JP4648537B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて体内臓器などの断層像を得る超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、体内などを診断する部位にプローブを当てて、診断対象の内部に送出して反射してくる超音波の変化によって、その内部の状態を観察可能に表示装置に表示する超音波診断装置が知られている。
【０００３】
この種の超音波診断装置としては、例えば、特開平５−３４４９７５号公報に記載されており、この装置では、アレイプローブから広がった超音波を送出することにより、反射してくる複数の超音波を同時に受信して、高速に３次元超音波像を作成して表示することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の超音波診断装置にあっては、複数の超音波を並列受信をしているため、高速化・細密化するほど装置構成や制御・処理が複雑となって、装置の価格が高価となってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡易な構成により、短い時間で細密な３次元超音波像を取得することを可能にして、安価で高性能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、診断対象を位置させるウィンドウと、入力された電気信号を変換した超音波を前記ウィンドウを介して前記診断対象内に送出するとともに前記診断対象内で反射してきた超音波を受け取って電気信号に変換して出力するトランスデューサと、前記診断対象に向かう角度を変化させて前記ウィンドウを介して前記超音波を送受可能に前記トランスデューサを回転させる回転駆動装置と、前記トランスデューサとの間で電気信号を送受して取得した前記超音波による前記診断対象内の複数枚の超音波断層像を合成し３次元超音波画像を生成する３次元画像合成装置とを具備する超音波診断装置において、前記回転駆動装置は前記トランスデューサを回動させるとともに、前記３次元画像合成装置は前記トランスデューサの往路および復路における前記診断対象に対する異なる角度での前記超音波断層像を交互に取得して前記３次元超音波画像を生成する構成を有している。
【０００７】
この構成により、トランスデューサの往路または復路の一方で複数枚の超音波断層像を取得するよりも、その往路および復路におけるトランスデューサの回転速度を速くすることができ、往路と復路のそれぞれで取得した少ない枚数の超音波断層像を合成して組み合わせることにより診断対象の３次元超音波像を生成することができる。したがって、３次元超音波像の細密さを維持しつつその３次元超音波像の取得周期を高速化することができる。
【０００８】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記診断対象に対する隣接する角度での前記超音波断層像を比較して、前記超音波断層像に予め設定されている設定値以上の変化がある場合には、前記トランスデューサの前記往路または前記復路のいずれかで取得した前記超音波断層像の一方のみから前記３次元超音波画像を生成する構成を有することにより、診断対象に動きがあるときにはトランスデューサの往路もしくは復路のみで取得した超音波断層像から正確な３次元超音波像を生成することができる一方、診断対象に動きがないときにはトランスデューサの往路と復路の両方で取得した超音波断層像を組み合わせて細密な３次元超音波像を生成することができる。
【０００９】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更可能にした構成を有することにより、３次元超音波像の生成速度あるいは生成品質に応じて、３次元超音波像の生成に使用する超音波断層像の枚数や１枚の超音波断層像中の音線数を増減することができ、例えば、３次元超音波像をすばやくほしい場合や高品質な３次元超音波像がほしい場合などの事情に応じた解像度の品質で３次元超音波像を適宜生成することができる。
【００１０】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサの前記往路および前記復路において前記超音波断層像を合成するために取得する音線を前記往路と前記復路とで異なる位置から間引く構成を有することにより、前記超音波断層像を合成するために取得する音線を間引いて３次元超音波像をすばやく生成することができ、その音線もトランスデューサの往路と復路とで異なる位置から間引くことにより、連続的な画像の抜けのない高品質な３次元超音波像を生成することができる。
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサが前記超音波を送出してから受け取るまでの送受時間間隔と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記トランスデューサの回転速度を変更する構成を有することにより、１枚の超音波断層像の取得に掛かる時間が決まっている場合には、自動的に、その取得時間にあわせてトランスデューサを回転させることができ、超音波断層像を取得するのに必要な時間を確保しつつトランスデューサを高速回転させて失敗なく３次元超音波像を迅速に生成することできる。
【００１２】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサの回転速度と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更する構成を有することにより、トランスデューサの回転速度と超音波断層像の取得位置とが決まっている場合に、１枚の超音波断層像の取得に掛けられる時間にあわせて、自動的に、その超音波断層像を合成するために取得する音線の密度を変更することができ、３次元超音波像を合成する際に使用する超音波断層像の枚数に対するその音線密度を調整して、３次元超音波像の画質をバランスさせるとともに、その画質の３次元超音波像を最短時間で生成することができる。
【００１３】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記回転駆動装置は、前記超音波の送受に同期させて前記トランスデューサの回転速度を変化させる構成を有することにより、超音波を送受している間はトランスデューサの回転速度を遅くする一方、超音波を送受していない間にはトランスデューサの回転速度を速くして、超音波を送受する期間を確保しつつトランスデューサを高速回転することができ、広視野範囲の３次元超音波像でもすばやく生成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明に係る超音波診断装置の第１実施形態を示す図である。
【００１５】
図１において、超音波診断装置は、身体の特定の部位（診断対象Ｔ）の内部状態についての情報を取得する超音波探触子１０およびその取得データの処理を行う信号処理装置２０をケーブル３０により電気信号の送受信を可能に接続して構築されている。
【００１６】
超音波探触子１０は、超音波と電気信号を相互に変換するトランスデューサ１１と、このトランスデューサ１１を往復回転させる電磁モータ１２と、トランスデューサ１１の回転角度を検出するエンコーダ１３と、超音波を伝播するカップリング液を満たしてトランスデューサ１１を浸漬させるとともにそのトランスデューサ１１を回転可能に保持するフレーム１４と、このフレーム１４や電磁モータ１２およびエンコーダ１３を収納するケース１５と、押し当てる診断対象Ｔに超音波を伝播可能にフレーム１４を閉止するとともにトランスデューサ１１を保護するウィンドウ１６とにより構成されている。
