JP2012050603A - 超音波診断装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂモード画像表示状態においても、診断上で必要な画質を低下することなく省電力化を図ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波プローブの位置が固定されると共に前フレームの超音波画像の平均輝度値がしきい値を越えている場合は、超音波画像による診断が行われていると判定して高画質モードが選択され（時刻Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６）、全ての走査線に対して所定数以上の振動子を動作させて超音波の送受信が行われ、超音波プローブが移動中あるいは前フレームの超音波画像の平均輝度値がしきい値以下の場合は、超音波画像による診断が行われていないと判定して省電力モードが選択され（時刻Ｔ０〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５、Ｔ６以降）、画面中央部の領域に位置する走査線に対しては、所定数以上の振動子を動作させて超音波の送受信が行われ、画面中央部以外の領域に位置する走査線に対しては、一部の振動子からの超音波の送受信が停止される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、超音波診断装置および方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置の省電力化に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

近年、ベッドサイドや救急医療現場等に搬送して使用することができるポータブル型の超音波診断装置が開発されているが、このような超音波診断装置では、その電源にバッテリが用いられており、装置の消費電力が連続使用時間に大きな影響を及ぼすこととなる。また、消費電力が大きいと、装置内の発熱量も大きくなるので、放熱対策のために装置サイズの大型化を余儀なくされ、ポータブル型という利便性が損なわれてしまう。

特に、超音波プローブと装置本体とを無線接続するワイヤレスプローブ等では、振動子からの超音波の送信および超音波エコーの受信に関わる送受信回路を小さなプローブ内に配置する必要があるため、これらの回路の大幅な省電力化が要求される。
ところが、通常の超音波診断装置では、振動子の駆動電圧として５０〜１００Ｖが用いられるのに対して、上記のワイヤレスプローブ等では、実装空間制限から振動子の駆動電圧は低く抑えられているので、高画質を得るために受信回路のＳ／Ｎを上げる必要がある。一般に、受信回路のＳ／Ｎはその消費電力と関係があり、高Ｓ／Ｎを得るためには受信回路の消費電力を低減することは難しいのが現状である。

超音波診断装置における省電力化については、例えば特許文献１に、画像表示の動作モードに応じて超音波診断装置を構成する送信部、受信部、輝度処理部、記憶部等の各ユニットのうち不要なユニットを選択的に停止または動作制限する装置が示されている。また、特許文献２には、フリーズ画像表示の期間、ブランキング期間等の所定期間において送信回路または受信回路を停止するようにした装置が提案されている。

特開２００３−１７５０３５号公報 特開２００９−１４８４２４号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、振動子からの超音波の送受信に関わる回路の省電力化については述べられておらず、一般に診断装置で最も使用頻度が高いＢモード画像で連続使用する場合の省電力化に対しては効果が望めない。このため、ワイヤレスプローブ等のプローブ内に送受信回路を実装した装置においては、省電力化を実現しようとすると、送受信回路の規模自体を小さくしなければならず、画質も大きく劣化するという問題を来してしまう。
また、特許文献２の装置では、フリーズ画像表示期間での回路停止は、画像をリアルタイムに表示しているときの省電力化には効果がないのはもちろんのこと、超音波診断装置における送受信のブランキング時間は、受信回路を動作させて超音波エコーを受信する期間に比べて１／１０程度と小さいため、Ｂモード画像の表示状態においては、大幅な省電力化を達成することが困難である。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、Ｂモード画像表示状態においても、診断上で必要な画質を低下することなく省電力化を図ることができる超音波診断装置および方法を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波診断装置は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定する診断判定手段と、診断判定手段により診断を行っていると判定された場合には、超音波画像の全域にわたって振動子アレイの所定数以上の振動子から超音波の送受信が行われる高画質モードで動作するように送信駆動部および受信信号処理部を制御し、診断を行っていないと判定された場合には、超音波画像の領域に応じて振動子アレイの前記所定数以上の振動子のうち少なくとも一部の振動子からの超音波の送受信が停止される省電力モードで動作するように送信駆動部および受信信号処理部を制御する制御手段とを備えたものである。

