JP6840351B2 - 超音波医用システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波医用システムに関する。

超音波の生体に対する安全性等の面から、超音波診断装置は医療の現場において広く普及している。特に、生体内の組織や胎児などの診断において、超音波診断装置は欠くことのできない存在となっている。さらに、近年においては、診断で発見された疾患等の治療への超音波の利用も期待されている。例えば、特許文献１には、治療用超音波を照射しつつ画像形成のための診断用超音波を送受する技術が記載されている。例えば、診断用超音波を送受する診断用装置と治療用超音波を送波する治療用装置を組み合わせた超音波医用システムにより、超音波による診断と治療の両立が実現できる。

米国特許出願公開第２００９／０２４０１４８号明細書

診断用と治療用の２つの装置を有する超音波医用システムにより診断と治療の両立を実現するにあたっては、これら２つの装置が互いに連携して動作することが望ましい。例えば、これら２つの装置による信号処理を互いに同期させることが望ましい。

本発明の目的は、診断用と治療用の２つの装置の信号処理に係る同期の精度を向上させることにある。

上記目的にかなう好適な超音波医用システムは、例えば、診断用と治療用の２つの装置を有しており一方を主装置とし他方を従属装置とする超音波医用システムにおいて、前記主装置は、基本信号発生器を備え、前記基本信号発生器が発生する基本信号と前記基本信号に基づく同期信号の少なくとも一方に基づいて信号処理を実行し、且つ、当該基本信号と当該同期信号の少なくとも一方を前記従属装置へ供給し、前記従属装置は、信号処理回路を備え、前記主装置から供給される前記基本信号と前記同期信号の少なくとも一方に基づいて前記信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行する。

上記構成において、診断用の装置は、例えば診断に利用される超音波画像を得るための超音波を送受する機能を備えている。診断用の装置の好適な具体例には超音波診断装置が含まれる。一方、治療用の装置は、例えば治療部位を加熱治療できる程度の比較的強度の大きい超音波を送波する機能を備えている。治療用の装置の好適な具体例には、例えば強力集束超音波（ＨＩＦＵ：High Intensity Focused Ultrasound）などの治療用超音波を送波する超音波治療装置が含まれる。

また、上記構成において、診断用と治療用の２つの装置のうちの一方が主装置となり他方が従属装置となる。そして、主装置は、基本信号発生器を備えており、その基本信号発生器が発生する基本信号とその基本信号に基づく同期信号の少なくとも一方に基づいて信号処理を実行し、且つ、それら基本信号と同期信号の少なくとも一方を従属装置へ供給する。従属装置は、信号処理回路を備えており、主装置から供給される基本信号と同期信号の少なくとも一方に基づいて信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行する。これにより、診断用と治療用の２つの装置の信号処理に係る同期が実現される。例えば、基本信号がクロック信号であれば、主装置と従属装置の両装置において同じクロック信号または同じクロック信号に基づく同期信号を利用した信号処理が実現されるため、両装置間におけるクロックジッター（クロック同士の同期ずれを含む）が低減され、望ましくはクロックジッターを無くすことができる。

一つの具体例において、前記従属装置は、前記主装置から供給される前記基本信号と前記同期信号の少なくとも一方に基づく前記信号処理回路の信号処理により超音波の送信信号を生成する。

本発明は、超音波診断装置と超音波治療装置を有する超音波医用システムにおいて、 前記超音波診断装置は、基本信号発生器を備え、前記基本信号発生器が発生する基本信号および当該基本信号に基づく送信同期信号に基づいて信号処理を実行することにより診断用超音波の送信信号を生成し、且つ、当該基本信号および当該送信同期信号を前記超音波治療装置へ供給し、前記超音波治療装置は、信号処理回路を備え、前記超音波診断装置から供給される前記基本信号および前記送信同期信号に基づいて前記信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行することにより、治療用超音波の送信信号を生成し、前記基本信号は、クロック信号または分周されたクロック信号であり、前記送信同期信号は、前記超音波診断装置が生成する前記診断用超音波の送信信号のオンオフと、前記超音波治療装置が生成する前記治療用超音波の送信信号のオンオフを規定する信号である、 ことを特徴とする。

