(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子と、前記超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積を検出する接触面積検出手段と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で前記接触面積に応じて前記超音波探触子の開口を調整する開口制御手段とを具備した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、前記接触面積検出手段は、前記振動素子配列面に沿って列設された複数の温度センサと、前記温度センサの検出結果に基づいて前記接触面積を算出する接触面積算出手段とを有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、前記接触面積検出手段は、前記超音波エコーを受信して得た受信信号に基づいて前記接触面積を検出することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
超音波探触子と、前記超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積を検出する接触面積検出手段と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で前記接触面積に応じて前記超音波探触子の開口を調整する開口制御手段と、前記超音波エコーに基づいてＢモード画像を生成するＢモード画像生成手段と、前記Ｂモード画像を表示する表示手段とを具備した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、超音波送受信方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、音響ノイズを低減して常に高画質の画像を生成できるようにした超音波送受信方法および超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の超音波診断装置では、超音波ビームの送信時に、操作者が指定した深度すなわち最も関心がある被検体内の深度に超音波ビームの焦点が合うように超音波探触子の開口（acoustic aperture）を調整していた。
一方、超音波エコーの受信時には、送信時刻からの時間すなわち被検体内の反射体の深さに応じて超音波探触子の開口を動的に変化させていた（ダイナミックフォーカス）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の超音波診断装置では、開口面の一部が超音波探触子と被検体との接触面からはみ出て被検体との接触が不完全となったとき、Ｂモード画像内に、音響ノイズに起因するアーチファクトが発生しやすい問題点がある。なお、音響ノイズを低減するために開口を常に狭くすると、被検体の深部に焦点を合わせることが難しくなり、深部側の画質が低下してしまう。
そこで、本発明の目的は、音響ノイズを低減して常に高画質の画像を生成できるようにした超音波送受信方法および超音波診断装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積を検出し、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で前記接触面積に応じて前記超音波探触子の開口を調整することを特徴とする超音波送受信方法を提供する。
上記第１の観点による超音波送受信方法では、超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積に応じて超音波探触子の開口を調整するので、超音波探触子の開口面の一部が被検体との接触面からはみ出た状態で走査する不都合を防止できる。したがって、超音波探触子と被検体との接触状態にかかわらず音響ノイズを低減して画像内のアーチファクトを抑制することが可能となり、常に高画質の画像を生成できるようになる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、上記構成の超音波送受信方法において、前記超音波探触子の基本開口が前記接触面積よりも大きければ前記開口を該接触面積以下に狭め、前記基本開口が前記接触面積以下ならば前記開口を該基本開口とすることを特徴とする超音波送受信方法を提供する。
上記第２の観点による超音波送受信方法では、基本開口面の一部が接触面からはみ出てしまう状態のときには、開口が接触面積以下に狭められるので、被検体との接触が不完全な場合や撮影部位の曲率が大きい場合でも音響ノイズを十分に低減できる。また、基本開口面が接触面内に収まる状態のときには、基本開口に設定されるので、深部側の画質を高くできる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、上記構成の超音波送受信方法において、前記超音波探触子の基本開口が前記接触面積よりも大きければ前記開口を該接触面積以下に狭め、前記基本開口が前記接触面積よりも小さければ該接触面積を上限として前記開口を広げることを特徴とする超音波送受信方法を提供する。
