(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に応じて被検体内に超音波を送信するとともに前記超音波の反射波に応じて受信信号を生成する複数の電気音響変換素子と、
前記被検体内の着目領域の指定入力を受け付ける受付手段と、
前記受付手段によって受け付けられた前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、
前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信焦点を形成するように前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、
を含み、
前記送信フォーカス制御手段は、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する
超音波診断装置。
【請求項２】
前記送信フォーカス制御手段は、送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域とは異なる送信Ｆ値が一定に維持される深さ領域において、各送信焦点を等間隔に配置するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記送信フォーカス制御手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた公比に相当する係数αとに基づいて、送信焦点の数ｎを導出し、焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数ｎに対応するｎ個の送信焦点の各々の深さ位置を導出する請求項１または請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送信フォーカス制御手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた送信焦点の数ｎとに基づいて、公比に相当する係数αを導出し、前記係数αに基づいて焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数ｎに対応するｎ個の送信焦点の各々の深さ位置を導出する請求項１または請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
送信Ｆ値が所定値となるように送信される超音波の送信焦点の深さ位置に応じて前記電気音響変換素子の開口径を制御するとともに、送信される超音波の送信焦点の深さ位置が送信Ｆ値を前記所定値とするこができない深さ位置となる場合、前記開口径を最大値に設定する開口径制御手段を更に有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
被検体内の着目領域の指定入力を受け付けるステップと、
入力された前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップと、
導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出するステップと、
を含み、
前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップにおいて、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する
音速導出方法。
【請求項７】
コンピュータを
入力された着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段であって、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、
前記送信フォーカス制御手段において導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の送受信によって被検体の断層画像を生成する超音波診断装置、音速導出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブから被検体に超音波を送信し、被検体内部からの反射波に基づいて被検体の断層画像を生成する超音波診断装置が知られている。電子スキャン方式の超音波診断装置においては、超音波を送信する際には超音波プローブの各電気音響変換素子にそれらの配置に応じた遅延時間差を有する駆動パルス信号を供給して素子間で超音波の送信タイミングをずらす送信フォーカスが行われる。一方、反射波を受信する際には、各電気音響変換素子によって生成された受信信号の各々に対して各電気音響変換素子の配置に応じた遅延時間を与えて各受信信号の時相を揃える受信フォーカスが行われている。これにより、超音波画像の方位分解能を向上させることができる。
【０００３】
超音波の送信および受信の際に各信号に与えられる遅延時間は、各電気音響変換素子から焦点までの距離と伝播媒質の音速に基づいて設定される。伝播媒質の音速としては通常、仮定した仮定音速を用いる。しかし、伝搬媒質となる生体組織はその部位によって音速が異なるので、遅延時間を設定するために用いた仮定音速と実際の音速との間に誤差が生じると送信および受信の双方において適切に焦点を形成できずに画質劣化を招来することとなる。この課題に対して、下記の特許文献には、受信信号に基づいて実際の音速を推定して超音波画像の画質を向上させる技術が開示されている
例えば、特開２００７−７０４５号公報には、整相加算されたエコー信号から、設定音速が相違する複数のビームプロファイルを生成し、生成した複数のビームプロファイルを同一画面に重ねて表示し、そのうち最小ビーム幅を有するものに対応する音速を生体音速として選択することが記載されている。
【０００４】
また、特開２００１−２５２２７６号公報には、平均音速に対応した遅延時間で生体内へ超音波の試し打ちを行い、その受信信号を遅延制御した各チャンネルの信号から遅延時間誤差を演算により求め、この求めたデータを予め記憶された音速をパラメータとした複数の音速の遅延時間誤差データと比較し、それらのうち一致した遅延時間誤差に応じた音速を生体内の音速として求めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７０４５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献に記載の技術では、送信フォーカスの深さと設定音速とを固定して受信信号を取得している。このため、実際の音速を求めるために使用される受信信号の着目深さと送信フォーカスの深さとの間にずれが生じ、高精度で最適設定音速を算出するのが困難である。すなわち、受信焦点Ｐ１、Ｐ２を最適設定音速を求める着目点と見ると、各着目点と送信焦点Ｔとの深さは異なっている。着目点が送信焦点Ｔ近傍であれば高い精度で最適設定音速を求めることができるが、着目点と送信焦点Ｔとの距離が離れると最適設定音速の測定精度が低下してしまう。特にスペックルの場合、送信フォーカスの深さと異なる深さにおける受信信号は干渉によって歪むため最適設定音速の精度は著しく低下する。
【０００７】
この問題を解決するためには、送信フォーカスの深さを着目深さに合わせる必要がある。この時、送信フォーカスの深さと共に設定音速も最適設定音速に合わせないと、着目深さと送信フォーカス深さは、ずれてしまう事となる。従って、着目深さにおける高品質な受信信号を取得して高い精度で最適設定音速を求めるためには、着目深さに対して受信フォーカスのみならず送信フォーカスの設定音速を振って送信フォーカスの深さを着目深さに合わせる必要がある。しかしながら、この場合、膨大な送信回数が必要となる。
