WO2013069599A1 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

超音波診断装置および超音波画像生成方法 Download PDF

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diagnostic apparatus
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佐藤　良彰
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic image generation method, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus having a battery for supplying power to each part of the ultrasonic probe and the apparatus main body.
  • this type of ultrasonic diagnostic apparatus has an ultrasonic probe with a built-in transducer array and an apparatus main body connected to the ultrasonic probe.
  • An ultrasonic image is generated by transmitting a sound beam, receiving an ultrasonic echo from the subject with an ultrasonic probe, and electrically processing the received signal with the apparatus main body.
  • the measurement area is divided into a plurality of areas in the scanning line direction, and image processing in the scanning line direction is performed in parallel by assigning a calculation core to each area, thereby improving the processing speed.
  • a calculation core since a large number of calculation cores are installed, power consumption increases, and thus it is difficult to use for a long time when operating with a built-in battery in a portable ultrasonic diagnostic apparatus or the like.
  • the present invention has been made to solve such a conventional problem, and provides an ultrasonic diagnostic apparatus and an ultrasonic image generation method capable of improving processing speed and operating for a long time when using a battery. For the purpose.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus receives an ultrasonic wave generated from a subject when the ultrasonic beam is transmitted or irradiated with an irradiation light toward the subject, and is output from the array transducer.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus that generates an ultrasonic image based on element data obtained by processing a received signal, and for phasing and adding each of the element data to a built-in battery for supplying power
  • an image generation unit that generates an ultrasonic image based on element data phased and added by the arithmetic core.
  • control unit can form a plurality of divided regions obtained by dividing the measurement region for generating the ultrasonic image in the depth direction, and assign one used calculation core to one divided region.
  • control unit divides the measurement region for generating the ultrasonic image in the depth direction and also in the scanning direction to form the plurality of divided regions, and one used calculation core in one divided region Can also be assigned.
  • control unit adjusts the number of divisions in the depth direction of the measurement region according to the battery remaining amount of the battery, thereby reducing the number of the use computing cores as the remaining amount of the battery decreases. Is preferred.
  • the control unit switches the position of the focus point in the depth direction for each frame when the use calculation core performs phasing addition in each divided region when the remaining amount of the battery decreases.
  • an ultrasonic wave generated from a subject when the ultrasonic beam is transmitted or irradiated with an irradiation light toward the subject is received by the array transducer and output from the array transducer.
  • the number of used arithmetic cores used for phasing addition of the element data is controlled, and super A sound image is generated.
  • the present invention since the number of arithmetic cores used for phasing addition of element data is controlled according to the remaining battery level, it is possible to improve the processing speed and operate for a long time when the battery is used.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows typically the measurement area
  • 3 is a flowchart showing an operation in the first embodiment. 3 is a flowchart showing an inspection mode in the first embodiment. It is a figure which shows typically the focus point on the measurement line at the time of setting the number of use calculation cores to 40. It is a figure which shows a mode that the focus point on a measurement line is switched for every flame
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 shows the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus includes a probe 1, and a transmitter circuit 3 and a receiver circuit 4 are connected to the probe 1 via a multiplexer 2.
  • An A / D converter 5, a data interface (IF) unit 6, a block interface (BLIF) unit 7, a DSC (Digital Scan Converter) 8, and a display unit 9 are sequentially connected to the receiving circuit 4, and an element is connected to the data IF unit 6.
  • the memory 10 is connected, and the signal processing unit 11 and the cine memory 12 are connected to the BLIF unit 7.
  • a CPU 13 is connected to the transmission circuit 3, the reception circuit 4, the A / D converter 5, and the BLIF unit 7. Further, an operation unit 14 and a power supply / battery unit 15 are connected to the CPU 13, and an AC adapter 16 is connected to the power supply / battery unit 15.
  • the probe 1 has an array transducer in which a plurality of transducer elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Each of these transducer elements transmits an ultrasonic wave according to a drive signal supplied from the transmission circuit 3 via the multiplexer 2 and receives an ultrasonic echo from the subject to output a reception signal.
  • Each transducer element is, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (lead zirconate titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (polyvinylidene fluoride), or PMN-PT (magnesium niobate / lead titanate solid solution). ), A piezoelectric body made of a piezoelectric single crystal or the like.
  • each transducer When a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of such a vibrator, the piezoelectric body expands and contracts, and pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators, and the synthesis of those ultrasonic waves. As a result, an ultrasonic beam is formed.
  • each transducer generates an electric signal by expanding and contracting by receiving propagating ultrasonic waves, and these electric signals are output as ultrasonic reception signals.
  • the multiplexer 2 selects transducer elements used for one transmission, connects these elements to the transmission circuit 3 in accordance with the transmission timing, and connects these elements to the reception circuit 4 in accordance with the reception timing.
  • the transmission circuit 3 includes, for example, a plurality of pulsers, and ultrasonic waves transmitted from the plurality of array transducers of the probe 1 are ultrasonic based on a transmission delay pattern selected according to a control signal from the CPU 13. The delay amount of each drive signal is adjusted so as to form a sound beam, and supplied to a plurality of array transducers.
  • the reception circuit 4 amplifies the reception signal transmitted from each element of the array transducer based on the control signal from the CPU 13.
  • the A / D converter 5 performs A / D conversion on the received signal amplified by the receiving circuit 4 based on a control signal from the CPU 13 to generate element data.
  • the data IF unit 6 communicates between the A / D converter 5 and the element memory 10 or between the element memory 10 and the BLIF unit 7 under the control of the CPU 13.
  • the element memory 10 sequentially stores the element data generated by the A / D converter 5 via the data IF unit 6.
  • the BLIF unit 7 communicates between the signal processing unit 11 and the data IF unit 6, the cine memory 12 or the DSC 8 under the control of the CPU 13.
  • the signal processing unit 11 includes a plurality of blocks (BL0 to BLm) connected in parallel to the BLIF unit 7, and each block includes a block controller (BLC) 17 connected to the BLIF unit 7.
  • a plurality of arithmetic cores (CO0 to COn) 18 and an SFU (Super Function Unit) 19 are connected to the BLC 17.
  • the signal processing unit 11 generates a scanning line signal (sound ray signal) in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed down, and each block shares and generates a plurality of scanning lines in the measurement region.
  • the plurality of arithmetic cores 18 perform phasing addition of element data, respectively, under the control of the BLC 17.
  • the SFU 19 performs calculations such as FFT (Fast Fourier Transform) and trigonometric functions.
  • the BLC 17 controls the generation of the scanning line signal in each block by controlling the calculation performed by the plurality of calculation cores 18 and the SFU 19.
  • the DSC 8 converts (raster conversion) the scanning line signal generated by the signal processing unit 11 into an image signal in accordance with a normal television signal scanning method.
  • the display unit 9 includes a display device such as an LCD, for example, and displays an ultrasound diagnostic image based on the image signal generated by the DSC 8.
