(57)【要約】【課題】超音波プローブの診断部位に対する傾斜などの接触状態を計測することができ、診断能力を低下させずに高品質なエコー画像を得ることのできる超音波診断装置及び接触状態判断方法を提供すること。【解決手段】この超音波診断装置は、接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第１位置における診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測手段と、接触面上の第１位置と異なる第２位置における診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測手段と、第１接触圧と第２接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。【選択図】図１６
2010233609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、
該超音波エコーに基づき前記診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、
該生成された前記超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、該超音波診断装置が、更に、
前記接触面上の第１位置における前記診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測手段と、
前記接触面上の前記第１位置と異なる第２位置における前記診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測手段と、
前記第１接触圧と前記第２接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１圧力計測手段が、前記接触面上での異なる２つの位置における各々の接触圧を計測する２つの圧力計測手段を有すると共に、前記第２圧力計測手段が、前記接触面上での異なる２つの位置における各々の接触圧を計測する２つの圧力計測手段を有し、
前記第１接触圧が、前記第１圧力計測手段における２つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であり、かつ前記第２接触圧が、前記第２圧力計測手段における２つの圧力計測手段による各接触圧の合計値である請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、
該超音波エコーに基づき前記診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、
該生成された前記超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、該超音波診断装置が、更に、
前記接触面上の第１位置における前記診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測手段と、
前記接触面上の前記第１位置と異なる第２位置における前記診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測手段と、
前記第１接触圧と前記第２接触圧との圧力差分と、前記第１位置と前記第２位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する超音波診断装置。
【請求項４】
前記異常判断手段が、
前記第１接触圧が所定の第１圧力範囲内でない場合、前記第２接触圧が所定の第２圧力範囲内でない場合及び前記第１接触圧と前記第２接触圧の合計値が第３圧力範囲内でない場合のうち、少なくともいずれかの場合に異常を判断する請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記異常判断の際に、異常を報知する異常報知手段を更に有する請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第１接触圧及び前記第２接触圧に基づき、前記超音波エコー画像における前記第１位置に対応する画像部分及び前記第２位置に対応する画像部分のうち少なくともいずれか一方をゲイン補正する請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波エコーの受信強度に基づいて、前記第１位置及び前記第２位置のうち少なくともいずれか一方を設定する位置設定手段、を更に有する請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１の圧力計測手段及び前記第２の圧力計測手段は、圧電素子を有して構成される請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記第１圧力範囲及び前記第２圧力範囲のうち少なくともいずれか一方が可変である請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、前記診断部位と、の接触状態を判断する接触状態判断方法であって、
前記接触面上の第１位置における前記診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測ステップと、
前記接触面上の前記第１位置と異なる第２位置における前記診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測ステップと、
前記第１接触圧と前記第２接触圧との圧力差分と、前記第１位置と前記第２位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断ステップと、を有する接触状態判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び接触状態判断方法に係り、特に、被検者の診断部位に接触する超音波プローブに圧力計測手段を設けて、診断部位との接触状態を計測し得る超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体（被検者）の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（ｒａｄｉｏ  ｉｓｏｔｏｐｅ）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信して、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の輪郭を抽出することができる。
【０００４】
このような超音波診断装置においては、超音波プローブを被検体（患者）の診断部位に直接接触して患者に超音波を発すると共にその超音波エコーを受信する。超音波エコーの受信レベルは、超音波プローブと診断部位との接触状態に依存する。すなわち、超音波プローブと診断部位との接触状態が良好でないと、良好な超音波エコーを得ることができず、高画質なエコー画像を表示することができない。
【０００５】
そのため、超音波プローブに圧力検出手段を設け、その圧力検出手段により超音波プローブと診断部位との接触状態を検出する構成が様々に提案されている（例えば、特許文献１〜８を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０４０９６７号
【特許文献２】特開２００７−２２２６０５号公報
【特許文献３】特開２００５−６６０４１号公報
【特許文献４】特開２００６−２３８９１３号公報
【特許文献５】特開２００２−２２４１０５号公報
【特許文献６】特開２００３−２３０５６０号公報
【特許文献７】特開２００３−２２５２３９号公報