好ましくは、制御手段は、省電力モードにおいて、超音波画像の中央部以外の領域に対して振動子アレイの一部の振動子からの超音波の送受信が停止されるように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
あるいは、制御手段は、省電力モードにおいて、フレームに応じて選択的に、超音波画像の中央部以外の領域に対して振動子アレイからの超音波の送受信が停止されるように送信駆動部および受信信号処理部を制御し、振動子アレイからの超音波の送受信を停止したフレームの中央部以外の領域に、超音波画像の全域にわたって振動子アレイから超音波の送受信を行ったフレームの中央部以外の領域の画像を重ねるように画像生成部により超音波画像を生成させることもできる。

なお、診断判定手段は、超音波プローブの移動を検出する移動検出手段と、画像生成部で生成された超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値を算出する平均輝度算出部とを含み、移動検出手段により得られた検出結果と平均輝度算出部により得られた平均輝度値とに基づいて画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定することが好ましい。
移動検出手段としては、加速度センサを用いることができる。
あるいは、移動検出手段は、フレーム間における超音波画像のズレに基づいて超音波プローブの移動を検出してもよい。この場合、ドップラー効果表示のデータを用いて、フレーム間における超音波画像のズレが超音波プローブの移動によるものか被検体内での動きによるものかを判定するズレ判定手段をさらに備えることが好ましい。

この発明に係る超音波診断方法は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、診断を行っていると判定された場合には、超音波画像の全域にわたって振動子アレイの所定数以上の振動子から超音波の送受信が行われる高画質モードで動作するように送信駆動部および受信信号処理部を制御し、診断を行っていないと判定された場合には、超音波画像の領域に応じて振動子アレイの前記所定数以上の振動子のうち少なくとも一部の振動子からの超音波の送受信が停止される省電力モードで動作するように送信駆動部および受信信号処理部を制御する方法である。

好ましくは、省電力モードにおいて、超音波画像の中央部以外の領域に対して振動子アレイの一部の振動子からの超音波の送受信が停止されるように送信駆動部および受信信号処理部を制御する。
あるいは、省電力モードにおいて、フレームに応じて選択的に、超音波画像の中央部以外の領域に対して振動子アレイからの超音波の送受信が停止されるように送信駆動部および受信信号処理部を制御し、振動子アレイからの超音波の送受信を停止したフレームの中央部以外の領域に、超音波画像の全域にわたって振動子アレイから超音波の送受信を行ったフレームの中央部以外の領域の画像を重ねるように画像生成部により超音波画像を生成させる。

なお、超音波プローブの移動の有無を検出し、画像生成部で生成された超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値を算出し、検出された超音波プローブの移動の有無と算出された平均輝度値とに基づいて超音波画像により診断を行っているか否かの判定を行うことができる。
超音波プローブの移動の有無は、加速度センサにより検出することができる。
あるいは、超音波プローブの移動の有無は、フレーム間における超音波画像のズレに基づいて検出してもよい。この場合、ドップラー効果表示のデータを用いて、フレーム間における超音波画像のズレが超音波プローブの移動によるものか被検体内での動きによるものかを判定することが好ましい。

この発明によれば、超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、診断を行っていると判定された場合には、超音波画像の全域にわたって振動子アレイの所定数以上の振動子から超音波の送受信が行われる高画質モードで動作し、診断を行っていないと判定された場合には、超音波画像の領域に応じて振動子アレイの前記所定数以上の振動子のうち少なくとも一部の振動子からの超音波の送受信が停止される省電力モードで動作するように送信駆動部および受信信号処理部を制御するので、Ｂモード画像表示状態においても、診断上で必要な画質を低下することなく省電力化を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における振動子アレイからの超音波の送受信の様子を示し、（Ａ）は高画質モード、（Ｂ）は省電力モードを模式的に示す図である。 実施の形態１の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態２における振動子アレイからの超音波の送受信の様子を示し、（Ａ）は高画質モード、（Ｂ）は省電力モードを模式的に示す図である。 実施の形態３における超音波画像のズレを示し、（Ａ）は超音波プローブの移動によるズレ、（Ｂ）は被検体内での動きによるズレを示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１と無線通信により接続された診断装置本体２とを備えている。

