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技術 超音波診断装置

出願人 株式会社東芝キヤノンメディカルシステムズ株式会社
発明者 岩間信行石塚正明内海勲本郷宏信平野亨宮島泰夫
出願日 2011年3月25日 (9年9ヶ月経過) 出願番号 2011-068900
公開日 2012年10月22日 (8年2ヶ月経過) 公開番号 2012-200460
状態 未査定
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード 浮遊電流 二次高調波成分 振動子ブロック 送信電源 所定数単位 表示処理ユニット DC電圧レベル Bモード
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図面 (8)

課題

送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制する。

解決手段

それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。

概要

背景

超音波診断装置超音波パルス反射法により、体表から生体内軟組織断層像無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓腹部泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。

この超音波画像診断装置においては、被検体に当接可能な超音波プローブを用いて超音波走査を行う。超音波振動子一次元アレイ状に配列された超音波プローブが一般的に利用されるが、近年では、1次元アレイのみならず、エレベーション方向に分割された振動子を持つことにより同方向の超音波ビーム開口を制御可能な1.5次元アレイや、3次元スキャンするための二次元アレイプローブについても研究が行われている。

また、近年、超音波造影剤生体投与し、そのバブル非線形応答を検出して映像化を行うコントラストハーモニックイメージング法が超音波造影剤の開発とともに臨床検査において使われるようになってきた。超音波造影剤は、超音波送信周波数に対して、主に二次高調波成分を大きく発生する。コントラストハーモニックイメージング法は、この様な造影剤の特性を利用して、高調波成分を選択的に映像化するものである。

ところで、コントラストハーモニックイメージング法において、高調波成分を検出するための手法が幾つか存在する。その一つとして、複数回の送受信で送信の基本波を除去するパルスインバージョンと呼ばれる手法がある。この手法は、例えば、各走査線につき、超音波送信音圧を相対的に0.5、1.0、0.5のレベルに設定して、3回の超音波送受信を行う。送信音圧が1.0である受信エコー波形から送信音圧が0.5である二つの受信エコーの波形を差し引くと、基本波成分はゼロになるが、高調波成分はゼロにはならない。これは、送信音圧の違いにより超音波造影剤からの応答非線形となり、高調波成分として検出されるからである。パルスインバージョンは、この様に検出される高調波成分(主に二次高調波成分)を用いて、各ビーム毎反射エコー再構成して映像化する手法である。

ところで、超音波送信音圧の相対的なレベル設定(上記例では、0.5、1.0、0.5のレベル設定)は、例えば送信電源電圧レート毎に切り替えることで実現できる。しかしながら、この方法では、送信電圧精度を確保するための電圧制御が難しい場合がある。このため、近年では、超音波振動子の送信開口を半分にし、相対的に焦点音圧を0.5とする方法が採用されている。当該方法は、例えば送信開口を10素子としたとき、送信回路を振動子に対して1素子毎に送信する/しないチャンネル割り付け、送信音圧を1.0とする場合には10素子全てを送信に利用し、送信音圧を0.5とする場合には一つおきの5素子を送信に利用するものである。これにより、同じ開口で0.5と1.0の送信音圧を発生することができる。

図5は、従来の送信回路の構成の一例を示した図である。図5に示すように、送信回路は、通常、FETなどのスイッチングデバイス電源から出力に対して接続し、これをON/OFFすることで電源電圧に相当する送信波形を振動子に供給する。また、送信回路は、正負の電源を備え、正負それぞれの電源に対して同じようにスイッチングデバイスを接続し、交互にONすることで正負の波形を出力することができる。また、図6に示すように、トランス結合1次側巻き線逆接続してそれぞれの巻き線側にスイッチングデバイスを接続し、スイッチングデバイスを図7のように交互にONすれば、片側電源で正負の波形を送信することができる。なお、図6では、デュアルパルサとしての送信回路を例示した。当該送信回路は、通常、Bモードカラーモードの際、交互に切り替えて使用される。

概要

送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制する。それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。

目的

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる超音波診断装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置

請求項2

前記制御ユニットは、隣り合う前記超音波振動子が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御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3

前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子を所定数単位によって複数の超音波振動子群に分割した場合に、隣り合う超音波振動子群が異なる前記送信回路に接続されるように、前記各超音波振動子と前記二以上の送信回路との電気的接続状態を制御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4

