JP2012065694A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂモード又はＭモードを実行する場合に、アーチファクトの増加を抑制することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】この実施形態に係る超音波診断装置は、送受信手段とスイッチング電源と制御手段と画像生成手段とを有する。送受信手段は、繰り返し周波数に従って被検体に超音波を送信し、被検体からエコー信号を受信する。スイッチング電源は、スイッチング周波数に従ったスイッチングにより電圧を生成して、送受信手段に電圧を供給する。制御手段は、Ｂモード又はＭモードの実行の指示を受けた場合に、スイッチング電源のスイッチングのタイミングに対して、同じ走査線に対する超音波の送受信それぞれのタイミングをずらして、送受信手段に超音波を送受信させる。画像生成手段は、同じ走査線への超音波の送受信により得られる複数のエコー信号を加算して超音波画像データを生成する。
【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は超音波診断装置に関する。

超音波診断装置の撮影モードには、Ｂモード、Ｍモード、及びドプラモードがある。Ｂモードは、被検体内の組織の形状を表すＢモード画像データを生成するための撮影モードである。Ｍモードは、１本の走査線に関する１次元の画像が時間軸に沿って並べられたＭモード画像データを生成するための撮影モードである。ドプラモードは、被検体の血流速度を定量的に計測するための撮影モードである。

ドプラモードを実行する超音波診断装置においては、小型化が可能なスイッチング電源が電源装置として用いられる場合がある。この場合、スイッチング電源に起因するスイッチングノイズによって、ドプラモードで得られる画像データにアーチファクトが発生することがある。アーチファクトを回避するために、スイッチング電源のスイッチング周波数を超音波の繰り返し周波数（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＰＲＦ）の整数倍にする方法が提案されている。

特開平５−１３０９９２号公報

スイッチング周波数を繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍にしてＢモード又はＭモードを実行した場合、Ｂモード又はＭモードで得られる画像データにアーチファクトが発生することがある。例えばパルスインバージョン法などのように、同じ方向（同じ走査線）に対する超音波の送受信によって得られた複数のエコー信号を加算し、加算された複数のエコー信号に基づいて画像データを生成する場合に、画像データにアーチファクトが発生することがある。スイッチング周波数を繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍にして超音波の送受信を行うと、特定の深さからのエコー信号を検出する時間にスイッチング電源のスイッチングが行われる。そのため、同じ走査線から得られた各エコー信号において、それぞれ同じ深さからのエコー信号を検出する時間にスイッチング電源のスイッチングが行われることとなる。すなわち、同じ走査線から得られた各エコー信号において、それぞれ同じ時相にスイッチング電源のスイッチングが行われることとなる。そのため、各エコー信号のそれぞれ同じ時相にスイッチングノイズが発生することとなる。同じ走査線から得られた複数のエコー信号を加算した場合、各エコー信号のそれぞれ同じ時相に発生したスイッチングノイズが加算されてしまう。そのため、加算されるエコー信号の数に応じてスイッチングノイズの増加し、その結果、Ｂモード画像又はＭモード画像におけるアーチファクトが増加してしまう。

この実施形態は、Ｂモード又はＭモードを実行する場合に、アーチファクトの増加を抑制することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

この実施形態に係る超音波診断装置は、送受信手段と、スイッチング電源と、制御手段と、画像生成手段とを有する。送受信手段は、繰り返し周波数に従って被検体に超音波を送信し、被検体からエコー信号を受信する。スイッチング電源は、スイッチング周波数に従ったスイッチングにより電圧を生成して、送受信手段に電圧を供給する。制御手段は、ドプラモードの実行の指示を受けた場合に、繰り返し周波数に応じてスイッチング周波数を変えてスイッチング電源に電圧を供給させる。制御手段は、Ｂモード又はＭモードの実行の指示を受けた場合に、スイッチング電源のスイッチングのタイミングに対して、同じ走査線に対する超音波の送受信それぞれのタイミングをずらして、送受信手段に超音波を送受信させる。画像生成手段は、Ｂモード又はＭモードの実行の指示を受けた場合に、同じ走査線への超音波の送受信により得られる複数のエコー信号を加算して超音波画像データを生成する。

