特許 7058727 超音波システムおよび超音波システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-14

(45)【発行日】2022-04-22

(54)【発明の名称】超音波システムおよび超音波システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20220415BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020516285

(86)(22)【出願日】2019-04-18

(86)【国際出願番号】 JP2019016625

(87)【国際公開番号】W WO2019208387

(87)【国際公開日】2019-10-31

【審査請求日】2020-10-07

(31)【優先権主張番号】P 2018084305

(32)【優先日】2018-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100152984

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 秀明

(74)【代理人】

【識別番号】100148080

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 史生

(72)【発明者】

【氏名】宮地 幸哉

【審査官】松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２３１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３０５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０８７２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８８４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９７４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５５３８００４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００９８７５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子セクタ走査を行う超音波プローブと画像表示装置とが接続された超音波システムであって、
前記超音波プローブは、
複数の振動子が配列方向に配列された振動子アレイと、
前記複数の振動子のうち前記配列方向における中央部に位置し且つ前記複数の振動子の数よりも少ない数の振動子からなる開口用振動子群を用いて前記超音波プローブによる超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成する送受信部と、
前記送受信部により生成された前記音線信号に基づいて画像情報データを生成する画像情報データ生成部と
を含み、
前記画像表示装置は、
前記超音波プローブの前記画像情報データ生成部により生成された前記画像情報データに基づいて超音波画像を表示する表示部を含み、
前記超音波プローブおよび前記画像表示装置の一方は、前記複数の振動子の前記配列方向における幅と、前記開口用振動子群の前記配列方向における幅と、前記電子セクタ走査におけるステア角度範囲とに基づいて、前記超音波画像のうち、浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域を除いた表示画像領域を決定する表示画像領域決定部を有し、
前記画像表示装置の前記表示部は、前記表示画像領域決定部により決定された前記表示画像領域のみにおいて前記超音波画像を表示する超音波システム。

【請求項2】

前記表示画像領域決定部は、前記複数の振動子の前記配列方向における幅をＷｔｒ、前記開口用振動子群の前記配列方向における幅をＷａｐ、前記電子セクタ走査におけるステア角度範囲をＡｓｔとした場合に、前記超音波画像のうち前記振動子アレイの超音波送受信面から下記式（１）により表される深さＤｃｕｔまでの領域を前記浅部画像領域として前記表示画像領域を決定する請求項１に記載の超音波システム。
Dcut＝[(Wtr-Wap)/2]×tan[(180-Ast)/2] ・・・（１）

【請求項3】

前記浅部画像領域は、前記幅Ｗｔｒに相当する長さを有する下底と、前記幅Ｗａｐに相当する長さを有する上底と、前記深さＤｃｕｔに相当する高さを有する等脚台形の形状を有している請求項２に記載の超音波システム。

【請求項4】

前記表示画像領域決定部は、前記超音波プローブ内に備えられ、
前記表示画像領域決定部により決定された前記表示画像領域のみの前記画像情報データが前記超音波プローブから前記画像表示装置に送られる請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波システム。

【請求項5】

前記表示画像領域決定部は、前記画像表示装置内に備えられ、
前記超音波プローブから前記画像表示装置に送られた前記画像情報データのうち、前記表示画像領域決定部により決定された前記表示画像領域のみの前記画像情報データに基づいて前記超音波画像が前記表示部に表示される請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波システム。

【請求項6】

前記画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号である請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波システム。

【請求項7】

前記画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号である請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波システム。

【請求項8】

前記送受信部は、
前記振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、
前記振動子アレイにより取得された受信信号に基づいて前記音線信号を生成する受信部と
を含む請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波システム。

【請求項9】

電子セクタ走査を行う超音波プローブと画像表示装置とが接続された超音波システムの制御方法であって、
前記超音波プローブの振動子アレイに配列された複数の振動子のうち配列方向における中央部に位置し且つ前記複数の振動子の数よりも少ない数の振動子からなる開口用振動子群を用いて超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成し、
生成された前記音線信号に基づいて画像情報データを生成し、
生成された前記画像情報データを前記超音波プローブから前記画像表示装置に送り、
前記複数の振動子の前記配列方向における幅と、前記開口用振動子群の前記配列方向における幅と、前記電子セクタ走査におけるステア角度範囲とに基づいて、前記画像情報データに基づいて前記画像表示装置の表示部に表示される超音波画像のうち、浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域を除いた表示画像領域を決定し、
前記超音波プローブにより生成された前記画像情報データに基づき、決定された前記表示画像領域のみにおいて前記超音波画像を前記表示部に表示する超音波システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波システムおよび超音波システムの制御方法に係り、特に、電子セクタ走査を行う超音波システムおよび超音波システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の超音波振動子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。

