JP2019180934A - 超音波プローブ、超音波プローブの制御方法および超音波システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線型の超音波プローブでありながら、高品質の超音波画像を得ることができる超音波プローブ、超音波プローブの制御方法および超音波システムを提供する。【解決手段】超音波プローブは、振動子アレイ１１と、送受信部１４と、送受信部１４による超音波の送受信を制御する超音波送受信制御部１５と、画像情報データを生成する画像情報データ生成部１９と、画像情報データ生成部１９により生成された画像情報データを無線送信する無線通信部１８と、無線通信部１８による画像情報データの無線送信を制御する通信制御部２０と、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために送受信部１４により受信データが取得される受信データ取得期間と、無線通信部２０により画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離するタイミング制御部２２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波プローブおよび超音波プローブの制御方法に係り、特に、画像表示装置に無線接続される超音波プローブおよび超音波プローブの制御方法に関する。
また、本発明は、超音波プローブと画像表示装置からなる超音波システムにも関している。

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、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。

近年、例えば、特許文献１に開示されているように、超音波プローブと装置本体との間を無線通信により接続することにより、超音波プローブの操作性、機動性を向上させようとする超音波診断装置が開発されている。
このような無線型の超音波診断装置では、超音波プローブの振動子アレイから出力されたアナログの受信信号を無線通信により装置本体へ伝送する、あるいは、超音波プローブ内に信号処理のための回路を内蔵して、振動子アレイから出力された受信信号を超音波プローブ内でデジタル処理した上で無線通信により装置本体に伝送することにより、装置本体において超音波画像の生成が行われる。

特開２０１５−２１１７２６号公報

しかしながら、無線通信により超音波プローブから装置本体に受信信号等を送信する際には、消費電流が増大して超音波プローブ内のノイズが大きくなることが知られている。このため、超音波プローブから装置本体に無線送信を行っている間に、超音波プローブの振動子アレイによりアナログ信号である受信信号を取得すると、取得された受信信号に無線送信によるノイズの影響が及ぶという問題がある。このようなノイズの影響を受けた受信信号に基づいて超音波画像を生成しても、高品質の超音波画像を得ることはできない。

本発明は、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あり、無線型の超音波プローブでありながら、高品質の超音波画像を得ることができる超音波プローブおよび超音波プローブの制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような超音波プローブを用いた超音波システムを提供することも目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波プローブは、振動子アレイと、振動子アレイから超音波を送信し、超音波エコーを受信した振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信データを取得した後、受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成する送受信部と、送受信部による超音波の送受信を制御する超音波送受信制御部と、送受信部により生成された音線信号に基づいて画像情報データを生成する画像情報データ生成部と、画像情報データ生成部により生成された画像情報データを無線送信する無線通信部と、無線通信部による前記画像情報データの無線送信を制御する通信制御部と、超音波送受信制御部および通信制御部を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために送受信部により受信データが取得される受信データ取得期間と、無線通信部により画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離するタイミング制御部とを備えることを特徴とする。

タイミング制御部は、超音波送受信制御部および通信制御部を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するための受信データの取得と、それぞれのフレームに対応する画像情報データの無線送信とを、交互に実行させることができる。
あるいは、タイミング制御部は、超音波送受信制御部および通信制御部を制御することにより、超音波画像の複数のフレームを生成するための受信データを連続して取得した後に、複数のフレームに対応する画像情報データを一括して無線送信させることもできる。この場合、複数のフレームを生成するための受信データに基づいて生成された音線信号を音線毎に平均した平均データを生成する信号処理部をさらに備え、無線通信部は、信号処理部により生成された平均データに基づいて生成される画像情報データを無線送信するように構成してもよい。
複数のフレームに対応する画像情報データを保存する画像メモリと、画像情報データ生成部により生成された画像情報データを画像メモリに転送する画像転送部とをさらに備えることが好ましい。

