(57)【要約】【課題】消費電力を削減すること。【解決手段】超音波診断装置は、複数の変換部と、複数の補間フィルタと、整相加算部と、制御部とを備える。複数の変換部は、複数の受信チャンネルごとに設置され、該当する受信チャンネルのアナログ受信信号をサンプリングして、デジタル信号に変換する。複数の補間フィルタは、複数の変換部それぞれの後段に設置され、前段の変換部が出力したデジタル信号のサンプル点間を補間したデジタル信号を出力する。整相加算部は、複数の補間フィルタの後段に設置され、入力されたデジタル信号の整相加算を行う。制御部は、送信超音波の周波数帯域に応じて、複数の補間フィルタを用いた補間処理を行うか回避するかを判定し、補間処理を行う場合に、複数の補間フィルタそれぞれが出力したデジタル信号を、整相加算部に入力させ、補間処理を回避する場合に、複数の変換部それぞれが出力したデジタル信号を、整相加算部に入力させる。【選択図】図１
2014097249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信チャンネルごとに設置され、該当する受信チャンネルのアナログ受信信号をサンプリングして、デジタル信号に変換する複数の変換部と、
前記複数の変換部それぞれの後段に設置され、前段の変換部が出力したデジタル信号のサンプル点間を補間したデジタル信号を出力する複数の補間フィルタと、
前記複数の補間フィルタの後段に設置され、入力されたデジタル信号の整相加算を行う整相加算部と、
送信超音波の周波数帯域に応じて、前記複数の補間フィルタを用いた補間処理を行うか回避するかを判定し、補間処理を行う場合に、前記複数の補間フィルタそれぞれが出力したデジタル信号を、前記整相加算部に入力させ、補間処理を回避する場合に、前記複数の変換部それぞれが出力したデジタル信号を、前記整相加算部に入力させる制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御部は、補間処理を回避する場合に、前記複数の補間フィルタの動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記複数の受信チャンネルごとに設置され、該当する受信チャンネルの変換部が出力したデジタル信号が、該変換部の後段の補間フィルタをバイパスして、前記整相加算部に出力されるバイパス経路を形成する複数の信号線を更に備え、
前記制御部は、補間処理を回避する場合に、前記複数の信号線それぞれのバイパス経路を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記複数の補間フィルタそれぞれの後段に設置される受信チャンネルごとのメモリ群として、前段の補間フィルタが出力した補間元のデジタル信号を記憶する第１メモリと、該補間フィルタが出力した補間デジタル信号を記憶する第２メモリとを更に備え、
前記整相加算部は、前記複数の受信チャンネルそれぞれのメモリ群から読み出したデジタル信号の整相加算を行い、
前記複数の信号線それぞれは、該当する受信チャンネルの変換部と第１メモリとを接続したバイパス経路を形成し、
前記制御部は、補間処理を行う場合に、前記複数の補間フィルタそれぞれが出力したデジタル信号を、該当する受信チャンネルの第１メモリ及び第２メモリに出力させ、補間処理を回避する場合に、前記複数の変換部それぞれが出力したデジタル信号を、該当する受信チャンネルの信号線のバイパス経路を用いて該当する受信チャンネルの第１メモリに出力させることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、補間処理を回避する場合に、前記複数の受信チャンネルそれぞれの第２メモリの動作を停止させることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の受信チャンネルごとのメモリとして、前段の変換部が出力したデジタル信号を記憶するメモリを更に備え、
前記複数の補間フィルタそれぞれは、該当する受信チャンネルのメモリが記憶するデジタル信号を用いて補間処理を行い、
前記複数の信号線それぞれは、該当する受信チャンネルのメモリと前記整相加算部とを接続したバイパス経路を形成し、
前記制御部は、補間処理を行う場合に、該当する受信チャンネルのメモリが記憶するデジタル信号を該当する受信チャンネルの補間フィルタに出力させ、補間処理を回避する場合に、該当する受信チャンネルのメモリが記憶するデジタル信号を前記整相加算部に出力させることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置では、アナログの受信信号をＡＤコンバータにより所定のサンプリング周波数でサンプリングすることで、デジタル信号に変換している。ここで、所定のサンプリング周波数の限度以上の分解能を得るために、補間フィルタを用いてサンプル点間を補間することが行われている。かかる手法は、特に、高周波プローブや高周波を映像化する場合に有効である。ただし、補間フィルタは、受信ビームを形成するための整相加算の精度を高めることができるものの、その他の回路と比較して消費電力が大きいという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８１９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、消費電力を削減することができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る超音波診断装置は、複数の変換部と、複数の補間フィルタと、整相加算部と、制御部とを備える。複数の変換部は、複数の受信チャンネルごとに設置され、該当する受信チャンネルのアナログ受信信号をサンプリングして、デジタル信号に変換する。複数の補間フィルタは、前記複数の変換部それぞれの後段に設置され、前段の変換部が出力したデジタル信号のサンプル点間を補間したデジタル信号を出力する。整相加算部は、前記複数の補間フィルタの後段に設置され、入力されたデジタル信号の整相加算を行う。制御部は、送信超音波の周波数帯域に応じて、前記複数の補間フィルタを用いた補間処理を行うか回避するかを判定し、補間処理を行う場合に、前記複数の補間フィルタそれぞれが出力したデジタル信号を、前記整相加算部に入力させ、補間処理を回避する場合に、前記複数の変換部それぞれが出力したデジタル信号を、前記整相加算部に入力させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、補間フィルタについて説明するための図（１）である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、補間フィルタについて説明するための図（２）である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る受信部の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る受信回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、通常モードからバイパスモードへ移行する処理を説明するための図である。
