JP2022128638A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置において、反射波信号に対する処理を行う回路に適切なゲインを設定することである。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、複数の検出部と、測定部と、制御部とを持つ。超音波プローブは、複数の振動子を備え、それぞれの振動子により被検体に向けて超音波信号を送信し、送信した超音波信号が被検体の体内により反射されて戻ってきた反射波信号をそれぞれの振動子で受信する。複数の検出部のそれぞれは、それぞれの振動子に対応し、対応する振動子が受信した反射波信号を検出する。測定部は、複数の検出部のうち少なくとも一つの検出部のゲインを決定する際に、少なくとも一つの検出部が飽和する振幅より大きい反射波信号を測定可能である。制御部は、測定部が測定した反射波信号に基づいてゲインを求め、検出部へのゲインの設定を制御する。【選択図】図１

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置に関する。

従来から、超音波プローブを備える超音波診断装置が知られている。超音波診断装置では、超音波プローブから超音波信号を送信し、この超音波信号が被検体（患者）の体内で反射されて戻ってきた超音波信号（反射波信号）を超音波プローブで受信する。そして、超音波診断装置では、超音波プローブが受信したアナログの反射波信号に対して、アンプ回路やフィルタ回路などのアナログ回路が処理を行った後、アナログ・デジタル変換器（ＡＤ変換器）によってアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に対してデジタル処理を施して、検査の実施者（医師など）に提示する画像を生成する。

ところで、超音波診断装置では、アナログ回路のいずれかにおいてアナログ信号が飽和してしまうと、提示する画像の画質が劣化してしまう。このため、超音波診断装置では、それぞれのアナログ回路に対して、反射波信号が飽和しないようなゲインを設定する。しかしながら、反射波信号が飽和しないようにゲインを下げると、反射波信号におけるＳ／Ｎ比（Signal-to-Noise ratio）が劣化する要因となる。このため、超音波診断装置では、反射波信号が飽和せず、さらにＳ／Ｎ比が劣化しないような適切なゲインを設定することが必要である。

これに関して、ＡＤ変換後の信号に基づいて反射波信号の飽和を検出する方法や、アンプ回路の入力信号（つまり、反射波信号）のレベルに基づいてアンプ回路のゲインを切り替える方法が知られている。しかしながら、従来の方法は、超音波診断装置において、反射波信号に対する処理を行う回路に適切なゲインを設定することに関しての十分な検討がなされていない。より具体的には、ＡＤ変換後の信号に基づいて反射波信号の飽和を検出する方法では、ＡＤ変換器にまで至るいずれのアナログ回路で飽和が起こっているのかまでの検出をすることができない。アンプ回路の入力信号のレベルに基づいてアンプ回路のゲインを切り替える方法では、アナログ回路における初段のアンプ回路以降のいずれかのアナログ回路で飽和が起こった場合には、この飽和の検出をすることができない。

さらに、近年の超音波診断装置では、アナログ回路からＡＤ変換器までが一体化した部品を搭載することが多く、いずれのアナログ回路で反射波信号の飽和が起こっているのかを検出することはさらに困難な状況となっている。

特開平１１－０７６２３２号公報 特開２０１０－２０１１１０号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題は、超音波診断装置において、反射波信号に対する処理を行う回路に適切なゲインを設定することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、複数の検出部と、測定部と、制御部とを持つ。超音波プローブは、複数の振動子を備え、それぞれの前記振動子により被検体に向けて超音波信号を送信し、送信した前記超音波信号が前記被検体の体内により反射されて戻ってきた反射波信号をそれぞれの前記振動子で受信する。複数の検出部のそれぞれは、それぞれの前記振動子に対応し、対応する前記振動子が受信した前記反射波信号を検出する。測定部は、複数の前記検出部のうち少なくとも一つの検出部のゲインを決定する際に、前記少なくとも一つの検出部が飽和する振幅より大きい反射波信号を測定可能である。制御部は、前記測定部が測定した前記反射波信号に基づいて前記ゲインを求め、前記検出部への前記ゲインの設定を制御する。

実施形態に係る超音波診断装置の構成図。 実施形態に係る超音波診断装置において、ゲイン調整の測定動作に関わる構成の一例を示す図。 実施形態に係る超音波診断装置が備える制御部の機能構成の一例を示す図。 実施形態に係る超音波診断装置が備える制御部における処理の流れの一例を示すフローチャート。 実施形態に係る超音波診断装置が備える制御部における処理の流れの別の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら、実施形態の超音波診断装置について説明する。超音波診断装置は、超音波プローブから超音波信号を送信し、この超音波信号が被検体（患者）の体内で反射されて戻ってきた超音波信号（反射波信号）を超音波プローブで受信する。超音波診断装置は、超音波プローブが受信した反射波信号を検出し、検出したアナログの反射波信号に対してアナログ回路でアナログ信号処理を行った後、アナログ・デジタル変換器（ＡＤ変換器）によってアナログ信号をデジタル信号に変換する。超音波診断装置は、信号処理回路によってデジタル信号に対してデジタル処理を施して反射波信号の大きさなどに基づく超音波画像を生成し、生成した超音波画像を検査の実施者（医師など）に提示する。これにより、検査の実施者は、被検体の体内の組織の状態を目視で確認することができる。

図１は、実施形態に係る超音波診断装置の構成図である。超音波診断装置１は、例えば、超音波プローブ１０と、本体装置２０と、入力装置２５０と、表示装置２６０と、を備える。図１では、入力装置２５０と表示装置２６０とが本体装置２０に接続されている構成を示しているが、入力装置２５０および表示装置２６０は、本体装置２０に組み込まれた構成であってもよい。

超音波プローブ１０は、被検体の身体に当接または近接させた状態で使用される。超音波プローブ１０は、被検体の身体に指向性を有する超音波信号を発信し、反射された反射波信号を受信して本体装置２０に出力する。超音波プローブ１０は、複数の超音波振動子１２を備える。超音波振動子１２は、例えば、圧電セラミックスなどの圧電素子である。超音波プローブ１０は、さらに、超音波振動子１２のそれぞれに設けられる整合層、および超音波振動子１２の後方（被検体と反対側）への超音波信号の伝播を防止するバッキング材などを備える。超音波プローブ１０は、本体装置２０に対して着脱可能であってよい。複数の超音波振動子１２は、一列、あるいは二次元配列など、任意の配列方法で超音波プローブ１０内に配列される。

本体装置２０は、超音波プローブ１０により出力された反射波信号に基づいて、超音波画像を生成する。本体装置２０は、例えば、送受信回路２１と、信号処理部２２と、処理回路２３と、記憶回路２４と、入力インターフェース２５と、出力インターフェース２６と、通信インターフェース２７と、を備える。

送受信回路２１は、処理回路２３のシステム制御機能、あるいは信号処理部２２によって制御され、超音波プローブ１０への駆動信号の供給と、超音波プローブ１０により出力された反射波信号の検出および測定と、反射波信号に対する各種の信号処理とを行う。送受信回路２１は、各種の信号処理によって生成した検出信号を、信号処理部２２に出力する。送受信回路２１は、例えば、パルサー２１２と、検出部２１４と、測定部２１６と、制御部２１８と、を備える。

