JP2012183102A - 超音波プローブおよび超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂモード画像の生成と高精度の音速計測の双方を行うことができる超音波プローブを提供する。
【解決手段】アジマス方向に配列された複数チャンネルの振動子がそれぞれエレベーション方向の中央部に位置する第１の超音波トランスデューサ４と両側部に位置する第２の超音波トランスデューサ５を有し、所定のＮ１チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４により形成されたＢモード画像用同時開口Ｃ１を用いてＢモード画像用超音波ビームが送受信され、Ｂモード画像用同時開口Ｃ１よりもアジマス方向に長く形成された第１の音速計測用同時開口Ｃ２とこの第１の音速計測用同時開口Ｃ２よりもエレベーション方向に幅広く形成された第２の音速計測用同時開口Ｃ３を用いて音速計測用超音波ビームが送受信される。
【選択図】 図４

Description

この発明は、超音波プローブおよび超音波診断装置に係り、特に、Ｂモード画像の生成と音速の計測の双方を行うための超音波プローブおよび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、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブ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で受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

また、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定することが行われている。
例えば、特許文献１には、診断部位の周辺に複数の格子点を設定し、各格子点に対して超音波ビームを送受信することにより得られる受信データに基づいて、局所音速値の演算を行う超音波診断装置が提案されている。

特開２０１０−９９４５２号公報

特許文献１の装置では、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送受信することで、診断部位における局所音速値を求めることができ、例えばＢモード画像に局所音速値の情報を重畳させて表示することが可能となる。さらに、所定の領域内の各点における局所音速値の分布を示す音速マップを生成してＢモード画像と共に表示すれば、診断部位の診断を行う上で有効なものとなる。
ここで、より正確な局所音速値を演算するためには、Ｂモード画像の生成に比べて、診断部位の周辺に設定された複数の格子点のそれぞれによく絞り込まれた送信焦点を形成するように超音波ビームを送信し、超音波エコーを広い開口で受信することが望ましい。

一般に、超音波プローブの振動子アレイでは、振動子アレイを構成するアジマス方向に配列された複数チャンネルの振動子に対してチャンネル間の遅延量を調節することで、超音波ビームの送信焦点を任意の深さに形成することができるが、エレベーション方向については、振動子アレイの前部に配置された音響レンズにより決定される固定焦点とされることが多い。このため、音響レンズにより決定された固定焦点位置以外の深さに設定された格子点に対しては、絞り込まれた送信焦点を形成することが難しく、音速計測の精度が低下するという問題がある。

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、Ｂモード画像の生成と高精度の音速計測の双方を行うことができる超音波プローブおよび超音波診断装置を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波プローブは、被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを受信する超音波プローブにおいて、アジマス方向に配列された複数チャンネルの振動子を有すると共に各チャンネルの振動子がそれぞれエレベーション方向の中央部に位置する第１の超音波トランスデューサと、この第１の超音波トランスデューサに隣接してエレベーション方向の両側部に位置する第２の超音波トランスデューサを有する振動子アレイと、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサから超音波の送受信を行う第１の送受信回路と、各チャンネルの第２の超音波トランスデューサから超音波の送受信を行う第２の送受信回路と、所定のチャンネル数の第１の超音波トランスデューサからなるＢモード画像用同時開口を用いてＢモード画像用超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像用受信データを取得するように第１の送受信回路を制御すると共にＢモード画像用同時開口より広い音速計測用同時開口を用いて音速計測用超音波ビームの送受信を行うことにより音速計測用受信データを取得するように第１および第２の送受信回路を制御する制御部とを備えたものである。

