(57)【要約】【課題】超音波プローブに内蔵された整相加算部に対する遅延データの転送時間を短縮する。【解決手段】超音波プローブ１の内部にＭ２チャンネルからなる第１の整相加算部１３１を設けると共に超音波プローブ１のヘッド部１１において２次元配列されたＭ０（Ｍ０＞Ｍ２）個の振動素子を第１の整相加算部１３１と同数の第１の振動素子群１１１に区分し、第１の振動素子群１１１の各々に属するＭ１個の振動素子から得られた受信信号を第１の整相加算部１３１にて整相加算してＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる際、受信遅延設定部１３２は、第１の振動素子群１１１の各々に属するＭ１個の振動素子を撮像条件に基づいて第２の振動素子群に区分し、次いで、第１の整相加算部１３１を制御して第２の振動素子群に区分された振動素子の各々から得られる受信信号に対し共通の遅延設定を行なう。【選択図】図１
2008229096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受信を行なう複数の振動素子とこれらの振動素子に対して形成された複数からなる第１の振動素子群の各々における複数の振動素子から得られた受信信号を整相加算する複数チャンネルの第１の整相加算手段とを超音波プローブに備え、前記第１の整相加算手段によって整相加算された複数チャンネルの受信信号を更に整相加算する第２の整相加算手段とこの第２の整相加算手段による整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを診断装置本体に備える超音波診断装置において、
前記第１の振動素子群の各々における複数の振動素子を撮像条件に基づいて第２の振動素子群に区分し、この第２の振動素子群における複数の振動素子の各々に対応した前記第１の整相加算手段に対し共通の遅延設定を行なう受信遅延設定手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記撮像条件は、画像モード、超音波周波数、走査密度及び走査領域の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記撮像条件を設定する入力手段を備え、前記受信遅延設定手段は、前記入力手段にて設定された前記撮像条件あるいは予め設定された前記撮像条件に基づいて前記第２の振動素子群の区分を行なうことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１の整相加算手段は、前記第２の振動素子群における複数の振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号に対し共通の遅延位相あるいは共通の遅延時間を設定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記遅延位相あるいは前記遅延時間に対応した遅延データを生成する遅延データ生成手段を備え、前記受信遅延設定手段は、前記第２の振動素子群における複数の振動素子に対応した前記第１の整相加算手段に対し前記遅延データ生成手段が生成した共通の遅延データを設定することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項６】
超音波の送受信方向を制御する走査制御手段を備え、前記遅延データ生成手段は、少なくとも前記走査制御手段から供給される前記送受信方向の情報と前記第２の振動素子群の区分情報に基づいて前記遅延データを生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記遅延データ生成手段は、前記受信遅延設定手段に対し前記遅延データを時系列的に供給することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記遅延データ生成手段は前記診断装置本体に備えられ、前記受信遅延設定手段は前記超音波プローブに内蔵されていることを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記配列された複数の振動素子に対して駆動信号を供給する駆動手段と、前記複数の振動素子を前記撮像条件に基づいて第３の振動素子群に区分すると共にこの第３の振動素子群における複数の振動素子を駆動する駆動信号に対し共通の遅延設定を行なう送信遅延設定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記複数の振動素子は超音波プローブにて１次元あるいは２次元に配列されていることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、複数の振動素子と整相加算部が内蔵された超音波プローブを有する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波を被検体の体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異に起因する反射波を前記振動素子で受信することにより前記被検体の体内情報を非侵襲あるいは低侵襲で得るものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの画像データを容易に得ることができるため臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００３】
