(57)【要約】【課題】集束型の送信ビームフォーミングを用いた合成開口法を行う超音波診断装置であって、必要な演算能力に応じて構成及び処理内容を変更することのできる超音波診断装置を提供する。【解決手段】少なくとも対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、第１音響線信号に基づいてパラメータを算出するパラメータ算出部と、対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、パラメータに基づき、受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部と、第１音響線信号とフレーム音響線信号のいずれに基づいて超音波画像を生成するかを決定する制御部と、超音波画像を生成する超音波画像生成部とを備える超音波診断装置。【選択図】図２４
2018110784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子を備えた超音波プローブを用いて被検体に集束型の超音波ビームを送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波して受信信号列を生成し、前記受信信号列に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
超音波ビームの集束位置を規定するフォーカス点を送信イベントごとに変更しながら、送信イベントごとに、前記超音波プローブに列設された複数の振動子から送信振動子列を選択して当該送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信させる送信部と、
各送信イベントに同期して、前記超音波プローブが前記対象領域から受波した反射超音波に基づいて、振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、少なくとも前記対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、前記受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、
前記第１音響線信号に基づいて、サブフレーム音響線信号を生成するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、前記パラメータに基づき、前記受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、
前記サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部と、
前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれに基づいて超音波画像を生成するかを決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づき、前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれか一方から超音波画像を生成する超音波画像生成部と
を含む超音波信号処理回路を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波信号処理回路は、少なくとも前記第１整相加算部と前記パラメータ算出部と前記制御部とを含む第１回路と、少なくとも前記第２整相加算部と前記合成部とを含む第２回路とを含み、
前記第２回路は前記第１回路に対して脱着可能に構成され、
前記制御部は、前記第２回路が前記第１回路に接続されているときは、前記フレーム音響線信号に基づいて超音波画像を生成すると決定し、前記第２回路が前記第１回路から切り離されているときは、前記第１音響線信号に基づいて超音波画像を生成すると決定する
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号に基づいて前記被検体内の動きを検出し、
前記制御部は、被検体内の動きが大きいほど、前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向における第２対象領域の幅が小さくなるように、前記第２整相加算部に指示する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号から生成したフレーム音響線信号と、他のフレームにおける第１音響線信号から生成したフレーム音響線信号とから、前記被検体内の動きを検出する
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１整相加算部は、整相加算に用いる被検体内の超音波速度について複数の推定値を保持しており、前記送信イベントごとに、同一の第１対象領域に対して、前記複数の推定値のそれぞれを用いて、複数の第１音響線信号を生成し、
前記パラメータ算出部は、前記複数の第１音響線信号に基づいて、被検体内の超音波速度を推定し、
前記制御部は、前記パラメータ算出部が推定した被検体内の超音波速度を用いて整相加算を行うよう、第２整相加算部に指示する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記パラメータ算出部は、第１対象領域が同一で超音波速度の推定値が異なる、複数の第１音響線信号のそれぞれに対して、信号の値の分散を算出し、
算出した分散が最も大きい第１音響線信号に対応する推定値を、被検体内の超音波速度であると推定する
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号における、観測点の深さと信号のＳ／Ｎ比との関係を算出して、観測点の深さに応じた増幅率を決定し、
前記制御部は、前記パラメータ算出部が決定した、観測点の深さに応じた増幅率を用いて、第２音響線信号に重みづけを行うよう、第２整相加算部に指示する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１整相加算部は、観測点の深さに対する信号増幅率について複数のプロファイルを保持しており、前記送信イベントごとに、同一の第１対象領域に対して、前記複数のプロファイルのそれぞれを用いて、複数の第１音響線信号を生成し、
前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号における、観測点の深さに対する信号のＳ／Ｎ比の分散が最も小さいプロファイルを、観測点の深さに応じた増幅率として決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記第２整相加算部は、送信された超音波が各観測点に到達する送信時間を、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記フォーカス点に到達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記画像生成部は、前記第１音響線信号からフレーム音響線信号を生成する第１音響線信号合成部を備え、
前記第１対象領域は、前記フォーカス点を通過し、全域が前記対象領域内に含まれる直線状の領域であり、
前記第１整相加算部は、前記送信振動子列に含まれる振動子のそれぞれに対応する受信信号列に対して、観測点と前記フォーカス点との距離と、前記フォーカス点と振動子との距離とをそれぞれ被検体内の超音波速度で除算した値に基づく遅延処理を含む整相加算を行って前記第１音響線信号を生成し、
前記画像生成部は、前記第１音響線信号から超音波画像を生成する場合、前記第１音響線信号合成部が生成したフレーム音響線信号から超音波画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記第１整相加算部は、送信された超音波が各観測点に到達する送信時間を、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記フォーカス点に到達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記第１整相加算部は、各観測点からの反射波が各振動子に到達する受信時間を、前記観測点から前記観測点に最近接する振動子に到達するまでの時間を、前記観測点に最近接する振動子に対応する受信時間として算出し、超音波が前記フォーカス点から振動子に到達するまでの時間と前記フォーカス点から前記観測点に最近接する振動子に到達するまでの時間との差を、前記観測点に最近接する振動子に対応する受信時間に加算することで、当該振動子に対応する受信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記第１音響線信号合成部は、前記送信イベントごとに、前記対象領域内の各観測点について、前記フォーカス点との距離が当該観測点と同一であり前記直線上に存在する観測点の前記第１音響線信号を割り当てて当該観測点の音響線信号とすることで、サブフレーム音響線信号を生成し、生成した複数のサブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記第１対象領域は、前記フォーカス点またはその近傍を通過し、前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向に直交する１以上の直線からなり、
前記第１整相加算部は、観測点の深さを被検体内の超音波速度で除算した値を送信時間、観測点から振動子までの距離を被検体内の超音波速度で除算した値を受信時間として整相加算を行い、前記第１音響線信号を生成し、
前記画像生成部は、前記第１音響線信号から超音波画像を生成する場合、前記第１整相加算部が生成した複数の第１音響線信号から超音波画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
複数の振動子を備えた超音波プローブを用いて被検体に集束型の超音波ビームを送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波して受信信号列を生成し、前記受信信号列に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
超音波ビームの集束位置を規定するフォーカス点を送信イベントごとに変更しながら、送信イベントごとに、前記超音波プローブに列設された複数の振動子から送信振動子列を選択して当該送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信させる送信部と、
各送信イベントに同期して、前記超音波プローブが前記対象領域から受波した反射超音波に基づいて、振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、少なくとも前記対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、前記受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、
前記第１音響線信号に基づいて、サブフレーム音響線信号を生成するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記第１音響線信号から超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
制御部と
を含む超音波信号処理回路を備え、
前記対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、前記パラメータに基づき、前記受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、
前記サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部と
を含む演算回路が前記超音波信号処理回路に対して着脱可能に構成され、
前記制御部は、前記演算回路が前記超音波信号処理回路に接続されているとき、前記超音波画像生成部に、前記第１音響線信号に替えて前記フレーム音響線信号から超音波画像を生成させる
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波診断装置に関し、特に、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、制御方法、および装置システム構成に関する。
【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て表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。
【０００３】
従来、受信した反射超音波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に整相加算法と呼ばれる方法が使用されている（例えば、非特許文献１）。この方法では、一般に、被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームがフォーカスを結ぶよう送信ビームフォーミングがなされる。また、送信超音波ビームの中心軸上またはその近傍に観測点を設定する。そのため、超音波主照射領域の面積に比べて観測点数が少なく超音波の利用効率が悪い。また、観測点が送信フォーカス点近傍から離れた位置にある場合には、得られる音響線信号の空間分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなる課題も有している。なお、超音波主照射領域とは、超音波ビームが伝播する領域を指す。
【０００４】
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても空間分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている（例えば、非特許文献２）。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、送信超音波ビームの中心軸のみならず超音波主照射領域全体に対して音響線信号（受信ビームフォーミングにより生成される、観測点からの反射超音波に基づく信号）を生成することができる。また、合成開口法では、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、非特許文献１記載の受信ビームフォーミング方法と比較して、空間分解能及びＳ／Ｎ比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３６５７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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）
【非特許文献２】"Virtual ultrasound sources in high resolution ultrasound imaging", S.I.Nikolov and J.A.Jensen, in Proc, SPIE − Progress in biomedical optics and imaging, vol. 3, 2002, P. 395−405
【非特許文献３】"Synthetic Aperture Sequential Beamforming", Jacob Kortbek, et.al., IEEE Ultrasonics Symposium, 2−5 Nov. 2008 pp 966−969