【図６】図６は、バイパスモードから通常モードへ移行する処理を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順の一例を説明するためのフローチャート（１）である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順の一例を説明するためのフローチャート（２）である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る受信部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態において並列同時受信を行う場合に通常モードからバイパスモードへ移行する処理を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態において並列同時受信を行う場合にバイパスモードから通常モードへ移行する処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置を説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
【０００９】
超音波プローブ１は、複数の振動子を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体１０が有する送信部１１及び受信部１２から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。超音波プローブ１が有する振動子は、例えば、圧電振動子である。超音波プローブ１は、被検体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。
【００１０】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１１】
例えば、装置本体１０には、被検体Ｐの２次元走査用に、複数の圧電振動子が一列で配置された１Ｄアレイプローブが超音波プローブ１として接続される。例えば、超音波プローブ１としての１Ｄアレイプローブは、セクタ走査を行うセクタプローブや、オフセットセクタ走査を行うコンベックスプローブ、リニア走査を行うリニアプローブ等である。
【００１２】
或いは、例えば、装置本体１０には、被検体Ｐの３次元走査用に、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブが超音波プローブ１として装置本体１０と接続される。メカニカル４Ｄプローブは、１Ｄアレイプローブのように一列で配列された複数の圧電振動子を用いて２次元走査が可能であるとともに、複数の圧電振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで３次元走査が可能である。また、２Ｄアレイプローブは、マトリックス状に配置された複数の圧電振動子により３次元走査が可能であるとともに、超音波を集束して送信することで２次元走査が可能である。
【００１３】
入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール等を有する。かかる入力装置３は、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１０に転送する。
【００１４】
モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像データ等を表示したりする表示装置である。
【００１５】
装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１０は、２次元の反射波信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能であり、３次元の反射波信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能な装置である。
【００１６】
装置本体１０は、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２，Ｂモード処理部１３と、ドプラ処理部１４と、画像生成部１５と、画像メモリ１６と、内部記憶部１７と、制御部１８とを有する。
【００１７】
送信部１１は、トリガ発生回路、遅延回路及びパルサ回路等を有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために用いられる振動素子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信部１１は、被検体Ｐ内の生体組織における焦点と各振動素子との距離に応じた遅延時間により、各振動素子に供給する駆動信号のタイミングを制御することで、被検体内の所定の焦点にビームフォームした超音波を送信する（送信ビームフォーム）。
【００１８】
受信部１２は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって受信信号を生成する。超音波プローブ１の各振動素子は、同一の焦点からの反射波を、焦点と各振動素子との距離に応じた時間差で受信する。そこで、受信部１２は、超音波受信における受信指向性を制御するために、被検体Ｐ内の生体組織における焦点と各振動素子との距離に応じた遅延時間により、各振動素子において時間的に異なって受信された所定の焦点からの反射波信号それぞれの位相（時間）を合わせて加算（整相加算）する。これにより、受信部１２は、焦点の合った１本の受信信号（受信ビーム）を生成する（受信ビームフォーム）。具体的には、受信部１２は、反射波信号（アナログ受信信号）を受信チャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。そして、受信部１２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号とする。そして、受信部１２は、各受信チャンネルのデジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えて加算することで、受信信号（反射波データ）を生成する。ここで、本実施形態に係る受信部１２は、デジタル信号の補間処理を行うために、受信チャンネルごとに補間フィルタを有する。本実施形態に係る受信部１２については、後に詳述する。なお、受信部１２は、開口計算回路により受信開口制御も行なうことができる。
