JP5579102B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents
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Description
ところが、通常、操作者が片手で超音波プローブを把持して振動子アレイの超音波送受信面を被検体の表面に当接しつつ診断を行うので、超音波プローブは操作者が片手で容易に把持し得る程度の小さな筺体内に収容されることが多い。このため、振動子アレイからの発熱により超音波プローブの筺体内が温度上昇することがある。
この種のデジタル処理を行う超音波プローブでは、受信信号の処理時においても回路基板からの発熱が生じ、回路基板の各回路の安定した動作を保証するために筺体内の温度上昇を抑制する必要がある。
この発明は、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、超音波プローブの送受信時の発熱に対処することでその内部温度の上昇を抑制することができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。
また、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動部を制御するのが好ましい。
また、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が前記通常モードと比べて深くなるように前記送信駆動部を制御することが好ましい。また、前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御することができる。
また、前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行うことができる。また、前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有するのが好ましい。
また、前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル/シリアル変換部と、前記パラレル/シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有することが好ましい。
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ1と、この超音波プローブ1と無線通信により接続された診断装置本体2とを備えている。
なお、温度センサ12は、超音波診断装置の運転時に特に発熱が予想される受信信号処理部4の近傍に配置されることが好ましい。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それら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、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
パラレル/シリアル変換部5は、複数チャンネルの受信信号処理部4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。
無線通信部6は、診断装置本体2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2に送信すると共に、診断装置本体2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10に出力する。通信制御部10は、プローブ制御部11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6を制御すると共に、無線通信部6が受信した各種の制御信号をプローブ制御部11に出力する。
プローブ制御部11は、診断装置本体2から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ1の各部の制御を行う。
超音波プローブ1には、図示しないバッテリが内蔵され、このバッテリから超音波プローブ1内の各回路に電源供給が行われる。
なお、超音波プローブ1は、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等の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。
通信制御部19は、本体制御部20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13を制御する。
シリアル/パラレル変換部14は、無線通信部13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15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14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。
整相加算部24は、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)を生成する。各音線信号は、本体制御部20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とで生成される。
通常モードでは、図2(A)に示すように、例えば振動子アレイの96個のチャンネルに対してch1からch32の32個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームTX1を送信し、ch1からch32の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいてch16とch17の間の位置に音線RX16が生成される。続いて、図2(B)に示すように、ch2からch33を同時開口チャンネルとして超音波ビームが送受信され、ch17とch18の間の位置に音線RX17が生成される。このようにして、同時開口チャンネルの位置を1チャンネルずつ順次ずらしながら超音波ビームが送受信される。
まず、ステップS1の検査情報入力モードで、診断装置本体2の操作部22から、患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、診断装置本体2の本体制御部20は、ステップS2で、オペレータによる検査開始の指示を待つ。検査開始の指示が入力されると、本体制御部20は、ステップS3に進んで検査モードを実行した後、ステップS4で、オペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップS1に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
本体制御部20は、通常モードを選択すると、図6(A)に示すように、オペレータの着目する所定の着目深度領域L1に送信ビームTX1のフォーカスFを形成して超音波ビームの送受信が順次行われる。例えば、96個のチャンネルからなる超音波プローブ1において32個の同時開口チャンネルを1つずつ順次ずらしながら超音波ビームの送受信が行われると、超音波画像1フレームで超音波ビームの送受信が65回行われる。このようにして得られた受信信号は、超音波プローブ1から診断装置本体2へ無線伝送され、診断装置本体2の画像生成部16に供給されると、画像生成部16の整相加算部24が1回の送受信により得られた受信信号に対し1つの音線信号を生成する。例えば、ch1からch32の同時開口チャンネルから得られた受信信号からは、その同時開口チャンネルの中央位置(ch16とch17の間の位置)に音線RX16が1つ生成される。通常モードでは所定の着目深度領域L1に送信フォーカスFが形成されているため、所定の着目深度領域L1で方位方向に延びるx軸における音線信号の強度は、図6(B)に示すように、音線RX16で最大となる。このようにして、超音波画像1フレームで65回の超音波ビームの送受信が行われて65本の音線信号が生成される。