被検体の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、上述の方法を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波診断において不可欠なものとなっている。
【０００４】
今日、最も普及している電子走査方式の超音波診断装置では、１次元配列された複数個の振動素子に対する送受信を高速制御することによって２次元画像データのリアルタイム収集が行なわれている。この場合の２次元画像データは、被検体に対する超音波の２次元走査によって収集されるが、近年では、３次元走査によって得られたデータ（ボリュームデータ）に基づいて任意断面の２次元画像データ（ＭＰＲ画像データ）やボリュームレンダリング画像データ等の３次元画像データを生成する方法も開発されている。
【０００５】
上述のボリュームデータを収集する方法として、振動素子が１次元配列された従来の超音波プローブを機械的に移動あるいは回動させる方法と、２次元配列された振動素子を用い被検体内の３次元空間に対して超音波の送受信を順次行なう方法とが提案されているが、心臓等の循環器領域における超音波診断では、ボリュームデータあるいは３次元画像データのリアルタイム収集を可能とする後者の方法が広く用いられている。
【０００６】
そして、後者の方法が適用された超音波診断装置の超音波プローブにおけるヘッド部には２次元配列された複数個の振動素子が設けられ、これらの振動素子の素子数Ｍ０は、振動素子が１次元配列された従来の超音波プローブの素子数に対し１０倍乃至１００倍に増大している。従って、これらの振動素子から得られたＭ０チャンネルの受信信号を整相加算して１チャンネルの受信信号に束ねる際、診断装置本体の整相加算部と振動素子の各々とを接続する信号ケーブルのチャンネル数も振動素子の素子数に伴って増大し、多チャンネルの信号ケーブルが付加された超音波プローブの操作性は著しく劣化するという問題点を有していた。
【０００７】
上述の問題点に対し、超音波プローブの内部にＭ２チャンネル（Ｍ２＜Ｍ０）の整相加算部（第１の整相加算部）を設けると共に２次元配列されたＭ０個の振動素子を第１の整相加算部と同数の振動素子群（サブアレイ）に区分し、各々の振動素子群に属するＭ１個（Ｍ１≒Ｍ０／Ｍ２）の振動素子から得られた受信信号を第１の整相加算部にて整相加算することによりＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この方法によれば、Ｍ２チャンネルに束ねられた受信信号は、Ｍ２チャンネルの信号ケーブルを介して診断装置本体に設けられた整相加算部（第２の整相加算部）へ供給され、この第２の整相加算部にて更に１チャンネルの受信信号に束ねられる。即ち、超音波プローブ及び診断装置本体の各々に設けられた整相加算部を用いて２段階の整相加算を行なうことにより信号ケーブルのチャンネル数はＭ０チャンネルからＭ２チャンネルへ低減し、超音波プローブの操作性は大幅に向上する。
【特許文献１】特開２００５−３４２１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、配列された複数の振動素子から得られる受信信号の遅延時間あるいは遅延位相を制御することによって所定方向からの超音波を選択的に受信する電子走査型の超音波診断装置では、単位面積当たりの振動素子数が少ない場合（即ち、振動素子の配列密度が低い場合）には振動素子配列面の法線に対する超音波送受信方向の角度が増大するに従って受信感度は劣化し、更に、サイドローブ（副極大）に起因したアーチファクトの発生頻度が増大するため画像データの画質は劣化する。
【００１０】
一方、超音波プローブの内部に第１の整相加算部が複数（Ｍ２）チャンネル設けられた場合、これらの整相加算部における遅延時間あるいは遅延位相を制御するための遅延データは、通常、診断装置本体から第１の整相加算部へ時系列的に供給される。従って、良質な画像データを得るために多くの振動素子が超音波プローブのヘッド部に配列された場合、これらの振動素子の各々に対応した第１の整相加算部に対する遅延データの転送に多くの時間が費やされる。
【００１１】
例えば、ｘ−ｙ平面のｘ方向及びｙ方向に対して夫々４８個配列された２３０４個の振動素子から得られた受信信号の各々に対する遅延設定が、８０ＭＨｚの繰り返し周波数で診断装置本体からシリアル転送される遅延データに基づいて行なわれる場合、３０μｓｅｃ以上の転送時間が必要となり、被検体の３次元領域に対する超音波送受信の繰り返し周期（レート周期）も遅延データの転送時間分だけ長く設定しなくてはならない。即ち、第１の整相加算部を超音波プローブの内部に設ける上述の方法によれば、第１の整相加算部に対する膨大な遅延データの転送により画像データの収集や表示におけるリアルタイム性は劣化するという問題点を有していた。
【００１２】