【００１９】
Ｂモード処理部１３及びドプラ処理部１４は、受信部１２が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行う信号処理部である。Ｂモード処理部１３は、受信部１２から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、ドプラ処理部１４は、受信部１２から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。
【００２０】
なお、図１に例示するＢモード処理部１３及びドプラ処理部１４は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Ｂモード処理部１３は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理部１４は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。
【００２１】
画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３及びドプラ処理部１４が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１５は、ドプラ処理部１４が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【００２２】
ここで、画像生成部１５は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１５は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１５は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行う。また、画像生成部１５は、超音波画像データに、付帯情報（種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等）を合成する。
【００２３】
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１５が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。画像生成部１５は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データである「２次元Ｂモードデータや２次元ドプラデータ」から、表示用の２次元超音波画像データである「２次元のＢモード画像データや２次元ドプラ画像データ」を生成する。
【００２４】
更に、画像生成部１５は、３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元のＢモード画像データを生成する。また、画像生成部１５は、３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元のカラードプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１５は、「３次元のＢモード画像データや３次元のカラードプラ画像データ」を「３次元の超音波画像データであるボリュームデータ」として生成する。更に、画像生成部１５は、ボリュームデータをモニタ３０にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して各種レンダリング処理を行なう。
【００２５】
画像メモリ１６は、画像生成部１５が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１６は、Ｂモード処理部１３やドプラ処理部１４が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１６が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１５を経由して表示用の超音波画像データとなる。
【００２６】
内部記憶部１７は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１６が記憶する画像データの保管等にも使用される。
【００２７】
制御部１８は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部１８は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送信部１１、受信部１２、Ｂモード処理部１３、ドプラ処理部１４及び画像生成部１５の処理を制御する。また、制御部１８は、画像メモリ１６や内部記憶部１７が記憶する表示用の画像データをモニタ２にて表示するように制御する。また、制御部１８は、画像生成部１５が生成した表示用の画像データを内部記憶部１７等に格納するように制御する。また、制御部１８は、操作者から入力装置３を介して受け付けた医用画像データが外部装置６からネットワーク１００及びインターフェース部１８を介して内部記憶部１７や画像生成部１５に転送されるように制御する。
【００２８】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、受信部１２の内部に補間フィルタを備え、補間フィルタを用いることで、整相加算の精度を向上させて、分解能の高い超音波画像データを生成する。
【００２９】
