(57)【要約】【課題】合成開口法において、観測点の深度に係らず空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制する。【解決手段】超音波信号処理装置であって、複数の振動子の一部を送信振動子列として選択して超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、送信開口を送信イベントごとに振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返す送信部と、受信信号列を生成する受信部と、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を超音波主照射領域内に設定し、対象領域の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、複数のサブフレーム音響線信号に基づき、フレーム音響線信号を生成する合成部とを備える。【選択図】図５
2020010762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理装置であって、
前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まる超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行する送信部と、
各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、フレーム音響線信号を生成する合成部と
を備えることを特徴とする超音波信号処理装置。
【請求項２】
複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に集束型の超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理装置であって、
前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まるフォーカス点で超音波ビームが収束するように超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行する送信部と、
各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、前記フォーカス点より浅い所定の深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、
前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成する合成部と
を備えることを特徴とする超音波信号処理装置。
【請求項３】
前記対象領域は、前記深度範囲より深い第２深度範囲において、前記超音波主照射領域と同一の形状を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
前記対象領域は、前記深度範囲において、前記振動子の並ぶ方向の幅の大きさが深度に比例する形状である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記対象領域は、前記深度範囲において、前記振動子の指向特性に基づく形状である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項６】
前記対象領域は、前記深度範囲において、前記超音波プローブの受信ビームプロファイルに基づく形状である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
前記対象領域は、前記深度範囲より深く前記第２深度範囲より浅い第３深度範囲において、前記振動子の並ぶ方向の幅が前記超音波主照射領域より狭く、かつ、前記深度範囲とは異なる形状を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記対象領域の形状を決定するための複数のパラメータの組み合わせを複数保持するパラメータ保持部と、
前記パラメータ保持部が保持するパラメータを取得して複数のパラメータの１つの組み合わせを選択し、対象領域の形状を決定する対象領域決定部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項９】
前記パラメータは、前記超音波プローブの特性値、前記振動子の特性値の１以上を含み、
前記対象領域決定部は、超音波プローブを特定する情報に基づいて、対象領域の形状を決定する
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
前記パラメータは、前記超音波ビームの周波数、波数、時間長、送信ビームフォーミング方法を特定する情報の１以上を含み、
前記対象領域決定部は、超音波ビームを特定する情報に基づいて、対象領域の形状を決定する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１１】
超音波プローブと、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理方法であって、
前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まる超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行し、
各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成し、
前記送信イベントごとに、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成し、
前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成する
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【請求項１３】
複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に集束型の超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理方法であって、
前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まるフォーカス点で超音波ビームが収束するように超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行し、
各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成し、
前記送信イベントごとに、前記フォーカス点より浅い所定の深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成し、
前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成する
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波信号処理装置、及び、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、超音波信号処理装置における受信ビームフォーミング処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。
【０００３】
従来の超音波診断装置では、受信した反射超音波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に整相加算法と呼ばれる方法が使用されている。この方法では、一般に、複数の振動子によって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深度で超音波ビームがフォーカスを結ぶよう送信ビームフォーミングがなされる。また、この方法では、送信超音波ビームの中心軸上に観測点を設定する。そのため、１回の超音波送信イベントでは送信超音波ビームの中心軸上にある１本若しくは少数本の音響線信号しか生成することができず、超音波の利用効率が悪い。また、観測点がフォーカス点近傍から離れた位置にある場合には、得られる音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなる課題も有している。
【０００４】
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても空間分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている（例えば、特許文献１）。この方法によれば、超音波送信波の観測点への到達時間と、観測点で反射された反射波の観測点から振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、１回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。なお、超音波主照射領域とは、領域内のすべての点において、送信振動子列を構成する各振動子から送波される超音波の位相が揃っている領域を指す。また、合成開口法では、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、空間分解能及びＳ／Ｎ比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−８７４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
合成開口法においては、超音波利用効率と解像度向上の観点から、１回の超音波送信イベントで音響線信号を生成する領域（以下、「対象領域」と呼ぶ）の面積が大きいことが好ましく、超音波主照射領域全域を対象領域とすることがより好ましい。しかしながら、合成開口法を用いても、プローブに近接した浅部においては、送信超音波ビームの中心軸から離れた観測点で、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなる課題が十分に解消することができないことがある。一方で、送信超音波ビームの中心軸近傍のみを対象領域とすると、同一観測点に対する受信信号の数が減少することから、合成開口法による空間分解能及びＳ／Ｎ比の向上を図ることが困難となる。
【０００７】
本開示の一態様は、上記課題に鑑みてなされたものであり、合成開口法において、観測点の深度に係らず空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制することのできる超音波信号処理装置および超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置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】
【０００８】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まる超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行する送信部と、各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成する合成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置、及び、それを用いた超音波診断装置は、合成開口法において、観測点の深度に係らず空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る送信ビームフォーマ部１０３による送信超音波ビームの伝播経路を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る対象領域Ｂｘを示す図である。
【図６】実施の形態１に係る受信開口設定部１０４３により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。
【図７】実施の形態１に係る、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を示す模式図である。
【図８】実施の形態１に係る合成部１１４０の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１に係る加算処理部１１４０１における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。