画像情報データとして、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号を用いることができる。
あるいは、画像情報データとして、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号を用いることもできる。
また、送受信部は、振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、超音波エコーを受信した振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信データを取得した後、受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成する受信部とを含むことが好ましい。

本発明に係る超音波プローブの制御方法は、振動子アレイから超音波を送信し、超音波エコーを受信した振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信データを取得した後、受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成し、生成された音線信号に基づいて画像情報データを生成し、生成された画像情報データを無線送信し、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために送受信部により受信データが取得される受信データ取得期間と、画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波システムは、上記の超音波プローブと、超音波プローブの無線通信部により無線送信された画像情報データに基づいて超音波画像を表示する画像表示装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、タイミング制御部が、超音波送受信制御部および通信制御部を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために送受信部により受信データが取得される受信データ取得期間と、無線通信部により画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離するので、無線型の超音波プローブでありながら、高品質の超音波画像を得ることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る超音波プローブを備えた超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波プローブにおける受信部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における受信データ取得期間と無線送信期間との関係を示すタイミング図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波プローブを備えた超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２における受信データ取得期間と無線送信期間との関係を示すタイミング図である。 本発明の実施の形態２の変形性における受信データ取得期間と無線送信期間との関係を示すタイミング図である。 本発明の実施の形態３に係る超音波プローブを備えた超音波システムの構成を示すブロック図である。

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、本発明の実施の形態１に係る超音波プローブ１を備えた超音波システムの構成を示す。超音波システムは、超音波プローブ１と画像表示装置３を備えており、超音波プローブ１と画像表示装置３とは、無線通信により接続されている。
超音波プローブ１は、振動子アレイ１１を備えており、振動子アレイ１１に、送信部１２および受信部１３がそれぞれ接続されている。送信部１２および受信部１３は、送受信部１４を形成しており、送信部１２および受信部１３に超音波送受信制御部１５が接続されている。受信部１３には、信号処理部１６、画像処理部１７および無線通信部１８が順次接続されている。信号処理部１６および画像処理部１７は、画像情報データ生成部１９を形成している。

無線通信部１８に、通信制御部２０が接続され、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７および通信制御部２０に、プローブ制御部２１が接続されている。さらに、プローブ制御部２１に、タイミング制御部２２が接続され、タイミング制御部２２に、超音波送受信制御部１５と通信制御部２０が接続されている。また、超音波プローブ１は、バッテリ２４を内蔵している。
送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０、プローブ制御部２１およびタイミング制御部２２により、プローブ側プロセッサ２５が構成されている。

振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信部１２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反射波を受信してアナログの受信信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ−ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛−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素子を用いて構成される。

超音波送受信制御部１５は、送受信部１４の送信部１２および受信部１３を制御することにより、プローブ制御部２１から指示された検査モードおよび走査方式に基づいて、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信を行う。ここで、検査モードとは、Ｂ（輝度）モード、ＣＦ（カラードプラ）モード、ＰＤ（パワードプラ）モード、Ｍ（モーション）モード、ＰＷ（パルスドプラ）モード、ＣＷ（連続波ドプラ）モード等、超音波診断装置において使用可能な検査モードのうちのいずれかを示し、走査方式は、電子セクタ走査方式、電子リニア走査方式、電子コンベックス走査方式等の走査方式のうちのいずれかを示すものとする。

送受信部１４の送信部１２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じ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１１の複数の振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信部１３に出力する。

送受信部１４の受信部１３は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に従って、振動子アレイ１１から出力される受信信号の処理を行う。図２に示すように、受信部１３は、増幅部２６、ＡＤ（Analog Digital）変換部２７およびビームフォーマ２８が直列接続された構成を有している。増幅部２６は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子から入力されたアナログ信号である受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部２７に送信する。ＡＤ変換部２７は、増幅部２６から送信されたアナログの受信信号をデジタル信号に変換して受信データを取得し、この受信データをビームフォーマ２８に送出する。ビームフォーマ２８は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づき、設定された音速に従う各受信データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、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音線信号が生成される。

