(57)【要約】      （修正有）【課題】リアルタイム性を損なうことなく、複雑な送信制御を必要とせずに安価な装置においても、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上を図り、高角度の異方性反射部位の描出性を改善する。【解決手段】送信部１０３は、送信振動子の列Ｔｘとして、第１の部分振動子列Ｔｘ１と、方位方向に第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２を、選択し、第２の部分振動子列Ｔｘ２から、第１の部分振動子列Ｔｘ１よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームＰｗ２を送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、整相加算部は、方位方向における領域が、計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域Ｂｘを設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点Ｐｉｊについて整相加算処理を行う。【選択図】図２
2020189082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波診断装置であって、
超音波ビームの集束点に対応する送信焦点を決定し、前記複数の振動子から送信振動子の列を選択して、前記送信振動子の列から送信焦点に収束する超音波ビームを送信させる送信部と、
前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号の列を生成する入力部と、
前記被検体の解析対象範囲から一部分が重複する複数の計算対象領域を決定し、前記受波振動子の列から受信開口の振動子列を選択して、複数の計算対象領域について、当該領域中の複数の観測点について、受信開口内に含まれる複数の振動子に対応する複数の受信信号列を整相加算する整相加算部と、
前記整相加算部による整相加算結果を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号を生成する画像化信号合成部とを備え、
前記送信部は、前記送信振動子の列として、第１の部分振動子列と、方位方向に前記第１の部分振動子列を挟む２つの第２の部分振動子列を、選択し、
前記第２の部分振動子列から、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、
前記整相加算部は、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行う
超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の部分振動子列は、方位方向において複数に分割された部分振動子列部分からなり、
前記送信部は、前記送信振動子の列として、方位方向において複数の前記第１の部分振動子列部分に挟まれた第３の部分振動子列を、さらに、選択し、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行う
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記送信部は、前記送信焦点の深さが所定値以上であるとき、部分振動子列に分割した送信を行う
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記整相加算部は、計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、
前記画像化信号合成部は、生成された前記音響線信号のサブフレームデータに基づく信号を、観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の前記フレームデータを生成する
請求項２又は３の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
送信ステアリング角度を基準角度としたとき、
前記整相加算部は、複数の計算対象領域のうち前記基準角度の指す方向に対する領域中心線の角度が大きい計算対象領域を、当該角度が小さい計算対象領域よりも深さ方向に短く設定する
請求項２〜４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記整相加算部は、整相加算処理における受信開口の振動子列を、当該受信開口の列中心が、観測点が前記第３の部分振動子列の両端と前記送信焦点とを通る２つの直線間の領域に位置する場合には前記第３の部分振動子列に含まれ、観測点が前記第２の部分振動子列の両端と前記送信焦点とを通る２つの直線間の領域に位置する場合には前記第２の部分振動子列に含まれるように、設定する
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記整相加算部は、送信ステアリング角度を基準角度としたとき、整相加算処理における受信開口の振動子列を、対象となる列中心が観測点に対し、受信方向の角度が前記基準角度と同一となるよう選択する
請求項２〜５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記送信部は、方位方向における全送信開口領域内に、さらに、超音波ビームを送信させない第４の部分振動子列を選択する
請求項２〜７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記送信部は、前記第２の部分振動子列から、中心周波数よりも高い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて大きく、且つ、中心周波数よりも低い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列及び第１の部分振動子列と比べて小さい超音波ビームを送信させる
請求項２〜８の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記送信部は、前記第２の部分振動子列から、中心周波数よりも高い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて大きく、且つ、中心周波数よりも低い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて小さい超音波ビームを送信させる
請求項２〜９の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記送信部は、前記送信焦点の深さが所定値未満であるとき、前記送信焦点と方位方向の位置が重なる第３の部分振動子列を前記送信振動子の列に選択し、前記第３の部分振動子列から所定値以上の周波数領域を含む超音波ビームを送信させる
請求項２〜９の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
振動子の接線方向と垂直な方向を深さ方向としたとき、複数の計算対象領域のうち、領域中心線に平行な走査線の延伸方向の深さ方向に対する角度が小さい計算対象領域と、当該角度が大きい計算対象領域との深さ方向の長さは等価である
請求項２〜１１の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
送信部は、方位方向の位置が異なる前記送信焦点を複数設定し、前記送信振動子の列からそれぞれ送信焦点に収束する超音波ビームを順次送信させ、
前記画像化信号合成部は、複数の前記送信焦点に対応して前記超音波画像化信号のフレームデータを生成するとともに、さらに、生成された前記超音波画像化信号のフレームデータを観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する
請求項２〜１２の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
送信部は、前記複数の振動子から送信振動子の列を方位方向に漸次移動させて複数回選択し、当該選択に対応して前記送信焦点を方位方向に複数設定することにより、前記送信振動子の列からそれぞれの送信焦点に収束する超音波ビームを順次送信させ、
前記画像化信号合成部は、複数の前記送信振動子の列及び前記送信焦点に対応して前記超音波画像化信号のフレームデータを生成するとともに、さらに、生成された前記超音波画像化信号のフレームデータ音を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する
請求項２〜１２の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記整相加算部は、計算対象領域中の複数の観測点から受信開口内に含まれる振動子各々への反射波到達の遅延時間を算出し、振動子各々に対応する複数の受信信号列から遅延時間に基づいて、観測点からの反射波に基づく信号部分を特定して加算することにより整相加算を行う
請求項２〜１４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記送信部は、同一走査線上に極性反転した一対の超音波を送信させ、
前記受信部は、前記一対の超音波に基づく一対の反射波に基づき受信信号列を生成し、
前記画像生成部は、前記一対の反射波に基づく受信信号列から高調波成分を抽出し、当該高調波成分に基づいて超音波画像化信号を生成する
請求項２〜１５の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
前記送信部は、第３の送信振動子列もしくは第２の送信振動子列の少なくとも何れか一方に対し、周波数分布が、振動子の−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側と、中心周波数よりも高周波側とのそれぞれに強度ピークを有し、かつ複数の強度ピークの間の周波数領域における強度は、強度ピークの強度の最大値を基準として−２０ｄＢ以上である駆動信号を供給する
請求項２〜１６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１８】
前記送信部は、第１の送信振動子列及に対し、周波数分布が、振動子の−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側に最大強度ピークを有する駆動信号を供給する
請求項２〜１７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１９】
前記送信部が第３の送信振動子列及び第２の送信振動子列に供給する駆動信号の−２０ｄＢ周波数帯域が、第１の送信振動子列に供給する駆動信号の−２０ｄＢ周波数帯域よりも広い
請求項２から１７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波診断装置の制御方法であって、
超音波ビームの集束点に対応する送信焦点を決定し、前記複数の振動子から送信振動子の列を選択して、前記送信振動子の列から送信焦点に収束する超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号の列を生成する入力ステップと、
前記被検体の解析対象範囲から一部分が重複する複数の計算対象領域を決定し、前記受波振動子の列から受信開口の振動子列を選択して、複数の計算対象領域について、当該領域中の複数の観測点について、受信開口内に含まれる複数の振動子に対応する複数の受信信号列を整相加算する整相加算ステップと、
前記整相加算部による整相加算結果を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号を生成する画像化信号合成ステップとを備え、
前記送信ステップでは、前記送信振動子の列として、第１の部分振動子列と、方位方向に前記第１の部分振動子列を挟む２つの第２の部分振動子列を、選択し、
前記第２の部分振動子列から、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、
前記整相加算ステップでは、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行う
超音波診断装置の制御方法。
【請求項２１】
前記第１の部分振動子列は、方位方向において複数に分割された部分振動子列からなり、
前記送信ステップでは、前記送信振動子の列として、方位方向において複数の前記第１の部分振動子列に挟まれた第３の部分振動子列を、さらに、選択し、第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行う
請求項２０に記載の超音波診断装置の制御方法。
【請求項２２】
前記送信ステップでは、前記送信焦点の深さが所定値以上であるとき、部分振動子列に分割した送信を行う,
請求項２０に記載の超音波診断装置の制御方法。
【請求項２３】
前記整相加算ステップでは、計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、
前記画像合成ステップでは、生成された前記音響線信号のサブフレームデータに基づく信号を、観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の前記フレームデータを生成する
請求項２１又は２２に記載の超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法に関し、特に、超音波診断装置における送受信に係るビームフォーミング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波パルス反射法により生体内情報を取得し、断層像として表示する医療用画像機器である。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）を受信し、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、Ｘ線や放射線等を用いる他モダリティに比べて、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】
この超音波診断装置において、リアルタイム性を向上させるためのさまざまな工夫がなされており、例えば、同一開口から同時に２方向に送受信を行う技術の利用が提案されている（特許文献１）。更に別の方法として振動子を複数領域にわけることにより同時に２方向に送信する技術が提案されている（特許文献２）。これらの方法により送受信に要する時間を半減でき、リアルタイム性を向上することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３６２４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ビームＡを形成するためのＡ系パルスとビームＢを形成するＢ系パルスの送出が時間的に重畳しない振動子については問題ないが、これらが時間的に重畳する振動子ではＡ系パルスとＢ系パルスとも異なる送信となる共通パルスを送出する必要があり、Ａ系とＢ系の時間的重なりによってはプローブの送信帯域では送出不能な送信超音波が要求されるため、ビームＡ、Ｂ双方に乱れを生じることがある上、送受信音響線の起始点が同一で、浅部領域ではビームＡの合成波面とビームＢの合成波面が近接して形成されるため、音響ノイズとして他方のビームに混入し、画質を低下させるという課題があった。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の方法では、送受信音響線の起始点は離れており、音響ノイズの影響は互いに受けにくい構成であるが、最大送信開口に用いることが可能な素子数はプローブの総素子数／領域数となり、深部領域へ焦点を形成することが困難となるという問題があり、プローブの総素子数よりもシステムｃｈ数が少ない場合には最大送信開口はシステムｃｈ数／領域数となって更に深部への焦点形成が困難となるため、システムｃｈ数の少ない安価なシステムでは採用することが難しい。加えて単位時間あたりに駆動される振動子数が増加するため、プローブの発熱量が増加し、表面温度安全規制により送信電圧を下げざるを得ないケースが少なからずあり、リアルタイム性は改善しても得られる画像のＳ／Ｎが低下していしまうという問題もあった。
【０００７】
リアルタイム性に対する要求の一方で、近年、数々の腱や靭帯のある整形外科領域での超音波診断装置利用が増大し、高角度の穿刺針軸、縦境界、前距腓靭帯等といった浅部やその周辺領域に位置する異方性高反射部材・部位からの反射波の受波が不十分な場合がしばしばあった。そのため、浅部の周辺領域における異方性高反射部材・部位の視認性の改善が求められていた。
【０００８】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リアルタイム性を損なうことなく、複雑な送信制御を必要とせずに安価な装置においても、送信に起因するプローブの発熱量を大きく増加させずに、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上を図り、高角度の異方性反射部位の描出性を改善する超音波信診断装置、及びそ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】
【０００９】
本開示の一態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波診断装置であって、
超音波ビームの集束点に対応する送信焦点を決定し、前記複数の振動子から送信振動子の列を選択して、前記送信振動子の列から送信焦点に集束する超音波ビームを送信させる送信部と、
前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号の列を生成する入力部と、
前記被検体の解析対象範囲から一部分が重複する複数の計算対象領域を決定し、前記受波振動子の列から受信開口の振動子列を選択して、複数の計算対象領域について、当該領域中の複数の観測点について、受信開口内に含まれる複数の振動子に対応する複数の受信信号列を整相加算する整相加算部と、
前記整相加算部による整相加算結果を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号のフレームデータを生成する画像化信号合成部とを備え、
前記送信部は、前記送信振動子の列として、第１の部分振動子列と、方位方向に前記第１の部分振動子列を挟む２つの第２の部分振動子列を、選択し、
前記第２の部分振動子列から、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信さる部分振動子列に分割した送信を行い、
前記整相加算部は、所定深さより深い範囲において、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様に係る超音波信診断装置、及び超音波信診断装置の制御方法によれば、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００の外観図である。
【図２】超音波診断装置１００の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】超音波診断装置１００の送信部１０３の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、送信部１０３において生成される駆動パルス信号の一例ｓｐ、（ｃ）は、別方式による駆動パルス信号の一例ｓｃの態様を示す模式図である。
【図５】送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図６】送信部１０３の送信に係る送信に係る超音波ビームにおいて、送信焦点の深さと送信振動子の駆動信号内容との関係を示す図の一例である。
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、送信部１０３における送信に係る超音波ビームの周波数分布を示す模式図である。
【図８】超音波診断装置１００の受信部１０４の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、整相加算部１０４３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１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、送信ステアリング角度θＴが付された場合における、整相加算部１０４３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１１】超音波画像化信号生成部１０５において生成される超音波画像における表示深度と総合画質との関係を示す図である。