パルサー２１２は、超音波プローブ１０が備える超音波振動子１２に駆動信号（送信パルス）を供給（電圧を印加）する送信回路である。パルサー２１２は、チャンネルごとに、駆動信号を供給する。パルサー２１２は、例えば、処理回路２３により出力されたクロック信号に基づいた周波数で繰り返し発生させたパルス信号に応じた矩形の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を超音波振動子１２の駆動するための電圧にして、超音波プローブ１０に供給する。これにより、超音波プローブ１０は、超音波振動子１２が超音波信号を送信する。パルサー２１２は、例えば、コンプリメンタリ構成の一対のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）と、各々のＭＯＳＦＥＴに直列に接続される分離用ダイオードとを備える。

検出部２１４は、超音波診断装置１における通常の検出動作において、超音波プローブ１０により出力された反射波信号を検出する受信回路である。検出部２１４は、チャンネルごとに、検出した反射波信号に対して各種の信号処理を施して、検出した反射波信号の大きさを表すデジタル信号を生成し、検出信号として信号処理部２２に出力する。検出部２１４が、各種の信号処理を行う際のパラメータは、予め定められたものが用いられるが、制御部２１８が設定する、つまり、変更することもできる。検出部２１４は、チャンネルごとに、例えば、送受信分離スイッチ（Transmit / Receive separation SWitch：以下、「ＴＲＳＷ」という）２１４１と、アナログ回路と、ＡＤ変換器（以下、「検出用ＡＤＣ」という）２１４６とのそれぞれの構成要素を備える。

ＴＲＳＷ２１４１は、反射波信号を受信することが想定される期間（以下、「受信期間」という）において、受信した反射波信号の出力先をアナログ回路に切り替える。受信期間は、超音波プローブ１０において超音波振動子１２が送信した超音波信号が、超音波画像を生成しようとしている被検体の体内の最も深いところにある組織で反射された反射波信号として受信されるまでに要する時間である。

アナログ回路は、検出用ＡＤＣ２１４６に適切な信号レベルの反射波信号が入力されるように、ＴＲＳＷ２１４１により出力された反射波信号に対してアナログ信号処理を行う。より具体的には、アナログ回路は、検出用ＡＤＣ２１４６がアナログ／デジタル変換する際のダイナミックレンジを最大限に活用して有効な分解能のデジタル信号に変換することができるように、ＴＲＳＷ２１４１により出力された反射波信号に対してゲイン補正を行う。アナログ回路は、例えば、低ノイズアンプ回路（Low Noise Amplifier：以下、「ＬＮＡ」という）２１４２と、可変ゲインアンプ回路（Variable Gain Amplifier：以下、「ＶＧＡ」という）２１４３と、プログラマブルアンプ回路（ProGrammable Amplifier：以下、「ＰＧＡ」という）２１４４と、ローパスフィルタ（Low Pass Filter：以下、「ＬＰＦ」という）２１４５とのそれぞれの構成要素を備える。

ＬＮＡ２１４２は、ＴＲＳＷ２１４１により出力された反射波信号の振幅を、設定されたゲインに基づいて低ノイズで増幅する。ＬＮＡ２１４２のゲインは、固定のゲインであるが、制御部２１８が設定あるいは変更することができる。ＬＮＡ２１４２は、増幅した反射波信号を、ＬＮＡ増幅信号としてＶＧＡ２１４３に出力する。ＬＮＡ２１４２は、特許請求の範囲における「第１アンプ回路」の一例であり、ＬＮＡ増幅信号は、特許請求の範囲における「第１検出信号」の一例である。

ＶＧＡ２１４３は、ＬＮＡ２１４２により出力されたＬＮＡ増幅信号を、反射波信号を受信した時間に応じて変化させたゲインでさらに増幅する。ここで、反射波信号は、超音波信号を反射する被検体の体内の組織の位置（深さ）によって強度や受信する時間が異なる。つまり、被検体の体内の浅いところにある組織からの反射波信号は、強度が強く受信時間が短いが、被検体の体内の深いところにある組織からの反射波信号は、強度が弱く受信時間が長くなる。さらに、反射波信号は、被検体の体内において超音波信号を反射する組織（生体）の組成によって周波数の減衰係数も異なる。ＶＧＡ２１４３は、このように受信時間や減衰係数が異なる反射波信号（ＬＮＡ増幅信号）を、組織や組成に合わせてゲインが設定されたゲインカーブに基づいて増幅する。ＶＧＡ２１４３は、時間利得制御（Time Gain Control：ＴＧＣ）アンプ回路ともいわれる。ＶＧＡ２１４３のゲインカーブは、生体の組織や組成ごとに定められた固定のゲインカーブであるが、制御部２１８によって補正、より具体的にはオフセットすることができる。ＶＧＡ２１４３は、増幅した反射波信号を、ＶＧＡ増幅信号としてＰＧＡ２１４４に出力する。ＶＧＡ２１４３は、特許請求の範囲における「第２アンプ回路」の一例であり、ＶＧＡ増幅信号は、特許請求の範囲における「第２検出信号」の一例である。

ＰＧＡ２１４４は、ＶＧＡ２１４３により増幅された信号を、設定されたゲインに基づいてさらに増幅する。ＰＧＡ２１４４のゲインは、超音波診断装置１の動作モードや、超音波診断装置１において検査する被検体の部位、超音波診断装置１に接続された超音波プローブ１０の構成など、超音波診断装置１における検査の状態に応じて切り替えられる。ＰＧＡ２１４４は、増幅した反射波信号を、ＰＧＡ増幅信号としてＬＰＦ２１４５に出力する。

ＬＰＦ２１４５は、ＰＧＡ２１４４により出力されたＰＧＡ増幅信号における一定の周波数以上の成分を減衰させる。ＬＰＦ２１４５は、検出用ＡＤＣ２１４６がアナログ／デジタル変換する際のサンプリング周波数に応じ、ＰＧＡ増幅信号に含まれる高周波成分を減衰させる。つまり、ＬＰＦ２１４５は、検出用ＡＤＣ２１４６のサンプリング周波数を超える周波数の反射波信号が、高周波ノイズや折り返し雑音などとして検出用ＡＤＣ２１４６に入力されないように、ＰＧＡ増幅信号に含まれる、例えば、ナイキスト周波数を超える反射波信号を減衰させる。ＬＰＦ２１４５は、アンチエイリアスフィルタ（Anti-Alias Filter：ＡＡＦ）ともいわれる。ＬＰＦ２１４５は、高周波成分を減衰させた反射波信号を、ＬＰＦ減衰信号として検出用ＡＤＣ２１４６に出力する。

検出用ＡＤＣ２１４６は、アナログ回路がアナログ信号処理したアナログ信号をデジタル信号に変換する。つまり、検出用ＡＤＣ２１４６は、ＬＰＦ２１４５により出力されたＬＰＦ減衰信号をアナログ／デジタル変換して、反射波信号の大きさを表すデジタル信号を生成する。検出用ＡＤＣ２１４６は、生成したデジタル信号を、検出信号として信号処理部２２に出力する。検出用ＡＤＣ２１４６は、特許請求の範囲における「第２アナログ・デジタル変換器」の一例であり、検出信号は、特許請求の範囲における「第２デジタル信号」の一例である。

