JP2018068698A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の入力に基づいたリアルタイム駆動制御を容易に行うことができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置１は、超音波を送信し、反射エコーを受信する２次元配列された超音波素子アレイ２１と、超音波素子アレイ２１で受信された反射エコーに基づき超音波画像を生成する超音波画像生成部４と、超音波画像を表示する表示部５と、表示部５の表示面に設けられ使用者の入力を受けて入力信号を出力するタッチパネル５２と、タッチパネル５２からの入力信号に基づき超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う駆動制御部７と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、超音波診断装置に関する。

超音波診断機をもちいた診断法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で２次元画像データがリアルタイムで観察できるため、生体臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。

近年では振動素子が１次元配列された超音波プローブの機械的移動、あるいは振動素子が２次元配列された所謂２次元アレイ超音波プローブにより３次元的な画像データを生成する方法が開発されている。同一の超音波プローブを用いて収集された診断対象部位の２次元画像データと３次元画像データを合成表示する方法も提案されている。特に、特許文献１では、振動素子が２次元配列された超音波プローブを用いた超音波診断装置が紹介されている。それによると、被検体の体表面に配置した前記超音波プローブを移動させることなく空間分解能と時間分解能に優れた２次元画像データと広範囲の観察が可能な３次元画像データをリアルタイムで観察することができる。

また、超音波診断機の小型化も進み、ポータブル超音波診断機も普及しつつある。ポータブル超音波診断機の場合、主なユーザーインターフェイスとしてはタッチスクリーンが有用であり、従来の診断機にあるようなボタンやトラックボールは不要となる。タッチ操作には、ピンチやスワイプといった操作方法があり、それぞれ画面の拡大・縮小、ゲインやデプス調整といった機能を割り振ることができる。

さらに、特許文献２によれば、超音波プローブに使用される圧電デバイスについても小型化、薄型化される傾向にあり、半導体プロセスを応用することでそれを実現できる。このような薄膜圧電デバイスを用いると、超音波プローブ自体が小型、薄型になる。従来、超音波診断にはハンディー型プローブが用いられてきたが、より多様なプローブの作成が可能となり、診断に用いることができる。

特開２００８−１８８２８７号公報 WO２０１３／１３２７４７号

小型、薄型な２次元アレイ超音波プローブが実現した場合、測定部位周辺にプローブ固定しながら観察する装置が考えられる。使用者は測定部位に固定したプローブを触ることなく画像観察に集中できるため、常時モニターや救急時の観察用途にも使うことができる。２次元アレイ超音波プローブの特徴は、３次元のボリュームデータが取得できるのはもちろんのこと、通常の２次元画像においても任意の断面を観察することができる点にある。この特徴により、プローブに触れることなく任意の断面を観察することができる。
しかしながら、特許文献１に記載の従来装置においては、２次元画像データ生成あるいは３次元画像データ生成条件の設定をキーボード、各種スイッチ、ボタン、トラックボールなどで行うため煩雑であり、様々な断面をリアルタイムに観察したい場合、容易に観察を行うことができないという課題があった。また、観察したい測定断面を選択する際にも、従来は保存された３次元ボリュームデータを元に任意断面を選択する方法が考えられるが、リアルタイムデータでないため、観察部位にずれやひずみが発生し、正確に選択することが困難であった。そこで、使用者の入力に基づいたリアルタイム駆動制御を容易に行うことができる超音波診断装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る超音波診断装置は、超音波を送信し、反射エコーを受信する２次元配列された超音波素子アレイと、前記超音波素子アレイで受信された前記反射エコーに基づき超音波画像を生成する超音波画像生成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、前記表示部の表示面に設けられ使用者の入力を受けて入力信号を出力するタッチパネルと、前記タッチパネルからの前記入力信号に基づき前記超音波素子アレイの駆動制御を行う駆動制御部と、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、２次元配列された超音波素子アレイは超音波を送信し、反射エコーを受信する。超音波画像生成部は、受信した反射エコー信号から超音波画像を生成する。表示部は、生成した超音波画像を表示する。使用者は、表示部の表示面に設けられたタッチパネルへのタッチ操作を行う。超音波素子アレイの駆動制御を行う駆動制御部は、タッチ操作によるタッチパネルからの入力信号に基づいて超音波素子アレイの駆動制御を行う。タッチ操作はキーボードの操作やトラックボールの操作より容易である。したがって、使用者は使用者のタッチ操作に基づいたリアルタイム駆動制御を容易に行うことができる。

［適用例２］上記適用例に記載の超音波診断装置において、前記駆動制御部は、前記タッチパネルから入力される、タッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量のいずれかに応じて駆動制御を行うことが好ましい。

