(57)【要約】【課題】探触子ケーブルを有する探触子により減衰する周波数成分を補償する。【解決手段】探触子ケーブル１１０を有する探触子１５０と、探触子１５０から検査対象部位に送波された超音波によるエコーを探触子１５０が受けて、探触子１５０が生成したエコー信号に基づく超音波画像を表示する表示部１３０と、前記検査対象部位に送波するための波形を生成する基準波形生成部１４４と、探触子ケーブル１１０を有する探触子１５０の減衰特性に従って基準波形生成部１４４により生成された波形を補正して補正した波形を生成する送波波形生成部１４０と、を備え、送波波形生成部１４０により補正された前記波形が探触子１５０の探触子ケーブル１１０に送られ、探触子１５０が前記超音波を送信する、ことを特徴とする超音波診断装置１００。【選択図】図１
2015039593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探触子ケーブルを有する探触子と、
前記探触子から検査対象部位に送波された超音波によるエコーを前記探触子が受けて、前記探触子が生成したエコー信号を処理する、受波整相部および信号処理部と、
前記エコー信号に基づく超音波画像を表示する表示部と、
前記検査対象部位に送波するための波形を生成する基準波形生成部と、
前記探触子ケーブルを有する前記探触子の減衰特性に従って前記基準波形生成部により生成された波形を補正して補正した波形を生成する送波波形生成部と、を備え、
前記送波波形生成部により補正された前記波形が前記探触子の前記探触子ケーブルに送られ、前記探触子が前記超音波を送信する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、さらにデータベースを記憶しているメモリが設けられ、少なくとも検査対象部位を検索ワードとした検索結果から、前記基準波形生成部は前記波形を生成する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
送波波形生成部は入力された入力波形の周波数成分に対する振幅を変えて出力する複数の特性回路を有し、さらに前記複数の特性回路はそれぞれ、前記入力波形の周波数成分に対する出力波形の周波数成分の振幅の変化が異なる特性を備えており、
前記探触子ケーブルを有する前記探触子の減衰特性に従って前記特性回路が選択され、選択された前記特性回路によって前記補正した波形が生成される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、前記複数の特性回路はピーキング回路で構成される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
波形比較演算部がさらに設けられ、
前記波形比較演算部は、前記探触子ケーブルを有する前記探触子の前記探触子ケーブルに入力した入力波形と少なくとも前記探触子ケーブルを通った後の減衰波形とを比較し、
前記送波波形生成部は前記波形比較演算部の比較結果に基づいて、前記基準波形生成部により生成された波形を補正する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
波形比較演算部がさらに設けられ、
前記波形比較演算部は、前記探触子ケーブルを有する前記探触子の前記探触子ケーブルに入力した入力波形と少なくとも前記探触子ケーブルを通った後の減衰波形とを比較し、
前記送波波形生成部は前記波形比較演算部の比較結果に基づいて、前記複数の特性回路から、好ましい特性回路を選択する、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項５に記載の超音波診断装置において、前記波形比較演算部による前記探触子ケーブルに入力した入力波形と少なくとも前記探触子ケーブルを通った後の減衰波形との比較動作は、キャリブレーションモードにおいて行われ、操作者の指示に従って前記キャリブレーションモードが開始される、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記探触子の前記探触子ケーブルは、アナログ波形を探触子に送るための第１ケーブルと、前記第１ケーブルにより減衰したアナログ波形を戻すための第２ケーブルとを備え、前記第２ケーブルを介して戻された前記減衰したアナログ波形がデジタル変換されて前記減衰波形として前記波形比較演算部に送られる、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送波波形生成部による、前記基準波形生成部により生成された波形の補正は、検査対象部位が乳腺あるいは甲状腺である場合に行われる、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
探触子ケーブルを有する探触子から超音波を検査対象部位に送波する、そのエコーを前記探触子が受信してエコー信号を生成する第１ステップと、
前記エコー信号に基づく超音波画像を表示部に表示する第２ステップと
検査対象部位に送波するための基準波形を生成する第３ステップと、
前記探触子ケーブルを有する前記探触子の減衰特性に従って前記基準波形を補正する第４ステップと、を備え、
