JP7118280B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブと診断装置本体とが互いに無線接続された超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。

従来から、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、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波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超音波プローブで受信し、その受信信号を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。

例えば、特許文献１には、Ｂモード画像上にドプラゲートを設置し、このドプラゲート内の複素ベースバンド信号を取得し、取得された複素ベースバンド信号に基づいていわゆるドプラ画像を生成する超音波診断装置が開示されている。
また、近年では、例えば特許文献２に開示されているような、超音波プローブと診断装置本体とが無線通信により互いに接続される超音波診断装置が開発されている。特許文献２における超音波プローブが、被検体からの超音波エコーに対応する受信信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成し、生成された複素ベースバンド信号を診断装置本体に無線送信する。

特開２００２－５２０２６号公報 特許第６２４３１２６号公報

しかしながら、例えば、特許文献２に開示されているような、超音波プローブと診断装置本体とが無線通信により互いに接続された超音波診断装置を用いて、特許文献１に開示されているようなドプラ画像を生成する場合には、生成されるドプラ画像の精度を十分に確保するために、超音波プローブで生成される複素ベースバンド信号を大きな情報量で保持しながら、超音波プローブから診断装置本体に複素ベースバンド信号を無線送信する必要があった。そのため、複素ベースバンド信号の無線送信に多大な時間を要してしまい、例えば、診断装置本体のモニタにおいてリアルタイムにドプラ画像を表示することが困難となる場合があった。

本発明は、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あり、超音波プローブから診断装置本体に無線送信されるデータの情報量を低減することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、振動子アレイを含む超音波プローブとモニタを含む診断装置本体とが無線接続され且つパルスドプラモードを備える超音波診断装置であって、超音波プローブは、振動子アレイから被検体に向けて超音波パルスを送信し且つ被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号に受信フォーカス処理を施して音線信号を生成する送受信回路と、送受信回路により生成された音線信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成する検波部と、Ｂモード画像上に設定されたドプラゲート内の複数のサンプリング点における複素ベースバンド信号を平均化して平均複素ベースバンド信号を取得する平均化部と、平均化部により取得された平均複素ベースバンド信号を無線送信するプローブ側無線通信回路とを含み、診断装置本体は、プローブ側無線通信回路から無線送信された平均複素ベースバンド信号を受信する本体側無線通信回路と、本体側無線通信回路により受信された平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成してモニタに表示するドプラ画像生成部とを含むことを特徴とする。

複数のサンプリング点の個数は、プローブ側無線通信回路と本体側無線通信回路との間における無線接続状況に基づく単位時間当たりの無線送信可能データ量に応じて決定される下限値を有することが好ましい。
この際に、超音波プローブは、複数のサンプリング点における複素ベースバンド信号を平均化しないで無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が無線送信可能データ量を超え、且つ、平均複素ベースバンド信号を無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が無線送信可能データ量以下となるように、ドプラゲート内の複数のサンプリング点の個数を設定するサンプリング点設定部を含むことが好ましい。

超音波プローブは、平均化部により取得された平均複素ベースバンド信号に対してハイパス処理を施すハイパスフィルタを含み、プローブ側無線通信回路は、ハイパスフィルタによりハイパス処理が施された平均複素ベースバンド信号を無線送信することができる。
また、診断装置本体は、本体側無線通信回路により受信された平均複素ベースバンド信号に対してハイパス処理を施すハイパスフィルタを含み、ドプラ画像生成部は、ハイパスフィルタによりハイパス処理が施された平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うこともできる。
この際に、診断装置本体は、ハイパスフィルタの出力側に接続されたスピーカを含むことができる。

ドプラ画像生成部は、高速フーリエ変換部を含むことが好ましい。
また、超音波プローブは、平均複素ベースバンド信号にタイムスタンプを付与するタイムスタンプ付与部を含むことができる。
この際に、診断装置本体は、平均複素ベースバンド信号に付与されたタイムスタンプに基づいて本体側無線通信回路による受信ができなかった平均複素ベースバンド信号のサンプル数を検出する受信不可サンプル数検出部を含むことができる。
さらに、ドプラ画像生成部は、受信不可サンプル数検出部により検出されたサンプル数が定められたしきい値以下の場合に、平均複素ベースバンド信号の補間処理を行い且つ補間された平均複素ベースバンド信号に基づいてドプラ画像を生成することができる。

また、ドプラ画像生成部は、受信不可サンプル数検出部により検出されたサンプル数がしきい値を超える場合に、ドプラ画像の生成を停止することができる。
また、超音波プローブは、平均化部により取得された平均複素ベースバンド信号を保存するメモリを含み、プローブ側無線通信回路は、ドプラ画像生成部によるモニタへのドプラ画像の表示がフリーズ状態になった場合に、メモリに保存されている平均複素ベースバンド信号を診断装置本体に無線送信し、ドプラ画像生成部は、平均複素ベースバンド信号に付与されたタイムスタンプに基づいて、欠落している平均複素ベースバンド信号の代わりにメモリに保存されていた平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成し直してモニタに表示することもできる。

本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、振動子アレイを含む超音波プローブとモニタを含む診断装置本体とが無線接続され且つパルスドプラモードを備える超音波診断装置の制御方法であって、超音波プローブにおいて、振動子アレイから被検体に向けて超音波パルスを送信し且つ被検体からの超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号に受信フォーカス処理を施して音線信号を生成し、生成された音線信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成し、Ｂモード画像上に設定されたドプラゲート内の複数のサンプリング点における複素ベースバンド信号を平均化して平均複素ベースバンド信号を取得し、取得された平均複素ベースバンド信号を無線送信し、診断装置本体において、超音波プローブから無線送信された平均複素ベースバンド信号を受信し、受信された平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成してモニタに表示することを特徴とする。

本発明によれば、超音波プローブが、送受信回路により生成された音線信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成する検波部と、Ｂモード画像上に設定されたドプラゲート内の複数のサンプリング点における複素ベースバンド信号を平均化して平均複素ベースバンド信号を取得する平均化部と、平均化部により取得された平均複素ベースバンド信号を無線送信するプローブ側無線通信回路とを含み、診断装置本体が、プローブ側無線通信回路から無線送信された平均複素ベースバンド信号を受信する本体側無線通信回路と、本体側無線通信回路により受信された平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成してモニタに表示するドプラ画像生成部とを含むため、超音波プローブから診断装置本体に無線送信されるデータの情報量を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における受信回路の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるＢモード画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるＢモード画像とドプラ画像を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１におけるドプラゲートを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。