本適用例によれば、駆動制御部はタッチパネルから入力されるタッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量に応じて駆動制御を変更する。そのため、使用者は容易に超音波素子アレイの駆動制御を変更することができる。タッチ操作の種類としては、画面に触れるタッチ、画面を軽く叩くタップ、タッチした状態で指をスライドさせるスワイプ、２本の指でつまむピンチ、といったものが含まれる。

［適用例３］上記適用例に記載の超音波診断装置において、前記駆動制御部は、前記タッチパネルからの前記入力信号に基づき前記超音波素子アレイにおける、駆動走査面あるいは走査面角度のいずれかの制御を行うことが好ましい。

本適用例によれば、駆動制御部は、２次元配列された超音波素子アレイにおける、駆動走査面を制御することで、容易に観察領域を切り替えることができる。あるいは、走査面角度を制御することで、容易に観察角度を切り替えることができる。

［適用例４］上記適用例に記載の超音波診断装置において、初期駆動条件を記憶した記憶部を備え、前記駆動制御部は前記タッチパネルからの入力、に基づき前記初期駆動条件にて駆動制御を行うことが好ましい。

本適用例によれば、駆動制御部は、あらかじめ記憶しておいた初期駆動条件と、タッチパネルからの入力に基づいて駆動制御を行う。そのため、使用者は駆動条件をさまざまに変更した後であっても、容易に初期駆動条件を実行することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の超音波診断装置において、前記駆動制御部は、前記タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モード、前記タッチパネルからの入力が有る場合には低分解能モードで駆動し、前記低分解能モードは、前記高分解能モードに対して、走査線数を減らす、あるいは走査線間隔を拡げて駆動することが好ましい。

本適用例によれば、駆動制御部は、タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モードで超音波素子アレイの駆動制御を行う。駆動制御部は、タッチパネルからの入力が有る場合には低分解能モードで超音波素子アレイの駆動制御を行う。低分解能モードは、高分解能モードに対して、走査線数を減らすあるいは、走査線間隔を拡げる。そのため、使用者はタッチパネルからの入力が無い場合には、高分解能モードで高分解能画像を観察できる。タッチパネルからの入力が有る場合には低分解能モードにより、画像表示遅延なく画像観察ができる。タッチパネルからの入力が無い場合とは、使用者がタッチパネルに触れていない状態、あるいはタッチパネルからの入力信号の位置あるいは強度に閾値以上の変化がない状態をいう。タッチパネルからの入力が有る場合とは、タッチパネルからの入力信号の位置、あるいは強度に閾値以上の変化がある状態をいう。

実施形態１に係る超音波診断装置の構成図。 超音波診断装置の機能ブロック図。 超音波ビーム走査方向についての説明図。 超音波ビーム走査方向についての説明図。 超音波ビーム走査方向についての説明図。 投影型静電容量方式でのタッチパネル入力検出方法の概念図。 タッチパネル操作の速度と移動量の検出を説明するための図。 超音波診断装置の動作を示したフローチャート。 初期駆動条件での駆動走査面におけるＢモード画像を示す図。 図７ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 ｚ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図８Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 ｙ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図９Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 ｘ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図１０Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 初期駆動条件駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図１１Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 拡大・縮小駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図１２Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 駆動条件対応を示す図。 回転角制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図１４Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 タッチ操作の移動量が図１４Ａより大きい場合について、回転角制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図。 図１５Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 タッチ操作の移動量とスキャン範囲の回転角の関係を説明するための図。 タッチ操作の移動量とスキャン範囲の回転角の関係を説明するための図。 初期駆動条件での駆動走査面におけるＢモード画像を示す図。 図１８ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 図１８Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図。 低分解能モードでのタッチパネル操作におけるＢモード画像を示す図。 図１９ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 図１９Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図。 狭視野モードでのタッチパネル操作におけるＢモード画像を示す図。 図２０ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲を説明するための図。 図２０Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図。 ２次元スキャン範囲のＢモード画像と超音波素子アレイと超音波ビーム走査面の関係図を表示することを説明するための図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異なっている。

（実施形態１）
図１は、超音波診断装置の構成図である。まず、図１を用いて、実施形態１に係る超音波診断装置の構成について説明する。

超音波診断装置１は、超音波プローブ２を被検体１１にあてることで、被検体１１内の２次元、あるいは３次元断層画像を得るものである。図示しない使用者は、表示部５を含む超音波診断装置本体３を用いて、超音波の駆動制御を行う。ここで言う被検体とは、人や犬、猫、牛、馬など動物のことである。ほかにも魚類や植物、金属などへも転用可能である。

超音波プローブ２は、図示しない超音波用ゼリーや水などを介して被検体１１に超音波を送信し、反射エコーを受信する。超音波は３次元ボリュームスキャン範囲１３や、２次元スキャン範囲１４に送受波される。それにより、被検体１１内の２次元、あるいは３次元断層画像を取得することができる。

