(57)【要約】      （修正有）【課題】振動子の機械走査におけるロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制し音響線信号の空間分解能を高める。【解決手段】振動子に送信パルスを供給して振動子から超音波ビームを送信させる送信部と、超音波ビームの送信に基づき振動子が受波した反射波に基づいて受信信号の列を生成する受信部と、受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部と、受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号のフレームデータを生成する合成部とを備え、送信部は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転においてｎの異なる回転角にて超音波の送信を行う処理を繰り返し、合成部は、異なる回転に対応して得られた複数の受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する。【選択図】図１
2020062305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械走査式超音波プローブを備えた超音波診断装置であって、
回転軸の回りを回転をしながら、回転の半径方向に沿って放射状に超音波を送受信する振動子と、
前記振動子の回転角を検出する回転角検出部と、
前記回転角検出部の出力に基づき、前記振動子の回転の回数及び前記振動子の回転角がそれぞれ所定の値であるときに前記振動子に送信パルスを供給して、前記振動子から超音波ビームを送信させる送信部と、
超音波ビームの送信に基づき振動子が受波した反射波に基づいて受信信号の列を生成する受信部と、
前記受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部と、
前記受信信号保持部に保持された前記受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号のフレームデータを生成する合成部とを備え、
前記送信部は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転において少なくともｎの異なる回転角にて超音波の送信を行う処理を繰り返し、
前記合成部は、異なる回転に対応して得られた複数の前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する
超音波診断装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて１回以上行う
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記合成部は、連続するｎ回の回転における前記ｎの異なる回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する
請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送信部は、ｍを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信のそれぞれを、ｍの異なる回転角において行い、
前記合成部は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて得られたｎ×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する
請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
さらに、被検体の動き量を算出する動き検出部を備え、
前記動き検出部が、被検体の動きを検出したとき、
前記合成部は、ｎ０を２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転における前記ｎの異なる回転角のうち、ｎよりも小さく異なる回転角ｎ０に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する
請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記送信部は、ｍを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信のそれぞれを、ｍの異なる回転角において行い、
前記合成部は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて得られたｎ０×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する
請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記動き検出部は、異なる回転回数及び同一の回転角における超音波の送受信に基づく前記受信信号の列に基づき、被検体の動き量を算出する
請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
連続するｎ回の回転においてｎの異なる回転角に対応する超音波ビームの走査位置は、ｎが偶数であるとき円周方向に均等に分布している
請求項１から７の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記合成部は、合成の対象となる前記受信信号の列それぞれについて、被検体の解析対象範囲に対応する対象領域中の複数の観測点に対して、前記観測点から前記振動子への反射波到達の遅延時間を各々算出し、前記振動子に対する前記遅延時間を用いて音響線信号を生成する
請求項１から８の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
さらに、前記回転角検出部の出力に基づき、ｎ×ｍの回転角に対応する補間信号を算出して出力する回転角補間部を備え、前記回転角補間部の出力に基づき、前記送信部が前記振動子に送信パルスを供給する
請求項３に記載の超音波診断装置。
【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、及び超音波信号処理方法に関し、特に、機械走査式セクタプローブを用いた超音波診断装置における送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。
【０００３】
超音波診断装置における二次元走査は、振動子の位置や向きを機械的に変えることで走査を行なう機械走査式と、配列振動子のうち送受信に用いる振動子の選択を変えることで走査を行なう電子走査式があり、近年においては、電子走査式が主流となっているが、機械走査式が長じる点もある。
【０００４】
例えば、直腸検査や産婦人科における経膣検査等、被検体の体腔内にプローブを挿入して超音波検査を行う体腔内超音波診断に、単一の超音波振動子（以下、「振動子」とする）を搭載した長尺状の機械走査式プローブを用いた機械走査式超音波診断装置が用いられており、各種画質向上に向けた取り組みがなされている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
機械走査式のプローブでは、超音波ビームの送受信に用いられる振動子は単一であり、超音波ビームの集束は振動子面に貼り付けられた音響レンズにより行なう。振動子はローター（回転子）に固定されており、ローターを回転させて振動子の向きを少しずつ変え、超音波ビームの走査位置を順次シフトしながら送受信を行う機械走査を行う。得られた反射波に基づく受信信号を走査位置を基準に合成して１フレームの２次元画像を合成する。係る機械走査式超音波診断装置は、振動子が単一であるので送受信回路がシンプルであり、振動子が円形であり超音波ビームの断面形状が円形で扱いやすく、音響ノイズ、電気ノイズが少なくＳ／Ｎ比の良い画像が得られ、広い視野角が得やすいといった利点がある。反面、ビーム集束形状が固定であること、さらに、体腔内用プローブでは振動子の大きさが制限されることに起因して、ビーム集束が相対的に弱く横分解能が低いといった課題があった。特許文献１のような手法を用い、機械走査式超音波診断装置において、横方向の空間分解能を高めて高解像度化を図るためには、走査位置を順次シフトしながら超音波ビーム送受信を行うときのローターの回転角の刻みを小さくし、回転角の分解能を高めることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波が被検体内を伝播する速度は一定範囲にあり、所定の深度にある対象に対する超音波の送受信には深度と音速により一定の時間を要するため、回転角の分解能を高めようとすると、ローターの回転速度は低下する。振動子を有するローターの周囲は音響整合のために粘性流体中に含浸されているため、ロータの回転速度が遅い場合には回転ムラが生じ、等速性が阻害され機械走査における位置精度が低下することがあった。この場合、超音波ビームの位置精度が低下し空間分解能の向上を十分に図ることができない。
【０００８】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、音響線信号の空間分解能を高めて高解像度化を図ることができる機械走査式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】
【０００９】
本発明の一態様に係る超音波診断装置は、機械走査式超音波プローブを備えた超音波診断装置であって、回転軸の回りを回転をしながら、回転の半径方向に沿って放射状に超音波を送受信する振動子と、前記振動子の回転角を検出する回転角検出部と、前記回転角検出部の出力に基づき、前記振動子の回転の回数及び前記振動子の回転角がそれぞれ所定の値であるときに前記振動子に送信パルスを供給して、前記振動子から超音波ビームを送信させる送信部と、超音波ビームの送信に基づき振動子が受波した反射波に基づいて受信信号の列を生成する受信部と、前記受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部と、前記受信信号保持部に保持された前記受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号のフレームデータを生成する合成部とを備え、前記送信部は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転において少なくともｎの異なる回転角にて超音波の送信を行う処理を繰り返し、前記合成部は、異なる回転に対応して得られた複数の前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様に係る超音波診断装置によれば、機械走査式超音波診断装置において、ロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、音響線信号の空間分解能を高めて高解像度化を図ることができる。