  • the CPU 13 controls each part of the ultrasonic diagnostic apparatus based on a command input from the operation unit 14 by the operator. Further, the CPU 13 checks the remaining battery level of the power source / battery unit 15 and controls the signal processing unit 11 according to the remaining battery level.
  • the operation unit 14 is for an operator to perform an input operation, and can be formed from a keyboard, a mouse, a trackball, a touch panel, or the like.
  • the AC adapter 16 supplies power from a commercial power source to the power source / battery unit 15.
  • the power source / battery unit 15 supplies power to each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus, and supplies power using a built-in battery when the AC adapter 16 is not connected.
  • control unit is configured by the CPU 13 and the BLC 17 of each block
  • image generation unit is configured by the DSC 8 and the display unit 9.
  • an ultrasonic beam is sequentially transmitted from the array transducer of the probe 1 toward the subject using, for example, 16 elements per transmission, and an ultrasonic echo from a predetermined measurement region F is received.
  • Element data can be obtained by A / D converting the received signals output from the array transducers.
  • the ultrasonic beam has focus points P0 to P49 set at respective depth positions obtained by dividing the measurement region F in the depth direction by 50, and scan lines L0 to Ln having the focus points P0 to P49 are formed.
  • data is transmitted and received sequentially from each element.
  • element data e0 to e15 obtained corresponding to each focus point in the measurement region F are sequentially stored in the element memory 10 for each scanning line L0 to Ln.
  • the element data stored in the element memory 10 is divided in the scanning direction and input to each block of the signal processing unit 11 and is divided and processed.
  • the BLC 17 of each block has 5 measurement areas F in the scanning direction. 250 divided regions R that are divided (region B) and divided into 50 in the depth direction are formed, and element data (element data for n / 5 scanning lines) included in each of the five regions B are BL1 to BL5.
  • One arithmetic core 18 of each block is assigned to one divided region R for each region B input to each block.
  • the respective depth positions obtained by dividing the measurement region F by 50 in the depth direction correspond to the depth positions when the ultrasonic beam focus points P0 to P49 are set. , Focus points P0 to P49 are included.
  • the plurality of arithmetic cores 18 assigned to the respective divided regions R perform the element data signal processing in the depth direction in each block in parallel, and perform the element data signal processing in the plurality of blocks in the scanning direction.
  • the 50 arithmetic cores 18 of each block perform phasing addition of element data in parallel in the depth direction for each focus point in the assigned divided region R. Similar processing is performed in parallel in the scanning direction by a plurality of blocks.
  • the element data phased and added by each arithmetic core 18 is matched and added by the BLC 17 of each block.
  • step S1 when examination information including patient information and an examination order is input from the operation unit 14, the CPU 13 waits for an examination start instruction from the operator in step S2.
  • step S2 When an instruction to start inspection is input from the operation unit 14, the CPU 13 proceeds to step S3 to confirm the remaining battery level of the power source / battery unit 15, and then confirms the use of the AC adapter 16 in step S4.
  • step S16 On the other hand, if an instruction to start inspection is not input, the process proceeds to step S16 to wait for an instruction to end inspection.
  • step S4 When the AC adapter 16 is used in step S4, the process proceeds to step S5, and the signal processing unit 11 sets the BLC 17 of each block to perform signal processing using all the arithmetic cores 18. That is, as shown in FIG. 3, the measurement area F is divided into five in the scanning direction and 250 division areas R are formed by dividing the measurement area F into 50 in the depth direction, and five areas B are assigned to the respective blocks BL1 to BL5. In addition, one arithmetic core 18 is allocated to one divided region R in each block. If the AC adapter is not used in step S4, the process proceeds to step S6. If the remaining battery level is 80% or more, the used calculation core used for phasing addition in each block in step S7. Is set to 40.
  • the divided region R is set by dividing the measurement region F into five in the scanning direction and 40 in the depth direction, and five regions B are assigned to each of the blocks BL1 to BL5 and 1 in each block.
  • One computation core 18 is assigned to one divided region R.
  • step S6 if the remaining battery level is less than 80%, the process proceeds to step S8. If the remaining battery level is 80% to 40%, the use used for phasing addition in each block in step S9. The number of arithmetic cores is set to 20. At this time, the divided region R is set by dividing the measurement region F into five in the scanning direction and 20 in the depth direction, and five regions B are assigned to each of the blocks BL1 to BL5 and 1 in each block. One computation core 18 is assigned to one divided region R. If the remaining battery level is less than 40% in step S8, the process proceeds to step S10. If the remaining battery level is 40 to 20%, the use used for phasing addition in each block in step S11. The number of arithmetic cores is set to 10.
  • the divided area R is set by dividing the measurement area F into 5 in the scanning direction and 10 in the depth direction, and 5 areas B are assigned to the respective blocks BL1 to BL5 and 1 in each block.
  • One computation core 18 is assigned to one divided region R.
  • the process proceeds to step S12, and the number of used calculation cores used for phasing addition in each block is set to 5 in the same manner as described above.
  • a warning for notifying the operator of a decrease in the remaining battery level is displayed in step S13.
  • step S15 when the number of used arithmetic cores used for phasing addition in each block is set in steps S5, S7, S9, S11, and S12, after proceeding to step S14 and executing the inspection mode
  • step S15 the operator waits for an instruction to end the inspection.
  • the process returns to step S3 to check the remaining battery level again.
  • step S16 when an instruction to end the inspection is input, the process proceeds to step S16 to wait for a series of inspection processing end instructions.
  • the inspection process is terminated as it is, and when the instruction to continue without ending the inspection is input, it is used for phasing addition in each block.
  • the number of arithmetic cores is set to 0, and the process returns to step S1 to accept inspection information input again.
  • any one of a plurality of preset inspection modes such as B mode, CF mode, PW mode, M mode, or two or more are set.
  • An ultrasonic diagnosis can be performed by selecting one of the modes. That is, the CPU 13 confirms which inspection mode is designated by the inspection information input in step S1, and if it is confirmed in step S21 that the B mode is designated, the process proceeds to step S22 and the B mode inspection is performed. If it is confirmed in step S23 that the CF mode has been designated, the process proceeds to step S24 to perform the CF mode inspection. If it is confirmed in step S25 that the PW mode has been designated, the process proceeds to step S26. Proceed to implement the PW mode. If it is confirmed in step S27 that the M mode has been designated, the process proceeds to step S28, where the M mode inspection is performed.
  • the inspections in steps S22, S24, S26, and S28 are performed based on the setting of the number of used computation cores in steps S5, S7, S9, S11, and S12. That is, when the signal processing is set to be performed using all the arithmetic cores 18 in each block in step S5, the measurement region F is set to the depth in the same manner as the divided region R formed in step S5. Ultrasonic beam focus points P0 to P49 are set at respective depth positions divided by 50 in the direction, and ultrasonic beams are transmitted and received from each element as shown in FIG. As a result, element data as shown in FIG. 3 is obtained, and the obtained element data is input to each block for each region B divided into five in the scanning direction, and one divided in each input block.
