JP2009219794A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号処理部の動作周波数を変更可能に構成することで、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部として構成でき、且つこの信号処理部を小さい回路規模で実現する。
【解決手段】本発明の超音波診断装置４は、接続された超音波プローブ２（３）の超音波振動子９（１４）によって超音波を発生させ、反射されたエコー信号を受信しして処理することで超音波画像を生成する超音波観測装置において、前記超音波プローブ２（３）により得られた前記超音波のエコー信号のデジタルデータを処理する信号処理部２０と、前記信号処理部２０の動作周波数を変更するように制御する処理速度変更制御部２４を備えた制御部２３とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続された電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な共通の信号処理部を有する超音波診断装置に関する。

従来より、超音波診断装置は、接続される超音波プローブの超音波振動子から超音波パルスを生体組織に繰り返し送信し、この生体組織から反射される超音波パルスのエコー信号を受信して、生体内の情報を可視像の超音波断層画像として生成し、モニタ等の表示部に表示させている。

このような超音波診断装置には、観察部位や診断用途に応じた様々な種類の超音波プローブが接続される。例えば、前記超音波診断装置には、着脱自在な電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの両方が接続されることもある。

前記電子走査式超音波プローブは、内部に有する超音波振動子に対し、電気的に駆動して体腔内を走査する電子走査式の超音波プローブである。また、前記機械走査式超音波プローブは、内部に有する超音波振動子を機械的に回転させて体腔内を走査する機械走査式の超音波プローブである。

ところで、このような超音波診断装置は、接続された超音波プローブの超音波振動子から超音波が送信され、そして生体組織から反射される超音波パルスのエコー信号を受信し、この受信したエコー信号に対し超音波断層画像として生成するのに必要な信号処理を行う信号処理部を有している。

例えば、特許文献１には、電子走査式及び機械走査式にも対応可能な超音波診断装置であって、電子走査モードにて得られたアナログの受信信号が、Ａ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換された後、このデジタルデータと係数を積算する処理手段等を有する超音波診断装置に関する技術が開示されている。

また、特許文献２には、機械走査式超音波プローブが接続される超音波観測装置に、電子走査式超音波プローブを接続して電子超音波走査を行えるようにした超音波観測装置であって、電子走査式超音波プローブによる受信信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換してスキャンコンバータによりデジタル信号処理を行う超音波観測装置用の接続アダプタに関する技術が開示されている。
特開平１０−２９０７９９号公報 特開２００５−２３０３７８号公報

ところで、前記従来の超音波診断装置では、接続される電子走査式超音波プローブの送信周波数は、例えば３ＭＨｚ〜１２ＭＨｚの範囲内であり、また、接続される機械走査式超音波プローブの送信周波数は、例えば５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲が一般的である。

そのため、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方が接続可能な超音波診断装置では、受信信号を処理する信号処理部は、低周波から高周波（例えば、３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）までの送信周波数に対応させることが必要である。

ここで、前記信号処理部がアナログ回路で構成されているとすると、回路規模が大きくなってしまい、超音波診断装置の大型化に起因してしまう。

一方、前記信号処理部がデジタル回路で構成されているとすると、回路規模を小さくすることは可能ではあるが、Ａ／Ｄ変換器を用いてアナログ信号をデジタルデータに変換して信号処理する必要があり、この場合、Ａ／Ｄ変換器によるＡ／Ｄ変換処理を行う際のサンプリングクロック（信号処理部の動作周波数に等しい）が低いと、波形の再現性が下がってしまう。

例えば、３０ＭＨｚの受信エコー信号を再現するには、最低でも１周期に４サンプルは必要と考えられ、そのためにはＡ／Ｄ変換処理のサンプリングクロックの周波数を１２０ＭＨｚと高速に設定する必要がある。当然、Ａ／Ｄ変換処理の後段にある信号処理部も１２０ＭＨｚで動作するよう設計する必要がある（図７参照）。

しかしながら、信号処理部内には受信帯域を制限するフィルタがいくつかあり、それらを１２０ＭＨｚで高速処理させるには、デジタルフィルタを構成するタップ数が限られる。例えば、タップ数を４０以下に設定しなければならない。