図２は、超音波診断装置の機能ブロック図である。図２を用いて、超音波診断装置の機能について説明する。

超音波診断装置１は、被検体１１に対し超音波パルスを送信し、受信した反射エコーを電気信号に変換する超音波素子アレイ２１を有する。この超音波素子アレイ２１は超音波プローブ２に実装されており、超音波を送信し、反射エコーを受信する２次元配列された超音波素子アレイである。超音波素子アレイ２１と接続して超音波送受信部２２が設置されている。超音波送受信部２２は、被検体１１の所定方向に超音波パルスを送信するための駆動信号を超音波素子アレイ２１へ供給し、反射エコーを受信し、受信信号の整相加算処理を行う。超音波送受信部２２と接続して超音波画像生成部４が設置されている。超音波画像生成部４は、超音波素子アレイ２１で受信された反射エコーに基づき超音波画像を生成する。超音波画像生成部４はＢモード処理部４１、ドプラ処理部４２および画像処理部４３を備えている。Ｂモード処理部４１、ドプラ処理部４２は超音波送受信部２２と接続し、さらに、画像処理部４３と接続する。画像処理部４３は表示部５と接続する。Ｂモード処理部４１は、整相加算処理後の受信信号を包絡線処理や対数変換といったＢ（Ｂｒｉｔｎｅｓｓ）モード処理を行う。ドプラ処理部４２は、整相加算処理後の受信信号のフレーム間位相差を算出し血流情報などを取得するドプラモード信号処理を行う。超音波画像生成部４に含まれる画像処理部４３は、Ｂモード処理やドプラモード処理された信号をもとに所定の画像変換や画像処理を行い、超音波画像を生成する。

超音波画像生成部４と接続して表示部５が設置されている。表示部５はモニター５１とタッチパネル５２を備えている。表示部５は、生成した超音波画像としての超音波画像データや超音波送受信部２２の駆動条件などをモニター５１により表示する。表示部５の表示面には、使用者がタッチ操作を行うためのタッチパネル５２が設けられている。タッチパネル５２は使用者の入力を受けて入力信号を出力する。表示部５と接続してタッチ操作判定部６が設置されている。タッチ操作判定部６は、タッチ入力判定部６１とタッチ位置検出部６２を有する。タッチ入力判定部６１は、使用者がタッチ入力を開始したかを判定する。タッチ位置検出部６２は、使用者が行うタッチ操作の位置検出を行う。タッチ操作判定部６は、使用者が行うタッチ操作の種類や操作速度、操作の移動量などを判定する。タッチ操作判定部６と接続して駆動制御部７が設置されている。駆動制御部７は、タッチ操作入力により生ずるタッチパネル５２からの入力信号に基づき、超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。駆動制御部７と接続して記憶部８が設置されている。記憶部８には、初期駆動条件などの情報が記憶されている。駆動制御部７は超音波送受信部２２と接続し超音波送受信部２２に超音波素子を駆動する指示信号等を出力する。超音波診断装置１はこれらの機能を備えている。

超音波パルスを送信するための駆動信号は、任意の方向に送信するための偏向用遅延時間と、任意の深さに集束させる集束用遅延時間とを加えたものである。受信信号の整相加算処理とは、任意の方向からの信号に対し強い受信指向性を持つための偏向用遅延時間と、任意の深さからの信号を集束させる集束用遅延時間とを各超音波素子からの受信信号に与えて加算する処理である。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、超音波ビーム走査方向についての説明図である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを用いて、２次元配列された超音波素子アレイ２１の中心軸をｚ軸とした、超音波ビーム走査方向について説明する。超音波素子アレイ２１のセンサー面はｘｙ平面上にあり、センサー面はｚ方向に向いている。超音波素子アレイ２１から送信される超音波ビームは任意の方向（θｐ，φｑ）に向けて放射される。ｘｚ平面とｙｚ平面それぞれに投影した場合、ｘｚ面でのｚ軸からの角度がθｐ、ｙｚ面でのｚ軸からの角度がφｑとなる。超音波素子アレイ２１は、２次元配列されたＮ個の図示しない超音波素子を有する。２次元配列されたＮ個の超音波素子は、ｘｙ平面上に配列され、それぞれが独立に駆動することが可能である。これにより、２次元配列された超音波素子アレイ２１は、任意の方向に超音波を送受波することが可能となる。

超音波プローブ２には、セクター走査型、リニア走査型、コンベックス走査型などがあり、使用者は診断部位に応じたものを選択することができる。本実施例では、超音波プローブ２をセクター走査型として用いる場合について述べるが、そのほかの走査型であっても構わない。