図２Ａ及び図２Ｂは、補間フィルタについて説明するための図である。図２Ａは、補間フィルタに入力されるデジタル信号の一例を示し、図２Ｂは、補間フィルタから出力されるデジタル信号の一例を示す。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。また、黒点は、アナログ受信信号からサンプリングされたデジタル信号のサンプル点（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５・・・）を示し、白点は、補間フィルタによって補間されたデジタル信号（Ｏ１１、Ｏ１２、Ｏ１３、Ｏ２１、Ｏ２２、Ｏ２３・・・）を示す。なお、図２Ａ及び図２Ｂには、入力信号を４倍に補間する補間フィルタを例示する。
【００３０】
例えば、補間フィルタは、複数のデジタル信号が入力されると、入力されたデジタル信号のサンプル点の間を補間するデジタル信号を生成する。図２に示す例では、補間フィルタは、一周期に対応するデジタル信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４及びＩ５が入力されると、入力されたデジタル信号Ｉ１及びＩ２のサンプル点の間を補間して、３つのデジタル信号Ｏ１１、Ｏ１２及びＯ１３を生成する。このように、補間フィルタは、サンプル点間を補間することで、受信ビームを形成するための整相加算の精度を高めるので、分解能を高めることができる。特に、補間フィルタは、超音波プローブ１の中心周波数が高ければ高いほど、或いは画像化に用いる周波数が高ければ高いほど、整相加算の精度を向上させる効果が高い。一方、補間フィルタは、中心周波数が低ければ低いほど、或いは画像化に用いる周波数が低ければ低いほど、超音波画像データに求められる距離分解能が低いため、補間フィルタによる補間処理は必須ではない。また、補間フィルタは、その他の回路と比較して消費電力が大きいという特徴もある。
【００３１】
しかしながら、従来の超音波診断装置では、超音波プローブ１の中心周波数や画像化に用いる周波数に関わらず、常に補間フィルタによる補間を行う。このため、従来の超音波診断装置は、常に補間フィルタが動作することとなり、定常的に消費電力が大きくなっていた。
【００３２】
そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置が有する受信部１２は、消費電力を削減するために、以下に説明するように構成される。
【００３３】
図３は、第１の実施形態に係る受信部１２の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、受信部１２は、複数の受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、整相加算回路１２２と、受信制御部１２３とを有する。ここで、受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、受信チャンネルごとに設置される。図３に示す一例では、超音波プローブ１が有する「Ｎ＋１」個の各振動素子１ａ、１ｂ、・・・、１ｃが、「Ｎ＋１」個の受信チャンネル（ｃｈ０、ｃｈ１、・・・、ｃｈＮ）を形成する場合を示している。図３に示す一例では、「Ｎ＋１」個の受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが、「Ｎ＋１」個の受信チャンネルごとに設置される。なお、本実施形態は、複数の振動素子１ａが１個の受信チャンネルを形成する場合であっても良い。また、図３では、受信チャンネルごとにゲイン補正を行うアンプ回路を省略している。また、複数の受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを区別無く総称する場合には、受信回路１２１と記載する。
【００３４】
受信回路１２１は、該当する受信チャンネルから入力されるアナログ受信信号に、所定の信号処理を行って、整相加算回路１２２へ出力する。また、受信回路１２１は、後述の受信制御部１２３によって制御される。
【００３５】
図４は、第１の実施形態に係る受信回路１２１の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、受信回路１２１は、ＡＤＣ（analog  to  digital  converter）１２１１と、補間フィルタ１２１２と、メモリ群１２１３とを有する。また、受信回路１２１は、補間フィルタ１２１２をバイパスするバイパス用信号線１２１４を有する。受信回路１２１は、後述の受信制御部１２３によって制御される。
【００３６】
ＡＤＣ１２１１は、該当する受信チャンネルのアナログ受信信号をサンプリングして、デジタル信号に変換する。例えば、ＡＤＣ１２１１は、チャンネル０（ｃｈ０）に対応する振動素子１ａが受信したアナログ受信信号を、予め規定されたタイミングでサンプリングして、デジタル信号に変換する。ここで変換されたデジタル信号は、例えば、数ビットから数十ビットであり、ビット数が大きければ大きいほど、アナログ受信信号を高い分解能でサンプリングすることができる。
【００３７】
補間フィルタ１２１２は、該当するＡＤＣ１２１１の後段に設置され、前段のＡＤＣ１２１１が出力したデジタル信号のサンプル点間を補間したデジタル信号を出力する。例えば、補間フィルタ１２１２は、サンプル点を４倍にする場合には、図２Ａに示したように、前段のＡＤＣ１２１１から出力された２つのデジタル信号の間に、当該デジタル信号の電圧に基づいて、３つのデジタル信号を生成する。そして、補間フィルタ１２１２は、生成したデジタル信号を複数のメモリ群１２１３に格納する。
【００３８】
メモリ群１２１３は、補間フィルタ１２１２の後段に受信チャンネルごとに設置される。メモリ群１２１３は、前段の補間フィルタ１２１２が出力した補間元のデジタル信号を記憶するメモリ１２１３ａと、補間フィルタ１２１２が出力した補間デジタル信号を記憶する補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄとを有する。ここで、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄの数は、補間フィルタ１２１２によってサンプル点間に補間される補間数分設置される。また、各サンプル点間の３つの補間デジタル信号を時系列順に第１補間デジタル信号、第２補間デジタル信号及び第３補間デジタル信号とすると、メモリ１２１３ａ及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄは、次のように各種デジタル信号を記憶する。具体的には、メモリ１２１３ａは、補間元のデジタル信号（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５・・・）を記憶する。また、補間データ用メモリ１２１３ｂは、第１補間デジタル信号（Ｏ１１、Ｏ２１、Ｏ３１、Ｏ４１・・・）を記憶する。また、補間データ用メモリ１２１３ｃは、第２補間デジタル信号（Ｏ１２、Ｏ２２、Ｏ３２、Ｏ４２・・・）を記憶する。また、補間データ用メモリ１２１３ｄは、第３補間デジタル信号（Ｏ１３、Ｏ２３、Ｏ３３、Ｏ４３・・・）を記憶する。