しかし、デジタルフィルタの性質上、急峻なカットオフ特性を実現するにはタップ数を可能な限り増やす必要がある。そのため、１２０ＭＨｚで高速処理するためにタップ数を４０以下に設定すると、低い中心周波数（約３ＭＨｚ）の急峻なカットオフのバンドパスフィルタを実現するのが困難となる。

つまり、低周波成分の細かいフィルタ調整が困難となり、タップ数無限大の時の理想状態（図８）に対し、図９に示すように点線部分で示す特性を実現したいが不要な周波数成分（直流成分）がカットしきれないという問題点も生じる。

このような問題点を解決するためには、信号処理部の動作周波数（Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロック）を変更可能に構成することにより、低周波から高周波までの処理可能、すなわち、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部として構成して回路規模を小さくすることが望ましい。

しかしながら、前記特許文献１及び２に記載の従来技術は、電子走査式及び機械走査式にも対応可能であり、受信信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換して信号処理する信号処理部については開示されているが、信号処理部の動作周波数（Ａ／Ｄ変換器のサンプリングクロック）を変更可能に構成することで、低周波から高周波までの処理可能、すなわち、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部として構成して回路規模を小さくするための手段及び方法については、何等開示も示唆もされてはいない。

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、信号処理部の動作周波数を変更可能に構成することで、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部として構成でき、且つこの信号処理部を小さい回路規模で実現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する。

本発明の超音波診断装置は、接続された超音波プローブの超音波振動子によって超音波を発生させ、反射された超音波のエコー信号を受信して処理することで超音波画像を生成する超音波観測装置において、前記超音波プローブにより得られた前記超音波のエコー信号のデジタルデータを処理する信号処理部と、前記信号処理部の動作周波数を変更するように制御する変更制御部と、を有している。

本発明によれば、信号処理部の動作周波数を変更可能に構成することで、電子走査式超音波プローブと機械走査式超音波プローブとの双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部として構成でき、且つこの信号処理部を小さい回路規模で実現することができる超音波診断装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１から図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波観測装置を有する超音波診断装置の全体構成を示すブロック図、図２は図１の超音波観測装置の信号処理部の具体的な構成を示すブロック図、図３は図２の信号処理部内の信号処理回路の具体的な構成を示すブロック図、図４は超音波観測装置による生成された超音波画像中の１音線データを説明するための説明図、図５は１音線データ中の所定間隔毎の信号に合わせてフィルタが切り換えられるタイミングを説明するための説明図である。

図１に示すように、超音波診断システム１は、電子走査式超音波プローブ２と、機械走査式超音波プローブ３と、本実施の形態の超音波診断装置４と、モニタ５と、操作部６とを有して構成されている。

本実施の形態では、図１に示すように、超音波診断装置４に電子走査式超音波プローブ２と、機械走査式超音波プローブ３との２つの超音波プローブが接続されているが、前記超音波診断装置４に電子走査式超音波プローブ２と、機械走査式超音波プローブ３とのいずれか一方の超音波プローブが接続される構成でも本発明に適用される。

また、超音波診断装置４には、前記表示装置としてのモニタ５が接続されるが、さらに、超音波診断装置４自体に、モニタ５と同様の表示部を設けて構成しても良い。

電子走査式超音波プローブ２は、例えば、電子走査式超音波内視鏡として構成されたもので、被検体内等に挿入し易いように細長に形成した挿入部７と、この挿入部７の後端に設けた操作部８とを有し、挿入部７の先端部に超音波振動子９が配置されている。超音波振動子９は、複数の振動素子９ａを配列して形成している。

操作部８には、前記超音波診断装置４に着脱自在に接続されるコネクタ１０が設けられている。このコネクタ１０は、図示はしないが、超音波振動子９からの信号線２ａが接続される電気接点部を設けている。また、このコネクタ１０には、この電子走査式超音波プローブ２のプローブＩＤ等の情報を格納した例えばメモリ等で構成されるＩＤ部２ｂが設けられている。

