(57)【要約】【課題】音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置において、フォーカシングの制御を適切に行うための新しい手法の提案。【解決手段】凹凸のある計測部位に音響結合媒体であるゲルパッドＧＰを当接させ、当該ゲルパッドＧＰを介してプローブ１０から超音波を送受して計測を行う。この際、プローブ１０と、プローブ１０とゲルパッドＧＰとの接触圧を、プローブ１０に設けられた圧力センサー１２（第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂ）によって検出する。そして、これらの圧力センサー１２の検出圧力を用いて超音波のフォーカシングを行う。【選択図】図１
2013123605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸のある計測部位に音響結合媒体を当接させ、当該音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置であって、
超音波を送受するプローブと、
前記プローブと前記音響結合媒体との接触圧を計測する前記プローブに設けられた圧力センサーと、
前記圧力センサーの検出圧力を用いて、前記超音波の送信フォーカシング及び受信フォーカシングの何れか（以下、「フォーカシング」という。）を制御するフォーカシング制御部と、
を備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記フォーカシング制御部は、前記検出圧力の大きさに基づいてフォーカス距離を制御するフォーカス距離制御部を有する、
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記フォーカス距離制御部は、前記検出圧力が大きいほど前記フォーカス距離を短くするように制御する、
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記検出圧力に対する前記フォーカシングの制御パラメーターが設定されたプロファイルデータを記憶する記憶部を更に備え、
前記フォーカシング制御部は、前記検出圧力に対応する前記制御パラメーターに基づいて前記フォーカシングを制御する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記圧力センサーを複数備えるとともに、
前記複数の圧力センサーの検出圧力に基づいて、前記プローブの接触面における前記接触圧の圧力勾配を算出する圧力勾配算出部を更に備え、
前記フォーカシング制御部は、前記圧力勾配を用いて前記フォーカシングを制御する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記フォーカシング制御部は、前記圧力勾配を用いてフォーカス方向を制御するフォーカス方向制御部を有する、
請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
凹凸のある計測部位に音響結合媒体を当接させ、当該音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置の制御方法であって、
プローブと前記音響結合媒体との接触圧を計測することと、
前記接触圧を用いて、超音波のフォーカシングを制御することと、
を含む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、超音波を用いて超音波診断を行う装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置では、観測目標とする位置（以下、「観測目標位置」と称す。）にフォーカス（焦点）を合わせるためのフォーカシングの技術が用いられている。例えば、特許文献１には、プローブに設けられた複数の超音波振動子に入力するパルス信号の遅延時間を変化させることで、フォーカス距離やフォーカス方向を変化させる電子フォーカスの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０８２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
甲状腺や乳房等の凹凸のある部位を超音波検査する場合、プローブを直接体表に当てることはせず、体表の上に音響結合媒体を載せ、その上から音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う手法が用いられている。この音響結合媒体としては、例えば音響結合用高分子ゲルが知られている。
【０００５】