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で、合成開口法においては、超音波利用効率と解像度向上の観点から、１回の超音波送信イベントで音響線信号を生成する領域（以下、「対象領域」と呼ぶ）の面積が大きいことが好ましく、超音波主照射領域全域を対象領域とすることがより好ましい。しかしながら、対象領域の面積が大きくなると、その内部に存在する観測点（受信ビームフォーミングの演算対象となる場所）の数が対象領域の面積に比例して増加するため、送信と受信の遅延を考慮した整相加算の演算量が増加する。そのため、超音波主照射領域の面積が大きくなると、整相加算の演算処理を高速に行うため演算処理能力の高いハードウエアが必要となる。しかしながら、可搬型の超音波診断装置では、例えば、装置の大きさ、排熱、バッテリーによる駆動可能時間などにより、演算能力の向上について制約が生じることが少なくない。一方で、用途に応じて演算能力の異なる超音波診断装置を用いる場合、超音波診断装置の台数が増加し非効率である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、集束型の送信ビームフォーミングを用いた合成開口法を行う超音波診断装置であって、必要な演算能力に応じて構成及び処理内容を変更することのできる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、複数の振動子を備えた超音波プローブを用いて被検体に集束型の超音波ビームを送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波して受信信号列を生成し、前記受信信号列に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、超音波ビームの集束する位置を規定するフォーカス点を送信イベントごとに変更しながら、送信イベントごとに、前記超音波プローブに列設された複数の振動子から送信振動子列を選択して当該送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信させる送信部と、各送信イベントに同期して、前記超音波プローブが前記対象領域から受波した反射超音波に基づいて、振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、少なくとも前記対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、前記受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、前記第１音響線信号に基づいて、サブフレーム音響線信号を生成するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、前記パラメータに基づき、前記受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、前記サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部と、前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれに基づいて超音波画像を生成するかを決定する制御部と、前記制御部の決定に基づき、前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれか一方から超音波画像を生成する超音波画像生成部とを含む超音波信号処理回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る超音波診断装置によれば、必要な演算能力に応じて、第２整相加算部を用いる動作と、第２整相加算部を用いない動作とを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る第１整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る対象領域Ｂｘと観測線ＢＬ、代表点Ｑｋを示す模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はいずれも、実施の形態１に係る、送信開口Ｔｘから代表点Ｑｋを経由して受信振動子Ｒｍに到達する超音波の伝播経路を示す模式図である。
【図７】受信振動子Ｒｍごとの遅延時間の関係を示す模式図である。
【図８】実施の形態１に係る第２整相加算部１０４２の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１に係る、観測点Ｐｉｊの位置と重み算出部１２４７が算出する重み数列との関係を示す模式図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）はいずれも、実施の形態１に係る、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｉｊに到達する超音波の伝播経路を示す模式図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）はいずれも、実施の形態に係る、遅延量と超音波速度との関係を示す模式図である。
【図１２】（ａ）は実施の形態１に係る第１合成部１０４４の、（ｂ）は実施の形態１に係る第２合成部１０４５の、それぞれの構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態１に係る、音響線信号展開部１３４１におけるサブフレーム音響線信号生成処理を示す模式図である。
【図１４】実施の形態１に係る、重みづけ合成部１３４２における重みづけ合成処理と重み数列を示す模式図である。
【図１５】実施の形態１に係る、音響線信号における最大重畳数と、増幅処理の概要を示す模式図である。
【図１６】実施の形態１に係る、第２整相加算部１０４２を使用する場合における、受信ビームフォーマ部１０４の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１７】実施の形態１に係る、線領域音響線信号の生成動作を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態１に係る、代表点Ｑｋについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図１９】実施の形態１に係る、サブフレーム音響線信号の生成動作を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態１に係る、観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図２１】実施の形態１に係る、第２整相加算部１０４２を使用しない場合における、受信ビームフォーマ部１０４の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２２】変形例に係る、ゲイン補正値を変更した場合の、観測点の深さと音響線信号のＳ／Ｎ比の関係を示す模式図である。
【図２３】変形例に係る、対象領域Ｃｘの幅を変更する制御を示す模式図である。
【図２４】実施の形態２に係る超音波診断システム２０００、可搬本体部２００、カート２０３のそれぞれを示す模式図である。
【図２５】実施の形態２に係る受信ビームフォーマ部３０４の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪実施の形態１≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波を受信する複数の振動子１０１ａを有するプローブ１０１、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１０６を有する。プローブ１０１、表示部１０６は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、表示部１０６が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０６とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。
【００１３】
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち送信又は受信の際に用いる振動子のそれぞれについて入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号に基づいて超音波画像（Ｂモード画像）を生成する超音波画像生成部１０５、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号および超音波画像生成部１０５が出力する超音波画像を保存するデータ格納部１０７と、各構成要素を制御する制御部１０８を備える。
【００１４】
このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
超音波診断装置１００を構成する、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、超音波画像生成部１０５、制御部１０８は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウエア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）に代表される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。なお、受信ビームフォーマ部１０４については後述する。
【００１５】
データ格納部１０７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、光学ディスク、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１０７は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
なお、本実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０２がなく、送信ビームフォーマ部１０３と受信ビームフォーマ部１０４とが直接、プローブ１０１の各振動子１０１ａに接続されていてもよい。また、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置１００に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。
【００１６】
＜超音波診断装置１００の主要部の構成＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、プローブ１０１の各振動子１０１ａから超音波ビームの送信を行わせる送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１において超音波反射波の受信から得た電気信号をＡ／Ｄ変換し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受信ビームフォーマ部１０４に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部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。
【００１７】
以下、送信ビームフォーマ部１０３と、受信ビームフォーマ部１０４の構成について説明する。
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部１０３は送信部１０３１から構成される。
【００１８】
送信部１０３１は、制御部１０８からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部１０３１は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
【００１９】
送信部１０３１は、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う。本実施の形態では、移動ピッチＭｐを振動子１つ分とし、超音波送信ごとに、送信開口Ｔｘが振動子１つ分ずつ移動していく。なお、移動ピッチＭｐは振動子１つ分に限られず、例えば、振動子０．５個分としてもよい。送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａ全数を１９２としたとき、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１２８を選択してもよく、超音波送信毎に振動子１つ分だけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１により同一の送信開口Ｔｘから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
【００２０】
図２は、送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子１０１ａの列（送信振動子列）を送信開口Ｔｘとして図示している。また、送信開口Ｔｘの列長を送信開口長と呼ぶ。
送信ビームフォーマ部１０３において、送信開口Ｔｘの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点Ｆ（Ｆｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）で、フォーカスがあう（集束する）状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）（以下、「フォーカス深さ」とする）は、任意に設定することができる。ここで、フォーカス深さは、超音波送信波が振動子の並ぶ方向（図２におけるｘ方向）に最も集束する深さ、すなわち、超音波ビームのｘ方向における幅が最も狭まるｙ方向の深さである。送信フォーカス点Ｆは、フォーカス深さにおける超音波ビームのｘ方向における中心位置である。但し、１フレームに係る複数の送信イベント中ではフォーカス深さは一定とする。すなわち、１フレームに係る複数の送信イベントにおいて、送信開口Ｔｘと送信フォーカス点Ｆとの相対的な関係は変化しない。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆを節とする交差する２つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Ｔｘで放射された超音波は、次第にその空間上での幅（図中の横軸方向）を小さくし、送信フォーカス点Ｆでその幅を最小化し、それよりも深部（図中では上部）に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Ａｘである。なお、上述したように、超音波主照射領域Ａｘは、１点の送信フォーカス点Ｆの近傍に集束するように超音波送信波を送信してもよい。
【００２１】
２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図３は、受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、第１整相加算部１０４１、第２整相加算部１０４２、パラメータ算出部１０４３、第１合成部１０４４、第２合成部１０４５、出力部１０４６を備える。
【００２２】
このうち、第２整相加算部１０４２、第２合成部１０４５は、高機能演算回路１０４７を構成する。
高機能演算回路１０４７は、例えば、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。プロセッサとしては、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いることができ、ＧＰＵを用いる構成はＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と呼ばれる。また、受信ビームフォーマ部１０４のうち高機能演算回路１０４７を除く各要素、すなわち、受信部１０４０、第１整相加算部１０４１、パラメータ算出部１０４３、第１合成部１０４４、出力部１０４６は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウエア回路、あるいは、プロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される。なお、第２整相加算部１０４２、第２合成部１０４５は、それぞれ、第１整相加算部１０４１、第１合成部１０４４より高い演算能力を備えている。
【００２３】
以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。
（１）受信部１０４０