前記第４ステップにおいて補正した前記基準波形を前記前記探触子の前記探触子ケーブルへ送ることにより、前記探触子が前記超音波を送波する、ことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は人体の色々な部位の検査に広く使用され、超音波診断装置により得られる部位の超音波画像は、病気の診断のためにたいへん重要な情報を提供する。病気の症状を早い時期に見つけ出すためには、超音波画像の画質の向上が欠かせない。超音波診断装置によって提供される超音波画像のさらなる高画質が望まれている。
【０００３】
超音波画像の画質を向上させるためには、探触子から計測対象部位に対して送信する超音波送信信号の周波数をできるだけ高くし、波長の短い超音波を使用することが望ましい。一方周波数の高い超音波は伝搬途中における減衰率が大きい。体内の深い位置にある部位の画像を得ようとすると高い周波数の超音波送信信号を使用した場合には、計測対象部位に到達するまでに超音波送信信号が大きく減衰し、さらに計測対象部位からのエコーが探触子に到達するまでに大きく減衰してしまう。このため計測対象部位から得られるエコーすなわち反射波の信号が非常に小さくなってしまう。超音波画像の画質を向上するために超音波送信信号の周波数を高くしたにも係らず、計測対象部位が深い場合には、得られる超音波画像の画質がかえって低下することになる。
【０００４】
一方計測対象部位が、乳腺や甲状腺のように体表近傍にある場合、超音波送信信号を高い周波数とすることにより画質を向上することができる。このように超音波診断装置では、撮影対象の部位の位置が、体の深い位置か体表近傍かによって使用する超音波の送信信号の周波数を広範囲に変えることが望ましい。超音波診断装置は、超音波送信信号として送信したい超音波波形を発生するための電気信号を送信波形生成部で生成し、生成された上記電気信号を探触子へ送信し、探触子で上記電気信号に基づいた波形の超音波送信信号を計測対象部位へ送信する。
【０００５】
上述したように計測対象に従って超音波送信信号の周波数を適切に選択することが望ましく、使用される超音波送信信号の周波数がより広範囲になる傾向にある。このため例えば特許文献１で、高い周波数で使用するための探触子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超音波送信信号の周波数を広範囲に変化させても十分な画質を得るとの観点ではまだまだ完全とは言えない。さらに超音波画像の質向上が望まれている。従来から探触子の性能の改善等が色々提案されている。しかし探触子だけでなく超音波診断装置の装置全体からの性能の改善の検討が望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、超音波画像の画質がより向上する、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】
【０００９】
本発明の超音波診断装置は、探触子ケーブルを有する探触子と、前記探触子から検査対象部位に送波された超音波によるエコーを前記探触子が受けて、前記探触子が生成したエコー信号を処理する、受波整相部および信号処理部と、前記エコー信号に基づく超音波画像を表示する表示部と、前記検査対象部位に送波するための波形を生成する基準波形生成部と、前記探触子ケーブルを有する前記探触子の減衰特性に従って前記基準波形生成部により生成された波形を補正して補正した波形を生成する送波波形生成部と、を備え、前記送波波形生成部により補正された前記波形が前記探触子の前記探触子ケーブルに送られ、前記探触子が前記超音波を送信する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超音波画像の画質がより向上した超音波診断装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例である超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】探触子の構造を説明する説明図である。
【図３】探触子ケーブルを備えた探触子が有する、波形の周波数成分に対する減衰特性を示すグラフである。
【図４】送波波形生成部の構成を示すブロック図である。
【図５】特性回路の具体例であるピーキング回路を説明する説明図である。
【図６】ピーキング回路の特性を説明する特性図である。
【図７】基準波形を示すグラフである。
【図８】探触子による波形の歪を説明するグラフである。
【図９】特性回路による補正の結果を説明するグラフである。
【図１０】図９に示す補正された波形を探触子ケーブルに加えた場合の、探触子から出力される超音波の波形を説明するグラフである。
【図１１】送波波形生成部の一実施例を示す回路図である。
【図１２】送波回路の出力端の出力波形を説明する説明図である。
【図１３】波形比較演算部の動作を説明するブロック図である。
【図１４】図１３に記載のブロック図の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】メモリに記憶されているデータベースを説明する説明図である。
【図１６】基準波形の設定動作を説明するフローチャートである。
【図１７】選択回路の制御データを求めるフローチャートである。
【図１８】送波波形生成部が補正された基準波形を生成する代案を説明するフローチャートである。