また、本発明は、超音波診断装置と超音波治療装置を有する超音波医用システムにおいて、前記超音波治療装置は、基本信号発生器を備え、前記基本信号発生器が発生する基本信号および当該基本信号に基づく送信同期信号に基づいて信号処理を実行することにより治療用超音波の送信信号を生成し、且つ、当該基本信号および当該送信同期信号を前記超音波診断装置へ供給し、前記超音波診断装置は、信号処理回路を備え、前記超音波治療装置から供給される前記基本信号および前記送信同期信号に基づいて前記信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行することにより、診断用超音波の送信信号を生成し、前記基本信号は、クロック信号または分周されたクロック信号であり、前記送信同期信号は、前記超音波治療装置が生成する前記治療用超音波の送信信号のオンオフと、前記超音波診断装置が生成する前記診断用超音波の送信信号のオンオフを規定する信号である、 ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、治療部位に治療用超音波を送波することにより得られる超音波の受信情報と、前記治療部位に治療用超音波と共に診断用超音波を送波することにより得られる超音波の受信情報と、に基づく差分処理により差分情報を得る受信信号処理部と、前記差分情報に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する画像形成部と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明により、超音波診断装置と超音波治療装置の信号処理に係る同期の精度が向上する。本発明によれば、超音波診断装置と超音波治療装置の両装置において同じクロック信号または同じクロック信号に基づく送信同期信号を利用した信号処理が実現される。これにより、例えば、両装置間におけるクロックジッターが低減され、望ましくはクロックジッターを無くすことができる。

本発明の好適な超音波医用システムの具体例１を示す図である。 本発明の好適な超音波医用システムの具体例２を示す図である。 同期信号生成回路の具体例を示す図である。 送信用情報（送信用データ）の具体例を示す図である。 同期信号生成回路の動作例を示すフローチャートである。 送信同期信号と送信信号の具体例を示すタイムチャートである。 差分処理の具体例１を説明するための図である。 差分処理の具体例２を説明するための図である。

図１と図２には、本発明の実施において好適な超音波医用システムの具体例が図示されている。図１，図２の超音波医用システムは、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００と超音波振動子１０を有しており、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００のうちの一方がマスター（主装置）となり他方がスレーブ（従属装置）となる。

図１は、本発明の好適な超音波医用システムの具体例１を示す図である。図１に示す具体例１では、超音波診断装置１００がマスターとなり超音波治療装置２００がスレーブとなる。

超音波振動子１０は、ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈと診断用振動子１０Ｄを備えている。ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈは、治療用超音波を送波する振動子であり、治療用超音波の好適な具体例は強力集束超音波（ＨＩＦＵ：High Intensity Focused Ultrasound）である。ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈは、例えば二次元的に配列された複数の振動素子を備えており、例えば癌や腫瘍などの治療部位に向けて形成される治療用超音波ビームにより強力集束超音波を送波し、その治療部位を加熱して治療するために利用される。

一方、超音波振動子１０の診断用振動子１０Ｄは、例えば一次元的に配列された複数の振動素子を備えており、例えば治療部位を有する被検体（患者）に対して、超音波画像を形成するための比較的弱い超音波を送受する。つまり、公知の一般的な超音波診断装置において超音波画像を形成する際に利用される超音波と同じ程度の強度（エネルギー）の超音波を送受する。診断用振動子１０Ｄは、治療部位を含む断面内において診断用超音波ビームを走査する。なお、診断用振動子１０Ｄは、例えば二次元的に配列された複数の振動素子を備え、これにより、治療部位を含む空間内において診断用超音波ビームが立体的に走査されてもよい。

超音波振動子１０は、例えば、お椀（どんぶり）状に凹ませた内部の表面を振動子面とする。そして、例えば、お椀状に凹んだ内部の中央に位置する底の部分に診断用振動子１０Ｄが設けられ、診断用振動子１０Ｄを取り囲むようにＨＩＦＵ用振動子１０Ｈが設けられる。なお、超音波振動子１０の振動子面の形状は、お椀状に限定されず、例えば治療の用途等に応じた形状とされることが望ましい。また、全ての振動素子またはいくつかの振動素子が、ＨＩＦＵ用と診断用の両用途に併用されてもよい。また、ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈと診断用振動子１０Ｄは、図１に示すように一体型の超音波振動子１０を構成してもよいし、互いに物理的に離れた別体型であってもよい。

超音波診断装置１００は、超音波振動子１０の診断用振動子１０Ｄによる診断用超音波の送受を制御する。超音波診断装置１００は、クロック発生器１１０と分周器１１２と同期信号生成回路１２０と送信信号生成回路１３０と送受信回路１４０と受信信号処理部１５０と画像形成部１６０と制御部１８０を備えている。

クロック発生器１１０は、超音波診断装置１００の送受信処理に利用されるクロック信号を発生する。クロック発生器１１０の好適な具体例は、例えば数十ＭＨｚ（メガヘルツ）程度のクロック信号を発生する水晶発振器である。なお、クロック発生器１１０から得られるクロック信号が超音波診断装置１００の画像形成処理や制御処理等に利用されてもよい。