【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１０を含む超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。
【図２】超音波プローブ１１０の構造を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上断面図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、送信部１０１における超音波ビームの送信動作を説明するための模式図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、送信部１０１による、連続する複数回の回転における超音波ビームの送信動作を説明するための模式図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、合成部１０４における、受信信号を合成する動作を説明するための模式図である。
【図６】は、合成部１０４における、受信信号を合成する動作を説明するための模式図である。
【図７】超音波診断装置１０におけるビームフォーミング処理を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は走査位置分割配列ｐ［ｎ］の構成、（ｂ）は、走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）の構成を示す図である。
【図９】図７における合成開口処理（ステップＳ１４０）の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）は、超音波診断装置１０における、送信部１０１及び受信部１０２における超音波ビームの送受信動作のシーケンスを説明するための図、（ｂ）は、受信信号保持部１０３及び合成部１０４における受信信号の列の合成動作のシーケンスを説明するための図である。
【図１１】実施の形態２に係る超音波診断装置１０Ａの構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】超音波診断装置１０Ａにおけるビームフォーミング処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１２における動き検出処理（ステップＳ１３０Ａ）の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】図１２における動き検出処理（ステップＳ１５０Ａ）の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）は、超音波診断装置１０Ａにおける、送信部１０１及び受信部１０２における超音波ビームの送受信動作のシーケンスを説明するための図、（ｂ）は、受信信号保持部１０３及び合成部１０４における受信信号の列の合成動作のシーケンスを説明するための図である。
【図１６】（ａ）は、変形例１に係る超音波診断装置１０Ｂにおける、送信部１０１及び受信部１０２における超音波ビームの送受信動作のシーケンスを説明するための図、（ｂ）は、受信信号保持部１０３及び合成部１０４における受信信号の列の合成動作のシーケンスを説明するための図である。
【図１７】変形例に係る超音波診断装置１０Ｂの構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】超音波診断装置１０Ｂの合成開口処理における重み付け演算の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪実施の形態≫
＜超音波診断装置１０の構成＞
以下、実施の形態に係る超音波診断装置１０について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る超音波診断装置１０を含む超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。
【００１３】
超音波診断システム１０００は、図１に示すように、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する振動子１１１と振動子１１１の回転角を検出するエンコーダ（回転角検出部）１１２とを有する機械走査式のプローブ１１０、プローブ１１０に超音波の送受信を行わせプローブ１１０からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波信号処理装置１００とを備えた超音波診断装置１０、及び、超音波画像を画面上に表示する表示部１２０を有する。本例では、表示部１２０は超音波診断装置１０に接続可能に構成されているが、表示部１２０が超音波診断装置１０に含まれる態様であってもよい。なお、振動子１１１を回転軸に固定するロータ、ロータを回転させるモータなどの回転機構は本願の信号処理に直接関係しないため省略した。
【００１４】
超音波信号処理装置１００は、図１に示すように、送信部１０１、受信部１０２、受信信号保持部１０３、合成部１０４、超音波画像生成部１０５、及び制御部１０６を含む。具体的には、超音波信号処理装置１００は、超音波の送信を行うために、エンコーダ１１２の出力に基づきプローブ１１０の振動子１１１に対する高電圧パルス印加を行なう送信部１０１と、プローブ１１０で受波した超音波の反射波に基づき、振動子１１１で得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し送受信毎に受信信号の列を生成する受信部１０２、受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部１０３、受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号を生成する合成部１０４を有する。また、合成部１０４からの出力信号である音響線信号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生成部１０５、各構成要素を制御する制御部１０６を備える。このうち、送信部１０１、受信部１０２、受信信号保持部１０３、合成部１０４及び制御部１０６が、送受信に係るビームフォーマ部１５０を構成する。
【００１５】
超音波診断装置１０を構成する各要素は、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。
【００１６】
さらに、合成部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（付図示）を備えていてもよい。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、超音波診断装置１０に外部から接続された記憶装置であってもよい。
【００１７】
＜超音波診断装置１０の主要部の構成＞
実施の形態に係る超音波診断装置１０は、機械走査式の超音波プローブ１１０と、エンコーダ１１２の出力に基づきプローブ１１０の振動子１１１から超音波ビームを送信させ、プローブ１１０での超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する送受信に係るビームフォーマ部１５０に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、プローブ１１０と、ビームフォーマ部１５０の構成及び機能を説明する。
【００１８】
なお、超音波画像生成部１０５については、公知の超音波診断装置に使われる構成を適用可能であり、公知の構成に本実施の形態に係るビームフォーマ部を置き換えて使用することが可能である。
【００１９】
以下、プローブ１１０、ビームフォーマ部１５０の構成について説明する。
【００２０】
（プローブ１１０）
図２は、プローブ１１０の構造を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上断面図である。図２に示すように、プローブ１１０においては、長尺状の筐体１１９の前方、先端部１１０ａに音響窓１１５の内方に回転軸１１３ａに支持されたローター１１３（回転子）を備える。ローター１１３の周囲には超音波伝播性の粘性流体１１４が封入されている。さらに、ローター１１３の周面に振動子１１１が設けられ、振動子１１１の入力及び出力が配線１１８ｂにより超音波診断装置１０の送信部１０１及び受信部１０２に接続されている。
【００２１】
超音波診断装置１０では、体腔内にプローブ１１０の先端部１１０ａを挿入した状態で、図２（ａ）に示すように、回転軸１１３ａを基準にローター１１３を回転させながら振動子１１１を駆動して、回転の半径方向に沿って複数本の超音波ビームを被検体内に向けて順次照射することにより、回転軸１１３ａを基準に扇型の超音波照射領域Ａｘが形成される。このとき超音波ビームは、振動子１１１の照射面に配された音響レンズ１１１ａによって被検体のある深度においてフォーカシングがされる。
【００２２】
筐体１１９の内部にはモータ１１６とモータ１１６の回転角を検出するエンコーダ（回転角検出部）１１２が設けられており、モータ１１６の回転力が駆動側のプーリー１１６ａからベルト等の伝達機構１１７ｂ、１１７ｃを介して、従動側のプーリー１１７ａに伝達されることによりローター１１３が回転する。エンコーダ１１２の出力は配線１１８ａにより超音波診断装置１０の制御部１０６に伝達される。
【００２３】
（ビームフォーマ部１５０）
ビームフォーマ部１５０は、プローブ１１０の振動子１１１から超音波ビームの送信を行わせ、受波した反射波に基づき振動子１１１で得られた電気信号から音響線信号を生成する回路である。ビームフォーマ部１５０は、送信部１０１、受信部１０２、受信信号保持部１０３、合成部１０４を有する。
