JP5468589B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、アレイ状に配列された複数のトランスデューサを用いて超音波の送受信を行う超音波診断装置に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
通常、超音波プローブのアレイトランスデューサで得られる受信信号を検波した後、位相整合することでサンプルデータが生成され、このサンプルデータに基づいて超音波画像を表示するための画像信号が作成される。
このとき、受信信号の検波および位相整合は、超音波プローブの主ローブ最大音圧方向における周波数特性に基づいて行われていた。

ところが、超音波プローブのアレイトランスデューサは、１次元又は２次元のアレイ状に配列された複数のトランスデューサを有しているので、被検体内の１つの反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度がトランスデューサ毎に異なり、反射点から戻ってくる超音波エコーは複数のトランスデューサに対してそれぞれ異なる角度で入射することとなる。このため、複数のトランスデューサで得られる受信信号は、超音波エコーの入射角度に応じて、互いに、中心周波数、帯域幅、感度等が異なったものであり、このような受信信号を位相整合することで、超音波画像の画質の低下をもたらしていた。

例えば、特許文献１には、異なる送受信角度で超音波ビームを送受信して得られた受信データを合成して超音波画像を得るコンパウンド走査を行う際に、超音波の送受信角度に応じて中心周波数を調整することにより、超音波画像の画質の向上を図る超音波診断装置が開示されている。

特開２００５−５８３２１号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、送受信における超音波ビームの角度に応じて複数のトランスデューサに対して一様に中心周波数を変化させるものであり、異なる送受信角度で超音波ビームを送受信するコンパウンド走査に対しては有効であるものの、同じ反射点から戻ってくる超音波エコーが個々のトランスデューサに互いに異なる角度で入射することに対しては、何ら効を奏するものではない。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、被検体内の反射点とアレイトランスデューサの各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度がトランスデューサ毎に異なることに起因する超音波画像の画質の低下を抑制することができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る第１の超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備え、受信回路は、所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサから出力される受信信号に対する遅延を調整することによりサンプルデータを生成するものである。

好ましくは、受信回路は、所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して遅延の調整を行う。
また、第２の超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備え、受信回路は、所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた周波数帯域の変化に合わせると共に測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、各トランスデューサから出力される受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することによりサンプルデータを生成するものである。

第３の超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備え、送信回路が、所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサに供給する駆動信号の波形を調整するものである。
受信回路は、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた補正テーブルを用いて受信信号の補正を行うことができる。
アレイトランスデューサは、複数の無機圧電素子からなる第１のアレイトランスデューサと、複数の有機圧電素子からなる第２のアレイトランスデューサとを有し、受信回路は、第１のアレイトランスデューサと第２のアレイトランスデューサに対して互いに異なる補正テーブルを用いて受信信号の補正を行うように構成してもよい。

この発明に係る第１の超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサから出力される受信信号に対する遅延を補正してサンプルデータを生成し、生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する方法である。
第２の超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた周波数帯域の変化に合わせると共に測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、各トランスデューサから出力される受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することによりサンプルデータを生成し、生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する方法である。
第３の超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサに供給する駆動信号の波形を調整することによりサンプルデータを生成し、生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する方法である。

この発明によれば、被検体に含まれる所定の反射点とアレイトランスデューサの各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成するので、反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度がトランスデューサ毎に異なることに起因する超音波画像の画質の低下が抑制され、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１で用いられた受信信号処理部の内部構成を示すブロック図である。 被検体内の反射点とアレイトランスデューサの各トランスデューサとの位置関係を模式的に示す図である。 被検体内の反射点とアレイトランスデューサの各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化を示すグラフである。 実施の形態２で用いられた受信信号処理部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態３における超音波プローブの内部構成を示すブロック図である。 実施の形態４で用いられた超音波探触子の構造を示す部分断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１に接続された診断装置本体２とを備えている。
超音波プローブ１は、１次元又は２次元のアレイ状に配列された複数のトランスデューサ３を有し、これらトランスデューサ３に送信回路４と受信回路５が接続されている。

送信回路４は、複数のトランスデューサ３に接続された送信駆動部６と、送信駆動部６に接続された送信制御部７を有している。
受信回路５は、複数のトランスデューサ３にそれぞれ対応して接続された複数の受信信号処理部８を有し、これら複数の受信信号処理部８にデータ格納部９を介して整相加算部１０が接続されている。また、複数の受信信号処理部８に受信信号補正部１１が接続され、複数の受信信号処理部８、整相加算部１０および受信信号補正部１１に受信制御部１２が接続されている。
そして、送信回路４の送信制御部７と受信回路５の受信制御部１２にプローブ制御部１３が接続されている。