【０００８】
この問題に対して、本発明者は特願２０１０−０８０５９５において、予め設定された仮定設定音速に基づいて送信遅延時間を算出して複数の深さ位置に送信フォーカスを実施した後に、各送信フォーカスの実際の深さを判定し、着目深さに最も近い送信フォーカスを実施して得られた受信信号を用いて最適設定音速を求める方法を提案している。かかる手法によれば、高品質な受信信号を取得できるように、細密な間隔で送信フォーカスを実施する必要がある。例えば深さ２ｃｍ程度ではリニアプローブで４ｍｍ以下、コンベックスプローブで８ｍｍ以下の間隔で送信フォーカスを行うことが望ましい。すなわち、ある一定の深さ範囲の任意の深さで最適設定音速を求めるためには、その深さ範囲全域をカバーするように複数回の送信フォーカスを行う必要があるので、最適設定音速を求めようとする深さ範囲を拡大すると送信回数が増加することになる。
【０００９】
しかしながら、送信に費やすことができる時間および取得可能な受信信号の容量には上限があるため送信回数を際限なく増加させることは困難であり、従って、比較的広い深さ範囲の全域に亘って高品質な受信信号を取得することが困難な場合がある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、超音波の送信回数を抑えつつ高精度な最適設定音速を導出することが可能な超音波診断装置、音速導出方法およびプログラム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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、駆動信号に応じて被検体内に超音波を送信するとともに前記超音波の反射波に応じて受信信号を生成する複数の電気音響変換素子と、前記被検体内の着目領域の指定入力を受け付ける受付手段と、前記受付手段によって受け付けられた前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信焦点を形成するように前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記送信フォーカス制御手段によって導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、を含み、前記送信フォーカス制御手段は、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。
【００１３】
前記送信フォーカス制御手段は、送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域とは異なる送信Ｆ値が一定に維持される深さ領域において、各送信焦点を等間隔に配置するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。
【００１４】
前記送信フォーカス制御手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた公比に相当する係数αとに基づいて、送信焦点の数ｎを導出し、焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数ｎに対応するｎ個の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。
【００１５】
前記送信フォーカス手段は、前記受付手段によって受け付けられた着目領域の深さ方向の幅と予め定められた送信焦点の数ｎとに基づいて、公比に相当する係数αを導出し、前記係数αに基づいて焦点距離が等比級数的に増加するように前記送信焦点の数ｎに対応するｎ個の送信焦点の各々の深さ位置を導出してもよい。
【００１６】
また、上記の超音波診断装置は、送信Ｆ値が所定値となるように送信される超音波の送信焦点の深さ位置に応じて前記電気音響変換素子の開口径を制御するとともに、送信される超音波の送信焦点の深さ位置が送信Ｆ値を前記所定値とするこができない深さ位置となる場合、前記開口径を最大値に設定する開口径制御手段を更に含んでいてもよい。
【００１７】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る音速導出方法は、被検体内の着目領域の指定入力を受け付けるステップと、入力された前記着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って焦点距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップと、導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出するステップと、を含み、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出するステップにおいて、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。
【００１８】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るプログラムは、コンピュータを入力された着目領域内の互いに異なる深さ位置に複数の送信焦点を配置するように、且つ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において送信焦点の深さ位置が深くなるに従って隣接する送信焦点との距離が等比級数的に増していくように、前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段であって、任意の送信焦点ｆ［ｉ］に対応する所定の品質の受信信号が得られる有効領域の半分に相当する長さをｗ［ｉ］とし、当該送信焦点ｆ［ｉ］の焦点距離をＤ［ｉ］とし、ｗ［ｉ］／Ｄ［ｉ］に相当する値をｋとしたとき、（１＋ｋ）／（１−ｋ）に相当する値αを等比級数の公比として定め、前記有効領域が、互いに隣接する送信焦点間で連続するように前記複数の送信焦点の各々の深さ位置を導出する送信フォーカス制御手段と、前記送信フォーカス制御手段において導出された深さ位置の各々に送信フォーカスを実施して得られた受信信号に基づいて前記着目領域の音速の推定値を導出する音速導出手段と、として機能させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る超音波診断装置によれば、超音波の送信回数を抑えつつ高精度な最適設定音速を導出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態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２】本発明の実施形態に係る超音波診断装置による画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は送信Ｆ値が比較的小さい超音波ビームの形状を示す図、図３（ｂ）は送信Ｆ値が比較的大きい超音波ビームの形状を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る送信フォーカス制御部によって導出された、送信Ｆ値を一定に維持できる深さ位置に送信フォーカスを実施する場合における各送信焦点の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る送信フォーカス制御部によって導出された、送信Ｆ値を一定に維持できない深さ位置に送信フォーカスを実施する場合における各送信焦点の配置を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る送信フォーカス制御部による送信回数および送信焦点位置の導出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る超音波診断装置による最適設定音速の導出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】超音波画像を構成するラインを示す図である。