【図１２】合成部１０６における超音波画像フレームデータの生成動作の一例を説明するための模式図である。
【図１３】超音波診断装置１００における処理の概要を示すフローチャートである。
【図１４】図１３における送受信ビームフォーミング処理（ステップＳ２０）の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】図１３における送受信ビームフォーミング処理（ステップＳ２０）の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】超音波診断装置の送信部１０３における送信に係る超音波ビームの伝播経路の副走査に伴う変化を示す模式図である。
【図１７】超音波診断装置における処理を示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、変形例１に係る超音波診断装置の送信部１０３における送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図１９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、変形例１に係る超音波診断装置の合成部１０６における超音波画像フレームデータの生成動作を説明するための模式図である。
【図２０】変形例１に係る超音波診断装置における処理を示すフローチャートである。
【図２１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２に係る超音波診断装置の整相加算部１０４３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２２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２に係る超音波診断装置において、送信ステアリング角度がθＴである場合における、整相加算部１０４３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２３】変形例２に係る超音波診断装置の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図２４】変形例３に係る超音波診断装置の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図２５】変形例３に係る超音波診断装置の送信部１０３の送信に係る送信に係る超音波ビームにおいて、送信焦点の深さと送信振動子の駆動信号内容との関係を示す図の一例である。
【図２６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、変形例３に係る超音波診断装置において、送信部１０３における送信に係る超音波ビームの周波数分布を示す模式図である。
【図２７】変形例３に係る超音波診断装置において、送信部１０３により列Ｔｘ３から送信される超音波ビームＵｓＯ３の減衰を説明するための模式図である。
【図２８】（ａ）（ｂ）は、本開示に係る超音波診断装置において、送信焦点の深さが所定値未満であるときに実施可能な態様である、送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図２９】変形例４に係る超音波診断装置において、送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【図３０】変形例５に係る超音波診断装置において、送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪実施の形態１≫
＜超音波診断システム１０００の構成＞
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。
【００１３】
図１は、実施の形態１に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００の外観図である。図２は、超音波診断装置１００の構成を示す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先端表面に列設された複数の振動子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１０８、操作者からの操作入力を受け付ける操作入力部１１０を有する。プローブ１０１は、ケーブル１０２により超音波診断装置１００に接続可能に構成されている。なお、プローブ１０１は超音波診断装置１００に含まれる態様としてもよく、表示部１０８は、超音波診断装置１００に含まれない態様としてもよい。
【００１４】
＜超音波診断装置１００の構成概要＞
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を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ（不図示）を介して、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部１０３と、プローブ１０１で受波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（ＤＡＳデータ：Delay and Sum Data）を生成する受信部１０４を有する。また、受信部１０４からの出力信号である音響線信号から高調波成分を抽出する高調波成分抽出部１０５ａを有し、音響線信号及びその高調波成分に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで超音波画像（Ｂモード画像）を生成する超音波画像化信号生成部１０５を備える。また、画像メモリー部１０６ａを有し超音波画像のサブフレームデータ等を合成して超音波画像化信号を合成する画像化信号合成部１０６を備える。さらに、超音波画像のフレームデータを表示部１０８に出力するＤＳＣ１０７、表示部１０８、各構成要素を制御する制御部１０９を備える。また、受信部１０４が出力する音響線信号及び超音波画像化信号生成部１０５が出力する超音波画像を保存するデータ格納部（不図示）を有していてもよい。
【００１５】
このうち、送信部１０３、受信部１０４、超音波画像化信号生成部１０５、画像化信号合成部１０６は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
【００１６】
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、送信部１０３、受信部１０４、超音波画像化信号生成部１０５、画像化信号合成部１０６、ＤＳＣ１０７、制御部１０９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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）や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。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。
【００１７】
画像メモリー部１０６ａ、データ格納部は、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、半導体メモリ等を用いることができる。また、画像メモリー部１０６ａ、データ格納部は、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。
【００１８】
なお、本実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、図２で示した構成に限定されない。例えば、何れかの要素が不要な構成もあるし、プローブ１０１に送信部１０３や受信部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。
【００１９】
実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、超音波信号処理装置１５０を構成する送信部１０３、受信部１０４、超音波画像化信号生成部１０５、画像化信号合成部１０６に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、超音波信号処理装置１５０の各要素について、その構成及び機能を説明し、それ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に本実施の形態１に係る超音波信号処理装置１５０を置き換えて使用することが可能である。
【００２０】
次に、超音波診断装置１００に外部から接続されるプローブ１０１、超音波診断装置１００における超音波信号処理装置１５０以外の構成について、その概要を説明する。
【００２１】
プローブ１０１は、例えば一次元方向（以下、「方位方向」とする）に配列された複数の振動子１０１ａを有する。プローブ１０１は、後述の送信部１０３から供給されたパルス状の電気駆動信号（以下、「駆動パルス信号」とする）をパルス状の超音波に変換する。プローブ１０１は、プローブ１０１の振動子側外表面を被検体の皮膚表面に当接させた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ１０１は、被検体からの複数の超音波反射波（以下、「反射波」とする）を受信し、複数の振動子によりこれら反射超音波をそれぞれ電気信号に変換して受信部１０４に供給する。本実施の形態１では、例えば、長尺状に１９２個の振動子１０１ａを備えたプローブ１０１を用いている。なお、振動子１０１ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。
【００２２】
操作入力部１１０は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力などを行うための検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け、制御部１０９に出力する。操作入力部１１０は、例えば、表示部１０８と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。この場合、表示部１０８に表示された操作キーに対してタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置１００の各種設定・操作を行うことができ、超音波診断装置１００がこのタッチパネルにより操作可能に構成される。また、操作入力部１１０は、例えば、各種操作用のキーを有するキーボードや、各種操作用のボタン、レバー等を有する操作パネルであってもよい。また、表示部１０８に表示されるカーソルを動かすためのトラックボール、マウスまたはフラットパッド等であってもよい。または、これらを複数用いてもよく、これらを複数組合せた構成のものであってもよい。
【００２３】
表示部１０８は、いわゆる画像表示用の表示装置であって、ＤＳＣ１０７からの画像出力を画面に表示する。表示部１０８には、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、有機ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
【００２４】
＜超音波信号処理装置１５０の構成＞
以下、超音波信号処理装置１５０を構成する送信部１０３、受信部１０４、超音波画像化信号生成部１０５、画像化信号合成部１０６の構成について説明する。
【００２５】
（送信部１０３）
送信部１０３は、ケーブル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の列に含まれる複数の振動子各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する回路である。送信部１０３は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列を選択して駆動信号を供給し、送信振動子の列から送信焦点に集束する超音波ビームを送信させる。このとき、送信部１０３は、駆動信号として、例えば３つの周波数の基本波ｆ１、ｆ２、ｆ３の成分を含む駆動パルス信号を生成し、複数の送信振動子の列に対し異なる周波数分布を持つ駆動パルス信号を印加可能な構成となっている。なお、本明細書では、送信後に反射波の受信が行われる超音波ビームの送信単位を「送信イベント」と称呼する。
【００２６】
超音波診断装置１００では、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列Ｔｘｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ、ｑは自然数）を選択して、それぞれの送信振動子の列Ｔｘｑから送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームを送信させる構成を採る。
【００２７】
図３は、送信部１０３の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、クロック発生回路１０３１、駆動パルス信号発生回路１０３２、持続時間及び電圧レベル設定部１０３３、遅延回路１０３４、遅延プロファイル生成部１０３５を備える。図４（ａ）（ｂ）は、送信部１０３において生成される駆動パルス信号の一例ｓｐ及びパルスインバージョンにおける位相反転送信の態様を示す模式図である。図４（ｃ）は別方式によって生成された駆動パルス信号の一例ｓｃの態様を示す図である。駆動パルス信号ｓｃのように無段階に電圧レベルが変化する駆動パルス信号は、リニアアンプを用いて任意形状の駆動パルス信号を生成する方式等によって得てもよいし、駆動パルス信号ｓｐに帯域制限処理を行うなどして平滑化し、駆動パルス信号ｓｃとして出力する方法をとってもよい。このように、駆動パルス信号は矩形状の信号を用いる方式でも、駆動パルス信号ｓｃの様に無段階に変化する駆動パルス信号を用いる方法のいずれもその必要性に応じて選択できる。
【００２８】
［クロック発生回路１０３１］
クロック発生回路１０３１は、駆動パルス信号ｓｐの出力タイミング制御や各電圧レベルの持続時間制御の最小時間単位となるクロック信号を発生させる回路である。
【００２９】
［駆動パルス信号発生回路１０３２、持続時間及び電圧レベル設定部１０３３］
駆動パルス信号発生回路１０３２は、持続時間及び電圧レベル設定部１０３３からの出力に基づき、送信振動子の列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駆動パルス信号ｓｐを生成して出力する回路である。
【００３０】
駆動パルス信号ｓｐの発生において、駆動パルス信号発生回路１０３２は、例えば、図４（ａ）に示すように、５値（＋ＨＶ／＋ＭＶ／０（ＧＮＤ）／−ＭＶ／−ＨＶ）、又は３値（＋ＨＶ／０（ＧＮＤ）／−ＨＶ）の電圧を切り替えて出力することにより、矩形波による駆動パルス信号ｓｐを発生させる。なお、駆動パルス信号の振幅の絶対値、正負の電圧の同一性、電圧の段階数は上記に限定されない。
【００３１】
また、超音波診断装置１００では、ＴＨＩにおける高調波成分の抽出を行うために、例えば、パルスインバージョン法を用いることができる。その場合、駆動パルス信号発生回路１０３２では、パルスインバージョン法を実施する場合には、位相が反転した連続する一対の駆動パルス信号ｓｐ１、ｓｐ２を発生する。その結果、図４（ｂ）に示すように、駆動パルス信号発生回路１０３２が発生する１回目の駆動パルス信号ｓｐ１と２回目の駆動パルス信号ｓｐ２とは位相が反転した構成となる。
【００３２】
このとき、必要に応じて１回目の駆動パルス信号ｓｐ１と２回目の駆動パルス信号ｓｐ２を位相反転させた対称形とせずに一部を非対称として線形信号成分を意図的に残し、利用する構成としてもよい。
【００３３】
更に、高調波の抽出法は位相反転を利用した方法に限定されず、例えば既知の振幅変調法を利用した方法で構成してもよい。
【００３４】
加えて、複数の送信イベントの受信結果を演算して必要とする受信信号成分を抽出する方法としては、送信イベント数は２回に限定されず、３回以上の送信イベントを行う構成としてもよい。例えば、駆動パルス信号の位相を１２０°ずつずらした３回の送信イベントの受信結果を合成して３次高調波成分を抽出する構成等も選択できる。
【００３５】
［遅延プロファイル生成部１０３５］
遅延プロファイル生成部１０３５は、制御部１０９からの送信制御信号のうち、送信振動子の列Ｔｘと送信焦点ＦＰの位置を示す情報に基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める遅延時間ｔｐｋ（ｋは、１から送信振動子の列に含まれる振動子の数Ｍまでの自然数）を振動子毎に設定して遅延回路１０３４に出力する回路である。これにより、遅延時間分だけ振動子毎に超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームの電子フォーカシングを行う。
【００３６】
［遅延回路１０３４］
遅延回路１０３４は、送信パルスの送信タイミングについて、遅延プロファイルに基づき振動子毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信に係る超音波ビームの集束を行う回路である。具体的には、遅延回路１０３４は、駆動パルス信号発生回路１０３２からの駆動パルス信号ｓｐと遅延プロファイル生成部１０３５からの遅延時間ｔｐｋとに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信振動子の列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駆動信号ｐｗを供給する送信処理を行う。駆動信号ｐｗにおいては、正面方向に送信する場合、送信振動子の列Ｔｘに対し、振動子列の中心に位置する振動子に対して大きな遅延時間ｔｐｋが適用される。これにより、図５に示すように、波送信振動子の列Ｔｘから送信焦点ＦＰに対応する被検体中の特定部位に超音波ビームが集束する超音波ビームが送信される。
【００３７】
［送信される超音波ビームの態様］
図５は、本開示にかかる部分振動子列に分割した送信を行った場合の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路の一例を示す模式図である。超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子１０１ａの列を送信振動子の列Ｔｘとして図示している。図５に示すように、本明細書では振動子１０１ａの列方向（方位方向）をＸ方向、方位方向に垂直な被検体の深さ方向をＹ方向とする。
【００３８】
送信部１０３において、複数の振動子１０１ａから選択される送信振動子の列Ｔｘに対して、送信振動子の列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とにより、送信振動子の列Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、理想的には、被検体のある深度において、波面がある一点で送信フォーカス点ＦＰ（Focal point）が合う状態となる。送信フォーカス点ＦＰの深さＦＤ（Focal depth）は、上記した遅延プロファイルに基づき任意に設定することができる。送信フォーカス点ＦＰで合焦した波面は、再び拡散し、送信振動子の列Ｔｘを底とし送信フォーカス点ＦＰ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。この砂時計型の領域（斜線ハッチングで示した領域）を超音波照射領域Ａｘと称呼する。
【００３９】
なお、本明細書において、送信波による超音波ビームが「集束」するとは、超音波ビームが絞られフォーカスビームであること、すなわち、超音波ビームに照射される面積が送信後に減少し特定の深さにおいて最小値を採ることを指し、超音波ビームが１点にフォーカスされる場合に限られない。この場合、「送信焦点ＦＰ」とは、超音波ビームが集束する深さにおける超音波ビーム中心をさす。
【００４０】
また、本明細書において、「部分振動子列に分割した送信」とは、送信開口となる振動子列を複数の部分振動子列に分割し、周波数成分、送信駆動の電圧ステート遷移タイミング等が異なる送信内容を送出することを指し、送信振幅のみを変更したいわゆる送信アポダイゼーション送信は含まないものとする。