  • the region R is assigned to one arithmetic core 18 and the divided regions R of 50 blocks are phased and added in parallel. As described above, 250 divided regions R obtained by dividing the measurement region F into 5 parts in the scanning direction and 50 parts in the depth direction are phased and added in parallel, so that the signal processing speed can be improved.
  • the measurement area F is set to the depth in the same manner as the divided area R formed in step S7.
  • Ultrasonic beam focus points P0 to P39 are set at respective depth positions divided into 40 in the vertical direction, and ultrasonic beams are transmitted and received from each element. Therefore, the ultrasonic beam is transmitted and received so that the focus points P0 to P39 are included in each divided region R.
  • the obtained element data is input to each block for each of the regions B divided into five in the scanning direction, and one divided region R is assigned to one arithmetic core 18 in each input block, and is parallel to each other. Is phased and added. For this reason, as shown in FIG.
  • step S6 in contrast to the setting in step S5 in which the measurement region F is signal-processed by 50 use operation cores 18, the same measurement region F is signal-processed by 40 use operation cores. Can be halted, and the power consumption associated with signal processing can be reduced to 4/5.
  • the measurement region F is divided into 40 in the depth direction in the same manner as the setting in step S7.
  • the focus points P0 to P39 of the ultrasonic beam are set at the respective depth positions, and the ultrasonic beam is transmitted and received from each element.
  • the divided region R is set by dividing the measurement region F into 20 in the depth direction. For this reason, the ultrasonic beam is transmitted and received so that two focus points P0 to P39 are included in each divided region R.
  • the obtained element data is input to each block for each of the regions B divided into five in the scanning direction, and one divided region R is assigned to one arithmetic core 18 in each input block, and is parallel to each other. Is phased and added.
  • each arithmetic core performs phasing addition of element data by switching two focus points included in each divided region R for each frame. Therefore, in response to the setting in step S5 in which the measurement area F is signal-processed by the 50 use calculation cores 18, 30 calculation cores are paused in order to perform signal processing on the same measurement area F by the 20 use calculation cores.
  • the power consumption accompanying signal processing can be reduced to 2/5.
  • the measurement region F is divided into 40 in the depth direction in the same manner as in step S7.
  • the focus points P0 to P39 of the ultrasonic beam are set at the respective depth positions, and the ultrasonic beam is transmitted and received from each element.
  • the divided region R is set by dividing the measurement region F into 10 in the depth direction. For this reason, the ultrasonic beam is transmitted and received so that four focus points P0 to P39 are included in each divided region R.
  • the obtained element data is input to each block for each of the regions B divided into five in the scanning direction, and one divided region R is assigned to one arithmetic core 18 in each input block, and is parallel to each other. Is phased and added.
  • each arithmetic core performs phasing addition of element data by sequentially switching four focus points included in each divided region R for each frame. For this reason, for the setting in step S5 in which the measurement area F is signal-processed by the 50 use calculation cores 18, 40 calculation cores are paused in order to perform signal processing of the same measurement area F by the 10 use calculation cores. And power consumption accompanying signal processing can be reduced to 1/5.
  • the BLC 17 of the signal processing unit 11 in the depth direction of the focus point when the used computation core performs phasing addition in each divided region In order to switch the position for each frame, keep the number of focus points in the depth direction at 40 every 2 frames when the number of used computing cores is 40 and every 4 frames when the number of used computing cores is 20. Can do. It should be noted that by performing the frame correlation process, it is possible to suppress flicker that shifts the focus point for each frame.
  • the signal processing of the element data is performed by the signal processing unit 11 while controlling the number of used calculation cores according to the remaining battery level, and a scanning line signal in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed is generated. Is done. Subsequently, the scanning line signal generated by the signal processing unit 11 is output to the DSC 8 via the BLIF unit 7 and converted into an image signal, and the converted image signal is output to the display unit 9 so as to perform ultrasonic diagnosis. An image is displayed. In this way, each inspection mode corresponding to the remaining battery level is implemented, and the process proceeds to step S15 in FIG. 4 to confirm the end of the inspection based on the current inspection information.
  • the measurement region F is divided into a plurality of divided regions R in the scanning direction and the depth direction, and the signal processing speed is improved because the signal processing of each divided region R is performed in parallel. it can.
  • the number of divisions in the depth direction of the measurement region F in accordance with the remaining battery level, the number of used computing cores decreases as the remaining battery level decreases. Can be operated for a long time.
  • the signal processing unit 11 is configured by a plurality of blocks to divide the measurement region F in the scanning direction and perform element data signal processing.
  • the measurement region F is arranged in the depth direction.
  • the present invention is not limited to this as long as a plurality of divided regions F can be formed. That is, the signal processing unit 11 can be composed of one block, and one arithmetic core 18 is assigned to each divided region F obtained by dividing the measurement region F in the depth direction, and element data is assigned to each divided region F. Phased addition can be performed in parallel.
  • the number of used calculation cores is changed stepwise to 50, 40, 20, and 10 according to the remaining battery level, but the present invention is not limited to this.
  • the BLC 17 of the signal processing unit 11 assumes that the remaining battery capacity is S (%), the number of used computing cores is A, and the number of all computing cores is B.
  • A B ⁇ S / 100.
  • the number of used computing cores can be controlled.
  • the element data is input to each block of the signal processing unit 11 for each region B of the measurement region F, but if the signal processing unit 11 can perform signal processing according to the remaining battery capacity, It is not limited.
  • element data is input to five blocks of the signal processing unit 11 for each region B and is phased and added using 40 used operation cores in each block, whereas element data Can be input to four blocks, and the phasing addition can be performed using 50 used operation cores in each block, and the remaining one block can be paused.
  • element data can be input to two blocks, phased and added using 50 used operation cores in each block, and the remaining three blocks can be paused.
  • element data can be input to one block, phased and added using 50 used operation cores in one block, and the remaining four blocks can be paused.
  • the measurement region F is divided into 40 in the depth direction in the setting of step S7 with respect to the setting in step S5 in which the measurement region F is divided into 50 in the depth direction. If it can be divided, it is not limited to this.
  • the measurement region F in contrast to the setting in step S5 in which the measurement region F is divided into 50 in the depth direction, the measurement region F can be reduced by 10 divisions in the setting in step S7. Thereby, the focus point can be kept at the same interval as the setting in step S7, and the deterioration of the image quality can be suppressed.
  • FIG. 9 shows the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment.
  • This ultrasonic diagnostic apparatus is for performing so-called photoacoustic imaging (PAI: Photoacoustic Imaging), in which the inside of the subject S is imaged using the photoacoustic effect, and in the first embodiment shown in FIG.
  • a light irradiation unit 20 is newly connected to the CPU 13.