上記第３の観点による超音波送受信方法では、基本開口面の一部が接触面からはみ出てしまう状態のときには、開口が接触面積以下に狭められるので、被検体との接触が不完全な場合や撮影部位の曲率が大きい場合でも音響ノイズを十分に低減できる。また、基本開口面が接触面内に収まる状態のときには、接触面積を上限として開口が広げられるので、被検体の深部に焦点を合わせて、深部側の画質をさらに高くできる。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、上記構成の超音波送受信方法において、前記開口の調整の度合いを操作者に設定させることを特徴とする超音波送受信方法を提供する。
上記第４の観点による超音波送受信方法では、撮影部位や、読影者の好みに応じて、開口の調整の度合いを設定できるようになる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、超音波探触子と、前記超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積を検出する接触面積検出手段と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で前記接触面積に応じて前記超音波探触子の開口を調整する開口制御手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第５の観点による超音波診断装置では、上記第１の観点による超音波送受信方法を好適に実施できる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記接触面積検出手段は、前記振動素子配列面に沿って列設された複数の温度センサと、前記温度センサの検出結果に基づいて前記接触面積を算出する接触面積算出手段とを有することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第６の観点による超音波診断装置では、被検体の温度（一般に体温）と設置場所の温度（一般に室温）との差を検知することで接触面を判別し、接触面積を算出する。
【００１０】
第７の観点では、本発明は、上記構成の超音波診断装置において、前記接触面積検出手段は、前記超音波エコーを受信して得た受信信号に基づいて前記接触面積を検出することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第７の観点による超音波診断装置では、超音波エコーを受信して得た受信信号に基づいて接触面積を検出するので、通常の超音波探触子を使用できる。
【００１１】
第８の観点では、本発明は、超音波探触子と、前記超音波探触子の振動素子配列面と被検体との接触面積を検出する接触面積検出手段と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で前記接触面積に応じて前記超音波探触子の開口を調整する開口制御手段と、前記超音波エコーに基づいてＢモード画像を生成するＢモード画像生成手段と、前記Ｂモード画像を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第８の観点による超音波診断装置では、超音波探触子と被検体との接触状態にかかわらず音響ノイズを低減して、常に高画質のＢモード画像を表示できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる超音波診断装置１００を示す構成図である。
この超音波診断装置１００は、多数の振動素子１０および該振動素子１０毎に設けられた温度センサ１１を有する超音波探触子１と、超音波ビームを送信しそれに対応する超音波エコーを受信し受信信号を出力する送受信部２と、温度センサ１１で得られた検知温度Ｔおよび閾値Ｔｈに基づいて超音波探触子１の振動素子配列面と被検体との接触面積Ｓを算出する接触面積算出部１２と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で接触面積Ｓに応じた設定開口Ｃを出力する開口制御部１３と、前記受信信号に基づいてＢモード画像データＤを生成するＢモード処理部３およびＤＳＣ（Digital Scan Converter）４と、Ｂモード画像を表示するＣＲＴ（Cathode Ray Tube）５とを具備して構成されている。なお、超音波探触子１の走査方式は、リニア電子走査（linear electronic scanning）方式，コンベックス電子走査（convex electronic scanning）方式，セクタ電子走査（sector electronic scanning)方式のいずれでもよい。
【００１４】
図２は、超音波診断装置１００による送受信処理を示すフロー図である。
ステップＳＴ１では、超音波探触子１を被検体の体表に押し当てた状態で、超音波による走査を開始する。
【００１５】
ステップＳＴ２では、接触面積算出部１２は、温度センサ１１で得られた検知温度Ｔと、閾値ｔｈとを比較し、Ｔ＞ｔｈの領域の面積を接触面積Ｓとして算出する。なお、閾値ｔｈは、室内最大温度（例えば２８℃）を下限とし、生体の最低体温（例えば３３℃）を上限とする温度範囲内で、経験的に決められる。
【００１６】
ステップＳＴ３では、開口制御部１３は、超音波探触子１の基本開口Ａと、接触面積Ｓとを比較する。図３に示すように、Ａ＞Ｓならば、ステップＳＴ４へ進む。図４に示すように、Ａ≦Ｓならば、ステップＳＴ５へ進む。Ｈは、被検体である。Ｂは、超音波ビームである。Ｆは、焦点である。
