアス電流２ｉｂが供給される。

このように構成しても、バイアス電流の増加は、本来オフにされるプリアンプで使用されていた分であるから、内蔵している電子回路の消費電力は増加することはない。

尚、本第２の実施形態に於いては、ハードウエアとして、パルサー群１６、プリアンプ群１７の電源をオフにするためのリレーや半導体スイッチをプローブハンドル内制御回路１９内に設けた例で説明したが、これに限られるものではない。例えば、パルサー群１６やプリアンプ群１７等に設けてもよい。

以上述べた第１及び第２の実施形態に於いて、プリアンプ群で消費される電力の総量は、超音波振動子の送信領域と受信領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御されているのは勿論である。

また、上述した第１及び第２の実施形態に於いては、超音波振動子群１５は２次元アレイの場合を記述したが、これに限定されるものではない。１次元アレイや不規則に配置されたアレイ状振動子等に関しても、同様の適用が可能である。

更に、プリアンプ群１７はプローブハンドル１１に内蔵されることに限定するものではない。プローブコネクタ１３に内蔵することも可能であり、同様の効果を得ることができる。更に、ＳＣＷモードに限定されるものでもなく、超音波振動子群１５を目的の異なる動作領域に分けて使用するモードについては全く同様の適用が可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係るもので、電子回路内蔵プローブを用いたリアルタイム超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１の超音波診断装置の表示部３５にリアルタイムで表示される被観測体内の形態情報の例を示した図である。本発明の第１の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するフローチャートである。（ａ）は通常のパルス送受信モードに於ける超音波振動子とプリアンプ部について説明する図、（ｂ）はＳＣＷモードに於ける超音波振動子とプリアンプ部について説明する図である。ＳＣＷドプラ画像として表示される血流速度情報の例を示した図である。本発明の第２の実施形態に於ける超音波診断装置の動作について説明するフローチャートである。従来の超音波エコーを増幅するＦＥＴのバイアス電流とノイズの関係について説明する図である。

符号の説明

１０…超音波プローブ、１１…プローブハンドル、１２…プローブケーブル、１３…プローブコネクタ、１５…超音波振動子群、１６…パルサー群、１７…プリアンプ群、１８…サブアレイビームフォーマ群、１９…制御回路、２１…プローブコネクタ内制御回路、２２…電子回路群、２５…本体側プローブコネクタ、３０…超音波診断装置本体、３１…本体プリアンプ群、３２…本体受信遅延加算回路、３３…信号処理部、３４…画像処理部、３５…表示部、３８…本体送信遅延回路、３９…本体パルサー群、４０…本体制御回路、４１…操作パネル、４５…被観測体。

Claims

アレイ状に配列された複数の超音波振動子で超音波を被検体に送受信し、該被検体内の組織情報を得て受信される微弱な超音波エコーを増幅するプリアンプ群を内蔵する超音波プローブを用いる超音波診断装置に於いて、
上記複数の超音波振動子の第１の領域に接続される第１のプリアンプ群と、
上記複数の超音波振動子の上記第１の領域とは異なる第２の領域に接続される第２のプリアンプ群と、
上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替え制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記超音波プローブは、２次元アレイプローブであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記第１及び第２のプリアンプ群は、上記超音波プローブ、若しくは該超音波プローブを超音波診断装置の本体に接続するためのプローブコネクタに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
アレイ状に配列されて超音波を被検体に送受信するもので、第１の領域及び第２の領域を有する複数の超音波振動子と、
上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域を駆動して上記超音波を送信させるパルサー群と、
上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅するプリアンプ群と、
上記第１の領域に接続される第１のプリアンプ群の動作を停止し、且つ上記第２の領域に接続される第２のパルサー群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２の領域に接続される第２のプリアンプ群に供給するように制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする超音波プローブを用いた超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブを用いた超音波診断装置。
上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブを用いた超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブを用いた超音波診断装置。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項８に記載の超音波プローブを用いた超音波診断装置。
アレイ状に配列されて超音波を被検体に送受信するもので、第１の領域及び第２の領域を有する複数の超音波振動子と、上記複数の超音波振動子の第１の領域及び第２の領域を駆動して上記超音波を送信させるパルサー群と、上記複数の超音波振動子の第１の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅する第１のプリアンプ群と、上記複数の超音波振動子の第２の領域で受信された上記被検体内の組織情報を増幅する第２のプリアンプ群と、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、該第１のプリアンプ群に供給されていたバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御する制御回路と、を有する超音波プローブと、
上記超音波プローブに接続されて、該超音波プローブで得られた情報を得ると共に電源を供給する超音波診断装置と、
を具備することを特徴とする超音波診断システム。
上記制御回路は、上記第１及び第２のプリアンプ群で消費される電力の総量が上記複数の超音波振動子の第１の領域と第２の領域の比率を変更しても、その上限値を超えないように制御することを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。
上記超音波プローブは、２次元アレイプローブであることを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。
上記第１及び第２のプリアンプ群は、上記超音波プローブ、若しくは該超音波プローブを超音波診断装置に接続するためのプローブコネクタに内蔵されていることを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。
上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードとして、ビームステアリングが可能な連続波ドプラモードが適用可能であることを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を制御すると共に、上記第２のプリアンプ群に供給される第２のバイアス電流に加えて上記第１のバイアス電流を上記第２のプリアンプ群に供給するように制御することを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。
上記制御回路は、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させる動作モードに於いて、上記第１のプリアンプ群の動作を停止させるべく該第１のプリアンプ群に供給されていた第１のバイアス電流を、上記第２のプリアンプ群に供給するように切り替える切り替え手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断システム。