JP7080309B2 - 超音波プローブ、超音波プローブの制御方法および超音波システム - Google Patents
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Description
もしくは、セクタ走査制御部は、ステア角度が定められた第1角度より狭い場合に、マルチプレクサを制御することにより、複数の超音波振動子のうち、間隔を隔てて配置されている超音波振動子を超音波の送受信に使用される超音波振動子群として選択することもできる。
また、セクタ走査制御部は、ステア角度が定められた第2角度より広い場合に、マルチプレクサを制御することにより、超音波の送受信に使用される超音波振動子群のうち周辺に位置する超音波振動子の間隔を広くすることができる。
送信ビームフォーマおよび受信ビームフォーマは、それぞれ、複数の超音波振動子の数の1/2の数の送信チャネルおよび受信チャネルを有することが好ましい。
この場合に、画像情報データは、受信ビームフォーマにより生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号であることが好ましい。
もしくは、画像情報データは、ステア角度に応じた、超音波の送受信に使用される振動子数の違いによる強度変化を低減するように補正された信号であってもよい。
実施の形態1
図1に本発明の実施の形態1に係る超音波システム1の構成を示す。図1に示すように、超音波システム1は、超音波プローブ21と画像表示装置31を備えており、超音波プローブ21と画像表示装置31とは、無線通信により接続されている。
さらに、切替スイッチ3、送信マルチプレクサ4、送信ビームフォーマ6、受信マルチプレクサ7および受信ビームフォーマ9に、セクタ走査制御部13が接続され、無線通信部12に、通信制御部14が接続されている。また、信号処理部10、画像処理部11、セクタ走査制御部13および通信制御部14に、プローブ制御部15が接続されている。また、超音波プローブ21は、バッテリ16を内蔵している。
また、超音波プローブ21の無線通信部12と画像表示装置31の無線通信部32とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されており、これにより、超音波プローブ21と画像表示装置31とが無線通信により接続される。
超音波プローブプロセッサ17の送信駆動部5は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、送信マルチプレクサ4により選択された複数の超音波振動子Tに対して駆動信号を送信する。
超音波プローブプロセッサ17の通信制御部14は、プローブ制御部15により設定された送信電波強度で超音波画像信号の送信が行われるように無線通信部12を制御する。
超音波プローブ21のバッテリ16は、超音波プローブ21に内蔵されており、超音波プローブ21の各回路に電力を供給する。
画像表示装置プロセッサ39の通信制御部35は、超音波プローブ21の無線通信部12から伝送信号の受信が行われるように画像表示装置31の無線通信部32を制御する。
画像表示装置プロセッサ39の本体制御部36は、格納部38等に予め記憶されているプログラムおよび操作部37を介したユーザの操作に基づいて、画像表示装置31の各部の制御を行う。
画像表示装置31の操作部37は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
p≦λ/(1+|sin θ|) ・・・(1)
そのため、このような場合にも、取得された超音波画像におけるアーチファクトの発生を抑制しながら消費電力を低減することができる。
実施の形態1では、走査線のステア角度が第1角度範囲R1および第2角度範囲R2の2種類の角度範囲のどちらに含まれているかにより、送信チャネルおよび受信チャネルとして使用する超音波振動子Tが制御されているが、3種類以上の角度範囲に基づいて、送信チャネルおよび受信チャネルとして使用する超音波振動子Tを選択することもできる。
ここで、本発明の実施の形態2に係る超音波システムは、図1に示す実施の形態1の超音波システム1と同一である。
また、セクタ走査制御部13は、送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御することにより、走査線のステア方向に応じて、すなわち超音波振動子の配列方向D1において走査線が左右のどちらに偏っているかに応じて、送信チャネルおよび受信チャネルに使用される超音波振動子を選択することもできる。
ここで、例えば、走査線のステア角度が第3角度範囲R3に含まれている場合には、図8(A)に示すように、セクタ走査制御部13は、図4(A)で示す態様と同様に、振動子アレイ2を構成する複数の超音波振動子T1~T64のうち間隔を隔てて配置されている複数の超音波振動子を超音波の送受信に使用される超音波振動子群として選択することができる。
また、図5(A)に示す態様と同様に、互いに隣接する超音波振動子対を短絡することにより、送信チャネルおよび受信チャネルの数を削減することもできる。
例えば、走査線のステア角度が第3角度範囲R3に含まれている場合には、図9(A)に示すように、セクタ走査制御部13は、図5(A)に示す態様と同様に、送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御して、振動子アレイ2において互いに隣接する超音波振動子対をそれぞれ短絡することができる。
また、セクタ走査制御部13は、互いに隣接する超音波振動子対を短絡することにより送信チャネルおよび受信チャネルの数を削減する場合にも、図8(A)および図8(B)に示すように、走査線のステア方向に応じて、送信チャネルおよび受信チャネルに使用する超音波振動子群を選択することができる。