【００１７】
ステップＳＴ４では、図５に示すように、開口制御部１３は、設定開口Ｃを接触面積Ｓ以下に狭める。すると、超音波ビームＢの幅が狭くなり、焦点Ｆがやや上方に移動する。なお、超音波探触子１がリニア電子走査方式またはコンベックス電子走査方式の場合、１度に選択作動させる振動素子１０の個数を接触面積Ｓに相当する個数以下に減らす。また、セクタ電子走査方式の場合、選択作動させる振動素子１０の個数や各振動素子１０に加える遅延時間を制御することで開口を狭める。
ステップＳＴ５では、開口制御部１３は、設定開口Ｃを基本開口Ａにする。
【００１８】
ステップＳＴ６では、撮影完了ならば送受信処理を終了し、そうでなければステップＳＴ７へ進む。
【００１９】
ステップＳＴ７では、開口調整タイミングとなるまで待ち、開口調整タイミングとなったら上記ステップＳＴ２に戻る。なお、開口調整タイミングは、一定の撮影時間（例えば２〜１０秒程度）の経過や、一定のフレーム数（例えば６０〜３００フレーム程度）の画像生成を契機として到来する。
【００２０】
以上の超音波診断装置１００によれば、超音波ビームＢの送信や超音波エコーの受信で、接触面積Ｓに応じて超音波探触子１の開口を調整するので、被検体Ｈとの接触状態にかかわらず音響ノイズを低減し、常に高画質のＢモード画像を表示できるようになる。
【００２１】
なお、上記第１の実施形態では、超音波探触子１に設けた温度センサ１１により接触面積Ｓを検出したが、他のセンサ類（例えば圧力センサ，赤外線センサ，光反射型センサ）により接触面積Ｓを検出してもよい。
【００２２】
−第２の実施形態−
図６は、本発明の第２の実施形態にかかる超音波診断装置による送受信処理を示すフロー図である。
ステップＳＴ１では、超音波による走査を開始する。
ステップＳＴ２では、超音波探触子１（図１参照）の振動素子配列面と被検体との接触面積Ｓを算出する。
【００２３】
ステップＳＴ３では、超音波探触子１の基本開口Ａと接触面積Ｓとを比較し、Ａ＞ＳならばステップＳＴ４へ進み、Ａ≦ＳならばステップＳＵ５へ進む。
ステップＳＴ４では、開口制御部１３は、設定開口Ｃを接触面積Ｓ以下に狭める。
【００２４】
ステップＳＵ５では、図７に示すように、超音波探触子１の振動素子配列面と被検体Ｈとの接触面積Ｓを上限として設定開口Ｃを広げる。すると、超音波ビームＢの幅が広くなり、焦点Ｆがやや下方に移動する。ただし、送信時には、送信パワーの制限内で設定開口Ｃを決める必要がある。
【００２５】
ステップＳＴ６では、撮影完了ならば送受信処理を終了し、そうでなければステップＳＴ７へ進む。
ステップＳＴ７では、開口調整タイミングとなるまで待ち、開口調整タイミングとなったら上記ステップＳＴ２に戻る。
【００２６】
以上の超音波診断装置によれば、超音波探触子１の基本開口Ａが接触面積Ｓ以下の場合に、接触面積Ｓを上限として開口を広げるので、焦点Ｆをより深い位置に合わせて、深部側の画質をさらに向上することが出来る。
【００２７】
−第３の実施形態−
図８は、本発明の第３の実施形態にかかる超音波診断装置３００を示す構成図である。
この超音波診断装置３００では、多数の振動素子１０および温度センサ１１を有する超音波探触子１と、送受信部２と、超音波探触子１の振動素子配列面と被検体との接触面積Ｓを算出する接触面積算出部１２と、開口調整の判定基準を変える係数ｋを操作者から受け付けてｋ×Ｓを出力する調整バランス設定部３１と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で接触面積Ｓおよびｋ×Ｓに応じた設定開口Ｃを出力する開口制御部３３と、Ｂモード処理部３と、ＤＳＣ４と、ＣＲＴ５とを具備して構成されている。
【００２８】
図９は、超音波診断装置３００による送受信処理を示すフロー図である。
ステップＳＶ０では、操作者は、調整バランス設定部３１に、係数ｋを入力する。ｋは、例えば０.８以上１.２以下の範囲で、経験的に決める。
ステップＳＴ１では、超音波探触子１を被検体の体表に押し当てた状態で、超音波による走査を開始する。
ステップＳＴ２では、超音波探触子１の振動素子配列面と被検体との接触面積Ｓを算出する。
【００２９】
ステップＳＶ３では、超音波探触子１の基本開口Ａと、係数ｋ×接触面積Ｓとを比較する。Ａ＞ｋ×ＳならばステップＳＴ４へ進み、Ａ≦ｋ×ＳならばステップＳＴ５へ進む。
【００３０】
ステップＳＴ４では、開口制御部３３は、設定開口Ｃを接触面積Ｓ以下に狭める。
ステップＳＴ５では、開口制御部３３は、設定開口Ｃを基本開口Ａにする。
【００３１】
ステップＳＴ６では、撮影完了ならば送受信処理を終了し、そうでなければステップＳＴ７へ進む。
ステップＳＴ７では、開口調整タイミングとなるまで待ち、開口調整タイミングとなったら上記ステップＳＴ２に戻る。
【００３２】
以上の超音波診断装置３００によれば、ｋ＞１の係数ｋを入力することで、より小さな接触面積Ｓでも基本開口Ａに設定される（図９のステップＳＴ５）ので、深部側の画質をいっそう向上できるようになる。また、ｋ＜１の係数ｋを入力することで、より大きな接触面積Ｓとなるまで開口が接触面積Ｓ以下に狭められる（図９のステップＳＴ４）ので、音響ノイズをいっそう抑制することが出来る。なお、ｋ＞１とｋ＜１のどちらが適切かは、撮影部位や読影者（医師や技師）の好みにより異なる。
【００３３】
