JP2008099732A - 超音波プローブ、及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査領域を狭くしたり揺動速度を速めたりせずに、ボリュームレートを向上させることが可能な超音波プローブ及び超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波振動子群２、３は、それぞれ走査方向に１列に配列された複数の超音波振動子を備え、揺動方向に所定間隔を置いて配置されている。超音波振動子群２、３は、支持部材４に固定されている。支持部材４が、揺動軸５を中心に揺動方向に揺動させられることで、超音波振動子群２、３は揺動方向に揺動させられる。超音波振動子群２、３から超音波ビームを発生させながら、超音波振動子群２、３を揺動させることで、３次元領域が走査される。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波振動子を機械的に揺動して３次元領域を超音波で走査する超音波プローブ、及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置に関する。

超音波診断装置に備えられている超音波プローブは、超音波振動子が走査方向に１次元的に配列され、電子的な遅延制御により超音波の送受信を行なって、被検体の断層像（２次元画像）を取得する。このように、超音波振動子が走査方向に１次元的に配列された超音波プローブを、便宜的に１次元超音波プローブと称することとする。

また、３次元領域の撮影が可能な超音波診断装置が知られている。１次元超音波プローブを用いて３次元領域を撮影する場合、揺動機構を備えた１次元超音波プローブが用いられる（例えば特許文献１）。この１次元超音波プローブは、走査方向に１列に配列された超音波振動子を、走査方向に直交する方向（以下、「揺動方向」と称する場合がある）に機械的に揺動させることで、３次元領域を超音波で走査し、ボリュームデータを取得することが可能となっている。このような１次元超音波プローブにはモータが設置されており、そのモータによって超音波振動子を揺動方向に機械的に揺動させることで、３次元領域を走査してボリュームデータを取得している。

特開平１１−１５５８６１号公報

以上のような従来の機械式１次元超音波プローブにおいては、ボリュームレートは、単位時間あたりにおける超音波振動子の揺動の往復回数に依存する。ボリュームレート、すなわち単位時間あたりにおける揺動方向への超音波振動子の往復回数を増やすためには、超音波振動子を揺動させる範囲（３次元の走査領域）を狭くするか、揺動方向への移動速度（揺動速度）を速くする必要がある。

しかしながら、超音波振動子を揺動させる範囲を狭くすると、当然に、狭い範囲しか観察することができない。また、揺動速度を速めるためには、高性能のモータが必要となり、さらに、揺動速度を速めると、超音波プローブの振動が大きくなってしまう問題がある。

この発明は上記の問題を解決するものであり、走査領域を狭くしたり揺動速度を速めたりせずに、ボリュームレートを向上させることが可能な超音波プローブ、及びその超音波プローブを備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、所定方向に１列に配列された複数の超音波振動子を備えた超音波振動子群であって、前記所定方向に直交する揺動方向に所定間隔を置いて複数配置された超音波振動子群と、所定の揺動軸を中心として前記複数の超音波振動子群を前記揺動方向に揺動させる駆動手段と、を有することを特徴とする超音波プローブである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波プローブと、前記超音波プローブからの出力に基づいて超音波画像データを生成する画像生成手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。

この発明によると、所定方向（走査方向）に１列に配列された超音波振動子からなる超音波振動子群を、走査方向に直交する揺動方向に複数配列し、各超音波振動子群を揺動方向に揺動させて複数の超音波振動子群で走査領域全体を走査することで、全体の走査領域を狭くしたり揺動速度を速めたりせずに、ボリュームレートを向上させることが可能となる。

（構成）
この発明の実施形態に係る超音波プローブの構成について、図１から図３を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。図２は、この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す図であり、走査方向から見た図である。図３は、この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す上面図である。

図１に示すように、超音波プローブ１は、走査方向（Ｘ方向）に１列に配列された複数の超音波振動子２０からなる超音波振動子群２と、同じく、走査方向（Ｘ方向）に１列に配列された複数の超音波振動子３０からなる超音波振動子群３とを備えて構成されている。