受信部１０４０は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送信イベントに同期してプローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号を増幅した後ＡＤ変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を一時的に保存する。
【００２４】
ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列を形成している。
送信イベントでは、上述のとおり、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。これに対し、受信部１０４０は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子（以下、「受波振動子」という）の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受信信号の列を生成する。受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数としてもよい。
【００２５】
送信部１０３１は、送信イベントに同期して送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ全体から超音波送信を行う。受信部１０４０は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部１０７に保存される。
（２）第１整相加算部１０４１
第１整相加算部１０４１は、送信イベントに同期して、被検体においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを設定する。次に、対象領域Ｂｘ内に、送信フォーカス点Ｆを通過する観測線ＢＬを設定する。本実施の形態では、観測線ＢＬは送信フォーカス点Ｆと送信開口Ｔｘの中心線とを通過する直線であり、振動子列に直交している。なお、観測線ＢＬは送信フォーカス点Ｆと送信開口Ｔｘ内の任意の点を通過していればよく、上述の場合に限られない。次に、観測線ＢＬ上に存在する複数の代表点Ｑｋの各々について、代表点Ｑｋから各受信振動子Ｒｍが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各代表点Ｑｋにおける音響線信号の列を算出することにより線領域音響線信号を生成する回路である。図４は、第１整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、第１整相加算部１０４１は、対象領域設定部１１４１、送信時間算出部１１４２、受信時間算出部１１４３、遅延量算出部１１４４、遅延処理部１１４５、重み算出部１１４６、及び加算部１１４７を備える。
【００２６】
以下、第１整相加算部１０４１を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）対象領域設定部１１４１
対象領域設定部１１４１は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを設定する。「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域である。すなわち、対象領域Ｂｘは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、１回の送信イベントに同期して計算の便宜上設定される。ここで、「サブフレーム音響線信号」とは、１回の送信イベントから生成される対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点に対する音響線信号の集合である。「サブフレーム」とは、１回の送信イベントで得られ、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点に対応するまとまった信号を形成する単位を指し、取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。
【００２７】
対象領域設定部１１４１は、送信イベントに同期して、送信ビームフォーマ部１０３から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。
図５は、対象領域Ｂｘを示す模式図である。図５に示すように、対象領域Ｂｘは、超音波主照射領域Ａｘ内に存在する任意の領域であり、本実施の形態では、超音波主照射領域Ａｘの全域である。
【００２８】
さらに、対象領域設定部１１４１は、対象領域Ｂｘの内部に、線領域音響線信号の生成を行う対象線ＢＬを設定する。本実施の形態では、対象線ＢＬは、フォーカス点Ｆまたはその近傍を通過する直線である。なお、上述したように、対象線ＢＬはフォーカス点Ｆまたはその近傍と、送信開口Ｔｘ上の任意の点とを通過する直線上の領域であればよい。そして、この対象線ＢＬ上に設定される代表点Ｑｋに対し、線領域音響線信号が生成される。なお、受信開口は、送信開口Ｔｘをそのまま用いる。
【００２９】
設定された対象領域Ｂｘは制御部１０３に出力され、対象線ＢＬ、および、送信ビームフォーマ部１０３から取得した送信開口Ｔｘは、送信時間算出部１１４２、受信時間算出部１１４３、遅延処理部１１４５、重み算出部１１４６に出力される。
ｉｉ）送信時間算出部１１４２
送信時間算出部１１４２は、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐに到達する送信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、対象領域設定部１１４１から取得した、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象線ＢＬの位置を示す情報とに基づき対象線ＢＬ上に存在する任意の代表点Ｑｋについて、送信された超音波が被検体中の代表点Ｑｋに到達する送信時間を算出する。
【００３０】
図６は、送信開口Ｔｘから放射され対象線ＢＬ上の任意の位置にある代表点Ｑｋにおいて反射され送信開口Ｔｘ内に位置する受信振動子Ｒｍに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。なお、図６（ａ）は代表点Ｑｋの深さが送信フォーカス深さ以上の場合、図６（ｂ）は代表点Ｑｋが送信フォーカス深さより浅い場合を示している。
送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で代表点Ｑｋに到達し、代表点Ｑｋで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における送信開口Ｔｘ内の受信振動子Ｒｍに戻っていく。送信フォーカス点Ｆは送信ビームフォーマ部１０３の設計値として規定されているので、送信フォーカス点Ｆと任意の代表点Ｑｋとの間の経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
【００３１】
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。
まず、代表点Ｑｋの深さが送信フォーカス深さ以上の場合について、図６（ａ）を用いて説明する。この場合、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０２を通って代表点Ｑｋに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的には、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００３２】
一方、代表点Ｑｋが送信フォーカス深さより浅い場合について、図６（ｂ）を用いて説明する。この場合は、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻と、経路４０４を通って代表点Ｑｋに到達した後、代表点Ｑｋから経路４０５を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０５を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的には、経路４０１の長さから経路４０５の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００３３】
なお、代表点Ｑｋが送信フォーカス深さである場合の送信時間は、代表点Ｑｋが送信フォーカス深さより浅い場合と同じ算出方法を用いてもよい。経路４０２の長さと経路４０５の長さがいずれも０となるため、いずれの算出方法でも、経路４０１を通過する時間と一致するためである。
送信時間算出部１１４２は、１回の送信イベントに対し、対象線ＢＬ上の全ての代表点Ｑｋについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｑｋに到達する送信時間を算出して遅延量算出部１１４４に出力する。また、送信時間算出部１１４２は、１回の送信イベントに対し、対象線ＢＬ上の全ての代表点Ｑｋについて、経路４０２または経路４０５の長さを、受信時間算出部１１４３に出力する。
【００３４】
ｉｉｉ）受信時間算出部１１４３
受信時間算出部１１４３は、代表点Ｑからの反射波が、送信開口Ｔｘに含まれる受信振動子Ｒｍの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、対象領域設定部１１４１から取得した受信振動子Ｒｋの位置を示す情報と、対象線ＢＬの位置を示す情報とに基づき対象線ＢＬ上に存在する任意の代表点Ｑｋについて、送信された超音波が被検体中の代表点Ｑｋで反射され送信開口Ｔｘの各受信振動子Ｒｍに到達する受信時間を算出する。
【００３５】
上述のとおり、代表点Ｑｋに到達した送信波は、代表点Ｑｋで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における送信開口Ｔｘ内の各受信振動子Ｒｍに戻っていく。このとき、受信時間算出部１１４３は、送信超音波ビームと同様、送信フォーカス点Ｆを基準として代表点Ｑｋから受信振動子Ｒｍまでの経路を算出する。
【００３６】
受信時間の算出方法について、まず、図６を用いて概念を説明する。但し、算出に当たっては、後述するように、単純化を行うことができる。
まず、代表点Ｑｋの深さが送信フォーカス深さ以上の場合について、図６（ａ）を用いて説明する。この場合は、代表点Ｑｋが反射した反射波が、経路４０２を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０３を通って受信振動子Ｒｍに到達したものとして算出する。したがって、経路４０２を通過する時間と、経路４０３を通過する時間を合算した値が、受信時間となる。
【００３７】
一方、代表点Ｑｋが送信フォーカス深さより浅い場合について、図６（ｂ）を用いて説明する。この場合は、送信フォーカス点Ｆが反射した反射波が、経路４０５を通って代表点Ｑｋに到達した後経路４０６を通って受信振動子Ｒｍに到達する時刻と、経路４０３を通って直接受信振動子Ｒｍに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、代表点Ｑｋが反射した反射波が受信振動子Ｒｍに到達する時間は、送信フォーカス点Ｆが反射した反射波が経路４０３を通って受信振動子Ｒｍに到達する時間より、経路４０５の通過に必要な時間だけ短い、とする。したがって、経路４０３を通過する時間から経路４０５を通過する時間を差し引いた値が、受信時間となる。
【００３８】
ここで、代表点Ｑｋごとの経路４０２または経路４０５の長さは、送信時間算出部１１４２が送信時間の一部として算出する代表点Ｑｋごとの経路４０２または経路４０５の長さと同一となる。そのため、本実施の形態では、送信時間算出部１１４２が算出した代表点Ｑｋごとの経路４０２または経路４０５の長さを、受信時間の算出に用いる。また、経路４０３の長さは送信フォーカス点Ｆと受信振動子Ｒｍとの位置関係のみに依存する。言い換えると、同一の代表点Ｑに対する２つの受信振動子Ｒｍ1、Ｒｍ2における受信時間の差は、代表点の位置には全く依存しない。すなわち、同一の代表点Ｑに対する２つの受信振動子Ｒｍ1、Ｒｍ2における受信時間の差は、代表点Ｑｋ1に対しても、代表点Ｑｋ2に対しても、代表点Ｑｋ3に対しても、一定となる。
【００３９】
以下、図７を用いてより詳細に説明する。経路４０３の長さは、受信振動子Ｒｍと送信フォーカス点Ｆとの位置関係によって定まる。受信振動子Ｒｍの受信時間と送信開口Ｔｘの中心に位置する受信振動子Ｒｃの受信時間との差は、送信フォーカス点Ｆを中心として受信振動子Ｒｃに接する円弧４１０と、受信振動子Ｒｍとの距離４１２を超音波が伝播するのに要する時間である。
【００４０】
したがって、受信時間算出部１１４３は、受信振動子Ｒｃの経路４０３の長さに対応する経路４０１の長さと、送信時間算出部１１４２が算出した代表点Ｑｋごとの経路４０２または経路４０５の長さとを用いて、受信振動子Ｒｃに対する代表点Ｑｋごとの受信時間を算出する。さらに、受信振動子Ｒｍごとの距離４１２を超音波の伝播速度で除することで、受信振動子Ｒｍごとの受信振動子Ｒｃに対する受信時間差を算出する。そして、受信振動子Ｒｃに対する代表点Ｑｋごとの受信時間と、受信振動子Ｒｍごとの受信振動子Ｒｃに対する受信時間差を、遅延量算出部１１４４に出力する。
【００４１】
ｉｖ）遅延量算出部１１４４
遅延量算出部１１４４は、送信時間と受信時間とから送信開口Ｔｘ内の各受信振動子Ｒｍへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Ｒｍに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部１１４４は、送信された超音波が代表点Ｑｋに到達する送信時間と、代表点Ｑｋで反射して受信振動子Ｒｃに到達する受信時間と、受信振動子Ｒｃと各受信振動子Ｒｍとの受信時間差とを取得する。そして、送信された超音波が各受信振動子Ｒｍへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Ｒｍに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｍに対する遅延量を算出する。代表点Ｑｋごとの受信振動子Ｒｃに対する総伝播時間は、代表点Ｑｋに対する送信時間と、受信振動子Ｒｃに対する受信時間との合計として得ることができる。また、各受信振動子Ｒｍに対する総伝播時間は、同一の代表点Ｑｋに対する受信振動子Ｒｃの総伝播時間に、受信振動子Ｒｃと各受信振動子Ｒｍとの受信時間差を加算することで得ることができる。遅延量算出部１１４４は、対象線ＢＬ上に存在する全ての代表点Ｑｋについて、受信振動子Ｒｃに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出し、受信振動子Ｒｃと各受信振動子Ｒｍとの受信時間差と併せて遅延処理部１１４５に出力する。
【００４２】
ｖ）遅延処理部１１４５
遅延処理部１１４５は、送信開口Ｔｘ内の受信振動子Ｒｍに対する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｍに対する遅延量に相当する受信信号を、代表点Ｑｋからの反射超音波に基づく各受信振動子Ｒｍに対応する受信信号として同定する回路である。
遅延処理部１１４５は、送信イベントに対応して、対象領域設定部１１４１から受信振動子Ｒｍの位置および対象線ＢＬの位置を示す情報、データ格納部１０７から受信振動子Ｒｍに対応する受信信号、遅延量算出部１１４４から各受信振動子Ｒｍに対する受信信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、各受信振動子Ｒｍに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｍに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部１１４７に出力する。
【００４３】
