JP4791820B2 - 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の超音波振動子を用いて超音波の送受信を行い、この複数の超音波振動子毎に受信された信号を加算して画像を生成する超音波診断装置及びこのような超音波診断装置の制御プログラムに関する。

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波から生成した受信信号を基に、当該被検体の内部を画像化する超音波診断装置が知られている。この超音波診断装置は、超音波探触子から被検体内に超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合により生じる反射波を超音波探触子で受信して受信信号を生成する。

超音波診断装置は、実用に供されるようになってから久しく、その技術的進歩も初期のものから比べると著しい。しかしながら、臨床的に現時点の性能で満足されているわけではなく、より高性能なものを求める要求は持続している。

具体的には、高分解能化による形態診断や血流速度測定の正確さや容易さへの要求が挙げられる。体内組織中の異変の小さな兆候や、微弱だが確かに存在する通常でない血流を、正確に捕らえられるかが重要である。

しかしながら、電気回路を用いて画像を表現するかぎり、電気的ノイズによる性能劣化は避けられない。より小さい反射信号からの画像に対する要求が大きくなるにつれ、絶対的に存在するある大きさの電気的ノイズの影響が相対的に大きくなってくる。

このような電気的ノイズを説明するために、従来の超音波送信ユニットの一例について、図８を用いて説明する。本例の超音波送受信ユニットは、電圧生成回路２１０、パルサ回路２１１、パルス生成スイッチ２１２、送信トランス２１３を有している。電圧生成回路２１０は送信信号の振幅を決めるためのDC電圧を生成するものであり、パルサ回路２１１は送信トランス２１３接続されるパルス生成スイッチ２１２をオン／オフし、送信信号を出力させるためのパルス信号を生成する。

ここで、電圧生成回路２１０およびパルサ回路２１１ともあるノイズを持っているため、出力される送信信号には、それらが重畳される。パルサ回路２１１はパルス生成スイッチ２１２を介して間接的にしか寄与しないのに対し、電圧生成回路２１０は直接的に送信信号に変換されるので、その影響度は大きい。

一方、図９に示されるように、パルサ回路２１１、パルス生成スイッチ２１２、送信トランス２１３を一つのチャンネルとして、各チャンネルに対して同一の電圧を与え、同一の振幅で各超音波振動子から超音波を送信すればよい場合、電圧生成回路２１０はチャンネル間で共通に用いられるという状況がある。この場合、電圧生成回路が持つノイズは、各チャンネル共通に重畳されることになる。もし各チャンネル同一のタイミングで送信されるとすると、チャンネル間で同相となる送信ノイズ成分は受信ビームフォーミング時に加算強調されてしまう。実際は、送信信号はフォーカスの位置によって各チャンネル毎に様々なタイミングで出力されるので、全チャンネル間で全く同相の送信ノイズ成分が加算されることはない。しかしながら、フォーカスの位置によっては、同じ遅延特性を付与されるチャンネルが複数発生することになり、この場合ある程度のノイズの増強が生じる。

このような状況に鑑み、より低ノイズ高分解能を得ようとする試みがなされている。例えば、いわゆるフィルタを適用し、不必要な周波数成分を除去するのは最も基本的な技術のうちのひとつである。ノイズのパワーは、全ての周波数帯域に散在している各成分の合計なので、信号成分が存在しない帯域を削れば、それだけノイズを小さくすることができる。

その他の技術としては、コンパウンドと呼ばれる技術がある（特許文献１）。これは例えば２回の送信から得られる２本の受信信号の相加平均により１本の受信信号を合成する技術である。この技術によれば、２回の受信処理中、受信開口等若干違ったものを適用することにより、結果として得られる1本の受信信号の分解能を上げることができる。N個の無相関ノイズどうしを加算しても理論的にはその信号強度は√N倍にしかならないが、相関のある組織信号はN倍となり、シグナル／ノイズ比の向上に繋がるからである。
特開２００３−７０７８６号公報

しかしながら、上述のノイズ除去の技術には課題がある。まず、フィルターによるノイズ成分の除去の技術に関しては、最も肝心である組織信号に重畳したノイズは除去はできないという課題が挙げられる。また、コンパウンドによるノイズ成分の除去の技術に関しては、１本の受信信号を得るために複数回の超音波送受信を行わなければならないという課題がある。これによってフレームレートが低下し、診断画像や血流画像のリアルタイム性が損なわれることとなる。