ここで、例えば、走査線のステア角度が第3角度範囲R3に含まれる場合には、図10(A)に示すように、セクタ走査制御部13は、図5(A)に示す態様と同様に、送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御して、振動子アレイ2において互いに隣接する超音波振動子対をそれぞれ短絡することができる。
また、実施の形態2の変形例2において、セクタ走査制御部13は、図11(B)に示すように、振動子アレイ2の中心付近に位置する複数の超音波振動子群と、その周辺にそれぞれ位置し且つ互いに隣接して連なる複数の超音波振動子とを、送信チャネルおよび受信チャネルに使用する超音波振動子群として選択することもできる。図11(B)に示す例では、セクタ走査制御部13は、振動子アレイ2の中心付近に位置する32個の超音波振動子T17~T48からなる16個の超音波振動子対と、16個の超音波振動子対の周辺にそれぞれ8つずつ隣接して連なる超音波振動子T9~T16および超音波振動子T49~T56とを、送信チャネルおよび受信チャネルに使用する超音波振動子群として選択している。
また、走査線のステア角度が第5角度範囲R5に含まれている場合には、図11(C)に示すように、セクタ走査制御部13は、送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御して、振動子アレイ2を構成する超音波振動子のうち互いに隣接して連なる一部の超音波振動子を、送信チャネルおよび受信チャネルとして使用する超音波振動子群として選択することができる。
実施の形態1および2では、セクタ走査制御部13は、送信チャネルおよび受信チャネルに使用される超音波振動子が、定められた種類の角度範囲に応じて離散的に変化するように送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御しているが、送信チャネルおよび受信チャネルに使用される超音波振動子が連続的に変化するように送信マルチプレクサ4および受信マルチプレクサ7を制御することができる。
ここで、実施の形態3の超音波システムは、図1に示す実施の形態1の超音波システム1と同一の構成を有している。
実施の形態1における超音波プローブ21は、画像処理部11を含んでいるが、超音波プローブ21に画像処理部11が含まれる代わりに、画像表示装置31に画像処理部11と同様の画像処理部が含まれていてもよい。
画像表示装置31Aの無線通信部32は、超音波プローブ21Aの無線通信部12から送信された伝送信号を復調することにより、被検体内の組織に関する断層画像情報を表す信号を画像処理部40に送信する。
このようにして、画像表示装置31Aにおいて超音波画像信号を生成することもできる。
表示制御部、34 表示部、36 本体制御部、37 操作部、38 格納部、39,39A 画像表示装置プロセッサ、A1 第1角度、A2 第2角度、A3 第3角度、D1 配列方向、D2 直交方向、P 素子ピッチ、P1 チャネルピッチ、R1 第1角度範囲、R2 第2角度範囲、R3 第3角度範囲、R4 第4角度範囲、R5 第5角度範囲、SL 走査線、T,T1~T64 超音波振動子、VL 垂直線。
Claims (15)
- 電子セクタ走査を行う超音波プローブであって、
複数の超音波振動子が配列された振動子アレイと、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波の送受信に使用される超音波振動子群を選択するマルチプレクサと、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の送信チャネルを用いて前記マルチプレクサにより選択された超音波振動子群から超音波の送信を行わせる送信ビームフォーマと、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の受信チャネルを用いて前記マルチプレクサにより選択された超音波振動子群により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する受信ビームフォーマと、
前記マルチプレクサ、前記送信ビームフォーマおよび前記受信ビームフォーマを制御することにより、電子セクタ走査動作に際してステア角度が広くなるに従い、前記振動子アレイにおける超音波送受信開口幅を狭くするセクタ走査制御部と
を備え、
前記セクタ走査制御部は、前記ステア角度が定められた第2角度より広い場合に、前記マルチプレクサを制御することにより、超音波の送受信に使用される前記超音波振動子群のうち周辺に位置する超音波振動子の間隔を広くする超音波プローブ。 - 前記マルチプレクサは、超音波の送信に使用される超音波振動子を選択する送信マルチプレクサと、超音波の受信に使用される超音波振動子を選択する受信マルチプレクサとを含み、
前記超音波プローブと前記送信マルチプレクサおよび前記受信マルチプレクサとの間に接続され且つ送信および受信を切り替える切替スイッチをさらに備える請求項1に記載の超音波プローブ。 - 電子セクタ走査を行う超音波プローブであって、
複数の超音波振動子が配列された振動子アレイと、
前記複数の超音波振動子のうち、超音波の送受信に使用される超音波振動子群を選択するマルチプレクサと、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の送信チャネルを用いて前記マルチプレクサにより選択された超音波振動子群から超音波の送信を行わせる送信ビームフォーマと、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の受信チャネルを用いて前記マルチプレクサにより選択された超音波振動子群により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する受信ビームフォーマと、
