JP2012161562A - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】浅部領域Ａに対応して周波数Ｆａの超音波ビームＢａを送信すると共に深部領域Ｂに対応して超音波ビームＢａの周波数Ｆａとは異なる周波数Ｆｂの超音波ビームＢｂを送信し、浅部領域Ａに対する受信時の同時開口チャンネル数Ｎａを深部領域Ｂに対する受信時の同時開口チャンネル数Ｎｂより小さくし、浅部領域Ａと深部領域Ｂのそれぞれに対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームを形成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、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超音波プローブ内における発熱量の抑制に関する。

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。

このような超音波診断装置では、振動子アレイから超音波を送信することで、振動子アレイから熱が生じる。
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。

また、近年、超音波プローブに信号処理のための回路基板を内蔵し、振動子アレイから出力された受信信号をデジタル処理した上で無線通信あるいは有線通信により装置本体に伝送することにより、ノイズの影響を低減して高画質の超音波画像を得るようにした超音波診断装置が提案されている。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱により、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。

超音波プローブの温度上昇対策については、例えば特許文献１に、超音波プローブの表面温度に応じて振動子アレイを駆動する条件を自動的に変化させる超音波診断装置が開示されている。表面温度が高くなるほど、超音波の送信時における振動子アレイの各トランスデューサの駆動電圧、送信開口数、送信パルスの繰り返し周波数、フレームレート等を低減することにより、超音波プローブの表面温度が適切な温度に維持される。

特開２００５−２５３７７６号公報

しかしながら、送信時の振動子アレイの駆動条件を変化させる特許文献１の装置では、上述したようなデジタル処理を行う超音波プローブにおける受信時の発熱に対処することができない。
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、超音波プローブの内部温度の上昇を抑制しながらも高画質の超音波画像を得ることができる超音波診断装置および超音波画像生成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、超音波プローブが有する複数チャンネルのうち受信時の同時開口チャンネルを選択するチャンネル選択部と、複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームが振動子アレイから順次送信されるように送信駆動部を制御すると共に複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームが形成されるように受信信号処理部および画像生成部を制御し、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数が減少するようにチャンネル選択部を制御する制御部を備えたものである。

好ましくは、制御部は、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど周波数の高い超音波ビームが送信されるように送信駆動部を制御する。
また、超音波プローブの内部温度を検出する温度センサをさらに備え、制御部は、温度センサにより検出された超音波プローブの内部温度が高いほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させる領域を拡大するように構成してもよい。
制御部は、複数の測定深度領域に対して互いに波数の異なる超音波が送受信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ことが好ましい。

この発明に係る超音波画像生成方法は、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画像生成方法であって、複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームを振動子アレイから順次送信し、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させ、複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームを形成する方法である。

好ましくは、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど周波数の高い超音波ビームが送信される。
また、超音波プローブの内部温度を検出し、検出された超音波プローブの内部温度が高いほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させる領域を拡大するようにしてもよい。
複数の測定深度領域に対して互いに波数の異なる超音波を送受信させることが好ましい。

この発明によれば、複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームを振動子アレイから順次送信し、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させ、複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することで同一のフレームを形成するので、超音波プローブ内における発熱量を抑制しながらも高画質の超音波画像を得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における撮像領域の分割の様子を示す図である。 実施の形態１における超音波送受信の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態１においてフレーム相関処理を行う様子を示し、（Ａ）は第１フレームにおけるタイミングチャート、（Ｂ）は第２フレームにおけるタイミングチャート、（Ｃ）は第３フレームにおけるタイミングチャートである。 実施の形態２における超音波プローブの構成を示すブロック図である。 実施の形態２における超音波プローブの内部温度の時間変化と温度しきい値とを示すグラフである。 実施の形態２における温度域に応じた撮像領域の分割の様子を示す図である。 実施の形態３における撮像領域の分割の様子を示す図である。