この実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。 スイッチング電源によるスイッチングのタイミングと超音波の送信タイミングとを示すタイミングチャートである。 スイッチング電源によるスイッチングのタイミングと超音波の送信タイミングとを示すタイミングチャートである。

図１を参照して、この実施形態に係る超音波診断装置について説明する。この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、送受信部２と、スイッチング電源３と、画像生成部４と、表示処理部５と、表示部６と、制御部７と、入力部８とを有する。

（超音波プローブ１）
超音波プローブ１には、複数の超音波振動子が走査方向に１列に配置された１次元アレイプローブ、又は、複数の超音波振動子が２次元的に配置された２次元アレイプローブが用いられる。超音波プローブ１は被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。

（送受信部２）
送受信部２は、送信部２１と受信部２２とを有する。送受信部２は、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波を発生させ、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。

（送信部２１）
送信部２１は、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波を発生させる。送信部２１は、超音波プローブ１に電気信号を供給して所定の焦点にビームフォームした（送信ビームフォームした）超音波を送信させる。送信部２１は、例えば図示しないクロック発生器と、送信遅延回路と、パルサ回路とを有する。クロック発生器は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する。送信遅延回路は、超音波を所定の深さに集束させるための集束用遅延時間と、超音波を所定方向に送信するための偏向用遅延時間とに従って、超音波の送信時に遅延をかけて送信フォーカスを実施する。パルサ回路は、各超音波振動子に対応する個別チャンネルの数分のパルサを有する。パルサ回路は、遅延がかけられた送信タイミングで駆動パルスを生成し、超音波プローブ１の各超音波振動子に駆動パルスを供給する。

（受信部２２）
受信部２２は、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。受信部２２は超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信し、そのエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログの受信信号を整相された（受信ビームフォームされた）デジタルの受信データに変換する。受信部２２は、例えば図示しないプリアンプ回路と、Ａ／Ｄ変換器と、受信遅延回路と、加算器と有する。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。具体的には、受信遅延回路は、所定の深さからの超音波を集束させるための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、デジタルのエコー信号に与える。加算器は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。その加算によって、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、受信遅延回路と加算器とによって、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。

送受信部２は、ハーモニックイメージングのためにパルスインバージョン法を実行してもよい。例えば送受信部２は制御部７の制御の下、超音波を２回、同一方向（同一の走査線）に送信し、同一方向（同一の走査線）から２回、エコー信号を受信する。例えば操作者が入力部８を用いてパルスインバージョン法の実行を指示すると、その指示を示す情報が入力部８から制御部７に出力される。制御部７は、その指示に従って送受信部２にパルスインバージョン法を実行させる。

（スイッチング電源３）
スイッチング電源３は、図示しないスイッチング素子を備えている。スイッチング電源３は、制御部７から出力されたスイッチング周波数の信号を受けて、例えば商用の交流電圧をスイッチング周波数によって所定のディーティ比でオン／オフして、所定の直流電圧を送受信部２に供給する。

（画像生成部４）
画像生成部４は、Ｂモード処理部４１とＤモード処理部４２とを有する。

（Ｂモード処理部４１）
Ｂモード処理部４１はエコー信号の振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード画像データを生成する。具体的には、Ｂモード処理部４１は、受信信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施すことによりＢモード画像データを生成する。また、Ｂモード処理部４１は、１本の走査線における１次元の画像を時間軸に沿って並べることによりＭモード画像データを生成してもよい。例えば表示部６にＢモード画像が表示されている場合に、操作者が入力部８を用いて任意の走査線を指定すると、指定された走査線を示す情報（位置情報）が入力部８から制御部７に出力される。制御部７は、指定された走査線の位置情報をＢモード処理部４１に出力する。Ｂモード処理部４１は、走査線の位置情報に基づいて、指定された走査線におけるエコー信号を用いてＭモード画像データを生成する。