第１の送受信回路は、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサから超音波の送信を行う第１の送信回路と、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサにより超音波の受信を行う第１の受信回路から構成され、第２の送受信回路は、各チャンネルの第２の超音波トランスデューサから超音波の送信を行う第２の送信回路と、各チャンネルの第２の超音波トランスデューサにより超音波の受信を行う第２の受信回路から構成されることができる。
好ましくは、制御部は、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサから送信される超音波と第２の超音波トランスデューサから送信される超音波との間の遅延量を設定することにより音速計測用超音波ビームの送信焦点の深さ方向の位置を調整するように第１および第２の送信回路を制御する。
制御部は、音速計測用同時開口がＢモード画像用同時開口よりアジマス方向に広くなるように第１の送信回路および第１の受信回路を制御することができ、さらに、音速計測用同時開口がＢモード画像用同時開口よりエレベーション方向に広くなるように第１および第２の送信回路並びに第１および第２の受信回路を制御することもできる。

この発明に係る超音波診断装置は、上記の超音波プローブと、取得されたＢモード画像用受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部と、取得された音速計測用受信データに基づいて音速を演算する音速演算部とを備えたものである。

この発明によれば、振動子アレイの各チャンネルの振動子がそれぞれエレベーション方向の中央部に位置する第１の超音波トランスデューサと、この第１の超音波トランスデューサに隣接してエレベーション方向の両側部に位置する一対の第２の超音波トランスデューサを有し、所定のチャンネル数の第１の超音波トランスデューサからなるＢモード画像用同時開口を用いてＢモード画像用超音波ビームの送受信を行う一方、Ｂモード画像用同時開口より広い音速計測用同時開口を用いて音速計測用超音波ビームの送受信を行うので、Ｂモード画像の生成と高精度の音速計測の双方を行うことが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波プローブを備えた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に係る超音波プローブで用いられた振動子アレイの構造を示す図である。 実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。 実施の形態１におけるＢモード画像用送受信開口と音速計測用送受信開口を模式的に示す図である。 実施の形態１における音速計測時の格子点の設定位置と超音波ビームの関係を示す図である。 実施の形態２における音速計測時の格子点の設定位置と超音波ビームの関係を示す図である。

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、この発明の実施の形態１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を示す。超音波プローブ１に診断装置本体２が接続されている。
超音波プローブ１は、超音波ビームを送受信するための振動子アレイ３を有している。この振動子アレイ３は、複数チャンネルの振動子を有し、各チャンネルの振動子がそれぞれ第１の超音波トランスデューサ４と、この第１の超音波トランスデューサ４の両側部に位置する一対の第２の超音波トランスデューサ５を有している。

各チャンネルの第１の超音波トランスデューサ４に第１の送信回路６および第１の受信回路７がそれぞれ接続されると共に、各チャンネルの第２の超音波トランスデューサ５に第２の送信回路８および第２の受信回路９がそれぞれ接続され、これら第１の送信回路６、第１の受信回路７、第２の送信回路８および第２の受信回路９にプローブ制御部１０が接続されている。

診断装置本体２は、超音波プローブ１の第１の受信回路７に接続された信号処理部１１を有し、この信号処理部１１にＤＳＣ（Digital Scan Converter）１２、画像処理部１３、表示制御部１４および表示部１５が順次接続されている。画像処理部１３には、画像メモリ１６が接続されている。さらに、診断装置本体２は、それぞれ超音波プローブ１の第１の受信回路７及び第２の受信回路９に接続されたシネメモリ１８と音速演算部１９を有している。そして、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、表示制御部１４、シネメモリ１８および音速演算部１９に本体制御部２０が接続されている。さらに、本体制御部２０には、操作部２１と格納部２２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１０と診断装置本体２の本体制御部２０が互いに接続されている。