【図１９】図１８に記載の代案で使用されるデータベースを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例を説明するための図面において、略同一の構成あるいは略同一の処理を行うステップに対して同一符号を付す。同一符号の構成やステップに関して繰り返し説明を省略する場合がある。
【００１３】
〔１．超音波診断装置１００の全体構成〕
図１は、本発明の一実施例である超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。メモリ２５０には検査対象である部位や送信する超音波の周波数やサンプリング点数や遅延量等に応じた様々な波形データがデータベースとして格納されている。検査対象に向けて送信する超音波送波信号を生成するには、まず使用探触子、送信周波数等の送波条件に応じてデータベースを検索し、最適なビーム波形を決定する。メモリ２５０から検索された超音波波形のデータおよび遅延量が送波整相部１４４に送られる。
【００１４】
送波整相部１４４では、メモリ２５０より読み出した波形データから超音波波形を表す基準波形のデジタル信号を生成し、ＤＡコンバータ１４２によってデジタル信号からアナログ信号に変換する。ＤＡコンバータ１４２によりアナログ信号に変換された信号が、送波波形生成部１４０に送られ、さらに超音波診断装置１００の超音波診断装置本体１０２と探触子１５０とを繋ぐ探触子ケーブル１１０を通して探触子探触子１５０に送られ、探触子１５０より超音波信号が検査対象部位に向けて送信される。送波整相部１４４は検査対象部位に応じて該検査対象部位に向けて送信される基準波形を生成する基準波形生成部として動作する。
【００１５】
検査対象部位に向けて送信された超音波信号に基づくエコーを探触子１５０が受信し、超音波受信信号を発生する。超音波受信信号は探触子ケーブル１１０を介して送受分離回路１１６に送られ、送受分離回路１１６を通って送受分離回路１１６からＡＤコンバータ１２２に送られデジタル信号に変換される。前記デジタル信号は、受波整相部１２４で整相処理され、信号処理部１２６で信号処理され、信号処理された信号はＤＳＣ部１２８を経て、その後表示部１３０で超音波画像が表示される。
【００１６】
なお、上記各部の制御は、操作者による操作に従って制御部３００によって行われる。また以下で説明する各フローチャートの実行や、以下で説明するメモリ２５０に記憶されているデータベースの検索や、送波波形生成部１４０が行う色々な演算処理は、制御部３００によって行われる。もちろんこれは一実施例であり、例えば送波整相部１４４や送波波形生成部１４０がメモリ２５０に記憶されているデータベースを検索する機能を備えていても良い。また送波波形生成部１４０が色々な演算処理を行う機能を備えていても良い。しかし、このような処理を制御部３００において集中的に処理することにより、各アップリケーションプログラムの作成や管理が容易となり、超音波診断装置１００の信頼性の向上につながる。
【００１７】
〔２．探触子１５０の構造〕
図２は、探触子１５０の一例を示す概念図である。探触子ケーブル１１０から送られてきたアナログ電気信号を圧電材１５６が機械振動に変換し超音波が発生する。発生した超音波は、音響整合層１５４を介して音響レンズ１５２から送信される。音響レンズ１５２は、探触子１５０から出力される超音波が広がってしまうのを防止し、収束させる働きをする。これにより分解能が向上する。
【００１８】
超音波のエコーは音響レンズ１５２や音響整合層１５４を介して圧電材１５６を振動させ、圧電材１５６は機械振動を電気信号である超音波受信信号を発生する。
【００１９】
〔３．探触子ケーブル１１０および探触子１５０の特性〕
探触子１５０は検査部位等に対応して、検査精度が向上するように色々工夫された構造を備えている。しかし基本的な特性として送波波形生成部１４０から探触子１５０に送られてくるアナログ信号の周波数が高くなるにつれて、送波波形生成部１４０が発生するアナログ電気信号に対する探触子１５０から出力される超音波波形の歪が大きくなる。すなわちアナログ信号の周波数が高くなるにつれて減衰量が大きくなる傾向がある。
【００２０】
図３は、各周波数の信号における探触子レンズ、ケーブルを通す前後の減衰量の一例を示した図である。点線で示したグラフＡの周波数特性の信号を、探触子１５０の音響レンズ１５２や探触子ケーブル１１０を通した後の信号の周波数特性の一例を実線であるグラフＢで示す。送波波形生成部１４０が発生したアナログ電気信号は、例えばグラフＡに記載の如く、多くの周波数成分を有している。グラフＡの各周波数成分が一様に減衰するのではなく、周波数成分が高くなるにしたがって減衰量が増大する。減衰量は一般に次の数式（数１）で表すことが出来る。
減衰量[dB] = 減衰係数[dB/cm・MHz] × 周波数[MHz] × 通過距離[cm]    ・・・（数１）
【００２１】
（数１）に示すように周波数が高くなるほど減衰量が大きくなる。例えばグラフＡで示す周波数成分の状態が、送波波形生成部１４０が生成したアナログ電気信号の周波数成分であると仮定し、グラフＢが、探触子１５０が出力する超音波信号の周波数成分であると仮定する。例えば周波数成分が５．０ＭＨｚ成分と、周波数成分が６．５ＭＨｚ成分とに着目して、グラフＡに対するグラフＢでの減衰の状態を見る。６．５ＭＨｚ成分の減衰量に対して６．５ＭＨｚ成分の減衰の方が非常に大きく、６．５ＭＨｚの周波数成分では、約２０ｄＢ減衰していることが分かる。
【００２２】