前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧の1/2以下である第2の電圧が供給される送信回路に接続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

前記二以上の電源のうちの一方は、第1の電圧を供給する電源であり、前記二以上の電源のうちの他方は、第1の電圧の1/2以下である第2の電圧を供給する電源であること、を特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。

請求項6

前記二以上の電源のうちの一つは、固定電位に設定されていることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。

請求項7

前記固定電位は、グランド電圧又はDC電圧レベルであることを特徴とする請求項6記載の超音波診断装置。

請求項8

前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧の1/2以下である第2の電圧が供給される送信回路に接続して第1の超音波送信を少なくとも1回以上実行し、前記複数の超音波振動子を前記第1の電圧が供給される送信回路に接続して第2の超音波送信を実行し、前記第1の超音波送信によって得られる第1のエコー信号と、前記第2の超音波送信によって得られる第2のエコー信号とを用いて、第3のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。

請求項9

前記制御ユニットは、前記複数の超音波振動子のうち、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧が供給される送信回路に接続し、超音波送信に用いる超音波振動子については第1の電圧の1/2以下である第2の電圧が供給される送信回路に接続して第1の超音波送信を少なくとも1回以上実行し、前記複数の超音波振動子を前記第2の電圧が供給される送信回路に接続して第3の超音波送信を実行し、前記第1のエコー信号と、前記第2のエコー信号と、前記第3の超音波送信によって得られる第3のエコー信号とを用いて、第3のエコー信号を取得する信号処理手段をさらに具備すること、を特徴とする請求項8記載の超音波診断装置。

技術分野

0001

本発明は、超音波造影剤を使った撮像を行う場合において利用される、超音波診断装置送信方式に関する。

背景技術

0002

超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内軟組織断層像無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、X線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓腹部泌尿器、および産婦人科などで広く利用されている。

0003

この超音波画像診断装置においては、被検体に当接可能な超音波プローブを用いて超音波走査を行う。超音波振動子一次元アレイ状に配列された超音波プローブが一般的に利用されるが、近年では、1次元アレイのみならず、エレベーション方向に分割された振動子を持つことにより同方向の超音波ビーム開口を制御可能な1.5次元アレイや、3次元スキャンするための二次元アレイプローブについても研究が行われている。

0004

また、近年、超音波造影剤を生体投与し、そのバブル非線形応答を検出して映像化を行うコントラストハーモニックイメージング法が超音波造影剤の開発とともに臨床検査において使われるようになってきた。超音波造影剤は、超音波送信周波数に対して、主に二次高調波成分を大きく発生する。コントラストハーモニックイメージング法は、この様な造影剤の特性を利用して、高調波成分を選択的に映像化するものである。

0005

ところで、コントラストハーモニックイメージング法において、高調波成分を検出するための手法が幾つか存在する。その一つとして、複数回の送受信で送信の基本波を除去するパルスインバージョンと呼ばれる手法がある。この手法は、例えば、各走査線につき、超音波送信音圧を相対的に0.5、1.0、0.5のレベルに設定して、3回の超音波送受信を行う。送信音圧が1.0である受信エコー波形から送信音圧が0.5である二つの受信エコーの波形を差し引くと、基本波成分はゼロになるが、高調波成分はゼロにはならない。これは、送信音圧の違いにより超音波造影剤からの応答非線形となり、高調波成分として検出されるからである。パルスインバージョンは、この様に検出される高調波成分(主に二次高調波成分)を用いて、各ビーム毎反射エコー再構成して映像化する手法である。

0006

ところで、超音波送信音圧の相対的なレベル設定(上記例では、0.5、1.0、0.5のレベル設定)は、例えば送信電源電圧レート毎に切り替えることで実現できる。しかしながら、この方法では、送信電圧精度を確保するための電圧制御が難しい場合がある。このため、近年では、超音波振動子の送信開口を半分にし、相対的に焦点音圧を0.5とする方法が採用されている。当該方法は、例えば送信開口を10素子としたとき、送信回路を振動子に対して1素子毎に送信する/しないチャンネル割り付け、送信音圧を1.0とする場合には10素子全てを送信に利用し、送信音圧を0.5とする場合には一つおきの5素子を送信に利用するものである。これにより、同じ開口で0.5と1.0の送信音圧を発生することができる。