【特許文献８】特開平８−３３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の各特許文献に開示の構成は、単に超音波プローブと診断部位との接触圧力を検出し、その圧力値自体を表示したり圧力値自体に基づく警告を行うものであるので、必ずしも両者の接触状態が良好か否かを検出できない場合がある。例えば、接触圧力値自体は規定範囲内であっても、超音波プローブが大きく傾斜して診断部位に接触している場合は、良好な接触状態とは言えない。しかしながら、上記各特許文献に開示のものは、超音波プローブの傾斜の程度を検出することができない。
【０００８】
また、超音波プローブと診断部位との接触圧力が規定範囲外である場合、その検出結果を検出データ又は分布データの態様で表示したり、警告を発したりするが、結果的に再度の診断のやり直しをすることになり、診断能力の低下の要因となる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、超音波プローブの診断部位に対する傾斜などの接触状態を計測することができ、診断能力を低下させずに高品質なエコー画像を得ることのできる超音波診断装置及び接触状態判断方法を提供することを例示的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の例示的側面としての超音波診断装置は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第１位置における診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測手段と、接触面上の第１位置と異なる第２位置における診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測手段と、第１接触圧と第２接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
【００１１】
第１圧力計測手段が、接触面上での異なる２つの位置における各々の接触圧を計測する２つの圧力計測手段を有すると共に、第２圧力計測手段が、接触面上での異なる２つの位置における各々の接触圧を計測する２つの圧力計測手段を有し、第１接触圧が、第１圧力計測手段における２つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であり、かつ第２接触圧が、第２圧力計測手段における２つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であってもよい。
【００１２】
本発明の他の例示的側面としての超音波診断装置は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第１位置における診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測手段と、接触面上の第１位置と異なる第２位置における診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測手段と、第１接触圧と第２接触圧との圧力差分と、第１位置と第２位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
【００１３】
超音波診断装置において、第１接触圧が所定の第１圧力範囲内でない場合、第２接触圧が所定の第２圧力範囲内でない場合及び第１接触圧と第２接触圧の合計値が第３圧力範囲内でない場合のうち、少なくともいずれかの場合に異常判断手段が異常を判断してもよい。また、異常判断の際に、異常を報知する異常報知手段を更に有してもよい。第１接触圧及び第２接触圧に基づき、超音波エコー画像における第１位置に対応する画像部分及び第２位置に対応する画像部分のうち少なくともいずれか一方をゲイン補正してもよい。
【００１４】
超音波エコーの受信強度に基づいて、第１位置及び第２位置のうち少なくともいずれか一方を設定する位置設定手段、を更に有してもよい。また、第１の圧力計測手段及び第２の圧力計測手段は、圧電素子を有して構成されてもよい。第１圧力範囲及び第２圧力範囲のうち少なくともいずれか一方が可変であってもよい。
【００１５】
本発明の更に他の例示的側面としての接触状態判断方法は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、その診断部位と、の接触状態を判断する接触状態判断方法であって、接触面上の第１位置における診断部位に対する第１接触圧を計測する第１圧力計測ステップと、接触面上の第１位置と異なる第２位置における診断部位に対する第２接触圧を計測する第２圧力計測ステップと、第１接触圧と第２接触圧との圧力差分と、第１位置と第２位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断ステップと、を有する。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、超音波プローブと診断部位との接触圧力の絶対値でなく、複数位置における接触圧力の差分に基づいて接触状態を判断（接触異常を検知）しているので、単に接触圧力値が高いか低いかという情報だけでなく、超音波プローブの傾斜の程度も含めて異常検知を行うことができる。その結果、従来に比較して一層高品質な超音波エコー画像を得ることができる。
【００１８】
また、複数個所における圧力の差分（ΔＰ）と距離（ΔＬ）との比率である圧力傾斜に基づいた接触異常判断や、接触圧力差分と接触圧力絶対値の両方に基づく接触異常判断によっても、高品質な超音波エコー画像の取得を実現している。更に、接触異常の際の報知によって、操作者が接触異常を早期に把握できたり、接触異常の際の画像のゲイン補正によって、超音波エコーの再受信を行うことなく良好なエコー画像を表示したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置の内部構成の概略を示すブロック構成図である。
【図３】図２に示す送受信部の第１の構成例を示す図である。
【図４Ａ】図３に示すＡＤＣによるサンプリングを示す波形図である。
【図４Ｂ】図３に示すサンプリング部によるサンプリングを示す波形図である。
【図５】図２に示す送受信部の第２の構成例を示す図である。
【図６】図２に示す送受信部の第３の構成例を示す図である。
【図７】図３に示す直交サンプリング部の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の実施形態における変形例１に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。
【図９】本発明の実施形態における変形例２に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る超音波プローブを、接触面側から見た正面図である。
【図１１】図２に示す格納部に格納された圧力規定データベースのデータ構造の概略を示すデータ構造図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る圧力規定データベースのデータ構造の概略を示すデータ構造図である。
【図１３】圧電素子の接触圧と超音波エコー画像の輝度との関係を示すグラフである。
【図１４】第１位置から第２位置にかけて接触圧が直線変化する様子を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施形態２に係る超音波診断装置で撮影した超音波エコー画像であって、（ａ）は、プローブを適正接触状態として撮影した超音波エコー画像であり、（ｂ）は、画像右側部分において部分的に接触圧を不足させた状態で撮影した超音波エコー画像であり、（ｃ）は、（ｂ）の超音波エコー画像に対してゲイン補正を行った場合の超音波エコー画像である。