【図１０】実施の形態１に係る、合成音響線信号における最大重畳数と、増幅処理部１１４０２における増幅処理の概要を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００のフレーム音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図１４】送信開口Ｔｘと観測点Ｐｉｊとの位置関係と、信号Ｓ／Ｎ比との関係を示す模式図である。
【図１５】実施の形態１に係る、浅部開口Ａｓの第１の設定例を示す図である。
【図１６】実施の形態１に係る、浅部開口Ａｓの第２の設定例を示す図である。
【図１７】実施の形態１に係る、浅部開口Ａｓの第３の設定例を示す図である。
【図１８】変形例１に係る受信開口設定部により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。
【図１９】変形例１に係る超音波診断装置のフレーム音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【図２０】変形例１に係る受信ビームフォーマ部における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図２１】変形例２に係る対象領域Ｂｘの設定例を示す図である。
【図２２】変形例３に係る対象領域Ｂｘの設定例を示す図である。
【図２３】変形例４に係る対象領域Ｂｘの設定例を示す図である。
【図２４】変形例４に係る対象領域Ｂｘの設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、合成開口法を用いる超音波診断装置において、浅部において音響線信号の空間分解能及びＳ／Ｎ比（以下、「音響線信号の品質」と呼ぶ）の低下が発生する課題を見出した。
【００１２】
合成開口法では、まず、それぞれの送信イベントにおいて対象領域(１回の超音波送信イベントで音響線信号を生成する領域）を設定し、対象領域内の観測点のそれぞれについて、観測点からの反射超音波を受波する受信振動子Ｒｋを設定する。そして、観測点のそれぞれについて、受信振動子Ｒｋのそれぞれが受波した反射超音波に基づき受信信号を作成し、複数の受信信号を整相加算してサブフレーム音響線信号を作成する。これにより、１つの送信イベントに対応する音響線信号を作成する。そして、観測点の位置を指標として、複数のサブフレーム音響線信号を合成することで、フレーム音響線信号を作成する。これにより、仮想的な送信フォーカスを実現している。
【００１３】
しかしながら、観測点の深度が浅い場合、送信超音波ビームの中心軸から離れた観測点では音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなるという課題を発明者は見出した。以下、図１４を用いて説明する。図１４は、振動子列１０１ａから送信された超音波ビームが観測点Ｐｉｊに到達し、観測点Ｐｉｊからの反射超音波が受信振動子Ｒｋに到達する経路を模式的に示している。ここで、超音波プローブの被検体に接する表面のうち、超音波ビームの送信に用いた複数の振動子に対応する領域を送信開口とし、送信開口の中心を送信基準点Ｓとする。また、送信基準点Ｓを通過し、超音波ビームの進行方向と平行な直線を送信開口中心軸Ｔｘｏとする。超音波ビームが平面波である場合は、送信開口中心軸Ｔｘｏは超音波ビームの波面に直交する直線となる。一方、超音波ビームが収束波である場合は、送信開口中心軸Ｔｘｏは、送信基準点Ｓと、超音波ビームが収束する位置、または、超音波ビームが収束する領域の中心である、送信フォーカス点Ｆとを通過する直線となる。このとき、超音波ビームは、送信基準点Ｓから観測点Ｐｉｊまでの経路Ｐｓを通過したとみなすことができ、同様に、反射超音波は、観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｋまでの経路Ｐｒを通過したとみなすことができる。一方で、受信振動子Ｒｋは、観測点Ｐｉｊを、超音波ビームが経路Ｐｓを通過し、さらに反射超音波が経路Ｐｒを通過した全経路の所要時間により特定している。すなわち、送信基準点Ｓから参照点Ｄまでの経路Ｐ’ｓと参照点Ｄから受信振動子Ｒｋまでの経路Ｐ’ｒの総経路長が、経路Ｐｓと経路Ｐｒの総経路長と等しくなるような参照点Ｄからの反射超音波は、観測点Ｐｉｊからの反射超音波と区別することができない。一方で、参照点Ｄの位置は、送信基準点Ｓの位置と受信振動子Ｒｋの位置とを焦点とする楕円上に存在する。つまり、参照点Ｄの位置は受信振動子Ｒｋの位置に依存する。したがって、複数の受信振動子Ｒｋで受信した信号を整相加算することにより、観測点Ｐｉｊからの反射超音波を強めあう一方で、参照点Ｄからの反射超音波も加算することになってしまう。
【００１４】
ところが、整相加算による参照点Ｄからの反射超音波の打消しの度合いは、観測点Ｐｉｊの位置にも依存する。例えば、図１４（ａ）に示すように、観測点Ｐｉｊが送信開口中心軸Ｔｘｏの近傍に存在する場合は、観測点Ｐｉｊからの反射超音波は空間的に観測点Ｐｉｊに最も近い受信振動子Ｒｋで最も強く受信できる。このとき、参照点Ｄの存在領域は、送信基準点Ｓと受信振動子Ｒｋが近接しているため、ほぼ受信振動子Ｒｋを中心とする円周上に存在する。一方で、送信超音波ビームは、送信開口中心軸Ｔｘｏに近いほど強いため、観測点Ｐｉｊに届く超音波ビームは、参照点Ｄ1やＤ2に届く超音波ビームより強い。すなわち、受信振動子Ｒｋが受信する受信信号において、観測点Ｐｉｊからの反射超音波が最も強くなる。従って、整相加算により、参照点Ｄからの反射超音波の影響は少なくなり、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能である。また、観測点Ｐｉｊの深度が深い場合は、経路Ｐｓの長さおよび経路Ｐｒの長さに対して受信振動子Ｒｋと送信基準点Ｓとの距離が及ぼす影響が小さいため、同様に、整相加算により、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能である。ところが、図１４（ｂ）に示すように、観測点Ｐｉｊが観測点と離れた位置にある受信振動子Ｒｋでは、以下のようになる。観測点Ｐｉｊからの反射超音波は受信振動子Ｒｋへ最短距離のＰｒで受信できる。このとき、参照点Ｄの位置は、送信基準点Ｓの位置と受信振動子Ｒｋの位置とを焦点とする楕円上に存在する。したがって、受信振動子Ｒｋが受信する受信信号において、観測点Ｐｉｊからの反射超音波と、参照点Ｄ3からの反射超音波とで、強度に差がない。また参照点Ｄが参照点Ｄ3のみならず多数存在することから、整相加算を行っても、観測点Ｐｉｊからの反射超音波の強め合いが不十分となり、参照点Ｄ3など複数の参照点Ｄからの反射超音波が残存することがある。したがって、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が、複数の参照点Ｄからの反射超音波によって低下する課題が発生する。
【００１５】
上述した音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比低下の課題は、観測点Ｐｉｊと送信開口中心軸Ｔｘｏとの距離により発生する。そのため、この課題を解決する手段としては、送信開口中心軸Ｔｘｏより遠い領域を対象領域より除くために、対象領域の列方向の幅を小さくすることが考えられる。しかしながら、対象領域の列方向の幅を小さくすると、異なる送信イベント間で対象領域の重なり合う領域が狭くなり、特に、浅部以外の領域において、合成数の減少により空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低下する。そこで、発明者は、浅部以外の領域における合成数の減少を抑制しながら浅部の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を向上する方法を模索し、実施の形態に至ったものである。
【００１６】
以下、実施の形態に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、および、それを用いた超音波診断装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
≪実施の形態１≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する複数の振動子１０１ａを有するプローブ１０１、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１０６を有する。プローブ１０１、表示部１０６は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、表示部１０６が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０６とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。
【００１９】
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち送信又は受信の際に用いる振動子のそれぞれについて入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号に基づいて超音波画像（Ｂモード画像）を生成する超音波画像生成部１０５、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号及び超音波画像生成部１０５が出力する超音波画像を保存するデータ格納部１０７と、各構成要素を制御する制御部１０８を備える。
【００２０】
このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
【００２１】
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５、制御部１０８は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、プロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。プロセッサとしてはＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いることができ、ＧＰＵを用いる構成はＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）と呼ばれる。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【００２２】
データ格納部１０７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１０７は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
【００２３】
なお、本実施の形態に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０２がなく、送信ビームフォーマ部１０３と受信ビームフォーマ部１０４とが直接、プローブ１０１の各振動子１０１ａに接続されていてもよい。また、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置１００に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。
【００２４】
＜超音波診断装置１００の主要部の構成＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、プローブ１０１の各振動子１０１ａから超音波ビームの送信を行わせる送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１において超音波反射波の受信から得た電気信号をプローブから受信し、電気信号を演算し、超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部を本実施の形態に係る送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４に置き換えて使用することが可能である。
【００２５】
以下、送信ビームフォーマ部１０３と、受信ビームフォーマ部１０４の構成について説明する。
【００２６】
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部１０３は送信部１０３１から構成される。
【００２７】