なお、このような技術のほとんどは、受信処理に関したものである。シグナル／ノイズ比の性能は、送信と受信両方の性能によって決定されるが、技術開発が進んでいるのは受信処理に関してのみである。送信回路は、低ノイズ性能を追求するという観点での改良対象として見られることは少なかった。換言すれば、送信回路・処理に対して低ノイズ性能という観点で考察することは、それを達成する可能性を秘めているといってよい。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、フレームレートの低下を招くことなく、必要な信号成分に重畳されるノイズ成分を抑えることにより、高画質かつリアルタイム性の高い超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態の超音波診断装置は、電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する複数の超音波振動子と、前記超音波振動子に接続され、印加された入力電圧に対応する出力電圧を有した前記電圧パルスを前記超音波振動子へ印加する複数のパルス発生手段と、前記複数のパルス発生手段のうち第１のパルス発生手段群に接続され、前記第１のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第１の電圧生成手段と、前記複数のパルス発生手段のうち第２のパルス発生手段群に接続され、前記第２のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第２の電圧生成手段と、異なる前記電圧生成手段に対応した前記超音波振動子群から生成された前記受信信号を合成して超音波画像を生成する画像生成手段とを含むことを特徴とする。

また、実施形態の超音波診断装置の制御プログラムは、電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する複数の超音波振動子と、前記超音波振動子に接続され、印加された入力電圧に対応する出力電圧を有した前記電圧パルスを前記超音波振動子へ印加する複数のパルス発生手段と、 前記複数のパルス発生手段のうち第１のパルス発生手段群に接続され、前記第１のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第１の電圧生成手段と、前記複数のパルス発生手段のうち第２のパルス発生手段群に接続され、前記第２のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第２の電圧生成手段とを備えた超音波診断装置に、異なる前記電圧生成手段に対応した前記超音波振動子群から生成された前記受信信号を合成して超音波画像を生成させることを特徴とする。

本発明によれば、フレームレートの低下を招くことなく、必要な信号成分に重畳されるノイズ成分を抑えることにより、高画質かつリアルタイム性の高い超音波診断装置を提供することができる。

(全体の構成)
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、スキャンコンバータ２５、シネメモリ２６、画像合成部２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、記憶媒体２９、インタフェース部３０を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。

超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の超音波振動子、当該超音波振動子に設けられる整合層、当該超音波振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール１３ｓ、マウス１３ｃ、キーボード１３ｄ等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

モニター１４は、スキャンコンバータ２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。

超音波送信ユニット２１は、電圧生成回路、パルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。この超音波送信ユニット２１に関しては、本実施形態の特徴をなす部分であるので、さらに後述する。

超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、この増幅されたエコー信号のアナログ−デジタル変換を行う。そして受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、スキャンコンバータ２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。

ドプラ処理ユニット２４は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報はスキャンコンバータ２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニター１４にカラー表示される。

スキャンコンバータ２５は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。スキャンコンバータ２５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。

シネメモリ２６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。このシネメモリ２６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。

画像合成部２７は、スキャンコンバータ２５から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター１４に出力する。

制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ２８は、記憶媒体２９から画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
記憶媒体２９は、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。記憶媒体２９のデータは、インタフェース回路３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

インタフェース部３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

（超音波送信ユニットの構成）
次に、本実施形態の特徴部である超音波送信ユニット２１について、図２を用いて更に説明する。超音波送受信ユニット２１は、電圧生成回路２１０、パルサ回路２１１、パルス生成スイッチ２１２、送信トランス２１３、電圧源スイッチ２１４を有している。電圧生成回路２１０は送信信号の振幅を決めるためのDC電圧を生成するものであり、制御プロセッサ２８からの制御を受けて駆動する。電圧生成回路２１０は２つ備えられ、どちらの電圧生成回路を接続するかを電圧源スイッチ２１４によって切り換える。電圧源スイッチ２１４は制御プロセッサ２８からの制御により切り替わる。パルサ回路２１１はパルス生成スイッチ２１２をオン／オフし、送信信号を出力させるためのパルス信号を生成する。パルサ回路２１１は制御プロセッサ２８からの制御をうけて駆動する。

これらのうちパルサ回路２１１、パルス生成スイッチ２１２、送信トランス２１３、電圧源スイッチ２１４の一組を一つのチャンネルとする。複数のこのようなチャンネル毎に上記構成が設けられ、それぞれのチャンネルに対して超音波振動子が接続されている。２つの電圧生成回路２１０は複数のチャンネルの電圧源スイッチ２１４に共通に接続される。