  • the light irradiation unit 20 sequentially irradiates the subject S with a plurality of irradiation lights L having different wavelengths, and is composed of a semiconductor laser (LD), a light emitting diode (LED), a solid state laser, a gas laser, or the like.
  • LD semiconductor laser
  • LED light emitting diode
  • the light irradiation unit 20 can irradiate the subject S with the pulse laser light while sequentially switching the wavelength for each pulse by using the pulse laser light as the irradiation light L.
  • the CPU 13 controls the light irradiation unit 20 to emit the irradiation light L from the light irradiation unit 20 toward the subject S.
  • the irradiation light L irradiated from the light irradiation unit 20 is irradiated onto a predetermined living tissue V in the subject S, the living tissue V absorbs the light energy of the irradiation light L, and is a photoacoustic that is an elastic wave. Wave U (ultrasonic wave) is emitted.
  • the subject S is sequentially irradiated with irradiation light L having a wavelength of about 750 nm and irradiation light L having a wavelength of about 800 nm from the light irradiation unit 20.
  • oxygenated hemoglobin hemoglobin combined with oxygen: oxy-Hb
  • contained in a large amount in human arteries has a higher molecular absorption coefficient than the irradiation light L having a wavelength of 800 nm with respect to the irradiation light L having a wavelength of 750 nm. .
  • deoxygenated hemoglobin contained in a large amount in veins has a lower molecular absorption coefficient for irradiation light L with a wavelength of 750 nm than irradiation light L with a wavelength of 800 nm.
  • irradiation light L having a wavelength of 800 nm and the irradiation light L having a wavelength of 750 nm are respectively irradiated to an artery and a vein, photoacoustic waves U having an intensity corresponding to the molecular absorption coefficient of the artery and vein are respectively emitted.
  • the photoacoustic wave U emitted from an artery or vein is received by the array transducer arranged in the probe 1 in the same manner as in the first embodiment, and signal processing is performed based on the received signal.
  • Signal processing is performed by the arithmetic core 18 of the unit 11.
  • the number of used arithmetic cores that perform signal processing in the signal processing unit 11 is set according to whether or not the AC adapter 16 is used or the remaining battery level of the power source / battery unit 15.
  • the signal processing unit 11 can perform signal processing based on the difference in the intensity of the received signal from the living tissue V, and can generate a photoacoustic image (ultrasonic image) obtained by imaging each living tissue V.
  • the photoacoustic image is preferably displayed together with the ultrasonic image obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves from the probe 1.
  • the CPU 13 controls the transmission circuit 3 and the light irradiation unit 20 to control the probe 1.
  • the ultrasonic image and the photoacoustic image can be displayed simultaneously by sequentially performing the transmission of the ultrasonic wave from the light source and the irradiation of the irradiation light L from the light irradiation unit 31.
  • the CPU 13 preferably controls the transmission circuit 3 and the light irradiation unit 31 to generate one frame of the photoacoustic image while generating 10 frames of the ultrasonic image.
  • the photoacoustic image is generated in addition to the ultrasonic image, it is possible to observe the subject from various angles and perform a detailed diagnosis.

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Abstract

　電力を供給するために内蔵されたバッテリのバッテリ残量に応じて、それぞれ素子データを整相加算するための多数の演算コア１８のうち、素子データの整相加算に使用される使用演算コアの数を制御部が制御し、使用演算コアにより整相加算された素子データに基づいて画像生成部が超音波画像を生成する。