【００３９】
バイパス用信号線１２１４は、該当する受信チャンネルのＡＤＣ１２１１とメモリ１２１３ａとを接続したバイパス経路を形成する。図３に示すように、バイパス用信号線１２１４は、該当する受信チャンネルごとに設置される。
【００４０】
図３の説明に戻る。整相加算回路１２２は、複数の受信回路１２１の後段に設置され、入力されたデジタル信号の整相加算を行う。例えば、整相加算回路１２２は、複数の受信チャンネルそれぞれのメモリ群１２１３から読み出したデジタル信号の整相加算を行う。そして、整相加算回路１２２は、整相加算によって生成される受信ビームデータを、Ｂモード処理部１３及びドプラ処理部１４の少なくとも一方へ出力する。
【００４１】
受信制御部１２３は、制御部１８からの制御によって受信回路１２１を制御する。例えば、受信制御部１２３は、整相加算回路１２２において加算されるデータをメモリ群１２１３からそれぞれ出力させる。具体的には、受信制御部１２３は、被検体Ｐ内の生体組織における焦点と各振動素子との距離に応じた遅延時間を算出する。そして、受信制御部１２３は、各振動素子において異なる時間に受信された反射波信号のデジタル信号データの位相が合うように、メモリ群１２１３に含まれるそれぞれのメモリから整相加算回路１２２へ出力させる。
【００４２】
そして、受信制御部１２３は、送信超音波の周波数帯域に応じて、複数の補間フィルタ１２１２を用いた補間処理を行うか回避するかを判定する。受信制御部１２３は、補間処理を行う場合には、複数の補間フィルタ１２１２それぞれが出力したデジタル信号を、整相加算回路１２２に入力させる。具体的には、受信制御部１２３は、補間処理を行う場合には、複数の補間フィルタ１２１２それぞれが出力したデジタル信号を、該当する受信チャンネルのメモリ１２１３ａ及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄにそれぞれ出力させる。
【００４３】
また、受信制御部１２３は、補間処理を回避する場合に、バイパス用信号線１２１４のバイパス経路を用いて、ＡＤＣ１２１１それぞれが出力したデジタル信号を整相加算回路１２２に入力させる。具体的には、受信制御部１２３は、補間処理を回避する場合に、複数の受信回路１２１それぞれが出力したデジタル信号を、該当する受信チャンネルのバイパス用信号線１２１４のバイパス経路を用いて該当する受信チャンネルのメモリ１２１３ａに出力させる。また、受信制御部１２３は、補間処理を回避する場合に、複数の受信チャンネルそれぞれの補間フィルタ１２１２の動作を停止させる。また、受信制御部１２３は、補間処理を回避する場合に、複数の受信チャンネルそれぞれの補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄそれぞれの動作を停止させる。
【００４４】
このように、受信制御部１２３は、補間処理を行う通常モードから補間処理を回避するバイパスモードへの移行、及び、バイパスモードから通常モードへの移行を制御する。以下では、受信制御部１２３が行うモード移行制御処理について、図面を用いて説明する。
【００４５】
図５は、通常モードからバイパスモードへ移行する処理を説明するための図である。図５は、図示の機能のオン／オフを時系列で示したものである。図５に示すように、受信制御部１２３は、低周波プローブへの切り替え又は低周波利用モードへの切り替えを受け付けたことを検知する。例えば、受信制御部１２３は、装置本体１０への超音波プローブ１の挿入を検知する。そして、受信制御部１２３は、挿入された超音波プローブ１のＩＤを取得し、挿入された超音波プローブ１の中心周波数が閾値以下か否かを判定する。そして、受信制御部１２３は、中心周波数が閾値以下である場合に、超音波プローブ１が高周波プローブから低周波プローブへ切り替わったことを検知する。また、例えば、受信制御部１２３は、利用者によって、低周波利用モードへの切り替える旨の要求が入力部３に入力されると、高周波モードから低周波利用モードへ切り替わったことを検知する。なお、ここで設定される閾値は、例えば、超音波診断装置自体の画像処理能に応じて設定されても良いし、超音波診断装置を利用する利用者によって任意の値が設定されても良い。
【００４６】
高周波プローブから低周波プローブへ切り替わったこと、又は、高周波モードから低周波利用モードへ切り替わったことを検知すると、受信制御部１２３は、通常モードからバイパスモードへ移行するための制御情報を受信部１２内の各処理部へ設定する制御情報設定期間を設定する。ここで、受信制御部１２３が制御情報設定期間を設定するのは、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに一定時間要すると考えられるからである。このため、制御情報設定期間は、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに要すると考えられる十分な時間が設定される。
【００４７】
受信制御部１２３は、制御情報設定期間を設定すると、反射波信号の受信をオフにする。つまり、受信制御部１２３は、通常モードからバイパスモードへ移行するために、超音波プローブ１から受信部１２へ出力される反射波信号を一時的に遮断する。
【００４８】
続いて、受信制御部１２３は、通常モードの通常経路からバイパス経路に切り替える。そして、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄへのクロックを停止させる。この結果、図５に示すように、補間フィルタ１２１２及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄは、クロックの停止と略同時にその動作を停止する。
【００４９】
そして、受信制御部１２３は、設定した制御情報設定期間が経過すると、反射波信号の受信をオンにする。つまり、受信制御部１２３は、遮断させていた超音波プローブ１からの反射波信号の出力を再開させる。これ以降、受信部１２は、バイパスモードとして動作することとなる。
