(57)【要約】【課題】１．５Ｄアレイの超音波探触子を用いて３次元画像データを生成する際に、送受信回路のチャンネル数を増大させることなく断層スライス像の画像分解能を向上させる。【解決手段】音響波と電気信号とを互いに変換可能な複数の振動素子を有するプローブと、プローブに接続する複数のチャンネルを有し、プローブから音響波を発生させ、かつ、プローブの受信信号を得る送受信手段と、振動素子とチャンネルとの接続を切り換える複数のスイッチと、受信信号から画像を生成する画像生成手段とを備え、振動素子には中央素子列と端部素子列が含まれ、複数のチャンネルの各々は、中央素子列と端部素子列の振動素子にスイッチを介して交互に接続している音響波測定装置を用いる。【選択図】図６
2014076093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波と電気信号とを互いに変換可能な複数の振動素子を有するプローブと、
前記プローブに接続する複数のチャンネルを有し、前記プローブに電気信号を印加して音響波を発生させるとともに、前記プローブが受信した音響波から変換された電気信号を受信して受信信号とする送受信手段と、
前記複数の振動素子と前記複数のチャンネルとの接続を切り換える複数のスイッチを有するスイッチ手段と、
前記受信信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段と、
を備える音響波測定装置であって、
前記プローブが有する複数の振動素子は、第１の方向に並ぶ中央素子列と、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記中央素子列を挟むように位置する端部素子列とを含み、
前記複数のチャンネルの各々は、前記中央素子列の振動素子と前記端部素子列の振動素子とに前記スイッチを介して交互に接続している
ことを特徴とする音響波測定装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段は、前記プローブの動作を１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作とで切り換える制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の音響波測定装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段は、前記複数のチャンネルをいずれも前記中央素子列の振動素子に接続することにより、前記プローブを１Ｄアレイとして動作させる
ことを特徴とする請求項２に記載の音響波測定装置。
【請求項４】
前記スイッチ手段は、前記プローブを１Ｄアレイとして動作させる際、連続した前記中央素子列の振動素子に前記複数のチャンネルを接続する
ことを特徴とする請求項３に記載の音響波測定装置。
【請求項５】
前記スイッチ手段は、前記複数のチャンネルを同数の２つのグループに分けて、第１のグループのチャンネルを前記中央素子列の振動素子に接続し、第２のグループのチャンネルを前記第１のグループのチャンネルが接続された振動素子を挟む端部素子列の振動素子に接続することより、前記プローブを１．５Ｄアレイとして動作させる
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
【請求項６】
前記スイッチ手段は、前記プローブを１．５Ｄアレイとして動作させる際、前記第１のグループに含まれるチャンネル数だけ連続した前記中央素子列の振動素子に、前記第１のグループに含まれるチャンネルを接続する
ことを特徴とする請求項５に記載の音響波測定装置。
【請求項７】
前記プローブは、発生した音響波を測定対象となる被検体に送信し、前記被検体で反射した音響波を受信し、
前記画像生成手段は、前記被検体内の画像データを生成する
ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の音響波測定装置。
【請求項８】
前記スイッチ手段は、ターゲットとなる前記被検体内の深度に応じて、前記１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作とを切り換える
