(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波診断装置であって、
複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成するビームフォーマを備え、
前記ビームフォーマは、
フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算部と、
第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成部と、
（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成部と、
前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出部と、
前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成部とを備える
超音波診断装置。
【請求項２】
前記整相加算部は、フレームごとに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ３本のラインを選択し、前記第１の整相加算信号と、前記対象ラインに隣接する２つのラインそれぞれの整相加算信号である前記第２の整相加算信号とを算出し、
前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および２つの前記第２の整相加算信号から前記第１の参照ビームを生成する
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの一番端のラインである場合、または、前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの端から２番目のラインである場合、
前記ビームフォーマ生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号として出力する
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの端から２番目のラインである場合、
前記減衰係数算出部は、前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて定められる前記減衰係数を算出し、
前記ビームフォーマ生成部は、前記第１の参照ビームのみに基づいて定められる減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された２つの前記第２の整相加算信号の差を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第１の参照ビームを生成し、
前記第２の参照ビーム生成部は、前記第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号、および、前記第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号の差を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第２の参照ビームを生成する
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された２つの前記第２の整相加算信号の差と、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、所定の係数αとを乗ずることによって、前記第１の参照ビームを生成し、
前記第２の参照ビーム生成部は、前記第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号、および、前記第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号の差と、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、所定の係数βとを乗ずることによって、前記第２の参照ビームを生成する
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記減衰係数算出部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号をＡ、前記第１の参照ビームをＣ、前記第２の参照ビームをＥとした場合に、前記減衰係数であるＧを以下の式によって算出する
【数１】
0005412604.tif 000008
請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記減衰係数算出部は、前記複数の受信素子の位置から前記超音波信号の反射の起点となる位置までの距離に応じて、（ｉ）前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとの両方に基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉ）前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉｉ）前記減衰係数を１として算出するか、を切り替えて実行する
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記減衰係数算出部は、前記第Ｎフレームにおける対象ラインの前記並び順の順番に応じて、（ｉ）前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとの両方に基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉ）前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉｉ）前記減衰係数を１として算出するか、を切り替えて実行する
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成するビームフォーミング方法であって、
フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算ステップと、
第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成ステップと、
（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成ステップと、
前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、
前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成ステップとを含む
ビームフォーミング方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のビームフォーミング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成する集積回路であって、
フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算部と、
第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成部と、
（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成部と、
前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出部と、
前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成部とを備える
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特にそのビームフォーミング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置においては、受信した超音波信号のビームフォーミング方法として、一般的に、整相加算法（ＤＡＳ：Ｄｅｌａｙ  Ａｎｄ  Ｓｕｍ）と呼ばれる方法が使用されている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】伊東正安、望月剛共著「超音波診断装置」コロナ社出版、２００２年８月２６日（Ｐ４２−Ｐ４５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波診断装置は、通常、超音波画像の１ラインを描画するために１回の整相加算処理を行うが、１ラインに対して隣接するラインの分を含めて複数の整相加算処理を行うことにより、画像の分解能を向上させるという方式が考えられる。【０００５】