【００５０】
図６は、バイパスモードから通常モードへ移行する処理を説明するための図である。図６は、図示の機能のオン／オフを時系列で示したものである。図６に示すように、受信制御部１２３は、高周波プローブへの切り替え又は高周波利用モードへの切り替えを受け付けたことを検知する。例えば、受信制御部１２３は、装置本体１０への超音波プローブ１の挿入を検知する。そして、受信制御部１２３は、挿入された超音波プローブ１のＩＤを取得し、挿入された超音波プローブ１の中心周波数が閾値以下か否かを判定する。そして、受信制御部１２３は、中心周波数が閾値以下でない場合に、超音波プローブ１が低周波プローブから高周波プローブへ切り替わったことを検知する。また、例えば、受信制御部１２３は、利用者によって、高周波利用モードへの切り替える旨の要求が入力部３に入力されると、低周波モードから高周波利用モードへ切り替わったことを検知する。
【００５１】
低周波プローブから高周波プローブへ切り替わったこと、又は、低周波モードから高周波利用モードへ切り替わったことを検知すると、受信制御部１２３は、バイパスモードから通常モードへ移行するための制御情報を受信部１２内の各処理部へ設定する制御情報設定期間を設定する。ここで、受信制御部１２３が制御情報設定期間を設定するのは、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに一定時間要すると考えられるからである。このため、制御情報設定期間は、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに要すると考えられる十分な時間が設定される。
【００５２】
受信制御部１２３は、制御情報設定期間を設定すると、反射波信号の受信をオフにする。つまり、受信制御部１２３は、バイパスモードから通常モードへ移行するために、超音波プローブ１から受信部１２へ出力される反射波信号を一時的に遮断する。
【００５３】
続いて、受信制御部１２３は、バイパス経路から通常経路に切り替える。そして、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄへのクロックの供給を再開する。この結果、補間フィルタ１２１２及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄは、その動作を開始する。このとき、図６に示すように、補間フィルタ１２１２及び補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄは、クロックの供給再開時から、若干の時間が経過したのちに、その動作を開始する。
【００５４】
そして、受信制御部１２３は、設定した制御情報設定期間が経過すると、反射波信号の受信をオンにする。つまり、受信制御部１２３は、遮断させていた超音波プローブ１からの反射波信号の出力を再開させる。これ以降、受信部１２は、通常モードとして動作することとなる。
【００５５】
次に、図７及び図８を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順について説明する。図７及び図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【００５６】
図７に示す例では、受信制御部１２３が超音波プローブ１の挿入を検知することを契機として、通常モードとバイパスモードとを切り替える場合を説明する。図７に示すように、受信制御部１２３は、装置本体１０への超音波プローブ１の挿入を検知すると（ステップＳ１０１肯定）、挿入された超音波プローブ１のＩＤを取得する（ステップＳ１０２）。なお、装置本体１０への超音波プローブ１の挿入が検知されるまで（ステップＳ１０１否定）、受信制御部１２３は、通常モードとバイパスモードとを切り替える処理を開始しない。
【００５７】
受信制御部１２３は、挿入された超音波プローブ１の中心周波数が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、受信制御部１２３は、中心周波数が閾値以下である場合に（ステップＳ１０３肯定）、通常経路からバイパス経路に切り替えるとともに、補間フィルタ１２１２をオフにする（ステップＳ１０４）。そして、受信制御部１２３は、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄをオフにする（ステップＳ１０５）。
【００５８】
一方、受信制御部１２３は、中心周波数が閾値以下ではない場合に（ステップＳ１０３否定）、バイパス経路から通常経路に切り替えるとともに、補間フィルタ１２１２をオンにする（ステップＳ１０６）。そして、受信制御部１２３は、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄをオンにする（ステップＳ１０７）。
【００５９】
なお、図７に示した処理手順は、必ずしも上記の順番で実施されることを要しない。例えば、ステップＳ１０３の処理が肯定判定された場合に、ステップＳ１０５の処理が実行されてからステップＳ１０４の処理が実行されても良い。
【００６０】
図８に示す例では、受信制御部１２３が通常モードとバイパスモードとを切り替えるモード変更を受け付けることを契機として、通常モードとバイパスモードとを切り替える場合を説明する。図８に示すように、受信制御部１２３は、モード変更を受け付けると（ステップＳ２０１肯定）、受け付けたモード変更が低周波モードへのモード変更か否かを判定する（ステップＳ２０２）。なお、モード変更を受け付けるまで（ステップＳ２０１否定）、受信制御部１２３は、通常モードとバイパスモードとを切り替える処理を開始しない。
【００６１】
受け付けたモード変更が低周波モードへのモード変更である場合には（ステップＳ２０２肯定）、受信制御部１２３は、通常経路からバイパス経路に切り替えるとともに、補間フィルタ１２１２をオフにする（ステップＳ２０３）。そして、受信制御部１２３は、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄをオフにする（ステップＳ２０４）。
【００６２】