より具体的には、遅延処理部１１４５は、各受信振動子Ｒｍに対する受信信号の列に対し、受信振動子Ｒｃと各受信振動子Ｒｍとの受信時間差を打ち消すように遅延処理を行う。遅延処理後の受信信号の列から同一の時刻に対応する受信信号を取り出すことで、同一の代表点Ｑｋからの反射超音波に基づく受信信号の集合を取り出すことができる。
ｖｉ）重み算出部１１４６
重み算出部１１４６は、各受信振動子Ｒｍに対する重み数列（受信アポダイゼーション）を算出する回路である。
【００４４】
重み数列は送信開口Ｔｘ内の各振動子に対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなす。重み数列は、送信開口Ｔｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、送信開口中心軸と一致する。重み数列の形状としては、例えば、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓である。
【００４５】
重み算出部１１４６は、対象領域設定部１１４１から出力される送信開口Ｔｘの位置を示す情報を入力として各受信振動子Ｒｍに対する重み数列を算出し、算出した代表点Ｑｋごとの重み数列を加算部１１４７に出力する。
ｖｉｉ）加算部１１４７
加算部１１４７は、遅延処理部１１４５から出力される各受信振動子Ｒｍに対応して同定された受信信号と、重み算出部１１４６から出力される重みづけプロファイルを入力として、各受信振動子Ｒｍに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｍに対する重みを乗じて加算して、代表点Ｑｋに対する音響線信号を生成する。遅延処理部１１４５において送信開口Ｔｘ内に位置する各受信振動子Ｒｍが検出した受信信号の位相を整えて加算部１１４７にて加算処理をすることにより、代表点Ｑｋからの反射波に基づいて各受信振動子Ｒｍで受信した受信信号を重ね合わせてその信号Ｓ／Ｎ比を増加し、代表点Ｑｋからの受信信号を抽出することができる。
【００４６】
以上の処理をまとめると以下のようになる。受信振動子Ｒｍに対する受信信号列をＲｆ（ｍ，ｔ）とする。ここで、ｍは受信振動子を指す識別子であり、ｔは代表点Ｑｋからの反射超音波を受信振動子Ｒｃが受信した時刻である。また、受信振動子Ｒｍに対する重み係数をＡ（ｍ）とする。さらに、受信振動子Ｒｍと受信振動子Ｒｃとの受信時間差をｄ（ｍ）とする。このとき、代表点Ｑｋに対する音響線信号Ｄａｓ（ｋ）は、以下の式で与えられることとなる。
【００４７】
【数１】
2018110784.tif 000003
以上の処理により、１回の送信イベントに係る対象線ＢＬ上の全ての代表点Ｑｋについて音響線信号を生成することができる。生成された線領域の音響線信号は、データ格納部１０７に出力され保存される。
【００４８】
（３）第２整相加算部１０４２
第２整相加算部１０４２は、送信イベントに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｃｘを設定する。次に、対象領域Ｃｘ上に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｋが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する回路である。図８は、第２整相加算部１０４２の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、第２整相加算部１０４２は、対象領域設定部１２４１、受信開口設定部１２４２、送信時間算出部１２４３、受信時間算出部１２４４、遅延量算出部１２４５、遅延処理部１２４６、重み算出部１２４７、及び加算部１２４８を備える。
【００４９】
以下、第２整相加算部１０４２を構成する各部の構成について説明する。なお、第１整相加算部１０４１を構成する同名称の構成とほぼ同じ機能を有する構成については、詳細な説明を省略する。
ｉ）対象領域設定部１２４１
対象領域設定部１２４１は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｃｘを設定する。
【００５０】
対象領域設定部１２４１は、送信イベントに同期して、第１整相加算部１０４１の対象領域設定部１２４１が設定した対象領域Ｂｘに基づき、対象領域Ｃｘを設定する。本実施の形態において、対象領域Ｃｘは、対象領域Ｂｘの全域である。
設定された対象領域Ｃｘは送信時間算出部１２４３、受信時間算出部１２４４、遅延処理部１２４６に出力される。
【００５１】
ｉｉ）受信開口設定部１２４２
受信開口設定部１２４２は、制御部１０８からの制御信号と、送信ビームフォーマ部１０３からの送信開口Ｔｘの位置を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が観測点に最も空間的に近接する振動子と合致する振動子列（受信振動子列）を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する回路である。
【００５２】
図９は、受信開口設定部１２４２により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。図９に示すように、受信開口Ｒｘは、その中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するように設定される。なお、送信開口Ｒｘは、観測点Ｐｉｊごとにその位置が決定され、送信イベントに同期して変動する送信開口Ｔｘの位置に基づいては変化しない。すなわち、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
【００５３】
また、超音波主照射領域Ａｘ全体からの反射波を受信するために、受信開口Ｒｘに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントにおける送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Ｒｘを構成する振動子列の数は、例えば３２、６４、９６、１２８、１９２等としてもよい。
受信開口Ｒｘの設定は、少なくとも列方向における観測点Ｐｉｊの最大数と同じ回数だけ行われる。また、受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントが終了した後に、各送信イベントに対応した受信開口Ｒｘの設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。
【００５４】
選択された受信開口Ｒｘの位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。
データ格納部１０７は、受信開口Ｒｘの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部１２４３、受信時間算出部１２４４、遅延処理部１２４６、重み算出部１２４７に出力する。
【００５５】
ｉｉｉ）送信時間算出部１２４３
送信時間算出部１２４３は、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部１０７から取得した送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象領域設定部１２４１から取得した対象領域Ｃｘの位置を示す情報とに基づき、対象領域Ｃｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｃｉｊに到達する送信時間を算出する。送信時間の算出方法は、送信時間算出部１１４２と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００５６】
送信時間算出部１２４３は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｃｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出して遅延量算出部１２４５に出力する。
ｉｖ）受信時間算出部１２４４
受信時間算出部１２４４は、観測点Ｐｉｊからの反射波が、受信開口Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｋの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントに対応して、データ格納部１０７から取得した受信振動子Ｒｋの位置を示す情報と、対象領域設定部１１４１から取得した対象領域Ｃｘの位置を示す情報とに基づき対象領域Ｃｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する。
【００５７】
受信時間算出部１１４３とは異なり、受信時間算出部１２４４では、反射波は、観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｋへの最短経路４０３を経由するとして受信時間を算出する。
受信時間算出部１２４４は、１回の送信イベントに対し、対象領域Ｃｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出して遅延量算出部１２４５に出力する。
【００５８】
ｖ）遅延量算出部１２４５
遅延量算出部１２４５は、送信時間と受信時間とから受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部１２４５は、送信された超音波が観測点Ｐｉｊに到達する送信時間と、観測点Ｐｉｊで反射して各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が各受信振動子Ｒｋへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する。遅延量算出部１２４５は、対象領域Ｃｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部１２４６に出力する。
【００５９】
ｖｉ）遅延処理部１２４６
遅延処理部１２４６は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく各受信振動子Ｒｋに対応する受信信号として同定する回路である。
遅延処理部１２４６は、送信イベントに対応して、受信開口設定部１２４２から受信振動子Ｒｋの位置を示す情報、データ格納部１０７から受信振動子Ｒｋに対応する受信信号、対象領域設定部１２４１から取得した対象領域Ｃｘの位置を示す情報、遅延量算出部１２４５から各受信振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、各受信振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部１２４８に出力する。
【００６０】
ｖｉｉ）重み算出部１２４７
重み算出部１２４７は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出する回路である。
図９に示すように、重み数列は受信開口Ｒｘ内の各振動子に対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Ｒｘｏと一致する。重み算出部１２４７は、受信開口設定部１２４２から出力される受信振動子Ｒｋの位置を示す情報を入力として、各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出し加算部１２４８に出力する。
【００６１】
ｖｉｉｉ）加算部１２４８
加算部１２４８は、遅延処理部１２４６から出力される各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、重み算出部１２４７から出力される各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を入力として、各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。
【００６２】
加算部１２４８により、送信イベントに同期して対象領域Ｃｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対するサブフレームの音響線信号が生成される。生成されたサブフレームの音響線信号は、データ格納部１０７に出力され保存される。
（４）パラメータ算出部１０４３
パラメータ算出部１０４３は、第１整相加算部１０４１が生成した線領域音響線信号、および／または、後述する第１合成部１０４４が生成する第１フレーム音響線信号をもとに、第２整相加算部１０４２が受信ビームフォーミングを行うためのパラメータを算出する回路である。ここで、パラメータとは、例えば、被検体内の超音波の伝播速度（以下、「超音波速度」という）、観測点の深さに対する重みづけ（以下、「ゲイン補正値」という）、対象領域Ｃｘの大きさを指定する情報などである。
【００６３】
本実施の形態では、被検体内の超音波速度をパラメータとして算出する。被検体内の超音波速度は、音響線信号をＢモード画像に変換する際の座標変換（時差を深さの差に変換）や、上述したように、整相加算における遅延量の算出に用いる。遅延量は、図１１（ａ）の模式図に示すように、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく音響線信号を生成する際、振動子Ｒｃにおける観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号と、振動子Ｒｍにおける観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号とのタイミングが同じになるように設定する。このとき、振動子Ｒｃと観測点Ｐｉｊとの幾何学的距離ｄｃ、振動子Ｒｍと観測点Ｐｉｊとの幾何学的距離ｄｍ、超音波速度ｖｕを用いて、遅延量を算出する。具体的には、Δｄ＝ｄｍ−ｄｃを用いて、振動子Ｒｍにおける観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号とのタイミングが、振動子Ｒｃにおける観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号のタイミングよりΔｄ／ｖｕだけ遅い、という前提を用いて整相加算を行う。
【００６４】
このとき、超音波速度ｖｕは、被検体の特性から推定した値を用いる。しかしながら、超音波速度は、被検体内の組織の硬さ等に依存し、推定値が誤差を含むことがある。ここで、超音波速度の推定値ｖｕの誤差が大きい場合、すなわち、観測点Ｐｉｊからの反射波が振動子Ｒｃに到達する時刻と振動子Ｒｍに到達する時刻との真の時差Δｔと、計算上の遅延量差Δｄ／ｖｕとの差が大きい場合、整相加算の受信フォーカスが合わない（ずれた）状態となる。図１１（ｂ）は、計算上の超音波速度ｖｕと、遅延量と真の時差とのずれΔｄ／ｖｕ−Δｔとの関係を示した模式図である。しかしながら、超音波速度を事前に正確に推定することは困難である。
【００６５】
そこで、パラメータ算出部１０４３は、同一の対象線ＢＬに対して、用いる計算上の超音波速度ｖｕのみが異なる複数の線領域音響線信号を第１整相加算部１０４１に生成させ、超音波速度ｖｕの推定を行う。具体的には、パラメータ算出部１０４３は、例えば、同一の対象線ＢＬに対して生成した、超音波速度ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４に対応する線領域音響線信号を比較し、最も分散が大きい線領域音響線信号に対応する超音波速度を、超音波速度として第２整相加算部１０４２に出力する。これは、計算上の超音波速度と実際の超音波速度とのずれが小さいほど、整相加算の受信フォーカスが合った状態になる、すなわち、音響線信号のＳ／Ｎ比が大きくなるためである。つまり、計算上の超音波速度と実際の超音波速度とのずれが小さいほど、１つの超音波反射源からの反射超音波に基づく複数の受信信号において、ピークのタイミングの時差が小さくなるため、ピークが鋭く、すなわち、ピークの信号値が大きく、かつ、半値幅の時間が短くなり、距離解像度（時間解像度）の高い音響線信号が得られるからである。
【００６６】
パラメータ算出部１０４３は、算出したパラメータを第２整相加算部１０４２に出力する。
（５）第１合成部１０４４
