(57)【要約】【課題】電子式のラジアル走査方式を用いる超音波内視鏡を備えた超音波観測装置において、マルチビーム走査を可能とすると共に信号線数を削減する。【解決手段】Ｎ本の超音波ビーム（Ｎ≧２）により被検体の体腔内をラジアル走査する超音波観測装置であって、超音波観測装置本体と、円周上に配列されており、各々が、供給される駆動信号に従って超音波を発生すると共に、超音波を受信することにより受信信号を出力するＭ個の超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６と、複数の信号線を介して超音波観測装置本体に接続されており、各々が、超音波観測装置本体から供給される駆動信号をＮ個の超音波トランスデューサに供給すると共に、Ｎ個の超音波トランスデューサから出力される受信信号を超音波観測装置本体に出力するＭ／Ｎ個の分配部Ｃ１−０１〜６４とを有する超音波内視鏡とを含む。【選択図】図４
2007229015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本の超音波ビーム（Ｎは２以上の整数）を送信し、該超音波ビームによって被検体の体腔内をラジアル走査することにより、被検体に関する超音波画像を表す画像データを生成する超音波観測装置であって、
円周上に配列されたＭ個（ＭはＮの倍数）の超音波トランスデューサであって、各々が、供給される駆動信号に従って超音波を発生すると共に、超音波を受信することにより受信信号を出力する前記Ｍ個の超音波トランスデューサと、
複数の信号線を介して超音波観測装置本体に接続されているＭ／Ｎ個の分配部であって、各々が、前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号を前記Ｍ個の超音波トランスデューサの内のＮ個の超音波トランスデューサに供給すると共に、Ｎ個の超音波トランスデューサから出力される受信信号を超音波観測装置本体に出力する前記Ｍ／Ｎ個の分配部と、
を有する超音波内視鏡と、
前記Ｍ／Ｎ個の分配部に供給される複数の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
前記Ｍ／Ｎ個の分配部から出力される受信信号をそれぞれ処理するＭ／Ｎ個のチャンネルを含み、各チャンネルが、それぞれの分配部から出力される受信信号に基づいて、前記Ｎ個の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される複数の受信信号を分離する受信信号処理部と、
前記受信信号処理部において分離された複数の受信信号に基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成部と、
を有する超音波観測装置本体と、
を具備する超音波観測装置。
【請求項２】
前記Ｍ／Ｎ個の分配部の各々が、前記Ｍ個の超音波トランスデューサの内の３６０°／Ｎ間隔で配置されたＮ個の超音波トランスデューサに接続されている、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記受信信号処理部によって分離された複数の受信信号に受信フォーカス処理を施すことにより、各々の超音波ビームの受信方向に関する超音波画像情報を表す音線信号を生成する受信フォーカス処理部をさらに具備する請求項１又は２記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記Ｍ／Ｎ個の分配部の各々が、
前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号を前記Ｎ個の超音波トランスデューサに分配する駆動信号分配部と、
Ｎ個の超音波トランスデューサから出力されるＮ個の受信信号を合成して、合成受信信号を出力する受信信号合成部と、
前記Ｎ個の超音波トランスデューサへの駆動信号の供給と、前記Ｎ個の超音波トランスデューサからの受信信号の取り込みとを切り換える切換部と、
を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記Ｍ個の超音波トランスデューサの内からＮ群の超音波トランスデューサを送信開口として設定すると共に、前記Ｎ群の超音波トランスデューサの駆動タイミングを設定する送信制御部をさらに具備する請求項４記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記Ｍ／Ｎ個の分配部の各々が、
前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号をゲートするためのＮ個のマスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号と、前記Ｎ個のマスク信号とに基づいて、前記Ｎ個の超音波トランスデューサにそれぞれ供給されるＮ個の駆動信号を形成する駆動信号形成部と、
前記Ｎ個の超音波トランスデューサから出力されるＮ個の受信信号を合成して、合成受信信号を出力する受信信号合成部と、
前記Ｎ個の超音波トランスデューサへの駆動信号の供給と、前記Ｎ個の超音波トランスデューサからの受信信号の取り込みとを切り換える切換部と、
を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記Ｍ個の超音波トランスデューサの内のＮ群の超音波トランスデューサを送信開口として設定すると共に、前記Ｎ群の超音波トランスデューサから送信される超音波によって、互いに焦点深度が異なるＮ本の超音波ビームがそれぞれ形成されるように、各超音波トランスデューサの駆動タイミングを設定する送信制御部をさらに具備する請求項６記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記画像データ生成部が、焦点深度の異なる複数種類のＢモード画像を表す画像データを生成し、
前記画像データ生成部によって生成された焦点深度の異なる複数種類のＢモード画像を表す画像データに基づいて、焦点深度に応じて複数の画像域がつなぎ合わせられたＢモード画像を表す画像データを生成する画像合成部をさらに具備する、請求項７記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記Ｍ／Ｎ個の分配部の各々が、
前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号をゲートするためのＮ個のマスク信号を生成するマスク信号生成部と、
前記超音波観測装置本体から供給される駆動信号を分周することにより、互いに周波数の異なるＮ個の駆動信号を生成する分周部と、
前記Ｎ個のマスク信号と、前記互いに周波数の異なるＮ個の駆動信号とに基づいて、前記Ｎ個の超音波トランスデューサにそれぞれ供給されるＮ個の駆動信号を形成する駆動信号形成部と、
前記Ｎ個の超音波トランスデューサから出力されるＮ個の受信信号を合成して、合成受信信号を出力する受信信号合成部と、
前記Ｎ個の超音波トランスデューサへの駆動信号の供給と、前記Ｎ個の超音波トランスデューサからの受信信号の取り込みとを切り換える切換部と、
を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記Ｍ／Ｎ個の分配部の各々が、前記駆動信号形成部から出力されるＮ個の駆動信号を、前記Ｎ個の超音波トランスデューサの内のいずれに供給するかを切り換える第２の切換部をさらに有する、請求項９記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記Ｍ個の超音波トランスデューサの内からＮ群の超音波トランスデューサを送信開口として設定すると共に、前記Ｎ群の超音波トランスデューサから送信される超音波の周波数を送信開口ごとに設定する送信制御部をさらに具備する請求項９又は１０記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記送信制御部が、前記Ｎ群の超音波トランスデューサから送信される超音波によって、互いに焦点深度が異なるＮ本の超音波ビームがそれぞれ形成されるように、各超音波トランスデューサの駆動タイミングを設定する、請求項１１記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記画像データ生成部が、焦点深度の異なる複数種類のＢモード画像を表す画像データを生成し、
前記画像データ生成部によって生成された焦点深度の異なる複数種類のＢモード画像を表す画像データに基づいて、焦点深度に応じて複数の画像域がつなぎ合わせられたＢモード画像を表す画像データを生成する画像合成部をさらに具備する、請求項１２記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
前記受信信号処理部によって生成された複数の受信信号に基づいて、ドップラー画像を表す画像データを生成する第２の画像データ生成部をさらに具備する、請求項９〜１３のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１５】
前記受信信号処理部によって生成された複数の受信信号に基づいて、周波数解析画像を表す画像データを生成する第３の画像データ生成部をさらに具備する、請求項９〜１４のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１６】
前記第１〜第３の画像データ生成部及び前記画像合成部の内の少なくとも１つにおいて生成された画像データに基づいて、Ｂモード画像又はドップラー画像又は周波数解析画像を画面に表示するための表示形式を設定する表示形式設定部をさらに具備する請求項１３〜１５のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１７】
前記超音波内視鏡の前記受信信号合成部が、前記Ｎ個の受信信号の各々をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、ディジタル変換されたＮ個の受信信号を合成するミキサとを有する、請求項４〜１６のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１８】
前記超音波内視鏡の前記受信信号合成部が、前記Ｎ個の受信信号を時分割多重により合成する、請求項４〜１６のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断のために患者の体腔内に挿入して超音波断層像を撮影することが可能な超音波内視鏡を備えた超音波観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、患者の体腔内周辺に関する医療診断を行うために、患者の体腔内に挿入して超音波撮像を行う超音波内視鏡が利用されている。一般に、超音波内視鏡においては、超音波を送受信する複数の超音波トランスデユーサ（超音波振動子）を含むアレイを機械的に回転させることにより視野角３６０°の走査を行うメカニカルラジアル走査方式が採用されている。
【０００３】