測定部２１６は、超音波診断装置１におけるゲイン調整の測定動作において、超音波プローブ１０により出力された反射波信号を測定する受信回路である。測定部２１６は、超音波プローブ１０が信号レベルの高い反射波信号を受信することが想定される、中央付近の数チャンネルに対して設けられる。測定部２１６は、超音波プローブ１０の中央に配置された複数の超音波振動子１２に対応する検出部２１４に並列に設けられる。ここで、測定部２１６が測定する反射波信号は、超音波診断装置１におけるゲイン調整の動作において送信された超音波信号が被検体の体内で反射されて戻ってきた反射波信号である。測定部２１６が測定する反射波信号は、超音波診断装置１における通常の検出動作において超音波プローブ１０により出力された反射波信号と同じ振幅の反射波信号である。以下の説明においては、検出部２１４が検出する反射波信号と、測定部２１６が測定する反射波信号とを区別するため、測定部２１６が測定する反射波信号を、「測定用反射波信号」という。測定部２１６は、測定した測定用反射波信号を増幅し、増幅した測定用反射波信号の大きさを表すデジタル信号を測定信号として生成して、制御部２１８に出力する。測定部２１６は、例えば、切替スイッチ２１６２と、アンプ回路（以下、「測定用ＡＭＰ」という）２１６４と、ＡＤ変換器（以下、「測定用ＡＤＣ」という）２１６６とのそれぞれの構成要素を備える。

切替スイッチ２１６２は、制御部２１８からの制御に応じて、測定用ＡＭＰ２１６４に反射波信号を入力させる信号線（以下、「入力信号ライン」という）の接続を切り替える。切替スイッチ２１６２は、ゲイン調整の測定動作のときに、測定用反射波信号が測定用ＡＭＰ２１６４に入力されるように、対応する検出部２１４が備えるＴＲＳＷ２１４１が反射波信号を出力する信号ライン（以下、「出力信号ライン」という）と入力信号ラインとを接続させる。一方、切替スイッチ２１６２は、通常の検出動作などのゲイン調整の測定動作以外のときに、測定用ＡＭＰ２１６４に測定用反射波信号が入力されないように、出力信号ラインと入力信号ラインとを切り離す（切断する）。このとき、切替スイッチ２１６２は、例えば、グラウンドレベルの信号が測定用ＡＭＰ２１６４に入力されるように、入力信号ラインをグラウンドの信号ラインに接続させる。切替スイッチ２１６２は、特許請求の範囲における「切替回路」の一例である。通常の検出動作など動作は、特許請求の範囲における「第１動作」の一例であり、ゲイン調整の測定動作は、特許請求の範囲における「第２動作」の一例である。

測定用ＡＭＰ２１６４は、切替スイッチ２１６２を介して入力された測定用反射波信号の振幅を、予め定められたゲインに基づいて増幅する。測定用ＡＭＰ２１６４は、増幅可能な入力最大振幅が大きい（広い）アンプ回路である。測定用ＡＭＰ２１６４は、入力された測定用反射波信号の振幅を、測定用ＡＤＣ２１６６に入力可能な振幅に増幅する。測定用ＡＭＰ２１６４のゲインは、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２のゲインと同程度あるいは低いものである。測定用ＡＭＰ２１６４は、増幅した測定用反射波信号を、ＡＭＰ増幅信号として測定用ＡＤＣ２１６６に出力する。測定用ＡＭＰ２１６４は、特許請求の範囲における「第３アンプ回路」の一例であり、ＡＭＰ増幅信号は、特許請求の範囲における「第１測定信号」の一例である。

測定用ＡＤＣ２１６６は、測定用ＡＭＰ２１６４により出力されたＡＭＰ増幅信号をアナログ／デジタル変換して、測定用反射波信号の大きさを表すデジタル信号を生成する。測定用ＡＤＣ２１６６は、生成したデジタル信号を、測定信号として制御部２１８に出力する。測定用ＡＤＣ２１６６は、検出用ＡＤＣ２１４６よりも、ダイナミックレンジが大きいものや、分解能が高いものであってもよい。測定用ＡＤＣ２１６６は、特許請求の範囲における「第１アナログ・デジタル変換器」の一例であり、測定信号は、特許請求の範囲における「第１デジタル信号」の一例である。

制御部２１８は、超音波診断装置１におけるゲイン調整の測定動作において、測定部２１６により出力された測定信号に基づいて、検出部２１４が備えるアナログ回路内のそれぞれのアンプ回路に設定するゲインを求める。制御部２１８は、求めたゲインを、対応するそれぞれのアンプ回路に設定する。より具体的には、制御部２１８は、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２に設定するゲインと、ＶＧＡ２１４３に設定するゲイン、より具体的には、ゲインカーブをオフセット（補正）するオフセット値とを求め、ＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのそれぞれに設定する。超音波診断装置１におけるゲイン調整の測定動作の開始は、例えば、処理回路２３や、入力インターフェース２５により指示される。ＬＮＡ２１４２に設定するゲインは、特許請求の範囲における「第１ゲイン」の一例であり、ＶＧＡ２１４３に設定するゲインは、特許請求の範囲における「第２ゲイン」の一例である。

制御部２１８は、超音波診断装置１における通常の検出動作において、全てのチャンネルの検出用ＡＤＣ２１４６が出力する検出信号における飽和の有無を監視する。このとき、制御部２１８は、全ての検出用ＡＤＣ２１４６により出力された検出信号を信号処理部２２から取得する。そして、制御部２１８は、取得した検出信号を解析することにより、検出信号における飽和の有無を監視する。制御部２１８は、検出信号に飽和が発生していると判定した場合、このことを表す情報を、処理回路２３に出力する。これにより、処理回路２３は、検査の実施者にゲイン調整を実行することを促す通知することができる。制御部２１８は、この通知に応じて、例えば、処理回路２３や、入力インターフェース２５からゲイン調整の測定動作を開始する指示を受け取ると、ＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのそれぞれに設定するゲインを求めるゲイン調整の測定動作を再度行う。制御部２１８は、ゲイン調整の測定動作を開始する指示に応じて、例えば、検査の実施者などによって事前に設定された所定のゲイン値や、超音波診断装置１において事前に設定（プリセット）された所定のゲイン値だけ変更したゲインを、ＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのそれぞれに設定するようにしてもよい。

図２は、実施形態に係る超音波診断装置１において、ゲイン調整の測定動作に関わる構成の一例を示す図である。図２は、Ｎチャンネルの超音波プローブ１０が接続された超音波診断装置１の構成の一例である。このため、図２に示した超音波診断装置１では、それぞれのチャンネルの超音波振動子１２に対してパルサー２１２および検出部２１４が接続されている。図２には、検出部２１４が備えるＴＲＳＷ２１４１と、ＬＮＡ２１４２と、ＶＧＡ２１４３と、ＰＧＡ２１４４と、ＬＰＦ２１４５と、検出用ＡＤＣ２１４６とのそれぞれの構成要素の接続も示している。

図２においては、超音波診断装置１におけるそれぞれのチャンネルを（チャンネルＣＨ－１～ＣＨ－Ｎ）明示している。図２では、それぞれのチャンネルにおいて、符号「ＣＨ」の後の「－（ハイフン）」に続く数字あるいは文字が、チャンネル番号を示している。

図２に示した超音波診断装置１では、中央付近の数チャンネル（チャンネルＣＨ－Ｌ～ＣＨ－Ｍ）に対して測定部２１６が設けられている。図２には、測定部２１６が備える切替スイッチ２１６２と、測定用ＡＭＰ２１６４と、測定用ＡＤＣ２１６６とのそれぞれの構成要素の接続も示している。

図２に示した超音波診断装置１において制御部２１８は、チャンネルＣＨ－Ｌ～ＣＨ－Ｍのそれぞれの測定部２１６により出力された測定信号に基づいて、チャンネルＣＨ－１～ＣＨ－Ｎのそれぞれの検出部２１４が備えるアナログ回路内のアンプ回路に設定するゲインを求めて、設定する。図２に示した超音波診断装置１では、チャンネルＣＨ－Ｌ～ＣＨ－Ｍのそれぞれの測定部２１６に対して一つの制御部２１８が対応する構成を示しているが、制御部２１８は、それぞれの測定部２１６に構成要素として備えられ、それぞれの測定部２１６に備えられた測定部２１６同士が協働して、それぞれのアンプ回路に設定するゲインを求めて設定する構成であってもよい。