一方、遅延データの転送時間を短縮する方法として、転送における繰り返し周波数を高くする方法やパラレル転送等の方法が考えられるが、これらの方法は、回路構成が複雑になり消費電力が増大するという欠点を有している。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の振動素子と整相加算部が内蔵された超音波プローブを用いて被検体の画像データを収集する際、画像データの画質を劣化させることなくリアルタイム性の改善を可能とする超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、超音波の送受信を行なう配列された複数の振動素子とこれらの振動素子に対して形成された複数からなる第１の振動素子群の各々における複数の振動素子から得られた受信信号を整相加算する複数チャンネルの第１の整相加算手段を超音波プローブに備え、前記第１の整相加算手段によって整相加算された複数チャンネルの受信信号を整相加算する第２の整相加算手段とこの第２の整相加算手段によって整相加算された受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段を診断装置本体に備えた超音波診断装置において、前記第１の振動素子群の各々における複数の振動素子を撮像条件に基づいて第２の振動素子群に区分し、この第２の振動素子群における複数の振動素子の各々に対応した前記第１の整相加算手段に対し共通の遅延設定を行なう受信遅延設定手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の振動素子と整相加算部が内蔵された超音波プローブを用いて被検体の画像データを収集する際、画像データの画質を劣化させることなくリアルタイム性の改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１７】
以下に述べる本発明の実施例では、超音波プローブの内部にＭ２チャンネル（Ｍ２＝１４４）からなる第１の整相加算部を設けると共に前記超音波プローブのヘッド部において２次元配列されたＭ０個（Ｍ０＝２３０４）の振動素子を第１の整相加算部と同数の第１の振動素子群に区分し、これら第１の振動素子群の各々に属するＭ１個（Ｍ１＝１６）の振動素子から得られた受信信号を第１の整相加算部にて整相加算することによりＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる際、第１の振動素子群の各々に属するＭ１個の振動素子を画像モードや超音波データ収集条件等（以下では、これらを纏めて撮像条件と呼ぶ。）に基づいて更に第２の振動素子群に区分し、この第２の振動素子群に区分された振動素子の各々から得られた受信信号に対して共通の遅延設定を行なう。
【００１８】
即ち、第２の振動素子群によって区分された振動素子の各々から得られた受信信号に対して共通の遅延設定を行なうことにより、診断装置本体から転送される遅延データ量を減少することができるため遅延データの転送時間を短縮することが可能となり、画像データの生成におけるリアルタイム性が向上する。
【００１９】
尚、以下の実施例では、上述のように超音波プローブのヘッド部にて２次元配列されたＭ０＝２３０４個の振動素子をＭ２＝１４４からなる第１の振動素子群に区分し、第１の振動素子群の各々から得られたＭ１＝１６チャンネルの受信信号に対する整相加算によってＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる場合について述べるが、Ｍ０、Ｍ１及びＭ２は上述の値に限定されない。
【００２０】
（装置の構成）
以下では、本発明の実施例における超音波診断装置の構成と各ユニットの基本動作につき図１乃至図６を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図３は、この超音波診断装置の超音波プローブ内に設けられた第１の整相加算部の具体的な構成を示すブロック図である。又、図６は、超音波診断装置の診断装置本体が備えた第２の整相加算部及び画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図を示している。
【００２１】
図１に示す超音波診断装置１００は、その先端部において２次元配列されたＭ０個（Ｍ０＝２３０４）の振動素子を有し被検体に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブ１と、前記振動素子から得られた受信信号に基づいて画像データの生成と表示を行なう診断装置本体２とを有している。
【００２２】
超音波プローブ１は、Ｍ０個の振動素子が２次元配列されたヘッド部１１と、当該被検体に対して超音波を放射するための駆動信号を生成しＭ０個の振動素子に供給する送信部１２と、Ｍ０個の振動素子に対して形成されたＭ２（Ｍ２＝１４４）からなる第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々に属する振動素子から得られたＭ１チャンネル（Ｍ１＝１６）の受信信号を整相加算することによってＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる受信部１３を備えている。
【００２３】
ヘッド部１１において２次元配列されたＭ０個の振動素子とこれらの振動素子をＭ１個単位で区分することによって形成されたＭ２からなる第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２につき図２を用いて説明する。図２（ａ）は、Ｍ０個の振動素子がｘ−ｙ平面のｘ方向及びｙ方向に対して夫々４８個ずつ配列されたヘッド部１１を示しており、これらの振動素子は、ｘ方向及びｙ方向に夫々４個の振動素子を有したＭ２からなる第１の振動素子群１１１−１、１１１−２、１１１−３、・・・１１１−Ｍ２に区分される。そして、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々は、図２（ｂ）に示すようにＭ１個の振動素子１０１−１、１０１−２、１０１−３、・・・、１０１−Ｍ１によって構成されている。
【００２４】