Description

超音波診断装置および超音波画像生成方法
　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、超音波プローブおよび装置本体の各部に電力を供給するバッテリを有する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。
　このような超音波診断では、例えばＢモード検査、Ｍモード検査、ＣＦモード検査およびＰＷモード検査などの様々な種類の検査が行われている。近年では、これらの検査に対応した超音波診断装置にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはプロセッサを搭載することで小型化を実現し、例えば携帯型の超音波診断装置に応用されている。しかしながら、これらの様々な検査を１台の装置で実施するためには、信号処理や画像処理などにおいて多くの演算が要求されるため、処理速度が低下することが問題となっている。
　そこで、処理速度を向上させる技術として、例えば特許文献１に開示されているように、信号処理等において多数の演算コアを用いて並列演算を行う超音波診断装置が提案されている。
特開２００６－１７４９０２号公報
　特許文献１の装置では、測定領域を走査ライン方向に複数の領域に分割し、それぞれの領域に演算コアを割り当てることにより走査ライン方向の画像処理を並列的に行うため、処理速度を向上させることが可能となる。
　しかしながら、多数の演算コアを搭載することにより消費電力が増大するため、携帯型の超音波診断装置などにおいて内蔵バッテリで動作させる場合には長時間の使用が困難となる。
　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、処理速度を向上させると共にバッテリ使用時に長時間動作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。
　この発明に係る超音波診断装置は、被検体に向けて超音波ビームが送信または照射光が照射されることにより被検体から生じた超音波をアレイトランスデューサで受信し、前記アレイトランスデューサから出力された受信信号を処理することで得られる素子データ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、電力を供給するために内蔵されたバッテリと、それぞれ前記素子データを整相加算するための多数の演算コアと、前記バッテリのバッテリ残量に応じて、前記多数の演算コアのうち、前記素子データの整相加算に使用される使用演算コアの数を制御する制御部と、前記使用演算コアにより整相加算された素子データに基づいて超音波画像を生成する画像生成部とを備えたものである。
　ここで、前記制御部は、前記超音波画像を生成する測定領域を深さ方向に分割した複数の分割領域を形成し、１つの分割領域に１つの前記使用演算コアを割り当てることができる。また、前記制御部は、前記超音波画像を生成する測定領域を深さ方向に分割すると共に走査方向に分割して前記複数の分割領域を形成し、１つの分割領域に１つの前記使用演算コアを割り当てることもできる。
　また、前記制御部は、前記バッテリのバッテリ残量に応じて前記測定領域の深さ方向の分割数を調整することにより、前記バッテリの残量が低下するほど前記使用演算コアの数を減少させるのが好ましい。また、前記制御部は、前記バッテリの残量が低下した時に、各分割領域において前記使用演算コアが整相加算する際のフォーカス点の深さ方向の位置をフレーム毎に切り換えるのが好ましい。
　また、前記制御部は、ＡＣアダプタの使用時には全ての演算コアにより前記素子データの整相加算を行い、バッテリの使用時にはバッテリ残量の低下に応じて前記使用演算コアの数を減少させることができる。
　また、前記制御部は、バッテリ残量をＳ（％）、前記使用演算コアの数をＡ、全ての演算コアの数をＢとすると、バッテリの使用時にはＡ＝Ｂ×Ｓ／１００となるように前記使用演算コアの数を制御するのが好ましい。
　この発明に係る超音波画像生成方法は、被検体に向けて超音波ビームが送信または照射光が照射されることにより被検体から生じた超音波をアレイトランスデューサで受信し、前記アレイトランスデューサから出力された受信信号を処理することで得られる素子データ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、電力を供給するために内蔵されたバッテリのバッテリ残量に応じて、それぞれ前記素子データを整相加算する多数の演算コアのうち、前記素子データの整相加算に使用される使用演算コアの数を制御し、前記使用演算コアにより整相加算された素子データに基づいて超音波画像を生成するものである。
　この発明によれば、バッテリ残量に応じて素子データの整相加算に使用される演算コアの数を制御するので、処理速度を向上させると共にバッテリ使用時に長時間動作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。 超音波診断の測定領域を模式的に示す図である。 素子メモリに格納された素子データを模式的に示す図である。 実施の形態１における動作を示すフローチャートである。 実施の形態１における検査モードを示すフローチャートである。 使用演算コアの数を４０に設定した際の測定ライン上のフォーカス点を模式的に示す図である。 使用演算コアの数を２０に設定した際に測定ライン上のフォーカス点がフレーム毎に切り換えられる様子を示す図である。 使用演算コアの数を１０に設定した際に測定ライン上のフォーカス点がフレーム毎に切り換えられる様子を示す図である。 実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
　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に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、探触子１を備え、この探触子１にマルチプレクサ２を介して送信回路３および受信回路４が接続されている。受信回路４には、Ａ／Ｄコンバータ５、データインターフェース（ＩＦ）部６、ブロックインターフェース（ＢＬＩＦ）部７、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）８、表示部９が順次接続され、データＩＦ部６に素子メモリ１０が接続されると共にＢＬＩＦ部７に信号処理部１１とシネメモリ１２が接続されている。
　また、送信回路３、受信回路４、Ａ／Ｄコンバータ５、ＢＬＩＦ部７にＣＰＵ１３が接続されている。さらに、ＣＰＵ１３には、操作部１４と電源／バッテリ部１５がそれぞれ接続されており、電源／バッテリ部１５にはＡＣアダプタ１６が接続される。
　探触子１は、複数のトランスデューサ素子が１次元又は２次元に配列されたアレイトランスデューサを有している。これらのトランスデューサ素子は、それぞれ送信回路３からマルチプレクサ２を介して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素子は、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）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振動子によって構成される。
　そのような振動子の電極に、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。
　マルチプレクサ２は、１送信に使用されるトランスデューサ素子を選択し、送信タイミングに合わせてこれらの素子を送信回路３に接続すると共に受信タイミングに合わせてこれらの素子を受信回路４に接続する。
　送信回路３は、例えば、複数のパルサを含んでおり、ＣＰＵ１３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、探触子１の複数のアレイトランスデューサ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アレイトランスデューサに供給する。
　受信回路４は、ＣＰＵ１３からの制御信号に基づいて、アレイトランスデューサの各素子から送信される受信信号を増幅する。
　Ａ／Ｄコンバータ５は、ＣＰＵ１３からの制御信号に基づいて、受信回路４で増幅された受信信号をＡ／Ｄ変換して素子データを生成する。データＩＦ部６は、ＣＰＵ１３による制御の下で、Ａ／Ｄコンバータ５と素子メモリ１０の間または素子メモリ１０とＢＬＩＦ部７の間をそれぞれ連絡する。素子メモリ１０は、Ａ／Ｄコンバータ５で生成された素子データをデータＩＦ部６を介して順次格納する。ＢＬＩＦ部７は、ＣＰＵ１３による制御の下で、信号処理部１１とデータＩＦ部６、シネメモリ１２またはＤＳＣ８との間をそれぞれ連絡する。