【００１７】
信号処理装置２０は、トランスデューサ１１に超音波の送受信をさせる送受信回路２１と、送受信回路２１からの信号により超音波断層像Ｐ（図２に図示）を合成する画像合成装置２２と、超音波断層像Ｐを複数枚記録する記録装置２３と、複数枚の超音波断層像Ｐから３次元超音波画像を合成する３次元合成装置２４と、超音波断層像Ｐや３次元超音波画像を表示する表示装置２５と、電磁モータ１２に駆動信号を送出して回転駆動させる駆動制御回路２６とにより構成されている。
【００１８】
具体的には、超音波探触子１０のウィンドウ１６の上に診断対象Ｔの部位を押し当てた状態で診断動作が開始されると、図２に示すように、駆動制御回路２６がエンコーダ１３からの検出情報に基づいて電磁モータ１２を駆動して、トランスデューサ１１がウィンドウ１６に対面する水平位置Ｈから時計回りに回転し、垂直Ｖに対して角度＋αで傾斜する実線で示す回転開始位置まで移動した後に（あるいは、ここを待機位置としてもよい）、そのトランスデューサ１１による超音波の送受によって診断対象Ｔ内の垂直方向の超音波断層面についての変換信号を取得する動作を開始するようになっており、トランスデューサ１１から送受信回路２１を介して受け取ったその変換信号に基づいて、画像合成装置２２がその診断対象Ｔの角度＋αにおける１枚目の超音波断層像ｐ１１を合成し、そのトランスデューサ１１の回転角度と回転方向と共に記録装置２３に記録するのと同時に、表示装置２５に送ってその超音波断層像ｐ１１を表示出力する。
【００１９】
また、この角度＋αにおける超音波断層像ｐ１１の取得動作と同時に、駆動制御回路２６がトランスデューサ１１を矢印Ｄ１方向に回転させるように電磁モータ１２を駆動させるようになっており、送受信回路２１はエンコーダ１３からの検出情報に基づいてトランスデューサ１１が予め設定されている所定角度θだけ回転したことを検知すると、その回転角度における次の超音波断層像ｐ１ｍの記録装置２３への記録と共に表示装置２５への表示出力を行うようになっている。そして、これをトランスデューサ１１が垂直Ｖから反時計回りに回転して角度−αの破線で示す回転終了角度位置に到達するまで繰り返すことにより、ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを取得するようになっており、トランスデューサ１１が回転終了角度−αに到達したときには、記録装置２３に記録保持する超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを３次元合成装置２４に送信することにより、それぞれの回転角度に基づいて３次元超音波像の合成を行って生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する。
【００２０】
この回転終了角度−αに到達したトランスデューサ１１は、逆方向である矢印Ｄ２方向への回転を開始して、その位置（診断対象Ｔの角度−α）での１枚目の超音波断層像ｐ２１の記録装置２３への記録と共に表示装置２５への表示出力を行って、以降同様に、回転開始角度＋αまでにｎ枚の超音波断層像ｐ２１〜ｐ２ｎを取得して記録装置２３に記録するとともに、この記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信することにより、それぞれの回転角度に基づいて交互になるように合成して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する。
【００２１】
この後には、トランスデューサ１１は、再度、回転開始角度＋αから回転終了角度−αに向けて矢印Ｄ１方向への回転を開始して、取得したｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを記録装置２３に記録することにより更新し、この記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信して生成（合成）した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっており、このように回転開始角度＋αと回転終了角度−αとの間をトランスデューサ１１が往復回転することにより、矢印Ｄ１の方向の往路と矢印Ｄ２方向の復路のそれぞれの異なる回転角度で取得した２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを交互になるように合成することを繰り返して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっている。
【００２２】
したがって、トランスデューサ１１の往路または復路の一方で２ｎ枚の超音波断層像Ｐを取得するよりも、トランスデューサ１１の回転速度を最高で２倍にして往復回転させることができ、往路または復路ですべての超音波断層像Ｐを取得したのと同等の品質で３次元超音波像を生成することができる。
【００２３】
このように本実施形態においては、トランスデューサ１１の往路や復路で取得する超音波断層像Ｐの枚数を往路または復路の一方のみで取得する場合よりも少なくしてトランスデューサ１１を高速に往復回転させることができ、取得した超音波断層像Ｐを合成して３次元超音波像を短時間に生成することができる。したがって、複数の超音波断層像Ｐを並列受信して合成する場合に較べて、簡易な装置構成、駆動制御、信号処理によって、細密で高品質な３次元超音波像を半分の周期で高速に生成することができる。
【００２４】
次に、図３は本発明に係る超音波診断装置の第２実施形態を示す図である。なお、本実施形態は、上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する（以下で説明する他の実施形態においても同様）。
【００２５】
図３において、信号処理装置２０は、送受信回路２１、画像合成装置２２、記録装置２３、３次元合成装置２４、表示装置２５、および駆動制御回路２６に、画像比較装置３１を加えて構成されており、この画像比較装置３１は、隣接する回転角度での超音波断層像Ｐを比較して、その超音波断層像Ｐの相対的な変化が予め設定されている設定値未満の場合には、トランスデューサ１１の往路における超音波断層像ｐ１ｍと復路における超音波断層像ｐ２ｍとを類似する画像として合成し３次元超音波像を生成することを許容する一方、超音波断層像Ｐの相対的な変化が設定値以上の場合には、その超音波断層像ｐ１ｍと超音波断層像ｐ２ｍとは類似していないとして合成することを制限して一方のみで３次元超音波像を生成するようになっている。
【００２６】
具体的には、画像比較装置３１は、記録装置２３内にｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたは超音波断層像ｐ２１〜ｐ２ｎが記録・更新される度に（あるは並行して）、その記録装置２３内に保持されている２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎうちから、まず、例えば、隣接する超音波断層像ｐ１１と超音波断層像ｐ２ｎとをその画素毎に比較して、その変化が設定値未満で類似すると判断した場合には、続けて、次に隣接する超音波断層像ｐ２ｎと超音波断層像ｐ１２との比較をして、類似する超音波断層像Ｐが連続しているときには、その記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する一方、類似しない超音波断層像Ｐが含まれていたときには、あるタイミングで変化していたと判断して、その記録装置２３に記録保持する最新のｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたはｐ２１〜ｐ２ｎの一方のみを３次元合成装置２４に送信して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっている。