【００４１】
次に、超音波診断装置１００における送信振動子の列Ｔｘを複数の振動子の列に分割して駆動する方法について説明する。
【００４２】
図６は、送信部１０３の送信に係る送信に係る超音波ビームにおいて、送信焦点ＦＰの深さＦＤと送信振動子の駆動信号内容との関係を示す図の一例である。図６において、行方向は振動子１０１ａの識別番号であり、「１」は送信振動子の列Ｔｘの中央側から１番目の振動子を表し、「３２」は３２番目の振動子を表す。列方向は、送信焦点ＦＰの深さ方向の位置に対応する識別番号であり、「１」が関心領域を深さ方向に８分割したときの最も浅部の送信焦点を表し「８」が最も深部の送信焦点を表す。図中の「Ａ、Ｂ、Ｃ」の位置は、複数の送信振動子の列Ｔｘｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ）に含まれる振動子の区分を表し、駆動信号ｐｗｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ）が独立して供給される。また、「Ａ、Ｂ、Ｃ」は、振動子に印加される駆動信号ｐｗの区分を表す。
【００４３】
図６は送信開口の片側のみが記載されており、記載されていない片側は開口中心に対して線対称の配置となっている。すなわち、深さ「１」では送信開口を中心として４つずつの振動子、計８振動子に駆動パルス信号「Ａ」が供給されて送信が行われ、深さ「８」では送信開口を中心として８振動子に駆動パルス信号「Ａ」が、開口両端の６振動子、計１２振動子に駆動パルス信号「Ｃ」が、中心と両端の間に位置する４４振動子に駆動パルス信号「Ｂ」が供給されて合計６４振動子で送信が行われることを示している。図６の例では振動子数は全て偶数となるが、送信振動子を奇数として区分配置してもよい。
【００４４】
すなわち、超音波診断装置１００では、図６に示すように、送信焦点ＦＰの深さが「４」以上であるとき、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列Ｔｘｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ：ｑは自然数、ｑｍａｘは３以上）を選択する、そして、それぞれの送信振動子の列Ｔｘｑに対し、「Ａ、Ｂ、Ｃ」に対応する駆動信号ｐｗｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ）を個別に供給して、それぞれの送信振動子の列Ｔｘｑから送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信の構成を採る。
【００４５】
そのため、本実施の形態１では、送信部１０３は、図５に示すように、送信焦点ＦＰの深さが「４」以上において、送信焦点ＦＰと方位方向の位置が重なる第３の送信振動子の列Ｔｘ３（以後、「列Ｔｘ３」と記す場合がある）と、方位方向に列Ｔｘを挟む２つに分割された部分から構成される第１の送信振動子の列Ｔｘ１（以後、「列Ｔｘ１」と記す場合がある）と、方位方向に２つの列Ｔｘ１を挟む２つの第２の送信振動子の列Ｔｘ２（以後、「列Ｔｘ２」と記す場合がある）を選択し、列Ｔｘ２及び列Ｔｘ３に対し列Ｔｘ１と異なる周波数分布を持つ駆動信号を生成して供給する。ここで、送信振動子の列ｔｘに含まれる振動子１０１ａの個数に対する列Ｔｘ３の振動子の個数は、１／１６以上１／２以下としてもよい。同様に、送信振動子の列ｔｘに含まれる振動子１０１ａの個数に対する列Ｔｘ２の振動子の個数は、１／１６以上１／２以下としてもよい。
【００４６】
ここで、送信振動子の列Ｔｘｑを構成する振動子の選択は、制御部１０９の指示に基づき駆動パルス信号発生回路１０３２により行われる。また、各送信振動子の列Ｔｘｑに対する駆動パルス信号ｓｐの割り当て、及び、送信振動子の列Ｔｘｑ毎に割り当てられた駆動パルス信号ｓｐに対する同一電圧レベルの各区間の持続時間及びその電圧レベルの設定は、制御部１０９の指示に基づき持続時間及び電圧レベル設定部１０３３で行われ、送信振動子の列Ｔｘｑ毎の駆動パルス信号ｓｐに対する適用は駆動パルス信号発生回路１０３２により行われる。また、送信振動子の列Ｔｘｑ毎の駆動パルス信号ｓｐに対し、持続時間及び電圧レベル設定部１０３３で設定される各区間の持続時間及び電圧レベルは、例えば、操作入力部１１０への操作入力により選択できる構成としてもよい。
【００４７】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、送信部１０３における送信に係る超音波ビームの周波数分布の一例を示す模式図であり、列Ｔｘ３、列Ｔｘ１、列Ｔｘ２から送信される超音波ビームを、それぞれＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ２とするとき、（ａ）はＵｓＩｎ及びＵｓＯ２の周波数分布構成、（ｂ）はＵｓＯ１の周波数分布、（ｃ）は、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ２の周波数分布を重ね合わせたときの周波数分布を示す。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）において、横軸が周波数であり、縦軸が駆動信号ｐｗが与えられることにより振動子から送出される送信超音波パルス信号の信号強度であり、破線がプローブ１０１の送信周波数帯域を示す。
【００４８】
図５及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、送信部１０３は、列Ｔｘ１、列Ｔｘ２、列Ｔｘ３に異なる駆動信号ｐｗ１、ｐｗ２、ｐｗ３をそれぞれ供給して、送信焦点ＦＰと方位方向の位置が重なる列Ｔｘ３から超音波ビームＵｓＩｎを、方位方向に列Ｔｘを挟む２つの列Ｔｘ１から超音波ビームＵｓＯ１を、方位方向に２つの列Ｔｘ１を挟む２つの列Ｔｘ２から超音波ビームＵｓＯ２を、それぞれ送信させる態様を採る。図７で示した態様ではｐｗ２＝ｐｗ３、すなわち図６の駆動パルス信号区分において「Ａ」=「Ｃ」となっており、このとき、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ２は同一の送信焦点ＦＰに集束するように電子フォーカシングされる。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、列Ｔｘ２及び列Ｔｘ３に供給させる駆動信号ｐｗ２、ｐｗ３の周波数分布は、基本波ｆ１、ｆ２、ｆ３の周波数成分を含む。そして、駆動信号ｐｗ２、ｐｗ３の送信超音波パルス信号の周波数分布が、振動子１００ａの−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側と、中心周波数よりも高周波側とのそれぞれに強度ピークを有し、かつ複数の強度ピークの間の周波数領域における強度は、強度ピークの強度の最大値を基準として−２０ｄＢ以上である構成を採ることが好ましい。ピーク間を−２０ｄＢ以上とすることで複数の周波数強度ピークを有している場合でも送信超音波パルスの時間波形ピークが分割しない送信を行うことができる。また、ここで、超音波ビームの集束幅は周波数の逆数に比例するため、例えば、基本波ｆ３は基本波ｆ１に対して３倍の周波数を有するとしたとき、基本波ｆ３成分は集束によるビーム幅が１／３となる。すなわち基本波ｆ１と比較して３倍の密度で集束するため、基本波ｆ３の成分を含む照射領域では音響レンズ等による短軸の超音波ビーム集束でも容易に音圧が上昇し、電子フォーカス焦点よりも浅い深度領域で高調波を生成する非線形領域に達する。これにより浅い深度領域からＳ／Ｎの良好な高調波信号を得ることが可能となる。
【００５０】
これに対し、低周波である基本波ｆ１は、送信超音波が浅部で減衰が少なく深部到達性が高いために送信焦点を中心とした深部において高い音圧領域を生成することができ、深部でＳ／Ｎの良好な高調波信号を得ることに寄与する。
【００５１】
こうした送信超音波の周波数構成により、ｐｗ２およびｐｗ３の送信領域では浅部から深部にわたってＳ／Ｎの良好な高調波信号を得ることができる。これにより、列Ｔｘ３にのみ駆動信号ｐｗ３の供給を行った場合には、浅部に存在することが多い穿刺針等の鏡面反射部材や腱等の異方性反射部位からの反射波を送信方向に対して正対する位置関係の近傍でのみ良好な信号として得られなかったが、送信方向に対してより角度がついた場合でも効果的に受波できるようになり、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上することができる。
【００５２】
また、図７（ｂ）に示すように、列Ｔｘ１に供給させる駆動信号ｐｗ１の周波数分布は、低周波単周波の基本波ｆ４の周波数成分を含む。そして、駆動信号ｐｗ１の送信パルス信号の周波数分布が、超音波探触子の−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側に最大強度ピークを有する構成を採る。これより、基本波ｆ４は、送信超音波が浅部で減衰が少なく深部到達性が高いために深部における方位分解能が高く、深部でのスペックル粒状性を高める効果がある。また、基本波ｆ４の駆動信号ｐｗは、高周波成分を含まないので、プローブ１０１の表面温度の低下に寄与するうえ、浅部で音圧上昇せずに不要な高調波を生成しないため、浅部観察領域の低エコー部描出能向上に寄与する。
【００５３】
超音波診断装置１００では、送信される超音波ビームＵｓＯ２、Ｏ３と比べて高い周波数領域の信号強度が小さい超音波ビームＵｓＯ１を列Ｔｘ１から送信させることができ、超音波照射領域Ａｘ内の非受信領域における高調波生成を減少させて音響ノイズを抑制しつつ、減衰が少ない低い周波数領域の信号強度を含む超音波ビームＵｓＯ１を列Ｔｘ１から送信することにより深達度を向上することができ、印加エネルギーを効率的に活用できる。
【００５４】
以上のとおり、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ２の周波数分布を重ね合わせた周波数分布では、また、図７（ｃ）に示すように、駆動信号ｐｗ２、ｐｗ３の−２０ｄＢ周波数帯域が、駆動信号ｐｗ１の−２０ｄＢ周波数帯域よりも広い構成となる。また、列Ｔｘ２及び列Ｔｘ３からＴｘ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームを送信させる構成を採ることができる。
【００５５】
また、ｐｗ１とｐｗ３の周波数領域信号特性の関係は、プローブの−２０ｄＢ送信周波数帯域内において、図７（ｃ）に示したようにｐｗ３がｐｗ１を概ね包含していることが好ましい。これにより、ｐｗ１の低周波信号強度がｐｗ３よりも強度が高い場合、焦点以遠等の深部領域で開口中心のＵｓＩｎ領域よりもＵｓＯ１領域の方が信号強度が強くなり、超音波ビームの断面プロファイルが中央が低い２ピークにスプリットしてしまうことを抑止することができる。ここで言う概ね包含とは、プローブの−２０ｄＢ送信周波数帯域内において、ｐｗ３に対してｐｗ１の各周波数成分強度が６ｄＢを超えて上回らないことを言う。
【００５６】
図７（ｃ）ではｐｗ２、ｐｗ３は周波数領域に複数の信号強度ピークを有する好ましい例を示したが、複数の信号強度ピークを有することは必須要件ではなく、ｐｗ１の周波数よりも高い周波数領域の信号を含んでいればよい。たとえば、広帯域の単一信号強度ピークからなる駆動信号であってもよく、その信号強度ピーク周波数も限定されない。ただし、その場合でもｐｗ１の周波数領域信号特性はｐｗ３に包含されていることが好ましい。
【００５７】
（受信部１０４）
受信部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、整相加算処理がされたあとのある観測点に対する受信信号である。整相加算処理については後述する。図８は、受信部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、受信部１０４は、入力部１０４１、受波信号保持部１０４２、整相加算部１０４３を備える。
【００５８】
以下、受信部１０４を構成する各部の構成について説明する。
【００５９】
[入力部１０４１]
入力部１０４１は、ケーブル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において超音波反射波を受信して得た電気信号を増幅した後、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受波信号保持部１０４２に出力し、受波信号保持部１０４２は受信信号を保持する。
【００６０】
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。
【００６１】
また、パルスインバージョン法を実施する場合には、入力部１０４１は、同一走査線上に時間間隔をおいて送信された極性反転した一対の駆動パルス信号ｓｐ１、ｓｐ２もしくはｓｃ１、ｓｃ２からの反射波に基づく位相が反転した一対のｒｆ信号ｒｆ１、ｒｆ２を受信する。
【００６２】
入力部１０４１は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数Ｎの振動子１０１ａの一部又は全部にあたる列状に並んだ受波振動子Ｒｗの各々が得た反射超音波に基づいて、各受波振動子Ｒｗに対する受信信号の列を生成する。受波振動子Ｒｗは、制御部１０９の指示に基づき選択される。本実施の形態１では、受波振動子Ｒｗはプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数Ｎとしている。また、受波振動子Ｒｗが構成する受信振動子Ｒｗの列Ｒｗｘの列中心は、送信振動子の列（送信振動子の列Ｔｘ）の列中心と合致するよう選択され、受波振動子Ｒｗの数は送信振動子の数と同一か、又は、送信振動子の数よりも多い構成としてもよい。
【００６３】
[受波信号保持部１０４２]
受波信号保持部１０４２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。受波信号保持部１０４２は、送信イベントに同期して送信部１０３から、各受波振動子に対する受信信号の列を入力し、１枚の超音波画像が生成されるまでの間これを保持してもよい。また、受波信号保持部１０４２は、例えば、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等を用いることができる。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。また、データ格納部の一部であってもよい。
【００６４】
[整相加算部１０４３]
整相加算部１０４３は、送信イベントに同期して被検体内の計算対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点について、観測点から各受信振動子が受信した受信信号列を整相加算して、音響線信号を生成する回路である。ここで、「計算対象領域Ｂｘ」とは、整相加算処理により音響線信号のサブフレームデータを生成する単位領域である。
【００６５】
整相加算部１０４３は、計算対象領域Ｂｘの占める位置が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域ＢｘＩ０（Ｉ０＝１〜Ｉｍａｘ：Ｉ０は自然数、Ｉｍａｘは２以上）を設定し、それぞれの計算対象領域ＢｘＩ０内に位置しサブフレーム毎に異なる位置の複数の観測点Ｐｉｊについて整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を複数生成する構成を採る。
【００６６】
図８に示すように、整相加算部１０４３は、受信開口設定部１０４３１、遅延時間算出部１０４３２、遅延処理部１０４３３、加算部１０４３４、及び合成部１０４３５を備える。以下、各部の構成について説明する。
【００６７】
ｉ）受信開口設定部１０４３１
受信開口設定部１０４３１は、被検体中の解析対象範囲に対応する計算対象領域Ｂｘを設定し、音響線信号を算出対象となる計算対象領域Ｂｘ中の観測点Ｐｉｊに対して、観測点Ｐｉｊの位置に基づき受信開口Ｒｘを設定する回路である。ここで、受信開口Ｒｘとは、受信信号を受波した受波振動子の列から選択される振動子の列であって、観測点からの反射波に基づく受信信号列を整相加算するときに、計算の対象となる受信信号を受波した振動子の列である。また、本明細書では、観測点Ｐを、Ｘ方向及びＹ方向の座標に対応するインデックスｉ、ｊを付して表記する場合には、Ｐｉｊと表記する場合がある。整相加算処理では、観測点Ｐｉｊから受信開口Ｒｘ内の受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を各々算出し、観測点Ｐｉｊに対して算出した遅延時間に基づき音響線信号が算出される。
【００６８】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、整相加算部１０４３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。
【００６９】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、超音波診断装置１００では、受信開口設定部１０４３１は、計算対象領域Ｂｘの占める方位方向の位置が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域ＢｘＬ（Ｂｘ１）、ＢｘＣ（Ｂｘ２）、ＢｘＲ（Ｂｘ３）を設定し、それぞれの計算対象領域ＢｘＩ０（Ｉ０＝１〜３）内に位置する複数の観測点ＰｉｊＬ、ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲについて整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を複数生成する。
【００７０】
ここで、計算対象領域Ｂｘと受信開口Ｒｘは、以下のように設定される。
【００７１】
計算対象領域ＲｘＣは、観測点Ｐｉｊが列Ｔｘ１の両端と送信焦点ＦＰとを通る２つの直線間の領域に位置するように設定される。具体的には、計算対象領域ＢｘＣは、図９（ｂ）に示すように、列Ｔｘ１の略中心から起始し、送信焦点ＦＰを通過する直線が通る領域内（図５の超音波ビームＵｓＩｎに相当する領域）に設定される。
【００７２】
計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＲは、観測点Ｐｉｊが列Ｔｘ３の両端と送信焦点ＦＰとを通る２つの直線間の領域であって、送信焦点ＦＰより深度が浅い範囲に位置するように設定される。具体的には、計算対象領域ＢｘＬは、図９（ａ）に示すように、図中右側に位置する列Ｔｘ３の略中心から起始し、送信焦点ＦＰを通過する直線が通る領域内（図５右側の超音波ビームＵｓＯ２に相当する領域）に設定される。同様に、計算対象領域ＢｘＲは、図９（ｃ）に示すように、図中左側に位置する列Ｔｘ３の略中心から起始し、送信焦点ＦＰを通過する直線が通る領域内（図５左側の超音波ビームＵｓＯ２に相当する領域）に設定される。
【００７３】
また、受信開口ＲｘＣの振動子列は、計算対象領域ＲｘＣに位置する観測点Ｐｉｊの整相加算処理に対して設定される。具体的には、受信開口ＲｘＣは、図９（ｂ）に示すように、列中心が列Ｔｘ１内に位置するように設定される。
【００７４】
受信開口ＲｘＬ、ＲｘＲの振動子列は、それぞれ計算対象領域ＲｘＬ、ＲｘＲに位置する観測点Ｐｉｊの整相加算処理に対して設定される。具体的には、受信開口ＲｘＬは、図９（ａ）に示すように、列中心が図中右側の列Ｔｘ３内に位置するように設定される。受信開口ＲｘＲは、図９（ｃ）に示すように、列中心が図中左側の列Ｔｘ３内に位置するように設定される。
【００７５】
また、例えば、列Ｔｘ１もしくは列Ｔｘ３の略中心を受信開口Ｒｘの中心として固定して音響線信号を生成する構成としてもよい。
【００７６】
なお、本開示における受信開口Ｒの中心とは、受信振動子列の物理的な中心・中央を意味するものではなく、受信音響線の起始点、すなわち受信遅延計算における基準点を指す。
【００７７】
このとき、方位方向と垂直な方向を深さ方向とし、計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲの方位方向の中心を通る直線を走査線ＣＬＬ、ＣＬＣ、ＣＬＲとしたとき、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、走査線ＣＬＬ、ＣＬＣ、ＣＬＲの深さ方向に対する角度θを受信ステアリング角度θＲＬ、θＲＣ、θＲＲとする。
【００７８】