画像情報データ生成部１９の信号処理部１６は、受信部１３のビームフォーマ２８により生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報である信号を生成する。
画像情報データ生成部１９の画像処理部１７は、信号処理部１６により生成された信号を、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換し、このようにして生成された画像信号に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施すことにより超音波画像信号を生成した後、超音波画像信号を画像情報データとして無線通信部１８に送出する。

無線通信部１８は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、画像処理部１７により生成された超音波画像信号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、超音波画像信号を無線送信する。キャリアの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。

通信制御部２０は、プローブ制御部２１により設定された送信電波強度で超音波画像信号の送信が行われるように無線通信部１８を制御する。
プローブ制御部２１は、予め記憶しているプログラム等に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。

タイミング制御部２２は、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために送受信部１４により受信データが取得される受信データ取得期間と、画像情報データ生成部１９により生成された画像情報データが無線通信部１８により無線送信される無線送信期間とを、互いに分離する。すなわち、タイミング制御部２２は、送受信部１４により１フレームを生成するための受信データの取得がなされている間は、無線通信部１８により画像情報データが無線送信されないように、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０を制御する。

ここで、受信データ取得期間とは、１フレームの超音波画像を生成するための最初の走査線に対応して振動子アレイ１１から超音波を送信した時点から、１フレームの超音波画像を生成するための最後の走査線に対応する受信データを受信部１３のＡＤ変換部２７により取得するまでの期間を指すものとする。
また、無線送信期間は、無線通信部１８により画像情報データを画像表示装置３へ無線送信するためにアンテナから電波を送信している期間を指すものとする。

無線通信部１８による画像情報データの無線送信する際には、超音波プローブ１内の消費電流が増大するためにノイズが増大するおそれがあるが、このようなノイズに対して、超音波プローブ１内におけるアナログの電気信号は大きな影響を受けるものの、デジタルの電気信号が受ける影響は小さい。すなわち、振動子アレイ１１から超音波を送信した後に超音波エコーを受信した振動子アレイ１１から出力されるアナログの受信信号は、ノイズの影響を大きく受けるが、受信部１３のＡＤ変換部２７によりデジタル化された受信データは、ノイズの影響を大きく受けることがない。

上記の受信データ取得期間内においては、超音波エコーを受信した振動子アレイ１１からアナログの受信信号が出力されているが、受信データ取得期間を過ぎると、アナログの受信信号はすべてデジタル信号に変換されて受信データが取得されている状態となっている。
そこで、タイミング制御部２２が、受信データ取得期間と無線送信期間とを互いに分離するように、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０を制御することにより、無線送信に起因して発生するノイズがアナログの受信信号に影響を及ぼすことを防止することができる。

バッテリ２４は、超音波プローブ１に内蔵されており、超音波プローブ１の各回路に電力を供給する。

一方、画像表示装置３は、無線通信部３２を備えており、無線通信部３２に、表示制御部３３および表示部３４が順次接続されている。また、無線通信部３２に、通信制御部３５が接続され、表示制御部３３および通信制御部３５に本体制御部３６が接続されている。また、本体制御部３６には、操作部３７および格納部３８が接続されている。本体制御部３６と格納部３８とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

さらに、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６により、表示装置側プロセッサ３９が構成されている。
また、超音波プローブ１の無線通信部１８と画像表示装置３の無線通信部３２とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されており、これにより、超音波プローブ１と画像表示装置３とが無線通信により接続される。

無線通信部３２は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ１の無線通信部１８により送信された伝送信号を、アンテナを介して受信し、受信した伝送信号を復調することにより、超音波画像信号を出力する。
通信制御部３５は、超音波プローブ１の無線通信部１８から伝送信号の受信が行われるように画像表示装置３の無線通信部３２を制御する。

表示制御部３３は、本体制御部３６の制御の下、無線通信部３２により復調された超音波画像信号に所定の処理を施して、表示部３４に表示可能な画像を生成する。
本体制御部３６は、格納部３８等に予め記憶されているプログラムおよび操作部３７を介したユーザの操作に基づいて、画像表示装置３の各部の制御を行う。

