JP2010057562A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポータブル型であっても操作性に優れた超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波を送受信する超音波探触子と、操作者に把持されるハウジングと、無線受信した操作信号に応答して画像調整を行いつつ超音波画像の生成をする診断装置本体と、超音波画像を表示する表示部とを備え、ハウジングには、ハウジングの姿勢変化を検出する検出部と、姿勢変化に応じた操作信号を無線送信する送信部とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を送受信して画像を生成するポータブル型の超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信して画像を生成する装置である。一般的に、従来の超音波診断装置は、大型であり持ち運びがしにくい。一方で、例えば、救急隊員が現場で患者の容体を観察する場合、聴診器を使用して胸部や腹部や心臓の雑音を聴くかわりに、超音波診断装置で胸部や腹部や心臓や血流を見ることができるのであれば、より精度の高い判断が可能となる。従って、可搬性に優れた超音波診断装置の要求は高まっている。

そこで、超音波を送受信する超音波探触子と、信号処理、画像生成及び制御を行う装置本体と、操作部と、表示部とを一体としたワンピース型で、操作者が手持ちすることができる超音波診断装置が提供されている（例えば、「特許文献１」参照）。

このワンピース型の超音波診断装置によれば、持ち運びが容易となるため、超音波診断装置を現場へ持ち運ぶことによるメリットが得られる。しかし、ワンピース型の超音波診断装置は、装置の全ての要素を一つのハウジングに纏め込んでいるため、その重量は操作者が手持ちして診断のための操作を行うのに適しているとはいえない。

従って、超音波を送受信する超音波探触子と、そのほかの要素を有する装置とを別々のハウジングに纏め、有線又は無線により両機器のデータ送受信を行う２ピース型の超音波診断装置も提案されている（例えば、「特許文献２」、「特許文献３」、「特許文献４」参照）。

この２ピース型の超音波診断装置では、一方の手で超音波探触子を把持し、他方の手で操作部を有する機器を把持する。そして、その操作部は、例えば、各種ボタンの配置やタッチパネルディスプレイを用いたボタン画像で構成され、操作者は、それらボタンを押下することにより、超音波診断装置を操作する。

この２ピース型の超音波診断装置では、両腕に超音波診断装置の重量が分散されるため、ワンピース型の超音波診断装置と比べれば、重量による操作性の悪さを低減させることができる。

しかし、２ピース型の超音波診断装置では、両手がふさがるため、操作部を一方の手で把持し、他方の手で操作するといったことはできない。即ち、操作部を把持しつつ、その把持した手の限られた指を動かす操作法では、指の可動範囲等を考慮すると操作性に限界が生じる。そうすると、超音波診断装置は、各種機能、各種パラメータの入力等の各種の操作が必要となってくるが、その操作性の限界から思い通りに機能を発揮させ、またパラメータを入力することができない。

特開平１０−５７３７５号公報 特開２００３−１９０１５９号公報 特開２００４−１４１３２８号公報 特開２００６−２５５１０２号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ポータブル型であっても操作性に優れた超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、超音波を送受信して受信信号を出力する超音波探触子と、操作者に把持されるハウジングと、前記ハウジングに設けられ、該ハウジングの姿勢変化を検出する検出部と、前記ハウジングに設けられ、前記検出部が検出した前記姿勢変化に応じた操作信号を無線送信する送信部と、前記受信信号に基づき超音波画像を生成する診断装置本体と、前記診断装置本体に設けられ、無線受信した前記操作信号に応答して前記生成を制御する制御部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備えること、を特徴とする。

前記検出部は、多軸のジャイロセンサ又は加速度センサであってもよい（請求項２記載の発明に相当）。

前記操作信号は、前記ハウジングの２軸方向の移動量を表わし、前記診断装置本体は、超音波が反射した深さ毎に前記受信信号のゲインを調整するタイムゲインコントロール手段を有し、前記制御部は、前記タイムゲインコントロール手段に対して、１軸方向の移動量に比例した深さから反射した前記超音波を受信して得られた前記受信信号を他軸方向の移動量に比例してゲイン調整させるようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。

前記操作信号は、前記ハウジングの２軸方向の移動量を表わし、前記診断装置本体は、前記超音波画像のダイナミックレンジ及び画像全体のゲインを調整するダイナミックレンジ調整手段を有し、前記制御部は、前記ダイナミックレンジ調整手段に対して、１軸方向の移動量に比例して前記超音波画像のダイナミックレンジを調整させ、他軸方向の移動量に比例して前記超音波画像のゲインを調整させるようにしてもよい（請求項４記載の発明に相当）。

前記診断装置本体は、前記受信信号に基づき血流情報を検出する血流情報検出手段を有し、前記制御部は、前記血流情報検出手段に対して、前記ハウジングの移動方向及び量に基づき画成される領域に対応する前記受信信号の血流情報を解析させるようにしてもよい（請求項５記載の発明に相当）。