【図９】取得された超音波画像の処理方法を示す図である。
【図１０】暫定最適設定音速の取得方法を示す図である。
【図１１】送信焦点の深さ位置毎の暫定最適設定音速分布を示す図である。
【図１２】深さ位置に対する暫定最適設定音速分布の標準偏差の推移を示す図である。
【図１３】実際の送信焦点位置の各々に対応する有効領域の範囲を示す図である。
【図１４】最適設定音速の取得方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る超音波診断装置１の概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
超音波プローブ１０は、被検体の診断部位に向けて超音波を送信するとともに被検体の内部で反射した超音波を受信するものである。超音波プローブ１０は、例えば直線状に配列された電気音響変換素子としての複数の圧電素子１０ａを含んで構成されている。超音波の１回の送受信は、複数の圧電素子１０ａの中から選択された圧電素子群を使用して行われる。超音波の送受信に使用する圧電素子群を順次シフトさせることにより、被検体内の診断部位が超音波ビームによってスキャンされる。なお、超音波プローブ１０は、リニア型、コンベックス型、セクタ型のいずれの走査方式を有するものであってもよい。
【００２４】
圧電素子１０ａの各々は、複数チャンネルの信号線を介して受信信号処理部１６および送信制御部１２に接続されている。圧電素子１０ａの各々は、送信制御部１２から供給される駆動パルス信号に応じて超音波を発生させる。また、圧電素子１０ａの各々は、被検体内で反射された反射波を受信して電気信号である受信信号を生成し、これを受信信号処理部１６に出力する。
【００２５】
送信制御部１２は、圧電素子１０ａの各々に供給する駆動パルス信号を生成する。送信制御部１２は、送信フォーカス制御部１４によって導出される送信焦点の深さ位置に超音波ビームを収束するべく超音波の送受信に使用される圧電素子１０ａの各々に供給すべき駆動パルス信号の各々に遅延時間を与える。また、送信制御部１２は、送信焦点の深さ位置に応じて開口径を制御する。より具体的には、送信制御部１２は、送信Ｆ値が一定となるように送信焦点の深さ位置が深くなる程開口径が大きくなるように開口径を制御する。開口径とは、超音波の送信に使用される圧電素子１０ａの個数と圧電素子１０ａの配列間間隔を乗じた値に相当するものである。送信Ｆ値とは、焦点距離Ｄを開口径Ａで割った値（Ｆ値＝Ｄ／Ａ）である。開口径は、超音波の送信に使用される圧電素子１０ａの最大数によって制限されるので、超音波の送信焦点がある深さ以上となると、送信Ｆ値を一定とすることができない。送信制御部１２は、送信される超音波の送信焦点が、所定の送信Ｆ値を維持できない深さ位置となる場合、開口径を最大値（最大開口径Ａｍａｘ）に設定する。
【００２６】
送信フォーカス制御部１４は、ユーザによって指定される被検体内の着目領域に所謂多段フォーカスを実施するべく、着目領域の範囲に応じた超音波の送信回数ｎ（送信焦点の数）を導出するとともに各送信焦点の深さ位置を導出する。すなわち、送信フォーカス制御部１４は、着目領域内における複数の送信焦点の各々の配置を設定する。
【００２７】
受信信号処理部１６は、超音波の送受信に使用される圧電素子１０ａの各々に対応して設けられた複数の増幅器および複数のＡ/Ｄ変換器を備えている。各圧電素子１０ａにおいて生成される受信信号の各々は、増幅器において増幅され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。
【００２８】
受信信号メモリ１７は、受信信号処理部１６によってデジタル信号に変換された受信信号を受信データとして記憶する記憶媒体である。
【００２９】
受信制御部１８は、主制御部３０から指定される設定音速に基づいて受信遅延時間を算出し、受信信号処理部１６または受信信号メモリ１７から供給される各チャンネルの受信信号に算出した受信遅延時間を与えて整相する。その後、整相した各チャンネルの受信信号を積算することにより整相加算信号を生成する。
【００３０】
画像生成部２０は、受信制御部１８から供給される整相加算信号に対してフィルタリング処理、Ｌｏｇ圧縮処理、包絡線検波処理、ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）処理、補間処理、走査変換処理などを施して、整相加算信号の信号強度を輝度に変換した超音波画像信号を生成する。
【００３１】
焦点位置導出部２１は、複数の設定音速に基づいて整相された受信信号から生成された複数の超音波画像を解析することにより、超音波プローブ１０から送信された超音波の各送信焦点の実際の深さ位置を導出する。
【００３２】
有効領域導出部２２は、焦点位置導出部２１よって導出された各送信焦点の実際の深さ位置の各々に対応する有効領域を導出する。なお、有効領域とは送信焦点を中心とする比較的高品質な受信信号を得ることができる領域である。
【００３３】
最適設定音速導出部２４は、着目領域内における各点が有効領域導出部２２によって導出された有効領域のいずれに存在するかを判定し、その判定結果に基づいて超音波画像を選択する。そして、選択した超音波画像を解析することにより、各点の実際の音速の推定値である最適設定音速を導出する。
【００３４】
モニタ２８は、例えば液晶表示パネル等の表示装置であり、画像生成部２０によって生成された超音波画像信号に応じた超音波画像を表示する。
【００３５】
主制御部３０は、送信制御部１２、送信フォーカス制御部１４および受信制御部１８に制御信号を与えることにより超音波の送受信を統括的に制御する。
【００３６】
操作入力部４０は、ユーザによる着目領域の指定入力などを受け付けるキーボード、マウスなどのポインティングデバイスによって構成されるものである。
【００３７】
なお、送信制御部１２、送信フォーカス制御部１４、受信信号処理部１６、受信制御部１８、画像生成部２０、焦点位置導出部２１、有効領域導出部２２、最適設定音速導出部２４および主制御部３０は、図２に示される後述の画像生成処理ルーチンにおける各処理を記述した画像生成プログラムを格納したＲＯＭと、このプログラムを実行するためのＣＰＵと、ＣＰＵにおける処理内容を一時的に記憶しておくためのＲＡＭ等を備えたコンピュータで構成され得る。
【００３８】
次に、本実施形態の超音波診断装置１が、最適設定音速を導出して被検体の断層画像を生成する画像生成処理の概要について図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３９】
ステップＳ１において、ユーザが操作入力部４０から被検体内の着目領域の範囲を指定すると、主制御部３０は、これを受信し、指定された着目領域の範囲を示す制御信号を送信フォーカス制御部１４に供給する。
【００４０】
ステップＳ２において、送信フォーカス制御部１４は、上記の制御信号によって示される着目領域の全域に亘って高品質な受信信号を得るために必要とされる送信焦点の数、すなわち、送信回数ｎを導出し、導出結果を主制御部３０に供給する。なお、送信回数ｎの導出方法については後述する。