実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の構成を示す。超音波診断装置１は、超音波プローブ２と、超音波プローブ２に無線接続された診断装置本体３を有し、パルスドプラモードを備える超音波診断装置である。ここで、「パルスドプラモード」とは、被検体の血管内の血流速度と測定時刻との関係を表すグラフをリアルタイムに表示するモードのことをいう。

図１に示されるように、超音波プローブ２は、振動子アレイ１１を有しており、振動子アレイ１１に、送信回路１２と受信回路１３が接続されている。ここで、送信回路１２と受信回路１３により、送受信回路１４が構成されている。送信回路１２および受信回路１３に、超音波送受信制御部１５が接続されている。また、受信回路１３に、検波部１６、平均化部１７およびハイパスフィルタ１８が順次接続されている。また、受信回路１３にＢモード画像生成部１９が接続されている。また、ハイパスフィルタ１８およびＢモード画像生成部１９に、プローブ側無線通信回路２０が接続されている。また、Ｂモード画像生成部１９に、ゲート設定部２５が接続され、ゲート設定部２５に、サンプリング点設定部２６が接続されている。また、サンプリング点設定部２６に、超音波送受信制御部１５が接続されている。また、プローブ側無線通信回路２０に通信制御部２１が接続されている。また、プローブ側無線通信回路２０とプローブ制御部２２は、互いに双方向の情報の受け渡しが可能に接続されている。

また、超音波送受信制御部１５、検波部１６、平均化部１７、ハイパスフィルタ１８、Ｂモード画像生成部１９、通信制御部２１、ゲート設定部２５およびサンプリング点設定部２６に、プローブ制御部２２が接続されている。また、超音波送受信制御部１５、検波部１６、平均化部１７、ハイパスフィルタ１８、Ｂモード画像生成部１９、通信制御部２１、プローブ制御部２２、ゲート設定部２５およびサンプリング点設定部２６により、プローブ側プロセッサ２３が構成されている。また、超音波プローブ２は、バッテリ２４を有している。

診断装置本体３は、超音波プローブ２のプローブ側無線通信回路２０と無線接続される本体側無線通信回路３１を有し、本体側無線通信回路３１に、通信制御部３２が接続されている。また、本体側無線通信回路３１にドプラ画像生成部３３および表示制御部３５が順次接続されている。また、本体側無線通信回路３１には、直接的に、表示制御部３５が接続されている。また、表示制御部３５にモニタ３６が接続されている。
また、通信制御部３２、ドプラ画像生成部３３、表示制御部３５に、本体制御部３７が接続されており、本体制御部３７に、入力装置３８と格納部３９が接続されている。ここで、本体制御部３７と格納部３９とは、互いに双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。また、通信制御部３２、ドプラ画像生成部３３、表示制御部３５および本体制御部３７により、本体側プロセッサ４０が構成されている。

図１に示す超音波プローブ２の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信回路１２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、超音波エコーに基づく信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。

超音波送受信制御部１５は、送信回路１２および受信回路１３を制御することにより、プローブ制御部２２から指示された検査モードおよび走査方式に基づいて、振動子アレイ１１に、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信を行わせる。ここで、検査モードは、例えば、Ｂモード（Brightness Mode：輝度モード）、ＰＷモード（Pulsed Wave Doppler Mode：パルスドプラモード）を少なくとも含む他、ＣＦモード（Color Flow Mode：カラーフローモード）、ＣＷモード（Continuous Wave Doppler Mode：連続波ドプラモード）等、超音波診断装置において使用可能な検査モードが含まれ、走査方式は、例えば、電子セクタ走査方式、電子リニア走査方式、電子コンベックス走査方式等のいずれかを示すものとする。

送信回路１２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１１の複数の振動子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を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ２の振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信回路１３に出力する。

受信回路１３は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に従い、振動子アレイ１１から出力される信号の処理を行って、音線信号を生成する。図２に示すように、受信回路４は、増幅部４１、ＡＤ（Analog Digital：アナログデジタル）変換部４２およびビームフォーマ４３が直列に接続された構成を有している。

増幅部４１は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部４２に送信する。ＡＤ変換部４２は、増幅部４１から送信された信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ４３に送信する。ビームフォーマ４３は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部４２により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる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、ＡＤ変換部４２で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。

Ｂモード画像生成部１９は、受信回路１３のビームフォーマ４３により生成された音線信号に基づいて、いわゆるＢモード画像を生成する。Ｂモード画像生成部１９は、図３に示されるように、Ｂモード信号処理部４６、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）４７およびＢモード画像処理部４８が順次直列に接続された構成を有している。
Ｂモード信号処理部４６は、受信回路１３により生成された音線信号に対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体の体内組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。

ＤＳＣ４７は、Ｂモード信号処理部４６で生成されたＢモード画像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）する。
Ｂモード画像処理部４８は、ＤＳＣ４７から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施す。
このような処理がなされたＢモード画像信号を、単に、Ｂモード画像と呼ぶ。

ゲート設定部２５は、図４に示すように、Ｂモード画像生成部１９により生成されたＢモード画像ＵＢ上の血管領域Ｂ１内に、いわゆるドプラゲートＤＧを設定する。図４に示す例では、ドプラゲートＤＧから直線部ＳＬが延びているが、この直線部ＳＬは、ドプラゲートＤＧの中心を通る、パルスドプラモードにおける超音波ビームの走査線に対応している。また、ゲート設定部２５は、例えば、診断装置本体３の入力装置３８を介して操作者により入力された指示情報に従って、ドプラゲートＤＧをＢモード画像ＵＢ上に設定することができる。この際に、入力装置３８を介して操作者により入力された指示情報は、例えば、本体制御部３７、本体側無線通信回路３１、プローブ側無線通信回路２０、プローブ制御部２２を経由してゲート設定部２５に入力されることができる。

サンプリング点設定部２６は、図５に示すように、ドプラゲートＤＧ内における直線部ＳＬの延長線上に複数のサンプリング点Ｐを設定する。図５に示す例では、Ｎ個のサンプリング点Ｐが設定されている。サンプリング点設定部２６は、例えば、定められた個数Ｎのサンプリング点ＰをドプラゲートＤＧ内に設定することができる。