上記の音響結合用高分子ゲルは、生体への形状適合性を良くするために、柔軟な粘弾性体として形成されている。そのため、プローブの押し付け圧力によって容易に変形することで、超音波診断装置にとっては逆効果になり得る。すなわち、超音波の送信源から観測目標位置までの距離が変化するため、設定したフォーカス位置から観測目標位置が外れ、観測目標位置の画像を上手く得られないといった問題が生じ得た。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置において、フォーカシングの制御を適切に行うための新しい手法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の形態は、凹凸のある計測部位に音響結合媒体を当接させ、当該音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置であって、超音波を送受するプローブと、前記プローブと前記音響結合媒体との接触圧を計測する前記プローブに設けられた圧力センサーと、前記圧力センサーの検出圧力を用いて、前記超音波の送信フォーカシング及び受信フォーカシングの何れか（以下、「フォーカシング」という。）を制御するフォーカシング制御部と、を備えた超音波診断装置である。
【０００８】
この第１の形態によれば、凹凸のある計測部位に音響結合媒体を当接させ、当該音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う。音響結合媒体はプローブの押圧操作によって変形し得るが、プローブと音響結合媒体との接触圧は、プローブに設けられた圧力センサーによって計測される。その検出圧力を用いて超音波のフォーカシングが制御されるため、プローブの接触圧によって音響結合媒体の厚みが変化した場合であっても、適切にフォーカシングを制御することが可能となる。
【０００９】
この場合、他の形態として、凹凸のある計測部位に音響結合媒体を当接させ、当該音響結合媒体を介して超音波を送受して計測を行う超音波診断装置の制御方法であって、プローブと前記音響結合媒体との接触圧を計測することと、前記接触圧を用いて、超音波のフォーカシングを制御することと、を含む超音波診断装置の制御方法を構成することによっても、第１の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００１０】
また、第２の形態として、第１の形態の超音波診断装置において、前記フォーカシング制御部は、前記検出圧力の大きさに基づいてフォーカス距離を制御するフォーカス距離制御部を有する、超音波診断装置を構成することとしてもよい。
【００１１】
この第２の形態によれば、フォーカス距離制御部が、圧力センサーの検出圧力の大きさに基づいてフォーカス距離を制御することで、観測目標位置までの距離が変化した場合であっても、観測目標位置にフォーカスを合わせることが可能となる。
【００１２】
この場合、第３の形態として、第２の形態の超音波診断装置において、前記フォーカス距離制御部は、前記検出圧力が大きいほど前記フォーカス距離を短くするように制御する、超音波診断装置を構成することとすると好適である。
【００１３】
プローブによって音響結合媒体が強く押圧されると、音響結合媒体の厚みが小さくなることにより、プローブから観測目標位置までの距離が短くなる。そこで、第３の形態のように、フォーカス距離制御部が、圧力センサーの検出圧力が大きいほどフォーカス距離を短くすることで、適切なフォーカス制御を実現することができる。
【００１４】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の超音波診断装置において、前記検出圧力に対する前記フォーカシングの制御パラメーターが設定されたプロファイルデータを記憶する記憶部を更に備え、前記フォーカシング制御部は、前記検出圧力に対応する前記制御パラメーターに基づいて前記フォーカシングを制御する、超音波診断装置を構成することとしてもよい。
【００１５】
この第４の形態によれば、記憶部は、検出圧力に対するフォーカシングの制御パラメーターが設定されたプロファイルデータを記憶する。そして、フォーカシング制御部が、検出圧力に対応する制御パラメーターに基づいてフォーカシングを制御することで、フォーカシングの制御が容易となる。
【００１６】
また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の超音波診断装置において、前記圧力センサーを複数備えるとともに、前記複数の圧力センサーの検出圧力に基づいて、前記プローブの接触面における前記接触圧の圧力勾配を算出する圧力勾配算出部を更に備え、前記フォーカシング制御部は、前記圧力勾配を用いて前記フォーカシングを制御する、超音波診断装置を構成することとしてもよい。
【００１７】