【００４１】
ステップＳ３において、主制御部３０は、導出された送信回数ｎが所定の上限値ｎｍａｘ以下であるか否か判断する。送信回数の上限値ｎｍａｘは、処理時間や取得可能な受信信号の容量などを勘案して予め設定された値であり、ユーザによって任意に設定される値であってもよい。送信フォーカス制御部１４によって導出された送信回数ｎが上限値ｎｍａｘ以下であると判定された場合には処理はステップＳ４に移行する。一方、送信フォーカス制御部１４によって導出された送信回数ｎが上限値ｎｍａｘよりも大であると判定された場合には処理はステップＳ７に移行する。
【００４２】
ステップＳ７において、主制御部３０は、モニタ２８にエラーメッセージを表示させ、本ルーチンが終了する。エラーメッセージの表示は、予め定められた送信回数ｎｍａｘに対して着目領域の範囲が広すぎる故に一定の画質を維持できないことを意味する。このとき、着目領域の再指定を促すメッセージを表示させることとしてもよい。
【００４３】
ステップＳ４において、主制御部３０は、導出された送信回数ｎが上限値ｎｍａｘ以下であると判定した旨の制御信号を送信フォーカス制御部１４に供給する。これに応じて送信フォーカス制御部１４は、ステップＳ２において導出した送信回数ｎに対応するｎ個の送信焦点の各々の深さ位置を導出する。なお、送信焦点の深さ位置の導出方法については後述する。
【００４４】
ステップＳ５において、ステップＳ４にて導出された各送信焦点の深さ位置に送信フォーカスが実施される。これによって得られた超音波画像が焦点位置導出部２１、有効領域導出部２２および最適設定音速導出部２４によって解析され、着目領域内の各点の最適設定音速が導出される。導出された着目領域内の各点における最適設定音速は、主制御部３０が備えるメモリに格納される。本ステップにおける処理内容の詳細については後述する。
【００４５】
ステップＳ６において、主制御部３０はステップＳ５において導出された最適設定音速に基づいて受信信号の整相加算処理を実施すべき制御信号を受信制御部１８に供給する。受信制御部１８は、主制御部３０から着目領域内の各点の最適設定音速を取得するとともに受信信号メモリ１７から取得済みの受信信号を読み出す。受信制御部１８は、着目領域内の各点の最適設定音速に基づき算出される遅延時間を受信信号メモリ１７から読み出した受信信号に与えることによって各チャンネルの受信信号を整相した後、これらを積算して整相加算信号を生成する。画像生成部２０は、受信制御部１８において生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、これをモニタ２８に供給して超音波画像を表示させる。以上の各ステップを経ることにより、本ルーチンが終了する。
【００４６】
次に、超音波プローブ１０から超音波ビームが送信され、その反射波に基づいて画像生成部２０が超音波画像を生成する動作について説明する。
【００４７】
被検体内に超音波ビームを送信する際、送信制御部１２は、超音波プローブ１０の複数の圧電素子１０ａに対してそれぞれ駆動パルス信号を供給する。このとき、送信制御部１２は、各圧電素子１０ａから送信される超音波が送信フォーカス制御部１４によって導出された送信焦点の深さ位置に収束するように、各チャンネルの駆動パルス信号に対して遅延時間を与える。圧電素子１０ａの各々は、駆動パルス信号を受信すると機械的に振動して超音波を発生させ、これを被検体内に向けて送信する。
【００４８】
各圧電素子１０ａから送信された超音波は被検体内を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、反射波が複数の圧電素子１０ａによって受信される。圧電素子１０ａの各々は、反射波を受信すると電気信号を生成し、この電気信号を受信信号として受信信号処理部１６に供給する。なお、送信焦点の近傍において反射された反射波からは歪みの少ない高品質な受信信号を得ることができる。
【００４９】
受信信号処理部１６は、複数の圧電素子１０ａの各々から供給された受信信号を増幅した後、デジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された受信信号は、受信データとして受信信号メモリ１７に格納されるともに受信制御部１８に供給される。
【００５０】
受信制御部１８は、受信信号処理部１６または受信信号メモリ１７から供給される各チャンネルの受信信号に対して、主制御部３０から指定された設定音速値に基づき算出した受信遅延時間を与えることによって整相処理を施す。そして、受信制御部１８は、整相された各チャンネルの受信信号を積算することにより整相加算信号を生成する。生成された整相加算信号は、画像生成部２０に順次供給される。
【００５１】
画像生成部２０は、整相加算信号に対してフィルタリング処理、Ｌｏｇ圧縮処理、包絡線検波処理、ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）処理、補間処理、走査変換処理などを施して、整相加算信号の信号強度を輝度に変換した超音波画像信号を生成する。生成された超音波画像信号は、自身が備える画像メモリに記憶されるとともに、モニタ２８に供給される。モニタ２８は、超音波画像信号に基づいて被検体の断層画像を表示する。
【００５２】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ２およびＳ４に対応する送信フォーカス制御部１４による超音波ビームの送信回数ｎの導出処理および各送信焦点の深さ位置の導出処理について説明する。
【００５３】
一般的に、歪みの小さい高品質な受信信号を得るためには、超音波ビームのビーム幅を小さくすればよく、ビーム幅を小さくするためには、送信Ｆ値を小さくすればよい。ここで、図３（ａ）に送信Ｆ値が比較的小さい超音波ビームのビーム形状を示し、図３（ｂ）に送信Ｆ値が比較的大きい超音波ビームのビーム形状を示す。図３（ａ）に示すように、送信Ｆ値が小さい超音波ビームは、送信焦点ｆにおけるビーム幅は小さく、焦点近傍において高品質な受信信号を得ることができ、分解能の高い超音波画像を生成することができる。しかしながら、送信焦点ｆから離れるにつれてビーム幅は急激に大きくなり、得られる超音波画像においても送信焦点ｆから離れるにつれて分解能が急激に低下する。このように、送信Ｆ値が小さい超音波ビームは、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲（深さ方向の幅）は比較的狭い。
【００５４】
一方、図３（ｂ）に示すように、送信Ｆ値が大きい超音波ビームは、送信焦点ｆにおけるビーム幅は広く、焦点近傍における分解能はそれほど高くないものの、焦点位置から離れた深さ位置におけるビーム幅は、小Ｆ値の超音波ビームより小さい。すなわち、送信Ｆ値が大きい超音波ビームにおいては、送信焦点ｆから離れた位置でも比較的高品質な受信信号を得ることができる。つまり、送信Ｆ値が大きい超音波ビームは、送信焦点を中心とする有効領域の範囲（深さ方向の幅）は比較的広い。このように、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲（深さ方向の幅）は、送信Ｆ値が大きい程広くなる。有効領域の範囲は、送信Ｆ値に概ね比例する。
【００５５】
送信フォーカス制御部１４は、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲が送信Ｆ値に比例するという性質を利用して、着目領域内において送信焦点の深さ位置を以下のように導出する。