【００２７】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、診断対象Ｔが急激に動かない場合には、トランスデューサ１１が往復回転することにより取得した２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎのすべてを用いて細密な３次元超音波像を生成して表示出力することができる一方、診断対象Ｔがあるタイミングに急激に動いた場合にも、往路または復路のいずれかで取得した超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたはｐ２１〜ｐ２ｎの一方のみに絞って正確な３次元超音波像を生成して表示出力することができる。したがって、常に往路および復路で取得した超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを合成して不正確な３次元超音波像を表示出力することにより診断不能になってしまうことを回避することができる。なお、本実施形態では、診断対象Ｔが突然動いた場合にも自動的に対応することができるが、動くことが予想される診断対象のときには、往路・復路で取得する超音波断層像Ｐの枚数を２倍にするように設定できるようにしてもよい。
【００２８】
次に、図４〜図６は本発明に係る超音波診断装置の第３実施形態を示す図である。
【００２９】
図１において、まず、上述実施形態の画像合成装置２２が合成する１枚の超音波断層像Ｐは、図４に示すように、トランスデューサ１１の長さに応じた視野範囲Ｗ内のｒ本の音線ｑ１、ｑ２、〜ｑ（ｒ−１）、ｑｒにより構成されており、音線ｑ１〜ｑｒのそれぞれを取得するのに要する時間ｔａは、１本の音線Ｑを取得するのに時間ｔ０づつ掛かることから、次式▲１▼のように示される。
ｔａ＝ｔ０×ｒ ・・・▲１▼
【００３０】
また、３次元合成装置２４が合成する３次元超音波像は、図５に示すように、その合成に使用する超音波断層像Ｐの枚数は２ｎ枚であることから、３次元超音波像を合成するのに要する時間ｔｖ（秒）は次式▲２▼のように示される。
ｔｖ＝ｔａ×２ｎ＝ｔ０×ｒ×２ｎ ・・・▲２▼
【００３１】
これに対して、本実施形態の画像合成装置２２は、図６に示すように、音線ｑ１、ｑ３、ｑ５、〜ｑ（ｒ−２）、ｑｒというように間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成することにより、１枚の超音波断層像Ｐを合成するのに必要な音線Ｑの本数を削減して、その視野範囲Ｗを変更することなく超音波断層像Ｐを取得するのに要する時間を減少させることができるようになっており、例えば、不図示の操作部から高速診断の指示ボタンを押下されたときには、超音波断層像Ｐを合成するために取得する音線密度を低減する方向に変更して３次元超音波像を生成するのに要する時間ｔｖを小さくすることにより、上述実施形態よりもさらにすばやく３次元超音波像を表示装置２５に表示出力することができるようになっている。なお、音線Ｑは、送受信回路２１または画像合成装置２２のいずれで間引いてもよいことはいうまでもない。
【００３２】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、診断するために表示装置２５に表示出力する３次元超音波像を、その診断の事情に応じて、例えば、高品質にするよりもすばやく表示出力することが必要であるときには、超音波断層像Ｐを構成する音線Ｑを間引いて迅速に３次元超音波像を生成し表示出力することができる。したがって、診断の都合に応じた３次元超音波像を適宜生成することができ、必要な解像度で診断対象Ｔの３次元超音波像を表示出力することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、超音波断層像Ｐを構成する音線Ｑを間引くが、１枚の超音波断層像Ｐを適宜間引いても同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００３４】
また、本実施形態の他の態様としては、トランスデューサ１１の往路と復路から間引く音線Ｑが隣接して連続しないように交互に位置をずらすように構成してもよい。具体的には、図７に示すように、トランスデューサ１１の往路では、音線ｑ１、ｑ３、〜ｑ（ｒ−２）、ｑｒを間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成する一方、トランスデューサ１１の復路では、音線ｑ２、ｑ４、〜ｑ（ｒ−３）、ｑ（ｒ−１）を間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成することにより、図６に示す上述実施形態のように、往路と復路とで間引いた音線Ｑが並んでしまうことがなく、連続する画素の抜けた部分が３次元超音波像に現れてしまうことを回避することができる。このように構成することによって、品質を大きく損なうことなく、３次元超音波像を生成することができる。したがって、すばやく３次元超音波像を表示出力する必要があるときでも、高品質な３次元超音波像を迅速に生成して表示出力することができる。
【００３５】
次に、図８は本発明に係る超音波診断装置の第４実施形態を示す図である。
【００３６】
図１において、駆動制御回路２６は、エンコーダ１３からの検出情報に基づいて電磁モータ１２を駆動制御することにより、図８に示すように、トランスデューサ１１を矢印Ｄ１方向または矢印Ｄ２方向に往復回転するとともに、送受信回路２１は、エンコーダ１３からの検出情報に基づいてトランスデューサ１１の回転開始角度＋αから設定角度θ毎の超音波断層像Ｐおよび回転終了角度−αから設定角度θ毎の超音波断層像Ｐを取得するようになっており、この駆動制御回路２６は、超音波断層像Ｐの１枚を取得するのに時間ｔａ（ｓ）を要するので、次式▲３▼の成立する回転速度ωＴ（ｒａｄ／ｓ）でトランスデューサ１１を矢印Ｄ１、Ｄ２方向へ回転させ、超音波断層像Ｐの取得動作と同期させて、それぞれの回転方向毎に、回転角度間隔θ（ｒａｄ）での各ｎ枚の超音波断層像Ｐを取得するようになっている。
ωＴ≦（θ／ｔａ） ・・・▲３▼
【００３７】
したがって、トランスデューサ１１は、式▲３▼を満たす上限値を超えない回転速度ωＴで回転させることができ、超音波断層像Ｐを取得可能な回転速度ωＴの限界を設定することができる。
【００３８】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、取得間隔θ毎に１枚の超音波断層像Ｐを取得するのに掛かる時間ｔａにあわせてトランスデューサ１１を回転させることができ、超音波断層像Ｐの取得時間ｔａが増大した場合でもトランスデューサ１１の回転速度ωＴを低減することにより超音波断層像Ｐの取得時間ｔａと取得間隔θを維持することができるとともに、超音波断層像Ｐの取得時間ｔａが減少した場合にはトランスデューサ１１の回転速度ωＴを上げることにより３次元超音波像の生成全体に掛かる時間を減少することもできる。したがって、超音波断層像Ｐを取得するのに必要な時間ｔａを確保しつつ、トランスデューサ１１を停止させるなどの無駄な待ち時間や制御を不要にすることができ、トランスデューサ１１を効率よく、かつ、安定して回転させて確実に３次元超音波像を迅速に生成することできる。