また、Ｂモード処理部４１は、同じ方向（同じ走査線）に対する超音波の送受信によって得られた複数のエコー信号を加算し、加算された複数のエコー信号に基づいてＢモード画像データ又はＭモード画像データを生成してもよい。例えばパルスインバージョン処理を実行する場合、Ｂモード処理部４１は、同じ走査線から得られた複数のエコー信号を加算し、加算された複数のエコー信号に基づいてＢモード画像データを生成する。これにより、基本波成分が除去され、非線形な高調波成分のみが抽出される。また、スペックルパターンを低減するために、Ｂモード処理部４１は、同じ走査線から得られた複数のエコー信号を加算し、加算された複数のエコー信号に基づいてＢモード画像データを生成してもよい。また、ホワイトノイズを低減するために、Ｂモード処理部４１は、複数フレームのＢモード画像データのエコー信号を加算することにより、１つのフレームのＢモード画像データを生成してもよい。また、Ｂモード処理部４１は、２次元画像の空間フィルタ又は３次元画像の空間フィルタを用いて、Ｂモード画像データに対してスムージング処理を施してもよい。また、Ｂモード処理部４１は、複数のＭモード画像データを時間方向に平均化してもよい。いずれの処理においても、Ｂモード処理部４１は、同じ方向（同じ走査線）に対する超音波の送受信によって得られた複数のエコー信号を加算することにより、Ｂモード画像データ又はＭモード画像データを生成する。以下、同じ方向（同じ走査線）に対する超音波の送受信によって得られた複数のエコー信号を加算する処理を、「加算処理」と称することとする。

例えば操作者が入力部８を用いて、加算処理の有無及び加算処理の種類を指定する。加算処理の有無及び加算処理の種類を示す情報が、入力部８から制御部７に出力される。制御部７は、加算処理の有無及び加算処理の種類に応じて、送受信部２とＢモード処理部４１とを制御する。

（Ｄモード処理部４２）
Ｄモード処理部４２は、エコー信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、ＦＦＴ処理を施すことにより血流速度を表すドプラ周波数分布（ドプラモード画像データ）を生成する。

画像生成部４はＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）処理部を有していてもよい。ＣＦＭ処理部は血流情報の映像化を行い、カラー画像データを生成する。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。

（表示処理部５）
表示処理部５は、画像生成部４によって生成された画像データを処理して、画像データに基づく画像を表示部６に表示させる。表示処理部５は、例えばＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を有する。表示処理部５は、画像生成部４から出力された画像データを、直交座標系で表される画像データに変換し（スキャンコンバージョン処理）、変換後の画像データに基づく画像を表示部６に表示させる。例えば表示処理部５は、Ｂモード画像データに基づくＢモード画像を表示部６に表示させたり、Ｍモード画像データに基づくＭモード画像を表示部６に表示させたりする。

（制御部７）
制御部７は、演算部７１とクロック生成部７２とを有する。制御部７は、送受信部２による超音波の送受信を制御する。また、制御部７は、スイッチング周波数の信号（スイッチング周期の信号）をスイッチング電源３に出力して、スイッチング電源３によるスイッチングを制御する。制御部７は、ドプラモードを実行する場合と、Ｂモード又はＭモードの加算処理を実行する場合とで、送受信部２とスイッチング電源３とに対する制御方法を変える。以下、ドプラモードを実行する場合と、Ｂモード又はＭモードの加算処理を実行する場合とに分けて、制御部７による制御について説明する。例えば操作者が入力部８を用いて所望のモードの実行を指示すると、その指示を示す情報が入力部８から制御部７に出力される。制御部７は、その指示が示すモードに従った制御を行う。

（ドプラモードを実行する場合）
制御部７は、ドプラモードの実行の指示を受けると、超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）に応じてスイッチング電源３のスイッチング周波数を変えて、繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍のスイッチング周波数の信号をスイッチング電源３に出力する。操作者が入力部８を用いて、超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）を入力してもよい。この場合、繰り返し周波数（ＰＲＦ）を示す情報が、入力部８から制御部７に出力される。例えば生体内の浅い部分を調べたい場合には、繰り返し周波数（ＰＲＦ）を高い値に設定すればよい。生体内の深い部分を調べたい場合には、繰り返し周波数（ＰＲＦ）を低い値に設定すればよい。また、制御部７は、繰り返し周波数（ＰＲＦ）の信号を送受信部２に出力する。