（動作）
次に本実施形態の動作について説明する。まず、単一のモード画像、ここではＢモード画像を生成し表示する場合を例として説明する。

まず、ステップ１として、操作者が入力手段１３を用いて、Ｂモード画像生成を行う旨の入力をする。すると、ステップＳ２として、その情報をインターフェイス３０を介して制御プロセッサ２８が受け取り、Ｂモード画像の生成のための制御を開始する。具体的には、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、スキャンコンバータ２７、画像合成部２７、モニター１４の起動や制御が行われる。

このうち、本実施形態の特徴部である超音波送信ユニット２１の動作を説明する。まず、ステップＳ３としてＢモード画像の生成開始にともない、制御プロセッサ２８は２つの電圧生成回路２１０の両方を起動させて所定のＤＣ電圧を発生させる。ここで所定のＤＣ電圧とは、所望するスキャンに必要とされる振幅から決定される。２つの電圧生成回路２１０は、両方が同じ電圧を発するように制御され、ノイズ成分を除けば略同じ電圧を発生する。

また、ステップＳ４として制御プロセッサ２８は電源圧スイッチ２１４を切り換える制御を行う。この切り換えは、隣り合うチャンネル同士で異なる電圧発生回路が接続されるように切り換えられる。具体的に例示すると、図２のようなチャンネル構成においては、図４において模式的に表されるような接続となるよう電圧源スイッチ２１４の切り換えを行う。つまり、チャンネル１、３、５、７・・・を電圧生成回路Ａに接続し、チャンネル２、４、５、６・・・を電圧生成回路Ｂに接続する。

上述の起動、制御の後、ステップＳ５として、制御プロセッサ２８は、超音波の送信のための制御をパルサ回路に対して行う。具体的には、超音波ビームが、所望の形状、周波数、タイミングで超音波プローブ１２から発生されるように、それぞれのチャンネルに対して独立にパルス生成スイッチ２１２の切り換えタイミングを指示する。通常は、ある位置に超音波ビームがフォーカスするようにタイミング制御を行うので、ビーム中心に位置する振動子から端部に行くにつれて送信のタイミングが少しずつ早くなるように遅延制御を行う。

このようにして送信された超音波ビームは被検体で反射され再び超音波プローブで受信される。

ステップＳ６として、制御プロセッサ２８は受信においても送信のときと同様に各振動子毎に遅延、タイミング制御を行う。これらを加算して受信信号が得られる。尚、受信においては電圧生成回路２１０は寄与しないので、この加算においては、上記のような接続の振り分けによってとくにチャンネルを区別する必要はない。

ステップＳ７として得られた受信信号は、上述したようにＢモード処理ユニット２３、スキャンコンバータ２５及び画像合成部２７で処理され、モニター１４に表示される。このようなステップＳ５〜ステップＳ７の動作を繰り返して複数の走査線の映像を得ることにより、リアルタイムに被検体内部の形態を表すＢモード画像が表示されることとなる。

なお、ここではＢモード表示の場合を例として説明したが、その他のモード（カラーモード、パルスドプラモード、連続波ドプラモード、Ｍモード等）でも同様に適応が可能であることは言うまでもない。

次に、複数のモード画像を同時に生成する場合の動作を図５を用いて説明する。ここではＢモードとカラードプラモードを同時に生成、表示する場合を例として説明する。

まず、ステップ１１として、操作者が入力手段１３を用いて、Ｂモード、カラードプラモード同時画像生成を行う旨の入力をする。すると、ステップＳ１２として、その情報をインターフェイス３０を介して制御プロセッサ２８が受け取り、Ｂモード画像の生成のための制御を開始する。具体的には、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、スキャンコンバータ２７、画像合成部２７、モニター１４の起動や制御が行われる。

このうち、本実施形態の特徴部である超音波送信ユニット２１の動作を説明する。まず、ステップＳ１３として。制御プロセッサ２８は２つの電圧生成回路２１０の両方を起動させて所定のＤＣ電圧を発生させる。ここで所定のＤＣ電圧とは、所望するスキャンに必要とされる振幅から決定される。２つの電圧生成回路２１０のうち一方は、Ｂモード用の送信に必要な振幅に応じた電圧を発するように制御され、他方の電圧生成回路２１０は、カラードプラモードに必要な振幅に応じた電圧を発するように制御される。