【００５６】
送信フォーカス制御部１４は、ユーザによって指定された着目領域の範囲が、体表から比較的近い領域（浅い領域）であり、予め定められた所定の送信Ｆ値を維持できる範囲内である場合には、図４に示すように、多段フォーカスを実施する際の各送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］を等間隔に配置するように各送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の深さ位置を導出する。
【００５７】
すなわち、予め定められた送信Ｆ値をＸとすると、送信フォーカス制御部１４は、着目領域の下端の深さ位置に送信焦点を設定した場合の焦点距離Ｄｍａｘを最大開口径Ａｍａｘで割った値Ｄｍａｘ／ＡｍａｘとＸとを比較する。送信フォーカス制御部１４は、Ｄｍａｘ／ＡｍａｘがＸ以下であると判定した場合、予め定められた送信Ｆ値を維持することができると判断する。この場合、送信制御部１２によって送信Ｆ値が所定値Ｘとなるように送信焦点の深さ位置に応じて開口径が制御される。
【００５８】
送信フォーカス制御部１４は、着目領域内において、各送信焦点の有効領域ｒ[１]〜ｒ[ｎ]が連続するように送信回数（送信焦点の数）ｎおよび送信焦点の配置間隔を導出する。有効領域の範囲（深さ方向の幅ｚ）は、送信Ｆ値に比例することから、送信Ｆ値が一定に維持される場合、互いに等しい。図４に示すように、送信フォーカス制御部１４は、各送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の配置間隔が、有効領域ｒ[１]〜ｒ[ｎ]の深さ方向の幅ｚと一致するように、各送信焦点ｆ[１]〜ｆ[ｎ]の深さ位置を導出する。尚、有効領域の深さ方向の幅ｚは、要求される画質に応じて任意に設定することが可能である。送信回数ｎは、例えば着目領域の深さ方向の全長をＬとするとＬ／ｚにより導出することができる。送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の各深さ位置は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点ｆ[ｎ]を着目領域の下端に固定することにより一義的に定めることができる。なお、最も浅い位置に配置される送信焦点ｆ[１]を着目領域の上端に固定することにより送信焦点ｆ[１]〜ｆ[ｎ]の各々の深さ位置を導出することも可能である。
【００５９】
送信フォーカス制御部１４は、ユーザによって指定された着目領域の範囲が、体表から比較的深い領域を含んでおり、予め定められた一定の送信Ｆ値を維持できないと判断した場合には、図５に示すように、各送信焦点の深さが深くなるにつれて（焦点距離が大きくなるにつれて）隣接する送信焦点との間隔が増していくように各送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の深さ位置を導出する。
【００６０】
すなわち、予め定められた送信Ｆ値をＸとすると、送信フォーカス制御部１４は、着目領域の下端の深さ位置に送信焦点を設定した場合の焦点距離Ｄｍａｘを最大開口径Ａｍａｘで割った値Ｄｍａｘ／ＡｍａｘとＸとを比較する。送信フォーカス制御部１４は、Ｄｍａｘ／ＡｍａｘがＸよりも大であると判定した場合、予め定められた送信Ｆ値を維持することができないと判断する。この場合、開口径は、送信制御部１２によって最大開口径Ａｍａｘに固定される。開口径が一定の場合、送信Ｆ値は、焦点距離Ｄに比例する。また、上記したように、高品質な受信信号を得ることができる送信焦点を中心とする有効領域の範囲（深さ方向の幅）は、送信Ｆ値に比例する。従って、開口径が一定の場合、有効領域の幅は、焦点距離Ｄに比例することとなる。すなわち、開口径が一定とされ送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する場合、送信焦点の深さ位置が深くなるにつれて送信焦点を中心とする有効領域の幅は広くなる。
【００６１】
送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］は、それぞれ開口径が固定された条件下で形成されているので、対応する各送信Ｆ値は、それぞれ焦点距離Ｄ［１］〜Ｄ［ｎ］に応じた値となっている。従って、送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の各々に対応する有効領域ｒ［１］〜ｒ［ｎ］の幅は、互いに異なる。ここで、有効領域ｒ［１］〜ｒ［ｎ］の幅の半分に相当する長さをそれぞれｗ［１］〜ｗ［ｎ］とすると、送信フォーカス制御部１４は、各送信焦点の深さ位置を下記の式（１）および（２）を満たすように導出する。
【００６２】
ｗ［ｉ］/Ｄ［ｉ］＝ｋ＜１・・・（１）
Ｄ［ｉ］＝Ｄ［ｉ−１］＋ｗ［ｉ−１］＋ｗ［ｉ］・・・（２）
（ただし、ｉは１〜ｎの整数）
【００６３】
すなわち、送信フォーカス制御部１４は、ある送信焦点Ｆ［ｉ］に対応する焦点距離Ｄ［ｉ］と、送信焦点Ｆ［ｉ］を中心とする有効領域ｒ［ｉ］の幅の比を一定とし、互いに隣接する送信焦点間の有効領域が連続するように各送信焦点の深さ位置を設定する。上記の式（１）および（２）より下記の式（３）が導かれる。
【００６４】
Ｄ［ｉ］＝Ｄ［ｉ−１］×（１＋ｋ）／（１−ｋ）・・・（３）
【００６５】
ここで、（１＋ｋ）／（１−ｋ）をαとすると、
Ｄ［ｉ］＝α×Ｄ［ｉ−１］＝αｉ−１×Ｄ［１］  ・・・（４）
【００６６】
と表すことができる。すなわち、着目領域の範囲が、予め定められた一定の送信Ｆ値を維持できる範囲内にない場合には、送信フォーカス制御部１４は、焦点距離が等比級数的に増加するように各焦点位置を設定する。なお、係数α（＝（１＋ｋ）／（１−ｋ））は、１よりも大きい値であり、得ようとする画質に応じて任意に設定することができる値であり、上記等比級数の公比に相当する値である。
【００６７】
また、着目領域の深さ方向の全長をＬ、超音波の送信回数（送信焦点の数）をｎとすると、
Ｌ＝Ｄ［ｎ］−Ｄ［１］＝（αｎ−１−１）×Ｄ［１］・・・（５）
と表すことができる。式（５）より、着目領域の深さ方向の全長Ｌ、最も浅い深さ位置に配置される送信焦点ｆ［１］に対応する焦点距離Ｄ［１］、係数α、送信焦点の数（超音波の送信回数）ｎのうち、３変数を既知の変数とすることにより、残りの１変数を求めることができる。送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の各深さ位置は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点ｆ[ｎ]を着目領域の下端に固定することにより一義的に定めることができる。なお、最も浅い位置に配置される送信焦点ｆ[１]を着目領域の上端に固定することにより送信焦点ｆ[１]〜ｆ[ｎ]の各深さ位置を導出することも可能である。
【００６８】
図６は、上記した送信フォーカス制御部１４による送信回数および各送信焦点の深さ位置の導出処理の手順を示したフローチャートである。
【００６９】
ステップＳ１０において、送信フォーカス制御部１４は、主制御部３０から着目領域の範囲を示す制御信号を受信することにより着目領域の深さ方向の全長Ｌおよび着目領域の下端の深さ位置Ｄｍａｘを取得する。
【００７０】
ステップＳ１１において、送信フォーカス制御部１４は、Ｄｍａｘ／Ａｍａｘが予め定められた送信Ｆ値であるＸ以下であるか否かを判定することにより、着目領域の範囲が所定の送信Ｆ値Ｘを維持できる範囲内にあるか否かを判定する。