このような超音波内視鏡を用いて画質の良い超音波画像を取得するために、周波数の異なる複数種類の超音波を送受信することにより、超音波画像データを取得することが提案されている。しかしながら、超音波の送信周波数を変化させるには、複数種類のプローブを交替で使用しなければならないので、プローブを患者の体腔内に挿入及び抜去するのに時間と手間を要すると共に、患者の身体的負担が大きい。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、高周波化にともなう超音波減衰に対処して周波数選択を容易に行うための超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、少なくとも２つ以上の中心周波数をもつ超音波パルスを送受波して受信信号を得る各中心周波数共用の超音波トランスデューサと、該超音波トランスデューサを用いて中心周波数毎に独立して受信信号を収集する手段とを備えている。
【０００５】
また、特許文献２には、周波数特性の異なる複数の超音波画像を同一の画像上で滑らかな画像として合成表示するための超音波画像処理装置が開示されている。この超音波画像処理装置は、互いに異なる複数の周波数特性を有する超音波送受信手段と、該複数の超音波送受信手段を駆動する制御手段と、複数の超音波送受信手段から出力される受信信号に画面内における超音波送受信手段に対応した位置からの距離に応じた重み付けを行い一画面に合成して表示する表示手段とを備えている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、分解能を優先させたエコーデータや深達度を優先させたエコーデータを得ることによって、より診断に有効な超音波断層像を表示するための超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、超音波を送受波する広帯域超音波振動子を有する超音波プローブと、該広帯域超音波振動子に付与する駆動周波数を変化させて供給するとともに、この広帯域超音波振動子から発せられた超音波のエコー信号を受信してエコーデータを得る送受信部と、この送受信部で得られたエコーデータを記憶する記憶手段と、上記送受信部で発生された駆動周波数の変化を制御するとともに、この駆動周波数の変化に対応させて上記エコーデータを記憶手段に記憶させる制御を行う制御手段と、該記憶制御手段に駆動周波数に対応して記憶されているエコーデータを基に、超音波断層像に生成する画像処理手段とを備えている。
【０００７】
これらの特許文献１〜３に開示された発明によれば、周波数特性の異なる複数種類の振動子又は広帯域超音波振動子を用いることにより、超音波プローブの挿入及び抜去といった手間を要することなく、周波数の異なる複数種類の超音波を切り換えながら送受信することができる。しかしながら、これらの特許文献１〜３においては、いずれもメカニカルラジアル走査方式が採用されているため、走査速度を向上させるには限界がある。そのため、電子ラジアル走査方式によっても同様に複数種類の超音波を送受信できることが望まれる。なお、特許文献１には、当該発明が電子走査方式に適用される場合があることも開示されているが（第２頁）、具体的な構成は明らかにされていない。
【０００８】
一方、電子的な走査により視野角３６０°の走査を行う電子ラジアル走査方式も提案されている。例えば、非特許文献１には、各種消化器疾患に対する電子ラジアル型超音波内視鏡の使用経験に基づいて、電子ラジアル型超音波内視鏡の有用性及び問題点を検討した結果が記載されている。
【０００９】
関連する技術として、特許文献４には、複数個の超音波振動子を固定した可撓性基板を円筒状に形成する際に、可撓性基板の接合部分における超音波振動子間の間隔を各振動子の配置間隔の整数倍にすると共に、接合部分における超音波振動子間の間隔位置での走査を、この間隔に隣設する超音波振動子を駆動して行うための駆動素子切換回路及びディレイラインを具備する電子ラジアル型超音波ビーム装置が開示されている。この電子ラジアル型超音波ビーム装置においては、上記駆動素子切換回路及びディレイラインを設けることにより、可撓性基板の接合部分における視野を確保している。
【特許文献１】特開平５−５６９８０号公報（第１、２頁）
【特許文献２】特開平８−１７３４２０号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２００１−３３３９０２号公報（第１頁）
【特許文献４】特開平２−１３４１４２号公報（第２頁）
【非特許文献１】竹田、他、「消化器疾患に対する電子ラジアル型超音波内視鏡検査の現状」、超音波医学（Jpn J Med Ultrasonics）、社団法人日本超音波医学会、２００４年、第３１巻補遺、７７−Ｃ０６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、電子ラジアル走査方式によれば、例えば、３６０°の走査範囲を確保するために、プローブ内に多数の振動子（例えば、２５６個）が配置される。これらの振動子の各々は、駆動信号や超音波の受信信号を伝送するために、信号線を介して超音波観測装置本体に接続される。そのため、振動子の数を増やすと、それに応じて信号線の数も増えてしまう。特に、複数の超音波ビーム（マルチビーム）によって走査を行う場合には、駆動信号を複数の振動子にタイミングをずらして供給しなければならないので、複数の振動子の信号線を兼用することはできない。その結果、信号線を含むケーブルが太くなるので、取り扱いが不便になるだけでなく、それが体内に挿入される患者への身体的負担が極めて大きくなってしまう。
【００１１】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、電子式のラジアル走査方式を用いる超音波内視鏡を備えた超音波観測装置において、マルチビーム走査を可能とすると共に信号線の数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波観測装置は、Ｎ本の超音波ビーム（Ｎは２以上の整数）を送信し、該超音波ビームによって被検体の体腔内をラジアル走査することにより、被検体に関する超音波画像を表す画像データを生成する超音波観測装置であって、円周上に配列されたＭ個（ＭはＮの倍数）の超音波トランスデューサであって、各々が、供給される駆動信号に従って超音波を発生すると共に、超音波を受信することにより受信信号を出力する上記Ｍ個の超音波トランスデューサと、複数の信号線を介して超音波観測装置本体に接続されているＭ／Ｎ個の分配部であって、各々が、超音波観測装置本体から供給される駆動信号を上記Ｍ個の超音波トランスデューサの内のＮ個の超音波トランスデューサに供給すると共に、Ｎ個の超音波トランスデューサから出力される受信信号を超音波観測装置本体に出力する上記Ｍ／Ｎ個の分配部とを有する超音波内視鏡と、該Ｍ／Ｎ個の分配部に供給される複数の駆動信号を発生する駆動信号発生部と、Ｍ／Ｎ個の分配部から出力される受信信号をそれぞれ処理するＭ／Ｎ個のチャンネルを含み、各チャンネルが、それぞれの分配部から出力される受信信号に基づいて、上記Ｎ個の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される複数の受信信号を分離する受信信号処理部と、該受信信号処理部において分離された複数の受信信号に基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成部とを有する超音波観測装置本体とを具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波観測装置本体において発生させた駆動信号を、超音波内視鏡側に設けられた分配部において分割して複数の超音波トランスデューサに供給するので、マルチビーム走査が可能になると共に、超音波内視鏡と超音波観測装置本体とを接続する信号線の数を削減することが可能となる。従って、マルチビーム走査によって取得された超音波の受信信号に基づいて様々な種類の超音波画像を生成することにより、画質の向上や診断効率の向上を図ることが可能となる。また、患者の体腔内に挿入されるケーブルを細くすることができるので、患者の身体的負担を軽減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波観測装置は、電子ラジアル型の超音波内視鏡１と、超音波内視鏡１に接続可能な超音波観測装置本体２とを含んでいる。
【００１５】
図２は、図１に示す超音波内視鏡１の外観を示す模式図である。図２に示すように、超音波内視鏡１は、挿入部９１１と、操作部９１２と、接続コード９１３と、ユニバーサルコード９１４とを含んでいる。
超音波内視鏡１の挿入部９１１は、患者の体内に挿入することができる細長い可撓性の管によって形成されている。操作部９１２は、挿入部９１１の基端に設けられており、接続コード９１３を介して超音波観測装置本体２に接続されていると共に、ユニバーサルコード９１４を介して光源装置に接続されている。超音波内視鏡１の挿入部９１１の先端には、超音波を送受信する超音波トランスデューサ部１０が配置されている。
【００１６】
図３は、図２に示す超音波内視鏡１の先端を拡大して示している。
超音波内視鏡１の先端には、超音波トランスデューサ部１０及び回路部１１が配置されていると共に、照明窓９２１、観察窓９２３、処置具導出孔９２６、及び、ノズル穴９２７が設けられている。照明窓９２１には、光源装置からライトガイドを介して供給される照明光を出射させるための照明用レンズ９２２が装着されている。また、観察窓９２３には、対物レンズ９２４が装着されており、この対物レンズ９２４の結像位置に、イメージガイドの入力端又はＣＣＤカメラ等の固体撮像素子９２５が配置されている。
【００１７】
処置具導出孔９２６は、操作部９１２に設けられた処置具挿入口９１５（図２）から挿入された処置具等を導出させる孔である。この孔から鉗子等の処置具を被検体の体腔内に突き出し、操作部９１２においてこれを操作することにより、種々の処置が行われる。さらに、ノズル孔９２７は、照明窓９２１及び観察窓９２３を洗浄するための液体を供給するために設けられている。
【００１８】
図４は、図３に示す超音波トランスデューサ部１０及び回路部１１の構成を示す図である。図４に示すように、超音波トランスデューサ部１０は、円周上に並べられた複数の超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ２、…を含んでいる。本実施形態においては、直径が約１１．５ｍｍの円の円周上に、２５６個の超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６が配列されている。
【００１９】
各超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６は、例えば、４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数帯域を含む広帯域な周波数特性を有する振動子である。各超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６は、圧電体１０１と、圧電体１０１の両面に配置された電極１０２及び１０３とを含んでいる。圧電体１０１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電体等によって形成されている。また、一方の電極１０２の引き出し配線は、回路部１１の分配部Ｃ１−０１〜６４に接続されている。さらに、他方の電極１０３の引き出し配線は、共通配線に接続されている。この共通配線は、超音波観測装置本体において接地配線に接続されている。なお、電極１０３側を共通電極としても良い。また、図４において、分配部Ｃ１−０１〜６４への配線は超音波トランスデューサ部１０の外側から引き出されているが、それらの配線を超音波トランスデューサ部１０の内側から引き出し、超音波トランスデューサ部１０の外側を共通配線又は共通電極としても良い。