このように探触子１５０出力される送信信号の周波数特性は所望の周波数特性と比較して高周波成分が少なくなることが分かる。検査対象部位にとって最適な周波数特性を持つ送信信号を送波波形生成部１４０から探触子ケーブル１１０を介して探触子１５０に送るとしても、探触子１５０が生成して検査対象部位に向けて送信する超音波波形の周波数成分は、最適な周波数特性から離れたものとなる。超音波診断装置１００の超音波画像の画質を低下させる要因となっている。
【００２３】
〔４．超音波診断装置１００の周波数特性の改善〕
探触子ケーブル１１０や探触子１５０の周波数特性を改善することにより、上述した課題に対応することが研究されていると思われるが、それだけでは、十分な成果が得られない。そこで本実施例では、探触子ケーブル１１０や探触子１５０の特性を考慮した送信信号を送波波形生成部１４０で生成する。この生成回路の一例を図４に示す。図４は、本発明の一実施例である送波波形生成部１４０の１チャンネルに対する構成を説明するブロック図である。送波波形生成部１４０は１チャンネルだけでなく複数チャンネル有していても良く、その場合には、図４に示す１チャンネルを並列に複数個設けることで対応することが可能となる。
【００２４】
ＤＡコンバータ１４２によってアナログ変換された送信信号は選択回路２２０により制御部３００によって選択された特性補正回路２００を構成する特性回路に分岐する。１つの特性回路だけでなく、場合によっては複数の特性回路に分岐し、合成回路２３０で合成されて増幅回路２４０に送るようにしても良い。特性補正回路２００は、各々異なる周波数特性をもった複数の特性回路２０２や２０４や２０６を有している。送波波形生成部１４０から適切な特性の送信信号が出力されるように、制御部３００は選択回路２２０を制御して、複数の特性回路２０２や２０４や２０６の内、１つまたは複数個を選択し、選択された特性回路に送信信号を供給あるいは分岐して複数の特性回路に供給する。各特性回路の出力は合成回路２３０で合成され、合成された信号が増幅回路２４０で増幅されて、探触子ケーブル１１０へ送出される。
【００２５】
このようにして送波波形生成部１４０で送信信号が補正されることにより、最適状態に対して高周波成分の波高値が必要以上に大きく補正された送信信号を探触子ケーブル１１０に供給される。このように、高周波成分の波高値が必要以上に大きく補正された送信信号を探触子ケーブル１１０に供給することにより、探触子ケーブル１１０や探触子１５０で高周波成分が大きく減衰しても、探触子１５０から最適な特性の超音波信号が出力され、検査対象の部位に送信される。このようにすることにより、超音波診断装置１００が生成する超音波画像の画質を向上することができる。
【００２６】
探触子ケーブル１１０を備えた探触子１５０には、色々な種類があり、検査対象の部位に応じて選択される。探触子ケーブル１１０を備えた探触子１５０は、その種類に応じて、また製品に応じて色々特性が異なっている。また検査対象部位によって使用される超音波の周波数が異なる。乳腺や甲状腺のように体面に近い位置に存在する部位に対しては、高い周波数が使用される。仮に同じ探触子ケーブル１１０を備えた同じ探触子１５０であっても、使用する周波数が異なると、減衰量が異なる。従って制御部３００は、検査対象部位や探触子ケーブル１１０を備えた同じ探触子１５０の種類等に応じて選択回路２２０を制御し、検査対象部位や探触子ケーブル１１０を備えた同じ探触子１５０の種類等に応じた補正を行う。
【００２７】
〔４．１  特性補正回路２００の説明〕
特性補正回路２００が有する各特性回路２０２または２０４または２０６は、例えばそれぞれ異なる特性のピーキング回路で作られる。特性回路を代表して特性回路２０２を例としてピーキング回路を使用して特性回路２０２を構成した場合の一実施例を図５に記載する。入力端子２５２と出力端子２５４との間にコイル２５６とコンデンサ２５８を直列に接続し、更に抵抗２６２と抵抗２６４との分圧点を出力端子２５４と接続する。このピーキング回路で図６に示す特性を得るように図５に示す各回路素子の値が選ばれている。例えばコイル２５６とコンデンサ２５８との共振周波数が６．５ＭＨｚとなるようにコイル２５６やコンデンサ２５８の値を選ぶことにより、６．５ＭＨｚでの減衰量をゼロとすることができる。すなわち６．５ＭＨｚでは、コイル２５６とコンデンサ２５８との直列回路のインピーダンスが理論的にはゼロとなり、入力端子２５２と出力端子２５４とが短絡されたのと同様の状態となる。周波数が非常に低い状態や逆に非常に高い状態では、コイル２５６とコンデンサ２５８との直列回路のインピーダンスが無限大に近い状態となり、減衰量は抵抗２６２と抵抗２６４との分圧比で定まる。共振周波数より低い周波数の領域や高い周波数の領域はコイル２５６やコンデンサ２５８の関係で決まるが、特に共振周波数より低い周波数の領域ではコンデンサ２５８のインピーダンスが大きくなるので、コンデンサ２５８の容量に大きく依存する特性となる。一方共振周波数より高い周波数の領域では、コイル２５６のインピーダンスが大きくなるので、コイル２５６の値に大きく依存して特性が定まる。このようにして、コイル２５６やコンデンサ２５８、さらに２６２や抵抗２６４の値を選択することにより、希望の特性を設定でき、図６に記載の特性を得ることができる。
【００２８】
〔４．２  特性補正回路２００の補正動作の説明〕