図３は、実施形態に係る超音波診断装置１が備える制御部２１８の機能構成の一例を示す図である。制御部２１８は、例えば、信号測定機能２１８１、最大値検出機能２１８２、ゲイン算出機能２１８３、ゲイン制御機能２１８４、飽和監視機能２１８５などを実行する。制御部２１８は、例えば、ハードウェアプロセッサが記憶装置（例えば、記憶回路２４）に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））などの回路（circuitry）を意味する。記憶装置にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。記憶装置は、非一時的（ハードウェアの）記憶媒体でもよい。複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。複数の構成要素を１つの専用のＬＳＩに組み込んで各機能を実現するようにしてもよい。ここで、プログラム（ソフトウェア）は、予めＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）などの記憶装置を構成する記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が本体装置２０に備えるドライブ装置に装着されることで、本体装置２０に備える記憶装置にインストールされてもよい。プログラム（ソフトウェア）は、他のコンピュータ装置からネットワークを介して予めダウンロードされて、本体装置２０に備える記憶装置にインストールされてもよい。本体装置２０に備える記憶装置にインストールされたプログラム（ソフトウェア）は、制御部２１８が備える記憶装置に転送されて実行されてもよい。

信号測定機能２１８１は、ゲイン調整の測定動作において、それぞれの切替スイッチ２１６２を測定用反射波信号が測定用ＡＭＰ２１６４に入力されるように切り替えるとともに、ＬＮＡ２１４２のゲインを最大ゲイン（以下、「ＬＮＡ最大ゲイン」という）に設定してパルサー２１２に測定用の超音波信号を送信させる。そして、信号測定機能２１８１は、それぞれの測定用ＡＭＰ２１６４および測定用ＡＤＣ２１６６を動作させて、ＴＲＳＷ２１４１により出力された受信期間内の測定用反射波信号の大きさを表す測定信号（デジタル信号）を、それぞれの測定部２１６から取得する。信号測定機能２１８１は、取得したそれぞれの測定信号を、例えば、制御部２１８が備える記憶装置に記憶してもよいし、記憶回路２４に記憶させてもよい。

信号測定機能２１８１は、測定部２１６から測定信号を取得した後、あるいはゲイン調整の測定動作を終了するときに、それぞれの切替スイッチ２１６２を測定用反射波信号が測定用ＡＭＰ２１６４に入力されないように切り替える。

最大値検出機能２１８２は、信号測定機能２１８１が取得したそれぞれの測定信号に基づいて、測定用反射波信号の最大値を検出する。最大値検出機能２１８２が検出した測定用反射波信号の最大値は、超音波診断装置１における通常の検出動作において検出部２１４、つまり、ＬＮＡ２１４２に入力される可能性がある反射波信号の最大値に相当する。以下の説明においては、最大値検出機能２１８２が検出した測定用反射波信号の最大値を、「ＬＮＡ入力最大値」という。ＬＮＡ入力最大値は、特許請求の範囲における「第１最大値」の一例である。

さらに、最大値検出機能２１８２は、ゲイン算出機能２１８３が算出したＬＮＡ２１４２に設定するゲインがＬＮＡ２１４２に設定されたものとし、この状態で、検出したＬＮＡ入力最大値が入力された場合のＬＮＡ２１４２の出力信号を求め、ここで求めた出力信号にＶＧＡ２１４３が増幅するときに予定されているゲインカーブを掛けて、ＶＧＡ２１４３が出力する出力信号の最大値を求める。予定されているゲインカーブは、被検体の体内の組織や組成に合わせた初期値（基準値であってもよい）のゲインカーブである。予定されているゲインカーブの情報は、例えば、制御部２１８が備える記憶装置に記憶しておいたものを用いてもよいし、処理回路２３から取得あるいは指定されたＶＧＡ２１４３に設定するゲインカーブの情報に基づいて記憶回路２４から取得したものを用いてもよい。最大値検出機能２１８２が求めたＬＮＡ２１４２の出力信号は、通常の検出動作においてＬＮＡ入力最大値に相当する反射波信号がＬＮＡ２１４２に入力されて増幅された後に出力される、つまり、ＬＮＡ入力最大値がＬＮＡ２１４２を通過した場合に出力される最大のＬＮＡ増幅信号に相当する信号である。そして、最大値検出機能２１８２が求めたＶＧＡ２１４３の出力信号の最大値は、通常の検出動作において最大のＬＮＡ増幅信号が入力された場合にＶＧＡ２１４３が出力する可能性があるＶＧＡ増幅信号の最大値に相当する。言い換えれば、ＰＧＡ２１４４に入力される可能性がある入力信号の最大値に相当する。以下の説明においては、最大値検出機能２１８２が求めたＬＮＡ入力最大値が通過した場合のＬＮＡ２１４２の出力信号を、「ＬＮＡ通過最大値」といい、最大値検出機能２１８２が求めたＶＧＡ２１４３の出力信号の最大値を、「ＶＧＡ出力最大値」という。ＶＧＡ出力最大値は、特許請求の範囲における「第２最大値」の一例である。

ゲイン算出機能２１８３は、最大値検出機能２１８２が検出したＬＮＡ入力最大値が通過することができるＬＮＡ２１４２の最大のゲインを算出する。このときゲイン算出機能２１８３が算出するＬＮＡ２１４２の最大のゲインは、ＬＮＡ最大ゲイン、あるいはＬＮＡ最大ゲインよりも低いゲインである。以下の説明においては、ゲイン算出機能２１８３が算出するＬＮＡ２１４２の最大のゲインを、「ＬＮＡ最大通過ゲイン」という。ＬＮＡ最大通過ゲインは、特許請求の範囲における「第１ゲイン」の一例である。

さらに、ゲイン算出機能２１８３は、最大値検出機能２１８２が求めたＶＧＡ出力最大値が、ＶＧＡ２１４３が出力するＶＧＡ増幅信号の最大値になるＶＧＡ２１４３のゲインを算出する。言い換えれば、ゲイン算出機能２１８３は、ＶＧＡ出力最大値が、ＰＧＡ２１４４に入力することができる入力信号の最大値（さらに言い換えれば、ＰＧＡ２１４４の入力信号の制限値）になるＶＧＡ２１４３のゲインを算出する。ＰＧＡ２１４４に入力することができる入力信号の最大値は、例えば、ＰＧＡ２１４４の規格値などに基づいた最大値の情報を制御部２１８が備える記憶装置に記憶しておいてもよいし、超音波診断装置１における検査の状態に応じて処理回路２３から取得あるいは指定されてもよい。そして、ゲイン算出機能２１８３は、ＶＧＡ２１４３のゲインカーブに基づいて、増幅して出力するＶＧＡ増幅信号が最大値となる時刻のゲインが、算出したＶＧＡ２１４３のゲインとなるゲインカーブのオフセット値を算出する。以下の説明においては、ゲイン算出機能２１８３が算出するＶＧＡ２１４３のゲインカーブのオフセット値を、「ＶＧＡゲインオフセット」という。ＶＧＡゲインオフセットは、特許請求の範囲における「第２ゲイン」の一例である。