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の複数チャンネル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にチャンネル選択部４を介してそれぞれ対応して受信信号処理部５が接続され、さらに受信信号処理部５にパラレル／シリアル変換部６を介して無線通信部７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８を介して送信制御部９が接続され、複数の受信信号処理部５に受信制御部１０が接続され、無線通信部７に通信制御部１１が接続されている。そして、チャンネル選択部４、パラレル／シリアル変換部６、送信制御部９、受信制御部１０および通信制御部１１にプローブ制御部１２が接続されている。

複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信駆動部８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、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶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８は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部９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。
チャンネル選択部４は、それぞれ互いに対応するトランスデューサ３と受信信号処理部５との間を接続／遮断する複数のスイッチからなり、プローブ制御部１２からの指令に基づいて振動子アレイの複数チャンネルのうち受信時の同時開口チャンネルを選択し、選択されたチャンネルのトランスデューサ３を対応する受信信号処理部５に接続する。

各チャンネルの受信信号処理部５は、受信制御部１０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６に供給する。受信信号処理部５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６は、複数チャンネルの受信信号処理部５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７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７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１１に出力する。通信制御部１１は、プローブ制御部１２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７を制御すると共に、無線通信部７が受信した各種の制御信号をプローブ制御部１２に出力する。

プローブ制御部１２は、診断装置本体２から送信される各種の制御信号に基づいて、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１４を有し、この無線通信部１４にシリアル／パラレル変換部１５を介してデータ格納部１６が接続され、データ格納部１６に画像生成部１７が接続されている。さらに、画像生成部１７に表示制御部１８を介して表示部１９が接続されている。また、無線通信部１４に通信制御部２０が接続され、シリアル／パラレル変換部１５、画像生成部１７、表示制御部１８および通信制御部２０に本体制御部２１が接続されている。さらに、本体制御部２１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１４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１４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２０は、本体制御部２１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１４を制御する。
シリアル／パラレル変換部１５は、無線通信部１４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１６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１５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１７は、データ格納部１６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１７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２１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１８は、画像生成部１７によって生成される画像信号に基づいて、表示部１９に超音波診断画像を表示させる。表示部１９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１８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

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１５、画像生成部１７、表示制御部１８、通信制御部２０および本体制御部２１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。

この実施の形態１においては、図２に示されるように、予め撮像領域が所定の深さＤにより測定深度に応じて浅部領域Ａと深部領域Ｂの２つの領域に分割され、これら浅部領域Ａと深部領域Ｂに対して、互いに周波数および送信タイミングの異なる２つの超音波ビームが送信されると共に互いに異なる同時開口チャンネル数によって受信される。
例えば、超音波プローブの振動子アレイが全４８チャンネルを有する場合に、図３に示されるように、浅部領域Ａの測定のために、周波数Ｆａ、波数Ｍａの超音波ビームＢａが送信されると共に受信時の同時開口チャンネル数がＮａ＝１６チャンネルに設定され、一方、深部領域Ｂの測定のために、周波数Ｆｂ、波数Ｍｂの超音波ビームＢｂが送信されると共に受信時の同時開口チャンネル数がＮｂ＝４８チャンネルに設定される。

なお、深部領域Ｂ用の超音波ビームＢｂの周波数Ｆｂは、浅部領域Ａ用の超音波ビームＢａの周波数Ｆａよりも低い値に設定され、深部領域Ｂ用の超音波ビームＢｂは、浅部領域Ａ用の超音波ビームＢａよりも所定時間ΔＴだけ遅れたタイミングで送信される。
上記の撮像領域の所定の深さＤ、超音波ビームＢａの周波数Ｆａおよび波数Ｍａ、超音波ビームＢｂの周波数Ｆｂおよび波数Ｍｂ、受信時の同時開口チャンネル数ＮａおよびＮｂ、所定時間ΔＴ等の測定条件は、予め診断装置本体２の操作部２２から入力することができ、また、格納部２３に格納することができる。

また、超音波プローブ１の各受信信号処理部５は、周波数Ｆａの超音波ビームＢａは透過するが周波数Ｆａよりも低い周波数Ｆｂの超音波ビームＢｂを遮断するような周波数特性を有するハイパスフィルタを内蔵しており、受信制御部１０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をハイパスフィルタに通すか否かを選択できるように構成されている。