スイッチング電源３は、制御部７から受けたスイッチング周波数の信号によって動作して、所定の直流電圧を送受信部２に供給する。送受信部２は、スイッチング電源３から供給された電圧で、超音波プローブ１の超音波振動子を駆動するための駆動パルスを生成し、超音波振動子に駆動パルスを供給する。また、送受信部２は、制御部７から受けた繰り返し周波数（ＰＲＦ）に従って超音波を送受信する。Ｄモード処理部４２は送受信部２からエコー信号を受けて、そのエコー信号に基づいてドプラモード画像データを生成する。

このようにスイッチング電源３のスイッチング周波数が、超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍に制御されるため、ドプラモード画像におけるアーチファクトの発生を低減することが可能となる。

（Ｂモード又はＭモードの加算処理を実行する場合）
制御部７は、Ｂモード又はＭモードの加算処理の実行の指示を受けると、スイッチング電源３のスイッチングのタイミング（位相）に対して、同じ方向（同じ走査線）から得られる複数のエコー信号を取得するための超音波の送受信それぞれのタイミングをずらして、送受信部２に超音波を送受信させる。すなわち、制御部７は、スイッチング電源３のスイッチングのタイミング（位相）に対して、同じ走査線に対する超音波の送受信それぞれのタイミングをずらして、送受信部２に超音波を送受信させる。

例えば制御部７は、複数のエコー信号の加算の数に応じて、超音波の繰り返し周期（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）を変えて、送受信部２に超音波を送受信させる。超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）は、超音波の送信の時間間隔に相当する。具体的には、制御部７は、スイッチング電源３のスイッチングの周期の整数倍から、複数のエコー信号の加算の数に応じた時間をずらし、ずらした後の時間を繰り返し周期（ＰＲＩ）として、送受信部２に超音波を送受信させる。スイッチング周期と繰り返し周期（ＰＲＩ）とは、演算部７１によって求められる。以下、演算部７１について説明する。

（演算部７１）
例えば操作者が入力部８を用いて、被検体内に超音波を送信する深さ（目標深さ）と、被検体内での音速の値と、加算されるエコー信号の数（以下、「加算数」と称する）とを入力する。目標深さ、音速の値、及び加算数を示す情報は、入力部８から制御部７に出力される。演算部７１は、被検体内に超音波を送信する深さ（目標深さ）と、被検体内での音速とに基づいて、デフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）を求める。
生体内の音速（ｖ）、目標深さ（ｚｔ）、加算数（ｎｃｍｐ）、及びデフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）の一例を以下に示す。一例として、８個のエコー信号を加算する場合について説明する。
ｖ＝１５３０［ｍ／ｓ］
ｚｔ＝１７０［ｍｍ］
ＰＲＩｔ＝（ｚｔ）／（ｖ／２）＝２２２．２２２×１０^−６［ｓ］
ｎｃｍｐ＝８

また、スイッチング電源３のデフォルトのスイッチング周波数（ｆｓｎｏｍ）と、デフォルトのスイッチング周期（ｔｓｎｏｍ）とは、図示しない記憶部に予め記憶されている。
デフォルトのスイッチング周波数（ｆｓｎｏｍ）、及びデフォルトのスイッチング周期（ｔｓｎｏｍ）の一例を以下に示す。
ｆｓｎｏｍ＝２００［ｋＨｚ］
ｔｓｎｏｍ＝１／ｆｓｎｏｍ＝５×１０^−６［ｓ］

演算部７１は、デフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）と、デフォルトのスイッチング周期（ｔｓｎｏｍ）とに基づいて、デフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）内に行われるスイッチング電源３のスイッチングの回数を求める。演算部７１は、スイッチングのタイミング（位相）をずらさない場合の第１のスイッチング回数（ｎｓｂ）を求める。以下に、第１のスイッチング回数（ｎｓｂ）を求めるための式と具体的な値とを示す。
ｎｓｂ＝ｒｏｕｎｄ（（ＰＲＩｔ／ｔｓｎｏｍ）、０）
ｎｓｂ＝４４×１０^０