【0003】

超音波ビームの走査方式として、特許文献１に開示されるように、複数の超音波振動子に供給される送信信号および複数の超音波振動子からの受信信号に対して遅延を与えることにより走査線の角度を変えて走査をする、いわゆる電子セクタ走査と呼ばれる走査方式がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－２２４１０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電子セクタ走査方式の超音波プローブを用いて得られた超音波画像において、ユーザは、超音波画像に基づいて精確な診断を行う必要がある。このため、超音波診断装置の表示部において、超音波画像の観察範囲を大きく表示することが望まれている。例えば、可搬型の超音波診断装置においては、表示部が有する表示画面が、検査室等に設置されて使用されるいわゆる据置型の超音波診断装置の表示部が有する表示画面よりも小さいことが多いため、表示部に表示された超音波画像が小さく、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことが難しいことがあった。

【0006】

本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことができる超音波システムおよび超音波システムの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の超音波システムは、電子セクタ走査を行う超音波プローブと画像表示装置とが接続された超音波システムであって、超音波プローブは、複数の振動子が配列方向に配列された振動子アレイと、複数の振動子のうち配列方向における中央部に位置し且つ複数の振動子の数よりも少ない数の振動子からなる開口用振動子群を用いて超音波プローブによる超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成する送受信部と、送受信部により生成された音線信号に基づいて画像情報データを生成する画像情報データ生成部とを含み、画像表示装置は、超音波プローブの画像情報データ生成部により生成された画像情報データに基づいて超音波画像を表示する表示部を含み、超音波プローブおよび画像表示装置の一方は、複数の振動子の配列方向における幅と、開口用振動子群の配列方向における幅と、電子セクタ走査におけるステア角度範囲とに基づいて、超音波画像のうち、浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域を除いた表示画像領域を決定する表示画像領域決定部を有し、前記画像表示装置の前記表示部は、前記表示画像領域決定部により決定された前記表示画像領域のみにおいて前記超音波画像を表示することを特徴とする。

【0008】

表示画像領域決定部は、複数の振動子の配列方向における幅をＷｔｒ、開口用振動子群の配列方向における幅をＷａｐ、電子セクタ走査におけるステア角度範囲をＡｓｔとした場合に、超音波画像のうち振動子アレイの超音波送受信面から下記式（１）により表される深さＤｃｕｔまでの領域を浅部画像領域として表示画像領域を決定することができる。
Dcut＝[(Wtr-Wap)/2]×tan[(180-Ast)/2] ・・・（１）

【0009】

この際に、浅部画像領域は、幅Ｗｔｒに相当する長さを有する下底と、幅Ｗａｐに相当する長さを有する上底と、深さＤｃｕｔに相当する高さを有する等脚台形の形状を有することができる。

【0010】

また、表示画像領域決定部は、超音波プローブ内に備えられ、表示画像領域決定部により決定された表示画像領域のみの画像情報データが超音波プローブから画像表示装置に送られることができる。
もしくは、表示画像領域決定部は、画像表示装置内に備えられ、超音波プローブから画像表示装置に送られた画像情報データのうち、表示画像領域決定部により決定された表示画像領域のみの画像情報データに基づいて超音波画像が表示部に表示されることもできる。

【0011】

また、画像情報データは、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号であることが好ましい。
もしくは、画像情報データは、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号であってもよい。

【0012】

また、送受信部は、振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、振動子アレイにより取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する受信部とを含むことが好ましい。

【0013】

本発明の超音波システムの制御方法は、電子セクタ走査を行う超音波プローブと画像表示装置とが接続された超音波システムの制御方法であって、超音波プローブの振動子アレイに配列された複数の振動子のうち配列方向における中央部に位置し且つ複数の振動子の数よりも少ない数の振動子からなる開口用振動子群を用いて超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成し、生成された音線信号に基づいて画像情報データを生成し、生成された画像情報データを超音波プローブから画像表示装置に送り、複数の振動子の配列方向における幅と、開口用振動子群の配列方向における幅と、電子セクタ走査におけるステア角度範囲とに基づいて、超音波画像のうち、浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域を除いた表示画像領域を決定し、超音波プローブにより生成された画像情報データに基づき、決定された表示画像領域のみにおいて超音波画像を画像表示装置の表示部に表示することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、超音波プローブおよび画像表示装置の一方が、複数の振動子の配列方向における幅と、開口用振動子群の配列方向における幅と、電子セクタ走査におけるステア角度範囲とに基づいて、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域を除いた表示画像領域を決定する表示画像領域決定部を有し、画像表示装置の表示部は、表示画像領域決定部により決定された表示画像領域のみにおいて超音波画像を表示するため、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。