ここで、送信ビームTX1のフォーカスFが深度領域L2に形成されることで所定の着目深度領域L1では幅広の超音波ビームが形成され、図7(B)に示すように、所定の着目深度領域L1における音線信号の強度分布の最大値が均一化されて音線信号RX15、RX16、およびRX17の強度がほぼ一定となる。すなわち、1回の超音波ビームの送受信で3本の音線信号を生成する際に、通常モードと同じように所定の着目深度領域L1に送信フォーカスFを形成すると、図6(B)に示すように、音線信号RX16の強度(実線矢印)に対して音線信号RX15およびRX17の強度(破線矢印)にムラdが生じるのに対し、図7(B)に示すように、深度領域L2に送信フォーカスFを形成すると音線信号の強度分布の最大値が均一化され、生成される各音線間の強度ムラdが抑制される。このように、所定の着目深度領域L1において1回の送受信に対して生成される3本の音線の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度をほぼ一定とすることができる。
実施の形態1では、温度上昇抑制モードにおいて1回の超音波ビームの送受信で3本の音線信号を生成したが、これに限るものではなく、1回の超音波ビームの送受信で複数の音線信号を生成することで超音波プローブ1の内部温度の上昇を抑制することができる。
例えば、図8(A)に示すように、ch1からch32の32個のチャンネルを同時開口チャンネルとして送信ビームTX1を送信し、ch1からch32の同時開口チャンネルで受信された超音波エコーに基づいて音線RX14、RX15、RX16、RX17、およびRX18の5本の音線を生成することができる。ここで、音線RX14はch1からch28、音線RX15はch2からch29、音線RX16はch3からch30、音線RX17はch4からch31、音線RX18はch5からch32のチャンネルからそれぞれ受信された受信信号に基づいて生成されている。続いて、図8(B)に示すように、ch6からch37の32個のチャンネルを同時開口チャンネルとして超音波ビームを送受信して得られた受信信号に基づいて音線RX19、RX20、RX21、RX22、およびRX23の5本の音線が生成される。このようにして、1回の超音波ビームの送受信につき5本の音線信号が順次生成されるため、超音波画像1フレームで14回の超音波ビームの送受信を行うことで69本の音線信号を生成することができる。
図9に、実施の形態3に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置で用いられる超音波プローブ31は、図1に示した実施の形態1における超音波プローブ1において、プローブ制御部11に警告表示部32を接続したものである。警告表示部32は、温度センサ12により検出された超音波プローブ1の内部温度が設定値T1を超えている場合に、プローブ制御部11の制御により、オペレータに対して超音波プローブ1の内部温度の上昇を警告する警告表示を行う。
Claims (12)
- 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出する温度センサと、
前記超音波プローブの内部温度に応じて通常モードと温度上昇抑制モードを含む少なくとも2つのモードが予め設定されており、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると前記温度上昇抑制モードを選択して、同時開口チャンネルからの1回の送受信に対して互いに隣り合う複数の音線を生成するように前記画像生成部を制御すると共に、前記同時開口チャンネルの位置を1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線数が前記通常モードと比べて増加するように前記画像生成部を制御する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、前記同時開口チャンネルのチャンネル数が前記通常モードと同じになるように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項1または2に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、オペレータの着目する所定の着目深度領域において1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線領域にまたがる超音波ビームを送信することにより、生成された各音線の強度がほぼ一定となるように前記送信駆動部を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が前記通常モードと比べて深くなるように前記送信駆動部を制御する請求項4に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記温度上昇抑制モードを選択した際に、超音波ビームのフォーカス深度が最大視野深度となるように前記送信駆動部を制御する請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記超音波プローブの内部温度が前記設定値よりも大きなもう1つの設定値を超えると、1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線数がさらに大きな音線数となるように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項1〜6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以下の場合には1回の送受信に対して1つの音線を、前記設定値を超えると1回の送受信に対して3つの音線を、前記設定値よりも大きなもう1つの設定値を超えた場合には1回の送受信に対して5つの音線を段階的に生成するように前記画像生成部、前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する請求項7に記載の超音波診断装置。
- 前記制御手段は、前記超音波プローブの内部温度が前記設定値以上となった場合には、前記表示部に警告表示を行う請求項1〜8のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波プローブは、前記制御手段による警告を表示する警告表示部をさらに有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波プローブは、前記受信信号処理部と、前記受信信号処理部で得られたパラレルの受信データをシリアルの受信データに変換するパラレル/シリアル変換部と、前記パラレル/シリアル変換部で変換されたシリアルの受信データを無線通信により前記画像生成部を有する診断装置本体に送信する無線通信部とを有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて画像生成部で超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
前記超音波プローブの内部温度を検出し、
前記超音波プローブの内部温度に応じて通常モードと温度上昇抑制モードを含む少なくとも2つのモードが予め設定されており、検出された前記超音波プローブの内部温度が設定値を超えると前記温度上昇抑制モードを選択して、同時開口チャンネルからの1回の送受信に対して互いに隣り合う複数の音線を生成するように前記画像生成部を制御すると共に、前記同時開口チャンネルの位置を1回の送受信に対して生成される前記複数の音線の音線数ずつ順次ずらしながら送受信するように前記送信駆動部および前記受信信号処理部を制御する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
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