この第５の形態によれば、プローブは、圧力センサーを複数備える。例えば、医師や技師が計測部位に対して垂直となるようにプローブを押し当てているつもりであっても、実際には計測部位に対してプローブが傾斜している場合がある。そこで、圧力勾配算出部が、複数の圧力センサーの検出圧力に基づいて、プローブの接触面における接触圧の圧力勾配を算出する。そして、フォーカシング制御部が、圧力勾配を用いてフォーカシングを制御することで、適切なフォーカス制御を実現することができる。
【００１８】
この場合、第６の形態として、第５の形態の超音波診断装置において、前記フォーカシング制御部は、前記圧力勾配を用いてフォーカス方向を制御するフォーカス方向制御部を有する、超音波診断装置を構成することとすると好適である。
【００１９】
この第６の形態によれば、フォーカス方向制御部が、圧力勾配を用いてフォーカス方向を制御することで、計測部位に対してプローブが傾斜している場合であっても、観測目標位置にフォーカスを合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（１）プローブの概略構成図。（２）プローブの使用状態図。
【図２】第１実施形態における超音波診断装置の機能構成図。
【図３】プロファイルデータのデータ構成図。
【図４】第１フォーカシング制御処理の流れを示すフローチャート。
【図５】（１）第２実施形態における処理部の機能構成図。（２）第２実施形態における記憶部のデータ構成図。
【図６】プローブの傾斜方向及び傾斜角度の推定方法の説明図。
【図７】第２フォーカシング制御処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．第１実施形態
１−１．プローブの構成
図１（１）は、本実施形態における超音波プローブ１０（以下、簡潔に「プローブ」と称す。）の概略構成を示す図である。プローブ１０は、超音波を送受する装置であり、接触面１０Ｘから超音波を送受するための超音波振動子を内蔵する。プローブ１０は、接触面１０Ｘを計測部位に接触させるようにして使用するのが通例であるため、超音波を送受する接触子又はその一種であるとも言える。探触子と呼ぶ場合もある。
【００２２】
本実施形態では、甲状腺や乳房等の凹凸のある計測部位に音響結合媒体の一種である音響結合用高分子ゲルでなるパッド（以下、「ゲルパッド」と称す。）ＧＰを当接させ、当該ゲルパッドを介して超音波を送受して計測を行う場合を想定する。音響結合用高分子ゲルは、透明で柔軟な粘弾性体であり、凹凸のある表層部位をより高精度に超音波検査する目的で開発されたものであり、公知のものである。
【００２３】
本実施形態の特徴的な構成の１つとして、プローブ１０の接触面１０Ｘに複数の圧力センサー１２が設けられている。具体的には、接触面１０Ｘの長手方向の一端部に第１圧力センサー１２Ａが、他端部に第２圧力センサー１２Ｂが設けられている。本実施形態では、これらの圧力センサー１２の検出圧力を用いて、プローブ１０による超音波のフォーカシングを制御する。
【００２４】
図１（２）はプローブ１０の使用状態を示す図である。医師或いは技師は、ゲルパッドＧＰを凹凸のある計測部位に載置し、その上からプローブ１０の接触面１０Ｘを押し当てるようにして計測部位を加圧する。この状態において、超音波診断装置１は、プローブ１０に設けられた超音波振動子から超音波を送受して、観測目標位置の診断用画像を生成する。
【００２５】
１−２．機能構成
図２は、本実施形態における超音波診断装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。超音波診断装置１は、プローブ１０と、本体装置２０とを備える。
【００２６】
プローブ１０は、超音波センサー１１と、圧力センサー１２（第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂ）とを有して構成される。
【００２７】
超音波センサー１１は、超音波のパルス信号を計測部位に照射し、その反射波を受信するセンサーであり、複数の超音波振動子をアレイ状に配列した超音波振動子アレイを有して構成される。
【００２８】
圧力センサー１２は、接触面１０Ｘがゲルパッドに接触した状態において当該接触面１０Ｘがゲルパッドから受ける圧力を検出する。これらの圧力センサー１２としては、半導体圧力センサーや、静電容量形圧力センサーなどを用いることができ、例えばシート状に加工してプローブ１０の接触面１０Ｘに実装することができる。
【００２９】
本体装置２０は、主要な機能部として、処理部１００と、送受信回路部２００と、検波部３００と、操作部４００と、表示部５００と、音出力部６００と、通信部７００と、時計部８００と、記憶部９００とを備えて構成される。
【００３０】
送受信回路部２００は、送受信制御部１１０から出力されるトリガー信号に従って、超音波の送信モードと受信モードとを時分割方式で切り替える送受信回路である。
【００３１】