次に、演算部７１は、スイッチングのタイミング（位相）をずらさない場合の第１のスイッチング回数（ｎｓｂ）と加算数（ｎｃｍｐ）とに基づいて、スイッチングのタイミング（位相）をずらした場合の第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）を求める。例えば、演算部７１は、第１のスイッチング回数（ｎｓｂ）から加算数（ｎｃｍｐ）の逆数を減算することにより、第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）を求める。以下に、第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）を求めるための式と具体的な値とを示す。
ｎｓｗ＝ｎｓｂ−（１／ｎｃｍｐ）
ｎｓｗ＝４３．８７５×１０^０
または、演算部７１は、第１のスイッチング回数（ｎｓｂ）に加算数（ｎｃｍｐ）の逆数を加算することにより、第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）を求めてもよい。

次に、演算部７１は、デフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）と第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）とに基づいて、スイッチングのタイミング（位相）をずらした場合のスイッチング周期（ｔｓｔ）を求める。具体的には、演算部７１は、デフォルトの繰り返し周期（ＰＲＩｔ）を第２のスイッチング回数（ｎｓｗ）で除算することにより、スイッチング周期（ｔｓｔ）を求める。以下に、スイッチング周期（ｔｓｔ）を求めるための式と具体的な値とを示す。
ｔｓｔ＝ＰＲＩｔ／ｎｓｗ
ｔｓｔ＝５．０６４９×１０^−６［ｓ］

また、繰り返し周波数（ＰＲＩｔ）は、以下の式で表される。
ＰＲＩｔ＝ｔｓｔ×ｎｓｗ＝ｔｓｔ×（ｎｓｂ−１／ｎｃｍｐ）
すなわち、繰り返し周期（ＰＲＩｔ）は、スイッチング周期（ｔｓｔ）の整数倍（ｎｓｂ倍）から、加算数（ｎｃｍｐ）に応じた時間をずらした時間間隔となる。

また、クロック生成部７２は、この実施形態に係る超音波診断装置の各部の動作クロックを定めるシステムクロックを生成する。システムクロック周波数（ｆｍ）、及びシステムクロック周期（ｄｔｍ）の一例を以下に示す。
ｆｍ＝１６０［ＭＨｚ］
ｄｔｍ＝１／ｆｍ＝６．２５×１０^−９［ｓ］

演算部７１は、システムクロック周期（ｄｔｍ）で実際に動作可能なスイッチング周期（ｔｓ）を求める。以下に、スイッチング周期（ｔｓ）を求めるための式、システムクロック周期（ｄｔｍ）でのカウント数（ｎｃｓ）、スイッチング周期（ｔｓ）の値、及びスイッチング周波数（ｆｓ）の値を示す。
ｎｃｓ＝ｎｃｍｐ×ｃｅｉｌ｛（ｔｓｔ／ｎｃｍｐ）／ｄｔｍ｝
ｎｃｓ＝８１６×１０^０
ｔｓ＝ｄｔｍ×ｎｃｓ＝５．１×１０^−６［ｓ］
ｆｓ＝１／ｔｓ＝１９６．０７８４×１０^３［１／ｓ］

演算部７１は、システムクロック周期（ｄｔｍ）で実際に動作可能な繰り返し周期（ＲＰＩ）を求める。以下に、繰り返し周期（ＰＲＩ）を求めるための式と、システムクロック周期（ｄｔｍ）でのカウント数（ｎｄｐ）とを示す。
ＰＲＩ＝ｔｓ×ｎｓｗ＝２２３．７６２×１０^−６［ｓ］
ｎｄｐ＝ＰＲＩ／ｄｔｍ＝３５．８０２×１０^３

制御部７は、スイッチング周期（ｔｓ）の信号をスイッチング電源３に出力し、スイッチング周期（ｔｓ）に従ってスイッチング電源３によるスイッチングを制御する。これにより、スイッチング電源３は、スイッチング周期（ｔｓ）に従って動作して、所定の直流電圧を送受信部２に供給する。また、制御部７は、超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）に従って送受信部２による超音波の送受信を制御する。これにより、送受信部２は、繰り返し周期（ＰＲＩ）に従って超音波を送受信する。

（表示部６、入力部８）
表示部６は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタであり、Ｂモード画像やＭモード画像やドプラモード画像を表示する。入力部８は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード、又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などで構成されている。