超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３を有し、これらトランスデューサ３にそれぞれ対応して受信信号処理部４が接続され、さらに受信信号処理部４にパラレル／シリアル変換部５を介して無線通信部６が接続されている。また、複数のトランスデューサ３に送信駆動部７を介して送信制御部８が接続され、複数の受信信号処理部４に受信制御部９が接続され、無線通信部６に通信制御部１０が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部５、送信制御部８、受信制御部９および通信制御部１０にプローブ制御部１１が接続されている。さらに、超音波プローブ１には、超音波プローブ１の移動を検知する加速度センサ１２が内蔵され、この加速度センサ１２がプローブ制御部１１に接続されている。

複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部７から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信駆動部７は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部８によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３に供給する。

各チャンネルの受信信号処理部４は、受信制御部９の制御の下で、対応するトランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部５に供給する。受信信号処理部４は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
パラレル／シリアル変換部５は、複数チャンネルの受信信号処理部４によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。

無線通信部６は、シリアルのサンプルデータに基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部６は、診断装置本体２との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体２に送信すると共に、診断装置本体２から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部１０に出力する。通信制御部１０は、プローブ制御部１１によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部６を制御すると共に、無線通信部６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１１に出力する。

加速度センサ１２は、超音波プローブ１の移動に伴う加速度を検出してプローブ制御部１１に出力する。
プローブ制御部１１は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号および加速度センサ１２からの出力信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
超音波プローブ１には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ１内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ１は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。

一方、診断装置本体２は、無線通信部１３を有し、この無線通信部１３にシリアル／パラレル変換部１４を介してデータ格納部１５が接続され、データ格納部１５に画像生成部１６が接続されている。さらに、画像生成部１６に表示制御部１７を介して表示部１８が接続されている。また、無線通信部１３に通信制御部１９が接続され、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７および通信制御部１９に本体制御部２０が接続されている。画像生成部１６には、平均輝度算出部２１が接続され、この平均輝度算出部２１が本体制御部２０に接続されている。さらに、本体制御部２０には、オペレータが入力操作を行うための操作部２２と、動作プログラムを格納する格納部２３がそれぞれ接続されている。

無線通信部１３は、超音波プローブ１との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号を超音波プローブ１に送信する。また、無線通信部１３は、アンテナによって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部１９は、本体制御部２０によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように無線通信部１３を制御する。
シリアル／パラレル変換部１４は、無線通信部１３から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部１５は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部１４によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。

画像生成部１６は、データ格納部１５から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部１６は、整相加算部２４と画像処理部２５とを含んでいる。
整相加算部２４は、本体制御部２０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。

画像処理部２５は、整相加算部２４によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部２５は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。

表示制御部１７は、画像生成部１６によって生成される画像信号に基づいて、表示部１８に超音波診断画像を表示させる。表示部１８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部１７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
平均輝度算出部２１は、画像生成部１６で生成された前フレームの超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値を算出するものである。例えば、超音波画像の全面の平均輝度値でもよく、あるいは、超音波画像の中央部等の一部領域における平均輝度値でもよい。

本体制御部２０は、超音波プローブ１の加速度センサ１２からの出力信号と平均輝度算出部２１により得られた前フレームの超音波画像の平均輝度値とに基づいて、画像生成部１６で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、その判定結果に応じて高画質モードと省電力モードのいずれかを選択する。すなわち、本体制御部２０は、加速度センサ１２からの出力信号により超音波プローブ１が移動していないと判断されると共に平均輝度算出部２１で得られた平均輝度値が所定のしきい値を越えている場合に、超音波画像による診断が行われていると判定し、超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を高画質モードで動作するように制御する。一方、加速度センサ１２からの出力信号により超音波プローブ１が移動中であると判断されるか、あるいは、平均輝度算出部２１で得られた平均輝度値が所定のしきい値以下の場合には、本体制御部２０は、超音波画像による診断が行われていないと判定し、超音波プローブ１の受信信号処理部４および送信駆動部７を省電力モードで動作するように制御する。