【図１６】本発明の実施形態２における接触状態判断手順及びゲイン補正についてのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態２における接触状態判断手順及びゲイン補正についての他の例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施形態３に係る超音波プローブを接触面側から見た外観図である。
【図１９】図１８に示す超音波プローブと診断部位との接触状態を示す図である。
【図２０】本発明の他の例に係る超音波プローブを、接触面側から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る超音波診断装置Ｓの全体構成の概略を示す構成図であり、図２は、超音波診断装置Ｓの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図１及び図２に示すように、この超音波診断装置Ｓは、本発明の実施形態に係る超音波プローブ（超音波探触子）１と、装置本体２とを有して大略構成される。
【００２２】
なお、超音波プローブ１及び装置本体２の電気的構成及び相互の信号送受信について以下にまず説明し、その後に、この超音波プローブ１における接触圧計測に関する構成について説明する。
【００２３】
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良いし、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良い。図２に示すように、超音波プローブ１は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０と、複数チャンネルの送受信部２０と、シリアル化部３０と、プローブ側制御部４０と、伝送回路５０とを含んでいる。
【００２４】
複数の超音波トランスデューサ１０は、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（ｌｅａｄ）  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００２５】
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、圧電体が伸縮する。この伸縮により、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、それらの超音波の合成によって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って伸縮し、電気信号を発生する。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。
【００２６】
複数チャンネルの送受信部２０は、プローブ側制御部４０の制御の下で複数の駆動信号を生成して、それらの駆動信号を複数の超音波トランスデューサ１０に供給すると共に、複数の超音波トランスデューサ１０から出力される複数の受信信号に対して直交検波処理等を施して得られたサンプルデータをシリアル化部３０に供給する。
【００２７】
図３は、図２に示す送受信部の第１の構成例を示す図である。図３に示すように、各チャンネルの送受信部２０は、送信回路２１と、プリアンプ２２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２４と、直交検波処理部２５と、サンプリング部２６ａ及び２６ｂと、メモリ２７ａ及び２７ｂとを含んでいる。ここで、送信回路２１〜直交検波処理部２５は、信号処理手段を構成している。
【００２８】
送信回路２１は、例えば、パルサによって構成されており、プローブ側制御部４０の制御の下で駆動信号を生成して、生成された駆動信号を超音波トランスデューサ１０に供給する。図２に示すプローブ側制御部４０は、伝送回路５０から出力される走査制御信号に基づいて、複数チャンネルの送信回路２１の動作を制御する。例えば、プローブ側制御部４０は、走査制御信号によって設定された送信方向に応じて、複数の遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０の駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、プローブ側制御部４０は、複数の超音波トランスデューサ１０から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
【００２９】
複数チャンネルの送信回路２１は、プローブ側制御部４０によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０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複数の駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサ１０に供給し、あるいは、複数の超音波トランスデューサ１０から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサ１０に供給する。
【００３０】
プリアンプ２２は、超音波トランスデューサ１０から出力される受信信号（ＲＦ信号）を増幅し、ＬＰＦ２３は、プリアンプ２２から出力される受信信号の帯域を制限することにより、Ａ／Ｄ変換におけるアライアシングを防止する。ＡＤＣ２４は、ＬＰＦ２３から出力されるアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換する。例えば、超音波の周波数が５ＭＨｚ程度であるとすれば、４０ＭＨｚのサンプリング周波数が用いられる。その場合において、生体内での音速を約１５３０ｍ／ｓｅｃとすると、１サンプルに相当する生体内距離は約０．０３８ｍｍとなる。したがって、超音波の往復を考慮すると、８１９２個のサンプルの取得によって、約１５．７ｃｍの深度までのデータを得ることができる。
【００３１】
受信開口における超音波トランスデューサ１０の数を６４個とし、超音波診断画像の１フレームについて１００本の超音波受信ライン（音線）が必要であるとすれば、１フレームの画像を表示するために必要なデータ量は、８１９２×６４×１００≒５２×１０６個となり、毎秒１０フレームの画像を表示するためには、約５２０×１０６個／秒のデータ転送が必要となる。ここで、超音波診断画像に必要な分解能は、通常、１個のデータについて１２ビット程度であるから、上記のデータを伝送するためには、約６２４０Ｍｂｐｓの伝送ビットレートが必要となる。
【００３２】
このように、ＲＦ信号のままでデータの直列化を行うと、伝送ビットレートが極めて高くなり、通信速度やメモリの動作速度がそれに追いつかない。一方、複数の超音波トランスデューサ１０からのＲＦ信号を合成してビームの位相を整合するビームフォーミング処理の後でデータの直列化を行うと、伝送ビットレートを低減することができる。しかしながら、受信フォーカス処理のための回路は、規模が大きく、超音波探触子の中に組み込むことは困難である。そこで、本実施形態においては、受信信号に対して直交検波処理等を施して受信信号の周波数帯域をベースバンド周波数帯域に落としてからデータの直列化を行うことにより、伝送ビットレートを低減させている。
【００３３】
直交検波処理部２５は、受信信号に対して直交検波処理を施し、複素ベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）を生成する。図３に示すように、直交検波処理部２５は、ミキサ（掛算回路）２５ａ及び２５ｂと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５ｃ及び２５ｄとを含んでいる。ミキサ２５ａが、ＡＤＣ２４によってデジタル信号に変換された受信信号に局部発振信号ｃｏｓω０ｔを掛け合わせて、ＬＰＦ２５ｃが、ミキサ２５ａから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、実数成分を表すＩ信号が生成される。一方、ミキサ２５ｂが、ＡＤＣ２４によってデジタル信号に変換された受信信号に位相をπ／２だけ回転させた局部発振信号ｓｉｎω０ｔを掛け合わせて、ＬＰＦ２５ｄが、ミキサ２５ｂから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、虚数成分を表すＱ信号が生成される。