【００３９】
また、本実施形態の他の態様としては、図示することは省略するが、超音波断層像Ｐを取得するのに要する時間ｔａによりトランスデューサ１１の回転速度ωＴを変化させるのではなく、そのトランスデューサ１１の回転速度ωＴと超音波断層像Ｐの取得間隔θが固定されている場合には、上記式▲３▼から１枚の超音波断層像Ｐを取得するのに掛けられる時間ｔａを算出し、その時間ｔａ内に超音波断層像Ｐを取得できるように、上記式▲１▼に基づいて１枚の超音波断層像Ｐの視野範囲Ｗ内の音線Ｑを間引いて音線取得密度を変更するように構成してもよい。このように構成することにより、トランスデューサ１１の回転速度ωＴと超音波断層像Ｐの取得間隔θとを固定したまま所望の速さで３次元超音波像を生成することができ、３次元超音波像を合成する際に使用する超音波断層像Ｐの音線Ｑの密度を調整して生成速度などにバランスさせた所望の画質の３次元超音波像を最短時間で生成することができる。
【００４０】
次に、図９は本発明に係る超音波診断装置の第５実施形態を示す図である。
【００４１】
図１において、トランスデューサ１１が送出して診断対象Ｔ内で反射された後に受け取る超音波の音圧分布は、図９に縦軸を音圧レベルとするとともに横軸を診断対象Ｔに対するトランスデューサ１１の相対位置として示すように、トランスデューサ１１が回転することなく相対位置ｈ１で超音波を送受する場合には、その超音波をピークレベルＬ１で受信することができるが、トランスデューサ１１が回転している場合には、そのトランスデューサ１１の回転速度ωＴと反射してくる超音波が到達するまでの時間に応じてその音圧レベルは低下することになり、その積が大きくなるに連れて、例えば、相対位置ｈ２ではピークレベルＬ１よりも低下した音圧レベルＬ２の超音波を受信し、さらに相対位置ｈ３ではより低下した音圧レベルＬ３の超音波を受信することになる。
【００４２】
このように、回転速度ωＴを上げるにしてもトランスデューサ１１が一定レベル以上の超音波を受信するためには限界があることから、本実施形態の駆動制御回路２６は、トランスデューサ１１の超音波の送受に同期させつつその回転速度ωＴを変化させるようになっており、具体的には、トランスデューサ１１の回転速度ωＴは、図１０に縦軸を回転速度ωＴとするとともに横軸を時間として示すように、超音波を送出してから受信するまでの平均回転速度ωＴ１を、全体の平均回転速度ωＴａより低くなるように設定して、超音波の送受（超音波断層像Ｐの取得）は平均回転速度ωＴａよりも低い速度で回転しているタイミングに行うようになっている。
【００４３】
したがって、トランスデューサ１１は、往路方向または復路方向の回転中に連続的にその速度を可変しつつ超音波の送受を行うことができ、超音波を送受するタイミング中には、送信した超音波を一定レベル以上で受信することのできる限界の速度以下で回転させることにより、支障なく超音波断層像Ｐを取得することができるとともに、超音波を送受するタイミング以外では平均回転速度ωＴａよりも高速に回転させることができる。
【００４４】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、超音波を送受するタイミング中であるか否かに応じてトランスデューサ１１の回転速度ωＴを変化させることができ、超音波を送受する期間を確保しつつトランスデューサを高速回転させることができる。したがって、診断対象Ｔが広視野範囲Ｌの場合でもその３次元超音波像をすばやく生成することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、トランスデューサの往路と復路のそれぞれにおける異なる角度での超音波断層像を取得することにより、その往路や復路で取得する超音波断層像の枚数を一方のみで取得する場合よりも少なくしてトランスデューサを高速に往復回転させることができ、取得した超音波断層像を組み合わせて３次元超音波像を短時間に生成することができる。したがって、複数の並列受信のように装置構成や制御・処理を複雑にすることなく、３次元超音波像の細密さを維持しつつその３次元超音波像の生成周期を高速化することができ、高品質な３次元超音波像を取得可能で安価な超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の第１実施形態を示す概略全体構成図
【図２】本発明の第１実施形態の動作を説明する概念図
【図３】本発明に係る超音波診断装置の第２実施形態の要部を示す構成図
【図４】本発明に係る超音波診断装置の第３実施形態により取得する超音波断層像を説明するための概念図
【図５】本発明の第３実施形態により取得する超音波断層像を説明するための概念図
【図６】本発明の第３実施形態により取得する超音波断層像を示す概念図
【図７】本発明の第３実施形態の他の態様により取得する超音波断層像を示す概念図
【図８】本発明に係る超音波診断装置の第４実施形態の動作を説明する概念図
【図９】本発明に係る超音波診断装置の第５実施形態による超音波の送受を説明する概念図
【図１０】本発明の第５実施形態の動作を説明する概念図
【符号の説明】
１０ 超音波探触子
１１ トランスデューサ
１２ 電磁モータ
１３ エンコーダ
１６ ウィンドウ
２０ 信号処理装置
２１ 送受信回路
２２ 画像合成装置
２３ 記録装置
２４ ３次元合成装置
２５ 表示装置
２６ 駆動制御回路
３１ 画像比較装置
ｑ 音線
ｐ 超音波断層像
θ 間隔
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて体内臓器などの断層像を得る超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、体内などを診断する部位にプローブを当てて、診断対象の内部に送出して反射してくる超音波の変化によって、その内部の状態を観察可能に表示装置に表示する超音波診断装置が知られている。
【０００３】
この種の超音波診断装置としては、例えば、特開平５−３４４９７５号公報に記載されており、この装置では、アレイプローブから広がった超音波を送出することにより、反射してくる複数の超音波を同時に受信して、高速に３次元超音波像を作成して表示することができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の超音波診断装置にあっては、複数の超音波を並列受信をしているため、高速化・細密化するほど装置構成や制御・処理が複雑となって、装置の価格が高価となってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡易な構成により、短い時間で細密な３次元超音波像を取得することを可能にして、安価で高性能な超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、診断対象を位置させるウィンドウと、入力された電気信号を変換した超音波を前記ウィンドウを介して前記診断対象内に送出するとともに前記診断対象内で反射してきた超音波を受け取って電気信号に変換して出力するトランスデューサと、前記診断対象に向かう角度を変化させて前記ウィンドウを介して前記超音波を送受可能に前記トランスデューサを回転させる回転駆動装置と、前記トランスデューサとの間で電気信号を送受して取得した前記超音波による前記診断対象内の複数枚の超音波断層像を合成し３次元超音波画像を生成する３次元画像合成装置とを具備する超音波診断装置において、前記回転駆動装置は前記トランスデューサを回動させるとともに、前記３次元画像合成装置は前記トランスデューサの往路および復路における前記診断対象に対する異なる角度での前記超音波断層像を交互に取得して前記３次元超音波画像を生成する構成を有している。