−第４の実施形態−
図１０は、本発明の第４の実施形態にかかる超音波診断装置４００を示す構成図である。
この超音波診断装置４００は、多数の振動素子１０を有する超音波探触子４０と、送受信部２と、Ｂモード画像データＤを生成するＢモード処理部３およびＤＳＣ４と、Ｂモード画像データＤに基づいて超音波探触子４０の振動素子配列面と被検体との接触面積Ｓを算出する接触面積算出部４２と、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信の少なくとも一方で接触面積Ｓに応じた設定開口Ｃを出力する開口制御部１３と、ＣＲＴ５とを具備して構成されている。
【００３４】
超音波診断装置４００による送受信処理のフローは、基本的に図２に示したフローと同様である。ただし、ステップＳＴ２において、接触面積算出部４２は、最大開口で被検体を走査したときのＢモード画像データＤに基づいて接触面積Ｓを算出する。すなわち、画面最上部（振動素子配列面）に被検体が密接している範囲を接触面と見なす。この結果、例えば、図１１に示すように、Ｂモード画像Ｇにおいて、基本開口Ａに相当する範囲内に被検体Ｈとの隙間αが存在する場合、図２のステップＳＴ３において、Ａ＞Ｓと判定される。また、図１２に示すように、Ｂモード画像Ｇにおいて、基本開口Ａに相当する全範囲で、画面最上部に被検体Ｈが密接している場合、図２のステップＳＴ３において、Ａ≦Ｓと判定される。
【００３５】
以上の超音波診断装置４００によれば、Ｂモード画像データＤに基づいて接触面積Ｓを算出するので、接触面積Ｓを検出するためのセンサ類（例えば図１の温度センサ１１）を内蔵しない通常の超音波探触子４０を使用できるようになる。
【００３６】
なお、上記第４の実施形態では、Ｂモード画像データＤに基づいて接触面積Ｓを算出したが、被検体の体表直下で反射した超音波エコーに対応する受信信号を解析することで接触面積Ｓを算出してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の超音波送受信方法および超音波診断装置によれば、超音波探触子と被検体との接触面積に適合した開口で被検体を走査するので、撮影部位の変更などに伴って超音波探触子と被検体との接触状態が変化したときの画質劣化を低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図２】図１の超音波診断装置による送受信処理を示すフロー図である。
【図３】基本開口が超音波探触子と被検体との接触面積よりも大きい状態を示す説明図である。
【図４】基本開口が超音波探触子と被検体との接触面積以下の状態を示す説明図である。
【図５】超音波探触子の開口を接触面積以下に狭めた状態を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態にかかる超音波診断装置による送受信処理を示すフロー図である。
【図７】超音波探触子と被検体との接触面積を上限として開口を広げた状態を示す説明図である。
【図８】第３の実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図９】図８の超音波診断装置による送受信処理を示すフロー図である。
【図１０】第４の実施形態にかかる超音波診断装置を示す構成図である。
【図１１】基本開口が超音波探触子と被検体との接触面積よりも大きいときのＢモード画像の模式図である。
【図１２】基本開口が超音波探触子と被検体との接触面積以下のときのＢモード画像の模式図である。
【符号の説明】
１００，３００，４００  超音波診断装置
１                      超音波探触子
２                      送受信部
３                      Ｂモード処理部
４                      ＤＳＣ
５                      ＣＲＴ
１０                    振動素子
１１                    温度センサ
１２，４２              接触面積算出部
１３，３３              開口制御部
３１                    調整バランス設定部
Ａ                      基本開口
Ｃ                      設定開口
Ｄ                      Ｂモード画像データ
Ｓ                      接触面積
Ｔ                      検知温度
Ｔｈ                    閾値
【図１】
0004739612.tif 000002
【図２】
0004739612.tif 000003
【図３】
0004739612.tif 000004
【図４】
0004739612.tif 000005
【図５】
0004739612.tif 000006
【図６】
0004739612.tif 000007
【図７】
0004739612.tif 000008
【図８】
0004739612.tif 000009
【図９】
0004739612.tif 000010
【図１０】
0004739612.tif 000011
【図１１】
0004739612.tif 000012
【図１２】
0004739612.tif 000013