分周器１１２は、クロック発生器１１０から得られるクロック信号を分周処理して所望の周波数の分周信号（分周されたクロック信号）を生成する。例えば、クロック信号が８０ＭＨｚであれば、分周器１１２の分周処理により、４０ＭＨｚ、２．５ＭＨｚなどの周波数の分周信号が生成される。

同期信号生成回路１２０は、分周器１１２から得られる分周信号に基づいて送信同期信号を生成する。また、送信信号生成回路１３０は、分周器１１２から得られる分周信号と同期信号生成回路１２０から得られる送信同期信号に基づいて、診断用超音波の送信信号を生成する。

送受信回路１４０は、診断用振動子１０Ｄを構成する複数の振動素子の各々に対応した送信信号（診断用超音波の送信信号）を出力することにより、診断用振動子１０Ｄを制御して診断用超音波の送信ビームを形成して走査する。送受信回路１４０は、例えば、送信信号生成回路１３０から得られる送信信号に対して、各振動素子ごとにその振動素子に応じた遅延処理等を施すことにより、複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力し、送信ビームを形成して送信ビームを走査する。つまり、送受信回路１４０は、診断用超音波の送信ビームフォーマの機能を有している。また、送受信回路１４０は、診断用振動子１０Ｄを構成する複数の振動素子の各々から受信信号を得て後段の受信信号処理部１５０へ出力する。

受信信号処理部１５０は、診断用振動子１０Ｄを構成する複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより受信ビームを形成し、受信ビームに沿って得られる受信信号（エコーデータ）を後段の受信信号処理部１５０へ出力する。つまり、受信信号処理部１５０は、受信ビームフォーマの機能を有している。なお、送受信回路１４０において受信ビームが形成されてもよい。

画像形成部１６０は、受信信号処理部１５０から得られる受信信号（エコーデータ）に基づいて、治療部位の超音波画像を形成する。画像形成部１６０は、例えば、治療部位のＢモード画像を形成する。なお、診断用振動子１０Ｄが二次元的に配列された複数の振動素子を備えている場合には、治療部位を立体的に映し出した三次元超音波画像が形成されてもよい。画像形成部１６０において形成された超音波画像は、ディスプレイ等に表示される。

制御部１８０は、超音波診断装置１００内を全体的に制御する。制御部１８０による全体的な制御には、操作デバイス等を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。なお、超音波診断装置１００がマスターとなる場合には、超音波診断装置１００の制御部１８０が図１の超音波医用システム全体の集中的な制御を行うようにしてもよい。

図１の具体例１では、送受信処理に利用されるクロック信号と送信同期信号がマスターとなる超音波診断装置１００からスレーブとなる超音波治療装置２００へ供給される。例えば、超音波診断装置１００のクロック発生器１１０が発生したクロック信号がドライバＤ１から出力され、ドライバＤ１から出力されるクロック信号を超音波治療装置２００のレシーバＲ１が取得する。例えば、ドライバＤ１とレシーバＲ１との間において、差動出力と差動入力によりクロック信号が伝送されることが望ましい。

また、例えば、超音波診断装置１００の同期信号生成回路１２０が生成した送信同期信号がドライバＤ２から出力され、ドライバＤ２から出力される送信同期信号を超音波治療装置２００のレシーバＲ２が取得する。例えば、ドライバＤ２とレシーバＲ２との間において、差動出力と差動入力により送信同期信号が伝送されることが望ましい。

超音波治療装置２００は、超音波振動子１０の治療用振動子１０Ｈによる治療用超音波の送波を制御する。超音波治療装置２００は、クロック発生器２１０とＰＬＬ２１３と同期信号生成回路２２０と送信信号生成回路２３０と送信回路２４０を備えている。

クロック発生器２１０はクロック信号を発生する。クロック発生器２１０の好適な具体例は、例えば、数十ＭＨｚ（メガヘルツ）程度のクロック信号を発生する水晶発振器である。なお、図１の具体例１では、超音波治療装置２００がスレーブとなるため、マスターとなる超音波診断装置１００からレシーバＲ１を介して得られるクロック信号が超音波治療装置２００の送信処理に利用される。なお、超音波治療装置２００をスレーブとしない場合には、クロック発生器２１０から得られるクロック信号が超音波治療装置２００の送信処理や制御処理等に利用されてもよい。

ＰＬＬ２１３は、クロック信号を分周処理して所望の周波数の分周信号（分周されたクロック信号）を生成する。図１に示す具体例１では、超音波治療装置２００がスレーブであるため、超音波治療装置２００は、超音波診断装置１００から得られるクロック信号と送信同期信号を利用して、治療用超音波の送波を制御する。