【００３４】
サンプリング部２６ａ及び２６ｂは、直交検波処理部２５によって生成された複素ベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）をサンプリング（再サンプリング）することにより、２チャンネルのサンプルデータをそれぞれ生成する。生成された２チャンネルのサンプルデータは、メモリ２７ａ及び２７ｂにそれぞれ格納される。
【００３５】
ここで、ベースバンド信号を、ベースバンド周波数帯域の２倍の周波数でサンプリングすれば、信号情報は保持される。したがって、サンプリング周波数は、５ＭＨｚであれば十分である。これにより、ＲＦ信号のままでデータの直列化を行う場合と比較して、サンプリング周波数が４０ＭＨｚから５ＭＨｚに低下するので、データ量は１／８となり、約１５．７ｃｍの深度までのサンプル数が１０２４個となる。ただし、包絡線検波によって信号情報を維持するためには、位相情報を保持しなければならないので、直交検波処理等によって複素ベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）を生成する必要があり、データのチャンネル数が２倍となる。
【００３６】
従って、１フレームの画像を表示するために必要なデータ量は、１０２４×６４×１００×２≒約１３．１×１０６個となり、毎秒１０フレームの画像を表示するためには、分解能を１２ビットとして、約１５７２Ｍｂｐｓの伝送ビットレートが必要となる。また、サンプリング周波数を２．５ＭＨｚとすれば、約１５．７ｃｍの深度までのサンプル数が５１２個となり、データ量を更に半分に低減することができるので、伝送ビットレートを約７８６Ｍｂｐｓにすることができる。
【００３７】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示すＡＤＣによるサンプリングとサンプリング部によるサンプリングとを比較して示す波形図である。図４Ａは、３つのチャンネルＣｈ．１〜Ｃｈ．３について、ＡＤＣ２４によるサンプリングを示しており、図４Ｂは、３つのチャンネルＣｈ．１〜Ｃｈ．３について、サンプリング部２６ａによるサンプリングを示している。図４Ａに示すようにＲＦ信号をサンプリングしてサンプルデータを伝送する場合と比較して、図４Ｂに示すようにベースバンド信号をサンプリングしてサンプルデータを伝送することにより、伝送ビットレートを大幅に低減することができる。
【００３８】
図５は、図２に示す送受信部の第２の構成例を示す図である。図５に示す第２の構成例においては、図３に示す第１の構成例におけるサンプリング部２６ａ及び２６ｂの替わりに時分割サンプリング部２６ｃが設けられており、メモリ２７ａ及び２７ｂの替わりにメモリ２７ｃが設けられている。
【００３９】
時分割サンプリング部２６ｃは、直交検波処理部２５によって生成されるＩ信号及びＱ信号を交互に時分割でサンプリング（再サンプリング）することにより、２系列のサンプルデータを生成する。例えば、時分割サンプリング部２６ｃは、Ｉ信号をｃｏｓω０ｔの位相に同期してサンプリングし、Ｑ信号をｓｉｎω０ｔの位相に同期してサンプリングする。生成された２系列のサンプルデータは、メモリ２７ｃに格納される。これにより、メモリ回路を１系統にすることができる。
【００４０】
図６は、図２に示す送受信部の第３の構成例を示す図である。図６に示す第３の構成例においては、図５に示す第２の構成例におけるミキサ２５ａ及び２５ｂの替わりに直交サンプリング部２５ｅが設けられている。
【００４１】
図７は、図６に示す直交サンプリング部の動作を説明するための波形図である。直交サンプリング部２５ｅは、ＡＤＣ２４によってデジタル信号に変換された受信信号をｃｏｓω０ｔの位相に同期してサンプリングして第１の信号系列を生成すると共に、受信信号をｓｉｎω０ｔの位相に同期してサンプリングして第２の信号系列を生成する。
【００４２】
更に、ＬＰＦ２５ｃが、直交サンプリング部２５ｅから出力される第１の信号系列にローパスフィルタ処理を施すことにより、実数成分を表すＩ信号が生成され、ＬＰＦ２５ｄが、直交サンプリング部２５ｅから出力される第２の信号系列にローパスフィルタ処理を施すことにより、虚数成分を表すＱ信号が生成される。これにより、図５に示すミキサ２５ａ及び２５ｂを省略することができる。
【００４３】
再び図２を参照すると、シリアル化部３０は、複数チャンネルの送受信部２０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。例えば、シリアル化部３０は、１２８チャンネルのパラレルのサンプルデータを、１〜４チャンネルのシリアルのサンプルデータに変換する。これにより、超音波トランスデューサ１０の数と比較して、伝送チャンネル数が大幅に低減される。
【００４４】
伝送回路５０は、装置本体２から走査制御信号を受信して、受信した走査制御信号を複数の送受信部２０に出力すると共に、シリアル化部３０によって変換されたシリアルのサンプルデータを装置本体２に送信する。超音波プローブ１と装置本体２との間の信号伝送は、例えば、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（１６  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の通信方式を用いて、無線で行われる。ＡＳＫ又はＰＳＫを用いる場合には、１系統で１チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、ＱＰＳＫを用いる場合には、１系統で２チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、１６ＱＡＭを用いる場合には、１系統で４チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能である。
【００４５】
超音波プローブ１の電源電圧は、超音波プローブ１と装置本体２との間の信号伝送が有線で行われる場合には装置本体２から供給され、超音波プローブ１と装置本体２との間の信号伝送が無線で行われる場合にはバッテリー等によって供給される。超音波プローブ１の電源電圧を装置本体２から供給する場合には、超音波プローブ１と装置本体２との間に接続される信号線を利用してファントム給電を行っても良い。
【００４６】
以上において、直交検波処理部２５（図３）、サンプリング部２６ａ及び２６ｂ（図３）、時分割サンプリング部２６ｃ（図５）、直交サンプリング部２５ｅ（図６）、ＬＰＦ２５ｃ及び２５ｄ（図６）、及び、シリアル化部３０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：現場でプログラミング可能なゲートアレイ）等のデジタル回路によって構成しても良いし、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成しても良い。
【００４７】
汎用回路であるＦＰＧＡを用いる場合には、回路規模を縮小しても、内蔵される電子部品の数には余り影響しない。しかしながら、回路規模が小さくなるとＦＰＧＡの容量が小さくて済むので、より小さな電子部品を使用することが可能となり、実装面積に大きく影響する。あるいは、直交検波処理部２５をアナログ回路によって構成することにより、ＡＤＣ２４を省略しても良い。その場合には、サンプリング部２６ａ及び２６ｂ、又は、時分割サンプリング部２６ｃによって、複素ベースバンド信号のＡ／Ｄ変換が行われる。
【００４８】
一方、図２に示す装置本体２は、伝送回路６０と、走査制御部７０と、受信フォーカス処理部８０と、Ｂモード画像信号生成部９０と、表示部１００と、操作部１１０と、制御部１２０と、格納部１３０とを有している。
