JP2014135962A - 超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定用シート - Google Patents

Abstract

【課題】対象物に応じて適切なパラメーター設定が自動的にできる超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定用シート等を提供すること。
【解決手段】超音波測定装置１００は、超音波の送信処理を行う送信部１１０と、超音波エコーの受信処理を行う受信部１２０と、超音波測定の制御処理を行う処理部１３０とを含む。送信部１１０は、超音波測定用シート２００を介して、超音波を対象物に送信する処理を行い、受信部１２０は、超音波測定用シート２００からの超音波エコーを受信する処理を行って受信信号を１３０処理部に対して出力し、処理部１３０は、受信部１２０からの受信信号に基づいて、超音波測定用シート２００に記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定用シート等に関する。

超音波診断装置においては、さまざまな診断対象部位に適した超音波画像を得るために、送受信の制御パラメーターや画像生成パラメーターなどを適切に設定する必要がある。しかし、設定するパラメーターが多く、診断に適した画像を得るための調整方法が分かり難いため、これらのパラメーターを適切に設定することは知識を持たないユーザーにとっては困難である。

この課題に対して例えば特許文献１には、ユーザーが診断対象部位に対応するボディーマークを選択し、診断装置が選択されたボディーマークに対応する画像パラメーターを設定する手法が開示されている。

特開２００１−１６１６９５号公報

しかしながら上記特許文献１で開示されている手法では、ユーザーが自分でボディーマークを選択する必要があるために、誤った選択により不適当なパラメーターが設定されるおそれがあるなどの問題がある。本発明の幾つかの態様によれば、対象物に応じて適切なパラメーターの設定が自動的にできる超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定用シート等を提供できる。

本発明の一態様は、超音波の送信処理を行う送信部と、超音波エコーの受信処理を行う受信部と、超音波測定の制御処理を行う処理部とを含み、前記送信部は、超音波測定用シートを介して、超音波を対象物に送信する処理を行い、前記受信部は、前記超音波測定用シートからの超音波エコーを受信する処理を行って受信信号を前記処理部に対して出力し、前記処理部は、前記受信部からの前記受信信号に基づいて、前記超音波測定用シートにより記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行う超音波測定装置に関係する。

本発明の一態様によれば、処理部は、超音波測定用シートにより記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行うことができるから、コード情報に基づいて超音波測定のためのパラメーターの設定を自動的に行うことができる。この結果、ユーザーがパラメーター設定の操作をする必要がなく、対象物に応じた適切なパラメーターを設定することができる。

また本発明の一態様では、前記処理部は、前記コード情報に基づいて、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターを設定して、前記制御パラメーターに基づいて前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方を制御してもよい。

このようにすれば、処理部は、コード情報に基づいて設定された制御パラメーターを用いて送信部及び受信部の少なくとも一方を制御することができるから、例えば対象物に応じた適切な制御パラメーターを用いて送受信処理を行うことなどができる。

また本発明の一態様では、前記処理部は、前記コード情報に基づいて、超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターを設定して、前記画像生成パラメーターに基づいて超音波画像データを生成してもよい。

このようにすれば、処理部は、コード情報に基づいて設定された画像生成パラメーターを用いて超音波画像データを生成することができるから、例えば対象物に応じた適切な画像生成パラメーターを用いて超音波画像データを生成することなどができる。

また本発明の一態様では、前記画像生成パラメーターは、ゲイン及びダイナミックレンジの少なくとも１つを設定するパラメーターであってもよい。

このようにすれば、処理部は、コード情報に基づいて設定されたゲイン及びダイナミックレンジの少なくとも１つを用いて、対象物に応じた適切な超音波画像データを生成することなどができる。

また本発明の一態様では、前記処理部は、第１の期間では、前記コード情報の解析処理を行い、前記コード情報に基づいて、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定し、前記第１の期間の後の第２の期間では、前記制御パラメーターに基づいて前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方を制御し、前記画像生成パラメーターに基づいて前記超音波画像データを生成してもよい。

このようにすれば、処理部は、第１の期間ではコード情報に基づいて制御パラメーターと画像生成パラメーターを設定し、第２の期間では設定された制御パラメーターと画像生成パラメーターとを用いて対象物に応じた適切な超音波測定処理を行うことなどができる。

また本発明の一態様では、前記第１の期間は、前記処理部が超音波測定に用いられるパラメーターを設定する期間であり、前記第２の期間は、前記処理部が、設定された前記パラメーターに基づいて、超音波測定の制御処理を行う期間であってもよい。

このようにすれば、処理部は、第１の期間において超音波測定に用いられるパラメーターを設定し、その後の第２の期間において、設定されたパラメーターを用いて超音波測定の制御処理を行うことができる。

また本発明の一態様では、前記コード情報は、測定対象となる部位を特定する情報である部位特定情報であってもよい。

このようにすれば、処理部は、コード情報に基づいて、測定対象となる部位を特定することができる。

また本発明の一態様では、前記処理部は、前記部位特定情報に基づいて、前記測定対象となる部位の測定に用いられるパラメーターであって、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定してもよい。