前記診断装置本体は、前記超音波画像上の一領域の縮尺を変更するズーム処理手段を有し、前記制御部は、前記ズーム処理手段に対して、前記ハウジングの移動方向及び量に基づき画成される領域に対応する画像領域の縮尺を変更させるようにしてもよい（請求項６記載の発明に相当）。

前記表示部は、ヘッドマウントディスプレイであるようにしてもよい（請求項７記載の発明に相当）。

本発明によれば、ハウジングの姿勢変化に基づき超音波画像の生成を制御するため、片手で超音波探触子、他方の手でコンソールを把持しても操作性に優れる。

以下、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の外観を示す構成図である。超音波診断装置１は、患者等の診断対象となる被検体内に超音波を送受信し、受信した超音波に基づき被検体内の画像を生成して表示する。この超音波診断装置１は、所謂ポータブル型であり、超音波探触子２と、装置本体３と、ハンドヘルド型のコンソール４の３ピースで構成されている。超音波探触子２と装置本体３とはケーブル５を介して有線で接続されており、装置本体３とコンソール４とは無線で接続される。

この超音波診断装置１は、装置本体３が操作者の腰等に装着され、超音波探触子２が片手持ちされ、コンソール４が操作者のもう一方の手で片手持ちされる。

超音波探触子２は、装置本体３による制御下で、被検体内に超音波を送受信する。装置本体３は、画像調整を行いつつ、受信した超音波の信号を処理してＢモード画像やカラードプラモード画像といった超音波画像を生成する。Ｂモード画像は、超音波が反射した位置を二次元状に配し、受信した超音波の振幅を輝度で表わした二次元断層像である。カラードプラモード画像は、超音波の周波数変化を血液の流速に変換して、その流速を色で表現した血流情報の画像である。

コンソール４は、例えばＰＤＡ等の片手持ちが可能な大きさの携帯端末であり、超音波診断装置１の操作手段及び表示手段となる。このコンソール４は、操作者の操作を受け付けて、その操作を表わす操作信号を無線により装置本体３に送信する。また、コンソール４は、装置本体３が生成した超音波画像を無線により受信して、その超音波画像を表示する。

図２乃至図４は、この超音波診断装置１の内部構成を示すブロック図である。図２は、超音波探触子２の内部構成を示し、図３は、装置本体３の内部構成を示し、図４は、コンソール４の内部構成を示す。

図２に示すように、超音波探触子２は、複数整列する圧電素子２１と、超音波送信回路２２と、超音波受信回路２３とを備える。

圧電素子２１は、チタン酸鉛等の圧電セラミックからなる音響／電気可逆的変換素子である。信号電圧が印加されると、圧電効果が生じて超音波を送信する。また、圧電素子２１は、超音波を受信すると、圧電効果が生じて超音波をその強度に応じた電圧値を有するエコー信号に変換する。

超音波送信回路２２は、各圧電素子２１に電圧パルスを印加する。この超音波送信回路２２は、発振器２２１、分周器２２２、送信遅延回路２２３、及びパルス発生器２２４を有する。

発振器２２１は、電圧パルスの送信タイミングを制御するもので、タイミング信号を所定時間毎に生成し、分周器２２２を介して送信遅延回路２２３に送信する。分周器２２２は、タイミング信号を例えば５ＫＨｚ程度のレートパルスに落とす。

送信遅延回路２２３は、超音波ビームの走査方向を決定するもので、タイミング信号を圧電素子２１毎に遅延させて時間差を設ける。この送信遅延回路２２３は、装置本体３から走査方向を選択する走査方向信号を受けて、その走査方向に超音波ビームが集束するように各圧電素子２１に対する電圧パルス印加の遅延を設ける。

パルス発生器２２４は、送信遅延回路２２３から受けたタイミング信号に合わせて各圧電素子２１に電圧パルスを印加する。

超音波受信回路２３は、各圧電素子２１が出力したエコー信号を受ける。この超音波受信回路２３は、プリアンプ２３１、部分受信遅延回路２３３、及び部分加算器２３４を有する。

プリアンプ２３１は、エコー信号を増幅する。部分受信遅延回路２３３は、増幅されたエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。部分加算器２３４は、ケーブル５内の信号線の本数を減少させるため、各圧電素子２１からの信号をいったん部分的に整相加算して、例えば１６本等に信号数を減少させる。部分加算器２３４は、部分的に整相加算したエコー信号を、それぞれケーブル５を介して装置本体３に送出する。

図３に示すように、装置本体３は、受信回路３１と振幅検出器３２とＤＲ（Dynamic Range）調整回路３３と血流情報検出回路３４とデータメモリ３５とＤＳＣ(Digital Scan Converter)３６と無線送受信部３７とシステムコントローラ３８とを有する。

受信回路３１は、Ａ／Ｄ３１１、主受信遅延回路３１２、加算器３１３、及びＴＧＣ（Time-gain control）増幅回路３１４とを有する。Ａ／Ｄ３１１は、超音波探触子２から入力された信号をデジタル信号に変換する。主受信遅延回路３１２は、エコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器３１３は、入力された複数のエコー信号を整相加算して単一のエコー信号を生成する。