超音波振動子群２と超音波振動子群３は、走査方向（Ｘ方向）に直交する揺動方向（Ｚ方向）に、所定間隔を置いて配置されている。超音波振動子群２と超音波振動子群３は、それぞれ支持部材４の一端に固定されている。支持部材４は、例えば、所定の厚みがある板状部材が所定の角度で折れ曲った形状を有し、その板状部材の一端に超音波振動子群２が固定され、その一端の反対側の一端に超音波振動子群３が固定されている。そして、板状部材の折れ曲った部分が揺動軸５となり、支持部材４は、駆動手段の１例としてのモータ（図示しない）によって、揺動軸５を中心として揺動方向（Ｚ方向）に揺動させられる。また、揺動軸５と超音波振動子群２との間の距離は、揺動軸５と超音波振動子群３との間の距離と等しくなっている。

以上のように、超音波振動子群２と超音波振動子群３は、揺動軸５を中心として揺動可能な支持部材４に固定されているため、揺動軸５を中心とした弧に沿って、揺動方向（Ｚ方向）に揺動させられることになる。

この実施形態では、超音波振動子群２と超音波振動子群３は支持部材４に固定され、その支持部材４は１つのモータ（図示しない）によって揺動させられる。従って、超音波振動子群２と超音波振動子群３は、１つモータによって、同じ方向に同時に揺動させられることになる。

また、図２及び図３に示すように、超音波振動子群２、超音波振動子群３、及び支持部材４は、プローブケース６内に格納されている。

ここで、図２に示すように、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度を、揺動軸５を中心として角度θとする。例えば、図２及び図３に示すように、超音波振動子群２と超音波振動子群３が揺動方向（Ｚ方向）に揺動させられることによって、揺動方向（Ｚ方向）において走査される最大の範囲（最大揺動角度）を角度φとする。この最大の範囲（最大揺動角度）は、超音波ビームを走査してデータを取得しようとする範囲（角度）を表している。この実施形態では、１例として、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度θを、最大揺動角度φの半分の角度、つまり、（１／２）φとする。

そして、個々の超音波振動子群が揺動させられる最大の角度を、最大揺動角度φの半分の角度である（１／２）φとする。例えば、図２及び図３に示すように、超音波振動子群２が揺動させられる角度を角度φ１、超音波振動子群３が揺動させられる角度を角度φ２とする。この実施形態では、角度φ１と角度φ２を等しくして、それぞれ最大揺動角度φの半分の角度である（１／２）φとする。

図２に示す中心軸Ｏの角度を０度とすると、モータ（図示しない）によって支持部材４を揺動することで、超音波振動子群２は角度φ１から０度までの範囲内を揺動させられ、超音波振動子群３は０度から角度φ２までの範囲内を揺動させられることになる。そして、超音波振動子群２と超音波振動子群３とのなす角度θを（１／２）φとし、超音波振動子群２と超音波振動子群３がそれぞれ揺動させられる角度φ１、φ２を、（１／２）φとすることで、超音波振動子群２と超音波振動子群３を揺動方向（Ｚ方向）に揺動させると、最大揺動角度φの範囲を走査することが可能となる。このように、全走査範囲を超音波振動子群２と超音波振動子群３で分担して走査することが可能となる。

なお、この実施形態では、説明を簡便にするために、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度を、最大揺動角度の半分の角度としたが、半分以外の角度で超音波振動子群２と超音波振動子群３を取り付けても構わない。

また、この実施形態では、１つのモータ（図示しない）によって、超音波振動子群２と超音波振動子群３を同じ方向に同時に揺動させたが、超音波振動子群２と超音波振動子群３をそれぞれ独立して揺動させてもよい。例えば、超音波振動子群２に支持部材を設け、超音波振動子群３に別の支持部材を設ける。そして、それぞれの支持部材を別々のモータで揺動することで、超音波振動子群２と超音波振動子群３を独立して揺動させる。これにより、超音波振動子群２と超音波振動子群３を同じ方向に揺動させたり、反対方向に揺動させたりして、所望の３次元領域を走査することができる。

さらに、超音波振動子群２と超音波振動子群３のそれぞれの揺動角度を、最大揺動範囲の半分としたが、それ以外の角度（範囲）であってもよい。

超音波振動子群２と超音波振動子群３は、走査方向（Ｘ方向）に複数の超音波振動子２０、３０が配列されているため、走査方向（Ｘ方向）に超音波ビームを電子的に走査することが可能となっている。