送受信回路部２００は、送信用の構成として、所定周波数のパルス信号を生成するパルス生成回路（パルサー）や、パルス信号を遅延させる送信遅延回路等を有して構成される。また、受信用の構成として、受信信号を増幅する増幅器や、受信信号から所定の周波数成分を抽出するフィルター、アナログ形式の受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、受信信号を遅延させる受信遅延回路等を有して構成される。
【００３２】
送受信回路部２００は、送受信制御部１１０からトリガー信号を受信している間は、そのトリガー信号に同期したタイミングでパルス信号を発生させ、フォーカシング制御部１３０によって設定された遅延時間に応じてパルス信号を遅延させて各超音波振動子に出力する。これにより、アレイ状に配列した超音波振動子に対して送信波を随時遅延させ、超音波のフォーカス距離及びフォーカス方向を制御する。これは、超音波の送信フォーカシングに相当する。
【００３３】
一方、送受信制御部１１０からトリガー信号を受信していない間は、超音波振動子から出力される超音波の受信信号を受信し、フォーカシング制御部１３０によって設定された遅延時間に応じて受信信号を遅延させて所定の周波数成分を減衰させた後、処理部１００に出力する。これは、超音波の受信フォーカシングに相当する。
【００３４】
本実施形態では、各超音波振動子に対する遅延時間の設定を、デジタル信号処理としてソフトウェア的に行うことで、超音波信号のビームフォーミング及びフォーカシング（送信フォーカシング及び受信フォーカシング）を実現する。
【００３５】
検波部３００は、送受信回路部２００から出力される超音波エコーの受信信号（ＲＦ信号）を検波する。検波部３００は、超音波の反射波に対して対数圧縮や振幅包絡検波を行う対数検波回路等を有して構成される。
【００３６】
処理部１００は、超音波診断装置１の各部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を有して構成される。
【００３７】
処理部１００は、主要な機能部として、送受信制御部１１０と、フォーカシング制御部１３０と、診断画像生成部１５０とを有する。但し、これらの機能部は一実施例として記載したものに過ぎず、必ずしもこれら全ての機能部を必須構成要素としなければならないわけではない。
【００３８】
送受信制御部１１０は、プローブ１０による超音波の送受信を制御する。具体的には、超音波センサー１１のモードを、超音波のパルス信号を送信する送信モードと、超音波エコーの信号を受信する受信モードとの間で周期的に切り替えるための送受信制御信号を出力する。
【００３９】
フォーカシング制御部１３０は、超音波のフォーカシングを制御する。第１実施形態では、フォーカシング制御部１３０は、フォーカス距離制御部１３１を機能部として有する。フォーカス距離制御部１３１は、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力の大きさに基づいてフォーカス距離を制御する。
【００４０】
記憶部９００には、圧力センサー１２の検出圧力に対するフォーカシングの制御パラメーターが設定されたプロファイルデータ９３０が記憶されている。フォーカス距離制御部１３１は、このプロファイルデータ９３０と、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力とを用いて、フォーカス距離を制御する。
【００４１】
図３は、プロファイルデータ９３０のデータ構成の一例を示す図である。プロファイルデータ９３０には、圧力センサー１２の検出圧力９３１と、フォーカス距離変更量９３３とが対応付けて記憶されている。つまり、プロファイルデータ９３０には、圧力センサー１２の検出圧力に応じたフォーカス距離の変更量が制御パラメーターの値として記憶されている。より具体的には、検出圧力が大きくなるほど、より大きなフォーカス距離変更量が定められている。
【００４２】
フォーカス距離制御部１３１は、例えば、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力を平均し、その平均値の検出圧力９３１に対応するフォーカス距離変更量９３３をプロファイルデータ９３０から読み出す。そして、初期設定で設定したフォーカス距離から、読み出したフォーカス距離変更量９３３を減算することで、フォーカス距離を更新する。プローブ１０によってゲルパッドが強く押圧されると、ゲルパッドが大きく凹むことにより、超音波振動子から観測目標位置までの距離が短くなる。そのため、圧力センサー１２の検出圧力が大きいほどフォーカス距離を短くする。
【００４３】