上述したように探触子１５０から被検体１０の検査対象部位へ送信する超音波の好ましい波形は検査対象部位等に基づいて、メモリ２５０が有するデータベースから読み出され、好ましい波形のアナログ信号１７０がＤＡコンバータ１４２から出力される。この好ましい波形のアナログ信号１７０の一例を図７に記載する。この例では、中心周波数５．０ＭＨｚで６．５ＭＨｚ付近までの周波数帯域幅を持つ波形を表していて、中心周波数５．０ＭＨｚに対して６．５ＭＨｚ付近では少し振幅が小さくなっている。この好ましい波形のアナログ信号１７０を、特性補正回路２００を介さないで直接増幅回路２４０から探触子ケーブル１１０に出力した場合に、探触子ケーブル１１０や探触子１５０は、図３で説明の特性を備えており、図８に記載のグラフ１６２で示す波形の超音波が探触子１５０から出力される。
【００２９】
すなわち探触子ケーブル１１０や探触子１５０は、図３で説明の如く、探触子レンズやケーブルを通過することにより、６．５ＭＨｚの帯域は５．０ＭＨｚに対して約２０ｄＢ減衰する。このため図８において、探触子ケーブル１１０に送られた好ましい波形のアナログ信号１７０はグラフ１６２で示す波形となる。この結果、好ましい波形のアナログ信号１７０に比べ６．５ＭＨｚ付近の高周波成分が減衰した特性になり、好ましい波形のアナログ信号１７０の周波数特性と大きく異なる特性になる。
【００３０】
図４に記載の実施例では、好ましい波形のアナログ信号１７０を図５に記載の特性回路で修正することにより、探触子１５０から好ましい波形の超音波を出力することができる。図４に記載の回路おいて、図６に示す特性を持つ特性回路２０２に選択回路２２０を介して好ましい波形のアナログ信号１７０が入力されると、増幅回路２４０から図９に実線で記載のグラフで示す周波数成分からなる波形の信号１７２が出力される。実線で示すグラフ１７２は、５．０ＭＨｚの振幅より６．５ＭＨｚの振幅が大きくなっている。
【００３１】
図５に示す特性回路２０２が持つ図６に示す周波数特性は６．５ＭＨｚをピーク周波数として、５ＭＨｚ付近が１０ｄＢ程度減衰させることを特徴とする。この特性は、図３で説明した如く、信号が探触子ケーブル１１０や音響レンズ１５２を通過することにより減衰する周波数特性と、対応するように設定されている。このため図６に示す周波数特性を持つ特性回路２０２の入力端子２５２に希望する周波数特性の信号を入力し、特性回路２０２により、探触子ケーブル１１０や音響レンズ１５２を通過することにより受ける各周波数成分の減衰を事前に補う修正を行う。この結果探触子１５０から出力される超音波信号の出力特性は、図１０に記載の実線で示すグラフ１６２の特性となる。
【００３２】
図１０で実線のグラフ１６２により示される特性は、図７の好ましい波形のアナログ信号１７０で示す特性にたいへん近い特性であり、検査精度の向上につながる。このように検査精度の向上に大きく貢献する検査は、特に体面近傍の検査である。検査の部位としては甲状腺や乳腺である。なお、ここで６．５ＭＨｚ周波数が２０ｄＢ減衰するのに対して、図６に記載のように特性回路２０２による６．５ＭＨｚ周波数の修正量を１０ｄＢとしたのは、５．０ＭＨｚ周波数に対する６．５ＭＨｚ周波数の修正量が２０ｄＢ程度となるように回路素子の値を設定すると、ピーキング回路で構成する特性回路２０２が発振を起こす恐れがあるためである。
【００３３】
実際には正極性から負極性まで振れる波形からなる信号が送波波形生成部１４０に入力されるので、図４の回路の入力側に送波回路２１０が設けられている。送波回路２１０が設けられた送波波形生成部１４０を図１１に示す。送波回路２１０は、正極電源に接続されたＰＭＯＳＦＥＴと負極電源に接続されたＮＭＯＳＦＥＴからなり、ＤＡコンバータ１４２から負極性の信号が入力されると、ＰＭＯＳＦＥＴが導通状態となり、接続点Ａは正極電源に接続される。一方ＤＡコンバータ１４２から正極性の信号が入力されると、NＭＯＳＦＥＴが導通状態となり、接続点Ａは負極電源に接続される。従って双極性を備える１パルスで送波回路２１０が駆動されたとすると、ＰＭＯＳＦＥＴとＮＭＯＳＦＥＴとの接続点Ａには、理想的には、図１２に記載の波形が発生する。
【００３４】
しかし、実際には、接続点Ａには負荷が接続されているため、波形が劣化する。なお、図１１に記載したそれぞれのＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間の回路は概念を説明するための説明図であり、具体的な回路は省略している。
【００３５】
〔４．３  他の実施例の説明〕
上述したように探触子ケーブル１１０や探触子１５０が有する特性を校正する他の実施例を図１３に示す。本実施例は、探触子ケーブル１１０や探触子１５０が有する特性を超音波診断装置１００の本体側で検知して校正する機能を有している。説明を簡単にするために本実施例では、送波波形生成部１４０の送波を１チャンネルとしている。１チャンネルだけでなくさらにチャンネルを増やすことが必要な場合には、同様の回路を必要に応じで複数個設けることにより、複数チャンネルに増やすことができる。
【００３６】