さらに、超音波振動子群２と超音波振動子群３が、走査方向（Ｘ方向）に直交する揺動方向（Ｚ方向）に機械的に揺動させられることで、揺動方向（Ｚ方向）に超音波ビームを機械的に走査することが可能となる。

以上のように、超音波振動子群２と超音波振動子群３を揺動方向（Ｚ方向）に機械的に揺動させながら、走査方向（Ｘ方向）に超音波ビームを電子的に走査することで、所望の３次元領域を超音波ビームで走査することが可能となる。

（超音波診断装置）
次に、この実施形態に係る超音波プローブ１を備えた超音波診断装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

プローブ揺動制御部４１は、超音波プローブ１に設置されているモータ（図示しない）を駆動して、超音波プローブ１に設置されている各超音波振動子群を揺動させる。このとき、プローブ揺動制御部４１は、制御部４８から出力された揺動角度と揺動速度を含む制御信号に従って、所定の揺動速度で超音波振動子群を揺動させる。

例えば、プローブ揺動制御部４１は、超音波プローブ１に設置されているモータを駆動させて支持部材４を揺動させることで、超音波振動子群２を角度φ１から０度までの範囲内で揺動させながら、超音波振動子群３を０度から角度φ２までの範囲内で揺動させることができる。これにより、全体として、最大揺動角度φの範囲を走査することができる。

送受信部４２は送信部と受信部とからなり、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波ビームを発生させるとともに、超音波プローブ１が受信したエコー信号を受信する。

送受信部４２の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。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回路である。パルサ回路は、各超音波振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、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１の各超音波振動子に供給するようになっている。

また、送受信部４２の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ１の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、この送受信部４２によって加算処理された信号を「ＲＦデータ（または、生データ）」と称する。

送受信部４２の送信部は、制御部４８から出力された制御信号に従って、超音波振動子群２と超音波振動子群３に電気信号を供給して超音波ビームを発生させ、超音波ビームを走査方向（Ｘ方向）に電子的に走査する。

ここで、この実施形態に係る超音波プローブ１によって走査される３次元領域について、図５を参照して説明する。図５は、この発明の実施形態に係る超音波プローブによって走査される領域を示す模式図であり、図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は上面図である。

図５（ａ）中、走査領域Ｓ１は、超音波振動子群２によって走査される３次元の領域であり、走査領域Ｓ２は、超音波振動子群３によって走査される３次元の領域である。

送信部は、超音波振動子群２に超音波ビームを発生させ、超音波ビームを走査方向（Ｘ方向）に電子的に走査し、さらに、プローブ揺動制御部４１が、超音波振動子群２を揺動方向（Ｚ方向）に角度φ１から０度まで機械的に回転させることで、ラインＬ１、Ｌ２、・・・に沿って超音波ビームが走査され、その結果、３次元の走査領域Ｓ１が超音波振動子群２からの超音波ビームによって走査される。

同様に、送信部は、超音波振動子群３に超音波ビームを発生させ、超音波ビームを走査方向（Ｘ方向）に電子的に走査し、さらに、プローブ揺動制御部４１が、超音波振動子群３を揺動方向（Ｚ方向）に０度から角度φ１まで機械的に回転させることで、ラインＬ１０、Ｌ１１、・・・に沿って超音波ビームが走査され、その結果、３次元の走査領域Ｓ２が超音波振動子群３からの超音波ビームによって走査される。

以上のように、超音波振動子群２によって走査領域Ｓ１が走査され、超音波振動子群３によって走査領域Ｓ２が走査されることで、全体の走査領域Ｓが走査されることになる。なお、超音波振動子群２と超音波振動子群３は支持部材４に固定されているため、支持部材４が揺動させられることで、同じ方向に同じ揺動速度で揺動させられることになる。

また、送信部は、超音波振動子群２と超音波振動子群３に交互に電気信号を供給することで、超音波振動子群２と超音波振動子群３に交互に超音波ビームを発生させてもよい。電気信号を交互に供給するタイミングは、制御部４８によって制御される。送信部は、制御部４８による電気信号の供給のタイミング制御の下、超音波振動子群２に１本の超音波ビームを送信させ、次に、超音波振動子群３に１本の超音波ビームを送信させる。このように、送信部は、超音波振動子群２と超音波振動子群３とで、超音波ビームの送信を１本ずつ交互に切り替える。