【００７１】
送信フォーカス制御部１４は、着目領域の範囲が所定の送信Ｆ値Ｘを維持できる範囲内にあると判定した場合、ステップＳ１２において、着目領域の深さ方向の全長Ｌを所定の送信Ｆ値Ｘに対応する有効領域の幅ｚで割ることにより送信回数ｎを導出する。次に、ステップＳ１３において、送信フォーカス制御部１４は、例えば最も深い位置に配置される送信焦点ｆ[ｎ]を着目領域の下端に固定するとともに各送信焦点の間隔をｚに設定することにより送信焦点ｆ[１]〜ｆ[ｎ]の各々の深さ位置を導出する。
【００７２】
このように、送信フォーカス制御部１４は、着目領域の範囲が所定の送信Ｆ値を維持できる範囲内にあると判定した場合には、各送信焦点を等間隔に配置する。このとき、各送信においてＦ値が一定となるように開口径が制御される。各送信において送信Ｆ値が一定とされ且つ有効領域の幅ｚに相当する間隔に各送信焦点が配置されるので、着目領域の全域に亘り均質な超音波画像を取得することができる。
【００７３】
一方、送信フォーカス制御部１４は、ステップＳ１１において、着目領域の範囲が所定の送信Ｆ値Ｘを維持できる範囲内にないと判定した場合、ステップＳ１４においてＬ＝（αｎ−１−１）×Ｄ［１］（上記の式（５））に基づいて送信回数ｎを導出する。このとき、Ｄ[１]として着目領域の上端の深さ位置を用いることとしてもよい。なお、係数αは、予め定められているものとする。
【００７４】
次に、ステップＳ１５において、送信フォーカス制御部１４は、Ｄ［ｉ］＝αｉ−１×Ｄ［１］（上記の式（４））に基づいて各送信焦点の深さ位置を導出する。このとき、Ｄ[１]として着目領域の上端の深さ位置を用いることとしてもよい。このように、送信フォーカス制御部１４は、着目領域の範囲が所定の送信Ｆ値を維持できる範囲内にないと判定した場合には、焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置する。この場合、各送信において開口径は最大開口径Ａｍａｘに固定される。
【００７５】
このように、送信フォーカス制御部１４は、送信Ｆ値を一定に維持することができない深さ領域、すなわち、送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域において、送信焦点の深さが深くなるに従って（焦点距離が大きくなるに従って）焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定する。これにより、複数の送信焦点を等間隔に配置する場合と比較して少ない送信回数で各送信において高品質な受信信号を得ることが可能となる。また、焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することにより、送信焦点の配置を有効領域の範囲に対応させることができ、効率的な配置とすることができる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、焦点距離を等比級数的に増加させる場合を例示したが、各送信焦点に対応する有効領域が連続していればよい。換言すれば、互いに隣り合う有効領域がオーバラップしていてもよい。すなわち、送信焦点の深さが深くなるに従って焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定する場合において、Ｄ［ｉ］＜α×Ｄ［ｉ−１］となっていてもよい。
【００７７】
また、本実施形態においては、係数αを固定値として式（５）に基づいて送信回数ｎを導出することとした。係数αは、得ようとする超音波画像の画質に影響を与える係数であるので、係数αを固定値とすることで得られる超音波画像の画質が担保される。一方、送信回数ｎを固定値として、式（５）に基づいて係数αを導出することも可能である。この場合、着目領域の範囲に応じてαが変動することとなるので、着目領域の範囲が広すぎると得られる超音波画像の画質が低下するおそれがある。しかしながら、ｎ個の送信焦点を式（４）に基づいて配置することにより、各送信焦点を等間隔に配置する場合と比較して分解能が著しく低い領域が発生することを防止することができる。
【００７８】
また、着目領域が所定の送信Ｆ値を維持できる範囲と維持できない範囲の双方を含む場合、所定の送信Ｆ値を維持できる範囲については送信Ｆ値を一定に制御して送信焦点を等間隔に配置する一方、所定の送信Ｆ値を維持できない範囲については開口径を最大値に固定して焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することとしてもよい。また、所定の送信Ｆ値を維持できる範囲と維持できない範囲を区別することなく、着目領域の全体に亘り開口径を最大値に固定して焦点距離が等比級数的に増加するように各送信焦点を配置することとしてもよい。
【００７９】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ５に係る処理内容の詳細について図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００８０】
上記のように送信フォーカス制御部１４によって各送信焦点の深さ位置が導出されると、主制御部３０は、超音波プローブ１０から送信される超音波の送信焦点の深さ位置が送信フォーカスＮｏ．１に対応する深さ位置に設定すべき制御信号を送信制御部１２に供給する。これにより、送信制御部１２は、送信焦点ｆ［１］の深さ位置に応じた送信遅延時間を各チャンネルの駆動パルス信号に与え、遅延時間が付与された各チャンネルの駆動パルス信号を各圧電素子１０ａに供給する。なお、ここでの送信遅延時間は、予め被検体内の音速を仮定して設定された仮定設定音速に基づいて導出された値である。超音波プローブ１０は、送信焦点ｆ［１］に収束するように被検体内に超音波を送信する（ステップＳ２０）。
【００８１】
超音波プローブ１０の各圧電素子１０ａから送信された超音波の反射によるエコーは、複数の圧電素子１０ａによって受信される。反射エコーを受信した圧電素子１０ａの各々は、電気信号である受信信号を生成してこれを受信信号処理部１６に出力する。受信信号処理部１６は、各チャンネルの受信信号に対して増幅およびＡ/Ｄ変換を含む信号処理を施し、信号処理を施した受信信号を受信データとして受信信号メモリ１７に格納する（ステップＳ２２）。
【００８２】
受信制御部１８は、主制御部３０から供給される制御信号に基づいて、受信信号メモリ１７からラインＮｏ．ｊの受信信号を抽出すると共に、主制御部３０から供給される設定音速Ｎｏ．ｋに対応する設定音速に基づいて受信遅延時間を算出する。そして、受信制御部１８は、抽出したラインＮｏ．ｊの受信信号に算出した受信遅延時間を与えて受信フォーカス処理を施して整相加算信号を生成し、これを画像生成部２０に供給する。画像生成部２０は、受信制御部１８において生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、自身に備える画像メモリに生成した超音波画像信号を蓄積する（ステップＳ２４）。
【００８３】
なお、本実施形態においては、受信制御部１８が受信フォーカス処理を行うための複数の設定音速が、設定音速ナンバーｋ（ｋは１〜２５１の整数）に対応付けられて受信制御部１８内に備えられたメモリに格納されている。設定音速Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２５１は、例えば設定音速１４００ｍ/ｓ〜１６５０ｍ/ｓにそれぞれ対応している。また、各設定音速は例えば１ｍ/ｓ間隔で設定されている。なお、設定音速の範囲および設定間隔は上記したものに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００８４】
