JP5283725B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、空間コンパウンドにおける超音波送受信の制御を簡易にできる超音波診断装置に関する。

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、超音波プローブ（超音波探触子 以下、プローブとする）と、診断装置本体とを有しており、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プローブで受信して、その受信信号を診断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。

このような超音波診断装置において、超音波画像の画質を劣化させる要因として、いわゆるスペックル（スペックルノイズ／スペックルパターン）が知られている。スペックルとは、被検体内に存在する超音波の波長より小さな無数の散乱源によって、散乱波が生じ、この散乱波が互いに干渉することによって生じる、白い点状のノイズである。

超音波診断装置において、このようなスペックルを低減させる方法として、特許文献１や特許文献２に開示されるような、空間コンパウンドが知られている。
空間コンパウンドとは、図７に概念的に示すように、圧電素子ユニット１００から、被検体に対して方向（走査角度）が互いに異なる複数種類（複数方向）の超音波の送受信を行い、この複数種類の送受信によって得られた複数の超音波画像を合成することにより、１つの合成超音波画像を生成する技術である。

具体的には、図７に示す例においては、通常の超音波画像の生成と同様の超音波の送受信（通常の送受信）、通常に対して角度をθ傾けた方向の超音波の送受信、および、通常に対して角度を−θ傾けた方向の超音波の送受信の、３種類（３方向）の超音波の送受信を行なう。
この通常の送受信で得られた超音波画像Ａ（実線）、角度をθ傾けた送受信で得られた超音波画像Ｂ（破線）、および、角度を−θ傾けた送受信で得られた超音波画像Ｃ（一点鎖線）を合成することで、実線で示す超音波画像Ａの領域の合成超音波画像を生成する。

特開２００５−５８３２１号公報 特開２００３−７０７８６号公報

前述のように、このような空間コンパウンドによれば、スペックルを低減した超音波画像が得られる。
その反面、合成超音波画像を生成するための各超音波画像毎に、超音波の送受信方向を変更する必要があるため、超音波の送受信制御が複雑になってしまうという問題が有る。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、空間コンパウンドによる超音波画像（合成超音波画像）の生成を行なう際に、超音波の送受信方向の切り替え制御を低減でき、これにより、空間コンパウンドを行なう際の超音波の送受信制御を簡略化できる超音波診断装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子ユニットを有する超音波プローブと、前記超音波プローブが出力した受信信号に応じた超音波画像を生成する診断装置本体とを有し、前記診断装置本体は、複数の前記超音波画像を合成して１つの合成超音波画像を生成する機能を有し、また、前記超音波プローブは、前記診断装置本体が合成超音波画像の生成する際には、超音波の送受信方向が互いに異なる複数種類の超音波の送受信を行い、かつ、前記超音波プローブは、時間的に隣接する前記合成超音波画像では、連続する超音波画像の超音波の送受信方向を一致して、前記複数種類の超音波の送受信を行なうことを特徴とする超音波診断装置を提供する。

このような本発明の超音波診断装置において、前記プローブが、前記圧電素子ユニットによる超音波の送信を制御する送信制御手段、および、前記圧電素子ユニットが出力した受信信号の処理を行なう信号処理手段を有するのが好ましい。
また、前記診断装置本体および超音波プローブの少なくとも一方が、前記合成超音波画像を生成するために合成する超音波画像の数を選択する選択手段を有するのが好ましい。
また、時間的に連続する所定数の前記合成超音波画像において、１以上の合成超音波画像が、合成する超音波画像の数が他と異なるのが好ましい。
また、時間的に連続する所定数の前記合成超音波画像において、１以上の合成超音波画像が、超音波画像の前記超音波送受信の種類の組み合わせが他と異なるのが好ましい。
さらに、前記時間的に隣接する合成超音波画像において、合成する超音波画像を共用することで、前記連続する超音波画像の超音波の送受信方向を一致させるのが好ましい。

上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、超音波の送受信方向が異なる複数の超音波画像を合成する空間コンパウンドを行なう際に、超音波の送受信方向の切り替えの頻度を低減することができる。
そのため、本発明によれば、空間コンパウンドを行なう際の超音波の送受信制御を簡略化することができる。従って、例えば、超音波プローブに超音波の送受信制御を行なう機能が組み込まれた超音波診断装置であれば、空間コンパウンドを行なう際における超音波プローブの負担を、低減することができる。