画像生成部４、表示処理部５、及び制御部７のそれぞれの機能は、プログラムによって実行されてもよい。一例として、画像生成部４と表示処理部５と制御部７とはそれぞれ、ＣＰＵ、ＧＰＵ、又はＡＳＩＣなどの図示しない処理装置と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＨＤＤなどの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、画像生成部４の機能を実行するための画像生成プログラムと、表示処理部５の機能を実行するための表示処理プログラムと、制御部７の機能を実行するための制御プログラムとが記憶されている。画像生成プログラムは、Ｂモード処理部４１の機能を実行するためのＢモード処理プログラムと、Ｄモード処理部４２の機能を実行するためのＤモード処理プログラムとを含む。制御プログラムは、演算部７１の機能を実行するための演算プログラムと、クロック生成部７２の機能を実行するためのクロック生成プログラムとを含む。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶装置に記憶されている各プログラムを実行することにより、各部の機能が実行される。

以上の構成を有する超音波診断装置の動作について、図２のタイミングチャートを参照して説明する。図２は、スイッチング電源３のスイッチングのタイミングと、超音波の送信のタイミングとを示している。横軸は時間を示している。一例として、エコー信号の加算数を「８」とする。図２は、繰り返し周期（ＰＲＩ）で規定された超音波の送信タイミングＴと、同じ方向（同じ走査線）から得られた８個のエコー信号（Ｓ１〜Ｓ８）に対するスイッチングのタイミングとを示している。

送受信部２は、演算部７１によって求められた繰り返し周期（ＰＲＩ）に従って超音波を送受信し、スイッチング電源３は、演算部７１によって求められたスイッチング周期（ｔｓ）に従ってスイッチングする。超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）は、スイッチング周期（ｔｓ）の整数倍から、加算数に応じた時間（ΔＴ）がずれた時間となっている。図２に示す例では、超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）は、スイッチング周期（ｔｓ）の整数倍から、加算数に応じた時間（ΔＴ）が減算された時間間隔となっている。他の例として、超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）は、スイッチング周期（ｔｓ）の整数倍に、加算数に応じた時間が加算された時間間隔であってもよい。

以上のように繰り返し周期（ＰＲＩ）とスイッチング周期（ｔｓ）とを制御することにより、同じ走査線から得られたエコー信号Ｓ１〜Ｓ８において、それぞれ異なる深さからのエコー信号を検出する時間にスイッチング電源３のスイッチングが行われることとなる。すなわち、同じ走査線から得られたエコー信号Ｓ１〜Ｓ８において、それぞれ異なる時相にスイッチング電源３のスイッチングが行われることとなる。そのため、スイッチングノイズが発生する場合であっても、エコー信号Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれ異なる時相にスイッチングノイズが発生することとなる。従って、Ｂモード処理部４１が、同じ走査線から得られたエコー信号Ｓ１〜Ｓ８を加算した場合であっても、スイッチングノイズが発生する時相がエコー信号Ｓ１〜Ｓ８でそれぞれ異なるため、複数のスイッチングノイズが同じ時相において加算されることがない。その結果、Ｂモード画像又はＭモード画像におけるアーチファクトの増加を抑制することが可能となる。

図３を参照して、スイッチング電源３のスイッチング周波数を、超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍にして超音波を送受信する場合について説明する。図３は、スイッチング電源３のスイッチングのタイミングと、超音波の送受信のタイミングとを示している。横軸は時間を示している。図３は、繰り返し周期（ＰＲＩ）で規定された超音波の送信タイミングＴと、同じ方向（同じ走査線）から得られた８個のエコー信号（Ｓ１〜Ｓ８）に対するスイッチングのタイミングとを示している。