送信部１０３１は、制御部１０８からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部１０３１は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
【００２８】
送信部１０３１は、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う。本実施の形態では、移動ピッチＭｐを振動子１つ分とし、超音波送信ごとに、送信開口Ｔｘが振動子１つ分ずつ振動子列方向に移動していく。なお、移動ピッチＭｐは振動子１つ分に限られず、例えば、振動子０．５個分としてもよい。送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａ全数を１９２としたとき、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよく、超音波送信毎に振動子１つ分だけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１により同一の送信開口Ｔｘから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
【００２９】
図２は、送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子１０１ａの列（送信振動子列）を送信開口Ｔｘとして図示している。また、送信開口Ｔｘの列長を送信開口長と呼ぶ。
【００３０】
送信ビームフォーマ部１０３において、送信開口Ｔｘの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、ある深度（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点Ｆ（Ｆｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）で、フォーカスがあう（集束する）状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）（以下、「フォーカス深さ」とする）は、任意に設定することができる。ここで、フォーカス深さは、超音波送信波が振動子の並ぶ方向（図２におけるｘ方向）に最も集束する深度、すなわち、超音波ビームのｘ方向における幅が最も狭まる深度である、送信フォーカス点Ｆは、フォーカス深さにおける超音波ビームのｘ方向における中心位置である。但し、１フレームに係る複数の送信イベント中ではフォーカス深さは一定である。すなわち、１フレームに係る複数の送信イベントにおいて、送信開口Ｔｘと送信フォーカス点Ｆとの相対的な関係は変化しない。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆを節とする交差する２つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Ｔｘで放射された超音波は、次第にその空間上での幅（図中のＸ方向）を小さくし、送信フォーカス点Ｆでその幅を最小化し、それよりも深部（図中ではＹ方向）に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Ａｘである。なお、上述したように、超音波主照射領域Ａｘは、１点の送信フォーカス点Ｆの近傍に集束するように超音波送信波を送信してもよい。
【００３１】
２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図３は、受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、整相加算部１０４１、合成部１１４０を備える。
【００３２】
以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。
【００３３】
（１）受信部１０４０
受信部１０４０は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送信イベントに同期してプローブ１０１で超音波反射波の受信から得た電気信号を受信し、受信した電気信号を増幅し、ＡＤ変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。
【００３４】
ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号を増幅してＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列を形成している。
【００３５】
送信イベントでは、上述のとおり、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。これに対し、受信部１０４０は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子の各々が受波した反射超音波に基づきプローブ内で変換された電気信号を受信し、受信した電気信号に基づき各振動子に対する受信信号の列を生成する。ここで、１回の送信イベントにおいて１以上の観測点から反射された反射超音波を受波する振動子を「受波振動子」と称呼する。観測点それぞれに対応する受信振動子Ｒｋは、受波振動子の一部または全部である。受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。
【００３６】
受信部１０４０は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部１０７に保存される。
【００３７】
（２）整相加算部１０４１
整相加算部１０４１は、送信イベントに同期して、サブフレーム音響線信号の生成を行う被検体内の対象領域Ｂｘを設定する。次に、整相加算部１０４１は、対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｋが受信した受信信号列を整相加算する。そして、整相加算部１０４１は、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する。図４は、整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、整相加算部１０４１は、対象領域設定部１０４２、受信開口設定部１０４３、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延量算出部１０４６、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８、及び加算部１０４９を備える。
【００３８】
以下、整相加算部１０４１を構成する各部の構成について説明する。
【００３９】
ｉ）対象領域設定部１０４２
対象領域設定部１０４２は、サブフレーム音響線信号の生成を行う被検体内の領域である対象領域Ｂｘを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域であり、対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊについて音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、１回の送信イベントに同期して計算の便宜上設定される。
【００４０】
ここで、「サブフレーム音響線信号」とは、１回の送信イベントから生成される対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対する音響線信号の集合である。なお、「サブフレーム」とは、１回の送信イベントで得られ、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対応するまとまった信号を形成する単位をさす。取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。
【００４１】
対象領域設定部１０４２は、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部１０３から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。
【００４２】
図５は、対象領域Ｂｘを示す模式図である。図５に示すように、対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘ内に存在し、深度が第１深度範囲である第１対象領域Ｂｘ１と、深度が第２深度範囲である第２対象領域Ｂｘ２とを含む。なお、第１深度範囲は深度が最浅部から所定深度までの領域であり、第２深度範囲は深度が所定深度より深い領域である。また、当該所定深度は、フォーカス深さよりも浅い。なお、最浅部は、代表的には被検体の表面、被検体と超音波プローブとの界面、または、振動子列の表面であるが、これに限られない。所定深度は、例えば、以下に示す浅部開口Ａｓの列方向の幅と、超音波主照射領域Ａｘの列方向の幅が等しくなる深度に設定される。第２対象領域Ｂｘ２は、第２深度範囲における超音波主照射領域Ａｘの全域である。これに対し、第１対象領域Ｂｘ１は、深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状として設定される。より具体的には、第１対象領域Ｂｘ１は、送信開口Ｔｘの中心を頂点とする二等辺三角形であり、送信開口Ｔｘの中心である送信基準点Ｓから所定の角度で広がる浅部開口Ａｓと超音波主照射領域Ａｘとの重複領域として設定される。なお、第１対象領域Ｂｘ１の形状は上述の例に限らず、深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなるテーパー状であればよい。また、第２対象領域Ｂｘ２は、第２深度範囲における超音波主照射領域Ａｘの一部であってもよい。このようにすることで、第１深度範囲では、受波振動子Ｒｋが観測点Ｐｉｊから離間することによる空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比の低下を抑止することができるとともに、第２深度範囲では、超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域に観測点を設定して照射された超音波の利用効率を向上し、仮想的な送信フォーカスによる空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【００４３】
設定された対象領域Ｂｘは受信開口設定部１０４３、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７に出力される。
【００４４】
ｉｉ）受信開口設定部１０４３
受信開口設定部１０４３は、制御部１０８からの制御信号と、対象領域設定部１０４２からの対象領域Ｂｘの範囲を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致する振動子列（受信振動子列）を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する回路である。受波振動子列のうち、観測点ごとに設定された受信開口Ｒｘに含まれる振動子が、当該観測点に対応する受信振動子Ｒｋとなる。
【００４５】
受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するよう受信開口Ｒｘを選択する。図６は、受信開口設定部１０４３により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。図６に示すように、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が、観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するように受信開口Ｒｘが選択される。そのため、受信開口Ｒｘの位置は、観測点Ｐｉｊの位置によって定まり、送信イベントに同期して変動する送信開口Ｔｘの位置に基づいては変化しない。すなわち、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
【００４６】
ただし、受信開口設定部１０４３の構成は上記の構成に限らない。例えば、送信フォーカス点Ｆを受信開口中心軸とした構成としてもよい。また、超音波主照射領域全体からの反射波を受信するために、受信開口Ｒｘに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントにおける送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Ｒｘを構成する振動子列の数は、例えば３２、６４、９６、１２８、１９２等としてもよい。