一方、診断装置本体２は、超音波プローブ１の整相加算部１１に接続された信号処理部２１を有し、この信号処理部２１にＤＳＣ（Digital Scan Converter）２２、画像処理部２３、表示制御部２４および表示部２５が順次接続されている。画像処理部２３には、画像メモリ２６が接続され、信号処理部２１、ＤＳＣ２２、画像処理部２３および画像メモリ２６により画像生成部２７が形成されている。信号処理部２１、ＤＳＣ２２および表示制御部２４に本体制御部２８が接続されており、本体制御部２８に操作部２９および格納部３０がそれぞれ接続されている。
また、超音波プローブ１のプローブ制御部１３と診断装置本体２の本体制御部２８が互いに接続されている。

複数のトランスデューサ３は、それぞれ送信回路４の送信駆動部６から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ４は、例えば、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）またはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体等の高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成したトランスデューサによって構成される。
そのようなトランスデューサの電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれのトランスデューサからパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれのトランスデューサは、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信回路４の送信駆動部６は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部７によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３に供給する。

受信回路５の複数の受信信号処理部８は、それぞれ受信制御部１２の制御の下で、対応するトランスデューサ３から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成する。受信信号処理部８は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
データ格納部９は、メモリ等によって構成され、複数の受信信号処理部８で生成された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。

整相加算部１０は、受信制御部１２において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
受信信号補正部１１は、受信制御部１２の制御の下で、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサ３で得られた受信信号が補正されるように複数の受信信号処理部８を調整する。
プローブ制御部１２は、診断装置本体２の本体制御部２８から伝送される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。

診断装置本体２の信号処理部２１は、超音波プローブ１の整相加算部１０により生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ２２は、信号処理部２１で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部２３は、ＤＳＣ２２から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部２４に出力する、あるいは画像メモリ２６に格納する。

表示制御部２４は、画像処理部２３によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部２５に超音波診断画像を表示させる。
表示部２５は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２４の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

操作部２９は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部３０は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。

本体制御部２８は、操作者により操作部２９から入力された各種の指令信号等に基づいて、診断装置本体２内の各部の制御を行うものである。
なお、信号処理部２１、ＤＳＣ２２、画像処理部２３および表示制御部２４は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

ここで、超音波プローブ１の受信回路５内における各受信信号処理部８の内部構成を図２に示す。受信信号処理部８は、対応するトランスデューサ３に接続された入力保護回路８１を有し、入力保護回路８１にプリアンプ８２および可変利得アンプ８３が順次接続され、可変利得アンプ８３にローパスフィルタ８４を介してＡ／Ｄコンバータ８５が接続されている。さらに、Ａ／Ｄコンバータ８５に、遅延回路８６が接続されている。そして、遅延回路８６に受信信号補正部１１が接続されている。

入力保護回路８１は、トランスデューサ３からプリアンプ８２に設定値を超える電圧の信号が入力されることを防止する。プリアンプ８２は、トランスデューサ３から出力された受信信号を静的に増幅し、可変利得アンプ８３は、動的に利得の調整を行う。
ローパスフィルタ８４は、プリアンプ８２および可変利得アンプ８３で増幅された受信信号から信号検出に用いられない高周波成分を除去する。Ａ／Ｄコンバータ８５は、受信制御部１２から入力される変換開始信号に基づき、ローパスフィルタ８４で高周波成分が除去されたアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。
遅延回路８６は、Ａ／Ｄコンバータ８５でＡ／Ｄ変換された受信信号を、受信信号補正部１１から指令された時間だけ遅延させる。

図３に、超音波プローブ１の複数のトランスデューサ３と被検体内の所定の反射点Ｒとの位置関係を示す。チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５のトランスデューサ３が１次元のアレイ状に配列されると共に互いに平行な音響放射面３ａを有し、１つの反射点Ｒがこれらトランスデューサ３の音響放射面３ａに対向して位置している。このため、反射点Ｒと各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度は、トランスデューサ３毎に異なったものとなる。すなわち、トランスデューサ３の音響放射面３ａと反射点Ｒとを結ぶ直線と、音響放射面３ａにおける法線との間の角度を、反射点Ｒとそのトランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度とすると、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ５のトランスデューサ３の音響放射面３ａが反射点Ｒとなす角度は、それぞれθ１〜θ５となる。

