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JP2015006249A - 超音波診断装置及び超音波プローブ - Google Patents

超音波診断装置及び超音波プローブ Download PDF

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JP2015006249A
JP2015006249A JP2013132821A JP2013132821A JP2015006249A JP 2015006249 A JP2015006249 A JP 2015006249A JP 2013132821 A JP2013132821 A JP 2013132821A JP 2013132821 A JP2013132821 A JP 2013132821A JP 2015006249 A JP2015006249 A JP 2015006249A
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JP2013132821A
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English (en)
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輝樹 萩原
Teruki Hagiwara
輝樹 萩原
石塚 正明
Masaaki Ishizuka
正明 石塚
大広 藤田
Tomohiro Fujita
大広 藤田
亀石 渉
Wataru Kameishi
渉 亀石
聡 神山
Satoshi Kamiyama
聡 神山
芝沼 浩幸
Hiroyuki Shibanuma
浩幸 芝沼
周太 藤原
Shuta Fujiwara
周太 藤原
孝行 椎名
Takayuki Shiina
孝行 椎名
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Toshiba Corp
Canon Medical Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Medical Systems Corp
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Abstract

【課題】消費電力を低減することができる超音波診断装置及び超音波プローブを提供する。
【解決手段】超音波診断装置は、超音波プローブと、受信部と、選択部と、クロック制御部とを有する。超音波プローブは、複数の超音波振動子を備え、被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。受信部は、複数の受信経路に対応して、超音波プローブからの入力に信号処理を施す信号処理部を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める。選択部は、受信経路を選択する。クロック制御部は、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部へクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部へのクロック信号の出力を停止する。
【選択図】図2

Description

この発明の実施形態は超音波診断装置及び超音波プローブに関する。
超音波診断装置は、超音波プローブを用いて被検体内に超音波を送信してその反射波を受信することにより、被検体の生体情報を取得するものである。
超音波プローブは、超音波振動子を有し、送信部により駆動制御される。送信部は、超音波振動子に電気信号を供給して、被検体内の所定の焦点にビームフォーム(送信ビームフォーム)した超音波を発生させる。また、超音波振動子は、被検体内で反射してきた超音波(エコー)を受信する。受信部は、超音波振動子からのエコー信号を整相された(受信ビームフォームされた)デジタルの受信データとして変換して出力する。
図10は、従来技術に係る超音波診断装置の受信部100の構成を表すブロック図である。受信部100は、超音波振動子に対応した受信経路ごとに信号処理部200を有する。信号処理部200は、例えば、FIFOメモリ300、遅延計算部400、補間部500、位相回転部600、及び重み付け処理部700を有する。
受信部100は、遅延計算、補間処理、位相回転処理、及び重み付け処理の信号処理を受信経路ごとに対応して施す。そして、受信部100は、これら信号処理が施されたエコー信号を加算部800にて加算することによって、所定の焦点についての受信信号を求める。受信部100は、このような信号処理及び加算処理を焦点ごとに順次行う。
また、受信部100は、開口制御部900による開口制御を行う場合がある。開口制御とは、焦点の位置に応じて受信信号の取得に用いる超音波振動子を決定し、該超音波振動子に対応した受信経路におけるエコー信号に基づいて当該焦点についての受信信号を求めるものである。受信部100は、この開口制御を行うとき、受信信号の取得に用いるものとして決定されなかった超音波振動子(以下、未使用の超音波振動子と称する)に対応した受信経路(以下、未使用の受信経路と称する)において、重み付け処理部700における重み係数を零とし、該重み付け処理部700より後段における信号が零となるように処理していた。