ＴＧＣ増幅回路３１４は、超音波の帰投の過程で生じる信号の減衰を補償すべく、エコー信号をその超音波が反射した深さに応じて増幅する。このＴＧＣ増幅回路３１４には、超音波の帰投のタイミング毎に増幅信号がシステムコントローラ３８から入力される。ＴＧＣ増幅回路３１４は、増幅信号が入力されたタイミングで入力されたエコー信号を、その増幅信号が示すゲイン値に応じて増幅する。増幅されたエコー信号は、振幅検出器３２及び血流情報検出回路３４に順次送出される。

振幅検出器３２は、包絡線を検波して、検波したデータに対して対数変換による圧縮処理を施すことで、受信した超音波の強度を検出する。その強度値のデータは、超音波の反射位置と対応させることで、Ｂモード画像の要素となる。強度値で表わされるＢモード画像のデータは、ＤＲ調整回路３３に送出される。

ＤＲ調整回路３３は、Ｂモード画像のダイナミックレンジ及びゲインを調整する。このＤＲ調整回路３３は、振幅検出器３２から得られた強度値のデータをダイナミックレンジ及びゲインを表わす特性曲線に従って画素値に変換する。特性曲線は、横軸を強度値、縦軸を画素値とし、傾きがダイナミックレンジ、画素値方向の位置がゲインを表わす。

このＤＲ調整回路３３には、システムコントローラ３８から特定曲線の傾き及び特定曲線の画素値方向への平行移動距離を示すＤＲ調整信号が与えられる。ＤＲ調整回路３３は、ＤＲ調整信号が示す傾きで平行移動距離だけ画素値方向に平行移動させた特性曲線に従って、強度値のデータを画素値のデータに変換する。これにより、Ｂモード画像のダイナミックレンジ及び画像全体のゲインが調整される。Ｂモード画像を構成する各画素値のデータは、データメモリ３５に送出される。

血流情報検出回路３４は、セレクタ３４１、直交検波回路３４２、ＭＴＩ(Moving Target Indicator)フィルタ３４３、自己相関器３４４、平均流速演算器３４５、分散演算器３４６、及びパワー演算器３４７を有する。

セレクタ３４１は、血流情報を検出するために、直交検波回路３４２以降に送り出すエコー信号を選り分ける。このセレクタ３４１は、システムコントローラ３８から血流情報を検出するエコー信号の入力タイミングを示すタイミング信号を受けて、所定期間に帰投した超音波のエコー信号のみを直交検波回路３４２に通過させる。

直交検波回路３４２は、直交検波処理によりエコー信号から偏移周波数成分を持ったドプラ信号を取り出す。ＭＴＩフィルタ３４３は、ドプラ信号から組織信号と血流信号とを分離するハイパスフィルタ処理を行う。自己相関器３４４は、ドプラ信号を周波数解析し、血流の偏移周波数を求める。平均流速演算器３４５は、偏移周波数から血流の平均速度を演算し、分散演算器３４６は、偏移周波数から血流の速度分布を演算し、パワー演算器３４７は、変位周波数から血流量を反映するパワーを演算する。カラードプラモード画像を構成する血流の平均、速度分布、及びパワーのデータは、データメモリ３５に送出される。

データメモリ３５は、Ｂモード画像を構成する各画素値のデータを、超音波が反射した位置に対応づけて記憶する。また、データメモリ３５は、カラードプラモード画像を構成する血流の平均、速度分布、及びパワーのデータを、超音波が反射した位置に対応づけて記憶する。

ＤＳＣ３６は、データメモリ３５に記憶されているＢモード画像及びカラードプラモード画像の信号をテレビ走査に同期して読み出し、超音波走査の座標系からテレビ走査の座標系に変換した上で、Ｂモード画像上にカラードプラモード画像を合成した表示画像を生成する。

無線送受信部３７は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩｒＤａ、ＣＤＭＡ、ＩＥＥＥ８０２．１１等の近距離通信機器であり、ＤＳＣ３６が生成した表示画像をコンソール４に無線送信する。また、無線送受信部３７は、コンソール４が無線送信した操作信号を受信する。

システムコントローラ３８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータと、ドライバにより構成される。このシステムコントローラ３８は、超音波の送受信及び超音波画像の生成を制御する制御手段である。超音波画像の生成制御には超音波の送受信制御も含まれる。

特に、システムコントローラ３８は、カラードプラモード画像の生成制御、超音波が反射した深さ毎のゲイン調整の制御、Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲイン調整の制御、及びズーム制御等の各種超音波画像の生成に関する制御を行う。

カラードプラモード画像を生成する領域調整の制御としては、システムコントローラ３８は、カラードプラモード画像を生成する領域を超音波送波させるために、送信遅延回路２２３に対してその領域の各ラスタ方向を示す走査方向信号を出力する。また、システムコントローラ３８は、カラードプラモード画像を生成する深さ方向の範囲を規定するために、セレクタ３４１に対してその深さ範囲から反射したエコー信号の入力タイミングを示すタイミング信号を出力する。

