JP5215426B2 - 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、関心領域の画質を向上することが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を構成するプローブは、超音波の送受信を行ない、電気信号（受信信号）を出力する圧電素子ユニットを有する。
また、近年では、プローブの圧電素子ユニットが出力した受信信号の増幅、Ａ／Ｄ変換や処理、圧電素子ユニットにおける超音波の送受信のタイミングの切り換え、さらには、診断装置本体との無線通信によるコードレス化やノイズ低減等を行なうための、集積回路基板等を搭載する場合も有る。

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５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５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）、通称の送受信に対して角度をθ傾けた方向の超音波の送受信、および、通常の送受信に対して角度を−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。

ここで、超音波診断装置では、被検体のプローブ近傍、すなわち、超音波の送受信方向のごく浅い領域（ニアフィールド(near field)）は、音速の乱れや多重反射によって、超音波画像の画質低下が生じやすい。
これに対応して、特許文献３には、このニアフィールドの画質を向上するために、出力する超音波画像に対して、ニアフィールドのみ、超音波の送受信方向を傾けた複数種類の超音波画像を合成する空間コンパウンドを行なう超音波診断装置が記載されている。

特開２００５−５８３２１号公報 特開２００３−７０７８６号公報 特開２００６−９５１５１号公報

特許文献３に記載される超音波診断装置によれば、空間コンパウンドを利用することにより、ニアフィールドの画質を向上した超音波画像を得ることはできる。
しかしながら、超音波診断装置において、診断に重要な注目すべき関心領域は、ニアフィールドであるとは限らず、様々な深度領域が関心領域となる可能性が有る。

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、空間コンパウンドを利用して、任意の関心領域の画質を向上することができ、しかも、無駄な受診信号の処理や、超音波の走査（音線）も低減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、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超音波プローブと、前記超音波プローブの信号処理手段が処理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、所定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、および、前記合成超音波画像を生成する際に、前記圧電素子ユニットから所定の深度以上離間する関心領域を設定する設定手段を有し、かつ、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を行なうために、超音波の送受信方向が互いに異なる前記所定数と同数の複数種類の超音波の送受信を行なう機能を有し、かつ、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を行なう際に、前記設定手段によって関心領域が設定された場合には、この関心領域に応じて、前記合成される超音波画像の少なくとも１つの深度を変更するように、前記信号処理手段の駆動を制御する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、前記超音波プローブは、前記診断装置本体が合成超音波画像を生成する際には、前記複数種類の超音波の送受信のうちの１種類で、予め設定された所定出力領域の超音波画像である主画像を得るための超音波の送受信を行なうのが好ましい。
また、前記超音波プローブは、前記合成される超音波画像の少なくとも１つの受信深度を、前記関心領域に応じて変更する際には、この受信深度を変更する画像の前記主画像と重ならない領域は、超音波による走査を行なわないのが好ましい。

また、前記超音波プローブ内の所定位置の温度を測定する温度測定手段を有し、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を行なう際には、この温度測定手段による温度測定結果に応じて、前記主画像に合成する超音波画像の画質を変更するように、超音波の送受信条件を変更するのが好ましい。
また、前記温度測定手段が、前記信号処理手段の温度を測定するのが好ましい。
さらに、前記超音波プローブは、時間的に連続する前記合成超音波画像において、最も近接する超音波画像の超音波の送受信方向を等しくするのが好ましい。

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画像を合成する空間コンパウンドを利用して、圧電素子ユニットから所定の深度以上離間する任意の深度領域を関心領域の画質を向上できる。従って、本発明の超音波診断装置によれば、超音波画像における任意の注目すべき領域を高画質に表示して、適正な診断を行なうことが可能になる。
また、超音波の送受信を行なう圧電素子ユニットが出力した受信信号を処理する信号処理手段の駆動を制御することにより、任意の関心領域に対応する深度の超音波画像を生成するので、画像の合成に関わらない無駄な受信信号の処理等も低減できる。