つまり、ＰＬＬ２１３は、レシーバＲ１から得られるクロック信号を分周処理して所望の周波数の分周信号（分周されたクロック信号）を生成する。また、同期信号生成回路２２０は、レシーバＲ２から得られる診断用超音波の送信同期信号に基づいて、治療用超音波の送信同期信号を生成する。そして、送信信号生成回路２３０は、ＰＬＬ２１３から得られる分周信号と同期信号生成回路２２０から得られる送信同期信号に基づいて、治療用超音波の送信信号を生成する。

送信回路２４０は、治療用振動子１０Ｈを構成する複数の振動素子の各々に対応した送信信号（治療用超音波の送信信号）を出力することにより、治療用振動子１０Ｈを制御して治療用超音波の送信ビームを形成する。送信回路２４０は、例えば、送信信号生成回路２３０から得られる送信信号に対して、各振動素子ごとにその振動素子に応じた遅延処理等を施すことにより、複数の振動素子の各々に対応した送信信号を出力して送信ビームを形成する。つまり、送信回路２４０は、治療用超音波の送信ビームフォーマの機能を有している。

制御部２８０は、超音波治療装置２００内を全体的に制御する。制御部２８０による全体的な制御には、操作デバイス等を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。なお、超音波治療装置２００がスレーブとなる場合には、超音波診断装置１００の制御部１８０により超音波治療装置２００が制御される構成としてもよい。

図１の具体例１では、送受信処理に利用されるクロック信号と送信同期信号がマスターとなる超音波診断装置１００からスレーブとなる超音波治療装置２００へ供給される。したがって、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００の両装置において同じクロック信号または同じクロック信号に基づく送信同期信号を利用した送信処理（送信制御）が実現される。これにより、例えば、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００の両装置間におけるクロックジッター（クロック同士の同期ずれを含む）が低減され、望ましくはクロックジッターを無くすことができる。

図２は、本発明の好適な超音波医用システムの具体例２を示す図である。図２に示す具体例２では、超音波治療装置２００がマスターとなり超音波診断装置１００がスレーブとなる。なお、図２と図１において、互いに同じ符号が付された部分（ブロック）は、互いに同じ構成と機能を有している。そこで、図１を利用して既に説明した構成と機能については説明を簡略または省略し、図１との相違を中心に図２に示す具体例２を説明する。

図２に示す具体例２では、超音波治療装置２００がマスターとなる。クロック発生器２１０は、超音波治療装置２００の送信処理に利用されるクロック信号を発生する。クロック発生器２１０の好適な具体例は、例えば数十ＭＨｚ（メガヘルツ）程度のクロック信号を発生する水晶発振器である。なお、クロック発生器２１０から得られるクロック信号が超音波治療装置２００の制御処理等に利用されてもよい。

分周器２１２は、クロック発生器２１０から得られるクロック信号を分周処理して所望の周波数の分周信号（分周されたクロック信号）を生成する。例えば、クロック信号が８０ＭＨｚであれば、分周器２１２の分周処理により、４０ＭＨｚ、０．５〜２．０ＭＨｚなどの周波数の分周信号が生成される。

同期信号生成回路２２０は、分周器２１２から得られる分周信号に基づいて送信同期信号を生成する。また、送信信号生成回路２３０は、分周器２１２から得られる分周信号と同期信号生成回路２２０から得られる送信同期信号に基づいて、治療用超音波の送信信号を生成する。

制御部２８０は、超音波治療装置２００内を全体的に制御する。制御部２８０による全体的な制御には、操作デバイス等を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。なお、超音波治療装置２００がマスターとなる場合には、超音波治療装置２００の制御部２８０が図２の超音波医用システム全体の集中的な制御を行うようにしてもよい。

図２の具体例２では、送受信処理に利用されるクロック信号と送信同期信号がマスターとなる超音波治療装置２００からスレーブとなる超音波診断装置１００へ供給される。例えば、超音波治療装置２００のクロック発生器２１０が発生したクロック信号がドライバＤ１から出力され、ドライバＤ１から出力されるクロック信号を超音波診断装置１００のレシーバＲ１が取得する。例えば、ドライバＤ１とレシーバＲ１との間において、差動出力と差動入力によりクロック信号が伝送されることが望ましい。

また、例えば、超音波治療装置２００の同期信号生成回路２２０が生成した送信同期信号がドライバＤ２から出力され、ドライバＤ２から出力される送信同期信号を超音波診断装置１００のレシーバＲ２が取得する。例えば、ドライバＤ２とレシーバＲ２との間において、差動出力と差動入力により送信同期信号が伝送されることが望ましい。

図２に示す具体例２では、超音波診断装置１００がスレーブであるため、超音波診断装置１００は、超音波治療装置２００から得られるクロック信号と送信同期信号を利用して診断用超音波の送波を制御する。

