(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間利得補償（ＴＧＣ）をする診断超音波システムであって、
超音波システム制御パネルと、前記超音波システム制御パネルに配置され、ノミナル位置に設定され、または時間利得補償を制御するために、他の位置に調整されるように構成された複数のＴＧＣコントロールと、を有し、
前記診断超音波システムは、
各々が前記ＴＧＣコントロールの一つに配置された複数の発光デバイスと、
ＴＧＣコントロールがノミナル位置に設定されていることに応答し、前記ＴＧＣコントロールの少なくとも一つの発光デバイスに結合され、ＴＧＣコントロールがノミナル位置に設定されているとき、発光デバイスによる視覚的に区別できる発光を発生するように構成された発光コントローラとを有し、前記ノミナル位置は前記ＴＧＣコントロールの中心位置であることを特徴とする
診断超音波システム。
【請求項２】
前記ＴＧＣコントロールはスライドスイッチを含む、請求項１に記載の診断超音波システム。
【請求項３】
前記発光デバイスはＬＥＤを含み、
前記スライドスイッチはユーザ操作可能なスライダーを含み、
ＬＥＤは各スライダー上にマウントされている、
請求項２に記載の診断超音波システム。
【請求項４】
各スライダーは横方向の調整範囲に沿って可動であり、
前記ノミナル位置は前記横方向の調整範囲の中心である、
請求項３に記載の診断超音波システム。
【請求項５】
スライダーの調整範囲に沿った動きに応答して、前記スライダーが前記横方向の調整範囲の中心にあることを検知するスライダー位置センサをさらに有する、請求項４に記載の診断超音波システム。
【請求項６】
前記発光コントローラは、前記スライダー位置センサに応答する、
請求項５に記載の診断超音波システム。
【請求項７】
前記スライダー位置センサは差動アンプを含む、
請求項６に記載の診断超音波システム。
【請求項８】
前記発光コントローラは、発光の色を変化させることにより前記発光デバイスによる発光を視覚的に区別するように作動する、
請求項１に記載の診断超音波システム。
【請求項９】
前記発光コントローラは、発光の色を変化させることにより前記発光デバイスによる発光を視覚的に区別できるように作動する、
請求項１に記載の診断超音波システム。
【請求項１０】
前記発光コントローラはパルス幅変調器を含む、
請求項９に記載の診断超音波システム。
【請求項１１】
前記発光デバイスはＬＥＤを含み、
前記パルス幅変調器は、幅が変調されたパルスでＬＥＤを駆動し、前記ＬＥＤの発光の明るさを低減する、
請求項１０に記載の診断超音波システム。
【請求項１２】
前記発光デバイスはＬＥＤを含み、
前記発光コントローラは、前記ＬＥＤの色温度を変化させることにより、前記ＬＥＤによる発光の色を変化させるように作動する、
請求項８に記載の診断超音波システム。
【請求項１３】
ＬＥＤによる発光の色は、ＴＧＣコントロールがノミナル位置に設定されているとき、赤色に設定される、請求項１２に記載の診断超音波システム。
【請求項１４】
前記発光デバイスはＲＧＢ  ＬＥＤを含み、
前記発光コントローラはＬＥＤカラーコントローラを含む、
請求項８に記載の診断超音波システム。
【請求項１５】
前記ＴＧＣコントロールは、ユーザが、イメージングの異なる深さから受信する超音波エコー信号に適用する増幅を調整できるようにすることにより、時間利得補償を制御するように作動する、請求項１に記載の診断超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用診断超音波システムに関し、特に、受診超音波エコー信号の時間利得補償の制御をする超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングプローブにより身体に超音波信号が送信されると、波は組織を通っているとき常に減衰し、戻ってくるエコーはトランスデューサに戻るうちにさらに減衰する。結果として、エコーは、それが戻る身体の深さの関数として、逓増的に減衰する。この減衰問題に対する昔ながらの解決策は、受信エコー信号を、それが受信される時間の関数として増幅することである。送信時から遅く戻るエコーは、浅い深さから早く受信されるエコーより、大きく増幅される。この増幅を行う回路は、時間利得補償（ＴＧＣ）回路として知られ、感度時間調整（ＳＴＣ）とも呼ばれている。しかし、時間と減衰との間の関係は、完全にリニアではない。エコーは、伝わる組織に応じて異なる程度の減衰を経る。例えば、心臓をイメージングするとき、エコーが心腔中の血液を伝わるとき、比較的小さい減衰を受け、エコーが心筋を伝わるとき、より大きな減衰を受ける。