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）〜（Ｃ）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一例を説明するための概念図である。 （Ａ）よおび（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の受信信号を出力するものである。
なお、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１６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（超音波エコーの受信信号）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、パルス状の電圧（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の超音波（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）に変換して個別信号処理部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、パルス状の駆動電圧（送信パルス）を各トランスデューサ１８（超音波振動子の電極）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の制御の下、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、ＡＦＥで生成した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。図示例では、一例として、空間コンパウンドを行なう際には、３つの超音波画像を合成するので、受信制御部３４および送信制御部３２は、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。
また、受信制御部３４は、空間コンパウンドを行なう際に関心領域（ＲＯＩ(Region of Interest)）を設定された場合には、後述する主画像に合成する超音波画像を得るための超音波の送受信において、設定された関心領域に応じて、信号処理部２０で処理する受信信号の深度を調整する。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から後述する関心領域の情報などの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、超音波画像の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、空間コンパウンドを行なう際には、図２に概念的に示すように、プローブ１２は、通常の超音波画像（予め設定された所定領域の超音波画像）と同領域の超音波画像である主画像を得るための送受信（以下、主画像の送受信とする）、主画像の送受信に対して、方向を角度θ傾けた超音波の送受信（角度θ偏向した送受信）、および、主画像の送受信に対して、方向を角度−θ傾けた超音波の送受信の、方向が互いに異なる３種類の超音波の送受信を行なう。
以下、便宜的に、上記主画像の送受信を『画像Ａの送受信』、画像Ａ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』、画像Ａ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』とも言う。

すなわち、図示例においては、空間コンパウンドを行なう際には、この３種類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、フレームレートを変更することなく、この１フレームの送受信を繰り返し行なう。
従って、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３種類の超音波の送受信を繰り返し行なうように、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。

診断装置本体１４（後述する画像合成部８０）は、空間コンパウンドを行なう際には、画像Ａの送受信で得られた超音波画像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、３つ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。
従って、図示例においては、空間コンパウンドで合成する超音波画像の数（所定数）は、３となる。

なお、本発明において、空間コンパウンドによって合成する超音波画像の所定数は、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。

ここで、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、必要に応じて、後述する診断装置本体１４の操作部７２によって、圧電素子ユニット１６から所定の深度以上、離間する、深度方向（超音波の送受信方向）の任意の領域を、関心領域として設定できる。

なお、本発明において、関心領域として設定可能な、圧電素子ユニット１６からの離間深度（前記所定の深度）には特に限定は無く、圧電素子ユニット１６の特性、主たる測定部位、送信フォーカス位置、音場特性（近距離音場限界）等に応じて、適宜、設定すればよい。
なお、関心領域は、圧電素子ユニット１６から所定の深度以上、離間していれば、後述する主画像と同じ深度までであってもよい。

図示例においては、プローブ１２は、操作部７２によって関心領域が設定された場合には、画像Ｂおよび画像Ｃの超音波の送受信では、この関心領域に応じて、受信制御部３４が、受信信号を処理する個別信号処理部２０ａ（そのＡＦＥ）の駆動を制御する。
すなわち、超音波診断装置１０では、関心領域の深度に応じて、個別信号処理部２０ａをｏｎ／ｏｆｆすることで、受信信号を処理する深度領域を調整して、関心領域の超音波画像Ｂおよび超音波画像Ｃを、主画像である超音波画像Ａに合成する超音波画像として生成する。
なお、空間コンパウンドを行なう際に、関心領域が設定されなかった場合には、超音波診断装置１０では、図２に示される通常の深度（主画像と同じ深度、すなわち主画像と深さ方向に同サイズ）の超音波画像Ａ〜Ｃを生成し合成して、合成超音波画像を生成する。

一例として、図３（Ａ）に概念的に示すように、主画像である超音波画像Ａを得るための画像Ａの送受信の深度を深度Ｌ１とする。
また、操作部７２によって関心領域として設定された深度を、深度Ｌ３から深度Ｌ２までの深度領域とする。

プローブ１２の受信制御部３４は、画像Ａの送受信の深度Ｌ１、設定された関心領域の深度Ｌ２および深度Ｌ３に応じて、信号処理部２０の個別信号処理部２０ａの駆動をｏｎ／ｏｆｆする。
すなわち、画像Ａの送受信を行なう際には、図３（Ｂ）に概念的に示すように、送信パルスのｏｎと同時に個別信号処理部２０ａの駆動もｏｎして、深度Ｌ１（超音波画像Ａすなわち主画像に対応する深度）に対応する時間となったら、個別信号処理部２０ａの駆動をｏｆｆする。
これに対し、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信を行なう際には、図３（Ｃ）に概念的に示されるように、送信パルスがｏｎしても、個別信号処理部２０ａの駆動はｏｎせず、関心領域の浅い側の深度Ｌ３に対応する時間となった時点で、個別信号処理部２０ａの駆動をｏｎする。さらに時間が経過して、関心領域の深い側の深度Ｌ２に対応する時間となった時点で、個別信号処理部２０ａの駆動をｏｆｆする。