検波部１６は、パルスドプラモードにおいて送受信回路１４により生成された音線信号に基づいて、位相が互いに直交する２種類の信号である、いわゆる複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを生成する。より具体的には、検波部１６は、受信回路１３で生成された音線信号に参照周波数のキャリア信号を混合することで音線信号を直交検波して、音線信号を複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換する。

平均化部１７は、ゲート設定部２５によりＢモード画像ＵＢ上に設定されたドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを平均化して平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを取得する。
ハイパスフィルタ１８は、いわゆるウォールフィルタ（Wall Filter）として機能するもので、平均化部１７により取得された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙから、いわゆるクラッタ信号と呼ばれる、被検体の体内組織の運動に由来する低周波数成分の信号を除去する。

プローブ側無線通信回路２０は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、ハイパスフィルタ１８によりハイパス処理が施された平均複素ベースバンド信号Ｘ、ＹおよびＢモード画像生成部１９により生成されたＢモード画像ＵＢに基づいてキャリアを変調して、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを表す伝送信号およびＢモード画像ＵＢを表す伝送信号を生成する。プローブ側無線通信回路２０は、このようにして生成された伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、平均複素ベースバンド信号Ｘ、ＹおよびＢモード画像ＵＢを診断装置本体３に対して順次無線送信する。キャリアの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。

また、プローブ側無線通信回路２０は、超音波プローブ２を制御するための指示情報を表す伝送信号を診断装置本体３から受信し、受信された伝送信号を復調することにより取得された指示情報を、プローブ制御部２２に送出する。ここで、指示情報は、例えば、診断装置本体３の入力装置３８を介して操作者により入力されることができる。

超音波プローブ２の通信制御部２１は、プローブ制御部２２により設定された送受信電波強度で診断装置本体３への平均複素ベースバンド信号Ｘ、ＹおよびＢモード画像ＵＢの送信と、診断装置本体３からの指示情報の受信が行われるようにプローブ側無線通信回路２０を制御する。
プローブ制御部２２は、予め記憶しているプログラム等に基づいて、超音波プローブ２の各部の制御を行う。
バッテリ２４は、超音波プローブ２内に内蔵されており、超音波プローブ２の各回路に電力を供給する。

なお、超音波送受信制御部１５、検波部１６、平均化部１７、ハイパスフィルタ１８、Ｂモード画像生成部１９、通信制御部２１、プローブ制御部２２、ゲート設定部２５およびサンプリング点設定部２６を有するプローブ側プロセッサ２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

また、プローブ側プロセッサ２３の超音波送受信制御部１５、検波部１６、平均化部１７、ハイパスフィルタ１８、Ｂモード画像生成部１９、通信制御部２１、プローブ制御部２２、ゲート設定部２５およびサンプリング点設定部２６は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

診断装置本体３の本体側無線通信回路３１は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ２のプローブ側無線通信回路２０により送信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを表す伝送信号およびＢモード画像ＵＢを表す伝送信号を、アンテナを介して受信し、受信した伝送信号を復調することにより平均複素ベースバンド信号Ｘ、ＹおよびＢモード画像ＵＢを出力する。さらに、本体側無線通信回路３１は、出力された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをドプラ画像生成部３３に送出し、Ｂモード画像ＵＢを表示制御部３５に送出する。また、本体側無線通信回路３１は、入力装置３８を介して操作者により入力された指示情報を、本体制御部３７を経由して受け取り、指示情報を表す伝送信号を生成し、生成された伝送信号を超音波プローブ２に対して送信する。

ドプラ画像生成部３３は、本体側無線通信回路３１から送出された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対して周波数解析を行うことにより、図４に示すように、ドプラ画像ＵＤを生成する。図示しないが、より具体的には、ドプラ画像生成部３３は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをフーリエ変換することにより周波数解析を行い、スペクトル信号を生成する高速フーリエ変換部を有しており、この高速フーリエ変換部で生成されたスペクトル信号を時間軸上に揃えつつ各周波数成分の大きさを輝度で表すことによりドプラ画像信号を生成する。このようにして生成されたドプラ画像信号を、単に、ドプラ画像と呼ぶ。図４に示すように、ドプラ画像ＵＤは、横軸に時間軸を示し、縦軸にドプラシフト周波数すなわち流速を示し、波形の輝度が各周波数成分におけるパワーを表すものである。

表示制御部３５は、本体制御部３７の制御の下、ドプラ画像生成部３３により生成されたドプラ画像ＵＤと本体側無線通信回路３１から送出されたＢモード画像ＵＢに所定の処理を施して、ドプラ画像ＵＤおよびＢモード画像ＵＢをモニタ３６に表示する。
モニタ３６は、表示制御部３５による制御の下、ドプラ画像ＵＤおよびＢモード画像ＵＢ等を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。

診断装置本体３の通信制御部３２は、超音波プローブ２のプローブ側無線通信回路２０から送信された伝送信号の受信および入力装置３８を介して操作者から入力された指示情報の送信が行われるように本体側無線通信回路３１を制御する。
本体制御部３７は、格納部３９等に予め記憶されているプログラムおよび入力装置３８を介した操作者による入力操作に基づいて、診断装置本体３の各部の制御を行う。
入力装置３８は、操作者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。

格納部３９は、診断装置本体３の制御プログラム等を格納するもので、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。

なお、通信制御部３２、ドプラ画像生成部３３、表示制御部３５および本体制御部３７を有する本体側プロセッサ４０は、ＣＰＵ、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＧＰＵ、その他のＩＣを用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

また、本体側プロセッサ４０の通信制御部３２、ドプラ画像生成部３３、表示制御部３５および本体制御部３７は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

次に、図６のフローチャートを参照して、実施の形態１に係る超音波診断装置１が被検体内に超音波を送信してからモニタ３６にドプラ画像ＵＤを表示するまでの動作を説明する。

まず、操作者により、被検体の体表面上に超音波プローブ２が接触されて、超音波送受信制御部１５の制御の下で、送信回路１２からの駆動信号に従って振動子アレイ１１の複数の振動子から被検体内に超音波ビームが送信される。送信された超音波ビームに基づく超音波エコーは、各振動子により受信され、アナログ信号である受信信号が受信回路１３に出力され、増幅部４１で増幅され、ＡＤ変換部４２でＡＤ変換されて受信データが取得される（ステップＳ１）。この受信データに対してビームフォーマ４３により受信フォーカス処理が施されることにより、音線信号が生成される（ステップＳ２）。ここで、送信回路１２は、超音波送受信制御部１５による制御の下で、Ｂモードおよびパルスドプラモードに従う超音波の送信が、順次、交互になされるように、振動子アレイ１１の各振動子に駆動信号を送信するものとする。