次に、実施の形態１の動作について図３を参照して説明する。
予め、格納部２３に格納されている測定条件が本体制御部２１によって読み出され、本体制御部２１から通信制御部２０および無線通信部１４を介して超音波プローブ１へ無線伝送され、さらに、超音波プローブ１の無線通信部７および通信制御部１１を介してプローブ制御部１２に入力されているものとする。

超音波診断が開始されると、まず、プローブ制御部１２により送信制御部９を介して送信駆動部８が駆動され、送信駆動部８から振動子アレイの全チャンネルのトランスデューサ３に駆動信号が供給されることにより、時刻Ｔ１に周波数Ｆａおよび波数Ｍａを有する浅部領域Ａ測定用の超音波ビームＢａが送信される。この超音波ビームＢａの送信直後から、浅部領域Ａの各部からの超音波エコーが各トランスデューサ３で受信され、各トランスデューサ３から受信信号がそれぞれ出力されるが、このとき、同時開口チャンネル数が浅部領域Ａに応じて予め設定された数値Ｎａ＝１６チャンネルとなるように、プローブ制御部１２によりチャンネル選択部４の各スイッチのオン／オフが制御される。

すなわち、全４８チャンネルのうち１６チャンネルに対応するチャンネル選択部４の各スイッチがオン状態となり、残りの３２チャンネルに対応するスイッチはオフされる。ここで、１６チャンネルの選択の方法は、例えば、振動子アレイの全体にわたってほぼ均等な間隔で同時開口チャンネルとなる１６チャンネルを選択してもよく、あるいは、振動子アレイの全４８チャンネルのうち中央部に配置された１６チャンネルを選択することもできる。

このようにして時刻Ｔ１に超音波ビームＢａを用いた浅部領域Ａの測定が開始されるが、超音波ビームＢａの送信から所定時間ΔＴが経過した時刻Ｔ２に、再びプローブ制御部１２により送信制御部９を介して送信駆動部８が駆動され、送信駆動部８から振動子アレイの全チャンネルのトランスデューサ３に駆動信号が供給されることにより、深部領域Ｂを測定するための超音波ビームＢｂが送信される。この超音波ビームＢｂは、浅部領域Ａ測定用の超音波ビームＢａの周波数Ｆａよりも低い周波数Ｆｂと超音波ビームＢａの波数Ｍａとは異なる波数Ｍｂを有している。

超音波ビームＢｂの送信直後から、浅部領域Ａの各部からの超音波エコーが各トランスデューサ３で受信されるが、このとき、同時開口チャンネルとなっている１６チャンネルの各受信信号処理部５は、内蔵されたハイパスフィルタで周波数Ｆｂの超音波ビームＢｂを遮断するように、受信制御部１０によって制御される。このため、浅部領域Ａの各部で反射されて戻る浅部領域Ａ測定用の超音波ビームＢａのみに対応したサンプルデータが各受信信号処理部５で生成される。

このようにして超音波ビームＢａのみに対応したサンプルデータの生成が続けられ、時刻Ｔ３に超音波ビームＢａに対応する浅部領域Ａの最深部すなわち浅部領域Ａと深部領域Ｂとの境界部からの超音波エコーが受信されたところで、浅部領域Ａに対する超音波エコーの受信が終了する。

その後、時刻Ｔ４に、浅部領域Ａ測定用の超音波ビームＢａよりも所定時間ΔＴだけ遅れたタイミングで送信された深部領域Ｂ測定用の超音波ビームＢｂによる深部領域Ｂの最浅部すなわち浅部領域Ａと深部領域Ｂとの境界部からの超音波エコーが受信されるが、このとき、振動子アレイの全４８チャンネルが同時開口チャンネルとなるように、プローブ制御部１２によりチャンネル選択部４の各スイッチがすべてオンされる。また、同時開口チャンネルとなっている４８チャンネルの各受信信号処理部５は、内蔵されたハイパスフィルタを使用することなく周波数Ｆｂの超音波ビームＢｂを透過させるように、受信制御部１０によって制御される。これにより、深部領域Ｂの各部で反射されて戻る深部領域Ｂ測定用の超音波ビームＢｂに対応したサンプルデータが各受信信号処理部５で生成されることとなる。