超音波が反射した深さ毎のゲイン調整の制御としては、システムコントローラ３８は、ＴＧＣ増幅回路３１４に超音波の帰投のタイミング毎にエコー信号の増幅信号を出力する。

Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの調整の制御としては、システムコントローラ３８は、ＤＲ調整回路３３に対して特性曲線の傾きと平行移動距離を示すＤＲ調整信号を出力する。

ズーム領域調整の制御としては、システムコントローラ３８は、ＤＳＣ３６に対してズーム領域とその縮尺を示すズーム信号を出力する。

システムコントローラ３８は、後述するように、走査方向信号、タイミング信号、増幅信号、ＤＲ調整信号、及びズーム信号をコンソール４から無線送信された操作信号に応答して生成し、送出する。

図４に示すように、コンソール４は、加速度センサ４１、操作検出部４２、表示部４３、及び無線送受信部４４を有し、ハウジング４５の姿勢変化を操作として検出する所謂モーションコントローラである。即ち、超音波診断装置１は、コンソール４が操作者により振られることによるハウジング４５の姿勢変化によって操作される。姿勢変化は、ハウジング４５が振られた加速度や方向や移動量といった物理量によって表わされる。

加速度センサ４１は、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型といったＭＥＭＳセンサの他、ゲージ式、圧電式等のいずれであってもよい。この加速度センサ４１は、ハウジング４５の２軸方向の加速度を検知する。例えば、加速度センサ４１は、コンソール４の表面を上側、裏面を下側とし、対向する両側面の一つを左右側とした場合、コンソール４の上下方向を一軸目、左右方向を２軸目として、それぞれの方向の加速度を検知する。検知した２軸の加速度は、電気信号として操作検出部４２に出力される。加速度センサ４１は、例えば、操作者により振られたときに加速度が一番大きくなるコンソール４の先端に設置することが望ましい。

操作検出部４２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のコンピュータで構成される。この操作検出部４２は、図示しないボタンの押下を検知し、ボタン押下信号を生成する。また、操作検出部４２は、加速度センサ４１が検知した各軸の加速度を２重積分して各軸方向の移動量を算出し、各軸方向への移動量を表わす移動量信号を生成する。このボタン押下信号と移動量信号は、操作信号に含まれる。

表示部４３は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイであり、装置本体３から無線送信された表示画像を表示する。

無線送受信部４４は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の近距離通信機器であり、操作検出部４２が生成した操作信号を装置本体３に無線送信する。また、無線送受信部４４は、装置本体３が無線送信した表示画像のデータを受信する。

尚、ハウジング４５の姿勢変化をその加速度や方向や移動量等によって検知できれば、各種のセンサが適用でき、加速度センサ４１の他、ジャイロセンサを適用することもできる。ジャイロセンサは、ハウジング４５の回転中心となるコンソール４の中心付近に設置することが望ましい。

このような超音波診断装置１のカラードプラモード画像を生成する領域の調整、超音波が反射した深さ毎のゲイン調整、Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの調整、及びズーム領域の調整の制御について、図５乃至１４に基づき更に詳細に説明する。

図５は、ＴＧＣ調整の制御におけるコンソール４の操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。

図５に示すように、ＴＧＣ調整モードでは、表示部４３には、超音波画像の脇に複数のノブ画像Ｎが表示される。ノブ画像Ｎは、超音波が反射する深さを各段階に分け、その段階毎に表示される。

このＴＧＣ調整モードにおいて、コンソール４のハウジング４５を上下方向に振ると、ゲイン値の変更対象となる深さを変更する。具体的には、ゲイン値の変更対象となる深さを、ハウジング４５の上下方向の移動量に比例させて段階単位で変更する。表示画面上では、その段階に対応するノブ画像Ｎがアクティブ色に変更される。

コンソール４のハウジング４５を左右に振ると、変更対象となっている深さから反射した超音波のエコー信号に対するゲイン値を変更する。具体的には、変更対象となっている深さから反射した超音波のエコー信号に対するゲイン値を、ハウジング４５の左右方向の移動量に比例させて増減する。表示画面上では、変更対象となった深さに並ぶＢモード画像上の画素の輝度が、変更されたゲイン値分増幅されて表示される。また、変更対象となっている深さに対応するノブ画像Ｎが、ゲイン値の増加又は減少分だけ移動されて変更される。

また、ＴＧＣ調整モードにおいて変更対象となる深さを一度ハウジング４５を上下方向に振ることで選択された状態では、変更対象となる深さの段階は、上下方向へ振られた回数に応じて順々に深く又は浅く変更される。例えば、コンソール４のハウジング４５を上方向に１回振ると、１段階浅い位置に対応するノブ画像Ｎがアクティブ色に変更される。