【００４７】
受信開口Ｒｘの設定は、少なくとも列方向における観測点Ｐｉｊの最大数と同じ回数だけ行われる。また、受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントが終了した後に、各送信イベントに対応した受信開口Ｒｘの設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。
【００４８】
選択された受信開口Ｒｘの位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。
【００４９】
データ格納部１０７は、受信開口Ｒｘの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８に出力する。
【００５０】
ｉｉｉ）送信時間算出部１０４４
送信時間算出部１０４４は、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐに到達するのに要する時間である送信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部１０７から取得した送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき、対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。
【００５１】
図７は、送信開口Ｔｘから放射され対象領域Ｂｘ内の任意の位置にある観測点Ｐｉｊにおいて反射され受信開口Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図７（ａ）は観測点Ｐｉｊの深度がフォーカス深さ以下である場合、図７（ｂ）は観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合を示している。
【００５２】
送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で観測点Ｐｉｊに到達し、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに戻っていく。送信フォーカス点Ｆは送信ビームフォーマ部１０３の設計値として装置内に格納されているので、送信フォーカス点Ｆと任意の観測点Ｐｉｊとの間の経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
【００５３】
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。
【００５４】
まず、観測点Ｐｉｊの深度がフォーカス深さ以下である場合について、図７（ａ）を用いて説明する。このとき、送信開口Ｔｘから放射された送信波の波面４０５が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻と、経路４０４を通って観測点Ｐｉｊに到達した後、観測点Ｐｉｊから経路４０２を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻とが同一である。つまり、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引いた値が、観測点Ｐｉｊへの送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さから経路４０２の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００５５】
次に、観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合について、図７（ｂ）を用いて説明する。このとき、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０２を通って観測点Ｐｉｊに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、観測点Ｐｉｊへの送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００５６】
なお、観測点Ｐｉｊがフォーカス点である場合の観測点Ｐｉｊへの送信時間は、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引く計算方法を用いるとした。しかしながら、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算する計算方法を用いるとしてもよい。経路４０２の長さが０となるため、いずれで算出しても経路４０１を通過する時間と一致するためである。
【００５７】
送信時間算出部１０４４は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出して遅延量算出部１０４６に出力する。
【００５８】
ｉｖ）受信時間算出部１０４５
受信時間算出部１０４５は、観測点Ｐからの反射波が、受信開口Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｋの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部１０７から取得した受信振動子Ｒｋの位置を示す情報と、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する。
【００５９】
上述のとおり、観測点Ｐｉｊに到達した送信波は、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋに戻っていく。受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋの位置情報はデータ格納部１０７から取得されるので、任意の観測点Ｐｉｊから各受信振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出することができる。
【００６０】
受信時間算出部１０４５は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出して遅延量算出部１０４６に出力する。
【００６１】
ｖ）遅延量算出部１０４６
遅延量算出部１０４６は、送信時間と受信時間とから受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部１０４６は、送信時間算出部１０４４から、送信された超音波が観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を取得し、受信時間算出部１０４６から、観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が観測点Ｐｉｊに到達して観測点Ｐｉｊから反射されて各受信振動子Ｒｋへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する。遅延量算出部１０４６は、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部１０４７に出力する。
【００６２】
ｖ）遅延処理部１０４７
遅延処理部１０４７は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく各受信振動子Ｒｋに対応する受信信号として同定する回路である。
【００６３】
遅延処理部１０４７は、送信イベントに対応して、受信開口設定部１０４３から受信振動子Ｒｋの位置を示す情報、データ格納部１０７から受信振動子Ｒｋに対応する受信信号、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報、遅延量算出部１０４６から各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、各受信振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部１０４９に出力する。
【００６４】
ｖｉ）重み算出部１０４８
重み算出部１０４８は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列（受信アポダイゼーション）を算出する回路である。
【００６５】
図６に示すように、重み数列は受信開口Ｒｘ内の各振動子に対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子ｘｋを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Ｒｘｏと一致する。重み算出部１０４８は、受信開口設定部１０４３から出力される受信振動子Ｒｋの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出し加算部１０４９に出力する。なお、上記では、重み数列を観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子ｘｋを中心として対称な分布としたが、送信フォーカス点Fを受信開口中心軸とした構成としてもよい。
【００６６】
ｖｉｉ）加算部１０４９
加算部１０４９は、遅延処理部１０４７から出力される各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、重み算出部１０４８から出力される各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を入力として、各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。遅延処理部１０４７において受信開口Ｒｘ内に位置する各受信振動子Ｒｋが検出した受信信号の位相を整えて加算部１０４９にて加算処理をすることにより、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づいて各受信振動子Ｒｋで受信した受信信号を重ね合わせてその信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐｉｊからの受信信号を抽出することができる。
【００６７】
１回の送信イベントとそれに伴う処理から、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成することができる。そして、送信イベントに同期して送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行い、送信イベント毎にサブフレーム音響線信号を生成し、各サブフレームを合成することにより１フレームの合成された音響線信号であるフレーム音響線信号を生成する。
【００６８】
また、フレーム音響線信号を構成する観測点ごとの合成された音響線信号を、以後、「合成音響線信号」と称呼する。
【００６９】
加算部１０４９により、送信イベントに同期して対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対するサブフレームの音響線信号が生成される。生成されたサブフレームの音響線信号は、データ格納部１０７に出力され保存される。
【００７０】
（５）合成部１１４０
合成部１１４０は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。図８は、合成部１１４０の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、合成部１１４０は、加算処理部１１４０１、増幅処理部１１４０２を備える。
【００７１】
以下、合成部１１４０を構成する各部の構成について説明する。
【００７２】
ｉ）加算処理部１１４０１
加算処理部１１４０１は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号に含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。
【００７３】