このような診断装置本体２において、シリアル／パラレル変換部１４、画像生成部１６、表示制御部１７、通信制御部１９および本体制御部２０は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部２３に格納される。格納部２３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。

ここで、高画質モードと省電力モードについて図２を参照して説明する。
まず、高画質モードにおいては、画面全域にわたって、すなわち、全ての走査線に対して、振動子アレイを構成するトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３を動作させて超音波の送受信が行われる。例えば、図２（Ａ）に示されるように、振動子アレイが６４チャンネルのトランスデューサ３を有し、画面が２５６本の走査線から構成される場合には、２５６本の走査線それぞれに対して６４チャンネルのうち所定数以上のトランスデューサ３が動作するように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により６４チャンネルのうち所定数以上の受信信号処理部４が制御される。これにより、高画質の画像を得ることができる。

一方、省電力モードにおいては、画面中央部の領域に位置する走査線に対しては、高画質モードと同様に、振動子アレイを構成するトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３を動作させて超音波の送受信が行われるが、画面中央部以外の領域に位置する走査線に対しては、高画質モードの場合のように所定数以上のトランスデューサ３を動作させるのではなく、これら所定数以上のトランスデューサ３のうち一部のトランスデューサ３からの超音波の送受信が停止され、高画質モードの場合より少ないトランスデューサ３のみを動作させて超音波の送受信が行われる。例えば、図２（Ｂ）に示されるように、振動子アレイが６４チャンネルのトランスデューサ３を有し、画面が２５６本の走査線から構成される場合に、画面中央部の領域Ｒ１に位置する３２本の走査線については、６４チャンネルのうち所定数以上のトランスデューサ３が動作するが、領域Ｒ１以外の画面両側部の領域Ｒ２に位置する１１２＋１１２＝２２４本の走査線については、６４チャンネルのトランスデューサ３のうち所定数よりも少ない８チャンネルのトランスデューサ３のみが動作し、残りの５６チャンネルのトランスデューサ３は動作停止するように、送信制御部８により送信駆動部７が制御されると共に受信制御部９により受信信号処理部４が制御される。これにより、省電力化を図ることができる。
なお、高画質モードにおいて動作させる「所定数以上のトランスデューサ３」とは、同時に並行して処理し得る受信信号の数、すなわち超音波プローブ１に具備された受信信号処理部４の数以下で、且つ、省電力モードで動作させるトランスデューサ３の数より大きい数のトランスデューサ３を意味している。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
超音波診断が開始されると、まず、送信駆動部７から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部４に供給されてサンプルデータが生成され、パラレル／シリアル変換部５でシリアル化された後に無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部１３で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部１４でパラレルのデータに変換され、データ格納部１５に格納される。さらに、データ格納部１５から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部１６で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部１７により超音波診断画像が表示部１８に表示される。

このようにして画像生成部１６で生成された超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値が、診断装置本体２の平均輝度算出部２１により算出されて本体制御部２０へ入力される。本体制御部２０は、この平均輝度値に基づいて超音波診断画像の取得が行われているか否かを判定する。例えば、ブランキング期間等において、トランスデューサ３から超音波が送信されながらも画像生成部１６で超音波画像が生成されていない場合、あるいは、超音波プローブ１が被検体の表面に当接されずに放置されている場合等には、平均輝度算出部２１により算出される平均輝度値が所定のしきい値以下となるので、超音波診断画像の取得が行われていないと判定することができる。

また、加速度センサ１２により超音波プローブ１の移動に伴う加速度が検出され、検出データがプローブ制御部１１に出力される。検出データは、プローブ制御部１１から通信制御部１０を介して無線通信部６へ送られ、無線通信部６から診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部１３で受信された検出データは、通信制御部１９を介して本体制御部２０へ入力され、本体制御部２０は、検出データに基づいて超音波プローブ１が移動中であるのか、あるいは位置固定されているのかを判定する。

そして、本体制御部２０は、加速度センサ１２からの出力信号により超音波プローブ１が移動していないと判断されると共に平均輝度算出部２１で得られた平均輝度値が所定のしきい値を越えている場合に、超音波画像による診断が行われていると判定して高画質モードを選択する。一方、加速度センサ１２からの出力信号により超音波プローブ１が移動中であると判断されるか、あるいは、平均輝度算出部２１で得られた平均輝度値が所定のしきい値以下の場合には、本体制御部２０は、超音波画像による診断が行われていないと判定して省電力モードを選択する。