一方、受け付けたモード変更が低周波モードへのモード変更でない場合には（ステップＳ２０２否定）、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２をオンにする（ステップＳ２０５）。そして、受信制御部１２３は、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄをオンにする（ステップＳ２０６）。
【００６３】
なお、図８に示した処理手順は、必ずしも上記の順番で実施されることを要しない。例えば、ステップＳ２０２の処理が肯定判定された場合に、ステップＳ２０４の処理が実行されてからステップＳ２０３の処理が実行されても良い。
【００６４】
上述してきたように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、補間フィルタ１２１２の効果が見込めない場合には、補間フィルタ１２１２を用いた補間処理を行わないので、消費電力を削減することができる。
【００６５】
また、例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、補間処理を回避する場合に、補間フィルタ１２１２の動作を停止させる。このため、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、補間フィルタ１２１２を処理可能な状態に維持するために消費される電力を削減することができる。
【００６６】
また、例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、補間処理を回避する場合に、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄの動作を停止させる。このため、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、補間データ用メモリ１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄが補間デジタル信号を格納可能な状態に維持するために消費される電力を削減することができる。
【００６７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、バイパス経路の変形例について説明する。第２の実施形態に係る超音波診断装置は、図１に示した第１の実施形態に係る超音波診断装置と同様の構成を有する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとする。また、第２の実施形態に係る超音波診断装置の各処理部のうち、第１の実施形態において説明した処理部と同様の機能を有する処理部については図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図９は、第２の実施形態に係る受信部１２の構成例を示すブロック図である。図９に示すように、受信部１２は、複数の受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、整相加算回路１２２と、受信制御部１２３とを有する。ここで、受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、受信チャンネルごとに設置される。図９に示す一例では、超音波プローブ１が有する「Ｎ＋１」個の各振動素子１ａ、１ｂ、・・・、１ｃが、「Ｎ＋１」個の受信チャンネル（ｃｈ０、ｃｈ１、・・・、ｃｈＮ）を形成する場合を示している。図９に示す一例では、「Ｎ＋１」個の受信回路１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが、「Ｎ＋１」個の受信チャンネルごとに設置される。なお、本実施形態は、複数の振動素子１ａが１個の受信チャンネルを形成する場合であっても良い。また、図９では、受信チャンネルごとにゲイン補正を行うアンプ回路を省略している。
【００６９】
図９に示すように、受信回路１２１は、ＡＤＣ１２１１と、メモリ１２１３ａと、補間フィルタ１２１２とを有する。また、受信回路１２１は、補間フィルタ１２１２をバイパスするバイパス用信号線１２１５を有する。
【００７０】
メモリ１２１３ａは、該当する受信チャンネルのメモリとして、前段のＡＤＣ１２１１が出力したデジタル信号を記憶する。図２Ａに示した例を用いると、メモリ１２１３ａは、ＡＤＣ１２１１から出力されたデジタル信号（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５・・・）を記憶する。
【００７１】
補間フィルタ１２１２は、該当する受信チャンネルのメモリ１２１３ａが記憶するデジタル信号を用いて補間処理を行う。図２Ｂに示した例では、補間フィルタ１２１２は、メモリ１２１３ａから出力された２つのデジタル信号の間に、当該デジタル信号の電圧に基づいて、３つのデジタル信号を生成する。そして、補間フィルタ１２１２は、メモリ１２１３ａから出力された２つのデジタル信号と、生成したデジタル信号とを整相加算回路１２２へ出力する。
【００７２】
バイパス用信号線１２１５は、該当する受信チャンネルのメモリ１２１３ａと整相加算回路１２２とを接続したバイパス経路を形成する。
【００７３】
受信制御部１２３は、補間処理を行う場合に、該当する受信チャンネルのメモリが記憶するデジタル信号を該当する受信チャンネルの補間フィルタ１２１２に出力させる。また、受信制御部１２３は、補間処理を行わない場合に、該当する受信チャンネルのメモリが記憶するデジタル信号をバイパス経路により整相加算回路１２２に出力させる。なお、第２の実施形態に係る受信制御部１２３が行うモード移行制御処理は、図５及び図６に示したモード移行制御処理のうち、補間フィルタ１２１２に対する制御を実行するものである。
【００７４】
上述してきたように、第２の実施形態に係る超音波診断装置は、補間フィルタ１２１２の効果が見込めない場合には、補間フィルタ１２１２を用いた補間処理を回避するので、消費電力を削減することができる。
【００７５】
ところで、上述した第１及び第２の実施形態は、１回の超音波パルスの送信に対して複数の走査線で反射波信号を受信する並列同時受信を実施する場合にも適用可能である。具体的には、第１の実施形態で説明した図３の構成は、並列同時受信を実施する場合にも適用可能である。また、第２の実施形態で説明した図９の構成は、同時に受信する走査線の数に対応する補間フィルタ１２１２及び整相加算回路１２２を設置することにより、適用可能である。例えば、４本の走査線について同時に受信する並列同時受信を実施する場合には、補間フィルタ１２１２を受信チャンネルごとに４つずつ設置するとともに、整相加算回路１２２を４つ設置することにより適用可能となる。また、以下では、受信制御部１２３が行うモード移行制御処理について説明する。この場合、受信部１２は、上記の整相加算回路１２２とは別に、補間フィルタ１２１２によって保管された補間データを整相加算する補間データ用整相加算回路を有する。