【０００７】
この構成により、トランスデューサの往路または復路の一方で複数枚の超音波断層像を取得するよりも、その往路および復路におけるトランスデューサの回転速度を速くすることができ、往路と復路のそれぞれで取得した少ない枚数の超音波断層像を合成して組み合わせることにより診断対象の３次元超音波像を生成することができる。したがって、３次元超音波像の細密さを維持しつつその３次元超音波像の取得周期を高速化することができる。
【０００８】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記診断対象に対する隣接する角度での前記超音波断層像を比較して、前記超音波断層像に予め設定されている設定値以上の変化がある場合には、前記トランスデューサの前記往路または前記復路のいずれかで取得した前記超音波断層像の一方のみから前記３次元超音波画像を生成する構成を有することにより、診断対象に動きがあるときにはトランスデューサの往路もしくは復路のみで取得した超音波断層像から正確な３次元超音波像を生成することができる一方、診断対象に動きがないときにはトランスデューサの往路と復路の両方で取得した超音波断層像を組み合わせて細密な３次元超音波像を生成することができる。
【０００９】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更可能にした構成を有することにより、３次元超音波像の生成速度あるいは生成品質に応じて、３次元超音波像の生成に使用する超音波断層像の枚数や１枚の超音波断層像中の音線数を増減することができ、例えば、３次元超音波像をすばやくほしい場合や高品質な３次元超音波像がほしい場合などの事情に応じた解像度の品質で３次元超音波像を適宜生成することができる。
【００１０】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサの前記往路および前記復路において前記超音波断層像を合成するために取得する音線を前記往路と前記復路とで異なる位置から間引く構成を有することにより、前記超音波断層像を合成するために取得する音線を間引いて３次元超音波像をすばやく生成することができ、その音線もトランスデューサの往路と復路とで異なる位置から間引くことにより、連続的な画像の抜けのない高品質な３次元超音波像を生成することができる。
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサが前記超音波を送出してから受け取るまでの送受時間間隔と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記トランスデューサの回転速度を変更する構成を有することにより、１枚の超音波断層像の取得に掛かる時間が決まっている場合には、自動的に、その取得時間にあわせてトランスデューサを回転させることができ、超音波断層像を取得するのに必要な時間を確保しつつトランスデューサを高速回転させて失敗なく３次元超音波像を迅速に生成することできる。
【００１２】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサの回転速度と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更する構成を有することにより、トランスデューサの回転速度と超音波断層像の取得位置とが決まっている場合に、１枚の超音波断層像の取得に掛けられる時間にあわせて、自動的に、その超音波断層像を合成するために取得する音線の密度を変更することができ、３次元超音波像を合成する際に使用する超音波断層像の枚数に対するその音線密度を調整して、３次元超音波像の画質をバランスさせるとともに、その画質の３次元超音波像を最短時間で生成することができる。
【００１３】
本発明の超音波診断装置は、上記発明の特定事項に加えて、前記回転駆動装置は、前記超音波の送受に同期させて前記トランスデューサの回転速度を変化させる構成を有することにより、超音波を送受している間はトランスデューサの回転速度を遅くする一方、超音波を送受していない間にはトランスデューサの回転速度を速くして、超音波を送受する期間を確保しつつトランスデューサを高速回転することができ、広視野範囲の３次元超音波像でもすばやく生成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明に係る超音波診断装置の第１実施形態を示す図である。
【００１５】
図１において、超音波診断装置は、身体の特定の部位（診断対象Ｔ）の内部状態についての情報を取得する超音波探触子１０およびその取得データの処理を行う信号処理装置２０をケーブル３０により電気信号の送受信を可能に接続して構築されている。
【００１６】
超音波探触子１０は、超音波と電気信号を相互に変換するトランスデューサ１１と、このトランスデューサ１１を往復回転させる電磁モータ１２と、トランスデューサ１１の回転角度を検出するエンコーダ１３と、超音波を伝播するカップリング液を満たしてトランスデューサ１１を浸漬させるとともにそのトランスデューサ１１を回転可能に保持するフレーム１４と、このフレーム１４や電磁モータ１２およびエンコーダ１３を収納するケース１５と、押し当てる診断対象Ｔに超音波を伝播可能にフレーム１４を閉止するとともにトランスデューサ１１を保護するウィンドウ１６とにより構成されている。
【００１７】
信号処理装置２０は、トランスデューサ１１に超音波の送受信をさせる送受信回路２１と、送受信回路２１からの信号により超音波断層像Ｐ（図２に図示）を合成する画像合成装置２２と、超音波断層像Ｐを複数枚記録する記録装置２３と、複数枚の超音波断層像Ｐから３次元超音波画像を合成する３次元合成装置２４と、超音波断層像Ｐや３次元超音波画像を表示する表示装置２５と、電磁モータ１２に駆動信号を送出して回転駆動させる駆動制御回路２６とにより構成されている。
【００１８】
具体的には、超音波探触子１０のウィンドウ１６の上に診断対象Ｔの部位を押し当てた状態で診断動作が開始されると、図２に示すように、駆動制御回路２６がエンコーダ１３からの検出情報に基づいて電磁モータ１２を駆動して、トランスデューサ１１がウィンドウ１６に対面する水平位置Ｈから時計回りに回転し、垂直Ｖに対して角度＋αで傾斜する実線で示す回転開始位置まで移動した後に（あるいは、ここを待機位置としてもよい）、そのトランスデューサ１１による超音波の送受によって診断対象Ｔ内の垂直方向の超音波断層面についての変換信号を取得する動作を開始するようになっており、トランスデューサ１１から送受信回路２１を介して受け取ったその変換信号に基づいて、画像合成装置２２がその診断対象Ｔの角度＋αにおける１枚目の超音波断層像ｐ１１を合成し、そのトランスデューサ１１の回転角度と回転方向と共に記録装置２３に記録するのと同時に、表示装置２５に送ってその超音波断層像ｐ１１を表示出力する。
【００１９】