Ｂモードに従って振動子アレイ１１から被検体内に送信された超音波に基づいて生成された音線信号は、Ｂモード画像生成部１９に入力されて、Ｂモード画像生成部１９により、少なくとも血管領域Ｂ１を含むＢモード画像ＵＢに変換される（ステップＳ３）。この際に、Ｂモード信号処理部４６により、超音波の反射位置の深度に応じた距離による減衰の補正、包絡線検波処理が施され、ＤＳＣ４７により、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され、Ｂモード画像処理部４８により、階調処理等の各種の必要な画像処理が施される。

Ｂモード画像生成部１９により生成されたＢモード画像ＵＢは、通信制御部２１の制御の下で、プローブ側無線通信回路２０から診断装置本体３に無線送信される。プローブ側無線通信回路２０から診断装置本体３に無線送信されたＢモード画像ＵＢは、本体側無線通信回路３１により受信されて、表示制御部３５に送出され、例えば図４に示すようにモニタ３６に表示される。

このようにしてＢモード画像ＵＢが生成され、モニタ３６に表示されると、例えば、操作者が入力装置３８を介して指示情報を入力することにより、ゲート設定部２５は、入力された指示情報に従って、例えば図４に示すように、ドプラゲートＤＧをＢモード画像ＵＢ上の血管領域Ｂ１内に設定する（ステップＳ４）。図４に示す例では、ドプラゲートＤＧから直線部ＳＬが延びているが、この直線部ＳＬは、ドプラゲートＤＧの中心を通る、パルスドプラモードにおける超音波ビームの走査線に対応している。

続いて、サンプリング点設定部２６は、例えば図５に示すように、ゲート設定部２５により設定されたドプラゲートＤＧ内における直線部ＳＬの延長線上にＮ個の複数のサンプリング点Ｐを設定する（ステップＳ５）。サンプリング点設定部２６は、例えば、定められた個数Ｎのサンプリング点ＰをドプラゲートＤＧ内に設定することができる。

パルスドプラモードに従って振動子アレイ１１から被検体内に送信された超音波に基づいて生成された音線信号は、検波部１６に入力される。検波部１６は、受信回路１３により生成された音線信号に参照周波数のキャリア信号を混合することで音線信号を直交検波して、音線信号を複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換する（ステップＳ６）。

平均化部１７は、ゲート設定部２５によりＢモード画像ＵＢ上に設定されたドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを平均化して平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを取得する（ステップＳ７）。

ここで、通常、生成されるドプラ画像ＵＤの精度を十分に確保するためには、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑをそれぞれ１５ビット以上、すなわち、合計で３０ビットもの大きい情報量で量子化して保持する必要があることが知られている。また、パルスドプラモードにおける超音波パルスの繰り返し周波数およびドプラゲートＤＧに設定されるサンプリング点Ｐの個数Ｎは、典型的には、それぞれ、およそ２０ｋＨｚ、３２個である。そのため、平均化部１７により平均化されないと仮定した場合に、生成されるドプラ画像ＵＤがモニタ３６においてリアルタイムに表示されるために必要な複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑの転送速度は、（サンプリング点Ｐの個数Ｎ）×（複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑのそれぞれの情報量）×２×（超音波パルスの繰り返し周波数）＝３２×１５ビット×２×２０ｋＨｚ＝２０．５Ｍｂｐｓとなる。

本発明では、平均化部１７により、Ｎ個のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが平均化され、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが生成されるため、サンプリング点Ｐの個数Ｎが３２、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの１種類あたりの情報量が１５ビット、超音波パルスの繰り返し周波数が２０ｋＨｚであっても、生成されるドプラ画像ＵＤがモニタ３６においてリアルタイムに表示されるために必要な平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの転送速度は、３２×１５ビット×２×２０ｋＨｚ／３２＝０．６Ｍｂｐｓとなり、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを平均化しない場合と比較して無線送信されるデータの情報量が大幅に低減されることがわかる。これにより、例えば、超音波プローブ２から診断装置本体３に平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを無線送信するために要する時間を大幅に削減することができる。

次に、ハイパスフィルタ１８は、平均化部１７により取得された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙから、いわゆるクラッタ信号と呼ばれる、被検体の体内組織の運動に由来する低周波数成分の信号を除去する（ステップＳ８）。
プローブ側無線通信回路２０は、超音波プローブ２の通信制御部２１の制御の下で、ハイパスフィルタ１８によりハイパス処理が施された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを診断装置本体３に無線送信する（ステップＳ９）。

診断装置本体３の本体側無線通信回路３１は、診断装置本体３の通信制御部３２の制御の下で、超音波プローブ２から無線送信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを受信する（ステップＳ１０）。さらに、本体側無線通信回路３１は、受信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをドプラ画像生成部３３に送出する。

ドプラ画像生成部３３は、本体側無線通信回路３１から送出された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをフーリエ変換することにより周波数解析を行ってスペクトル信号を生成し、生成されたスペクトル信号を時間軸上に揃えつつ各周波数成分の大きさを輝度で表すことにより、図４に示すようなドプラ画像ＵＤを生成する（ステップＳ１１）。
生成されたドプラ画像ＵＤは、表示制御部３５に送出されて、所定の処理が施された後、図４に示すように、モニタ３６に表示される（ステップＳ１２）。

以上から、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、検波部１６により、送受信回路５で生成された音線信号に基づいて複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが生成され、平均化部１７により、Ｂモード画像ＵＢ上に設定されたドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが平均化されて平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが取得され、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが超音波プローブ２から診断装置本体３に無線送信されるため、検波部１６により生成された直後の複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが無線送信される場合と比較して、超音波プローブ２から診断装置本体３に無線送信されるデータの情報量を大幅に低減することができる。