【００２４】
［送信部１０１］
送信部１０１は、プローブ１１０と接続され、エンコーダ１１２の出力に基づき制御部１０６で生成されたタイミング信号をトリガとして、プローブ１１０から超音波の送信を行うための高電圧パルスを発生する。具体的には、送信部１０１は、エンコーダ１１２の出力に基づき、振動子１１１の回転の回数及び回転角がそれぞれ所定の値であるときに制御部１０８からの送信制御信号に基づき、プローブ１１０に存する振動子１１１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。
【００２５】
図３（ａ）から（ｃ）は、送信部１０１における超音波ビームの送信動作を説明するための模式図であり、（ａ）は、振動子１１１と反射体ＳＴとの間で超音波が送受信される態様、（ｂ）は、超音波照射領域Ａｘの範囲、（ｃ）は反射体ＳＴの近傍における超音波ビームと反射体ＳＴとの位置関係を示した模式図である。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、送信部１０１は、振動子１１１が回転軸１１３ａ基準に回転した状態において、超音波送信ごとに振動子１１１を円周方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、超音波照射領域Ａｘ全体を被検体内への超音波の送受信に必要な最小時間に基づいて決まる間隔以上の走査間隔ＰＴで掃引するように超音波ビームを送信する。また、超音波照射領域Ａｘに存在する被検体組織中の反射体ＳＴからの反射波を受波する。以後、本実施の形態では、図３（ｃ）に示すように、ローター１１３の単位回転当たりｍ回の超音波の送受信が行われるものとする。このとき、ローター１１３の回転速度は等速性の観点から毎秒１０回転以上２０回転以下であることが好ましい。また、図３（ｂ）に示すように、超音波ビームの照射範囲に相当する超音波照射領域Ａｘの視野角θは、例えば、９０°から２２０°である。
【００２７】
一般に、測定対象とすべき被検体の深度ｄは最大１５０から２００ｍｍ程度であり、被検体組織内の伝播速度は音速値（例えば、１５４０ｍ／ｓｅｃ）であることから、１回の送受信に必要な時間は約２００μｓｅｃとなる。そのため、ローター１１３の回転速度が毎秒１０回転以上２０回転以下である場合、超音波ビームの送信間隔ＰＴに相当するローター１１３の回転角の刻みは０．７°から１．５°となる。仮に、回転角の刻みを１°としたとき、反射体ＳＴの深度ｄ＝１００ｍｍでは、送信間隔ＰＴは約１．７ｍｍとなり、平均的な超音波ビームの直径を５ｍｍとしたとき、図３（ｃ）に示すように、同一位置に存在する反射体ＳＴに対し超音波ビームが３回重畳して照射されることとなる。
【００２８】
超音波診断装置１０では、送信部１０１は、さらに、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転において少なくともｎの異なる回転角にて超音波の送受信を行う構成を採る。これより、等価的に超音波照射領域Ａｘ全体を走査間隔ＰＴより小さい走査間隔ＰＴ´でカバーするように超音波ビームを照射する。図４（ａ）（ｂ）は、送信部１０１による、連続する複数回（ｎ＝４）の回転における超音波ビームの送信動作を説明するための模式図であり、（ａ）は、各送信における振動子１１１の回転角を示した模式図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、１回目のローター１１３の回転（ｎ＝１）では、振動子１１１から回転中心１１３ａを基準として実線の方向に沿った超音波ビームがｍ＝１〜４の順に放射状に照射される。２回目のローター１１３の回転（ｎ＝２）では、振動子１１１から回転中心１１３ａを基準として破線の方向に沿った超音波ビームがｍ＝１〜４の順に放射状に照射される。ここで、破線は隣接する実線の中心角をほぼ等分する。３回目のローター１１３の回転（ｎ＝３）では、振動子１１１から回転中心１１３ａを基準として一点鎖線の方向に沿った超音波ビームがｍ＝１〜４の順に放射状に照射される。ここで、破線は隣接する実線と一点鎖線とのなる中心角をほぼ等分する。４回目のローター１１３の回転（ｎ＝４）では、振動子１１１から回転中心１１３ａを基準として二点鎖線の方向に沿った超音波ビームがｍ＝１〜４の順に放射状に照射される。二点鎖線は隣接する一点鎖線の中心角をほぼ等分する。
【００３０】
図４（ｂ）は、反射体ＳＴの近傍における各送信に係る超音波ビームと反射体ＳＴとの位置関係を示した模式図である。回転回数ｎにおいてｍ番目に照射された超音波ビームをビーム（ｎ，ｍ）と表記するとき、ビーム（１，１）からビーム（１，４）、ビーム（２，１）からビーム（２，３）、ビーム（３，１）からビーム（３，３）、及び、ビーム（４，１）からビーム（４，３）は、それぞれ、１ａから１ｄ、２ａから２ｃ、３ａから３ｃ、及び４ａから４ｃで示されるように、ほぼ等価な送信間隔ＰＴ´をおいて並んだビーム位置Ｐに照射される。
【００３１】
したがって、連続する４回の回転において照射された超音波ビームでは、隣接する超音波ビームの送信間隔ＰＴ´に相当するローター１１３の回転角の刻みは、単位回転において照射された超音波ビームの送信間隔ＰＴに対し１／４となる。すなわち、図３（ｃ）と同様の条件では、ローター１１３の回転角の刻みは０．７／４°から１．５／４°となる。仮に、回転角の刻みを１／４°としたとき、反射体ＳＴの深度ｄ＝１００ｍｍでは、送信間隔ＰＴは約１．７／４ｍｍとなり、平均的な超音波ビームの直径を５ｍｍとしたとき、図４（ｂ）に示すように、同一位置に存在する反射体ＳＴに対し超音波ビームが１３回重畳して照射されることとなる。
【００３２】
［受信部１０２］
受信部１０２は、プローブ１１０の振動子１１１と接続され、送信によりプローブ１１０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。送信の順に時系列に受信信号を生成し受信信号保持部１０３に出力し、受信信号保持部１０３は受信信号を保持する。
【００３３】
ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、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、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。
【００３４】
上述のとおり、送信部１０１は、振動子１１１が回転軸１１３ａ基準に回転した状態において、超音波送信ごとに振動子１１１を円周方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、走査間隔ＰＴで超音波ビームを送信し、さらに、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転においてｍ以上の異なる回転角にて超音波の送受信を行うことで、超音波照射領域Ａｘ全体を走査間隔ＰＴより小さい走査間隔ＰＴ´でカバーするように超音波ビームを照射する。受信部１０２は、送信に同期して受信信号の列を生成し、生成された受信信号の列は当該受信信号の列に対応する回転角と対応した状態で受信信号保持部１０３に保存される。
【００３５】
［受信信号保持部１０３］
受信信号保持部１０３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。受信信号保持部１０３は、送信に同期して受信部１０２から受信信号の列を入力し、受信信号の列を当該受信信号の列が生成されたときの回転角に対応するメモリーのアドレスに記憶し、当該受信信号に基づき合成部１０４において音響線信号が生成されるまでの間これを保持する。本実施の形態では、連続するｎ回の回転における超音波の送受信に基づいて生成された受信信号の列は、これらの信号から音響線信号が生成されるまでの間、受信信号保持部１０３に保持される。具体的には、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示す例では、回転回数ｎにおいてｍ番目（以後、「１回転中の走査位置番号ｍ」又は「走査位置番号ｍ」とする）に照射された超音波ビームをビーム（ｍ，ｎ）に基づいて生成された受信信号の列は、それぞれ、受信信号保持部１０３における、回転回数ｎ及び１回転中の走査番号ｍに対応するアドレスに保持される。
【００３６】
なお、受信信号保持部１０３には、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１０に外部から接続された記憶装置であってもよい。
【００３７】
［合成部１０４］
合成部１０４は、受信信号保持部１０３に保持された受信信号の列を、当該受信信号の列が生成された送信に係る回転角に基づく伝播時間の違いを補償して合成することにより音響線信号のフレームデータを合成する回路である。ここで「音響線信号」とは、整相加算処理後の受信信号である。整相加算処理については後述する。音響線信号の合成は、異なる送信に係る超音波ビームに基づき得られた受信信号を送受信に係る伝播時間を補償して加算することにより行う。具体的には、音響線信号の合成は、超音波照射領域Ａｘに対応する計算対象領域にそれぞれの超音波ビームに沿った複数の観測点ＯＰを設定し、当該観測点ＯＰに対し照射されたすべての送信に係る超音波に基づく受信信号の列を、観測点ＯＰと送信時の振動子１１１との距離に基づく伝播時間の遅れを補償して加算することによりひとつの観測点ＯＰに対する音響線信号の合成を行う。
【００３８】
図５（ａ）（ｂ）及び図６は、合成部１０４における、受信信号を合成する動作を説明するための模式図である。図５（ａ）（ｂ）において、０はロータ１１３の回転中心、Ｐ1は超音波ビームの送信焦点ＦＰ、Ｐ2は反射体ＳＴの位置、Ｐ3は振動子１１１の中心、Ｌは回転中心０から等距離の円周を示す。図５（ａ）は、超音波ビームの中心線上の反射体ＳＴが位置する状態の図である。この状態では、Ｐ１を仮想音源としてＰ１より射出された送信波が、Ｐ２に位置する反射体ＳＴで反射し、反射波はＰ３を代表点として振動子１１１に受信される。
【００３９】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態からローター１１３が反時計方向に１５度回転した状態の図である。この状態では、Ｐ１より射出された送信波が、Ｐ２´に位置する反射体ＳＴで反射し、反射波はＰ３を代表点として振動子１１１に受信される。