第１合成部１０４４は、送信イベントに同期して生成される線領域音響線信号からサブフレーム音響線信号を生成し、生成したサブフレーム音響線信号から第１フレーム音響線信号を合成する回路である。図１２（ａ）は、第１合成部１０４４の構成を示す機能ブロック図である。図１２（ａ）に示すように、第１合成部１０４４は、音響線信号展開部１３４１、重みづけ合成部１３４２を備える。
【００６７】
以下、第１合成部１０４４を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）音響線信号展開部１３４１
音響線信号展開部１３４１は、第１フレーム音響線信号を合成するための一連の線領域音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０７に保持されている複数の線領域音響線信号を読み出す。そして、線領域音響線信号のそれぞれについて、対象領域Ｂｘ内の観測点Ｓｉｊと代表点Ｑｋとの位置関係に基づいて、線領域音響線信号からサブフレーム音響線信号を生成する。
【００６８】
図１３は、音響線信号展開部１３４１におけるサブフレーム音響線信号を生成する処理を示す模式図である。まず、代表点Ｑｋの深さと、観測点Ｓｉｊの深さがいずれも送信フォーカス深さより深い場合を想定する。上述の通り、代表点Ｑｋの送信時間は、送信開口Ｔｘから送信フォーカス点Ｆまでの距離と、送信フォーカス点Ｆから代表点Ｑｋまでの距離との合算値に依存する。すなわち、送信フォーカス点Ｆから代表点Ｑｋと観測点Ｓｉｊとが等距離に存在した場合、代表点Ｑｋの送信時間と、観測点Ｓｉｊの送信時間とは等しい。同様に、代表点Ｑｋの受信時間は、観測点Ｑｋから送信フォーカス点Ｆまでの距離と、送信フォーカス点Ｆから受信振動子Ｒｍまでの距離との合算値に依存する。すなわち、送信フォーカス点Ｆから代表点Ｑｋと観測点Ｓｉｊとが等距離に存在した場合、代表点Ｑｋの受信時間と、観測点Ｓｉｊの受信時間とは等しい。したがって、代表点Ｑｋに対する音響線信号は、送信フォーカス点Ｆまでの距離が等しい複数の観測点Ｓｉｊに対する音響線信号を含んでいる。言い換えれば、送信フォーカス点Ｆまでの距離が等しい複数の観測点Ｓｉｊに対する音響線信号の総和を、代表点Ｑｋに対する音響線信号として取得している。この関係は、代表点Ｑｋの深さと、観測点Ｓｉｊの深さがいずれも送信フォーカス深さより浅い場合であっても成立する。
【００６９】
したがって、音響線信号展開部１３４１は、代表点Ｑｋの音響線信号を、（１）送信フォーカス深さに対し、代表点Ｑｋの深さと観測点Ｓｉｊの深さは、いずれも深い、または、いずれも浅い、（２）代表点Ｑｋと送信フォーカス点Ｆとの距離と、観測点Ｓｉｊと送信フォーカス点Ｆとの距離とは等しい、の２条件を満たす観測点Ｓｉｊの音響線信号の値として適用する。具体的には、対象領域Ｂｘ内に、送信フォーカス点Ｆを中心として代表点Ｑｋを通過する円弧を設定し、円弧上に存在する全ての観測点Ｓｉｊに対し、当該観測点Ｓｉｊに対応する音響線信号の値として、当該円弧上に存在する代表点Ｑｋの音響線信号の値を適用する。このとき、対象領域Ｂｘ内で連続しない円弧、すなわち、送信フォーカス点Ｆからの距離は等しいが、フォーカス深さより浅い円弧と、フォーカス深さより深い円弧、例えば、円弧５２１と円弧５１１は、別の円弧として扱う。例えば、円弧５１４上の全ての観測点Ｓｉｊに対し、当該当該観測点Ｓｉｊに対応する音響線信号の値として、円弧５１４に存在する代表点Ｑｋの音響線信号の値を適用する。このような処理により、音響線信号展開部１３４１は、線領域音響線信号からサブフレーム音響線信号を生成する。
【００７０】
音響線信号展開部１３４１は、生成したサブフレーム音響線信号を、重みづけ合成部１３４２に出力する。
ｉｉ）重みづけ合成部１３４２
図１４は、重みづけ合成部１３４２における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列（送信開口Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に移動ピッチＭｐだけ異ならせて超音波送受信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく対象領域Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に移動ピッチＭｐだけ位置が異なる。複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号と対応する観測点Ｓｉｊの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域Ｂｘを網羅した第１フレーム音響線信号が合成される。
【００７１】
このとき、重みづけ合成部１３４２は、観測点Ｓｉｊの位置を指標としてサブフレーム音響線信号に対する重みづけを行う。重み数列は、観測点Ｓｉｊに対応する各サブフレーム音響線信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、サブフレーム音響線信号に対応する送信イベントにおける送信フォーカス点Ｆの位置によって規定される。重み数列は、観測点Ｓｉｊを中心として対称な分布をなす。重み数列は、観測点Ｓｉｊと同じＸ座標（振動子の並び方向における位置）に送信フォーカス点Ｆが設定される送信イベントにおけるサブフレーム音響線信号に対する重みが最大となるように設定される。重みの分布の中心軸は、観測点Ｐｉｊを通り振動子列に直交する直線Ｐｉｊｏと一致する。重み数列の形状としては、例えば、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓である。
【００７２】
重みづけ合成部１１４０２は、各観測点Ｐｉｊについて、観測点Ｐｉｊに対応する各サブフレーム音響線信号を重みづけ加算することで、第１フレーム音響線信号を合成する。
また、位置の異なる複数の対象領域Ｂｘにまたがって存在する観測点Ｐｉｊについては、各サブフレーム音響線信号における音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。以後、観測点Ｐｉｊが異なる対象領域Ｂｘに含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。
【００７３】
また、本実施の形態では、対象領域Ｂｘは砂時計形状の領域内に存在する。そのため、図１５（ａ）に示すように、重畳数及び最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、合成音響線信号の値も同様に深さ方向において変化する。これを補うため、重みづけ合成部１１４０２は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
【００７４】
図１５（ｂ）は、重みづけ合成部１１４０２における増幅処理の概要を示す模式図である。図１５（ｂ）に示すように、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。
【００７５】
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。
【００７６】
（６）第２合成部
第２合成部１０４５は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。図１２（ｂ）は、第２合成部１０４５の構成を示す機能ブロック図である。図１２（ｂ）に示すように、合成部１０４５は、加算処理部１３４３、増幅処理部１３４４を備える。
【００７７】
以下、第２合成部１０４５を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）加算処理部１３４３
加算処理部１３４３は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号に含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。
【００７８】
加算処理部１３４３は、重みづけ合成部１３４２と同様、複数のサブフレーム音響線信号を、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算することにより、全ての対象領域Ｃｘを網羅した第２フレーム音響線信号を合成する。
ｉｉ）増幅処理部１３４４
上述のとおり、合成音響線信号の値は被検体の深さ方向において変化する。これを補うために、増幅処理部１３４４は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。増幅処理部１３４４では、重みづけ合成部１３４２と同様の増幅処理を行う。図１５（ｂ）に示すように、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うように、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。
【００７９】
（７）出力部
出力部１０４６は、制御部１０８の制御に基づき、第１合成部１０４４で生成されるフレーム音響線信号と、第２合成部１０４５で生成されるフレーム音響線信号とのいずれかを超音波画像生成部１０５に出力するセレクタ回路である。制御部１０８は、高機能演算回路１０４７を使用する場合には、出力部１０４６に第２合成部１０４５で生成されるフレーム音響線信号を出力させる。一方、制御部１０８は、高機能演算回路１０４７を使用しない場合には、出力部１０４６に第１合成部１０４４で生成されるフレーム音響線信号を出力させる。
【００８０】
＜動作１：第２整相加算部を用いる場合＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の動作について説明する。
図１６は、第２整相加算部を用いる場合における、受信ビームフォーマ部１０４のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１０１において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
【００８１】
次に、ステップＳ１０２において、受信部１０４０は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ２０１に進む。
【００８２】
次に、ステップＳ２０１において、対象領域設定部１１４１は、送信イベントに同期して、送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。１回目のループでは初回の送信イベントにおける送信開口Ｔｘから求められる対象領域Ｂｘが設定される。
次に、ステップＳ２０２において、対象領域設定部１１４１は、設定した対象領域Ｂｘ内に、対象線ＢＬを設定する。対象線ＢＬは対象領域Ｂｘ内部に存在し、かつ、送信フォーカス点Ｆを通過する直線状の領域である。
【００８３】
次に、ステップＳ２１０において、代表点Ｑｋについて音響線信号を生成する。
ここで、ステップＳ２１０における、代表点Ｑｋについて音響線信号を生成する動作について説明する。なお、以下では、代表点Ｑｋについて１つだけ音響線信号を生成する動作を説明するが、上述したように、超音波速度のパラメータのみを変更して同一の代表点Ｑｋについて複数の音響線信号を生成する。つまり、超音波速度の値のみを変更して、ステップＳ２１０を複数回実行する。
【００８４】
図１７は、受信ビームフォーマ部１０４における代表点Ｑｋについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図１８は、受信ビームフォーマ部１０４における代表点Ｑｋについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
まず、ステップＳ２１１１において、送信時間算出部１１４２は、送信された超音波が送信フォーカス点Ｆに到達する第１時間を算出する。第１時間は、幾何学的に定まる送信開口Ｔｘから送信フォーカス点Ｆに至る経路（４０１）の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、算出できる。
【００８５】
次に、ステップＳ２１１２において、送信時間算出部１１４２は、送信フォーカス点Ｆから代表点Ｑｋに到達する第２時間を算出する。第２時間は、幾何学的に定まる送信フォーカス点Ｆから代表点Ｑｋに至る経路（４０２）の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、算出できる。なお、代表点Ｑｋの深さが送信フォーカス深さより浅い場合には、算出した値を絶対値とする負の値を、第２時間とする。すなわち、送信フォーカス点から等距離の２つの代表点Ｑｘ、Ｑｙに対し、深さが送信フォーカス深さより深い代表点Ｑｘの第２時間を１．５μｓと仮定すると、深さが送信フォーカス深さより浅い代表点Ｑｙの第２時間を−１．５μｓとする。
【００８６】
送信時間算出部１１４２は、第１時間と第２時間の和を代表点Ｑｋに対する送信時間として遅延量算出部１１４４に出力し、第２時間を受信時間算出部１１４３に出力する。
次に、送信開口Ｔｘから求められる受信振動子Ｒｍの位置を示す座標ｍを送信開口Ｔｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２１１４）、送信された超音波が被検体中の代表点Ｑｋで反射され送信開口Ｔｘの受信振動子Ｒｍに到達する受信時間を算出する。ここで、代表点Ｑｋで反射された超音波が送信フォーカス点Ｆまでに到達する時間はすでに第２時間としてステップＳ２１１２で算出されている。そこで、受信時間算出部１１４３は、反射された超音波が送信フォーカス点Ｆから送信開口Ｔｘの受信振動子Ｒｍに到達する第３時間を算出する（ステップＳ２１１４）。第３時間は、幾何学的に定まる送信フォーカス点Ｆから受信振動子Ｒｍまでの経路４０３の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。そして、受信時間算出部１１４３は、第２時間と第３時間との和を、受信時間として遅延量算出部１１４４に出力する。さらに、遅延量算出部１１４４は、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Ｔｘから送信された超音波が代表点Ｑｋで反射して受信振動子Ｒｍに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ２１１５）、送信開口Ｔｘ内の各受信振動子Ｒｍに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｍに対する遅延量を算出する（ステップＳ２１１６）。
【００８７】
送信開口Ｔｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｍについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ２１１７）、完了していない場合には座標ｍをインクリメント（ステップＳ２１１８）して、更に受信振動子Ｒｍについて遅延量の算出を行い（ステップＳ２１１４）、完了している場合にはステップＳ２１２１に進む。この段階では、送信開口Ｔｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｍについて代表点Ｑｋからの反射波到達の遅延量が算出されている。
【００８８】