表示部３４は、表示制御部３３により生成された画像を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）等のディスプレイ装置を含む。
操作部３７は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。

格納部３８は、画像表示装置３の動作プログラム等を格納するものであり、格納部３８として、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。

なお、超音波プローブ１の送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０、プローブ制御部２１およびタイミング制御部２２を有するプローブ側プロセッサ２５と、画像表示装置３の表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６を有する表示装置側プロセッサ３９は、それぞれ、ＣＰＵ、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、デジタル回路を用いて構成されてもよい。

また、プローブ側プロセッサ２５の送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０、プローブ制御部２１およびタイミング制御部２２を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵに統合させて構成することもできる。同様に、表示装置側プロセッサ３９の表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６も、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵに統合させて構成することができる。

超音波プローブ１と画像表示装置３からなる超音波システムの動作について説明する。
まず、超音波プローブ１において、超音波送受信制御部１５の制御の下、送受信部１４の送信部１２からの駆動信号に従って振動子アレイ１１の複数の振動子から超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各振動子からアナログ信号である受信信号が受信部１３に出力され、増幅部２６で増幅され、ＡＤ変換部２７でＡＤ変換されて受信データが取得される。この受信データに対して、ビームフォーマ２８により受信フォーカス処理を施すことにより、超音波画像のそれぞれのフレームに対応する音線信号が生成される。

受信部１３のビームフォーマ２８により生成された音線信号は、画像情報データ生成部１９の信号処理部１６において、反射位置の深度に応じた減衰の補正および包絡線検波処理が施されることで被検体内の組織に関する断層画像情報である信号となり、さらに、画像処理部１７において、ラスター変換され、各種の必要な画像処理が施されることで、画像情報データとして超音波画像信号が生成され、無線通信部１８に送出される。超音波画像信号は、超音波プローブ１の無線通信部１８から画像表示装置３に向けて無線送信される。

このとき、図３に示されるように、それぞれのフレームを生成するために送受信部１４により受信データの取得Ｓが行われる受信データ取得期間Ｔ１と、無線通信部１８によりそれぞれのフレームに対応する画像情報データの画像表示装置３への無線送信Ｒが行われる無線送信期間Ｔ２とが、互いに分離されるように、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０がタイミング制御部２２により制御される。

特に、実施の形態１に係る超音波プローブ１においては、図３に示されるように、送受信部１４による１フレーム分の受信データの取得Ｓと、この１フレーム分の受信データから生成された音線信号に基づいて画像情報データ生成部１９により生成された１フレーム分の画像情報データの無線送信Ｒとが、同時に行われることなく、交互に実行される。すなわち、送受信部１４により１フレーム分の受信データの取得Ｓがなされた後に、無線通信部１８により１フレーム分の画像情報データの無線送信Ｒが行われる。

無線通信部１８により１フレーム分の画像情報データが画像表示装置３へ無線送信される際には、超音波プローブ１の消費電流が増大して、超音波プローブ１内にノイズが発生するおそれがあるが、１フレーム分の受信データの取得Ｓが行われる受信データ取得期間Ｔ１と、１フレーム分の画像情報データの無線送信Ｒが行われる無線送信期間Ｔ２とが互いに分離されているため、画像情報データの無線送信Ｒに起因するノイズの影響が、受信データ取得期間Ｔ１内において振動子アレイ１１から出力されるアナログの受信信号に及ぶことを防止することができる。従って、ノイズの影響を受けていないアナログの受信信号をＡＤ変換して取得された受信データに基づいて、ビームフォーマ２８により音線信号が生成され、音線信号に基づいて、画像情報データ生成部１９により画像情報データが生成されることとなる。

画像情報データとして超音波プローブ１の無線通信部１８から無線送信された超音波画像信号は、画像表示装置３の無線通信部３２により受信されて復調された後、表示制御部３３に送られ、表示部３４に超音波画像が表示される。