本実施の形態では、受信ステアリング角度θＲが大きい計算対象領域Ｂｘは、当該角度が大きい計算対象領域Ｂｘよりも深さ方向に短い構成としてもよい。
【００７９】
具体的には、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、計算対象領域Ｂｘの方位方向の中心を通る直線を領域中心線ＣＬＬ、ＣＬＣ、ＣＬＲにおいて、領域中心線ＣＬＬ、ＣＬＲの深さ方向Ｙに対する受信ステアリング角度θＲＬ、θＲＲが、領域中心線ＣＬＣの深さ方向Ｙに対する受信ステアリング角度θＲＣよりも大きい。そのため、計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＲは、計算対象領域ＢｘＣよりも深さ方向に短い構成を採ることができる。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す例では、送信ステアリング角度は０°であるので、複数の計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲのうち送信ステアリング角度の指す方向と領域中心線ＣＬＬ、ＣＬＲとのなす角度が大きい計算対象領域を、当該角度が小さい計算対象領域よりも深さ方向に短く設定することができる。
【００８０】
例えば、高角度の穿刺針軸、縦境界、前距腓靭帯等といった異方性高反射部材は浅部やその周辺領域に位置する傾向がある。そのため、これらの異方性高反射部材からの反射波を受波するためには、浅部における受信ステアリング角度θＲを拡大することが有効である。
【００８１】
しかしながら、受信ステアリング角度θＲの大きい計算対象領域Ｂｘを深部まで拡大しても、深部においては、計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲ間の重なり幅が小さいか、又は重ならない。そのため、空間コンパウンドとして画像重畳することにより画像描出性を高めるという機能を果たさない。
【００８２】
さらに、計算対象領域Ｂｘを深部まで拡大しても、送受信に係る伝播経路が長く減衰が大きいうえ、振動子の送受信感度も角度が増すにしたがって低下するために、生成された画像において十分な空間分解能及びＳ／Ｎ比が得ることが難しいということが考えられる。
【００８３】
これに対し、複数の計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲのうち領域中心線の深さ方向に対する角度が大きい計算対象領域ｘＬ、ＢｘＲを、当該角度が小さい計算対象領域ＢｘＣよりも深さ方向に短く設定することにより、上記のデメリットがなく、演算のためのリソースを効率的に利用して視野角を効果的に拡大し、浅部における異方性高反射部材からの反射波を効率的に受波してその視認性を拡大できる。
【００８４】
なお、音響線信号のサブフレームデータが生成される計算対象領域Ｂｘは、本実施の形態１では、上述のとおり、送信開口列Ｔｘ２もしくは列Ｔｘ３の略中心から起始し、送信焦点ＦＰを通過する直線が通る領域内（図５の超音波ビームＵｓＩｎ、ＵｓＯ２に相当する領域）に設定される。すなわち、図５の送信例によれば、計算対象領域ＢｘＣは受信ステアリング角度が０°の受信となり、計算対象領域ＢｘＬと計算対象領域ＢｘＲは列Ｔｘ２の略中心位置から送信焦点ＦＰへ向かう方向とＹ方向とのなす角度が受信ステアリング角度となり、サブフレームの受信ステアリング角度θＲＬ、θＲＲは自ずと決定される。しかしながら、計算対象領域Ｂｘはこれに限定されるものではなく、図５の超音波ビームＵｓＩｎ、ＵｓＯ２に相当する領域に含まれる任意の領域に設定してもよい。
【００８５】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、送信ステアリング角度θＴが付された場合における、整相加算部１０４３における観測点ＰｉｊＬ、ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲ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。後述の送信ステアリング角度をつけて送信を行う変形例１、図１８（ａ）（ｃ）における計算対象領域Ｂｘの態様である。この場合にも、図９（ａ）（ｃ）と同様に、計算対象領域ＢｘはＵｓＩｎ、ＵｓＯ２の領域内に設定される。
【００８６】
このとき、送信副走査を常法のとおり送信開口中心が振動子端部に達したところで終了すると、ＢｘＬ、ＢｘＲ計算対象領域が振動子端部まで到達せず、プローブ端部に画像欠けを生じるため、図１６に示した通り、ＢｘＬ、ＢｘＲ領域がプローブ端部に達するまで、仮想的にプローブ振動子数を拡大した送信副走査を行うことが好ましい。
【００８７】
また、受信開口設定部１０４３１における、ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲの観測点ＰｉｊＬ、ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲに対する受信開口Ｒｘの設定の一態様は、Ｔｘ１もしくはＴｘ３区分の略中心を受信開口Ｒｘの中心として固定して音響線信号を生成する方法である。送信波面の進行に伴い、開口中心は移動せず、観測点Ｐｉｊを順次、送信焦点方向に移動、すなわちＵｓＩｎ、ＵｓＯ２領域内の送信波面進行に応じて受信焦点位置を移動して音響線信号の生成を行う。結果、送信波面の進行方向と受信方向は略同一となり、ＢｘＬ、ＢｘＲによりＢｘＣだけでは効率よく受信することが難しい広視野角から反射波を受波することができる。そのため、例えば、高角度の穿刺針軸、異組織縦境界、前距腓靭帯等といった浅部やその周辺領域に位置する鏡面反射部材や異方性部位の視認性を向上できる。
【００８８】
なお、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す例においても、複数の計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲのうち送信ステアリング角度θＴの指す方向と領域中心線ＣＬＬ、ＣＬＲとのなす角度が大きい計算対象領域は、当該角度が小さい計算対象領域よりも深さ方向に短く設定することができる。
【００８９】
ｉｉ）遅延時間算出部１０４３２
遅延時間算出部１０４３２は、被検体中の解析対象範囲に対応する計算対象領域Ｂｘ中の複数の観測点Ｐｉｊに対して、観測点Ｐｉｊから受信開口Ｒｘ内の受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を算出する回路である。
【００９０】
送信振動子の列Ｔｘから放射された送信波は、観測点Ｐに到達し、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスの変化に応じて反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗに戻る。任意の観測点Ｐｉｊまでの経路の長さ、及び観測点Ｐから各受波振動子Ｒｗまでの経路の長さは幾何学的に算出することができる。
【００９１】
具体的には、観測点Ｐｉｊに対する遅延時間の算出は以下のように行われる。
【００９２】
遅延時間算出部１０４３２は、受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗに対する受信信号の列から、計算対象領域Ｂｘ内の複数の観測点Ｐｉｊについて、各観測点Ｐｉｊと受波振動子Ｒｗ各々との間の距離の差を音速値Ｃｓで除した受波振動子Ｒｗ各々への反射超音波の到達時間差（遅延量）を算出する。具体的には、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、遅延時間算出部１０４３２は、送信イベントに同期して、受波振動子Ｒｗの位置を示す情報と観測点Ｐｉｊの位置を示す情報とに基づき、観測点Ｐｉｊから各受波振動子Ｒｗｋ（ｋ＝１〜ｋｍａｘ）までの経路の長さを幾何学的に算出する。そして、観測点Ｐｉｊから各受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、任意の観測点Ｐｉｊから各受波振動子Ｒｗに到達する反射波到達の遅延時間Δｔｋを各受波振動子Ｒｗｋについて算出する。
【００９３】
ｉｉｉ）遅延処理部１０４３３
遅延処理部１０４３３は、観測点観測点観測点Ｐｉｊに対して、受波振動子Ｒｗ各々に対する基準遅延時間を用いて音響線信号ｄｓを生成する回路である。
【００９４】
先ず、観測点観測点Ｐｉｊに対する受信信号値の特定は以下のように行われる。
【００９５】
遅延処理部１０４３３は、遅延時間算出部１０４３２において算出された到達時間差（遅延量）に基づき各観測点観測点Ｐｉｊから受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間を算出し、遅延処理部１０４３３は反射波の到達時間に基づき各受波振動子Ｒｗに対応する受信信号として同定する。具体的には、遅延処理部１０４３３は、観測点Ｐｉｊと観測点Ｐｉｊに最も近接する受波振動子Ｒｗとの間の超音波往復時間を算出し、遅延時間算出部１０４３２において算出された到達時間差（遅延量）を加算して、受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間を算出する。そして、遅延処理部１０４３３は、受波信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦｋを読込み、受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間に対応する対応する受信信号値を特定する。これより、各受波振動子Ｒｗｋに対する受信信号値が特定される。遅延処理部１０４３３は、この処理を計算対象領域Ｂｘに含まれる複数の観測点Ｐｉｊの全てについて行い、各受波振動子Ｒｗｋに対する遅延量Δｔｋを算出し受信信号の特定を行う。
【００９６】
ｉｖ）加算部１０４３４
加算部１０４３４は、遅延処理部１０４３３から出力される各受波振動子Ｒｗｋ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Ｐ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、各受波振動子Ｒｗに対応して同定された受信信号に、各受波振動子Ｒｗに対する重み数列（受信アポダイゼーション）を乗じて加算して、観測点Ｐに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。この場合、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送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなすことが好ましい。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。
【００９７】
遅延処理部１０４３３において受信開口Ｒｘ内に位置する各受波振動子Ｒｗが検出した受信信号の遅延時間を補償して加算部１０４３４にて加算処理をすることにより、観測点Ｐからの反射波に基づいて各受波振動子Ｒｗで受信した受信信号を重ね合わせて信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐからの受信信号を抽出することができる。
【００９８】
遅延処理部１０４３３は、計算対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐについて音響線信号を生成する。計算対象となる観測点Ｐｉｊの位置を、例えば、走査線及び方位方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返して計算対象領域Ｂｘのすべての観測点Ｐｉｊについて音響線信号が生成され合成部１０４３５に漸次出力される。
【００９９】
ｖ）合成部１０４３５
合成部１０４３５は、計算対象領域Ｂｘの音響線信号から音響線信号のサブフレームデータを生成する回路である。合成部１０４３５は、計算対象領域Ｂｘ内の複数の観測点Ｐｉｊについて生成された音響線信号を加算部１０４３４から漸次入力し、音響線信号が取得された観測点Ｐの位置を指標として各観測点に対する音響線信号を重ねて音響線信号のサブフレームデータを生成する。
【０１００】
上述のとおり、受信開口設定部１０４３１は、複数の計算対象領域ＢｘＩ０を設定する。これに対し、遅延時間算出部１０４３２、遅延処理部１０４３３、加算部１０４３４、及び合成部１０４３５では、複数の計算対象領域ＢｘＩ０について、順次、それぞれの計算対象領域ＢｘＩ０内に位置する複数の観測点Ｐｉｊについて整相加算処理を行うことにより、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した音響線信号のサブフレームデータを合成部１０４３５において生成し、合成されたフレーム音響線信号は、超音波画像化信号生成部１０５に順次、出力される。
【０１０１】
（超音波画像化信号生成部１０５）
超音波画像化信号生成部１０５は、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応したそれぞれの音響線信号のサブフレームデータ等を、その強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで超音波画像化信号のサブフレームデータ等を生成する。超音波画像化信号生成部１０５はこの処理を複数の計算対象領域ＢｘＩ０毎に逐次行い、例えば生成した超音波画像化信号のサブフレームデータを画像化信号合成部１０６に順次、出力する。具体的には、超音波画像化信号生成部１０５は、整相加算部１０４３から取得した音響線信号に対してパルスバージョン法を用いて高調波成分を抽出して広帯域の音響線信号を生成したのち、これに包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで超音波画像化信号のサブフレームデータ等を生成する。すなわち、超音波画像化信号は、超音波受信信号の強さを輝度によって表したＢモード画像であってもよい。
【０１０２】
また、本明細書において、「超音波画像化信号」とは、音響線信号に基づき生成される像として表示される各段階の信号を指し、画像化される最終段階である輝度情報のみならず、その前段階の包絡線検波後受信信号やこれに帯域通過フィルタ処理等を行った信号処理後受信信号等も含まれる構成としてもよい。
【０１０３】
また、超音波画像化信号生成部１０５は、高調波成分抽出部１０５ａを備え、高調波成分抽出部１０５ａによりパルスバージョン法を用いて抽出された高調波成分から超音波画像化信号を生成する。
【０１０４】
このとき、高調波成分抽出部１０５ａは、例えば、特開２０１５−１１２２６１号公報に記載されるように、受信部１０４から出力された音響線信号に対しパルスインバージョン法を実施して高調波成分を抽出する。そして、高調波成分のうち、偶数次高調波成分は、上述した同一走査線上に時間間隔をおいて送信された極性反転した一対の駆動パルス信号ｓｐ１、ｓｐ２からそれぞれ発生した２つの送信超音波にそれぞれ対応する反射波に基づく位相が反転した一対のｒｆ信号ｒｆ１、ｒｆ２に基づく音響線信号を加算することにより、受信信号に含まれる基本波成分を除去して抽出できる。奇数次高調波成分は、一対のｒｆ信号ｒｆ１、ｒｆ２に基づく音響線信号を減算して偶数次高調波成分を除去した上で必要に応じてフィルター処理を行うことにより抽出できる。抽出された偶数次高調波成分と奇数次高調波成分は、オールパスフィルター等により位相調整処理を行った後に加算することにより広帯域の音響線信号を得ることができる。
【０１０５】
図１１は、本開示に、好ましい態様である特開２０１４−１６８５５５号公報あるいは特開２０１６−２１４６２２号公報記載の送信方法を図７（ｃ）ｐｗ３（ＵｓＩｎ）、ｐｗ２（ＵｓＯ２）の送信超音波として適用した際の、超音波画像化信号生成部１０５において生成される超音波画像における表示深度と総合画質との関係を示す図である。図１１において、一点鎖線が、基本波ｆ３成分により生成される高調波成分を示し、破線が、基本波ｆ１、ｆ２成分により生成される高調波成分を示す。両者をまとめた総合画質の周波数特性を実線で示し、従来の総合画質を二点鎖線で示す。これに対し、図７（ｃ）ｐｗ１（ＵｓＯ１）では送波されている音波の周波数が低い成分のみのため、浅部の音響レンズによる集束のみでは充分に音圧が上昇せずに高調波信号の生成が僅かとなる。これにより図５におけるＦＰより浅部の領域では、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ２の領域内には音響レンズによる集束でＳ／Ｎが良好な高調波が生成し、ＵｓＯ１の領域内の高調波生成は僅かとなる。このように高調波の生成領域を一様でなく空間制御した上で、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ２領域内に観測点Ｐｉｊを設定することで、高Ｓ／Ｎの高調波信号を受信できるとともに、観測点が設定されていないＵｓＯ１領域からの散乱・反射音響ノイズの混入を防ぐことができ、高Ｓ／Ｎ信号による良好な反射体描出と、音響ノイズ混入抑制による優れた無〜低エコー部描出を両立した画像を得ることが可能となる。ＵｓＯ１領域内に送波されたｐｗ１は浅部領域では高調波生成に寄与しないが、電子フォーカスによる集束によりＦＰ近傍領域の音圧上昇に寄与する。超音波診断装置１００では、高調波高生成領域であるＵｓＩｎ、ＵｓＯ２内に観測点Ｐｉｊを設定することで、一度の送信で高Ｓ／Ｎで音響ノイズ混入の少ない受信信号からなる超音波画像を３方向から得ることが出来るようになる。これらを後述の画像化信号合成部で合成したのち表示することで、フレームレートを低下させることなく、画像描写性や穿刺針等の鏡面反射部材や腱等の異方性反射対象の視認性が改善された超音波画像が得られる。
【０１０６】
（画像化信号合成部１０６）
画像化信号合成部１０６は、超音波画像化信号生成部１０５から出力される複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した超音波画像化信号のサブフレームデータ等を観測点の位置を基準に合成して超音波画像のフレームデータ等を生成する回路である。ここで、「フレーム」とは、１枚の超音波画像を構築する上で必要な１つのまとまった信号を形成する単位をさす。１フレーム分の合成された音響線信号を「音響線信号のフレームデータ」とする。
【０１０７】
画像化信号合成部１０６は、ＤＲＡＭ、集積回路に含まれるＳＲＡＭなどの半導体メモリーによって構成された画像メモリー部１０６ａを備え、超音波画像化信号生成部１０５から出力された複数の計算対象領域Ｂｘに対応する超音波画像化信号のサブフレームデータ等が記憶される。
【０１０８】
図１２は、画像化信号合成部１０６における超音波画像フレームデータの生成動作の一例を説明するための模式図である。図１２に示すように、方位方向の位置が異なり、深さ方向の範囲が異なる複数の計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲを設定し、それぞれの計算対象領域ＢｘＩ０内に位置する複数の観測点Ｐｉｊについて整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を生成し、超音波画像化信号生成部１０５はそれぞれの計算対象領域ＢｘＩ０に対応する超音波画像化信号のサブフレームデータを生成している。
【０１０９】
画像化信号合成部１０６は、計算対象領域Ｂｘに対応する超音波画像化信号のサブフレームデータを画像メモリー部１０６ａに記憶する際、観測点Ｐｉｊについて算出された音響線信号は、観測点Ｐｉｊの位置に対応する画像メモリー部１０６ａのアドレスに記憶することにより超音波画像のフレームデータを生成する。このとき、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した整相加算処理から算出された、同一位置の観測点Ｐｉｊに対する複数の音響線信号がある場合には、例えば、信号強度が最大である音響線信号が画像メモリー部１０６ａの対応するアドレスに残される構成としてもよい。係る構成により、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応する超音波画像化信号のサブフレームデータ中、最も輝度が高い信号を用いて超音波画像のフレームデータを構成することができる。ただし、ＴＨＩにおいては、高調波抽出処理を行った後の信号において、最も輝度が高い信号を用いることが好ましい。
【０１１０】