【図2】電子セクタ走査における浅部画像領域を模式的に示す図である。

【図3】本発明の実施の形態１における受信部の内部構成を示すブロック図である。

【図4】電子セクタ走査における表示画像領域を模式的に示す図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施の形態３に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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に本発明の実施の形態１に係る超音波システム１の構成を示す。図１に示すように、超音波システム１は、超音波プローブ２と画像表示装置３を備えており、超音波プローブ２と画像表示装置３とは、無線通信により接続されている。

【0017】

超音波システム１の超音波プローブ２は、振動子アレイ１１を備えており、振動子アレイ１１に、送信部１２および受信部１３がそれぞれ接続されている。送信部１２および受信部１３は、送受信部１４を形成しており、送信部１２および受信部１３に超音波送受信制御部１５が接続されている。受信部１３には、信号処理部１６、画像処理部１７および無線通信部１８が順次接続されている。信号処理部１６および画像処理部１７は、画像情報データ生成部１９を形成している。

【0018】

また、無線通信部１８に、通信制御部２０が接続され、画像情報データ生成部１９に、表示画像領域決定部２２が接続されている。さらに、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０および表示画像領域決定部２２に、プローブ制御部２１が接続されている。また、超音波プローブ２は、バッテリ２４を内蔵している。
送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２０、プローブ制御部２１および表示画像領域決定部２２により、プローブ側プロセッサ２５が構成されている。

【0019】

超音波システム１の画像表示装置３は、無線通信部３２を備えており、無線通信部３２に、表示制御部３３および表示部３４が順次接続されている。また、無線通信部３２に、通信制御部３５が接続されている。また、表示制御部３３および通信制御部３５に、本体制御部３６が接続されており、本体制御部３６に、操作部３７および格納部３８がそれぞれ接続されている。無線通信部３２と本体制御部３６とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されており、本体制御部３６と格納部３８とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

【0020】

さらに、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６により、表示装置側プロセッサ３９が構成されている。
また、超音波プローブ２の無線通信部１８と画像表示装置３の無線通信部３２とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されており、これにより、超音波プローブ２と画像表示装置３とが無線通信により接続される。

【0021】

超音波プローブ２の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波振動子を有している。例えば、図２に示すように、複数の超音波振動子Ｔは、配列方向Ｄ１に沿って１次元に配列されることができる。これらの振動子は、それぞれ送信部１２から供給される駆動電圧に従って超音波を送信すると共に被検体からの反射波を受信して受信信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－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を用いて構成される。

【0022】

プローブ側プロセッサ２５の超音波送受信制御部１５は、送受信部１４の送信部１２および受信部１３を制御することにより、電子セクタ走査方式およびプローブ制御部２１から指示された検査モードに基づいて、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信を行う。

【0023】

また、この際に、超音波送受信制御部１５は、図２に示すように、振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子Ｔのうち、超音波振動子Ｔの配列方向Ｄ１における中央部に位置し、且つ、超音波の送信チャネルおよび受信チャネルとして、複数の超音波振動子Ｔの総数よりも少ない数の超音波振動子Ｔからなる開口用振動子群ＧＴを用いて、超音波プローブ２による超音波の送受信を行わせるように、送受信部１４を制御する。例えば、振動子アレイ１１が６４個の超音波振動子Ｔを含んでいる場合に、超音波送受信制御部１５は、超音波振動子Ｔの配列方向Ｄ１における中央部に位置する３２個の超音波振動子Ｔからなる開口用振動子群ＧＴにより超音波の送受信を行わせるように、送受信部１４を制御することができる。このように、本発明では、超音波の送信チャネルおよび受信チャネルとして、複数の超音波振動子Ｔの総数よりも少ない数の超音波振動子Ｔが用いられることにより、超音波プローブ２における消費電力を低減することができる。

【0024】

例えば、バッテリを電源として駆動する可搬型の超音波システムにおいては、消費電力の大きさが超音波システムの連続使用時間に大きな影響を及ぼすため、超音波の送受信に使用される送信チャネルおよび受信チャネルに使用される超音波振動子の数を、超音波システムの超音波プローブに含まれる超音波振動子の総数よりも少なくすることにより、バッテリにおける電力消費を低減することができる。