【００４０】
両者を比較すると、図５（ｂ）における送信距離Ｐ１−Ｐ２’は、図５（ａ）における送信距離Ｐ１−Ｐ２よりも長く、図５（ｂ）における受信距離Ｐ２’−Ｐ３は、図５（ａ）における受信距離Ｐ２−Ｐ３よりも長い。差分をそれぞれｄ１２、ｄ２３とし、これらをさらにΔｄ＝ｄ１２＋ｄ２３と、まとめる。音速をＶｃとすると、図５（ｂ）は（ａ）より、Δｔ＝Δｄ／Ｖｃだけ反射波の到達が遅延する。そこで、各回転角に係る送受信から得られた受信信号の列に対し、遅延加算器によりこの時間差分を補正して加算する。すなわち、図６に示すように、遅延加算器により算出された到達時間差Δｔに基づきＰ２からＰ３への反射波の到達時間を算出し、各回転角に係る送受信から得られた受信信号の列から反射波の到達時間に対応する受信信号の値をそれぞれ特定して加算する。
【００４１】
音響線信号の合成において、合成の対象となる受信信号の列は観測点ＯＰに対し照射されたすべての送信に係る超音波に基づく受信信号の列である。具体的には、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示す例では、ビーム（１，１）からビーム（１，４）、ビーム（２，１）からビーム（２，３）、ビーム（３，１）からビーム（３，３）、及び、ビーム（４，１）からビーム（４，３）は、それぞれ、１ａから１ｄ、２ａから２ｃ、３ａから３ｃ、４ａから４ｃのビーム位置Ｐに照射され、同一位置に存在する反射体ＳＴに対し異なる１３回の送信に係る超音波ビームが照射されることとなる。そのため、観測点ＯＰが反射体ＳＴと同一の位置にある場合、観測点ＯＰに対する音響線信号の合成は、図６に示すように、図１４（ｂ）に示した１３回の送信に係る超音波ビーム（ビーム位置Ｐが、１ａから１ｄ、２ａから２ｃ、３ａから３ｃ、及び４ａから４ｃ）に基づいて得られた受信信号の列に基づいて行われる。
【００４２】
計算対象領域内のすべての観測点ＯＰについて、当該処理を行うことにより、計算対象領域に対する音響線信号のフレームデータを生成する。
【００４３】
合成されたフレーム音響線信号は、超音波画像生成部１０５に出力される。
【００４４】
＜動作について＞
（概要）
以上の構成からなる超音波診断装置１０の超音波信号処理動作について説明する。
【００４５】
超音波診断装置１０の動作では、ビームフォーマ部１５０において、プローブ１１０の振動子１１１から超音波ビームの送信を行わせ、受波した反射波に基づき振動子１１１で得られた電気信号から音響線信号を生成するビームフォーミング処理を行い、生成された音響線信号を超音波画像生成部１０５に出力する。
【００４６】
そして、超音波画像生成部１０５は、ビームフォーマ部１５０から出力される１フレームの音響線信号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１フレームの超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
【００４７】
さらに、表示部１２０は、超音波画像生成部１０５から出力される１フレームの超音波画像を表示画面に表示する。
【００４８】
（ビームフォーミング処理）
[送受信処理]
超音波診断装置１０は、送受信に係るビームフォーミング処理の動作に特徴を有するので、以下では、超音波診断装置１０のうち、主にプローブ１１０及びビームフォーマ部１５０による送受信に係るビームフォーミング処理動作について説明する。
【００４９】
図７は、超音波診断装置１０における送受信に係るビームフォーミング処理を示すフローチャートである。
【００５０】
先ず、制御部１０６は、プローブ１１０のモータ１１６を駆動してローター１１３の回転を開始させ（ステップＳ１０１）、初回走査識別子Ｉｎを初期値（０）に、ローター１１３の１回転中の走査位置を示す走査位置番号ｍの最大値ｍmaxを設定値に、ローター１１３の回転回数を示す回転回数番号ｎの最大値ｎmaxを設定値にそれぞれ設定する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４）。
【００５１】
次に、ステップＳ１１０では、制御部１０６は、走査位置分割配列ｐ［ｎ］を設定する。走査位置分割配列ｐ［ｎ］とは、連続する走査位置番号ｍ、例えば、ｍ、ｍ＋１の間において細分割される走査位置と、回転回数番号ｎとの関係を示す配列である。
【００５２】
図８（ａ）は走査位置分割配列ｐ［ｎ］の構成を示す図である。図８（ａ）に示すように、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示す例では、走査位置分割配列ｐ［ｎ］は、ｐ［ｎ］（ｎ＝１〜４）＝（ｐ［１］，ｐ［２］，ｐ［３］，ｐ［４］）＝（０，１／２，１／４，３／４）となる。このように、超音波診断装置１０では、走査位置分割配列ｐ［ｎ］を回転回数番号ｎに対して異なる値に設定することにより、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことができる。これにより、連続するｎ回の回転においてｍ以上の異なる回転角にて超音波の送受信を行う。また、ｎが偶数であるとき直前の回転における走査位置に対し、ほぼ等価な送信間隔をおいて並んだ走査位置に超音波ビームを照射できる。例えば、本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、ｎ＝１とｎ＝２が１回転における走査間隔の半分となる。また、ｎ＝３とｎ＝４が同じく１回転における走査間隔の半分となる。
【００５３】
次に、回転回数番号ｎを初期値（１）に、走査位置番号ｍを初期値（１）にそれぞれ設定（ステップＳ１２０、Ｓ１２１）する。
【００５４】
次に、ステップＳ１２２では、制御部１０６は、エンコーダ１１２が走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）に対応する信号を出力するタイミングを検出する。走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）とは、１回転中の走査位置を示す走査位置番号ｍ、及び、走査位置番号ｍによる区分の中でさらに細分割された走査位置を示す走査位置分割配列ｐ［ｎ］に基づき、細分化されたローター１１３の回転角に対応付けられた識別番号である。
【００５５】
図９（ｂ）は、走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）の構成を示す図である。図８（ｂ）に示すように、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示す例では、走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）は、走査位置番号ｍと回転回数番号ｎに基づく数値の集合となる。
【００５６】
そして、エンコーダ１１２が走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）と対応する信号を出力するタイミングで、送信部１０１はプローブ１１０に存する振動子１１１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と、受信部１０２はプローブ１１０での反射波の受信を行う（ステップＳ１２３）。そして、受信から得られた電気信号に基づき受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））を生成して（ステップＳ１２４）受信信号保持部１０３に出力し、受信信号保持部１０３の走査方向アドレス（走査方向アドレスを識別するインデックスがＸ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））に対応するアドレス）に受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））を書き込む（ステップＳ１４０）。
【００５７】
[合成開口処理]
次に、ステップＳ１５０において、合成部１０４は、受信信号保持部１０３に保持された、異なる送信に係る超音波ビームに基づき得られた受信信号を送信に係る回転角に基づく伝播時間の違いを補償して加算する合成開口処理を行うことにより音響線信号のフレームデータを生成する。
【００５８】
以下、ステップＳ１５０における処理動作の詳細について説明する。図９は、合成開口処理（ステップＳ１５０）の詳細を示すフローチャートである。本例では、被検体の解析対象範囲に対応する対象領域において、走査方向座標Ｘ、深さ方向座標Ｙとし、振動子１１１の中心Ｐ3と送信焦点（ＦＰ）Ｐ1を通り深さ方向に平行なビーム中心線上に観測点Ｐ（０、Ｙ）を設定して音響線信号を算出する。
【００５９】
先ず、ステップＳ１５１では、初回走査であるか否かを判定する。初回走査識別子Ｉｎが１（２回目以降の走査）である場合には、すべての走査位置における送受信に基づく受信信号の列が受信信号保持部１０３に保存されているため、合成開口処理を行うためにステップＳ１５２に進む。他方、初回走査識別子Ｉｎが０（初回走査）である場合には、すべての走査位置における受信信号の列が受信信号保持部１０３に保存されていないために合成開口処理を行わず、図７のステップＳ１８０に進む。
【００６０】
次に、ステップＳ１５２では、観測点Ｐ（０，ｊ）の深さ方向座標Ｙを表すインデックスｊを初期値（１）に設定し、基準到達時間ｔ（ｊ）の算出する（ステップＳ１５３）。基準到達時間ｔ（ｊ）とは、ビーム中心線上にある観測点Ｐ（０，ｊ）と振動子１１１との間を超音波が往復するために要する時間である。
【００６１】
次に、合成の対象となる受信信号の列を識別するインデックスｋを初期値ｋminに設定する（ステップＳ１５４）。初期値ｋminとしては、本例では、一例として、初期値として、回転回数番号ｎと走査位置番号ｍに対応する走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）での送受信より得られた受信信号の列が保存されている受信信号保持部１０３の走査方向アドレスを識別するインデックスＸ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））からΔＸを減じた数値が適用される。ΔＸは４以上であることが好ましく、６以上であることがさらに好ましい。