このようにして、超音波プローブ１において、それぞれのフレームを生成するための受信データの取得Ｓとそれぞれのフレームに対応する画像情報データの無線送信Ｒとが交互に実行され、画像情報データを受信した画像表示装置３において、超音波画像が表示部３４に表示される。
従って、画像情報データの無線送信Ｒに起因するノイズの影響を受けることなく、送受信部１４により受信データが取得され、この受信データから音線信号が生成され、さらに音線信号に基づいて生成された画像情報データが超音波プローブ１から画像表示装置３に無線送信されることとなり、画像表示装置３に高品質の超音波画像を表示することが可能となる。

実施の形態２
上記の実施の形態１においては、送受信部１４による１フレーム分の受信データの取得Ｓと、無線通信部１８による１フレーム分の画像情報データの無線送信Ｒとが、交互に行われたが、これに限るものではない。
図４に、実施の形態２に係る超音波プローブ１Ａを備えた超音波システムの構成を示す。
超音波プローブ１Ａは、２フレーム分の受信データを連続して取得した後に、２フレーム分の画像情報データを一括して画像表示装置３に無線送信するように構成されている。超音波プローブ１Ａと共に超音波システムを構成する画像表示装置３は、図１に示した画像表示装置３と同一のものである。

超音波プローブ１Ａは、図１に示した実施の形態１の超音波プローブ１において、画像転送部４１および画像メモリ４２をさらに備え、プローブ制御部２１の代わりにプローブ制御部２１Ａを用い、タイミング制御部２２の代わりにタイミング制御部２２Ａを用いたものである。画像転送部４１は、画像処理部１７と無線通信部１８の間に接続され、画像メモリ４２は、画像転送部４１に接続されている。また、画像転送部４１は、通信制御部２０に接続されている。画像転送部４１と画像メモリ４２とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

超音波プローブ１Ａは、画像転送部４１、画像メモリ４２、プローブ制御部２１Ａおよびタイミング制御部２２Ａ以外は、実施の形態１の超音波プローブ１と同様の構成を有している。
また、送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０、プローブ制御部２１Ａ、タイミング制御部２２Ａおよび画像転送部４１により、プローブ側プロセッサ２５Ａが構成されている。

画像転送部４１は、通信制御部２０による制御の下、（１）画像情報データ生成部１９により生成された画像情報データを画像メモリ４２に保存する、あるいは、（２）画像メモリ４２に保存されていた画像情報データを読み出して無線通信部１８に送出する。画像転送部４１は、上記の（１）および（２）の動作をそれぞれフレーム単位で実行する。すなわち、通信制御部２０を介した指示に基づいて、画像転送部４１は、画像情報データ生成部１９により生成された、それぞれのフレームに対応する画像情報データを画像メモリ４２に保存するか、あるいは、画像メモリ４２に保存されている、それぞれのフレームに対応する画像情報データを読み出して無線通信部１８に送出する。
画像メモリ４２は、画像転送部４１により転送された画像情報データを保存する。

タイミング制御部２２Ａは、送受信部１４により、連続する２つのフレームに対応する受信データを連続して取得した後に、無線通信部１８により、これら２つのフレームに対応する画像情報データを一括して無線送信するように、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０を制御する。

また、タイミング制御部２２Ａは、画像情報データ生成部１９により生成された１フレーム分の画像情報データを画像メモリ４２に保存し、さらに、画像情報データ生成部１９により生成された次の１フレーム分の画像情報データを画像メモリ４２に保存した後に、画像メモリ４２からこれら２フレーム分の画像情報データを画像メモリ４２から読み出して無線通信部１８に送出するように、画像転送部４１を制御する。すなわち、連続する２つのフレームに対応する画像情報データが、画像情報データ生成部１９により生成される毎に、これら２つのフレームに対応する画像情報データが、まとめて無線通信部１８に送出される。