図２に戻って、超音波画像生成部４が行う画像処理には、各超音波素子からの信号を補間処理し２次元画像合成する、いわゆるスキャンコンバージョン処理や、３次元画像合成をおこなうボリュームレンダリング処理などがある。さらには、Ｂモードとドプラモードそれぞれの処理画像を１枚の画像に合成する処理も含まれる。それら以外にも、取得できなかった時相での画像データを補間処理から生成するなどの処理も含む。これらの画像データはすぐさま表示部５で表示を行ってもよいし、図示していない画像一時保存用メモリーに格納し、メモリー内の画像データを後から表示部５で表示を行ってもよい。

モニター５１には、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）やＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｓｐｌａｙ）を使ったものを用いることができる。タッチパネル５２は、投影型静電容量方式や抵抗膜方式によるタッチパネルを用いることができる。投影型静電容量方式とは、透明電極膜が貼られているタッチ面を触れた際の静電容量の変化で検出を行う方式である。また、抵抗膜方式とは、透明電極膜が上下２層になったタッチ面を触れた際の、押圧による上下電極膜の接触での抵抗変化で検出を行う方式である。ただし、投影型静電容量方式は、正確な多点検出（マルチタッチ）が可能であるため、実施形態１には好適である。

図４は、投影型静電容量方式でのタッチパネル入力検出方法の概念図である。図４に示すように、透明電極がＸ座標ｘ１〜ｘ４、Ｙ座標ｙ１〜ｙ７の各位置に縦横マトリックス状に配列されている。使用者１２が指を図の位置１５へ近づけると、透明電極の容量が変化する。この場合、Ｘ座標がｘ３、Ｙ座標がｙ４の透明電極の容量変化が最も大きいため、使用者１２がタッチした位置が（ｘ３，ｙ４）であるとわかる。あるいは、静電容量変化の比率からより精度の高い位置検出を行うこともできる。

図５は、タッチパネル操作の速度と移動量の検出を説明するための図である。図５に示すように、図の位置１６から位置１７へ指をスライドさせる操作（１本指スワイプ）を行う場合について説明する。タッチ位置検出部６２は、時刻ｔ１の時に、タッチパネルからの入力信号から位置１６（ｘ４、ｙ２）を検出する。続いて、タッチ位置検出部６２は、時刻ｔ２の時に、タッチパネルからの入力信号から位置１７（ｘ３、ｙ６）を検出する。式（１）から、タッチ操作の速度ｖが算出できる。式（２）から、タッチ操作の移動量ｄが算出できる。

タッチ操作の種類としては、タッチパネル５２のタッチ面に触れるタッチ、タッチ面を軽く叩くタップ、タッチした状態で指をスライドさせるスワイプ（あるいはフリックとも言う）、２本の指をつまんだり拡げたりするピンチ、といった操作がある。

図６は、超音波診断装置１の動作を示したフローチャートである。この図に沿って動作フローを説明する。

使用者は、超音波診断装置１のタッチパネル５２を使ってタッチ入力を行う。タッチ入力判定部６１は、タッチ入力の有無を検出する（図６のステップＳ１）。例えばタッチ入力判定部６１は、タッチパネル５２の静電容量変化の有無を判定値と比較して判定し、タッチ入力検出を行う。

タッチ入力ありの場合（タッチ入力あり？→Ｙｅｓの場合）、タッチ位置検出部６２は、所定のサンプリング時間毎にタッチ位置を検出する（図６のステップＳ２）。タッチ操作判定部６はタッチ位置検出部６２の出力情報であるサンプリング時間ごとのタッチ位置結果から、タッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量を算出し、タッチ操作を判定する（図６のステップＳ３）。

タッチ操作判定部６は、タッチ操作判定結果を駆動制御部７に入力する。駆動制御部７は、タッチ操作判定結果に基づき、所定の駆動条件に切り替え、超音波送受信部２２を駆動制御する。この際、タッチ操作判定結果と駆動条件、あるいは駆動条件の変更方法をあらかじめ決めておいた対応表（ＬＵＴ：ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ）から選択し、駆動条件を決定する。記憶部８はＬＵＴをあらかじめメモリーなどに保持しておく。駆動制御部７は、適時ＬＵＴを記憶部８から読み出すことができる（図６のステップＳ４）。

タッチ入力ありの場合は、前記所定の駆動条件を暫定駆動条件にして超音波の送信及び受信を行い、暫定超音波画像を表示する。ここでいう暫定は、タッチ入力なしの場合を通常としたとき（そのときの駆動条件を通常駆動条件と呼ぶ）に、タッチ入力ありの場合に適応される駆動条件という意味である（図６のステップＳ５）。