ことを特徴とする請求項７に記載の音響波測定装置。
【請求項９】
前記スイッチ手段は、前記プローブの開口サイズに応じて、前記１Ｄアレイ動作と１．
５Ｄアレイ動作とを切り換える
ことを特徴とする請求項７または８に記載の音響波測定装置。
【請求項１０】
前記スイッチ手段は、前記プローブを１Ｄアレイとして動作させる際、前記中央素子列の振動素子を挟むように位置する前記端部素子列の振動素子にもチャンネルを接続する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の音響波測定装置。
【請求項１１】
前記スイッチ手段は、前記プローブを１Ｄアレイとして動作させる際、前記複数のチャンネルごとに、前記中央素子列の振動素子を挟むように位置する前記端部素子列の振動素子にもチャンネルを接続するかどうかを切り換えするためのスイッチをさらに有する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の音響波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療画像診断に用いられる超音波診断装置において、超音波の送受信機能を有する振動素子を含んだ超音波探触子（プローブ）が用いられている。このプローブから被検体に向けて、超音波の合成波によって形成される超音波ビームを送信すると、被検体内部における音響インピーダンスが異なる領域、すなわち組織の境界において反射が起こる。この反射によって生じたエコー信号をプローブで受信し、その強度に基づいて画像を再構成することにより、被検体内部の組織状況を２次元画像データ（断層スライス像）として表現することができる。
【０００３】
また、振動素子が１次元配列されたプローブ（１Ｄアレイプローブ）を、被検体に対してエレベーション方向（素子の配列方向と交差する方向）に機械的走査することで、連続した断層スライス像が得られる。その結果、広い検査領域の３次元画像データを生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０７０１１１号公報
【特許文献２】特開平０９−０００５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１Ｄアレイプローブを用いて連続的に得られた断層スライス像から３次元画像データを生成する際の、一つの断層スライス像における画像分解能について検討する。
ラテラル方向（振動素子の配列方向）においては、複数個配列された振動素子を用いて超音波ビームの電子スキャンが行われるので、フォーカス制御が可能であり、画像分解能を向上させることができる。しかし、エレベーション方向では固定フォーカスとなるので、深さ方向の画像分解能が低下していた。
【０００６】
そこで、エレベーション方向の開口制御を行うため、１．２５Ｄアレイ、１．５Ｄアレイおよび２Ｄアレイなど、様々な形式の多数行型プローブが開発されている。１Ｄアレイではエレベーション開口が固定されるのに対し、多数行型プローブの１．２５Ｄアレイでは、複数の音響レンズを組み合わせたエレベーション開口制御が可能となっている。
また、１．５Ｄアレイにおけるエレベーション方向の開口やフォーカス位置は、動的に可変であるが、アレイの中心位置に対して対称という制約がある。なお、２Ｄアレイでは、エレベーション方向においてもラテラル方向と同様に、電子式のアポダイゼーションや、フォーカス位置および方向の制御を制限なく行うことができる。
【０００７】
ここで、１．２５Ｄアレイのエレベーション開口制御におけるフォーカス位置は、段階的に決められたレンジに限定されてしまい、フォーカス位置が動的に可変な１．５Ｄアレイと比べて、深さ方向の全領域にわたる解像度の向上をはかることができなかった。
特許文献１では、１．２５Ｄアレイを使ってエレベーション方向に３段フォーカスを組み合わせた制御を説明しているが、１．５Ｄアレイの動的フォーカスに比べると深さ方向の全領域にわたる改善効果が十分でなかった。
【０００８】
また、１．５Ｄアレイでエレベーション開口を可変とした場合にはフォーカス位置の動的制御が可能となるが、超音波の送受信に用いる回路数がラテラルの開口数に対して２倍以上必要になってしまうといった問題があった。