あるいは、同一位置の観測点Ｐｉｊに対する複数の音響線信号を平均化した信号が対応するアドレスに記憶される構成としてもよい。係る構成により、複数の超音波画像化信号のサブフレームデータ中、最も輝度が高い信号を画像に反映させるとともに、ノイズを抑制した超音波画像のフレームデータを生成することができる。これも同様に、ＴＨＩの場合は、高調波抽出処理を行った後の信号を用いて平均化処理を行うことが好ましい。
【０１１１】
合成された超音波画像のフレームデータはＤＳＣ１０７に出力される。
【０１１２】
＜動作について＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の超音波信号処理動作について説明する。
【０１１３】
（超音波診断装置１００における処理の概要）
図１３は、超音波診断装置１００における超音波信号処理の概要を示すフローチャートである。
【０１１４】
先ず、超音波検査開始後、操作入力部１１０は、検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け制御部１０９に出力する（ステップＳ１０）。
【０１１５】
次に、送信部１０３は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａから選択した送信振動子の列Ｔｘ内の振動子に対し駆動信号ｐｗを供給して（送信ビームフォーミング処理）各振動子に超音波ビームを送信させ、受信部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（受信ビームフォーミング処理）して、超音波画像化信号生成部１０５に出力する（ステップＳ２０）。このとき、受信部１０４は、複数の計算対象領域ＢｘＩ０を設定に対し、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した音響線信号のサブフレームデータを生成し、超音波画像化信号生成部１０５に順次、出力する。
【０１１６】
次に、超音波画像化信号生成部１０５は、受信部１０４から出力される複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応したそれぞれの音響線信号のサブフレームデータから高調波成分を抽出して生成した広帯域の音響線信号包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで超音波画像化信号のサブフレームデータを生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した超音波画像化信号のサブフレームデータを観測点の位置を基準に合成して超音波画像のフレームデータを生成して、ＤＳＣ１０７に出力する（ステップＳ３０）。
【０１１７】
最後に、ＤＳＣ１０７は超音波画像のフレームデータに基づき超音波画像を含む表示画像を作成して表示部１０８に出力し、表示部１０８は表示画面に表示しては超音波信号処理動作を終了する（ステップＳ４０）。
【０１１８】
（送受信に係るビームフォーミング処理）
以下、ステップＳ２０における処理動作の詳細について説明する。
【０１１９】
図１４、１５は、図１３における送受信ビームフォーミング処理（ステップＳ２０）の詳細を示すフローチャートである。
【０１２０】
本例では、送信振動子の列Ｔｘと受信開口Ｒｘの列中心はＢｘＣは一致する構成となるが、ＢｘＬ、ＢｘＲはＴｘの列中心とは別位置の列中心、もしくは列中心が観測点Ｐｉｊの移動に伴って移動する構成を採る。被検体の解析対象範囲に対応する計算対象領域Ｂｘにおいて、その内部に設定される１以上の送信焦点ＦＰを通る走査線の方位方向の識別番号をｉｓ、深さ方向座標Ｙに対応するインデックスをｊとし、走査線（ｉｓ）上に位置する観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）を設定して音響線信号を算出する。
【０１２１】
先ず、送信部１０３は制御部１０９からの送信制御信号を取得し送信条件を設定する（ステップＳ２０１）。送信制御信号には、送信振動子の列Ｔｘ、送信焦点ＦＰの位置、複数の送信振動子の列、駆動条件を示す情報等が含まれる。
【０１２２】
次に、ステップＳ２０２において、送信部１０３は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中送信振動子の列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駆動信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。具体的には、送信部１０３は、列Ｔｘ１、列Ｔｘ２、列Ｔｘ３に異なる駆動信号ｐｗ１、ｐｗ２、ｐｗ３をそれぞれ供給して、送信焦点ＦＰと方位方向の位置が重なる列Ｔｘ３から超音波ビームＵｓＩｎを、方位方向に列Ｔｘ３を挟む２つの列Ｔｘ１から超音波ビームＵｓＯ１を、方位方向に２つの列Ｔｘ１を挟む２つの列Ｔｘ２から超音波ビームＵｓＯ２を、それぞれ送信させる。
【０１２３】
次に、ステップＳ２０３において、入力部１０４１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（ＲＦ信号）を生成し受波信号保持部１０４２に出力し、受波信号保持部１０４２に受信信号を保持する。
【０１２４】
次に、ステップＳ２０４において、整相加算部１０４３における受信開口設定部１０４３１は、受信ステアリング角度θＲ（Ｉ０）、計算対象領域Ｂｘ（Ｉ０）（Ｉ０＝１〜Ｉｍａｘ：Ｉ０は自然数、Ｉｍａｘは２以上）の配列をそれぞれ設定し、受信ステアリング角度θＲ（Ｉ０）、計算対象領域Ｂｘ（Ｉ０）をそれぞれ初期値１に設定する（ステップＳ２０４）。そして、計算対象領域Ｂｘ（Ｉ０）内に設定される１以上の送信焦点ＦＰを通る走査線の方位方向の識別番号ｉｓを初期値に設定し（ステップＳ２０５）、最初に計算対象とする観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）に対し、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）の深さ方向座標Ｙを表すインデックスｊを初期値に設定し（ステップＳ２０６）、走査線又は計算対象領域Ｂｘ（Ｉ０）の領域中心線ＣＬ、あるいは、実施の形態２で後述するように観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）の位置に基づき受信開口Ｒｘを構成する振動子の列を設定する（ステップＳ２０７）。受信開口Ｒｘは、例えば、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）を通る走査線を基準に対称に設定してもよい。
【０１２５】
次に、遅延時間算出部１０４３２は、基準到達時間ｔ（ｊ）の算出する（ステップＳ２２０）。基準到達時間ｔ（ｊ）とは、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）と受信開口Ｒｘの列中心に位置する受波振動子Ｒｗとの間を超音波が往復するために要する時間である。
【０１２６】
次に、受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋを初期値に設定する（ステップＳ２２１）。本例では、一例として、初期値として、受信開口Ｒｘに含まれる受波振動子Ｒｗ（ｋｍｉｎ〜ｋｍａｘ）の最小値ｋｍｉｎに設定する。
【０１２７】
次に、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋについて、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）からの反射波が到達する際の遅延時間Δｔｋを算出する（ステップＳ２２２）。具体的には、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋの位置を示す情報と観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）の位置を示す情報とに基づき、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路の長さを幾何学的に算出する。そして、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）から各受波振動子Ｒｗｋに反射波が到達するときの遅延時間Δｔｋを算出する。
【０１２８】
次に、遅延処理部１０４３３は、遅延時間適用回数Ｓを初期値（０）に設定し（ステップＳ２２３）、受波信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦ（ｋ）を読込み（ステップＳ２２４）、受信信号の列ＲＦ（ｋ）中の、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）を特定し、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）と加算レジスタに記憶されている音響線信号ｄｓ（ｉｓ，ｊ）との和を算出して（ステップＳ２２５）、新たな音響線信号ｄｓ（ｉｓ，ｊ）を加算レジスタに保存する（ステップＳ２２６）。初回のイタレーションではｄｓ（ｉｓ，ｊ）＝０であり、加算レジスタにはＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）が設定される。
【０１２９】
そして、受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋが最大値ｋｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ２２７）、最大値ｋｍａｘでない場合には、ｋをインクリメントして（ステップＳ２２８）、ステップＳ２２２に戻り、ｋが受信開口Ｒｘ中の受波振動子Ｒｗの最大値ｋｍａｘである場合には、観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）に対する音響線信号ｄＳ（ｉｓ，ｊ）の算出が完了しており、ｊが最大値ｊｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ２２９）。ｊが最大値ｊｍａｘでない場合には、ｊをインクリメントして（ステップＳ２３０）、ステップＳ２２０に戻り、ｊが最大値ｊｍａｘである場合には、走査線（ｉｓ）上に位置するすべての観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）に対する音響線信号ｄＳ（ｉｓ，ｊ）の算出が完了しており、ｉｓが最大値ｉｓｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ２３１）。そして、ｉｓが最大値ｉｓｍａｘでない場合には、ｉｓをインクリメントして（ステップＳ２３２）、ステップＳ２０６に戻り、ｉｓが最大値ｊｍａｘである場合には、計算対象領域Ｂｘ内に存在するすべての走査線（ｉｓ）について線上に存在する観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）に対する音響線信号ｄＳ（ｉｓ，ｊ）の算出が完了しており、受信ステアリング角度θＲ、計算対象領域Ｂｘ（Ｉ０）のインデックスＩ０が最大値Ｉ０ｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ２３３）。そして、Ｉ０が最大値Ｉ０ｍａｘでない場合には、Ｉ０をインクリメントして（ステップＳ２３４）、ステップＳ２０５に戻り、Ｉ０が最大値Ｉ０ｍａｘである場合には、すべての計算対象領域Ｂｘ内について内部に存在する観測点Ｐ（ｉｓ，ｊ）に対する音響線信号ｄＳ（ｉｓ，ｊ）の算出が完了しており、処理を終了する。
【０１３０】
＜超音波診断装置１００に係る超音波画像化信号の生成＞
次に、実施の形態１に係る超音波診断装置１００において、超音波診断装置１００において、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に１つの振動子ずつ漸次移動させて、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数に相当するＭ回の送受信を行う場合の構成及び動作について説明する。
【０１３１】
超音波診断装置における、音響線の移動、すなわち走査線の副走査は、送信開口中心が振動子列の一方の端部位置から開始し、超音波送信（送信イベント）ごとに、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に１つの振動子ずつ漸次移動させて、送信開口中心が反対の端部位置に至るまでのプローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数に相当するＭ回の送信イベントを行う構成が一般的である。
【０１３２】
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に１つの振動子ずつ漸次移動させて、送信開口中心が一方の端部から他方の端部位置に至るまでのプローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数に相当するＭ回の送信イベントを行う構成を採る。このとき、超音波診断装置１００では、送信部１０３は、超音波送信（送信イベント）ごとに送信振動子の列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら超音波送信を複数回、繰り返す構成を採る点では通常の超音波診断装置と同一だが、フレームを形成するための送信イベント数と送信イベントの開始・終了位置が相違する。
【０１３３】
図１６は、実施の形態１係る超音波診断装置１００の送信部１０３における送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図１６に示す例は、送信振動子の列Ｔｘとして選択される振動子の個数Ｍをプローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数Ｎと同数にした場合である。超音波診断装置１００では、図１６に示すように、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから送信振動子の列Ｔｘを方位方向に漸次移動させて複数回選択し、当該選択に対応して送信焦点ＦＰを方位方向に複数設定することにより、送信振動子の列Ｔｘからそれぞれの送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームを順次送信させる構成を採る。このとき、超音波送信（送信イベント）ごとに、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に１つの振動子ずつ漸次移動させて、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数Ｍと送信開口振動子数Ｎを合算したＭ＋Ｎに相当する回数の送信イベントを行う構成としてもよい。この場合には、１回目の送信イベントでは、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａ中、１番目（図１６において方位方区の左端）の振動子だけが駆動され、Ｍ＋Ｎ回目の送信イベントでは、Ｍ番目の振動子（図１６において方位方区の右端）だけが駆動される構成となる。そして、複数の送信イベントにおいて、１回目の送信イベントでは、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａ中の一端側に位置する振動子からプローブ１０１ａの一端の外方に位置する送信焦点ＦＰに向けて超音波ビームが照射され、最後の送信イベントでは他端側に位置する振動子からプローブ１０１ａの他端の外方に位置する送信焦点ＦＰに向けて超音波ビームが照射される。
【０１３４】
係る構成により、図１２の様にＢｘＬおよびＢｘＲ領域はＢｘＣ領域同様に振動子の両端まで得ることが出来るようになり、重畳領域が方位方向に拡大する。上記の副走査方法は常に行う必要はなく、重畳領域の拡大よりも時間分解能が優先されるケースには通常の副走査方法をとるよう、操作者が選択して切り替えるようにしてもよいし、送信焦点の深度や表示深度の変更と連動して上記の副操作方法と通常の副走査方法を自動的に切り替えるようにしてもよい。
【０１３５】
そして、受信部１０４は、各回の超音波送信に基づき得られた受波信号に基づいて、受信ステアリング角度θＲが異なる複数の計算対象領域ＢｘＩ０内について音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を複数生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、複数の送信振動子の列Ｔｘ及び送信焦点ＦＰに対応して複数音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０に基づく超音波画像化信号のフレームデータを合成して、各回の超音波送信に基づく超音波画像化信号のフレームデータを生成するとともに、さらに、生成された超音波画像化信号のフレームデータを観測点の位置を基準に合成してすべての超音波送信に基づく超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する構成を採る。
【０１３６】
以上の構成からなる実施の形態１に係る超音波診断装置１００の超音波信号処理動作について説明する。
【０１３７】
図１７は、超音波診断装置１００において、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に１つの振動子ずつ漸次移動させて、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの個数に相当するＭ回の送受信を行う場合の処理を示すフローチャートである。図１３と処理が異なるステップには異なる番号を付し、その他のステップは説明を省略する。
【０１３８】
先ず、ステップＳ１０における各種操作入力の制御部１０９への出力は超音波診断装置１００と同じである。
【０１３９】
次に、送信部１０３は、送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１を初期値に設定する(ステップＳ１２Ｂ）。このとき、送信焦点ＦＰの方位方向の位置も、送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１に対応して設定される。
【０１４０】
次に、図１４及び１５に示すフローチャートに基づき、送受信ビームフォーミング処理を行う(ステップＳ２０）。すなわち、送信部１０３は、送信振動子の列Ｔｘ及び送信焦点ＦＰの方位方向の位置Ｉ１を初期値に設定した状態で、送信振動子の列Ｔｘ内の振動子に超音波ビームを送信させ、受信部１０４は、得られた反射波に基づき、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した音響線信号のサブフレームデータを生成し、超音波画像化信号生成部１０５に順次、出力する。
【０１４１】
次に、送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１が最大値Ｉ０ｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ２４Ｂ）。そして、Ｉ１が最大値Ｉ０ｍａｘでない場合には、Ｉ１をインクリメントして（ステップＳ２５Ｂ）、ステップＳ２０に戻り、Ｉ１が最大値Ｉ１ｍａｘである場合には、すべての送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１について音響線信号の算出が完了しており、ステップＳ３０Ｂに進む。
【０１４２】
次に、ステップＳ３０Ｂでは、超音波画像化信号生成部１０５は、受信部１０４から出力される、送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１を異ならせた複数の送信イベントから取得した、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応したそれぞれの音響線信号のサブフレームデータから、超音波画像化信号のサブフレームデータを生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、それぞれの送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１に関して、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した超音波画像化信号のサブフレームデータを合成して超音波画像のフレームデータを生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、それぞれの送信振動子の列Ｔｘの方位方向の位置Ｉ１に対応した超音波画像化信号のフレームデータを合成して超音波画像の統合フレームデータを生成して、ＤＳＣ１０７に出力する。