図６及び７は、ＴＧＣ調整の制御における超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。尚、ＴＧＣ調整モードとするためには、コンソール４に設けられたボタンを操作することによって、ＴＧＣ調整モードを表わすボタン押下信号を無線送信し、システムコントローラ３８をＴＧＣ調整モードにしておく。

コンソール４のハウジング４５が操作者により上下方向に振られると（Ｓ０１，Ｙｅｓ）、加速度センサ４１は、上下方向の加速度を検知する（Ｓ０２）。操作検出部４２は、その加速度を２重積分して上下方向の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ０３）。

コンソール４の無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信し、（Ｓ０４）。装置本体３の無線送受信部３７は、この移動量信号を受信する（Ｓ０５）。

システムコントローラ３８は、受信した上下方向の移動量信号をＴＧＣ調整モードに移行してから初めて受信していれば（Ｓ０６，Ｙｅｓ）、その移動量信号が示す移動量に比例させて、ゲイン値の変更対象となる深さを変更する（Ｓ０７）。そして、ＤＳＣ３６は、その変更対象の深さに対応するノブ画像Ｎをアクティブ色に変更した表示画像を生成する（Ｓ０８）。

Ｓ０７において、システムコントローラ３８は、予め、深さを段階別に区別し、各段階をその深さから帰投するのに必要な時間情報によって識別している。また、システムコントローラ３８は、段階の幅を予め定めている。システムコントローラ３８は、上下方向の移動量信号が示す移動量が予め定めた段階の幅の何単位分に相当するか算出し、その単位数分だけ、変更対象となる深さの段階を変更する。そして、システムコントローラ３８は、その変更対象となっている深さの段階を識別する時間情報を特定しておく。

表示画像が生成されると、無線送受信部３７は、その表示画像を無線送信させる（Ｓ０９）。コンソール４側において、表示部４３は、無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ１０）。

ＴＧＣ調整モードに移行してから上下方向の移動量信号を１度以上受信していると（Ｓ０６，Ｎｏ）、システムコントローラ３８は、ゲイン値の変更対象となっている深さを、移動信号が表わす方向に１段階上げ下げし（Ｓ１１）、ＤＳＣ３６は、その変更対象となった深さに対応するノブ画像Ｎをアクティブ色に変更した表示画像を生成する（Ｓ０８）。そして、無線送受信部３７は、この表示画像を無線送信する（Ｓ０９）。コンソール４側において、表示部４３は、無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ１０）。

Ｓ１１の処理については、システムコントローラ３８は、上下方向の移動量を示す移動量信号を受信する毎に、変更対象となっている深さの段階を移動量の正負によって１段階上げ下げする。また、システムコントローラ３８は、新たに変更対象となった深さの段階を識別する時間情報を特定しておく。

コンソール４のハウジング４５が操作者により左右方向に振られると（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、加速度センサ４１は、左右方向の加速度を検知する（Ｓ１４）。操作検出部４２は、その加速度を積分して左右方向の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ１５）。無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信する（Ｓ１６）。

装置本体３の無線送受信部３７が移動量信号を受信すると（Ｓ１７）、システムコントローラ３８は、移動量信号が示す移動量に比例させてゲイン値を増減させる（Ｓ１８）。Ｓ１８においては、変更対象となっている深さの段階に対応づけているゲイン値に、移動量に比例した増加又は減少分を加算する。

そして、システムコントローラ３８は、変更したゲイン値を示す増幅信号を、特定した時間情報が示す時間経過に合わせてＴＧＣ増幅回路３１４に入力する（Ｓ１９）。これにより、ＴＧＣ増幅回路３１４は、変更対象となっている深さの段階から反射した超音波のエコー信号を、そのエコー信号の入力タイミングに合わせて入力されてきた増幅信号に応答して増幅する（Ｓ２０）。

更に、ＤＳＣ３６は、表示画像を生成し（Ｓ２１）、無線送受信部３７は、表示画像を無線送信する（Ｓ２２）。コンソール４側において、表示部４３は、無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ２３）。この表示画像に含まれるＢモード画像は、コンソール４のハウジング４５の動作に応答してエコー信号を増幅したＴＧＣ増幅回路３１４を経ているため、ハウジング４５の動作によって変更対象となった深さの画素値がハウジング４５の動作によって変更されたゲイン値で増幅されている。また、変更対象となる深さに対応するノブ画像Ｎは、変更されたゲイン値に対応してその位置が変更されて合成されている。

尚、変更対象となる深さの変更とゲイン値の変更の処理は並行処理してもよい。コンソール４のハウジング４５を斜めに振れば、上下方向と左右方向の移動量を示す移動量信号がともに送出され、深さの変更とゲイン値の変更が並行処理される。

以上により、コンソール４のハウジング４５の動作に応じて深さ毎のゲインが変更される。

図８は、Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの制御におけるコンソール４の操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。