ゲイン制御機能２１８４は、ゲイン算出機能２１８３が算出したＬＮＡ最大通過ゲインを、ＬＮＡ２１４２のゲインとしてＬＮＡ２１４２に設定する。さらに、ゲイン制御機能２１８４は、ゲイン算出機能２１８３が算出したＶＧＡゲインオフセットで、ＶＧＡ２１４３のゲインカーブをオフセット（補正）する。

飽和監視機能２１８５は、通常の検出動作において、全ての検出用ＡＤＣ２１４６により出力された検出信号を信号処理部２２から取得し、取得した検出信号を解析して、全てのチャンネルの検出用ＡＤＣ２１４６が出力する検出信号における飽和の有無を監視する。飽和監視機能２１８５は、例えば、取得した検出信号が表す時間軸の波形を解析することにより検出信号における飽和の有無を監視し、いずれかの検出信号の信号レベルが上限値になっている状態が所定時間以上続いている場合に、検出信号に飽和が発生していると判定する。飽和監視機能２１８５は、例えば、取得した検出信号に対して周波数解析を行うことにより検出信号における飽和の有無を監視し、いずれかの検出信号の三次高調波の基本波に対する上昇が所定レベル以上である場合に、検出信号に飽和が発生していると判定する。飽和監視機能２１８５における検出信号に飽和が発生しているか否かの判定（検出）方法は、上述した方法に限らず、超音波診断装置１における検査の状態に応じた好適な方法であれば、いかなる方法であってもよい。飽和監視機能２１８５は、いずれかの検出信号に飽和が発生していると判定した場合、このことを表す情報を処理回路２３に出力する。

制御部２１８は、このような機能を実行することにより、超音波診断装置１におけるゲイン調整の測定動作において、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのゲイン調整を行う。これにより、検出用ＡＤＣ２１４６は、ダイナミックレンジを最大限に活用して、ＬＰＦ２１４５により出力されたＬＰＦ減衰信号をアナログ／デジタル変換した検出信号を、信号処理部２２に出力することができる。さらに、制御部２１８は、超音波診断装置１における通常の検出動作において、いずれかのチャンネルの検出用ＡＤＣ２１４６が出力する検出信号に飽和が発生しているか否かを判定する。これにより、超音波診断装置１では、いずれかの検出信号に飽和が発生した場合には、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのゲインを再調整することができる。制御部２１８におけるゲイン調整および検出信号における飽和の有無の監視の処理に関する詳細については、後述する。

図１に戻り、信号処理部２２は、送受信回路２１が備える検出部２１４により出力された検出信号に基づいて、被検体の体内の組織の状態を画像化した超音波画像を生成する画像処理を行う。信号処理部２２における画像処理の方法などに関しては特に規定しない。信号処理部２２は、生成した超音波画像を出力インターフェース２６に出力、あるいは記憶回路２４に記憶させる。信号処理部２２は、制御部２１８における検出信号の飽和の監視のために、検出部２１４により出力された検出信号を制御部２１８に出力する。信号処理部２２は、生成した超音波画像を、検出信号の飽和の監視のために制御部２１８に出力してもよい。

処理回路２３は、超音波診断装置１の全体の動作を制御する。処理回路２３は、例えば、システム制御機能（不図示）などを実行する。処理回路２３は、例えば、ハードウェアプロセッサが記憶装置（例えば、記憶回路２４）に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより、不図示のシステム制御機能を実現するものである。処理回路２３のハードウェアプロセッサとは、制御部２１８と同様に、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイスなどの回路（circuitry）を意味する。処理回路２３は、例えば、入力インターフェース２５が受け付けた検査の実施者の入力操作に基づいて、不図示のシステム制御機能を実行し、超音波診断装置１における各種の動作を制御する。より具体的には、処理回路２３は、検査の実施者が入力インターフェース２５によりゲイン調整を実施する入力操作をした場合に、ゲイン調整の測定動作の開始を制御部２１８に指示する。

記憶回路２４は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスクドライブ、光ディスクなどにより実現される。記憶回路２４は、送受信回路２１が備える構成要素の設定データ（例えば、ＶＧＡ２１４３のゲインカーブなど）や、制御部２１８（より具体的には、制御部２１８が備える信号測定機能２１８１が取得した測定信号のデータ）、信号処理部２２により出力された超音波画像のデータなどを記憶する。記憶回路２４は、制御部２１８や処理回路２３が実行するプログラムを予め記憶していてもよい。

入力インターフェース２５は、超音波診断装置１を使用する検査の実施者による各種の入力操作を受け付ける。入力インターフェース２５は、例えば、マウスやキーボード、タッチパネル、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、カメラ、赤外線センサ、マイクなどの入力装置２５０を用いて検査の実施者が行った入力操作を受け付ける。入力インターフェース２５は、受け付けた入力操作の内容を示す情報を、処理回路２３に出力する。例えば、入力インターフェース２５は、検査の実施者がゲイン調整を実施する入力操作をした場合、この入力操作を受け付け、ゲイン調整の実施が要求されたことを表す情報を、処理回路２３に出力する。本明細書において入力インターフェース２５あるいは入力装置２５０は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、本体装置２０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路２３へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース２５の例に含まれる。

出力インターフェース２６は、超音波診断装置１を使用する検査の実施者に各種の情報を提供する。出力インターフェース２６は、例えば、信号処理部２２により出力された超音波画像、あるいは信号処理部２２により記憶回路２４に記憶された超音波画像を、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイなどの表示装置２６０に表示させる。これにより、検査の実施者は、被検体の体内の組織の状態を表示装置２６０に表示された超音波画像で確認することができる。出力インターフェース２６は、検査の実施者による入力インターフェース２５に対する各種の入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）画像などを、表示装置２６０に表示させてもよい。

通信インターフェース２７は、例えば、病院内に構築されたＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して接続された外部装置（不図示）と通信する。外部装置は、例えば、各種の医用画像のデータを管理する医用画像管理システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems）や、超音波診断装置１による以前の検査時の超音波画像などの医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムなどのデータベース装置である。外部装置は、例えば、病院内に配置された、コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）装置や、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置などの他の医用装置であってもよい。

次に、制御部２１８におけるゲイン調整および検出信号の監視の処理の一例について説明する。図４は、実施形態に係る超音波診断装置１が備える制御部２１８における処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、超音波診断装置１が起動している間、繰り返し実行される。

制御部２１８は、超音波診断装置１が起動されると、ゲイン調整の測定動作を開始する指示があるか否かを確認する（ステップＳ１００）。ここで、検査の実施者が、超音波プローブ１０を被検体の身体に当接または近接させた状態で入力装置２５０を操作してゲイン調整を実施する入力操作をすると、入力インターフェース２５はこの入力操作を受け付ける。そして、処理回路２３は、入力インターフェース２５が受け付けたゲイン調整を実施することを表す入力操作の情報に基づいて、ゲイン調整の測定動作を開始する指示を制御部２１８に出力する。ステップＳ１００において、ゲイン調整の測定動作を開始する指示があることを確認した場合、制御部２１８は、ゲイン調整の処理を開始する。

ゲイン調整の処理が開始されると、信号測定機能２１８１は、切替スイッチ２１６２を切り替えて、測定用ＡＭＰ２１６４の入力信号ラインを、対応するＴＲＳＷ２１４１の出力信号ラインに接続させる（ステップＳ１０２）。引き続き、信号測定機能２１８１は、ＬＮＡ２１４２のゲインをＬＮＡ最大ゲインに設定して、パルサー２１２に測定用の超音波信号を送信させる（ステップＳ１０４）。そして、信号測定機能２１８１は、それぞれの測定用ＡＭＰ２１６４および測定用ＡＤＣ２１６６を動作させて、それぞれの測定部２１６から測定信号を取得する（ステップＳ１０６）。信号測定機能２１８１は、取得したそれぞれの測定信号を、最大値検出機能２１８２に出力する。