特開平5−7586号公報
このような従来技術に係る受信部において、未使用の受信経路のエコー信号は、重み付け処理部よりも前段の信号処理(遅延処理、補間処理、位相回転処理)が施されていた。このような未使用の受信経路のエコー信号に対する信号処理は、所定の焦点についての受信信号を求めるためには不要なものである。従来技術に係る受信部は、この不要な信号処理によって無駄な電力を消費していた。
本発明が解決しようとする課題は、消費電力を低減することができる超音波診断装置及び超音波プローブを提供することである。
実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、受信部と、選択部と、クロック制御部とを有する。超音波プローブは、複数の超音波振動子を備え、被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。受信部は、複数の受信経路に対応して、超音波プローブからの入力に信号処理を施す信号処理部を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める。選択部は、受信経路を選択する。クロック制御部は、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部へクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部へのクロック信号の出力を停止する。
また、実施形態の超音波プローブは、複数の超音波振動子と、受信部と、選択部と、クロック制御部とを有する。複数の超音波振動子は、被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。受信部は、複数の受信経路に対応して、超音波振動子からの入力に信号処理を施す信号処理部を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める。選択部は、受信経路を選択する。クロック制御部は、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部へのクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部へのクロック信号の出力を停止する。
実施形態の超音波診断装置の構成を表すブロック図。 実施形態の超音波診断装置の構成を表すブロック図。 実施形態の超音波診断装置の概略を表す模式図。 実施形態の超音波診断装置の動作を表すタイミングチャート。 実施形態の超音波診断装置の概略を表す模式図。 実施形態の超音波診断装置の動作を表すタイミングチャート。 実施形態の超音波診断装置の構成を表すブロック図。 実施形態の超音波診断装置の構成を表すブロック図。 実施形態の超音波プローブの構成を表すブロック図。 実施形態の超音波診断装置の構成を表すブロック図。 従来の超音波診断装置の構成を表すブロック図。
〈第1の実施形態〉
[構成]
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を表すブロック図である。超音波診断装置は、本体部1と、超音波プローブ2と、表示部3と、操作部4とを有する。本体部1は、送信部5と、受信部6と、画像生成部7と、表示制御部8と、システム制御部9とを有する。
(送信部5)
送信部5は、超音波プローブ2に電気信号を供給して超音波を発生させる。送信部5は、図示しない送信遅延回路及びパルサ回路を有する。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する。パルサ回路は、各超音波振動子23に対応した送信経路(送信チャンネル)の数に応じたパルサを備え、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ2の各超音波振動子23に供給する。
(受信部6)
受信部6は、複数の受信経路(受信チャンネル)に対応して、超音波プローブ2からの入力に信号処理を施す信号処理部12を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める。図2は、受信部の構成を表すブロック図である。受信部6は、A/D変換部10と、直交検波部11と、信号処理部12と、加算部13と、選択部と、クロック部とを有する。また、受信経路とは、超音波プローブ2に備えられた超音波振動子23ごとに設けられた信号路である。
(A/D変換部10)
A/D変換部10は、受信経路ごとに設けられる。A/D変換部10は、超音波振動子23からのアナログのエコー信号を受け、デジタルのエコー信号に変換し、直交検波部11へ出力する。
(直交検波部11)
直交検波部11は、受信経路ごとに設けられる。直交検波部11は、予め設定された出力レートに基づいて、A/D変換部10からのデジタルのエコー信号をサンプリングし、受信中心周波数を周波数変換する。このとき、直交検波部11は、一方と他方とで90度位相がずれた2つのサンプリングタイミングに基づいてデジタルのエコー信号をサンプリングする。それにより、直交検波部11は、変換された周波数のI(In‐phase)信号及びQ(Quadrature)信号それぞれのエコー信号を求め、信号処理部12へ出力する。