スイッチング周波数を繰り返し周波数（ＰＲＦ）の整数倍にして超音波の送受信を行うと、図３に示すように、特定の深さからのエコー信号を検出する時間にスイッチング電源３のスイッチングが行われることとなる。そのため、同じ走査線から得られたエコー信号Ｓ１〜Ｓ８において、それぞれ同じ深さからのエコー信号を検出する時間にスイッチング電源のスイッチングが行われることとなる。例えば図３に示すように、同じ走査線から得られたエコー信号Ｓ１〜Ｓ８において、それぞれ同じ時相（例えば時相Ｔａ、Ｔｂ）にスイッチング電源のスイッチングが行われることとなる。そのため、エコー信号Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれ同じ時相（例えば時相Ｔａ、Ｔｂ）にスイッチングノイズが発生することとなる。従って、同じ走査線から得られた複数のエコー信号Ｓ１〜Ｓ８を加算した場合、エコー信号Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれ同じ時相（例えば時相Ｔａ、Ｔｂ）に発生したスイッチングノイズが加算されてしまう。そのため、加算されるエコー信号の数に応じて、スイッチングノイズの増加し、その結果、Ｂモード画像又はＭモード画像におけるアーチファクトが増加してしまう。また、複数のエコー信号を加算した場合、ホワイトノイズは、加算数の平方根倍に増加する。一方、スイッチング電源によるスイッチングノイズは、同じ時相のノイズが加算されるため、加算数倍に増加する。そのため、ホワイトノイズに対するスイッチングノイズの振幅比が増大し、スイッチングノイズがアーチファクトとして表される。

これに対して、この実施形態に係る超音波診断装置によると、加算処理を行う場合に、スイッチングノイズが同じ時相において加算されないため、Ｂモード画像又はＭモード画像におけるアーチファクトの増加を抑制することが可能となる。

（変形例１）
次に、変形例１について説明する。Ｂモード処理部４１は、複数フレームのエコー信号を加算することにより、１つのフレームのＢモード画像データを生成してもよい。この場合、制御部７は、スイッチング電源３のスイッチング周期の整数倍から、複数フレームの加算の数に応じた時間をずらし、ずらした後の時間間隔をフレーム周期とする。フレーム周期とは、１フレームのＢモード画像データを生成するための複数のエコー信号を、超音波の送受信によって取得するための時間間隔である。

フレーム周期は、演算部７１によって求められる。演算部７１は、例えば以下に示す式に従ってフレーム周期を求める。
フレーム周期＝スイッチング電源３のスイッチング周期の整数倍＋（スイッチング電源３のスイッチング周期／加算されるフレーム数）
なお、操作者が入力部８を用いて、加算されるフレーム数を入力すればよい。

制御部７は、演算部７１によって求められたフレーム周期に従って送受信部２による超音波の送受信を制御する。これにより、送受信部２は、フレーム周期に従って超音波を送受信する。

制御部７は、各フレームに含まれる複数の走査線のうちの所定の走査線に対する超音波の送受信において、超音波の繰り返し周期（ＰＲＩ）を制御することにより、フレーム周期を調整すればよい。具体的には、制御部７は、各フレームの最後の走査線に対する繰り返し周期（ＰＲＩ）を、他の走査線に対する繰り返し周期（ＲＰＩ）よりも長くしたり短くしたりして、送受信部２に超音波を送受信させればよい。または、Ｂモード処理部４１が制御部７の制御に従って、各フレームに対してダミーのエコー信号を追加することにより、フレーム周期を調整してもよい。

以上のように、複数フレームのエコー信号を加算する場合も、フレーム周期とスイッチング周期とを制御することにより、同じ走査線から得られる複数のエコー信号において、それぞれ異なる時相にスイッチング電源３のスイッチングが行われることとなる。そのことにより、複数のスイッチングノイズが同じ時相において加算されないため、加算後のＢモード画像におけるアーチファクトの増加を抑制することが可能となる。

（変形例２）
次に、変形例２について説明する。変形例２では、スイッチング電源３として、自励発振により動作可能なスイッチング電源を用いる。制御部７は、ドプラモードの実行の指示を受けると、超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）に応じてスイッチング電源３のスイッチング周波数を変えて、スイッチング周波数の信号をスイッチング電源３に出力する。スイッチング電源３は、制御部７から受けたスイッチング周波数の信号によって動作して、所定の直流電圧を送受信部２に供給する。

一方、制御部７は、Ｂモード又はＭモードの加算処理の実行の指示を受けると、自励発振の指示をスイッチング電源３に出力する。すなわち、制御部７は、スイッチング周波数の信号をスイッチング電源３に出力せずに、自励発振の指示をスイッチング電源３に出力する。これにより、スイッチング電源３は、スイッチング電源３に予め設定されているスイッチング周波数に従って自励発振して、所定の直流電圧を送受信部２に供給する。