【0025】

送受信部１４の送信部１２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、超音波送受信制御部１５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１１の複数の振動子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電圧を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

【0026】

このようにして送信された超音波ビームは、図２に示すように、定められたステア角度範囲Ａｓｔ内の走査線に沿って被検体内を伝搬する。この際に、送信部１２は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて、ステア角度範囲Ａｓｔ内において走査線の傾きを変化させながら超音波ビームを被検体内に送信する。ここで、ステア角度範囲Ａｓｔは、複数の超音波振動子Ｔの配列方向Ｄ１において左右対称に、例えば、最大で９０度となるように設定される。

【0027】

被検体内に送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号である受信信号を受信部１３に出力する。

【0028】

送受信部１４の受信部１３は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に従って、振動子アレイ１１から出力される受信信号の処理を行う。図３に示すように、受信部１３は、増幅部２６、ＡＤ（Analog Digital）変換部２７およびビームフォーマ２８が直列接続された構成を有している。増幅部２６は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子から入力された受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部２７に送信する。ＡＤ変換部２７は、増幅部２６から送信された受信信号をデジタル化された素子データに変換し、これらの素子データをビームフォーマ２８に送出する。ビームフォーマ２８は、超音波送受信制御部１５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き、設定された音速に従う各素子データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、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一定の走査線上に絞り込まれた音線信号が生成される。

【0029】

本発明者は、電子セクタ走査方式の超音波プローブにおいて、複数の超音波振動子Ｔの総数よりも少ない数の超音波振動子Ｔからなる開口用振動子群Ｇを用いた場合、すなわち、送信チャネルおよび受信チャネルに使用される超音波振動子の数が超音波プローブに含まれる超音波振動子の総数よりも少ない場合において、超音波の死角となる領域が生じ、この領域が表示部における種々の表示の妨げとなることを見出した。

【0030】

ここで、図２に示すように、超音波プローブ２の振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子Ｔは、超音波エコーを受信する際に、通常、複数の超音波振動子Ｔの配列方向Ｄ１に垂直な垂直方向Ｄ２において振動することにより電気信号を発生させて受信信号を生成する。そのため、例えば、ステア角度範囲Ａｓｔの外側且つ振動子アレイ１１に近い被検体の浅部の領域からの超音波エコーは、配列方向Ｄ１に沿った成分が大きい一方で垂直方向Ｄ２に沿った成分が小さいため、この超音波エコーに起因する超音波振動子Ｔの振動が小さくなる。これにより、被検体の浅部の領域からの超音波エコーに起因する受信信号の強度は、非常に小さくなることがある。このように、受信信号の強度が非常に小さくなる範囲を、以降の説明において超音波の死角と呼ぶ。通常、医師等のユーザが超音波画像を参照して被検体の診断を行う際には、超音波画像のうち、超音波の死角を含む浅部の深度範囲に位置する領域は有用ではなく、参照されないことが多い。

【0031】

本発明の実施の形態１におけるプローブ側プロセッサ２５の表示画像領域決定部２２は、図２に示すように、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２を決定する。ここで、例えば、振動子アレイ１１が６４個の超音波振動子Ｔにより構成されている場合には、配列方向Ｄ１における６４個の超音波振動子Ｔの全体幅は、２ｃｍ程度であることが多い。さらに、本発明においては、振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子Ｔのうち配列方向Ｄ１における中央部に位置する一部の超音波振動子Ｔからなる開口用振動子群ＧＴが超音波の送受信に用いられているため、振動子アレイ１１の配列方向Ｄ１の両端からステア角度範囲Ａｓｔの内側と外側の間の境界線ＢＬまでの深さＤｃｕｔを有する浅部の深度範囲には、少なくとも超音波の死角が含まれる。

【0032】

そのため、表示画像領域決定部２２は、より具体的には、図２に示すように、開口用振動子群ＧＴの配列方向Ｄ１の一端から振動子アレイ１１の配列方向Ｄ１の一端までの長さすなわち開口用振動子群ＧＴの両側に位置し且つ超音波の送受信に使用されない超音波振動子群の幅をＷ１、ステア角度範囲Ａｓｔの内側と外側の間の境界線ＢＬに沿った方向と複数の超音波振動子Ｔの配列方向Ｄ１とがなす角度をＡ１として、下記式（１）により表される深さＤｃｕｔまでの領域を浅部画像領域Ｒ１として算出し、超音波画像のうち、算出された浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２を決定する。これにより、超音波画像のうち、診断の際に有用ではない部分を除くことができる。
Dcut＝W1×tan(A1) ・・・（１）