しかしながら、整相加算処理は、多数の信号を処理することから、複数の整相加算処理を行う場合は、演算量を減らして信号処理の負荷を低減することが課題となる。【０００６】
そこで、本発明は、信号処理の負荷を低減するとともに画像の分解能を向上させることができる超音波診断装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る超音波診断装置は、超音波診断装置であって、複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成するビームフォーマを備え、前記ビームフォーマは、フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算部と、第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成部と、（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成部と、前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出部と、前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成部とを備える。【０００８】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の超音波診断装置によれば、信号処理の負荷を低減するとともに画像の分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、整相加算法を説明するための模式図である。
【図２】図２は、複数ライン分のステップの取得方法を説明するための図である。
【図３】図３は、３つの隣接する整相加算信号を用いたビームフォーマ信号の生成方法を示すブロック図である。
【図４】図４は、ビームフォーマ信号のビーム形状を示す第１の図である。
【図５】図５は、ビームフォーマ信号のビーム形状を示す第２の図である。
【図６】図６は、ビームフォーマ信号のビーム形状を示す第３の図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態１における、複数の受信素子と、ラインとの関係を説明するための模式図である。
【図９】図９は、従来のビームフォーマ部の構成を示す第１のブロック図である。
【図１０】図１０は、従来のビームフォーマ部の構成を示す第２のブロック図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１に係るビームフォーマ部のビームフォーマ信号の生成方法の概要を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１に係るビームフォーマ部の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係るビームフォーマ部の動作のフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１に係るビームフォーマ部のビームフォーマ信号の生成方法を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１に係るビームフォーマ部が生成したビームフォーマ信号のビーム形状を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２に係るビームフォーマ部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明の基礎となった知見）
まず、背景技術で説明した整相加算法について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、整相加算法を説明するための模式図である。
【００１３】
図１に示される超音波診断装置は、超音波信号を受信する複数の受信素子２０１と、各々の受信素子２０１に付随し、信号に対して遅延処理を行う遅延部２０２と、遅延部２０２からの出力信号のそれぞれを加算する加算部２０３とを有する。
【００１４】
図１において、例えば、図示されない送信部から超音波が被検体の中の観測点Ｓに向けて（観測点Ｓに焦点を合わせて）出射されたとする。送信部から出射された超音波は、被検体において反射し、複数の受信素子２０１のそれぞれに到達する。
【００１５】
ここで、例えば観測点Ｓにおいて反射された信号は、受信素子ｃには、遅延時間ｄｃで到達するが、受信素子ｍには遅延時間ｄｍで到達する。
【００１６】
整相加算法では、信号の位相を合わせるために、受信素子ｃで受信した信号を遅延時間ｄｍ-遅延時間ｄｃだけ遅延させる。そして、整相加算法では、遅延させた信号（受信素子ｃで受信した信号）を受信素子ｍで受信した信号に加算することで、信号を増幅する。
【００１７】
つまり、整相加算法では、受信素子２０１が受信する信号を素子ごとに遅延処理を行った上で加算部２０３により加算し、加算部２０３から加算結果を出力する。
【００１８】
ところで、超音波診断装置では、超音波診断の精度をあげるために、超音波画像を高画質化させることが課題である。
【００１９】
超音波診断装置は、通常、超音波画像の１ラインを描画するために１回の整相加算処理を行うが、１ラインに対して隣接するラインの分を含めて複数の整相加算処理を行うことにより、画像の分解能を向上させるという方式が考えられる。
【００２０】
図２は、複数ライン分の整相加算信号の取得方法を説明するための図である。
【００２１】
例えば、図２の（ａ）に示される５番目の受信素子２０１に対応するラインを描画する場合、まず、５番目の受信素子２０１が中心となるように超音波を出射（送信）する。そして、図２の（ａ）に示されるように１〜９番目の受信素子２０１を使用して整相加算をすることにより、５番目の受信素子２０１を中心軸とした、５番目のラインの整相加算信号が得られる。
【００２２】
同様に図２の（ｂ）に示されるように２〜１０番目の受信素子２０１を用いれば６番目の受信素子２０１を中心軸とした６番目のラインの整相加算信号が得られる。また、図２の（ｃ）に示されるように、３〜１１番目の受信素子２０１を用いれば、７番目の受信素子２０１を中心軸とした７番目のラインの整相加算信号が得られる。このように、隣接した３ライン分の整相加算信号を１回の超音波の送信で作ることができる。
【００２３】
このような、３ライン分の整相加算信号を用いた、超音波画像の分解能向上方法について図３を用いて説明する。
【００２４】
図３は、３つの隣接する整相加算信号を用いたビームフォーマ信号の生成方法を示すブロック図である。
【００２５】
図３においてＤＡＳ（ｍ−１）と記載される整相加算信号４０１は、例えば、図２の（ａ）において得られた５番目のラインの整相加算信号である。このとき、図３においてＤＡＳ（ｍ）と記載される整相加算信号４０２は、図２の（ｂ）において得られた６番目のラインの整相加算信号である。同様に、図３においてＤＡＳ（ｍ＋１）と記載される整相加算信号４０３は、図２の（ｃ）において得られた７番目のラインの整相加算信号である。
【００２６】
なお、図３において信号は、Ａ（ｍ、ｎ）のように表される。ここで、ｍは、超音波画像の水平方向（横方向、受信素子２０１の並び方向）の位置、すなわちライン番号（最終的に描画されるラインの番号）を示す。ｎは、超音波画像の垂直方向（縦方向、観測対象の深さ方向）の位置を示す。
【００２７】
図３において、信号Ａ（ｍ，ｎ）は、ｍ番目のラインの（ｍ番目のラインを中心とする）整相加算信号４０２であり、図３では、ＤＡＳ（ｍ）とも記載される。
【００２８】
信号Ｂ（ｍ，ｎ）は、ｍ＋１番目のラインの整相加算信号４０３から、ｍ−１番目のラインの整相加算信号４０１を減算した信号である。
【００２９】
信号Ｃ（ｍ，ｎ）は、信号Ａ（ｍ，ｎ）と、信号Ｂ（ｍ，ｎ）と、所定の係数αとを乗算した信号である。すなわち、下記の式１によって算出される。なお、所定の係数αは、狭角度化の度合いを調整することによって信号Ｃ（ｍ，ｎ）のビーム形状を信号Ａ（ｍ，ｎ）のビーム形状に一致させるための係数である。
【００３０】
【数１】
0005412604.tif 000002
【００３１】
減衰係数算出部５０ａは、信号Ａ（ｍ，ｎ）のパワー信号と、信号Ｃ（ｍ，ｎ）の絶対値とに基づいて、雑音成分を抑圧する増幅率（減衰量、減衰係数）であるＧ（ｍ，ｎ）を算出する。すなわち、減衰係数算出部５０ａは、下記の式２に基づいて減衰係数を算出する。
【００３２】
【数２】