従って、この場合には、主画像である超音波画像Ａは、先と同様の、実線で示す長方形の領域となる。
これに対し、画像Ｂの送受信で得られるのは、関心領域の深さに対応する、図３（Ａ）に太い破線で示す平行四辺形状の超音波画像Ｂｉであり、画像Ｃの送受信で得られるのは、図３（Ａ）に太い一点鎖線で示す平行四辺形状の超音波画像Ｃｉとなる。

以上の説明より明らかなように、本発明の超音波診断装置１０では、圧電素子ユニット１６から所定深度以上離間する領域で、任意の関心領域を設定することができ、かつ、任意に設定された関心領域は、空間コンパウンドを利用することにより、画質を向上することができる。
また、主画像に合成する関心領域の超音波画像は、トランスデューサ１８が出力した受信信号を処理する個別信号処理部２０ａの駆動制御によって行なうので、無駄な受信信号の処理を無くして信号処理を効率良く行なうことができ、さらに、通常の深度まで送受信を行なう場合に比して、個別信号処理部２０ａの発熱等も抑制できる。

前述のように、超音波診断装置１０では、空間コンパウンドを行なう際に関心領域を設定された場合には、主画像以外の１以上の送受信においては、関心領域のみ受信信号の処理を行なって、超音波画像を生成する。
ここで、関心領域は、前述のように、圧電素子ユニット１６から所定の深度以上、離間した領域である。そのため、図４（Ａ）に概念的に示すように、関心領域（深度Ｌ３〜深度Ｌ２の間）の画像である超音波画像Ｂｉと超音波画像画像Ｃｉでは、主画像である超音波画像Ａと全く重ならない領域が生じる。
すなわち、関心領域に対応する超音波画像Ｂｉおよび超音波画像画像Ｃｉにおいては、図４（Ａ）に斜線で示す、深度方向と直交方向の距離で『Ｌ３×ｔａｎθ』に相当する領域は、主画像である超音波画像Ａと全く重ならない。

従って、この関心領域のみで受信信号を処理する画像Ｂおよび画像Ｃの送受信では、この主画像に対応する画像Ａの送受信と重ならない領域では、超音波の送受信を行なっても無駄になる。
そのため、本発明の超音波診断装置１０においては、好ましい態様として、主画像に合成する関心領域の超音波画像を得るための超音波の送受信では、主画像の超音波の送受信領域と重ならない領域は、超音波による走査（音線の生成）を行なわない。言い換えれば、主画像に合成される超音波画像においては、主画像と重ならない領域の超音波の送受信を行なわない。
例えば、図４に示す例においては、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信では、図４（Ｂ）に斜線で示す領域では、超音波による走査を行なわずに、図４（Ｃ）に示すように、この斜線部分を有さない超音波画像Ｂｉ−ｓおよび超音波画像Ｃｉ−ｓとする。

これにより、関心領域を設定しての空間コンパウンドを行なう際に、主画像に合成する超音波画像の音線の総数を低減して、無駄な超音波の送受信を無くし、かつ、効率のよい受信信号の処理を可能にして、さらに、個別信号処理部２０ａの発熱も、より好適に抑制することができる。

なお、主画像に合成する超音波画像において、この主画像と重ならない領域では、超音波による走査を行なわない代わりに、この主画像と重ならない領域における音線数を低減し、および／または、主画像と重ならない領域での開口数チャンネル数を減らすようにしてもよい。

以上の例では、関心領域を設定された場合には、主画像である超音波画像Ａ以外は、全て、関心領域の超音波画像としているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、本発明においては、関心領域の設定に応じて、１画像以上を関心領域の超音波画像とすれば、空間コンパウンドで合成する超音波画像の数（所定数）に応じて、合成する通常の深度の超音波画像の数と関心領域の超音波画像の数とは、各種の組み合わせが利用可能である。