ステップＳ１に戻り、タッチ入力なしの場合（タッチ入力あり？→Ｎｏの場合）は、通常駆動条件を決定する。直近の駆動が暫定駆動条件であった場合は、駆動制御部７はこの暫定駆動条件を通常駆動条件に切り替える。直近の駆動条件が通常駆動であれば、駆動制御部７は駆動条件を切り替えない（図６のステップＳ６）。

タッチ入力なしの場合は、通常駆動条件で超音波の送信及び受信を行って超音波画像を表示する（図６のステップＳ７）。

図７Ａ〜１２Ｂを用いてタッチ入力の種類とそれに対応した駆動制御方法について説明する。図７Ａ〜１２Ｂの共通した見方として、図番添え字Ａの付く図面に、表示部５に表示される超音波画像（本例ではＢモード画像）を示し、図番添え字Ｂの付く図面に、超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面の関係を示す。超音波素子アレイ２１はｘｙ平面上、中心軸がｚ軸方向に配置される。超音波ビーム走査範囲ならびに画像化範囲は、セクター走査での３次元ボリュームスキャン範囲１３、あるいは２次元スキャン範囲１４として示す。使用者のタッチ入力に基づいた２次元スキャン範囲１４のリアルタイム駆動制御について説明する。

図７Ａは、初期駆動条件での駆動走査面におけるＢモード画像を示す図である。図７Ｂは、図７ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、初期駆動条件では２次元スキャン範囲１４はｙｚ平面と平行な面になっている。

図８Ａは、ｚ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図８Ｂは、図８Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。

（制御例１：２次元スキャン範囲のｚ軸回転）
図８Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂへと２本指スワイプを行う。タッチ入力判定部６１は、タッチ入力ありと判断し、タッチ位置検出部６２は、あるサンプリング時刻ｔにおけるタッチ位置１２ａを検出する。そして、タッチ位置検出部６２はサンプリング間隔Δｔ毎のタッチ位置を検出し、一定時間内ｔ＋ｎ・Δｔ後（ｎは実数）のタッチ位置１２ｂを検出する。２本指操作の場合は、このタッチ操作が近接した２つの位置で同時に検出される。タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類が２本指左右スワイプであることを判定する。さらに、タッチ操作判定部６は、操作速度ｖと移動量ｄについて式（１）と式（２）を用いて算出する。ここでいう左右とは、図面上での左右方向と同一である。駆動制御部７は、タッチ操作判定部６からタッチ操作の種類、操作速度、操作の移動量を受け取る。図１３は駆動条件対応を示す図である。駆動制御部７は、図１３に示すような駆動条件対応から所定の駆動条件を選択し、超音波送受信部２２を駆動制御する。例えば、２本指左右スワイプに対する駆動制御は、ｚ軸を回転軸とした２次元スキャン範囲１４の回転駆動制御である（図８Ｂの２次元スキャン範囲１４を参照）。左右スワイプの方向により、スキャン範囲の回転方向を決めると好適である。

以下、タッチ操作と駆動制御の対応については、図１３の駆動条件対応から読みとることとする。

図９Ａは、ｙ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図９Ｂは、図９Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。

（制御例２：２次元スキャン範囲のｙ軸回転）
図９Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂへと２本指スワイプを行う。制御例１と同様に、タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類が２本指上下スワイプと判定し、操作速度ｖと移動量ｄを算出する。ここでいう上下とは、図面上での上下方向と同一である。２本指上下スワイプに対する駆動制御は、ｙ軸を回転軸とした２次元スキャン範囲１４の回転駆動制御である（図９Ｂの２次元スキャン範囲１４を参照）。上下スワイプの方向により、スキャン範囲の回転方向を決めると好適である。

図１０Ａは、ｘ軸回転駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図１０Ｂは、図１０Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。

（制御例３：２次元スキャン範囲のｘ軸回転）
図１０Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂへと１本指スワイプを行う。制御例１と同様に、タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類が１本指左右スワイプと判定し、操作速度ｖと移動量ｄを算出する。１本指左右スワイプに対する駆動制御は、ｘ軸を回転軸とした２次元スキャン範囲１４の回転駆動制御である（図１０Ｂの２次元スキャン範囲１４を参照）。この回転駆動時の２次元スキャン範囲は、回転前後で同一平面内にあるが、この走査のことを走査面角度の変更と定義する。左右スワイプの方向により、スキャン範囲の回転方向を決めると好適である。

図１１Ａは、初期駆動条件駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。

（制御例４：２次元スキャン範囲の初期駆動条件駆動）
図１１Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａにおいてダブルタップ（タッチパネルを２回連続してタップすること）を行う。制御例１と同様に、タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類がダブルタップ操作と判定する。ダブルタップ操作に対する駆動制御は、あらかじめ記憶部８に記憶された初期駆動条件を読み込んで、初期駆動を行う制御である（図１１Ｂの２次元スキャン範囲１４を参照）。初期駆動条件は、２次元スキャン範囲の中心軸がｚ軸と平行になるように設定しておくと好適である。また、事前に使用者が所望の駆動条件を設定しておいてもよい。