【００２０】
このような超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６は、駆動信号が印加されることにより伸縮して超音波を発生する。そこで、隣接する複数の超音波トランスデューサ（超音波トランスデューサ群）を、遅延時間を設けて順次駆動することにより、所望の方向に送信される超音波ビームが形成される。このような超音波ビームを、異なる位置に配置された複数の超音波トランスデューサ群を用いて、同時又はほぼ同時に形成することにより、複数の超音波ビーム（マルチビーム）が送信される。さらに、それらの超音波ビームの方向を送信タイミングに応じてずらすことにより、マルチビームによって被検体内がラジアル走査される。
【００２１】
また、超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６は、被検体において発生した超音波エコーを受信し、それを電気信号に変換して受信信号として出力する。この受信信号は、分配部Ｃ１−０１〜６４を介して超音波観測装置本体２に伝送される。
【００２２】
分配部Ｃ１−０１〜６４は、駆動信号供給線ＳＤ０１〜ＳＤ６４を介して超音波観測装置本体２にそれぞれ接続されている。また、各分配部Ｃ１−０１〜６４には、６４個おき（即ち、約９０°間隔）に配置されている４つの超音波トランスデューサが接続されている。例えば、分配部Ｃ１−０１には、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３が接続されており、分配部Ｃ０２には、超音波トランスデューサＴＲ２、ＴＲ６６、ＴＲ１３０、及び、ＴＲ１９４が接続されている。
【００２３】
このような分配部Ｃ１−０１〜６４の各々は、超音波観測装置本体２において生成され、信号供給線ＳＤ０１〜ＳＤ６４を介して伝送される駆動信号を４つの超音波トランスデューサに分配して供給すると共に、それらの超音波トランスデューサによって取得された受信信号を、信号供給線ＳＤ０１〜ＳＤ６４を介して超音波観測装置本体２に伝送する。
【００２４】
図５は、図４に示す分配部Ｃ１−０１の構成を説明するためのブロック図である。なお、分配部Ｃ１−０２〜６４も、図５に示すものと同様の構成を有している。図５に示すように、分配部Ｃ１−０１は、駆動信号分配部１１１と、切換部１１２と、受信信号合成部１１３とを含んでいる。
【００２５】
駆動信号分配部１１１は、信号供給線ＳＤ０１を介して供給される駆動信号を４個の超音波トランスデューサに分配する。
切換部１１２は、駆動信号の供給と受信信号の取り込みとを切り換えるための４つのスイッチＳＷを含んでいる。切換部１１２は、信号供給線ＳＤ０１から駆動信号が供給されている間には、分割された４つの駆動信号が超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３にそれぞれ供給されるように、スイッチＳＷを送信モードに切り換える。また、切換部１１２は、駆動信号が供給されていない間には、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３から出力された受信信号が受信信号合成部１１３に入力されるように、スイッチＳＷを受信モードに切り換える。なお、図５には、送信モードの状態が示されている。
【００２６】
受信信号合成部１１３は、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３によってそれぞれ受信された受信信号を合成して出力する。図６は、受信信号合成部１１３の構成例を示している。受信信号合成部１１３は、４つの前置増幅器（ＰＲＥＡＭＰ）１１３と、４つのＡ／Ｄ変換器１１５と、１つのミキサ１１６とを有している。４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３からそれぞれ出力された４つの受信信号は、切換部１１２を介して受信信号合成部１１３に入力され、前置増幅及びアナログ／ディジタル変換された後で、ミキサ１１６において時分割多重等により合成される。このようにして生成された合成受信信号が、信号線ＳＤ０１を介して超音波観測装置本体２に入力される。
【００２７】
再び、図１を参照すると、超音波観測装置本体２は、制御部２０と、操作卓２１と、記録部２２と、送信ビーム設定部２３と、ビーム情報記憶部２４と、送信制御部２５と、送信タイミング設定部２６と、駆動信号発生部２７と、受信制御部２８と、送受信切換部２９と、受信信号処理部３０と、音線データ処理部３１と、Ｂモード画像データ生成部３２と、画像メモリ３３と、画像処理部３４と、表示部３５とを含んでいる。
制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とソフトウェアとによって構成されており、超音波観測装置本体２の各部を制御している。
【００２８】
操作卓２１は、種々の命令や情報を入力するためにオペレータによって操作される入力装置であり、オペレータの操作に従って、超音波内視鏡１における超音波観測動作の開始／停止を制御するための制御信号等を制御部２０に出力する。操作卓２１は、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスや、マウス等のポインティングデバイスや、調節ツマミや、入力ボタン等を含んでいる。超音波観察を行う際にオペレータによって入力される情報としては、超音波ビームの本数（１〜４本）、超音波ビームの焦点距離（焦点深度）、超音波ビームの周波数等がある。
【００２９】
記録部２２は、ＣＰＵに動作を実行させるための基本プログラムや、種々の処理を行うために用いられるプログラム（ソフトウェア）や、それらの処理に用いられる情報等を記録するための記録媒体を制御する。なお、記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、外付けハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いても良い。
【００３０】
送信ビーム設定部２３には、超音波ビームの周波数や焦点距離に対応する適切な開口幅や駆動信号の波形等の情報が格納されているビーム情報記憶部２４が備えられている。送信ビーム設定部２３は、制御部２０の制御の下で、ビーム情報記憶部２４から必要な情報を読み出すことにより、超音波の送信開始位置、焦点距離及び送信方向に応じた遅延パターン、焦点距離及び焦点径に応じた開口幅、送信角度間隔、並びに、超音波の送信周波数を設定する。
【００３１】
送信制御部２５は、送信ビーム設定部２３によって設定された情報に基づいて、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ２、…に供給される駆動信号に関する設定を行う。具体的には、送信制御部２５の送信開口設定部２５１、送信フォーカス設定部２５２、及び、送信周波数設定部２５３が次の設定を行う。
【００３２】
送信開口設定部２５１は、４つの超音波トランスデューサ群を送信開口として設定する。この設定は、後述する送信タイミング設定部２６によって設定される駆動信号の送信タイミングに同期して行われる。例えば、図７に示すように、９０°ずつ離れた４つの位置ＰＴ１〜ＰＴ４からラジアル走査を開始する場合には、最初の送信タイミングにおいて、それらの位置ＰＴ１〜ＰＴ４を含む４つの超音波トランスデューサ群（超音波トランスデューサＴＲ２５４〜ＴＲ４、ＴＲ６２〜ＴＲ６８、ＴＲ１２６〜ＴＲ１３２、及び、ＴＲ１９０〜ＴＲ１９６）が送信開口として設定される。また、次の送信タイミングにおいては、送信角度間隔に応じてラジアル走査方向にシフトされた４つの超音波トランスデューサ群が送信開口として設定される。例えば、送信角度間隔を３６０°／２５６とする場合には、超音波トランスデューサＴＲ２５５〜ＴＲ５、ＴＲ６３〜ＴＲ６９、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３３、及び、ＴＲ１９１〜ＴＲ１９７が次の送信開口となる。
【００３３】
送信フォーカス設定部２５２は、送信ビーム設定部２３によって設定された遅延パターンに基づいて、各超音波トランスデューサに供給される駆動信号に与えられる遅延時間を設定する。図８は、超音波トランスデューサＴＲ２５４〜ＴＲ４に与えられる遅延パターンを示している。
送信周波数設定部２５３は、各超音波トランスデューサに与えられる駆動信号の周波数を設定する。
【００３４】
送信タイミング設定部２６は、制御部２０の制御の下で、超音波ビームの送信タイミング、又は、パルス繰り返し数（ＰＲＦ：pulse repetition frequency）を設定する。
駆動信号発生部２７は、超音波トランスデューサ部１０に含まれる複数の超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６（図４）に対応する複数のパルサを含んでいる。各パルサは、送信制御部２５において行われた設定に従って、所定の周波数を有する駆動信号を、送信タイミング設定部２６において設定された送信タイミング又はＰＲＦに従って発生する。それにより、各送信開口に含まれる複数の超音波トランスデューサから、複数の超音波が、設定された時間差を伴ってそれぞれ発生する。その結果、図８に示すように、それらの超音波の重ね合わせによって、設定された深度に焦点を有する超音波ビームが形成される。本実施形態においては、９０°ずつ離れた４つの超音波トランスデューサに同じ駆動信号が同じタイミングで供給されるので、そのような超音波ビームが、同時に４つの方向に送信される。
【００３５】
受信制御部２８は、制御部２０の制御の下で、超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６から出力された受信信号についての信号処理及び画像データの生成処理を制御する。具体的には、受信制御部２８の受信開口設定部２８１、受信フォーカス設定部２８２、及び、受信周波数設定部２８３が次の設定を行う。
【００３６】
受信開口設定部２８１は、送信制御部２５において設定された複数の送信開口に対応する複数の受信開口を設定する。受信開口として設定される超音波トランスデューサ群は、送信開口として設定される超音波トランスデューサ群と同じであっても良いし、送信開口として設定される超音波トランスデューサ群を含む、より広い範囲の超音波トランスデューサ群であっても良い。
【００３７】
受信フォーカス設定部２８２は、各受信開口に含まれる複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される複数の受信信号に与えられる遅延時間を、受信開口ごとに設定する。このような遅延時間の設定（受信フォーカス設定）は、後述する受信フォーカス処理において用いられる。
受信周波数設定部２８３は、設定された周波数に応じて受信周波数帯域を設定する。
【００３８】