具体的には、プローブ揺動制御部４１によって超音波振動子群２と超音波振動子群３が揺動させられている状況下において、送信部は、図５（ｂ）に示す順番に従って、１番目に超音波振動子群２に超音波ビームを発生させてラインＬ１上に超音波ビームを送信し、２番目に超音波振動子群３に超音波ビームを発生させてラインＬ１０上に超音波ビームを送信し、３番目に超音波振動子群２に超音波ビームを発生させてラインＬ１上に超音波ビームを送信し、４番目に超音波振動子群３に超音波ビームを発生させてラインＬ１０上に超音波ビームを送信する。以降、送信部は、超音波振動子群２と超音波振動子群３に交互に超音波ビームを発生させ、超音波ビームを走査方向（Ｘ方向）に電子的に走査することで、ラインＬ１、Ｌ２、・・・Ｌ１０、Ｌ１１、・・・に沿って超音波ビームを走査し、その結果、走査領域Ｓ全体を走査する。

以上のように、超音波振動子群２と超音波振動子群３とに、交互に超音波ビームを送信させることにより、各超音波振動子群は、他の超音波振動子群によって送信された超音波ビームに基づく反射波を受信せずに、自身が送信した超音波ビームに基づく反射波を受信することができる。

また、送信部は、制御部４８の制御の下、超音波振動子群２と超音波振動子群３に同時に超音波ビームを送信させてもよい。つまり、送信部は、超音波振動子２と超音波振動子３に同時に電気信号を供給して、同時に超音波ビームを送信させてもよい。

信号処理部４３は、Ｂモード処理部やＣＦＭ処理部などを備えている。Ｂモード処理部は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号から超音波ラスタデータを生成する。また、ＣＦＭ処理部は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。

画像生成部４４は、信号処理部４３から走査線信号列で表される信号処理後の超音波ラスタデータを受けて、空間情報に基づいた座標系のデータに変換する（スキャンコンバージョン処理）。例えば、画像生成部４４は、超音波ラスタデータに基づいて２次元画像の断層像データを生成する。

また、画像生成部４４は、信号処理部４３から超音波ラスタデータを受けると、ボリュームデータを生成する。そして、画像生成部４４は、そのボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング処理やＭＰＲ処理などの画像処理を施すことにより、３次元画像データやＭＰＲ画像データ（任意断面の画像データ）などの超音波画像データを生成する。超音波画像データはユーザインタフェース４５の表示部４６に出力され、超音波画像データに基づく超音波画像が表示部４６に表示される。

ユーザインタフェース４５は、表示部４６と入力部４７を備えている。表示部４６はＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成され、画像生成部４４から出力される超音波画像データに基づく超音波画像を表示する。入力部４７は、操作者からの各種指示、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、画質条件の設定指示、又は画像処理条件の設定指示などの各種指示の入力を受け付ける。この入力部４７は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などで構成されている。

制御部４８は、超音波診断装置の各部の動作を制御する。この実施形態においては、制御部４８は、送受信部４２による超音波の送受信を制御する。例えば、制御部４８は、超音波振動子群２と超音波振動子群３とによる超音波ビームの送信の切り替えタイミングを制御する。また、制御部４８には、超音波振動子群２と超音波振動子群３を揺動させる角度と揺動速度が予め設定されており、制御部４８は、その揺動角度と揺動速度をプローブ揺動制御部４１に出力する。プローブ揺動制御部４１は、その揺動角度と揺動速度に従って超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動を制御する。

制御部４８は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどの記憶装置を備えて構成されている。記憶装置には、超音波診断装置の各部を制御するための制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵが、記憶装置から制御プログラムを読み込んで実行することで、送受信部４２による超音波の送受信の制御などを行なう。

（動作及び効果）
次に、この発明の実施形態に係る超音波プローブ１、及び超音波プローブ１を備えた超音波診断装置の動作について、図６から図８を参照して説明する。図６から図８は、この発明の実施形態に係る超音波プローブによる走査範囲と、取得されるボリューム数を説明するための図である。

図６から図８において、横軸が時間を表し、縦軸が超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動角度（位置）を表している。また、図６から図８に示すグラフの傾きは、揺動速度を表している。