このように、反射点Ｒから戻ってくる超音波エコーの入射角度がトランスデューサ３毎に異なることから、それぞれのトランスデューサ３で得られる受信信号は、超音波エコーの入射角度に応じて異なる中心周波数を有する。例えば、図４に示されるように、反射点Ｒと音響放射面３ａのなす角度がθ３であるチャンネルｃｈ３のトランスデューサ３で得られる受信信号の中心周波数Ｆ３に対し、θ３よりも大きな角度θ２およびθ１をなしているチャンネルｃｈ２およびｃｈ１のトランスデューサ３で得られる受信信号は、チャンネルｃｈ３のトランスデューサ３における中心周波数Ｆ３より低い中心周波数Ｆ２およびＦ１を有することとなる。

中心周波数が異なる受信信号をそのまま位相整合して音線信号を生成したのでは、超音波画像の画質の低下を来してしまうので、受信信号補正部１１は、超音波エコーの入射角度すなわち反射点Ｒとトランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じた補正量が記された補正テーブルを予め内蔵しており、この補正テーブルを用いてそれぞれのトランスデューサ３で得られる受信信号の補正を行う。
実施の形態１では、補正量として、受信信号に対する遅延量が補正テーブルに記されており、受信信号補正部１１は、反射点Ｒと各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に対応した遅延量を補正テーブルから読み出し、中心周波数の変化が補償されるように各受信信号処理部８の遅延回路８６に指令を出して受信信号に対する遅延を調整する。

次に、この実施の形態１の動作について説明する。
まず、超音波プローブ１の送信駆動部６から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部８に供給される。

受信信号は、受信信号処理部８の入力保護回路８１を通り、プリアンプ８２および可変利得アンプ８３で増幅され、ローパスフィルタ８４で不要な高周波成分が除去された後、Ａ／Ｄコンバータ８５でＡ／Ｄ変換される。このとき、各トランスデューサ３の音響放射面３ａへの超音波エコーの入射角度の相違に起因して各受信信号処理部８に供給される受信信号の中心周波数は互いに異なったものとなるが、受信信号補正部１１が、内蔵された補正テーブルを参照して、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じ、中心周波数の変化が補償されるように、各受信信号処理部８の遅延回路８６により受信信号に対する遅延を調整する。Ａ／Ｄコンバータ８５でＡ／Ｄ変換された受信信号は、遅延回路８６で遅延が調整された後、サンプルデータとして出力される。

このようにして生成されたサンプルデータがデータ格納部９に格納される。さらに、データ格納部９から１フレーム分のサンプルデータが読み出され、整相加算部１０で音線信号が生成された後、診断装置本体２の画像生成部２７で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部２４により超音波画像が表示部２５に表示される。

以上のように、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサ３から出力される受信信号に対する遅延を調整することにより、各トランスデューサ３の音響放射面３ａへの超音波エコーの入射角度の相違に起因する超音波画像の画質の低下が抑制され、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。
特に、超音波プローブ１のアレイトランスデューサとの間の距離が短い被検体の表在組織を診断する場合には、反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度がトランスデューサ３毎に大きく変化するので、受信信号補正部１１による受信信号の補正の効果が顕著となり、画質を大幅に向上させることができる。

なお、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じて、反射点までの測定深度がトランスデューサ３毎に異なるため、超音波の減衰もトランスデューサ３毎に異なるものとなる。このため、受信信号補正部１１は、超音波の減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、受信信号に対する遅延の調整を行うことが望ましい。

実施の形態２
上記の実施の形態１では、補正量として受信信号に対する遅延量を採用し、受信信号補正部１１は、反射点Ｒと各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じて受信信号処理部８の遅延回路８６により受信信号に対する遅延を調整したが、これに限るものではない。例えば、反射点Ｒと各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じて、受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することもできる。

実施の形態２における受信回路５内の各受信信号処理部８ａの内部構成を図５に示す。受信信号処理部８ａは、図２に示した実施の形態１における受信信号処理部８において、遅延回路８６を省略すると共にローパスフィルタ８４に受信信号補正部１１を接続したものである。
実施の形態２に係る超音波診断装置は、このような受信信号処理部８ａを受信信号処理部８の代わりに用いた点を除いて、図１に示した実施の形態１の超音波診断装置と同様の構成を有している。
受信信号補正部１１は、反射点Ｒとトランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じた透過フィルタ特性が補正量として記された補正テーブルを予め内蔵しており、この補正テーブルを用いてそれぞれのトランスデューサ３で得られる受信信号の補正を行う。