つまり、ＰＬＬ１１３は、レシーバＲ１から得られるクロック信号を分周処理して所望の周波数の分周信号（分周されたクロック信号）を生成する。また、同期信号生成回路１２０は、レシーバＲ２から得られる治療用超音波の送信同期信号に基づいて、診断用超音波の送信同期信号を生成する。そして、送信信号生成回路１３０は、ＰＬＬ１１３から得られる分周信号と同期信号生成回路１２０から得られる送信同期信号に基づいて、診断用超音波の送信信号を生成する。

制御部１８０は、超音波診断装置１００内を全体的に制御する。制御部１８０による全体的な制御には、操作デバイス等を介して、医師や検査技師などのユーザから受け付けた指示も反映される。なお、超音波診断装置１００がスレーブとなる場合には、超音波治療装置２００の制御部２８０により超音波診断装置１００が制御される構成としてもよい。

図２の具体例２では、送受信処理に利用されるクロック信号と送信同期信号がマスターとなる超音波治療装置２００からスレーブとなる超音波診断装置１００へ供給される。したがって、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００の両装置において同じクロック信号または同じクロック信号に基づく送信同期信号を利用した送信処理（送信制御）が実現される。これにより、例えば、超音波診断装置１００と超音波治療装置２００の両装置間におけるクロックジッター（クロック同士の同期ずれを含む）が低減され、望ましくはクロックジッターを無くすことができる。

図３は、同期信号生成回路の具体例を示す図である。図３には、図１，図２の同期信号生成回路（符号１２０，２２０）の内部構成の具体例が図示されている。

図３に示す具体例において、同期信号生成回路は、同期信号用メモリと繰り返し回数カウンタと同期周期生成回路を備えている。同期信号用メモリは例えば半導体メモリ等により構成され、同期信号用メモリには送信用情報（送信用データ）が記憶される。

図４は、送信用情報（送信用データ）の具体例を示す図である。図４には、同期信号用メモリ（図３）に記憶される送信用情報（送信用データ）の具体例が図示されている。

図４に示す具体例において、送信用情報は、複数のメモリアドレス００００〜０００７で構成されており、各メモリアドレスごとに、送信状態（送信／非送信／停止）と同期周期と繰り返し回数を示すデータで構成されている。

図３に戻り、同期周期生成回路は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）に基づいて同期周期を生成する。また、繰り返し回数カウンタは、送信同期信号の各パルスを繰り返す回数をカウントする。

図５は、同期信号生成回路の動作例を示すフローチャートである。また、図６は、送信同期信号と送信信号の具体例を示すタイムチャートである。図６に示す具体例は、図３の同期信号生成回路が、図４の送信用情報（送信用データ）に基づいて、図５の動作例に従って動作することにより得られる。そこで、図４，図６を参照しつつ、図５のフローチャートに従って、図３の同期信号生成回路の動作例を説明する。

まず、Ｓ５０１において、同期信号生成回路（図３）の同期信号用メモリ内に送信用情報（図４）が読み込まれる。例えば、超音波医用システム（図１，図２）の動作モード（治療＋診断モード，診断のみのモードなど）に応じた送信用情報が同期信号生成回路（図３）の同期信号用メモリ内に書き込まれる。なお、送信用情報は、予め同期信号用メモリ内に記憶されていてもよい。以下においては、図４の送信用情報が同期信号用メモリ内に記憶された場合の具体例を説明する。

Ｓ５０２において、同期信号生成回路（図３）の同期周期生成回路は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）に基づいて同期周期を生成する。また、Ｓ５０３において、同期信号生成回路（図３）の繰り返し回数カウンタは、送信同期信号の各パルスの繰り返し回数をカウントする。そして、全ての送信シーケンスが終了するまで、Ｓ５０１からＳ５０３のステップが繰り返され、Ｓ５０４において全ての送信シーケンスの終了が確認されると、図５のフローチャートに示す動作例が終了する。

例えば、図４に示す送信用情報に基づく図５のフローチャートに従った動作例により、図６に示すタイムチャートが得られる。

図６に示す具体例では、開始のタイミングから送信信号が生成される。例えば、開始のタイミングにおいて、メモリアドレスは０（００００）である。同期周期生成回路（図３）は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）のメモリアドレス００００のデータに基づいて同期周期を１００μｓ（マイクロ秒）とする。また、繰り返し回数カウンタ（図３）は、送信同期信号の各パルスを繰り返す回数をカウントする。送信用情報（図４）のメモリアドレス００００に対応した繰り返し回数は「２」である。そのため、図６に示すように、同期信号生成回路は、メモリアドレス００００に対応した送信同期信号として、同期周期１００μｓの間隔でパルス（０−１）とパルス（０−２）の２つのパルスを生成する。