前記マルチプレクサ、前記送信ビームフォーマおよび前記受信ビームフォーマを制御することにより、電子セクタ走査動作に際してステア角度が広くなるに従い、前記振動子アレイにおける超音波送受信開口幅を狭くするセクタ走査制御部と
を備え、
前記マルチプレクサは、超音波の送信に使用される超音波振動子を選択する送信マルチプレクサと、超音波の受信に使用される超音波振動子を選択する受信マルチプレクサとを含み、
前記複数の超音波振動子と前記送信マルチプレクサおよび前記受信マルチプレクサとの間に接続され且つ送信および受信を切り替える切替スイッチをさらに備える超音波プローブ。 - 前記セクタ走査制御部は、前記マルチプレクサを制御することにより、前記ステア角度が広くなるに従い、超音波の送受信に使用される超音波振動子群の平均振動子間隔を小さくする請求項1~3のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記セクタ走査制御部は、前記ステア角度が定められた第1角度より狭い場合に、前記マルチプレクサを制御することにより、それぞれ互いに隣接する1対の超音波振動子からなる複数の超音波振動子対のうち、少なくとも一部の超音波振動子対をそれぞれ短絡する請求項1~4のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記セクタ走査制御部は、前記ステア角度が定められた第1角度より狭い場合に、前記マルチプレクサを制御することにより、前記複数の超音波振動子のうち、間隔を隔てて配置されている超音波振動子を超音波の送受信に使用される超音波振動子群として選択する請求項1~4のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記セクタ走査制御部は、前記マルチプレクサを制御することにより、前記ステア角度に応じて前記ステア角度の方向に位置する超音波振動子群を選択して超音波の送受信に使用する請求項1~6のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記送信ビームフォーマおよび前記受信ビームフォーマは、それぞれ、前記複数の超音波振動子の数の1/2の数の送信チャネルおよび受信チャネルを有する請求項1~7のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記受信ビームフォーマにより生成された前記音線信号に基づいて生成される画像情報データを無線送信する無線通信部をさらに備える請求項1~8のいずれか一項に記載の超音波プローブ。
- 前記画像情報データは、前記受信ビームフォーマにより生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号である請求項9に記載の超音波プローブ。
- 前記画像情報データは、前記受信ビームフォーマにより生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、画像表示方式に従って変換された超音波画像信号である請求項9に記載の超音波プローブ。
- 前記画像情報データは、前記ステア角度に応じた、超音波の送受信に使用される振動子数の違いによる強度変化を低減するように補正された信号である請求項10または11に記載の超音波プローブ。
- 電子セクタ走査を行う超音波プローブの制御方法であって、
振動子アレイの複数の超音波振動子のうち、超音波の送受信に使用される超音波振動子群を選択し、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の送信チャネルを用いて、選択された前記超音波振動子群から超音波の送信を行い、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の受信チャネルを用いて、選択された前記超音波振動子群により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成し、
電子セクタ走査動作に際してステア角度が広くなるに従い、前記振動子アレイにおける超音波送受信開口幅を狭くし、
前記ステア角度が定められた第2角度より広い場合に、超音波の送受信に使用される前記超音波振動子群のうち周辺に位置する超音波振動子の間隔を広くする超音波プローブの制御方法。 - 電子セクタ走査を行う超音波プローブの制御方法であって、
前記超音波プローブの受信マルチプレクサにより、振動子アレイの複数の超音波振動子のうち、超音波の送信に使用される超音波振動子群を選択し、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の送信チャネルを用いて、選択された前記超音波振動子群から超音波の送信を行い、
前記超音波プローブの送信マルチプレクサにより、振動子アレイの複数の超音波振動子のうち、超音波の受信に使用される超音波振動子を選択し、
前記複数の超音波振動子の数よりも少ない数の受信チャネルを用いて、選択された前記超音波振動子群により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成し、
電子セクタ走査動作に際してステア角度が広くなるに従い、前記振動子アレイにおける超音波送受信開口幅を狭くし、
前記複数の超音波振動子と前記送信マルチプレクサおよび前記受信マルチプレクサとの間に接続される切替スイッチにより、超音波の送信と受信を切り替える超音波プローブの制御方法。 - 請求項9~12のいずれか一項に記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブの前記無線通信部により無線送信された前記画像情報データに基づいて超音波画像を表示する画像表示装置と
を備える超音波システム。
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