また、この角度＋αにおける超音波断層像ｐ１１の取得動作と同時に、駆動制御回路２６がトランスデューサ１１を矢印Ｄ１方向に回転させるように電磁モータ１２を駆動させるようになっており、送受信回路２１はエンコーダ１３からの検出情報に基づいてトランスデューサ１１が予め設定されている所定角度θだけ回転したことを検知すると、その回転角度における次の超音波断層像ｐ１ｍの記録装置２３への記録と共に表示装置２５への表示出力を行うようになっている。そして、これをトランスデューサ１１が垂直Ｖから反時計回りに回転して角度−αの破線で示す回転終了角度位置に到達するまで繰り返すことにより、ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを取得するようになっており、トランスデューサ１１が回転終了角度−αに到達したときには、記録装置２３に記録保持する超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを３次元合成装置２４に送信することにより、それぞれの回転角度に基づいて３次元超音波像の合成を行って生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する。
【００２０】
この回転終了角度−αに到達したトランスデューサ１１は、逆方向である矢印Ｄ２方向への回転を開始して、その位置（診断対象Ｔの角度−α）での１枚目の超音波断層像ｐ２１の記録装置２３への記録と共に表示装置２５への表示出力を行って、以降同様に、回転開始角度＋αまでにｎ枚の超音波断層像ｐ２１〜ｐ２ｎを取得して記録装置２３に記録するとともに、この記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信することにより、それぞれの回転角度に基づいて交互になるように合成して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する。
【００２１】
この後には、トランスデューサ１１は、再度、回転開始角度＋αから回転終了角度−αに向けて矢印Ｄ１方向への回転を開始して、取得したｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎを記録装置２３に記録することにより更新し、この記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信して生成（合成）した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっており、このように回転開始角度＋αと回転終了角度−αとの間をトランスデューサ１１が往復回転することにより、矢印Ｄ１の方向の往路と矢印Ｄ２方向の復路のそれぞれの異なる回転角度で取得した２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを交互になるように合成することを繰り返して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっている。
【００２２】
したがって、トランスデューサ１１の往路または復路の一方で２ｎ枚の超音波断層像Ｐを取得するよりも、トランスデューサ１１の回転速度を最高で２倍にして往復回転させることができ、往路または復路ですべての超音波断層像Ｐを取得したのと同等の品質で３次元超音波像を生成することができる。
【００２３】
このように本実施形態においては、トランスデューサ１１の往路や復路で取得する超音波断層像Ｐの枚数を往路または復路の一方のみで取得する場合よりも少なくしてトランスデューサ１１を高速に往復回転させることができ、取得した超音波断層像Ｐを合成して３次元超音波像を短時間に生成することができる。したがって、複数の超音波断層像Ｐを並列受信して合成する場合に較べて、簡易な装置構成、駆動制御、信号処理によって、細密で高品質な３次元超音波像を半分の周期で高速に生成することができる。
【００２４】
次に、図３は本発明に係る超音波診断装置の第２実施形態を示す図である。なお、本実施形態は、上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する（以下で説明する他の実施形態においても同様）。
【００２５】
図３において、信号処理装置２０は、送受信回路２１、画像合成装置２２、記録装置２３、３次元合成装置２４、表示装置２５、および駆動制御回路２６に、画像比較装置３１を加えて構成されており、この画像比較装置３１は、隣接する回転角度での超音波断層像Ｐを比較して、その超音波断層像Ｐの相対的な変化が予め設定されている設定値未満の場合には、トランスデューサ１１の往路における超音波断層像ｐ１ｍと復路における超音波断層像ｐ２ｍとを類似する画像として合成し３次元超音波像を生成することを許容する一方、超音波断層像Ｐの相対的な変化が設定値以上の場合には、その超音波断層像ｐ１ｍと超音波断層像ｐ２ｍとは類似していないとして合成することを制限して一方のみで３次元超音波像を生成するようになっている。
【００２６】
具体的には、画像比較装置３１は、記録装置２３内にｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたは超音波断層像ｐ２１〜ｐ２ｎが記録・更新される度に（あるは並行して）、その記録装置２３内に保持されている２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎうちから、まず、例えば、隣接する超音波断層像ｐ１１と超音波断層像ｐ２ｎとをその画素毎に比較して、その変化が設定値未満で類似すると判断した場合には、続けて、次に隣接する超音波断層像ｐ２ｎと超音波断層像ｐ１２との比較をして、類似する超音波断層像Ｐが連続しているときには、その記録装置２３に記録保持する２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを３次元合成装置２４に送信して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力する一方、類似しない超音波断層像Ｐが含まれていたときには、あるタイミングで変化していたと判断して、その記録装置２３に記録保持する最新のｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたはｐ２１〜ｐ２ｎの一方のみを３次元合成装置２４に送信して生成した３次元超音波像を表示装置２５に表示出力するようになっている。
【００２７】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、診断対象Ｔが急激に動かない場合には、トランスデューサ１１が往復回転することにより取得した２ｎ枚の超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎのすべてを用いて細密な３次元超音波像を生成して表示出力することができる一方、診断対象Ｔがあるタイミングに急激に動いた場合にも、往路または復路のいずれかで取得した超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎまたはｐ２１〜ｐ２ｎの一方のみに絞って正確な３次元超音波像を生成して表示出力することができる。したがって、常に往路および復路で取得した超音波断層像ｐ１１〜ｐ１ｎ、ｐ２１〜ｐ２ｎを合成して不正確な３次元超音波像を表示出力することにより診断不能になってしまうことを回避することができる。なお、本実施形態では、診断対象Ｔが突然動いた場合にも自動的に対応することができるが、動くことが予想される診断対象のときには、往路・復路で取得する超音波断層像Ｐの枚数を２倍にするように設定できるようにしてもよい。