図６に示す具体例において、メモリアドレス０（００００）に続くメモリアドレスは１（０００１）である。同期周期生成回路（図３）は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）のメモリアドレス０００１のデータに基づいて同期周期を２００μｓとする。また、送信用情報（図４）のメモリアドレス０００１に対応した繰り返し回数は「１」である。そのため、図６に示すように、同期信号生成回路は、メモリアドレス０００１に対応した送信同期信号として、同期周期２００μｓの１つのパルス（１−１）を生成する。

図６に示す具体例において、メモリアドレス１（０００１）に続くメモリアドレスは２（０００２）である。同期周期生成回路（図３）は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）のメモリアドレス０００２のデータに基づいて同期周期を３００μｓとする。また、送信用情報（図４）のメモリアドレス０００２に対応した繰り返し回数は「１」である。そのため、図６に示すように、同期信号生成回路は、メモリアドレス０００２に対応した送信同期信号として、同期周期３００μｓの１つのパルス（２−１）を生成する。

図６に示す具体例において、メモリアドレス２（０００２）に続くメモリアドレスは３（０００３）である。同期周期生成回路（図３）は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）のメモリアドレス０００３のデータに基づいて同期周期を１００μｓとする。また、送信用情報（図４）のメモリアドレス０００３に対応した繰り返し回数は「２」である。そのため、図６に示すように、同期信号生成回路は、メモリアドレス０００３に対応した送信同期信号として、同期周期１００μｓの間隔でパルス（３−１）とパルス（３−２）の２つのパルスを生成する。

図６に示す具体例において、メモリアドレス３（０００３）に続くメモリアドレスは４（０００４）である。同期周期生成回路（図３）は、同期信号用メモリに記憶された送信用情報（図４）のメモリアドレス０００４のデータに基づいて同期周期を２００μｓとする。また、送信用情報（図４）のメモリアドレス０００４に対応した繰り返し回数は「１」である。そのため、図６に示すように、同期信号生成回路は、メモリアドレス０００４に対応した送信同期信号として、同期周期２００μｓの１つのパルス（４−１）を生成する。

そして、図６に示す具体例において、メモリアドレス４（０００４）に続くメモリアドレスは５（０００５）であり、送信用情報（図４）のメモリアドレス０００５は送信状態が「停止」であるため、送信同期信号の生成が停止される。

また、図６には、送信信号のタイムチャートも図示されている。同期周期生成回路から図６の送信同期信号が得られると、送信信号生成回路（図１，図２の符号１３０，２３０）により図６の送信信号が生成される。

図６に示す具体例において、送信同期信号のパルス（０−１）（０−２）（１−１）は送信状態が「送信」であるメモリアドレス００００とメモリアドレス０００１に基づくパルスである。そのため、送信信号生成回路は、送信同期信号のパルス（０−１）（０−２）（１−１）に対応した期間において送信信号を出力する。

また、図６に示す具体例において、送信同期信号のパルス（２−１）は、送信状態が「非送信」であるメモリアドレス０００２に基づくパルスである。そのため、送信信号生成回路は、送信同期信号のパルス（２−１）に対応した期間において送信信号を非送信状態（例えば振幅ゼロ）とする。

さらに、図６に示す具体例において、送信同期信号のパルス（３−１）（３−２）（４−１）は、送信状態が「送信」であるメモリアドレス０００３とメモリアドレス０００４に基づくパルスである。そのため、送信信号生成回路は、送信同期信号のパルス（３−１）（３−２）（４−１）に対応した期間において送信信号を出力する。

そして、図６に示す具体例において、メモリアドレス４（０００４）に続くメモリアドレス５（０００５）は送信状態が「停止」であるため、送信信号生成回路は、送信同期信号のパルス（４−１）に対応した２００μｓの期間後に送信信号の出力を停止する。

図１，図２の超音波医用システムは、治療用超音波の好適な具体例である強力集束超音波（ＨＩＦＵ）を照射して治療部位の治療を行いつつ、診断用超音波を送受して治療部位の超音波画像を形成することができる。具体的には、治療部位に治療用超音波（強力集束超音波）を送波することにより得られる第１超音波と、治療部位に治療用超音波と共に診断用超音波を送波することにより得られる第２超音波が受波され、第２超音波に対応した受信情報と第１超音波に対応した受信情報に基づく差分処理が行われる。

図７は、差分処理の具体例１を説明するための図である。図７（１）には、治療部位に治療用超音波であるＨＩＦＵを送波することにより得られる第１受信信号が図示さされている。図７（１）の第１受信信号は、診断用振動子１０Ｄから診断用超音波を送波せずにＨＩＦＵ用振動子１０Ｈから治療部位に対してＨＩＦＵを送波し、診断用振動子１０Ｄの各振動素子ごとに得られる受波信号に対応している。