特許文献２に記載の従来例では、１．５Ｄアレイをエレベーション方向に４分割して時分割動作させることが開示されているが、この場合はラテラル開口数に対して４倍の送受信回路のチャンネル数が必要になってしまう。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１．５Ｄアレイの超音波探触子を用いて３次元画像データを生成する際に、送受信回路のチャンネル数を増大させることなく断層スライス像の画像分解能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
音響波と電気信号とを互いに変換可能な複数の振動素子を有するプローブと、
前記プローブに接続する複数のチャンネルを有し、前記プローブに電気信号を印加して音響波を発生させるとともに、前記プローブが受信した音響波から変換された電気信号を受信して受信信号とする送受信手段と、
前記複数の振動素子と前記複数のチャンネルとの接続を切り換える複数のスイッチを有するスイッチ手段と、
前記受信信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段と、
を備える音響波測定装置であって、
前記プローブが有する複数の振動素子は、第１の方向に並ぶ中央素子列と、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記中央素子列を挟むように位置する端部素子列とを含み、
前記複数のチャンネルの各々は、前記中央素子列の振動素子と前記端部素子列の振動素子とに前記スイッチを介して交互に接続している
ことを特徴とする音響波測定装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１．５Ｄアレイの超音波探触子を用いて３次元画像データを生成する際に、送受信回路のチャンネル数を増大させることなく断層スライス像の画像分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図２】送受信回路部の構成を示す図。
【図３】画像生成部の構成を示す図。
【図４】プローブの機械的走査を示す図。
【図５】従来例におけるプローブのエレベーション方向の断面を示す図。
【図６】実施例１におけるスイッチ回路部の構成を示す図。
【図７】スイッチ回路部の状態遷移を示す図。
【図８】プローブの電子スキャン制御を示す図。
【図９】開口サイズによる動的フォーカスを示す図。
【図１０】実施例２におけるスイッチ回路部の構成を示す図。
【図１１】実施例３におけるスイッチ回路部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を
以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１４】
本発明の音響波測定装置は、測定対象となる被検体に超音波を送信し、被検体内部で反射し伝播した反射波（エコー波）を受信して、被検体内の特性情報を画像データとして取得する超音波エコー技術を利用した装置である。ここで取得される特性情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報のことを指す。
【００１５】
本発明で言う音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。以下の説明においては音響波測定装置の例として、送受信した超音波に基づいて、被検者の生体診断に用いる特性情報や、特性情報を反映した画像データを生成する、超音波診断装置について説明する。ただし実際の被検体は生体に限られないし、内部探査など診断以外の目的にも利用できる。
【００１６】
＜実施例１＞
（装置の構成と機能）
図１は、本発明の超音波診断装置の全体構成を示した図である。ＭＰＵ１は、ソフトウェアに応じて動作して装置全体の主制御が行い、例えば入力操作部からの命令や情報に基づいて各制御部をコントロールする。送受信制御部２は送受信回路部６を、スイッチ制御部３はスイッチ回路部５を各々コントロールする。送受信回路部６からの送受信信号１０１は、スイッチ回路部５を経由してプローブ４に入力される。
【００１７】