【0033】

配列方向Ｄ１における複数の超音波振動子Ｔの全体幅Ｗｔｒ、配列方向Ｄ１における開口用振動子群ＧＴの長さである開口幅Ｗａｐおよび電子セクタ走査におけるステア角度範囲Ａｓｔがわかっていれば、表式（１）における幅Ｗ１は、下記式（２）で表され、角度Ａ１は、下記式（３）で表される。
W1＝(Wtr-Wap)/2 ・・・（２）
A1＝(180-Ast)/2 ・・・（３）

【0034】

そのため、表示画像領域決定部２２は、表式（１）は、下記式（４）として計算されることができる。
Dcut＝[(Wtr-Wap)/2]×tan[(180-Ast)/2] ・・・（４）

【0035】

ここで、図２に示す例では、浅部画像領域Ｒ１は、複数の超音波振動子Ｔの全体幅Ｗｔｒに相当する長さを有する下底と、開口用振動子群ＧＴの開口幅Ｗａｐに相当する長さを有する上底と、深さＤｃｕｔに相当する高さを有する等脚台形の形状を有している。

【0036】

画像情報データ生成部１９は、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２のみに対応する画像情報データを生成し、生成した画像情報データを無線通信部１８に送出する。
ここで、画像情報データ生成部１９の信号処理部１６は、受信部１３のビームフォーマ２８により生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報である信号を生成する。

【0037】

また、画像情報データ生成部１９の画像処理部１７は、信号処理部１６により生成された信号を、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換し、このようにして生成された画像信号に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施すことにより超音波画像信号を生成する。この際に、画像処理部１７は、例えば、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２に基づいて、超音波画像信号から、浅部画像領域Ｒ１に対応する部分を除くことができる。さらに、画像処理部１７は、このようにして生成された超音波画像信号を超音波プローブ２の無線通信部１８に送出する。

【0038】

超音波プローブ２の無線通信部１８は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、画像表示装置３の無線通信部３２と無線通信を行う。この際に、無線通信部１８は、画像情報データ生成部１９の画像処理部１７により生成された、表示画像領域Ｒ２のみの超音波画像信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、生成された伝送信号を、画像表示装置３の無線通信部３２に無線送信する。キャリアの変調方式としては、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。

【0039】

プローブ側プロセッサ２５の通信制御部２０は、プローブ制御部２１により設定された送信電波強度で超音波画像信号の伝送が行われるように超音波プローブ２の無線通信部１８を制御する。
プローブ側プロセッサ２５のプローブ制御部２１は、予め記憶しているプログラム等に基づいて、超音波プローブ２の各部の制御を行う。
超音波プローブ２のバッテリ２４は、超音波プローブ２に内蔵されており、超音波プローブ２の各回路に電力を供給する。

【0040】

画像表示装置３の無線通信部３２は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ２の無線通信部１８と無線通信を行う。この際に、画像表示装置３の無線通信部３２は、例えば、超音波プローブ２の無線通信部１８から無線送信された伝送信号を、アンテナを介して受信し、受信した伝送信号を復調することにより、超音波画像信号を出力し、出力された超音波画像信号を表示制御部３３に送出する。

【0041】

表示装置側プロセッサ３９の表示制御部３３は、本体制御部３６の制御の下、無線通信部３２により復調された超音波画像信号に所定の処理を施して、表示部３４に超音波画像を表示させる。
画像表示装置３の表示部３４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）等のディスプレイ装置を含み、表示制御部３３により生成された画像を表示する。この際に表示部３４は、図４に示すように、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像Ｕを表示する。例えば、浅部画像領域Ｒ１の深さＤｃｕｔが０．５ｃｍである場合には、表示部３４は、図４に示す例のように、深度０ｃｍからではなく、深度０．５ｃｍから一定の深度までの超音波画像Ｕを表示する。このように、表示部３４は、医師等のユーザによる診断の際に有用ではない、振動子アレイ１１からの深さＤｃｕｔを有する浅部画像領域Ｒ１を表示しないため、表示画像領域Ｒ２を比較的大きく表示することができる。

【0042】

表示装置側プロセッサ３９の通信制御部３５は、超音波プローブ２の無線通信部１８からの伝送信号の受信が行われるように、画像表示装置３の無線通信部３２を制御する。
表示装置側プロセッサ３９の本体制御部３６は、格納部３８等に予め記憶されているプログラムおよび操作部３７を介したユーザの操作に基づいて、画像表示装置３の各部の制御を行う。