　信号処理部１１は、ＢＬＩＦ部７に対してそれぞれ並列に接続された複数のブロック（ＢＬ０～ＢＬｍ）からなり、各ブロックにはＢＬＩＦ部７と接続されたブロックコントローラ（ＢＬＣ）１７を備え、このＢＬＣ１７に複数の演算コア（ＣＯ０～ＣＯｎ）１８とＳＦＵ（Super Function Unit）１９が接続されている。信号処理部１１は、超音波エコーの焦点が絞りこまれた走査ライン信号（音線信号）の生成を行うもので、測定領域における複数の走査ラインを各ブロックがそれぞれ分担して生成を行う。複数の演算コア１８は、ＢＬＣ１７による制御の下で、それぞれ素子データを整相加算する。また、ＳＦＵ１９は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）および三角関数等の演算を行う。ＢＬＣ１７は、複数の演算コア１８およびＳＦＵ１９による演算を制御することにより、各ブロックにおける走査ライン信号の生成を制御する。
　ＤＳＣ８は、信号処理部１１で生成された走査ライン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。
　表示部９は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、ＤＳＣ８により生成された画像信号に基づいて超音波診断画像を表示する。
　ＣＰＵ１３は、操作者により操作部１４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。また、ＣＰＵ１３は、電源／バッテリ部１５のバッテリ残量を確認し、バッテリ残量に応じて信号処理部１１の制御を行う。
　操作部１４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。
　ＡＣアダプタ１６は、商用電源からの電力を電源／バッテリ部１５に供給する。電源／バッテリ部１５は、電力を超音波診断装置の各部へ供給するもので、ＡＣアダプタ１６が接続されていない時には内蔵するバッテリにより電力の供給を行う。
　なお、本発明における制御部はＣＰＵ１３および各ブロックのＢＬＣ１７により構成され、画像生成部はＤＳＣ８および表示部９により構成される。
　次に、超音波ビームを送受信して得られる素子データの処理方法を説明する。
　図２に示すように、探触子１のアレイトランスデューサから、例えば１送信につき１６素子を用いて超音波ビームを被検体に向けて順次送信し、所定の測定領域Ｆからの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た受信信号をそれぞれＡ／Ｄ変換することで素子データが得られる。この時、超音波ビームは、測定領域Ｆを深さ方向に５０分割したそれぞれの深さ位置にフォーカス点Ｐ０～Ｐ４９が設定され、このフォーカス点Ｐ０～Ｐ４９をそれぞれ有する走査ラインＬ０～Ｌｎが形成されるように各素子から順次送受信される。図３に示すように、測定領域Ｆの各フォーカス点に対応して得られる素子データｅ０～ｅ１５は、素子メモリ１０内に走査ラインＬ０～Ｌｎ毎に順次保存される。
　素子メモリ１０に保存された素子データは、走査方向に分割して信号処理部１１の各ブロックに入力され、それぞれ分担して処理される。例えば、信号処理部１１が５つのブロック（ＢＬ１～ＢＬ５）からなると共に各ブロックの演算コア１８が５０のＣＯ０～ＣＯ４９からなる場合には、各ブロックのＢＬＣ１７が、測定領域Ｆを走査方向に５分割（領域Ｂ）すると共に深さ方向に５０分割した２５０の分割領域Ｒを形成し、５つの各領域Ｂに含まれる素子データ（走査ラインｎ／５本分の素子データ）がＢＬ１～ＢＬ５の各ブロックにそれぞれ入力されると共に入力された各領域Ｂについて１つの分割領域Ｒに各ブロックの１つの演算コア１８が割り当てられる。この時、測定領域Ｆを深さ方向へ５０分割したそれぞれの深さ位置は、超音波ビームのフォーカス点Ｐ０～Ｐ４９を設定する際の深さ位置と対応しており、各分割領域Ｒには、フォーカス点Ｐ０～Ｐ４９がそれぞれ含まれている。
　このようにして各分割領域Ｒにそれぞれ割り当てられた複数の演算コア１８は、各ブロックにおいて素子データの信号処理を深さ方向に並列的に行うと共に複数のブロックにおいて素子データの信号処理を走査方向に並列的に行う。具体的には、各ブロックの５０個の演算コア１８が、それぞれ割り当てられた分割領域Ｒ内の各フォーカス点について素子データの整相加算を深さ方向に並列的に行う。同様の処理が複数のブロックにより走査方向に並列的に行われる。そして、各演算コア１８により整相加算された素子データは、各ブロックのＢＬＣ１７により整合加算される。
　次に、図４のフローチャートを参照して、実施の形態１の動作について説明する。
　まず、ステップＳ１の検査情報入力モードで、操作部１４から患者情報および検査オーダーを含む検査情報が入力されると、ＣＰＵ１３は、ステップＳ２で、オペレータによる検査開始の指示を待つ。検査開始の指示が操作部１４により入力されると、ＣＰＵ１３は、ステップＳ３に進んで電源／バッテリ部１５のバッテリ残量を確認した後、ステップＳ４で、ＡＣアダプタ１６の使用を確認する。一方、検査開始の指示が入力されない場合には、ステップＳ１６に進んで、検査終了の指示を待つ。
　ステップＳ４でＡＣアダプタ１６が使用されている場合には、ステップＳ５に進んで、信号処理部１１において、各ブロックのＢＬＣ１７が、全ての演算コア１８を使用して信号処理するように設定する。すなわち、図３に示すように、測定領域Ｆを走査方向に５分割すると共に深さ方向に５０分割した２５０の分割領域Ｒを形成し、５つの領域ＢがＢＬ１～ＢＬ５の各ブロックにそれぞれ割り当てられると共に各ブロックでは１つの分割領域Ｒに１つの演算コア１８が割り当てられる。
　また、ステップＳ４においてＡＣアダプタが使用されていない場合には、ステップＳ６に進んで、バッテリ残量が８０％以上であれば、ステップＳ７で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を４０個に設定する。この時、分割領域Ｒは、測定領域Ｆを走査方向に５分割すると共に深さ方向に４０分割して設定され、５つの領域ＢがＢＬ１～ＢＬ５の各ブロックにそれぞれ割り当てられると共に各ブロックでは１つの分割領域Ｒに１つの演算コア１８が割り当てられる。
　また、ステップＳ６においてバッテリ残量が８０％未満の場合には、ステップＳ８に進んで、バッテリ残量が８０～４０％であれば、ステップＳ９で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を２０個に設定する。この時、分割領域Ｒは、測定領域Ｆを走査方向に５分割すると共に深さ方向に２０分割して設定され、５つの領域ＢがＢＬ１～ＢＬ５の各ブロックにそれぞれ割り当てられると共に各ブロックでは１つの分割領域Ｒに１つの演算コア１８が割り当てられる。
　また、ステップＳ８においてバッテリ残量が４０％未満の場合には、ステップＳ１０に進んで、バッテリ残量が４０～２０％であれば、ステップＳ１１で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を１０個に設定する。この時、分割領域Ｒは、測定領域Ｆを走査方向に５分割すると共に深さ方向に１０分割して設定され、５つの領域ＢがＢＬ１～ＢＬ５の各ブロックにそれぞれ割り当てられると共に各ブロックでは１つの分割領域Ｒに１つの演算コア１８が割り当てられる。
　さらに、ステップＳ１０においてバッテリ残量が２０％未満の場合には、ステップＳ１２に進んで、上記と同様にして、各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を５個に設定すると共に、ステップＳ１３でオペレータに対してバッテリ残量の低下を通知する警告を表示する。
　このようにして、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１およびＳ１２において、各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数が設定されると、ステップＳ１４に進んで検査モードを実行した後、ステップＳ１５でオペレータによる検査終了の指示を待つ。ステップＳ１５で検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ３に戻って、再びバッテリ残量の確認を行う。