プローブ４は、Ｎチャンネルの振動素子が、１列あるいは複数列に配列されて構成されたトランスデューサアレイとなっている。プローブ４は、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素子によって構成できる。圧電体には例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ）等の圧電セラミック、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｉｎｅ  ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）等の高分子圧電素子がある。
【００１８】
超音波送信時には、プローブ４の振動素子にパルス波または連続波の電気信号１００を印加する。これにより圧電体が伸縮し、それぞれの振動素子からパルス波または連続波の超音波が発生する。これらの超音波の合成によって送信ビームが形成される。一方、超音波受信時には、伝播する超音波をそれぞれの振動素子が受信することによって圧電体が伸縮し電気信号１００を発生させる。これを送受信信号１０１として取り込む。このように、振動素子は超音波と電気信号を相互に変換可能である。
【００１９】
図２は、送受信回路部６の構成を示す図である。送信回路２１は、プローブ４を構成するＮチャンネルの振動素子に対して、それぞれＭチャンネル分の送受信信号１０１を出力する。受信回路２２は、Ｎチャンネルの振動素子から出力されたＮチャンネルの微弱な電気信号１００から、Ｍチャンネル分の送受信信号１０１を取り込む。Ｔ／Ｒスイッチ回路２３は、送受信の切換えタイミングに合わせて送受信信号１０１を送信アナログ信号２０１と受信アナログ信号２０２とで切換える。送受信信号とは、このように、送信アナログ信号と受信アナログ信号を含めたものを指す。
【００２０】
送信回路２１は、高電圧パルサ回路（ＨＶ）で生成された送信アナログ信号２０１を、プローブ４の振動素子に電気信号１００として印加して、超音波を発生させる。受信回路２２は、プローブ４の振動素子から出力された微弱な電気信号１００を、受信アナログ信号２０２として増幅回路（ＡＭＰ）に入力しアナログ増幅処理を施す。そして、ＡＭＰからの出力信号に対して、Ａ／Ｄコンバータ回路（ＡＤＣ）を用いてそれぞれのチャンネル毎にサンプリングクロック（ＣＬＫ）に同期したＡ／Ｄ変換処理を行い、受信デジタル信号１０２として出力する。
【００２１】
図３は、画像生成部７から表示部９までの構成を示す図である。送受信回路部６から出力された受信デジタル信号１０２に対して、位相整合回路３１、信号処理回路３２および画像処理回路３３での処理を行うことで、Ｂモード画像と呼ばれる断層スライス像１０３が生成される。
【００２２】
ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）８は、入力された断層スライス像１０３から水平同期信号のタイミングに合わせてビデオ信号１０４として出力する。表示部９は、入力されたビデオ信号１０４から画像表示を行う。
【００２３】
（走査の方法）
図４（ａ）は、プローブ４（ここでは１Ｄアレイプローブ）をエレベーション方向の移動経路４１に沿って機械的に移動させ、広い検査領域４０の３次元画像データを取得する動作を示した図である。プローブ４を等速で移動し、移動経路４１上の各位置において断層スライス像１０３を繰り返し取得する。そして取得した断層スライス像１０３を密に並べることにより、検査領域全体の３次元画像データが得られる。このときエレベーション方向をＸ方向、ラテラル方向をＹ方向、被検体の奥行き方向をＺ方向とする。
【００２４】
図４（ｂ）は、プローブ４がエレベーション方向の移動経路４１に沿って連続移動しながら、断層スライス像１０３を順に、ＳＬ＃（ｎ−１）、ＳＬ＃（ｎ）、ＳＬ＃（ｎ＋１）と取得する時の走査手順を示したものである。各断層スライス像１０３は、エレベーション方向に対して一定周期の間隔で出力される。プローブ４の動作としては、移動と停止を交互に繰り返し、停止時に撮像する方式（ステップ・アンド・リピート方式）であっても良いし、連続的に移動しながら撮像する方式であっても良い。連続的に移動する場合、断層スライス像１０３は厳密には移動方向と直交しないが、説明を分かりやすくするために、ここでは直交しているものとする。