制御例４によれば、初期駆動条件を記憶した記憶部８を備えた超音波診断装置１の駆動制御部７は、タッチパネルからの入力としてのタッチ操作に基づき初期駆動条件にて駆動制御を行うことができる。

図１２Ａは、拡大・縮小駆動制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図１２Ｂは、図１２Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。

（制御例５：２次元スキャン範囲の拡大・縮小）
図１２Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａにおいてピンチ（２本の指でつまむ、あるいはひらくこと）を行う。制御例１と同様に、タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類がピンチ操作と判定し、操作速度ｖと移動量ｄを算出する。ピンチ操作に対する駆動制御は、セクター走査である２次元スキャン範囲１４のｙｚ平面内における走査角範囲制御である（図１２Ｂの２次元スキャン範囲１４を参照）。図１２Ａ、Ｂでは、つまむピンチ操作により走査角を狭くしている。反対に、ひらくピンチ操作の場合は、走査角を拡げるように駆動制御する。

制御例１〜５に示した通り、超音波診断装置１の駆動制御部７は、タッチパネルからの入力信号としてのタッチ操作の種類に基づき超音波素子アレイ２１における、駆動走査面あるいは走査面角度のいずれかの制御を行うことができる。

次に、図７Ａ、図７Ｂ、図１４Ａ〜図１７を用いて、タッチ操作の移動量に基づいた駆動制御について説明する。図７Ａ、図Ｂ、図１４Ａ〜図１５Ｂの共通した見方として、図番添え字Ａの付く図面に、表示部５に表示される超音波画像（本例ではＢモード画像）を示し、図番添え字Ｂの付く図面に、超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面の関係を示す。超音波素子アレイ２１はｘｙ平面上、中心軸がｚ軸方向に配置される。超音波ビーム走査範囲ならびに画像化範囲は、セクター走査での３次元ボリュームスキャン範囲１３、あるいは２次元スキャン範囲１４として示す。ここでは、タッチ操作の移動量に基づく２次元スキャン範囲１４の駆動制御について説明する。なお、タッチ操作の移動量を、単位時間当たりの移動量に読み替えれば、タッチ操作の速度と同義である。

図１６は、タッチ操作の移動量とスキャン範囲の回転角の関係を説明するための図である。図１６において、横軸はスワイプの移動量を示し、縦軸は２次元スキャン範囲１４の回転角を示す。第１関係線２３はスワイプの移動量と２次元スキャン範囲１４の回転角の関係を示す線である。移動量が比較的小さい範囲では、回転角を小さく設定する。また、移動量の変化に対する回転角の変化を小さく、すなわち第１関係線２３の傾きを小さく設定する。さらに、移動量が比較的大きい範囲では、回転角を大きく設定する。また、移動量の変化に対する回転角の変化を大きく、すなわち第１関係線２３の傾きを大きく設定する。これによれば、使用者が大きくスワイプを行えば、２次元スキャン範囲１４を大きく回転させることができる。反対に、使用者が小さくスワイプを行えば、２次元スキャン範囲１４を小さく回転させることができる。また、移動量を単位時間の移動量と考えて、操作の速度に応じてスキャン範囲の回転角を設定してもよい。

図１７は、タッチ操作の移動量とスキャン範囲の回転角の関係を説明するための図である。図１７において、横軸はタッチ操作の移動量を示し、縦軸は２次元スキャン範囲１４の回転角を示す。第２関係線２４はスワイプの移動量と２次元スキャン範囲１４の回転角の関係を示す線である。タッチ操作の移動量に対するスキャン範囲の回転角の変化は、第２関係線２４のように３段階、あるいはそれ以上の多段階で設定してもよい。その際、移動量が大きいほど、第２関係線２４の傾きを大きく設定するのが好適である。

図１４Ａは、回転角制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図１４Ｂは、図１４Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、図１４Ａに示すタッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂへと２本指スワイプを行う。制御例１によれば、タッチ操作判定部６は、タッチ位置検出部６２の検出結果から、タッチ操作の種類が画面右方向への２本指スワイプであることを判定し、操作速度ｖと移動量ｄを算出する。駆動制御部７は、タッチ操作判定部６からタッチ操作の種類、操作速度、操作の移動量を受け取る。その際、図１６のような移動量と回転角の関係から、駆動制御すべき回転角の値を算出する。そして、図１４Ｂに示すように、ｚ軸を回転軸とした２次元スキャン範囲１４の回転駆動制御を行う。