本発明の超音波診断装置を概念的に示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置で行なう空間コンパウンドを説明するための概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す超音波診断装置で行なう空間コンパウンドの一例を説明するための概念図で、（Ｃ）は、通常の空間コンパウンドを説明するための概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置で行なう空間コンパウンドの別の例を説明するための概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置で行なう空間コンパウンドの別の例を説明するための概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、本発明の超音波診断装置で行なう空間コンパウンドの別の例を説明するための概念図である。 空間コンパウンドを説明するための概念図である。

以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の超音波診断装置の一例をブロック図で概念的に示す。
図１に示す超音波診断装置１０は、超音波プローブ（超音波探触子）１２と、この超音波プローブ１２と無線通信で接続される診断装置本体１４とを有して構成される。

超音波プローブ１２（以下、プローブ１２とする）は、被検体に超音波を送信して、被検体によって反射された超音波エコーを受信し、受信した超音波エコーに応じた超音波画像号を出力するものである。
本発明において、プローブ１２の種類には、特に限定はなく、コンベックス型、リニア型、セクタ型等の各種の形式が利用可能である。また、体外式プローブでもよいし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでもよい。さらに、プローブ１２は、ハーモニックイメージングに対応する、送信した超音波の二次以上の高調波を受信するための超音波振動子を有するものであってもよい。

プローブ１２は、超音波の送受信を行なう（超音波）トランスデューサ１８を、一次元的もしくは二次元的に配列してなる圧電素子ユニット１６を有する。また、圧電素子ユニット１８には、個別信号処理部２０ａを有する信号処理部２０が接続される。
個別信号処理部２０ａは、圧電素子ユニット１６のトランスデューサ１８の個々に対応して接続される。また、個別信号処理部２０ａには、パラレル／シリアル変換部２４を介して無線通信部２６が接続されている。さらに、無線通信部２６には、アンテナ２８が接続される。
また、各トランスデューサ１８には、送信駆動部３０を介して送信制御部３２が接続され、各個別信号処理部２０ａは受信制御部３４が接続され、無線通信部２６に通信制御部３６が接続されている。そして、パラレル／シリアル変換部２４、送信制御部３２、受信制御部３４および通信制御部３６に、プローブ制御部３８が接続されている。

なお、プローブ１２には、図示を省略するバッテリが内蔵されており、このバッテリから、各部位に駆動のための電力が供給される。

圧電素子ユニット１６は、超音波を被検体に送信し、被検体に反射された超音波エコーを受信して、受信した超音波エコーに応じた電気信号を出力するトランスデューサ１８を一次元的もしくは二次元的に配列して、バッキング層、音響整合層および音響レンズを積層してなる、公知のものである。

トランスデューサ１８は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等からなる圧電体の両端に電極を形成した超音波振動子である。
超音波振動子の電極に、パルス状または連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮して、それぞれの振動子からパルス状または連続波の超音波が発生して、それぞれの超音波の合成により、超音波ビームが形成される。
また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、この電気信号が超音波の受信信号として出力される。

トランスデューサ１８は、送信駆動部３０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、被検体からの超音波エコーを受信して、電気信号（受信信号）に変換して別信号処理部２０ａに出力する。
送信駆動部３０は、デシタル／アナログコンバータ、ローパスフィルタ、アンプ、パルサ等を有して構成され、駆動電圧を各トランスデューサ１８（超音波振動子）に供給することにより、超音波振動子を振動させて、超音波を送信させる。
また、送信駆動部３０は、送信制御部３２によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ１８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の遅延量を調節して複数のトランスデューサ１８に供給する。

圧電素子ユニット１６の各トランスデューサ１８には、信号処理部２０の個別信号処理部２０ａが接続される。
個別信号処理部２０ａは、ＬＮＡ(Low-Noise Amplifier)、ＶＣＡ(Voltage-Controlled Attenuator)、ＰＧＡ(Programmable Gain Amplifier)、ローパスフィルタ、アナログ／デシタルコンバータ等からなるＡＦＥ(Analog Front End)を有する。個別信号処理部２０ａは、受信制御部３４による制御の下、対応するトランスデューサ１８から出力される受信信号をＡＦＥで処理して、デジタルの受信信号に変換する。さらに、個別信号処理部２０ａでは、このデジタルの受信信号に、直交検波処理または直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成して、サンプルデータをパラレル／シリアル変換部２４に供給する。
パラレル／シリアル変換部２４は、複数チャンネルの個別信号処理部２０ａによって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。