【００２５】
図４（ｂ）から分かるように、各断層スライス像１０３の間には、走査速度や撮像速度によって定まる間隔がある。そのため、良好な診断を行えるような３次元画像データを生成するためには、ラテラル方向だけでなくエレベーション方向の解像度も向上させる必要がある。
【００２６】
（従来のプローブ）
図５は、素子配列が異なる様々なプローブごとに、エレベーション方向における断面図を示した図である。それぞれ、ビームフォーマ（ＢＦ）として機能する送受信回路部６のチャンネルから信号を受けたプローブ４が、超音波ビームを形成する様子を示している。図５（ａ）は従来の１Ｄアレイの構造であり、音響レンズで設定された固定フォーカス位置に超音波ビームを収束させることは出来るものの、フォーカス位置を変更することはできない。
【００２７】
図５（ｂ）は従来の１．２５Ｄアレイの構造であり、プローブ４の振動素子は、エレベーション方向において分割されている。この分割された振動素子ごとに異なる音響レンズを組み合わせることにより、レンズで設定された３段階のフォーカス位置に超音波ビームを収束させることができる。このフォーカス位置制御は、スイッチを切換えることで可能となる。
【００２８】
すなわち、スイッチ１，２をともにオフにする場合（場合１）、スイッチ１をオン、スイッチ２をオフにする場合（場合２）、スイッチ１をオフ、スイッチ２をオンにする場合（場合３）の３つのパターンである。場合１においては、中央の振動素子だけが駆動される。場合２においては、中央とその両隣の振動素子が同時に駆動される。場合３において
は、中央と両端部の振動素子が同時に駆動される。
【００２９】
図５Ｃは従来の１．５Ｄアレイの構造であり、エレベーション方向において振動素子が中央、その両隣、および両端の３種類に分割され、それぞれにＢＦのチャンネルからの信号が入力される。この構成により、中央の振動素子を中心とした３分割の開口制御ができるので、ビームフォーミング制御によりフォーカス位置を任意のポイントに設定できる。特に、浅い（Ｚ方向の距離が比較的小さい）領域に対しては、ビームフォーミング制御を有効に活用することができる。しかし、深い領域に対しては、元々開口サイズを大きくとることが出来ないので、音響レンズの特性をそのまま生かしたフォーカス処理となる場合が多い。ただし、この１．５Ｄアレイを使う場合には、１Ｄアレイや１．２５Ｄアレイに比べると送受信回路のチャンネル数が３倍必要となってしまうので、装置の回路規模は大きなものとなってしまう。
【００３０】
（スイッチ回路部の構成）
図６は、本実施例におけるスイッチ回路部５の構成と、プローブ４および送受信回路部６との接続状況を示した図である。プローブ４は３分割の１．５Ｄアレイ構造となっていて、中央の振動素子１列と、両端の振動素子１ペア（両端振動素子は１ペアを１素子と数える）の１６素子で構成されている。中央の１列の振動素子を中央素子列、両端の２列の素子列を合わせて端部素子列と呼ぶ。図６では、中央素子列の配列方向を第１の方向とし、端部素子列のペアを結ぶ方向を第２の方向としたとき、第１の方向と第２の方向は直交しているが、少なくとも両者が交差していれば良い。
【００３１】
スイッチ回路部５のスイッチ回路は振動素子ごとに接続されており、その数は１６個（ＳＷ１〜ＳＷ１６）である。スイッチ回路部５は、各スイッチをオン・オフすることで、送受信回路部６のチャンネルとプローブ４の各振動素子の接続を切り換えることができる。それぞれのチャンネルごとに、接続先の候補となる振動素子は複数個あり、スイッチのオン・オフによって、候補の中からいずれの振動素子に接続されるかが決まる。この接続方法を制御することにより、プローブ４が１．５Ｄで動作するか、１Ｄで動作するかが制御される。
【００３２】
具体的には、８チャンネルの送受信回路（ＢＦ１〜ＢＦ８）を、４チャンネルずつ同数の、第１のグループと第２のグループとに分ける。また１６個の振動素子において、中央素子列を４素子ずつ、同数の２グループに、端部素子列も４素子ずつの２グループに分ける。そして、送受信回路部の２つのグループを、いずれの振動素子グループに接続するかを制御する。例えば中央素子列のうち１グループを選択して送受信回路の１グループを接続するとともに、その中央素子列を挟む端部素子列にも送受信回路の１グループを接続すると、ラテラル方向に４素子の開口を持った１．５Ｄプローブとして扱うことができる。一方、中央素子列の２グループにそれぞれ、送受信回路の２グループを接続すると、ラテラル方向に８素子の開口を持った１Ｄプローブとして扱うことができる。