図８に示すように、ＤＲ調整モードでは、コンソール４のハウジング４５を上下方向に振ると、ダイナミックレンジが変更され、左右方向に振ると、ゲインが変更される。例えば、ハウジング４５を上方向に振ると、その移動量に比例してダイナミックレンジが拡がり、ハウジング４５を下方向に振ると、その移動量に比例してダイナミックレンジが狭まる。また、ハウジング４５を左方向に振ると、その移動量に比例して画像全体の輝度が下がり、ハウジング４５を右方向に振ると、その移動量に比例して画像全体の輝度が上がる。

図９及び１０は、Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの調整動作を示すフローチャートである。

ＴＧＣ調整の制御における超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。尚、ＤＲ調整モードとするためには、コンソール４に設けられたボタンを操作することによって、ＤＲ調整モードを表わすボタン押下信号を無線送信し、システムコントローラ３８をＤＲ調整モードにしておく。

コンソール４のハウジング４５が操作者により上下方向に振られると（Ｓ３１，Ｙｅｓ）、加速度センサ４１は、上下方向の加速度を検知する（Ｓ３２）。操作検出部４２は、その加速度を２重積分して上下方向の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ３３）。

コンソール４の無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信し、（Ｓ３４）。装置本体３の無線送受信部３７は、この移動量信号を受信する（Ｓ３５）。システムコントローラ３８は、受信した上下方向の移動量信号が示す移動量に比例させて、特性曲線の傾きを算出する（Ｓ３６）。このとき、システムコントローラ３８は、移動量と傾きの比例関係を表わす関数を予め有し、移動量をこの関数に当てはめて傾きを算出する。

システムコントローラ３８は、傾きを算出すると、この傾きを示すＤＲ調整信号を生成する（Ｓ３７）。このＤＲ調整信号は、ＤＲ調整回路３３に送出され、ＤＲ調整回路３３は、特性曲線にＤＲ調整信号が示す傾きを当てはめて、その特性曲線に従って強度値のデータを画素値に変換する（Ｓ３８）。

更に、ＤＳＣ３６は、このダイナミックレンジが変更されたＢモード画像を含む表示画像を生成し（Ｓ３９）、無線送受信部３７は、表示画像を無線送信する（Ｓ４０）。コンソール４側において、表示部４３は、無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ４１）。

コンソール４のハウジング４５が操作者により左右方向に振られると（Ｓ４２，Ｙｅｓ）、加速度センサ４１は、左右方向の加速度を検知する（Ｓ４３）。操作検出部４２は、その加速度を２重積分して左右方向の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ４４）。

コンソール４の無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信し、（Ｓ４５）。装置本体３の無線送受信部３７は、この移動量信号を受信する（Ｓ４６）。システムコントローラ３８は、受信した左右方向の移動量信号が示す移動量に比例させて、特性曲線の平行移動距離を算出する（Ｓ４７）。このとき、システムコントローラ３８は、移動量と平行移動距離の比例関係を表わす関数を予め有し、移動量をこの関数に当てはめて平行移動距離を算出する。

システムコントローラ３８は、平行移動距離を算出すると、この平行移動距離を示すＤＲ調整信号を生成する（Ｓ４８）。このＤＲ調整信号は、ＤＲ調整回路３３に送出され、ＤＲ調整回路３３は、特性曲線にＤＲ調整信号が示す平行移動距離を当てはめて、その特性曲線に従って強度値のデータを画素値に変換する（Ｓ４９）。

更に、ＤＳＣ３６は、この画像全体のゲインが変更されたＢモード画像を含む表示画像を生成し（Ｓ３９）、無線送受信部３７は、表示画像を無線送信する（Ｓ４０）。コンソール４側において、表示部４３は、無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ４１）。

尚、ダイナミックレンジの変更と画像全体のゲイン値の変更の処理は並行処理してもよい。コンソール４のハウジング４５を斜めに振れば、上下方向と左右方向の移動量を示す移動量信号がともに送出され、ダイナミックレンジの変更と画像全体のゲイン値の変更が並行処理される。

以上により、コンソール４のハウジング４５の動作に応じて画像のダイナミックレンジ及び画像全体の輝度が変更される。

図１１は、カラードプラモード画像を生成する領域の制御におけるコンソール４の操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。

図１１に示すように、血流情報検出領域の設定モードでは、領域の対角をコンソール４のハウジング４５の動作によって指定する。コンソール４のハウジング４５を上下及び左右方向に振ると、その移動量に対応する位置に対角の一角を指定するマーカＭが移動する。マーカＭを移動させて、図示しないボタンが押下されると、マーカＭの位置が対角のうちの一角として確定する。この対角で示される幅及び深さの領域が血流情報検出領域として設定され、その領域をカラードプラモード画像生成のために走査し、またその領域に対応するエコー信号をカラードプラモード画像生成のために信号処理する。

図１２は、カラードプラモード画像を生成する領域の制御における超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。尚、血流情報検出領域の設定モードとするためには、コンソール４に設けられたボタンを操作することによって、当該設定モードを表わすボタン押下信号を無線送信し、システムコントローラ３８を当該設定モードにしておく。