【０１４３】
最後に、ステップＳ４０では、ＤＳＣ１０７は超音波画像の統合フレームデータに基づき超音波画像を含む表示画像を作成して表示部１０８に表示させる。
【０１４４】
係る構成により、超音波診断装置１００では、送信イベントごとに、送信振動子の列Ｔｘを方位方向に漸次移動させて複数回の送信イベントとそれ伴う音響線信号の生成を行い、各送信イベントから得られた超音波画像化信号のフレームデータ音響線信号を合成して超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する。そのため、同一の観測点について、送信振動子の列Ｔｘの位置の異ならせた複数の受信信号に基づき超音波画像化信号を生成することができ、空間分解能及びＳ／Ｎ比を向上することができる。さらに、上述のとおり、複数の送信イベントにおける１回目の送信イベントでは、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａ中の一端側に位置する振動子からプローブ１０１ａの一端の外方に位置する送信焦点ＦＰに向けて超音波ビームが照射され、最後の送信イベントでは他端側に位置する振動子からプローブ１０１ａの他端の外方に位置する送信焦点ＦＰに向けて超音波ビームが照射される構成となる。そのため、異方性反射部材が、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの両端よりもさらに外方の浅部に位置する場合において、当該異方性反射部材からの反射波を効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上することができる。
【０１４５】
＜小  括＞
以上、説明したように実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、送信部１０３と、入力部１０４１と、整相加算部１０４３と、画像化信号合成部１０６とを備え、送信部１０３は、送信振動子の列として、方位方向に２つに分割された部分振動子列部分からなる第１の部分振動子列Ｔｘ１と、方位方向に第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２と、２つに分割された第１の部分振動子列部分Ｔｘ１に挟まれた第３の部分振動子列Ｔｘ３を、複数の送信振動子の列として選択する。そして、第２の部分振動子列Ｔｘ２及び第３の部分振動子列Ｔｘ３から、第１の部分振動子列Ｔｘ１よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、整相加算部１０４３は、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータ等を複数生成することを特徴とする。
【０１４６】
係る構成により、列Ｔｘ２から高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ２を照射するとともに、観測点Ｐｉｊからの反射波を、計算対象領域Ｂｘｑの受信ステアリング角度θＲＣに対応した受信開口Ｒｘｑにて広視野角から反射波を受波することができる。そのため、例えば、高角度の穿刺針シャフトなどの鏡面反射部材、組織縦境界、前距腓靭帯等といった浅部やその周辺領域に位置する腱等の異方性反射部位からの反射波を、複数の計算対象領域Ｂｘｑの何れかの受信開口Ｒｘで受波できる確率を高め、受信開口Ｒｘｑの何れかにより最も感度よく受波することができる。
【０１４７】
この結果、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性を向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。すわなち、従来描出し難く、術者の手技に依存していた異方性部位や穿刺針が、複雑な送信制御を必要とせず、比較的安価な装置により送信回数を増やして動画性能を落とすことなく非熟練者でも明瞭な画像で観察可能となり、診断精度向上やガイド下手技の安全性・作業性が改善することができる。
【０１４８】
＜変形例１＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１００を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態１に何ら限定を受けるものではない。以下、そのような形態の一例として、超音波診断装置１００の変形例を説明する。
【０１４９】
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、図５に示すように、波送信振動子の列Ｔｘから送信焦点ＦＰに対応する被検体中の特定部位に超音波ビームが集束する超音波ビームが送信させ、得られた受波信号に基づいて、受信ステアリング角度θＲが異なる複数の計算対象領域ＢｘＩ０内について音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を複数生成する構成を採る。
【０１５０】
これに対し、変形例１に係る超音波診断装置では、方位方向の位置が異なる複数の送信焦点ＦＰを設定して、同一の波送信振動子の列Ｔｘから送信焦点ＦＰに対応する被検体中の特定部位に超音波ビームが集束する超音波ビームを送信させる送信イベントを、送信焦点ＦＰを変更して複数回行う。
【０１５１】
図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、変形例１に係る超音波診断装置の送信部１０３における送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、変形例１に係る超音波診断装置では、同一の波送信振動子の列Ｔｘから送信焦点ＦＰの方位方向の位置を異ならせることにより、送信に係るステアリング角度をθＴＬ、θＴＣ、θＴＲに異ならせて超音波ビームを送信させる構成を採る。送信ステアリング角度θＴＬ、θＴＲは、例えば、それぞれ＋／−１０°としてもよく、送信ステアリング角度θＴＣは０°としてもよい。送信に関するその他の構成及び動作については実施の形態１に係る超音波診断装置１００と同じである。
【０１５２】
係る構成により、送信ステアリング角度θＴＬ、θＴＣ、θＴＲに対応した送信イベントから得られる超音波照射領域ＡｘＬ、ＡｘＣ、ＡｘＲのカバーする方向数が増大する。
【０１５３】
さらに、変形例１に係る超音波診断装置では、送信ステアリング角度θＴを異ならせたそれぞれの送信イベントから得られた受波信号に基づいて、さらに、受信ステアリング角度θＲが異なる複数の計算対象領域ＢｘＩ０内について音響線信号のサブフレームデータｄｓＩ０を複数生成する構成を採る。このとき、各送信イベントにおいて、サブフレーム受信で設定される受信ステアリング角度θＲは、それぞれの異なる送信ステアリング角度θＴに加減されるように設定される。そのため、複数の送信イベント間における受信ステアリング角度θＲの変動幅および方向数は、実施の形態１に比べて増加する。
【０１５４】
図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、変形例１に係る超音波診断装置の画像化信号合成部１０６における超音波画像フレームデータの生成動作を説明するための模式図である。
【０１５５】
図１９（ａ）に示すように、画像化信号合成部１０６は、送信ステアリング角度θＴをθＴＬとした送信イベントから得られた受波信号に基づいて、超音波診断装置１００と同様に、複数の計算対象領域ＢｘＬＬ、ＢｘＬＣ、ＢｘＬＲを設定し、それぞれに対する整相加算処理から得られた複数の音響線信号のサブフレームデータに基づく超音波画像化信号のサブフレームデータを観測点の位置を基準に合成して計算対象領域ＢｘＬに対応する超音波画像化信号のフレームデータを生成する。
【０１５６】
同様に、図１９（ｂ）に示すように、送信ステアリング角度θＴを０として得られた受波信号に基づいて、計算対象領域ＢｘＣＬ、ＢｘＣＣ、ＢｘＣＲを設定し、それぞれの整相加算処理から得られた複数の音響線信号のサブフレームデータに基づく超音波画像化信号のサブフレームデータを合成して計算対象領域ＢｘＣに対応する超音波画像化信号のフレームデータを生成する。
【０１５７】
さらに、図１９（ｃ）に示すように、送信ステアリング角度θＴをθＴＲとして得られた受波信号に基づいて、計算対象領域ＢｘＲＬ、ＢｘＲＣ、ＢｘＲＲを設定し、それぞれの整相加算処理から得られた複数の音響線信号のサブフレームデータに基づく超音波画像化信号のサブフレームデータを合成して計算対象領域ＢｘＲに対応する超音波画像化信号のフレームデータを生成する。
【０１５８】
そして、図１９（ｄ）に示すように、画像化信号合成部１０６は、計算対象領域ＢｘＲ、ＢｘＲ、ＢｘＲに対応する超音波画像化信号のフレームデータを観測点の位置を基準に合成してすべての計算対象領域Ｂｘに対応する超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する。
【０１５９】
以上の構成からなる変形例１に係る超音波診断装置の超音波信号処理動作について説明する。
【０１６０】
図２０は、変形例１に係る超音波診断装置における処理を示すフローチャートである。図１３と処理が異なるステップには異なる番号を付し、その他のステップは説明を省略する。
【０１６１】
先ず、ステップＳ１０における各種操作入力の制御部１０９への出力は超音波診断装置１００と同じである。
【０１６２】
次に、送信部１０３は、送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）を初期値に設定する(ステップＳ１１Ａ）。
【０１６３】
次に、図１４及び１５に示すフローチャートに基づき、送受信ビームフォーミング処理を行う(ステップＳ２０）。すなわち、送信部１０３は、送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）を初期値に設定した状態で、送信振動子の列Ｔｘ内の振動子に超音波ビームを送信させ、受信部１０４は、得られた反射波に基づき、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した音響線信号のサブフレームデータを生成し、超音波画像化信号生成部１０５に順次、出力する。
【０１６４】
次に、送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）が最大値Ｉ０ｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ２２Ａ）。そして、Ｉ０が最大値Ｉ０ｍａｘでない場合には、Ｉ０をインクリメントして（ステップＳ２３Ａ）、ステップＳ２０に戻り、Ｉ０が最大値Ｉ０ｍａｘである場合には、すべての送信ステアリング角度θＴについて音響線信号の算出が完了しており、ステップＳ３０Ａに進む。
【０１６５】
次に、ステップＳ３０Ａでは、超音波画像化信号生成部１０５は、受信部１０４から出力される、複数の送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）それぞれのもとで取得した、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応したそれぞれの音響線信号のサブフレームデータから、超音波画像化信号のサブフレームデータを生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、それぞれの送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）に関して、複数の計算対象領域ＢｘＩ０に対応した超音波画像化信号のサブフレームデータを合成して超音波画像のフレームデータを生成する。さらに、画像化信号合成部１０６は、それぞれの送信ステアリング角度θＴ（Ｉ０）に対応した超音波画像化信号のフレームデータを合成して超音波画像の統合フレームデータを生成して、ＤＳＣ１０７に出力する。
【０１６６】
最後に、ステップＳ４０では、ＤＳＣ１０７は超音波画像の統合フレームデータに基づき超音波画像を含む表示画像を作成して表示部１０８に表示させる。
【０１６７】
係る構成により、変形例１に係る超音波診断装置では、浅部領域において高調波生成能が高い超音波ビームの照射（ＵｓＩｎ、ＵｓＯ２）をより一層大きな送信ステアリング角度θＴから行うことができ、さらに、送信ステアリング角度θＴの増加に伴い、より一層大きな受信ステアリング角度θＲを用いた整相加算処理行うことができる。これより、実施の形態１に比べて、整相加算処理における受信の視野角の絶対値を拡大し、浅部やその周辺領域に位置する穿刺針等の鏡面反射部材や腱等の異方性反射部位に対して、これらからの反射波を何れかの受信開口Ｒｘｑで捕捉できる確率を高めて視認性を高めることができるとともに、統合フレームデータを構成するサブフレーム数が増加して画像の均質性も高めることができる。
【０１６８】
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、整相加算部１０４３の受信開口設定部１０４３１は、観測点Ｐｉｊに対する受信開口Ｒｘは、観測点Ｐｉｊを通り、Ｔｘ２もしくはＴｘ３を受信音響線の起始点とする構成、すなわち、ＵＳＩｎ、ＵｓＯ２内の合成波面伝播角度と受信音響線の角度は同一となるよう設定する構成とした。しかしながら、受信開口Ｒｘの選択方法はこれに限定されるものではなく、異なる態様に設定してもよい。
【０１６９】
受信開口Ｒｘ設定の別の一態様としては、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ２領域内の送信波面進行に応じて受信焦点位置を移動して音響線信号の生成を行うことは前述の態様と同一であるが、受信開口Ｒｘの中心をＴｘ２もしくはＴｘ３区分の略中心として固定する設定ではなく、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ２領域内に設定される観測点Ｐｉｊに対し、全て同一方向で受信する方法である。すなわち、ステアリング角度０°の送信であればＵｓＩｎ、ＵｓＯ２内に設定される観測点Ｐｉｊに対して全てステアリング角度０°方向で受信を行い、ステアリング角度ｘ°の角度を有する送信であれば、受信の方向も全てｘ°で行う。つまり、ＵｓＩｎの受信開口Ｒｘの中心は移動しないが、ＵｓＯ２内に設定される観測点Ｐｉｊに対する受信開口Ｒｘの中心は送信波面進行に従ってアジマス方向に移動することとなる。ＵｓＩｎに対する送信と受信の方向は同一となるが、ＵｓＯ２内に対しては送信の方向と受信の方向は同一ではなくなる。前述の態様と比較して、異方性高反射部材・部位に対する対応角度は半減するが、受信における伝搬経路が短く減衰の影響が少ない受信信号が得られることや、グレーティングローブによるアーチファクトが出にくい等の利点もあるため、プローブ特性や重視する目的に応じて適宜選択されることが好ましい。
【０１７０】
実施の形態２に係る超音波診断装置は、受信開口設定部１０４３１における、受信開口Ｒｘの選択方法において実施の形態に係る超音波診断装置１００と相違する。その他の構成については図２、３、８に示した超音波診断装置１００と同じ構成を採るので説明を省略する。
【０１７１】
図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２に係る超音波診断装置の整相加算部１０４３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２２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２に係る超音波診断装置において、送信ステアリング角度θＴが付された場合における、整相加算部１０４３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。なお、図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲ及び受信ステアリング角度は、それぞれ、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲ及び受信ステアリング角度θＲＬ、θＲＣ、θＲＲと同じである。
【０１７２】
図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲにおいて、任意の観測点ＰｉｊＬ、ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲに対する整相加算処理において受信開口ＲｘＬ、ＲｘＣ、ＲｘＲは、それぞれ、送信ステアリング角度θＴを基準角度としたとき、整相加算処理における受信開口ＲｘＬ、ＲｘＣ、ＲｘＲの振動子列は、以下のように選択される。すなわち、対象となる観測点ＰｉｊＬ、ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲに対する受信開口ＲｘＬ、ＲｘＣ、ＲｘＲの列中心から観測点Ｐｉｊに引いた直線ＮＬＬ、ＮＬＣ、ＮＬＲの垂直方向に対する角度θＬ、θＣ、θＲ（受信方向の角度とする）が、それぞれ基準角度θＴと同一となるように選択される。このとき、送信ステアリング角度θＴが０°である図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）の例では、観測点Ｐｉｊに最も近接する振動子ＲｗＯＬ、ＲｗＯＣ、ＲｗＯＲと観測点ＰｉｊＬ，ＰｉｊＣ、ＰｉｊＲとを結ぶ直線ＮＬＬ、ＮＬＣ、ＮＬＲを受信開口Ｒｘの中心とするように選択される。また、受信開口ＲｘＬ、ＲｘＣ、ＲｘＲ内において、観測点Ｐｉｊから距離が小さい受波振動子ほど大きな重み数列（受信アポダイゼーション）が適用される構成としてもよい。
【０１７３】
係る構成により、実施の形態２に係る超音波診断装置では、受信開口設定部１０４３１は、列中心が観測点Ｐｉｊ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Ｐｉｊの位置に基づいて、観測点Ｐｉｊを中心として対称な受信開口Ｒｘを用いて受信ビームフォーマを行う。そのため、観測点Ｐｉｊまでの超音波の伝播距離が増加に伴い減衰することを鑑みても、観測点Ｐｉｊからの反射波を、観測点Ｐに対して最も伝播減衰の影響を少なくして受信することができる。更に、送信伝播方向にステアリングがかかりグレーティングローブを生じやすいＵｓＯ２領域内のＰｉｊに対する受信を開口中心とステアリング角度の異なる方向で受信することにより、送信と受信のグレーティングローブの重なりを減少させることができ、アーチファクトが減少して信号品質を向上することができる。加えて、実施の形態１と同様に、実質的な送信方向数および角度が増加することにより、浅部に存在する異方性反射部材からの反射波を効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上できる。
【０１７４】
＜変形例２＞
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置の変形例を説明する。実施の形態２に係る超音波診断装置では、送信部１０３は、送信振動子の列の中に、２つに分割された部分振動子列部分からなる第１の部分振動子列Ｔｘ１に方位方向に挟まれた第３の部分振動子列Ｔｘ３と、方位方向に２つに分割された第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２を選択し、第２の部分振動子列Ｔｘ２及び第３の部分振動子列Ｔｘ３から、第１の部分振動子列Ｔｘ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームを送信させる構成とした。変形例２に係る超音波診断装置では、実施の形態２に係る構成において、さらに、送信部１０３は、方位方向における第２の部分振動子列Ｔｘ２と第１の部分振動子列Ｔｘ１との間に、第４の部分振動子列Ｔｘ４を選択し、第４の部分振動子列Ｔｘ４には超音波ビームを送信させない構成を採ることを特徴とする。
【０１７５】