次に図１の送信部１２は、送信遅延設定部１２１と駆動部１２２を備え、送信遅延設定部１２１は、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間を有したタイミングパルスを基準信号発生部２１から供給される基準信号に基づいて生成する。一方、駆動部１２２は、ヘッド部１１にて２次元配列されているＭ０個の振動素子を駆動して送信超音波を被検体内へ放射するための駆動信号を上述のタイミングパルスに基づいて生成する。
【００２５】
一方受信部１３は、Ｍ２チャンネルからなる第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２と、受信遅延設定部１３２とを備えている。
【００２６】
第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２の各々は、ヘッド部１１において形成された第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々から出力されるＭ１チャンネルの受信信号に対して、所定の深さからの超音波反射波を収束するための遅延設定と所定の方向に対して強い受信指向性を設定するための遅延設定を行なった後１チャンネルの受信信号に束ねる機能を有している。
【００２７】
図３は、第１の整相加算部１３１−１の具体例を示したブロック図であり、Ｍ１チャンネルからなるミキサ１３４−１乃至１３４−Ｍ１及び変調信号発生部１３５−１乃至１３５−Ｍ１と、加算部１３６と、ミキサ１３７及び復調信号発生部１３８と、フィルタ処理部１３９とを備えている。
【００２８】
ミキサ１３４−１乃至１３４−Ｍ１及び変調信号発生部１３５−１乃至１３５−Ｍ１は、第１の振動素子群１１１−１から供給されるＭ１チャンネルの受信信号を所定の周波数に変調すると共に、後述の受信遅延設定部１３２が設定した振動素子１０１−１乃至１０１−Ｍ１に対する遅延データに基づき前記受信信号に対して所定の遅延位相を与える機能を有している。
【００２９】
例えば、ミキサ１３４−１に対して中心周波数ｆ０の受信信号が第１の振動素子群１１１−１の振動素子１０１−１から供給され、更に、受信遅延設定部１３２から供給される遅延データに基づいて変調信号発生部１３５−１が発生した周波数ｆｍと遅延位相φ１を有する変調信号が供給された場合、ミキサ１３４−１は、供給された上述の受信信号と変調信号を乗算することにより中心周波数（ｆ０−ｆｍ）と遅延位相φ１を有した受信信号を生成する。
【００３０】
同様にして、ミキサ１３４−２乃至１３４−Ｍ１の各々は、第１の振動素子群１１１−１の振動素子１０１−２乃至１０１−Ｍ１から供給される受信信号と変調信号発生部１３５−２乃至１３５−Ｍ１から供給される周波数ｆｍ及び遅延位相φ２乃至φＭ１を有した変調信号との乗算により中心周波数（ｆ０−ｆｍ）と遅延位相φ２乃至φＭ１を有した受信信号を夫々生成する。
【００３１】
次いで、ミキサ１３４−１乃至１３４−Ｍ１の各々から出力された中心周波数（ｆ０−ｆｍ）と遅延位相φ１乃至φＭ１を有するＭ１チャンネルの受信信号は加算部１３６において整相加算され、中心周波数ｆ０−ｆｍを有した整相加算後の受信信号は、ミキサ１３７において復調信号発生部１３８から供給される周波数ｆｍの復調信号と乗算されて中心周波数ｆ０を有する整相加算後の受信信号が生成される。
【００３２】
尚、上述の説明では、ミキサ１３４−１乃至１３４−Ｍ１における乗算によって中心周波数ｆ０−ｆｍを有した受信信号が生成される場合について述べたが、中心周波数ｆ０＋ｆｍを有した受信信号も生成され、更に、ミキサ１３７における乗算によって中心周波数ｆ０を有した受信信号の他に中心周波数ｆ０±２ｆｍを有した受信信号も生成される。第１の整相加算部１３１−１に備えられたフィルタ処理部１３９は、このような不要な周波数成分ｆ０±２ｆｍをフィルタリング処理によって排除し、中心周波数ｆ０を有する受信信号のみを抽出する。
【００３３】
以上述べたように、第１の整相加算部１３１−１は、第１の振動素子群１１１−１から供給されるＭ１チャンネルの受信信号を整相加算して１チャンネルの受信信号に束ね、同様にして、第１の整相加算部１３１−２乃至１３１−Ｍ２の各々は、第１の振動素子群１１１−２乃至１１１−Ｍ２の各々から供給されるＭ１チャンネルの受信信号を整相加算して１チャンネルの受信信号に束ねる。即ち、ヘッド部１１にて２次元配列されたＭ０個の振動素子から得られるＭ０チャンネルの受信信号は、第１の振動素子群単位で整相加算されてＭ２チャンネルの受信信号に束ねられる。
【００３４】
尚、受信信号に対して遅延設定を行なう場合、受信波形における包絡線と位相の両方を遅延させることが望ましいが、本実施例のように隣接した振動素子から得られる受信信号に対して設定する遅延時間の差が比較的小さい場合には、位相のみを遅延させることにより略同等の精度を有した遅延設定が可能となる。
【００３５】
図１へ戻って、受信部１３の受信遅延設定部１３２は、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々における振動素子１０１−１乃至１０１−Ｍ１をシステム制御部２８から供給される撮像条件（画像モードや超音波データ収集条件等）の情報に基づいて第２の振動素子群に区分し、次いで、この区分情報に基づいて診断装置本体２における後述の遅延データ生成部２７が生成した第２の振動素子群の各々に対する遅延データを第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２の各々に対して設定する。この場合、同じ第２の振動素子群に属する振動素子から得られた受信信号に対し同一の遅延設定を行なうための遅延データ（即ち、共通の遅延データ）が第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２に対して設定される。