【００３３】
送受信回路のチャンネル数が限定されているにも関わらずこのような切り換え制御が可能になるのは、各々のチャンネルが、中央素子列の振動素子と端部素子列の振動素子とに交互に接続されていることによる。例えば図６のＢＦ１を見ると、中央素子列の振動素子１に対応するＳＷ１と、そこから４素子離れた（すなわち、１．５Ｄアレイ動作時の開口幅だけ離れた）端部素子列の振動素子９に対応するＳＷ９に接続されている。同様にＢＦ２も、中央素子列の振動素子２に対応するＳＷ２と、そこから４素子離れた端部素子列の振動素子１０対応するＳＷ１０に接続する、といったように、スイッチを介して中央素子列の振動素子と端部素子列の振動素子に交互に接続されている。このように本実施例では、送受信回路部のチャンネルを４つずつ２グループに分け、一方のグループに含まれるチャンネルは各々中央素子列のスイッチに接続し、他方のグループに含まれるチャンネルは
各々端部素子列のスイッチに接続する。これにより、１．５Ｄアレイ動作時に、ラテラル方向に４つの開口幅で開口制御を実現できる。
【００３４】
図６において、さらに右側に振動素子が続いていると仮定すると、ＢＦ１は振動素子１６の右隣の、中央素子列に属する振動素子に接続される。このとき、それぞれのチャンネルは、中央素子列に属する振動素子に対して、１Ｄアレイ動作時の開口幅である８素子分ごとに接続されている。その結果、送受信回路部のチャンネル数の開口幅で１Ｄの開口制御を実現できる。
このように、本実施例の送受信回路部６によれば、１．５Ｄアレイ動作と１Ｄアレイ動作の双方の特徴を持ったエレベーション開口制御が可能になる。
【００３５】
（スイッチ回路部による開口制御）
図７は、スイッチ回路部５を使って１．５Ｄアレイ動作で４素子ラテラル開口の電子スキャン制御を行った場合と、１Ｄアレイ動作で８素子ラテラル開口の電子スキャン制御を行った場合の、スイッチ回路ＳＷ１〜１６の状態遷移を示した図である。Ｓ１〜Ｓ５は、１．５Ｄアレイ動作の開口制御に対応しており、Ｓ６は、１Ｄアレイ動作による開口制御に対応する。また図８（ａ）〜図８（ｆ）はそれぞれ、Ｓ１〜Ｓ６のように電子スキャン制御をした場合に駆動される振動素子を斜線で示している。
【００３６】
まずＳ１〜Ｓ５での１．５Ｄアレイ動作について説明する。Ｓ１では、スイッチ回路のＳＷ１〜４とＳＷ５〜８がＯＮになり、各々が送受信回路のＢＦ１〜４とＢＦ５〜８へ接続される。この結果、ラテラル方向で左から４素子分の振動素子が１．５Ｄアレイ動作で駆動される。
Ｓ２では、ＳＷ２〜４、１３とＳＷ６〜９がＯＮになり、各々がＢＦ２〜５とＢＦ６〜８、１へ接続される。この結果、ラテラル方向の右側に１素子分の電子スキャンが行われる。以下同様に、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の順に、ラテラル方向に１素子分ずつ電子スキャンが行われる。この様な操作を繰り返すことで、図８（ａ）〜図８（ｅ）に示すように、１．５Ｄアレイ動作での電子スキャン制御が実行できる。
【００３７】
続いてＳ６の１Ｄアレイ動作について説明する。１Ｄアレイ動作ではプローブ４のエレベーション方向における中央位置の振動素子１〜４、１３〜１６だけを使用するので、スイッチ回路のＳＷ１〜４とＳＷ１３〜１６がＯＮになり、送受信回路のＢＦ１〜４とＢＦ５〜８へ接続される。この１Ｄアレイ動作では、図８（ｆ）のように、プローブ４のエレベーション方向における中央位置の振動素子だけを利用した電子スキャン制御が行われ、ラテラル方向の開口は４素子から８素子に増やすことが可能となる。
【００３８】
本実施例ではプローブ４の振動素子数を１６個に限定して説明しているが、実際には振動素子数に制限は無く、より多くの振動素子（例えば１０００個以上）を用いても良い。また、送受信回路のチャンネル数も８個に限定されるものではなく、必要となる電子スキャン制御や開口幅に合わせたチャンネル数を利用できる。
【００３９】