コンソール４のハウジング４５が操作者により上下及び左右方向に振られると（Ｓ５１）、加速度センサ４１は、それら２軸の加速度をそれぞれ検知する（Ｓ５２）。操作検出部４２は、それら加速度をそれぞれ２重積分して上下方向及び左右の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ５３）。

コンソール４の無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信する（Ｓ５４）。装置本体３の無線送受信部３７は、この移動量信号を受信する（Ｓ５５）。

システムコントローラ３８は、受信した上下及び左右方向の移動量信号が示す移動方向にその移動量だけ対角の位置（Ｘ１，Ｙ１）を変更する（Ｓ５６）。

対角のうちの一角を確定する操作がコンソール４のボタンを用いて行われ（Ｓ５７）、Ｓ５１〜Ｓ５７を繰り返して（Ｓ５８）、領域の他の対角の位置（Ｘ２，Ｙ２）を変更する（Ｓ５９）。

領域の対角の位置（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）が特定されると、システムコントローラ３８は、カラードプラモード画像生成のための走査方向をＸ１〜Ｘ２の範囲で順にずらした走査方向信号を送信遅延回路２２３に順次送出する（Ｓ６０）。これにより、カラードプラモード画像生成のために超音波探触子２は、Ｘ１〜Ｘ２の範囲に超音波を送波する（Ｓ６１）。

次に、システムコントローラ３８は、Ｙ１〜Ｙ２の深さを超音波が帰投する時間情報に換算し（Ｓ６２）、血流情報検出回路３４のセレクタ３４１に対して、その時間情報に対応する時間帯に合わせてタイミング信号を送出する（Ｓ６３）。これにより、セレクタ３４１は、Ｙ１〜Ｙ２の深さから反射した超音波のエコー信号のみを血流情報検出回路３４の後段回路に通過させるため、位置（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）で囲まれる幅及び深さの領域についてカラードプラモード画像を生成する（Ｓ６４）。

ＤＳＣ３６は、生成されたカラードプラモード画像をＢモード画像に合成した表示画像を生成し、表示部４３は、無線送受信部３７及び無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ６５）。

以上により、コンソール４のハウジング４５の動作に応じて血流情報検出領域が設定され、その領域のカラードプラモード画像が生成及び表示される。

図１３は、ズーム領域の制御の制御におけるコンソール４の操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。

図１３に示すように、血流情報検出領域の設定モードでは、領域の対角をコンソール４のハウジング４５の動作によって指定する。コンソール４のハウジング４５を上下及び左右方向に振ると、その移動量に対応する位置に対角の一角を指定するマーカＭが移動する。マーカＭを移動させて、図示しないボタンが押下されると、マーカＭの位置が対角のうちの一角として確定する。この対角で示される幅及び深さの領域が血流情報検出領域として設定され、その領域をカラードプラモード画像生成のために走査し、またその領域に対応するエコー信号をカラードプラモード画像生成のために信号処理する。

図１４は、ズーム領域の制御における超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。尚、ズーム領域の設定モードとするためには、コンソール４に設けられたボタンを操作することによって、当該設定モードを表わすボタン押下信号を無線送信し、システムコントローラ３８を当該設定モードにしておく。

コンソール４のハウジング４５が操作者により上下及び左右方向に振られると（Ｓ７１）、加速度センサ４１は、それら２軸の加速度をそれぞれ検知する（Ｓ７２）。操作検出部４２は、それら加速度をそれぞれ２重積分して上下方向及び左右の移動量を示す移動量信号を生成する（Ｓ７３）。

コンソール４の無線送受信部４４は、生成された移動量信号を無線送信する（Ｓ７４）。装置本体３の無線送受信部３７は、この移動量信号を受信する（Ｓ７５）。

システムコントローラ３８は、受信した上下及び左右方向の移動量信号が示す移動方向にその移動量だけ対角の位置（Ｘ１，Ｙ１）を変更する（Ｓ７６）。

対角のうちの一角を確定する操作がコンソール４のボタンを用いて行われ（Ｓ７７）、Ｓ７１〜Ｓ７７を繰り返して（Ｓ７８）、領域の他の対角の位置（Ｘ２，Ｙ２）を変更する（Ｓ７９）。

領域の対角の位置（Ｘ１，Ｙ１）及び（Ｘ２，Ｙ２）が特定されると、システムコントローラ３８は、ＤＳＣ３６にこのＸ１とＸ２で特定される幅を示す情報とＹ１とＹ２とで特定される深さを示す情報を出力し、ＤＳＣ３６は、この範囲の画像の縮尺を変更した表示画像を生成し、表示部４３は、無線送受信部３７及び無線送受信部４４を介して受信した表示画像を表示する（Ｓ８０）。

以上により、コンソール４のハウジング４５の動作に応じてズーム領域が設定され、その領域の縮尺が変更される。

このように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波探触子２と装置本体３とコンソール４との３ピースとした。これにより、超音波診断装置１を携帯する場合であって、総重量が超音波探触子２に集中することなく、各肢体に分散される。コンソール４のハウジング４５の姿勢変化に基づき、超音波診断装置１を制御するようにした。これにより、片手に超音波探触子２、他方の手でコンソール４を把持しても、簡便且つ直感的に操作を行うことができる。従って、携帯型の超音波診断装置１を用いても不自由なく診断を行うことができる。