0005412604.tif 000003
【００３３】
なお、信号Ｃ（ｍ，ｎ）は、信号Ａ（ｍ，ｎ）と信号Ｂ（ｍ，ｎ）とが乗算された信号であるため、信号Ｃ（ｍ，ｎ）の次元はパワーである。したがって、式２では、信号Ｃ（ｍ，ｎ）の絶対値と、信号Ａ（ｍ，ｎ）のパワーとを用いることによって両者の次元を一致させて、減衰係数が算出される。
【００３４】
最後に信号Ａ（ｍ，ｎ）と増幅率Ｇ（ｍ，ｎ）とを乗算してビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）が生成される。
【００３５】
【数３】
0005412604.tif 000004
【００３６】
以上のような式を用いることにより、ｍ番目のラインのビームフォーマ信号のビーム形状は、鋭角化される。
【００３７】
図４〜図６は、ビームフォーマ信号のビーム形状を示す図である。なお、図４〜図６において、ビーム形状の計算の条件は、深さｎ＝３０ｍｍ、開口Ｌ＝６４素子、素子間隔Δｄ＝０．３ｍｍ、送信周波数ｆ＝５ＭＨｚである。なお、ビーム形状は、ある深さｎにおけるラインｍの対感度レベル特性を示すものである。
【００３８】
整相加算信号４０２の信号Ａ（ｍ，ｎ）は、図４において実線で示されるビーム形状を有する。また、整相加算信号４０３と整相加算信号４０１との差である信号Ｂ（ｍ，ｎ）は、図４の破線に示されるようなビーム形状を有する。
【００３９】
信号Ｂ（ｍ，ｎ）は、ｍ番目のラインｍに対して対称な距離に位置する、ｍ−１番目のラインとｍ＋１番目のラインとにそれぞれ対応する２つの整相加算信号を減算することで得られる。したがって、ｍ番目のラインの焦点位置に対しては、２つの整相加算信号のレベルおよび位相は一致し、感度死角が形成される。
【００４０】
信号Ｂ（ｍ，ｎ）は、ｍ番目のラインとは異なる領域に焦点を持つ、ｍ−１番目のラインの整相加算信号とｍ＋１番目のラインの整相加算信号とを基に算出されるため、ビーム形状において最大感度を有する位置は、図５に示されるように、素子ピッチ（ラインの間隔）と同じ±０．３ｍｍの位置となる。信号Ａ（ｍ，ｎ）を鋭角化するためには、信号Ｂ（ｍ，ｎ）よりも最大感度位置をより０ｍｍに近づけた信号が必要であり、そのために信号Ｃ（ｍ，ｎ）が算出される。
【００４１】
言い換えれば、信号Ｃ（ｍ，ｎ）は、信号Ｂ（ｍ，ｎ）の遮断域を信号Ａ（ｍ，ｎ）の形状に一致させた信号であり、図５において破線で示されるようなビーム形状を有する。なお、図５では、信号Ａと次元を一致させるために、信号Ｃのビーム形状として、ｓｑｒｔ（Ｃ（ｍ，ｎ））のビーム形状が図示されている。
【００４２】
このような、信号Ｃ（ｍ，ｎ）を用いて式２によって増幅率Ｇ（ｍ，ｎ）を算出し、Ａ（ｍ，ｎ）と増幅率Ｇ（ｍ，ｎ）とを乗算することによってビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）が生成される。ビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）のビーム形状は、図６の破線で示される。
【００４３】
図６に示されるように、３つの整相加算信号から生成されるビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）は、従来の１つの整相加算信号から生成されるビームフォーマ信号Ａ（ｍ，ｎ）よりも鋭角化されている。つまり、図６に示されるようにビームフォーマ信号Ａ（ｍ，ｎ）よりも指向性が高く、分解能の高い信号ビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）が生成される。
【００４４】
以上の例では、３つの整相加算信号を用いて、ビームフォーマ信号を鋭角化したが、３よりも多くの整相加算信号を使用することにより、さらなる画質向上が望める。
【００４５】
しかしながら、整相加算処理は、多数の信号を処理することから、複数の整相加算処理を行う場合は、演算量を減らして信号処理の負荷を低減することが課題となる。特に、４つ以上の整相加算処理を行うことは、非常に信号処理の負荷が大きいため、難しい。
【００４６】
そこで、本発明の一態様に係る超音波診断装置は、超音波診断装置であって、複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成するビームフォーマを備え、前記ビームフォーマは、フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算部と、第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成部と、（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成部と、前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出部と、前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成部とを備える。
【００４７】
本構成によって、同時に行う整相加算処理の数を減らして演算量を低減するとともに、画像の分解能を向上させることができる。
【００４８】
また、前記整相加算部は、フレームごとに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ３本のラインを選択し、前記第１の整相加算信号と、前記対象ラインに隣接する２つのラインそれぞれの整相加算信号である前記第２の整相加算信号とを算出し、前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および２つの前記第２の整相加算信号から前記第１の参照ビームを生成してもよい。
【００４９】
本構成によると、１フレームにおいて行われる整相加算処理は３つであるが、５つの整相加算処理を行った場合と同等の分解能の画像を生成することができる。
【００５０】
また、前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの一番端のラインである場合、または、前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの端から２番目のラインである場合、前記ビームフォーマ生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号として出力してもよい。
【００５１】
本構成によって、一番端のラインのビームフォーマ信号を適切に生成することができる。
【００５２】
また、前記第Ｎフレームにおける対象ラインが前記複数のラインの端から２番目のラインである場合、前記減衰係数算出部は、前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて定められる前記減衰係数を算出し、前記ビームフォーマ生成部は、前記第１の参照ビームのみに基づいて定められる減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力してもよい。
【００５３】
本構成によって、一番端から２番目のラインのビームフォーマ信号を適切に生成することができる。
【００５４】
また、前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された２つの前記第２の整相加算信号の差を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第１の参照ビームを生成し、前記第２の参照ビーム生成部は、前記第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号、および、前記第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号の差を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第２の参照ビームを生成してもよい。
【００５５】
また、前記第１の参照ビーム生成部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された２つの前記第２の整相加算信号の差と、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、所定の係数αとを乗ずることによって、前記第１の参照ビームを生成し、前記第２の参照ビーム生成部は、前記第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号、および、前記第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号の差と、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、所定の係数βとを乗ずることによって、前記第２の参照ビームを生成してもよい。