図８（ａ）〜図８（ｆ）は、上述したように、プローブ４の電子スキャン制御を説明する図であり、Ｓ１からＳ６までそれぞれのスイッチ接続状態において駆動される振動素子の領域を示している。Ｓ１〜Ｓ５では、１．５Ｄアレイ動作の４素子ラテラル開口の電子スキャン制御を実行可能であり、Ｓ６では、中央の振動素子にのみ送受信回路が接続される。そのため、エレベーション方向の開口は１素子に減ってしまうが、ラテラル方向の開口は８素子に増えるので、１Ｄアレイ動作特有のメリットが生じる。
【００４０】
（フォーカス深度の変更）
図９は、開口サイズによる動的フォーカス処理を示した図である。開口サイズの制御に
ついて詳しく説明すると、プローブに含まれる振動素子のうち、アクティブ状態にあるものを使って画像の生成を行う動的フォーカス処理のことである。その際、断層スライス像のラテラル方向の方位分解能を均一にするために、フォーカス深度に応じて開口サイズを変える制御を行っている。すなわち、超音波の送信周波数が一定の場合には、フォーカス深度の増加に従って開口サイズを大きくすることで、画像全体の方位分解能を均一に保つことが可能となる。
【００４１】
図９（ａ）と比べて、図９（ｂ）のように開口サイズをより大きく設定すれば、フォーカス深度を増加させた時の方位分解能を向上させることが可能となる。ただし、開口サイズを決めるアクティブな振動素子はそのまま送受信回路に繋がるので、装置にどれだけの送受信回路のチャンネル数を実装できるかによって、方位分解能をどこまで向上させられるかが決まってしまう。
特に１．５Ｄアレイの場合は、エレベーション方向の開口制御も同時に行うため、端部素子列にもチャンネルを割り当てる必要があり、ラテラル方向の開口サイズが減少してしまう。その結果、フォーカス深度に応じた十分な開口サイズを得ることが出来なかった。
【００４２】
そこで本実施例では、浅い領域では１．５Ｄアレイ動作を使ってエレベーション方向の開口制御による解像度向上を図り、深い領域では１Ｄアレイ動作を使ってラテラル方向の開口サイズを大きくして方位分解能の向上を図ることとする。このような制御により、送受信回路のチャンネル数を増やさずに画像分解能の改善を実現することが可能となる。
【００４３】
この時の各動作モードの切換えタイミングについては、あらかじめ動作モードを切換えておく場合と、送受信の動作中に動作モードを切換える場合の２通りが可能である。撮像状況に応じて最適なものを選択すれば良い。
【００４４】
なお、１．５Ｄアレイ動作と１Ｄアレイ動作の切り換えは、プローブを物理的に交換することによっても実現できる。しかしながら、図４に示したような、プローブ４を機械走査して画像データを取得する装置においては、使用するプローブを交換することは容易でない。そのため、観察対象のフォーカス深度に応じて最適なプローブを選んで画像を得ることも出来なかった。
しかし、本実施例のような開口制御を行うことにより、１．５Ｄアレイ動作と１Ｄアレイ動作を切り換えることが可能であり、例えばフォーカス深度を深くしたい場合は、１Ｄアレイ動作に切り換えることで、開口サイズを大きくできる。
【００４５】
ターゲットの深度に応じて超音波ビームの多段フォーカスを行う場合がある。プローブに配列している振動素子の励起に時間差を設けることで電子的なフォーカシングを行うことができるが、この遅延時間を変えることによって、フォーカス点の距離を調節することができる。そこでフォーカス点を複数設けることで最適な超音波ビーム幅を構成することができる。このような制御を多段フォーカスと呼び、例えば被検体の深度が深い場合に友好である。
【００４６】
多段フォーカスにおいては、各送信フォーカス段の深度に応じて、１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作を切り換えることが好ましい。同様に、受信ビームの形成時においても、フォーカス段の深度に応じた切り換えを行うことができる。
【００４７】
また、電子的なフォーカシングは、超音波ビームの送信時だけでなく受信時にも、超音波に遅延時間を与えてボリュームデータを求めることにより、行うことができる。これを受信ダイナミックフォーカスと呼ぶ。受信ダイナミックフォーカスにおいても、開口サイズ制御のシーケンスの一部として、１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作の切り換えを行うことができる。