ここで、超音波診断装置１０は、互いに方向が異なる超音波の送受信によって得られた複数の超音波画像を合成して、合成超音波画像を生成する、空間コンパウンドを行なう機能を有している。
一例として、超音波診断装置１０は、空間コンパウンドにおいて３つの超音波画像を合成する。これに応じて、受信制御部３４および送信制御部３２は、空間コンパウンドを行なう際には、前記合成する超音波画像の数に応じた、互いに送受信の方向が異なる、３種類（３方向）の超音波の送受信を行なうように、送信駆動部３０および各個別信号処理部２０ａの駆動を制御する。
この点に関しては、後に詳述する。

無線通信部２６は、シリアルのサンプルデータ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２８に供給してアンテナ２８から電波を送信することにより、シリアルのサンプルデータを送信する。
変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等が用いられる。
無線通信部２６は、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部３６に出力する。通信制御部３６は、プローブ制御部３８によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部２６を制御すると共に、無線通信部２６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部３８に出力する。

無線通信部２６は、アンテナ２８によって、診断装置本体１４との間で無線通信を行うことにより、サンプルデータを診断装置本体１４に送信すると共に、診断装置本体１４から各種の制御信号を受信して、受信された制御信号を通信制御部３６に出力する。
通信制御部３６は、プローブ制御部３８によって設定された送信電波強度でサンプルデータの送信が行われるように無線通信部２６を制御すると共に、無線通信部２６が受信した各種の制御信号をプローブ制御部３８に出力する。

プローブ制御部３８は、診断装置本体１４から送信される各種の制御信号に基づいて、プローブ１２の各部の制御を行う。

前述のように、本発明の超音波診断装置１０は、空間コンパウンドによる画像（合成超音波画像）を生成する機能を有する。
周知のように、空間コンパウンドとは、被検体に対して、超音波の送受信の方向（走査角度／走査方向）が互いに異なる、複数種類（複数方向）の超音波の送受信（以下、「送受信とする」）を行い、この複数種類の送受信によって得られた超音波画像を合成することにより、１つの合成超音波画像を生成する技術である。このような空間コンパウンドを行なうことで、超音波画像において、スペックルを低減することができる。

図示例の超音波診断装置１０においては、空間コンパウンドを行なうために、一例として、図２に概念的に示すように、通常の超音波画像を得る場合と同様の送受信（主画像を得るための超音波の送受信 以下、通常の送受信とする）、通常の送受信に対して、送受信の方向を角度θ傾けた送受信（角度θ偏向した送受信／角度θをステアリングさせた送受信）、および、通常の送受信に対して、送受信の方向を角度−θ傾けた送受信の、３種類の送受信が設定されている。
プローブ１２の送信制御部３２および受信制御部３４は、空間コンパウンドを行なう際には、このような複数種類の超音波の送受信を、所定の順番で行なうように、送信駆動部３０および各個別信号処理部２０ａの駆動を制御する。

以下、便宜的に、通常の送受信を「画像Ａの送受信」とし、通常の送受信に対して角度をθ傾けた送受信を「画像Ｂの送受信」とし、通常の送受信に対して角度を−θ傾けた送受信を「画像Ｃの送受信」とする。

また、診断装置本体１４（後述する画像合成部８０）は、各フレームで行なわれた送受信の種類数に応じて、画像Ａの送受信で得られた主画像である超音波画像Ａ（実線）、画像Ｂの送受信で得られた超音波画像Ｂ（破線）、および、画像Ｃの送受信で得られた超音波画像Ｃ（一点鎖線）の、１個〜３個の超音波画像を合成して、超音波画像Ａの領域の合成超音波画像を生成する。