最大値検出機能２１８２は、信号測定機能２１８１により出力された測定信号に基づいて、受信期間内のＬＮＡ入力最大値を検出する（ステップＳ１０８）。最大値検出機能２１８２は、検出したＬＮＡ入力最大値の情報をゲイン算出機能２１８３に出力する。

ゲイン算出機能２１８３は、最大値検出機能２１８２により出力されたＬＮＡ入力最大値の情報に基づいて、ＬＮＡ最大通過ゲインを算出する（ステップＳ１１０）。ゲイン算出機能２１８３は、算出したＬＮＡ最大通過ゲインの情報を、最大値検出機能２１８２とゲイン制御機能２１８４とのそれぞれに出力する。

ゲイン制御機能２１８４は、ゲイン算出機能２１８３により出力されたＬＮＡ最大通過ゲインを、ＬＮＡ２１４２に設定する（ステップＳ１１２）。

最大値検出機能２１８２は、ゲイン算出機能２１８３により出力されたＬＮＡ最大通過ゲインの情報に基づいて、ＬＮＡ通過最大値を算出し、算出したＬＮＡ通過最大値に予定されているＶＧＡ２１４３のゲインカーブを掛けて、受信期間内のＶＧＡ出力最大値を算出する（ステップＳ１１４）。最大値検出機能２１８２は、算出したＶＧＡ出力最大値の情報をゲイン算出機能２１８３に出力する。

ゲイン算出機能２１８３は、最大値検出機能２１８２により出力されたＶＧＡ出力最大値の情報に基づいて、ＶＧＡ出力最大値がＰＧＡ２１４４の入力最大値になるＶＧＡ２１４３のゲインを算出し、算出したゲインに基づいてＶＧＡゲインオフセットを算出する（ステップＳ１１６）。ゲイン算出機能２１８３は、算出したＶＧＡゲインオフセットをゲイン制御機能２１８４に出力する。

ゲイン制御機能２１８４は、ゲイン算出機能２１８３により出力されたＶＧＡゲインオフセットの情報に基づいて、ＶＧＡ２１４３のゲインカーブをオフセットする（ステップＳ１１８）。

信号測定機能２１８１は、切替スイッチ２１６２を切り替えて、接続していた測定用ＡＭＰ２１６４の入力信号ラインと、対応するＴＲＳＷ２１４１の出力信号ラインとを切り離す（ステップＳ１２０）。これにより、制御部２１８におけるゲイン調整の処理を終了する。このとき、制御部２１８は、ゲイン調整の処理が終了したことを、処理回路２３に通知する。これにより、処理回路２３は、通常の検出動作を開始する。

ステップＳ１００において、ゲイン調整の測定動作を開始する指示がないことを確認した場合、あるいは、通常の検出動作が開始された場合、制御部２１８は、検出信号の監視の処理を開始する（ステップＳ２００）。

検出信号の監視の処理が開始されると、飽和監視機能２１８５は、全てのチャンネルの検出用ＡＤＣ２１４６により出力された検出信号を信号処理部２２から取得する（ステップＳ２０２）。そして、飽和監視機能２１８５は、取得した検出信号を解析する。

飽和監視機能２１８５は、いずれかの検出信号に飽和が発生しているか否かを確認する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、いずれの検出信号にも飽和が発生していないことを確認した場合、飽和監視機能２１８５は、処理をステップＳ１００に戻す。これにより、制御部２１８は、ゲイン調整の測定動作を開始する指示がある場合には、ゲイン調整の処理（ステップＳ１０２～ステップＳ１２０の処理）を再度行い、ゲイン調整の測定動作を開始する指示がない場合には、次の検出信号に対して、検出信号の監視の処理を続ける。

一方、ステップＳ２０４において、いずれかの検出信号に飽和が発生していることを確認した場合、飽和監視機能２１８５は、このことを表す情報を処理回路２３に出力（通知）する（ステップＳ２０６）。そして、飽和監視機能２１８５は、処理をステップＳ１００に戻す。

処理回路２３は、飽和監視機能２１８５から検出信号に飽和が発生していることが通知されると、検査の実施者にゲイン調整の実行を促す通知をする。そして、この通知に応じて、検査の実施者が入力装置２５０を操作してゲイン調整を実施する入力操作をすると、入力インターフェース２５がこの入力操作を受け付け、処理回路２３は、入力インターフェース２５が受け付けた入力操作の情報に基づいて、ゲイン調整の測定動作を開始する指示を制御部２１８に出力する。これにより、制御部２１８は、ゲイン調整の処理（ステップＳ１０２～ステップＳ１２０の処理）を再度行う。

このような処理によって、超音波診断装置１では、制御部２１８が、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのゲイン調整を自動で行う。これにより、超音波診断装置１では、検出部２１４が備えるアナログ回路において反射波信号を飽和させない範囲で信号レベルを最大にし、検出用ＡＤＣ２１４６が、ダイナミックレンジを最大限に活用して、反射波信号の大きさを表す検出信号（デジタル信号）を信号処理部２２に出力することができる。このことにより、超音波診断装置１では、反射波信号の検出に関わるアナログ回路において信号に飽和を発生させず、画質の劣化を抑え、Ｓ／Ｎ比を最大にした超音波画像を生成することができる。しかも、超音波診断装置１では、自動でゲイン調整を行うための構成である測定部２１６を全てのチャンネルの検出部２１４に対して設けるのではなく、中央付近の数チャンネルの検出部２１４に対してのみ設ける。これにより、超音波診断装置１は、回路規模の増大や、消費電力の増加を抑えた上で、ゲイン調整を自動で行うことができる。

さらに、超音波診断装置１では、制御部２１８が、通常の検出動作において、全てのチャンネルの検出部２１４が備える検出用ＡＤＣ２１４６により出力された検出信号について、飽和の発生の有無を監視する。これにより、超音波診断装置１では、例えば、被検体の体位や体内の組織の変化（動き）、被検体の身体に当接または近接させている超音波プローブ１０の位置の変化（移動）などを理由とした、検査中に起こり得る反射波信号の信号レベルの変化に伴う検出信号の飽和を検出することができ、いずれかの検出信号に飽和が発生したことを検出した場合には、検査の実施者にゲイン調整の実行を促す通知をすることができる。

図４に示した制御部２１８の処理の一例では、ゲイン調整の処理において、信号測定機能２１８１が、切替スイッチ２１６２によって入力信号ラインと出力信号ラインとの接続および切り離しを行った。しかしながら、超音波診断装置１では、本体装置２０に各種の超音波プローブ１０が接続されるため、本体装置２０に接続して検査を行う超音波プローブ１０には、例えば、超音波振動子１２のインピーダンスなど、超音波プローブ１０としてのインピーダンスが、ＬＮＡ２１４２において見込んだインピーダンスよりも低いものもある。そして、超音波プローブ１０によっては、超音波診断装置１における通常の検出動作中に出力信号ラインに入力信号ラインを接続したままの状態、つまり、測定用ＡＭＰ２１６４を常に出力信号ラインに接続している状態でも、通常の検出において受信する反射波信号の信号レベルの低下などの影響を及ぼさず、生成する超音波画像に生体ではない信号などによるノイズが発生しないこともあり得る。このような超音波プローブ１０が本体装置２０に接続されている場合、制御部２１８は、例えば、所定フレームに１回など、定期的な周期でゲイン調整の処理を行うようにすることができる。つまり、超音波診断装置１では、検査の実施者によるゲイン調整を実施するための入力操作を伴わずに、自動でゲイン調整の処理を行うようにすることができる。