従って、ＴＧＣの制御は、超音波画像の深さにわたり異なる深さにおいて適用される利得に影響する一連のスイッチである。一般的に、スイッチは、超音波システム制御パネル上の一列に配置されたスライドスイッチである。列の方向は、画像の深さ方向（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙ  ｇｒｅａｔｅｒ  ｄｅｐｔｈｓ）に対応していることがすぐに分かる。スイッチは一般的に、中心位置が、対応する画像深度のノミナル利得であるスライドスイッチである。スライドスイッチは、横方向にどちらの向きでも動かして、各深さにおいて、ノミナル利得よりも大きいまたは小さい利得をかけることができる。このように、利得プロファイルを非線形に設定して、イメージングしている身体の領域の人体構造に関して利得を変化させられる。特許文献１に記載されているように、現代の超音波システムでは、具体的なイメージングアプリケーションに対する利得プロファイルを記憶し、呼び出し、適用し、必要に応じてスライドスイッチで調整し、画像の深さにわたり明るさとモノクロ階調が一様な画像を生成できる。
【０００３】
超音波検査は、検査者が画像と、画像化されている微妙な構造と機能（例えば、血流）を最も容易に識別できるように、暗い部屋で行われることが多い。検査者がシステム制御パネルのコントロールを容易に見ることができるように、コントロールは見やすいようにバックライトされていることが多い。ＴＧＣコントロールは様々な方法で照明できる。しかし、効果的にバックライトをしたとしても、検査者はＴＧＣスイッチの位置を識別できないことが多い。特に、ＴＧＣスイッチがそのノミナルな中心位置にセットされているか、異なる利得設定に調整されているか、検査者が見ることは困難なことが多い。したがって、望ましくは、容易に識別でき、暗い検査室でも設定を容易に視認できるＴＧＣコントロールを提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，４８２，０４５号
【発明の概要】
【０００５】
本発明の原理では、ＴＧＣコントロールの個々のスイッチを照明する診断超音波システムを説明する。スイッチがその中心位置にあるとき、照明は、色または明るさを変調または制御して、一意的に制御される。それにより検査者は、容易に、そのオリエンテーションパターンによりスイッチの利得設定を視認（ｖｉｓｕａｌｉｚｅ）でき、ノミナルな中心位置に設定されているスイッチをすぐに識別できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】超音波診断イメージングシステムの制御パネルを示す図である。
【図２】本発明の原理により構成された、図１の超音波システムのＴＧＣコントロールを詳細に示す図である。
【図３】ＴＧＣ回路を含む超音波システムの主要コンポーネントを示すブロック図である。
【図４】図４ａと図４ｂは、暗い部屋で見た、本発明によるＴＧＣコントロールが照明されたところを示す図である。
【図５】図５ａと図５ｂは、ＴＧＣコントロール上のＬＥＤのパルス幅変調またはカラー制御による、本発明の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
まず図１を参照し、超音波システムコントロールパネル２８が斜視図に示されている。ユーザは、肝臓のイメージングなど、具体的な超音波検査を行いたい時、制御パネル２８上のコントロールを用いて所望の手順を選択する。これには、制御パネル上のトラックボール及び選択ボタンを用いて、ディスプレイモニター６２上に示されるパラメータ及び機能選択（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｃｈｏｉｃｅｓ）のメニューを操作（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）して、所望のパラメータを選択することを含む。下記のように、イメージング手順を選択する時、システムは、システムメモリに記憶されたその手順のための最適なＴＧＣ特性を選択し、それをＴＧＣ回路に適用する。ＴＧＣ回路は、この最適なＴＧＣ特性により、システムの信号経路にあるＴＧＣ増幅器の利得を制御する。システムは、画像ディスプレイにグラフィカル情報を提供し、最適なＴＧＣ特性の視覚的表示が画像に隣接して画像ディスプレイ６２上に表示されるようにする。このＴＧＣ曲線は、画像領域の漸進的に深いところから戻ってくるエコーに適用される相対的な利得の大きさを示している。
【０００８】