ステップＳ２１２１において、遅延処理部１１４５は、送信開口Ｔｘ内の受信振動子Ｒｍに対応する受信信号の列に対し、各受信振動子Ｒｍに対する遅延量に基づいた遅延処理を行い、代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号の時刻（タイミング）を同期させる。上述したように、総伝播時間のうち、第１時間は送信フォーカス点Ｆと送信開口Ｔｘとの位置関係によって一意に決まり、第２時間は送信フォーカス点Ｆと代表点Ｑｋとの位置関係によって一意に決まり、第３時間は送信フォーカス点Ｆと受信振動子Ｒｍとの位置関係によって一意に決まる。ここで、１つの送信イベントにおいて送信フォーカス点Ｆの位置と送信開口Ｔｘの位置とはいずれも一定であるから、第１時間は全ての代表点Ｑｋ、全ての受信振動子Ｒｍに対して一定である。また、第２時間は受信振動子Ｒｍの位置に依存しないから、１つの受信振動子Ｒｍにおいて代表点Ｑｋと代表点Ｑ（ｋ＋１）との総伝播時間の差は、座標ｍに依存しない。すなわち、同一の受信振動子に対応する受信信号の列において、代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号と代表点Ｑ（ｋ＋１）からの反射波に基づく受信信号との時差は代表点Ｑｋと代表点Ｑ（ｋ＋１）との間の距離のみに依存し、受信振動子Ｒｍに対応する信号と受信振動子Ｒ（ｍ＋１）に対応する信号との間で差はない。一方、第３時間は代表点Ｑｋの位置には依存しないから、受信振動子Ｒｍに対応する受信信号の列における代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号と、受信振動子Ｒ（ｍ＋１）に対応する受信信号の列における代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号との時差は受信振動子Ｒｍ、受信振動子Ｒ（ｍ＋１）、送信フォーカス点Ｆの３つの位置関係のみに依存し、代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号と代表点Ｑ（ｋ＋１）からの反射波に基づく受信信号との間で差はない。したがって、各受信振動子Ｒｍに対応する受信信号の列のそれぞれに対して第３時間の差を打ち消す遅延処理を行うと、受信信号の列の間で、代表点Ｑｋからの反射波に基づく受信信号の時刻が揃うだけでなく、代表点Ｑ（ｋ＋１）からの反射波に基づく受信信号の時刻も、代表点Ｑ（ｋ−１）からの反射波に基づく受信信号の時刻も、それぞれ揃うことになる。したがって、代表点Ｑｋごとに総伝播時間に基づいて受信信号を同定する必要はなく、各受信信号の列に対して第３時間に基づいた遅延処理を行うことで、第１時間と第２時間に基づいて代表点Ｑｋごとの受信信号を振動子列方向の受信信号列として同定することができる。
【００８９】
次に、重み算出部１１４６は、各受信振動子Ｒｍに対する重み数列を算出する（ステップＳ２１２３）。重み算出部１１４６は、例えば、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓を適用する。加算部１１４７は、各受信振動子Ｒｍに対応して同定された受信信号列に、各受信振動子Ｒｍに対する重みを乗じて加算して、代表点Ｑｋに対する音響線信号を生成し（ステップＳ２１２３）、生成された代表点Ｑｋに対応する音響線信号はデータ格納部１０７に出力され保存される（ステップＳ２１２４）。
【００９０】
次に、図１６に戻り、ステップＳ２１１において、パラメータ算出部１０４３は、線領域音響線信号に基づいてパラメータを算出する。ここでは、同一の対象線領域ＢＬに対して生成された複数の線領域音響線信号について、それぞれの、音響線信号の値の分散（音響線信号の値の二乗の相加平均）を算出する。そして、最も分散の大きい音響線信号に対応する超音波速度を、被検体内における超音波速度として算出する。算出されたパラメータである超音波速度は、第２整相加算部１０４２に出力される。
【００９１】
次に、ステップＳ２２０において、パラメータを用いて観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する。図１９は受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図２０は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
まず、ステップＳ２２１０において、対象領域設定部１２４１は、観測点Ｐｉｊの設定範囲である対象領域Ｃｘを設定する。ここでは、対象領域Ｂｘ全体を、対象領域Ｃｘとして設定する。
【００９２】
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２１１〜２２６４）に進む。まず、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｃｘの最小値に初期化し（ステップＳ２２１１、Ｓ２２１２）、受信開口設定部１２４２は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する（ステップＳ２２３１）。
【００９３】
次に、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する。
まず、ステップＳ２２４１において、送信時間算出部１２４３は、対象領域Ｃｘ上に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。このとき、送信時間算出部１２４３は、経路４０１と経路４０２とで定まる幾何学的な経路長と、パラメータ算出部１０４３が算出した超音波の速度とを用いて送信時間を算出する。
【００９４】
次に受信開口Ｒｘから求められる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋの位置を示す座標ｋを受信開口Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２４２）、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する（ステップＳ２２４３）。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さを、パラメータ算出部１０４３が算出した超音波の速度で除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Ｔｘから送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して受信振動子Ｒｋに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ２２４４）、受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する（ステップＳ２２４５）。
【００９５】
受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２４６）、完了していない場合には座標ｋをインクリメント（ステップＳ２２４７）して、更に受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を行い（ステップＳ２２４３）、完了している場合にはステップＳ２２４８に進む。この段階では、受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて観測点Ｐｉｊからの反射波到達の遅延量が算出されている。
【００９６】
ステップＳ２２４８において、遅延処理部１０４７は、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定する。
次に、重み算出部１２４７は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出する（ステップＳ２２４９）。加算部１２４８は、各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成し（ステップＳ２２５０）、生成された観測点Ｐｉｊについて音響線信号はデータ格納部１０７に出力され保存される（ステップＳ２２５１）。
【００９７】
次に、座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ２２３１〜Ｓ２２５１を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図２０中の「・」）について音響線信号が生成される。対象領域Ｃｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２６１、Ｓ２２６３）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ２２６２、Ｓ２２６４）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し、完了した場合にはステップＳ２３０に進む。この段階では、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｃｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについてのサブフレームの音響線信号が生成され、データ格納部１０７に出力され保存されている。
【００９８】
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、終了していない場合には、ステップＳ２１０に戻り、終了している場合にはステップＳ３０１に進む。
次に、ステップＳ３０１において、加算処理部１３４３は、データ格納部１０７に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算して各観測点Ｐｉｊに対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。次に、増幅処理部１３４４は、フレーム音響線信号に含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ（ステップＳ３０２）、増幅されたフレーム音響線信号を超音波画像生成部１０５及びデータ格納部１０７に出力し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。
【００９９】
＜動作２：第２整相加算部を用いない場合＞
一方、第２整相加算部１０４２を用いない場合の超音波診断装置１００の動作について説明する。
図２１は、第２整相加算部を用いない場合における、受信ビームフォーマ部１０４のビームフォーミング処理動作を示すフローチャートである。なお、図１６で示した、第２整相加算部を用いる場合と同様の動作については同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１００】
先ず、ステップＳ１０１において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
次に、ステップＳ１０２において、受信部１０４０は、プローブ１０１での超音波反射波に基づき受信信号を生成しデータ格納部１０７に出力し、データ格納部１０７に受信信号を保存する。プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定し（ステップＳ１０３）、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ２０１に進む。
【０１０１】
次に、ステップＳ２０１において、対象領域設定部１１４１は、送信イベントに同期して、送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。
次に、ステップＳ２０２において、対象領域設定部１１４１は、設定した対象領域Ｂｘ内に、対象線ＢＬを設定する。
次に、ステップＳ２１０において、代表点Ｑｋについて音響線信号を生成する。
【０１０２】
次に、ステップＳ２１２において、音響線信号展開部１３４１は、線領域音響線信号に基づいて、対象領域Ｂｘ内の観測点Ｓｉｊについてサブフレーム音響線信号を生成する。上述したように、音響線信号展開部１３４１は、観測点Ｓｉｊについて、送信フォーカス点Ｆとの距離が同一である代表点Ｑｋのうち、観測点Ｓｉｊが送信フォーカス深さより深い場合は送信フォーカス深さより深い代表点Ｑｋ、観測点Ｓｉｊが送信フォーカス深さより浅い場合は送信フォーカス深さより浅い代表点Ｑｋを特定し、特定した代表点Ｑｋに対する音響線信号を当該観測点Ｓｉｊに対する音響線信号とする。この段階では、１回の送信イベントに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｓｉｊについてのサブフレームの音響線信号が生成されている。
【０１０３】
次に、全ての送信イベントについて、サブフレームの音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ２３０）、終了していない場合には、ステップＳ２０１に戻り、送信開口Ｔｘに基づいて対象領域Ｂｘを設定し（ステップＳ２０１）、終了している場合にはステップＳ３１１に進む。
次に、ステップＳ３１１において、重みづけ合成部１３４２は、観測点Ｐｉｊに対するサブフレーム音響線信号に対応する送信イベントにおける送信フォーカス点Ｆの位置に基づいて、サブフレーム音響線信号に対する重みづけ数列を設定する。
【０１０４】
次に、ステップＳ３１２において、重みづけ合成部１３４２は、重み数列を用いて、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を重みづけ加算して各観測点Ｐｉｊに対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。次に、重みづけ合成部１３４２は、フレーム音響線信号を、超音波画像生成部１０５及びデータ格納部１０７に出力し（ステップＳ３０３）処理を終了する。
【０１０５】
＜まとめ＞
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置１００によれば、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点についての音響線信号を重ね合わせて合成する。これにより、複数の送信イベントに対して送信フォーカス点Ｆ以外の深度にある観測点においても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【０１０６】
また、超音波診断装置１００では、線領域音響線信号を生成する際に、全ての観測点Ｐｉｊについて整相加算を行うのではなく、送信フォーカス点Ｆを中心とする円弧状の領域のそれぞれに代表点Ｑｋを１つずつ設け、代表点Ｑｋに対してのみ整相加算を行う。これにより、整相加算の対象となる代表点Ｑｋの数は対象領域Ｂｘの面積ではなく対象領域Ｂｘの深さ方向の長さに依存するため、整相加算の演算量を大きく削減することができる。さらに、送信時間のみならず受信時間も送信フォーカス点Ｆを基準とすることで、受信振動子Ｒｍごとの受信時間算出処理を代表点Ｑｋごとに繰り返す必要がなくなる。したがって、総伝播時間の算出処理も整相加算処理も単純化することができ、この点においても整相加算の演算量を大きく削減することができる。一方で、同一の観測点について異なるサブフレーム音響線信号を合成することによる空間解像度、信号Ｓ／Ｎ比の向上効果を得ることができるため、演算量の低下度合いに対して空間解像度、信号Ｓ／Ｎ比の低下を抑えることができる。
【０１０７】
さらに、超音波診断装置１００では、第２整相加算部１０４２を用いる場合には、線領域音響線信号に基づいて超音波速度などのパラメータを算出し、これをサブフレーム音響線信号の生成に反映する。これにより、整相加算により生成された音響線信号に基づいて整相加算のパラメータを変更する場合、演算量の大きいサブフレーム音響線信号の生成を繰り返す必要がなくなる。さらに、評価に用いる線領域音響線信号はサブフレーム音響線信号と独立に生成されるため、第２整相加算部と第２合成部の演算能力をフレーム音響線信号の生成のみに振り分けることができる。したがって、第２整相加算部と第２合成部の演算能力を最大限に発揮させながら、パラメータの調整を行うことができる。
【０１０８】
また、超音波診断装置１００では、第２整相加算部１０４２を用いない場合には、線領域音響線信号に基づいてフレーム音響線信号を生成する。したがって、第１整相加算部と第１合成部の演算能力に見合った低演算量でフレーム音響線信号を生成することができる。そのため、第１整相加算部の演算能力が低い場合でも、空間解像度、信号Ｓ／Ｎ比の低下を抑えた上で超音波画像を生成することができる。
【０１０９】
≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、パラメータ算出部１０４３が、超音波の速度を算出した。しかしながら、パラメータ算出部が算出するパラメータは超音波速度に限らず、音響線信号から事後的に最適化できるパラメータであれば、任意のパラメータであってよい。
【０１１０】