電子走査式超音波プローブ２は、コネクタ１０が超音波診断装置４に接続されることにより信号線２ａを介して超音波振動子９が超音波診断装置４に電気的に接続される。

尚、電子走査式超音波プローブ２は、例えば電子走査式超音波内視鏡として構成した場合には、図示しない光源装置及びビデオプロセッサに接続される。電子走査式超音波プローブ２は、挿入部７の先端部に図示しない照明光学系、対物光学系及び撮像部を設けている。電子走査式超音波プローブは、光源装置から供給された照明光により照明光学系から体腔内を照明し、照明された体腔内からの反射光を対物光学系により被写体像として取り込んで撮像部により撮像する。電子走査式超音波プローブ２は、撮像信号をビデオプロセッサに出力する。ビデオプロセッサは、撮像信号を信号処理して標準的な映像信号を生成し、この映像信号を内視鏡画像用モニタに出力してこの内視鏡画像用モニタに内視鏡画像を表示するようになっている。

機械走査式超音波プローブ３は、被検体内等に挿入し易いように細長に形成した挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けた操作部１２とを有している。
機械走査式超音波プローブ３は、前記挿入部１１内を挿通しているフレキシブルシャフト１３の先端側に超音波振動子１４が固設されている。前記フレキシブルシャフト１３の後端は、前記操作部１２に配設した図示しない回転駆動部に接続されている。

この回転駆動部は、図示しないモータにより前記フレキシブルシャフト１３を回転させることで超音波振動子１４を機械的に回転駆動する。また、この図示しない回転駆動部には、図示しないエンコーダ等の回転位置検出部が設けられている。尚、超音波振動子１４の周囲は、超音波を伝達（伝播）する図示しない超音波伝播媒体で満たされている。

操作部１２は、超音波診断装置４に着脱自在に接続するコネクタ１５が設けられている。このコネクタ１５は、図示はしないが、前記回転駆動部からの信号線が接続される図示しない電気接点部を設けている。また、このコネクタ１５には、この機械走査式超音波プローブ３のプローブＩＤ等の情報を格納した例えばメモリ等で構成されるＩＤ部３ｂが設けられている。

機械走査式超音波プローブ３は、コネクタ１５が超音波診断装置４に接続されることにより、フレキシブルシャフト１３内部を挿通する信号線を介して超音波振動子１４が超音波診断装置４に電気的に接続される。

次に、本実施の形態の超音波診断装置４の具体的な構成について、図１から図３を参照しながら説明する。
本実施の形態の超音波診断装置４は、接続された超音波プローブ２又は３の超音波振動子９又は１４によって超音波を発生させ、反射されたエコー信号を信号処理して超音波画像を生成するものであって、超音波プローブ２又は３により得られた超音波のエコー信号のデジタルデータを処理する信号処理部２０と、この信号処理部２０の動作周波数を変更するように制御する処理速度変更制御部２４とを有して構成されている。

そして、処理速度変更制御部２４は、電子走査式超音波プローブ２又は機械走査式超音波プローブ３の送信周波数に応じて、信号処理部２０の動作周波数を変更制御するようになっている。

このような構成要素を有することで、電子走査式超音波プローブ２と機械走査式超音波プローブ３の双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部２０として構成でき、且つこの信号処理部２０を小さい回路規模で構成するようにしている。

具体的な構成を説明すると、図１に示すように、超音波診断装置４は、電子側コネクタ受け部１０ａと、機械側コネクタ受け部１５ａと、電子用送信部１６と、機械用送信部１７と、電子用受信部１８と、機械用受信部１９と、信号処理部２０と、画像処理部２２と、前記処理速度変更制御部２４を有する制御部２３と、フラッシュＲＯＭ２９とを有して構成されている。

超音波診断装置４に接続される操作部６は、例えば、超音波画像の表示範囲の指示、駆動する超音波プローブの指示、レンジ切り替え指示、及び超音波検査に必要な患者情報等の医療情報を入力可能なトラックボールやキーボート等で構成されている。