　一方、検査を終了する旨の指示が入力されると、ステップＳ１６に進んで、そのまま一連の検査処理終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を０個に設定すると共に、ステップＳ１に戻って、再び検査情報の入力を受け付ける。
　なお、ステップＳ１４の検査モードにおいては、図５に示すように、Ｂモード、ＣＦモード、ＰＷモード、Ｍモード等の予め設定された複数の検査モードのうちのいずれか１つ、あるいは２つ以上のモードを選択して超音波診断を実行することができる。すなわち、ＣＰＵ１３は、ステップＳ１で入力された検査情報によりいずれの検査モードが指定されたかを確認し、ステップＳ２１で、Ｂモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ２２に進んでＢモードの検査を実施し、ステップＳ２３で、ＣＦモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ２４に進んでＣＦモードの検査を実施し、ステップＳ２５で、ＰＷモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ２６に進んでＰＷモードを実施し、ステップＳ２７で、Ｍモードが指定されたことを確認すると、ステップＳ２８に進んでＭモードの検査を実施する。
　ここで、上記のステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６およびＳ２８における検査は、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１およびＳ１２における使用演算コア数の設定に基づいて実施されている。
　すなわち、ステップＳ５で各ブロック内の全ての演算コア１８を使用して信号処理するように設定された場合には、ステップＳ５で形成された分割領域Ｒと同様にして、測定領域Ｆを深さ方向に５０分割したそれぞれの深さ位置に超音波ビームのフォーカス点Ｐ０～Ｐ４９が設定され、図２に示すように、各素子から超音波ビームが送受信される。これにより、図３に示すような素子データが得られ、得られた素子データは、走査方向に５分割された領域Ｂ毎に各ブロックに入力されると共に、入力された各ブロックにおいて１つの分割領域Ｒが１つの演算コア１８に割り当てられて各ブロック５０個の分割領域Ｒがそれぞれ並列的に整相加算される。このように、測定領域Ｆを走査方向に５分割すると共に深さ方向に５０分割した２５０の分割領域Ｒがそれぞれ並列的に整相加算されるため、信号処理の速度を向上させることができる。
　また、ステップＳ７で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を４０個に設定した場合には、ステップＳ７で形成された分割領域Ｒと同様にして、測定領域Ｆを深さ方向に４０分割したそれぞれの深さ位置に超音波ビームのフォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が設定され、各素子から超音波ビームが送受信される。このため、超音波ビームは、フォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が各分割領域Ｒにそれぞれ含まれるように送受信される。得られた素子データは、走査方向に５分割された領域Ｂ毎に各ブロックに入力されると共に、入力された各ブロックにおいて１つの分割領域Ｒが１つの演算コア１８に割り当てられてそれぞれ並列的に整相加算される。このため、図６に示すように、５０個の使用演算コア１８により測定領域Ｆを信号処理したステップＳ５の設定に対し、同じ測定領域Ｆを４０個の使用演算コアにより信号処理するため１０個の演算コアを休止することができ、信号処理に伴う消費電力を４／５に低下することができる。
　また、ステップＳ９で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を２０個に設定した場合には、ステップＳ７の設定と同様にして、測定領域Ｆを深さ方向に４０分割したそれぞれの深さ位置に超音波ビームのフォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が設定され、各素子から超音波ビームが送受信される。一方、分割領域Ｒは、測定領域Ｆを深さ方向に２０分割して設定される。このため、超音波ビームは、フォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が各分割領域Ｒに２つずつ含まれるように送受信される。得られた素子データは、走査方向に５分割された領域Ｂ毎に各ブロックに入力されると共に、入力された各ブロックにおいて１つの分割領域Ｒが１つの演算コア１８に割り当てられてそれぞれ並列的に整相加算される。この時、各演算コアは、図７に示すように、各分割領域Ｒに含まれる２つのフォーカス点をフレーム毎に切り換えて素子データの整相加算を行う。このため、５０個の使用演算コア１８により測定領域Ｆを信号処理したステップＳ５の設定に対し、同じ測定領域Ｆを２０個の使用演算コアにより信号処理するため３０個の演算コアを休止することができ、信号処理に伴う消費電力を２／５に低下することができる。
　さらに、ステップＳ１１で各ブロック内の整相加算に使用される使用演算コアの数を１０個に設定した場合には、ステップＳ７の設定と同様にして、測定領域Ｆを深さ方向に４０分割したそれぞれの深さ位置に超音波ビームのフォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が設定され、各素子から超音波ビームが送受信される。一方、分割領域Ｒは、測定領域Ｆを深さ方向に１０分割して設定される。このため、超音波ビームは、フォーカス点Ｐ０～Ｐ３９が各分割領域Ｒに４つずつ含まれるように送受信される。得られた素子データは、走査方向に５分割された領域Ｂ毎に各ブロックに入力されると共に、入力された各ブロックにおいて１つの分割領域Ｒが１つの演算コア１８に割り当てられてそれぞれ並列的に整相加算される。この時、各演算コアは、図８に示すように、各分割領域Ｒに含まれる４つのフォーカス点をフレーム毎に順次切り換えて素子データの整相加算を行う。このため、５０個の使用演算コア１８により測定領域Ｆを信号処理したステップＳ５の設定に対し、同じ測定領域Ｆを１０個の使用演算コアにより信号処理するため４０個の演算コアを休止することができ、信号処理に伴う消費電力を１／５に低下することができる。
　このように、ステップＳ９およびＳ１１において使用演算コア１８の数が設定されると、信号処理部１１のＢＬＣ１７は、各分割領域において使用演算コアが整相加算する際のフォーカス点の深さ方向の位置をフレーム毎に切り換えるため、使用演算コアの数が４０の場合は２フレーム毎に、使用演算コアの数が２０の場合は４フレーム毎に深さ方向のフォーカス点の数を４０に保つことができる。なお、フレーム相関処理を施すことにより、フレーム毎にフォーカス点がずれるフリッカを抑制することができる。
　上記のように、素子データの信号処理は、バッテリ残量に応じて使用演算コアの数を制御しながら信号処理部１１により実施され、超音波エコーの焦点が絞りこまれた走査ライン信号が生成される。続いて、信号処理部１１により生成された走査ライン信号はＢＬＩＦ部７を介してＤＳＣ８に出力されて画像信号に変換され、変換された画像信号が表示部９に出力されることで超音波診断画像が表示される。
　このようにして、バッテリ残量に応じた各検査モードが実施され、図４のステップＳ１５へ進んで、今回の検査情報に基づく検査の終了を確認する。
　本実施の形態によれば、測定領域Ｆを走査方向および深さ方向に複数の分割領域Ｒに分割し、各分割領域Ｒの信号処理を並列的に行うため信号処理の速度を向上させることができる。また、バッテリ残量に応じて測定領域Ｆの深さ方向の分割数を調整することにより、バッテリ残量が低下するほど使用演算コアの数を減少させるため、処理速度を保ちつつ超音波診断装置を長時間動作させることができる。
　なお、上記の実施の形態では、信号処理部１１を複数のブロックで構成することにより測定領域Ｆを走査方向に分割して素子データの信号処理を行ったが、測定領域Ｆを深さ方向に分割した複数の分割領域Ｆを形成できればこれに限るものではない。すなわち、信号処理部１１は１つのブロックから構成することができ、測定領域Ｆを深さ方向に分割したそれぞれの分割領域Ｆに１つの演算コア１８を割り当て、素子データを分割領域Ｆ毎にそれぞれ並列的に整相加算することができる。
　また、上記の実施の形態では、バッテリ残量に応じて使用演算コアの数を５０個、４０個、２０個および１０個と段階的に変更したがこれに限るものではない。例えば、信号処理部１１のＢＬＣ１７は、バッテリ残量をＳ（％）、使用演算コアの数をＡ、全ての演算コアの数をＢとすると、バッテリの使用時にはＡ＝Ｂ×Ｓ／１００となるように使用演算コアの数を制御することができる。