振動子アレイ３は、図２に示されるように、アジマス方向に配列された複数の振動子を有し、これら複数の振動子により複数のチャンネルが形成されている。各チャンネルの振動子は、エレベーション方向に３つの素子に分割されている。すなわち、各振動子は、エレベーション方向の中央部に位置する第１の超音波トランスデューサ４と、この第１の超音波トランスデューサ４に隣接してエレベーション方向の両側部に位置する一対の第２の超音波トランスデューサ５を有している。
各チャンネルの一対の第２の超音波トランスデューサ５は、互いに共通の第２の送信回路８および第２の受信回路９に接続されているが、第１の超音波トランスデューサ４は、第２の超音波トランスデューサ５とは異なる第１の送信回路６および第１の受信回路７に接続されている。このため、第１の超音波トランスデューサ４と第２の超音波トランスデューサ５は、互いに独立して超音波の送受信を行うことができる。

各チャンネルの第１の超音波トランスデューサ４は、第１の送信回路６から供給される駆動信号に従ってＢモード画像生成用の超音波または音速計測用の超音波を送信し、被検体による超音波エコーを受信して受信信号を第１の受信回路７に出力する。一方、各チャンネルの第２の超音波トランスデューサ５は、第２の送信回路８から供給される駆動信号に従って音速計測用の超音波を送信し、被検体による超音波エコーを受信して受信信号を第２の受信回路９に出力する。

第１の超音波トランスデューサ４および第２の超音波トランスデューサ５は、それぞれ例えば、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）に代表される高分子圧電素子、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素子によって構成される。

そのような超音波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、それぞれの振動子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、それぞれの振動子は、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。

第１の送信回路６は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部１０からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ３の複数の第１の超音波トランスデューサ４から送信される超音波が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第１の超音波トランスデューサ４に供給する。
第１の受信回路７は、複数の第１の超音波トランスデューサ４から送信される受信信号をそれぞれ増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部１０からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信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受信データ（音線信号）が生成される。

第２の送信回路８は、第１の送信回路６と同様に、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部１０からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ３の複数の第２の超音波トランスデューサ５から送信される超音波が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第２の超音波トランスデューサ５に供給する。
第２の受信回路９は、複数の第２の超音波トランスデューサ５から送信される受信信号をそれぞれ増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部１０からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信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い、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）を生成する。
プローブ制御部１０は、診断装置本体２の本体制御部２０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１１は、超音波プローブ１の第１の受信回路７で生成された受信データに対し、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。
ＤＳＣ１２は、信号処理部１１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１３は、ＤＳＣ１２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１４に出力する、あるいは画像メモリ１６に格納する。
これら信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３および画像メモリ１６により画像生成部２３が形成されている。

表示制御部１４は、画像処理部１３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１５に超音波診断画像を表示させる。
表示部１５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１４の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

シネメモリ１８は、超音波プローブ１の第１の受信回路７および第２の受信回路９から出力される受信データを順次格納する。また、シネメモリ１８は、本体制御部２０から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速演算部１９は、本体制御部２０による制御の下で、シネメモリ１８に格納されている受信データのうち音速計測用の受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算すると共に音速マップを生成する。
本体制御部２０は、操作者により操作部２１から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。

操作部２１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２２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等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４および音速演算部１９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。

操作者は操作部２１から次の３つの表示モードのいずれかを選択することができる。すなわち、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に音速マップを重畳して表示するモード、Ｂモード画像と音速マップとを並べて表示するモードのうち、所望のモードによる表示を行うことができる。

Ｂモード画像を表示する際には、まず、超音波プローブ１の第１の送信回路６から供給される駆動信号に従って振動子アレイ３の複数の第１の超音波トランスデューサ４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第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力され、第１の受信回路７で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した診断装置本体２の信号処理部１１でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ１２でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部１３でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部１４により超音波診断画像が表示部１５に表示される。

一方、局所音速値の演算は、例えば特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図３（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ３に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図３（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ３に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。

まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。

次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。

次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、超音波プローブ１の第１の受信回路７および第２の受信回路９で生成された音速計測用の受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。

ここで、図４を参照して、振動子アレイ３におけるＢモード画像用超音波ビームを送受信する際の同時開口と音速計測用超音波ビームを送受信する際の同時開口について説明する。
まず、Ｂモード画像用超音波ビームを送受信する際には、図４（Ａ）に示されるように、所定のＮ１チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４によりＢモード画像用同時開口Ｃ１が形成される。