図２に示したように、制御パネル上のスライドスイッチ２０が垂直方向の中心位置３６に整列しているとき、所定の最適なＴＧＣ特性が表示され、ＴＧＣ回路の増幅器を制御するのに使われる。臨床医は、ある患者をより良くイメージングするために所定特性からの変更が必要であることが分かると、スライドスイッチを右か左に動かして、ＴＧＣ利得特性の傾斜部分（ｓｌｏｐｅ  ｓｅｇｍｅｎｔｓ）をリセットする。スイッチが動かされると、変更が制御パネル２８からＴＧＣ回路に伝えられ、ＴＧＣ回路が所定特性にその変更（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ  ｃｈａｎｇｅｓ）を適用する。これらの変更の効果は、ディスプレイスクリーン上に表示されたＴＧＣ特性に、視覚的変化により示される。臨床医がＴＧＣスイッチ２０の調整を終えると、所定特性からの変更（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は制御パネル上のスイッチの新しい物理的な位置により示され、最後のＴＧＣ特性はディスプレイスクリーン上に表示される。全画像深度にわたる一律の利得調整は、利得制御調整２６を調整することにより為される。
【０００９】
図３を参照して、本発明の原理により構成された超音波システムをブロック図に示した。この実施形態では、超音波プローブが二次元アレイトランスデューサ５００とマイクロビームフォーマ５０２とを含む。本発明は、一次元または二次元のトランスデューサアレイを利用するプローブで用いてもよい。マイクロビームフォーマは、アレイトランスデューサ５００の要素グループ（「パッチ」）に適用される信号を制御し、各グループの要素により受信されるエコー信号の合成を行う回路を含む。プローブにおけるマイクロビームフォーミングは、有利にも、プローブと超音波システムとの間のケーブル５０３の導体の数を削減でき、米国特許第５，９９７，４７９（Ｓａｖｏｒｄ  ｅｔ  ａｌ．）及び米国特許第６，４３６，０４８  （Ｐｅｓｑｕｅ）に記載されている。
【００１０】
プローブは超音波システムのスキャナ３１０に結合している。スキャナは、プローブ選択制御などの制御パネルにおけるユーザ制御に応じて、マイクロビームフォーマ５０２に制御信号を提供して、所望の画像及び選択されたプローブのために、プローブに送信ビームのタイミング、周波数、方向及びフォーカシングに関する命令を出すビームフォームコントローラ３１２を含む。また、ビームフォームコントローラは、受信したエコー信号のビームフォーミングを、それをアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３１６とビームフォーマ１１６に結合することにより、制御する。プローブにより受信されたエコー信号は、プリアンプと、ＴＧＣ（時間利得制御）回路３１４のアンプとにより増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３１６によりデジタル化される。デジタル化されたエコー信号は、次に、ビームフォーマ１１６によりビームに整形される。アレイ５００の個々の要素または要素のパッチからのエコー信号は、画像プロセッサ３１８により処理される。画像プロセッサは、デジタルフィルタリング、Ｂモード検出及び／又はドップラー処理を行い、ハーモニックセパレーション、周波数コンパウンディングによるスペックル低減、（デジタルＴＧＣを含む）デジタル利得及びその他の所望の画像または信号処理など、他の信号処理も行える。
【００１１】
スキャナ３１０により生成されたエコー信号は、デジタルディスプレイサブシステム３２０に結合される。デジタルディスプレイサブシステム３２０は、所望の画像フォーマットで表示するエコー信号を処理する。信号対雑音比や改善やフロー持続性の改善のため、エコー信号は、エコー信号をサンプリングし、ビームのセグメントを完全なライン信号にスプライシングし、ライン信号を平均化できる画像ラインプロセッサ３２２により処理される。各画像の画像ラインは、本技術分野で知られているように、ＲΘ変換（Ｒ−ｔｈｅｔａ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を行うスキャンコーバー他３２４により、所望の画像フォーマットにスキャン変換される。画像は次いで画像メモリ３２８に格納され、その画像メモリ３２８からディスプレイ１５０に表示される。また、メモリ中の画像は、上記のＴＧＣ特性などの、画像と共に表示されるグラフィックスとオーバーラップされる。グラフィックスは、ユーザ制御に応じて、グラフィックスジェネレータ３３０により生成される。個々の画像フレームまたは画像フレームシーケンスは、画像ループの取得中にシネメモリ３２６に格納できる。
【００１２】