送受信切換部２９は、駆動信号発生部２７において発生した駆動信号の超音波内視鏡１への供給と、受信信号処理部３０における受信信号の取り込みとを、所定のタイミングで切り換える。このように受信信号の取り込み時間帯を限定することにより、送信された超音波ビームが被検体の特定の深度において反射されることにより生じる超音波エコーを検出することができる。
【００３９】
図９は、図１に示す受信信号処理部３０及び音線データ処理部３１の構成を示すブロック図である。
受信信号処理部３０は、分配部Ｃ１−０１〜６４に対応する６４の入力チャンネルを含んでいる。各チャンネルには、入力された受信信号（受信データ）を４つの超音波ビームに対応する４種類の受信データに分離するマルチプレクサ（ＭＵＸ）３０１が備えられている。マルチプレクサ３０１において分離された受信データは、そのチャンネルに対応する分配部Ｃ１−０１〜６４（図４）に接続されている４つの超音波トランスデューサからそれぞれ出力された受信信号に相当する。
【００４０】
音線データ処理部３１は、受信フォーカス処理部３１１と、受信フィルタ処理部３１２と、メモリ（１次メモリ）３１３と、ゲイン／階調処理部３１４とを有している。受信フォーカス処理部３１１は、マルチプレクサ３０１から出力された受信データを入力するための（即ち、超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６に対応する）複数の入力チャンネルを有している。受信フォーカス処理部３１１は、それらの入力チャンネルに入力される受信データの値を、受信フォーカス設定部２８２において設定された遅延時間を与えて加算する。それにより、設定された方向に焦点が絞り込まれた受信ビームを表す音線データが生成される。
【００４１】
受信フィルタ処理部３１２は、音線データに包絡線検波処理を施す。また、メモリ３１３は、受信フィルタ処理部３１２から出力された音線データを順次格納する。このメモリ３１３に１フレーム分の音線データ（フレームデータ）が蓄積されると、フレームデータがゲイン／階調処理部３１４に出力される。ゲイン／階調処理部３１４は、受信制御部２８の制御の下で、メモリ３１３から出力されたフレームデータについて、距離による減衰の補正、及び、超音波ビームの送信周波数に応じた階調補正を行う。
【００４２】
再び、図１を参照すると、Ｂモード画像データ生成部３２は、音線データ処理部３１において生成されたフレームデータについて、走査フォーマットを変換するＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）処理を行う。それにより、超音波ビームの走査空間における音線方向の画像情報を表す音線データが、物理空間における表示用の画像データに変換される。即ち、Ｂモード画像データ生成部３２は、超音波内視鏡１のラジアル走査方式に対応する座標変換処理及び補間処理を音線データに施すことにより、画像表示範囲に対応するリサンプリングを行う。
【００４３】
画像メモリ（２次メモリ）３３は、Ｂモード画像データ生成部３２において生成されたＢモード画像データを格納する。
画像処理部３４は、画像メモリ３３に格納されているＢモード画像データについて、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形な階調処理等の必要な画像処理を施すと共に、ディジタルの画像データをアナログの画像信号に変換して出力する。
表示部３５は、ラスタスキャン方式のＣＲＴディスプレイ又はＬＣＤディスプレイであり、画像処理部３４から出力された画像信号に基づいて超音波画像を表示する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、４本のマルチビームにより被検体内をラジアル走査するので、シングルビームを用いる場合に比較して、１フレーム辺りの超音波画像情報を取得する時間を約１／４に短縮することができる。従って、シングルビームと同程度の分解能を維持する場合には、フレームレートを約４倍に向上させることができる。また、シングルビームと同程度のフレームレートを維持する場合には、分解能を約４倍に向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、超音波内視鏡内に分配部を設けることにより、２５６個の超音波トランスデューサに対して、超音波内視鏡と超音波観測装置本体との間における信号線の数を６４（＝２５６／４）本まで低減することが可能となる。そのため、共通配線を含めると総配線数が６５（＝６４＋１）本となるので、これらの配線を収納するケーブルを細くすることができる。従って、超音波内視鏡の取り扱いが容易になると共に、患者の身体的負担を低減することが可能となる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波観測装置について、図１０〜図１７を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。また、図１１は、本実施形態に係る超音波撮像装置によって超音波ビームが送信される様子を示す模式図である。本実施形態に係る超音波観測装置は、焦点距離が互いに異なるマルチビームＴＢ１〜ＴＢ４によって被検体をラジアル走査できることを特徴としている。
【００４７】
図１０に示すように、この超音波観測装置は、超音波内視鏡３及び超音波観測装置本体４を含んでいる。超音波内視鏡３は、超音波トランスデューサ部１０及び回路部４０を含んでいる。回路部４０は、図４に示す分配部Ｃ１−０１〜６４の替わりに、分配部Ｃ２−０１〜６４を含んでいる。これらの分配部Ｃ２−０１〜６４には、図４に示すのと同様に、駆動信号供給線ＳＤ０１〜ＳＤ６４、及び、制御信号供給線ＳＣ０１〜ＳＣ６４がそれぞれ接続されている。超音波トランスデューサ部１０の構成、及び、超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６と分配部Ｃ２−０１〜６４との接続形態については、図４に示す回路部１１におけるものと同様である。
【００４８】
図１２は、図１０に示す分配部Ｃ２−０１の構成を示す図である。なお、分配部Ｃ２−０２〜６４も、同様の構成を有している。図１２に示すように、分配部Ｃ２−０１は、マスク信号生成部１２１と、駆動信号形成部１２２と、切換部１２３と、受信信号合成部１２４とを含んでいる。
【００４９】
マスク信号生成部１２１は、超音波観測装置本体４において生成され、制御信号供給線ＳＣ０１を介して供給されるマスク制御信号に従って、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３の駆動タイミング及び駆動時間を制御するための４つのマスク信号を生成する。なお、マスク信号の具体例については、後で詳しく説明する。
【００５０】
駆動信号形成部１２２は、４つのアンドゲートＧＴを含んでいる。信号供給線ＳＤ０１を介して供給された駆動信号は、駆動信号形成部１２２において４つに分割され、それぞれのアンドゲートＧＴに入力される。各アンドゲートＧＴは、入力された駆動信号とマスク信号生成部１２１において生成されたマスク信号との論理積を取って出力する。それにより、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３をそれぞれ駆動するための４つの駆動信号が形成される。
【００５１】
切換部１２３は、駆動信号の供給と超音波受信信号の受信とを切り換えるための４つのスイッチＳＷを含んでいる。切換部１２３は、信号供給線ＳＤ０１から駆動信号が供給されている間には、駆動信号形成部１２２から出力された４つの駆動信号が超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３にそれぞれ供給されるように、スイッチＳＷを送信モードに切り換える。また、切換部１２３は、駆動信号が供給されていない間には、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３から出力された受信信号が受信信号合成部１２４に入力されるように、スイッチＳＷを受信モードに切り換える。なお、図１２には、送信モードの状態が示されている。
【００５２】
受信信号合成部１２４は、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及びＴＲ１９３からそれぞれ出力された４つの受信信号を順次取り込み、それらを合成して超音波観測装置本体４に出力する。図１３の（ａ）〜（ｄ）は、受信信号合成部１２４における受信信号の取り込みパターンを示している。例えば、超音波ビームの最初の送信時（図１１参照）には、超音波ビームの焦点深度が浅い方から順に受信信号を取り込むように、図１３の（ａ）に示す取り込みパターンが設定される。そして、駆動信号に同期したカウンタに基づいて、例えば、６４カウントごとに、取り込みパターンが（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）…の順に切り換えられる。それにより、超音波ビームＴＢ４、ＴＢ３、ＴＢ２、ＴＢ１によって走査することにより取得された受信信号が、常にこの順で合成されて、受信信号合成部１２４から出力される。
【００５３】
再び、図１０を参照すると、超音波観測装置本体４は、図１に示す送信制御部２５、受信制御部２８、受信信号処理部３０、音線データ処理部３１、及び、Ｂモード画像データ生成部３２の替わりに、送信制御部４１、受信制御部４２、受信信号処理部４３、音線データ処理部４４、及び、Ｂモード画像データ生成部４５を有しており、さらに、Ｂモード画像合成部４６を有している。
【００５４】
送信制御部４１は、送信ビーム設定部２３において設定された情報（即ち、超音波ビームの本数、超音波の送信開始位置、焦点距離及び送信方向に応じた遅延パターン、焦点距離及び焦点径に応じた開口幅、送信角度間隔、並びに、超音波の送信周波数）に基づいて、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ２、…（図４）に供給される駆動信号に関する設定を行う。具体的には、送信制御部４１の送信開口設定部４１１、送信フォーカス設定部４１２、及び、送信周波数設定部４１３が次の設定を行う。
【００５５】
送信開口設定部４１１は、４つの超音波トランスデューサ群を送信開口として設定する。この設定は、送信タイミング設定部２６によって設定される駆動信号の送信タイミングに同期して行われる。例えば、図１１に示すように、９０°ずつ離れた４つの位置ＰＴ１〜ＰＴ４から、４つの超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４によるラジアル走査を開始する場合には、それらの位置ＰＴ１〜ＰＴ４を含む超音波トランスデューサＴＲ２５３〜ＴＲ５、ＴＲ６２〜ＴＲ６８、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３１、ＴＲ１９３〜ＴＲ１９４が送信開口として設定される。また、次の送信タイミングにおいては、送信角度間隔に応じてラジアル走査方向にシフトされた４つの超音波トランスデューサ群（例えば、超音波トランスデューサＴＲ２５４〜ＴＲ６、ＴＲ６３〜ＴＲ６９、ＴＲ１２８〜ＴＲ１３２、及び、ＴＲ１９４〜ＴＲ１９５）が送信開口として設定される。
【００５６】