【００２８】
次に、図４〜図６は本発明に係る超音波診断装置の第３実施形態を示す図である。
【００２９】
図１において、まず、上述実施形態の画像合成装置２２が合成する１枚の超音波断層像Ｐは、図４に示すように、トランスデューサ１１の長さに応じた視野範囲Ｗ内のｒ本の音線ｑ１、ｑ２、〜ｑ（ｒ−１）、ｑｒにより構成されており、音線ｑ１〜ｑｒのそれぞれを取得するのに要する時間ｔａは、１本の音線Ｑを取得するのに時間ｔ０づつ掛かることから、次式▲１▼のように示される。
ｔａ＝ｔ０×ｒ ・・・▲１▼
【００３０】
また、３次元合成装置２４が合成する３次元超音波像は、図５に示すように、その合成に使用する超音波断層像Ｐの枚数は２ｎ枚であることから、３次元超音波像を合成するのに要する時間ｔｖ（秒）は次式▲２▼のように示される。
ｔｖ＝ｔａ×２ｎ＝ｔ０×ｒ×２ｎ ・・・▲２▼
【００３１】
これに対して、本実施形態の画像合成装置２２は、図６に示すように、音線ｑ１、ｑ３、ｑ５、〜ｑ（ｒ−２）、ｑｒというように間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成することにより、１枚の超音波断層像Ｐを合成するのに必要な音線Ｑの本数を削減して、その視野範囲Ｗを変更することなく超音波断層像Ｐを取得するのに要する時間を減少させることができるようになっており、例えば、不図示の操作部から高速診断の指示ボタンを押下されたときには、超音波断層像Ｐを合成するために取得する音線密度を低減する方向に変更して３次元超音波像を生成するのに要する時間ｔｖを小さくすることにより、上述実施形態よりもさらにすばやく３次元超音波像を表示装置２５に表示出力することができるようになっている。なお、音線Ｑは、送受信回路２１または画像合成装置２２のいずれで間引いてもよいことはいうまでもない。
【００３２】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、診断するために表示装置２５に表示出力する３次元超音波像を、その診断の事情に応じて、例えば、高品質にするよりもすばやく表示出力することが必要であるときには、超音波断層像Ｐを構成する音線Ｑを間引いて迅速に３次元超音波像を生成し表示出力することができる。したがって、診断の都合に応じた３次元超音波像を適宜生成することができ、必要な解像度で診断対象Ｔの３次元超音波像を表示出力することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、超音波断層像Ｐを構成する音線Ｑを間引くが、１枚の超音波断層像Ｐを適宜間引いても同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００３４】
また、本実施形態の他の態様としては、トランスデューサ１１の往路と復路から間引く音線Ｑが隣接して連続しないように交互に位置をずらすように構成してもよい。具体的には、図７に示すように、トランスデューサ１１の往路では、音線ｑ１、ｑ３、〜ｑ（ｒ−２）、ｑｒを間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成する一方、トランスデューサ１１の復路では、音線ｑ２、ｑ４、〜ｑ（ｒ−３）、ｑ（ｒ−１）を間引いた音線Ｑから超音波断層像Ｐを合成することにより、図６に示す上述実施形態のように、往路と復路とで間引いた音線Ｑが並んでしまうことがなく、連続する画素の抜けた部分が３次元超音波像に現れてしまうことを回避することができる。このように構成することによって、品質を大きく損なうことなく、３次元超音波像を生成することができる。したがって、すばやく３次元超音波像を表示出力する必要があるときでも、高品質な３次元超音波像を迅速に生成して表示出力することができる。
【００３５】
次に、図８は本発明に係る超音波診断装置の第４実施形態を示す図である。
【００３６】
図１において、駆動制御回路２６は、エンコーダ１３からの検出情報に基づいて電磁モータ１２を駆動制御することにより、図８に示すように、トランスデューサ１１を矢印Ｄ１方向または矢印Ｄ２方向に往復回転するとともに、送受信回路２１は、エンコーダ１３からの検出情報に基づいてトランスデューサ１１の回転開始角度＋αから設定角度θ毎の超音波断層像Ｐおよび回転終了角度−αから設定角度θ毎の超音波断層像Ｐを取得するようになっており、この駆動制御回路２６は、超音波断層像Ｐの１枚を取得するのに時間ｔａ（ｓ）を要するので、次式▲３▼の成立する回転速度ωＴ（ｒａｄ／ｓ）でトランスデューサ１１を矢印Ｄ１、Ｄ２方向へ回転させ、超音波断層像Ｐの取得動作と同期させて、それぞれの回転方向毎に、回転角度間隔θ（ｒａｄ）での各ｎ枚の超音波断層像Ｐを取得するようになっている。
ωＴ≦（θ／ｔａ） ・・・▲３▼
【００３７】
したがって、トランスデューサ１１は、式▲３▼を満たす上限値を超えない回転速度ωＴで回転させることができ、超音波断層像Ｐを取得可能な回転速度ωＴの限界を設定することができる。
【００３８】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、取得間隔θ毎に１枚の超音波断層像Ｐを取得するのに掛かる時間ｔａにあわせてトランスデューサ１１を回転させることができ、超音波断層像Ｐの取得時間ｔａが増大した場合でもトランスデューサ１１の回転速度ωＴを低減することにより超音波断層像Ｐの取得時間ｔａと取得間隔θを維持することができるとともに、超音波断層像Ｐの取得時間ｔａが減少した場合にはトランスデューサ１１の回転速度ωＴを上げることにより３次元超音波像の生成全体に掛かる時間を減少することもできる。したがって、超音波断層像Ｐを取得するのに必要な時間ｔａを確保しつつ、トランスデューサ１１を停止させるなどの無駄な待ち時間や制御を不要にすることができ、トランスデューサ１１を効率よく、かつ、安定して回転させて確実に３次元超音波像を迅速に生成することできる。
【００３９】
また、本実施形態の他の態様としては、図示することは省略するが、超音波断層像Ｐを取得するのに要する時間ｔａによりトランスデューサ１１の回転速度ωＴを変化させるのではなく、そのトランスデューサ１１の回転速度ωＴと超音波断層像Ｐの取得間隔θが固定されている場合には、上記式▲３▼から１枚の超音波断層像Ｐを取得するのに掛けられる時間ｔａを算出し、その時間ｔａ内に超音波断層像Ｐを取得できるように、上記式▲１▼に基づいて１枚の超音波断層像Ｐの視野範囲Ｗ内の音線Ｑを間引いて音線取得密度を変更するように構成してもよい。このように構成することにより、トランスデューサ１１の回転速度ωＴと超音波断層像Ｐの取得間隔θとを固定したまま所望の速さで３次元超音波像を生成することができ、３次元超音波像を合成する際に使用する超音波断層像Ｐの音線Ｑの密度を調整して生成速度などにバランスさせた所望の画質の３次元超音波像を最短時間で生成することができる。
【００４０】
次に、図９は本発明に係る超音波診断装置の第５実施形態を示す図である。
【００４１】
図１において、トランスデューサ１１が送出して診断対象Ｔ内で反射された後に受け取る超音波の音圧分布は、図９に縦軸を音圧レベルとするとともに横軸を診断対象Ｔに対するトランスデューサ１１の相対位置として示すように、トランスデューサ１１が回転することなく相対位置ｈ１で超音波を送受する場合には、その超音波をピークレベルＬ１で受信することができるが、トランスデューサ１１が回転している場合には、そのトランスデューサ１１の回転速度ωＴと反射してくる超音波が到達するまでの時間に応じてその音圧レベルは低下することになり、その積が大きくなるに連れて、例えば、相対位置ｈ２ではピークレベルＬ１よりも低下した音圧レベルＬ２の超音波を受信し、さらに相対位置ｈ３ではより低下した音圧レベルＬ３の超音波を受信することになる。