図９は、加算処理部１１４０１における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列（送信開口Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に振動子１つ分だけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく対象領域Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に振動子１つ分だけ位置が異なる。複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域Ｂｘを網羅したフレーム音響線信号が合成される。
【００７４】
また、位置の異なる複数の対象領域Ｂｘにまたがって存在する観測点Ｐｉｊについては、各サブフレーム音響線信号における音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。以後、観測点Ｐｉｊが異なる対象領域Ｂｘに含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。
【００７５】
また、本実施の形態では、対象領域Ｂｘは砂時計形状の領域内に存在する。図１０（ａ）に示すように、重畳数は被検体の深さ方向において変化する。そのため、合成音響線信号の値は、深さ方向に変化する重畳数の影響を受け、合成音響線信号の値は、深さ方向において変化する。但し、上述したように第１対象領域Ｂｘ１は、深度が浅いほど列方向の幅が小さい。そのため、深度に対する重畳数の変化は、第２対象領域Ｂｘ２における、フォーカス深さより深い領域と同様の変化となる。
【００７６】
なお、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算する際に、観測点Ｐｉｊの位置を指標として重みづけしながら加算してもよい。
【００７７】
合成されたフレーム音響線信号は増幅処理部１１４０２に出力される。
【００７８】
ｉｉ）増幅処理部１１４０２
上述のとおり、合成音響線信号の値は、重畳数の影響により、被検体の深度方向において変化する。これを補うために、増幅処理部１１４０２は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数(重畳数)に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
【００７９】
図１０（ｂ）は、増幅処理部１１４０２における増幅処理の概要を示す模式図である。図１０（ｂ）に示すように、最大重畳数は被検体の深度方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体の深度方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。これにより、深度方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深度方向において均一化が図られる。
【００８０】
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。
【００８１】
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。
【００８２】
＜動作＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の動作について説明する。
【００８３】
図１１は、超音波診断装置１００のフレーム音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【００８４】
先ず、ステップＳ１０１において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの内、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
【００８５】
次に、ステップＳ１０２において、受信部１０４０は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ２１０に進む。
【００８６】
次に、ステップＳ２１０において、対象領域設定部１０４２は、送信イベントに同期して、送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。１回目のループでは初回の送信イベントにおける送信開口Ｔｘから求められる対象領域Ｂｘが設定される。
【００８７】
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２０（Ｓ２２１〜Ｓ２２８））に進む。ステップＳ２２０では、まず、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｂｘ上の最小値に初期化し（ステップＳ２２１、Ｓ２２２）、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する（ステップＳ２２３）。
【００８８】
次に、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ２２４）。
【００８９】
ここで、ステップＳ２２４における、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する動作について説明する。図１２は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図１３は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【００９０】
まず、ステップＳ２２４１において、送信時間算出部１０４４は、対象領域Ｂｘ上に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。送信時間は、（１）観測点Ｐｉｊがフォーカス深さより深い場合は、幾何学的に定まる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋから送信フォーカス点Ｆを経由して観測点Ｐｉｊに至る経路（４０１＋４０２）の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、（２）観測点Ｐｉｊの深度がフォーカス深さ以下である場合には、幾何学的に定まる、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋから送信フォーカス点Ｆに至る経路と観測点Ｐｉｊからフォーカス点に至る経路との差分（４０１−４０２）の長さを、超音波の音速ｃｓで除することにより、算出できる。
【００９１】
次に受信開口Ｒｘから求められる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋの位置を示す座標ｋを受信開口Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２４２）、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する（ステップＳ２２４３）。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Ｔｘから送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して受信振動子Ｒｋに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ２２４４）、受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する（ステップＳ２２４５）。
【００９２】
受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２４６）、完了していない場合には座標ｋをインクリメント（ステップＳ２２４７）して、更に受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を行い（ステップＳ２２４３）、完了している場合にはステップＳ２２４８に進む。この段階では、受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて観測点Ｐｉｊからの反射波到達の遅延量が算出されている。
【００９３】
ステップＳ２２４８において、遅延処理部１０４７は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定する。
【００９４】
次に、重み算出部１０４８は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出する（ステップＳ２２４９）。加算部１０４９は、各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成し（ステップＳ２２５０）、生成された観測点Ｐｉｊについて音響線信号はデータ格納部１０７に出力され保存される（ステップＳ２２５１）。
【００９５】
次に、図１１に戻り、座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ２２３、Ｓ２２４を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図１３中の「・」）について音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２５、Ｓ２２７）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ２２６、Ｓ２２８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ２２４）、完了した場合にはステップＳ２３０に進む。この段階では、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについてのサブフレームの音響線信号が生成され、データ格納部１０７に出力され保存されている。
【００９６】
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、終了していない場合には、ステップＳ２１０に戻り、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを、次の送信イベントでの送信開口Ｔｘから求められる対象領域Ｂｘ上の最小値に初期化し（ステップＳ２２１、Ｓ２２２）、受信開口Ｒｘを設定（ステップＳ２２３）、音響線信号の作成（ステップＳ２２４）を行い、終了している場合にはステップＳ３０１に進む。
【００９７】
次に、ステップＳ３０１において、加算処理部１１４０１は、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算して各観測点Ｐｉｊに対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。次に、増幅処理部１１４０２は、フレーム音響線信号に含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ（ステップＳ３０２）、増幅されたフレーム音響線信号を超音波画像生成部１０５及びデータ格納部１０７に出力し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。
【００９８】
＜浅部開口Ａｓの決定方法＞
以下、第１対象領域Ｂｘの形状を規定する浅部開口Ａｓの設定方法についてより詳細に説明する。
【００９９】
上述したように、第１対象領域Ｂｘは、深度が浅いほど列方向の幅が小さくなる形状を有する。したがって、送信開口Ｔｘの中心から所定の角度で広がる浅部開口Ａｓを決定し、浅部開口Ａｓと超音波主照射領域Ａｘの重複領域を第１対象領域Ｂｘとすることが好ましい。
【０１００】
（１）受信ダイナミックアパーチャー
浅部開口Ａｓの１つの例としては、受信ダイナミックアパーチャーを用いる方法がある。図１５（ａ）は、受信ダイナミックアパーチャーの模式図を示している。上述したように、観測点が浅いほど、観測点と離れた位置にある受波振動子Ｒｋの受信信号のＳ／Ｎ比は、低下する。したがって、送信開口中心軸Ｔｘｏを中心とした受信開口を設定する場合に、観測点の深度が所定の深度以下である場合には、受信開口の列方向の幅と観測点の深度とを比例関係として、浅部ほど受信開口を狭くする構成が考案されている。この受信開口の設定方法を、受信ダイナミックアパーチャーと呼ぶ。実施の形態では、この受信ダイナミックアパーチャーを合成開口法における仮想的な送信フォーカスに適用し、受信ダイナミックアパーチャーＤＡRをそのまま浅部開口Ａｓとして転用する。そして、図１５（ｂ）の模式図に示すように、受信ダイナミックアパーチャーＤＡRと超音波主照射領域Ａｘとの交点となる深度より浅い領域を第１深度範囲、深い領域を第２深度範囲とする。第１深度範囲において、超音波主照射領域Ａｘと浅部開口Ａｓとの重複領域を、第１対象領域Ｂｘ１とする。本構成により、サブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を形成する際において、受信ダイナミックアパーチャーと同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、対象領域設定部は、受信ダイナミックアパーチャーの形状を特定するパラメータをあらかじめ保持し、このパラメータを基に浅部開口Ａｓを定めてもよい。