これにより、図５に示されるように、送受信部１４による２フレーム分の受信データの取得Ｓを連続して行った後に、これら２フレーム分の受信データから生成された音線信号に基づいて生成された２フレーム分の画像情報データの一括した無線送信Ｒが行われる。
このように、２つのフレームに対応する画像情報データを、まとめて画像表示装置３へ無線送信しても、送受信部１４によりそれぞれのフレームに対応する受信データの取得Ｓが行われる受信データ取得期間Ｔ１と、無線通信部１８により画像情報データの無線送信Ｒが行われる無線送信期間Ｔ２とが、互いに分離される。従って、画像情報データの無線送信Ｒに起因するノイズの影響が、送受信部１４により取得される受信データに及ぶことを防止することができ、画像表示装置３の表示部３４に高品質の超音波画像を表示することが可能となる。

なお、図６に示されるように、送受信部１４により取得された連続する２つのフレームに対応する受信データに基づいて生成された音線信号を平均した平均データＤｍを生成し、平均データＤｍに基づいて生成される画像情報データを無線送信するように構成することもできる。このような平均データＤｍの生成は、画像情報データ生成部１９の信号処理部１６により行うことができる。すなわち、信号処理部１６は、送受信部１４により取得された連続する２つのフレーム分の受信データに基づいて生成された音線信号に対して、音線毎にそれぞれのフレームの音線信号を互いに加算して１／２にすることにより平均データＤｍを生成し、画像情報データ生成部１９の画像処理部１７が、平均データＤｍに基づき、画像情報データとして超音波画像信号を生成する。

このようにして生成された超音波画像信号が、超音波プローブ１の無線通信部１８から画像表示装置３へ無線送信される。
平均データＤｍを用いることにより、超音波プローブ１から画像表示装置３へ無線送信されるデータ量が１／２となるため、消費電力を低減することができる。

超音波プローブ１Ａは、２つのフレームに対応する受信データを連続して取得した後に、これら２つのフレームに対応する画像情報データを一括して画像表示装置３へ無線送信したが、これに限るものではない。同様にして、連続する３つ以上のフレームに対応する受信データを連続して取得した後に、これら３つ以上のフレームに対応する画像情報データを一括して画像表示装置３へ無線送信することもできる。
図６に示したように、平均データＤｍを生成する場合においても、連続する３つ以上のフレームに対応する受信データを連続して取得した後に、これら３つ以上のフレームに対応する受信データに基づいて生成された音線信号の音線毎の平均データＤｍを生成し、平均データＤｍに基づいて生成される画像情報データを無線送信するように構成することもできる。

なお、一括して画像表示装置３へ無線送信するフレーム数は、画像表示装置３のフレームレート、解像度、処理能力等、および、実行する検査モードに応じて決定することが好ましい。

実施の形態３
図７に、実施の形態３に係る超音波プローブ１Ｂを備えた超音波システムの構成を示す。
超音波プローブ１Ｂは、図１に示した実施の形態１の超音波プローブ１において、信号処理部１６および画像処理部１７を有する画像情報データ生成部１９の代わりに信号処理部１６のみを有する画像情報データ生成部１９Ａを用い、プローブ制御部２１の代わりにプローブ制御部２１Ｂを用いたものである。信号処理部１６が無線通信部１８に直接接続されている。超音波プローブ１Ｂは、画像情報データ生成部１９Ａおよびプローブ制御部２１Ｂ以外は、実施の形態１の超音波プローブ１と同様の構成を有している。
送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、通信制御部２０、プローブ制御部２１Ｂおよびタイミング制御部２２により、プローブ側プロセッサ２５Ｂが構成されている。

この超音波プローブ１Ｂと組み合わされて超音波システムを構成する画像表示装置３Ａは、図１に示した実施の形態１における画像表示装置３において、無線通信部３２と表示制御部３３の間に画像処理部１７が接続され、本体制御部３６の代わりに本体制御部３６Ａを用いたものである。画像表示装置３Ａは、画像処理部１７および本体制御部３６Ａ以外は、実施の形態１における画像表示装置３と同様の構成を有している。
画像処理部１７、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６Ａにより、表示装置側プロセッサ３９Ａが構成されている。
画像表示装置３Ａの画像処理部１７は、実施の形態１の超音波プローブ１に用いられた画像処理部１７と同一のものである。