動作時には、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部８の入力保護回路８１を通り、プリアンプ８２および可変利得アンプ８３で増幅された後、ローパスフィルタ８４に入力する。このとき、各トランスデューサ３の音響放射面３ａへの超音波エコーの入射角度の相違に起因して各受信信号処理部８に供給される受信信号の中心周波数は互いに異なったものとなるが、受信信号補正部１１が、内蔵された補正テーブルを参照して、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じ、中心周波数の変化が補償されるように、ローパスフィルタ８４における透過フィルタ特性を調整する。受信信号は、ローパスフィルタ８４を透過した後、Ａ／Ｄコンバータ８５でＡ／Ｄ変換され、サンプルデータとして出力される。

このようにして生成されたサンプルデータに基づいて、整相加算部１０で音線信号が生成され、診断装置本体２の画像生成部２７で画像信号が生成され、表示制御部２４により超音波画像が表示部２５に表示される。

以上のように、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサ３から出力される受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することによっても、各トランスデューサ３の音響放射面３ａへの超音波エコーの入射角度の相違に起因する超音波画像の画質の低下が抑制され、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。
なお、受信信号補正部１１は、透過フィルタ特性として、ローパスフィルタ８４における透過帯域の上限周波数、下限周波数、帯域幅等を調整することができる。

また、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じて、反射点までの測定深度がトランスデューサ３毎に異なるため、超音波の減衰もトランスデューサ３毎に異なるものとなる。このため、受信信号補正部１１は、超音波の減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、受信信号に対する透過フィルタ特性の調整を行うことが望ましい。

実施の形態３
実施の形態３における超音波プローブ１ａの内部構成を図６に示す。この超音波プローブ１ａは、図１に示した実施の形態１で用いられた超音波プローブ１において、送信回路４の代わりに、駆動信号補正部１４を内蔵した送信回路４ａを用いたものであり、図１に示した診断装置本体２に接続されて使用される。
送信回路４ａ内において、送信駆動部６に駆動信号補正部１４が接続され、この駆動信号補正部１４に送信制御部７が接続されている。

駆動信号補正部１４は、送信制御部７の制御の下で、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、中心周波数の変化が補償されるように、送信駆動部６から各トランスデューサ３に供給される駆動信号の波形を調整する。
駆動信号補正部１４は、反射点とトランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に応じた波形調整量が記された補正テーブルを予め内蔵しており、反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度に対応した波形調整量を内蔵の補正テーブルから読み出し、送信駆動部６に指令を出して駆動信号の波形を調整する。

このような駆動信号補正部１４を備えて、駆動信号の波形を調整することにより、各トランスデューサ３の音響放射面３ａへの超音波エコーの入射角度の相違に起因する超音波画像の画質の低下が抑制され、さらに高画質の超音波画像を生成することが可能となる。

実施の形態４
上記の実施の形態１〜３では、超音波プローブ１または１ａが、超音波探触子として、複数のトランスデューサ３からなる１つのアレイトランスデューサを有していたが、図７に示されるように、複数の無機圧電素子からなる第１のアレイトランスデューサ３１と、複数の有機圧電素子からなる第２のアレイトランスデューサ３２とを有する超音波探触子を用いてもよい。
バッキング材３３の表面上に第１のアレイトランスデューサ３１が形成され、第１のアレイトランスデューサ３１の上に音響整合層３４を介して第２のアレイトランスデューサ３２が形成され、第２のアレイトランスデューサ３２の上に音響レンズ３５が接合されている。

第１のアレイトランスデューサ３１の無機圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に代表される圧電セラミックまたはマグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体（ＰＭＮ−ＰＴ）に代表される圧電単結晶から形成された無機圧電体を有し、第２のアレイトランスデューサ３２の有機圧電素子は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体等の高分子圧電素子から形成された有機圧電体を有している。
例えば、第１のアレイトランスデューサ３１から被検体に向けて超音波が送信され、被検体から戻ってきた超音波エコーが第２のアレイトランスデューサ３２により受信される、あるいは、第１のアレイトランスデューサ３１と第２のアレイトランスデューサ３２の双方により受信される。
無機圧電素子と有機圧電素子とでは、受信特性が互いに異なっており、複数の有機圧電素子からなる第２のアレイトランスデューサ３２を用いることにより、高調波成分を精度よく受信することができる。