これに対して、音速計測用超音波ビームを送受信する際には、それぞれＢモード画像用同時開口Ｃ１より広い、次の２種類の同時開口Ｃ２およびＣ３が形成される。
すなわち、第１の音速計測用同時開口Ｃ２は、図４（Ｂ）に示されるように、Ｂモード画像用同時開口Ｃ１のＮ１チャンネルより多い所定のＮ２チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４により、Ｂモード画像用同時開口Ｃ１よりもアジマス方向に長く形成される。一方、第２の音速計測用同時開口Ｃ３は、図４（Ｃ）に示されるように、第１の音速計測用同時開口Ｃ２と同様にＮ２チャンネルにわたるが、各チャンネルが中央部の第１の超音波トランスデューサ４だけでなく、両側部の第２の超音波トランスデューサ５も含めて、第１の音速計測用同時開口Ｃ２よりもエレベーション方向に幅広く形成される。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、図４（Ａ）に示した所定のＮ１チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４によりＢモード画像用同時開口Ｃ１が設定され、第１の送信回路６からの駆動信号に従ってＢモード画像用同時開口Ｃ１に含まれるチャンネル数Ｎ１の第１の超音波トランスデューサ４によりＢモード画像用の超音波ビームの送受信が行われ、これらの第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力されてＢモード画像用の受信データが生成される。この受信データは、診断装置本体２のシネメモリ１８と画像生成部２３に出力され、シネメモリ１８に順次格納されると共に、画像生成部２３でＢモード画像信号が生成され、Ｂモード画像信号に基づいて表示制御部１４によりＢモード画像が表示部１５に表示される。

ここで、操作者が操作部２１を操作することにより、表示部１５に表示されているＢモード画像上に関心領域Ｒが設定されると、本体制御部２０により関心領域Ｒの内部および周辺に音速計測のための複数の格子点が設定される。
例えば、図５に示されるように、振動子アレイ３の複数チャンネルの超音波トランスデューサの配列ピッチで形成される音線Ｓ１〜Ｓ１３のうち音線Ｓ６〜Ｓ８にまたがると共に深度Ｌ１〜Ｌ２にわたる関心領域Ｒが設定され、この関心領域Ｒに対して、関心領域Ｒの上端部の深度Ｌ１で且つ音線Ｓ３〜Ｓ１１上に９個の格子点Ｅ１が設定され、関心領域Ｒの下端部の深度Ｌ２で且つ音線Ｓ６〜Ｓ８上に３個の格子点Ｅ２が設定されるものとする。図５では、格子点Ｅ１およびＥ２が「●」で示されている。

そして、まず、９個の格子点Ｅ１のそれぞれに送信焦点を形成するように音速計測用超音波ビームの送受信が行われる。
すなわち、図４（Ｃ）に示した所定のＮ２チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４および第２の超音波トランスデューサ５により第２の音速計測用同時開口Ｃ３が設定され、第１の送信回路６からの駆動信号に従って第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれるチャンネル数Ｎ２の第１の超音波トランスデューサ４からそれぞれ超音波が送信されると共に、第２の送信回路８からの駆動信号に従って第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれるチャンネル数Ｎ２の第２の超音波トランスデューサ５からもそれぞれ超音波が送信される。

このとき、プローブ制御部１０により第１の送信回路６および第２の送信回路８が制御され、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサ４から送信される超音波と第２の超音波トランスデューサ５から送信される超音波の間に所定の遅延量が設定され、これにより、図５に示されるように、エレベーション方向において深度Ｌ１の各格子点Ｅ１に絞り込まれた送信焦点を形成する音速計測用超音波ビームＢ３１が形成される。
深度Ｌ１の９個の格子点Ｅ１のそれぞれに送信焦点を形成して、このような音速計測用超音波ビームＢ３１が順次送信され、被検体からの超音波エコーを受信した第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力されると共に第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第２の超音波トランスデューサ５から受信信号が第２の受信回路９に出力される。
このようにして第１の超音波トランスデューサ４および第２の超音波トランスデューサ５から受信信号を入力した第１の受信回路７および第２の受信回路９で音速計測用の受信データが生成され、それぞれシネメモリ１８に格納される。