(信号処理部12)
信号処理部12は、受信経路ごとに設けられる。信号処理部12は、受信経路を介して超音波振動子23からのエコー信号をそれぞれ受信する。信号処理部12は、受けたエコー信号に遅延時間を付与する。また、信号処理部12は、当該受信チャンネルが担う受信開口中の位置により決まる重み係数を、エコー信号に乗ずる。例えば信号処理部12は、FIFO(First In First Out)メモリ14と、遅延算出部15と、補間部16と、位相回転部17と、開口重み係数乗算部18とを有する。信号処理部12は、クロック信号を受けて動作する論理素子によって構成される。
(FIFOメモリ14)
FIFOメモリ14は、直交検波部11からのエコー信号を受け、記憶する。
(遅延算出部15)
遅延算出部15は、所定の焦点と当該受信経路に対応する超音波振動子23との距離に基づいて、当該受信経路における遅延時間を算出する。遅延算出部15は、算出した遅延時間を補間部16へ出力する。なお、遅延算出部15は、算出した遅延時間を位相回転部17へも出力する。
(補間部16)
補間部16は、遅延算出部15からの遅延時間に基づいて、FIFOメモリ14からの読み出しアドレスを決定する。補間部16は、決定した読み出しアドレスからI信号及びQ信号それぞれを読み出す。補間部16は、読み出したI信号及びQ信号それぞれについて、サンプリングの間の信号を補間する。補間部16は、補間したI信号及びQ信号のそれぞれを位相回転部17へ出力する。
(位相回転部17)
位相回転部17は、当該受信経路における遅延時間に基づいて、補間部16からのI信号及びQ信号のそれぞれについて、他の受信経路のエコー信号との位相合わせを行う。ここで、位相回転部17は、遅延算出部15から遅延時間を受けて所定の焦点と当該受信経路に対応する超音波振動子23との距離を算出する。位相回転部17は、位相を合わせたI信号及びQ信号のそれぞれを開口重み係数乗算部18へ出力する。
(開口重み係数乗算部18)
開口重み係数乗算部18は、当該受信経路についての開口重み係数の設定を開口制御部から受ける。また、開口重み係数乗算部18は、位相回転部17からのI信号及びQ信号のそれぞれに設定された開口重み係数を乗算し、加算部13へ出力する。
(加算部13)
加算部13は、開口重み係数乗算部18それぞれから出力されたI信号を受け、受けた全ての受信経路のI信号を加算する。加算部13は、加算したI信号を受信信号として画像生成部7へ出力する。また、加算部13は、開口重み係数乗算部18それぞれから出力されたQ信号を受け、受けた全ての受信経路のQ信号を加算する。加算部13は、加算したQ信号を受信信号として画像生成部7へ出力する。
(選択部)
選択部は、受信経路を選択する。選択部は、開口選択部19と選択判定部20とを有して構成される。このとき、開口選択部19は、焦点位置と超音波振動子23とを関連付けた開口情報を予め記憶し、開口情報に基づいて、焦点位置ごとに受信経路を逐次選択する。このとき、開口選択部19は、受信信号を求める焦点位置を表す制御信号をシステム制御部9から逐次受け、焦点位置についての開口範囲に含まれた超音波振動子23に対応して受信経路を逐次選択する。
図3は、開口情報において関連付けられた焦点位置と超音波振動子23との関係を一つの走査線SLについて表す模式図である。開口線Lは、焦点位置ごとの受信信号の取得に用いられる超音波振動子23を表す。開口情報において、焦点位置及び超音波振動子23は、超音波プローブ2に近い焦点位置から遠い焦点位置にかけて、徐々に開口が広がるように関連付けられる。例えば焦点位置F1についての受信信号を求めるとき、開口選択部19は、焦点位置F1についての開口範囲R1に含まれた超音波振動子23aから超音波振動子23bまでのそれぞれに対応した受信経路を選択する。また、例えば、焦点位置Fnについての受信信号を求めるとき、選択部は、焦点位置Fnについての開口範囲Rnに含まれた超音波振動子23cから超音波振動子23dまでのそれぞれに対応した受信経路を選択する。選択部は、選択した受信経路を表す制御信号を当該受信経路の選択判定部20へ逐次出力する。なお、選択部は、上記の動作を走査線ごとに行う。
なお、開口選択部19は、システム制御部9から当該超音波検査における送受信条件を受け、送受信条件に含まれる焦点位置のうち超音波プローブ2から最も遠い位置を読む。この最も遠い位置は、超音波プローブ2における開口が最も広くなる焦点位置である。従って、開口選択部19は、例えば超音波検査を開始するとき、この最も遠い位置についての開口の外側の超音波振動子23に対応した受信経路を選択しない構成であってもよい。
(選択判定部20)
選択判定部20は、受信経路ごとに設けられる。選択判定部20は、選択した受信経路を表す制御信号を開口選択部19から受けたとき、選択されたことを表す選択信号を当該受信経路の信号処理部12のクロック制御部22へ出力する。
(クロック部)
クロック部は、クロック発生部21とクロック制御部22とを有して構成される。
(クロック発生部21)
クロック発生部21は、クロック信号を発生し、各クロック制御部22へ出力する。このクロック信号のクロック周波数は予め設定されてよい。
(クロック制御部22)