図７（２）には、治療部位にＨＩＦＵを送波すると共に診断用超音波を送波することにより得られる第２受信信号が図示されている。図７（２）の第２受信信号は、ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈから治療部位Ｐに対してＨＩＦＵを送波しつつ、診断用振動子１０Ｄから診断用超音波を送波することにより、診断用振動子１０Ｄの各振動素子ごとに得られる受波信号に対応している。なお、図７（２）の第２受信信号には、診断用超音波が送波されずにＨＩＦＵのみが送波されて得られた受信信号の期間であるＨＩＦＵ応答期間と、ＨＩＦＵと共に診断用超音波が送波されて得られた受信信号の期間であるＨＩＦＵ＋診断応答期間が含まれている。

そして、図７（３）には、第２受信信号から第１受信信号を差し引く（差分処理する）ことにより得られる差分信号が図示されている。図７に示す具体例において、受信信号処理部１５０（図１，図２）は、診断用振動子１０Ｄの各振動素子ごとに、第２受信信号から第１受信信号を差し引くことにより、差分信号を形成する。

第２受信信号は、治療用超音波であるＨＩＦＵと共に診断用超音波を送波して得られる受信信号であるため、診断用超音波に伴う受信信号成分とＨＩＦＵに伴う受信信号成分を含んでいる。一方、第１受信信号は、ＨＩＦＵのみを送波して得られる受信信号であるため、ＨＩＦＵに伴う受信信号成分のみとなる。したがって、第２受信信号から第１受信信号を差し引くことにより、診断用超音波に伴う受信信号成分が支配的となった、望ましくは、診断用超音波に伴う受信信号成分のみとなった差分信号が得られる。

受信信号処理部１５０は、例えば、第２受信信号のＨＩＦＵ応答期間における波形と第１受信信号の波形に基づいて、これらの２つの波形の位相と振幅を互いに揃えてから差分処理を実行することが望ましい。なお、第２受信信号のＨＩＦＵ応答期間における波形に基づいて第１受信信号が形成されてもよい。つまり、第２受信信号のＨＩＦＵ応答期間が第１受信信号として利用されてもよい。

そして、受信信号処理部１５０は、例えば、診断用振動子１０Ｄの複数の振動素子（全素子）に対応した複数の差分信号に対して、公知の整相加算処理（ビームフォーミング）を実行して各受信ビームごとにビームデータを形成する。さらに、各受信ビームごとに得られるビームデータ（受信信号）に基づいて、画像形成部１６０（図１，図２）が治療部位の超音波画像を形成する。

図８は、差分処理の具体例２を説明するための図である。図８（１）には、治療部位に治療用超音波であるＨＩＦＵを送波することにより得られる整相加算処理後の第１受信信号（整相後第１受信信号）が図示されている。図８（１）の整相後第１受信信号は、診断用振動子１０Ｄから診断用超音波を送波せず、ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈから治療部位Ｐに対してＨＩＦＵを送波し、診断用振動子１０Ｄの各振動素子ごとに得られる受波信号を整相加算処理することにより得られる。

図８（２）には治療部位にＨＩＦＵを送波すると共に診断用超音波を送波することにより得られる整相加算処理後の第２受信信号（整相後第２受信信号）が図示されている。図８（２）の整相後第２受信信号は、ＨＩＦＵ用振動子１０Ｈから治療部位Ｐに対してＨＩＦＵを送波しつつ、診断用振動子１０Ｄから診断用超音波を送波することにより、診断用振動子１０Ｄの各振動素子ごとに得られる受波信号を整相加算処理することにより得られる。なお、図８（２）の整相後第２受信信号には、診断用超音波が送波されずにＨＩＦＵのみが送波されて得られたＨＩＦＵ信号と、ＨＩＦＵと共に診断用超音波が送波されることによりＨＩＦＵ信号に重畳される組織信号が含まれている。

そして、図８（３）には、整相後第２受信信号から整相後第１受信信号を差し引く（差分処理する）ことにより得られる整相後差分信号が図示されている。図８に示す具体例２において、受信信号処理部１５０は、整相加算処理後に得られる整相後第２受信信号から整相後第１受信信号を差し引くことにより、整相後差分信号を形成する。

整相後第２受信信号は、治療用超音波であるＨＩＦＵと共に診断用超音波を送波して得られる受信信号であるため、診断用超音波に伴う組織信号の成分とＨＩＦＵに伴うＨＩＦＵ信号の成分を含んでいる。一方、整相後第１受信信号は、ＨＩＦＵのみを送波して得られる受信信号であるため、ＨＩＦＵに伴うＨＩＦＵ信号の成分のみとなる。したがって、整相後第２受信信号から整相後第１受信信号を差し引くことにより、診断用超音波に伴う組織信号の成分が支配的となった、望ましくは、組織信号の成分のみとなった整相後差分信号が得られる。