フォーカス距離の制御は、プローブ１０に設けられた各超音波振動子それぞれに対する遅延時間を設定することで実現することができる。各超音波振動子それぞれに対して設定する遅延時間は、例えば、フォーカス距離と超音波ビームの照射角度とを変数とする公知の演算式を用いて規定される。第１実施形態では、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力に基づいて決定したフォーカス距離を演算式に代入することで、超音波振動子毎に遅延時間を演算・設定する。これにより、フォーカシング距離の制御を実現する。
【００４４】
ここで、超音波のフォーカシングには、送信フォーカシングと受信フォーカシングとがあるが、何れか一方或いは両方を採用してよい。本実施形態の送受信回路部２００は、超音波の送信モードと受信モードとを時分割方式で切り替える。そのため、送信モードと受信モードとで超音波を送信するタイミング及び超音波の反射波を受信するタイミングを制御することで、送信フォーカシング及び受信フォーカシングを制御する。
【００４５】
診断画像生成部１５０は、検波部３００によって検波された超音波の反射波の受信信号に基づいて、観測目標位置の診断画像を生成する。診断画像としては、Ａモード画像やＢモード画像、Ｍモード画像など、種々の方式の画像を生成可能である。
【００４６】
操作部４００は、医師や技師が操作するキーボードやボタンスイッチ等を有して構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号を処理部１００に出力する。
【００４７】
表示部５００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を有して構成され、処理部１００から入力される表示信号に基づく各種表示を行う表示装置である。表示部５００には、診断画像生成部１５０によって生成された診断画像等が表示される。
【００４８】
音出力部６００は、スピーカー等を有して構成され、処理部１００から入力される音出力信号に基づく各種音出力を行う音出力装置である。
【００４９】
通信部７００は、処理部１００の制御に従って、装置内部で利用される情報をパソコン（ＰＣ（Personal Computer））等の外部の情報処理装置との間で送受するための通信装置である。この通信部７００の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、近距離無線通信を利用して無線通信を行う形式等、種々の形式を適用可能である。
【００５０】
時計部８００は、水晶振動子及び発振回路でなる水晶発振器等を有して構成され、時刻を計時する計時装置である。時計部８００の計時時刻は、処理部１００に随時出力される。
【００５１】
記憶部９００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を有して構成される。記憶部９００は、超音波診断装置１のシステムプログラムや、送受信制御機能、フォーカシング制御機能といった各種機能を実現するためのプログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【００５２】
記憶部９００には、プログラムとして、例えば、処理部１００によって読み出され、超音波診断処理として実行される超音波診断プログラム９１０が記憶されている。超音波診断プログラム９１０は、第１フォーカシング制御処理（図４参照）として実行される第１フォーカシング制御プログラム９１１をサブルーチンとして含む。
【００５３】
また、記憶部９００には、データとして、プロファイルデータ９３０（図３参照）と、フォーカス距離データ９５０と、フォーカシング制御データ９７０とが記憶される。
【００５４】
フォーカス距離データ９５０は、フォーカス距離制御部１３１が遅延時間を設定する際に用いるフォーカス距離のデータであり、前述したように、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力の大きさに応じて随時更新される。
【００５５】
フォーカシング制御データ９７０は、フォーカシング制御部１３０が超音波のフォーカシングの制御を実現するために用いるデータであり、各超音波振動子それぞれに対して設定される遅延時間のデータがこれに含まれる。
【００５６】
１−３．処理の流れ
図４は、処理部１００が、記憶部９００に記憶されている第１フォーカシング制御プログラム９１１に従って実行する第１フォーカシング制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００５７】
最初に、フォーカス距離制御部１３１は、操作部４００からの操作信号に基づいて観測目標位置までのフォーカス距離及びフォーカス方向を初期設定する（ステップＡ１）。そして、フォーカシング制御部１３０は、初期設定に基づいてフォーカシング制御の実行を開始する（ステップＡ３）。
【００５８】