図示例において、空間コンパウンドを行なう際には、一例として、この画像Ａの送受信〜画像Ｃの送受信の、３種類から選択された、１種類〜３種類の所定種類数の超音波の送受信を、１つの合成超音波画像を得るための１つのフレーム（単位）として、フレームを連続するように送受信を行なう。
なお、後に詳述するが、本発明においては、空間コンパウンドを行なう際における各フレームの超音波送受信の種類数は、全てのフレームで同じでもよく、送受信の種類数が異なるフレームが混在してもよい。すなわち、本発明において、空間コンパウンドを行なう際には、全ての合成超音波画像で合成する超音波画像の数が同じでもよく、あるいは、合成する超音波画像の数が異なる合成超音波画像が混在してもよい。

本発明において、空間コンパウンドを行なうために設定されている超音波送受信の種類数、すなわち合成する超音波画像の最大数は、３に限定はされず、２でもよく、あるいは、４以上であってもよい。
また、このような方向が異なる（超音波）送受信の方法は、図２に概念的に示すような、超音波送受信の遅延による方法に限定はされず、例えば前記特許文献１や特許文献２に記載される方法など、公知の方法が、各種、利用可能である。
さらに、図示例では、リニア型を例に説明をしているが、本発明は、コンベックス型やセクタ型等の各種の形式のプローブに利用可能であるのは、前述のとおりである。

前述のように空間コンパウンドを行なう際には、互いに超音波の送受信方向が異なる複数種の超音波の送受信を１つのフレームとして、１フレームの送受信を繰り返し行なう。
ここで、通常の空間コンパウンドでは、各フレームにおいて、送受信方向が異なる各種類の超音波の送受信は、同じ順番で行なわれる。すなわち、図示例のように、画像Ａ、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信を行なう場合には、図３（Ｃ）に概念的に示すように、１フレームを、例えば、「画像Ａの送受信→画像Ｂの送受信→画像Ｃの送受信」として、このフレームを繰り返すように超音波の送受信を行なう。従って、通常の空間コンパウンドでは、各画像の送受信を行なう毎に、送受信の方向を変更する必要がある。

これに対し、本発明の超音波診断装置１０においては、空間コンパウンドを行なう際には、プローブ１２は、時間的に隣接するフレーム（合成超音波画像）において、連続する超音波画像は、超音波の送受信方向を一致させる。すなわち、時間的に隣接する２つの合成超音波画像では、連続する超音波画像の超音波送受信方向を一致させる。
言い換えれば、本発明の超音波診断装置１０においては、時間的に隣接する２つのフレームにおいて、前のフレームの最後の送受信と、次のフレームの最初の送受信とで、超音波の送受信方向を一致させる。

例えば、図３（Ａ）に概念的に示すように、１フレーム目は「画像Ｂの送受信→画像Ａの送受信→画像Ｃの送受信」、２フレーム目は「画像Ｃの送受信→画像Ａの送受信→画像Ｂの送受信」、３フレーム目は１フレーム目と同様に「画像Ｂの送受信→画像Ａの送受信→画像Ｃの送受信」、４フレーム目は２フレーム目と同様に「画像Ｃの送受信→画像Ａの送受信→画像Ｂの送受信」………のように、「画像Ｂの送受信（以下、送受信は省略）→画像Ａ→画像Ｃ」を行なうフレームと「画像Ｃ→画像Ａ→画像Ｂ」を行なうフレームとを、交互に繰り返す。

あるいは、図３（Ｂ）に概念的に示すように、１フレーム目は「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」、２フレーム目は「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」、３フレーム目は１フレーム目と同様に「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」、４フレーム目は２フレーム目と同様に「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」………のように、「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」を行なうフレームと「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」を行なうフレームとを、交互に繰り返す。

本発明においては、このように、空間コンパウンドを行なう際に、時間的に隣接するフレームにおいて、連続する超音波の送受信の方向を一致させる。すなわち、空間コンパウンドで生成する、時間的に隣接する合成超音波画像において、連続する超音波画像は同じ方向の送受信による画像とする。
そのため、隣接するフレーム間において、超音波の送受信方向を切り換える必要がなくなり、送受信方向を変えるための遅延の制御の変更など、送信駆動部３０および各個別信号処理部２０ａにおける超音波送受信の制御を、簡略化することができる。従って、図示例の超音波診断装置１０であれば、空間コンパウンドを行なう際におけるプローブ１２の負担を、軽減することができる。