本実施例では、実際の超音波を検査対象部位に向けて送信する前に、探触子ケーブル１１０や探触子１５０の特性をキャリブレーションするためのキャリブレーションモードを実行する。キャリブレーションモードでは、送波整相部１４４が基準波形を生成して、探触子ケーブル１１０の周波数特性や探触子１５０の周波数特性を検知するために、そのアナログ信号を探触子ケーブル１１０に送信する。この基準波形は、この後行う検査の対象部位あるいは検査に使用する探触子１５０に対応して定められる。例えば検査対象部位あるいは探触子１５０に基づいてメモリ２５０に設けられているデータベースを検索することにより求めることができる。この基準波形は、これから検査しようとする部位に対応しているあるいは検査に使用する探触子１５０に適合した超音波の送信波に対応した周波数特性を有している。
【００３７】
標準波形生成部として動作する送波整相部１４４が発生した基準波形がＤＡコンバータ１４２でアナログ信号に変換され、探触子ケーブル１１０へ送られる。キャリブレーションの処理を行うキャリブレーションモードでは、特性補正回路２００は上記変換されたアナログ信号に対して補正を加えないでそのまま、あるいは単に増幅した状態で探触子ケーブル１１０に送信する。このために特性補正回路２００は、無補正回路２０８を備えている。キャリブレーションモードでは、制御部３００は、補正が加えられない無補正回路２０８を選択し、アナログ信号に変換された基準波形が、無補正回路２０８を経由して送信用の増幅回路２４０で増幅され、超音波診断装置１００の本体から探触子ケーブル１１０へ出力される。
【００３８】
アナログ信号に変換された基準波形は、探触子ケーブル１１０が有する検査時に使用されるケーブル１１２を通って探触子１５０に送られる。探触子１５０の内部にはキャリブレーションモードでのみ導通するスイッチ３１２があり、超音波探触子の音響レンズ１５２で反射し、探触子ケーブル１１０のケーブル１１４を通過後の減衰した送波信号を超音波診断装置１００の本体にフィードバックする。
【００３９】
スイッチ３１２を介してフィードバックされた信号は減衰器３２４を通りＬＮＡ部３３０に入力される。キャリブレーションモードでは、スイッチ３３２は減衰器３２４側に接続されている。このため減衰器３２４の出力がＬＮＡ部３３０を通り、ＤＡコンバータ３３６に入力される。ＤＡコンバータ３３６でデジタル信号に変換されて、内部に波形メモリ３５２を備える波形比較演算部３５０に格納される。
【００４０】
波形比較演算部３５０には、送波整相部１４４が発生したデジタル信号で表される基準波形が入力される。入力された基準波形と波形メモリ３５２に格納された波形とが比較される。この比較結果により、基準波形のアナログ信号が探触子ケーブル１１０のケーブル１１２を通ることにより、どの周波数成分が基準波形に対してどの程度減衰するかを、波形比較演算部３５０は演算して求めることができる。探触子１５０の出力の送信信号が所望の送信信号と近くなるようにするには、特性回路２０２から特性回路２０６の内のどの特性回路を選択したらよいかすなわち選択回路２２０の制御内容を、演算で求めることができる。演算により求められた選択回路２２０の制御内容が波形比較演算部３５０から制御部３００に送られ、検査時の制御に使用される。
【００４１】
先ず、使用する探触子ケーブル１１０を備えた探触子１５０の周波数特性を補正するための選択回路２２０の制御内容をキャリブレーションモードにおいて検知し、その後、実際の超音波の送波を開始し、検査対象部位の検査を行う。
【００４２】
なお波形比較演算部３５０による基準波形と探触子１５０から得られた信号との比較演算は、上述のように波形信号の状態で行ってもよいし、比較対象のそれぞれの波形を周波数分布に変換して互いに比較しても良い。
【００４３】
検査対象部位によって探触子は適した形状のものに切り替えられ、また使用される超音波の周波数も切り替えられる。このため探触子ケーブル１１０を備えた探触子１５０の減衰特性がその度に変わる。図１３を使用して説明した実施例では、検査開始前に使用する探触子１５０の特性を検知することができ、キャリブレーションの方法を演算により求めることができる。従ってその効果は非常に大きい。キャリブレーションモードの開始は、例えば、超音波装置の操作部にキャリブレーション開始用の入力手段、例えば操作ボタン等を設け、操作者が操作ボタンを操作することにより、図１３で説明した動作が開始されるようにしても良い。
【００４４】
キャリブレーションモードが終了し検査状態に移ると、スイッチ３１２が解放状態となり、またスイッチ３３２は送受分離回路１１６の方に接続される。メモリ２５０の検索結果に基づいて得られた波形データから送波整相部１４４は基準波形を生成し、生成された基準波形が、送波整相部１４４からＤＡコンバータ１４２に送られる。ＤＡコンバータ１４２により基準波形はアナログ信号に変換される。先のキャリブレーションモードで検知された制御内容に基づいて、制御部３００は選択回路２２０を制御し、アナログ信号に変換された基準波形の信号は、選択された特性回路で図９で説明したように補正されて、増幅回路２４０を介して探触子ケーブル１１０のケーブル１１２を通り、探触子１５０に導かれる。探触子ケーブル１１０のケーブル１１２で周波数成分に応じた減衰が生じるが、図１０で説明したように減衰した結果の波形が望ましい状態の波形となるように特性補正回路２００で補正されているので、望ましい波形の超音波が探触子１５０から出力される。
【００４５】
検査対象部位からのエコーが探触子１５０により受信されてエコー信号に変換され、エコー信号は、探触子ケーブル１１０から送受分離回路１１６に導かれる。図１で説明したようにエコー信号は送受分離回路１１６からスイッチ３３２を介してＬＮＡ部３３０に導かれ、ＤＡコンバータ３３６でデジタル信号に変換されて、受波整相部１２４に送られ、その後図１で説明した如く超音波画像が生成されて、表示部１３０により表示される。