図２３は、変形例２に係る超音波診断装置の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図２３に示すように、変形例２では、送信部１０３は、第３の部分振動子列Ｔｘ３と、方位方向に列Ｔｘ３を挟む２つの第１の部分振動子列Ｔｘ１と、方位方向に２つの振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２と、方位方向における第１の部分振動子列Ｔｘ１と第２の部分振動子列Ｔｘ２との間に第４の振動子の列（以後、「列Ｔｘ４」と記す場合がある）を選択する。そして、第３の部分振動子列Ｔｘ３及び第２の部分振動子列Ｔｘ２からそれぞれ超音波ビームＵｓＩｎ、ＵｓＯ２を、第１の部分振動子列Ｔｘ１から超音波ビームＵｓＯ１を送信させて、列Ｔｘ２及び列Ｔｘ３に対し列Ｔｘ１と異なる周波数分布を持つ駆動信号を生成して供給するとともに、第４の部分振動子列Ｔｘ４には超音波ビームを送信させない構成を採ることを特徴とする。
【０１７６】
係る構成では、送信振動子の列Ｔｘに含まれる振動子の個数は、列Ｔｘ４の振動子の個数の２倍に相当する数だけ増加する。しかしながら、第４の部分振動子列Ｔｘ４には超音波ビームを送信させないことから、駆動信号ｐｗの印加に伴い消費エネルギーは増加しない。そのため、図２３に示すように、列Ｔｘ４の方位方向における幅をＭ０とするとき、変形例２に係る構成を採ることにより、駆動信号ｐｗの印加に伴う消費エネルギーや振動子発熱の増加を抑制しつつ、ＵｓＩｎ領域とＵｓＯ２領域の角度差を増加することができる。その結果、整相加算処理における受信開口内で受信できる実質的な視野角を拡大し、浅部やその周辺領域に位置する異方性高反射部材からの反射波をより一層効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上できる。
【０１７７】
≪実施の形態１、２に係るその他の変形例≫
実施の形態１、２に係る超音波診断装置を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態１に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態１、２及びその変形例に対して当業者が各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【０１７８】
以下、そのような形態の一例として、実施の形態１、２の変形例について説明する。
【０１７９】
＜変形例３＞
実施の形態１、２に係る超音波診断装置では、送信部１０３は、送信振動子の列の中に、２つに分割された部分振動子列部分からなる第１の部分振動子列Ｔｘ１に方位方向に挟まれた第３の部分振動子列Ｔｘ３と、方位方向に２つに分割された第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２を選択し、第２の部分振動子列Ｔｘ２及び第３の部分振動子列Ｔｘ３から、第１の部分振動子列Ｔｘ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームを送信させる構成とした。しかしながら、第２の部分振動子列Ｔｘ２から送信させる超音波ビームの周波数特性はこれに限定されるものではなく、異なる態様に変更してもよい。具体的には、変形例３に係る超音波診断装置は、高い周波数領域における減衰が少ない浅部における超音波照射領域Ａｘ内の周辺領域に、列Ｔｘ２から高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ３を照射する構成とする部分振動子列に分割した送信の態様も採ることができる。
【０１８０】
図２４は、変形例３に係る超音波診断装置の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図２４に示すように、変形例３に係る超音波診断装置では、送信部１０３は、送信振動子の列の中に、２つに分割された部分振動子列部分からなる第１の部分振動子列Ｔｘ１に方位方向に挟まれた第３の部分振動子列Ｔｘ３と、方位方向に２つに分割された第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２を選択し、第３の部分振動子列Ｔｘ３から超音波ビームＵｓＩｎを送信させ、第１の部分振動子列Ｔｘ１から超音波ビームＵｓＯ１を送信させ、第２の部分振動子列Ｔｘ２から、中心周波数よりも高い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列Ｔｘ３と比べて大きく、且つ、中心周波数よりも低い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列Ｔｘ３及び第１の部分振動子列Ｔｘ１と比べて小さい超音波ビームＵｓＯ３を送信させる構成を採る点で実施の形態１、２と相違する。
【０１８１】
図２５は、変形例３に係る超音波診断装置の送信部１０３の送信に係る送信に係る超音波ビームにおいて、送信焦点ＦＰの深さＦＤと送信振動子の駆動信号内容との関係を示す模式図であり、行列方向の表記の意味は図６と同じである。超音波診断装置１００では、図２５に示すように、送信焦点ＦＰの深さが「３」以上であるとき、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列Ｔｘｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ：ｑは自然数、ｑｍａｘは３以上）を選択する。そして、それぞれの送信振動子の列Ｔｘｑに対し、「Ａ、Ｂ、Ｄ」に対応する周波数分布からなる駆動信号ｐｗｑ（ｑ＝１〜ｑｍａｘ）を個別に供給して、それぞれの送信振動子の列Ｔｘｑから送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームを送信させる構成を採る。
【０１８２】
図２６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、送信部１０３における送信に係る超音波ビームの周波数分布を示す模式図であり、列Ｔｘ３、列Ｔｘ１、列Ｔｘ２から送信される超音波ビームを、それぞれＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ３とするとき、（ａ）はＵｓＩｎの周波数分布、（ｂ）はＵｓＯ１の周波数分布であり、図７（ａ）、（ｂ）に示す実施の形態１のものと同じである。また、図２６（ｃ）はＵｓＯ３の周波数分布、（ｄ）は、ＵｓＩｎ、ＵｓＯ１、ＵｓＯ３の周波数分布を重ね合わせたときの周波数分布を示す。
【０１８３】
図２６（ａ）、（ｂ）の周波数分布は、図７（ａ）、（ｂ）に示す実施の形態１のものと同じであるため、説明を省略する。
【０１８４】
図２７は、変形例３に係る超音波診断装置において、送信部１０３により列Ｔｘ３から送信される超音波ビームＵｓＯ３の減衰を説明するための模式図である。
【０１８５】
図２６（ｃ）（ｄ）に示すように、列Ｔｘ２に供給させる駆動信号ｐｗ２の周波数分布は、基本波ｆ１、ｆ２、ｆ３の周波数成分を含む列Ｔｘ３に供給させる駆動信号ｐｗ３の周波数分布と比べて、基本波ｆ３の周波数成分において信号強度が高い構成からなる（ｐｗ２Ｈ）。したがって、変形例３に係る超音波診断装置では、駆動信号ｐｗ１を列Ｔｘ１に印加し、駆動信号ｐｗ３を列Ｔｘ３に印加することにより、実施の形態１において列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ２と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ３を列Ｔｘ２から送信させることができる。
【０１８６】
係る構成により、列Ｔｘ２から高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ３を照射することにより、超音波ビームのステアリング角度が大きく振動子１００ａの指向性によって正面方向への照射に比べてビームの強度が低下する傾向にあるＵｓＯ３領域内にも、高調波成分を充分生成し得る強度の送信を行うことができ浅部の描画における高解像度化を図ることができる。また、浅部に存在することが多い異方性反射部材からの反射波を効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上することができる。
【０１８７】
一方、図２６（ｃ）（ｄ）に示すように、列Ｔｘ２に供給させる駆動信号ｐｗ２の周波数分布は、基本波ｆ１、ｆ２、ｆ３の周波数成分を含む列Ｔｘ３に供給させる駆動信号ｐｗ３の周波数分布と比べて、基本波ｆ１の周波数成分において信号強度が低い構成からなる（ｐｗ２Ｌ）。したがって、変形例３に係る超音波診断装置では、実施の形態１において列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ２と比べて低い周波数領域の信号強度が小さい超音波ビームＵｓＯ３を列Ｔｘ２から送信させることができる。
【０１８８】
同様に、図２６（ｃ）（ｄ）に示すように、列Ｔｘ２に供給させる駆動信号ｐｗ２の周波数分布は、基本波ｆ４の周波数成分を含む列Ｔｘ１に供給させる駆動信号ｐｗ１の周波数分布と比べて、基本波ｆ４の周波数成分において信号強度が低い構成からなる（ｐｗ２Ｌ）。したがって、変形例３に係る超音波診断装置では、駆動信号ｐｗ３を列Ｔｘ３に印加することにより、実施の形態１において列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ１と比べて低い周波数領域の信号強度が小さい超音波ビームＵｓＯ３を列Ｔｘ２から送信させることができる。
【０１８９】
低い周波数領域からなる基本波を含む超音波ビームは深達度が高く、深部では低い周波数の基本波成分に基づきビームプロファイルが形成される。深部でのビームプロファイルは単一ピーク形状であることが好ましいが、実施の形態１において列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ２では、深部における超音波照射領域Ａｘ内の周辺領域が中心領域よりも、低い周波数領域からなる超音波ビームの強度が高くなる傾向があり、場合によっては深部における超音波ビームのスプリットが生じることがあった。
【０１９０】
これに対し、変形例３に係る超音波診断装置では、列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ３が、実施の形態１において列Ｔｘ２から送信される超音波ビームＵｓＯ２と比べて深達度が高い低い周波数領域の信号強度が小さいことから、図２７に示すように、列Ｔｘ３から送信される超音波ビームＵｓＯ３が減衰により深部まで到達せず、その結果、深部における超音波ビームのスプリットの発生を抑制することができる。
【０１９１】
次に、変形例３に係る超音波診断装置の送信部１０３における送信処理について説明する。図２８（ａ）（ｂ）は、本開示に係る超音波診断装置において、送信焦点の深さが所定値未満であるときの、送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。
【０１９２】
図２５に示すように、変形例３に係る超音波診断装では、送信焦点ＦＰの深さが「２」であるとき、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列Ｔｘ３、Ｔｘ２を選択する、そして、列Ｔｘ３、Ｔｘ２に対し、「Ａ、Ｄ」に対応する周波数分布からなる駆動信号ｐｗ３、ｐｗ２を供給する。そして、図２８（ａ）に示すように、それぞれの送信振動子の列Ｔｘ３、Ｔｘ２から送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームＵｓＩｎ、ＵｓＯ３を送信させる構成を採る。
【０１９３】
また、図２５に示すように、変形例３に係る超音波診断装置では、送信焦点ＦＰの深さが「１」であるとき、送信部１０３は、複数の振動子１０１ａから複数の送信振動子の列Ｔｘ３のみを選択する、そして、列Ｔｘ３に対し、「Ａ」に対応する周波数分布からなる駆動信号ｐｗ３を供給する。そして、図２８（ｂ）に示すように送信振動子の列Ｔｘ３から送信焦点ＦＰに集束する超音波ビームＵｓＩｎのみを送信させる構成を採る。
【０１９４】
詳細には、送信焦点ＦＰの深さが所定値以下であるとき、送信焦点ＦＰへの両音波ビームの集束を可能にするために送信振動子の列Ｔｘに含める送信振動子の総数が減少させることが好ましい。例えば、図２５に示す例では、送信焦点ＦＰの深さが「２」であるとき送信振動子の総数は１８個、送信焦点ＦＰの深さが「１」であるとき送信振動子の総数は８個となる。超音波ビームＵｓＩｎ、ＵｓＯ３を形成するための振動子の個数の最小値は８（６４×１／１６）以上であるので、送信焦点ＦＰの深さが「２」であるとき送信可能な超音波ビームは２種となり、高周波基本波成分を含むＵｓＩｎとＵｓＯ３とが選択される。送信焦点ＦＰの深さが「１」であるとき送信可能な超音波ビームは１種となり、高周波基本波成分を含み領域内方に位置するＵｓＩｎのみが選択される。このように送信焦点毎に設定される送信振動子数に応じて振動子群の割り当てを変更する構成とすることにより、送信焦点ＦＰの深さが所定値以下で送信振動素子数が少ない場合でも、高周波基本波成分を含む超音波ビームを形成することができ、なおかつ送信波の深達度を確保することができる。
【０１９５】
＜変形例４＞
実施の形態１、２に係る超音波診断装置では、送信部１０３は、送信振動子の列の中に、２つに分割された部分振動子列部分からなる第１の部分振動子列Ｔｘ１に方位方向に挟まれた第３の部分振動子列Ｔｘ３と、方位方向に２つに分割された第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２を選択し、第２の部分振動子列Ｔｘ２及び第３の部分振動子列Ｔｘ３から、第１の部分振動子列Ｔｘ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームを送信させる構成とした。
【０１９６】
しかしながら、本開示にかかる態様では、第１の振動子列ＴＸ１が２つの部分振動子列部分に分割されておらず、第１の振動子列ＴＸ１は連続した単一の振動列からなる構成を採る。そして第１の部分振動子列Ｔｘ１を挟む第２の振動子列Ｔｘ２は備えるが、第３の振動子列Ｔｘ３を備えない態様に変更してもよい。
【０１９７】
図２９は、変形例４に係る超音波診断装置の送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図２９に示すように、変形例４に係る超音波診断装置では、送信部１０３は、送信振動子の列の中に、第１の部分振動子列Ｔｘ１から超音波ビームＵｓＯ１を送信させ、第２の部分振動子列Ｔｘ２から、第１の部分振動子列Ｔｘ１から送信される超音波ビームＵｓＯ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームビームＵｓＯ２を送信させる構成を採る。これにより、方位方向において２つの第２の部分振動子列Ｔｘ２に挟まれた状態で、第１の部分振動子列Ｔｘ１と比べて高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームを送信させる第３の部分振動子列Ｔｘ３を備えていない点で実施の形態１、２と相違する。
【０１９８】
係る構成においても、実施の形態１、２と同様に、第２の部分振動子列Ｔｘ２から高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ２を照射するとともに、観測点Ｐｉｊからの反射波を、計算対象領域Ｂｘｑの受信ステアリング角度θＲＣに対応した受信開口Ｒｘｑにて広視野角から反射波を受波することができる。そのため、浅部やその周辺領域に位置する異方性反射部位からの反射波を、複数の計算対象領域Ｂｘｑの何れかの受信開口Ｒｘで受波できる確率を高め、受信開口Ｒｘｑの何れかにより最も感度よく受波することができる。
【０１９９】
＜変形例５＞
実施の形態１、２に係る超音波診断装置では、プローブ１０１は、複数の振動子１０１ａが方位方向に列設されている構成とした。しかしながら、プローブ１０１の形状はリニアプローブの他、例えば、コンベックスプローブからなる構成としてもよい。
【０２００】
図３０は、変形例４に係る超音波診断装置において、送信部１０３による送信に係る超音波ビームの伝播経路を示す模式図である。図３０に示すように、変形例４に係る超音波診断装置では、複数の振動子１０１Ｃａが凸面上に列設されたコンベックスプローブ１０１Ｃであり、方位方向と垂直な方向を深さ方向としたとき、複数の計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＣ、ＢｘＲのうち、領域中心線に平行な走査線の延伸方向の深さ方向に対する角度が小さい計算対象領域ＢｘＣと、当該角度が大きい計算対象領域ＢｘＬ、ＢｘＲとの深さ方向の長さは等価であることを特徴とする。
【０２０１】
コンベックスプローブは深さ方向の計測範囲が２０〜３０ｃｍとリニアプローブに比べて大きい。そのため、コンベックスプローブではフレームレートの縮減が求められる。
【０２０２】
これに対し、変形例４に係る超音波診断装置では、上記した構成により、走査線の延伸方向の深さ方向に対する角度に係わらず計算対象領域Ｂｘの深さ方向の長さを確保し深部までの計測を可能にすることができる。そのため、深さ方向の計測範囲が大きいというコンベックスプローブの特性に適応できる。
【０２０３】
また、変形例４に係る超音波診断装置では、送信ステアリング角度θＴを単一方向としてもよい。これにより、フレームレートの縮減が必要というコンベックスプローブの特性に適応できる。
【０２０４】
≪その他の変形例≫
（１）実施の形態に係る超音波診断装置１００では、送信部１０３、受信部１０４の構成は、実施の形態に記載した構成以外にも、適宜変更することができる。例えば、上記した実施の形態１、２に係る超音波診断装置では、整相加算部は、複数の計算対象領域について、計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、画像化信号合成部は、生成された音響線信号のサブフレームデータに基づく信号を、観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の前記フレームデータを生成する構成とした。これに対し、変形例に係る超音波診断装置では、複数の計算対象領域について、整相加算部による整相加算処理から得られた信号を、例えば、画像メモリー部１０６ａ等のメモリに格納しておき、それらに基づき、1フレーム分のフレームデータを生成する構成としてもよい。すなわち、複数の計算対象領域に対応したデータ集合としてサブフレームデータを生成する処理を介さずに、超音波画像化信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。
【０２０５】
（２）送信部１０３は、実施の形態では、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信振動子の列からなる送信振動子の列Ｔｘを設定し、超音波送信ごとに送信振動子の列Ｔｘを列方向に漸次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構成としてもよいし、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構成としてもよい。
【０２０６】
（３）計算対象領域Ｂｘは、矩形領域に限定されず、台形や円弧状等のその他の形状の領域としてもよい。また、計算対象領域Ｂｘの数は、３に限定されず、２、４、６、７、又はそれ以上であってもよく、また、Ｌ、Ｃ、Ｒの３態様にも限定されない。また、計算対象領域Ｂｘは振動子列の中心線に対し左右対称であることにも限定されない。また、超音波照射領域Ａｘと相似の砂時計型の領域としてもよい。また、送信イベントごと設定される計算対象領域Ｂｘが振動子列方向に重なるように設定してもよい。合成開口法により重なる領域の音響線信号を合成することにより生成される超音波画像のＳ／Ｎ比を向上できる。
【０２０７】
（４）送受信に係るステアリング角度は、−１０°／０°／＋１０°に限定されないことは言うまでもない。−３０°／０°／＋３０°や他の角度であってもよい。また、送信に係るステアリング角度と受信に係るステアリング角度を異なる構成としてもよい。また、異なる送信ステアリング角度への超音波ビームの照射はシーケンシャルに行うことに限定されず、プローブ素子数やシステムｃｈ数が充分であれば同時に行ってもよい。
【０２０８】
（５）振動子１０１ａの個数は、任意に設定することができる。また、リニア走査方式の電子スキャンプローブとしてもよく、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。