例えば、図３のタイミングチャートにおいて、時刻Ｔ０〜Ｔ１のように、超音波プローブ１の位置が固定されているものの、平均輝度値がしきい値以下である場合、時刻Ｔ１〜Ｔ２のように、超音波プローブ１が移動中で且つ平均輝度値がしきい値以下である場合、時刻Ｔ２〜Ｔ３のように、平均輝度値がしきい値を越えているものの、超音波プローブ１が移動中である場合には、本体制御部２０は、超音波画像による診断が行われていないと判定して省電力モードを選択する。すなわち、一部のトランスデューサ３からの超音波の送受信が停止され、高画質モードの場合より少ない残りのトランスデューサ３のみを動作させて超音波の送受信が行われるように、超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。

一方、時刻Ｔ３〜Ｔ４のように、超音波プローブ１の位置が固定されると共に平均輝度値がしきい値を越えている場合には、本体制御部２０は、超音波画像による診断が行われていると判定して高画質モードを選択する。すなわち、振動子アレイを構成するトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３を動作させて超音波の送受信が行われるように、超音波プローブ１のプローブ制御部１１を介して送信駆動部７および受信信号処理部４を制御する。
同様に、時刻Ｔ４〜Ｔ５および時刻Ｔ６以降では、超音波プローブ１が移動中であるので、省電力モードが選択され、時刻Ｔ５〜Ｔ６では、超音波プローブ１の位置が固定されると共に平均輝度値がしきい値を越えているので、高画質モードが選択される。

このように、加速度センサ１２からの出力信号と平均輝度算出部２１で得られた平均輝度値とに基づいて、超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、診断を行っていると判定された場合に高画質モードで動作し、診断を行っていないと判定された場合には省電力モードで動作するように、超音波プローブ１の送信駆動部７および受信信号処理部４が制御されるので、操作者が表示画像で診断をするときのみ高画質の画像を表示し、それ以外は省電力モードに自動的に移行することができる。このため、使用頻度の高いＢモード画像表示状態においても、診断上で必要な画質を低下することなく、すなわち、診断に支障を来すことなく、省電力化を図ることが可能となる。

実施の形態２
実施の形態１では、省電力モードを、超音波画像の中央部以外の領域Ｐ２に対して振動子アレイの一部のトランスデューサ３からの超音波の送受信が停止されるものとしたが、これに限るものではなく、フレームに応じて選択的に省電力化がなされるモードとすることもできる。

この実施の形態２においては、高画質モードは、実施の形態１と同様に、全フレームに対し、振動子アレイのトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３から超音波画像の全域にわたって超音波の送受信が行われる。一方、省電力モードでは、超音波画像の中央部の領域に対しては、全フレームで振動子アレイからの超音波の送受信を行い、超音波画像の中央部以外の領域に対しては、フレームに応じて選択的に、振動子アレイからの超音波の送受信を停止する。そして、振動子アレイからの超音波の送受信を停止したフレームの中央部以外の領域に、超音波画像の全域にわたって振動子アレイから超音波の送受信を行ったフレームの中央部以外の領域の画像を重ねるように画像生成部１６により超音波画像を生成させる。

例えば、図４（Ａ）に示されるように、画面が２５６本の走査線から構成される場合に、高画質モードにおいては、全フレームに対し、振動子アレイのトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３を動作させ、超音波画像の全域すなわち２５６本の全ての走査線にわたって超音波の送受信を行う。これにより、高画質の画像を得ることができる。