クロック制御部22は、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部12へクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部12へのクロック信号の出力を停止する。例えば、クロック制御部22は、各信号処理部12における信号処理工程ごとに設けられ、信号処理工程ごとにクロック信号の出力タイミングを制御する。例えば信号処理工程としては、遅延算出部15による遅延時間の算出、補間部16による補間、及び位相回転部17による位相合わせが該当する。クロック制御部22は、選択判定部20から選択信号を受けたとき、クロック信号の出力タイミングを信号処理工程ごとに制御してクロック発生部21からのクロック信号を出力する。このとき、クロック制御部22は、当該受信経路について算出された遅延時間、信号処理工程ごとの処理時間に基づいて出力タイミングを制御する。
また、クロック制御部22は、選択判定部20から選択信号を受けないとき、当該信号処理部12へのクロック信号の出力を停止する。このとき、信号処理部12はクロック信号を受けていないので動作しない。それにより、選択部により選択されなかった受信経路の信号処理部12における消費電力が低減される。
このように、開口の外の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12についてのクロック信号が停止される。それにより、クロック信号の出力が停止された信号処理部における消費電力が低減される。また、開口の中の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12においては、信号処理工程(遅延算出部15、補間部16、及び位相回転部17それぞれの処理工程)ごとの処理が不要なタイミングでクロック信号の出力が停止される。それにより、遅延算出部15、補間部16、及び位相回転部17のそれぞれについて、処理の必要がないときのクロック信号が停止される。従って、クロック信号が停止されているとき、遅延算出部15、補間部16、及び位相回転部17のそれぞれの消費電力が低減される。
(画像生成部7)
画像生成部7は、Bモード処理部を有する。Bモード処理部は受信部6から受信信号を受け、受信信号の振幅の映像化を行う。例えばBモード処理部は、受信信号にバンドパスフィルタ処理を施し、そして信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施して、被検体の断層像を表す超音波ラスタデータを生成する。
また、画像生成部7は、ドプラ処理部を有していてもよい。ドプラ処理部は、受信信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を求め、FFT(Fast Fourier Transform)処理を施すことによって、血流速度を表すドプラ周波数分布を求める。
また、画像生成部7は、CFM(Color Flow Mapping)処理部を有していてもよい。CFM処理部は血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分布、又はパワーなどの情報が含まれる。
また、画像生成部7は、超音波ラスタデータに基づいて、超音波画像データを生成する。画像生成部7は、例えばDSC(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)を有する。画像生成部7は、超音波ラスタデータにおいて走査線の信号列で表されるBモード処理後の受信信号を、表示用の座標系で表される画像データに走査変換する(スキャンコンバージョン処理)。それにより、画像生成部7は、被検体の組織の形態を表すBモード画像データを超音波画像データとして生成する。画像生成部7は、生成した超音波画像データを表示制御部8へ出力する。
(表示制御部8)
表示制御部8は、超音波画像データを画像生成部7から受け、超音波画像データに基づく超音波画像を表示部3に表示させる。
(システム制御部9)
システム制御部9は、超音波診断装置の各部を制御する。例えば、システム制御部9は、超音波診断装置の各部の機能を実行するためのコンピュータプログラムが記憶されている。システム制御部9は、これらコンピュータプログラムを実行することで、上記機能を実現する。
(超音波プローブ2)
超音波プローブ2は、複数の超音波診断装置を備え、被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。例えば超音波プローブ2には、複数の超音波振動子23が走査方向に1列に配置された1次元アレイプローブ、又は、複数の超音波振動子23が2次元的に配置された2次元アレイプローブが用いられる。
(超音波振動子23)
超音波振動子23は、超音波プローブ2に複数設けられる。超音波振動子23は、圧電素子と該発電素子を挟む一対の電極とを含んで構成される。超音波振動子23は、送信部5から電気信号を受け、受けた電気信号に基づく電圧が印加されることによって超音波を発生し、被検体へ超音波を送信する。また、超音波振動子23は、被検体からの反射波を受信し、エコー信号として受信部6へ出力する。
(表示部3)
表示部3は、超音波画像を表示する。表示部3は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスで構成される。
(操作部4)