【０１０２】
（２）振動子の指向特性
浅部開口Ａｓの他の一例として、超音波プローブ１０１の振動子１０１ａの指向特性を用いる方法がある。図１６（ａ）の模式図は、所定の周波数における１つの振動子１０１ａの受信感度における指向特性を示す図である。図１６（ａ）に示すように、振動子１０１ａの指向特性は、Ｙ方向が最も強く、Ｙ方向に対してθ1／２の角度をなす方向に対して最も弱くなる。この、Ｙ方向に対してθ1／２の角度をなす方向を、ヌルビームとも呼ぶ。実施の形態では、ヌルビームを含まない範囲、すなわち、θ2≦θ1を満たす角度θ2の範囲を、浅部開口Ａｓとする。そして、図１６（ｂ）の模式図に示すように、第１深度範囲において、超音波主照射領域Ａｘと浅部開口Ａｓとの重複領域を、第１対象領域Ｂｘ１とする。なお、浅部開口Ａｓは、振動子１０１ａの受信感度における指向特性が所定の基準以上の範囲を含むように設定する、としてもよい。なお、振動子１０１ａの受信感度における指向特性は、同一の振動子であっても超音波の周波数によって異なる。したがって、対象領域設定部は、送受信の対象となる超音波の周波数に応じて、浅部開口Ａｓを変更することが好ましい。
【０１０３】
なお、対象領域設定部は、送受信の対象となる超音波の周波数と、振動子１０１ａの固体特性を示す情報と、浅部開口Ａｓを規定するパラメータとの組み合わせをあらかじめ保持し、送受信の対象となる超音波の周波数と、振動子１０１ａの固体特性を示す情報とに基づいて浅部開口Ａｓを定めてもよい。
【０１０４】
（３）受信ビームプロファイル
浅部開口Ａｓの他の一例として、超音波プローブ１０１の指向特性である受信ビームプロファイルを用いる方法がある。図１７（ａ）の模式図は、所定の周波数における超音波プローブ１０１の受信感度における指向特性を示す図である。図１７（ａ）に示すように、超音波プローブ１０１の受信感度における指向特性は、Ｙ方向に最も強い０次ピークがあり、Ｙ方向に対して所定の角度をなす方向において、サイドローブと呼ばれる１次ピークがある。実施の形態では、０次ピークを含み１次ピークを含まない角度範囲θ4に対してθ3≦θ4を満たす角度θ3の範囲を受信プロファイルとし、角度θ3の範囲を浅部開口Ａｓとする。なお、超音波プローブ１０１の受信感度における指向特性は、振動子１０１ａの指向特性と同様、超音波の周波数によって異なる。したがって、対象領域設定部は、送受信の対象となる超音波の周波数に応じて、浅部開口Ａｓを変更するとしてもよい。
【０１０５】
なお、対象領域設定部は、送受信の対象となる超音波の周波数と、超音波プローブ１０１の固体特性を示す情報と、浅部開口Ａｓを規定するパラメータとの組み合わせをあらかじめ保持し、送受信の対象となる超音波の周波数と、超音波プローブ１０１の固体特性を示す情報とに基づいて浅部開口Ａｓを定めてもよい。
【０１０６】
＜まとめ＞
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置１００によれば、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点Ｐについての音響線信号を重ね合わせて合成する。これにより、送信フォーカス点Ｆ以外の深度にある観測点Ｐにおいても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【０１０７】
また、超音波診断装置１００では、深度が所定深度以上の第２深度範囲では、サブフレーム音響線信号の生成されるべき対象領域としての第２対象領域は、超音波主照射領域全域に設定される。これにより、超音波の利用効率を向上させるとともに、合成開口法によるＳ／Ｎ比および空間解像度の向上効果を最大限に享受することができる。一方、深度が所定深度未満の第１深度範囲では、対象領域としての第１対象領域は、深度が浅いほど列方向の幅が狭くなるように設定される。これにより、浅い観測点では、観測点と受信振動子Ｒｋとの距離が遠く、整相加算によってもＳ／Ｎ比が十分に向上しない条件下でのサブフレーム音響線信号を算出しないことで、フレーム音響線信号のＳ／Ｎ比および空間解像度の劣化を抑制することができる。さらに、対象領域から、整相加算によってもＳ／Ｎ比が十分に向上しない観測点を取り除くことにより、フレーム音響線信号における品質劣化の影響を最小限としつつ整相加算の演算量を削減することが可能となる。
【０１０８】
また、超音波診断装置１００では、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択し、送信イベントに依存せず観測点Ｐの位置に基づいて、観測点Ｐを中心として対称な受信開口を用いて受信ビームフォーミングを行う。そのため、送信フォーカス点Ｆを横軸方向に変化（移動）させる送信イベントに同期せず、受信開口の位置が一定となり、異なる送信イベントにおいても同一の観測点Ｐに対して同一の受信開口にて整相加算を行うことができる。併せて、観測点Ｐからの反射波を、観測点Ｐから距離が小さい振動子ほど大きな重み数列が適用されることができるので、超音波が伝播距離に依存して減衰することを鑑みても、観測点Ｐに対して最も感度よく反射波を受信することができる。その結果、高い空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を実現できる。
【０１０９】
なお、上記実施形態では、列中心が観測点Ｐに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択したが、列中心がフォーカス点となるよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択してもよい。
【０１１０】
≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Ｒｘを選択する構成とした。しかしながら、受信開口Ｒｘの構成は、送信開口Ｔｘから送信された超音波が送信フォーカス点Ｆを経由して対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの受信振動子Ｒｋに到達するまでの総伝播時間を算出して総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成するものであればよく、受信開口Ｒｘの選択のための構成は適宜変更することができる。
【０１１１】
変形例１では、列中心が送信開口Ｔｘ振動子列の列中心と合致する受信開口Ｒｘ振動子列を選択する送信同期型受信開口設定部（以後、「Ｔｘ受信開口設定部」）を備えた点で実施の形態１と相違する。Ｔｘ受信開口設定部以外の構成については、実施の形態１に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【０１１２】
図１８は、Ｔｘ受信開口設定部により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。変形例１では、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が送信開口Ｔｘ振動子列の列中心と合致するように受信開口Ｒｘ振動子列が選択される。受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏの位置は、送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏの位置と同一であり、受信開口Ｒｘは、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な開口である。したがって、送信イベントにごとに列方向に移動する送信開口Ｔｘの位置変化に同期して、受信開口Ｒｘの位置も移動する。
【０１１３】
また、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏ及び送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏ上に位置する振動子に対する重みが最大となるよう受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｉに対する重み数列（受信アポダイゼーション）は算出される。重み数列は、振動子Ｘｉを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。
【０１１４】
＜動作＞
図１９は、変形例１に係る超音波診断装置のフレーム音響線信号生成動作を示すフローチャートである。本フローチャートでは、図１１における観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２０（Ｓ２２１〜Ｓ２２８））に替えて送信同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ４２０（Ｓ４２１〜Ｓ４２８））を行う点にて相違する。ステップＳ４２０以外の処理については、図１１と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【０１１５】
ステップＳ４２０の処理において、先ず、ステップＳ４２１では、Ｔｘ受信開口設定部は、送信イベントに対応して列中心が送信開口Ｔｘに含まれる振動子列の列中心と合致する振動子列を受信振動子Ｒｋとして選択して受信開口Ｒｘを設定する。
【０１１６】
次に、ステップＳ２１０で算出した対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｂｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ４２２、Ｓ４２３）、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ４２４）。図２０は、変形例１に係る受信ビームフォーマ部における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。実施の形態１に関する図１３とは、送信開口Ｔｘと受信開口Ｒｘとの位置関係が異なる。ステップＳ４２４における処理方法については、図１１におけるステップＳ２２４（図１２におけるステップＳ２２４１〜ステップＳ２２５１）と同じである。
【０１１７】
座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ４２４を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図２０中の「・」）について音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ４２５、Ｓ４２７）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ４２６、Ｓ４２８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ４２４）、完了している場合にはステップＳ２３０に進む。この段階で、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊのサブフレームの音響線信号が生成されデータ格納部１０７に出力され保存されている。
【０１１８】
＜効果＞
以上説明した、変形例１に係る超音波診断装置では、実施の形態１において示した効果のうち観測点同期型の受信開口に関する部分を除いた効果に変えて、以下の効果を奏する。すなわち、変形例１では、Ｔｘ受信開口設定部は送信イベントに対応して列中心が送信開口Ｔｘに含まれる振動子列の列中心と合致する振動子列を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する。そのため、受信開口Ｒｘの中心軸Ｒｘｏの位置は、送信開口Ｔｘの中心軸Ｔｘｏの位置と同一であり、送信イベントにごとに列方向に移動する送信開口Ｔｘの位置変化に同期して、受信開口Ｒｘの位置も変化（移動）する。よって、送信イベントに同期してそれぞれ異なる受信開口にて整相加算を行うことができ、複数の送信イベントにわたって受信時刻は異なるものの、結果としてより一層広い受信開口を用いた受信処理の効果が得られ、広い観測領域で空間分解能を均一にすることができる。
