(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームレート条件を設定する手段と、
関心領域内外の送信フォーカス点の個数の比率を設定する手段と、
超音波画像上で関心領域を設定する関心領域設定手段と、
前記フレームレート条件、前記送信フォーカス点の個数の比率、及び、前記関心領域の形態に基づいて、送信フォーカス点の個数及び深さを送信ビームのビームアドレスごとに設定する送信設定手段と、
前記送信設定手段による設定内容に従って送信ビームの形成を制御する送信制御手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記関心領域設定手段は、前記関心領域をユーザー入力させるための手段であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状が制御されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
送信フォーカス点が１つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御され、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについてはストロングフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御されることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に送信フォーカス制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波診断装置において、送信時には、各振動素子に供給する送信信号の位相を調整することによって送信フォーカスが行われ、受信時には、各振動素子からの受信信号の位相を調整することによって受信フォーカスが行われる。受信フォーカスの１つとして、超音波パルス１回の送信に対する受信で、受信フォーカス点を深い地点から浅い地点へ順次切り替える受信多段フォーカスが知られている。一方、多段送信フォーカスも知られており、これは各送信フォーカス点ごとに送受信を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、送信フォーカス点を増加させると、それだけ分解能が向上して超音波画像の画質が良好になるが、その反面、送受信回数が増加することになり、フレームレートが低下する。特に、心臓などのリアルタイム性が強く要請される超音波診断においてはフレームレートの低下は避けなければならない。
【０００４】
なお、従来の超音波診断装置の中には、送信フォーカスの個数及び深さをユーザーが設定できるように構成したものがある。しかしながら、その設定はビーム走査範囲の全域についてにしか行えなかった。このため、特定部位の画質を上げようとしてフォーカス点の個数を増加させると、全てのビームアドレスにおいてフォーカス点の個数が同様に増加することになる結果、フレームレートが著しく低下するという問題があった。換言すれば、従来装置では、必要なところに必要な個数のフォーカス点を適宜設定することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、フレームレートの低下をできるだけ少なくして、注目する部位の画質を向上することにあある。
【０００６】
本発明の他の目的は、ビームアドレスごとに送信フォーカスを制御できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フレームレート条件を設定する手段と、関心領域内外の送信フォーカス点の個数の比率を設定する手段と、超音波画像上で関心領域を設定する関心領域設定手段と、前記フレームレート条件、前記送信フォーカス点の個数の比率、及び、前記関心領域の形態に基づいて、送信フォーカス点の個数及び深さを送信ビームのビームアドレスごとに設定する送信設定手段と、前記送信設定手段による設定内容に従って送信ビームの形成を制御する送信制御手段と、を含むことを特徴とする。望ましくは、送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状が制御される。望ましくは、送信フォーカス点が１つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御され、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについてはストロングフォーカスとなるように送信ビームの形状が制御される。
【０００８】
上記構成によれば、ビームアドレスごとに送信フォーカス点の個数やその深さを自在に設定できるので、所望領域の分解能を向上できる。例えば、注目領域だけ送信フォーカス点の個数を増やせば、フレームレートの低下をできる限り防止して、その注目領域の画質を向上できる。また、例えば注目領域が斜め方向に沿って存在していても、送信フォーカス点の深さをその注目領域の方向に沿って設定可能である。
【０００９】
本発明の望ましい態様では、超音波画像上において関心領域を設定するための関心領域設定手段を含み、前記関心領域に従って送信フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方が設定される。関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ（ＲＯＩ））は、通常、ユーザーが最も観察したい領域であり、その領域を基準として送信フォーカスの設定が行われる。関心領域は、マニュアル設定され、あるいは自動設定される。
【００１０】
本発明の望ましい態様では、前記関心領域設定手段は、前記関心領域をユーザー入力させるための手段である。その手段として、例えばキーボードやトラックボールが利用される。
【００１２】