また、図８に示すように、超音波プローブ１０の所定の開口中心Ｃの圧電素子１０ａを中心とした例えば±８ライン幅のラインに対し、それぞれラインナンバーｊ（ｊは１〜１７の整数）が割り当てられている。
【００８５】
次に、主制御部３０は、設定音速ナンバーをインクリメントした後（ステップＳ２６）、当該設定音速ナンバーが最大値２５１よりも大であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８において肯定判定がなされた場合、処理はステップＳ３０に進み、否定判定がなされた場合は、処理はステップＳ２４に戻される。
【００８６】
主制御部３０が設定音速ナンバーを順次インクリメントすることにより、受信制御部１８によって、受信信号メモリ１７から読み出されたラインの受信信号に対して、各設定音速に基づき受信フォーカス処理が実施され、設定音速毎に整相加算信号が生成される。そして、生成された設定音速毎の整相加算信号は、画像生成部２０によって、設定音速毎の超音波画像信号が生成され、生成された超音波画像信号が画像メモリに蓄積される。
【００８７】
次に、主制御部３０は、ラインナンバーをインクリメントした後（ステップＳ３０）、当該ラインナンバーが最大値１７よりも大であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において肯定判定がなされた場合、処理はステップＳ３４に進み、否定判定がなされた場合は、処理はステップＳ２４に戻される。
【００８８】
主制御部３０がラインナンバーを順次インクリメントすることにより、処理対象となるラインが順次変更され、変更されたラインについて、ステップＳ２４〜Ｓ３２の処理が実施される。すなわち、受信制御部１８は、ラインＮｏ．１〜１７の受信信号に対して、各設定音速に基づき算出した受信遅延時間を与えて受信フォーカス処理を実施して、設定音速毎の整相加算信号を生成する。生成された設定音速毎の整相加算信号は、画像生成部２０に供給される。画像生成部２０は、各ラインに対応する設定音速毎の超音波画像信号を生成し、これらを画像メモリに蓄積する。
【００８９】
このようにして、図９に示すように、ラインＮｏ．１〜ラインＮｏ１７の超音波画像信号からなる超音波画像が、１４００ｍ/ｓ〜１６５０ｍ/ｓの設定音速毎に生成される。
【００９０】
画像生成部２０は、１４００ｍ/ｓ〜１６５０ｍ/ｓの設定音速毎の超音波画像信号を焦点位置導出部２１に出力する。焦点位置導出部２１は、入力された設定音速毎の超音波画像信号に基づいて、送信フォーカスＮｏ．１に対応する実際の送信焦点の深さ位置を導出する（ステップＳ３４）。
【００９１】
具体的には、焦点位置導出部２１は、設定音速毎の超音波画像信号について、図９において破線で囲まれた単位深さのライン毎の画像強度の分布を取得し、そのライン毎の画像強度の加算値Σａ（ｋ）を導出する。なお、上記単位深さとしては、例えば２０μｍ〜５０μｍである。この単位深さは、後述する最適設定音速を求める際に用いる深さよりも狭い範囲である。このように局所的な狭い範囲の画像強度に基づく暫定最適設定音速を用いることによって、他の深さの画像強度の影響を受けない最適設定音速として、深さに対するその変化を高精度に捉えることができる。また、暫定最適設定音速は短時間で求めることができる。
【００９２】
焦点位置導出部２１は、図１０に示すように、１４００ｍ/ｓ〜１６５０ｍ/ｓの設定音速毎の加算値Σａ（ｋ）の分布を取得し、その加算値Σａ（ｋ）のうちの最大値を求め、その最大値に対応する設定音速を被検体の暫定最適設定音速として取得する。
【００９３】
そして、焦点位置導出部２１は、単位深さを順次変更して、上記と同様の処理を行うことによって、単位深さ毎の暫定最適設定音速を取得し、図１１の最上段に示すような、送信フォーカスＮｏ．１（送信焦点ｆ［１］）に対応する暫定最適設定音速の分布を取得する。
【００９４】
次に、焦点位置導出部２１は、図１１に示すような深さに対する暫定最適設定音速の分布において、単位深さ毎の暫定最適設定音速を取得して深さに対する暫定最適設定音速のバラつきを測定する。具体的には、図１１に示す暫定最適設定音速の分布において、たとえば、所定の演算窓を深さ方向に順次走査してその演算窓内の暫定最適設定音速の標準偏差を順次取得する。このようにして深さ方向に対する暫定最適設定音速の標準偏差を順次取得することによって、図１２に示すような深さ方向に対する標準偏差の分布を取得することができる。焦点位置導出部２１は、図１２に示す暫定最適設定音速の標準偏差が最小値のときの深さ位置Ｆ１を、送信フォーカスＮｏ．１（送信焦点ｆ［１］）に対応する実際の焦点位置として取得する（ステップＳ３４）。
【００９５】
次に、主制御部３０は、送信フォーカスナンバーをインクリメントした後（ステップＳ３６）、当該送信フォーカスナンバーが送信フォーカス制御部１４によって導出された送信回数ｎよりも大であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。送信フォーカスナンバーがｎよりも小であると判定されると、処理は、ステップＳ２０に戻される。送信フォーカスナンバーが順次インクリメントされることにより、超音波プローブ１０から送信される超音波の送信焦点が、送信フォーカス制御部１４によって設定された送信焦点ｆ［２］〜ｆ［ｎ］の深さ位置に順次設定される。そして、ステップＳ２２〜Ｓ３４の処理が上記と同様にして行われ、送信焦点ｆ［２］〜ｆ［ｎ］に対応する実際の焦点位置Ｆ２〜Ｆｎが上記と同様に取得される。
【００９６】
有効領域導出部２２は、上述したようにして取得された各送信フォーカスにおける実際の送信焦点位置Ｆ１〜Ｆｎに対応する有効領域を求める（ステップＳ４０）。具体的には、有効域導出部２２は、送信焦点ｆ［１］〜ｆ［ｎ］の各々の深さ位置を導出する際に用いた係数αから係数ｋを算出する（ｋ＝（α−１）／（α＋１））。そして係数ｋおよび実際の送信焦点Ｆ１〜Ｆｎの各焦点距離を上記の式（１）にあてはめてｗ［ｉ］（ｉは１〜ｎ）を算出し、ｗ［ｉ］を２倍することにより実際の送信焦点Ｆ１〜Ｆｎの各々に対応する有効領域Ｒ１〜Ｒｎを導出する（図１３参照）。有効領域導出部２２は、上述したようにして決定した有効領域Ｒ１〜Ｒｎの各範囲を示す情報を最適設定音速導出部２４に供給する。
【００９７】
最適設定音速導出部２４は、入力された有効領域Ｒ１〜Ｒｎの各範囲に基づいて、ユーザによって指定された着目領域内の各点における被検体の最適設定音速を導出する（ステップＳ４２）。具体的には、最適設定音速導出部２４は、たとえば、着目領域内のある着目点が有効領域Ｒ２の深さに存在する場合には、送信フォーカスＮｏ．２に対応する送信フォーカスを実施して取得した設定音速毎の超音波画像信号を画像生成部２０に備えられた画像メモリから取得する。そして、最適設定音速導出部２４は、各設定音速の超音波画像信号について上記着目点を中心に所定ライン幅、深さ幅の画像強度分布を取得し、その加算値が最大となる設定音速をその点の最適設定音速として取得する。なお、上記所定の深さ幅としては、たとえば、３ｍｍ〜４ｍｍである。最適設定音速導出部２４は、上記の処理を着目領域内の複数の点において実施することにより、当該複数の点の各々の最適設定音速を求める。
【００９８】
以上の各ステップを経ることにより、着目領域内の各点の最適設定音速が導出され本ルーチンが終了する。
【００９９】