例えば、図２および図３に示す例において、通常深度の超音波画像Ａと超音波画像Ｂに、関心領域の超音波画像Ｃｉを合成してもよく、逆に、通常深度の超音波画像Ａと超音波画像Ｃに、関心領域の超音波画像Ｂｉを合成してもよい。
また、超音波画像Ａも関心領域の深度の画像として、全てを、関心領域の超音波画像として、これらを合成するようにしてもよい。
さらには、関心領域が設定された場合には、合成する超音波画像を２画像のみとして、例えば、通常深度の超音波画像Ａに関心領域の超音波画像Ｂｉを合成してもよく、あるいは、関心領域の超音波画像Ｂｉと関心領域の超音波画像Ｃｉとを合成してもよい。

なお、やはり、通常に出力する超音波画像と同方向の超音波の送受信を行なう画像は、関心領域の画像とはせず、空間コンパウンドで合成画像の主画像として、所定領域を包含する通常の深度の画像とするのが好ましい。

図示例のプローブ１２は、トランスデューサ１８が超音波エコーを受信して出力した受信信号（電気信号）を処理する、ＡＦＥ等を備える個別信号処理部２０ａを有する。
周知のように、ＡＦＥ等の集積回路は、信号を処理することによって発熱し、この発熱に起因して、動作が不安定になる。その結果、個別信号処理部２０ａでの受信信号の処理が不安定になり、得られる超音波画像の画質が劣化する。

そのため、プローブ１２内に温度測定手段を設け、この温度測定結果に応じて、音線数および／または開口チャンネル数（超音波の送受信で駆動するトランスデューサ１８の数）を調整して、主画像に合成する超音波画像の画質を低減してもよい。
なお、温度測定手段には、特に限定は無く、公知のものが各種利用可能である。また、この温度測定手段は、大きな発熱源となる個別信号処理部２０ａを有する、信号処理部２０の温度測定を行なうのが好ましい。

一例として、温度の閾値として、Ｔ１［℃］と、Ｔ１よりも高温であるＴ２［℃］を設定しておく。
また、超音波画像の画質として、音線数が２５６本で開口チャンネル数が６４ｃｈ（チャンネル）の通常画質と、音線数が１２８本で開口チャンネル数が４８ｃｈの中間画質と、音線数が９６本で、開口チャンネル数が３２ｃｈの低画質を設定しておく。

その上で、温度測定手段による温度測定結果がＴ１未満の場合は、画像Ａ、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信を、全て、通常画質の条件で行なう。
また、温度測定手段による温度測定結果がＴ１以上Ｔ２未満の場合の場合には、画像Ａの送受信を通常画質に対応する条件で行い、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信を中間画質に対応する条件で行なう。
さらに、温度測定手段による温度測定結果がＴ２以上の場合の場合には、画像Ａの送受信を通常画質に対応する条件で行い、画像Ｂおよび画像Ｃの送受信を低画質に対応する条件で行なう。

これにより、プローブ１２内で発熱が生じた際に、この温度上昇を迅速に抑制することができる。また、プローブ１２が発熱した際にも、発熱を抑制して、画質の劣化を最小限に抑えることができる。従って、この画質調整方法によれば、空間コンパウンドによって、高画質な超音波画像を、安定して得ることができる。
なお、このようなプローブ１２の温度に応じた超音波の送受信条件の調整は、関心領域が設定されている場合でも、設定されていない場合でも、同様に行なうことができる。

さらに、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おける超音波の各送受信の順番は、「画像Ａの送受信（以下、省略）→画像Ｂ→画像Ｃ」に限定はされず、各種の順序が利用可能である。
一例として、１フレーム目を「画像Ａの送受信→画像Ｂ→画像Ｃ」、２フレーム目を「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」、３フレーム目を「画像Ａ→画像Ｂ→画像Ｃ」、４フレーム目を「画像Ｃ→画像Ｂ→画像Ａ」………のようにしてもよい。
すなわち、本発明においては、連続するフレーム（すなわち、時間的に連続する合成超音波画像）において、最も近接する超音波画像の送受信方向を、同方向にしてもよい。このような送受信の順序によれば、同方向の送受信が連続するので、送信駆動部３０や個別信号処理部２０ａの制御を、簡略化できる。