電子側コネクタ受け部１０ａには、電子走査式超音波プローブ２のコネクタ１０が着脱自在に接続される。これにより、電子走査式超音波プローブ２は、超音波診断装置４に着脱自在に接続される。

また、機械側コネクタ受け部１５ａには、機械走査式超音波プローブ３のコネクタ１５が着脱自在に接続される。これにより、機械走査式超音波プローブ３は、超音波診断装置４に着脱自在に接続される。

尚、電子側コネクタ受け部１０ａは、図示しないが前記コネクタ１０の電気接点部と接触導通する受け側電気接点部を有する電子側嵌合部を設けている。一方、機械側コネクタ受け部１５ａは、図示はしないが前記コネクタ１５の電気接点部と接触導通する受け側電気接点部を有する機械側嵌合部を設けている。

前記電子側及び機械側嵌合部の各電気接点部（図示せず）は、信号線を介して制御部２３のプローブ選択部２８に電気的に接続されている。
そして、この制御部２３のプローブ選択部２８は、これら電子側及び機械側嵌合部にコネクタ１０又はコネクタ１５が嵌合されたときに各電気接点部に導通してコネクタ１０又はコネクタ１５が接続されたことを検知すると同時に、ＩＤ部２ｂ又はＩＤ部３ｂからのプローブＩＤ等の情報を読み出し、接続された超音波プローブが電子走査式超音波プローブ２であるか、又は機械走査式超音波プローブ３であるかを判別する。

尚、後述するが、このプローブ選択部２８の判別結果は、制御部２３内の機械、電子切換制御部２５に出力される。

超音波診断装置４は、これら接続された電子走査式超音波プローブ２又は機械走査式超音波プローブ３からエコー信号を得、このエコー信号から得られる音線データに基づき超音波断層画像を生成し、モニタ５に超音波断層画像を表示する。

具体的には、電子用送信部１６は、電子側コネクタ受け部１０ａに接続された電子走査式超音波プローブ２に内蔵される超音波振動子９から超音波パルスを生体組織に対して送信する。そして、前記電子用受信部１８は、この生体組織から反射される超音波パルスを受信して得たエコー信号を検出する。

例えば、電子用受信部１８は、エコー信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、及び所定方向の音線データを生成するビームフォーマ（Beamformer）等によって構成され、生成した電子用データを信号処理部２０に出力する。

また、機械用送信部１７は、機械側コネクタ受け部１５ａに接続された機械走査式超音波プローブ３に内蔵される超音波振動子１４から超音波パルスを生体組織に対して送信する。そして、前記機械用受信部１９は、この生体組織から反射される超音波パルスを受信して得たエコー信号を検出する。

例えば、機械用受信部１９は、エコー信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、及所定の増幅率で信号を増幅するアンプ等によって構成され、検出した機械用データを信号処理部２０に出力する。

信号処理部２０は、前記電子用受信部１８及び前記機械用受信部１９からのデジタルデータを信号処理する。

例えば、信号処理部２０は、電子用受信部１８及び機械用受信部１９からのデジタルデータに基づき、輝度情報の音線データを生成し、画像処理部２２に出力する。

画像処理部２２は、例えばＣＰＵ等で構成される制御部２３の制御によって、信号処理部２０により信号処理された音線データを、演算部２６及び座標変換テーブル（図示せず）を用いて、モニタ５の画面上における表示用の画素位置の画素データを生成するための座標変換処理を行うことで、フレームメモリ２７上に１枚の超音波画像を生成する。

そして、画像処理部２２は、このフレームメモリ２７上にフレーム毎に生成した超音波画像に基づく表示用の画素データ（表示用データともいう）を処理し、モニタ５の表示画面に超音波画像を表示させる。