操作部4は、ユーザによる操作を受けて、この操作の内容に応じた信号や情報を装置各部に入力する。操作部4は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどによって構成される。
[動作]
図4Aは、この実施形態に係る超音波診断装置の受信回路の動作例を表すタイミングチャートである。また、図4Bは超音波振動子23の一部についての開口情報を表す模式図である。ここでは、図4Bに示す開口情報に基づいて、焦点位置FAについて用いられる超音波振動子23は超音波振動子23Aであり、焦点位置FBについて用いられる超音波振動子23は超音波振動子23A及び超音波振動子23Bであり、焦点位置FCについて用いられる超音波振動子23は超音波振動子23A、超音波振動子23B、及び超音波振動子23Cであるとし、超音波診断装置が焦点位置FA、焦点位置FB、焦点位置FCの順に受信信号を求める動作例について説明する。
区間T1のとき、選択部は、開口情報に基づいて超音波振動子23Aに対応した受信経路ACを選択し、受信経路ACについて設けられた選択判定部20へ制御信号を出力する。選択判定部20は、受信経路ACについて設けられたクロック制御部22へ選択信号を出力する。クロック制御部22は、受信経路ACの信号処理部12へクロック信号を出力する。それにより、受信経路ACに設けられた信号処理部12の動作はオン状態となる。
区間T2のとき、選択部は、開口情報に基づいて超音波振動子23Bに対応した受信経路BCを受信経路ACに加えて選択し、受信経路BCについて設けられた選択判定部20へ制御信号を出力する。選択判定部20は、受信経路BCについて設けられたクロック制御部22へ選択信号を出力する。クロック制御部22は、受信経路BCの信号処理部12へクロック信号を出力する。それにより、受信経路ACに設けられた信号処理部12に加え、受信経路BCに設けられた信号処理部12の動作がオン状態となる。
区間T3のとき、選択部は、開口情報に基づいて超音波振動子23Cに対応した受信経路CCを受信経路ACに及び受信経路BCに加えて選択し、受信経路CCについて設けられた選択判定部20へ制御信号を出力する。選択判定部20は、受信経路CCについて設けられたクロック制御部22へ選択信号を出力する。クロック制御部22は、受信経路CCの信号処理部12へクロック信号を出力する。それにより、受信経路ACに設けられた信号処理部12及び受信経路BCに設けられた信号処理部12に加え、受信経路CCに設けられた信号処理部12の動作がオン状態となる。
なお、超音波診断装置は、上記の動作を走査線ごとに逐次行う。
また、図5は、この実施形態に係る超音波診断装置の受信回路において、1つの受信経路に設けられた信号処理部12が焦点位置FA、焦点位置FB、及び焦点位置FCについて動作する例を表すタイミングチャートである。ここでは、図4の区間T4において、受信経路ACについて設けられた信号処理部12の動作を説明する。なお、マスタークロックは、クロック発生部21により発生されるクロック信号を表す。
時点P1は、焦点位置FAについて受信信号を求める開始時点である。時点P2は、焦点位置FBについて受信信号を求める開始時点である。時点P3は、焦点位置FCについて受信信号を求める開始時点である。時点P1のとき、クロック制御部22は、遅延算出部15へクロック信号の出力を開始する。遅延算出部15は、このクロック信号を受け、焦点位置FAについて、当該受信経路の遅延時間の算出を開始する。
時点P2のとき、遅延算出部15は、焦点位置FBについて、当該受信経路の遅延時間の算出を開始する。時点P3のとき、遅延算出部15は焦点位置FCについて、当該受信経路の遅延時間の算出を開始する。
時点P4は、遅延算出部15において、焦点位置FAについての遅延時間の算出が完了する時点である。このとき、遅延算出部15は、焦点位置FAについて算出した遅延時間を補間部16へ出力する。また、時点P4のとき、クロック制御部22は、補間部16へクロック信号の出力を開始する。補間部16は、このクロック信号を受け、FIFOメモリ14の焦点位置FAについての読み出しアドレスからエコー信号を読み出し、補間処理を開始する。
時点P5は、遅延算出部15において、焦点位置FBについての遅延時間の算出が完了する時点である。このとき、遅延算出部15は、焦点位置FBについて算出した遅延時間を補間部16へ出力する。補間部16は、FIFOメモリ14の焦点位置FBについての読み出しアドレスから信号を読み出し、補完処理を開始する。
時点P6は、遅延算出部15において、焦点位置FCについての遅延時間の算出が完了する時点である。このとき、遅延算出部15は、焦点位置FCについて算出した遅延時間を補間部16へ出力する。補間部16は、FIFOメモリ14の焦点位置FCについての読み出しアドレスから信号を読み出し、補完処理を開始する。
また、時点P6のとき、クロック制御部22は、遅延算出部15へのクロック信号の出力を停止する。このように、クロック制御部22は、最後の焦点位置についての遅延時間の算出が完了したとき、遅延算出部15へのクロック信号の出力を停止する。それにより、遅延算出部15の動作は停止する。