このようにして超音波ビームＢｂに対応したサンプルデータの生成が続けられ、時刻Ｔ５に超音波ビームＢｂによる深部領域Ｂの最深部からの超音波エコーが受信されたところで、深部領域Ｂに対する超音波エコーの受信が終了すると共に、これにより浅部領域Ａと深部領域Ｂを含めた撮像領域全体に対する１回の超音波の送受信が完了する。

なお、深部領域Ｂを測定するための超音波ビームＢｂが送信される時刻Ｔ２には、浅部領域Ａの各部からの超音波エコーの受信が行われているが、同一の振動子アレイを用いて送受信を行うため、超音波ビームＢｂが送信されている間は浅部領域Ａの各部からの超音波エコーの受信を行うことができず、図４に示されるように、受信が中断される。ただし、フレーム毎に超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂの送信の時間差ΔＴを変化させて、フレーム相関処理を行うことにより、受信が中断された間の受信信号を形成することができる。
例えば、図４（Ａ）および（Ｃ）に示されるように、第１および第３フレームでは超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂの送信の時間差をΔＴ１とし、図４（Ｂ）に示されるように、第２フレームでは超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂの送信の時間差を第１および第３フレームにおける時間差ΔＴ１とは異なる値ΔＴ２に設定する。そして、受信が中断された深さに対して、前後のフレームの相関から画像を形成する。例えば、第２フレームの不足分については、第１および第３フレームの該当深さのデータから画像を形成する。
この場合、時間差ΔＴ１およびΔＴ２をそれぞれ小さい値に設定して、診断に支障を来すことのないような浅い領域でフレーム相関処理を行うことが好ましい。

以上のようにして各受信信号処理部５で生成されたサンプルデータは、順次パラレル／シリアル変換部６でシリアル化された後に無線通信部７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１４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１５でパラレルのデータに変換され、データ格納部１６に格納される。さらに、データ格納部１６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１７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１８により超音波診断画像が表示部１９に表示される。

図３から明らかなように、浅部領域Ａからの超音波エコーの受信が終了する時刻Ｔ３と深部領域Ｂからの超音波エコーの受信が開始する時刻Ｔ４は、超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂの送信タイミングの差に相当する所定時間ΔＴだけずれているため、画像生成部１７は、この所定時間ΔＴのずれを考慮して浅部領域Ａ測定用の超音波ビームＢａに基づくサンプルデータと深部領域Ｂ測定用の超音波ビームＢｂに基づくサンプルデータを用いて整相加算を行うことで同一のフレームを形成する。

以上のように、浅部領域Ａと深部領域Ｂにそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームを順次送信し、浅部領域Ａに対する受信時の同時開口チャンネル数Ｎａを深部領域Ｂに対する受信時の同時開口チャンネル数Ｎｂより小さくし、浅部領域Ａと深部領域Ｂのそれぞれに対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームを形成するので、受信信号処理部５における消費電力が低減され、超音波プローブ１の筺体内で発生する熱量も低減する。これにより、超音波診断を継続しながらも、超音波プローブ１の温度上昇を抑制することが可能となる。

また、浅部領域Ａについては、深部領域Ｂよりも、受信時の同時開口チャンネル数Ｎａを減少させると共に比較的高周波数Ｆａの超音波ビームＢａを用いているので、画質の低下が効率よく抑えられている。
一方、深部領域Ｂについては、浅部領域Ａよりも、受信時の同時開口チャンネル数Ｎｂが多いだけでなく、比較的低周波数Ｆｂの超音波ビームＢｂを用いているので、ビーム伝搬時における減衰が小さく、高画質の画像が得られる。
さらに、超音波ビームＢａの波数Ｍａと超音波ビームＢｂの波数Ｍｂとを互いに異ならせているので、超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂを互いに分離しやすく、このため、精度の高い測定が可能となる。

なお、浅部領域Ａを測定するための超音波ビームＢａの周波数Ｆａと深部領域Ｂを測定するための超音波ビームＢｂの周波数Ｆｂは、それぞれ例えば超音波プローブ１が有する周波数帯域内で且つ帯域の中心周波数を挟んだ高周波数側と低周波数側の値に設定することができる。