本発明の超音波診断装置１０において、空間コンパウンドは、１フレームにおいて、必ずしも、設定された全ての種類の超音波の送受信を行なうのに限定はされず、設定数以下であれば、任意の送受信の種類数で１フレームを形成してよい。
言い換えれば、本発明は、空間コンパウンドにおいて、必ずしも、設定された最大数の超音波画像を合成するのに、限定はされない。

図示例の超音波診断装置１０であれば、空間コンパウンドを行なう際に、１フレームで行なう超音波送受信の種類数は、３種類に限定はされず、隣接するフレームで連続する超音波の送受信の方向が一致していれば、２種類であってもよい。すなわち、空間コンパウンドにおいて、１フレームで合成する超音波画像の数は、２画像であってもよい。
３画像合成と２画像合成とは、例えば、３画像を合成する高画質モードと、２画像を合成する通常画質モードのように、空間コンパウンドを行なう際におけるモードとして設定しておき、後述する操作部７２等を用いて、ＧＵＩ(Graphical User Interface)等の公知の方法で選択できるようにしてもよい。若しくは、プローブ１２に切り替えスイッチ等の選択手段を設けてもよい。このようなモードに関しては、後述する図５や図６に示す例も同様である。

一例として、図４（Ａ）に概念的に示すように、画像Ａ（主画像）の送受信を行なわず、１フレーム目は「画像Ｂ→画像Ｃ」、２フレーム目は「画像Ｃ→画像Ｂ」、３フレーム目は１フレーム目と同様に「画像Ｂ→画像Ｃ」、４フレーム目は２フレーム目と同様に「画像Ｃ→画像Ｂ」………のように、「画像Ｂ→画像Ｃ」を行なうフレームと「画像Ｃ→画像Ｂ」を行なうフレームとを、交互に繰り返してもよい。

また、図示例の超音波診断装置１０において、２つの超音波画像によって空間コンパウンドを行なう場合には、送受信の種類の組み合わせが異なるフレームが混在してもよい。
すなわち、設定された数よりも少ない種類数の送受信で空間コンパウンドを行なう場合には、送受信の種類の組み合わせが異なるフレームが混在してもよい。言い換えれば、空間コンパウンドにおいて、設定された最大数よりも超音波画像の合成数が少ない場合には、送受信方向の種類が異なる超音波画像を合成した合成超音波画像が混在してもよい。
例えば、図４（Ｂ）に概念的に示すように、１フレーム目は「画像Ａ→画像Ｂ」、２フレーム目は「画像Ｂ→画像Ａ」、３フレーム目は「画像Ａ→画像Ｃ」、４フレーム目は「画像Ｃ→画像Ａ」として、この１フレーム目から４フレーム目までを、繰り返し行なうようにしてもよい。

本発明においては、空間コンパウンドを行なう際に、時間的に隣接するフレームで連続する超音波の送受信の方向を一致していれば、時間的に連続する所定数のフレームにおいて、送受信の種類数（合成する超音波画像の数）が異なるフレームが混在してもよい。
すなわち、本発明においては、空間コンパウンドで、フレームレートが異なるフレームが混在していてもよい。

例えば、図５（Ａ）に概念的に示すように、１フレーム目は「画像Ｂ→画像Ａ→画像Ｃ」、２フレーム目は「画像Ｃ→画像Ａ→画像Ｂ」、３フレーム目は送受信を２種類として「画像Ｂ→画像Ｃ」、４フレーム目も送受信を２種類として「画像Ｃ→画像Ｂ」とし、この１フレーム目から４フレーム目までを、繰り返し行なうようにしてもよい。
あるいは、図５（Ｂ）に概念的に示すように、１フレーム目は「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」、２フレーム目は「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」、３フレーム目は送受信を２種類として「画像Ａ→画像Ｃ」、４フレーム目も送受信を２種類として「画像Ｃ→画像Ｂ」、５フレーム目も２種類として「画像Ｂ→画像Ａ」、６フレーム目および７フレーム目は送受信を１種類（合成を行なわない）として「画像Ａ」のみとし、この１フレーム目から７フレーム目までを、繰り返し行なうようにしてもよい。
なお、時間的に連続する所定数のフレームは、上記４フレームおよび７フレームに限定はされず、５〜６フレームでも８フレーム以上でもよい。また、１種類の超音波の送受信しか行なわないフレームは、主画像である画像Ａの送受信を行なうのが好ましい。