図１５Ａは、タッチ操作の移動量が図１４Ａより大きい場合について、回転角制御を行う際のタッチパネル操作とＢモード画像とを示す図である。図１５Ｂは、図１５Ａのタッチパネル操作とＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。この場合、図１４Ａに示す場合より大きい回転角が設定され回転駆動制御されるため、図１５Ｂにあるように、図１４Ｂに比べ図１５Ｂは２次元スキャン範囲１４が大きく回転することになる。

以上のことから、超音波診断装置１の駆動制御部７は、タッチパネルから入力される、タッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量のいずれかに応じて駆動制御を行うことができる。

図１８Ａ〜図１９Ｃを用いてタッチパネルからの入力がない場合とある場合での駆動制御方法について説明する。図１８Ａ〜図１９Ｃの共通した見方として、図番添え字Ａの付く図面に、表示部５に表示される超音波画像（本例ではＢモード画像）を示し、図番添え字Ｂの付く図面に、超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面の関係を示す、さらに図番添え字Ｃの付く図面に、スキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図を示す。超音波素子アレイ２１はｘｙ平面上、中心軸がｚ軸方向に配置される。超音波ビーム走査範囲ならびに画像化範囲は、セクター走査での３次元ボリュームスキャン範囲１３、あるいは２次元スキャン範囲１４として示す。

図１８Ａは、初期駆動条件での駆動走査面におけるＢモード画像を示す図である。図１８Ｂは、図１８ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。図１８Ｃは、図１８Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図である。図１８Ａに示すように初期駆動条件でＢモード画像が示される。図１８Ｂに示す初期駆動条件の２次元スキャン範囲１４が設定される。そして、超音波プローブ２は実際には図１８Ｃのように、走査線間隔としての走査角ステップθｓ１ごとに超音波ビームを送受波している。タッチ入力なしの場合であるため、通常駆動条件と呼び、この時を所謂高分解能モードとする。

（制御例６：低分解能モード）
図１９Ａは、低分解能モードでのタッチパネル操作におけるＢモード画像を示す図である。図１９Ｂは、図１９ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。図１９Ｃは、図１９Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図である。図１９Ａに示すように、使用者は表示部５のタッチパネル５２上で、タッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂへと２本指スワイプを行う。タッチ入力ありの間の暫定駆動制御として、駆動制御部７は、図１９Ｃのように走査角ステップθｓ２に設定し、走査角ステップθｓ１に比べて走査角ステップθｓ２をより大きく拡げる（θｓ１＜θｓ２）。さらに走査線数としての超音波ビーム数を減らして駆動制御することで、通常駆動と同一のスキャン範囲を駆動している。超音波ビーム数を減らすことで、１フレームあたりの超音波送受信時間が短縮できるため、超音波画像生成のフレームレートを向上させることができる。そのため、スワイプ操作中の画面表示遅延を低減することができる。図１９Ｂに示すように超音波プローブ２は駆動条件を変更して超音波ビームの駆動を制御する。

暫定駆動制御として、並列同時受信制御を行うとしてもよい。並列同時受信制御は、送信超音波ビームを広くし、そのビーム内で複数の受信波を取得する方法であり、送信ビーム本数を少なくすることができる。超音波ビームの指向性が低下し、方位分解能は低下するが、通常駆動条件に対してフレームレートを向上させることができる。そのため、スワイプ操作中の画面表示遅延を低減することができる。