また、検波部１６により生成された直後の複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを超音波プローブ２から診断装置本体３に無線送信した場合には、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑの情報量が大きいことにより、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑの無線送信に多大な時間を要するため、ドプラ画像生成部３３で生成されるドプラ画像ＵＤをモニタ３６においてリアルタイムに表示することが困難な場合があるが、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、情報量の小さい平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが超音波プローブ２から診断装置本体３に無線送信されるため、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの無線送信に要する時間を大幅に削減することができ、その結果、例えば、ドプラ画像生成部３３で生成されるドプラ画像ＵＤをモニタ３６においてリアルタイムに表示することが可能となる。

また、一般的に、無線通信は、周囲の電波環境等に起因して、その通信状態が不安定になることがある。このように、無線通信の通信状態が不安定な場合には、無線送信されたデータが受信機器側で受信されない、いわゆるデータ落ちが生じることがある。本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、平均化部１７が、複数のサンプリング点Ｐにおいて複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを平均化することにより、検波部１６により生成された直後の複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが無線送信される場合と比較して、無線送信されるデータの情報量が低減されるため、データ落ちの発生を抑制することもできる。

なお、送信回路１２により、Ｂモードおよびパルスドプラモードに従う超音波の送信が、順次、交互になされるように、振動子アレイ１１の各振動子に駆動信号が送信され、ドプラ画像ＵＤおよびＢモード画像ＵＢが並行して生成される例が示されているが、ドプラ画像ＵＤおよびＢモード画像ＵＢが生成されるタイミングは、これに限定されない。例えば、Ｂモード画像ＵＢがフリーズされたことをトリガとしてＢモードからパルスドプラモードに検査モードが変更されて、ドプラ画像ＵＤの生成が行われることもできる。ここで、Ｂモード画像ＵＢをフリーズするとは、連続的に生成されているＢモード画像ＵＢの生成とモニタ３６における表示を一時停止することを指す。

この場合には、例えば、Ｂモード画像生成部１９によりＢモード画像ＵＢが連続的に生成され、ゲート設定部２５によりＢモード画像ＵＢ上にドプラゲートＤＧが設定され、サンプリング点設定部２６によりドプラゲートＤＧ内に複数のサンプリング点Ｐが設定され、Ｂモード画像ＵＢがフリーズされる。Ｂモード画像ＵＢがフリーズされると、Ｂモードからパルスドプラモードに検査モードが変更されて、ドプラモードに従う超音波パルスの送受信が行われる。これにより受信回路１３により生成された受信信号が検波部１６で直交検波処理されて複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが生成され、平均化部１７により、ドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおいて複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが平均化されて平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが生成される。平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙは、ハイパスフィルタ１８によりハイパス処理されると、プローブ側無線通信回路２０から診断装置本体３に無線送信され、診断装置本体３の本体側無線通信回路３１に受信される。ドプラ画像生成部３３により、本体側無線通信回路３１に受信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいてドプラ画像ＵＤが生成され、生成されたドプラ画像ＵＤが、表示制御部３５によりモニタ３６に表示される。

また、図１に示す超音波診断装置１においては、超音波プローブ２の送受信回路１４の受信回路１３が、増幅部４１およびＡＤ変換部４２と共にビームフォーマ４３を有しているが、ビームフォーマ４３は、受信回路１３の内部ではなく、受信回路１３と検波部１６およびＢモード画像生成部１９との間に配置されていてもよい。この場合、プローブ側プロセッサ２３によりビームフォーマ４３を構成することもできる。

また、超音波プローブ２のＢモード画像生成部１９が、Ｂモード信号処理部４６、ＤＳＣ４７およびＢモード画像処理部４８を有しているが、これらのうち、ＤＳＣ４７およびＢモード画像処理部４８は、Ｂモード画像生成部１９の内部ではなく、診断装置本体３の本体側無線通信回路３１と表示制御部３５との間に配置されていてもよい。
この場合に、Ｂモード画像生成部１９のＢモード信号処理部４６において包絡線検波処理を施すことにより生成されたＢモード画像信号が、プローブ側無線通信回路２０から無線送信され、診断装置本体３の本体側無線通信回路３１で受信されたＢモード画像信号に対して、ＤＳＣ４７による画像信号への変換およびＢモード画像処理部４８による画像処理が施され、画像処理が施されたＢモード画像信号（Ｂモード画像ＵＢ）が表示制御部３５に送出される。このように診断装置本体３内に配置されるＤＳＣ４７およびＢモード画像処理部４８は、本体側プロセッサ４０により構成されることもできる。

また、平均化部１７は、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを複数のサンプリング点Ｐにおいて平均しているが、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを複数のサンプリング点Ｐにおいて単に加算してもよい。この場合にも、検波部１６で生成された直後の複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑがプローブ側無線通信回路２０により無線送信される場合と比較して、プローブ側無線通信回路２０から診断装置本体３に無線送信されるデータの数を１／（サンプリング点Ｐの個数Ｎ）に低減し、その情報量についても１／（サンプリング点Ｐの個数Ｎ）に低減することができる。

また、サンプリング点設定部２６が、定められた個数Ｎのサンプリング点Ｐを設定することが例示されているが、サンプリング点Ｐの個数Ｎの決定方法は、これに限定されない。
例えば、サンプリング点設定部２６は、送信回路３により振動子アレイ１１の各振動子に供給される駆動信号の周波数に応じてドプラゲートＤＧ内のサンプリング点Ｐの個数Ｎを決定することもできる。具体的には、サンプリング点設定部２６は、送信回路３により振動子アレイ１１の各振動子に供給される駆動信号の周波数が高いほどドプラゲートＤＧ内のサンプリング点Ｐが多くなるように、サンプリング点の個数Ｎを設定することができる。

また、サンプリング点設定部２６は、プローブ側無線通信回路２０と本体側無線通信回路３１との間における無線接続状況に基づく単位時間当たりの無線送信可能データ量に応じて決定されるサンプリング点Ｐの個数Ｎの下限値を有することが好ましい。具体的には、サンプリング点設定部２６は、複数のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを平均化しないで無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が無線送信可能データ量を超え、且つ、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が無線送信可能データ量以下となるように、ドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐの個数Ｎを設定することができる。