0007

図5は、従来の送信回路の構成の一例を示した図である。図5に示すように、送信回路は、通常、FETなどのスイッチングデバイス電源から出力に対して接続し、これをON/OFFすることで電源電圧に相当する送信波形を振動子に供給する。また、送信回路は、正負の電源を備え、正負それぞれの電源に対して同じようにスイッチングデバイスを接続し、交互にONすることで正負の波形を出力することができる。また、図6に示すように、トランス結合1次側巻き線逆接続してそれぞれの巻き線側にスイッチングデバイスを接続し、スイッチングデバイスを図7のように交互にONすれば、片側電源で正負の波形を送信することができる。なお、図6では、デュアルパルサとしての送信回路を例示した。当該送信回路は、通常、Bモードカラーモードの際、交互に切り替えて使用される。

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、従来の超音波診断装置においては、例えば次のような問題がある。例えば、図5に示した従来の送信回路は、スイッチングデバイスをONする期間は出力が電源とショート状態となる。出力端側から見た出力インピーダンスは低く、ほぼスイッチングデバイスのON抵抗で決まる値になる。一方、スイッチングデバイスがOFFの状態の時には、出力端側から見た出力インピーダンスは非常に高い値になっている。このため、図5に示す従来の送信回路を使って、送信開口を交互に送信する/しないと選択して0.5の送信音圧を発生する場合、送信回路から超音波振動子までの経路上の浮遊電流に起因して、送信するチャンネルからのクロストークが発生する。このクロストークにより、本来は送信しないにもかかわらず、送信しないチャンネルから微弱送信がされることがある。この微弱送信により、送信音圧を0.5にすることができず、従って送信音圧が1.0の受信エコー波形と引き算をしてもゼロとすることができない。その結果、微弱送信に起因する信号が造影剤バブルからの二次高調波成分以外のエコーとして検出され、ノイズやバブル以外の組織の消え残りとして描出されてしまうという欠点がある。

0009

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる超音波診断装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

0011

一実施形態に係る超音波診断装置は、それぞれが独立したチャネルに対応する複数の超音波振動子を有する超音波プローブと、互いに排他的に動作する二以上の送信回路を、前記各超音波振動子毎に有する送信ユニットと、前記二以上の送信回路に互いに独立して電圧を供給する二以上の電源と、前記超音波振動子毎に設けられた前記二以上の送信回路と前記各超音波振動子との電気的接続を制御する制御ユニットと、を具備することを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

0012

図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1のブロック構成図を示している。
図2は、超音波送信ユニット22の構成を示したブロック図である。
図3は、超音波送信ユニット22の送信回路の構成の一例を示した図である。
図4は、実施形態に係る超音波診断装置の送信制御による作用を説明するための図である。
図5は、従来技術を説明するための図である。
図6は、従来技術を説明するための図である。
図7は、従来技術を説明するための図である。

実施例

0013

以下、実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

0014

図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置1は、超音波プローブ12、入力装置13、モニター14、超音波送信ユニット21、超音波受信ユニット22、Bモード処理ユニット23、ドプラ処理ユニット24、シネメモリ25、画像処理ユニット26、表示処理ユニット27、制御プロセッサ28、内部記憶ユニット29、インターフェースユニット30を具備している。

0015

超音波プローブ12は、被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス探触子)であり、その先端に配列された複数の超音波振動子、整合層バッキング材等を有している。各超音波振動子は独立したチャネルを形成し、超音波送信ユニット21からの駆動信号に基づきスキャン領域内の所望の方向に超音波を送信し、当該被検体からの反射波を電気信号に変換する。整合層は、当該超音波振動子に設けられ、超音波エネルギーを効率良く伝播させるための中間層である。バッキング材は、当該超音波振動子から後方への超音波の伝播を防止する。当該超音波プローブ12から被検体Pに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織音響インピーダンス不連続面次々反射され、エコー信号として超音波プローブ12に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送受信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

0016

なお、本実施形態に係る超音波プローブ12は、一次元アレイプローブ(複数の超音波振動子が一方向に沿って配列されたプローブ)、二次元アレイプローブ(複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ)のいずれであってもよい。

0017

入力装置13は、装置本体11に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体11にとりこむための各種スイッチ、ボタントラックボールマウスキーボード等を有している。