以上のように、ドプラモードにおいては、スイッチング周波数を超音波の繰り返し周波数（ＰＲＦ）に同期させ、Ｂモード又はＭモードの加算処理においては、スイッチング周波数を繰り返し周波数（ＰＲＦ）に同期させない。このように、スイッチング周波数と繰り返し周波数（ＰＲＦ）との同期を外すことにより、同じ走査線から得られた複数のエコー信号において、それぞれ異なる深さからのエコー信号を検出する時間に、スイッチング電源３のスイッチングが行われることとなる。そのため、Ｂモード処理部４１が、同じ走査線から得られた複数のエコー信号を加算した場合であっても、スイッチングノイズが発生する時相が各エコー信号でそれぞれ異なるため、複数のスイッチングノイズが同じ時相において加算されることがない。その結果、Ｂモード画像又はＭモード画像におけるアーチファクトの増加を抑制することが可能となる。

１ 超音波プローブ
２ 送受信部
３ スイッチング電源
４ 画像生成部
５ 表示処理部
６ 表示部
７ 制御部
８ 入力部
２１ 送信部
２２ 受信部
４１ Ｂモード処理部
４２ Ｄモード処理部
７１ 演算部
７２ クロック生成部

Claims (5)

1. 繰り返し周波数に従って被検体に超音波を送信し、前記被検体からエコー信号を受信する送受信手段と、
   スイッチング周波数に従ったスイッチングにより電圧を生成して、前記送受信手段に前記電圧を供給するスイッチング電源と、
   ドプラモードの実行の指示を受けた場合に、前記繰り返し周波数に応じて前記スイッチング周波数を変えて前記スイッチング電源に前記電圧を供給させ、Ｂモード又はＭモードの実行の指示を受けた場合に、前記スイッチング電源の前記スイッチングのタイミングに対して、同じ走査線に対する超音波の送受信それぞれのタイミングをずらして、前記送受信手段に超音波を送受信させる制御手段と、
   前記Ｂモード又は前記Ｍモードの実行の指示を受けた場合に、前記同じ走査線への超音波の送受信により得られる複数のエコー信号を加算して超音波画像データを生成する画像生成手段と、
   を有する超音波診断装置。
2. 前記制御手段は、前記Ｂモード又は前記Ｍモードの実行の指示を受けた場合に、前記複数のエコー信号の加算の数に応じて超音波の送信の繰り返し周期を変えて、前記送受信手段に超音波を送信させる、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御手段は、前記スイッチングの周期の整数倍から前記加算の数に応じた時間をずらした時間を、超音波の送信の前記繰り返し周期として、前記送受信手段に超音波を送信させる、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御手段は、前記Ｂモード又は前記Ｍモードの実行の指示を受けた場合に、前記スイッチング周期の整数倍から前記加算の数に応じた時間をずらした時間を、１フレームの超音波画像データを生成するための複数のエコー信号を超音波の送受信によって取得するためのフレーム周期とし、前記フレーム周期に従って前記送受信手段に超音波を送受信させ、
   前記画像生成手段は、前記Ｂモード又は前記Ｍモードの実行の指示を受けた場合に、複数フレームのエコー信号を加算して前記超音波画像データを生成する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 繰り返し周波数に従って被検体に超音波を送信し、前記被検体からエコー信号を受信する送受信手段と、
   スイッチング周波数に従ったスイッチングにより電圧を生成して、前記送受信手段に前記電力を供給する自励発振型のスイッチング電源と、
   ドプラモードの実行の指示を受けた場合に、前記繰り返し周波数に応じて前記スイッチング周波数を変えて前記スイッチング電源に前記電圧を供給させ、Ｂモード又はＭモードの実行の指示を受けた場合に、前記スイッチング電源に前記自励発振させて前記スイッチング電源に前記電圧を供給させる制御手段と、
   前記Ｂモード又は前記Ｍモードの実行の指示を受けた場合に、同じ走査線への超音波の送受信により得られる複数のエコー信号を加算して超音波画像データを生成する画像生成手段と、
   を有する超音波診断装置。

Images