次に、本実施の形態の超音波診断装置４の主要部である信号処理部２０及び制御部２３の構成について説明する。

まず、信号処理部２０の構成を説明すると、図２に示すように、信号処理部２０は、例えばプログラミング可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成されたもので、電子用受信部１８及び機械用受信部１９からのデジタルデータが入力され、いずれか一方のデータを出力するマルチプレクサ（以降、ＭＵＸと称す）３０と、このＭＵＸ３０からの出力データを信号処理するもので、内部にトラッキングフィルタ３６の係数が書き換えられる内部ＲＡＭ３１Ａを有する信号処理回路３１と、後述する制御部２３の処理速度変更制御部２４からの制御信号に基づくクロック信号（図２中はＣＬＫと記載）を供給して、ＭＵＸ３０及び信号処理回路３１の動作周波数を切り換えてそれぞれの処理速度を変更させる処理速度変更回路３２とを有している。 尚、信号処理回路３１の具体的な構成については後述する。

次に、制御部２３について説明すると、図１に示すように、制御部２３は、処理速度変更制御部２４と、機械、電子切換制御部２５と、プローブ選択部２８とを有して構成されている。 また、機械、電子切換制御部２５には、フラッシュＲＯＭ２９が接続されている。

尚、処理速度変更制御部２４、機械、電子切換制御部２５、フラッシュＲＯＭ２９及びプローブ選択部２８は、前記変更制御部を構成している。

フラッシュＲＯＭ２９には、電子走査式超音波プローブ２及び機械走査式超音波プローブ３に対応する、後述する信号処理回路３１内のトラッキングフィルタ３６の係数が格納されている。また、このフラッシュＲＯＭ２９に格納された各フィルタ係数は、機械、電子切換制御部２５によって、プローブ選択部２８による検出結果に基づいて読み出された後、前記信号処理部２０の信号処理回路３１内の内部ＲＡＭ３１Ａに書き込まれるようになっている。

尚、フラッシュＲＯＭ２９に格納されている各フィルタ係数は、制御部２３の制御によりアプリケーションを実行することで、自在に書き換えることが出来るようになっている。

本実施の形態において、制御部２３のプローブ選択部２８は、読み出した、ＩＤ部２ｂ又はＩＤ部３ｂからのプローブＩＤ等の情報に基づき、接続されている超音波プローブが電子走査式超音波プローブ２であるか、又は機械走査式超音波プローブ３であるかを判別し、判別結果を処理速度変更制御部２４及び機械、電子切換制御部２５に出力する。

尚、前記プローブ選択部２８からの判別結果を用いずに、例えば電子、機械走査式の両プローブが接続されている場合は、操作部６により、接続された超音波プローブを示す情報を入力することにより、いずれかの超音波プローブを選択し、この情報を前記判別結果として処理速度変更制御部２４及び機械、電子切換制御部２５に出力しても良い。

機械、電子切換制御部２５は、供給された判別結果に基づいて、この判別結果に基づく電子走査式超音波プローブ２又は機械走査式超音波プローブ３に対して処理が行われるように、図２に示す信号処理部２０内のＭＵＸ３０及び信号処理回路３１の切換を制御する。

すなわち、図２に示すように、ＭＵＸ３０は、プローブＩＤが電子走査式超音波プローブ２であったとすると、電子用データを信号処理回路３１に出力する。一方、ＭＵＸ３０は、プローブＩＤが機械走査式超音波プローブ３であったとすると、機械用データを信号処理回路３１に出力する。

同時に、信号処理回路３１は、プローブＩＤが電子走査式超音波プローブ２であったとすると、電子走査式超音波プローブ２に対応する処理速度に変換された信号処理回路３１内の機械、電子Ｂモード処理回路３３（図３参照）又は電子ドプラ処理回路３４（図３参照）を介して処理を行い、電子用データを画像処理部２２へと出力する。

一方、信号処理回路３１は、プローブＩＤが機械走査式超音波プローブ３であったとすると、機械走査式超音波プローブ３に対応する処理速度に変換された信号処理回路３１内の機械、電子Ｂモード処理回路３３（図３参照）を介して処理を行い、機械用データを画像処理部２２へと出力する。

また、機械、電子切換制御部２５は、プローブＩＤに基づき、フラッシュＲＯＭ２９に格納された各フィルタ係数を読み出し、信号処理回路３１内の内部ＲＡＭ３１Ａに書き込むように制御する。