このようにすれば、処理部は、測定対象となる部位に応じて適切な制御パラメーターや画像生成パラメーターなどを設定することができる。

また本発明の一態様では、前記処理部は、前記コード情報に基づいて、前記超音波測定用シートの特性情報及び製造情報の少なくとも一方を取得してもよい。

このようにすれば、処理部は、例えば超音波測定用シートの厚み、音響インピーダンス、製造年月日、製造番号などの情報を取得することができるから、ユーザーが誤って不適当なシートや経年劣化したシートを使用することなどを防止できる。

また本発明の一態様では、前記超音波測定用シートは、超音波透過媒体と、前記超音波透過媒体に埋め込まれた複数の反射体とを有し、前記複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより前記コード情報が記録され、前記受信部は、前記複数の反射体からの超音波エコーを受信する処理を行って受信信号を前記処理部に対して出力し、前記処理部は、前記受信部からの前記受信信号に基づいて、前記コード情報の解析処理を行ってもよい。

このようにすれば、処理部は、複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより記録されたコード情報を解析して、適切な超音波測定処理を行うことができる。

また本発明の一態様では、前記超音波測定用シートは、前記複数の反射体として、前記超音波透過媒体に配列された複数の反射体群を有し、前記複数の反射体群の各反射体群は、前記超音波測定用シートの深さ方向に沿って配列される第１の反射体〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の反射体を有し、前記処理部は、前記第１の反射体〜前記第ｐの反射体により記録された前記コード情報の解析処理を行ってもよい。

このようにすれば、処理部は、反射体群が有する第１の反射体〜第ｐの反射体により記録されたコード情報の解析を解析して、適切な超音波測定処理を行うことができる。

また本発明の一態様では、前記複数の反射体群の各反射体群により、同一の前記コード情報が記録され、前記処理部は、前記複数の反射体群のうちの少なくとも１つの反射体群により記録された前記コード情報の解析処理を行ってもよい。

このようにすれば、処理部は、超音波測定用シートが有する複数の反射体群のうち、いずれの反射体群からも同一のコード情報を取得することができる。

本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の超音波測定装置と、表示用画像データを表示する表示部とを含む超音波診断装置に関係する。

本発明の他の態様は、超音波透過媒体と、前記超音波透過媒体に埋め込まれた複数の反射体とを含み、前記複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより、超音波測定装置による解析処理の解析対象であるコード情報が記録される超音波測定用シートに関係する。

本発明の他の態様によれば、超音波測定用シートは、複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより、解析対象であるコード情報を記録することができる。

また本発明の他の態様では、前記複数の反射体として、前記超音波透過媒体に配列された複数の反射体群を含み、前記複数の反射体群の各反射体群は、前記超音波測定用シートの深さ方向に沿って配列される第１の反射体〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の反射体を有し、前記第１の反射体〜前記第ｐの反射体により前記コード情報が記録されてもよい。

このようにすれば、超音波測定用シートは、複数の反射体群の各反射体群によりコード情報を記録することができる。

超音波測定装置及び超音波診断装置の基本的な構成例。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、超音波測定用シートの基本的な構成例。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、超音波測定用シートの製造方法の一例。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、超音波測定用シートの具体的な構成例。 図５（Ａ）は、超音波測定用シートの使用例。図５（Ｂ）は、超音波画像（Ｂモード画像）の一例。 図６（Ａ）は、反射体の反射率により記録されるコード情報の一例。図６（Ｂ）は、輝度テーブルの一例。図６（Ｃ）は、参照テーブルの一例。 反射体群の画像の例。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、ゲインを説明する図。 図９は、ダイナミックレンジを説明する図。 超音波測定装置による測定処理のフローチャートの一例。 超音波測定装置によるコード情報解析処理のフローチャートの一例。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、超音波診断装置の具体的な構成例。図１２（Ｃ）は、超音波プローブの具体的な構成例。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．超音波測定装置
図１に本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波診断装置４００の基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波測定装置１００は、送信部１１０、受信部１２０及び処理部１３０を含む。また、本実施形態の超音波診断装置４００は、超音波測定装置１００及び表示部４１０を含む。なお、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波診断装置４００は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

送信部１１０は、超音波の送信処理を行う。具体的には、送信部１１０が超音波プローブ３００に対して電気信号である送信信号（駆動信号）を出力し、超音波プローブ３００が超音波測定用シート２００を介して超音波を対象物に送信する。超音波プローブ３００は超音波トランスデューサーデバイス（図示せず）を含み、超音波トランスデューサーデバイスが電気信号である送信信号を超音波に変換する。

受信部１２０は、超音波エコーの受信処理を行う。具体的には、超音波プローブ３００が有する超音波トランスデューサーデバイスが対象物及び超音波測定用シート２００からの超音波エコーを電気信号に変換する。受信部１２０は、超音波トランスデューサーデバイスからの電気信号である受信信号（アナログ信号）に対して増幅、検波、Ａ／Ｄ変換、位相合わせなどの受信処理を行い、受信処理後の信号である受信信号（デジタルデータ）を処理部１３０に対して出力する。

処理部１３０は、超音波測定の制御処理を行う。具体的には、送信部１１０及び受信部１２０の制御処理や受信部１２０からの受信信号に基づいて超音波画像データを生成する処理を行う。また、処理部１３０は、受信部１２０からの受信信号に基づいて、超音波測定用シート２００に記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行う。