時点P7は、補間部16において、焦点位置FAについての補間処理が完了する時点である。このとき、補間部16は、焦点位置FAについて補間処理を施したエコー信号を位相回転部17へ出力する。また、時点P7のとき、クロック制御部22は、位相回転部17へクロック信号の出力を開始する。位相回転部17は、このクロック信号を受け、補間部16から受けた焦点位置FAについてのエコー信号に対して位相合わせを開始する。
時点P8は、補間部16において、焦点位置FBについての補間処理が完了する時点である。このとき、補間部16は、焦点位置FBについて補間処理を施したエコー信号を位相回転部17へ出力する。位相回転部17は、補間部16から受けた焦点位置FBについてのエコー信号に対して位相合わせを開始する。
時点P9は、補間部16において、焦点位置FCについての補間処理が完了する時点である。このとき、補間部16は、焦点位置FCについて補間処理を施したエコー信号を位相回転部17へ出力する。位相回転部17は、補間部16から受けた焦点位置FCについてのエコー信号に対して位相合わせを開始する。
また、時点P9のとき、クロック制御部22は、補間部16へのクロック信号の出力を停止する。このように、クロック制御部22は、最後の焦点位置についての補間処理が完了したとき、補間部16へのクロック信号の出力を停止する。それにより、補間部16の動作は停止する。
時点P10は、位相回転部17において、焦点位置FAについての位相合わせが完了する時点である。このとき、位相回転部17は、焦点位置FAについて位相を合わせたエコー信号を開口重み係数乗算部18へ出力する。
時点P11は、位相回転部17において、焦点位置FBについての位相合わせが完了する時点である。このとき、位相回転部17は、焦点位置FBについて位相を合わせたエコー信号を開口重み係数乗算部18へ出力する。
時点P12は、位相回転部17において、焦点位置FCについての位相合わせが完了する時点である。このとき、位相回転部17は、焦点位置FCについて位相を合わせたエコー信号を開口重み係数乗算部18へ出力する。
また、時点P12のとき、クロック制御部22は、位相回転部17へのクロック信号の出力を停止する。このように、クロック制御部22は、最後の焦点位置についての位相合わせが完了したとき、位相回転部17へのクロック信号の出力を停止する。それにより、位相回転部17の動作は停止する。
[効果]
この実施形態の超音波診断装置の効果について説明する。超音波診断装置は、超音波プローブ2と、受信部6と、選択部と、クロック制御部22とを有する。超音波プローブ2は、複数の超音波振動子23を備え、被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。受信部6は、複数の受信経路に対応して、超音波プローブ2からの入力に信号処理を施す信号処理部12を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める。選択部は、受信経路を選択する。クロック制御部22は、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部12へクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部12へのクロック信号の出力を停止する。このように、超音波診断装置は、開口の外の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12へのクロック信号を停止する。また、超音波診断装置は、開口の中の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12へ信号処理工程ごとにクロック信号の出力タイミングを制御する。それにより、開口の外の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12における消費電力を低減し、また、開口の中の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12においては、信号処理工程ごとの処理が不要なタイミングでのクロック信号の出力を停止する。従って、消費電力を低減することができる超音波診断装置を提供することができる。また、このような消費電力の低減により、ヒートシンクやファンなどの放熱装置を削除又は小型化することができる。それにより、装置規模の小型化ができ、コストを低減することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈第1の実施形態の変形例1〉
図6は、第1の実施形態の変形例1に係る超音波診断装置の受信部6の構成を表すブロック図である。この変形例の超音波診断装置の受信部6は、第1の実施形態の超音波診断装置の受信部6に対してクロック制御部22の構成が異なる。以下、第1の実施形態と異なる事項について特に説明する。
クロック制御部22は、信号処理部12ごとに設けられる。クロック制御部22は、信号処理部12ごとにクロック信号の出力を制御する。クロック制御部22は、選択判定部20から選択信号を受けたとき、クロック信号を当該受信経路の信号処理部12へ出力する。それにより、該信号処理部12は動作する。例えばクロック制御部22は、最初の焦点位置について遅延時間の算出を開始する時点から最後の焦点位置についての位相合わせが完了する時点までの期間に亘り、クロック信号を信号処理部12へ出力する。