図６から図８に示す動作例では、実施形態に係る超音波診断装置と、従来技術に係る超音波診断装置とを比較して説明する。比較対象となる従来技術に係る超音波診断装置は、走査方向に１列に配列された複数の超音波振動子を揺動方向に機械的に揺動させることができる機械式の１次元超音波プローブを備えている。

＜第１の動作例＞
まず、この実施形態に係る超音波診断装置による第１の動作例について、図６を参照して説明する。第１の動作例では、揺動方向（Ｚ方向）における走査範囲（最大揺動角度）と揺動速度が、実施形態と従来技術とで同じ場合について説明する。

この第１の動作例では、全揺動角度φが３０度の範囲についてデータを取得する場合に、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度θを１５度とする。また、超音波振動子群２による揺動角度φ１を１５度とし、超音波振動子群３による揺動角度φ２を１５度とする。揺動角度φ１と揺動角度φ２は予め制御部４８に設定されており、プローブ揺動制御部４１は、その揺動角度φ１と揺動角度φ２に従って、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動を制御する。

そして、図２に示す中心軸Ｏの角度を０度とし、プローブ揺動制御部４１が、超音波振動子群２を＋１５度から０度までの範囲を回転させ、超音波振動子群３を０度から−１５度までの範囲を回転させることで、全体として＋１５度から−１５度までの範囲（合計３０度の範囲）を走査することとする。

超音波振動子群２と超音波振動子群３は支持部材４に固定され、同じ方向に同じ速度で同時に揺動させられるため、超音波振動子群２が＋１５度から０度までの範囲を回転させられている間に、超音波振動子群３は０度から−１５度までの範囲を回転させられることになる。

図６に示すグラフ６０は超音波振動子群２の揺動角度を表し、グラフ６１は、超音波振動子群３の揺動角度を表している。また、グラフ１００は、従来技術に係る超音波プローブの揺動角度を表している。

従来技術に係る超音波診断装置においては、超音波振動子を＋１５度から−１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、１つのボリュームデータを取得し、さらに、超音波振動子を−１５度から＋１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、更に１つのボリュームデータを取得する。このように、従来技術に係る超音波診断装置においては、超音波振動子を１往復揺動させることで、２つのボリュームデータを取得する。

一方、この実施形態に係る超音波プローブ１を備えた超音波診断装置によると、従来において超音波振動子を１往復揺動させている間に、超音波振動子群２と超音波振動子群３を２往復揺動させて、計４つのボリュームデータを取得することができる。

詳しく説明すると、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子群２を＋１５度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を０度から−１５度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。さらに、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子群２を０度から＋１５度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を−１５度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。従って、この実施形態に係る超音波診断装置によると、従来技術に係る超音波診断装置が１つのボリュームデータを取得する間に、合計で２つのボリュームデータを取得することができることになる。

以上のように、従来技術に係る超音波診断装置においては、超音波振動子を１往復揺動させて２つのボリュームデータを取得していたが、この実施形態に係る超音波診断装置よると、従来技術と同じ時間で、超音波振動子群２と超音波振動子群３を２往復揺動させて４つのボリュームデータを取得することが可能となる。このように、この実施形態によると、従来技術と同じスキャン条件（揺動速度と揺動範囲）で走査を行っても、従来技術よりも２倍のボリュームレートを得ることが可能となる。

＜第２の動作例＞
次に、この実施形態に係る超音波診断装置による第２の動作例について、図７を参照して説明する。第２の動作例では、揺動速度とボリュームレートが、実施形態と従来技術とで同じ場合について説明する。

この第２の動作例では、全揺動角度φが６０度の範囲についてデータを取得する場合に、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度θを３０度とする。また、超音波振動子群２による揺動角度φ１を３０度とし、超音波振動子群３による揺動角度φ２を３０度とする。揺動角度φ１と揺動角度φ２は予め制御部４８に設定されており、プローブ揺動制御部４１は、その揺動角度φ１と揺動角度φ２に従って、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動を制御する。

そして、図２に示す中心軸Ｏの角度を０度とし、プローブ揺動制御部４１が、超音波振動子群２を＋３０度から０度までの範囲を回転させ、超音波振動子群３を０度から−３０度までの範囲を回転させることで、全体として＋３０度から−３０度までの範囲（合計６０度の範囲）を走査することとする。