本発明の望ましい態様では、前記送信設定手段は、前記関心領域の形態に応じて、前記フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方を決定する送信フォーカス決定手段を含む。すなわち、関心領域の形態を参照して最もふさわしい送信フォーカスパターンが決定される。ここで、関心領域は例えば線分や二次元領域で定義される。
【００１３】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、前記送信ビームのビームアドレスごとの前記関心領域の幅又は深さの少なくとも一方に基づいて、前記フォーカス点の個数及び深さの少なくとも一方を決定する。例えば、関心領域における各ビームアドレス上の通過範囲の中点あるいは等分点としてフォーカス点が設定される。
【００１４】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、前記関心領域から外れるビームアドレスについて所定深さに送信フォーカス点を設定する。この構成によれば、フレームレートの低下をできるだけ防止でき、観察したい領域の画質とフレームレートを両立できる。
【００１５】
望ましくは、前記送信フォーカス決定手段は、設定されたフレームレート条件に応じて、前記フォーカス点の個数を決定する。例えば、フレームレートの下限以内に実際のフレームレートが収まるように、自動的に送信フォーカス点の決定を行うものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１は装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
探触子１０は生体表面に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる超音波探触子であり、この探触子１０によって超音波の送受波が行われる。探触子１０は複数の振動素子からなるアレイ振動子を有する。このアレイ振動子を構成する各振動素子に対して所定の遅延量をもって送信信号を供給することにより、超音波ビームが形成され、またその超音波ビームは電子的に走査される。これと同様に、アレイ振動子を構成する各振動素子からの受信信号に対して所定の遅延量を付与して合成加算することにより受信ビームが形成され、また受信ビームの電子走査が行われる。ちなみに、本発明はリニア走査やセクタ走査が行われる場合に適用可能である。また他の電子走査方式が行われる場合にも本発明を適用可能である。
【００２１】
送信回路１２はアレイ振動子を構成する各振動素子に対して送信信号を供給する回路であり、上述したように、送信フォーカスを行うために各送信信号に対して所定の遅延制御を行っている。
【００２２】
複数段の送信フォーカス点が設定される場合、各フォーカス点ごとに送信が行われる。これは従来と同様である。本実施形態の装置では、制御部１４によって送信フォーカス点の個数及びその深さが制御されている。このため制御部１４から送信回路１２へフォーカス点情報が供給される。
【００２３】
送信フォーカス点の個数及びその深さはマニュアルで設定され、あるいは自動的に設定される。図１に示す例では入力装置１６によって送信フォーカス点の個数及び深さが決定されている。この入力装置１６はたとえばキーボードやトラックボール等である。送信フォーカス制御については後に詳述する。
【００２４】
受信回路１８ではいわゆる受信ダイナミックフォーカスを実現するためにアレイ振動子を構成する各振動子からの受信信号に対して遅延制御が行われる。これ自体は公知の処理である。受信回路から出力される受信信号は画像形成回路２０に入力され、この画像形成回路２０によってＢモード断層画像や２次元ドプラ画像などが形成される。このように形成された超音波画像は表示装置２２に表示される。
【００２５】
なお、入力装置１６は後述するＲＯＩ（関心領域）の設定入力手段としても機能するものである。もちろんＲＯＩの設定を超音波画像に基づいて自動的に行わせてもよい。
【００２６】
図１に示した超音波診断装置ではビームアドレスごとに送信フォーカス点の個数及び深さを自在に個別設定することが可能である。したがって、例えば以下に示すような送信フォーカス点の設定パターンを構築することができる。
【００２７】
図２には超音波画像３０上に設定されたＲＯＩ３２が示されている。このようなＲＯＩ３２に対して送信フォーカス点３４を設定する場合、そのＲＯＩ３２内においてのみ送信フォーカス点３４がビームアドレスごとに２つずつ設定される。そして、ＲＯＩ３２以外の領域では送信フォーカス点３４が所定の深さに１つずつ設定されている。したがって、ＲＯＩ３２以外の領域では送信フォーカス点３４が極力少なく設定され、かつ、ＲＯＩ３２内においては１つのビームアドレス当たり２つずつ送信フォーカス点が設定されているため、ＲＯＩ３２のみについて分解能を向上して画質を良好にすることが可能となる。
【００２８】
ちなみに、超音波画像３０における水平方向はビーム走査方向を表しており、垂直方向は深さ方向を表している。またマトリクスの各格子は設定可能なフォーカス点を表している。
【００２９】
図３に示す例では、ＲＯＩ３２が斜め方向に一定の領域をもって形成されている。このようなＲＯＩ３２に対しては例えば送信フォーカス点３４がそのＲＯＩ３２に沿って斜め方向に設定される。但し、このＲＯＩ３２における深さ方向の幅は狭いため、各ビームアドレスごとに１つずつ送信フォーカス点３４が設定されている。このような送信フォーカス点のパターンによれば、図２に示した例と同様にＲＯＩ３２について画質の向上を図ることができる。ちなみにこの図３に示す例によればフレームレートを維持できるという利点もある。
【００３０】
図４には、図２に示したＲＯＩ３２に対する他の送信フォーカス点３４の設定パターンが示されている。この例においてもフレームレートの劣化をできるだけ防止しつつＲＯＩ３２のみについて画質の向上を図ることが可能である。
【００３１】