さらに、本発明の超音波診断装置１０においては、時間的に隣接するフレームにおいて、最後の超音波の送受信と、最初の超音波の送受信とを共用（共通化）することにより、隣接するフレームで連続する超音波の送受信の方向を一致させてもよい。
言い換えれば、時間的に隣接する合成超音波画像において、前の合成超音波画像の最初の超音波画像と、後の合成超音波画像の最後の超音波画像とを共用してもよい。

例えば、前述の図５（Ａ）に示す例に準ずる空間コンパウンドを行なう際であれば、図６（Ａ）に概念的に示すように、を「画像Ｂ→画像Ａ→画像Ｃ→画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ→画像Ｂ」を送受信のパターンとして、このパターンの送受信を繰り返し行う。
その上で、最初から３つの「画像Ｂ→画像Ａ→画像Ｃ」を１フレーム目とする。また、１フレーム目の最後と２フレーム目の最初とで画像Ｃを共用して、３つ目の画像Ｃから３つの「画像Ｃ→画像Ａ→画像Ｂ」を２フレーム目とする。また、２フレーム目の最後と３フレーム目の最初とで画像Ｂを共用して、５つ目の画像Ｂから２つの「画像Ｂ→画像Ｃ」を３フレーム目とする。さらに、３フレーム目の最後と４フレーム目の最初とで画像Ｃを共用して、６つ目の画像Ｃから２つの「画像Ｃ→画像Ｂ」を４フレーム目として、この１フレーム目から４フレーム目までを、繰り返し行なうようにする。
なお、この際には、４フレーム目の最後の画像Ｂと、１フレーム目の最初の画像Ｂとを、共用してもよい。

また、前述の図５（Ｂ）に示す例に準ずる空間コンパウンドを行なう際であれば、図６（Ｂ）に概念的に示すように、「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ→画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ→画像Ａ→画像Ａ」を送受信のパターンとして、このパターンの送受信を繰り返し行う。
その上で、最初から３つの「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」を１フレーム目とする。また、１フレーム目の最後と２フレーム目の最初とで画像Ｃを共用して、３つ目の画像Ｃから３つの「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」を２フレーム目とする。また、２フレーム目の最後と３フレーム目の最初とで画像Ａを共用して、５つ目の画像Ａから２つの「画像Ａ→画像Ｃ」を３フレーム目とする。また、３フレーム目の最後と４フレーム目の最初とで画像Ｃを共用して、６つ目の画像Ｃから２つの「画像Ｃ→画像Ｂ」を４フレーム目とする。また、４フレーム目の最初と５フレーム目の最後とで画像Ｂを共用して、７つ目の画像Ｂから２つの「画像Ｂ→画像Ａ」を５フレーム目とする。さらに、９つ目の「画像Ａ」を６フレーム目、１０個目の「画像Ａ」を７フレーム目として、この１フレーム目から７フレーム目までを、繰り返し行なうようようにする。
なお、この際には、７フレーム目の画像Ａと、１フレーム目の最初の画像Ａとを、共用してもよい。

このように、隣接するフレームで超音波の送受信を共用（合成する超音波画像を共用）することにより、空間コンパウンドによる合成超音波画像の生成を、高速化することができる。

前述のように、プローブ１２が出力する受信信号は、無線通信によって、診断装置本体１４に供給される。
診断装置本体１４は、アンテナ５０が接続される無線通信部５２を有し、この無線通信部５２にシリアル／パラレル変換部５４を介してデータ格納部５６が接続され、データ格納部５６に画像生成部５８が接続されている。さらに、画像生成部５８に表示制御部６２を介して表示部６４が接続されている。
また、無線通信部５２に通信制御部６８が接続され、シリアル／パラレル変換部５４、画像生成部５８、表示制御部６２および通信制御部６８に本体制御部７０が接続されている。本体制御部７０は、診断装置本体１４内の各部の制御を行うものであり、空間コンパウンドの実施の有無等の各種の入力操作を行うための操作部７２が接続されている。

なお、診断装置本体１４は、図示を省略する電源部が内蔵されており、この電源部から、各部位に駆動のための電力が供給される。
また、診断装置本体１４には、プローブ１２に内蔵されるバッテリに充電を行なうための、充電手段を有してもよい。