また、省電力モードでは、フレームに応じて選択的に、振動子アレイからの超音波の送受信を変化させる。すなわち、あるフレームでは、高画質モードのように、振動子アレイのトランスデューサ３のうち所定数以上のトランスデューサ３を動作させて２５６本の全ての走査線にわたり超音波の送受信を行う。次のフレームでは、超音波画像の中央部の領域Ｒ１に位置する３２本の走査線については、振動子アレイから超音波の送受信を行い、領域Ｒ１以外の画面両側部の領域Ｒ２に位置する１１２＋１１２＝２２４本の走査線については、振動子アレイからの超音波の送受信を停止する。そして、図４（Ｂ）に示されるように、画面両側部の領域Ｒ２には、前フレームにおける領域Ｒ２の画像を重ねるようにして超音波画像が生成される。これにより、省電力化を図ることができる。

なお、省電力モードにおいて、画面両側部の領域Ｒ２における振動子アレイからの超音波の送受信停止は、１フレーム毎に行ってもよく、あるいは、数フレーム連続して送受信を停止した後に次のフレームで再び送受信を行うようにしてもよい。

実施の形態３
上述した実施の形態１および２では、加速度センサ１２からの出力信号に基づいて超音波プローブ１が移動中であるか、位置固定しているかを検出したが、これに限るものではなく、例えば、図５（Ａ）に示されるように、フレーム間における超音波画像のズレ量ΔＸに基づいて診断装置本体２の本体制御部２０が超音波プローブ１の移動を検出するように構成することもできる。

本体制御部２０は、フレーム間における超音波画像のズレ量ΔＸと平均輝度算出部２１により得られた前フレームの超音波画像の平均輝度値とに基づいて、画像生成部１６で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、その判定結果に応じて高画質モードと省電力モードのいずれかを選択する。

なお、このとき、ドップラー効果表示のデータを用いて、フレーム間における超音波画像のズレが、図５（Ａ）のように超音波プローブ１の移動に起因しているのか、あるいは、図５（Ｂ）に示されるように被検体内で生じた動きに起因しているのか、のいずれであるかを判定することが好ましい。フレーム間における超音波画像のズレが存在しても、そのズレが被検体内で生じた動きに起因している場合には、超音波プローブ１自体は移動しないで位置固定していると判断することができる。このようなズレの判定は、診断装置本体２の本体制御部２０により行うことができる。

上述した実施の形態１〜３においては、超音波プローブ１が移動していないと判断されると共に前フレームの超音波画像の平均輝度値が所定のしきい値を越えている場合に、超音波画像による診断が行われていると判定して高画質モードを選択したが、超音波プローブ１が位置固定でなくても、超音波プローブ１の移動速度が所定値以下になった場合に高画質モードを選択するようにしてもよい。これは、操作者の診断方法によっては、超音波プローブ１を被検体の表面上で低速で移動させているときに画像全体を高画質で観測し、超音波プローブ１の位置を固定して集中的に見るときは、画面中央部を注視すればよいという場合が考えられるからである。なお、高画質モードと省電力モードとを切り替える超音波プローブ１の移動速度は、操作者が適宜選択して設定可能とすることが好ましい。

また、超音波プローブ１または診断装置本体２に静止画像取得スイッチを配設し、この静止画像取得スイッチが操作されたときに、静止画取を取得するように構成することもできる。省電力モードの状態から、操作者が静止画像取得スイッチを操作して静止画像を取得する場合には、超音波プローブ１の移動中／位置固定に関わらずに、画面全域にわたって所定数以上のトランスデューサ３を動作させて高画質の静止画像を得ることが好ましい。取得された静止画像を表示している間は、振動子アレイからの超音波の送受信を停止することができる。

なお、上記の各実施の形態で例示されたチャンネル数および走査線数は、単に一例に過ぎず、適宜選択することができる。
また、上述した実施の形態１〜３では、超音波プローブ１と診断装置本体２とが互いに無線通信により接続されていたが、これに限るものではなく、接続ケーブルを介して超音波プローブ１が診断装置本体２に接続されていてもよい。この場合には、超音波プローブ１の無線通信部６および通信制御部１０、診断装置本体２の無線通信部１３および通信制御部１９等は不要となる。

１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ トランスデューサ、４ 受信信号処理部、５ パラレル／シリアル変換部、６ 無線通信部、７ 送信駆動部、８ 送信制御部、９ 受信制御部、１０ 通信制御部、１１ プローブ制御部、１２ 加速度センサ、１３ 無線通信部、１４ シリアル／パラレル変換部、１５ データ格納部、１６ 画像生成部、１７ 表示制御部、１８ 表示部、１９ 通信制御部、２０ 本体制御部、２１ 平均輝度算出部、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部。