【００３６】
次に、受信遅延設定部１３２による遅延データの設定方法につき図４及び図５を用いて更に詳しく説明する。
【００３７】
ヘッド部１１に２次元配列されたＭ０個（Ｍ０＝２３０４）の振動素子は、図２において既に述べたようにＭ２（Ｍ２＝１４４）からなる第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２に区分され、これら第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の夫々は、Ｍ１個（Ｍ１＝１６）の振動素子１０１−１、１０１−２、１０１−３、・・・１０１−Ｍ１によって構成されている。そして、受信部１３の受信遅延設定部１３２は、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の夫々における振動素子１０１−１乃至１０１−Ｍ１を上述の撮像条件に基づいて所定の大きさに区分し第２の振動素子群を形成する。
【００３８】
図４は、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々に対して形成される第２の振動素子群の具体例を示したものであり、図４（ａ）は、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々において第２の振動素子群を形成しない場合、図４（ｂ）は、第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２の各々に対し第２の振動素子群を４つ形成した場合、更に、図４（ｃ）は、第２の振動素子群１１３を１つ形成した場合を示している。
【００３９】
そして、例えば、図４（ｂ）に示すように第１の振動素子群１１１−１に対して第２の振動素子群１１２−１乃至１１２−４を形成した場合、受信遅延設定部１３２は、第２の振動素子群１１２−１乃至１１２−４の各々に対する４種類の遅延データＤｄ−１乃至Ｄｄ−４を診断装置本体２の遅延データ生成部２７から順次受信する。次いで、受信遅延設定部１３２は、遅延データＤｄ−１を第２の振動素子群１１２−１の振動素子１０１−１、１０１−２、１０１−５及び１０１−６に対応した第１の整相加算部１３１−１の変調信号発生部１３５−１、１３５−２、１３５−５及び１３５−６へ供給し、変調信号発生部１３５−１、１３５−２、１３５−５及び１３５−６の各々は、受信した遅延データＤｄ−１に基づいた遅延位相を有する変調信号を発生する。
【００４０】
更に、受信遅延設定部１３２は、遅延データＤｄ−２を第２の振動素子群１１２−２の振動素子１０１−３、１０１−４、１０１−７及び１０１−８に対応した第１の整相加算部１３１−１の変調信号発生部１３５−３、１３５−４、１３５−７及び１３５−８へ、遅延データＤｄ−３を第２の振動素子群１１２−３の振動素子１０１−９、１０１−１０、１０１−１３及び１０１−１４に対応した第１の整相加算部１３１−１の変調信号発生部１３５−９、１３５−１０、１３５−１３及び１３５−１４へ、更に、遅延データＤｄ−４を第２の振動素子群１１２−４の振動素子１０１−１１、１０１−１２、１０１−１５及び１０１−１６に対応した第１の整相加算部１３１−１の変調信号発生部１３５−１１、１３５−１２、１３５−１５及び１３５−１６へ夫々供給する。そして、これらの遅延データＤｄ−２乃至Ｄｄ−４を受信した各々の変調信号発生部１３５は、受信した遅延データＤｄ−２乃至Ｄｄ−４に基づいた遅延位相を有する変調信号を発生する。
【００４１】
以下同様にして、第１の振動素子群１１１−２乃至１１１−Ｍ２に対応した第１の整相加算部１３１−２乃至１３１−Ｍ２においても第２の振動素子群を単位とした遅延データの設定とこの遅延データに基づいた遅延位相を有する変調信号の発生が行なわれる。
【００４２】
以上述べたように第１の振動素子群１１１−１乃至１１１−Ｍ２を更に区分して形成した第２の振動素子群に対して同一の遅延設定を行なうことにより、診断装置本体２の遅延データ生成部２７から供給される遅延データのデータ量は低減し、従って、遅延データの転送時間を短縮することが可能となる。例えば、図４（ａ）のように第２の振動素子群を形成しない場合に対し、図４（ｂ）の場合の遅延データ転送時間は１／４に、又、図４（ｃ）の場合の遅延データ転送時間は１／１６に短縮することが可能となる。
【００４３】
一方、図５は、セクタ走査における超音波の送受信範囲（走査領域）を示したものであり、例えば、図５（ａ）に示すようなセクタ走査が超音波プローブ１を中心として行なわれる場合、この超音波プローブ１の振動素子配列面に対する法線Ｃａに対し超音波の送受信角度θｘが大きい端部領域Ｒａの走査では、振動素子１０１−１乃至１０１−Ｍ１から得られた受信信号の各々に対する遅延時間あるいは遅延位相の差は大きいため、これらの振動素子に対応した第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２に対して独立な遅延設定が要求される。
【００４４】
これに対し超音波の送受信角度θｘが小さい中央領域Ｒｃの走査では、振動素子１０１−１乃至１０１−Ｍ１から得られた受信信号の各々に対する遅延時間あるいは遅延位相の差は小さいため、これらの振動素子に対応した第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２に対し共通な遅延設定が可能となる。