９個の格子点Ｅ１に対する音速計測用超音波ビームの送受信に続いて、深度Ｌ２に設定された３個の格子点Ｅ２のそれぞれに送信焦点を形成するように音速計測用超音波ビームの送受信が行われる。
この場合も、図４（Ｃ）に示した所定のＮ２チャンネルにわたる第１の超音波トランスデューサ４および第２の超音波トランスデューサ５により第２の音速計測用同時開口Ｃ３が設定され、これらの第１の超音波トランスデューサ４および第２の超音波トランスデューサ５からそれぞれ超音波が送信される。ただし、プローブ制御部１０の制御の下で、第１の送信回路６および第２の送信回路８により、各チャンネルの第１の超音波トランスデューサ４から送信される超音波と第２の超音波トランスデューサ５から送信される超音波との間に設定されていた遅延量が変更され、これにより、図５に示されるように、エレベーション方向において深度Ｌ２の各格子点Ｅ２に絞り込まれた送信焦点を形成する音速計測用超音波ビームＢ３２が形成される。

深度Ｌ２の３個の格子点Ｅ２のそれぞれに送信焦点を形成して、このような音速計測用超音波ビームＢ３２が順次送信され、被検体からの超音波エコーを受信した第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力されると共に第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第２の超音波トランスデューサ５から受信信号が第２の受信回路９に出力されて音速計測用の受信データが生成され、それぞれシネメモリ１８に格納される。

このようにしてすべての格子点Ｅ１およびＥ２に関して音速計測用の受信データが取得されると、本体制御部２０から音速演算部１９に音速演算の指令が出力され、音速演算部１９は、シネメモリ１８に格納されている受信データのうち、音速計測用の受信データを用いて、関心領域Ｒ内の局所音速値を演算する。
音速演算部１９では、さらに、関心領域Ｒ内の複数箇所の局所音速値に基づいて関心領域Ｒ内の音速マップが生成され、この音速マップに関するデータが、ＤＳＣ１２でラスター変換され、画像処理部１３で各種の画像処理が施された後、表示制御部１４に送られる。そして、操作者により操作部２１から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示部１５に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部１５に表示される。

このようにしてＢモード画像の生成と局所音速値の演算並びに音速マップの生成が行われる。
特に、Ｂモード画像用同時開口Ｃ１よりもアジマス方向およびエレベーション方向に広い第２の音速計測用同時開口Ｃ３が設定され、格子点Ｅ１およびＥ２の深度に応じて、第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる各チャンネルの第１の超音波トランスデューサ４から送信される超音波と第２の超音波トランスデューサ５から送信される超音波との間の遅延量が調整されるので、格子点Ｅ１およびＥ２のそれぞれに送信焦点が絞り込まれる音速計測用超音波ビームＢ３２を形成することができ、高精度の音速計測を行うことが可能となる。