無線通信部５２は、プローブ１２との間で無線通信を行うことにより、各種の制御信号をプローブ１２に送信する。また、無線通信部５２は、アンテナ５０によって受信される信号を復調することにより、シリアルのサンプルデータを出力する。
通信制御部６８は、本体制御部７０によって設定された送信電波強度で各種の制御信号の送信が行われるように、無線通信部５２を制御する。
シリアル／パラレル変換部５４は、無線通信部５２から出力されるシリアルのサンプルデータを、パラレルのサンプルデータに変換する。データ格納部５６は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、シリアル／パラレル変換部５４によって変換された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。

画像生成部５８は、データ格納部５６から読み出した１画像毎のサンプルデータに受信フォーカス処理等を施して、超音波画像を表す画像信号を生成する。この画像生成部は、整相加算部７６と、画像処理部７８と、画像合成部８０とを有する。

整相加算部７６は、本体制御部７０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、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ベースバンド信号（音線信号）が生成される。

画像処理部７８は、整相加算部７６によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報である超音波画像（Ｂモード画像）の画像信号を生成する。
画像処理部７８は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線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変換（ラスター変換）し、階調処理等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する。

画像合成部８０は、空間コンパウンドを行なう際に、超音波画像の合成を行い、超音波画像Ａの領域の合成超音波画像の画像信号を生成する。
前述のように、プローブ１２では、空間コンパウンドを行なう際には、例えば、図３に示す例であれば、画像Ａの送受信、画像Ｂの送受信、および、画像Ｃの送受信の、３画像分（３種類）の超音波の送受信を行なう。これに応じて、空間コンパウンドを行なう際には、画像合成部８０は、画像Ａの送受信による超音波画像Ａ、画像Ｂの送受信による超音波画像Ｂ、および画像Ｃの送受信の送受信による超音波画像Ｃの合成を行う。
あるいは、図４に示すように、空間コンパウンドにおける超音波の送受信が２種類の場合には、画像合成部８０は、２つの超音波画像の合成を行なう。また、図５等に示す例に含まれるような、１種類の超音波の送受信しか行なわないフレームでは、画像合成部８０は、合成を行なわずに、画像処理部７８から送られた超音波画像を合成超音波画像の画像信号とする。

表示制御部６２は、画像生成部５８によって生成される画像信号に基づいて、表示部６４に超音波画像を表示させる。
表示部６４は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部６２の制御の下で、超音波画像を表示する。

以下、図１に示す超音波診断装置１０の作用を説明する。
超音波診断装置１０において、診断時には、まず、プローブ１２の送信駆動部３０から供給される駆動電圧に従って、複数のトランスデューサ１８から超音波が送信される。
この超音波は、被検体によって反射され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ１８から出力された受信信号がそれぞれ対応する個別信号処理部２０ａに供給されてサンプルデータが生成される。

前述のように、超音波診断装置１０は、空間コンパウンドを行なう際には、プローブ１２は、時間的に隣接するフレームすなわち合成超音波画像で、連続する超音波画像における超音波の送受信方向が等しくなるように、超音波の送受信を行なう。
一例として、送信制御部３２および受信制御部３４は、図３（Ａ）に示すように、「画像Ｂ→画像Ａ→画像Ｃ」の送受信と「画像Ｃ→画像Ａ→画像Ｂ」の送受信とを、交互に繰り返し行なうように、送信駆動部３０および信号処理部２０（各個別信号処理部２０ａ）の動作を制御する。
あるいは、図４に示すように、１フレームの超音波の送受信が２種類であってもよく、図５に示すように、超音波送受信の種類数が異なるフレームが混在してもよい。さらには、図６に示すように、時間的に隣接するフレームの最初と最後とで、超音波の送受信を共用してもよい。

個別信号処理部２０ａで生成されたサンプルデータは、パラレル／シリアル変換部２４に送られて、シリアル化された後に無線通信部２６（アンテナ２８）から診断装置本体１４へ無線伝送される。

診断装置本体１４の無線通信部５２で受信されたサンプルデータは、シリアル／パラレル変換部５４でパラレルのデータに変換され、データ格納部５６に格納される。
さらに、データ格納部５６から１画像毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部５８で超音波画像の画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部６２により超音波画像が表示部６４に表示される。