0018

モニター14は、表示処理ユニット27からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。

0019

超音波送信ユニット21は、送信制御回路と、複数の送信回路とを有している。この超音波送信ユニット21の構成については、後で詳しく説明する。

0020

超音波受信ユニット22は、図示していないアンプ回路、A/D変換器遅延回路加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ12を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。A/D変換器では、増幅されたアナログのエコー信号をデジタルエコー信号に変換する。遅延回路では、デジタル変換されたエコー信号に対し受信指向性を決定し、受信ダイナミックフォーカスを行うのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。また、超音波受信ユニット22は、パルスインバージョンにおける信号加算減算処理を実行する。

0021

Bモード処理ユニット23は、受信ユニット22からエコー信号を受け取り対数増幅包絡線検波処理などを施し、信号強度輝度の明るさで表現されるデータを生成する。

0022

ドプラ処理ユニット24は、受信ユニット22から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、血流データを生成する。血流の抽出は、通常CFM(Color Flow Mapping)で行われる。この場合、血流信号を解析し、血流データとして平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。

0023

シネメモリ25は、Bモード処理ユニット23からのBモードデータ、ドプラ処理ユニット24からのドプラデータフレーム毎に一時記憶する。

0024

画像処理ユニット26は、Bモード処理ユニット23或いはドプラ処理ユニット24から受け取ったデータを用いて、超音波走査線上のデータであるRAWデータを生成する。また、画像処理ユニット26は、RAW−ピクセル変換或いはボクセル変換RAW−ボクセル変換を実行することにより、ピクセルから構成される画像データ或いはボクセルから構成されるボリュームデータを生成する。さらに、画像処理ユニット26は、ボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング、多断面変換表示(MPR:multi planar reconstruction)、最大値投影表示(MIP:maximum intensity projection)等の所定の画像処理を行う。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、画像処理ユニット26の後に二次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。

0025

表示処理ユニット27は、画像処理ユニット28において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度(ブライトネス)、コントラスト、γカーブ補正、RGB変換等の各種を実行する。

0026

制御プロセッサ28は、情報処理装置計算機)としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。特に、制御プロセッサ28は、後述する送信動作に関する制御を実行する。

0027

内部記憶ユニット29は、診断情報患者ID、医師所見等)、診断プロトコル送受信条件画像処理プログラムボディマーク生成プログラム、その他のデータ群保管されている。また、必要に応じて、図示しない画像メモリ中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット29のデータは、インターフェースユニット30を経由して外部周辺装置転送することも可能となっている。

0028

インターフェースユニット30は、入力装置13、ネットワーク、新たな外部記憶装置(図示せず)に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット32よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

0029

(超音波送信ユニット)
次に、本超音波診断装置1が有する超音波送信ユニット22の詳しい構成について説明する。本超音波送信ユニット22は、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための構成を具備するものである。

0030

図2は、超音波送信ユニット22の構成を示したブロック図である。同図に示すように、超音波送信ユニット22は、送信制御回路220、複数の送信回路221を有している。

0031

送信制御回路220は、所定のレート周波数fr Hz(周期;1/fr秒)で、送信超音波を形成するための送信波形を繰り返し発生する。また、送信制御回路220は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束フォーカス)し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間をチャネルに応じて各送信波形に与え、送信回路221A及び送信回路221Bに供給する。さらに、送信制御回路220は、イネーブル制御信号を供給する。このイネーブル制御信号は、ハイレベル(High)又はローレベル(Low)の種別によって各超音波振動子毎に並列接続された送信回路221A及び送信回路221Bいずれを送信用に動作させるかを選択制御するものである。本実施形態においては、説明を簡単にするため、ローレベルのイネーブル制御信号は、送信用として偶数番チャネルを選択するための信号であるとし、ハイレベルのイネーブル制御信号は、送信に奇数番チャネルを選択するための信号であるとする。また、このイネーブル信号は、全チャネル又は所定数チャネル毎に共通である。

0032

各超音波振動子(各チャネル)には、独立した(別々の)制御系統で動作する二つの送信回路221A及び送信回路221Bが並列接続されている。なお、図2では、第0〜第3チャネル、第nチャネル分の送信回路のみ例示した。当然ながら、他の各チャネルについても送信回路221A及び送信回路221Bが並列接続されることになる。