ここで、超音波ビームにおいては、焦点深度を深くするほど、焦点径が大きくなって方位分解能が低下する。そのため、深部においても浅部と同程度の方位分解能を維持するためには、送信開口を広く取ることにより焦点径を絞る必要がある。そのため、図１１においては、焦点深度が深いほど開口径を広くしている。
【００５７】
送信フォーカス設定部４１２は、送信ビーム設定部２３によって設定された遅延パターンに基づいて、各超音波トランスデューサに供給される駆動信号に与えられる遅延時間を設定する。
送信周波数設定部４１３は、各超音波トランスデューサに与えられる駆動信号の周波数を設定する。
送信制御部４１は、これらの各部４１１〜４１３によって設定された情報を、制御信号供給線を介して、超音波内視鏡３の回路部４０に供給する。
【００５８】
受信制御部４２の受信開口設定部４２１は、送信制御部４１において設定された複数の送信開口に対応する複数の受信開口を設定する。また、受信フォーカス設定部４２２は、各受信開口に含まれる複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される複数の受信信号に与えられる遅延時間を、超音波ビームの焦点距離に応じて設定する。受信周波数設定部４２３は、送信された超音波ビームの周波数に応じて、受信周波数帯域を設定する。画像域設定部４２４は、受信フォーカス処理によって形成される受信ビームの焦点距離に応じて、その受信ビームに基づいて生成される超音波画像の適切な表示範囲（画像域）を設定する。即ち、受信ビームによって表される画像においては、焦点を中心とする所定の深度範囲が最も明確に表示されるので、そのような範囲を切り出すために画像域が設定される。例えば、図１４に示すように、焦点距離を８ｃｍ、４ｃｍ、２ｃｍ、０．５ｃｍとする４本の受信ビームについて、画像域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれ設定される。
【００５９】
図１５は、受信信号処理部４３及び受信フォーカス処理部４４の構成を示すブロック図である。
受信信号処理部４３は、複数の分配部Ｃ２−０１〜６４に対応する複数の入力チャンネルを有している。分配部Ｃ２−０１〜６４から出力された合成受信信号は、対応するチャンネルの前置増幅器４３１において前置増幅され、Ａ／Ｄ変換器４３２においてアナログ／ディジタル変換される。さらに、それによって得られた受信データは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４３３において、４つの超音波ビームに対応する４種類の受信データに分離される。受信データの分割タイミングは、図１２に示す受信信号合成部１２４における受信信号の取り込みタイミング（図１３参照）に対応して設定される。
【００６０】
受信データ処理部４４は、音線データを生成するための４つの処理系統４４１ａ〜４４４ａ、４４１ｂ〜４４４ｂ、４４１ｃ〜４４４ｃ、４４１ｄ〜４４４ｄを含んでいる。各マルチプレクサ４３３において時分割された受信データは、これらの４つの処理系統に順次入力される。それにより、これらの４つの処理系統に、焦点距離の異なる４本の超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４（図１１）によって得られた超音波画像情報を表す受信データがそれぞれ入力される。
【００６１】
受信フォーカス処理部４４１ａ、４４１ｂ、４４１ｃ、４４１ｄの各々は、入力される受信データに受信フォーカス設定部４２２において設定された遅延時間を与え、それらの値を加算することにより、設定された方向及び深度に焦点が絞り込まれた受信ビームを表す音線データを生成する。受信フィルタ処理部４４２ａ、４４２ｂ、４４２ｃ、４４２ｄは、それぞれの受信フォーカス処理部４４１ａ、４４１ｂ、４４１ｃ、４４１ｄにおいて生成される音線データについて、受信周波数設定部４２３において設定された受信周波数帯域に従ってバンドパスフィルタ処理を施すことにより、所定の帯域に周波数が制限された音線データを生成すると共に、さらに包絡線検波処理を施すことにより、検波処理が施された音線データを出力する。メモリ４４３ａ、４４３ｂ、４４３ｃ、４４３ｄは、それぞれの受信フィルタ処理部４４２ａ、４４２ｂ、４４２ｃ、４４２ｄから出力される音線データを順次格納する。これらのメモリ４４３ａ、４４３ｂ、４４３ｃ、４４３ｄの各々に１フレーム分の音線データ（フレームデータ）が蓄積されると、フレームデータがゲイン／階調処理部４４４ａ、４４４ｂ、４４４ｃ、４４４ｄに出力される。ゲイン／階調処理部４４４ａ、４４４ｂ、４４４ｃ、４４４ｄは、受信制御部４２（図１０）の制御の下で、それぞれのメモリ４４３ａ、４４３ｂ、４４３ｃ、４４３ｄから出力されたフレームデータについて、距離による減衰の補正、及び、超音波ビームの送信周波数に応じた階調補正を行う。
【００６２】
再び、図１０を参照すると、Ｂモード画像データ生成部４５は、音線データ処理部４４の４つのデータ処理系統（図１５参照）の各々において生成されたフレームデータについて、走査フォーマットを変換するＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）処理を行う。それにより、焦点距離の異なる４本の超音波ビームを用いて４種類の画像データが生成される。
【００６３】
Ｂモード画像合成部４６は、画像域設定部４２４において設定された画像域Ａ〜Ｄと、Ｂモード画像データ生成部４５において生成された４種類のＢモード画像データとに基づいて、焦点距離の異なる複数のＢモード画像を合成する処理を行う。それにより、図１６に示すように、各超音波画像における焦点付近の領域がつなぎ合わせられた合成Ｂモード画像を表す画像データが生成される。
【００６４】
次に、分配部Ｃ２−０１〜６４のマスク信号生成部１２１（図１２）において生成されるマスク信号の具体例について、図４及び図１１〜図１７を参照しながら説明する。なお、図４においては、分配部Ｃ１−０１〜６４の替わりに、図１２に示す構成を有する分配部Ｃ２−１〜６４が配置される。
【００６５】
図１１に示すように、超音波トランスデューサ部１０の位置ＰＴ１〜ＰＴ４から、焦点距離が異なる４本の超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４によるラジアル走査を開始する場合には、開口幅が異なる４つの超音波トランスデューサ群（超音波トランスデューサＴＲ２５３〜ＴＲ５、ＴＲ６２〜ＴＲ６８、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３１、及び、ＴＲ１９２〜ＴＲ１９４）が送信開口として設定される。ここで、焦点距離に応じて開口幅を変化させるのは、焦点距離にかかわらず、方位分解能をほぼ一定に維持するためである。
【００６６】
最初の送信タイミングにおいて、超音波観測装置本体４において生成された駆動信号及びマスク制御信号が、それらの超音波トランスデューサに接続されている分配部Ｃ２−０１〜０５及びＣ２−６１〜６４に供給される。それに応じて、各分配部Ｃ２−０１〜０５及びＣ２−６１〜６４において、マスク信号生成部１２１が、マスク制御信号に従って図１７に示すマスク信号（１）〜（２０）を生成する。なお、それ以外の分配部においては、インヒビット信号を生成するようにしても良いし、そのような分配部には超音波観測装置本体４から駆動信号を供給しないようにしても良い。
【００６７】
ここで、マスク信号（１）〜（４）は、分配部Ｃ２−０５及びＣ２−６１において、超音波トランスデューサＴＲ５、ＴＲ６９、ＴＲ１３３及びＴＲ１９７、並びに、超音波トランスデューサＴＲ２５３、ＴＲ６１、ＴＲ１２５及びＴＲ１８９のためにそれぞれ生成される。マスク信号（５）〜（８）は、分配部Ｃ２−０４及びＣ２−６２において、超音波トランスデューサＴＲ４、ＴＲ６８、ＴＲ１３２及びＴＲ１９６、並びに、ＴＲ２５４、ＴＲ６２、ＴＲ１２６、ＴＲ１９０のためにそれぞれ生成される。マスク信号（９）〜（１２）は、分配部Ｃ２−０３及びＣ２−６３において、超音波トランスデューサＴＲ３、ＴＲ６７、ＴＲ１３１及びＴＲ１９５、並びに、ＴＲ２５５、ＴＲ６３、ＴＲ１２７、ＴＲ１９１のためにそれぞれ生成される。マスク信号（１３）〜（１６）は、分配部Ｃ２−０２及びＣ２−６４において、超音波トランスデューサＴＲ２、ＴＲ６６、ＴＲ１３０及びＴＲ１９４、並びに、ＴＲ２５６、ＴＲ６４、ＴＲ１２８、ＴＲ１９２のためにそれぞれ生成される。マスク信号（１７）〜（２０）は、分配部Ｃ２−０１において、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９及びＴＲ１９３のためにそれぞれ生成される。
【００６８】
各分配部の駆動信号形成部１２２においては、マスク信号と駆動信号との論理積を取ることにより、それぞれの超音波トランスデューサに供給される駆動信号が形成される。その結果、送信開口として設定された超音波トランスデューサＴＲ２５３〜ＴＲ５から、ビームＴＢ１の遅延パターンに従う超音波が送信されて、超音波ビームＴＢ１が形成される。同様に、送信開口として設定された超音波トランスデューサＴＲ６２〜ＴＲ６８、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３１、及び、ＴＲ１９２〜ＴＲ１９４から、ビームＴＢ２、ＴＢ３、及び、ＴＢ４の遅延パターンに従う超音波がそれぞれ送信されて、超音波ビームＴＢ２、ＴＢ３、及び、ＴＢ４がそれぞれ形成される。
【００６９】
また、次の送信タイミングにおいては、送信角度間隔に応じてラジアル走査方向にシフトされた４つの超音波トランスデューサ群が送信開口として設定されると共に、各分配部において、超音波観測装置本体４から供給されたマスク制御信号に従ってマスク信号が生成される。例えば、送信角度間隔を３６０°／２５６とする場合には、超音波トランスデューサＴＲ２５５〜ＴＲ５、ＴＲ６３〜ＴＲ６９、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３３、及び、ＴＲ１９１〜ＴＲ１９７が送信開口として設定される。そして、分配部Ｃ２−０２においてマスク信号（１７）〜（２０）が生成され、分配部Ｃ２−０１及びＣ２−０３においてマスク信号（１３）〜（１６）が生成され、分配部Ｃ２−６４及びＣ２−０４においてマスク信号（９）〜（１２）が生成され、分配部Ｃ２−６３及びＣ２−０５においてマスク信号（５）〜（８）が生成され、分配部Ｃ２−６２及びＣ２−０６においてマスク信号（１）〜（４）が生成される。さらに、超音波ビームの送信タイミングに至る毎に、各分配部のマスク信号生成部１２１において生成されるマスク信号群は同様にシフトする。
【００７０】
このようなマスク信号生成部１２１は、マスク制御信号及びクロック信号によって動作するカウンタを用いて構成される。この場合には、マスク信号生成部１２１の構成を簡単にできるというメリットがある。或いは、予め用意された複数パターンの遅延回路を、駆動信号をカウントするカウンタのカウント値に基づいて切り換えるようにしても良い。この場合には、マスク制御信号供給線の線数を削減できるというメリットがある。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、回路部においてマスク信号を生成することにより、超音波観測装置本体において生成された１つの駆動信号を、複数の超音波トランスデューサに異なるタイミングで供給することができるようになる。それにより、互いに焦点距離の異なるマルチビームによって被検体内をラジアル走査することが可能となる。従って、焦点が適切に設定された超音波ビームによって被検体内の各深度領域を走査する所謂多段フォーカス撮像を、フレームレートの低下を招くことなく行うことができるので、超音波画像の画質を向上させることが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、２５６個の超音波トランスデューサに対して、超音波内視鏡と超音波観測装置本体との間における配線数を、例えば、１２８本（駆動／受信信号伝送用として２５６／４本、制御信号供給用として２５６／４本）に低減することが可能となる。従って、これらの配線を収納するケーブルを細くすることが可能となるので、超音波内視鏡の取り扱いが容易になると共に、患者の身体的負担を低減することが可能となる。