また、この際にプローブ制御部２２は、例えば、プローブ側無線通信回路２０から、プローブ側無線通信回路２０と本体側無線通信回路３１との間における無線接続状況を表す情報を取得し、取得された無線通信状況を表す情報を、サンプリング点設定部２６に送出することができる。また、例えば、本体制御部３７が、本体側無線通信回路３１から、プローブ側無線通信回路２０と本体側無線通信回路３１との間における無線接続状況を表す情報を取得し、取得された無線接続状況を表す情報を、本体側無線通信回路３１から超音波プローブ２に無線送信することもできる。この場合には、例えば、本体側無線通信回路３１から無線送信された、無線接続状況を表す情報が、プローブ側無線通信回路２０、プローブ制御部２２を経由してサンプリング点設定部２６に送出されることができる。

また、例えば、複数のＮ個のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを保存しておくことにより、ドプラ画像ＵＤがフリーズされている状態でドプラゲートＤＧのゲート幅を変更して、保存されているＮ個のサンプリング点における複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑのうちゲート幅が変更されたドプラゲートＤＧ内のサンプリング点Ｐにおける複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑに基づいて、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを取得することができる。この場合に、ドプラ画像生成部３３は、ゲート幅が変更されたドプラゲートＤＧに対応する平均複素データベース信号Ｘ、Ｙに基づいてドプラ画像ＵＤを生成し、生成されたドプラ画像ＵＤをモニタ３６に表示させることができる。これにより、既に生成された複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑを用いて、例えば血流速度が大きい血管の中央部等の、局所的な血流速度を示すドプラ画像ＵＤを得ることができるため、操作者は、より詳細な検査を容易に行うことができる。

ここで、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量とは、ドプラ画像生成部３３により平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいて生成されるドプラ画像ＵＤがモニタ３６にリアルタイムに表示されるために必要な、単位時間当たりに無線送信される平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの情報量のことを指す。このようにして、ドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐの個数Ｎが設定されることにより、プローブ側無線通信回路２０と本体側無線通信回路３１との間における単位時間当たりの無線送信可能データ量に合わせて平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの情報量を低減して、ドプラ画像生成部３３で生成されるドプラ画像ＵＤをモニタ３６にリアルタイムに表示することが可能である。

また、ハイパスフィルタ１８は、超音波プローブ２に備えられているが、診断装置本体３に備えられていてもよい。図７に、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。超音波診断装置１Ａは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、超音波プローブ２の代わりに超音波プローブ２Ａが備えられ、診断装置本体３の代わりに診断装置本体３Ａが備えられたものである。超音波プローブ２Ａは、実施の形態１における超音波プローブ２において、ハイパスフィルタ１８が取り除かれ、プローブ制御部２２の代わりにプローブ制御部２２Ａが備えられ、プローブ側プロセッサ２３の代わりにプローブ側プロセッサ２３Ａが備えられている。また、診断装置本体３Ａは、実施の形態１における診断装置本体３において、ハイパスフィルタ１８が追加され、本体制御部３７の代わりに本体制御部３７Ａが備えられ、本体側プロセッサ４０の代わりに本体側プロセッサ４０Ａが備えられたものである。

超音波プローブ２Ａにおいて、平均化部１７に、直接的にプローブ側無線通信回路２０が接続されている。
また、診断装置本体３Ａにおいて、本体側無線通信回路３１にハイパスフィルタ１８が接続され、ハイパスフィルタ１８に、ドプラ画像生成部３３および本体制御部３７Ａが接続されている。

超音波診断装置１Ａでは、平均化部１７により取得された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが、プローブ側無線通信回路２０により、診断装置本体３Ａに無線送信される。本体側無線通信回路３１は、超音波プローブ２Ａから無線送信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを受信し、受信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをハイパスフィルタ１８に送出する。ハイパスフィルタ１８は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対してハイパス処理を施して、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙからクラッタ信号を除去する。ドプラ画像生成部３３は、ハイパスフィルタ１８によりクラッタ信号が除去された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいてドプラ画像ＵＤを生成する。このようにして生成されたドプラ画像ＵＤは、表示制御部３５において所定の処理が施された後で、モニタ３６に表示される。

このように、ハイパスフィルタ１８が診断装置本体３Ａに備えられる場合であっても、超音波プローブ２Ａに備えられる場合と同様に、検波部１６により生成された直後の複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑが無線送信される場合と比較して、超音波プローブ２から診断装置本体３に無線送信されるデータの情報量を大幅に低減することができる。

実施の形態２
実施の形態１の超音波診断装置１において、ドプラ画像生成部３３により生成されたドプラ画像ＵＤがモニタ３６に表示されるが、ドプラ画像ＵＤのグラフに対応する音を出力することもできる。

図８に、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１Ｂの構成を示す。超音波診断装置１Ｂは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、超音波プローブ２の代わりに超音波プローブ２Ｂが備えられ、診断装置本体３の代わりに診断装置本体３Ｂが備えられたものである。超音波プローブ２Ｂは、実施の形態１における超音波プローブ２において、ハイパスフィルタ１８が取り除かれ、プローブ制御部２２の代わりにプローブ制御部２２Ｂが備えられ、プローブ側プロセッサ２３の代わりにプローブ側プロセッサ２３Ｂが備えられたものである。診断装置本体３Ｂは、実施の形態１における診断装置本体３において、ハイパスフィルタ１８とスピーカ５１が追加され、本体制御部３７の代わりに本体制御部３７Ｂが備えられ、本体側プロセッサ４０の代わりに本体側プロセッサ４０Ｂが備えられたものである。

超音波プローブ２Ｂにおいて、平均化部１７に、直接的にプローブ側無線通信回路２０が接続されている。
また、診断装置本体３Ｂにおいて、本体側無線通信回路３１にハイパスフィルタ１８が接続され、ハイパスフィルタ１８に、ドプラ画像生成部３３、本体制御部３７Ｂおよびスピーカ５１が接続されている。

超音波診断装置１Ｂでは、平均化部１７により取得された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが、プローブ側無線通信回路２０により、診断装置本体３Ａに無線送信される。本体側無線通信回路３１は、超音波プローブ２Ｂから無線送信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを受信し、受信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをハイパスフィルタ１８に送出する。ハイパスフィルタ１８は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対してハイパス処理を施して、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙからクラッタ信号を除去する。ドプラ画像生成部３３は、ハイパスフィルタ１８によりクラッタ信号が除去された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいてドプラ画像ＵＤを生成する。このようにして生成されたドプラ画像ＵＤは、表示制御部３５において所定の処理が施された後で、モニタ３６に表示される。