尚、この信号処理回路３１内の内部ＲＡＭ３１Ａ内に書き込まれた各フィルタ係数に基づき動作については後述する。

本実施の形態において、処理速度変更制御部２４は、プローブ選択部２８の判別結果に基づく超音波プローブの送信周波数に応じて、信号処理部２０の動作周波数を変更制御する。

具体的には、処理速度変更制御部２４は、判別結果（プローブＩＤ）に基づく超音波プローブの送信周波数に応じて、前記信号処理部２０の動作周波数を変更制御するための制御信号を、図２に示す処理速度変更回路３２に出力する。

処理速度変更回路３２は、処理速度変更制御部２４からの制御信号に基づくＣＬＫを生成し、このＣＬＫを用いてをＭＵＸ３０及び信号処理回路３１の動作周波数を切り換えてそれぞれの処理速度を変更させるように制御する。

ここで、超音波振動子よって発生する超音波の特性を考えると、超音波は、低い周波数ほど遠くまで届き、高い周波数である場合には近点しか反射して返ってこないといった特性がある。

従って、信号処理部２０においては、それぞれの距離に応じた最適なフィルタに設定することが必要である。そのため、ある一定距離毎にフィルタ特性を切り換える必要がある。

そこで、本実施の形態では、例えば、図４に示すような超音波断層画像の１音線データ５０がａ〜ｂ間の長さを有しているものとすると、信号処理回路３１内のトラッキングフィルタ３６（図３参照）は、この１音線データ５０のａ〜ｂ間を所定距離領域間隔（ｔ１〜ｔ６…）毎に分割すると同時に、これらの所定距離領域間隔（ｔ１〜ｔ６）毎に予め内部ＲＡＭ３１Ａに書き込まれた各フィルタ係数をそれぞれ設定することにより、所定距離領域間隔（ｔ１〜ｔ６）毎にフィルタ特性が切り換えられた複数のフィルタ１〜フィルタ６…を有することになる。

すなわち、所定距離領域間隔（ｔ１〜ｔ６）は、トラッキングフィルタ３６のフィルタ特性を切り換えるタイミングを示している。

本実施の形態では、固定フィルタの係数を切り換えることで、トラッキングフィルタを実現している。この場合、トラッキングフィルタ３６のフィルタ特性の切換、つまり、各フィルタ係数の切換は、数ＣＬＫで行うのではなく、処理速度変更回路３２により供給される１つのＣＬＫで行っており、この１つのＣＬＫによって、各フィルタ係数全てが切り換えられるようになっている。

尚、本実施の形態では、超音波プローブの送信周波数によらず、トラッキングフィルタ３６の切換位置を固定（所定領域間隔（ｔ１〜ｔ６…）に固定）している。

さらに、プローブＩＤに基づき、フラッシュＲＯＭ２９から読み出した各フィルタ係数を信号処理回路３１内の内部ＲＡＭ３１Ａに書き込んで変更することで、前記トラッキングフィルタ３６のフィルタ特性を容易に変更することが可能である。

また、本実施の形態では、電子走査式超音波プローブ２と機械走査式超音波プローブ２との双方のデータに対して最適な処理を行うために、信号処理部２０に工夫が施されている。このような前記信号処理部２０の具体的な構成を図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、信号処理部２０の信号処理回路３１は、入力データを切り換えるＭＵＸ３１ａと、電子走査式超音波プローブ２と機械走査式超音波プローブ３との双方のデータに対応するために処理回路の共通化がなされた機械、電子Ｂモード処理回路３３と、電子ドプラ処理回路３４と、出力データを切り換えるＭＵＸ３１ｂとを有して構成されている。

ＭＵＸ３１ａは、接続された超音波プローブが電子走査式超音波プローブ２である場合に、機械、電子切換制御部２５による切換制御によって、入力された電子用データを機械、電子Ｂモード処理回路３３又は電子ドプラ処理回路３４に切り換えて出力する。