図５に示す例では、線分によってＲＯＩ３２が設定されている。そして、その線分３２上に沿ってフォーカス点３４が設定されている。なお、ＲＯＩ３２を横切らないビーム方向では所定の深さに固定的に送信フォーカス点３４が設定されている。
【００３２】
図６に示す例では、線分としてのＲＯＩ３２を通過する送信ビームについて、そのＲＯＩ３２から上下方向に所定距離の位置に送信フォーカス点３４が設定されている。このような設定によればＲＯＩ３２の近傍域まで画質向上を図れるという利点がある。
【００３３】
例えばＲＯＩ３２が円形であり、そのＲＯＩ３２の形態を基準として自動的に送信フォーカス点３４の位置を設定する場合、図７及び図８に示すような手法を適用できる。この例ではＲＯＩ３２内に各ビームアドレスごとに２つの送信フォーカス点３４が設定されている。
【００３４】
図７に示すように、あるビームアドレスに着目した場合、ＲＯＩ３２を横切る点Ａ及びＢが特定され、その中点として点Ｍが特定される。そして、線分Ａ−Ｍ及び線分Ｂ−Ｍの中点Ｃ，Ｄとして各ビームアドレスごとの送信フォーカス点３４の深さが決定される。その決定後の状態が図８に示されている。もちろん、図７及び図８に示した手法は一例であって、ＲＯＩ３２の形態に応じて各種の設定方法を適用可能である。
【００３５】
次に、図９及び図１０を用いて図１に示した装置の動作について説明する。
【００３６】
図９にはマニュアルによって各ビームアドレスごとに送信フォーカス点を設定する場合の動作を示すフローチャートが示されている。
【００３７】
Ｓ１０１では初期値としてｎに１が代入される。Ｓ１０２ではｎ番目のビームアドレスについて送信フォーカス点の個数とその深さがマニュアルで設定される。この場合、図１に示した入力装置１６が利用される。Ｓ１０４では、ｎが最大値になったか否か、すなわち最後のビームアドレスまで送信フォーカス点の設定が行われたか否かが判断され、行われていない場合Ｓ１０３においてｎが１つインクリメントされ、Ｓ１０２の工程が繰り返し実行される。
【００３８】
Ｓ１０５ではそのような送信フォーカス点の設定パターンにしたがって送受信が実行され、Ｓ１０６ではその送受信により形成された超音波画像が表示装置に表示される。
【００３９】
図１０には送信フォーカス点の設定を自動的に行う場合の動作がフローチャートとして示されている。
【００４０】
Ｓ２０１では、ユーザーによってフレームレートの下限が入力される。Ｓ２０２では、ＲＯＩ内外のフォーカス比が入力される。Ｓ２０３では、ＲＯＩの形状がユーザーによって選択される。例えばＲＯＩの形状として円形や矩形あるいは線分が用意されている。Ｓ２０４では、上記のように選択された形状を利用して超音波画像上にＲＯＩが設定される。
【００４１】
Ｓ２０５では送信フォーカス点が自動的に決定される。この場合、Ｓ２０４で設定されたＲＯＩと、Ｓ２０２で設定されたフォーカス点の個数比と、Ｓ２０１で設定されたフレームレートの下限と、が参酌される。すなわち、Ｓ２０５では、フレームレートの下限よりフレームレートが下回らない条件の下で、ＲＯＩ内外のフォーカス点比をもって各ビームアドレスごとにＲＯＩの形状を基礎としながら自動的にフォーカス点の個数及びその深さが設定される。例えばＲＯＩ内外のフォーカス点比として２対１が設定されていた場合、図２や図４に示したような送信フォーカス点の設定パターンが形成される。あるいは図８に示した送信フォーカス点の設定パターンが形成される。
【００４２】
Ｓ２０６では、超音波の送受信が実行され、Ｓ２０７ではこれにより形成された超音波画像が画像表示される。
【００４３】
なお、図１０に示した実施形態では、Ｓ２０３によってＲＯＩ形状を選択させているが、もちろん自由曲線によってユーザーにより任意にＲＯＩの形状を設定できるように構成してもよい。また、送信フォーカス点の個数に応じて送信ビームの形状を可変制御してもよい。たとえば送信フォーカス点が１つのみ設定されているビームアドレスについてはブロードフォーカス制御を行い、送信フォーカス点が複数設定されているビームアドレスについては各フォーカス点についてストロングフォーカスを行うようにしてもよい。
【００４４】
上記実施形態ではＲＯＩを基準として送信フォーカス点の設定パターンを決定したが、そのようなＲＯＩを用いることなく送信ビームの走査範囲を複数に区分して、各区分ごとに送信フォーカス点の個数や深さを個別に設定できるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレームレートの低下をできるだけ少なくしつつ注目する部位の画質を向上できる。また、本発明によればビームアドレスごとに送信フォーカスの制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図３】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図４】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図５】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図６】送信フォーカス点の設定パターンを示す図である。
【図７】送信フォーカス点の自動設定方法を説明するための図である。
【図８】送信フォーカス点の自動設定方法を説明するための図である。
【図９】超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  探触子、１２  送信回路、１４  制御部、１６  入力装置、１８  受信回路、２０  画像形成回路、２２  表示装置、３０  超音波画像、３２  ＲＯＩ（関心領域）、３４  送信フォーカス点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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