【００７３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る超音波観測装置について、図１１及び図１８〜図２３を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、この超音波観測装置は、超音波内視鏡５及び超音波観測装置本体６を含んでいる。本実施形態に係る超音波観測装置は、互いに周波数が異なる複数の超音波ビーム（マルチビーム）によって被検体をラジアル走査することを特徴としている。その際には、図１１に示す超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４と同様に、それらの超音波ビームの焦点距離を変化させても良い。その理由は、超音波ビームは、周波数が低いほど被検体の深部まで到達できるが、それに伴い距離分解能が低下するので、周波数に応じて適切な焦点距離を設定することにより、深度ごとに最良の超音波画像情報を取得するためである。
【００７４】
超音波内視鏡５は、超音波トランスデューサ部１０及び回路部６０を含んでいる。回路部６０は、図４に示す分配部Ｃ１−０１〜６４の替わりに、複数の分配部Ｃ３−０１〜６４を含んでいる。これらの分配部Ｃ３−０１〜６４には、図４に示すのと同様に、駆動信号供給線ＳＤ０１〜ＳＤ６４、及び、制御信号供給線ＳＣ０１〜ＳＣ６４がそれぞれ接続されている。超音波トランスデューサ部１０の構成、及び、超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６と分配部Ｃ３−０１〜６４との接続形態については、図４に示す回路部１１におけるものと同様である。
【００７５】
図１９は、図１８に示す分配部Ｃ３−０１の構成を示すブロック図である。なお、分配部Ｃ３−０２〜６４も、図１９に示すものと同様の構成を有している。
図１９に示すように、分配部Ｃ３−０１は、マスク信号生成部１３１と、分周部１３２と、駆動信号形成部１３３と、第１切換部１３４と、第２切換部１３５と、受信信号合成部１３６とを含んでいる。
【００７６】
マスク信号生成部１３１は、超音波観測装置本体４において生成され、制御信号供給線ＳＣ０１を介して供給されるマスク制御信号に従って、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３の駆動タイミング及び駆動時間を制御するための４つのマスク信号を生成する。図２０は、マスク信号生成部１３１において生成されるマスク信号のパターンを示している。
【００７７】
分周部１３２は、第１分周部ＤＶ１と、第２分周部ＤＶ２と、第３分周部ＤＶ３を含んでいる。また、駆動信号形成部１３３は、４つのアンドゲートＧＴ１〜ＧＴ４を含んでいる。
各分周部ＤＶ１〜ＤＶ３は、入力された駆動信号を分周することにより、その周波数を１／２にして出力する。例えば、周波数が２０ＭＨｚの駆動信号が分周部１３２に入力された場合に、その駆動信号は分岐されて、アンドゲートＧＴ４及び第１分周部ＤＶ１に入力される。第１分周部ＤＶ１は、入力された２０ＭＨｚの駆動信号を分周することにより、１０ＭＨｚの駆動信号をアンドゲートＧＴ３及び第２分周部ＤＶ２に出力する。第２分周部ＤＶ２は、入力された１０ＭＨｚの駆動信号を分周することにより、５ＭＨｚの駆動信号をアンドゲートＧＴ２及び第３分周部ＤＶ３に出力する。第３分周部ＤＶ３は、入力された５ＭＨｚの駆動信号を分周することにより、２．５ＭＨｚの駆動信号をアンドゲートＧＴ１に出力する。
【００７８】
図２１に示すように、アンドゲートＧＴ１〜ＧＴ４は、入力された駆動信号（下段）とマスク信号生成部１３１において生成されたマスク信号（上段）との論理積を取ることにより、周波数及び駆動タイミングが調節された駆動信号（太線）を形成する。
【００７９】
ここで、図３、図１１、及び、図２０を参照しながら、マスク信号生成部１３１において生成されるマスク信号の具体例について説明する。
図１１に示すように、４つの位置ＰＴ１〜ＰＴ４から、周波数が異なる４本の超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４によるラジアル走査を開始する場合には、開口幅が異なる４本の超音波トランスデューサ群ＴＲ２５３〜ＴＲ５、ＴＲ６２〜ＴＲ６８、ＴＲ１２７〜ＴＲ１３１、及び、ＴＲ１９２〜ＴＲ１９４が送信開口として設定される。
【００８０】
図２０は、超音波ビームの最初の送信タイミングの際に、送信開口として設定された超音波トランスデューサに接続されている分配部において生成されるマスク信号を表している。即ち、分配部Ｃ３−６１及びＣ３−０５においてはマスク信号（１）〜（４）が生成され、分配部Ｃ３−６２及びＣ３−０４においてはマスク信号（５）〜（８）が生成され、分配部Ｃ３−６３及びＣ３−０３においてはマスク信号（９）〜（１２）が生成され、分配部Ｃ３−６４及びＣ３−０２においてはマスク信号（１３）〜（１６）が生成され、分配部Ｃ３−０１においてはマスク信号（１７）〜（２０）が生成される。なお、それ以外の分配部においては、インヒビット信号を生成するようにしても良いし、そのような分配部には超音波観測装置本体６から駆動信号を供給しないようにしても良い。
【００８１】
図２０に示すマスク信号の内で、マスク信号（１）、（５）、（９）、（１３）、（１７）は、周波数が２．５ＭＨｚの超音波ビームを生成するための駆動パターンを形成しており、各分配部において、駆動信号形成部１３３のアンドゲートＧＴ１に供給される。また、マスク信号（２）、（６）、（１０）、（１４）、（１８）は、周波数が５ＭＨｚの超音波ビームを生成するための駆動パターンを形成しており、各分配部においてアンドゲートＧＴ２に供給される。さらに、マスク信号（３）、（７）、（１１）、（１５）、（１９）は、周波数が１０ＭＨｚの超音波ビームを生成するための駆動パターンを形成しており、各分配部においてアンドゲートＧＴ３に供給される。また、マスク信号（４）、（８）、（１２）、（１６）、（２０）は、周波数が２０ＭＨｚの超音波ビームを生成するための駆動パターンを形成しており、各分配部においてアンドゲートＧＴ４に供給される。
【００８２】
また、次の送信タイミングにおいては、送信角度間隔に応じてラジアル走査方向にシフトされた４つの超音波トランスデューサ群（例えば、超音波トランスデューサＴＲ２５４〜ＴＲ６、ＴＲ６３〜ＴＲ６９、ＴＲ１２８〜ＴＲ１３２、及び、ＴＲ１９３〜ＴＲ１９５）が送信開口として設定され、各分配部において超音波観測装置本体６から供給されたマスク制御信号に従ってマスク信号が生成される。例えば、分配部Ｃ３−６２及びＣ３−０６においてマスク信号（１）〜（４）が生成され、分配部Ｃ３−６３及びＣ３−０５においてはマスク信号（５）〜（８）が生成され、分配部Ｃ３−６４及びＣ３−０４においてはマスク信号（９）〜（１２）が生成され、分配部Ｃ３−０１及びＣ３−０３においてはマスク信号（１３）〜（１６）が生成され、分配部Ｃ３−０２においてはマスク信号（１７）〜（２０）が生成される。さらに、超音波ビームの送信タイミングに至る毎に、各分配部のマスク信号生成部１３１において生成されるマスク信号群が、同様にシフトする。
【００８３】
このようなマスク信号生成部１３１は、マスク制御信号及びクロック信号によって動作するカウンタを用いて構成しても良い。この場合には、マスク信号生成部１３１の構成を簡単にできるというメリットがある。或いは、予め用意された複数パターンの遅延回路を、駆動信号をカウントするカウンタのカウント値に基づいて切り換えるようにしても良い。この場合には、マスク制御信号供給線を省略することができるので、超音波内視鏡５と超音波観測装置本体６とを接続する信号線数を削減できるというメリットがある。
【００８４】
再び、図１９を参照すると、第１切換部１３４は、駆動信号形成部１３３において形成された４種類の駆動信号の出力先（超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、ＴＲ１９３）を、駆動信号と同期するカウンタに基づいて切り換える。図２２の（ａ）〜（ｄ）は、第１切換部１３４における４つのスイッチングパターンを示している。例えば、図１１に示す超音波ビームの最初の送信タイミングの際には、第１切換部１３４は、図２２の（ａ）に示すスイッチングパターンに設定される。そして、駆動信号に同期したカウンタに基づいて、例えば、６４カウントごとに（即ち、超音波ビームを１／４周走査するのに対応するタイミングで）、スイッチングパターンが（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）…の順に切り換えられる。このように、マスク信号群をシフトさせながら（図２０参照）、駆動信号の出力先を切り換えることにより（図２２参照）、図１１に示す周波数及び焦点距離の異なる４本の超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４によるラジアル走査が行われる。
【００８５】
図１９に示す第２切換部１３５は、駆動信号の供給と超音波受信信号の受信とを切り換えるための４つのスイッチＳＷを含んでいる。第２切換部１３５は、信号供給線ＳＤ０１から駆動信号が供給されている間には、第１切換部１３４から出力された４つの駆動信号が超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３にそれぞれ供給されるように、スイッチＳＷを送信モードに切り換える。また、第２切換部１３５は、駆動信号が供給されていない間には、超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３から出力された受信信号が受信信号合成部１３６に入力されるように、スイッチＳＷを受信モードに切り換える。なお、図１９には、送信モードの状態が示されている。
【００８６】
受信信号合成部１３６は、４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及びＴＲ１９３によってそれぞれ受信された４つの受信信号を順次取り込み、それらを合成して超音波観測装置本体６に出力する。受信信号合成部１３６における受信信号の取り込みパターンは、図１３の（ａ）に示すものと同様である。これらの取り込みパターンは、駆動信号をカウントするカウンタのカウント値に基づいて、例えば、６４カウントごとに順次切り換えられる。
【００８７】
再び、図１８を参照すると、超音波観測装置本体６は、図１０に示す送信制御部４１及び受信制御部４２の替わりに、送信制御部６１及び受信制御部６２を有している。その他の構成については、図１０に示す超音波観測装置本体４におけるものと同様である。