また、ステップＳ１４として制御プロセッサ２８は電源圧スイッチ２１４をモードに応じて切り換える制御を行う。ここでは、まずＢモード用のスキャンを先に行うこととし、電源圧スイッチ２１４は、全てのチャンネルがＢモード用の電圧を発する電圧発生回路２１０に接続されるよう切り換えを行う。

ステップＳ１５として、制御プロセッサ２８は、超音波の送受信のための制御をパルサ回路に対して行い、得られた受信信号は、Ｂモード処理ユニットによって処理され、モニター１４に表示される。送受信を所定回数繰り返して複数の走査線の映像を得ることにより、リアルタイムに被検体内部の形態を表すＢモード画像が表示される。

次に、Ｂモードの送受信が所定回数繰り返された後、ステップＳ１６として制御プロセッサ２８は電源圧スイッチ２１４を再度切り換える制御を行う。ここでは、カラードプラモードのスキャンを次に行うので、電源圧スイッチ２１４は、全てのチャンネルがカラードプラモード用の電圧を発する電圧発生回路２１０に接続されるよう切り換えを行う。

ステップＳ１７として、制御プロセッサ２８は、超音波の送受信のための制御をパルサ回路に対して行い、得られた受信信号は、ドプラ処理ユニットによって処理され、モニター１４に表示される。送受信を所定回数繰り返して複数の走査線の映像を得ることにより、リアルタイムに被検体内部の血流情報を色彩で表すカラードプラモード画像が表示される。

さらにカラードプラモードの送受信を所定回数実行すると、ステップＳ１４に戻る。このようなステップＳ１４〜ステップＳ１７の動作を繰り返して行うことにより、Ｂモードと、カラードプラモードの同時生成、表示がほぼリアルタイムに行われる。

なお、ここではＢモード、パルスドプラモードの同時表示の場合を例として説明したが、その他のモード（カラーモード、パルスドプラモード、連続波ドプラモード、Ｍモード等）の組み合わせでも、同様に適応が可能であることは言うまでもない。

（効果）
上述した従来の技術に比べ、本実施形態によれば、下記のような効果がある。

本実施形態においては、チャンネル１、３、５、７・・・と２、４、６、８・・・で用いられる電圧生成回路２１０が異なる。したがって、チャンネル１、３、５、７・・・と２、４、６、８・・・の２組の間において、送信信号に重畳される電圧生成回路２１０に起因するノイズ成分は無相関となる。つまり、本実施形態においては、最も遅延が近い可能性が高い隣どうしのチャンネルでのノイズ成分が無相関となる。遅延が近いということは、近いタイミングで送受信を行ってそのまま加算されることを意味するので、隣同士のチャンネルのノイズに相関があるとノイズが強調されることとなる。ある程度離れたチャンネルであれば、遅延によって互いにずれた受信信号が加算されるので、ノイズの相関は小さくなる。つまり、本実施形態によれば、従来に比べ、全てのチャンネルでのノイズの相関が小さくなる。

この関係を図６を用いて簡単に説明する。図６（ａ）は互いに相関関係のあるノイズに組織信号が重畳された２つの信号を加算することを示した模式図である。図６（ｂ）は互いに相関のないノイズに組織信号が重畳された２つの信号を加算することを示した模式図である。組織信号は実際の組織からの反射信号なので、微視的には相関を有すると考えてよい。（ａ）の場合は組織信号、ノイズとも同一の形状なので、加算すると双方が２倍の大きさとなる。（ｂ）の場合、ノイズは異なる形状なので、単純には２倍とならず、平坦化される傾向を示す。したがって（ｂ）においてはノイズ／シグナル比が向上している。

また、上述より本実施形態では加算される信号の相関関係によってシグナル／ノイズ比が向上するので、画像化すべき組織信号に重畳しているノイズも相対的に減らすことができる。これは、フィルタによるノイズ除去では得られない効果である。

さらに、従来技術で説明したコンパウンドと比べても本実施形態は有利な効果を奏する。コンパウンドでは複数回送受信された信号を加算するので、一つの画像を得るために複数回の送受信が必要となる。すなわちこれは、フレームレートの低下を意味する。しかし、本実施形態によれば、一回の送受信で効果が得られ、フレームレートの低下を招来するものではない。