超音波振動子群２と超音波振動子群３は支持部材４に固定され、同じ方向に同じ速度で同時に揺動させられるため、超音波振動子群２が＋３０度から０度までの範囲を回転させられている間に、超音波振動子群３は０度から−３０度までの範囲を回転させられることになる。

図７に示すグラフ７０は超音波振動子群２の揺動角度を表し、グラフ７１は、超音波振動子群３の揺動角度を表している。また、グラフ１００は、従来技術に係る超音波プローブの揺動角度を表している。

従来技術に係る超音波診断装置においては、超音波振動子を＋１５度から−１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、１つのボリュームデータを取得し、さらに、超音波振動子を−１５度から＋１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、更に１つのボリュームデータを取得する。このように、従来技術に係る超音波診断装置においては、＋１５度から−１５度の範囲（全体として３０度の範囲）を走査することになる。

一方、この実施形態に係る超音波プローブ１を備えた超音波診断装置によると、従来において超音波振動子を＋１５度から−１５度に回転させている間に、超音波振動子群２を＋３０度から０度まで回転させ、同時に、超音波振動子群３を０度から−３０度まで回転させることで、全体として＋３０度から−３０度の範囲を走査することができる。

詳しく説明すると、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子群２を＋３０度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を０度から−３０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。さらに、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子群２を０度から＋３０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を−３０度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。従って、この実施形態に係る超音波診断装置によると、従来技術に係る超音波診断装置が＋１５度から−１５度までの範囲を走査している間に、＋３０度から−３０度までの範囲を走査することができることになる。

以上のように、この実施形態に係る超音波診断装置によると、従来技術と同じスキャン条件（揺動速度とボリュームレート）で走査を行っても、従来技術よりも２倍の領域を走査することが可能となる。

＜第３の動作例＞
次に、この実施形態に係る超音波診断装置による第３の動作例について、図８を参照して説明する。第３の動作例では、ボリュームレートと最大揺動角度が、実施形態と従来技術とで同じ場合について説明する。

この第３の動作例では、全揺動範囲φが３０度の範囲についてデータを取得する場合に、超音波振動子群２と超音波振動子群３とがなす角度θを１５度とする。また、超音波振動子群２による揺動角度φ１を１５度とし、超音波振動子群３による揺動角度φ２を１５度とする。揺動角度φ１と揺動角度φ２は予め制御部４８に設定されており、プローブ揺動制御部４１は、その揺動角度φ１と揺動角度φ２に従って、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動を制御する。

そして、図２に示す中心軸Ｏの角度を０度とし、プローブ揺動制御部４１が、超音波振動子群２を＋１５度から０度までの範囲を回転させ、超音波振動子群３を０度から−１５度までの範囲を回転させることで、全体として＋１５度から−１５度までの範囲（合計３０度の範囲）を走査することとする。

図８に示すグラフ８０は超音波振動子群２の揺動角度を表し、グラフ８１は、超音波振動子群３の揺動角度を表している。また、グラフ１００は、従来技術に係る超音波プローブの揺動角度を表している。

従来技術に係る超音波診断装置においては、超音波振動子を＋１５度から−１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、１つのボリュームデータを取得し、さらに、超音波振動子を−１５度から＋１５度まで回転させながら超音波ビームを送信して走査領域Ｓを走査することで、更に１つのボリュームデータを取得する。このように、従来に係る超音波診断装置においては、＋１５度から−１５度の範囲（全体として３０度の範囲）を走査することになる。

一方、この実施形態に係る超音波プローブ１を備えた超音波診断装置によると、従来技術に係る超音波プローブよりも、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動速度を遅くしても、同じ範囲（＋１５度から−１５度の範囲）を走査することができる。

詳しく説明すると、この実施形態に係る超音波診断装置は、従来技術に係る超音波プローブの揺動速度の半分の速度で、超音波振動子群２を＋１５度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を０度から−１５度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。さらに、この実施形態に係る超音波診断装置は、超音波振動子群２を０度から＋１５度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ１を走査し、同時に、超音波振動子群３を−１５度から０度まで回転させながら超音波ビームを送信させて走査領域Ｓ２を走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して１つのボリュームデータを取得する。従って、この実施形態に係る超音波診断装置によると、従来技術よりも、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動速度を遅くしても、従来技術と同じ範囲（＋１５度から−１５度の範囲）を走査することができることになる。