【００５６】
また、前記減衰係数算出部は、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号をＡ、前記第１の参照ビームをＣ、前記第２の参照ビームをＥとした場合に、前記減衰係数であるＧを、後述する式５によって算出してもよい。
【００５７】
また、前記減衰係数算出部は、前記複数の受信素子の位置から前記超音波信号の反射の起点となる位置までの距離に応じて、（ｉ）前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとの両方に基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉ）前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉｉ）前記減衰係数を１として算出するか、を切り替えて実行してもよい。
【００５８】
本構成により、例えば、ビーム形状が広くなりやすい、いわゆる深さが深い対象ラインに対して、減衰係数の算出に用いられる整相加算信号の数を多くする制御が可能である。すなわち、本構成によれば、深さに応じて超音波画像の分解能を向上させることができる。
【００５９】
また、前記減衰係数算出部は、前記第Ｎフレームにおける対象ラインの前記並び順の順番に応じて、（ｉ）前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとの両方に基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉ）前記第１の参照ビームおよび前記第２の参照ビームのうち前記第１の参照ビームのみに基づいて前記減衰係数を算出するか（ｉｉｉ）前記減衰係数を１として算出するか、を切り替えて実行してもよい。
【００６０】
本構成により、画像端のように整相加算信号の数が制限されるところや、画像中央のように整相加算信号の数に制限がないところなど、対象ラインの位置ごとに、減衰係数の算出に用いられる整相加算信号の数を変化させることができる。
【００６１】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００６２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の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および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００６３】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る超音波診断装置の全体の構成について説明する。
【００６４】
図７は、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【００６５】
超音波診断装置１００は、プローブ部５０１と、Ｔ／Ｒスイッチ部５０２と、パルサー部５０３と、ＡＦＥ部５０４と、ビームフォーマ部５０５（ビームフォーマ）と、画像化部５０６と、表示部５０７と、操作部５０８とを備える。
【００６６】
プローブ部５０１は、検体（被検体ともよぶ。例えば、生体）に向けて超音波の送信を行い、その反射波を受信し、エコー信号を生成する。
【００６７】
Ｔ／Ｒスイッチ部５０２は、プローブ部５０１に送信する送信信号と、プローブ部５０１から受信するエコー信号とを回路保護等の観点から電気的にスイッチングする。
【００６８】
パルサー部５０３は、超音波の送信を促進する電気的な信号を発生させる。
【００６９】
ＡＦＥ部５０４は、プローブ部５０１が送信した超音波を検体が反射することで発生する超音波である反射波をプローブ部５０１が受信して生成するエコー信号を受信する。そして、ＡＦＥ部５０４は、エコー信号の増幅などを行い、ＡＤ変換によりデジタル信号列に変換する。ＡＦＥ部５０４は、いわゆるアナログフロントエンドに相当する。
【００７０】
ビームフォーマ部５０５は、ＡＦＥ部５０４が生成したデジタル信号列からアレイ信号処理によってビームフォーミングを行う。ビームフォーミングとは、可視化したい領域に対するフォーカス処理に相当する。
【００７１】
画像化部５０６は、ビームフォーマ部５０５によって得られた信号から表示画像（超音波画像）を生成する。
【００７２】
表示部５０７は、画像化部５０６が生成した表示画像を表示する。表示部５０７は、例えば、液晶ディスプレイや、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどの表示ディスプレイである。
【００７３】
操作部５０８は、上記の各機能ブロックが行う処理の制御、及び操作を行う。また、操作部５０８は、ユーザによる操作を受け付けて、上記の制御、及び操作を行ってもよい。
【００７４】
本発明は、特に、超音波のエコー信号を演算して超音波画像を生成するためのビーム信号を生成するビームフォーマ部５０５に特徴を有する。なお、本発明の特徴部以外の構成要素については、従来の超音波診断装置の構成要素を使用することが可能である。よって、従来の超音波診断装置のビームフォーマ部に代えて、ビームフォーマ部５０５を導入することが可能である。
【００７５】
なお、超音波診断装置１００は、図７に示される構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、送信素子と受信素子とが異なる素子である場合には、Ｔ／Ｒスイッチ部５０２は不要である。また、プローブ部５０１が、パルサー部５０３を内蔵する構成であってもよいし、プローブ部５０１が、パルサー部５０３及びＡＦＥ部５０４を内蔵する構成であってもよい。さらに、プローブ部５０１が、その他のすべての機能ブロックを内蔵する構成であってもよい。
【００７６】
実施の形態１においては、プローブ部５０１が有する複数の受信素子２０１と、ラインとの関係は、図８に示されるような関係となる。
【００７７】
図８は、実施の形態１における、複数の受信素子と、ラインとの関係を説明するための模式図である。なお、図８の上の図は、表示部５０７の外観を示す図であり、図８の下の図は、プローブ部５０１を被検体２０４に当てた状態の断面図である。
【００７８】
図８に示されるように、プローブ部５０１が有する、一列に並んだｎ個の受信素子２０１のそれぞれに対応して、被検体２０４がｎ本のライン（領域）に区分されるものとする。また、図８に示されるように、深さ方向とは、被検体２０４のプローブ部５０１が当てられる面と略垂直な方向と定義される。
【００７９】
この場合、図８に示されるように超音波診断装置１００の表示部５０７には、フレームごとに生成されるビームフォーマ信号によって、フレームごとに１つのラインが表示される。すなわち、実施の形態１では、フレームとは、１つのラインを生成する時間の単位を意味する。また、以下の説明では、特に断りのない限り、各ラインは、フレームの進行とともに超音波画像の端から順番（１、２・・ｎの順）に描画されるものとする。
【００８０】
なお、図示されないが超音波の送信は、プローブ部５０１が有する送信部によって行われる。送信部は、複数の受信素子２０１のそれぞれに対応する位置から被検体に向けて超音波を送信（出射）し、複数の受信素子２０１は、反射してきた信号を受信してエコー信号を生成する。
【００８１】
なお、実際に表示部５０７に超音波画像を表示する際には、ｎ本のラインのままでは表示ライン数が少ない場合が考えられる。このような場合、例えば、補間処理を行うことによりラインの数を２ｎ本に増加させる等して超音波画像が表示されてもよい。
【００８２】
次に、超音波診断装置１００の特徴構成である、ビームフォーマ部５０５について、従来の構成のビームフォーマ部と比較しながら説明する。
【００８３】
まず、従来の構成のビームフォーマ部について説明する。
【００８４】
図９は、従来のビームフォーマ部の構成を示すブロック図である。
【００８５】
図９に示されるビームフォーマ部５０５ａは、３つの整相加算回路１１ａ、１２ａ、および１３ａからなる整相加算部１０ａと、参照ビーム生成部２１ａと、減衰係数算出部５０ａと、ビームフォーマ生成部６０ａとを備える。
【００８６】
整相加算部１０ａは、複数の受信素子２０１が被検体２０４から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、当該エコー信号を生成するために送信された超音波の送信位置（複数の受信素子２０１のいずれかの位置）を中心とする３つの整相加算信号を算出する。