ここで、この場合の制御部２１８におけるゲイン調整および検出信号の監視の処理の一例について説明する。図５は、実施形態に係る超音波診断装置１が備える制御部２１８における処理の流れの別の一例を示すフローチャートである。図５に示したフローチャートでは、図４に示したフローチャートの処理と同様の処理には同じステップ番号を付与している。同じステップ番号を付与された処理においては、異なる処理内容についてのみを説明し、同じ処理内容に関する再度の詳細な説明は省略する。本フローチャートの処理も、超音波診断装置１が起動している間、繰り返し実行される。

制御部２１８は、超音波診断装置１が起動されると、ゲイン調整の測定動作を開始する指示があるか否かを確認する（ステップＳ１００）。このときの検査の実施者の入力操作や、入力インターフェース２５および処理回路２３の処理は、図４に示したフローチャートを説明する際に述べた処理と同様である。このステップＳ１００の処理は、検査の実施者によるゲイン調整を実施するための入力操作を受け付ける、言い換えれば、検査の実施者が所望のタイミングで超音波診断装置１にゲイン調整の処理を実行させるためのものである。このため、例えば、超音波診断装置１が、ゲイン調整を自動で行う場合には、最初のステップＳ１００の処理は省略されてもよい。

ステップＳ１００において、ゲイン調整の測定動作を開始する指示があることを確認した場合（最初のステップＳ１００の処理が省略された場合には対象外）、制御部２１８は、ゲイン調整の処理を開始する。ゲイン調整の処理が開始された場合における制御部２１８の処理は、ステップＳ１０２の処理と、ステップＳ１２０の処理が省略されたのみであり、その他の処理（ステップＳ１０４～ステップＳ１１８の処理）は、図４のフローチャートに示した処理と同様である。

ステップＳ１００において、ゲイン調整の測定動作を開始する指示がないことを確認した場合、あるいは、制御部２１８におけるゲイン調整の処理を終了した場合、処理回路２３は、通常の検出動作を開始する。そして、制御部２１８は、検出信号の監視の処理を開始する（ステップＳ２００）。

検出信号の監視の処理が開始されると、制御部２１８は、所定の期間が経過した否かを確認する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００において、所定の期間が経過したことを確認した場合、制御部２１８は、処理をステップＳ１０４に戻し、ゲイン調整の処理（ステップＳ１０４～ステップＳ１１８の処理）を再度行う。

一方、ステップＳ３００において、所定の期間が経過していないことを確認した場合、制御部２１８は、検出信号の監視の処理を続ける。検出信号の監視の処理は、図４のフローチャートに示した処理（ステップＳ２０２～ステップＳ２０６の処理）と同様である。

このような処理によって、超音波診断装置１では、制御部２１８が、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのゲイン調整を自動で、定期的な周期で行う。これにより、超音波診断装置１では、検出部２１４が備えるアナログ回路において反射波信号を飽和させない範囲で信号レベルを最大にし、検出用ＡＤＣ２１４６が、ダイナミックレンジを最大限に活用して、反射波信号の大きさを表す検出信号（デジタル信号）を信号処理部２２に出力することができる。このことにより、超音波診断装置１では、反射波信号の検出に関わるアナログ回路において信号に飽和を発生させず、画質の劣化を抑え、Ｓ／Ｎ比を最大にした超音波画像を生成することができる。しかも、超音波診断装置１では、自動でゲイン調整を行うための構成である測定部２１６を全てのチャンネルの検出部２１４に対して設けるのではなく、中央付近の数チャンネルの検出部２１４に対してのみ設ける。これにより、超音波診断装置１は、回路規模の増大や、消費電力の増加を抑えた上で、ゲイン調整を自動で行うことができる。

さらに、超音波診断装置１では、制御部２１８が、通常の検出動作において、全てのチャンネルの検出部２１４が備える検出用ＡＤＣ２１４６により出力された検出信号について、飽和の発生の有無を監視する。しかも、超音波診断装置１では、定期的な周期で、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２とＶＧＡ２１４３とのゲイン調整を自動で行う。これにより、超音波診断装置１では、例えば、被検体の体位や体内の組織の変化（動き）、被検体の身体に当接または近接させている超音波プローブ１０の位置の変化（移動）などを理由とした、検査中に起こり得る反射波信号の信号レベルの変化に伴う検出信号が飽和してしまう頻度を下げることができる。そして、超音波診断装置１では、いずれかの検出信号に飽和が発生したことを検出した場合には、検査の実施者にゲイン調整の実行を促す通知をすることができる。

ところで、超音波プローブ１０には、受信して出力する反射波信号の最高周波数が低いものもある。この場合、制御部２１８は、例えば、飽和監視機能２１８５によって超音波プローブ１０により出力された反射波信号あるいは測定用反射波信号に対して最高周波数の解析を行い、その結果に基づいて、ＬＰＦ２１４５におけるカットオフ周波数を変更するようにすることもできる。この場合、制御部２１８が、例えば、最高周波数の２倍以上の最低値をＬＰＦ２１４５のカットオフ周波数に設定することにより、ＬＰＦ２１４５が検出用ＡＤＣ２１４６に出力するＬＰＦ減衰信号の周波数帯域を必要最小限にすることができる。これにより、ＬＰＦ２１４５は、例えば、反射波信号の全帯域に含まれる熱雑音（いわゆる、ホワイトノイズ）の雑音レベルを低減させたＬＰＦ減衰信号を検出用ＡＤＣ２１４６に出力することができ、検出用ＡＤＣ２１４６は、Ｓ／Ｎ比を向上させた測定信号を出力することができる。このことにより、超音波診断装置１では、生成する超音波画像のＳ／Ｎ比をさらに向上させることができる。この場合の制御部２１８の動作や処理は、上述した制御部２１８の動作や処理に基づいて容易に考えることができるため、詳細な説明は省略する。

上記に述べたとおり、実施形態の超音波診断装置１では、制御部２１８が、測定部２１６により出力された測定用反射波信号に基づく測定信号に基づいて、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２に入力される可能性がある反射波信号の最大値（ＬＮＡ入力最大値）を検出し、検出した最大値が通過することができるＬＮＡ２１４２の最大のゲイン（ＬＮＡ最大通過ゲイン）を算出して、ＬＮＡ２１４２に設定する。さらに、実施形態の超音波診断装置１では、反射波信号の最大値が入力された場合のＬＮＡ２１４２の出力信号を通過させた場合にＶＧＡ２１４３が出力する出力信号の最大値（ＶＧＡ出力最大値）を求め、ＶＧＡ２１４３が出力するＶＧＡ増幅信号の最大値が求めた出力信号が最大値になるＶＧＡ２１４３のゲインを算出して、ＶＧＡ２１４３のゲインカーブをオフセット（補正）する。言い換えれば、実施形態の超音波診断装置１では、制御部２１８が、測定部２１６により出力された測定用反射波信号に基づく測定信号に基づいて、検出部２１４が備えるＬＮＡ２１４２やＶＧＡ２１４３を通過する反射波信号を模擬して、その最大値を求め、求めた最大値に基づいて、ＬＮＡ２１４２およびＶＧＡ２１４３に設定するゲインを決定する。これにより、実施形態の超音波診断装置１では、通常の検出動作に検出した反射波信号を飽和させない範囲で信号レベルを最大にし、検出用ＡＤＣ２１４６のダイナミックレンジを最大限に活用して変換した検出信号（デジタル信号）に基づく、画質の劣化を抑え、Ｓ／Ｎ比を最大にした超音波画像を、検査の実施者に提示することができる。さらに、実施形態の超音波診断装置１では、制御部２１８が、通常の検出動作において、全てのチャンネルの検出信号における飽和の発生を監視することにより、いずれかの検出信号に飽和が発生したことを検出した場合には、検査の実施者にゲイン調整の実行を促す通知をすることができる。これにより、実施形態の超音波診断装置１では、検査の実施者が、より好適に検査を実施することができる。しかも、実施形態の超音波診断装置１では、ＬＮＡ２１４２およびＶＧＡ２１４３に設定するゲインを決定する機能や、検出信号における飽和の発生を監視する機能を、回路規模の増大や、消費電力の増加を抑えた上で実現する。