また、スピーカ５１は、ハイパスフィルタ１８によりクラッタ信号が除去された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいて音を発生する。スピーカ５１により発せられる音は、例えば図４に示すような、ドプラ画像生成部３３により生成されたドプラ画像ＵＤのグラフの波形の周波数に対応する音となる。また、スピーカ５１に入力される平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙはクラッタ信号が除去されているため、スピーカ５１から発せられる音は、クラッタ信号の影響が除去された、被検体の血管内における血流速度の変化を表している。

そのため、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１Ｂによれば、操作者は、スピーカ５１から発せられる音を聴くことにより、被検体の血管内における血流速度の変化を直観的に把握することができる。

なお、実施の形態２におけるハイパスフィルタ１８は、実施の形態１におけるハイパスフィルタ１８と同一のものでもよく、異なるものでもよい。

実施の形態３
一般的に、無線通信の通信状態が不安定な場合には、無線送信されたデータが受信機器側で受信されずに欠落する、いわゆるデータ落ちが生じることがあるが、例えば、無線送信されるデータにタイムスタンプを付与することにより、データ落ちが生じたデータを特定し、補間することができる。

図９に、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ｃの構成を示す。超音波診断装置１Ｃは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、超音波プローブ２の代わりに超音波プローブ２Ｃが備えられ、診断装置本体３の代わりに診断装置本体３Ｃが備えられたものである。超音波プローブ２Ｃは、実施の形態１における超音波プローブ２において、タイムスタンプ付与部６１とメモリ６２が追加され、プローブ制御部２２の代わりにプローブ制御部２２Ｃが備えられ、プローブ側プロセッサ２３の代わりにプローブ側プロセッサ２３Ｃが備えられたものである。また、診断装置本体３Ｃは、実施の形態１における診断装置本体３において、受信不可サンプル数検出部６３が追加され、本体制御部３７の代わりに本体制御部３７Ｃが備えられ、本体側プロセッサ４０の代わりに本体側プロセッサ４０Ｃが備えられたものである。

超音波プローブ２Ｃにおいて、ハイパスフィルタ１８にタイムスタンプ付与部６１が接続され、タイムスタンプ付与部６１に、プローブ側無線通信回路２０、プローブ制御部２２Ｃおよびメモリ６２が接続されている。
また、診断装置本体３Ｃにおいて、本体側無線通信回路３１に、ドプラ画像生成部３３と受信不可サンプル数検出部６３が接続されている。また、受信不可サンプル数検出部６３に、ドプラ画像生成部３３および本体制御部３７Ｃが接続されている。

タイムスタンプ付与部６１は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対してタイムスタンプを付与する。タイムスタンプ付与部６１は、例えば、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対して、平均化部１７により平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが取得された時刻をタイムスタンプとして付与することができる。また、タイムスタンプ付与部６１は、例えば、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対して、平均化部１７により平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが取得された順番を表す通し番号をタイムスタンプとして付与することもできる。

メモリ６２は、タイムスタンプ付与部６１によりタイムスタンプが付与された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙを保存するものである。平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙは、複素ベースバンド信号Ｉ、ＱがドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおいて平均化されたものであり、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑと比較して情報量が小さいため、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑをメモリ６２に保存する場合よりも、多くのデータ数の平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをメモリ６２に保存することができる。

受信不可サンプル数検出部６３は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに付与されたタイムスタンプに基づいて、本体側無線通信回路３１により時系列に連続して受信されることができなかった平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙのサンプル数を検出する。

ドプラ画像生成部３３は、受信不可サンプル数検出部６３により検出されたサンプル数が１以上サンプル数しきい値以下である場合に、本体側無線通信回路３１により受信された複数の平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの値に基づいて、データ落ちが生じた平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対する補間処理を行うことができる。この際に、例えば、ドプラ画像生成部３３は、データ落ちが生じた平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対応する速度値を補間して、ドプラ画像ＵＤを生成することができる。この際に、ドプラ画像生成部３３は、例えば、本体側無線通信回路３１により受信された複数の平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの値に基づいて、ドプラ画像ＵＤにおけるグラフの波形を近似曲線として推定し、推定された近似曲線に基づいて、データ落ちが生じた平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対応する速度値を補間することができる。また、ドプラ画像生成部３３は、本体側無線通信回路３１により受信された複数の平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの値に基づいて生成されたドプラ画像ＵＤにおいて、グラフの波形が欠落した部分を直線で補間することもできる。

また、ドプラ画像生成部３３は、受信不可サンプル数検出部６３により検出されたサンプル数がサンプル数しきい値を超える場合に、例えば、データの補間ができないと判断して、ドプラ画像ＵＤの生成を停止して、ドプラ画像ＵＤの代わりに黒く塗りつぶされた画像を表示することができる。

また、例えば、プローブ側無線通信回路２０は、受信不可サンプル数検出部６３によりデータ落ちが生じた平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが検出され、且つ、ドプラ画像生成部３３によるモニタ３６へのドプラ画像ＵＤの表示がフリーズ状態になった場合に、メモリ６２に保存されている平均複素ベースバンド信号Ｘ，Ｙを診断装置本体３Ｃに無線送信することができる。この場合に、ドプラ画像生成部３３は、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに付与されたタイムスタンプに基づいて、欠落している平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの代わりに、メモリ６２に保存されていた欠落している平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対して周波数解析を行うことにより、ドプラ画像ＵＤを生成し直して、新たに生成し直されたドプラ画像ＵＤをモニタ３６に表示することができる。

以上から、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ｃによれば、プローブ側無線通信回路２０から無線送信された平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙにデータ落ちが生じた場合であっても、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙにタイムスタンプが付与されることにより、データ落ちが生じた平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙが特定されて、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙの補間、または、メモリ６２に保存されている平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいたドプラ画像ＵＤの再生成が行われるため、操作者は、ドプラ画像ＵＤを正確に把握することができる。