【００４６】
〔４．４  キャリブレーションモードの動作説明〕
図１３を用いてキャリブレーションモードにおける動作を説明したが、図１４のフローチャートを用いて動作のシーケンスを説明する。検査のための部位の入力や使用する探触子１５０の入力、超音波の周波数の入力などが行われると、ステップＳ１００で始まるキャリブレーションモードの実行が開始される。ステップＳ１０１で、操作者によるキャリブレーションの実施の指示の有無が判断される。キャリブレーションの実施の指示がない場合には、ステップＳ１１２から実行がステップＳ２００に移り、検査が実行される検出モードとなる。
【００４７】
キャリブレーションの実施の指示がある場合に、ステップＳ１１２の後ステップＳ１１４を実行する。ステップＳ１１４で操作者が指示を出すと、例えば操作者がキャリブレーションの指示を入力するボタンを押すと、この指示に基づいて、図１３で説明したアナログの標準波形が探触子ケーブル１１０に送られる。さらに探触子ケーブル１１０のケーブル１１４を介して超音波診断装置１００の本体にフィードバックされ、波形比較演算部３５０の波形メモリ３５２に記憶される。ステップＳ１１６で波形比較演算部３５０により探触子ケーブル１１０や探触子１５０の減衰量が演算され、ステップＳ１１８で、特性補正回路２００を操作するための制御内容が求められる。すなわちどの特性回路を選択するかの制御データが、波形比較演算部３５０から制御部３００に送られ、検査時の制御に利用される。
【００４８】
ステップＳ１２０でキャリブレーションの処理を終了し、ステップＳ２００に実行が移り、検査を開始できる検査モードとなる。検査中に操作者がキャリブレーションを行いたいと判断した場合には、キャリブレーションを指示する操作、例えば入力用のボタンを操作することにより、図１４のキャリブレーションモードが実行される。
【００４９】
図１３でステップＳ１１４のステップがなくても良いが、操作者の行う準備の状態と、超音波診断装置１００の処理とのタイミングを合わせる意味で、ステップＳ１１４を設ける方が望ましい。例えば探触子１５０の取り付けに手間取っていたり、その他操作者がまだ準備中なのにステップＳ１１６が実行されたりといった、不都合が生じる可能性があり、エラーが発生する恐れがある。また、ステップＳ１１４では、操作者がキャリブレーションの指示ボタンを押す設定となっているが、探触子を選択した時点、探触子の周波数レンジを選択した時点など、送波の特性が変わることが生じる操作時に自動的にステップＳ１１４が実行されたとして次のステップに進んでも良い。
【００５０】
ステップＳ１１８における、特性回路としてのピーキング回路を選択する処理では、探触子１５０が出力する超音波のパワーについて、安全なパワーを越えない制限値を加味して行われるものである。
【００５１】
〔５．メモリ２５０のデータベースの説明〕
図１５は、基準波形のデータが記憶されている、メモリ２５０に設けられたデータベース４０２を示す。検索ワードとして検査の対象部位を入力して検索すると、検査対象部位に関する最適な周波数や波形のデータが読み出される。また周波数を検索ワードとして検索すると、最適な波形のデータが読み出される。その他サンプリング数や遅延量を検索ワードとした場合にも、最適な波形のデータが読み出される。
【００５２】
このデータベース４０２を使用した標準波形の設定を図１６に記載のフローチャートを用いて説明する。図１で送波整相部１４４における基準波形の生成や図１３で送波整相部１４４における基準波形の生成動作が開始されると、図１６のステップＳ１４０で示すフローチャートが開始される。ステップＳ１４２で検査対象の部位を入力するあるいは既に入力されている検査対象の部位のデータを読み出す。ステップＳ１４４で検査対象の部位を検索ワードとして最適の周波数および基準波形を読み出して表示する。さらにサンプリング数や遅延量を表示しても良い。
【００５３】
操作者は表示された内容で検査を行う場合には、同意「Ｙ」を意味する操作を行い、そうでない場合には、否「Ｎ」を表す操作を行う。もし否「Ｎ」を表す操作が行われ、ステップＳ１４８で操作者が新たなデータを入力した場合には、ステップＳ１４８で新たな入力データに基づく検索が、図１５に示すデータベース４０２に対して行われ、新しい基準波形が読み出される。
【００５４】
ステップＳ１４４あるいはステップＳ１４８でデータベース４０２の検索により読み出された波形データが送波整相部１４４に設定され、１４４は設定されたデータに基づいて基準波形をＤＡコンバータ１４２を介して送波波形生成部１４０に送信する。なお、データベース４０２の検索ワードによる検索は、送波整相部１４４が行っても良いが、送波整相部１４４の代わりに制御部３００が行っても良い。
【００５５】
図１４に記載のキャリブレーションの処理や図１７に記載のキャリブレーションの動作は、操作者の操作に基づいて行われる。例えば図１５の破線で示す如く、操作者がキャリブレーションの処理が必要と判断すると、キャリブレーションの指示を超音波診断装置１００の入力部に対して行う。キャリブレーションの指示が行われると直ちに図１４のフローチャートがスタートする。
【００５６】