【0043】

画像表示装置３の操作部３７は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。

【0044】

画像表示装置３の格納部３８は、画像表示装置３の動作プログラム等を格納するものであり、格納部３８として、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）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。

【0045】

ここで、超音波プローブ２において、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、画像情報データ生成部１９、通信制御部２０、プローブ制御部２１および表示画像領域決定部２２を有するプローブ側プロセッサ２５と、画像表示装置３において、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６を有する表示装置側プロセッサ３９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

【0046】

また、プローブ側プロセッサ２５の送受信部１４、超音波送受信制御部１５、画像情報データ生成部１９、通信制御部２０、プローブ制御部２１および表示画像領域決定部２２を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。また、表示装置側プロセッサ３９の表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６を、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。

【0047】

以上から、本発明の実施の形態１に係る超音波システム１によれば、表示画像領域決定部２２により、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２が決定され、表示部３４により、診断の際に有用な表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像が表示されるため、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことができる。

【0048】

なお、実施の形態１では、画像情報データ生成部１９の画像処理部１７により、超音波画像信号から浅部画像領域Ｒ１に対応する部分を除くことが説明されているが、信号処理部１６により浅部画像領域Ｒ１を除く処理が行われてもよい。この場合には、例えば、信号処理部１６は、包絡線検波処理がなされた信号から浅部画像領域Ｒ１に対応する部分を除くことができる。また、例えば、信号処理部１６は、送受信部１４の受信部１３により生成された音線信号に対して、浅部画像領域Ｒ１に対応する部分を除くこともできる。

【0049】

また、ステア角度範囲Ａｓｔは、画像表示装置３の操作部３７等を介してユーザにより設定されることができる。この場合には、操作部３７を介してユーザにより入力された、ステア角度範囲Ａｓｔを変更する旨の指令が画像表示装置３の無線通信部３２を介して超音波プローブ２に無線送信される。プローブ側プロセッサ２５の超音波送受信制御部１５は、このようにして無線送信された指令に基づいて送受信部１４を制御して、画像表示装置３の操作部３７を介してユーザにより設定されたステア角度範囲Ａｓｔに基づいて超音波の送受信を振動子アレイ１１に行わせる。
なお、図示しないが、超音波プローブ２に操作部を設けた場合には、超音波送受信制御部１５は、超音波プローブ２の操作部を介してユーザにより設定されたステア角度範囲に基づいて超音波の送受信を行うように、送受信部１４を制御することができる。

【0050】

また、ステア角度範囲Ａｓｔを適宜変更し、変更されたステア角度範囲Ａｓｔを用いて浅部画像領域Ｒ１の深さＤｃｕｔを算出することもできる。この際に、表式（４）により、算出される浅部画像領域Ｒ１の深さＤｃｕｔの値は、ステア角度範囲Ａｓｔが狭くなるほど大きくなり、ステア角度範囲Ａｓｔが広くなるほど小さくなる。これにより、ステア角度範囲Ａｓｔの広さに応じて表示画像領域Ｒ２の深さ範囲が決定され、超音波画像のうち診断においてより有用な部分のみが表示部３４に表示されるため、ユーザがより精確な診断を行うことができる。

【0051】

また、実施の形態１では、超音波プローブ２と画像表示装置３とは、超音波プローブ２の無線通信部１８および画像表示装置３の無線通信部３２を用いて互いに無線接続されているが、有線接続されることもできる。例えば、超音波プローブ２と画像表示装置３に、それぞれ、情報の伝送が可能なケーブルを接続することができる接続端子を設け、これらの接続端子をケーブルにより互いに接続することにより、超音波プローブ２と画像表示装置３とを有線接続することができる。また、実施の形態１では、超音波システム１は可搬型（携帯型）の超音波システムを例に上げて説明したが、据置型の超音波システムにも適用されることができる。以下に説明する実施の形態２、３においても同様に、据置型の超音波システムに適用されることができる。

【0052】

実施の形態２
実施の形態２に係る超音波システム１Ａは、図５に示すように、超音波プローブ２Ａおよび画像表示装置３Ａを備えている。実施の形態２における超音波プローブ２Ａは、図１に示す実施の形態１における超音波プローブ２において、画像処理部１７が除かれ、プローブ制御部２１の代わりにプローブ制御部２１Ａが備えられたものである。

【0053】

また、実施の形態２における画像表示装置３Ａは、図１に示す実施の形態１における画像表示装置３において、画像処理部１７が追加され、本体制御部３６の代わりに本体制御部３６Ａが備えられたものである。実施の形態２における画像表示装置３Ａに備えられている画像処理部１７は、図１に示す実施の形態１における超音波プローブ２に備えられている画像処理部１７と同一である。