このように、超音波診断装置１の駆動制御部７は、タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モード、タッチパネルからの入力がある場合には低分解能モードで駆動し、
低分解能モードは、高分解能モードに対して、走査線数を減らす、あるいは走査線間隔を拡げて駆動することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る超音波診断装置１によれば、以下の効果を得ることができる。
（効果１）
本実施形態によれば、２次元配列された超音波素子アレイ２１は超音波を送信し、反射エコーを受信する。超音波画像生成部４は、受信した反射エコー信号から超音波画像を生成する。表示部５は、生成した超音波画像を表示する。使用者は、表示部５の表示面に設けられたタッチパネル５２へのタッチ操作を行う。超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う駆動制御部７は、タッチ操作によるタッチパネルからの入力信号に基づいて超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。タッチ操作はキーボードの操作やトラックボールの操作より容易である。したがって、使用者は使用者のタッチ操作に基づいたリアルタイム駆動制御を容易に行うことができる。
（効果２）
本実施形態によれば、駆動制御部７はタッチパネル５２から入力されるタッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量に応じて駆動制御を変更する。そのため、使用者は容易に超音波素子アレイ２１の駆動制御を変更することができる。
（効果３）
本実施形態によれば、駆動制御部７は、２次元配列された超音波素子アレイ２１における、駆動走査面を制御することで、容易に観察領域を切り替えることができる。あるいは、走査面角度を制御することで、容易に観察角度を切り替えることができる。
（効果４）
本実施形態によれば、駆動制御部７は、あらかじめ記憶しておいた初期駆動条件と、タッチパネルからの入力に基づいて駆動制御を行う。そのため、使用者は駆動条件をさまざまに変更した後であっても、容易に初期駆動条件を実行することができる。
（効果５）
本実施形態によれば、駆動制御部７は、タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モードで超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。駆動制御部７は、タッチパネルからの入力が有る場合には低分解能モードで超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。低分解能モードは、高分解能モードに対して、走査線数を減らすあるいは、走査線間隔を拡げる。そのため、使用者はタッチパネル５２からの入力が無い場合には、高分解能モードで高分解能画像を観察できる。タッチパネル５２からの入力が有る場合には低分解能モードにより、画像表示遅延なく画像観察ができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
図２０Ａは、狭視野モードでのタッチパネル操作におけるＢモード画像を示す図である。図２０Ｂは、図２０ＡのＢモード画像に対応した２次元スキャン範囲１４を説明するための図である。図２０Ｃは、図２０Ｂのスキャン範囲における超音波ビームを矢印として示した模式図である。図２０Ａ〜図２０Ｃを用いて、暫定駆動条件設定における変形例を説明する。通常、使用者が観察したい領域は画面中央にあることが多い。図２０Ａに示すように使用者は観察したい領域を示すタッチ位置１２ａからタッチ位置１２ｂまでをスワイプする。そして、図２０Ｂに示すように駆動制御部７は、暫定駆動条件では画面中心範囲のみ超音波を送受波するように駆動制御を行う（狭視野モード）。図２０Ｃのように、図１８Ｃの通常駆動条件に比べ、超音波ビーム数を減らすことで、１フレームあたりの超音波送受信時間が短縮できるため、超音波画像生成のフレームレートを向上させることができる。そのため、スワイプ操作中の画面表示遅延を低減することができる。このことから、低分解能モードは、狭視野モードにより代用できる。

（効果）
本変形例によれば、駆動制御部７は、タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モードで超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。駆動制御部７は、タッチパネルからの入力が有る場合には低分解能モードで超音波素子アレイ２１の駆動制御を行う。低分解能モードは、高分解能モードに対して、走査線数を減らすあるいは、走査線間隔を拡げる。そのため、使用者はタッチパネル５２からの入力が無い場合には、高分解能モードで高分解能画像を観察できる。タッチパネル５２からの入力が有る場合には低分解能モードにより、画像表示遅延なく画像観察ができる。

（変形例２）
図２１は、モニター５１に２次元スキャン範囲１４のＢモード画像と、超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面の関係図を表示することを説明する図である。駆動制御部７はステップＳ４やステップＳ６において駆動条件が決まると、駆動条件を記憶部８もしくは図示しないメモリーに記憶する。表示部５は、ステップＳ５やステップＳ７において超音波画像生成部４から超音波画像データを取得するとともに、対応する時相の駆動条件を記憶部８もしくは図示しないメモリーから取得する。図２１に示すように、表示部５はモニター５１に、超音波画像データとともに、駆動条件から推定される超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面との関係図１８を表示する。

（効果）
本変形例によれば、表示部５においてＢモード画像と、超音波素子アレイ２１と超音波ビーム走査面との関係図１８を同時に表示することにより、使用者はタッチ操作と駆動制御の関係性が容易に認識できる。

１…超音波診断装置、４…超音波画像生成部、５…表示部、７…駆動制御部、８…記憶部、２１…超音波素子アレイ、２２…超音波送受信部、５２…タッチパネル。

Claims (5)

1. 超音波を送信し、反射エコーを受信する２次元配列された超音波素子アレイと、
   前記超音波素子アレイで受信された前記反射エコーに基づき超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、
   前記表示部の表示面に設けられ使用者の入力を受けて入力信号を出力するタッチパネルと、
   前記タッチパネルからの前記入力信号に基づき前記超音波素子アレイの駆動制御を行う駆動制御部と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記駆動制御部は、前記タッチパネルから入力される、タッチ操作の種類、操作の速度、操作の移動量のいずれかに応じて駆動制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記駆動制御部は、前記タッチパネルからの前記入力信号に基づき前記超音波素子アレイにおける、駆動走査面あるいは走査面角度のいずれかの制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 初期駆動条件を記憶した記憶部を備え、
   前記駆動制御部は前記タッチパネルからの入力に基づき前記初期駆動条件にて駆動制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記駆動制御部は、前記タッチパネルからの入力が無い場合には高分解能モード、前記タッチパネルからの入力がある場合には低分解能モードで駆動し、
   前記低分解能モードは、前記高分解能モードに対して、走査線数を減らす、あるいは走査線間隔を拡げて駆動する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

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