0033

送信回路221A及び送信回路221Bは、デュアルパルサとしての機能を有し、送信制御回路221に接続されると共に、それぞれ別々の送信電源VTX0、VTX1に接続されている。ここで、本実施形態では、送信電源VTX0は電圧VTX0を、送信電源VTX1は電圧VTX1をそれぞれ供給するものである。当然ながら、送信電圧VTX0、送信電圧VTX1は可変である。

0034

また、送信回路221A及び送信回路221Bの一方のイネーブル制御信号入力には、反転ゲートが設けられている。各チャネルに対応する送信回路221A及び送信回路221Bは、イネーブル制御信号を入力すると、ハイレベル又はローレベルの種別に応じて排他的に動作し、所定のタイミングで送信波形を対応する超音波振動子に供給する。

0035

なお、図3に、送信回路221A及び送信回路221Bの一例を示した。同図の例では、送信回路221A及び送信回路221Bは、互いに独立した正負の電源VTX0、正負の電源VTX1を備えている。イネーブル制御信号によって選択された送信回路221A及び送信回路221Bのいずれかにおいて、正負の電源に接続されたFET等のスイッチングデバイスを制御することで、電圧VTX0、VTX1に従う正負の波形を出力することができる。

0036

(送信制御)
次に、本超音波診断装置1において、各走査線につき、送信音圧の重み付けを0.5(1回目)、1.0(2回目)、0.5(3回目)の比率とする3回の超音波送信を実行する場合において、送信に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制するための送信制御について説明する。

0037

図2において、送信制御回路220は、送信超音波を形成するための送信波形を、各チャネル毎の遅延時間に従って、チャネル毎の送信回路221A及び送信回路221Bに供給する。また、送信制御回路220は、例えばローレベルのイネーブル制御信号を、チャネル毎の送信回路221A及び送信回路221Bに供給する。このイネーブル制御信号の供給によって、超音波送信に利用される偶数番チャネル(ch0、ch2、・・・・)については送信回路221Aが、超音波送信に利用されない奇数番チャネル(ch1、ch3、・・・・)については送信回路221Bがそれぞれ選択される。

0038

上記選択制御の結果、送信用の偶数番チャネルの送信回路221Aには送信電圧VTX0が、奇数番チャネルの送信回路221Bには送信電圧VTX1が、それぞれ供給される。このとき、送信に用いられるチャネルに対応する送信電圧VTX0は例えば5Vに、送信に用いられない送信電圧VTX1は例えば送信電圧VTX0の1/2以下となる0.2Vに設定される。なお、送信電圧VTX1は、0V、グランド電圧DC電圧等に設定するようにしてもよい。当該電圧供給により、偶数番チャネルの送信回路221Aは、各チャネル毎の遅延時間に従って、5Vに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路221Bは、各チャネル毎の遅延時間に従って、0.2Vに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。

0039

なお、イネーブル制御信号がハイレベルの場合には、超音波送信に利用されない偶数番チャネル(ch0、ch2、・・・・)については送信回路221Bが、超音波送信に利用される奇数番チャネル(ch1、ch3、・・・・)については送信回路221Aがそれぞれ選択される。その結果、偶数番チャネルの送信回路221Bには送信電圧VTX1=0.2Vが、奇数番チャネルの送信回路221Aには送信電圧VTX0=5Vが、それぞれ供給される。偶数番チャネルの送信回路221Bは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧VTX1=0.2Vに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。また、奇数番チャネルの送信回路221Aは、各チャネル毎の遅延時間に従って、送信電圧VTX0=5Vに相当する送信波形を対応する超音波振動子に供給する。

0040

次に、重み付けを1.0とする二回目の送信においては、送信電圧VTX0及び送信電圧VTX1の双方を5Vとして、全超音波振動子による(全開口による)送信制御を行う。さらに、重み付けを0.5とする三回目の送信においては、一回目と実質的に同様の送信制御を行えばよい。