また、データのヘッダ情報により、ＭＵＸ３１ａがＢモード又はドプラモードを判断し、Ｂモードと判断した場合には、電子用データを前記機械、電子Ｂモード処理回路３３に出力させ、一方、ドプラモードと判断した場合には、電子用データを電子ドプラ処理回路３４に出力する。

さらに、機械、電子Ｂモード処理回路３３は、例えば、直流成分及び低周波をカットするハイパスフィルタ３５と、このハイパスフィルタ３５の後段に配置される前記トラッキングフィルタ３６と、このトラッキングフィルタ３６の出力データをＬＯＧ圧縮処理を行うＬＯＧ圧縮回路３７と、このＬＯＧ圧縮回路３７の出力データのゲインを調整するゲイン回路３８と、このゲイン回路３８の出力データのコントラスト調整を行うコントラスト回路３９等を有して構成されている。尚、この機械、電子Ｂモード処理回路３３は、図３に示す構成に限定されるものではない。

トラッキングフィルタ３６の前段に、直流成分及び低周波をカットするハイパスフィルタ３５を設けたことにより、例えば通過帯域信号に対し直流成分を約４０ｄＢを減衰させることが可能である。

すなわち、前記したようにトラッキングフィルタ３６だけでは、低周波から高周波まで最適なフィルタ特性に切り換えることができるものの、タップ数に制限があるため低域となってしまい、直流成分を十分に除去しきれない。

そうなると、図５に示す、フィルタ１、フィルタ２、フィルタ３、…のそれぞれの所定距離間隔毎にフィルタが異なるため、直流成分の減衰量も異なってしまう。

そのため、超音波画像上で、例えばフィルタ１の所定距離領域では暗いが、フィルタ２の所定距離領域では明るい等、バックグランドの明るさが異なってしまう。

そこで、本実施の形態では、前記したように直流成分の影響がでないように、トラッキングフィルタ３６の前段で直流成分を十分に減衰させる特性を有するハイパスフィルタ３５が設けられている。

また、前記ＬＯＧ圧縮回路３７は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）で構成されたもので、入力ビット幅＞出力ビット幅となるような特性を有している。

尚、本実施の形態において、電子走査式及び機械走査式共通の回路を構成する機械、電子Ｂモード処理回路３３は、機械、電子の両データを処理できるようにモジュールの入出力のビット数が、電子走査式超音波プローブ２と機械走査式超音波プローブ３が接続された場合でも同様になっている。

また、前記電子ドプラ処理回路３４は、得られた実音線のドプラデータから補間音線データを生成する補間回路４０を有している。この補間回路４０は、補間演算の際に、非線形補間処理等を行うことで、重み付けがなされた補間音線データを生成することができる。このことにより、フレームレートが向上もしくはフレームレートを維持しつつ、ドプラ画像の解像度を向上させることが可能となる。

従って、第１の実施の形態によれば、信号処理部２０の動作周波数を変更可能に構成することで、電子走査式超音波プローブ２と機械走査式超音波プローブ３との双方のデータを処理可能な１つの共通の信号処理部２０として構成でき、且つこの信号処理部２０を小さい回路規模で実現することができる超音波診断装置４を提供することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係る超音波観測装置を有する超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。尚、図６は前記第１の実施の形態と同様な構成要素については同一の符号を付して異なる部分のみを説明する。

図６に示すように、第２の実施の形態の超音波診断装置４は、前記第１の実施の形態の装置の構成と略同様であるが、フラッシュＲＯＭ２９に代えてプログラムＲＯＭ２９ａを設けて構成されている。

前記プログラムＲＯＭ２９ａには、電子走査式超音波プローブ２及び機械走査式超音波プローブ３に対して最適な信号処理をそれぞれ行うためのプログラムがそれぞれ格納されている。

また、信号処理部２０は、プログラミング可能なＦＰＧＡで構成されている。そして、機械、電子切換制御部２５は、前記プローブ選択部２８からの判別結果又は操作部６からの入力情報に基づき、プログラムＲＯＭ２９ａに格納された、対応するプログラムを読み出して、前記信号処理部２０を構成するＦＰＧＡを再プログラミングする。