【００８８】
送信制御部６１は、送信開口設定部４１１と、送信フォーカス設定部４１２と、送信周波数設定部６１０とを有している。これらの内の送信開口設定部４１１及び送信フォーカス設定部４１２の動作については、第２の実施形態（図１０）におけるものと同様である。また、送信周波数設定部６１０は、複数の超音波トランスデューサに与えられる駆動信号の周波数を送信開口ごとに設定する。送信制御部６１は、これらの各部４１１、４１２、及び、６１０によって設定された情報を、制御信号供給線を介して、超音波内視鏡５の回路部６０に供給する。
【００８９】
受信制御部６２は、受信開口設定部４２１と、受信フォーカス設定部４２２と、受信周波数設定部６２０と、画像域設定部４２４とを有している。これらの内の受信開口設定部４２１、受信フォーカス４２２、及び、画像域設定部４２４の動作については、第２の実施形態（図１０）におけるものと同様である。また、受信周波数設定部６２０は、音線データ処理部４４の受信フィルタ処理部４４２ａ〜４４２ｄ（図１５参照）に対して、送信開口に対応する（即ち、超音波ビームの周波数に応じた）受信周波数帯域を設定する。例えば、先に第２の実施形態において説明したように、受信データ処理部４４の４つの処理系統４４１ａ〜４４４ａ、４４１ｂ〜４４４ｂ、４４１ｃ〜４４４ｃ、４４１ｄ〜４４４ｄには、超音波ビームＴＢ１〜ＴＢ４に関する超音波画像情報を表す受信データがそれぞれ入力されので、受信フィルタ処理部４４２ａ〜４４２ｄには、２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、及び、２０ＭＨＺを中心とする周波数帯域が設定される。
【００９０】
このような送信制御部６１及び受信制御部６２における設定に従って超音波ビームの送受信を行い、受信信号処理部４３及び音線データ処理部４４において生成された音線データに基づいて、超音波の周波数別に４種類のＢモード画像データが生成される。さらに、そのようなＢモード画像データを、画像域設定部４２４における設定（図１４参照）に従って合成することにより、複数の画像域Ａ〜Ｄによって構成される合成画像を表す画像データが生成される。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、超音波観測装置本体から供給された駆動信号を回路部において分周するので、信号線数を削減しつつ、周波数の異なるマルチビームによって被検体内をラジアル走査することができる。従って、超音波内視鏡を交換する手間や、それに伴う患者の身体的負担を要することなく、周波数別のＢモード画像を得ることが可能となる。
【００９２】
また、それにより、浅部における高分解能と深部へのビーム深達度とを両立させることのができるので、浅部から深部に渡る広い範囲を、良好な状態で画像化することが可能となる。そのような画像においては、画像域ごとに送信周波数に応じた階調補正処理が為されているので、異なる画像域の間において不自然さがなく、全体的に見やすい画像となる。従って、医療診断において、１つの画像に基づいて適切な判断を下せるようになる。
【００９３】
次に、本発明の第４の実施形態に係る超音波観測装置について、図２３〜図２８を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。図２３に示すように、この超音波観測装置は、超音波内視鏡７及び超音波観測装置本体８を含んでいる。本実施形態に係る超音波観測装置は、互いに周波数が異なるマルチビームによって被検体をラジアル走査し、それによって得られた画像データに基づいてドップラー画像を生成することを特徴としている。
【００９４】
超音波内視鏡７は、超音波トランスデューサ部１０及び回路部８０含んでいる。回路部８０は、図４に示す分配部Ｃ１−０１〜６４の替わりに、複数の分配部Ｃ４−０１〜６４を含んでいる。超音波トランスデューサ部１０の構成及び超音波トランスデューサＴＲ１〜ＴＲ２５６と分配部Ｃ４−０１〜６４との接続形態については、図４に示すものと同様である。
【００９５】
図２４は、分配部Ｃ４−０１の構成を示すブロック図である。なお、分配部Ｃ４−０２〜６４も、図２４に示すものと同様の構成を有している。
図２４に示すように、分配部Ｃ４−０１は、図１９に示す分配部Ｃ３−０１における受信信号合成部１３６の替わりに、受信信号合成部１４０を有している。その他の構成については、分配部Ｃ３−０１におけるものと同様である。
【００９６】
受信信号合成部１４０は、分配部Ｃ４−０１に接続されている４つの超音波トランスデューサに対応する４つの前置増幅器（ＰＲＥＡＭＰ）１４１及び４つのＡ／Ｄ変換器１４２と、１つのミキサ１４３とを有している。４つの超音波トランスデューサＴＲ１、ＴＲ６５、ＴＲ１２９、及び、ＴＲ１９３から、第２切換部１３５を介して受信信号合成部１４０に入力された４つの受信信号は、前置増幅及びアナログ／ディジタル変換された後で、ミキサ１４３に入力されて合成される。このようにして生成された合成受信信号が、信号線ＳＤ０１を介して超音波観測装置本体８に入力される。このように複数の受信信号を合成することにより、異なる複数の開口において同時に受信された受信信号（即ち、深度が等しい領域に関する情報）を取得することが可能となる。
【００９７】
再び、図２３を参照すると、超音波観測装置本体８は、図１８に示す受信信号処理部４３の替わりに、受信信号処理部８１を有しており、さらに、ドップラー処理部８２、画像合成部８３、及び、表示形式設定部８４を有している。また、本実施形態において、Ｂモード画像データ生成部４５から出力された４種類のＢモード画像データは、Ｂモード画像合成部４６及び画像メモリ３３の両方に出力される。その他の構成については、図１８に示すものと同様である。
【００９８】
図２５は、受信信号処理部８１の構成を説明するためのブロック図である。図２５に示すように、受信信号処理部８１は、分配部Ｃ４−０１〜６４に対応する複数のマルチプレクサ（ＭＵＸ）８１１を有している。各マルチプレクサ８１１は、対応する分配部において生成された合成信号を４つの超音波ビームに対応する４種類の受信データに分離し、受信データ処理部４４の４つの系統４４１ａ〜４４４ａ、４４１ｂ〜４４４ｂ、４４１ｃ〜４４４ｃ、４４１ｄ〜４４４ａにそれぞれ出力する。分離された受信信号をいずれの系統に出力するかについては、送信制御部６１における設定に従う。例えば、４つの受信信号が、周波数の低い順から、受信フォーカス処理部４４１ａ、４４１ｂ、４４１ｃ、４４１ｄに出力される。
【００９９】
図２３に示すドップラー処理部８２は、音線データ処理部４４から出力された音線データに基づいて、受信フォーカス処理が施された受信信号から高周波成分を除去すると共に、その受信信号に対して直交位相検波処理を行う。さらに、ドップラー処理部８２は、直交位相検波された受信信号から、血管壁や心臓壁等のスペキュラーエコーの変動によって生じる不要なクラッター成分を取り除く。このようにして、血流からの反射成分のみを抽出したドップラー画像データが生成される。このドップラー画像データは、メモリ３３に格納される。
【０１００】
画像合成部８３は、Ｂモード画像データ生成部４５において生成された複数種類のＢモード画像データによって表される周波数別のＢモード画像のいずれか、又は、Ｂモード画像合成部４６において生成された合成Ｂモード画像データによって表される合成Ｂモード画像と、ドップラー処理部８２において生成されたドップラー画像データによって表されるドップラー画像との合成画像を表す画像データ生成する。合成画像においては、Ｂモード画像又は合成Ｂモード画像を輝度によって表し、ドップラー画像を色度によって表すようにしても良い。
【０１０１】
表示形式設定部８４は、周波数別のＢモード画像や、合成Ｂモード画像や、それらの画像とドップラー画像との合成画像を表示部３５に表示する際に、画面における画像の表示形式を設定する。表示させる画像の種類や表示形式は、オペレータが操作卓２１を用いて命令を入力することにより選択することができる。表示形式としては、例えば、次に示す形式を選択することができる。
（１）Ｂモード画像とドップラー画像との合成画像を単独で表示する表示形式（図２６）
（２）合成画像と周波数別のＢモード画像又は合成Ｂモード画像とを並べて表示する表示形式（図２７）
【０１０２】
或いは、Ｂモード画像データのみを用いて、次のような形式で表示しても良い。
（３）合成Ｂモード画像のみを表示する表示形式（図１６）
（４）周波数別のＢモード画像のみを表示する表示形式（図２８）
（５）合成Ｂモード画像及び周波数別のＢモード画像を表示する表示形式
表示形式（４）又は（５）を選択する場合には、さらに、表示させるＢモード画像の枚数（１〜４枚）、種類（２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ等）、各画像のサイズ、及び、レイアウトを選択することができる。
【０１０３】
ここで、本実施形態においては、受信信号を取り込む際に、焦点距離に応じた取り込み時間の制限は行っていない。そのため、図２８に示すように、周波数別のＢモード画像において、深度が等しい領域を比較することも可能である。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態によれば、互いに周波数の異なるマルチビームを用いることにより、通常のシングルビームを用いるのと同程度の撮像時間で複数種類の超音波画像情報を取得できる。従って、そのような超音波画像情報に基づいてＢモード画像やドップラー画像やそれらの合成画像を表示させることにより、効率的で良質な医療診断を行うことが可能となる。また、それらの画像の表示形式を、診断目的やユーザが好みに応じて選択できるので、医療診断の現場において診断効率を上げることが可能となる。
【０１０５】
本実施形態においては、周波数の異なる４種類の超音波ビームを送信しているが、それらの超音波ビームの内の複数のビームをドップラー画像生成のために確保しても良い。超音波ビームの周波数の組み合わせを変更するためには、回路部８０の分周部１３２に対して予め設定を行っておけば良い。例えば、第２分周部ＤＶ２において分周された駆動信号がアンドゲートＧＴ１及びＧＴ２に入力されるように設定しておく。それにより、フレームレートの低下を招くことなく、ドップラー画像とＢモード画像との両方を生成することが可能となる。
【０１０６】
次に、本発明の第５の実施形態に係る超音波観測装置について、図２９及び図３０を参照しながら説明する。図２９は、本実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。図２９に示すように、この超音波観測装置は、超音波内視鏡７及び超音波観測装置本体９を含んでいる。超音波内視鏡７の構成については、図２３に示すものと同様である。
【０１０７】
図２９に示すように、超音波観測装置本体９は、図２３に示すドップラー処理部８２、画像合成部８３、及び、表示形式設定部８４の替わりに、周波数処理部９１、画像合成部９２、及び、表示形式設定部９３を有している。その他の構成については、図２３に示すものと同様である。
【０１０８】
図３０に示すように、周波数処理部９１は、周波数解析部９０１と、注目周波数自動決定部９０２と、抽出周波数演算部９０３と、周波数画像データ生成部９０４とを含んでいる。