次いで、処理部１００は、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂから検出圧力を取得する（ステップＡ５）。そして、処理部１００は、フォーカス距離変更量推定処理を行う（ステップＡ７）。具体的には、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂから取得した検出圧力を平均し、その平均値の検出圧力９３１に対応するフォーカス距離変更量９３３を記憶部９００のプロファイルデータ９３０から読み出すことで、フォーカス距離変更量を推定する。
【００５９】
その後、フォーカス距離制御部１３１は、推定したフォーカス距離変更量に基づいてフォーカス距離を設定変更し、実行中のフォーカシング制御を調整する（ステップＡ９）。具体的には、ステップＡ７で推定したフォーカス距離変更量を用いてフォーカス距離を更新し、各超音波振動子それぞれに対する遅延時間を設定する。そして、送受信回路部２００に、設定した遅延時間に応じて各超音波振動子に対して出力するパルス信号を遅延させるように制御する。
【００６０】
次いで、処理部１００は、計測を終了するか否かを判定し（ステップＡ１１）、終了しないと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、ステップＡ５に戻る。また、計測を終了すると判定した場合は（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、第１フォーカシング制御処理を終了する。
【００６１】
１−４．作用効果
第１実施形態によれば、超音波診断装置１において、凹凸のある計測部位に音響結合媒体であるゲルパッドを当接させ、当該ゲルパッドを介してプローブ１０から超音波を送受して計測を行う。この際、プローブ１０と、プローブ１０とゲルパッドとの接触圧を、プローブ１０に設けられた圧力センサー１２（第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂ）によって検出する。そして、フォーカシング制御部１３０が、これらの圧力センサー１２の検出圧力を用いて超音波のフォーカシングを行う。
【００６２】
具体的には、フォーカス距離制御部１３１が、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力の大きさに基づいてフォーカス距離を制御する。この際、フォーカス距離制御部１３１が、それらの検出圧力が大きいほどフォーカス距離を短くすることで、プローブ１０をゲルパッドに強く押し付けることによりゲルパッドの厚みが小さくなった（凹んだ）場合であっても、観測目標位置にフォーカスを適切に合わせることが可能となる。
【００６３】
また、記憶部９００に、圧力センサー１２の検出圧力とフォーカス距離変更量とを対応付けたプロファイルデータ９３０を記憶させておき、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力に対応するフォーカス距離変更量に基づいてフォーカス距離を変更する。これにより、フォーカス距離の制御を簡単に行うことができる。
【００６４】
２．第２実施形態
第２実施形態は、超音波のフォーカシング制御として、第１実施形態で説明したフォーカス距離の制御に加えて、フォーカス方向の制御を行う実施形態である。なお、第１実施形態と同一の構成やフローチャートの同一のステップについては同一の符号を付して再度の説明を省略し、第１実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
ゲルパッドは柔軟な粘弾性体であるため、医師や技師が計測部位に対して垂直となるようにプローブ１０を押し当てているつもりであっても、実際には計測部位に対してプローブ１０が傾斜している場合がある。この場合、超音波ビームが斜め方向に照射されることで、フォーカスが観測目標位置から外れてしまう場合がある。そこで、第２実施形態では、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力に基づいて、プローブ１０の接触面１０Ｘにおける接触圧の圧力勾配を算出する。そして、算出した圧力勾配を用いて、フォーカス方向を制御する。
【００６６】
２−１．機能構成
図５（１）は、第２実施形態において処理部１００が有する機能部の一例を示す図である。処理部１００は、送受信制御部１１０と、フォーカシング制御部１３０と、診断画像生成部１５０と、圧力勾配算出部１６０とを有する。また、フォーカシング制御部１３０は、フォーカス距離制御部１３１と、フォーカス方向制御部１３３とを有する。
【００６７】
圧力勾配算出部１６０は、プローブ１０に設けられた第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力に基づいて、プローブ１０の接触面１０Ｘにおける接触圧の圧力勾配を算出する。本実施形態では、圧力勾配算出部１６０は、第１圧力センサー１２Ａの検出圧力と第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力との差（以下、「検出圧力差」と称す。）を圧力勾配として算出する。