【0054】

図５に示すように、超音波プローブ２Ａにおいて、信号処理部１６は、無線通信部１８に直接接続されており、信号処理部１６により、画像情報データ生成部１９Ａが構成されている。また、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、無線通信部１８、通信制御部２０および表示画像領域決定部２２に、プローブ制御部２１Ａが接続されている。さらに、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、通信制御部２０、プローブ制御部２１Ａおよび表示画像領域決定部２２により、プローブ側プロセッサ２５Ａが構成されている。

【0055】

また、画像表示装置３Ａにおいて、無線通信部３２に、画像処理部１７、表示制御部３３および表示部３４が順次接続されている。また、画像処理部１７、無線通信部３２、表示制御部３３および通信制御部３５、操作部３７および格納部３８に、本体制御部３６Ａが接続されている。さらに、画像処理部１７、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６Ａにより表示装置側プロセッサ３９Ａが構成されている。

【0056】

プローブ側プロセッサ２５Ａの画像情報データ生成部１９Ａすなわち信号処理部１６は、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２のみに対応する画像情報データとして、包絡線検波処理がなされた信号を生成する。より具体的には、信号処理部１６は、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２に基づき、送受信部１４の受信部１３により生成された音線信号に対して減衰の補正および包絡線検波処理を施して、表示画像領域Ｒ２のみに対応する信号を生成する。信号処理部１６は、このようにして生成された信号を、画像情報データとして超音波プローブ２Ａの無線通信部１８に送出する。
超音波プローブ２Ａの無線通信部１８は、信号処理部１６により生成された信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、生成された伝送信号を画像表示装置３Ａの無線通信部３２に無線送信する。

【0057】

画像表示装置３Ａの無線通信部３２は、超音波プローブ２Ａの無線通信部１８から無線送信された伝送信号を復調して、復調された信号を表示装置側プロセッサ３９Ａの画像処理部１７に送出する。
表示装置側プロセッサ３９Ａの画像処理部１７は、無線通信部３２から送出された信号を、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換し、このようにして生成された画像信号に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施すことにより超音波画像信号を生成した後、超音波画像信号を表示制御部３３に送出する。

【0058】

表示装置側プロセッサ３９Ａの表示制御部３３は、本体制御部３６Ａの制御の下、画像処理部１７から送出された超音波画像信号に所定の処理を施して、表示部３４に超音波画像を表示させる。
画像表示装置３Ａの表示部３４は、表示制御部３３により生成された画像を表示する。この際に、表示部３４は、図４に示すように、プローブ側プロセッサ２５Ａの表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像Ｕを表示する。

【0059】

以上から、本発明の実施の形態２に係る超音波システム１Ａによれば、画像処理部１７が超音波プローブ２Ａではなく画像表示装置３Ａに備えられていても、実施の形態１と同様に、表示画像領域決定部２２により、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２が決定され、表示部３４により、診断の際に有用な表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像が表示されるため、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことができる。

【0060】

実施の形態３
実施の形態３に係る超音波システム１Ｂは、図６に示すように、超音波プローブ２Ｂおよび画像表示装置３Ｂを備えている。実施の形態３における超音波プローブ２Ｂは、図１に示す実施の形態１における超音波プローブ２において、画像処理部１７と表示画像領域決定部２２が除かれ、プローブ制御部２１の代わりにプローブ制御部２１Ｂが備えられたものである。

【0061】

また、実施の形態３における画像表示装置３Ｂは、図１に示す実施の形態１における画像表示装置３において、画像処理部１７と表示画像領域決定部２２が追加され、本体制御部３６の代わりに本体制御部３６Ｂが備えられたものである。ここで、画像表示装置３Ｂに備えられている画像処理部１７および表示画像領域決定部２２は、それぞれ、図１に示す実施の形態１における画像処理部１７および表示画像領域決定部２２と同一である。

【0062】

図６に示すように、超音波プローブ２Ｂにおいて、信号処理部１６は、無線通信部１８に接続されており、信号処理部１６により、画像情報データ生成部１９Ａが構成されている。また、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、無線通信部１８および通信制御部２０に、プローブ制御部２１Ｂが接続されている。さらに、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、通信制御部２０およびプローブ制御部２１Ｂにより、プローブ側プロセッサ２５Ｂが構成されている。