本発明の原理によると、ＴＧＣ制御の各スライダースイッチ２２は、図２に示すように、スイッチのスライダー上に取り付けられたＬＥＤ１０で照明される。各スライダーは、それに沿ってスライダーを横方向に動かせる制御パネル中のカットアウト２４の範囲により決まる制御範囲を有する。このように、（最も浅いところに対応する）一番上のスライダーが左に動かされると、他のスイッチのＬＥＤ列の左側に現れる。検査者は、一目で、最も浅いところで、利得設定が低くなっており、より深いところの利得は、すべてノミナル利得設定であることが分かる。スイッチスライダー上の点灯されたＬＥＤにより、暗い部屋でもこれが分かりやすくなる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、各ＬＥＤ１０は、ノミナルな中心位置３６に設定されているとき、特徴的な光り方（ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）をする。異なるさまざまな発光方法を用いることができる。一つは、スライダー２２が中心位置にある時は、ＬＥＤを明るく点灯し、スライダーが中心位置からはずれた時は、暗く点灯することである。図５ａは、スライダーアーム１４を有するＴＧＣスライダースイッチのポテンショメータ１２を示す図である。スライダーが中心にある時、差動増幅器１６が低出力に切り替わり、パルス幅変調器１７の入力をディスエーブルする。このヌル状態では、ＬＥＤ１０は一定電圧で駆動され、明るく点灯する。しかし、スライダーアーム１４が中心からずれると、差動増幅器１６は、高出力に切り替わり、パルス幅変調器１７をイネーブルする。パルス幅変調器１７は、パルス幅が変調されたパルストレイン（ｐｕｌｓｅ  ｔｒａｉｎ）でＬＥＤ１０を駆動する。ＬＥＤの光り方（ＬＥＤ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）はより暗くなる。
【００１４】
様々な光り方への他の取り組みは、スライダー２２が中心位置にある時、ＬＥＤの光りの色を変更することである。図５ｂでは、スライダーアーム１４が中心にある時、差動増幅器１６により、ＬＥＤは、赤色など所定の色で光る。これは、ＲＧＢ  ＬＥＤの色を選択するカラーコントローラ１７で、またはＬＥＤ１０の色温度を変更することにより、行える。スライダーアームが中心から動くと、カラーコントローラ１７は、ＲＧＢ  ＬＥＤの異なる色（例えば、白でなく赤）を選択し、または中心位置で使われるのとは異なる色温度に変更する。
【００１５】
各ＴＧＣコントロールは、その設定に応じた（デジタルまたはアナログの）値を生成する。この値は、照明コントローラに結合される。照明コントローラ（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）は、デジタル値を、中心位置設定の既知の値と比較する。二つの値が等しくなければ、差分値を用いて、パルス幅変調のデューティサイクル及び／又は周波数を制御して、照明を暗くする。カラー変調の実施形態の場合、独立な三つのパルス幅変調器を用いて、ＲＧＢ  ＬＥＤの各色のデューティサイクルまたは周波数を制御して、実際上、所望の色を作る。
【００１６】
図４ａと図４ｂは、かかる色変調の効果を示している。図４ａは、８個のＴＧＣスライダーの一連のライトを示す。設定は、最も上のスライダーによる浅いところにおける、（中心の左に設定された）低い利得から、最も深いところにおける、ノミナルな利得より大きい利得（最も下のスライダーが右に動かされていることから分かる）までの範囲にある。白色ＬＥＤのこの曲線パターンでは、どのスライダーが操作されておらず、ノミナルな利得位置にあるのか、ほとんど分からない。しかし、図４ｂの例では、３番目、５番目及び６番目のスライダー２６、２７及び２８のＬＥＤが変調され、赤い色となっており（ドット状のパターンで示した）、他の白色のＬＥＤに対して明らかに目立っている。検査者（ｓｏｎｏｇｒａｐｈｅｒ）には、これらの深さではノミナルな利得に対する調整は行われていないことが、一目で分かる。
【００１７】
当業者は、容易に、この他の照明方式に想到することができるだろう。ＬＥＤは、例えば、より高い利得設定に（右側に）動かされた時は赤く、より低い利得設定に（左側に）動かされた時は青く、ノミナルな中心位置に設定されている時は白く光るようにしてもよい。他の代替手段としては、パルス幅変調器を用いてＬＥＤを点滅させ、その点滅により中心位置にあるもの又は動かされたものを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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