【００６８】
フォーカス方向制御部１３３は、圧力勾配算出部１６０によって算出された検出圧力差に基づいて、超音波のフォーカス方向を制御する。具体的には、検出圧力差に基づいて、接触面１０Ｘの法線方向からの傾斜角度を推定する。
【００６９】
図１に示す通り、圧力センサー１２は、接触面１０Ｘの両端部に１つずつ配置されている。そのため、本実施形態で推定可能な傾斜角度は、接触面１０Ｘに直交し、且つ、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出位置を通る平面上において、接触面１０Ｘの法線方向と、当該平面上の任意の方向との成す角度で表わされる。なお、角度には正負があり、接触面１０Ｘの法線方向を傾斜角度「θ＝０度」とする。
【００７０】
図６は、プローブ１０の傾斜角度の推定方法の説明図である。第１圧力センサー１２Ａの検出圧力を「Ｐ１」とし、第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力を「Ｐ２」とする。「Ｐ１」が「Ｐ２」よりも大きい場合の傾斜角度「θ」の符号を正とし、「Ｐ２」が「Ｐ１」よりも大きい場合の傾斜角度「θ」の符号を負とする。この場合、例えば、検出圧力差「Ｐ１−Ｐ２」が大きくなるほど、傾斜角度「θ」が大きくなるような一次関数に基づいて、プローブ１０の傾斜角度「θ」を推定する。
【００７１】
フォーカス方向の制御は、第１実施形態と同様に、プローブ１０に設けられた各超音波振動子それぞれに対する遅延時間を設定することで実現することができる。前述したように、各超音波振動子それぞれに対して設定する遅延時間は、例えば、フォーカス距離と超音波ビームの照射角度とを変数とする公知の演算式によって規定される。第２実施形態では、圧力センサー１２の検出圧力に基づいて、フォーカス距離と超音波ビームの照射角度とを決定し、演算式に代入することで、超音波振動子毎に遅延時間を個別に設定する。これにより、超音波のフォーカシングの制御を実現する。
【００７２】
圧力勾配がある状態では、プローブ１０の接触面１０Ｘと観測目標位置との位置関係が垂直ではなく斜めになる。そこで、観測目標位置に対して超音波ビームが照射されるように、推定した傾斜角度「θ」分だけ超音波ビームを傾けるように遅延時間を設定する。つまり、上記のようにして推定したプローブ１０の傾斜角度に基づき、遅延時間の演算に用いる超音波ビームの照射角度（フォーカス方向）を調整する。
【００７３】
図５（２）は、第２実施形態における記憶部９００のデータ構成の一例を示す図である。記憶部９００には、プログラムとして、超音波診断プログラム９１０が記憶されている。超音波診断プログラム９１０は、第２フォーカシング制御処理（図７参照）として実行される第２フォーカシング制御プログラム９１２が記憶されている。
【００７４】
また、記憶部９００には、データとして、プロファイルデータ９３０と、フォーカス距離データ９５０と、圧力勾配データ９６０と、フォーカシング制御データ９７０とが記憶される。圧力勾配データ９６０には、圧力勾配算出部１６０によって算出された圧力勾配が記憶される。
【００７５】
２−２．処理の流れ
図７は、処理部１００が、記憶部９００に記憶されている第２フォーカシング制御プログラム９１２に従って実行する第２フォーカシング制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００７６】
ステップＡ７の後、圧力勾配算出部１６０は、圧力勾配算出処理を行う（ステップＢ９）。具体的には、例えば、圧力勾配として、第１圧力センサー１２Ａの検出圧力「Ｐ１」と第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力「Ｐ２」との検出圧力差「Ｐ１−Ｐ２」を算出する。
【００７７】
次いで、処理部１００は、圧力勾配があるか否かを判定する（ステップＢ１１）。具体的には、例えば、ステップＢ９で算出された検出圧力差「Ｐ１−Ｐ２」が所定の閾値「θ」を超えているか否かを判定する。圧力勾配があると判定した場合は（ステップＢ１１；Ｙｅｓ）、フォーカス方向制御部１３３は、プローブ１０の傾斜角度を推定する（ステップＢ１３）。
【００７８】
そして、フォーカス距離制御部１３１及びフォーカス方向制御部１３３は、ステップＡ７で推定したフォーカス距離変更量と、ステップＢ１３で推定した傾斜角度とに基づいて、フォーカス距離及びフォーカス方向を設定変更し、実行中のフォーカシング制御を調整する（ステップＢ１５）。そして、処理部１００は、ステップＡ１１へと移行する。
【００７９】