超音波プローブ１Ｂと画像表示装置３Ａからなる超音波システムの動作時には、まず、超音波プローブ１Ｂにおいて、超音波送受信制御部１５の制御の下、送受信部１４の送信部１２からの駆動信号に従って振動子アレイ１１の複数の振動子から超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各振動子からアナログの受信信号が受信部１３に出力され、増幅部２６で増幅され、ＡＤ変換部２７でＡＤ変換されて受信データが取得された後、ビームフォーマ２８で受信フォーカス処理が施されることにより、音線信号が生成される。

受信部１３のビームフォーマ２８により生成された音線信号は、画像情報データ生成部１９Ａの信号処理部１６において、反射位置の深度に応じた減衰の補正および包絡線検波処理が施されることで被検体内の組織に関する断層画像情報である信号となり、この信号が、画像情報データとして無線通信部１８に送出される。画像情報データは、超音波プローブ１Ｂの無線通信部１８から画像表示装置３Ａに向けて無線送信される。

このとき、図３に示したように、送受信部１４によりそれぞれのフレームに対応する受信データの取得Ｓが行われる受信データ取得期間Ｔ１と、無線通信部１８によりそれぞれのフレームに対応する画像情報データの画像表示装置３への無線送信Ｒが行われる無線送信期間Ｔ２とが、互いに分離されるように、超音波送受信制御部１５および通信制御部２０がタイミング制御部２２により制御される。

超音波プローブ１Ｂの無線通信部１８から無線送信された画像情報データは、画像表示装置３Ａの無線通信部３２により受信されて復調された後、画像処理部１７において、ラスター変換され、各種の必要な画像処理が施されることで、超音波画像信号が生成される。画像処理部１７により生成された超音波画像信号は、表示制御部３３を介して表示部３４に送られ、表示部３４に超音波画像が表示される。

従って、実施の形態３においても、画像情報データの無線送信Ｒに起因するノイズの影響を受けることなく、送受信部１４により受信データが取得され、この受信データから音線信号が生成され、さらに音線信号に基づいて生成された画像情報データが超音波プローブ１Ｂから画像表示装置３Ａに無線送信されることとなり、画像表示装置３Ａに高品質の超音波画像を表示することが可能となる。

この実施の形態３の超音波プローブ１Ｂにおいても、上述した実施の形態２と同様に、送受信部１４により複数のフレームに対応する受信データを連続して取得した後に、複数のフレームに対応する画像情報データを一括して無線通信部１８から無線送信することもできる。さらに、図６に示したように、連続する複数のフレームに対応する受信データを連続して生成した後に、これら複数のフレームに対応する音線信号の平均データＤｍを生成し、この平均データＤｍを画像表示装置３Ａに無線送信して画像表示装置３Ａの表示部３４に超音波画像を表示することもできる。

なお、上述した実施の形態１および２では、画像情報データ生成部１９の信号処理部１６により減衰の補正および包絡線検波処理が施された後に、画像処理部１７によりラスター変換された超音波画像信号が、画像情報データとして無線通信部１８から画像表示装置３に無線送信され、また、実施の形態３では、画像情報データ生成部１９Ａの信号処理部１６により減衰の補正および包絡線検波処理が施された信号が、画像情報データとして無線通信部１８から画像表示装置３Ａに無線送信されたが、このように、超音波プローブ１、１Ａ、１Ｂから画像表示装置３、３Ａに無線送信される画像情報データは、検波後の信号であることが好ましい。ただし、画像情報データは、検波後の信号に限定されるものではない。

上述した実施の形態１〜３に係る超音波プローブ１、１Ａ、１Ｂは、表示部３４にタッチセンサを組み合わせて、タッチセンサを操作部３７として使用する画像表示装置３、３Ａと共に超音波システムを構成することもできる。このような超音波システムとすれば、緊急治療等の際に、屋外における診断にも極めて有効なものとなる。