　また、上記の実施の形態では、素子データは測定領域Ｆの領域Ｂ毎に信号処理部１１の各ブロックに入力されたが、信号処理部１１においてバッテリ残量に応じた信号処理ができればこれに限るものではない。例えば、ステップＳ７の設定において、領域Ｂ毎に素子データが信号処理部１１の５つのブロックに入力され、各ブロックにおいて４０個の使用演算コアを用いて整相加算されたのに対し、素子データを４つのブロックに入力し、各ブロックにおいて５０個の使用演算コアを用いて整相加算させ、残り１つのブロックを休止させることもできる。同様にして、ステップＳ９の設定では、素子データを２つのブロックに入力し、各ブロックにおいて５０個の使用演算コアを用いて整相加算させ、残り３つのブロックを休止させることができる。また、ステップＳ１１の設定では、素子データを１つのブロックに入力し、１つのブロックにおいて５０個の使用演算コアを用いて整相加算させ、残り４つのブロックを休止させることができる。
　また、上記の実施の形態では、測定領域Ｆを深さ方向に５０分割したステップＳ５の設定に対してステップＳ７の設定において測定領域Ｆを深さ方向に４０分割したが、深さ方向に４０分割できればこれに限るものではない。例えば、測定領域Ｆを深さ方向に５０分割したステップＳ５の設定に対してステップＳ７の設定では１０分割分だけ測定領域Ｆを縮めることもできる。これにより、フォーカス点をステップＳ７の設定と同様の間隔に保つことができ、画質の低下を抑制することができる。
実施の形態２
　図９に、実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置は、光音響効果を利用して被検体Ｓ内を画像化する、いわゆる光音響イメージング（ＰＡＩ：Photoacoustic Imaging）を行うためのもので、図１に示した実施の形態１における超音波診断装置において、ＣＰＵ１３に光照射部２０が新たに接続されている。
　光照射部２０は、互いに異なる波長を有する複数の照射光Ｌを被検体Ｓに向けて順次照射するもので、半導体レーザ（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、固体レーザ、ガスレーザ等から構成することができる。光照射部２０は、例えば、パルスレーザ光を照射光Ｌとして用い、パルス毎に順次波長を切り換えながら被検体Ｓに向けてパルスレーザ光を照射することができる。
　光音響イメージングを行う際には、ＣＰＵ１３は、光照射部２０を制御して光照射部２０から被検体Ｓに向けて照射光Ｌを照射する。光照射部２０から照射された照射光Ｌが、被検体Ｓ内の所定の生体組織Ｖに照射されると、生体組織Ｖは照射光Ｌの光エネルギーを吸収することにより弾性波である光音響波Ｕ（超音波）を放出する。
　例えば、光照射部２０から約７５０ｎｍの波長を有する照射光Ｌと、約８００ｎｍの波長を有する照射光Ｌを順次被検体Ｓに照射する。ここで、ヒトの動脈に多く含まれる酸素化ヘモグロビン(酸素と結合したヘモグロビン:oxy-Hb)は、波長８００ｎｍの照射光Ｌよりも波長７５０ｎｍの照射光Ｌに対して、高い分子吸収係数を有する。一方、静脈に多く含まれる脱酸素化ヘモグロビン（酸素と結合していないヘモグロビンdeoxy-Hb)は、波長８００ｎｍの照射光Ｌよりも波長７５０ｎｍの照射光Ｌに対して、低い分子吸収係数を有する。このため、動脈および静脈に波長８００ｎｍの照射光Ｌおよび波長７５０ｎｍの照射光Ｌをそれぞれ照射すると、動脈および静脈の分子吸収係数に応じた強度の光音響波Ｕがそれぞれ放出されることになる。
　このようにして、例えば動脈または静脈から放出された光音響波Ｕは、実施の形態１と同様にして、探触子１に配列されたアレイトランスデューサにより受信され、その受信信号に基づいて信号処理部１１の演算コア１８により信号処理が施される。この時、信号処理部１１において信号処理を行う使用演算コアの数は、ＡＣアダプタ１６の使用の有無または電源／バッテリ部１５のバッテリ残量に応じて設定される。信号処理部１１は、生体組織Ｖからの受信信号の強度の違いに基づいて信号処理を施し、それぞれの生体組織Ｖを画像化した光音響画像（超音波画像）を生成することができる。
　なお、光音響画像は、探触子１から超音波を送受信して得られた超音波画像と共に表示するのが好ましく、ＣＰＵ１３は送信回路３と光照射部２０をそれぞれ制御して探触子１からの超音波の送信と光照射部３１からの照射光Ｌの照射とを順次行うことにより、超音波画像と光音響画像を同時に表示させることができる。ＣＰＵ１３は、例えば、超音波画像を１０フレーム生成する間に光音響画像を１フレーム生成するように送信回路３と光照射部３１の制御を行うのが好ましい。
　本実施の形態によれば、超音波画像に加えて光音響画像を生成するため多面的に被検体を観察することができ、詳細な診断を行うことができる。
　１　探触子、２　マルチプレクサ、３　送信回路、４　受信回路、５　Ａ／Ｄ、６　データＩＦ部、７　ＢＬＩＦ部、８　ＤＳＣ、９　表示部、１０　素子メモリ、１１　信号処理部、１２　シネメモリ、１３　ＣＰＵ、１４　操作部、１５　電源／バッテリ部、１６　ＡＣアダプタ、１７　ＢＬＣ、１８　演算コア、１９　ＳＦＵ、２０　光照射部、Ｆ　測定領域、Ｒ　分割領域、Ｂ　領域、Ｌ　照射光、Ｕ　光音響波、Ｖ　生体組織。

Claims (8)

  1. 　被検体に向けて超音波ビームが送信または照射光が照射されることにより被検体から生じた超音波をアレイトランスデューサで受信し、前記アレイトランスデューサから出力された受信信号を処理することで得られる素子データ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、
    　電力を供給するために内蔵されたバッテリと、
    　それぞれ前記素子データを整相加算するための多数の演算コアと、
    　前記バッテリのバッテリ残量に応じて、前記多数の演算コアのうち、前記素子データの整相加算に使用される使用演算コアの数を制御する制御部と、
    　前記使用演算コアにより整相加算された素子データに基づいて超音波画像を生成する画像生成部と
    　を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 　前記制御部は、前記超音波画像を生成する測定領域を深さ方向に分割した複数の分割領域を形成し、１つの分割領域に１つの前記使用演算コアを割り当てる請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 　前記制御部は、前記超音波画像を生成する測定領域を深さ方向に分割すると共に走査方向に分割して前記複数の分割領域を形成し、１つの分割領域に１つの前記使用演算コアを割り当てる請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 　前記制御部は、前記バッテリのバッテリ残量に応じて前記測定領域の深さ方向の分割数を調整することにより、前記バッテリの残量が低下するほど前記使用演算コアの数を減少させる請求項２または３に記載の超音波診断装置。
  5. 　前記制御部は、前記バッテリの残量が低下した時に、各分割領域において前記使用演算コアが整相加算する際のフォーカス点の深さ方向の位置をフレーム毎に切り換える請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 　前記制御部は、ＡＣアダプタの使用時には全ての演算コアにより前記素子データの整相加算を行い、バッテリの使用時にはバッテリ残量の低下に応じて前記使用演算コアの数を減少させる請求項４または５に記載の超音波診断装置。
  7. 　前記制御部は、バッテリ残量をＳ（％）、前記使用演算コアの数をＡ、全ての演算コアの数をＢとすると、バッテリの使用時にはＡ＝Ｂ×Ｓ／１００となるように前記使用演算コアの数を制御する請求項６に記載の超音波診断装置。
  8. 　被検体に向けて超音波ビームが送信または照射光が照射されることにより被検体から生じた超音波をアレイトランスデューサで受信し、前記アレイトランスデューサから出力された受信信号を処理することで得られる素子データ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、
    　電力を供給するために内蔵されたバッテリのバッテリ残量に応じて、それぞれ前記素子データを整相加算する多数の演算コアのうち、前記素子データの整相加算に使用される使用演算コアの数を制御し、前記使用演算コアにより整相加算された素子データ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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