周波数解析部９０１は、音線データ処理部４４の各データ処理系統から出力された音線データについてＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、それらの音線データに含まれている複数の周波数成分を算出する。
【０１０９】
注目周波数自動決定部９０２は、それらの周波数成分の中から、少なくとも１つの注目すべき周波数成分を自動的に決定する。例えば、注目周波数自動決定部９１２は、予め定められている周波数を有する成分を注目すべき周波数成分として決定しても良いし、強度の大きい周波数成分を注目すべき周波数成分として決定しても良いし、被検体の深度方向の全部又は一部の領域において大きなピーク又はディップを有する周波数成分を注目すべき周波数成分として決定しても良い。
【０１１０】
ここで、超音波エコー強度の大きい部分における特定の組織の周波数特性に関する特徴に基づいて周波数成分を決定することにより、その特定の組織をより強調して表示することができる。一方、超音波エコー強度の小さい部分に着目して周波数成分を決定することにより、多数の弱いエコーが加算され干渉した結果として生じるスペックル成分を低減することも可能である。いずれにしても、ＳＮ比を改善することができる。また、複数の周波数成分の相対値を算出する場合には、その相対値に基づいて、特定の組織の２次元的な分布を正確に求めることができる。
【０１１１】
抽出周波数演算部９０３は、注目周波数自動決定部９０２によって決定された少なくとも１つの注目すべき周波数成分を周波数解析部９０１から入力し、超音波トランスデューサの送受信における周波数特性の補正等を行う。ここで、超音波トランスデューサの送受信における周波数特性を記録部２２に記録しておき、制御部２０の制御の下で、抽出周波数演算部９０３が、周波数解析部９０１から入力された少なくとも１つの周波数成分の強度を補正するようにすれば、より正確な強度を求めることができる。
【０１１２】
抽出周波数演算部９０３は、音線データ処理部４４の複数の信号処理系統から出力された受信データ（即ち、周波数が異なる超音波ビームにより取得されたデータ）の解析結果に基づいて、複数の周波数成分の強度の相対関係として、それらの差を算出する。或いは、相対関係として比を算出しても良い。また、受信信号の周波数成分のみならず、位相成分の抽出して超音波画像の生成に利用すれば、さらに多くの情報を得ることができる。
【０１１３】
周波数画像データ生成部９０４は、抽出周波数演算部９０３から出力されたデータに基づいて、周波数画像データを生成する。この周波数画像データは、周波数差分画像を表しており、医療診断においては、組織性状を判別する際に用いることができる。この周波数画像データは、画像メモリ３３に格納される。
【０１１４】
図２９に示す画像合成部９２は、Ｂモード画像データ生成部４５において生成されたＢモード画像データによって表される周波数別のＢモード画像のいずれか、又は、Ｂモード画像合成部４６において生成された合成Ｂモード画像データによって表される合成Ｂモード画像と、周波数処理部９１において生成された周波数画像データによって表される周波数差分画像との合成画像を生成する。合成画像においては、Ｂモード画像又は合成Ｂモード画像を輝度によって表し、周波数差分画像を色度によって表すようにしても良い。
【０１１５】
表示形式設定部９３は、周波数別のＢモード画像や、合成Ｂモード画像や、それらの画像と周波数差分画像との合成画像を表示部３５に表示する際に、画面における画像の表示形式を設定する。表示形式としては、合成画像を単独で表示する形式や、合成画像と合成Ｂモード画像を並べて表示する形式等、様々な形式を採用することができる。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、周波数別のＢモード画像と共に、周波数差分画像を生成することができる。この周波数差分画像においては、広帯域パルスに基づいて取得された受信信号を用いる一般的な方法に比較して、ＳＮ比が改善されている。従って、周波数差分画像を用いて観察部位の組織性状を診断する場合に、診断の精度を上げることが可能となる。
【０１１７】
なお、本実施形態においては、図２３に示すドップラー処理部８２の替わりに図２９に示す周波数処理部９１が設けられているが、ドップラー処理部を有する超音波観測装置本体８に周波数処理部９１をさらに付加しても良い。
【０１１８】
以上説明した本発明の第１〜第５の実施形態においては、音線データを生成する際に、受信フィルタ処理部において送信ビームの周波数に対応する周波数（基本周波数成分）を抽出している。しかしながら、基本周波数成分の整数倍（例えば、２倍）の周波数成分を有する高調波を抽出することにより、ハーモニックイメージングを行っても良い。
【０１１９】
また、本発明の第２〜第５の実施形態においては、４本の超音波ビームをマルチビーム送信する場合について説明しているが、４本以下のマルチビーム又はシングルビームによって走査しても良い。その場合には、回路部のマスク信号生成部に対して、動作させない超音波トランスデューサへの駆動信号の供給を遮断するマスク信号を生成するように、予め設定を行っておけば良い。
【０１２０】
さらに、本発明の実施形態においては、１つの分配部に４つの超音波トランスデューサを接続することにより、互いに９０°離れた４本のマルチビームを送信しているが、分配部に接続される超音波トランスデューサの数を変更することにより、３本以下、又は、５本以上のマルチビーム送信を行うことも可能である。しかしながら、超音波ビームの本数が多くなるほど、隣接する超音波ビームの角度間隔が狭くなる。そのため、クロストークが生じ易くなると共に、送信開口又は受信開口を広く取ることができなくなるので、留意が必要である。マルチビームの本数が４本（角度間隔が９０°）の場合には、通常の使用状態においてクロストークはあまり問題になることはない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、医療診断のために体内に挿入して超音波断層像を撮影することが可能な超音波内視鏡を備えた超音波観測装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波内視鏡の構成を示す模式図である。
【図３】図２に示す超音波内視鏡の先端を示す拡大図である。
【図４】図３に示す超音波トランスデューサ部及び回路部の構成を示す図である。
【図５】図１に示す分配部の構成を示す図である。
【図６】図５に示すマルチプレクサの構成を示すブロック図である。
【図７】図１に示す超音波観測装置による走査方法を説明するための図である。
【図８】超音波ビームの形成方法を説明するための図である。
【図９】図１に示す受信信号処理部及び音線データ処理部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す超音波観測装置による走査方法を説明するための図である。
【図１２】図１０に示す分配部の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示すマルチプレクサにおける受信信号の取り込みパターンを示す図である。
【図１４】超音波ビームの焦点距離に応じた超音波画像の画像域を示す図である。
【図１５】図１１に示す受信信号処理部及び音線データ処理部の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１１に示す超音波観測装置によって生成される合成Ｂモード画像を示す模式図である。
【図１７】図１２に示すマスク信号生成部において生成されるマスク信号を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８に示す分配部の構成を示す図である。
【図２０】図１９に示すマスク信号生成部において生成されるマスク信号を示す図である。
【図２１】図１９に示す駆動信号形成部における駆動信号の形成方法を説明するための図である。
【図２２】図１９に示す第１切換部におけるスイッチングパターンを示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】図２３に示す分配部の構成を示す図である。
【図２５】図２３に示す受信信号処理部及音線データ処理部の構成を示すブロック図である。
【図２６】図２３に示す表示形式設定部において設定される超音波画像の表示形式を示す模式図である。
【図２７】図２３に示す表示形式設定部において設定される超音波画像の表示形式を示す模式図である。
【図２８】図２３に示す表示形式設定部において設定される超音波画像の表示形式を示す模式図である。
【図２９】本発明の第５の実施形態に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】図２９に示す周波数処理部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１、３、５、７  超音波内視鏡
２、４、６、８、９  超音波観測装置本体
１０  超音波トランスデューサ部
１１、４０、６０、８０  回路部
２０  制御部
２１  操作卓
２２  記録部
２３  送信ビーム設定部
２４  ビーム情報記憶部
２５、４１、６１  送信制御部
２６  送信タイミング設定部
２７  駆動信号発生部
２８、４２、６２  受信制御部
２９  送受信切換部
３０、４３、８１  受信信号処理部
３１、４４  音線データ処理部
３２、４５  Ｂモード画像データ生成部
３３  画像メモリ
３４  画像処理部
３５  表示部
４６  Ｂモード画像合成部
８２  ドップラー処理部
８３、９２  画像合成部
８４、９３  表示形式設定部
９１  周波数処理部
１０１  圧電体
１０２、１０３  電極
１１１  駆動信号分配部
１１２、１２３  切換部
１１３、１１６、１２４、１３６、１４０  受信信号合成部
１１４、１４１、４３１  前置増幅器（ＰＲＥＡＭＰ）
１１５、１４２、４３２  Ａ／Ｄ変換器
１２１、１３１  マスク信号生成部
１２２、１３３  駆動信号形成部
１３４  第１切換部
１２４  第２切換部
１３２  分周部
１４３  ミキサ
２５１、４１１  送信開口設定部
２５２、４１２  送信フォーカス設定部
２５３、４１３、６１０  送信周波数設定部
２８１、４２１  受信開口設定部
２８２、４２２  受信フォーカス設定部
２８３、４２３、６２０  受信周波数設定部
３０１、４３３、８１１  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
３１１、４４１ａ〜４４１ｄ  受信フォーカス処理部
３１２、４４２ａ〜４４２ｄ  受信フィルタ処理部
３１３、４４３ａ〜４４３ｄ  メモリ
３１４、４４４ａ〜４４４ｄ  ゲイン／階調処理部
４２４  画像域設定部
９１１  挿入部
９１２  操作部
９１３  接続コード
９１４  ユニバーサルコード
９１５  処置部挿入口
９２１  照明窓
９２２  照明用レンズ
９２３  観察窓
９２４  対物レンズ
９２５  固体撮像素子
９２６  処置具導出孔
９２７  ノズル孔
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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