【００４５】
一方、図５（ｂ）は、Ｂモード画像データＤｂ及びカラードプラ画像データＤｃを示したものであり、通常、生体組織の形態診断を目的としたＢモード法は高い空間分解能が要求され、循環器等の機能診断を目的としたカラードプラ法は高い時間分解能（リアルタイム性）が要求される。このような場合、受信遅延設定部１３２は、カラードプラ法における第２の振動素子群の数をＢモード法より少なく設定することにより空間分解能に優れたＢモード画像データと時間分解能に優れたカラードプラ画像データを独立あるいは同時に得ることができる。又、カラードプラ法において、サイドローブに起因する後述のクラッタノイズが許容できない場合、第２の振動素子群の数をＢモード法より多く設定してもよい。
【００４６】
更に、第２の振動素子群の設定は画像データの収集に用いる超音波周波数に基づいて行なってもよい。例えば、超音波周波数が高いほど第２の振動素子群の数を多く設定することにより、サイドローブの発生や感度の不均一性が抑えられた高品位の画像データを安定して得ることができる。
【００４７】
再び図１へ戻って、超音波診断装置１００の診断装置本体２は、所定の周波数を有した基準信号を発生する基準信号発生部２１と、超音波プローブ１の受信部１３から供給されるＭ２チャンネルの受信信号を整相加算して１チャンネルの受信信号に束ねる第２の整相加算部２２と、第２の整相加算部２２から出力された受信信号に基づいてＢモード画像データやカラードプラ画像データ等の画像データを生成する画像データ生成部２３と、得られたこれらの画像データを表示する表示部２４と、被検体情報の入力、画像モードの設定、超音波データ収集条件の設定、画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部２５を備え、更に、後述のシステム制御部２８から供給される制御信号に基づいて被検体に対する超音波の送受信方向（走査方向）や走査順序等を制御する走査制御部２６と、走査制御部２６から供給される走査情報やシステム制御部２８から供給される撮像条件、更には、受信部１３の受信遅延設定部１３２から供給される第２の振動素子群の設定情報に基づいて第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２や第２の整相加算部２２に対する遅延データを生成する遅延データ生成部２７と、超音波プローブ１及び診断装置本体２に備えられた上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部２８を備えている。
【００４８】
次に、第２の整相加算部２２と画像データ生成部２３の具体例につき図６のブロック図を用いて説明する。図６に示す第２の整相加算部２２は、Ｍ２チャンネルのプリアンプ３１、Ａ／Ｄ変換部３２及び遅延部３３と加算部３４を備えている。プリアンプ３１は、信号ケーブルを介して超音波プローブ１の受信部１３における第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２から供給されるＭ２チャンネルの受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する。そして、プリアンプ３１において所定の大きさに増幅された受信信号は、Ａ／Ｄ変換部３２にてデジタル信号に変換され、遅延部３３へ供給される。
【００４９】
遅延部３３は、Ａ／Ｄ変換部３２においてデジタル信号に変換された受信信号に対して、所定の深さからの超音波反射波を収束するための遅延時間と所定の方向に対して強い受信指向性を設定するための遅延時間を与え、これらの遅延時間が与えられたＭ２チャンネルの受信信号は加算部３４において加算合成される。即ち、超音波プローブ１の受信部１３から供給されたＭ１チャンネルの受信信号は上述の遅延部３３と加算部３４によって整相加算され１チャンネルの受信信号に束ねられる。
【００５０】
尚、超音波プローブ１の内部に設けられた第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２と診断装置本体２に設けられた第２の整相加算部２２とを用いてＭ０個の振動素子から得られた受信信号を整相加算することにより信号ケーブルのチャンネル数を低減させる方法については上述の特許文献１に記載されているため詳細な説明は省略する。
【００５１】
次に、図５に示す画像データ生成部２３は、第２の整相加算部２２における加算部３４から出力される受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２と、超音波の送受信方向を順次変更して得られる２次元平面あるいは３次元領域におけるＢモードデータ及びカラードプラデータ（以下では、これらを纏めて超音波データと呼ぶ。）を順次保存する超音波データ記憶部４３と、これらの超音波データを処理して２次元あるいは３次元の画像データを生成する超音波データ処理部４４とを備えている。
【００５２】
Ｂモードデータ生成部４１は、包絡線検波部４１１と対数変換部４１２を備えている。包絡線検波部４１１は、第２の整相加算部２２の加算部３４から出力される受信信号に対して包絡線検波を行ない、対数変換部４１２は、包絡線検波後の受信信号に対する対数変換処理により小さな信号振幅が相対的に強調されたＢモードデータを生成する。
【００５３】