超音波測定用シート２００には、超音波測定用シート２００が有する複数の反射体（図示せず）により、超音波測定用のコード情報が記録されている。超音波プローブ３００から出射された超音波の一部は、超音波測定用シート２００が有する複数の反射体により反射される。処理部１３０は、複数の反射体からの超音波エコーに基づく受信信号に基づいて、コード情報の解析処理を行うことができる。複数の反射体に記録されるコード情報及び処理部１３０によるコード情報の解析処理の詳細については、後述する。

処理部１３０は、コード情報に基づいて、送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターを設定して、制御パラメーターに基づいて送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方を制御することができる。この制御パラメーターは、例えば送受信する超音波の周波数である。こうすることで、制御パラメーターを自動的に設定することができるから、ユーザーが操作しなくても超音波周波数を適切な値に設定することなどができる。

また処理部１３０は、コード情報に基づいて、超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターを設定して、画像生成パラメーターに基づいて超音波画像データを生成することができる。この画像生成パラメーターは、ゲイン及びダイナミックレンジの少なくとも１つを設定するパラメーターである。こうすることで、画像生成パラメーターを自動的に設定することができるから、ユーザーが操作しなくてもゲインやダイナミックレンジなどを適切な値に設定することができる。

超音波測定用シート２００に記録された超音波測定用のコード情報は、測定対象となる部位を特定する情報である部位特定情報である。こうすることで、測定対象となる部位に応じて制御パラメーター及び画像生成パラメーターを自動的に設定することができるから、ユーザーが操作しなくてもこれらのパラメーターを測定対象となる部位に適した値に設定することができる。

また処理部１３０は、コード情報に基づいて、超音波測定用シート２００の特性情報及び製造情報の少なくとも一方を取得することができる。特性情報は、例えば超音波測定用シート２００の厚み、音響インピーダンスなどである。製造情報は、例えば超音波測定用シート２００の製造年月日、製造番号などである。こうすることで、ユーザーが誤って不適当なシートや経年劣化したシートを使用することなどを防止できる。

表示部４１０は、例えば液晶ディスプレイ等であって、処理部１３０からの表示用画像データを表示する。この表示用画像データは、対象物の超音波画像データを含む。

このように本実施形態の超音波測定装置１００によれば、処理部１３０が、超音波測定用シート２００に記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行うことができる。そして処理部１３０は、解析したコード情報に基づいて、送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターを設定して、制御パラメーターに基づいて送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方を制御することができる。また処理部１３０は、解析したコード情報に基づいて、超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターを設定して、画像生成パラメーターに基づいて超音波画像データを生成することができる。このコード情報は、測定対象となる部位を特定する情報である部位特定情報とすることができる。

このようにすることで、測定対象となる部位に応じて制御パラメーター及び画像生成パラメーターを自動的に設定することができるから、ユーザーが操作しなくてもこれらのパラメーターを測定対象となる部位に適した値に設定することができる。

２．超音波測定用シート
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、本実施形態の超音波測定用シート２００の基本的な構成例を示す。本実施形態の超音波測定用シート２００は、超音波透過媒体２１０及び複数の反射体２２０（２２０−１〜２２０−４）を含む。なお、本実施形態の超音波測定用シート２００は図２（Ａ）、図２（Ｂ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

図２（Ａ）は超音波測定用シート２００の上面図であり、図２（Ｂ）は超音波測定用シート２００の断面図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、超音波測定用シート２００の一辺に平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直でシート面に平行な方向をＹ方向とする。また、シート面に垂直な方向、即ちシートの厚み方向をＺ方向とする。

超音波透過媒体２１０は、超音波を透過し、音響インピーダンスが人体に近く、減衰が少ない材料で形成されることが望ましい。例えば、オイルゲル、アクリルアミド、ハイドロゲルなどで形成される。そして、この超音波透過媒体２１０は、人体（被検体）に密着して使用される。

複数の反射体２２０は、超音波透過媒体２１０と異なる音響インピーダンスを有する材料で形成され、超音波透過媒体２１０に埋め込まれる。複数の反射体２２０は超音波透過媒体２１０と異なる音響インピーダンスを有するから、超音波が反射される。反射体２２０の材料として、例えばゴムを用いることができる。複数の反射体２２０の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つによりコード情報が記録される。具体的には、反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つを所定の値に設定することで、コード情報が記録される。例えば反射体２２０の反射率を予め定めた複数の反射率のうちのいずれかに設定することで、コード情報を記録することができる。

超音波透過媒体２１０の音響インピーダンスをＺ１とし、反射体２２０の音響インピーダンスをＺ２とすると、反射体２２０の反射率Ｒは、次式で与えられる。

Ｒ＝（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｚ１＋Ｚ２） （１）
また、音響インピーダンスＺは、次式で与えられる。

Ｚ＝ρ×ｃ （２）
ここで、ρは媒質の密度、ｃは媒質中での音速である。

従って、反射体２２０の材質を変化させることで、その音響インピーダンスＺ２を可変に設定することができる。例えば反射体２２０の材料としてシリコーン系ゴム等を基材とし、金属等の充填剤を混合することで、反射体２２０の音響インピーダンスＺ２を変化させることができる。具体的には、充填剤の割合を４段階に変えることで、反射体２２０の反射率Ｒを４段階に設定することができる。充填剤を多くするほど、充填剤の音響インピーダンスへと近づいていく。

