JP2012055355A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波プローブ1は、バックユニット2に無線接続されたミドルユニット4と、コネクタ5を介してミドルユニット4に着脱可能に接続されたフロントユニット3を有し、フロントユニット3に、特定の周波数帯域を有する振動子アレイ6と、振動子アレイ6の周波数帯域に対応した周波数帯域のプリアンプ8と、振動子アレイ6の駆動電圧に対応した駆動電圧を出力する送信駆動部9が搭載されている。フロントユニット3、ミドルユニット4およびバックユニット2は、それぞれユニット内の各部を制御する専用のCPU10、CPU15およびCPU20を有している。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2には、超音波プローブを、振動子アレイと、振動子アレイを保持するハウジング部とから構成し、振動子アレイをハウジング部に着脱可能にした超音波診断装置が示されている。
同様に、特許文献2の装置に記載の超音波プローブにおいても、診断目的に応じて適切な周波数帯域を有する振動子アレイの使用が可能であるが、広帯域の増幅器と高い駆動電圧のパルサをハウジング部に搭載する必要があり、装置が大型化してしまう。
フロントユニットは、振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有していてもよい。
また、振動子アレイが、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含むように構成することもできる。あるいは、振動子アレイが、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含むように構成してもよい。
また、ミドルユニットは、超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有することもできる。
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バックユニット2とを備えている。
フロントユニット3は、複数の超音波トランスデューサからなる1次元または2次元の振動子アレイ6を有し、この振動子アレイ6に送受信切替スイッチ7を介してプリアンプ8と送信駆動部9とが互いに並列に接続され、さらに送信駆動部9にCPU(中央処理装置)10が接続されている。
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。
プリアンプ8は、振動子アレイ6の各チャンネルのトランスデューサから出力される受信信号を増幅する。
送信駆動部9は、例えば、複数のパルサを含んでおり、CPU10によって選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ6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振動子アレイ6の複数のトランスデューサに供給する。
CPU10は、コネクタ5を介して接続されたミドルユニット4のCPU15から伝送される各種の制御信号に基づいて、送信駆動部9の制御を行う。
受信信号処理部12は、CPU15の制御の下で、A/Dコンバータ11でデジタル化された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13に供給する。受信信号処理部12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13は、複数チャンネルの受信信号処理部12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14は、バックユニット2との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータをバックユニット2に送信すると共に、バックユニット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CPU15に出力する。
CPU15は、バックユニット2から受信した制御信号に基づき、送信駆動部9の制御を行うべくフロントユニット3のCPU10に信号を伝送すると共に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14を制御する。
なお、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内のフロントユニット3およびミドルユニット4の各回路に電源供給が行われる。
図1に示した超音波プローブ1のフロントユニット3は、セクタスキャン方式に対応したものである。
シリアル/パラレル変換部17は、無線通信部16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。
整相加算部は、CPU20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。
CPU20は、オペレータにより操作部21から入力された指示に基づき、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16を制御すると共に、画像形成部18により画像信号を生成して表示部19に超音波診断画像を表示させる。
まず、ステップS1の検査情報入力モードで、バックユニット2の操作部21から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、バックユニット2のCPU20は、入力された患者情報に基づいて適切な、あるいは、使用可能な周波数帯域を有する振動子アレイ6が搭載されたフロントユニット3を選択する。
すなわち、まず、バックユニット2のCPU20から無線通信部16を介して動作制御命令が超音波プローブ1に送信される。この動作制御命令は、ミドルユニット4の無線通信部14で受信されてCPU15へ送られ、CPU15からコネクタ5を介してフロントユニット3のCPU10へ振動子アレイ6を駆動する旨の命令が出力される。
バックユニット2の無線通信部16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17でパラレルのデータに変換され、画像形成部18でそれぞれの検査モードに対応した画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示部19に超音波診断画像が表示される。
上記の実施の形態1で用いられた超音波プローブ1のフロントユニット3は、セクタスキャン方式に対応していたが、これに限るものではなく、例えば、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応させることもできる。
図4に、実施の形態2で用いられたフロントユニット31の構成を示す。このフロントユニット31は、図1に示した実施の形態1におけるフロントユニット3において、振動子アレイ6と送受信切替スイッチ7との間にマルチプレクサ32を接続したものであり、リニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式に対応したフロントユニットである。
図1に示したようなセクタスキャン方式対応のフロントユニット3と、この実施の形態2におけるリニアスキャン方式およびコンベックススキャン方式対応のフロントユニット31の双方を事前に用意し、スキャン方式によっていずれかのフロントユニットを選択し、ミドルユニット4に接続して使用することもできる。
図5に、実施の形態3に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット41の構成を示す。このフロントユニット41は、図1に示した実施の形態1におけるフロントユニット3において、送受信切替スイッチ7を省略し、振動子アレイ6の代わりに、受信専用の受信振動子アレイ42をプリアンプ8に接続すると共に送信専用の送信振動子アレイ43を送信駆動部9に接続したものである。
なお、このフロントユニット41は、セクタスキャン方式に対応している。
図7に、実施の形態4に係る超音波診断装置で用いられるフロントユニット61の構成を示す。このフロントユニット61は、図1に示した実施の形態1におけるフロントユニット3において、送受信兼用の振動子アレイ6の他に、さらに高調波成分受信用振動子アレイ62をプリアンプ8に接続したものである。
なお、このフロントユニット61は、セクタスキャン方式に対応している。
図9に、実施の形態5に係る超音波診断装置で用いられるミドルユニット81の構成を示す。このミドルユニット81は、図1に示した実施の形態1におけるミドルユニット4において、CPU15に超音波診断装置への入力操作を行うための操作部82と、情報表示を行うための表示部83をそれぞれ接続したものである。
また、超音波プローブ1のミドルユニット81に表示部83を搭載することにより、コネクタ5を介してミドルユニット81に接続されたフロントユニットの名称、種類等の情報を超音波プローブ1側で表示することができ、操作性および利便性が向上する。
なお、この実施の形態5では、ミドルユニット81に操作部82と表示部83の双方を搭載したが、操作部82および表示部83のうち一方のみをミドルユニット81のCPU15に接続してもよい。
Claims (7)
- 超音波プローブとバックユニットとが無線により接続され、前記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に基づいて前記バックユニットが超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブは、前記バックユニットに無線接続されるミドルユニットと、前記ミドルユニットに着脱可能に接続され且つ前記振動子アレイを有するフロントユニットとを備え、
前記フロントユニットは、前記振動子アレイに駆動信号を供給して超音波ビームを送信させる送信駆動部と、前記振動子アレイから出力された受信信号を増幅するプリアンプとを有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記フロントユニットおよび前記ミドルユニットは、それぞれ専用のCPUを有し、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号を伝送する受信信号線と双方の前記CPU間で信号を伝送する通信線を含むコネクタを介して互いに着脱可能に接続される請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記フロントユニットは、前記振動子アレイに接続されたマルチプレクサを有する請求項1または2に記載の超音波診断装置。
- 前記振動子アレイは、送信専用の送信振動子アレイと受信専用の受信振動子アレイとを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記振動子アレイは、送受信兼用の兼用振動子アレイと高調波成分受信用の高調波振動子アレイとを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記ミドルユニットは、前記フロントユニットの前記プリアンプで増幅された受信信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、前記A/Dコンバータで変換されたデジタル信号をベースバンド帯域に周波数変調する受信信号処理部と、前記受信信号処理部で周波数変調された信号をシリアル化するパラレル/シリアル変換部とを有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記ミドルユニットは、前記超音波診断装置への入力操作を行うための操作部および情報表示を行うための表示部のうち少なくとも一方を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
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