【００４２】
このように、回転速度ωＴを上げるにしてもトランスデューサ１１が一定レベル以上の超音波を受信するためには限界があることから、本実施形態の駆動制御回路２６は、トランスデューサ１１の超音波の送受に同期させつつその回転速度ωＴを変化させるようになっており、具体的には、トランスデューサ１１の回転速度ωＴは、図１０に縦軸を回転速度ωＴとするとともに横軸を時間として示すように、超音波を送出してから受信するまでの平均回転速度ωＴ１を、全体の平均回転速度ωＴａより低くなるように設定して、超音波の送受（超音波断層像Ｐの取得）は平均回転速度ωＴａよりも低い速度で回転しているタイミングに行うようになっている。
【００４３】
したがって、トランスデューサ１１は、往路方向または復路方向の回転中に連続的にその速度を可変しつつ超音波の送受を行うことができ、超音波を送受するタイミング中には、送信した超音波を一定レベル以上で受信することのできる限界の速度以下で回転させることにより、支障なく超音波断層像Ｐを取得することができるとともに、超音波を送受するタイミング以外では平均回転速度ωＴａよりも高速に回転させることができる。
【００４４】
このように本実施形態においては、上述実施形態による作用効果に加えて、超音波を送受するタイミング中であるか否かに応じてトランスデューサ１１の回転速度ωＴを変化させることができ、超音波を送受する期間を確保しつつトランスデューサを高速回転させることができる。したがって、診断対象Ｔが広視野範囲Ｌの場合でもその３次元超音波像をすばやく生成することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、トランスデューサの往路と復路のそれぞれにおける異なる角度での超音波断層像を取得することにより、その往路や復路で取得する超音波断層像の枚数を一方のみで取得する場合よりも少なくしてトランスデューサを高速に往復回転させることができ、取得した超音波断層像を組み合わせて３次元超音波像を短時間に生成することができる。したがって、複数の並列受信のように装置構成や制御・処理を複雑にすることなく、３次元超音波像の細密さを維持しつつその３次元超音波像の生成周期を高速化することができ、高品質な３次元超音波像を取得可能で安価な超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の第１実施形態を示す概略全体構成図
【図２】本発明の第１実施形態の動作を説明する概念図
【図３】本発明に係る超音波診断装置の第２実施形態の要部を示す構成図
【図４】本発明に係る超音波診断装置の第３実施形態により取得する超音波断層像を説明するための概念図
【図５】本発明の第３実施形態により取得する超音波断層像を説明するための概念図
【図６】本発明の第３実施形態により取得する超音波断層像を示す概念図
【図７】本発明の第３実施形態の他の態様により取得する超音波断層像を示す概念図
【図８】本発明に係る超音波診断装置の第４実施形態の動作を説明する概念図
【図９】本発明に係る超音波診断装置の第５実施形態による超音波の送受を説明する概念図
【図１０】本発明の第５実施形態の動作を説明する概念図
【符号の説明】
１０ 超音波探触子
１１ トランスデューサ
１２ 電磁モータ
１３ エンコーダ
１６ ウィンドウ
２０ 信号処理装置
２１ 送受信回路
２２ 画像合成装置
２３ 記録装置
２４ ３次元合成装置
２５ 表示装置
２６ 駆動制御回路
３１ 画像比較装置
ｑ 音線
ｐ 超音波断層像
θ 間隔
Claims (6)
- 診断対象を位置させるウィンドウと、入力された電気信号を変換した超音波を前記ウィンドウを介して前記診断対象内に送出するとともに前記診断対象内で反射してきた超音波を受け取って電気信号に変換して出力するトランスデューサと、前記診断対象に向かう角度を変化させて前記ウィンドウを介して前記超音波を送受可能に前記トランスデューサを回転させる回転駆動装置と、前記トランスデューサとの間で電気信号を送受して取得した前記超音波による前記診断対象内の複数枚の超音波断層像を合成し３次元超音波画像を生成する３次元画像合成装置とを具備する超音波診断装置において、
前記回転駆動装置は前記トランスデューサを回動させるとともに、
前記３次元画像合成装置は前記トランスデューサの往路および復路における前記診断対象に対する異なる角度での前記超音波断層像を交互に取得して前記３次元超音波画像を生成し、
前記トランスデューサの前記往路および前記復路において前記超音波断層像を合成するために取得する音線を前記往路と前記復路とで異なる位置から間引くことを特徴とする超音波診断装置。 - 診断対象を位置させるウィンドウと、入力された電気信号を変換した超音波を前記ウィンドウを介して前記診断対象内に送出するとともに前記診断対象内で反射してきた超音波を受け取って電気信号に変換して出力するトランスデューサと、前記診断対象に向かう角度を変化させて前記ウィンドウを介して前記超音波を送受可能に前記トランスデューサを回転させる回転駆動装置と、前記トランスデューサとの間で電気信号を送受して取得した前記超音波による前記診断対象内の複数枚の超音波断層像を合成し３次元超音波画像を生成する３次元画像合成装置とを具備する超音波診断装置において、
前記回転駆動装置は前記トランスデューサを回動させるとともに、
前記３次元画像合成装置は前記トランスデューサの往路および復路における前記診断対象に対する異なる角度での前記超音波断層像を交互に取得して前記３次元超音波画像を生成し、
前記診断対象に対する隣接する角度での前記超音波断層像を比較して、前記超音波断層像に予め設定されている設定値以上の変化がある場合には、前記トランスデューサの前記往路または前記復路のいずれかで取得した前記超音波断層像の一方のみから前記３次元超音波画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記３次元画像合成装置は、前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更可能にした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。
- 前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサが前記超音波を送出してから受け取るまでの送受時間間隔と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記トランスデューサの回転速度を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記３次元画像合成装置は、前記トランスデューサの回転速度と、前記超音波断層像の合成位置間隔とに基づいて前記超音波断層像を合成するために取得する音線密度を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記回転駆動装置は、前記超音波の送受に同期させて前記トランスデューサの回転速度を変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の超音波診断装置。
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