超音波測定用シート２００は、複数の反射体２２０として、超音波透過媒体２１０に配列された複数の反射体群２３０を含んでもよい。複数の反射体群２３０の各反射体群は、超音波測定用シート２００の深さ方向（Ｚ方向）に沿って配列される第１の反射体〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の反射体を含む。図２（Ｂ）に示す反射体群２３０では、例として第１〜第４の反射体２２０−１〜２２０−４を含む。１つの反射体群２３０は、それが含む第１〜第４の反射体２２０−１〜２２０−４によりコード情報を記録することができる。処理部１３０は、第１〜第４（広義には第ｐ）の反射体２２０−１〜２２０−４により記録されたコード情報の解析処理を行う。

複数の反射体群２３０の各反射体群により、同一のコード情報が記録されてもよい。例えば図２（Ａ）に示す複数の反射体群２３０により、全て同一のコード情報が記録されてもよい。処理部１３０は、複数の反射体群２３０のうちの少なくとも１つの反射体群により記録されたコード情報の解析処理を行う。こうすることで、処理部１３０は超音波プローブ３００が超音波測定用シート２００のどの部分に接触しても、処理部１３０は同一のコード情報を取得することができる。

図２（Ａ）には、マトリックス状に配列された複数の反射体群２３０を示したが、配列の仕方はこれに限定されない。例えば、千鳥配置であってもよいし、同心円状に配置されてもよい。図２（Ｂ）には、第１〜第４の反射体を有する反射体群２３０を示したが、１つの反射体群２３０を構成する反射体２２０の個数はこれに限定されない。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に、本実施形態の超音波測定用シート２００の製造方法の一例を示す。図３（Ａ）に示すように、複数の反射体２２０を配置した超音波透過媒体２１０−２に、反射体２２０を含まない超音波透過媒体２１０−１を接着することで、複数の反射体２２０を有する超音波測定用シート２００を製造することができる。

図３（Ｂ）は、複数の反射体群２３０を含む超音波測定用シート２００の製造方法の一例である。複数の反射体２２０を配置した超音波透過媒体２１０−５に、複数の反射体２２０を配置した超音波透過媒体２１０−４を接着し、さらにその上に複数の反射体２２０を配置した超音波透過媒体２１０−３を接着する。そしてさらに複数の反射体２２０を配置した超音波透過媒体２１０−２を接着し、最後に反射体２２０を含まない超音波透過媒体２１０−１を接着することで、各反射体群２３０が４個の反射体２２０を有する超音波測定用シート２００を製造することができる。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に、本実施形態の超音波測定用シート２００の具体的な構成例を示す。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す超音波測定用シート２００は、いずれも位置合わせ部２４０を含む。位置合わせ部２４０は、人体の特定の場所と位置合わせするためのものであって、例えば超音波測定用シート２００の一部に穴や切り込みなどを設けたものである。

図４（Ａ）は腹部用の超音波測定用シート２００であって、位置合わせ部２４０として人体の臍に位置合わせするための穴が設けられている。図４（Ｂ）は腕部用の超音波測定用シート２００であって、位置合わせ部２４０として人体の肘窩（肘を曲げたとき、その内側にできる窪んだ部分）に位置合わせするための切り込みが設けられている。図４（Ｃ）は腿部用の超音波測定用シート２００であって、位置合わせ部２４０として人体の膝に位置合わせするための切り込みが設けられている。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した超音波測定用シート２００の形状は一例であって、図示したものに限定されない。

後で説明する図６（Ｃ）に示すように、腹部用の超音波測定用シート２００には腹部に対応するコード情報α＝０が記録される。また、腕部用の超音波測定用シート２００には腕部に対応するコード情報α＝３が記録される。また、腿部用の超音波測定用シート２００には、腿部に対応するコード情報α＝４が記録される。

図５（Ａ）に、本実施形態の超音波測定用シート２００の使用例を示す。図５（Ａ）に示すように、超音波測定用シート２００を被検体（人体）に密着させ、さらに超音波測定用シート２００の上に超音波プローブ３００を密着させる。超音波プローブ３００は超音波トランスデューサーデバイス３１０を含み、超音波トランスデューサーデバイス３１０は送信部１１０からの送信信号に基づいて超音波を出射し、また超音波エコーを受信して受信部１２０に出力する。図示していないが、超音波プローブ３００は超音波診断装置４００とケーブルによって電気的に接続される。

図５（Ｂ）に、超音波エコーによる受信信号に基づいて処理部１３０により生成される超音波画像（Ｂモード画像）の一例を示す。図５（Ｂ）において、ｂｘ方向はスキャン方向であり、ｂｚ方向は深さ方向である。

図５（Ｂ）に示すように、超音波測定用シート２００の厚みに対応する領域には反射体２２０の超音波画像があり、それより深い領域には体内（被検体）の超音波画像がある。処理部１３０は、超音波測定用シート２００の厚みに対応する領域を表示部４１０に表示せず、体内の超音波画像だけを表示部４１０に表示することができる。こうすることで、ユーザーに必要のない超音波測定用シート２００の画像領域を取り除いて表示することができる。