【００８７】
具体的には、送信位置に対応するラインを対象ラインとした場合、対象ラインの整相加算信号は、整相加算回路１２によって算出（生成）される。対象ラインの両隣の整相加算信号は、整相加算回路１１ａおよび１３ａによってそれぞれ生成される。整相加算回路１１ａ〜１３ａによって生成された整相加算信号の各々は、参照ビーム生成部２１ａに入力される。
【００８８】
参照ビーム生成部２１ａは、図３を用いて説明したように、整相加算回路１１ａ〜１３ａによって生成された整相加算信号の各々を用いて信号Ｂの遮断域を信号Ａの形状に一致させた信号Ｃを生成する。信号Ｃは、参照ビーム生成部２１ａの出力となる。なお、参照ビーム生成部２１ａは、図３で説明した方法以外の手法を用いて参照ビームを生成してもよい。
【００８９】
減衰係数算出部５０ａは、上述の式２にしたがって、減衰係数を算出する。
【００９０】
ビームフォーマ生成部６０は、減衰係数算出部５０ａが算出した減衰係数を、整相加算回路１２ａからの出力される対象ラインの整相加算信号に乗ずることより、対象ラインのビームフォーマ信号を生成する。
【００９１】
このようなビームフォーマ部５０５ａによれば、３つの整相加算信号を用いて、ビームフォーマ信号を鋭角化することができる（図６参照）。ここで、例えば、３よりも多い５つの整相加算信号を使用するビームフォーマ部によれば、さらなる画質向上が望める。
【００９２】
図１０は、５つの整相加算信号を算出する従来のビームフォーマ部の構成を示すブロック図である。
【００９３】
図１０に示されるビームフォーマ部５０５ｂは、５つの整相加算回路１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、および１５ｂからなる整相加算部１０ｂと、参照ビーム生成部２１ｂと、減衰係数算出部５０ｂと、ビームフォーマ生成部６０ｂとを備える。
【００９４】
整相加算部１０ｂは、エコー信号から整相加算回路１１ｂ〜１５ｂを用いて５つの整相加算信号を算出する。算出された５つの整相加算信号は、参照ビーム生成部２１ｂに入力され、以降は、ビームフォーマ部５０５ａとほぼ同様の処理が行われる。
【００９５】
しかしながら、上述のように、整相加算処理は、エコー信号から整相加算信号を生成するために非常に多数のデータを扱うことから演算量が非常に大きい処理である。そのため、実際には４つ以上の整相加算信号を同時に算出することは困難である。
【００９６】
そこで、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５では、対象ラインのビームフォーマ信号を、現フレームにおいて算出された整相加算信号に加えて、１フレーム前のフレームにおいて算出された整相加算信号と、１フレーム後のフレームにおいて算出された整相加算信号とを利用して生成する。
【００９７】
これにより、１フレームにおいて算出される整相加算信号の数は、３つであるが、５つの整相加算信号を用いて狭角化されたビームフォーマ信号を生成することができる。
【００９８】
図１１は、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５のビームフォーマ信号の生成方法の概要を示す図である。
【００９９】
なお、図１１においては、フレーム１、２、３の順に処理が行われ、フレーム１においては、対象ライン（中心となるライン）はライン２、フレーム２においては、対象ラインは、ライン３、フレーム３においては、対象ラインは、ライン４とする。
【０１００】
図１１において一番左に示されるフレーム１（フレーム１の時刻）においては、ライン２に対応する送信位置（ライン２に対応する受信素子２０１の位置）から超音波が送信される。フレーム１では、整相加算部は、この送信によって得られるエコー信号から、ライン２の整相加算信号であるＤＡＳ２と、ライン２に隣接するライン１の整相加算信号であるＤＡＳ１と、ライン２に隣接するライン３の整相加算信号であるＤＡＳ３とを算出する。
【０１０１】
図１１において中央に示される、フレーム１に続くフレーム２においては、ライン３に対応する送信位置から超音波が送信される。フレーム２では、整相加算部は、この送信によって得られるエコー信号から、ライン３の整相加算信号であるＤＡＳ３と、ライン２の整相加算信号であるＤＡＳ２と、ライン４の整相加算信号であるＤＡＳ４とを算出する。
【０１０２】
図１１において右側に示される、フレーム２に続くフレーム３においては、ライン４に対応する送信位置から超音波が送信される。フレーム３では、整相加算部は、この送信によって得られるエコー信号から、ライン４の整相加算信号であるＤＡＳ４と、ライン３の整相加算信号であるＤＡＳ３と、ライン５の整相加算信号であるＤＡＳ５とを算出する。
【０１０３】
フレーム１およびフレーム２において算出されたＤＡＳのデータは、バッファに格納される。そして、フレーム１において算出されたＤＡＳ１と、フレーム２において算出されたＤＡＳ２〜ＤＡＳ４と、フレーム３において算出されたＤＡＳ５とを用いて、ライン３のビームフォーマ信号が生成される。
【０１０４】
以上のような方法により、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５は、フレーム３以降のタイミングにおいて、フレーム２における対象ラインであるライン３のビームフォーマ信号を連続して並んだ５ライン分の整相加算信号から生成することができる。
【０１０５】
本構成によると、１フレームにおいて算出される整相加算信号の数は３つであるが、１フレームにおいて５つの整相加算信号を算出した場合と同等の分解能の画像を生成することができる。
【０１０６】
以下、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５の構成および動作について説明する。
【０１０７】
図１２は、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５の構成を示すブロック図である。
【０１０８】
図１３は、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５の動作のフローチャートである。
【０１０９】
図１２に示されるように、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５は、３つの整相加算回路１１、１２、および１３からなる整相加算部１０と、第１の参照ビーム生成部２１と、第２の参照ビーム生成部２２と、減衰係数算出部５０と、ビームフォーマ生成部６０と、参照ビームバッファ３０と、入力データ遅延バッファ４１および４２とを備える。
【０１１０】
ビームフォーマ部５０５は、上述のように、複数の受信素子２０１が被検体２０４から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための、順番に並んだ複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成する。
【０１１１】
整相加算部１０は、フレームごとにエコー信号から３つの整相加算信号を算出する（図１３のＳ１０１）。
【０１１２】
具体的には、整相加算部１０は、まず、フレームごとに、複数のラインのうち１本のラインを、複数のラインの並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ３本のラインを選択する。
【０１１３】
上述の図１１の例では、フレーム１においては、整相加算部１０は、ライン２を対象ラインとして決定し、ライン２を真ん中のラインとして連続して並ぶライン１〜３の３本のラインを選択する。次のフレーム２においては、整相加算部１０は、ライン３を対象ラインとして決定し、ライン３を真ん中のラインとして連続して並ぶライン２〜４の３本のラインを選択する。
【０１１４】
また、整相加算部１０は、フレームごとに、エコー信号を整相加算することによって、対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した３本のラインのうち対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する。
【０１１５】
上述の図１１の例では、フレーム１においては、整相加算部１０は、ライン２の整相加算信号である第１の整相加算信号と、ライン１およびライン３の２本のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号を算出する。
【０１１６】