実施形態の超音波診断装置１では、測定部２１６が、中央付近の数チャンネルに対して設けられている構成を示した。しかし、測定部２１６は、例えば、中央の１チャンネルに対して設けられてもよい。この場合、測定部２１６が備える切替スイッチ２１６２を、測定用ＡＭＰ２１６４の入力信号ラインを、中央付近の数チャンネルの検出部２１４が備えるＴＲＳＷ２１４１の出力信号ラインと接続することができる構成にすればよい。そして、制御部２１８は、ゲイン調整の測定動作において、切替スイッチ２１６２が入力信号ラインと接続する出力信号ラインを、順次切り替えるようにすればよい。この構成であっても、ＬＮＡ２１４２およびＶＧＡ２１４３に好適なゲインを設定することができる。この場合における測定部２１６の構成や、制御部２１８の動作や処理は、上述した測定部２１６の構成や、制御部２１８の動作や処理に基づいて容易に考えることができるため、詳細な説明は省略する。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、複数の振動子（１２）を備え、それぞれの振動子により被検体に向けて超音波信号を送信し、送信した超音波信号が被検体の体内により反射されて戻ってきた反射波信号をそれぞれの振動子で受信する超音波プローブ（１０）と、それぞれの振動子に対応し、対応する振動子が受信した反射波信号を検出する複数の検出部（２１４）と、複数の検出部のうち少なくとも一つの検出部のゲインを決定する際に、少なくとも一つの検出部が飽和する振幅より大きい反射波信号を測定可能な測定部（２１６）と、測定部が測定した反射波信号に基づいてゲインを求め、検出部へのゲインの設定を制御する制御部（２１８）と、を持つことにより、超音波診断装置（１）において、反射波信号に対する処理を行う回路（少なくとも２１４２、２１４３）に適切なゲインを設定することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１・・・超音波診断装置、１０・・・超音波プローブ、２０・・・本体装置、２１・・・送受信回路、２１２・・・パルサー、２１４・・・検出部、２１４１・・・送受信分離スイッチ（ＴＲＳＷ）、２１４２・・・低ノイズアンプ回路（ＬＮＡ）、２１４３・・・可変ゲインアンプ回路（ＶＧＡ）、２１４４・・・プログラマブルアンプ回路（ＰＧＡ）、２１４５・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２１４６・・・検出用（ＡＤ変換器）ＡＤＣ、２１６・・・測定部、２１６２・・・切替スイッチ、２１６４・・・測定用アンプ回路（ＡＭＰ）、２１６６・・・測定用（ＡＤ変換器）ＡＤＣ、２１８・・・制御部、２１８１・・・信号測定機能、２１８２・・・最大値検出機能、２１８３・・・ゲイン算出機能、２１８４・・・ゲイン制御機能、２１８５・・・飽和監視機能、２２・・・信号処理部、２３・・・処理回路、２４・・・記憶回路、２５・・・入力インターフェース、２６・・・出力インターフェース、２７・・・通信インターフェース、２５０・・・入力装置、２６０・・・表示装置

Claims (8)

1. 複数の振動子を備え、それぞれの前記振動子により被検体に向けて超音波信号を送信し、送信した前記超音波信号が前記被検体の体内により反射されて戻ってきた反射波信号をそれぞれの前記振動子で受信する超音波プローブと、
   それぞれの前記振動子に対応し、対応する前記振動子が受信した前記反射波信号を検出する複数の検出部と、
   複数の前記検出部のうち少なくとも一つの検出部のゲインを決定する際に、前記少なくとも一つの検出部が飽和する振幅より大きい反射波信号を測定可能な測定部と、
   前記測定部が測定した前記反射波信号に基づいて前記ゲインを求め、前記検出部への前記ゲインの設定を制御する制御部と、
   を備える超音波診断装置。
2. 前記検出部のそれぞれは、少なくとも、
   前記反射波信号を検出して増幅した第１検出信号を出力する第１アンプ回路と、
   前記第１検出信号をさらに増幅した第２検出信号を出力する第２アンプ回路と、
   を備え、
   前記測定部は、
   前記反射波信号を測定して増幅した第１測定信号を出力する第３アンプ回路と、
   前記第１測定信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換器と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１デジタル信号に基づいて、前記第１アンプ回路に設定する第１ゲインと、前記第２アンプ回路に設定する第２ゲインとを求め、前記第１アンプ回路と前記第２アンプ回路とのそれぞれに対する前記第１ゲインと前記第２ゲインとの設定を制御する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第１アンプ回路は、低ノイズアンプ回路であり、
   前記第２アンプ回路は、可変ゲインアンプ回路であり、
   前記第３アンプ回路は、前記第１アンプ回路よりも通過させることができる信号の振幅が大きいアンプ回路である、
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１デジタル信号に基づいて、前記反射波信号の第１最大値を検出し、検出した前記第１最大値が通過することができる最大のゲインを前記第１ゲインとし、
   前記第１ゲインに設定された前記第１アンプ回路を前記第１最大値が通過した場合の出力信号を求め、前記出力信号に前記第２アンプ回路に予定されているゲインカーブを掛けて第２最大値を求め、前記第２最大値が、前記第２アンプ回路が出力する前記第２検出信号の最大値となるゲインを、前記ゲインカーブを補正する前記第２ゲインとする、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記測定部は、
   前記第３アンプ回路への前記反射波信号の入力を切り替える切替回路、をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記検出部が前記反射波信号を検出する第１動作においては前記反射波信号を前記第３アンプ回路に入力させず、前記第１ゲインと前記第２ゲインとを決定する第２動作において、前記反射波信号を前記第３アンプ回路に入力させるように、前記切替回路を制御する、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記反射波信号は、
   前記検出部のゲインを決定する際に、それぞれの前記振動子により送信された前記超音波信号が前記被検体の体内により反射されて戻ってきた超音波信号である、
   請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
7. 前記測定部は、複数の前記振動子のうち、前記超音波プローブの中央に配置された複数の前記振動子に対応するそれぞれの前記検出部に対して設けられる、
   請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
8. 前記検出部のそれぞれは、少なくとも、
   検出した前記反射波信号の大きさを表す第２デジタル信号に変換する第２アナログ・デジタル変換器、をさらに備え、
   前記制御部は、全ての前記検出部の前記第２デジタル信号を監視した結果に基づいて、前記測定部による前記反射波信号の測定と前記ゲインの設定とを制御する、
   請求項２から請求項７のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。

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