３．コード情報及びその解析処理
図６（Ａ）に、反射体２２０の反射率により記録されるコード情報の一例を示す。図６（Ａ）は、４個の反射体２２０から構成される反射体群２３０の超音波画像（Ｂモード画像）である。各反射体２２０の反射率は４段階の反射率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４）のうちのいずれかに設定されている。反射率Ｒ４が最も大きく、反射率Ｒ１が最も小さい。Ｂモード画像では対象物の反射率が大きいほど輝度が高い画像が得られるから、反射率Ｒ１の反射体２２０の画像は最も輝度が低く、反射率がＲ２、Ｒ３、Ｒ４と大きくなるほど反射体２２０の画像の輝度は高くなる。処理部１３０は、超音波画像データから各反射体２２０の輝度を求めることで、反射体群２３０により記録されたコード情報を解析することができる。

処理部１３０は、反射体２２０の画像の輝度（輝度情報）が４つの輝度レベルのうちのどれに相当するかを判定する。そして判定結果に基づいて、各反射体２２０について輝度レベルｄを求める。この輝度レベルｄは０、１、２、３のうちのいずれかの値をとる。次に、処理部１３０は、各反射体２２０の輝度レベルｄからコード情報αを求める。

図６（Ｂ）に、輝度レベルｄと画像の輝度との対応を示す輝度テーブルの一例を示す。図６（Ｂ）では、反射体２２０の輝度の最大値を１００として相対値で表している。例えば、ある反射体２２０の輝度が２１〜４０の範囲にある場合には、その反射体２２０の輝度レベルｄは０である。また、ある反射体２２０の輝度が６１〜８０の範囲にある場合には、その反射体２２０の輝度レベルｄは２である。このようにして、処理部１３０は、各反射体２２０について輝度レベルｄをそれぞれ求めることができる。

図６（Ａ）に示す例では、反射体群２３０に含まれる４個の反射体２２０の輝度レベルｄ１〜ｄ４は、ｂｚ方向（深さ方向）に沿って順にｄ１＝０、ｄ２＝１、ｄ３＝２、ｄ４＝３である。処理部１３０は、次式によりコード情報αを求める。

α＝４^３×ｄ１＋４^２×ｄ２＋４×ｄ３＋ｄ４ （３）
例えば、図６（Ａ）の場合では、コード情報αはα＝２７である。このように、図６（Ａ）に示す反射体群２３０にはコード情報α＝２７が記録される。

図７に、コード情報α＝０〜１５が記録された反射体群２３０の画像の例を示す。各反射体群２３０は、図６（Ａ）と同様に４個の反射体２２０を含む。

４個の反射体２２０の輝度レベルｄを、ｂｚ方向（深さ方向）に沿って順にｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４とすると、例えばコード情報α＝０の場合にはｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝０であり、コード情報α＝７の場合にはｄ１＝ｄ２＝０、ｄ３＝１、ｄ４＝３であり、またコード情報α＝１０の場合にはｄ１＝ｄ２＝０、ｄ３＝ｄ４＝２である。４個の反射体２２０の各々を４段階の反射率のいずれかに設定することで、４^４＝２５６通りのコード情報、即ちα＝０〜２５５を記録することができる。

このように本実施形態の超音波測定用シート２００によれば、反射体群２３０に含まれる反射体２２０の反射率を所定の値に設定することで、コード情報αを記録することができる。そして処理部１３０は、反射体群２３０の超音波画像の輝度（輝度情報）に基づいて解析処理を行って、コード情報αを取得することができる。

図６（Ｃ）に、測定対象の部位、制御パラメーター及び画像生成パラメーターとコード情報αとを対応させる参照テーブルの一例を示す。図６（Ｃ）では、制御パラメーターとして超音波の周波数、画像生成パラメーターとしてゲイン及びダイナミックレンジを示す。処理部１３０は、図６（Ｃ）に示す参照テーブルに従って、取得したコード情報αに対応する制御パラメーター及び画像生成パラメーターを取得し、これらのパラメーターに基づいて測定対象部位に適した制御処理を行うことができる。具体的には、取得した制御パラメーターに基づいて送信部１１０及び受信部１２０を制御して、送受信する超音波の周波数を設定し、取得した画像生成パラメーター（ゲイン及びダイナミックレンジ）に基づいて、超音波画像データを生成する。参照テーブルは、予め超音波測定装置１００の記憶部に記憶させておくことができる。

例えばα＝０の場合には、測定対象部位は腹部であり、周波数は３．５ＭＨｚ、ゲインは１０ｄＢ、ダイナミックレンジは６０ｄＢである。また、α＝３の場合には、測定対象部位は腕部であり、周波数は５ＭＨｚ、ゲインは５ｄＢ、ダイナミックレンジは３０ｄＢである。このように、コード情報αは測定対象となる部位を特定する情報である部位特定情報であって、処理部１３０は部位特定情報に基づいて、測定対象となる部位の測定に用いられるパラメーターであって、送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定することができる。