【００４９】
走査制御部７０は、超音波ビームの送信方向を順次設定して走査制御信号を生成する。伝送回路６０は、走査制御部７０によって生成された走査制御信号を超音波プローブ１に送信すると共に、超音波プローブ１からシリアルのサンプルデータを受信する。走査制御部７０は、超音波エコーの受信方向を順次設定して、受信フォーカス処理部８０を制御する。
【００５０】
受信フォーカス処理部８０は、超音波プローブ１から受信したサンプルデータに対して受信フォーカス処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する。受信フォーカス処理部８０は、メモリ８１と、整相加算部８２とを含んでいる。メモリ８１は、超音波プローブ１から受信したシリアルのサンプルデータを順次格納する。整相加算部８２は、走査制御部７０において設定された受信方向に基づいて、複数の受信遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、その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素ベースバンド信号に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。
【００５１】
Ｂモード画像信号生成部９０は、受信フォーカス処理部８０によって形成された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Ｂモード画像信号を生成する。Ｂモード画像信号生成部９０は、ＳＴＣ（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｔｉｍｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）部９１と、ＤＳＣ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｃａｎ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ディジタル・スキャン・コンバータ）９２とを含んでいる。ＳＴＣ部９１は、受信フォーカス処理部８０によって形成された音線信号に対して、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。ＤＳＣ９２は、ＳＴＣ部９１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、Ｂモード画像信号を生成する。表示部１００は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、Ｂモード画像信号生成部９０によって生成されたＢモード画像信号に基づいて超音波診断画像を表示する。
【００５２】
制御部１２０は、操作部１１０を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部７０等を制御する。本実施形態においては、走査制御部７０、整相加算部８２、Ｂモード画像信号生成部９０、及び、制御部１２０が、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（プログラム）とによって構成されるが、それらをデジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部１３０に格納される。格納部１３０における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５３】
図８は、本発明の実施形態における変形例１に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図８に示す超音波プローブ１ａにおいては、図２に示す超音波プローブ１に対し、超音波プローブに設けられている複数の超音波トランスデューサ１０と送受信部２０との間の接続関係を切り換える切換回路１１が追加されている。
【００５４】
一般に、リニアスキャン方式やコンベックススキャン方式の超音波プローブにおいては、送受信における開口が順次切り換えられながら被検体の走査が行われる。超音波プローブ１ａに設けられている超音波トランスデューサの数をＮとし、同時に使用される超音波トランスデューサの数をＭとすると（Ｍ＜Ｎ）、切換回路１１は、Ｎ個の超音波トランスデューサの内からＭ個の超音波トランスデューサを選択し、選択されたＭ個の超音波トランスデューサをＭ個の送受信部２０にそれぞれ接続する。これにより、図２に示す超音波プローブ１と比較して、送受信部２０の数を低減することができる。
【００５５】
図９は、本発明の実施形態における変形例２に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図９に示す超音波プローブ１ｂにおいては、図８に示す超音波プローブ１ａに対し、超音波受信時において２個の超音波トランスデューサ１０から出力される受信信号を加算する加算回路１２が追加されている。超音波送信時においては、加算回路１２は、送受信部２０から供給される駆動信号を２個の超音波トランスデューサ１０に並列的に供給する。
【００５６】
一般に、リニアスキャン方式やコンベックススキャン方式の超音波プローブにおいては、送受信方向が超音波トランスデューサの配列面に対して垂直とされるので、送受信における遅延量は、超音波ビームに対して対称となる。したがって、Ｍ個の超音波トランスデューサによって形成される送受信開口において、第１番目の超音波トランスデューサと第Ｍ番目の超音波トランスデューサとについては遅延量が等しいので、受信信号Ｒ１と受信信号ＲＭとを加算することができる。同様に、第２番目の超音波トランスデューサと第（Ｍ−１）番目の超音波トランスデューサとについては遅延量が等しいので、受信信号Ｒ２と受信信号Ｒ（Ｍ−１）とを加算することができる。これにより、図７に示す超音波プローブ１ａと比較して、送受信部２０の数を半分にすることができ、また、超音波プローブ１ｂと超音波診断装置本体２との間の伝送ビットレートを半分にすることができる。
【００５７】
＜超音波プローブの接触圧計測に関連する構成の説明＞
［実施形態１］
図１０は、この実施形態１に係る超音波プローブ１を、その接触面３側から見た正面図である。接触面３は、被検体の診断部位に直接接触する面である。この接触面３と被検体の診断部位とが良好に密着状態となって、診断部位の良好な超音波エコー画像を得ることができる。
【００５８】
接触面３には、複数の超音波トランスデューサ１０の端面が列状に配置されている。そして、その超音波トランスデューサ１０を囲む四隅に圧電素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が配置されている。ここで、圧電素子（第１の圧力計測手段）Ｓ１の配置位置が第１位置Ｌ１であり、圧電素子（第２の圧力計測手段）Ｓ２の配置位置が第２位置Ｌ２であり、圧電素子（第３の圧力計測手段）Ｓ３の配置位置が第３位置Ｌ３であり、圧電素子（第４の圧力計測手段）Ｓ４の配置位置が第４位置Ｌ４である。
【００５９】
圧電素子Ｓ１〜Ｓ４は、接触面３の診断部位への接触圧を計測するための素子である。圧電素子Ｓ１〜Ｓ４は、各々の配置位置における接触圧（第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４）をそれぞれ電圧に変換し、その電圧値を数値化（ＡＤ変換）してプローブ側制御部４０へと送信する。例えば、接触圧が静的な圧力である場合には、その圧力がバイアス電圧に変換され、その電圧値が数値化されてプローブ側制御部４０へと送信される。プローブ側制御部４０は、受信した接触圧（第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４）の計測値をシリアル化部３０及び伝送回路５０，６０を介して装置本体２側の制御部１２０へと送信する。