パラメータの他の具体例としては、例えば、ゲイン補正値が挙げられる。受信部は、Ａ／Ｄ変換前に、プローブ１０１の各振動子１０１ａが超音波反射波の受信で得た電気信号を増幅する「ゲインコントロール」の処理を行う。Ａ／Ｄ変換で混入する量子化ノイズのレベルは一定であるため、量子化ノイズの影響を最小限とするためには、増幅後の電気信号の振幅が最大値を超えない範囲で大きく、かつ、揃っていることが好ましい。しかしながら、電気信号が微弱な場合、特にホワイトノイズ等が混入している場合、過度に増幅すると、ホワイトノイズ等も同時に増幅され、整相加算後の音響線信号にノイズが混入し、品質が却って低下する課題がある。そのため、ゲインコントロールでは、Ｓ／Ｎ比が一定となるよう、増幅することが好ましい。しかしながら、被検体内の超音波減衰率は組織の硬さ、組織の境界の存在等に影響されるため、必ずしも適正に行われるとは限らない。そこで、線領域音響線信号から観測点の深さとＳ／Ｎ比の関係を算出し、深さに対するＳ／Ｎ比の変化を最小にするために、観測点の深さに応じて増幅を行う、としてもよい。その増幅率がゲイン補正値である。具体的には、超音波速度同様、観測点の深さに対する重みづけ係数であるゲイン補正値分布を複数備え、ゲイン補正値分布のみが異なる、同一の対象線領域ＢＬに対する複数の線領域音響線信号を生成し、図２２に示すように、深さに対するＳ／Ｎ比の変化が最も小さいゲイン補正値分布ｇ２を第２整相加算部に出力することができる。これにより、Ｓ／Ｎ比のムラのない高品質な音響線信号を生成することができる。
【０１１１】
また、線領域音響線信号ではなく、線領域音響線信号に基づき第１合成部が生成した第１フレーム音響線信号に基づいて、パラメータを算出してもよい。パラメータの具体例としては、例えば、対象領域Ｃｘの幅があげられる。具体的には、第１フレーム音響線信号の時間変化に基づいて被検体内の組織および／またはプローブの移動を検知し、図２３に示すように、被検体内の組織および／またはプローブの移動量が大きくなるほど、対象領域Ｃｘの幅Ｗが小さくなるようにパラメータを算出する。被検体内の組織および／またはプローブの移動は、例えば、連続する２フレームの第１フレーム音響線信号で相関処理を行い、相関値が閾値を下回るか否かで検出することができる。これにより、プローブの移動時に重畳数を小さくし、モーションアーチファクトの発生を抑制することができる。また、例えば、被検体内の組織および／またはプローブの移動の大きさに対して、対象領域Ｃｘの幅を多段階で狭めてもよい。具体的には、相関値が第１の閾値を下回るときは、対象領域Ｃｘの幅Ｗを対象領域Ｂｘの幅Ｔｘの１／２とし、相関値が第２の閾値を下回るときは、対象領域Ｃｘの幅Ｗを対象領域Ｂｘの幅Ｔｘの１／３とする、としてもよい。
【０１１２】
なお、パラメータは上述の例に限定されず、線領域音響線信号または第１フレーム音響線信号から算出可能な任意のパラメータであってよい。また、超音波速度やゲイン補正値を、第１フレーム音響線信号から算出するとしてもよい。
≪実施の形態２≫
実施の形態１および変形例では、第２整相加算部を使用するか否かで超音波診断装置の構成が変化しない場合について説明した。しかしながら、第２整相加算部と第２合成部とを構成する高機能演算回路を脱着可能に構成し、超音波診断装置は、高機能演算回路が装着されているときにのみ第２整相加算部を使用する、としてもよい。
【０１１３】
図２３（ａ）は、実施の形態２に係る超音波診断システム２０００を示す外観図である。図２３（ａ）に示すように、超音波診断システム２０００は、可搬本体部（ＨＣＵ；Ｈａｎｄ  Ｃａｒｒｙ  Ｕｎｉｔ）２００、プローブ２０１、カート２０３、増設部２０４、入力部２０５を有する。表示部２０２は、可搬本体部２００に内蔵されている。
可搬本体部２００は、プローブ２０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成して表示部２０２に表示する超音波診断装置であり、超音波診断装置１００のうち高機能演算回路１０４７、すなわち、第２整相加算部１０４２と第２合成部１０４５とを除く全構成を有している。可搬本体部２００は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ×１６対応のスイッチファブリックと、スイッチファブリックに接続されたパーソナルコンピュータと、スイッチファブリックに接続されＦＰＧＡで構成された受信部１０４０とで実現される。なお、スイッチファブリックの通信仕様はＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ×１６に限られず、受信部１０４０とパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータと後述する増設部２０４との通信に十分な速度（帯域）を有していれば、任意のバスを用いてよい。
【０１１４】
カート２０３は可搬本体部２００を搭載した状態で移動可能な台であり、天板２２１、増設部２０４、入力部２０５を備える。
増設部２０４は、高機能演算回路１０４７を備える。具体的には、ＧＰＵと、ＧＰＵを動作させるための電源ユニットなどから構成される。なお、具体的構成はＧＰＵに限られず、高機能な演算能力を有するプロセッサや、プロセッサや演算回路を含むモジュールであってもよい。
【０１１５】
入力部２０５は、例えば、可搬本体部２００と接続可能なキーボードである。
可搬本体部２００は、カート２０３から取り外されているときは、図２０のフローチャートで示したように、第２整相加算部を用いない動作を行う。一方、可搬本体部２００は、カート２０３に取り付けられているときは、図１６のフローチャートで示したように、第２整相加算部を用いる動作を行う。
【０１１６】
＜脱着構成＞
可搬本体部２００の裏面は脱着部を備えている。脱着部は、例えば、図２３（ｂ）に示すように、Ｘ方向に延びる２つの係合溝２１１からなる。係合溝２１１は、Ｌ字型の溝であり、可搬本体部２００の背面側には、係止爪２１２が設けられている。係止爪２１２はばねで係止溝内に付勢されており、可搬本体部２００の背面側が傾斜面となっている。そのため、係合溝２１１に後述する係合凸部２２２の挿入を許容するが、係合溝２１１の奥まで挿入された係合凸部２２２の引き出しを抑止する構成となっている。可搬本体部２００の背面には、係止爪２１２を係止溝から引き上げるための解除釦２１３と、コネクタ２１４が設けられている。コネクタ２１４には、スイッチファブリックから延びる信号線が格納されている。なお、コネクタ２１４は、いわゆる活線挿抜（ホットプラグ）に対応していることが好ましい。さらに、コネクタ２１４は、入力部２０５からの入力を受け付ける信号線を含んでいてもよい。
【０１１７】
一方、カート２０３の天板２２１は脱着部を備えている。脱着部は、例えば、図２３（ｃ）に示すように、Ｘ方向に延びる２つの係合凸部２２２とコネクタ２２３が設けられている。係合凸部２２２は、係合溝２１１と係合可能なＬ字型の突起である。なお、図２３（ｃ）に示すように、係合凸部２２２はカート２０３の前面側に近づくほど、Ｙ方向に延びる部分が小さくなったり、Ｙ方向に延びる部分がない状態でＺ方向の高さが低くなったりしてもよい。このような形状にすることで、係合凸部２２２の一部のみが係合溝２１１に挿入された状態で可搬本体部２００が天板２２１に対してＺ方向に相対移動可能となるため、可搬本体部２００の着脱が容易となる。コネクタ２２３は、天板２２１の係合凸部２２２と可搬本体部２００の係合溝２１１が係合して係止爪２１２によって可搬本体部２００が天板２２１に対して相対移動できない状態で、コネクタ２１４と係合するように設けられている。コネクタ２２３には、増設部２０４の高機能演算回路１０４７から延びる信号線が格納されている。さらに、コネクタ２２３は、入力部２０５からの信号線を含んでいてもよい。
【０１１８】
可搬本体部２００をカート２０３に取り付ける際には、係合凸部２２２のカート２０３の前面側の端部と係合溝２１１の位置を合わせ、Ｘ方向カート後方側に可搬本体部２００をスライドさせる。これにより、係合溝２１１がガイドとなって、係合凸部２２２と係合溝２１１が係合する。係合凸部２２２が係合溝２１１に完全に格納されると、コネクタ２１４とコネクタ２２３が係合し、可搬本体部２００と増設部２０４が電気的に接続される。また、係止爪２１２が係合溝２１１に突出し、カート２０３に対して可搬本体部２００が相対移動することを抑止する。これにより、可搬本体部２００がカート２０３に固定される。
【０１１９】
一方、可搬本体部２００をカート２０３から取り外す際には、解除釦２１３を押しながら可搬本体部２００をカート２０３の前面側にスライドさせ、さらに、可搬本体部２００をカート２０３の前面側に引き出す。解除釦２１３を押すことで係合凸部２２２と係合溝２１１がＸ方向に相対移動可能となり、可搬本体部２００をカート２０３の前面側にスライドさせることでコネクタ２１４とコネクタ２２３との接続が解除される。さらに、可搬本体部２００をカート２０３の前面側にスライドさせることで、係合凸部２２２と係合溝２１１の係合が完全に解かれる。
【０１２０】
＜機能構成＞
図２４に、可搬本体部２００の受信ビームフォーマ部３０４の構成を示す。図２４に示すように、受信ビームフォーマ部３０４は、受信ビームフォーマ部１０４から高機能演算回路１０４７、すなわち、第２整相加算部１０４２と第２合成部１０４５とを除く構成である。
【０１２１】
受信ビームフォーマ部３０４は、それ単体で＜動作２：第２整相加算部を用いない場合＞の動作を行う。さらに、可搬本体部２００がカート２０３に固定されているときは、増設部２０４の高機能演算回路１０４７と連携する。すなわち、受信ビームフォーマ部３０４と高機能演算回路１０４７との組み合わせで、受信ビームフォーマ部１０４を実現する。
【０１２２】
可搬本体部２００の制御部は、可搬本体部２００がカート２０３に固定されているか否かを判定し、固定されていない場合は、第２整相加算部を用いないと決定し、固定されている場合は、第２整相加算部を用いると決定する。可搬本体部２００がカート２０３に固定されているか否かを判定する方法としては、例えば、スイッチファブリックと高機能演算回路１０４７との接続が有効か否かを検出する方法がある。なお、判定方法はこの場合に限られず、例えば、制御部が高機能演算回路１０４７への通信を試みて、成功するか否かで判定してもよい。または、コネクタ２１４に、コネクタ２２３と接続されているか否かを検出する検出信号線を設け、検出信号線の状態で判定してもよい。または、コネクタ２１４、係合溝２１１、あるいは、可搬本体部２００の裏面または背面に、可搬本体部２００がカート２０３に固定されているか否かを検出するためのセンサを設けてもよい。
【０１２３】
＜まとめ＞
実施の形態２に係る超音波診断装置によれば、可搬本体部のみで超音波画像を生成する場合には、線領域音響線信号を生成して線領域音響線信号から超音波画像を生成する、という演算量の小さい処理を行う。したがって、可搬本体部が高い演算能力を有している必要がない。また、演算量が小さいことで省電力化が可能となるため、可搬本体部の排熱設計や回路の単純化等による可搬本体部の小型化や、内蔵蓄電池による稼働可能時間の延長が容易となる。一方、可搬本体部がカートに搭載されている場合は、線領域音響線信号に基づいて最適化されたパラメータを用いて、高機能演算回路が合成開口法により超音波画像を生成する。したがって、高機能演算回路の演算能力を超音波画像の生成のみに使用した上でパラメータの最適化が可能となり、高品質の超音波画像を生成した上で、対象領域の広域化やフレームレートの向上が可能となる。そのため、可搬本体部のみでも超音波診断装置として使用可能でありながら、カートと一体化した場合には高品質な超音波診断装置として使用することができる。
【０１２４】
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）各実施の形態および変形例では、第１整相加算部は、対象領域Ｂｘの内部であり、かつ、フォーカス点Ｆを通過する対象線ＢＬについて線領域音響線信号を生成し、第１合成部は、線領域音響線信号に基づいて第１フレーム音響線信号を生成する場合について説明した。しかしながら、第１整相加算部、第１合成部の受信ビームフォーミングは上述の例に限られない。例えば、第１整相加算部は、フォーカス点Ｆまたはその近傍を通過し、振動子列１０１ａに直交する１または複数の直線状の領域ＢＬｘについて、従来型の受信ビームフォーミングにより線領域音響線信号を生成するとしてもよい。ここで、従来型の受信ビームフォーミングとは、例えば、観測点Ｑと送信開口Ｔｘとの最短距離（すなわち、観測点Ｑの深さ）を超音波速度で除した値を送信時間、観測点Ｑと受信振動子Ｒとの距離を超音波速度で除した値を受信時間、とする、既知のビームフォーミングである。このような構成においても、実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
（２）各実施の形態および変形例では、第２整相加算部は、観測点同期型の受信ビームフォーミングを行うとした。しかしながら、第２整相加算部は、送信開口同期型の受信ビームフォーミングを行うとしてもよい。この場合、受信開口を、送信開口の位置に基づいて設定する。具体的には、送信開口の中心軸と受信開口の送信軸が一致するように、受信開口を設ける。したがって、受信開口は観測点の位置には依存せず、送信開口の位置に依存する。そのため、送信イベントに同期してそれぞれ異なる受信開口にて整相加算を行うことができ、複数の送信イベントにわたって受信時刻は異なるものの、結果としてより一層広い受信開口を用いた受信処理の効果が得られ、広い観測領域で空間分解能を均一にすることができるという効果を奏する。
【０１２６】
（３）実施の形態２では、可搬本体部２００とカート２０３のそれぞれの脱着部の具体的形状について説明した。しかしながら、脱着部の構成は上述の例に限られない。着脱部の形状は、（ａ）可搬本体部がユーザの意に反してカートから離脱しない、（ｂ）可搬本体部がカートに装着されているときに、可搬本体部と増設部とが電気的に接続される、の２条件を満たしていれば、任意の形状でよい。なお、ユーザが可搬本体部を取り外そうとしているときにカートからの離脱が容易であることが好ましい。
【０１２７】
また、実施の形態２では、可搬本体部２００とカート２０３のそれぞれにコネクタを設ける、としたが、例えば、可搬本体部と増設部とは、無線通信または非接触通信を行うとしてもよい。
（４）各実施の形態および変形例では、パラメータ算出部がパラメータを算出した送信イベントにおいて、第２整相加算部が当該パラメータを用いて整相加算する場合について説明した。しかしながら、パラメータの反映は、同一の送信イベントである必要はない。例えば、第２整相加算部は、パラメータ算出部からパラメータを受信すると、次以降の送信イベントにおいてパラメータを反映するとしてもよい。この構成により、第２整相加算部は、第１整相加算部による線領域音響線信号の生成およびパラメータ算出部によるパラメータの算出を待つ必要がなく、第２整相加算部による整相加算と、第１整相加算部による線領域音響線信号の生成およびパラメータ算出部によるパラメータの算出とを並列処理で行うことができる。したがって、第１整相加算部およびパラメータ算出部による演算能力が第２整相加算部および第２合成部によるフレーム音響線信号の生成時間に影響を与えず、第２整相加算部を使用する場合におけるフレームレートを向上させることができる。
【０１２８】
（５）なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
例えば、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部を、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
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。
【０１３２】
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。
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エ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。
【０１３３】