【０１１９】
≪変形例２≫
実施の形態１および変形例１に係る超音波診断装置では、対象領域Ｂｘは、所定の深度以下である第１深度範囲の第１対象領域Ｂｘ１と、所定の深度より深い第２深度範囲の第２対象領域Ｂｘ２とからなるとした。しかしながら、対象領域Ｂｘは、それ以外の形状を備えてもよい。
【０１２０】
図２１（ａ）に、変形例２に係る対象領域Ｂｘの第１の設定例を示す。図２１（ａ）に示すように、対象領域は、第１深度範囲の第１対象領域Ｂｘ１と、第２深度範囲の第２対象領域Ｂｘ２と、第１深度範囲と第２深度範囲の間に位置する第３深度範囲の第３対象領域Ｂｘ３とからなる。第３対象領域Ｂｘ３は、例えば、第１深度範囲と第３深度範囲との境界である深度における第１対象領域の列方向の幅を全ての深度について備える、長方形状の領域となる。つまり、フォーカス深さより浅い領域において、対象領域Ｂｘの列方向の幅は、第１対象領域Ｂｘ１の列方向の幅の最大より広くならない。この構成により、浅部におけるフレーム音響線信号のＳ／Ｎ比の低下を抑えるとともに、演算量を低下させることができる。
【０１２１】
なお、第３領域Ｂｘ３の形状は、長方形に限られない。図２１（ｂ）に、変形例２に係る対象領域Ｂｘの第２の設定例を示す。第２の設定例では、第１深度範囲の第１対象領域Ｂｘ１と、第２深度範囲の第２対象領域Ｂｘ２とは、第１の設定例と同一である。これに対し、第３対象領域Ｂｘ３は、図２１（ｂ）に示すように、列方向の幅が、最浅部と最深部に対して中間部分で大きくなった樽型の形状である。また、図２１（ｃ）に、変形例２に係る対象領域Ｂｘの第３の設定例を示す。第３の設定例では、第２の設定例とは逆に、第３対象領域Ｂｘ３が、図２１（ｃ）に示すように、列方向の幅が、最浅部と最深部に対して中間部分で小さくなった砂時計型の形状である。
【０１２２】
なお、第３対象領域Ｂｘ３の形状は上述の場合に限らず、第３深度範囲における超音波主照射領域Ａｘの全域でなければ、任意の形状であってよい。
【０１２３】
≪変形例３≫
実施の形態１および変形例１、２に係る超音波診断装置では、対象領域Ｂｘは、観測点が列方向と深度方向にほぼ均等に配置された領域であるとした。しかしながら、対象領域Ｂｘは、それ以外の特徴を有していてもよい。
【０１２４】
図２２（ａ）に、変形例３に係る対象領域Ｂｘの第１の設定例を示す。第１の設定例では、対象領域は、実施の形態１と同様、第１深度範囲において超音波主照射領域Ａｘの内部かつ浅部開口Ａｓの内部に存在する第１対象領域Ｂｘ１と、第２深度範囲において超音波主照射領域Ａｘの内部に存在する第２対象領域Ｂｘ２とを含む。その一方で、図２２（ａ）に示すように、第１対象領域Ｂｘ１は、送信開口Ｔｘの中心から放射状に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢL11、ＢL12、ＢL13、ＢL14、ＢL15からなる。同様に、第２対象領域Ｂｘ２は、フォーカス点Ｆを貫通する複数の直線状の領域である対象線ＢL21、ＢL22、ＢL23、ＢL24、ＢL25からなる。すなわち、変形例３に係る対象領域Ｂｘでは、第１対象領域Ｂｘ１内全域に観測点を設定するのではなく、第１対象領域内の対象線ＢL11、ＢL12、ＢL13、ＢL14、ＢL15上にのみ観測点を設定する。そのため、実施の形態１にと比べて、列方向における観測点の密度が低い。このようにすることで、仮想的に送信フォーカスを行った効果の低減を抑えつつ、観測点の数の減少による演算量の削減を図ることができる。
【０１２５】
また、図２２（ｂ）に、変形例３に係る対象領域Ｂｘの第２の設定例を示す。第２の設定例では、対象領域は、変形例２の第２の設定例と同様、第１深度範囲において超音波主照射領域Ａｘの内部かつ浅部開口Ａｓの内部に存在する第１対象領域Ｂｘ１と、第２深度範囲において超音波主照射領域Ａｘの内部に存在する第２対象領域Ｂｘ２と、第２深度範囲において超音波主照射領域Ａｘの一部に存在する第２対象領域Ｂｘ３とを含む。その一方で、図２２（ｂ）に示すように、第１対象領域Ｂｘ１は、送信開口Ｔｘの中心から放射状に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢL11、ＢL12、ＢL13、ＢL14、ＢL15からなる。同様に、第２対象領域Ｂｘ２は、フォーカス点Ｆを貫通する複数の直線状の領域である対象線ＢL21、ＢL22、ＢL23、ＢL24、ＢL25からなる。また、第３対象領域Ｂｘ３は、対象線ＢL11と対象線ＢL21との間に位置する対象線ＢL31、対象線ＢL12と対象線ＢL22との間に位置する対象線ＢL32、対象線ＢL13と対象線ＢL23との間に位置する対象線ＢL33、対象線ＢL14と対象線ＢL24との間に位置する対象線ＢL34、対象線ＢL15と対象線ＢL25との間に位置する対象線ＢL35、からなる。すなわち、第２の設定例においても、変形例２に係る対象領域Ｂｘと比べて、列方向における観測点の密度が低い。このようにすることで、仮想的に送信フォーカスを行った効果の低減を抑えつつ、観測点の数の減少による演算量の削減を図ることができる。
【０１２６】
なお、上述の例では、第１対象領域Ｂｘ１、第２対象領域Ｂｘ２、第３対象領域Ｂｘ３がそれぞれ対象線を５つずつ含むものとしたが、任意の数でよい。また、複数の観測線は、列方向に観測点が等間隔に配置されるように配置されることが好ましく、隣接する２つの観測線のなす角が所定の角度となるように配置されてもよい。さらに、列方向における観測点の間隔について、送信開口中心軸Ｔｘｏに近いほど間隔が狭く、送信開口中心軸Ｔｘｏから遠いほど間隔が広くなるような配置であってもよい。さらに、第１対象領域Ｂｘ１、第２対象領域Ｂｘ２、第３対象領域Ｂｘ３のそれぞれにおいて、含む対象線の数が異なる、としてもよい。
【０１２７】
≪変形例４≫
実施の形態１および変形例１〜３に係る超音波診断装置では、超音波ビームが、送信フォーカス点Ｆにおいて焦点があう焦点波、または、送信フォーカス点Ｆの近傍において列方向に狭い範囲に集束する集束波であるとした。しかしながら、超音波ビームは、平面波等の非集束波であってもよい。
【０１２８】
図２３（ａ）に、変形例４に係る対象領域Ｂｘの第１の設定例を示す。第１の設定例では、超音波ビームは平面波であり、超音波主照射領域Ａｘは、送信開口Ｔｘを１辺とする長方形状の領域である。このとき、浅部開口Ａｓを実施の形態１等と同様に設定し、第１深度範囲では、超音波主照射領域Ａｘの内部かつ浅部開口Ａｓの内部を、第１対象領域Ｂｘ１とする。また、第２深度範囲では、超音波主照射領域Ａｘの内部を、第２対象領域Ｂｘ２とする。この構成により、対象領域から、整相加算によってもＳ／Ｎ比が十分に向上しない観測点を取り除くことにより、フレーム音響線信号における品質劣化の影響を最小限としつつ整相加算の演算量を削減することが可能となる。
【０１２９】
また、図２３（ｂ）に、変形例４に係る対象領域Ｂｘの第２の設定例を示す。第２の設定例では、超音波ビームは非集束波とみなせる程度に集束領域が広い、いわゆるFat Beamであり、超音波主照射領域Ａｘは、送信開口Ｔｘを１辺とした略長方形であるが、中間部が少しだけくびれている。このとき、浅部開口Ａｓを実施の形態１等と同様に設定し、第１深度範囲では、超音波主照射領域Ａｘの内部かつ浅部開口Ａｓの内部を、第１対象領域Ｂｘ１とする。また、第２深度範囲では、超音波主照射領域Ａｘの内部を、第２対象領域Ｂｘ２とする。この構成により、対象領域から、整相加算によってもＳ／Ｎ比が十分に向上しない観測点を取り除くことにより、フレーム音響線信号における品質劣化の影響を最小限としつつ整相加算の演算量を削減することが可能となる。
【０１３０】
なお、図２４（ａ）に示すように、第１の設定例に変形例３の構成を組み合わせ、第１対象領域Ｂｘ１は、深度方向に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢLnからなり、第２対象領域Ｂｘ２は、深度方向に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢL2mからなる、としてもよい。同様に、図２４（ｂ）に示すように、第２の設定例に変形例３の構成を組み合わせ、第１対象領域Ｂｘ１は、深度方向に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢLnからなり、第２対象領域Ｂｘ２は、深度方向に延びる複数の直線状の領域である対象線ＢL2mからなる、としてもよい。
【０１３１】
また、図示しないが、変形例２の構成を組み合わせ、第３対象領域Ｂｘ３を設定する、としてもよい。
【０１３２】
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）各実施の形態および各変形例では、第１対象領域Ｂｘ１、第２対象領域Ｂｘ２、第３対象領域Ｂｘ３とで、観測点の密度が同一であるとした。しかしながら、例えば、第１対象領域Ｂｘ１、第２対象領域Ｂｘ２、第３対象領域Ｂｘ３とで、観測点の密度を変更してもよい。このとき、変形例３に示すように、深度方向の密度を変更せずに列方向の密度を低下させることで、演算量の削減量を大きくしてもフレーム音響線信号の空間解像度やＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。例えば、第２対象領域Ｂｘ２のみ観測点の列方向の密度を低下させる構成により、深度が大きく反射超音波が微弱な観測点について、合成数を増加してもフレーム音響線信号の空間解像度やＳ／Ｎ比の向上効果が小さい場合に演算量の増加を抑止することができる。
【０１３３】
（２）各実施の形態および各変形例では、第２対象領域Ｂｘ２を、第２深度範囲における超音波主照射領域Ａｘの全域であるとした。しかしながら、例えば、第２対象領域Ｂｘ２は、第２深度範囲における超音波主照射領域Ａｘの一部であるとしてもよい。例えば、第２対象領域Ｂｘ２は、第２深度範囲において、超音波主照射領域Ａｘの列方向の一部であってよく、具体的には、超音波主照射領域Ａｘを列方向に狭めた三角形の領域であってもよい。また、第２対象領域Ｂｘ２は、所定の深度までは超音波主照射領域Ａｘのうち列方向の幅が所定の幅以下の三角形状とし、所定の深度より深い領域では、所定の深度における第２対象領域Ｂｘ２の幅と同じ幅の長方形となるような、三角形と四角形とを合わせた形状であってもよい。または、例えば、第２対象領域Ｂｘ２は、所定の深度よりも深い領域においては、深度が大きくなるほど列方向の幅が小さくなる形状であってもよい。これにより、深度が大きく反射超音波が微弱な観測点について、合成数を増加してもフレーム音響線信号の空間解像度やＳ／Ｎ比の向上効果が小さい場合に演算量の増加を抑止することができる。
【０１３４】
（３）各実施の形態および各変形例では、浅部開口Ａｓは、送受信の対象となる超音波の周波数と、超音波プローブ１０１の固体特性または振動子１０１ａの固体特性を示す情報とに基づいて決定されるとした。しかしながら、浅部開口Ａｓを定める情報は、超音波の波数、送信時間、送信間隔等の他の超音波送信条件を含むとしてもよい。また、超音波プローブ１０１の固体特性または振動子１０１ａの固体特性を示す情報は、例えば、超音波プローブ１０１の型番等に関連付けて管理されてもよい。
【０１３５】
（４）なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１３６】
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波信号処理方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
【０１３７】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、また超音波信号処理装置の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
【０１３８】
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ（Large Scale Integration（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム（ビームフォーミング方法）を実施する場合も本発明に含まれる。
【０１３９】
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０１４０】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【０１４１】