【００６０】
装置本体２の格納部１３０内には、圧力規定データベースＤが格納されている。図１１は、圧力規定データベースＤのデータ構造の概略を示すデータ構造図である。この圧力規定データベースＤは、第１接触圧Ｐ１、第２接触圧Ｐ２、第３接触圧Ｐ３及び第４接触圧Ｐ４の規定圧力範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４と、圧力差分ΔＰｔの規定値Ｄ５を有して構築されている。ここで、圧力差分ΔＰｔは、例えば、
ΔＰｔ＝｜（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｜
で定義される。これらの規定値Ｄ１〜Ｄ５は、第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４に基づいて、制御部１２０が超音波プローブ１と診断部位との接触状態の異常を判断する際の判断基準となる。
【００６１】
制御部１２０は、異常判断手段として機能し、超音波プローブ１と診断部位との接触状態の異常を判断する。すなわち、受信した第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４と格納部１３０内の規定圧力データベースＤ内に格納された規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４とを比較し、第１接触圧Ｐ１が規定圧力範囲Ｄ１外であるか（つまり、Ｐ１＜５ｋＰａ又は２５ｋＰａ＜Ｐ１）、第２接触圧Ｐ２が規定圧力範囲Ｄ２外であるか、第３接触圧Ｐ３が規定圧力範囲Ｄ３外であるか、第４接触圧Ｐ４が規定圧力範囲Ｄ４外である場合に、接触状態の異常を判断する。
【００６２】
第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４がいずれも規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４内である場合には、超音波プローブ１と診断部位との接触状態が良好であるものとして異常判断を行わないが、第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４のうちいずれか１つでも対応する規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４外となった場合には、制御部１２０は（いずれかの接触位置において、超音波プローブ１と診断部位との接触圧が過小又は過大であるとして）異常判断を行い、異常信号を異常報知手段１４０に向けて送信する。異常報知手段１４０は、報知ブザー１５０を鳴動させて異常を報知すると共に、表示部１００に向けて「プローブの接触状態が不良（圧力不足／圧力過大）です。」との警告メッセージを表示させる。
【００６３】
更に、第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧Ｐ４がすべて規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４の範囲内であっても、圧力差分ΔＰｔが圧力差分規定値Ｄ５以上である場合に、制御部１２０は、（超音波プローブ１の診断部位への接触が傾斜しているとして）接触状態の異常を判断する。この接触状態の異常を判断した場合にも、制御部１２０は異常信号を異常報知手段１４０に向けて送信し、異常報知手段１４０が報知ブザー１５０を鳴動させて異常を報知する。そして、異常報知手段１４０は、表示部１００に向けて「プローブの接触状態が不良（傾き）です。」との警告メッセージを表示させる。
【００６４】
このように、接触面３上の各位置Ｌ１〜Ｌ４における接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値だけでなく、各接触圧同士の圧力差分ΔＰｔにも基づいて接触異常を判断することにより、たとえ接触圧自体が許容範囲内であっても、超音波プローブ１の傾斜によって接触状態が不良となっていることを検知することができる。また、異常報知手段１４０の機能に基づいて、接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値が規定圧力範囲外であることに基づく接触状態不良か、圧力差分ΔＰｔが圧力差分規定値以上であることに基づく接触状態不良かを表示部１００の表示により容易に判別することができる。
【００６５】
もちろん、判断の順序としては、以下のいずれであってもよい。すなわち、接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値が許容範囲内であるか否かを判断した後に各接触圧同士の圧力差分ΔＰｔが許容範囲内であるか否か判断するものであっても、各接触圧同士の圧力差分ΔＰｔが許容範囲内であるか否かを判断した後に接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値が許容範囲内であるか否かを判断するものであってもよい。
【００６６】
なお、上記説明においては、圧力規定データベースＤが１つの圧力差分規定値Ｄ５を有し、圧力差分ΔＰｔと圧力差分規定値Ｄ５とに基づいて超音波プローブ１の傾斜の程度を判断している。しかしながら、例えば、圧力規定データベースＤが２つの圧電素子（Ｓ１〜Ｓ２、Ｓ２〜Ｓ３、Ｓ３〜Ｓ４、Ｓ４〜Ｓ１）間の圧力差分｜Ｐ１−Ｐ２｜、｜Ｐ２−Ｐ３｜、｜Ｐ３−Ｐ４｜、｜Ｐ４−Ｐ１｜に各々対応する４つの圧力差分規定値を有し、各圧力差分とそれに対応する圧力差分規定値とに基づき超音波プローブの傾斜の程度を判断してもよい。それにより、第１位置Ｌ１〜第２位置Ｌ２間の傾斜、第２位置Ｌ２〜第３位置Ｌ３間の傾斜等、２箇所の位置間における傾斜の程度を個別に判断することができる。
【００６７】
［実施形態２］
この実施形態２においては、超音波プローブ１の構成は実施形態１の場合と同様であるが、装置本体２側の格納部１３０内の圧力規定データベースＤが、図１２に示すように、規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４に加え、第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４を有して構築されている。この第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４は、各々第１接触圧Ｐ１〜第４接触圧に対応する規定圧力範囲であるが、規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４よりも緩和された条件範囲となっている。例えば、規定圧力範囲Ｄ１が、５ｋＰａ≦Ｐ１≦２５ｋＰａであるのに対し、第２の規定圧力範囲Ｄ１１が、３ｋＰａ≦Ｐ１≦３０ｋＰａと設定されている。
【００６８】
ここで、例えば、第１接触圧Ｐ１が規定圧力範囲Ｄ１外となり、３ｋＰａ≦Ｐ１＜５ｋＰａとなった場合は、上記実施形態１の場合と同様に、制御部１２０が接触状態の異常を判断し、異常報知手段１４０に向けて異常信号を送信する。しかしながら、第１接触圧Ｐ１が更に第２の規定圧力範囲Ｄ１１外となり、Ｐ１＜３ｋＰａとなった場合は、制御部１２０はゲイン補正手段としても機能する。そして制御部１２０は、異常報知手段１４０に対して異常信号を送信すると共に、Ｂモード画像信号生成部（画像生成部）に向けてゲイン補正信号を送信する。
【００６９】
そのゲイン補正は、図１３に示すグラフに基づいて行われる。図１３は、圧電素子の接触圧（すなわち、接触面３の診断部位に対する接触圧）と超音波エコー画像の輝度との関係を示すグラフである。図１３に示すように、接触圧が臨界圧力Ｐｃ未満となると、超音波エコー画像の輝度が急激に低下し、画像の劣化が激しくなる。したがって、圧電素子の接触圧が臨界圧力Ｐｃ未満となった場合には、ゲイン補正信号に基づくゲイン補正を行い、その圧電素子の位置に対応する部分の超音波エコー画像の輝度を上昇させる必要がある。