Claims (14)

1. 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定する診断判定手段と、
   前記診断判定手段により診断を行っていると判定された場合には、前記振動子アレイの所定数以上の振動子から超音波画像の全域にわたって超音波の送受信が行われる高画質モードで動作するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御し、診断を行っていないと判定された場合には、超音波画像の領域に応じて前記振動子アレイの前記所定数以上の振動子のうち少なくとも一部の振動子からの超音波の送受信が停止される省電力モードで動作するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記制御手段は、前記省電力モードにおいて、超音波画像の中央部以外の領域に対して前記振動子アレイの前記一部の振動子からの超音波の送受信が停止されるように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御手段は、前記省電力モードにおいて、フレームに応じて選択的に、超音波画像の中央部以外の領域に対して前記振動子アレイからの超音波の送受信が停止されるように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御し、前記振動子アレイからの超音波の送受信を停止したフレームの前記中央部以外の領域に、超音波画像の全域にわたって前記振動子アレイから超音波の送受信を行ったフレームの前記中央部以外の領域の画像を重ねるように前記画像生成部により超音波画像を生成させる請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記診断判定手段は、
   前記超音波プローブの移動を検出する移動検出手段と、
   前記画像生成部で生成された超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値を算出する平均輝度算出部と
   を含み、前記移動検出手段により得られた検出結果と前記平均輝度算出部により得られた平均輝度値とに基づいて前記画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記移動検出手段は、加速度センサからなる請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記移動検出手段は、フレーム間における超音波画像のズレに基づいて前記超音波プローブの移動を検出する請求項４に記載の超音波診断装置。
7. ドップラー効果表示のデータを用いて、フレーム間における超音波画像のズレが前記超音波プローブの移動によるものか被検体内での動きによるものかを判定するズレ判定手段をさらに備えた請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理し、処理された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像を生成する超音波診断方法であって、
   前記画像生成部で生成された超音波画像により診断を行っているか否かを判定し、
   診断を行っていると判定された場合には、超音波画像の全域にわたって前記振動子アレイの所定数以上の振動子から超音波の送受信が行われる高画質モードで動作するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御し、診断を行っていないと判定された場合には、超音波画像の領域に応じて前記振動子アレイの前記所定数以上の振動子のうち少なくとも一部の振動子からの超音波の送受信が停止される省電力モードで動作するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する
   ことを特徴とする超音波診断方法。
9. 前記省電力モードにおいて、超音波画像の中央部以外の領域に対して前記振動子アレイの前記一部の振動子からの超音波の送受信が停止されるように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項８に記載の超音波診断方法。
10. 前記省電力モードにおいて、フレームに応じて選択的に、超音波画像の中央部以外の領域に対して前記振動子アレイからの超音波の送受信が停止されるように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御し、前記振動子アレイからの超音波の送受信を停止したフレームの前記中央部以外の領域に、超音波画像の全域にわたって前記振動子アレイから超音波の送受信を行ったフレームの前記中央部以外の領域の画像を重ねるように超音波画像を生成させる請求項８に記載の超音波診断方法。
11. 前記超音波プローブの移動の有無を検出し、
    前記画像生成部で生成された超音波画像の少なくとも一部の平均輝度値を算出し、
    検出された前記超音波プローブの移動の有無と算出された平均輝度値とに基づいて超音波画像により診断を行っているか否かの判定が行われる請求項８〜１０のいずれか一項に記載の超音波診断方法。
12. 前記超音波プローブの移動の有無は、加速度センサにより検出される請求項１１に記載の超音波診断方法。
13. 前記超音波プローブの移動の有無は、フレーム間における超音波画像のズレに基づいて検出される請求項１１に記載の超音波診断方法。
14. ドップラー効果表示のデータを用いて、フレーム間における超音波画像のズレが前記超音波プローブの移動によるものか被検体内での動きによるものかを判定する請求項１３に記載の超音波診断方法。
    

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