空間コンパウンドを行なう場合には、画像生成部５８の画像合成部８０において、超音波画像の合成が行なわれる。
すなわち、空間コンパウンドを行なう場合には、前述の図３に示す超音波の送受信であれば、画像合成部８０は、画像Ａの送受信による超音波画像Ａ、画像Ｂの送受信による超音波画像Ｂ、および画像Ｃの送受信による超音波画像Ｃの合成を行い、合成超音波画像の画像信号を生成し、表示制御部６２に出力する。
あるいは、図４に示すように、空間コンパウンドにおける超音波の送受信が２種類の場合には、２つの超音波画像の合成を行なって合成超音波画像の画像信号を生成する。また、図５等に示すように、１種類の超音波の送受信しか行なわないフレームでは、合成を行なわずに、画像処理部７８から送られた超音波画像を合成超音波画像の画像信号とする。

以上、本発明の超音波診断装置について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

例えば、図示例の超音波診断装置１０はプローブ１２が、超音波送信の制御手段や、被検体からの超音波エコーによる受信信号の処理手段を備え、プローブ１２と診断装置本体１４とを無線通信で接続する構成を有するが、本発明は、これに限定はされない。
一例として、本発明は、超音波プローブと診断装置本体とを有線で接続して、超音波プローブは圧電素子ユニットのみを有し、超音波の送受信制御は診断装置本体が行なう構成の超音波診断装置にも、利用可能である。

しかしながら、前述のように、本発明によれば、空間コンパウンドを行なう際における超音波送受信の制御を簡略化できる。
そのため、図示例のプローブ１２と診断装置本体１４とを無線接続する超音波診断装置１０のように、小さなプローブ１２に超音波送受信の制御機構等を組み込む装置では、本発明を利用することで、空間コンパウンドを行なう際に、より多くの動作制御や信号処理等が要求されるプローブ１２の負担を軽減できる。従って、本発明は、図１に示される例のように、プローブ１２に超音波送受信の制御機構等を組み込む構成の超音波診断装置に、特に好適に利用される。

医療現場等で各種の診断に用いられる超音波診断装置に、好適に利用可能である。

１０ 超音波診断装置
１２ （超音波）プローブ
１４ 診断装置本体
１６ 圧電素子ユニット
１８ トランスデューサ
２０ 信号処理部
２０ａ 個別信号処理部
２４ パラレル／シリアル変換部
２６，５２ 無線通信部
２８，５０ アンテナ
３０ 送信駆動部
３２ 送信制御部
３４ 受信制御部
３６ 通信制御部
３８ プローブ制御部
５４ シリアル／パラレル変換部
５６ データ格納部
５８ 画像生成部
６２ 表示制御部
６４ 表示部
６８ 通信制御部
７０ 本体制御部
７２ 操作部
７６ 整相加算部
７８ 画像処理部
８０ 画像合成部

Claims (5)

1. 超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子ユニットを有する超音波プローブと、
   前記超音波プローブが出力した受信信号に応じた超音波画像を生成する診断装置本体とを有し、
   前記診断装置本体は、複数の前記超音波画像を合成して１つの合成超音波画像を生成する機能を有し、また、前記超音波プローブは、前記診断装置本体が合成超音波画像の生成する際には、超音波の送受信方向が互いに異なる複数種類の超音波の送受信を行い、
   かつ、前記超音波プローブは、時間的に隣接する前記合成超音波画像では、時間的に前の前記合成超音波画像の最後の超音波画像の超音波の送受信が終了した後、時間的に後の前記合成超音波画像の最初の超音波画像の超音波の送受信を、前記時間的に前の合成超音波画像の最後の超音波画像と超音波の送受信方向を一致して行って、前記複数種類の超音波の送受信を行なうことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記超音波プローブが、前記圧電素子ユニットによる超音波の送信を制御する送信制御手段、および、前記圧電素子ユニットが出力した受信信号の処理を行なう信号処理手段を有する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記診断装置本体および超音波プローブの少なくとも一方が、前記合成超音波画像を生成するために合成する超音波画像の数を選択する選択手段を有する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 時間的に連続する所定数の前記合成超音波画像において、１以上の合成超音波画像が、合成する超音波画像の数が他と異なる請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
5. 時間的に連続する所定数の前記合成超音波画像において、１以上の合成超音波画像が、超音波画像の前記超音波送受信の種類の組み合わせが他と異なる請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。

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