以上のように、この実施形態に係る超音波診断装置によると、従来技術よりも揺動速度を半分の速度にしても、従来技術と同じボリュームレートで同じ走査領域を走査することが可能となる。揺動速度を遅くすることで、揺動に起因する超音波プローブ１の振動を従来技術よりも抑制することが可能となる。つまり、この実施形態に係る超音波診断装置によると、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動速度を遅くすることで、揺動に起因する超音波プローブ１の振動を従来技術よりも抑制しつつ、従来技術と同じボリュームレートで同じ走査領域を走査することが可能となる。

また、この第３の動作例においては、超音波振動子群２と超音波振動子群３の揺動速度を遅くすることができるため、揺動方向（Ｚ方向）における超音波ビームの走査線密度を高めることができる。換言すると、フレームの密度を高くすることが可能となる。

また、走査方向（Ｘ方向）への走査の速度、つまり、電子スキャンの速度を遅くすることで、走査方向（Ｘ方向）における超音波ビームの走査線密度を高めることが可能となる。この場合、揺動方向（Ｚ方向）における超音波ビームの走査線密度（フレームの密度）は低くなる。

以上のように、電子スキャンの速度を変えることで、走査方向（Ｘ方向）における超音波ビームの走査線密度と、揺動方向（Ｚ方向）における超音波ビームの走査線密度（フレームの密度）を任意に変えることが可能となる。

また、この実施形態では、２つの超音波振動子群を設けたが、３つ以上の超音波振動子群を設けて、３つ以上の超音波振動子群を同時に同じ方向に揺動させたり、それぞれ別々のモータによって揺動させたりしてもよい。

この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す図であり、走査方向から見た図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブの概略構成を示す上面図である。 この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブによって走査される領域を示す模式図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブによる走査範囲と、取得されるボリューム数を説明するための図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブによる走査範囲と、取得されるボリューム数を説明するための図である。 この発明の実施形態に係る超音波プローブによる走査範囲と、取得されるボリューム数を説明するための図である。

符号の説明

１ 超音波プローブ
２、３ 超音波振動子群
４ 支持部材
５ 揺動軸
６ プローブケース
２０、３０ 超音波振動子
４１ プローブ揺動制御部
４２ 送受信部
４３ 信号処理部
４４ 画像生成部
４５ ユーザインタフェース
４６ 表示部
４７ 入力部
４８ 制御部

Claims (7)

1. 所定方向に１列に配列された複数の超音波振動子を備えた超音波振動子群であって、前記所定方向に直交する揺動方向に所定間隔を置いて複数配置された超音波振動子群と、
   所定の揺動軸を中心として前記複数の超音波振動子群を前記揺動方向に揺動させる駆動手段と、
   を有することを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記複数の超音波振動子群を、前記所定間隔を置いて支持する支持部材を更に備え、
   前記駆動手段は、前記支持部材を、前記所定の揺動軸を中心として前記揺動方向に揺動させることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記複数の超音波振動子群をそれぞれ独立して支持する複数の支持部材を更に備え、
   前記駆動手段は、前記複数の支持部材をそれぞれ独立して、前記所定の揺動軸を中心として前記揺動方向に揺動させることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記複数の超音波振動子群は、前記所定の揺動軸を中心に、互いに所定角度をなして前記所定間隔を置いて配置された第１の超音波振動子群と第２の超音波振動子群からなり、
   前記駆動手段は、前記所定の揺動軸を中心として、前記所定角度と同じ角度分、前記第１の超音波振動子群と前記第２の超音波振動子群を前記揺動方向に揺動させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波プローブ。
5. 前記駆動手段は、前記所定角度の２倍の角度を最大揺動角度とし、その最大揺動角度の範囲内で、前記第１の超音波振動子群と前記第２の超音波振動子群を前記揺動方向に揺動させることを特徴とする請求項４に記載の超音波プローブ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の超音波プローブと、
   前記超音波プローブからの出力に基づいて超音波画像データを生成する画像生成手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
7. 前記複数の超音波振動子群に交互に超音波ビームを送受信させる制御手段を更に有することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。

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