0041

上記構成及び送信制御により、コントラストイメージングにおいてクロストークを低減させる作用について説明する。

0042

重み付けを0.5とする一回目の送信においてch0、ch1、ch2に注目すると、例えばローレベルのイネーブル制御信号に従って、送信に用いられるch0、ch2については5Vの送信電圧にて超音波が送信され、ch1については0V又は0.2Vの送信電圧にて超音波が送信される。このとき、図4に示すように、期間Tについてはch1について0.2Vの低い電圧での送信を行うため、送信回路のFETがオン状態となる。すなわち、期間Tについては、FETがオフ状態である場合に比して、送信回路の出力インピーダンスを低くすることができ、結果的に送信に用いられる偶数番チャネルから送信に用いられない奇数番チャネルへのクロストークを抑制することができる。

0043

(変形例1)
上記実施形態では、送信回路A又は送信回路Bのイネーブル制御信号の入力に反転ゲートを備える構成とした。しかしながら、当該例に拘されず、送信制御回路220が送信回路A、Bのいずれかを選択するための2種類のイネーブル制御信号を発生する構成としてもよい。

0044

(変形例2)
上記実施形態では、チャネル毎(超音波振動子毎)に送信回路221Aと送信回路221Bとを切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、複数のチャネルからなるチャネルブロック毎(複数の超音波振動子からなる振動子ブロック毎)に、送信回路221Aと送信回路221Bとを切り換える構成としてもよい。また、使用する超音波プローブ12の特性等に応じて、チャネルブロックを構成するチャネル数を制御するようにしてもよい。

0045

(変形例3)
上記実施形態では、送信回路221A及び送信回路221Bの間で交互に切り換える構成とした。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば使用する超音波プローブ12の特性、送信音圧の重み付け等に応じて、3つ以上の送信回路の間で交互に切り換えるようにしてもよい。

0046

(変形例4)
上記実施形態では、送信に用いないチャネルについても微弱に送信する。このため、超音波送信音圧を相対的に0.5、1.0、0.5のレベルに設定してもわずかに誤差が生じる場合がある。係る誤差は、例えば全開口チャネルで例えば0.2V以下の送受信をし、得られたエコー信号を差し引くことで精度良く基本波を除去でき、当該誤差を相殺することができる。

0047

例えば、送信に用いないチャネルを0.2V、送信に用いるチャネルを1Vとして、各走査線につき3回の超音波送受信を行う場合を想定する。係る場合、1回目、2回目、3回目の送信音圧の比率が0.6、1.0、0.6となるエコー信号を取得することができる。この3回の送信に加えて、例えば4回目の送信として送信音圧を0.2Vとして全送信開口送信を行えば、送信音圧の比率を0.2とするエコー信号を取得することができる。得られた各エコー信号を加算(減算)することで、4回の送受信で1.0−0.6−0.6+0.2=0として、基本波成分及び誤差成分を相殺することができる。特に、送信しないチャネル側の電圧は、送信回路に使用するFETスイッチの特性により変化する場合がある。係る場合においても、送信しないチャネル側の送信電圧を調整して、キャンセル性能の良い値にチューニングすることができる。

0048

(効果)
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

0049

本超音波診断装置は、各超音波振動子(各チャネル)に対して、独立した制御系統で動作する二つの送信回路を並列接続し、イネーブル制御信号を用いて排他的に動作する構成を有する。従って、送信に用いるチャネル数を制御して送信音圧を制御する場合において、送信に積極的に用いるチャネルについては第1の送信電圧が供給される送信回路を利用して超音波を送信すると共に、送信に積極的に使用しないチャネルについては第1の送信電圧の1/2以下の送信電圧が供給される送信回路を利用して微弱な超音波送信を実行する。これにより、送信に積極的に使用しないチャネルへの出力インピーダンスを低くすることでクロストークを抑制することができる。従って、従来に比して、パルスインバージョンにおける基本波の消え残りを抑制することができ、バブルからの高調波成分を効果的に検出できる。その結果、造影感度コントラスト分解能の良い画像を提供することができる。

0050

また、送信音圧を相対的に低くする場合には、同時に動作するチャネル数を実質的に半分にするため、送信電源の電流容量を抑えることもできる。

0051

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

0052

1…超音波診断装置、12…超音波プローブ、13…入力装置、14…モニター、21…超音波送信ユニット、22…超音波受信ユニット、23…Bモード処理ユニット、24…ドプラ処理ユニット、25…シネメモリ、26…画像処理ユニット、27…表示処理ユニット、28…制御プロセッサ、29…内部記憶ユニット、30…インターフェースユニット

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