【００７６】
図１０は、第２の実施形態において並列同時受信を行う場合に通常モードからバイパスモードへ移行する処理を説明するための図である。図１０は、図示の機能のオン／オフを時系列で示したものである。図１０に示すように、受信制御部１２３は、低周波プローブへの切り替え又は低周波利用モードへの切り替えを受け付けたことを検知する。
【００７７】
高周波プローブから低周波プローブへ切り替わったこと、又は、高周波モードから低周波利用モードへ切り替わったことを検知すると、受信制御部１２３は、通常モードからバイパスモードへ移行するための制御情報を受信部１２内の各処理部へ設定する制御情報設定期間を設定する。ここで、受信制御部１２３が制御情報設定期間を設定するのは、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに一定時間要すると考えられるからである。このため、制御情報設定期間は、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに要すると考えられる十分な時間が設定される。
【００７８】
受信制御部１２３は、制御情報設定期間を設定すると、反射波信号の受信をオフにする。つまり、受信制御部１２３は、通常モードからバイパスモードへ移行するために、超音波プローブ１から受信部１２へ出力される反射波信号を一時的に遮断する。
【００７９】
続いて、受信制御部１２３は、通常経路からバイパス経路に切り替える。そして、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２及び補間データ用整相加算回路へのクロックを停止させる。この結果、図１０に示すように、補間フィルタ１２１２及び補間データ用整相加算回路は、クロックの停止と略同時にその動作を停止する。
【００８０】
続いて、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２へのクロックを停止させる。この結果、補間フィルタ１２１２は、その動作を停止する。
【００８１】
そして、受信制御部１２３は、設定した制御情報設定期間が経過すると、反射波信号の受信をオンにする。つまり、受信制御部１２３は、遮断させていた超音波プローブ１からの反射波信号の出力を再開させる。これ以降、受信部１２は、バイパスモードとして動作することとなる。
【００８２】
図１１は、第２の実施形態において並列同時受信を行う場合にバイパスモードから通常モードへ移行する処理を説明するための図である。図１１は、図示の機能のオン／オフを時系列で示したものである。図１１に示すように、受信制御部１２３は、高周波プローブへの切り替え又は高周波利用モードへの切り替えを受け付けたことを検知する。
【００８３】
低周波プローブから高周波プローブへ切り替わったこと、又は、低周波モードから高周波利用モードへ切り替わったことを検知すると、受信制御部１２３は、バイパスモードから通常モードへ移行するための制御情報を受信部１２内の各処理部へ設定する制御情報設定期間を設定する。ここで、受信制御部１２３が制御情報設定期間を設定するのは、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに一定時間要すると考えられるからである。このため、制御情報設定期間は、受信部１２内の各処理部の機能のオン／オフの切り替えに要すると考えられる十分な時間が設定される。
【００８４】
受信制御部１２３は、制御情報設定期間を設定すると、反射波信号の受信をオフにする。つまり、受信制御部１２３は、バイパスモードから通常モードへ移行するために、超音波プローブ１から受信部１２へ出力される反射波信号を一時的に遮断する。
【００８５】
続いて、受信制御部１２３は、バイパス経路から通常経路に切り替える。そして、受信制御部１２３は、補間フィルタ１２１２及び補間データ用整相加算回路へのクロックの供給を再開する。この結果、補間フィルタ１２１２は、その動作を開始する。このとき、図１１に示すように、補間フィルタ１２１２及び補間データ用整相加算回路は、クロックの供給再開時から、若干の時間が経過したのちに、その動作を開始する。
【００８６】
そして、受信制御部１２３は、設定した制御情報設定期間が経過すると、反射波信号の受信をオンにする。つまり、受信制御部１２３は、遮断させていた超音波プローブ１からの反射波信号の出力を再開させる。これ以降、受信部１２は、通常モードとして動作することとなる。かかる制御を行うことで、上述した第２の実施形態は、並列同時受信を実施する場合にも適用可能となる。
【００８７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、消費電力を削減することができる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０      装置本体
１２      受信部
１２１      受信回路
１２１１      ＡＤＣ
１２１２      補間フィルタ
１２１３      メモリ群
１２１３ａ      メモリ
１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄ      補間データ用メモリ
１２１４、１２１５      バイパス用信号線
１２２      整相加算回路
１２３      受信制御部 
【図１】
2014097249.tif 000003
【図２Ａ】
2014097249.tif 000004
【図２Ｂ】
2014097249.tif 000005
【図３】
2014097249.tif 000006
【図４】
2014097249.tif 000007
【図５】
2014097249.tif 000008
【図６】
2014097249.tif 000009
【図７】
2014097249.tif 000010
【図８】
2014097249.tif 000011
【図９】
2014097249.tif 000012
【図１０】
2014097249.tif 000013
【図１１】
2014097249.tif 000014