受信制御部１８は、以上のようにして導出された着目領域内の各点の最適設定音速に基づいて各点における受信遅延時間を算出し、算出した受信遅延時間を受信信号メモリ１７から読み出した受信信号に与えることによって受信フォーカスを実施して整相加算信号を生成する。画像生成部２０は、最適設定音速に基づいて生成された整相加算信号から超音波画像信号を生成し、これをモニタ２８に供給する。モニタ２８は、画像生成部２０から供給される超音波画像信号に応じた超音波画像を表示する。
【０１００】
このように、本実施形態に係る超音波診断装置１によれば、最適設定音速を取得しようとする各点が、送信焦点の有効領域内から抽出されるので、最適設定音速を高精度に導出することができる。また、着目領域内の各点の最適設定音速を用いて超音波画像を生成するので、着目領域の全域に亘り歪みのない超音波画像を得ることができる。
【０１０１】
また、送信フォーカス制御部１４は、送信Ｆ値が焦点距離に応じて変化する深さ領域内の互いに異なる深さ位置に送信フォーカスを実施する際に、送信焦点の深さが深くなるに従って（焦点距離が大きくなるに従って）焦点間の距離が増すように各送信焦点の深さ位置を設定するので、超音波の送信回数を抑えつつも各送信に応じて得られる受信信号の品質を維持することが可能となる。
【０１０２】
なお、本実施形態においては、設定音速毎の超音波画像信号の画像強度の加算値を用いて最適設定音速を取得するようにしたが、最適設定音速を取得するための指標値は加算値に限らず、たとえば、設定音速毎の着目領域の超音波画像信号の空間周波数スペクトルを取得し、その半値幅に基づいて環境音速を取得するようにしてもよい。最適設定音速を求めるために、画像強度や空間周波数スペクトルに基づく公知の指標値を用いることができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、送信フォーカス位置を設定する度にその送信フォーカス位置に対する実際の焦点位置を取得するようにしたが、これに限らず、予め各送信焦点位置の受信信号を全て取得しておき、その後、各送信焦点位置に対する実際の焦点位置を取得するようにしてもよい。このように、各送信フォーカス位置の受信信号を連続的に短時間で取得することで、被検体の動きによる誤差を低減する事ができる。
【０１０４】
また、受信フォーカスを施す受信信号は、その焦点が属する有効域に対応する送信フォーカスのときに取得されたものであることが望ましいが、有効域の境界においては、使用する受信信号を切り替えることによる不連続を生ずる。そこで、例えば、各座標に関して、それを挟む送信焦点を形成する２つの送信フォーカスＮｏのときに取得された２つの受信信号に対して、その座標を焦点とする受信フォーカス処理を施してそれぞれの超音波画像を生成し、それらをその受信焦点とそれを挟む２つの送信焦点との距離または受信焦点と有効域との距離に応じて、たとえば重みづけなどして合成しても良い。
【０１０５】
また、最適設定音速の取得方法については、各送信フォーカスの実際の焦点位置が分かれば、上述した実施形態の方法に限らず、その他の方法でも高精度に最適設定音速を取得することができる。
【０１０６】
たとえば、着目点に対して、それを挟む送信焦点を形成する２つの送信フォーカスＮｏ．ｎ，Ｎｏ．ｎ＋１のときに取得された２つの受信信号に対して、図１４に示すように、それぞれ各設定音速に基づく受信フォーカス処理を施して着目点を中心とした着目範囲の超音波画像信号を生成し、それぞれ各深さの単位深さ毎に指標値Ｖ１（ｎ），Ｖ２（ｎ），Ｖ３（ｎ）・・・と、Ｖ１（ｎ＋１），Ｖ２（ｎ＋１），Ｖ３（ｎ＋１）・・・とを算出する。そして、設定音速毎に、各深さの指標値として、２つの超音波画像からそれぞれ求めた各深さの指標値を、その深さと２つの送信焦点との距離、または深さとその有効域との距離に応じて加算した値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３・・・を算出する。そして各深さの指標値を着目範囲で加算した指標値を設定音速毎に算出し比較して最適設定音速を取得しても良い。
【０１０７】
また、以下の方法で最適設定音速を取得しても良い。
【０１０８】
各送信フォーカスは、予め設定した仮定音速の下では、被検体の予め設定した位置に焦点を形成するように実施されている。従って、予め設定した位置と実際の焦点位置とのずれから、被検体の実際の最適設定音速を取得する事ができる。
【０１０９】
たとえば、予め仮定音速および焦点位置を１５４０ｍ/ｓおよび２０ｍｍとして送信遅
延時間を設定したとする。被検体の実際の音速が１５４０ｍ/ｓより速い場合、その送信遅延時間によって形成される実焦点位置は２０ｍｍより浅くなる。また、実焦点位置からの反射波の受信時刻は実焦点位置までの往復の距離を実際の音速で割った時刻であるため、本受信時刻から音速１５４０ｍ/ｓを仮定して換算される位置は実焦点位置より更に浅くなる。このように、被検体の実際の音速が１５４０ｍ/ｓより速いと、実焦点位置が２０ｍｍより浅くなり、その受信信号から生成される超音波画像上の位置が更に浅くなる。
【０１１０】
逆に被検体の実際の音速が１５４０ｍ/ｓより遅いと、実焦点位置が２０ｍｍより深くなり、その受信信号から生成される超音波画像上の位置が更に深くなる。このことを利用して、予め設定した焦点位置と実際の焦点位置とのずれから実際の音速を取得する事ができる。たとえば仮定音速および焦点位置を１５４０ｍ/ｓ及び３０ｍｍとして設定した送信遅延時間の各素子駆動によって形成された焦点からの反射波の受信信号から生成された超音波画像上の実焦点位置が２７ｍｍであった場合には、以下のようにして実際の音速を取得することができる。
【０１１１】
まず、焦点の深さを超音波伝播時間に換算する。具体的には、焦点位置は仮定音速１５４０ｍ/ｓで生成した超音波画像上の２７ｍｍであることから２７[ｍｍ] / １５４００００[ｍｍ/ｓ]で伝播時間[ｓ]に換算する。
【０１１２】
次に、各素子の送信遅延を求める。１５４０ｍ/ｓで３０ｍｍの位置に送信焦点を形成
するための送信遅延は一意に決まる。
【０１１３】
そして、次に、焦点から各素子への超音波伝播時間を求める。具体的には、上記で求めた超音波伝播時間と各素子の送信遅延とに基づいて、焦点から各素子への超音波伝播時間を取得する。
【０１１４】
そして、仮定の音速を設定し、その仮定の音速に基づいて焦点から各素子への仮超音波伝播時間を取得し、その仮超音波伝播時間と上記で求めた焦点から各素子への超音波伝播時間との誤差が最小となる仮定音速を実際の音速として取得する。
【０１１５】
上述した手順により、実際の音速（最適設定音速）として約１６２０ｍ/ｓを取得することができる。本方法では、実際の焦点位置における最適設定音速のみを取得できるが、任意の着目点に対しては近傍の実焦点位置の最適設定音速を割当てる、または補間するなどして取得する事ができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  超音波診断装置
１０  超音波プローブ
１０ａ  圧電素子
１２  送信制御部
１４  送信フォーカス制御部
１６  受信信号処理部
１７  受信信号メモリ
１８  受信制御部
２０  画像生成部
２１  焦点位置導出部
２２  有効領域導出部
２４  最適設定音速導出部
３０  主制御部
４０  走査入力部
【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１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図１２】
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