この変形例1の構成の受信部6を有する超音波診断装置は、開口の外の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12へのクロック信号を停止する。また、この超音波診断装置は、開口の中の超音波振動子23に対応した受信経路の信号処理部12ごとに動作タイミングを制御してクロック信号を出力する。それにより、消費電力を低減することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈第1の実施形態の変形例2〉
図7は、第1の実施形態の変形例2に係る超音波診断装置の受信部6の構成を表すブロック図である。この変形例の超音波診断装置の受信部6は、第1の実施形態の超音波診断装置の受信部6に対して選択部及びクロック制御部22の構成が異なる。以下、第1の実施形態と異なる事項について特に説明する。
選択部は、受信経路を定められたグループごとに選択する。このグループは、複数の受信経路を含む。1つのグループに含まれる受信経路は、超音波プローブ2において順次隣接して備えられた超音波振動子23に対応した受信経路である。また、各グループに含まれる受信経路の数は一定でなくともよい。例えば、開口中心に近い超音波振動子23に対応した受信経路を含むグループはその受信経路を少なく定め、開口中心から遠ざかるにつれグループに含まれる受信経路の数を多く定めてもよい。選択部は、開口選択部19とグループごとの選択判定部20とを有する。
開口選択部19は、それぞれのグループに含まれた受信経路のうち、開口中心に最も近い超音波振動子23に対応した受信経路について、焦点位置ごとに受信経路を逐次選択する。それにより、該受信経路を含むグループが選択される。開口選択部19は、選択した受信経路を含むグループの選択判定部20へ制御信号を出力する。
選択判定部20は、グループごとに設けられる。選択判定部20は、開口選択部19からの制御信号を受けたとき、当該グループのクロック制御部22へ選択信号を出力する。
クロック制御部22は、グループごとに設けられる。クロック制御部22は、設けられたグループの信号処理部12についてクロック信号の出力を制御する。クロック制御部22は、選択判定部20から、選択信号を受けたとき、クロック信号を当該グループの信号処理部12へ出力する。それにより、該グループに含まれた信号処理部12は動作する。例えばクロック制御部22は、当該グループにおいて、最初の焦点位置について遅延時間の算出を開始する時点から最後の焦点位置についての位相合わせが完了する時点までの期間に亘り、クロック信号を信号処理部12へ出力する。
なお、受信部6は、実装状態として、複数の信号処理部12を構成する集積回路を複数備えてもよい(図7では、集積回路に含まれる範囲の例を一点鎖線で表している)。このとき選択部は、グループとしてこの集積回路ごとに受信経路を選択する。
この変形例2の構成の受信部6を有する超音波診断装置は、選択されなかったグループの信号処理部12へのクロック信号を停止する。また、この超音波診断装置は、選択したグループの信号処理部12について、グループごとに動作タイミングを制御してクロック信号を出力する。それにより、消費電力を低減することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈超音波プローブの実施形態について〉
図8は、この実施形態の超音波プローブ2の構成を表すブロック図である。この実施形態は、受信部6の配置が第1の実施形態と異なる。超音波プローブ2は、複数の超音波振動子23と、受信部6とを有する。受信部6はこの実施形態の本体部1からの制御信号によって動作する。受信部6の内部の構成には、第1の実施形態、第1の実施形態の変形例1、及び第1の実施形態の変形例2のいずれかの構成が援用されてよい。
〈第2の実施形態〉
図9は、第2の実施形態に係る超音波診断装置の受信部6の構成を表すブロック図である。この実施形態の超音波診断装置は、選択部における処理が第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態と異なる事項について特に説明する。
選択部は、超音波プローブ2に備えられた超音波振動子23ごとの出力経路と接続された受信経路を選択する。超音波プローブ2に実装された超音波振動子23の数(出力経路の数)が受信部6に実装された受信経路の数よりも少ないとき、受信部6において出力経路に接続された受信経路と出力経路に接続されない受信経路とが生じる。該超音波プローブ2を用いた超音波検査において、出力経路に接続された受信経路はエコー信号を受け、出力経路に接続されない受信経路はエコー信号を受けない。選択部は、出力経路に接続された受信経路を選択し、出力経路に接続されない受信経路を選択しない。例えば、選択部は、送信部5が駆動パルスを供給した送信経路を検知し、検知した送信経路に対応する受信経路を出力経路に接続された受信経路として選択する。クロック制御部22は、選択部からの選択信号に基づいて、出力経路に接続されない受信経路の信号処理部12へのクロック信号の出力を停止する。
なお、選択部による処理には、第1の実施形態、第1の実施形態の変形例1、及び第1の実施形態の変形例2のいずれかの処理が援用されてよい。例えば、選択部は、出力経路に接続された受信経路を個別に選択してもよく、グループごとに選択してもよい。また、選択部は、出力経路に接続された受信経路を選択した後、この選択した受信経路について、焦点位置ごとに受信経路を逐次選択してもよい。