一方、ステップＢ１１において圧力勾配がないと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｎｏ）、フォーカス距離制御部１３１は、ステップＡ７で推定したフォーカス距離変更量に基づいてフォーカス距離を設定変更し、実行中のフォーカシング制御を調整する（ステップＢ１７）。そして、処理部１００は、ステップＡ１１へと移行する。
【００８０】
２−３．作用効果
第２実施形態によれば、圧力勾配算出部１６０が、第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力に基づいて、プローブ１０の接触面１０Ｘにおける接触圧の圧力勾配を算出する。そして、フォーカス方向制御部１３３が、圧力勾配算出部１６０によって算出された圧力勾配を用いてフォーカス方向を制御する。
【００８１】
接触面１０Ｘの端部に設けられた第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂの検出圧力の勾配を算出することで、プローブ１０の傾斜角度を推定することができる。そして、推定した傾斜角度に基づいて各超音波振動子それぞれに対する遅延時間を設定することで、プローブ１０が計測部位に対して傾斜している場合であっても、フォーカスを観測目標位置に適切に合わせることができる。
【００８２】
３．変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。
【００８３】
３−１．圧力センサー
上記の実施形態では、プローブ１０に２個の圧力センサー１２（第１圧力センサー１２Ａ及び第２圧力センサー１２Ｂ）を設ける場合を一例として説明したが、圧力センサーの設置数や設置位置は適宜変更可能である。
【００８４】
例えば、圧力センサー１２をプローブ１０の接触面の略中央位置に１箇所だけ設けることとしてもよい。この場合は、圧力センサー１２の設置位置が超音波の通過口と位置的に重なり合わないように、例えばプローブ１０の側部寄りに設ければよい。
【００８５】
また、プローブ１０の接触面の左右端部と中央位置との計３箇所に圧力センサー１２を設けることとしてもよい。この場合は、中央位置に設けられた圧力センサー１２の検出圧力はフォーカス距離の制御を行うために用いることとし、左右端部位置に設けられた圧力センサー１２の検出圧力はフォーカス方向の制御を行うために用いることとしてもよい。
【００８６】
また、接触面１０Ｘの四隅の４か所に圧力センサー１２を設けることとしてもよい。この場合、接触面１０Ｘの法線方向を基準とした２軸の傾斜角度（接触面１０Ｘの長手方向の軸回りの角度及び短手方向の軸回りの角度）を推定できる。この推定結果に基づいて、フォーカス方向を調整する。
【００８７】
３−２．スイッチによる切替
超音波検査においては、観測目標位置を異なる角度から見た場合の診断画像を生成するために、医師や技師が意図的にプローブ１０を計測部位に対して斜めに押し当てる場合がある。そこで、第２実施形態で説明したフォーカス方向の制御を常に行う構成とするのではなく、フォーカス方向の制御を行うか否かのスイッチを設ける構成としてもよい。
【００８８】
３−３．プロファイルデータ
圧力センサーの検出圧力に対するフォーカシングの制御パラメーターが設定されたプロファイルデータ９３０を、音響結合媒体の種類別に記憶部９００に記憶させておくこととしてもよい。音響結合媒体の種類（例えば厚み別や素材別の種類）によって、同じ押し圧をかけた場合における音響結合媒体の凹み具合は異なる。そのため、音響結合媒体の種類別に、圧力センサー１２の検出圧力とフォーカス距離変更量とを対応付けたプロファイルデータ９３０を定めておき、初期設定において選択することにすると好適である。
【００８９】
３−４．傾斜角度の推定
上記の実施形態では、２つの圧力センサーの検出圧力差「Ｐ１−Ｐ２」と、プローブ１０の傾斜角度「θ」との相関特性を、線形関数によって近似したが、これは一例に過ぎない。例えば、検出圧力差「Ｐ１−Ｐ２」が大きくなるほど指数関数的に傾斜角度「θ」が増加するような非線形関数によって相関特性を近似することとし、当該相関特性に基づいて、傾斜角度「θ」を推定することとしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  超音波診断装置、  １０  プローブ、  １１  超音波センサー、  １２  圧力センサー、  １２Ａ  第１圧力センサー、  １２Ｂ  第２圧力センサー、  １００  処理部、  ２００  送受信回路部、  ３００  検波部、  ４００  操作部、  ５００  表示部、  ６００  音出力部、  ７００  通信部、  ８００  時計部、  ９００  記憶部
【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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