実施の形態２
図５に実施の形態２に係る超音波診断装置に用いられた超音波プローブ３１の構成を示す。この超音波プローブ３１は、図１に示した実施の形態１における超音波プローブ１において、温度センサ１３をプローブ制御部１２に接続したものであり、他の部材は実施の形態１における超音波プローブ１と同様である。
温度センサ１３は、超音波プローブ３１の内部温度Ｔを検出するためのもので、検出した内部温度Ｔをプローブ制御部１２に出力する。

図６に示されるように、被検体の体表温度Ｔ０（約３３℃）より高温側に第１の温度しきい値Ｔｔｈ１が予め設定されると共に、第１の温度しきい値Ｔｔｈ１よりもさらに高温側に第２の温度しきい値Ｔｔｈ２が予め設定される。
さらに、図７に示されるように、超音波プローブ３１の内部温度ＴがＴ０≦Ｔ＜Ｔｔｈ１のときには、第１の深さＤ１で浅部領域Ａと深部領域Ｂとを分割し、Ｔｔｈ１≦Ｔ＜Ｔｔｈ２のときには、第１の深さＤ１よりも大きな第２の深さＤ２で浅部領域Ａと深部領域Ｂとを分割する。

すなわち、この実施の形態２は、超音波プローブ３１の内部温度Ｔが第１の温度しきい値Ｔｔｈ１以上になると、受信時の同時開口チャンネル数を減少させる浅部領域Ａが拡大される。
第１の温度しきい値Ｔｔｈ１および第２の温度しきい値Ｔｔｈ２は、例えばそれぞれ３７℃および４３℃に設定され、第１の深さＤ１および第２の深さＤ２と共に診断装置本体２の格納部２３に格納することができる。

超音波診断が開始されると、まず、温度センサ１３により超音波プローブ３１の内部温度Ｔが検出され、プローブ制御部１２、通信制御部１１および無線通信部７を介して診断装置本体２へ無線伝送される。診断装置本体２の無線通信部１４で受信された内部温度Ｔは、通信制御部２０を介して本体制御部２１に入力される。

本体制御部２１は、格納部２３に格納されている第１の温度しきい値Ｔｔｈ１および第２の温度しきい値Ｔｔｈ２を読み出し、入力された超音波プローブ３１の内部温度Ｔを第１の温度しきい値Ｔｔｈ１および第２の温度しきい値Ｔｔｈ２と比較する。比較結果に応じて本体制御部２１により第１の深さＤ１および第２の深さＤ２のいずれかが選択され、格納部２３に予め格納されている他の測定条件と共に本体制御部２１から通信制御部２０および無線通信部１４を介して超音波プローブ３１へ無線伝送され、さらに、超音波プローブ３１の無線通信部７および通信制御部１１を介してプローブ制御部１２に入力される。
そして、上述した実施の形態１と同様にして浅部領域Ａと深部領域Ｂに対する超音波の送受信が行われ、診断装置本体２の画像生成部１７で生成された超音波診断画像が表示部１９に表示される。

このように、超音波プローブ３１の内部温度Ｔが第１の温度しきい値Ｔｔｈ１以上になったときに、受信時の同時開口チャンネル数を減少させる浅部領域Ａを拡大することにより、さらなる消費電力および発熱量の低減を図ることが可能となる。
なお、超音波プローブ３１の内部温度Ｔが第２の温度しきい値Ｔｔｈ２以上にまで上昇した場合には、再び第２の温度しきい値Ｔｔｈ２未満に内部温度Ｔが下降するまで超音波の送受信が停止される。
温度センサ１３は、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信信号処理部５の近傍に配置されることが好ましい。

なお、超音波プローブ３１の内部温度Ｔを判断するための温度域をＴ０≦Ｔ＜Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ１≦Ｔ＜Ｔｔｈ２の２つの温度域を用いたが、これに限るものではなく、３つ以上の温度域を用いて超音波プローブ３１の内部温度Ｔを判断してもよい。この場合、超音波プローブ３１の内部温度Ｔが高いほど浅部領域Ａが拡大される。