一方、カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相部４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備え、加算部３４から供給される受信信号に対し直交位相検波を行なって複素信号（Ｉ信号とＱ信号）を生成する。
【００５４】
更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶回路４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算部４２６を備えている。そして、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶部４２４に一旦保存され、次いで、高域通過デジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶部４２４から読み出した前記複素信号に対して臓器等の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動等に起因するドプラ成分（クラッタ成分）を除去する。又、自己相関演算部４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値及びパワー値を算出してカラードプラデータを生成する。
【００５５】
次に、超音波データ記憶部４３は、Ｂモードデータ生成部４１及びカラードプラデータ生成部４２において生成された被検体の２次元領域あるいは３次元領域における超音波データを順次保存する。一方、超音波データ処理部４４は、超音波データ記憶部４３において保存された３次元的な超音波データに対して所定の処理を行ない、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェイスレンダリング画像データ及びＭＩＰ（maximum intensity projection:最大値投影）画像データ等の３次元画像データやＭＰＲ（multi-planar reconstruction:断面変換）画像データ等の２次元画像データを生成する。更に、超音波データ処理部４４は、２次元的な超音波に対してフィルタリングや輪郭強調等の処理を行なって２次元画像データを生成する。
【００５６】
図１に戻って、表示部２４は、図示しない表示データ生成部、データ変換部及びモニタを備え、前記表示データ生成部は、画像データ生成部２３にて生成された２次元画像データや３次元画像データに対し所定の表示形態に対応した走査変換処理を行なって表示データを生成し、前記データ変換部は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。
【００５７】
一方、入力部２５は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、被検体情報の入力、画像モードの設定、超音波データ収集条件の設定、画像データ表示条件の設定、更には、種々のコマンド信号の入力等を行なう。尚、超音波データ収集条件として超音波周波数、走査密度、走査領域（超音波送受信角度）、振動素子配列間隔等があり、画像モードとしてＢモード画像データ収集モード、カラードプラ画像データ収集モード、更には、ドプラ信号の周波数分析データを収集するパルスドプラモード等がある。
【００５８】
次に、走査制御部２６は、入力部２５からシステム制御部２８を介して供給される撮像条件に基づき当該被検体に対する３次元走査あるいは２次元走査における超音波の送受信方向を設定する。又、遅延データ生成部２７は、走査制御部２６から供給される超音波送受信方向の情報やシステム制御部２８から供給される撮像条件の情報、更には、受信部１３の受信遅延設定部１３２から供給される第２の振動素子群の設定情報に基づき第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２及び第２の整相加算部２２における遅延時間あるいは遅延位相を設定するための遅延データを生成する。尚、遅延データ生成部２７は、走査制御部２６、システム制御部２８及び受信遅延設定部１３２から供給される情報に基づいて遅延データを生成してもよいが、図示しない遅延データ記憶部に予め保管された種々の遅延データの中から上述の情報に対応した遅延データを選択し第１の整相加算部１３１−１乃至１３１−Ｍ２及び第２の整相加算部２２へ供給してもよい。
【００５９】
一方、システム制御部２８は図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部２５にて入力あるいは設定された被検体情報、画像モード、超音波データ収集条件等が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力情報及び設定情報に基づいて超音波診断装置１００の各ユニットを統括的に制御し、２次元画像データあるいは３次元画像データの生成と表示を行なう。
【００６０】
以上述べた本発明の実施例によれば、超音波プローブの内部にＭ２チャンネルからなる第１の整相加算部を設けると共に前記超音波プローブのヘッド部にて２次元配列されたＭ０個（Ｍ０＞Ｍ２）の振動素子を第１の整相加算部と同数の第１の振動素子群に区分し、第１の振動素子群の各々に属する振動素子から得られた受信信号を第１の整相加算部にて整相加算することによりＭ０チャンネルの受信信号をＭ２チャンネルの受信信号に束ねる際、前記第１の振動素子群の各々に属する振動素子を撮像条件に基づいて更に第２の振動素子群に区分し、区分された振動素子の各々から得られる受信信号に対して共通の遅延設定を行なうことにより、診断装置本体から供給される遅延データのデータ量を低減させることができる。このため、遅延データの転送時間が短縮される。即ち、超音波データの収集時に要求される遅延データの精度に対応して第２の振動素子群を設定することにより、画像データの画質を劣化させることなくリアルタイム性と消費電力の改善が可能となる。