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１４２】
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。
【０１４３】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１４４】
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
【０１４５】
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
【０１４６】
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、２次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。
【０１４７】
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。
【０１４８】
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
【０１４９】
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【０１５０】
≪まとめ≫
（１）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まる超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行する送信部と、各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備えることを特徴とする。
【０１５１】
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まる超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信開口を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行し、各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成し、前記送信イベントごとに、フォーカス点よりも浅部に位置する深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成し、前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成することを特徴とする。
【０１５２】
上記構成又は方法によれば、浅部において、観測点と反射超音波信号を受波する受信振動子とを近づけることができるため、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、浅部以外の深度については、対象領域の振動子の並ぶ向きの幅を大きくすることができるため、仮想的に送信フォーカスを合わせることによる空間分解能及びＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【０１５３】
（２）他の実施の形態に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に集束型の超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まるフォーカス点で超音波ビームが収束するように超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信振動子列を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行する送信部と、各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記フォーカス点より浅い深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成する整相加算部と、前記整相加算部が生成した前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を合成する合成部とを備えることを特徴とする。
【０１５４】
また、他の実施の形態に係る超音波信号処理方法は、複数の振動子を備えた超音波プローブに、被検体に集束型の超音波ビームを送信させる送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに対応して受波された被検体からの反射超音波に基づく前記超音波プローブからの信号に基づき、複数の音響線信号を合成して合成音響線信号を得る超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子の一部を含む送信開口を設定して前記送信開口の位置によって定まるフォーカス点で超音波ビームが収束するように超音波主照射領域に超音波ビームを送信させる送信イベントを、前記送信振動子列を送信イベントごとに前記振動子の並ぶ方向にシフトしながら繰り返し実行し、各送信イベントに対応して、前記超音波プローブからの信号に基づき、前記超音波プローブの振動子各々に対する受信信号列を生成し、前記送信イベントごとに、前記フォーカス点より浅い深度範囲において深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を有する対象領域を前記超音波主照射領域内に設定し、前記対象領域内の複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算してサブフレーム音響線信号を生成し、前記複数のサブフレーム音響線信号に基づき、前記フレーム音響線信号を生成することを特徴とする。
【０１５５】
上記構成又は方法であっても、浅部において、観測点と反射超音波信号を受波する受信振動子とを近づけることができるため、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、浅部以外の深度については、対象領域の振動子の並ぶ向きの幅を大きくすることができるため、仮想的に送信フォーカスを合わせることによる空間分解能及びＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【０１５６】
（３）また、上記（１）または（２）の超音波信号処理装置は、前記対象領域は、前記深度範囲より深い第２深度範囲において、前記超音波主照射領域と同一の形状を有する、としてもよい。
【０１５７】
上記構成により、浅部以外の深度については、超音波の利用効率を最大化し、仮想的に送信フォーカスを合わせることによる空間分解能及びＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【０１５８】
（４）また、上記（１）〜（３）の超音波信号処理装置は、前記対象領域は、前記深度範囲において、前記振動子の並ぶ方向の幅の大きさが深度に比例する形状である、としてもよい。
【０１５９】
上記構成により、浅部においては、単純な方法で深度が浅いほど前記振動子の並ぶ方向の幅が小さくなる形状を実現することができる。
【０１６０】
（５）また、上記（１）〜（３）の超音波信号処理装置は、前記対象領域は、前記深度範囲において、前記振動子の指向特性に基づく形状である、としてもよい。
【０１６１】
上記構成により、振動子の受信特性に合わせて浅部における対象領域の形状を設定することができる。
【０１６２】
（６）また、上記（１）〜（３）の超音波信号処理装置は、前記対象領域は、前記深度範囲において、前記超音波プローブの受信ビームプロファイルに基づく形状である、としてもよい。
【０１６３】
上記構成により、超音波プローブの受信特性に合わせて浅部における対象領域の形状を設定することができる。
【０１６４】
（７）また、上記（３）の超音波信号処理装置は、前記対象領域は、前記深度範囲より深く前記第２深度範囲より浅い第３深度範囲において、前記振動子の並ぶ方向の幅が前記超音波主照射領域より狭く、かつ、前記深度範囲とは異なる形状を有する、としてもよい。
【０１６５】
上記構成により、第３深度範囲における観測点の数を削減し、音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比の低下を抑制しながら演算量を削減することができる。
【０１６６】
（８）また、上記（１）〜（７）の超音波信号処理装置は、前記対象領域の形状を決定するための複数のパラメータの組み合わせを複数保持するパラメータ保持部と、前記パラメータ保持部が保持するパラメータを取得して複数のパラメータの１つの組み合わせを選択し、対象領域の形状を決定する対象領域決定部とをさらに備える、としてもよい。
【０１６７】
上記構成により、撮像条件等に合わせて対象領域の形状を容易に決定することができる。
【０１６８】
（９）また、上記（８）の超音波信号処理装置は、前記パラメータは、前記超音波プローブの特性値、前記振動子の特性値の１以上を含み、前記対象領域決定部は、超音波プローブを特定する情報に基づいて、対象領域の形状を決定する、としてもよい。
【０１６９】
上記構成により、超音波プローブまたはその振動子の特性に合わせて、対象領域の形状を容易に決定することができる。
【０１７０】
（１０）また、上記（８）または（９）の超音波信号処理装置は、前記パラメータは、前記超音波ビームの周波数、波数、時間長、送信ビームフォーミング方法を特定する情報の１以上を含み、前記対象領域決定部は、超音波ビームを特定する情報に基づいて、対象領域の形状を決定する、としてもよい。
【０１７１】
上記構成により、送受信に用いる超音波の特性に合わせて、対象領域の形状を容易に決定することができる。
【０１７２】
（１１）また、実施の形態に係る超音波処理装置は、超音波プローブと、上記（１）〜（１０）の超音波信号処理装置を備える。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に、対象領域の深度に依存しない空間分解能およびＳ／Ｎ比の向上に有用である。また本開示は超音波への適用のみならず、複数のアレイ素子を用いたセンサ等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１７４】
１００  超音波診断装置
１０１  超音波プローブ
１０１ａ  振動子
１０２  マルチプレクサ部
１０３  送信ビームフォーマ部
１０３１  送信部
１０４  受信ビームフォーマ部
１０４０  受信部
１０４１  整相加算部
１０４２  対象領域設定部
１０４３  受信開口設定部
１０４４  送信時間算出部
１０４５  受信時間算出部
１０４６  遅延量算出部
１０４７  遅延処理部
１０４８  重み算出部
１０４９  加算部
１１４０  合成部
１１４０１  加算処理部
１１４０２  増幅処理部
１０５  超音波画像生成部
１０６  表示部
１０７  データ格納部
１０８  制御部
１５０  超音波信号処理装置
１０００  超音波診断システム
【図１】
2020010762.tif 000003
【図２】
2020010762.tif 000004
【図３】
2020010762.tif 000005
【図４】
2020010762.tif 000006
【図５】
2020010762.tif 000007
【図６】
2020010762.tif 000008
【図７】
2020010762.tif 000009
【図８】
2020010762.tif 000010
【図９】
2020010762.tif 000011
【図１０】
2020010762.tif 000012
【図１１】
2020010762.tif 000013
【図１２】
2020010762.tif 000014
【図１３】
2020010762.tif 000015
【図１４】
2020010762.tif 000016
【図１５】
2020010762.tif 000017
【図１６】
2020010762.tif 000018
【図１７】
2020010762.tif 000019
【図１８】
2020010762.tif 000020
【図１９】
2020010762.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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