超音波の周波数が高いほど距離分解能が高く、鮮明な画像を得やすいが、減衰が大きくなるため到達距離は短くなってしまう。従って、例えば腕やふくらはぎのように浅い部分を測定する場合には高い周波数（例えば５ＭＨｚ）を用いて、例えば腹部や胸部のように深い部分を測定する場合には低い周波数（例えば３．５ＭＨｚ）を用いるのが望ましい。

ゲイン及びダイナミックレンジは、後述するようにＢモード画像を生成する際に用いられるパラメーターであって、受信信号の信号レベルのどの範囲を輝度として表示するかを設定するパラメーターである。測定対象となる部位によって望ましいゲイン及びダイナミックレンジの値は異なる。

本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波測定用シート２００によれば、処理部１３０が反射体群２３０により記録されたコード情報によって自動的に測定対象部位を判別し、その部位に適した周波数、ゲイン、ダイナミックレンジなどを設定することができる。

なお、上述した例では、処理部１３０は参照テーブルにより制御パラメーター及び画像生成パラメーターを取得したが、参照テーブルを用いないで、これらのパラメーターの値を直接コード情報αの値として記録してもよい。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、画像生成パラメーターであるゲインを説明する図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）には、検波した後に対数変換された受信信号の信号レベルを深さに対してプロットしている。図８（Ａ）に示すように、Ａ１の範囲、即ちＢモード画像として表示される輝度の最大値と最小値との間の信号に基づいて画像データが生成される。一方、図８（Ｂ）は図８（Ａ）よりもゲインが大きい場合であって、Ａ２の範囲の信号に基づいて画像データが生成される。なお、輝度の最大値を超える信号は輝度の最大値を有する信号として扱われ、輝度の最小値に満たない信号は輝度の最小値を有する信号として扱われる。

このようにゲインが大きいほど弱い受信信号、即ち振幅の小さい超音波エコーによる超音波画像を生成することができる。一方、ゲインが小さいほど強い受信信号、即ち振幅の大きい超音波エコーによる超音波画像を生成することができる。

図９は、画像生成パラメーターであるダイナミックレンジを説明する図である。図９には、検波した後に対数変換された受信信号の信号レベルを深さに対してプロットしている。第１のダイナミックレンジＤＲ１の場合には、信号レベルがＶ１〜Ｖ２の範囲の信号に基づいて画像データが生成される。また第１のダイナミックレンジＤＲ１より大きい第２のダイナミックレンジＤＲ２の場合には、信号レベルがＶ１〜Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ２）の範囲の信号に基づいて画像データが生成される。

このようにダイナミックレンジを大きくすると、弱い信号から強い信号まで広い範囲の信号を表示することができるが、その反面、信号レベルの微妙な差が表現されないためコントラストの弱い画像になる。一方、ダイナミックレンジを小さくすると、表示できる信号レベルの範囲は狭くなるが、特定の対象物についてコントラストの強い画像を得ることができる。

測定対象となる部位によって望ましいゲイン及びダイナミックレンジが異なるが、知識を持たないユーザーにとっては、測定対象部位に応じた適切なゲイン及びダイナミックレンジを設定することは難しい。本実施形態の超音波測定装置１００によれば、反射体群２３０により記録されたコード情報を解析して、部位に適したゲイン、ダイナミックレンジなどを自動的に設定することができる。

図１０に、本実施形態の超音波測定装置１００による測定処理のフローチャートの一例を示す。図１０に示すフローは、処理部１３０による制御処理に基づいて実行される。

処理部１３０は、第１の期間では、コード情報の解析処理を行い、コード情報に基づいて、送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定する。そして第１の期間の後の第２の期間では、設定された制御パラメーターに基づいて送信部１１０及び受信部１２０の少なくとも一方を制御し、設定された画像生成パラメーターに基づいて超音波画像データを生成する。図１０に示すフローチャートでは、ステップＳ１〜Ｓ３が第１の期間において実行され、ステップＳ４、Ｓ５が第２の期間において実行される。

第１の期間は、処理部１３０が超音波測定に用いられるパラメーターを設定する期間であり、第２の期間は、処理部１３０が、設定されたパラメーターに基づいて、超音波測定の制御処理を行う期間である。

最初に送信・受信処理を行う（ステップＳ１）。この送信・受信処理は超音波測定用シート２００に記録されたコード情報を解析するための超音波画像データを取得するのが目的である。この送信・受信処理では、超音波測定用シート２００の反射体２２０の反射率の違いが明確になるように、制御パラメーター及び画像生成パラメーターが設定される。

次に、コード情報の解析処理を行う（ステップＳ２）。この解析処理については、図１１で詳細に説明する。

次に、取得したコード情報αに基づいて制御パラメーター及び画像生成パラメーターを設定する（ステップＳ３）。具体的には、例えば図６（Ｃ）に示した参照テーブルによりコード情報αに対応する周波数、ゲイン、ダイナミックレンジなどを設定する。

続いて、設定されたパラメーターを用いて送信・受信処理を行って（ステップＳ４）、画像データを生成する（ステップＳ５）。そしてステップＳ４に戻り、次のフレーム画像のための送信・受信処理を行う。

図１１に、本実施形態の超音波測定装置１００によるコード情報解析処理のフローチャートの一例を示す。図１１に示すフローは、処理部１３０により実行される。

最初に、処理部１３０は、受信信号に基づいて超音波画像データ（Ｂモード画像データ）を生成する（ステップＳ２１）。この画像データは、例えば図５（Ｂ）に示した超音波画像に対応するものである。図５（Ｂ）に示すように、Ｂモード画像におけるスキャン方向をｂｘ方向、深さ方向をｂｚ方向とする。