【００６１】
特に、低い超音波周波数を用いた画像データの収集や捜査範囲の狭い画像データの収集におけるリアルタイム性が改善され、更に、高い空間分解能を有するＢモード画像データと高い時間分解能を有するカラードプラ画像データを同時に収集することが可能となる。
【００６２】
又、上述の実施例では、第２の振動素子群に属する振動素子から得られた受信信号に対し共通の遅延位相が与えられるため、第１の整相加算部を比較的簡単な回路構成で実現することができる。
【００６３】
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、超音波プローブ１が有するＭ０個の振動素子から得られた受信信号を整相加算する際に、撮像条件に基づいて前記振動素子を第２の振動素子群に区分し、同じ第２の振動素子群に属する振動素子から得られた受信信号に対し共通の遅延設定を行なう場合について述べたが、前記Ｍ０個の振動素子を駆動する際の遅延設定も同様にして行なってもよい。例えば、図１に示した送信部１２の送信遅延設定部１２１は、Ｍ０個の振動素子をシステム制御部２８から供給される撮像条件の情報に基づいて第３の振動素子群に区分し、次いで、この区分情報に基づいて遅延データ生成部２７が生成した遅延データに従い、第３の振動素子群に属する振動素子を駆動するための駆動信号に対して共通の遅延設定を行なってもよい。
【００６４】
又、超音波プローブ１に内蔵された第１の整相加算部１３１はＭ０個の振動素子から供給される受信信号に対して遅延位相を与える場合について述べたが、診断装置本体２に設けられた第２の整相加算部２２と同様にして前記受信信号に対し遅延時間を与えてもよい。
【００６５】
更に、上述の実施例における遅延データ生成部２７は走査制御部２６、システム制御部２８及び受信遅延設定部１３２から供給される各種の情報に基づいて遅延データを生成し第１の整相加算部１３１及び第２の整相加算部２２へ供給する場合について述べたが、図示しない遅延データ記憶部に予め保管された種々の遅延データの中から前記情報に対応した遅延データを選択し第１の整相加算部１３１及び第２の整相加算部２２へ供給してもよい。
【００６６】
又、超音波プローブ１において２次元配列されたＭ０個の振動素子に対して第２の振動素子群を設定する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、１次元配列された多くの振動素子を撮像条件に基づいて１つあるいは複数の振動素子群に区分し、同じ振動素子群に属する振動素子から得られた受信信号に対して共通の遅延設定を行なうことにより、画像データの画質を劣化させることなくリアルタイム性の向上が可能となる。
【００６７】
一方、上述の実施例における第２の振動素子群に対して共通の遅延設定を行なう場合、図３に示した変調用のミキサ１３４及び復調用のミキサ１３７を停止してもよい。一般に、周波数ｆ０の受信信号と周波数ｆｍの変調信号を混合して周波数ｆ０−ｆｍの受信信号を生成する場合、同時に発生する周波数ｆ０＋ｆｍの受信信号は図示しないフィルタ回路によって排除され、同様にして、周波数ｆ０―ｆｍの受信信号と周波数ｆｍの復調信号を混合して周波数ｆ０の受信信号を再現する場合、周波数ｆ０−２ｆｍの受信信号はフィルタ回路によって排除される。これに対して、変調用のミキサ１３４及び復調用のミキサ１３７を停止した場合、受信信号の一部を排除する必要がないため信号強度を低下させることなく加算合成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の超音波プローブに形成された第１の振動素子群を示す図。
【図３】同実施例の超音波プローブに設けられた第１の整相加算部の具体的な構成を示すブロック図。
【図４】同実施例における第１の振動素子群の各々に設定される第２の振動素子群の具体例を示す図。
【図５】同実施例における超音波の走査領域と第２の振動素子群との関係を説明するための図。
【図６】同実施例の診断装置本体が備える第２の整相加算部と画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６９】
１…超音波プローブ
１０１…振動素子
１１…ヘッド部
１１１…振動素子群（第１の振動素子群）
１１２、１１３…振動素子群（第２の振動素子群）
１２…送信部
１２１…送信遅延設定部
１２２…駆動部
１３…受信部
１３１…整相加算部（第１の整相加算部）
１３２…受信遅延設定部
１３４、１３７…ミキサ
１３５…変調信号発生部
１３６…加算部
１３８…復調信号発生部
１３９…フィルタ処理部
２…診断装置本体
２１…基準信号発生部
２２…整相加算部（第２の整相加算部）
２３…画像データ生成部
２４…表示部
２５…入力部
２６…走査制御部
２７…遅延データ生成部
２８…システム制御部
４１…Ｂモードデータ生成部
４２…カラードプラデータ生成部
４３…超音波データ記憶部
４４…超音波データ処理部
１００…超音波診断装置
【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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