また、平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙは、複素ベースバンド信号Ｉ、ＱがドプラゲートＤＧ内の複数のサンプリング点Ｐにおいて平均化されたものであり、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑと比較して情報量が小さいため、複素ベースバンド信号Ｉ、Ｑをメモリ６２に保存する場合よりも多くのデータ数の平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙをメモリ６２に保存することができる。そのため、ドプラ画像生成部３３は、メモリ６２に保存されている平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに基づいて、より多くの平均複素ベースバンド信号Ｘ、Ｙに対応するドプラ画像ＵＤを生成し直すことができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 超音波診断装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 超音波プローブ、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 診断装置本体、１１ 振動子アレイ、１２ 送信回路、１３ 受信回路、１４ 送受信回路、１５ 超音波送受信制御部、１６ 検波部、１７ 平均化部、１８ ハイパスフィルタ、１９ Ｂモード画像生成部、２０ プローブ側無線通信回路、２１，３２ 通信制御部、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ プローブ制御部、２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ プローブ側プロセッサ、２４ バッテリ、２５ ゲート設定部、２６ サンプリング点設定部、３１ 本体側無線通信回路、３３ ドプラ画像生成部、３５ 表示制御部、３６ モニタ、３７，３７Ａ，３７Ｂ、３７Ｃ 本体制御部、３８ 入力装置、３９ 格納部、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 本体側プロセッサ、４１ 増幅部、４２ ＡＤ変換部、４３ ビームフォーマ、４４ ハイパスフィルタ、４５ 自己相関部、４６ Ｂモード信号処理部、４７ ＤＳＣ、４８ Ｂモード画像処理部、５１ スピーカ、６１ タイムスタンプ付与部、６２ メモリ、６３ 受信不可サンプル数検出部、Ｂ１ 血管領域、ＤＧ ドプラゲート、Ｎ 個数、Ｐ サンプリング点、ＳＬ 直線部、ＵＢ Ｂモード画像、ＵＤ ドプラ画像。

Claims (13)

1. 振動子アレイを含む超音波プローブとモニタを含む診断装置本体とが無線接続され且つパルスドプラモードを備える超音波診断装置であって、
   前記超音波プローブは、
   前記振動子アレイから被検体に向けて超音波パルスを送信し且つ前記被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力される受信信号に受信フォーカス処理を施して音線信号を生成する送受信回路と、
   前記送受信回路により生成された前記音線信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成する検波部と、
   Ｂモード画像上に設定されたドプラゲート内の複数のサンプリング点における前記複素ベースバンド信号を平均化して平均複素ベースバンド信号を取得する平均化部と、
   前記平均化部により取得された前記平均複素ベースバンド信号を無線送信するプローブ側無線通信回路と
   を含み、
   前記診断装置本体は、
   前記プローブ側無線通信回路から無線送信された前記平均複素ベースバンド信号を受信する本体側無線通信回路と、
   前記本体側無線通信回路により受信された前記平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成して前記モニタに表示するドプラ画像生成部と
   を含む超音波診断装置。
2. 前記複数のサンプリング点の個数は、前記プローブ側無線通信回路と前記本体側無線通信回路との間における無線接続状況に基づく単位時間当たりの無線送信可能データ量に応じて決定される下限値を有する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記超音波プローブは、前記複数のサンプリング点における前記複素ベースバンド信号を平均化しないで無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が前記無線送信可能データ量を超え、且つ、前記平均複素ベースバンド信号を無線送信するために必要な単位時間当たりの無線送信データ量が前記無線送信可能データ量以下となるように、前記ドプラゲート内の前記複数のサンプリング点の個数を設定するサンプリング点設定部を含む請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記超音波プローブは、前記平均化部により取得された前記平均複素ベースバンド信号に対してハイパス処理を施すハイパスフィルタを含み、
   前記プローブ側無線通信回路は、前記ハイパスフィルタによりハイパス処理が施された前記平均複素ベースバンド信号を無線送信する請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記診断装置本体は、前記本体側無線通信回路により受信された前記平均複素ベースバンド信号に対してハイパス処理を施すハイパスフィルタを含み、
   前記ドプラ画像生成部は、前記ハイパスフィルタによりハイパス処理が施された前記平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行う請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記診断装置本体は、前記ハイパスフィルタの出力側に接続されたスピーカを含む請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記ドプラ画像生成部は、高速フーリエ変換部を含む請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記超音波プローブは、前記平均複素ベースバンド信号にタイムスタンプを付与するタイムスタンプ付与部を含む請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記診断装置本体は、前記平均複素ベースバンド信号に付与された前記タイムスタンプに基づいて前記本体側無線通信回路による受信ができなかった前記平均複素ベースバンド信号のサンプル数を検出する受信不可サンプル数検出部を含む請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記ドプラ画像生成部は、前記受信不可サンプル数検出部により検出された前記サンプル数が定められたしきい値以下の場合に、前記平均複素ベースバンド信号の補間処理を行い且つ補間された前記平均複素ベースバンド信号に基づいて前記ドプラ画像を生成する請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記ドプラ画像生成部は、前記受信不可サンプル数検出部により検出された前記サンプル数が前記しきい値を超える場合に、前記ドプラ画像の生成を停止する請求項９または１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記超音波プローブは、前記平均化部により取得された前記平均複素ベースバンド信号を保存するメモリを含み、
    前記プローブ側無線通信回路は、前記ドプラ画像生成部による前記モニタへの前記ドプラ画像の表示がフリーズ状態になった場合に、前記メモリに保存されている前記平均複素ベースバンド信号を前記診断装置本体に無線送信し、
    前記ドプラ画像生成部は、前記平均複素ベースバンド信号に付与された前記タイムスタンプに基づいて、欠落している前記平均複素ベースバンド信号の代わりに前記メモリに保存されていた前記平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことにより前記ドプラ画像を生成し直して前記モニタに表示する請求項９に記載の超音波診断装置。
13. 振動子アレイを含む超音波プローブとモニタを含む診断装置本体とが無線接続され且つパルスドプラモードを備える超音波診断装置の制御方法であって、
    前記超音波プローブにおいて、
    前記振動子アレイから被検体に向けて超音波パルスを送信し且つ前記被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力される受信信号に受信フォーカス処理を施して音線信号を生成し、
    生成された前記音線信号に基づいて複素ベースバンド信号を生成し、
    Ｂモード画像上に設定されたドプラゲート内の複数のサンプリング点における前記複素ベースバンド信号を平均化して平均複素ベースバンド信号を取得し、
    取得された前記平均複素ベースバンド信号を無線送信し、
    前記診断装置本体において、
    前記超音波プローブから無線送信された前記平均複素ベースバンド信号を受信し、
    受信された前記平均複素ベースバンド信号に対して周波数解析を行うことによりドプラ画像を生成して前記モニタに表示する
    超音波診断装置の制御方法。

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