尚、本実施形態では、システムコントローラ３８の超音波が造成性の制御として、超音波画像の深さ毎のゲイン調整、超音波画像のダイナミックレンジや画像全体のゲイン調整、カラードプラモード画像の領域調整、及びズーム領域の調整を説明したが、その他、ＭＰＲ画像を生成する箇所の調整や３Ｄ画像の向きやアノテーション入力等の超音波画像の態様を変更する各種調整の制御を行うようにしてもよい。

また、図１５に示すように、表示部４３は、所謂ヘッドマウントディスプレイであってもよい。この場合、コンソール４と装置本体３とは、無線接続されるが、表示部４３は、コンソール４と別体となり、装置本体３と有線接続される。

本実施形態に係る超音波診断装置の外観を示す構成図である。 超音波探触子の内部構成を示す構成図である。 装置本体の内部構成を示す構成図である。 コンソールの内部構成を示す構成図である。 ＴＧＣ調整の制御におけるコンソールの操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。 ＴＧＣ調整の制御における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 ＴＧＣ調整の制御における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの制御におけるコンソールの操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。 Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの調整動作を示すフローチャートである。 Ｂモード画像のダイナミックレンジと画像全体のゲインの調整動作を示すフローチャートである。 カラードプラモード画像を生成する領域の制御におけるコンソールの操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。 カラードプラモード画像を生成する領域の制御における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 ズーム領域の制御の制御におけるコンソールの操作とゲイン調整の対応関係を示す模式図である。 ズーム領域の制御における超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 超音波診断装置の他の実施形態を示す模式図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 超音波探触子
２１ 圧電素子
２２ 超音波送信回路
２２１ 発振器
２２２ 分周器
２２３ 送信遅延回路
２２４ パルス発生器
２３ 超音波受信回路
２３１ プリアンプ
２３３ 部分受信遅延回路
２３４ 部分加算器
３ 装置本体
３１ 受信回路
３１１ Ａ／Ｄ
３１２ 主受信遅延回路
３１３ 加算器
３１４ ＴＧＣ増幅回路
３２ 振幅検出器
３３ ＤＲ調整回路
３４ 血流情報検出回路
３４１ セレクタ
３４２ 直交検波回路
３４３ ＭＴＩフィルタ
３４４ 自己相関器
３４５ 平均流速演算器
３４６ 分散演算器
３４７ パワー演算器
３５ データメモリ
３６ ＤＳＣ
３７ 無線送受信部
３８ システムコントローラ
４ コンソール
４１ 加速度センサ
４２ 操作検出部
４３ 表示部
４４ 無線送受信部
４５ ハウジング
５ ケーブル

Claims (7)

1. 超音波を送受信して受信信号を出力する超音波探触子と、
   操作者に把持されるハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、該ハウジングの姿勢変化を検出する検出部と、
   前記ハウジングに設けられ、前記検出部が検出した前記姿勢変化に応じた操作信号を無線送信する送信部と、
   前記受信信号に基づき超音波画像を生成する診断装置本体と、
   前記診断装置本体に設けられ、無線受信した前記操作信号に応答して前記生成を制御する制御部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、
   を備えること、
   を特徴とする超音波診断装置。
2. 前記検出部は、多軸のジャイロセンサ又は加速度センサであること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記操作信号は、前記ハウジングの２軸方向の移動量を表わし、
   前記診断装置本体は、超音波が反射した深さ毎に前記受信信号のゲインを調整するタイムゲインコントロール手段を有し、
   前記制御部は、前記タイムゲインコントロール手段に対して、１軸方向の移動量に比例した深さから反射した前記超音波を受信して得られた前記受信信号を他軸方向の移動量に比例してゲイン調整させること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記操作信号は、前記ハウジングの２軸方向の移動量を表わし、
   前記診断装置本体は、前記超音波画像のダイナミックレンジ及び画像全体のゲインを調整するダイナミックレンジ調整手段を有し、
   前記制御部は、前記ダイナミックレンジ調整手段に対して、１軸方向の移動量に比例して前記超音波画像のダイナミックレンジを調整させ、他軸方向の移動量に比例して前記超音波画像のゲインを調整させること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
5. 前記診断装置本体は、前記受信信号に基づき血流情報を検出する血流情報検出手段を有し、
   前記制御部は、前記血流情報検出手段に対して、前記ハウジングの移動方向及び量に基づき画成される領域に対応する前記受信信号の血流情報を解析させること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
6. 前記診断装置本体は、前記超音波画像上の一領域の縮尺を変更するズーム処理手段を有し、
   前記制御部は、前記ズーム処理手段に対して、前記ハウジングの移動方向及び量に基づき画成される領域に対応する画像領域の縮尺を変更させること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
7. 前記表示部は、ヘッドマウントディスプレイであること、
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。