受信信号処理部１５０は、例えば、整相後第２受信信号のＨＩＦＵ信号のみの期間における波形と整相後第１受信信号の波形に基づいて、これらの２つの波形の位相と振幅を互いに揃えてから差分処理を実行することが望ましい。なお、整相後第２受信信号のＨＩＦＵ信号のみの期間における波形に基づいて整相後第１受信信号が形成されてもよい。

こうして、診断用超音波に伴う組織信号の成分が支配的となった、望ましくは、組織信号の成分のみとなった整相後差分信号に基づいて、画像形成部１６０（図１，図２）が治療部位の超音波画像を形成する。

図１，図２の超音波医用システムは、例えば、図７または図８の差分処理により、治療用超音波の好適な具体例である強力集束超音波（ＨＩＦＵ）を照射して治療部位の治療を行いつつ、診断用超音波を送受して治療部位の超音波画像を形成することができる。さらに、図１，図２の超音波医用システムが有する超音波診断装置１００と超音波治療装置２００の両装置において同じクロック信号または同じクロック信号に基づく送信同期信号を利用した送信処理（送信制御）が実現されており、例えば両装置間におけるクロックジッターが低減され、望ましくはクロックジッターが解消されている。そのため、両装置間におけるクロックジッターが低減されていない場合に比べて、図７または図８の差分処理において発生が懸念される不要ノイズ（例えばクロックジッターに伴うドプラシフト信号のようなノイズ）が低減され、望ましくは不要ノイズを無くすことができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。なお、本発明に係る超音波医用システムを利用した治療等は医師等の専門家の指導の下で十分に慎重に行われるべきことは言うまでもない。

１０ 超音波振動子、１００ 超音波診断装置、１１０ クロック発生器、１１２ 分周器、１１３ ＰＬＬ、１２０ 同期信号生成回路、１３０ 送信信号生成回路、１４０ 送受信回路、１５０ 受信信号処理部、１６０ 画像形成部、１８０ 制御部、２００ 超音波治療装置、２１０ クロック発生器、２１２ 分周器、２１３ ＰＬＬ、２２０ 同期信号生成回路、２３０ 送信信号生成回路、２４０ 送信回路、２８０ 制御部。

Claims (3)

1. 超音波診断装置と超音波治療装置を有する超音波医用システムにおいて、
   前記超音波診断装置は、基本信号発生器を備え、前記基本信号発生器が発生する基本信号および当該基本信号に基づく送信同期信号に基づいて信号処理を実行することにより診断用超音波の送信信号を生成し、且つ、当該基本信号および当該送信同期信号を前記超音波治療装置へ供給し、
   前記超音波治療装置は、信号処理回路を備え、前記超音波診断装置から供給される前記基本信号および前記送信同期信号に基づいて前記信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行することにより、治療用超音波の送信信号を生成し、
   前記基本信号は、クロック信号または分周されたクロック信号であり、
   前記送信同期信号は、前記超音波診断装置が生成する前記診断用超音波の送信信号のオンオフと、前記超音波治療装置が生成する前記治療用超音波の送信信号のオンオフを規定する信号である、
   ことを特徴とする超音波医用システム。
2. 超音波診断装置と超音波治療装置を有する超音波医用システムにおいて、
   前記超音波治療装置は、基本信号発生器を備え、前記基本信号発生器が発生する基本信号および当該基本信号に基づく送信同期信号に基づいて信号処理を実行することにより治療用超音波の送信信号を生成し、且つ、当該基本信号および当該送信同期信号を前記超音波診断装置へ供給し、
   前記超音波診断装置は、信号処理回路を備え、前記超音波治療装置から供給される前記基本信号および前記送信同期信号に基づいて前記信号処理回路の処理タイミングを制御して信号処理を実行することにより、診断用超音波の送信信号を生成し、
   前記基本信号は、クロック信号または分周されたクロック信号であり、
   前記送信同期信号は、前記超音波治療装置が生成する前記治療用超音波の送信信号のオンオフと、前記超音波診断装置が生成する前記診断用超音波の送信信号のオンオフを規定する信号である、
   ことを特徴とする超音波医用システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波医用システムにおいて、
   前記超音波診断装置は、
   治療部位に治療用超音波を送波することにより得られる超音波の受信情報と、前記治療部位に治療用超音波と共に診断用超音波を送波することにより得られる超音波の受信情報と、に基づく差分処理により差分情報を得る受信信号処理部と、
   前記差分情報に基づいて前記治療部位の超音波画像を形成する画像形成部と、
   をさらに備える、
   ことを特徴とする超音波医用システム。

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