【００６２】
次に、合成部１０４は、現ループでのｋに対する、受信信号の列Ｓ（ｋ）について、観測点Ｐ（０，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Ｓ１５７）。すなわち、図６に示すように、遅延加算器により算出された到達時間差Δｔに基づきＰ2からＰ3への反射波の到達時間を算出し、各回転角に係る送受信から得られた受信信号の列から反射波の到達時間を算出し、到達時間に対応する受信信号の値をそれぞれ特定して加算する。
【００６３】
具体的には、図５に示すように、合成部１０４は、現ループでのｋに対応する受信信号の列Ｓ（ｋ）が取得されたときの（以後「Ｓ（ｋ）に対応する」と省略する）振動子１１１の中心位置Ｐ3を示す情報と観測点Ｐ（０，ｊ）の位置を示す情報とに基づき、観測点Ｐ（０，ｊ）からＳ（ｋ）に対応する振動子１１１の中心位置Ｐ3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（０，ｊ）からＳ（ｋ）に対応する振動子１１１の中心位置Ｐ3までの経路長との差Δｄｋを音速値Ｖｃで除して、観測点Ｐ（０，ｊ）からＳ（ｋ）に対応する振動子１１１の中心位置Ｐ3に反射波が到達するときの遅延時間Δｔｋを算出する。
【００６４】
そして、受信信号保持部１０３から受信信号の列Ｓ（ｋ）を読込み（ステップＳ１５８）、受信信号の列Ｓ（ｋ）中の、受信信号値Ｓ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）を特定し、受信信号Ｓ（ｋ、ｊ）とする（ステップＳ１５９）。
【００６５】
次に、合成部１０４は、受信信号Ｓ（ｋ、ｊ）を音響線信号ＤＳ（ｊ）に置き換え、音響線信号ＤＳ（ｊ）を加算レジスタに保存する（ステップＳ１６０）。
【００６６】
ステップＳ１６１において、受信信号の列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する（ステップＳ１６１）。ｋmaxとしては、一例として、走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）での送受信より得られた受信信号の列が保存されている受信信号保持部１０３の走査方向アドレスを識別するインデックスＸ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））にΔＸを加えた数値が適用される。
【００６７】
ｋが最大値ｋmaxでない場合には、ｋをインクリメントして（ステップＳ１６２）、ステップＳ１５７に戻り、ｋが最大値ｋmaxである場合には、ステップＳ１６３に進む。この段階では、加算レジスタには、走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）に位置し深さｊの観測点に対する音響線信号ＤＳ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］），ｊ）が算出されており、合成部１０４は、音響線信号ＤＳ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］），ｊ）を超音波画像生成部１０５に出力する。
【００６８】
次に、ｊが最大値ｊmaxを超えるか否かを判定する（ステップＳ１６４）。ｊが最大値ｊmaxを超えない場合には、ｊをインクリメントして（ステップＳ１６５）、ステップＳ１５３に戻り、ｊが最大値ｊmaxである場合には、音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）（ｉ＝０、ｊ＝１〜ｊｍａｘ）が算出されており、図７のステップＳ１８０に戻る。
【００６９】
次に、ステップＳ１８０では、走査位置番号ｍが最大値ｍmaxであるかか否かを判定する。ｍが最大値ｍmaxを超えない場合には、ｍをインクリメントして（ステップＳ１８１）、ステップＳ１２２に戻り、ｍが最大値ｍmaxである場合にはステップＳ１８２に進む。
【００７０】
次に、ステップＳ１８２では、回転回数番号ｎが最大値ｎmaxであるか否かを判定し、ｎが最大値ｎmaxを超えない場合には、ｎをインクリメントして（ステップＳ６１８３）、ステップＳ１２１に戻り、ｎが最大値ｎmaxである場合には、測定終了であるか否か判定する（ステップＳ１９０）。測定終了でない場合には初回走査識別子Ｉｎを１に変更して（ステップＳ１９１）ステップＳ１２０に戻り、測定終了である場合には処理を終了する。
【００７１】
＜効  果＞
超音波診断装置１０による効果について説明する。
【００７２】
図１０（ａ）は、超音波診断装置１０における、送信部１０１及び受信部１０２における超音波ビームの送受信動作のシーケンスを説明するための図である。図１０（ｂ）は、受信信号保持部１０３及び合成部１０４における受信信号の列の合成動作のシーケンスを説明するための図である。図１０（ａ）（ｂ）において、横方向は１回転中の走査位置を示す走査位置番号ｍ、走査位置番号ｍによる区分の中で細分割された走査位置を示す走査位置分割配列ｐ［ｎ］に対応する。縦方向は連続する回転における回転回数番号ｎに対応する。ｍ，ｎはともに時系列に増加する。
【００７３】
また、図１０（ａ）では、走査位置番号ｍ、走査位置分割配列ｐ［ｎ］、回転回数番号ｎにおける送受信では、図中のマーキングの箇所がそれぞれの送受信に係るビーム位置Ｐとなる。各ビーム位置において初回（初回走査識別子Ｉｎ＝０）の送受信に係るビーム位置Ｐは白、２回目（初回走査識別子Ｉｎ＝１）の送受信に係るビーム位置Ｐは黒でマーキングされている。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、回転回数ｎ＝２の送受信に係るビーム位置Ｐ（三角印）は、回転回数ｎ＝１の送受信に係るビーム位置Ｐ（丸印）に対し、走査方向のほぼ中間に位置する。また、回転回数ｎ＝４の送受信に係るビーム位置Ｐ（星印）は、回転回数ｎ＝３の送受信に係るビーム位置Ｐ（四角印）に対し、走査方向のほぼ中間に位置する。また、回転回数ｎ＝３の送受信に係るビーム位置Ｐ（四角印）は、回転回数ｎ＝１の送受信に係るビーム位置Ｐ（丸印）と回転回数ｎ＝２の送受信に係るビーム位置Ｐ（三角印）との、走査方向のほぼ中間に位置する。
【００７５】
そのため、連続するｎ（ｎ＝４）回の回転を通して得られるビーム位置Ｐの走査方向における間隔は、１回の回転から得られるビーム位置Ｐの走査方向の間隔に対して、１／ｎ（１／４）に減少し、走査方向において高密度に超音波ビームを照射できる。
【００７６】
次に、図１０（ｂ）について、図１０（ａ）における走査位置番号ｍ、走査位置分割配列ｐ［ｎ］、回転回数番号ｎにおける送受信により得られた受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））は、それぞれ、図１０（ｂ）における、受信信号保持部１０３の走査方向アドレスを識別するインデックスＸ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））に対応する走査方向アドレスに生成された順に保存される。そして、同じ、走査位置番号ｍ、回転回数番号ｎにおける送受信に係る送受信から新たな受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））が生成されるまでの間、受信信号保持部１０３における当該走査方向アドレスに保持される。図中のマーキングの箇所がそれぞれの送受信から得られた受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））は保存される走査方向アドレスを示している。ここでも、各アドレスにおいて初回（初回走査識別子Ｉｎ＝０）の送受信に係る受信信号の保存は白、２回目（初回走査識別子Ｉｎ＝１）の送受信に係る受信信号の保存は黒でマーキングされている。
【００７７】
また、２回目（初回走査識別子Ｉｎ＝１）の送受信に係る受信信号のうち、太枠で囲まれた受信信号が生成された後の合成開口処理に着目すると、合成の対象となる受信信号の列は回転回数ｎそれぞれにおいてハッチングが施された走査方向アドレスに保存されている１３列の受信信号の列となる。太枠で囲まれたビーム位置Ｐ（図１０（ａ））に対して照射されたすべての送受信に係る超音波に基づく受信信号の列が合成の対象となるからである。なお、合成において、白と黒のマーキングがあるアドレスでは白（初回）の送受信に係る受信信号が合成の対象となる。太枠で囲まれた箇所以外の受信信号に対する合成開口処理の場合も同様である。
【００７８】
その結果、連続するｎ（ｎ＝４）回の回転を通して得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行うことができるので、合成の対象となる受信信号の列の列数を、１回の回転から得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行う場合に比べてｎ（ｎ＝４）倍に増加することができ、生成された音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。
【００７９】
以上のとおり、機械走査式超音波診断装置において、低速回転化に伴うロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、高解像度化を図ることができる。
【００８０】
＜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１０は、振動子１１１に送信パルスを供給して振動子から超音波ビームを送信させる送信部１０１と、超音波ビームの送信に基づき振動子が受波した反射波に基づいて受信信号の列を生成する受信部１０２と、受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部１０３と、受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号のフレームデータを生成する合成部１０４とを備え、送信部１０１は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転においてｎの異なる回転角にて超音波の送受信を行い、合成部１０４は、異なる回転に対応して得られた複数の受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成することを特徴とする。