【００７０】
例えば、第１位置Ｌ１に配置された圧電素子Ｓ１による第１接触圧Ｐ１が３ｋＰａ未満である場合、この第１位置Ｌ１を含む一定領域に対応する超音波エコー画像のゲインを補正し、画像の劣化を防止することが有効である。この第１接触圧Ｐ１における輝度Ｂ１が臨界圧力Ｐｃ以上の接触圧に対応する飽和輝度Ｂｓの約１／２である場合、第１位置Ｌ１に対応する超音波エコー画像のゲインを約２倍に補正する必要がある。
【００７１】
また、例えば、第２位置Ｌ２に配置された圧電素子Ｓ２によって計測された第２接触圧Ｐ２から第１位置Ｌ１に配置された圧電素子Ｓ１によって計測された第１接触圧Ｐ１にかけての圧力変化に応じてゲイン補正を行ってもよい。例えば、図１４にグラフで示すように、第１位置Ｌ１における第１接触圧Ｐ１から第２位置Ｌ２における第２接触圧Ｐ２にかけて圧力が直線変化していると仮定して第１位置Ｌ１〜第２位置Ｌ２間の特定位置Ｌｉにおける推定接触圧Ｐｉを推定し、その推定接触圧Ｐｉに対応する輝度の情報Ｂｉを図１３に示すグラフから求め、その輝度Ｂｉと飽和輝度Ｂｓとの比率からゲイン補正量を算出してもよい。
【００７２】
なお、リニアプローブ（Ｌ１０−５、富士フイルム株式会社製、断面積４．５ｃｍ×０．８ｃｍ）、ファントム（Ｍｏｄｅｌ５３９、ＡＴＳ社製）、第１〜第４の圧力計測手段として圧力センサ（ＷＧＡ−６５０Ｂ、ＫＹＯＷＡ社製）を用い、プローブを適正接触状態として撮影した超音波エコー画像（図１５（ａ））、部分的に接触圧を不足させた状態で撮影した超音波エコー画像（図１５（ｂ）における画像右側部分の接触圧が不足している。）、図１５（ｂ）の超音波エコー画像に対してゲイン補正を行った場合の超音波エコー画像（図１５（ｃ））を各々示す。図１５（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、部分的にプローブの接触圧が不足していても、ゲイン補正により、適正接触圧で撮影した画像と略同様の良好画像を得ることができる。
【００７３】
なお、上記においては第１位置Ｌ１における圧電素子Ｓ１の接触圧Ｐ１についての説明を主に行ったが、他の位置Ｌ２〜Ｌ４における圧電素子Ｓ２〜Ｓ４の接触圧Ｐ２〜Ｐ４が各々第２の規定圧力範囲Ｄ１２〜Ｄ１４外となった場合についても同様である。また、圧電素子の接触圧が不足して第２の規定圧力範囲外となった場合についてのゲイン補正について説明したが、接触圧が過大となって第２の規定圧力範囲外となった場合については、状況に応じて輝度を低減するゲイン補正を行ってもよいし、ゲイン補正を行わずに異常報知のみを行ってもよい。
【００７４】
なお、図１６に、この実施形態２における接触状態判断手順及びゲイン補正についてのフローチャートを示す。操作者が超音波プローブ１を患者の診断部位に接触させる（Ｓ．１）。すると、圧電素子Ｓ１〜Ｓ４が接触圧Ｐ１〜Ｐ４を計測する（Ｓ．２）。圧力差分ΔＰｔと圧力差分規定値Ｄ５とを比較し（Ｓ．３）、ΔＰｔ≧Ｄ５である場合には、超音波プローブ１の傾斜が強いと判断し、制御部１２０が異常判断する（Ｓ．４）。そして、異常報知手段１４０が報知ブザー１５０を鳴動させる（Ｓ．５）と共に、表示部１００に「プローブの接触状態が不良（傾き）です。」との警告メッセージを表示する（Ｓ．６）。
【００７５】
ΔＰｔ＜Ｄ５である場合には、接触圧Ｐ１〜Ｐ４と規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４とを各々比較し（Ｓ．７）、接触圧が規定圧力範囲内である場合には、制御部１２０が異常判断を行わない（Ｓ．８）。したがって、報知ブザー１５０や表示部１００における異常報知が行われない。一方、接触圧が規定圧力範囲外である場合には（Ｓ．７）、更に接触圧Ｐ１〜Ｐ４と第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４とを各々比較する（Ｓ．９）。そして、接触圧が第２の規定圧力範囲内である場合には、制御部１２０が異常判断し（Ｓ．１０）、異常報知手段１４０が報知ブザー１５０を鳴動させる（Ｓ．１１）と共に、表示部１００に「プローブの接触状態が不良（圧力不足／圧力過大）です。」との警告メッセージを表示する（Ｓ．１２）。
【００７６】
しかしながら、接触圧が第２の規定圧力範囲外である場合には（Ｓ．９）、制御部１２０が異常判断（Ｓ．１３）と共にゲイン補正を行い（Ｓ．１４）、ゲイン補正信号をＢモード画像信号生成部９０に向けて送信する。このとき、異常報知手段１４０が、報知ブザー１５０や表示部１００において異常報知を行ってもよいし、異常報知が行われずに制御部１２０によるゲイン補正が行われてもよい。
【００７７】
ここにおいて、まず圧力差分ΔＰｔが規定圧力差分値Ｄ５以下であるか否かを判断した上で（Ｓ．３）、その後に、接触圧Ｐ１〜Ｐ４が規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４内か否かの判断（Ｓ．７）、及び接触圧Ｐ１〜Ｐ４が第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４内か否かの判断（Ｓ．９）を行っている。しかしながら、まず接触圧Ｐ１〜Ｐ４が規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４内か否かの判断を行い（Ｓ．７）、その後に接触圧Ｐ１〜Ｐ４が第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４内か否かの判断を行い（Ｓ．９）、その後に圧力差分ΔＰｔが規定圧力差分値Ｄ５以下であるか否かの判断（Ｓ．３）を行ってもよい。
【００７８】
圧力差分ΔＰｔに基づく判断の前に、接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値に基づく判断を行うので、すべての接触圧データにおいて圧力差分ΔＰｔの演算処理を行う必要がなく、演算処理速度の向上に寄与することができる。
【００７９】
なお、この圧力差分ΔＰｔに基づく判断の前に、接触圧Ｐ１〜Ｐ４の絶対値に基づく判断を行う手順について、図１７のフローチャートに例示する。図１６に示す手順においては、ΔＰｔ≧Ｄ５である場合には（Ｓ．３）、必ず表示部１００に「プローブの接触状態が不良（傾き）です。」との警告メッセージが表示されるが（Ｓ．６）、図１７に示す他の例に係る手順においては、接触圧Ｐ１〜Ｐ４が規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４内であって（Ｓ．７）、かつΔＰ≧Ｄ５の場合（Ｓ．３）に、表示部１００に「プローブの接触状態が不良（傾き）です。」との警告メッセージが表示される（Ｓ．６）。すなわち、ΔＰ≧Ｄ５であったとしても、接触圧Ｐ１〜Ｐ４が規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４外である場合には（Ｓ．７）、ゲイン補正が行われるか（Ｓ．１４）、表示部１００に「プローブの接触状態が不良（圧力不足／圧力過大）です。」との警告メッセージが表示される（Ｓ．１２）ようになっている。
【００８０】
［実施形態３］
図１８は、この発明の実施形態３に係る超音波プローブ１を接触面３側から見た外観図である。この超音波プローブ１はコンベックススキャン方式のプローブであって、接触面３がコンベックス形状とされている。そして、その接触面３上に圧電フィルム４が設けられている。この圧電フィルム４は、フィルム状の圧電センサーの集合体であり、公知のものを適用することができる。この圧電フィルム４を接触面３上に設けることにより、接触面３上での各座標位置における接触圧を計測することができるようになっている。そして、この圧電フィルム４からの位置データと接触圧データとがプローブ側制御部４を介して装置本体２側の制御部１２０へと送信されるようになっており、制御部１２０側では、接触面３上のどの位置がどの程度の接触圧かを把握することができるようになっている。