これらのことから、本実施形態によれば、フレームレートの低下を招くことなく、必要な信号成分に重畳されるノイズ成分を抑えることにより、高画質かつリアルタイム性の高い超音波診断装置を提供することができる。

また、異なるモードの画像を同時に生成、表示する場合には、上述したように、それぞれのモードに応じた異なる振幅で超音波を送信する必要がある。ここで、電圧生成回路の生成電圧の切りかえ応答時間は、パルス生成スイッチ２１２の切り換え応答時間に比べて格段に遅くならざるを得ない。したがって、本実施形態においては、必要な電圧を電圧生成回路２１０のそれぞれに前もって与え、スキャンの繰り返しレート毎にパルス生成スイッチ２１２で電圧生成回路２１０を切りかえるようにしている。つまり、本実施形態においては、電圧生成回路の生成電圧の切りかえを行う場合に比べて、切り換えの応答を待つ時間が格段に少ないため、複数モードの画像を生成する際のリアルタイム性がよい。

図７に単一モードの制御と、複数モードの制御とを比較して示す。本実施形態の構成は上述の単一モードの表示の際の効果に加え、このような複数モードの画像を生成する際の効果をも並存させるものである。つまり、例えばこのような複数モードの画像を生成する際の制御を行っている装置に対しては、ハードウェアの改造等を行うことなく、制御プロセッサ２８に上述のような単一モードの表示の際の制御を行うプログラムを組み込むのみで、上述の効果が実現されるものである。

（変形例）
本実施形態は、上述の他にも種々に応用、変形が可能である。以下に、本実施形態の変形例を列挙する。

まず、上述の実施形態では、電圧源スイッチ２１４の切り換えによって複数の電圧発生回路２１０への接続を切り換え可能な構成であったが、これに限られない。例えば、電圧源スイッチ２１４を用いずとも、固定配線で、チャンネル１、３、５、７・・・を電圧生成回路Ａに接続し、チャンネル２、４、５、６・・・を電圧生成回路Ｂに接続するように構成されてもよい。このようにしても上述の単一モード表示の際の効果は同様に得られるうえ、回路構成が単純となり、生産性の向上やコストダウンに繋がる。

また、上述の実施形態では、電圧発生回路２１０を２つ用いた例を示したが、これに限られない。３つ、４つ、あるいはそれ以上の電圧源スイッチを用いても良い。このとき、それぞれのチャンネルにおいて、全ての電圧発生回路２１０がスイッチング可能に接続されていても良い。また、４つの電圧発生回路を用いる場合は、一つのチャンネルごとに２つの電圧発生回路がスイッチング可能で、２組の電圧発生回路で全てのチャンネルを分担するようにしても良い。よりたくさんの電圧発生回路を並列して用いることにより、さらに送信波形のノイズ成分の相関を排除できるので更なる高画質化が期待できる。

さらに、上述の実施形態では、電圧源スイッチ２１４は隣り合うチャンネルで接続される電圧発生回路２１０が異なるようにスイッチングするとしたが、これに限られない。その他のスイッチングでも上述のような効果はある程度奏することができる。

加えて、このスイッチングを超音波ビーム形状に合わせてアダプティブに切り換えても良い。例えば、ビーム中心を軸として互いに対象の位置の２つのチャンネルにおいては、遅延量はほぼ等しい。したがって、制御プロセッサ２８は、これらのチャンネルが同じ電圧生成回路に接続されないように、電圧源スイッチ２１４を制御しても良い。まず、Ｂモードや、カラードプラモードの画像を取得する際にこのような制御を行う場合を説明する。Ｂモードや、カラードプラモードにおいては、送受信毎に超音波ビームの送受信方向が異なるため、一回の送受信の都度、又は所定回数の送受信の度に、制御プロセッサ２８は超音波ビーム形状に関するデータを参照し、これに応じて電圧源スイッチ２１４を切り換えるよう制御を行う。このようにしても上述と同じ効果を奏する。

本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 図１の実施形態に係る超音波送信ユニットの構成を示すブロック図。 図１の実施形態に係る単一モード画像生成時の動作を示すフローチャート。 図３の動作における電圧源スイッチの接続を示すブロック図。 図１の実施形態における複数モード画像同時生成時の動作を示すフローチャート。 図１の実施形態に係る単一モード画像生成時と複数モード画像同時生成時の動作を比較するための模式図。 図１の実施形態に係るシグナル／ノイズ比改善の効果を説明するための図。 従来の超音波診断装置に係る超音波送信ユニットの一構成例を示すブロック図。 従来の超音波診断装置に係る電圧生成回路の接続を示すための模式図。