【００８１】
係る構成により、機械走査式超音波診断装置において、連続する複数回の回転を通して得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行うことができるので、合成の対象となる受信信号の列の列数を増加することができ、生成された音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。その結果、ロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、音響線信号の空間分解能を高めて高解像度化を図ることができる。
【００８２】
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１０は、送信部は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転において少なくともｎの異なる回転角にて超音波の送受信を行い、合成部は連続するｎ回の回転におけるｎの異なる回転角に対応する受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成とした。しかしながら、合成部は、異なる回転に対応して得られた複数の前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成であればよく、合成の対象となる受信信号の列の列数は上記に限定されるものではなく、条件に応じて任意に設定してもよい。
【００８３】
実施の形態２に係る超音波診断装置１０Ａでは、被検体の動き量を算出する動き検出部を備え、動き検出部が、被検体の動きを検出したとき、合成部は、ｎ０を２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転におけるｎの異なる回転角のうち、ｎよりも小さく異なる回転角ｎ０に対応する受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成とした点で実施の形態１と相違する。
【００８４】
この方法によれば、被検体の動きを検出されたときに、合成の対象となる受信信号の列の取得に要する回転回数を減少して、合成の対象となる受信信号の間の画像のブレの大きさを低減することができる。その結果、被検体の動きの影響、すなわち、合成された画像におけるボケを抑制することができる。
【００８５】
＜概要＞
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置１０Ａについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、超音波診断装置１０Ａを含む超音波診断システム１０００Ａの機能ブロック図である。超音波診断装置１０Ａ及び超音波信号処理装置１００Ａは、ビームフォーマ部１５０Ａに動き検出部１０７Ａと合成部１０４Ａとを備えた点で、実施の形態に係る超音波診断装置１０と相違し、他の構成については図１、２に示した超音波診断装置１０と同じ構成を採る。以下、超音波診断装置１０Ａの動き検出部１０７Ａの構成、合成部１０４Ａにおける処理動作の相違点について概説し、他の構成要素については超音波診断装置１０と同じ番号を付し説明を省略する。
【００８６】
動き検出部１０７Ａは、受信信号に基づいて被検体の動き量を算出する回路である。動き検出部１０７Ａは、異なる回転回数ｎであって、同一の回転角における超音波の送受信に基づく受信信号の列に基づき、両者の類似度を算出することにより被検体の動き量を算出する。動き量の算出方法については後述する。
【００８７】
合成部１０４Ａは、動き検出部１０７Ａが、被検体の動きを検出したとき、合成の対象となる受信信号の列の取得に要された回転回数を減少して、受信信号の列の合成処理を行い音響線信号のフレームデータを生成する回路である。具体的には、送信部１０１が、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信のそれぞれを、ｎを２以上の自然数としたとき、ｍの異なる回転角において行う構成において、合成部１０４Ａは、被検体の動きを検出したとき、連続するｎ×ｍ回の回転におけるｎの異なる回転角のうち、ｎ０を２以上の自然数としたとき、ｎよりも小さく異なる回転角ｎ０×ｍの回転角に対応する受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する。被検体の動を検出したとき、合成開口処理の対象となる受信信号の列の取得に要された送受信に係る回転回数の選択方法の詳細については、後述する。
【００８８】
＜動作＞
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置の動作について図面を用いて説明する。図１２は、実施の形態２に係る超音波診断装置１０Ａにおける送受信に係るビームフォーミング処理を示すフローチャートである。超音波診断装置１０Ａにおけるビームフォーミング処理は、動き検出（Ｓ１３０Ａ）と合成開口処理（Ｓ１５０Ａ）を有する点で、超音波診断装置１０におけるビームフォーミング処理と相違し、他のステップについては図７に示したフローチャートと同じである。以下、超音波診断装置１０Ａのビームフォーミング処理における、動き検出（Ｓ１３０Ａ）と合成開口処理（Ｓ１５０Ａ）のステップについて概説する。図７と同じ動作については同じステップ番号を付し、説明を簡略にする。
【００８９】
[動き検出]
先ず、動き検出ステップ（ステップＳ１３０Ａ）の前段の処理として、ステップＳ１２２では、制御部１０６は、エンコーダ１１２が走査位置Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）に対応する信号を出力するタイミングを検出し、送信部１０１はプローブ１１０に存する振動子１１１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と、受信部１０２はプローブ１１０での反射波の受信を行う（ステップＳ１２３）。そして、受信から得られた電気信号に基づき受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））を生成する（ステップＳ１２４）。
【００９０】
次に、動き検出ステップ（ステップＳ１３０Ａ）では、動き検出部１０７Ａは、受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））に基づいて被検体の動き量を算出する。より、具体的には、動き検出部１０７Ａは、現在の走査位置番号ｍと回転回数番号ｎについて算出された受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））と、同一の回転角（走査位置番号ｍと回転回数番号ｎが同じ）にて行われた直前の超音波の送受信に基づく受信信号の列とを比較し、両者の類似度を算出することにより被検体の動き量を算出する。
【００９１】
図１３は、図１２における動き検出処理（ステップＳ１３０Ａ）の詳細を示すフローチャートである。
【００９２】
先ず、ステップＳ１３１では、初回走査であるか否かを判定する。初回走査識別子Ｉｎが１（２回目以降の走査）である場合には、動き検出処理を行うためにステップＳ１３２に進む。他方、初回走査識別子Ｉｎが０（初回走査）である場合には、比較の対象となる、現ループと同一の回転角にて行われた直前の超音波の送受信に基づく受信信号の列が受信信号保持部１０３に保存されていないために動き検出を行わず、動き指数を０（動きなし）とし（ステップＳ１３６）、図７のステップＳ１８０に進む。
【００９３】
次に、ステップＳ１３２では、現在の走査位置番号ｍと回転回数番号ｎが、それぞれ所定の値であるか否かを判定する。動き検出は、複数の回転回数毎に、任意の走査位置で行うことで十分であるからである。本例では、一例として、ｍ＝１かつｎ＝１である場合に動き検出を行う条件としているが、動き検出を行う回転回数及び走査位置は上記に限定されないことは言うまでもない。ステップＳ１３２での判定がＮｏである場合には、動き検出を行わず、図７のステップＳ１４０に進み、判定がＹＥＳである場合には、動き検出処理を行うためにステップＳ１３３に進む。
【００９４】
次に、ステップＳ１３３では、現在のループにおけるステップＳ１２４おいて算出された受信信号の列Ｓ2（Ｐ（１，ｐ［１］））と、同一の回転角にて行われた直前の超音波の送受信に基づく受信信号の列Ｓ1（Ｐ（１，ｐ［１］））との相互相関値Ｃ（τ＝０）を次式により算出する。算出された相互相関値Ｃ（τ＝０）の値が動き量となる。
【００９５】
【数１】
2020062305.tif 000003
次に、ステップＳ１３３では、相互相関値Ｃ（τ＝０）がある基準値未満であるか否かを判定する。基準値とは、動きの有無を判定するための相互相関値Ｃ（τ＝０）の閾値である。予め、同一又は類似の被検体に対する同一の対象に対する複数の受信信号の列から、動きなしに相当する相互相関値Ｃ（τ）の最大値を算出して求めることができる。ステップＳ１３３の判定では、相互相関値Ｃ（τ＝０）が動きなしに相当する基準値未満である場合に動きありと判定し、動き指数ＭＯを１（動きあり）とし（ステップＳ１３５）、図７のステップＳ１４０に進む。
【００９６】
ステップＳ１３３の判定において、相互相関値Ｃ（τ＝０）が基準値以上である場合には動きなしと判定し、動き指数ＭＯを０（動きなし）とし（ステップＳ１３６）、図７のステップＳ１４０に進む。
【００９７】
動き検出処理（ステップＳ１３０Ａ）が終了すると、次に、ステップＳ１４０において、ステップＳ１２４で得られた受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］）を受信信号保持部１０３に出力し、受信信号保持部１０３の走査方向アドレス（走査方向アドレスを識別するインデックスがＸ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））に対応するアドレス）に受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））を書き込む。
【００９８】
[合成開口処理]