実施の形態３
上述した実施の形態１および２では、撮像領域を測定深度に応じて浅部領域Ａと深部領域Ｂの２つの領域に分割したが、これに限るものではなく、例えば図８に示されるように、撮像領域を測定深度に応じて浅部領域Ａ、中部領域Ｃ、深部領域Ｂの３つの領域に分割し、これらの領域に対して、互いに周波数および送信タイミングの異なる３つの超音波ビームを送信すると共に互いに異なる同時開口チャンネル数によって超音波エコーを受信することもできる。

この場合、浅部領域Ａ、中部領域Ｃ、深部領域Ｂのうち測定深度が浅い領域ほど、受信時の同時開口チャンネル数を減少させると共に周波数の高い超音波ビームを送信し、各領域に対応した周波数の超音波エコーを受信することで同一のフレームを形成することが好ましい。
さらに、同様にして、撮像領域を測定深度に応じて４つ以上の領域に分割することもできる。
この実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、超音波プローブの内部温度Ｔを検出し、検出された内部温度Ｔが高いほど、受信時の同時開口チャンネル数を減少させる浅部領域Ａおよび中部領域Ｃを拡大することもできる。

上述した実施の形態１および２では、診断装置本体２の格納部２３に各種の測定条件が格納されていたが、超音波プローブ１内にこれらの測定条件を格納しておき、複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームを順次送信し、複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させ、複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームを形成することもできる。

上述した実施の形態１〜３においては、全４８チャンネルの振動子アレイを有する超音波プローブ１または３１について説明したが、４８チャンネルは単に一例にすぎず、他のチャンネル数を有する振動子アレイを有する超音波プローブに対しても、同様にこの発明を適用することができる。

また、上述した実施の形態１〜３では、超音波プローブ１または３１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または３１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または３１の無線通信部７および通信制御部１１、診断装置本体２の無線通信部１４および通信制御部２０等は不要となる。

１，３１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ トランスデューサ、４ チャンネル選択部、５ 受信信号処理部、６ パラレル／シリアル変換部、７ 無線通信部、８ 送信駆動部、９ 送信制御部、１０ 受信制御部、１１ 通信制御部、１２ プローブ制御部、１３ 温度センサ、１４ 無線通信部、１５ シリアル／パラレル変換部、１６ データ格納部、１７ 画像生成部、１８ 表示制御部、１９ 表示部、２０ 通信制御部、２１ 本体制御部、２２ 操作部、２３ 格納部、２４ 整相加算部、２５ 画像処理部、Ｄ 所定の深さ、Ｄ１ 第１の深さ、Ｄ２ 第２の深さ。

Claims (8)

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、
   前記超音波プローブが有する複数チャンネルのうち受信時の同時開口チャンネルを選択するチャンネル選択部と、
   複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームが前記振動子アレイから順次送信されるように前記送信駆動部を制御すると共に前記複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームが形成されるように前記受信信号処理部および前記画像生成部を制御し、前記複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数が減少するように前記チャンネル選択部を制御する制御部を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記制御部は、前記複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど周波数の高い超音波ビームが送信されるように前記送信駆動部を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が高いほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させる領域を拡大する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御部は、前記複数の測定深度領域に対して互いに波数の異なる超音波が送受信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１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 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画像生成方法であって、
   複数の測定深度領域にそれぞれ対応して互いに周波数の異なる複数の超音波ビームを前記振動子アレイから順次送信し、
   前記複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させ、
   前記複数の測定深度領域毎に対応した周波数の超音波エコーを受信することにより同一のフレームを形成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。
6. 前記複数の測定深度領域のうち測定深度が浅い領域ほど周波数の高い超音波ビームを送信する請求項５に記載の超音波画像生成方法。
7. 前記超音波プローブの内部温度を検出し、
   検出された前記超音波プローブの内部温度が高いほど受信時の同時開口チャンネル数を減少させる領域を拡大する請求項５または６に記載の超音波画像生成方法。
8. 前記複数の測定深度領域に対して互いに波数の異なる超音波を送受信させる請求項５〜７のいずれか一項に記載の超音波画像生成方法。

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