さらに、送信と受信の切換えタイミングに合わせて、１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作の切換えを実施することも可能である。
【００４８】
以上のように、本実施例に従えば、１．５Ｄアレイプローブをエレベーション方向に連続移動させながら取得した断層スライス像を使って３次元画像データを生成する超音波診断装置において、１Ｄアレイ動作と１．５Ｄアレイ動作を使い分けるができる。その結果、送受信回路のチャンネル数を増大させることなく断層スライス像の画像分解能を向上させることが可能になり、例えばフォーカス深度に応じた適切な制御が可能になる。
【００４９】
＜実施例２＞
図１０は、実施例２におけるスイッチ回路部５の構成と、プローブ４および送受信回路部６との接続状況を示した図である。プローブ４は３分割の１．５Ｄアレイ構造となっていて、中央の振動素子１列と両端の振動素子１ペアの１６素子で構成されている。両端の振動素子のペアを１素子と数える点は上記実施例と同様である。
【００５０】
スイッチ回路部５のスイッチ回路は振動素子ごとに接続されており、その数は１６個（ＳＷ１〜ＳＷ１６）である。スイッチ回路部５が送受信回路部６とプローブ４の接続を任意に切り換える点は上記実施例と同様である。
ただし、本実施例は実施例１と異なり、両端の素子に繋がるスイッチ回路がＯＦＦ状態の時に、両端の素子と中央の素子が接続されるスイッチ構造となっている。すなわち、１Ｄアレイ動作で開口制御を行う場合には、中央と両端の素子を共通で駆動できる。一方１．５Ｄアレイ動作で開口制御を行う場合は、実施例１と同様に個別に駆動される。
【００５１】
スイッチ回路の接続に関して、１．５Ｄアレイ動作と１Ｄアレイ動作を切り換える方法については、実施例１と同様なので詳細は省略する。図１０においては、ＳＷ１〜４とＳＷ５〜８がＯＮであるため、開口が４素子の１．５Ｄアレイプローブとして動作する。一方、ＳＷ１〜４とＳＷ１３〜１６をＯＮにすれば、１Ｄアレイプローブとして動作し、しかも両端の素子が駆動する状態となる。
【００５２】
以上のように実施例２に従えば、１．５Ｄアレイプローブを用いて１Ｄアレイ動作で開口制御を行う際に、中央と両端の素子を同時に駆動することができるので、送受信信号の感度をより一層向上させることができる。
【００５３】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例２において両端の素子に繋がるスイッチ回路ＳＷ５〜１２がＯＦＦ時に、中央素子と繋ぐためのスイッチ回路ＳＷ１７〜２４を１系統追加することができる。
【００５４】
この方法について、図１１を用いて説明する。図１１においては、スイッチ回路ＳＷ１７〜２４が追加されており、これらのスイッチによって両端素子と中央素子を直接繋ぐかどうかを選択することができる。従って、エレベーション方向については１．２５Ｄ動作での開口制御が可能である。
すなわち１．２５Ｄ動作で開口制御を行う際には、中央と両端の素子を同時に駆動することもできるので、ラテラル方向の解像度を向上させるだけでなく、エレベーション方向についても２段階の開口制御を行うことが出来る。
【００５５】
以上のように実施例３に従えば、１．５Ｄアレイプローブを用いてフォーカス深度に応じて１．２５Ｄ動作と１．５Ｄアレイ動作を使い分けることで、送受信回路のチャンネル数を増大させることなく断層スライス像の画像分解能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
２：送受信制御部，３：スイッチ制御部，４：プローブ，５：スイッチ回路部，６：送受信回路部，７：画像生成部，２１：送信回路，２２：受信回路
２３：Ｔ／Ｒスイッチ回路
【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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【図１１】
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