次に、ステップＳ１５０Ａにおいて、合成部１０４Ａは、受信信号保持部１０３に保持された、異なる送信に係る超音波ビームに基づき得られた受信信号を送信に係る回転角に基づく伝播時間の違いを補償して加算する合成開口処理を行うことにより音響線信号のフレームデータを生成する。  以下、ステップＳ１５０Ａにおける処理動作の詳細について説明する。図１４は、図１２における動き検出処理（ステップＳ１５０Ａ）の詳細を示すフローチャートである。超音波診断装置１０Ｂにおける合成開口処理（Ｓ１５０Ａ）は、動き検出結果の判定（Ｓ１５４Ａ）、動きありの場合の処理（Ｓ１５５Ａ、Ｓ１５６Ａ）を有する点で、超音波診断装置１０における合成開口処理（Ｓ１５０）と相違し、他のステップについては図９に示したフローチャートと同じである。以下、超音波診断装置１０Ａのビームフォーミング処理における、Ｓ１５４Ａ、Ｓ１５５Ａ、Ｓ１５６Ａのステップについて概説する。図７と同じ動作については同じステップ番号を付し、説明を簡略にする。
【００９９】
先ず、超音波診断装置１０と同じステップＳ１５１からＳ１５４の処理を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ１５４Ａにおいて、動き検出処理（ステップＳ１３０）の結果を判定する。ステップＳ１５４Ａの判定において、動き指数ＭＯが０（動きなし）の場合には、ステップＳ１５７に進み、超音波診断装置１０と同じ合成開口処理（Ｓ１５７からＳ１６４）を行う。
【０１０１】
他方、ステップＳ１５４Ａの判定において、動き指数ＭＯが１（動きあり）の場合には、ステップＳ１５５Ａに進み、現ループにおけるkに対応する対応する走査方向アドレス中に保持されている受信信号の列Ｓ（ｋ）は、ロータ１１３の現在の回転から（現在の回転を含めて）ｎ０回転前の回転における送受信から生成された信号であるか否かを判定する。ここで、ｎ０は、２以上の自然数であって、異なる回転角にて超音波の送受信が行われる連続する回転の回数ｎよりも小さい回転の回数である。また、受信信号の列Ｓ（ｋ）は、現ループにて合成の対象となる受信信号の列である。本例では、一例として、ｎ０＝２としている。また、kは、上述のとおり、受信信号の列を識別するインデックスであり、受信信号の列Ｓ（ｋ）は、受信信号保持部１０３のkに対応する走査方向アドレス中に保持されている信号である。
【０１０２】
ステップＳ１５４Ａの判定において、合成の対象となる受信信号の列が、ロータ１１３の現在の回転から（現在の回転を含めて）２回転前の回転における送受信から生成された信号である場合（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ１５７に進み、超音波診断装置１０と同じ合成開口処理（Ｓ１５７からＳ１６４）を行い、図１２のステップＳ１８０に戻る。
【０１０３】
ステップＳ１５４Ａの判定において、合成の対象となる受信信号の列が、現在の回転のから（現在の回転を含めて）２回転前の送受信から生成された信号でない場合（Ｎｏの場合）には、ステップＳ１５６Ａに進み、深さｊにおける受信信号Ｓ（ｋ、ｊ）を０に変更して、加算処理以降の処理（Ｓ１６０からＳ１６４）を行い、図１２のステップＳ１８０に戻る。
【０１０４】
＜効  果＞
超音波診断装置１０Ａによる効果について説明する。
【０１０５】
図１５（ａ）、図１６（ａ）は、超音波診断装置１０における、送信部１０１及び受信部１０２における超音波ビームの送受信動作のシーケンスを説明するための図である。図１５（ｂ）、図１６（ｂ）は、動きありと判定されたときの、受信信号保持部１０３及び合成部１０４における受信信号の列の合成動作のシーケンスを説明するための図である。同図において、走査位置番号ｍ、走査位置分割配列ｐ［ｎ］回数番号ｎ、図中の白及び黒のマーキングの表記方法は、図１０（ａ）（ｂ）と同じである。
【０１０６】
図１５（ａ）、図１６（ａ）に示すように、走査位置番号ｍ、走査位置分割配列ｐ［ｎ］、回転回数番号ｎにおける送受信では、図中のマーキングの箇所がそれぞれの送受信に係るビーム位置Ｐとなる。このとき、図１５（ａ）では、走査位置分割配列ｐ［ｎ］は、図８（ａ）と同じｐ［ｎ］（ｎ＝１〜４）＝（０，１／２，１／４，３／４）であるため、それぞれの送受信によるビーム位置Ｐは超音波診断装置１０と同じ態様となる。これに対し、図１６（ａ）では、走査位置分割配列ｐ［ｎ］は、ｐ［ｎ］（ｎ＝１〜４）＝（０，１／４，１／２，３／４）であるため、それぞれの送受信によるビーム位置Ｐは時系列に走査間隔ＰＴずつ昇順にシフトする態様となる。
【０１０７】
また、図１５（ａ）、図１６（ａ）には、動き量の算出の対象となる受信信号の列が依拠する回転回数と、比較基準となる受信信号の列が依拠する回転回数と図中に記載している。超音波診断装置１０Ａでは、２回目の走査（初回走査識別子Ｉｎ＝１）に係る送受信に係るビーム位置Ｐは、走査位置番号ｍが同じ１回目の走査（初回走査識別子Ｉｎ＝０）に係る送受信に係るビーム位置Ｐと同じである。そのため、２回目の走査の送受信から得られた受信信号の列は、走査位置番号ｍが同じ１回目の走査の送受信から得られた受信信号の列を比較基準として動き量の算出が行われる。本例では、２回目の走査における送信回数ｎが１、走査位置番号ｍが１における送受信に基づく受信信号の列の生成後に、動き量の算出が行われる。
【０１０８】
図１５（ａ）、図１６（ａ）において、走査位置番号ｍ、走査位置分割配列ｐ［ｎ］回数番号ｎによる送受信から得られた受信信号の列Ｓ（Ｐ（ｍ，ｐ［ｎ］））それぞれは、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）のマーキングがされた箇所の走査方向アドレスに保存される。このとき、２回目（初回走査識別子Ｉｎ＝１）の送受信に係る受信信号のうち、太枠で囲まれた受信信号が生成された後の合成開口処理に着目する。その際、太枠で囲まれた受信信号に関する処理では、合成の対象となる受信信号の列は回転回数ｎそれぞれにおいてハッチングが施された走査方向アドレスに保存されている７列の受信信号の列となる。太枠で囲まれた箇所以外の受信信号に対する合成開口処理の場合も同様である。
【０１０９】
合成の対象となる受信信号の列が実施の形態１よりも少ない理由は、超音波診断装置１０Ａでは、太枠で囲まれたビーム位置Ｐ（図１５（ａ）、図１６（ａ））に対して照射されたすべての送受信に係る超音波に基づく受信信号の列を対象とせず、ロータ１１３の現在の回転のｎ０（ｎ０＝２）回転前の回転における送受信から生成された信号が合成の対象となるからである。なお、合成において、白と黒のマーキングがあるアドレスでは白（初回）の送受信に係る受信信号が合成の対象となる。
【０１１０】
以上のとおり、連続するｎ０（ｎ＝２）回の回転を通して得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行うことができるので、合成の対象となる受信信号の列の列数を、１回の回転から得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行う場合に比べてｎ０（ｎ０＝２）倍に増加することができ、生成された音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。さらに、合成開口処理において、被検体の動きの影響、すなわち、合成された画像におけるボケを抑制することができる。
【０１１１】
＜小  括＞
以上、説明したように実施の形態２に係る超音波診断装置１０Ａは、被検体の動き量を算出する動き検出部１０７Ａを備え、動き検出部１０７Ａが、被検体の動きを検出したとき、合成部１０４Ａは、ｎ０を２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転におけるｎの異なる回転角のうち、ｎよりも小さく異なる回転角ｎ０に対応する受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成を採る。
【０１１２】
係る構成により、機械走査式超音波診断装置において、低速回転化に伴うロータ１１３の回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、高解像度化を図るとともに、合成開口処理において、被検体の動きの影響、すなわち、合成された画像におけるボケを抑制することができる。
【０１１３】
≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１０では、振動子の回転角を検出する回転角検出部の出力に基づき、送信部が振動子に送信パルスを供給する構成としている。しかしながら、さらに回転角検出部の出力に基づき、ｎ×ｍの回転角に対応する補間信号を算出して出力する回転角補間部を備え、回転角補間部の出力に基づき、送信部が振動子に送信パルスを供給する構成としてもよい。
【０１１４】
図１７は、変形例に係る超音波診断装置１０Ｂの構成を示す機能ブロック図である。変形例に係る超音波診断装置１０Ｂでは、回転角検出部の出力を補間する回転角補間部１０１Ｂを備えた構成を採る。通常のエンコーダー１１２の分解能は１．８°程度であり、回転角補間部１０１Ｂを用いることにより、安価に１／２０〜１／１０程度に分解能を向上できる。
【０１１５】
係る構成により、連続するｎ回の回転を通して得られるビーム位置Ｐの走査方向における間隔を高精度に制御することができ、１回の回転から得られるビーム位置Ｐの走査方向の間隔に対して１／ｎに減少し、走査方向において高密度かつ高精度に超音波ビームを照射できる。
【０１１６】
また、変形例に係る超音波診断装置１０Ｂでは、合成部１０４Ａにおける合成開口処理の際に合成の対象となる受信信号の列の列数の増減による合成後の信号における絶対値の変動を、受信信号の列に重み係数を乗算することにより補正する重み付け演算部１０８Ｂを備えた構成としてもよい。
【０１１７】
図１８は、超音波診断装置１０Ｂの合成開口処理における重み付け演算の動作を説明するための図である。図１８に示すように、動き量が大きく相関値が小さい場合に、合成の対象となる受信信号の列数の減少に伴い、受信信号の列に乗算される重み付け係数を減少してもよい。また、合成の対象となる受信信号のうち、過去に取得された受信信号ほど受信信号の列に乗算される重み付け係数を減少する構成としてもよい。
【０１１８】
係る構成により、動き量の変動に伴う合成後の音響線信号における絶対値の変動を抑制することができる。
【０１１９】
≪その他の変形例≫