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。

ここで、図示例の超音波診断装置１０においては、一例として、操作部７２が、前述の関心領域の設定手段となっている。
本発明の超音波診断装置１０において、関心領域の設定方法には、特に限定はなく、ＧＵＩ(Graphical User Interface)を利用する方法等、超音波診断装置で利用されている公知の位置や領域の設定／入力方法が、各種、利用可能である。
また、本発明の超音波診断装置１０においては、空間コンパウンドの実施を指示した後に、関心領域を設定する旨を入力して、関心領域の設定を行なう。あるいは、特に空間コンパウンドの実施を指示しなくても、関心領域を設定することにより、自動的に、関心領域の超音波画像を生成して、超音波画像を合成する空間コンパウンドを行なうようにしてもよい。

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２１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、画像処理部７８が生成した超音波画像の合成を行なう。
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、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の合成を行い、合成超音波画像の画像信号を生成する。

ここで、本発明の超音波診断装置１０では、空間コンパウンドを行なう際に、関心領域が設定された場合には、合成する超音波画像の少なくとも１つが、この関心領域の深度の画像になる。
図示例においては、一例として、３画像の空間コンパウンドを行なうものであり、関心領域が設定された場合には、プローブ１２では、前述のように、主画像に対応する画像Ａの送受信は通常の深度とし、主画像に合成する超音波画像に対応する画像Ｂおよび画像Ｃの送受信における超音波エコーの受信信号処理の深度を変更する。これに応じて、画像合成部８０は、画像Ａの送受信による主画像である超音波画像Ａに、関心領域の深度の画像である超音波画像Ｂｉおよび超音波画像Ｃｉを合成する。

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。

ここで、本例においては、操作部７２を用いて空間コンパウンドを行なう旨が指示され、さらに、図３に示す深度Ｌ３から深度Ｌ２の間が、関心領域として設定されたとする。

ここで、プローブ１２には、この関心領域の設定情報が、受信制御部３４（あるいはさらに送信制御部３２）に送られる。
受信制御部３４は、この関心領域に応じて、画像Ａの受信信号の処理を、図３（Ｂ）に示すように深度Ｌ１まで行い、画像Ｂおよび画像Ｃの受信信号の処理を、図３（Ｃ）に示すように関心領域である深度Ｌ３と深度Ｌ２との間のみで行なうように、信号処理部２０（個別信号処理部２０ａ）の動作を制御する。
好ましくは、関心領域の超音波画像が主画像と重ならない領域は、図４（Ｂ）に示すように超音波による走査を行なわないように、送信制御部３２が各トランスデューサ１８の駆動を制御し、かつ、受信制御部３４が各個別信号処理部２０ａの動作を制御する。

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、前述のように、空間コンパウンドを行なう場合には、画像合成部８０は、画像Ａの送受信による超音波画像Ａ（主画像）、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。
ここで、本例においては、関心領域が設定されているので、画像合成部８０は、主画像である超音波画像Ａに、関心領域の超音波画像Ｂｉ（Ｂｉ−ｓ）および超音波画像Ｃｉ（Ｃｉ−ｓ）を合成することにより、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。

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。

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 (6)

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、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超音波プローブと、
   前記超音波プローブの信号処理手段が処理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、所定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、および、前記合成超音波画像を生成する際に、前記圧電素子ユニットから所定の深度以上離間する関心領域を設定する設定手段を有し、かつ、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を行なうために、超音波の送受信方向が互いに異なる前記所定数と同数の複数種類の超音波の送受信を行なう機能を有し、
   かつ、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を行なう際に、前記設定手段によって関心領域が設定された場合には、この関心領域に応じて、前記合成される超音波画像の少なくとも１つの深度を変更するように、前記信号処理手段の駆動を制御する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は、前記診断装置本体が合成超音波画像を生成する際には、前記複数種類の超音波の送受信のうちの１種類で、予め設定された所定出力領域の超音波画像である主画像を得るための超音波の送受信を行なう請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記超音波プローブは、前記合成される超音波画像の少なくとも１つの受信深度を、前記関心領域に応じて変更する際には、この受信深度を変更する画像の前記主画像と重ならない領域は、超音波による走査を行なわない請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記超音波プローブ内の所定位置の温度を測定する温度測定手段を有し、
   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を行なう際には、この温度測定手段による温度測定結果に応じて、前記主画像に合成する超音波画像の画質を変更するように、超音波の送受信条件を変更する請求項２または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記温度測定手段が、前記信号処理手段の温度を測定する請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波プローブは、時間的に連続する前記合成超音波画像において、最も近接する超音波画像の超音波の送受信方向を等しくする請求項１〜５のいずれかに記載の超音波診断装置。

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