また、図４における選択回路２２０の制御も同様である。操作者がキャリブレーション処理が必要と判断すると、ステップＳ１８０で示すフローチャートが動作して、ステップＳ１８２から実行がステップＳ１８４へ移る。ステップＳ１８４では、制御部３００が既に設定されている検査に使用する周波数と検査に使用する探触子１５０の製品名あるいは型式などの探触子１５０を特定するワードに基づいてデータベースを読出し、特性補正回路２００が有する特性回路２０２や特性回路２０４、特性回路２０６の内のどの特性回路を使用するかを決定する。図示しないが、予め検査に使用する周波数と検査に使用する探触子１５０の型式とを検索ワードとして、最適な補正を行うための特性回路の選択データが記憶されており、使用する周波数と検査に使用する探触子１５０の型式とを検索ワードとして最適な特性回路を選択することができる。本実施例では、説明を簡単にするために特性補正回路２００は３個の特性回路しかもたないが、実際の製品では多くの特性回路を備えることが可能であり、最適な補正を行うことができる。
【００５７】
ステップＳ１８４で最適な特性回路が検索され、その結果を制御部３００に設定する。制御部３００は、例えば図４に記載の選択回路２２０の制御において、設定された特性回路を、選択回路２２０を制御することにより、選択することができる。
【００５８】
〔６．特性補正回路２００を使用した補正に対する他の実施例の説明〕
図４や図１１、図１３の実施例では、探触子ケーブル１１０を備えた探触子１５０の減衰特性の補正を行うために、一例として複数の特性回路を備える特性補正回路２００を使用していた。図１８と図１９は、特性補正回路２００の代わりにソフトウエアによる処理により、上記補正を行う。ステップＳ２５０が開始されると、例えば図１６で説明した方法により、基準波形が決定される。また、検査に使用する探触子１５０の型式などは、探触子１５０を超音波診断装置１００に接続したことにより、あるいは操作者の入力操作により、検知することができる。予め基準波形と探触子１５０の型式とを検索ワードとして図９で説明した補正された波形をデータベース４０４として記憶している。ステップＳ２５６において、データベース４０４を検索し、図９で説明した特性補正回路２００において補正された特性を有する波形を、データベース４０４から検索する。このデータベース４０４に基づいて取得した波形データを送波整相部１４４に設定する。
【００５９】
このようにすることにより、送波波形生成部１４０で生成していた探触子１５０の減衰をキャリブレーションするための補正された波形を送波整相部１４４で発生し、探触子ケーブル１１０に送信する。このようにすることにより、特性補正回路２００を使用することなく、特性補正回路２００と同様の出力を得ることができる。
【００６０】
〔７．上述した実施例の効果〕
上述した実施例の効果について、既に記載したがさらに加えて次に説明する。
【００６１】
任意周波数をピークとする特性回路としてのピーキング回路に送信信号を通して周波数特性を調整することで、超音波装置出力後の音響レンズ１５２あるいは探触子ケーブル１１０での減衰分を考慮した送波波形を生成できる。
【００６２】
上記実施例では、説明を簡単にするために選択回路２２０で１つの特性回路を選択したが、本実施例では、特性回路の複数の出力を合成することか可能な合成回路２３０を備えている。従って選択回路２２０で複数の特性回路を選択して、複数の特性回路に分岐して基準信号を印加することが可能となる。各々を異なる周波数特性を持った複数個の特性回路に基準信号を分岐することにより、その各出力信号を足し合わせることで様々な周波数特性を持つ送波波形を生成することができる。このため多様な補正が可能となり、探触子毎に最適な送波波形を出力することが可能となる。診断対象部位に最適な送波波形が生成可能となるので画質向上が可能となる。
【００６３】
超音波装置の接続探触子に対し、減衰量を補償して最適な送波波形生成を制御する送波波形キャリブレーション機能を有し、超音波装置の操作者が装置上のボタンを押す等の動作で指示することにより、自動的に送波波形キャリブレーションが開始できる機構であるため、接続探触子が変更となった場合でも簡便に最適な送信信号の較正が実現できる。
【００６４】
探触子から実際に出力される送波信号の周波数特性をフィードバックして較正を行なうことができるので、特性補正回路２００および送波整相部１４４での送信波形生成の組合せで不要な高周波成分を低減することが可能となる。これにより探触子レンズでの熱損失を低減でき、探触子レンズの温度上昇を抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・超音波診断装置、１０２・・・超音波診断装置本体、１１０・・・探触子ケーブル、１１２・・・ケーブル、１１４・・・ケーブル、１１６・・・送受分離回路、１２２・・・ＡＤコンバータ、１２４・・・受波整相部、１２６・・・信号処理部、１３０・・・表示部、１４０・・・送波波形生成部、１５０・・・探触子、２００・・・特性補正回路、２０２・・・特性回路、２０４・・・特性回路、２０６・・・特性回路、２０８・・・無補正回路。
【図１】
2015039593.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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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