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
≪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、機械走査式超音波プローブを備えた超音波診断装置であって、回転軸の回りを回転をしながら、回転の半径方向に沿って放射状に超音波を送受信する振動子と、前記振動子の回転角を検出する回転角検出部と、前記回転角検出部の出力に基づき、前記振動子の回転の回数及び前記振動子の回転角がそれぞれ所定の値であるときに前記振動子に送信パルスを供給して、前記振動子から超音波ビームを送信させる送信部と、超音波ビームの送信に基づき振動子が受波した反射波に基づいて受信信号の列を生成する受信部と、前記受信信号の列と当該受信信号の列に対応する回転角とを、対応させて記憶する受信信号保持部と、前記受信信号保持部に保持された前記受信信号の列を送信に係る回転角を基準に合成して音響線信号のフレームデータを生成する合成部とを備え、前記送信部は、ｎを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、回転毎に回転角を異ならせて超音波の送受信を行うことにより、連続するｎ回の回転において少なくともｎの異なる回転角にて超音波の送信を行う処理を繰り返し、前記合成部は、異なる回転に対応して得られた複数の前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成することを特徴とする。
【０１３５】
係る構成により、機械走査式超音波診断装置において、ロータの回転ムラに起因する位置精度の低下を抑制しつつ、音響線信号の空間分解能を高めて高解像度化を図ることができる。ことができる。
【０１３６】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて１回以上行う構成としてもよい。
【０１３７】
係る構成により、連続するｎ回の回転を通して得られるビーム位置Ｐの走査方向における間隔は、１回の回転から得られるビーム位置Ｐの走査方向の間隔に対して、１／ｎに減少し、走査方向において高密度に超音波ビームを照射することができる。
【０１３８】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、連続するｎ回の回転における前記ｎの異なる回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１３９】
係る構成により、連続するｎ回の回転を通して得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行うことができるので、合成の対象となる受信信号の列の列数を、１回の回転から得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行う場合に比べてｎ倍に増加することができ、生成された音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。
【０１４０】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、ｍを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信のそれぞれを、ｍの異なる回転角において行い、前記合成部は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて得られたｎ×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１４１】
係る構成により、ｎ×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成し、音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。
【０１４２】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、さらに、被検体の動き量を算出する動き検出部を備え、前記動き検出部が、被検体の動きを検出したとき、前記合成部は、ｎ０を２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転における前記ｎの異なる回転角のうち、ｎよりも小さく異なる回転角ｎ０に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１４３】
係る構成により、連続するｎ０回の回転を通して得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行うことができるので、合成の対象となる受信信号の列の列数を、１回の回転から得られる受信信号の列に基づいて合成開口処理を行う場合に比べてｎ０倍に増加することができ、生成された音響線信号の走査方向における空間分解能を高めることができる。さらに、合成開口処理において、被検体の動きの影響、すなわち、合成された画像におけるボケを抑制することができる。
【０１４４】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、ｍを２以上の自然数としたとき、連続するｎ回の回転それぞれにおいて、前記ｎの異なる回転角に対応する超音波の送受信のそれぞれを、ｍの異なる回転角において行い、前記合成部は、連続するｎ回の回転それぞれにおいて得られたｎ０×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１４５】
係る構成により、ｎ×ｍの回転角に対応する前記受信信号の列を合成して音響線信号のフレームデータを生成し、音響線信号の走査方向における空間分解能を高めるとともに、合成開口処理において、被検体の動きの影響を抑制することができる。
【０１４６】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記動き検出部は、異なる回転回数及び同一の回転角における超音波の送受信に基づく前記受信信号の列に基づき、被検体の動き量を算出する構成としてもよい。
【０１４７】
係る構成により、被検体における同一の対象から得られた受信信号に基づき被検体の動き量を算出することができ、動き量算出の誤差を低減することができる。
【０１４８】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、連続するｎ回の回転においてｎの異なる回転角に対応する超音波ビームの走査位置は、ｎが偶数であるとき円周方向に均等に分布している構成としてもよい。
【０１４９】
係る構成により、ｎが偶数であるとき直前の回転における走査位置に対し、ほぼ等価な送信間隔をおいて並んだ走査位置に超音波ビームを照射できる。
【０１５０】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記合成部は、合成の対象となる前記受信信号の列それぞれについて、被検体の解析対象範囲に対応する対象領域中の複数の観測点に対して、前記観測点から前記振動子への反射波到達の遅延時間を各々算出し、前記振動子に対する前記遅延時間を用いて音響線信号を生成する構成としてもよい。
【０１５１】
係る構成により、送受信毎の観測点と振動子との距離の違いを補償した整相加算処理に基づく合成開口処理を行うことができる。
【０１５２】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、さらに、前記回転角検出部の出力に基づき、ｎ×ｍの回転角に対応する補間信号を算出して出力する回転角補間部を備え、前記回転角補間部の出力に基づき、前記送信部が前記振動子に送信パルスを供給する構成としてもよい。
【０１５３】
係る構成により、安価な構成を用いて、連続するｎ回の回転を通して得られるビーム位置Ｐの走査方向における間隔を高精度に制御することができ、１回の回転から得られるビーム位置Ｐの走査方向の間隔に対して１／ｎに減少し、走査方向において高密度かつ高精度に超音波ビームを照射できる。
【０１５４】
≪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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。なお、上記に示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
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、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、単数の素子を用いた機械走査型のセンサ等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  超音波診断装置
１００  超音波信号処理装置
１１０    プローブ
１１１  超音波振動子
１１２エンコーダ
１０１  送信部
１０２  受信部
１０３  受信信号保持部
１０４  合成部
１０５  超音波画像生成部
１０６  制御部
１２０  表示部
１０００  超音波診断システム
【図１】
2020062305.tif 000004
【図２】
2020062305.tif 000005
【図３】
2020062305.tif 000006
【図４】
2020062305.tif 000007
【図５】
2020062305.tif 000008
【図６】
2020062305.tif 000009
【図７】
2020062305.tif 000010
【図８】
2020062305.tif 000011
【図９】
2020062305.tif 000012
【図１０】
2020062305.tif 000013
【図１１】
2020062305.tif 000014
【図１２】
2020062305.tif 000015
【図１３】
2020062305.tif 000016
【図１４】
2020062305.tif 000017
【図１５】
2020062305.tif 000018
【図１６】
2020062305.tif 000019
【図１７】
2020062305.tif 000020
【図１８】
2020062305.tif 000021