【０２０９】
（６）本開示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。
【０２１０】
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、本発明の超音波診断装置の診断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。
【０２１１】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）や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。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）である。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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
≪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は、
複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波診断装置であって、
超音波ビームの集束点に対応する送信焦点を決定し、前記複数の振動子から送信振動子の列を選択して、前記送信振動子の列から送信焦点に集束する超音波ビームを送信させる送信部と、
前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号の列を生成する入力部と、
前記被検体の解析対象範囲から一部分が重複する複数の計算対象領域を決定し、前記受波振動子の列から受信開口の振動子列を選択して、複数の計算対象領域について、当該領域中の複数の観測点について、受信開口内に含まれる複数の振動子に対応する複数の受信信号列を整相加算する整相加算部と、
前記整相加算部による整相加算結果を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号のフレームデータを生成する画像化信号合成部とを備え、
前記送信部は、前記送信振動子の列として、第１の部分振動子列と、方位方向に前記第１の部分振動子列を挟む２つの第２の部分振動子列を、選択し、
前記第２の部分振動子列から、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、
前記整相加算部は、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行うことを特徴とする。
【０２２５】
係る構成により、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において送信回数を増やして動画性能を落とすことなく、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。
【０２２６】
また、別の態様では、前記第１の部分振動子列は、方位方向において複数に分割された部分振動子列部分からなり、
前記送信部は、前記送信振動子の列として、方位方向において複数の前記第１の部分振動子列部分に挟まれた第３の部分振動子列を、さらに、選択し、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行う構成としてもよい。
【０２２７】
また、別の態様では、前記送信焦点の深さが所定値以上であるとき、部分振動子列に分割した送信を行う構成としてもよい。
【０２２８】
また、別の態様では、前記整相加算部は、計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、
前記画像化信号合成部は、生成された前記音響線信号のサブフレームデータに基づく信号を、観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の前記フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０２２９】
係る構成により、高い周波数領域における減衰が少ない浅部における超音波照射領域Ａｘ内に、列Ｔｘ３から高い周波数領域の信号強度が大きい超音波ビームＵｓＯ２を照射するとともに、観測点Ｐｉｊからの反射波を、計算対象領域Ｂｘｑの受信ステアリング角度θＲＣに対応した受信開口Ｒｘｑにて広視野角から反射波を受波することができる。そのため、例えば、高角度の穿刺針軸、縦境界、前距腓靭帯等といった浅部やその周辺領域に位置する異方性高反射部材からの反射波を、複数の計算対象領域Ｂｘｑの何れかの受信開口Ｒｘで受波できる確率を高め、受信開口Ｒｘｑの何れかにより最も感度よく受波することができる。
【０２３０】
この結果、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。
【０２３１】
また、別の態様では、方位方向と垂直な方向を深さ方向とし、送信ステアリング角度を基準角度としたとき、前記整相加算部は、複数の計算対象領域のうち基準角度の指す方向に対する、計算対象領域の方位方向の中心を通る領域中心線の角度が大きい計算対象領域を、当該角度が小さい計算対象領域よりも深さ方向に短く設定する構成としてもよい。
【０２３２】
係る構成により、受信ステアリング角度θＲの大きい計算対象領域Ｂｘを深部まで拡大しても画像表示領域にならず、また、送受信に係る伝播経路が長く減衰が大きいためにＳ／Ｎの良好な信号が得られにくいといった受信ステアリング角度θＲ拡大のデメリットが軽減され、演算のためのリソースを効率的に利用して視野角を効果的に拡大し、浅部に位置することが多い異方性高反射部材からの反射波を効率的に受波してその視認性を拡大できる。
【０２３３】
また、別の態様では、前記整相加算部は、整相加算処理における受信開口の振動子列を、当該受信開口の列中心が、観測点が前記第３の部分振動子列の両端と前記送信焦点とを通る２つの直線間の領域に位置する場合には前記第３の部分振動子列に含まれ、観測点が前記第２の部分振動子列の両端と前記送信焦点とを通る２つの直線間の領域に位置する場合には前記第２の部分振動子列に含まれるように、設定する構成としてもよい。
【０２３４】
係る構成により、整相加算処理における受信の視野角を受信ステアリング角度θＲの増加に比例して拡大することができる。
【０２３５】
また、別の態様では、前記整相加算部は、送信ステアリング角度を基準角度としたとき、整相加算処理における受信開口の振動子列を、対象となる列中心が観測点に対し、受信方向の角度が基準角度と同一となるよう選択する構成としてもよい。
【０２３６】
係る構成により、観測点Ｐｉｊからの反射波を、観測点Ｐに対して最も感度よく受信することができるとともに、グレーティングローブに起因するアーチファクトが減少して信号Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【０２３７】
また、別の態様では、前記送信部は、方位方向における全送信開口領域内に、さらに、超音波ビームを送信させない第４の部分振動子列を選択する構成としてもよい。
【０２３８】
係る構成により、駆動信号ｐｗの印加に伴う消費エネルギーの増加を抑制しつつ、送信振動子の列Ｔｘ全体の方位方向の幅を増加することができ、整相加算処理における受信の視野角の絶対値を拡大できる。
【０２３９】
また、別の態様では、前記送信部は、前記第２の部分振動子列から、中心周波数よりも高い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて大きく、且つ、中心周波数よりも低い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列及び第１の部分振動子列と比べて小さい超音波ビームを送信させる構成としてもよい。
【０２４０】
係る構成により、ステアリング角度における振動子１００ａの指向性低下に伴うＵｓＯ３領域における高調波成分の信号強度の低下を補うとともに、深部における超音波ビームのスプリットの発生を抑制することができる。
【０２４１】
また、別の態様では、前記第２の部分振動子列から、中心周波数よりも高い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて大きく、且つ、中心周波数よりも低い周波数領域の信号強度が第３の部分振動子列と比べて小さい超音波ビームを送信させる構成としてもよい。
【０２４２】
また、別の態様では、前記送信部は、前記送信焦点の深さが所定値未満であるとき、前記送信焦点と方位方向の位置が重なる第３の部分振動子列を前記送信振動子の列に選択し、前記第３の部分振動子列から所定値以上の周波数領域を含む超音波ビームを送信させる構成としてもよい。
【０２４３】
係る構成により、送信焦点ＦＰの深さが所定値以下である場合でも、高周波基本波成分を充分に含む超音波ビームを形成することができ、浅部における解像度を向上することができる。
【０２４４】
また、別の態様では、振動子の接線方向と垂直な方向を深さ方向としたとき、複数の計算対象領域のうち、領域中心線に平行な走査線の延伸方向の深さ方向に対する角度が小さい計算対象領域と、当該角度が大きい計算対象領域との深さ方向の長さは等価である構成としてもよい。
【０２４５】
係る構成により、走査線の延伸方向の深さ方向に対する角度に係わらず計算対象領域Ｂｘの深さ方向の長さを確保し深部までの計測を可能にして、深さ方向の計測範囲が大きいというコンベックスプローブの特性に適応できる。また、送信ステアリング角度θＴを単一方向とすることにより、フレームレートの縮減が必要というコンベックスプローブの特性に適応できる。
【０２４６】
また、別の態様では、送信部は、方位方向の位置が異なる前記送信焦点を複数設定し、前記送信振動子の列からそれぞれ送信焦点に集束する超音波ビームを順次送信させ、
前記画像化信号合成部は、複数の前記送信焦点に対応して前記超音波画像化信号のフレームデータを生成するとともに、さらに、生成された前記超音波画像化信号のフレームデータを観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０２４７】
係る構成により、整相加算処理における受信の視野角の絶対値と方向数を拡大し、浅部やその周辺領域に位置する異方性高反射部材に対して、これらの部材からの反射波を何れかの受信開口Ｒｘｑで捕捉できる確率を高め、異方性高反射部材の視認性を高めることができる。
【０２４８】
また、別の態様では、送信部は、前記複数の振動子から送信振動子の列を方位方向に漸次移動させて複数回選択し、当該選択に対応して前記送信焦点を方位方向に複数設定することにより、前記送信振動子の列からそれぞれの送信焦点に集束する超音波ビームを順次送信させ、
前記画像化信号合成部は、複数の前記送信振動子の列及び前記送信焦点に対応して前記超音波画像化信号のフレームデータを生成するとともに、さらに、生成された前記超音波画像化信号のフレームデータ音を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の統合フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０２４９】
係る構成により、同一の観測点について、送信振動子の列Ｔｘの位置の異ならせた複数の受信信号に基づき超音波画像化信号を生成することができ、空間分解能及びＳ／Ｎ比を向上することができる。さらに、異方性反射部材が、プローブ１０１ａに存在する複数の振動子１０１ａの両端よりもさらに外方の浅部に位置する場合において、当該異方性反射部材からの反射波を効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上することができる。
【０２５０】
また、別の態様では、前記送信部は、同一走査線上に極性反転した一対の超音波を送信させ、
前記受信部は、前記一対の超音波に基づく一対の反射波に基づき受信信号列を生成し、
前記画像生成部は、前記一対の反射波に基づく受信信号列から高調波成分を抽出し、当該高調波成分に基づいて超音波画像化信号を生成する構成としてもよい。
【０２５１】
係る構成により、音響線信号に対しパルスインバージョン法を実施して基本波が充分に滅殺された高調波成分を抽出するＴＨＩを用いることにより十分な空間分解能及びＳ／Ｎ比が得ることができる。
【０２５２】
また、別の態様では、前記送信部は、第３の送信振動子列もしくは第２の送信振動子列の少なくとも何れか一方に対し、周波数分布が、振動子の−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側と、中心周波数よりも高周波側とのそれぞれに強度ピークを有し、かつ複数の強度ピークの間の周波数領域における強度は、強度ピークの強度の最大値を基準として−２０ｄＢ以上である駆動信号を供給する構成としてもよい。
【０２５３】
係る構成により、高周波基本波成分が音響レンズにより集束して、浅部領域から高調波成分が生成することにより、浅部の描画における高解像度化を図ることができるとともに、浅部に存在することが多い異方性反射部材からの反射波を効果的に受波して、穿刺針等の鏡面反射部材の視認性を向上することができる。更に、低周波基本波成分により送信焦点位置にも高調波を生成しうる音圧を形成することがことができるため、浅部から送信焦点領域までの広い深度範囲にわたってＳ／Ｎの良好な高調波画像が得られるようになる。
【０２５４】
また、別の態様では、前記送信部は、第１の送信振動子列及に対し、周波数分布が、振動子の−２０ｄＢ送信周波数帯域に含まれる周波数帯域であって、−２０ｄＢ送信周波数帯域の中心周波数よりも低周波側に最大強度ピークを有する駆動信号を供給する構成としてもよい。
【０２５５】
係る構成により、ＵｓＯ１領域内の浅部領域における高調波生成を抑制し、観測点Ｐｉｊが設定されるＵｓＩｎ、ＵｓＯ２、ＵｓＯ３領域への音響ノイズを混入を抑制しつつ、発熱および減衰が少ない低い周波数領域の信号強度を含む超音波ビームＵｓＯ１を列Ｔｘ２から送信することにより深達度を向上することができ、印加エネルギーを効率的に活用できる。
【０２５６】
また、別の態様では、前記送信部が第３の送信振動子列及び第２の送信振動子列に供給する駆動信号の−２０ｄＢ周波数帯域が、第１の送信振動子列に供給する駆動信号の−２０ｄＢ周波数帯域よりも広い構成としてもよい。
【０２５７】
また、本実施の形態に係る超音波診断装置制御方法は、
複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波診断装置の制御方法であって、
超音波ビームの集束点に対応する送信焦点を決定し、前記複数の振動子から送信振動子の列を選択して、前記送信振動子の列から送信焦点に集束する超音波ビームを送信させる送信ステップと、
前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号の列を生成する入力ステップと、
前記被検体の解析対象範囲から一部分が重複する複数の計算対象領域を決定し、前記受波振動子の列から受信開口の振動子列を選択して、複数の計算対象領域について、当該領域中の複数の観測点について、受信開口内に含まれる複数の振動子に対応する複数の受信信号列を整相加算する整相加算ステップと、
前記整相加算部による整相加算結果を観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号のフレームデータを生成する画像合成ステップとを備え、
前記送信ステップでは、前記送信振動子の列として、第１の部分振動子列と、方位方向に前記第１の部分振動子列を挟む２つの第２の部分振動子列を、選択し、
前記第２の部分振動子列から、前記第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行い、
前記整相加算ステップでは、方位方向における領域が計算対象領域毎に異なる複数の計算対象領域を設定し、それぞれの計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行うことを特徴とする。
【０２５８】
係る構成により、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において送信回数を増やして動画性能を落とすことなく、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。
【０２５９】
また、別の態様では、前記第１の部分振動子列は、方位方向において複数に分割された部分振動子列からなり、
前記送信ステップでは、前記送信振動子の列として、方位方向において複数の前記第１の部分振動子列に挟まれた第３の部分振動子列を、さらに、選択し、第１の部分振動子列よりも高い周波数領域における信号強度が大きい超音波ビームを送信させる部分振動子列に分割した送信を行う構成としてもよい。
【０２６０】
また、別の態様では、前記送信ステップでは、前記送信焦点の深さが所定値以上であるとき、部分振動子列に分割した送信を行う構成としてもよい。
【０２６１】
また、別の態様では、前記整相加算ステップでは、計算対象領域内に位置する複数の観測点について整相加算処理を行い音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、
前記画像合成ステップでは、生成された前記音響線信号のサブフレームデータに基づく信号を、観測点の位置を基準に合成して超音波画像化信号の前記フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０２６２】
係る構成により、複雑な送信制御を必要としない安価な装置において送信回数を増やして動画性能を落とすことなく、超音波照射領域の浅部の周辺領域における異方性高反射部材の視認性の向上し、高角度の異方性反射部位の描出性を従来より改善することができる。
【０２６３】
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【０２６４】
また、上記の工程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、上記工程の一部が、他の工程と同時（並列）に実行されてもよい。
【０２６５】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本開示にかかる超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に画質向上として有用である。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】
【０２６７】
１００  超音波診断装置
１５０  超音波信号処理装置
１０１、１０１Ｃ    プローブ
１０１ａ、１０１Ｃａ  超音波振動子
１０２  ケーブル
１０３  送信部
１０４  受信部
１０４１  入力部
１０４２  受信信号保持部
１０４３  整相加算部
１０４３１  受信開口設定部
１０４３２  遅延時間適算出部
１０４３３  遅延処理部
１０４３４  加算部
１０４３５  合成部
１０５  超音波画像化信号生成部
１０５ａ  高調波成分抽出部
１０６  画像化信号合成部
１０６ａ  画像メモリー部
１０７  ＤＳＣ
１０８  表示部
１０９  制御部
１０００  超音波信号処理システム
【図１】
2020189082.tif 000003
【図２】
2020189082.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2020189082.tif 000018
【図１７】
2020189082.tif 000019
【図１８】
2020189082.tif 000020
【図１９】
2020189082.tif 000021
【図２０】
2020189082.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2020189082.tif 000024
【図２３】
2020189082.tif 000025
【図２４】
2020189082.tif 000026
【図２５】
2020189082.tif 000027
【図２６】
2020189082.tif 000028
【図２７】
2020189082.tif 000029
【図２８】
2020189082.tif 000030
【図２９】
2020189082.tif 000031
【図３０】
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