なお、整相加算回路１２は、第１の整相加算信号を算出し、整相加算回路１１は、対象ラインに隣接する２つのラインのうち並び順の順番の大きいラインの整相加算信号を算出し、整相加算回路１３は、対象ラインに隣接する２つのラインのうち並び順の順番の小さいラインの整相加算信号を算出する。
【０１１７】
なお、第１の整相加算信号は、入力データ遅延バッファ４１に格納され、１フレーム後のフレームにおいても使用可能な状態となる。したがって、第２の参照ビーム生成部２２は、現フレームにおいて、１フレーム前のフレームにおいて算出された第１の整相加算信号を使用することができる。
【０１１８】
同様に、第２の整相加算信号のうち並び順の順番の小さいほうのラインの第２の整相加算信号（整相加算回路１３が算出した第２の整相加算信号）は、入力データ遅延バッファ４１に格納された後、さらに入力データ遅延バッファに格納されている。したがって、第２の参照ビーム生成部２２は、現フレームにおいて、２フレーム前のフレームにおいて整相加算回路１３が算出した第２の整相加算信号を使用することができる。
【０１１９】
すなわち、上述の図１１の例では、フレーム３において、入力データ遅延バッファ４２には、２フレーム前のフレームであるフレーム１において整相加算回路１３が算出した信号（ＤＡＳ１）が格納されている。同様に、入力データ遅延バッファ４１には、１フレーム前のフレームであるフレーム２において整相加算回路１２および整相加算回路１３のそれぞれが算出した信号（ＤＡＳ２およびＤＡＳ３）が格納されている。
【０１２０】
また、整相加算部１０（整相加算回路１１〜１３）が算出した第１の整相加算信号および第２の整相加算信号は、第１の参照ビーム生成部２１に入力され、第１の参照ビームが生成される。
【０１２１】
第１の参照ビーム生成部２１は、第Ｎフレームにおいて算出された、第１の整相加算信号および２つの第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する（図１３のＳ１０２）。
【０１２２】
上述の図１１の例では、第１の参照ビーム生成部２１は、フレーム２において算出されたライン３の整相加算信号である第１の整相加算信号（ＤＡＳ３）と、ライン２および４の２本のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号（ＤＡＳ２およびＤＡＳ４）とを用いて第１の参照ビームを生成する。第１の参照ビームの生成方法の詳細については、後述する。
【０１２３】
なお、第１の参照ビーム生成部２１で生成された第１参照ビームは、参照ビームバッファ３０に格納された後、減衰係数算出部５０に入力される。これにより、減衰係数算出部５０は、１フレーム前のフレームにおいて生成された第１の参照ビームを現フレームにおいて使用することができる。
【０１２４】
第２の参照ビーム生成部２２は、第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された第２の整相加算信号のうち並び順の順番が最も小さいラインの第２の整相加算信号と、第Ｎフレームにおいて算出された第１の整相加算信号と、第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された第２の整相加算信号のうち並び順の順番が最も大きいラインの第２の整相加算信号とから第２の参照ビームを生成する（図１３のＳ１０３）。第２の参照ビームの生成方法の詳細については、後述する。
【０１２５】
上述の図１１の例では、第２の参照ビーム生成部２２は、フレーム１において算出されたライン１の第２の整相加算信号（ＤＡＳ１）と、フレーム２において算出されたライン３の第１の整相加算信号（ＤＡＳ３）と、フレーム３において算出されたライン５の第２の整相加算信号（ＤＡＳ５）とを用いて第２の参照ビームを生成する。
【０１２６】
ここで、フレーム１において算出されたライン１の第２の整相加算信号は、第Ｎ−１フレームにおいて算出された第２の整相加算信号のうち並び順の順番が最も小さいラインの第２の整相加算信号である。フレーム２において算出されたライン３の第１の整相加算信号は、第Ｎフレームにおいて算出された第１の整相加算信号であり、フレーム３において算出されたライン５の第２の整相加算信号は、第Ｎ＋１フレームにおいて算出された第２の整相加算信号のうち並び順の順番が最も大きいラインの第２の整相加算信号である。
【０１２７】
減衰係数算出部５０は、第１の参照ビームと第２の参照ビームとに基づいて定められる係数であって、第Ｎフレームにおいて算出された第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する（図１３のＳ１０４）。減衰係数の算出方法の詳細については、後述する。
【０１２８】
ビームフォーマ生成部６０は、減衰係数算出部５０が算出した減衰係数を、第Ｎフレームにおいて算出された第１の整相加算信号に乗ずることによって、第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力する（図１３のＳ１０５）。
【０１２９】
以上のような構成により、ビームフォーマ部５０５は、フレームごとに算出する整相加算信号の数は３ライン分のままで、５ライン分の整相加算信号を用いてビームフォーマ信号を生成することができる。
【０１３０】
なお、ビームフォーマ部５０５では、ステップＳ１０２の処理は、第Ｎフレームにおいて行われ、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理は、第Ｎ＋１フレームにおいて行われるが、処理タイミングはこのようなタイミングに限定されるものではない。ステップＳ１０２の処理は、第Ｎフレーム以降のフレームにおいて実行されてもよく、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理は、第Ｎ＋１フレーム以降のフレームにおいて実行されてもよい。
【０１３１】
次に、第１の参照ビームおよび第２の参照ビームの生成方法と、これらを用いた減数係数の算出方法（ビームフォーマ信号の生成方法）の詳細について説明する。
【０１３２】
図１４は、実施の形態１に係るビームフォーマ部のビームフォーマ信号の生成方法を示すブロック図である。なお、図１４において、ＤＡＳ（ｍ）と記載される整相加算信号は、ｍ番目のラインの整相加算信号を意味する。
【０１３３】
第１の参照ビーム生成部２１は、第Ｎフレームにおいて算出された、第１の整相加算信号４０２（ＤＡＳ（ｍ））と、第２の整相加算信号４０１（ＤＡＳ（ｍ−１））と、第２の整相加算信号４０３（ＤＡＳ（ｍ＋１））とから第１の参照ビームを生成する。第１の参照ビームは、第１の整相加算信号４０２をＡ（ｍ，ｎ）とし、第２の整相加算信号４０３から第２の整相加算信号４０１を減算した信号をＢ（ｍ，ｎ）とした場合に、上述の式１を用いて算出されるＣ（ｍ，ｎ）に相当する。
【０１３４】
第２の参照ビーム生成部２２は、第Ｎフレームにおいて算出された、第１の整相加算信号４０２（ＤＡＳ（ｍ））と、第Ｎ−１フレームにおいて算出された、第２の整相加算信号４０４（ＤＡＳ（ｍ−２））と、第Ｎ＋１フレームにおいて算出された第２の整相加算信号４０５（ＤＡＳ（ｍ＋２））とから第２の参照ビームを生成する。
【０１３５】
ここで、第１の整相加算信号４０２をＡ（ｍ，ｎ）とし、第２の整相加算信号４０５から第２の整相加算信号４０４を減算した信号をＤ（ｍ，ｎ）とした場合、第２の参照ビームは、下記の式４で示されるＥ（ｍ，ｎ）に相当する。
【０１３６】
【数４】
0005412604.tif 000005
【０１３７】
すなわち、信号Ｅ（ｍ，ｎ）は、信号Ａ（ｍ，ｎ）と、信号Ｄ（ｍ，ｎ）と、所定の係数βとを乗算した信号である。なお、信号Ｅ（ｍ，ｎ）は、信号Ｄの遮断域を信号Ａの形状に一致させた信号である。所定の係数βは、狭角度化の度合いを調整することによって信号Ｅ（ｍ，ｎ）のビーム形状を信号Ａ（ｍ，ｎ）のビーム形状に一致させるための係数である。
【０１３８】
減衰係数算出部５０は、信号Ａ（ｍ，ｎ）のパワー信号と、信号Ｃ（ｍ，ｎ）の絶対値と、信号Ｅ（ｍ，ｎ）の絶対値とに基づいて、減衰係数Ｇ（ｍ，ｎ）を算出する。すなわち、減衰係数算出部５０は、下記の式５に基づいて減衰係数を算出する。
【０１３９】
【数５】
0005412604.tif 000006
【０１４０】
最後に、ビームフォーマ生成部６０は、信号Ａ（ｍ，ｎ）と増幅率Ｇ（ｍ，ｎ）とを乗算してビームフォーマ信号Ｆ（ｍ，ｎ）を生成する。
【０１４１】
【数６】
0005412604.tif 000007
【０１４２】
このような構成では、同一フレーム（同一時刻）に算出される整相加算信号は、３つであるが、５つの整相加算信号を用いてビームフォーマ信号を生成することができる。このような５つの整相加算信号を用いたビームフォーマ信号は、３つの整相加算信号を用いたビームフォーマ信号よりもさらに超音波画像の画質を向上させることができる。