次に、処理部１３０は、スキャン方向の座標値ｂｘを初期値（例えばｂｘ＝０）に設定する（ステップＳ２２）。このスキャン方向の座標値ｂｘは、具体的には、画像のピクセル（画素）を単位として表すことができる。例えば、ｂｘ＝ｎ（ｎは０以上の整数）は画像の原点からスキャン方向に沿ってｎ＋１番目のピクセルに対応する。

次に、処理部１３０は、画像データからスキャン方向の座標値ｂｘ、深さ方向の座標値ｂｚ１に対応するピクセルの輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）を求める。そして輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）が規定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。ここでｂｚ１は最も浅い位置にある反射体２２０の画像に対応するピクセルの深さ方向の座標値ｂｚである。深さ方向の座標値ｂｚも、ｂｘと同様に、ピクセル（画素）を単位として表すことができる。輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）が規定値以上である場合には、ステップＳ２４に進む。ここで規定値とは、例えば反射体２２０の画像の輝度の最小値であって、具体的には例えば図６（Ｂ）に示した輝度（相対値）の最小値２１である。

ステップＳ２４では、処理部１３０は、スキャン方向の座標値ｂｘが同じで深さ方向の座標値ｂｚが異なる４つの反射体２２０の輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ２）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ３）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ４）を求める。ここでｂｚ１＜ｂｚ２＜ｂｚ３＜ｂｚ４である。

続いて処理部１３０は、４つの反射体２２０の輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ２）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ３）、Ｌ（ｂｘ，ｂｚ４）に対応する輝度レベルｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を求め、さらに輝度レベルｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４からコード情報αを求める（ステップＳ２５）。そしてコード情報αに基づいて、制御パラメーター及び画像生成パラメーターを求める（ステップＳ２６）。具体的には、処理部１３０は、例えば図６（Ｂ）に示した輝度テーブルを用いて輝度レベルｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を求め、例えば図６（Ｃ）に示した参照テーブルを用いて測定対象部位に適した制御パラメーター及び画像生成パラメーターを求めることができる。

一方、輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）が規定値未満である場合には、反射体２２０の画像ではないから、処理部１３０はスキャン方向の座標値ｂｘをインクリメントする、即ちｂｘ＝ｂｘ＋１とする（ステップＳ２７）。そしてインクリメントされたｂｘがスキャン幅ｗｉｄｔｈより小さいか否かを判断する（ステップＳ２８）。スキャン幅ｗｉｄｔｈは、例えば超音波画像におけるスキャン方向に沿ったピクセル数に対応する値である。インクリメントされたｂｘがスキャン幅ｗｉｄｔｈより小さい場合には、ステップＳ２３に戻って、処理部１３０は、輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）が規定値以上であるか否かを判断する。ここで再び輝度が規定値未満である場合には、処理部１３０はさらにｂｘをインクリメントする。このようにして、処理部１３０は、輝度Ｌ（ｂｘ，ｂｚ１）が規定値以上になるまでｂｘをインクリメントして、対象とするピクセルをスキャン方向に移動していく。

こうしてインクリメントされたｂｘがスキャン幅ｗｉｄｔｈ以上となった場合には、処理部１３０は、反射体２２０の画像を見出すことができなかったので、コード情報の解析処理を行わずに終了する。

以上説明したように、本実施形態の超音波測定装置１００及び超音波測定用シート２００によれば、処理部１３０が反射体２２０により記録されたコード情報を解析し、解析したコード情報に基づいて測定対象部位を判別し、その部位に適した制御パラメーター（例えば周波数）や画像生成パラメーター（例えばゲイン、ダイナミックレンジ）などを設定することができる。

４．超音波診断装置
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に、本実施形態の超音波診断装置４００の具体的な構成例を示す。図１２（Ａ）は携帯型の超音波診断装置４００を示し、図１２（Ｂ）は据置型の超音波診断装置４００を示す。

携帯型及び据置型の超音波診断装置４００は共に、超音波測定装置１００、超音波プローブ３００、ケーブル３５０及び表示部４１０を含む。超音波プローブ３００は、超音波トランスデューサーデバイス３１０を含み、ケーブル３５０により超音波測定装置１００に接続される。表示部４１０は、表示用画像データを表示する。

超音波測定装置１００が有する送信部１１０、受信部１２０及び処理部１３０の少なくとも一部を超音波プローブ３００に設けることもできる。

図１２（Ｃ）に、本実施形態の超音波プローブ３００の具体的な構成例を示す。超音波プローブ３００はプローブヘッド３１５及びプローブ本体３２０を含み、図１２（Ｃ）に示すように、プローブヘッド３１５はプローブ本体３２０と脱着可能である。

プローブヘッド３１５は、超音波トランスデューサーデバイス３１０、プローブ基体３１１、プローブ筐体３１２、プローブヘッド側コネクター３１３を含む。

プローブ本体３２０は、プローブ本体側コネクター３２３を含む。プローブ本体側コネクター３２３は、プローブヘッド側コネクター３１３と接続される。プローブ本体３２０は、ケーブル３５０により超音波測定装置１００に接続される。なお、超音波測定装置１００が有する送信部１１０、受信部１２０の少なくとも一部をプローブ本体３２０に設けることもできる。