【0063】

また、画像表示装置３Ｂにおいて、無線通信部３２に、画像処理部１７、表示制御部３３および表示部３４が順次接続されており、画像処理部１７には、表示画像領域決定部２２が接続されている。また、画像処理部１７、表示画像領域決定部２２、無線通信部３２、表示制御部３３、通信制御部３５、操作部３７および格納部３８に、本体制御部３６Ｂが接続されている。さらに、画像処理部１７、表示画像領域決定部２２、表示制御部３３、通信制御部３５および本体制御部３６Ｂにより、表示装置側プロセッサ３９Ｂが構成されている。

【0064】

プローブ側プロセッサ２５Ｂの画像情報データ生成部１９Ａすなわち信号処理部１６は、送受信部１４の受信部１３により生成された音線信号に対して減衰の補正および包絡線検波処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報である信号を生成する。信号処理部１６は、このようにして生成された信号を、画像情報データとして超音波プローブ２Ｂの無線通信部１８に送出する。
超音波プローブ２Ｂの無線通信部１８は、信号処理部１６により生成された信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、生成された伝送信号を画像表示装置３Ａの無線通信部３２に無線送信する。

【0065】

画像表示装置３Ａの無線通信部３２は、超音波プローブ２Ａの無線通信部１８から無線送信された伝送信号を復調して、復調された信号を表示装置側プロセッサ３９Ａの画像処理部１７に送出する。

【0066】

表示装置側プロセッサ３９Ｂの表示画像領域決定部２２は、図２に示すように、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２を決定する。この際に、表示画像領域決定部２２は、表式（１）または表式（４）を用いて浅部画像領域Ｒ１の深さＤｃｕｔを算出する。

【0067】

表示装置側プロセッサ３９Ｂの画像処理部１７は、表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２に基づき、画像表示装置３Ｂの無線通信部３２から送出された信号から、表示画像領域Ｒ２のみに対応する超音波画像信号を生成し、生成された超音波画像信号を表示制御部３３に送出する。

【0068】

表示装置側プロセッサ３９Ｂの表示制御部３３は、本体制御部３６Ｂの制御の下、画像処理部１７から送出された超音波画像信号に所定の処理を施して、表示部３４に超音波画像を表示させる。
画像表示装置３Ｂの表示部３４は、表示制御部３３により生成された画像を表示する。この際に、表示部３４は、図４に示すように、表示装置側プロセッサ３９Ｂの表示画像領域決定部２２により決定された表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像Ｕを表示する。

【0069】

以上から、本発明の実施の形態３に係る超音波システム１Ｂによれば、表示画像領域決定部２２が超音波プローブ２Ｂではなく画像表示装置３Ｂに備えられていても、実施の形態１および実施の形態２と同様に、表示画像領域決定部２２により、超音波画像のうち、超音波の死角が形成される浅部の深度範囲に位置する浅部画像領域Ｒ１を除いた表示画像領域Ｒ２が決定され、表示部３４により、診断の際に有用な表示画像領域Ｒ２のみにおいて超音波画像が表示されるため、ユーザが超音波画像に基づいて精確な診断を行うことができる。

【符号の説明】

【0070】

１，１Ａ，１Ｂ 超音波システム、２，２Ａ，２Ｂ 超音波プローブ、３，３Ａ，３Ｂ 画像表示装置、１１ 振動子アレイ、１２ 送信部、１３ 受信部、１４ 送受信部、１５ 超音波送受信制御部、１６ 信号処理部、１７ 画像処理部、１８，３２ 無線通信部、１９，１９Ａ 画像情報データ生成部、２０，３５ 通信制御部、２１，２１Ａ，２１Ｂ プローブ制御部、２２ 表示画像領域決定部、２４ バッテリ、２５，２５Ａ，２５Ｂ プローブ側プロセッサ、２６ 増幅部、２７ ＡＤ変換部、２８ ビームフォーマ、３３ 表示制御部、３４ 表示部、３６，３６Ａ，３６Ｂ 本体制御部、３７ 操作部、３８ 格納部、３９，３９Ａ，３９Ｂ 表示装置側プロセッサ、Ａ１ 角度、Ａｓｔ ステア角度範囲、ＢＬ 境界線、Ｄ１ 配列方向、Ｄ２ 垂直方向、Ｄｃｕｔ 深さ、ＧＴ 開口用振動子群、Ｒ１ 浅部画像領域、Ｒ２ 表示画像領域、Ｔ 超音波振動子、Ｕ 超音波画像、Ｗ１ 幅、Ｗａｐ 開口幅、Ｗｔｒ 全体幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】