【０１４３】
図１５は、ビームフォーマ部５０５が生成したビームフォーマ信号のビーム形状を示す図である。
【０１４４】
図１５の（ａ）では、従来の１つの整相加算信号から生成されるビームフォーマ信号のビーム形状が実線で示されている。また、図１５の（ａ）では、図９を用いて説明したビームフォーマ部５０５ａが３つの整相加算信号を用いて生成したビームフォーマ信号のビーム形状が破線で示されている。
【０１４５】
図１５の（ｂ）では、従来の１つの整相加算信号から生成されるビームフォーマ信号のビーム形状が実線で示されている。また、図１５の（ｂ）では、図１２を用いて説明したビームフォーマ部５０５が５つの整相加算信号を用いて生成したビームフォーマ信号のビーム形状が破線で示されている。
【０１４６】
図１５の（ａ）において破線で示されるビーム形状と、図１５の（ｂ）において破線で示されるビーム形状とを比較すると、図１５の（ｂ）において破線で示されるビーム形状では、特に、±０．７ｍｍの位置における不要な信号成分が除去されている。すなわち、ビームフォーマ部５０５は、ビームフォーマ部５０５ａよりもさらに超音波画像の画質を向上させることができる。
【０１４７】
なお、ビームフォーマ部５０５では、参照ビーム生成数は増えるが、整相加算処理に比べて参照ビームの生成による演算量は、かなり低い。したがって、ビームフォーマ部５０５によれば、３つの整相加算処理にわずかに演算量を加えただけで、５つの整相加算処理を行った場合と同等の性能のビームフォーマ信号を生成することが可能となる。
【０１４８】
なお、上記実施の形態では、式１および式４に示されるように、第１の参照ビーム及び第２の参照ビームは、所定の係数αおよびβがそれぞれ乗算された信号として説明されたが、式１および式４において所定の係数αおよびβは、乗算されなくてもよい。この場合、所定の係数αおよびβは、式２および式５において、第１の参照ビームである信号Ｃ（ｍ，ｎ）および第２の参照ビームである信号Ｅ（ｍ，ｎ）にそれぞれ乗算されてもよい。
【０１４９】
なお、超音波画像の端のラインにおいては、３つまたは５つの整相加算信号を用いたビームフォーマ信号の生成ができない場合がある。
【０１５０】
例えば、図８に示される超音波画像では、１番目およびｎ番目のラインは、一番端のラインであるため、３つの整相加算信号を利用したビームフォーマ信号の生成ができない。
【０１５１】
このような場合、すなわち、第Ｎフレームにおける対象ラインが複数のラインの一番端のラインである場合、ビームフォーマ生成部６０は、第Ｎフレームにおいて整相加算部１０が算出した一番端のラインの第１の整相加算信号を、対象のラインのビームフォーマ信号としてそのまま出力してもよい。これにより、超音波画像の端部の画像がなくなることを防ぐことができる。
【０１５２】
同様に、図８に示される超音波画像では、２番目およびｎ−１番目のラインは、３つの整相加算信号を利用したビームフォーマ信号の生成は可能であるが、５つの整相加算信号を利用したビームフォーマ信号の生成は不可能である。
【０１５３】
このような場合、すなわち、第Ｎフレームにおける対象ラインが複数のラインの端から２番目のラインである場合、減衰係数算出部５０は、第１の参照ビームおよび第２の参照ビームのうち第１の参照ビームのみに基づいて定められる減衰係数を算出してもよい。そして、ビームフォーマ生成部６０は、第１の参照ビームのみに基づいて定められる減衰係数を、第Ｎフレームにおいて算出された第１の整相加算信号に乗ずることによって、第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力してもよい。
【０１５４】
また、第Ｎフレームにおける対象ラインが複数のラインの端から２番目のラインである場合、ビームフォーマ生成部６０は、第Ｎフレームにおいて整相加算部１０が算出した端から２番目のラインの第１の整相加算信号を、対象のラインのビームフォーマ信号としてそのまま出力してもよい。
【０１５５】
これにより、超音波画像の端部の画像がなくなることを防ぐことができる。
【０１５６】
以上説明したように、実施の形態１に係るビームフォーマ部５０５は、フレームごとに算出する整相加算信号の数は３ライン分のままで、５ライン分の整相加算信号を用いてビームフォーマ信号を生成することができる。ビームフォーマ部５０５では、参照ビームの生成による演算量は増加するが、この演算量は、整相加算処理に比べてかなり低い。したがって、ビームフォーマ部５０５によれば、信号処理の負荷を低減するとともに画像の分解能を向上させることができる超音波診断装置１００が実現される。
【０１５７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、ビームフォーマ部５０５は、フレームごとに算出する整相加算信号の数は３ライン分のままで、５ライン分の整相加算信号を用いてビームフォーマ信号を生成した。しかしながら、ビームフォーマ部は、ビームフォーマ信号の生成方法を切り替えて実行してもよい。実施の形態２では、このような、ビームフォーマ信号の生成方法を切り替えることができるビームフォーマ部の例について説明する。
【０１５８】
図１６は、実施の形態２に係るビームフォーマ部の構成を示すブロック図である。なお、図１６において、図１２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【０１５９】
図１６に示されるビームフォーマ部５０５ｃにおいて、図１２に示されるビームフォーマ部５０５と異なるところは、ビームフォーマ部５０５ｃは、制御部８０と、乗算回路７１〜７３とを備えるところである。なお、図１６では、制御部８０と、乗算回路７１〜７３とは、減衰係数算出部５０と別個に設けられているが、減衰係数算出部５０の一機能として実現されてもよい。
【０１６０】
制御部８０は、乗算回路７１〜７３に係数を設定する。
【０１６１】
乗算回路７１は、参照ビームバッファ３０に格納された第１の参照ビームに係数を乗算して減衰係数算出部５０に出力する。ここで、乗算回路７１が乗じる係数は、上述の所定の係数αである。
【０１６２】
乗算回路７２は、第２の参照ビーム生成部２２が生成した第２の参照ビームに係数を乗算して減衰係数算出部５０に出力する。ここで、乗算回路７２が乗じる係数は、上述の所定の係数βである。
【０１６３】
乗算回路７３は、入力データ遅延バッファ４１に格納された第１の整相加算回路に係数を乗算して減衰係数算出部５０に出力する。すなわち、上述の式５において信号Ａ（ｍ，ｎ）には係数（以下、所定の係数γとする）が乗算されてもよい。
【０１６４】
制御部８０は、例えば、対象ラインの順番に応じて、所定の係数α、β、およびγのそれぞれを設定する。例えば、対象ラインが一番端のラインである場合には、制御部８０は、α＝β＝０、γ＝１にそれぞれ設定する。これにより、減衰係数算出部５０が算出する減数係数は１となり、ビームフォーマ生成部６０は、対象ラインの第１の整相加算信号を、対象ラインのビームフォーマ信号としてそのまま出力する。なお「減衰係数が１」とは、このように減衰係数が第１の整相加算信号を変化させない係数であることを意味する。
【０１６５】
また、例えば、対象ラインが端から２番目のラインである場合には、制御部８０は、α≠０、β＝０、γ＝１にそれぞれ設定する。これにより、減衰係数算出部５０が算出する減数係数は、式２で示される減衰係数となる。すなわち、ビームフォーマ生成部６０は、３つの整相加算信号を用いて算出された減衰係数によってビームフォーマ信号を生成する。
【０１６６】
このように、制御部８０と乗算回路７１〜７３を設けることにより、減衰係数の算出に用いられる整相加算信号の数を対象ラインごとに調整することが可能となる。
【０１６７】
つまり、制御部８０と乗算回路７１〜７３とが減衰係数算出部５０の一機能として実現される場合、減衰係数算出部５０は、第Ｎフレームにおける対象ラインの順番に応じて、（１）第１の参照ビームと第２の参照ビームとの両方に基づいて減衰係数を算出するか（２）第１の参照ビームおよび第２の参照ビームのうち第１の参照ビームのみに基づいて減衰係数を算出するか（３）減衰係数を１として算出するか、を切り替えて実行することができる。
【０１６８】
なお、制御部８０は、対象ラインにおける、被検体２０４の表面から送信部が送信する超音波の焦点位置までの距離である「深さ」（図８に図示される「ｄｅｐｔｈ」方向の長さ）に応じて所定の係数α、β、およびγのそれぞれを設定してもよい。ここで「深さ」は、言い換えれば、複数の受信素子の位置から、被検体２０４内の、被検体２０４から反射してくる超音波信号（反射波）の反射の起点となる位置までの距離を意味する。
【０１６９】