実施の形態２
上記の実施の形態１では、深度Ｌ１およびＬ２の格子点Ｅ１およびＥ２に対してそれぞれ第２の音速計測用同時開口Ｃ３による音速計測用超音波ビームＢ３１およびＢ３２の送受信を行ったが、種々の深度に格子点が設定され、音速計測用超音波ビームの送信焦点位置を幅広い範囲内に形成することが望まれる場合は、第２の音速計測用同時開口Ｃ３だけでなく、深度に応じて、図４（Ｂ）に示したように、Ｂモード画像用同時開口Ｃ１よりもアジマス方向に長く形成された第１の音速計測用同時開口Ｃ２も用いることができる。
例えば、図６に示されるように、深度Ｌ２〜Ｌ３にわたる関心領域Ｒが設定され、この関心領域Ｒに対して、関心領域Ｒの上端部の深度Ｌ２で且つ音線Ｓ３〜Ｓ１１上に９個の格子点Ｅ２が設定され、関心領域Ｒの下端部の深度Ｌ３で且つ音線Ｓ６〜Ｓ８上に「○」で示される３個の格子点Ｅ３が設定された場合、深度Ｌ２の格子点Ｅ２については、実施の形態１と同様に、第２の音速計測用同時開口Ｃ３による音速計測用超音波ビームＢ３２の送受信が行われるが、さらに深い深度Ｌ３の格子点Ｅ３については、第１の音速計測用同時開口Ｃ２による音速計測用超音波ビームＢ２の送受信が行われる。

すなわち、深度Ｌ２の格子点Ｅ２に対し、図４（Ｃ）に示した第２の音速計測用同時開口Ｃ３が設定され、この第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第１の超音波トランスデューサ４から送信される超音波と第２の超音波トランスデューサ５から送信される超音波との間に遅延量が設定されることにより、図６に示されるように、エレベーション方向において深度Ｌ２の各格子点Ｅ２に絞り込まれた送信焦点を形成する音速計測用超音波ビームＢ３２が形成される。

深度Ｌ２の９個の格子点Ｅ２のそれぞれに送信焦点を形成して、このような音速計測用超音波ビームＢ３２が順次送信され、被検体からの超音波エコーを受信した第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力されると共に第２の音速計測用同時開口Ｃ３に含まれる第２の超音波トランスデューサ５から受信信号が第２の受信回路９に出力されて音速計測用の受信データが生成され、それぞれシネメモリ１８に格納される。

次に、深度Ｌ３の格子点Ｅ３に対し、図４（Ｂ）に示した第１の音速計測用同時開口Ｃ２が設定される。この第１の音速計測用同時開口Ｃ２に含まれるチャンネル数Ｎ２の第１の超音波トランスデューサ４から格子点Ｅ３のそれぞれに送信焦点を形成して音速計測用超音波ビームＢ２が送信される。
この音速計測用超音波ビームＢ２は、第２の超音波トランスデューサ５を使用せずに第１の超音波トランスデューサ４のみで形成されるため、第２の音速計測用同時開口Ｃ３による音速計測用超音波ビームＢ３２に比べて、エレベーション方向において各送信焦点での絞り込みは弱いが、深度方向に広範囲にわたってビームの集束がなされている。このため、送信焦点位置を種々の深度に形成する場合に有効である。
深度Ｌ３の３個の格子点Ｅ３のそれぞれに送信焦点を形成して、このような音速計測用超音波ビームＢ２が順次送信され、被検体からの超音波エコーを受信した第１の音速計測用同時開口Ｃ２に含まれる第１の超音波トランスデューサ４から受信信号が第１の受信回路７に出力されて音速計測用の受信データが生成され、それぞれシネメモリ１８に格納される。

このようにして、すべての格子点Ｅ２およびＥ３に関して音速計測用の受信データが取得されると、音速演算部１９により関心領域Ｒ内の局所音速値および音速マップが生成され、操作者により操作部２１から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態で表示部１５に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部１５に表示される。

なお、上記の実施の形態１および２では、第１の受信回路７および第２の受信回路９から出力される受信データを一旦シネメモリ１８に格納し、音速演算部１９がシネメモリ１８に格納された受信データを用いて局所音速値を演算したが、音速演算部１９が第１の受信回路７および第２の受信回路９から出力される受信データを直接入力して局所音速値の演算を行うこともできる。
また、シネメモリ１８には、音速計測用に用いられる受信データだけでなく、Ｂモード画像用の受信データも格納されているため、本体制御部２０の制御により、必要に応じてシネメモリ１８からＢモード画像用の受信データを読み出し、画像生成部２３でＢモード画像を生成することもできる。