この場合、再プログラミングは、プローブ選択部２８からの判別結果又は操作部６からの入力情報に基づいて起動するので、電子走査式、機械走査式超音波プローブの変更時に行われることになる。

尚、第２の実施の形態では、第１の実施の形態におけるフラッシュＲＯＭ２９に代えて前記プログラムＲＯＭ２９ａを設けた構成について説明したが、前記第１の実施の形態と同様に前記フラッシュＲＯＭ２９を削除せずに、前記プログラムＲＯＭ２９ａと併用して用いるように構成しても良い。
その他の構成、作用については、前記第１の実施の形態と同様である。

従って、第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。 本発明は、以上述べた実施の形態及び変形例のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波観測装置を有する超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 図１の超音波観測装置の信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。 図２の信号処理部内の信号処理回路の具体的な構成を示すブロック図。 超音波観測装置による生成された超音波画像中の１音線データを説明するための説明図。 １音線データ中の所定間隔毎の信号に合わせてフィルタが切り換えられるタイミングを説明するための説明図。 本発明の第２の実施の形態に係る超音波観測装置を有する超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 従来の信号処理部における問題点を説明するための説明図。 理想的なフィルタ特性を示す図。 タップ数を所定数に限定した場合に直流成分がカットしきれない状態を示すフィルタ特性図。

符号の説明

１…超音波診断装置、
２ａ…信号線、
２…電子走査式超音波プローブ、
３…機械走査式超音波プローブ、
４…超音波観測装置、
５…モニタ、
６…操作部、
７…挿入部、
８…操作部、
９…超音波振動子、
９ａ…振動素子、
１１…挿入部、
１２…操作部、
１４…超音波振動子、
１６…電子用送信部、
１７…機械用送信部、
１８…電子用受信部、
１９…機械用受信部
２０…信号処理部、
２２…画像処理部、
２３…制御部、
２４…処理速度変更制御部、
２５…機械、電子切換制御部、
２６…演算部、
２７…フレームメモリ、
２８…プローブ選択部２８、
２９…フラッシュＲＯＭ、
２９ａ…プログラムＲＯＭ、
３０…ＭＵＸ、
３１…信号処理回路、
３１ａ…内部ＲＡＭ、
３２…処理速度変更回路、
３３…機械、電子Ｂモード処理回路、
３４…電子ドプラ処理回路、
３５…ハイパスフィルタ。

Claims (6)

1. 接続された超音波プローブの超音波振動子によって超音波を発生させ、反射された超音波のエコー信号を受信して処理することで超音波画像を生成する超音波診断装置において、
   前記超音波プローブにより得られた前記超音波のエコー信号のデジタルデータを処理する信号処理部と、
   前記信号処理部の動作周波数を変更するように制御する変更制御部と、
   を具備したこと特徴とする超音波診断装置。
2. 前記変更制御部は、前記超音波プローブの送信周波数に応じて、前記信号処理部の動作周波数を変更制御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. 電子走査式超音波プローブと、機械走査式超音波プローブの両方が着脱自在に接続可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記信号処理部は、前記超音波の送信周波数に応じてこのエコー信号の所定領域毎にフィルタ処理するトラッキングフィルタと、このトラッキングフィルタの所定領域毎のフィルタ係数を書き込むための内部記憶部を有し、
   前記変更制御部は、前記電子走査式超音波プローブ又は前記機械走査式超音波プローブの接続の変更時に、予め前記電子走査式超音波プローブ及び前記機械走査式超音波プローブに対応する各フィルタ係数が格納された記憶部から前記接続された超音波プローブに対応する前記各フィルタ係数を読み出して前記信号処理部の内部記憶部に書き込んで前記トラッキングフィルタの所定領域毎のフィルタ係数を設定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. 前記信号処理部はプログラミング可能なＦＰＧＡで構成されたもので、このＦＰＧＡは接続された前記超音波プローブの変更時に、予めプログラムが記憶された記憶部から対応するプログラムを読み出して再プログラミング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。
6. 電子走査式超音波プローブと、機械走査式超音波プローブの両方が着脱自在に接続可能であることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。

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