一般に、深さが深い（長い）場合は、送信部が送信する超音波の周波数を低くする必要があり、ビームフォーマ信号のビーム形状が太くなる傾向がある。したがって、深さが深い場合は、５つの整相加算信号を用いてビームフォーマ信号が生成されることが望ましい。すなわち、減衰係数算出部５０は、第１の参照ビームと第２の参照ビームとの両方に基づいて減衰係数を算出することが望ましい。
【０１７０】
一方、深さが浅い（短い）場合は、送信部が送信する超音波の周波数を高くして、ビームフォーマ信号のビーム形状を細くすることができる。
【０１７１】
このような場合は、演算量の観点からは、１つまたは３つの整相加算信号を用いてビームフォーマ信号が生成されることが望ましい。すなわち、減衰係数算出部５０は、第１の参照ビームおよび第２の参照ビームのうち第１の参照ビームのみに基づいて減衰係数を算出するか、または、減衰係数を１として算出することが望ましい。
【０１７２】
ここで、上述のように制御部８０と乗算回路７１〜７３を設ければ、対象ラインの「深さ」に応じて減衰係数の算出に用いられる整相加算信号の数を調整することが可能となる。具体的には、例えば、対象ラインの深さが深い場合にはより多くの整相加算信号を用いてビームフォーマ信号を生成する制御が可能になる。
【０１７３】
なお、深さが閾値以上であるか否かに基づいて減衰係数の算出方法を切り替えられてもよい。
【０１７４】
この場合、制御部８０と乗算回路７１〜７３とが減衰係数算出部５０の一機能として実現されるとすれば、減衰係数算出部５０は、対象ラインの深さが第１の閾値以上である場合には、第１の参照ビームと第２の参照ビームとの両方に基づいて減衰係数を算出する。また、減衰係数算出部５０は、対象ラインの深さが第１の閾値未満であってなおかつ第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上である場合には、第１の参照ビームおよび第２の参照ビームのうち第１の参照ビームのみに基づいて減衰係数を算出する。さらに、減衰係数算出部５０は、対象ラインの深さが第２の閾値未満である場合には、減衰係数を１として算出する。
【０１７５】
以上説明したように、実施の形態２に係るビームフォーマ部５０５ｃによれば、対象ラインの位置や深さに応じて減衰係数の算出方法を適応的に切り替えることが可能となる。
【０１７６】
（その他の実施の形態）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されない。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１７７】
上記の実施の形態では、整相加算部１０は、フレームごとに３つの整相加算信号を生成し、減衰係数算出部５０は、５つの整相加算信号を利用して減衰係数を算出した。しかしながら、例えば、整相加算部１０は、フレームごとに５つの整相加算信号を生成し、減衰係数算出部５０は、７つの整相加算信号を利用して減衰係数を算出してもよい。すなわち、整相加算部１０がフレームごとに２ｋ＋１（ｋは自然数、すなわち１以上の整数）個の整相加算信号を生成し、減衰係数算出部５０が２ｋ＋３の整相加算信号を利用して減衰係数を算出する構成であれば本発明の適用が可能である。
【０１７８】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の超音波診断装置（ビームフォーマ）などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１７９】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、複数の受信素子が被検体から反射してくる超音波信号を受信し生成したエコー信号から、超音波画像を描画するための複数のラインそれぞれのビームフォーマ信号を生成するビームフォーミング方法であって、フレームごとに、（ｉ）前記複数のラインのうちの１本のラインを、一定方向に決められた並び順に、当該フレームの対象ラインとして決定するとともに、前記対象ラインを真ん中のラインとして連続して並ぶ２ｋ＋１（ｋは自然数）本のラインを選択し、（ｉｉ）前記エコー信号を整相加算することによって、前記対象ラインの整相加算信号である第１の整相加算信号と、選択した２ｋ＋１本のラインのうち前記対象ライン以外のラインそれぞれの整相加算信号である第２の整相加算信号とを算出する整相加算ステップと、第Ｎフレームにおいて算出された、前記第１の整相加算信号および前記第２の整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成ステップと、（ｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム前のフレームである第Ｎ−１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も小さいラインの前記第２の整相加算信号と、（ｉｉ）前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号と、（ｉｉｉ）前記第Ｎフレームよりも１フレーム後のフレームである第Ｎ＋１フレームにおいて算出された前記第２の整相加算信号のうち前記並び順の順番が最も大きいラインの前記第２の整相加算信号と、から第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成ステップと、前記第１の参照ビームと前記第２の参照ビームとに基づいて、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号を狭角度化するための係数である減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、前記減衰係数を、前記第Ｎフレームにおいて算出された前記第１の整相加算信号に乗ずることによって、前記第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成ステップとを含むビームフォーミング方法を実行させる。
【０１８０】
以上、一つまたは複数の態様に係る超音波診断装置（ビームフォーマ）について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明は、多数の整相加算信号を利用して分解能の高いビームフォーミングを行い超音波画像の画質を向上させることができる超音波診断装置として有用である。
【符号の説明】
【０１８２】
１０、１０ａ、１０ｂ  整相加算部
１１〜１３、１１ａ〜１３ａ、１１ｂ〜１５ｂ  整相加算回路
２１  第１の参照ビーム生成部
２２  第２の参照ビーム生成部
２１ａ、２１ｂ  参照ビーム生成部
３０  参照ビームバッファ
４１、４２  入力データ遅延バッファ
５０、５０ａ、５０ｂ  減衰係数算出部
６０、６０ａ、６０ｂ  ビームフォーマ生成部
７１〜７３  乗算回路
８０  制御部
１００  超音波診断装置
２０１  受信素子
２０２  遅延部
２０３  加算部
２０４  被検体
４０１〜４０５  整相加算信号
５０１  プローブ部
５０２  Ｔ／Ｒスイッチ部
５０３  パルサー部
５０４  ＡＦＥ部
５０５、５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃ  ビームフォーマ部（ビームフォーマ）
５０６  画像化部
５０７  表示部
５０８  操作部
【要約】
超音波診断装置は、第Ｎフレームにおいて算出された整相加算信号から第１の参照ビームを生成する第１の参照ビーム生成部（２１）と、第Ｎ−１フレームにおいて算出された整相加算信号と、第Ｎフレームにおいて算出された整相加算信号と、第Ｎ＋１フレームにおいて算出された整相加算信号とから第２の参照ビームを生成する第２の参照ビーム生成部（２２）と、第１の参照ビームと第２の参照ビームとに基づいて、第Ｎフレームにおいて算出された整相加算信号に乗算する係数である減衰係数を算出する減衰係数算出部（５０）と、減衰係数を、第Ｎフレームにおいて算出された整相加算信号に乗ずることによって、第Ｎフレームにおける対象ラインのビームフォーマ信号を生成して出力するビームフォーマ生成部（６０）とを備える。【図１】
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【図２】
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【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】
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