１，１Ａ，１Ｂ 超音波プローブ、３，３Ａ 画像表示装置、１１ 振動子アレイ、１２ 送信部、１３ 受信部、１４ 送受信部、１５ 超音波送受信制御部、１６ 信号処理部、１７ 画像処理部、１８ 無線通信部、１９，１９Ａ 画像情報データ生成部、２０ 通信制御部、２１、２１Ａ，２１Ｂ プローブ制御部、２２，２２Ａ タイミング制御部、２４ バッテリ、２５、２５Ａ，２５Ｂ プローブ側プロセッサ、２６ 増幅部、２７ ＡＤ変換部、２８ ビームフォーマ、３２ 無線通信部、３３ 表示制御部、３４ 表示部、３５ 通信制御部、３６，３６Ａ 本体制御部、３７ 操作部、３８ 格納部、３９，３９Ａ 表示装置側プロセッサ、４１ 画像転送部、４２ 画像メモリ、Ｓ 受信データの取得、Ｒ 無線送信、Ｔ１ 受信データ取得期間、Ｔ２ 無線送信期間、Ｄｍ 平均データ。

Claims (10)

1. 振動子アレイと、
   前記振動子アレイから超音波を送信し、超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信データを取得した後、前記受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成する送受信部と、
   前記送受信部による超音波の送受信を制御する超音波送受信制御部と、
   前記送受信部により生成された前記音線信号に基づいて画像情報データを生成する画像情報データ生成部と、
   前記画像情報データ生成部により生成された前記画像情報データを無線送信する無線通信部と、
   前記無線通信部による前記画像情報データの無線送信を制御する通信制御部と、
   前記超音波送受信制御部および前記通信制御部を制御することにより、超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために前記送受信部により前記受信データが取得される受信データ取得期間と、前記無線通信部により前記画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離するタイミング制御部と
   を備える超音波プローブ。
2. 前記タイミング制御部は、前記超音波送受信制御部および前記通信制御部を制御することにより、前記超音波画像のそれぞれのフレームを生成するための前記受信データの取得と、前記それぞれのフレームに対応する前記画像情報データの無線送信とを、交互に実行させる請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記タイミング制御部は、前記超音波送受信制御部および前記通信制御部を制御することにより、前記超音波画像の複数のフレームを生成するための前記受信データを連続して取得した後に、前記複数のフレームに対応する前記画像情報データを一括して無線送信させる請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記複数のフレームを生成するための前記受信データに基づいて生成された前記音線信号を音線毎に平均した平均データを生成する信号処理部をさらに備え、
   前記無線通信部は、前記信号処理部により生成された前記平均データに基づいて生成される前記画像情報データを無線送信する請求項３に記載の超音波プローブ。
5. 前記複数のフレームに対応する前記画像情報データを保存する画像メモリと、
   前記画像情報データ生成部により生成された前記画像情報データを前記画像メモリに転送する画像転送部と
   をさらに備える請求項３または４に記載の超音波プローブ。
6. 前記画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号である請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
7. 前記画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号である請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
8. 前記送受信部は、
   前記振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、
   超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して前記受信データを取得した後、前記受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成する受信部と
   を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
9. 振動子アレイから超音波を送信し、
   超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して受信データを取得した後、前記受信データに受信フォーカス処理を施すことにより音線信号を生成し、
   生成された前記音線信号に基づいて画像情報データを生成し、
   生成された前記画像情報データを無線送信し、
   超音波画像のそれぞれのフレームを生成するために前記送受信部により前記受信データが取得される受信データ取得期間と、前記画像情報データが無線送信される無線送信期間とを、互いに分離する
   超音波プローブの制御方法。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波プローブと、
    前記超音波プローブの前記無線通信部により無線送信された前記画像情報データに基づいて超音波画像を表示する画像表示装置と
    を備える超音波システム。