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定用シートの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１００ 超音波測定装置、１１０ 送信部、１２０ 受信部、１３０ 処理部、
２００ 超音波測定用シート、２１０ 超音波透過媒体、２２０ 反射体、２３０ 反射体群、２４０ 位置合わせ部、３００ 超音波プローブ、３１０ 超音波トランスデューサーデバイス、３１１ プローブ基体、３１２ プローブ筐体、３１３ プローブヘッド側コネクター、３１５ プローブヘッド、３２０ プローブ本体、３２３ プローブ本体側コネクター、３５０ ケーブル、４００ 超音波診断装置、４１０ 表示部

Claims (15)

1. 超音波の送信処理を行う送信部と、
   超音波エコーの受信処理を行う受信部と、
   超音波測定の制御処理を行う処理部と、
   を含み、
   前記送信部は、超音波測定用シートを介して、超音波を対象物に送信する処理を行い、
   前記受信部は、前記超音波測定用シートからの超音波エコーを受信する処理を行って受信信号を前記処理部に対して出力し、
   前記処理部は、前記受信部からの前記受信信号に基づいて、前記超音波測定用シートに記録された超音波測定用のコード情報の解析処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
2. 請求項１において、
   前記処理部は、
   前記コード情報に基づいて、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターを設定して、前記制御パラメーターに基づいて前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方を制御することを特徴とする超音波測定装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記処理部は、
   前記コード情報に基づいて、超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターを設定して、前記画像生成パラメーターに基づいて超音波画像データを生成することを特徴とする超音波測定装置。
4. 請求項３において、
   前記画像生成パラメーターは、ゲイン及びダイナミックレンジの少なくとも１つを設定するパラメーターであることを特徴とする超音波測定装置。
5. 請求項１において、
   前記処理部は、
   第１の期間では、
   前記コード情報の解析処理を行い、前記コード情報に基づいて、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定し、
   前記第１の期間の後の第２の期間では、
   前記制御パラメーターに基づいて前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方を制御し、前記画像生成パラメーターに基づいて前記超音波画像データを生成することを特徴とする超音波測定装置。
6. 請求項５において、
   前記第１の期間は、前記処理部が超音波測定に用いられるパラメーターを設定する期間であり、
   前記第２の期間は、前記処理部が、設定された前記パラメーターに基づいて、超音波測定の制御処理を行う期間であることを特徴とする超音波測定装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記コード情報は、測定対象となる部位を特定する情報である部位特定情報であることを特徴とする超音波測定装置。
8. 請求項７において、
   前記処理部は、
   前記部位特定情報に基づいて、前記測定対象となる部位の測定に用いられるパラメーターであって、前記送信部及び前記受信部の少なくとも一方の制御に用いられる制御パラメーターと超音波画像データの生成用の画像生成パラメーターとを設定することを特徴とする超音波測定装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記処理部は、
   前記コード情報に基づいて、前記超音波測定用シートの特性情報及び製造情報の少なくとも一方を取得することを特徴とする超音波測定装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記超音波測定用シートは、
    超音波透過媒体と、
    前記超音波透過媒体に埋め込まれた複数の反射体と、
    を有し、
    前記複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより前記コード情報が記録され、
    前記受信部は、前記複数の反射体からの超音波エコーを受信する処理を行って受信信号を前記処理部に対して出力し、
    前記処理部は、前記受信部からの前記受信信号に基づいて、前記コード情報の解析処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
11. 請求項１０において、
    前記超音波測定用シートは、
    前記複数の反射体として、前記超音波透過媒体に配列された複数の反射体群を有し、
    前記複数の反射体群の各反射体群は、
    前記超音波測定用シートの深さ方向に沿って配列される第１の反射体〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の反射体を有し、
    前記処理部は、前記第１の反射体〜前記第ｐの反射体により記録された前記コード情報の解析処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
12. 請求項１１において、
    前記複数の反射体群の各反射体群により、同一の前記コード情報が記録され、
    前記処理部は、前記複数の反射体群のうちの少なくとも１つの反射体群により記録された前記コード情報の解析処理を行うことを特徴とする超音波測定装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の超音波測定装置と、
    表示用画像データを表示する表示部と、
    を含むことを特徴とする超音波診断装置。
14. 超音波透過媒体と、
    前記超音波透過媒体に埋め込まれた複数の反射体と、
    を含み、
    前記複数の反射体の反射率、個数、形状、サイズのうちの少なくとも１つにより、超音波測定装置による解析処理の解析対象であるコード情報が記録されることを特徴とする超音波測定用シート。
15. 請求項１４において、
    前記複数の反射体として、前記超音波透過媒体に配列された複数の反射体群を含み、
    前記複数の反射体群の各反射体群は、
    前記超音波測定用シートの深さ方向に沿って配列される第１の反射体〜第ｐ（ｐは２以上の整数）の反射体を有し、
    前記第１の反射体〜前記第ｐの反射体により前記コード情報が記録されることを特徴とする超音波測定用シート。

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