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。
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。
【０１３４】
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、２次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
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。
【０１３７】
≪まとめ≫
（１）実施の形態に係る超音波診断装置は、複数の振動子を備えた超音波プローブを用いて被検体に集束型の超音波ビームを送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波して受信信号列を生成し、前記受信信号列に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、超音波ビームの集束位置を規定するフォーカス点を送信イベントごとに変更しながら、送信イベントごとに、前記超音波プローブに列設された複数の振動子から送信振動子列を選択して当該送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信させる送信部と、各送信イベントに同期して、前記超音波プローブが前記対象領域から受波した反射超音波に基づいて、振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、少なくとも前記対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、前記受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、前記第１音響線信号に基づいて、サブフレーム音響線信号を生成するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、前記パラメータに基づき、前記受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、前記サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部と、前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれに基づいて超音波画像を生成するかを決定する制御部と、前記制御部の決定に基づき、前記第１音響線信号と前記フレーム音響線信号のいずれか一方から超音波画像を生成する超音波画像生成部とを含む超音波信号処理回路を備えることを特徴とする。
【０１３８】
上記構成により、必要な演算能力に応じて、第２整相加算部を用いる動作と、第２整相加算部を用いない動作とを切り替えることができる。
（２）また、上記（１）の超音波診断装置は、前記超音波信号処理回路は、少なくとも前記第１整相加算部と前記パラメータ算出部と前記制御部とを含む第１回路と、少なくとも前記第２整相加算部と前記合成部とを含む第２回路とを含み、前記第２回路は前記第１回路に対して脱着可能に構成され、前記制御部は、前記第２回路が前記第１回路に接続されているときは、前記フレーム音響線信号に基づいて超音波画像を生成すると決定し、前記第２回路が前記第１回路から切り離されているときは、前記第１音響線信号に基づいて超音波画像を生成すると決定する、としてもよい。
【０１３９】
上記構成により、演算能力より可搬性を重視する場合には演算量の小さい受信ビームフォーミングにより超音波画像を生成することができる一方、可搬性より演算能力を重視する場合には高品質の超音波画像を生成することができる。したがって、使用状況に応じて最適な制御を行うことができる。
（３）また、上記（１）〜（２）の超音波診断装置は、前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号に基づいて前記被検体内の動きを検出し、前記制御部は、被検体内の動きが大きいほど、前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向における第２対象領域の幅が小さくなるように、前記第２整相加算部に指示する、としてもよい。
【０１４０】
（４）また、上記（３）の超音波診断装置は、前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号から生成したフレーム音響線信号と、他のフレームにおける第１音響線信号から生成したフレーム音響線信号とから、前記被検体内の動きを検出する、としてもよい。
これら上記構成により、第２整相加算部の演算に影響を与えずにプローブや被検体の動きを検出し、速やかにモーションアーチファクトの発生の抑制を行うことができる。
【０１４１】
（５）また、上記（１）〜（４）の超音波診断装置は、前記第１整相加算部は、整相加算に用いる被検体内の超音波速度について複数の推定値を保持しており、前記送信イベントごとに、同一の第１対象領域に対して、前記複数の推定値のそれぞれを用いて、複数の第１音響線信号を生成し、前記パラメータ算出部は、前記複数の第１音響線信号に基づいて、被検体内の超音波速度を推定し、前記制御部は、前記パラメータ算出部が推定した被検体内の超音波速度を用いて整相加算を行うよう、第２整相加算部に指示する、としてもよい。
【０１４２】
（６）また、上記（５）の超音波診断装置は、前記パラメータ算出部は、第１対象領域が同一で超音波速度の推定値が異なる、複数の第１音響線信号のそれぞれに対して、信号の値の分散を算出し、算出した分散が最も大きい第１音響線信号に対応する推定値を、被検体内の超音波速度であると推定する、としてもよい。
これら上記構成により、第２整相加算部の演算に影響を与えることなく、超音波速度を最適化し、超音波画像の解像度を向上させることが可能となる。
【０１４３】
（７）また、上記（１）〜（６）の超音波診断装置は、前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号における、観測点の深さと信号のＳ／Ｎ比との関係を算出して、観測点の深さに応じた増幅率を決定し、前記制御部は、前記パラメータ算出部が決定した、観測点の深さに応じた増幅率を用いて、第２音響線信号に重みづけを行うよう、第２整相加算部に指示する、としてもよい。
【０１４４】
（８）また、上記（７）の超音波診断装置は、前記第１整相加算部は、観測点の深さに対する信号増幅率について複数のプロファイルを保持しており、前記送信イベントごとに、同一の第１対象領域に対して、前記複数のプロファイルのそれぞれを用いて、複数の第１音響線信号を生成し、前記パラメータ算出部は、前記第１音響線信号における、観測点の深さに対する信号のＳ／Ｎ比の分散が最も小さいプロファイルを、観測点の深さに応じた増幅率として決定する、としてもよい。
【０１４５】
これら上記構成により、第２整相加算部の演算に影響を与えることなくゲインコントロールを行い、超音波画像のＳ／Ｎ比を均一化させることが可能となる。
（９）また、上記（１）〜（８）の超音波診断装置は、前記第２整相加算部は、送信された超音波が各観測点に到達する送信時間を、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記フォーカス点に到達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する、としてもよい。
【０１４６】
上記構成により、第２整相加算部を用いる場合に高解像度の超音波画像を生成することが可能となる。
（１０）また、上記（１）〜（９）の超音波診断装置は、前記画像生成部は、前記第１音響線信号からフレーム音響線信号を生成する第１音響線信号合成部を備え、前記第１対象領域は、前記フォーカス点を通過し、全域が前記対象領域内に含まれる直線状の領域であり、前記第１整相加算部は、前記送信振動子列に含まれる振動子のそれぞれに対応する受信信号列に対して、観測点と前記フォーカス点との距離と、前記フォーカス点と振動子との距離とをそれぞれ被検体内の超音波速度で除算した値に基づく遅延処理を含む整相加算を行って前記第１音響線信号を生成し、前記画像生成部は、前記第１音響線信号から超音波画像を生成する場合、前記第１音響線信号合成部が生成したフレーム音響線信号から超音波画像を生成する、としてもよい。
【０１４７】
（１１）また、上記（１０）の超音波診断装置は、前記第１整相加算部は、送信された超音波が各観測点に到達する送信時間を、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記フォーカス点に到達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する、としてもよい。
【０１４８】
これら上記構成により、第１整相加算部を用いない場合に、演算量を大きく削減しながらも品質劣化を抑えた超音波画像を生成することができる。また、第２整相加算部を用いる場合、特に超音波速度をパラメータとして算出する際に、誤差を低減させることができる。
（１２）また、上記（１０）〜（１１）の超音波診断装置は、前記第１整相加算部は、各観測点からの反射波が各振動子に到達する受信時間を、前記観測点から前記観測点に最近接する振動子に到達するまでの時間を、前記観測点に最近接する振動子に対応する受信時間として算出し、超音波が前記フォーカス点から振動子に到達するまでの時間と前記フォーカス点から前記観測点に最近接する振動子に到達するまでの時間との差を、前記観測点に最近接する振動子に対応する受信時間に加算することで、当該振動子に対応する受信時間として算出する、としてもよい。
【０１４９】
上記構成により、観測点ごとに受信信号を同定する必要がなくなり、第１整相加算部の演算量を大きく削減することができる。
（１３）また、上記（１０）〜（１２）の超音波診断装置は、前記第１音響線信号合成部は、前記送信イベントごとに、前記対象領域内の各観測点について、前記フォーカス点との距離が当該観測点と同一であり前記直線上に存在する観測点の前記第１音響線信号を割り当てて当該観測点の音響線信号とすることで、サブフレーム音響線信号を生成し、生成した複数のサブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する、としてもよい。
【０１５０】
上記構成により、対象領域内の観測点の数に対して第１整相加算部の演算量を削減することができる。
（１４）また、上記（１）〜（９）の超音波診断装置は、前記第１対象領域は、前記フォーカス点またはその近傍を通過し、前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向に直交する１以上の直線からなり、前記第１整相加算部は、観測点の深さを被検体内の超音波速度で除算した値を送信時間、観測点から振動子までの距離を被検体内の超音波速度で除算した値を受信時間として整相加算を行い、前記第１音響線信号を生成し、前記画像生成部は、前記第１音響線信号から超音波画像を生成する場合、前記第１整相加算部が生成した複数の第１音響線信号から超音波画像を生成する、としてもよい。
【０１５１】
上記構成により、第１整相加算部を用いない場合に、演算量を削減することができる。
（１５）また、実施の形態の他の態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子を備えた超音波プローブを用いて被検体に集束型の超音波ビームを送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、各送信イベントに同期して被検体から反射超音波を受波して受信信号列を生成し、前記受信信号列に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、超音波ビームの集束位置を規定するフォーカス点を送信イベントごとに変更しながら、送信イベントごとに、前記超音波プローブに列設された複数の振動子から送信振動子列を選択して当該送信振動子列から被検体内の対象領域に超音波ビームを送信させる送信部と、各送信イベントに同期して、前記超音波プローブが前記対象領域から受波した反射超音波に基づいて、振動子各々に対する受信信号列を生成する受信部と、前記送信イベントごとに、少なくとも前記対象領域の一部を含む第１対象領域内の複数の観測点について、前記受信信号列を整相加算し第１音響線信号を生成する第１整相加算部と、前記第１音響線信号に基づいて、サブフレーム音響線信号を生成するためのパラメータを算出するパラメータ算出部と、前記第１音響線信号から超音波画像を生成する超音波画像生成部と、制御部とを含む超音波信号処理回路を備え、前記対象領域の全部または一部である第２対象領域内の複数の観測点について、前記パラメータに基づき、前記受信信号列を整相加算しサブフレーム音響線信号を生成する第２整相加算部と、前記サブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する合成部とを含む演算回路が前記超音波信号処理回路に対して着脱可能に構成され、前記制御部は、前記演算回路が前記超音波信号処理回路に接続されているとき、前記超音波画像生成部に、前記第１音響線信号に替えて前記フレーム音響線信号から超音波画像を生成させることを特徴とする。
【０１５２】
上記構成により、第１整相加算部が生成する第１音響線信号に基づき、演算量の小さい受信ビームフォーミングにより超音波画像を生成することができる。一方、高い演算能力が必要な場合は、第２整相加算部と合成部とを装着することで、高品質の超音波画像を生成することができる。さらに、第２整相加算部に対し第１音響線信号に基づいてパラメータ制御を行うことで、演算量の大きい第２整相加算部による受信ビームフォーミングを不必要に繰り返すことなく、第１整相加算部による低演算量の処理によりパラメータの最適化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本開示にかかる超音波診断装置は、ポータブルな超音波診断装置としても高演算能力の超音波診断装置としても使用可能であり、かつ、使用状況に応じて最適な動作を行うことができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１００  超音波診断装置
１０１、２０１  プローブ
１０１ａ  振動子
１０２  マルチプレクサ部
１０３  送信ビームフォーマ部
１０３１  送信部
１０４、３０４  受信ビームフォーマ部
１０４０  受信部
１０４１  第１整相加算部
１０４２  第２整相加算部
１０４３  パラメータ算出部
１０４４  第１合成部
１０４５  第２合成部
１０４６  出力部
１０４７  高機能演算回路
１１４１、１２４１  対象領域設定部
１２４２  受信開口設定部
１１４２、１２４３  送信時間算出部
１１４３、１２４４  受信時間算出部
１１４４、１２４５  遅延量算出部
１１４５、１２４６  遅延処理部
１１４６、１２４７  重み算出部
１１４７、１２４８  加算部
１３４１  音響線信号展開部
１３４２  重み付け合成部
１３４３  加算処理部
１３４４  増幅処理部
１０５  超音波画像生成部
１０６、２０２  表示部
１０７  データ格納部
１０８  制御部
１５０  超音波信号処理装置
２００  可搬本体部
２０３  カート
２０４  増設部
２０５  入力部
２１１  係合溝
２１２  係止爪
２１３  解除釦
２１４、２２３  コネクタ
２２１  天板
２２２  係合凸部
【図１】
2018110784.tif 000004
【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】
2018110784.tif 000009
【図７】
2018110784.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018110784.tif 000013
【図１１】
2018110784.tif 000014
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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