符号の説明

１１ 装置本体
１２ 超音波プローブ
１３ 入力装置
１４ モニター
２１ 超音波送信ユニット
２１０ 電圧生成回路
２１１ パルサ回路
２１２ パルス生成スイッチ
２１３ 送信トランス
２１４ 電圧源スイッチ
２２ 超音波受信ユニット
２３ Ｂモード処理ユニット
２４ ドプラ処理ユニット
２５ スキャンコンバータ
２６ シネメモリ
２７ 画像合成部
２８ 制御プロセッサ
２９ 記憶媒体
３０ その他のインターフェース

Claims (8)

1. 電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する複数の超音波振動子と、
   前記超音波振動子に接続され、印加された入力電圧に対応する出力電圧を有した前記電圧パルスを前記超音波振動子へ印加する複数のパルス発生手段と、
   前記複数のパルス発生手段のうち第１のパルス発生手段群に接続され、前記第１のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第１の電圧生成手段と、
   前記複数のパルス発生手段のうち第２のパルス発生手段群に接続され、前記第２のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第２の電圧生成手段と、
   異なる前記電圧生成手段に対応した前記超音波振動子群から生成された前記受信信号を合成して超音波画像を生成する画像生成手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記複数のパルス発生手段のうち少なくとも一部に対して、前記第１あるいは第２の電圧生成手段のうちのどれを接続するかを切り替えるスイッチ手段
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記画像生成手段は、
   異なる前記電圧生成手段に対応した前記超音波振動子群からの受信信号に基づき、単一のモードの超音波画像を生成する
   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. 前記スイッチ手段は、
   隣り合って配置される前記超音波振動子同士において、異なる前記電圧生成手段に対応する前記電圧パルスが印加されるよう前記接続を切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波振動子への信号にそれぞれに遅延を与えて前記送信される超音波を収束させる遅延手段を更に備え、
   前記スイッチ手段は、
   前記遅延の量が最も近い前記超音波振動子同士において、異なる前記電圧生成手段に対応する前記電圧パルスが印加されるよう前記接続を切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
6. 前記画像生成手段は、
   Ｂモード画像を取得するための送受信と、およびドプラ画像を取得するための送受信とを行い、
   前記第１の電圧生成手段と前記第２の電圧生成手段は、それぞれ異なる入力電圧を印加するものであって、
   前記スイッチ手段は、
   前記Bモード画像を取得するための送受信において前記第１の電圧生成手段と前記第１のパルス発生手段群とを接続し、
   前記ドプラ画像を取得するための送受信において前記第２の電圧生成手段と前記第２のパルス発生手段群とを接続するよう前記接続を切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
7. 第１の電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する第１の超音波振動子群と、
   第２の電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する第２の超音波振動子群と、
   前記第１の超音波振動子群に接続され、印加された第１の入力電圧に対応した出力電圧を有する前記第１の電圧パルスを前記超音波振動子に印加する第１のパルス発生手段群と、
   前記第２の超音波振動子群に接続され、印加された第２の入力電圧に対応した出力電圧を有する前記第２の電圧パルスを前記超音波振動子に印加する第２のパルス発生手段群と、
   前記第１のパルス発生手段群に接続され、第１の入力電圧を発生する第１の電圧生成手段と、
   前記第２のパルス発生手段群に接続され、第２の入力電圧を発生する第２の電圧生成手段と、
   前記第１の超音波振動子群からの受信信号と前記第２の超音波振動子群からの受信信号を合成して超音波信号を生成する画像生成手段と
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
8. 電圧パルスに基づいて超音波の送信を行い、反射信号を受信して受信信号を生成する複数の超音波振動子と、前記超音波振動子に接続され、印加された入力電圧に対応する出力電圧を有した前記電圧パルスを前記超音波振動子へ印加する複数のパルス発生手段と、 前記複数のパルス発生手段のうち第１のパルス発生手段群に接続され、前記第１のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第１の電圧生成手段と、前記複数のパルス発生手段のうち第２のパルス発生手段群に接続され、前記第２のパルス発生手段群へ前記入力電圧を印加する第２の電圧生成手段とを備えた超音波診断装置に、
   異なる前記電圧生成手段に対応した前記超音波振動子群から生成された前記受信信号を合成して超音波画像を生成させる
   ことを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。

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