このような超音波探触子を使用する場合には、受信信号補正部１１は、第１のアレイトランスデューサ３１に対応して作成された第１の補正テーブルと、第２のアレイトランスデューサ３２に対応して作成された第２の補正テーブルとを別々に内蔵し、第１のアレイトランスデューサ３１に対しては、第１の補正テーブルを参照した補正値を適用し、第２のアレイトランスデューサ３２に対しては、第２の補正テーブルを参照した補正値を適用することが望ましい。
同様に、実施の形態３における駆動信号補正部１４も、第１のアレイトランスデューサ３１に対応して作成された第１の補正テーブルと、第２のアレイトランスデューサ３２に対応して作成された第２の補正テーブルとを別々に内蔵することが望ましい。

なお、上述した実施の形態１〜４で用いられた補正テーブルは、実際に所定の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度を変化させて実測したデータに基づいて作成してもよく、あるいは、中心周波数の角度依存性を考慮して計算により作成することもできる。
また、被検体内の反射点と各トランスデューサ３における音響放射面３ａのなす角度は、反射点が存在する被検体内の測定部位の深度に大きく依存するので、代表的な測定部位毎に補正テーブルを作成しておき、診断に係る測定部位に合わせて補正テーブルを選択して使用することも可能である。

なお、超音波プローブ１または１ａと診断装置本体２との接続は、有線による接続および無線通信による接続のいずれの形態をとることもできる。

１，１ａ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ トランスデューサ、３ａ 音響放射面、４，４ａ 送信回路、５ 受信回路、６ 送信駆動部、７ 送信制御部、８，８ａ 受信信号処理部、９ データ格納部、１０ 整相加算部、１１ 受信信号補正部、１２ 受信制御部、１３ プローブ制御部、１４ 駆動信号補正部、２１ 信号処理部、２２ ＤＳＣ、２３ 画像処理部、２４ 表示制御部、２５ 表示部、２６ 画像メモリ、２７ 画像生成部、２８ 本体制御部、２９ 操作部、３０ 格納部、３１ 第１のアレイトランスデューサ、３２ 第２のアレイトランスデューサ、３３ バッキング材、３４ 音響整合層、３５ 音響レンズ、８１ 入力保護回路、８２ プリアンプ、８３ 可変利得アンプ、８４ ローパスフィルタ、８５ Ａ／Ｄコンバータ、８６ 遅延回路。

Claims (9)

1. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、
   前記受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と
   を備え、
   前記受信回路は、前記所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサから出力される受信信号に対する遅延を調整することにより前記サンプルデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記受信回路は、前記所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して遅延の調整を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
3. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、
   前記受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と
   を備え、
   前記受信回路は、前記所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた周波数帯域の変化に合わせると共に測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、各トランスデューサから出力される受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することにより前記サンプルデータを生成することを特徴とする超音波診断装置。
4. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信する送信回路と、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じて、各トランスデューサから出力される受信信号を補正してサンプルデータを生成する受信回路と、
   前記受信回路で生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と
   を備え、
   前記送信回路は、前記所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサに供給する駆動信号の波形を調整することを特徴とする超音波診断装置。
5. 前記受信回路は、被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた補正テーブルを用いて受信信号の補正を行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記アレイトランスデューサは、複数の無機圧電素子からなる第１のアレイトランスデューサと、複数の有機圧電素子からなる第２のアレイトランスデューサとを有し、
   前記受信回路は、前記第１のアレイトランスデューサと前記第２のアレイトランスデューサに対して互いに異なる補正テーブルを用いて受信信号の補正を行う請求項５に記載の超音波診断装置。
7. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサから出力される受信信号に対する遅延を補正してサンプルデータを生成し、
   生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。
8. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた周波数帯域の変化に合わせると共に測定深度が異なることによる減衰の変化に起因した周波数の変化も加味して、各トランスデューサから出力される受信信号に対する透過フィルタ特性を調整することによりサンプルデータを生成し、
   生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。
9. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波が送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成方法であって、
   前記アレイトランスデューサの各トランスデューサに駆動信号を供給して被検体に向けて超音波を送信し、
   被検体に含まれる所定の反射点と各トランスデューサにおける音響放射面のなす角度に応じた中心周波数の変化に合わせて、各トランスデューサに供給する駆動信号の波形を調整することによりサンプルデータを生成し、
   生成されたサンプルデータを整相加算して得られた音線信号に基づいて超音波画像を生成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。

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