この実施形態の超音波診断装置は、受信部6の受信経路のうち、超音波プローブ2からの出力経路に接続されなかった受信経路の信号処理部12へのクロック信号の出力を停止し、出力経路に接続された受信経路の信号処理部12へクロック信号を出力する。それにより、消費電力を低減することができる超音波診断装置を提供することができる。
〈実施形態に共通の効果〉
以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置又は超音波プローブによれば、複数の受信経路に対応して、エコー信号に信号処理を施す信号処理部を備え、反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める受信部と、受信経路を選択する選択部と、選択部により選択された受信経路に対応した信号処理部へクロック信号を出力し、選択部により選択されない受信経路に対応した信号処理部へのクロック信号の出力を停止するクロック制御部とを有することにより、消費電力を低減することが可能となる。
この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 本体部
2 超音波プローブ
3 表示部
4 操作部
5 送信部
6 受信部
7 画像生成部
8 表示制御部
9 システム制御部
10 A/D変換部
11 直交検波部
12 信号処理部
13 加算部
14 FIFOメモリ
15 遅延算出部
16 補間部
17 位相回転部
18 開口重み係数乗算部
19 開口選択部
20 選択判定部
21 クロック発生部
22 クロック制御部
23、23A、23B、23C、23a、23b、23c、23d 超音波振動子

Claims (8)

  1. 複数の超音波振動子を備え、被検体へ超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信する超音波プローブと、
    複数の受信経路に対応して、前記超音波プローブからの入力に信号処理を施す信号処理部を備え、前記反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める受信部と、
    前記受信経路を選択する選択部と、
    前記選択部により選択された前記受信経路に対応した前記信号処理部へクロック信号を出力し、前記選択部により選択されない前記受信経路に対応した前記信号処理部へのクロック信号の出力を停止するクロック制御部と
    を有することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記選択部は、前記焦点位置と前記超音波振動子とを関連付けた開口情報を予め記憶し、前記開口情報に基づいて、前記焦点位置ごとに前記受信経路を逐次選択することを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  3. 前記選択部は、前記受信経路を個別に選択し、
    前記クロック制御部は、前記信号処理部について個別に前記クロック信号の出力を制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波診断装置。
  4. 前記クロック制御部は、さらに、前記信号処理部における信号処理工程ごとに前記クロック信号の出力タイミングを制御することを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。
  5. 前記選択部は、前記受信経路を定められたグループごとに選択し、
    前記クロック制御部は、前記グループごとに前記クロック信号の出力を制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2のいずれか1つに記載の超音波診断装置。
  6. 前記受信部は、複数の前記信号処理部を構成する集積回路を複数備え、
    前記選択部は、前記グループとして前記集積回路ごとに前記受信経路を選択することを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。
  7. 前記超音波プローブは、前記超音波振動子ごとの出力経路を有し、
    前記選択部は、前記出力経路と接続された前記受信経路を選択する
    ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
  8. 被検体へ超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信する複数の超音波振動子と、
    複数の受信経路に対応して、前記超音波振動子からの入力に信号処理を施す信号処理部を備え、前記反射波に基づく受信信号を超音波の焦点位置ごとに逐次求める受信部と、
    前記受信経路を選択する選択部と、
    前記選択部により選択された前記受信経路に対応した前記信号処理部へのクロック信号を出力し、前記選択部により選択されない前記受信経路に対応した前記信号処理部へのクロック信号の出力を停止するクロック制御部と
    を有することを特徴とする超音波プローブ。
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