【００８１】
したがって、接触面３上での異なる２点（第１位置Ｌ１及び第２位置Ｌ２）間の距離ΔＬと、第１位置Ｌ１における第１接触圧Ｐ１と第２位置Ｌ２における第２接触圧Ｐ２との圧力差分ΔＰ＝｜Ｐ１−Ｐ２｜とに基づき、制御部１２０において圧力傾斜Ｐｓ（＝ΔＰ／ΔＬ）を算出することができる。この圧力傾斜Ｐｓは、圧力差分ΔＰだけでなく２点間の距離ΔＬの情報も含んでいるので、超音波プローブ１の傾き状態をより一層的確に反映している。圧力規定データベースＤが、圧力傾斜規定値Ｄ６を有していれば、算出された圧力傾斜Ｐｓと圧力傾斜規定値Ｄ６との比較を行うことができ、Ｐｓ≧Ｄ６の場合に制御部１２０が異常判断を行うことができる。
【００８２】
なお、この超音波診断装置Ｓにおいては、接触面３上に配列された複数の超音波トランスデューサ１０からの超音波エコーの受信に基づき表示部１００にエコー画像を表示するが、超音波プローブ１と診断部位との接触状態が良好でないと、一部の超音波トランスデューサ１０からの超音波エコーの受信ができない又は受信強度が非常に弱い場合がある。
【００８３】
この場合に、超音波エコーの受信強度に基づいて、接触圧を計測する位置（第１位置及び第２位置）を制御部（位置設定手段）１２０が設定してもよい。例えば、図１９に示すように、コンベックススキャン方式の超音波プローブ１と診断部位Ｔとは、接触面３の全体で接触せず、その中央部分近傍Ｗにおいてのみ接触する場合がある。この場合において、その中央部分近傍Ｗでは接触が良好で、超音波診断が適正に行われていても、接触面３の両端近傍Ｘにおいては圧電フィルム４によって接触圧が略０として計測されてしまう。
【００８４】
したがって、この超音波プローブ１では、超音波エコーの受信強度が一定強度未満である超音波トランスデューサ１０の配置位置に対応する位置（両端近傍Ｘ）においては、接触圧の計測を行わず、超音波エコーの受信強度が一定強度以上である超音波トランスデューサ１０の配置位置に対応する位置（中央部分近傍Ｘ）においては、接触圧の計測を行う。接触圧を計測する第１位置Ｌ１及び第２位置Ｌ２を、中央部分近傍Ｘ内に設定することにより、実際に診断部位Ｔに接触している部分における超音波プローブ１の接触状態を把握することができる。
【００８５】
もちろん、例えばリニアスキャン方式の超音波プローブにおいて、超音波エコーの受信強度が一定未満である超音波トランスデューサの配置位置に対応する位置に第１位置及び第２位置を設定することも考えられる。これにより、略平面状の接触面３において、接触状態が良好でなく超音波エコーの受信状態が良好でない位置において圧力計測に基づく接触異常の判断を行うことができる。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００８７】
例えば、圧力規定データベース内に格納される規定圧力範囲Ｄ１〜Ｄ４、第２の規定圧力範囲Ｄ１１〜Ｄ１４、圧力差分規定値Ｄ５、圧力傾斜規定値Ｄ６などの設定値は、操作部１１０からの操作に基づき適宜変更可能であってもよい。それにより、Ｂモード診断の場合やエラストグラフィモードの場合など、異なる診断モードにおいて各々適切な規定値設定とすることができる。また、操作者の診断技量によっては、超音波プローブ１と診断部位Ｔとの密着を良好に行える場合とそうでない場合とがあるので、そのような診断技量に応じて適宜圧力規定値を設定変更可能であることが望ましい。
【００８８】
また、例えば図２０に示すように、超音波プローブ１の接触面３を４つの領域Ａ１〜Ａ４（図中斜線部分）に分けて、各々の領域に第１〜第４の圧力センサーｓ１〜ｓ４を配置し、第１〜第４の圧力センサーｓ１〜ｓ４からの計測値に基づき、接触面３の長手方向（図中Ｘａ方向）及びその直交方向（図中Ｙａ方向）の傾斜や全体の圧力（全圧）の良否を判断してもよい。
【００８９】
なお、第１〜第４の圧力センサーｓ１〜ｓ４の配置位置は各々第１〜第４位置Ｌ１〜Ｌ４であり、第１〜第４位置Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ長方形の各頂角に略対応する位置に配置されている。また、ここでは第１の圧力センサーｓ１と第４の圧力センサーｓ４とが第１圧力計測手段を構成し、第２の圧力センサーｓ２と第３の圧力センサーｓ３とが第２圧力計測手段を構成するものと概念することができる。
【００９０】
例えば、図２０に示す、第１〜第４の圧力センサーｓ１〜ｓ４の各々の計測値が第１〜第４接触圧Ｐ１〜Ｐ４である場合において、
全圧ＡＰ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４
圧力差分ΔＰｘａ＝｜（Ｐ２＋Ｐ３）−（Ｐ１＋Ｐ４）｜
圧力差分ΔＰｙａ＝｜（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｜
圧力差分ΔＰｘｙ＝｜（Ｐ１＋Ｐ３）−（Ｐ２＋Ｐ４）｜
と定義すると、全圧ＡＰは接触面３の診断部位に対する押し付け圧力の合計値、圧力差分ΔＰｘａは接触面３の診断部位に対するＸａ方向における傾斜、ΔＰｙａは接触面３の診断部位に対するＹａ方向における傾斜、ΔＰｘｙは接触面３の診断部位に対する斜め方向（すなわち、領域Ａ１から領域Ａ３にかけての、又は領域Ａ２から領域Ａ４にかけての）における傾斜の程度を表す。したがって、これらの全圧ＡＰ、圧力差分ΔＰｘａ，ΔＰｙａ，ΔＰｘｙについての各規定値（ここで、全圧ＡＰについての規定値が第３圧力範囲である。）を圧力規定データベースＤが有していれば、その各規定値とこれらの全圧力ＡＰ、圧力差分ΔＰｘａ，ΔＰｙａ，ΔＰｘｙとの比較によって、超音波プローブ１の接触状態の良否判断（警告表示を行うか否か、ゲイン補正を行うか否か等）を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波診断画像を生成する超音波診断装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
Ａ１〜Ａ４：領域
ＡＰ：全圧（全体の圧力）
Ｂ１：第１接触圧における輝度
Ｂｉ：推定接触圧Ｐｉに対応する輝度
Ｂｓ：飽和輝度
Ｄ：圧力規定データベース
Ｄ１〜Ｄ４：規定圧力範囲
Ｄ５：圧力差分規定値
Ｄ６：圧力傾斜規定値
Ｄ１１〜Ｄ１４：第２の規定圧力範囲
Ｌ１〜Ｌ４：第１〜第４位置
Ｐ１〜Ｐ４：第１〜第４接触圧
Ｐｃ：臨界圧力
Ｐｉ：推定接触圧
Ｐｓ：圧力傾斜
ΔＰ，ΔＰｔ：圧力差分
ΔＰｘａ，ΔＰｙａ，ΔＰｘｙ：圧力差分
Ｓ：超音波診断装置
Ｓ１〜Ｓ４：圧電素子（第１〜第４の圧力計測手段）
ｓ１〜ｓ４：第１〜第４の圧力センサー
Ｔ：診断部位
Ｗ：中央部分近傍
Ｘ：両端近傍
Ｘａ：長手方向
Ｙａ：長手方向の直交方向
１：超音波プローブ（超音波探触子）
２：装置本体
３：接触面
４：圧電フィルム（第１及び第２の圧力計測手段）
１０：超音波トランスデューサ
１１：切換回路
１２：加算回路
２０：送受信部
２１：送信回路
２２：プリアンプ
２３：ＬＰＦ
２４：ＡＤＣ
２５：直交検波処理部
２５ａ、２５ｂ：ミキサ
２５ｃ、２５ｄ：ＬＰＦ
２５ｅ：直交サンプリング部
２６ａ，２６ｂ：サンプリング部
２６ｃ：時分割サンプリング部
２７ａ〜２７ｃ：メモリ
３０：シリアル化部
４０：プローブ側制御部
５０：伝送回路
６０：伝送回路
７０：走査制御部
８０：受信フォーカス処理部
８１：メモリ
８２：整相加算部
９０：Ｂモード画像信号生成部（画像生成部）
９１：ＳＴＣ
９２：ＤＳＣ
１００：表示部
１１０：操作部
１２０：制御部（異常判断手段、位置設定手段）
１３０：格納部
１４０：異常報知手段
１５０：報知ブザー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１５】
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