なお、上記の実施の形態１および２における超音波プローブ１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 振動子プローブ、２ 診断装置本体、３ 振動子アレイ、４ 第１の超音波トランスデューサ、５ 第２の超音波トランスデューサ、６ 第１の送信回路、７ 第１の受信回路、８ 第２の送信回路、９ 第２の受信回路、１０ プローブ制御部、１１ 信号処理部、１２ ＤＳＣ、１３ 画像処理部、１４ 表示制御部、１５ 表示部、１６ 画像メモリ、１７ 腹壁検出部、１８ シネメモリ、１９ 音速マップ生成部、２０ 本体制御部、２１ 操作部、２２ 格納部、２３ 画像生成部、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｃ１ Ｂモード画像用同時開口、Ｃ２ 第１の音速計測用同時開口、Ｃ３ 第２の音速計測用同時開口、Ｂ２ Ｂモード画像用超音波ビーム、Ｂ３１，Ｂ３２ 音速計測用超音波ビーム、Ｒ 関心領域、Ｅ１〜Ｅ３ 格子点、Ｌ１〜Ｌ３ 深度、Ｓ１〜Ｓ１３ 音線。

Claims (6)

1. 被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを受信する超音波プローブにおいて、
   アジマス方向に配列された複数チャンネルの振動子を有すると共に各チャンネルの振動子がそれぞれエレベーション方向の中央部に位置する第１の超音波トランスデューサと、この第１の超音波トランスデューサに隣接してエレベーション方向の両側部に位置する第２の超音波トランスデューサを有する振動子アレイと、
   各チャンネルの前記第１の超音波トランスデューサから超音波の送受信を行う第１の送受信回路と、
   各チャンネルの前記第２の超音波トランスデューサから超音波の送受信を行う第２の送受信回路と、
   所定のチャンネル数の前記第１の超音波トランスデューサからなるＢモード画像用同時開口を用いてＢモード画像用超音波ビームの送受信を行うことによりＢモード画像用受信データを取得するように前記第１の送受信回路を制御すると共に前記Ｂモード画像用同時開口より広い音速計測用同時開口を用いて音速計測用超音波ビームの送受信を行うことにより音速計測用受信データを取得するように前記第１および第２の送受信回路を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記第１の送受信回路は、各チャンネルの前記第１の超音波トランスデューサから超音波の送信を行う第１の送信回路と、各チャンネルの前記第１の超音波トランスデューサにより超音波の受信を行う第１の受信回路とを含み、
   前記第２の送受信回路は、各チャンネルの前記第２の超音波トランスデューサから超音波の送信を行う第２の送信回路と、各チャンネルの前記第２の超音波トランスデューサにより超音波の受信を行う第２の受信回路とを含む請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記制御部は、各チャンネルの前記第１の超音波トランスデューサから送信される超音波と前記第２の超音波トランスデューサから送信される超音波との間の遅延量を設定することにより前記音速計測用超音波ビームの送信焦点の深さ方向の位置を調整するように前記第１および第２の送信回路を制御する請求項２に記載の超音波プローブ。
4. 前記制御部は、前記音速計測用同時開口が前記Ｂモード画像用同時開口よりアジマス方向に広くなるように前記第１の送信回路および前記第１の受信回路を制御する請求項２または３に記載の超音波プローブ。
5. 前記制御部は、前記音速計測用同時開口が前記Ｂモード画像用同時開口よりエレベーション方向に広くなるように前記第１および第２の送信回路並びに前記第１および第２の受信回路を制御する請求項４に記載の超音波プローブ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記超音波プローブと、
   取得されたＢモード画像用受信データに基づいてＢモード画像を生成する画像生成部と、
   取得された音速計測用受信データに基づいて音速を演算する音速演算部と
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。

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