(57)【要約】【課題】受信ビームフォーミングにおける演算量を低減する。【解決手段】振動子１０１ａ各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成する受信部１０４０と、受波信号フレームデータを第１直交空間と異なる第２直交空間に変換して、観測スペクトルフレームデータを生成する直交空間変換部１０４４と、観測スペクトルフレームデータの第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成する変換処理部１０４５と、変換スペクトル部分フレームデータに対して、逆直交変換を行い関心領域内の複数の観測点について音響線信号フレームデータを生成する直交空間逆変換部１０４８とを有する。【選択図】図４
2018057560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成された超音波信号処理装置であって、
前記複数の振動子に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を送信させる送信ビームフォーマ部と、
前記検出波の送信に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号フレームデータを生成する受信ビームフォーマ部と、
前記音響線信号フレームデータから、超音波画像フレームデータを生成する画像生成部とを備え、
前記受信ビームフォーマ部は、前記複数の振動子の各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成する受信部と、
前記受波信号フレームデータを前記第１直交空間と異なる第２直交空間に変換して、観測スペクトルフレームデータを生成する直交空間変換部と、
前記観測スペクトルフレームデータの前記第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成する変換処理部と、
前記変換スペクトル部分フレームデータに対して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換を行い前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して、前記音響線信号フレームデータを生成する直交空間逆変換部とを有する
超音波信号処理装置。
【請求項２】
前記直交空間変換部は、前記受波信号フレームデータを時間方向と振動子列方向にてフーリエ変換を行うことにより前記第２直交空間に変換して前記観測スペクトルフレームデータを生成し、
前記直交空間逆変換部は、前記変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数と振動子列方向の波数にて逆フーリエ変換を行うことにより前記音響線信号フレームデータを生成する
請求項１に記載の超音波信号処理装置。
【請求項３】
前記変換処理部は、
前記観測スペクトル部分フレームデータ中の前記時間方向の角周波数を振動子列方向の波数及び被検体深さ方向の波数に内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータを生成する内挿スペクトル変換部と、
前記内挿スペクトル部分フレームデータに、複素振幅を乗算して前記変換スペクトル部分フレームデータを生成する乗算部とを含む
請求項２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
前記乗算部は、前記一部領域に対応した前記内挿スペクトル部分フレームデータ中の領域のみ前記複素振幅を乗算する
請求項３に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記観測スペクトルフレームデータの一部領域は、前記時間方向の角周波数の一部分と振動子列方向の波数の全てとにより構成される
請求項２から４の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項６】
前記受信ビームフォーマ部は、前記観測スペクトルフレームデータの一部領域を処理対象領域に設定する領域設定部を備える
請求項１から４の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
前記領域設定部は、操作者により入力された前記角周波数の一部分の帯域を指定する帯域設定情報に基づき前記一部領域を決定する
請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記領域設定部は、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域を前記一部領域に設定する
請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項９】
前記領域設定部は、振動子列方向の波数ごとに、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域を前記一部領域に設定する
請求項８に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
前記領域設定部は、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲を前記一部領域に設定する
請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１１】
前記領域設定部は、振動子列方向の波数ごとに、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲を前記一部領域に設定する
請求項１０に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１２】
前記領域設定部は、所定の検出波を送信回数ごとに前記一部領域を設定する
請求項６から１１の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１３】
前記直交空間逆変換部は、前記一部領域が所定の波数条件を満たした場合、前記変換スペクトル部分フレームデータ中、前記一部領域に対応する被検体深さ方向の波数領域に対応する部分を離散逆フーリエ変換することにより前記音響線信号フレームデータを生成する
請求項２から１２の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１４】
前記直交変換部は、前記一部領域が所定の波数条件を満たした場合、前記受波信号フレームデータ中、前記一部領域の角周波数に対応する時間方向の範囲に対応する部分を離散フーリエ変換することにより前記観測スペクトルフレームデータを生成する
請求項２から１３の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１５】
前記送信ビームフォーマ部は、被検体に焦点を結ばない非収束の超音波ビームを送信する
請求項１から１４の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１６】
前記画像生成は前記音響線信号フレームデータの  位相情報に基づき前記超音波画像フレームデータを生成する
請求項１から１５の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１７】
複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成された超音波信号処理方法であって、
前記複数の振動子に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を送信させるステップと、
前記検出波の送信に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号フレームデータを生成するステップと、
前記音響線信号フレームデータから、超音波画像フレームデータを生成するステップとを有し、
前記音響線信号フレームデータを生成するステップでは、前記複数の振動子の各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成し、
前記受波信号フレームデータを前記第１直交空間と異なる第２直交空間に直交変換して、観測スペクトルフレームデータを生成し、
前記観測スペクトルフレームデータの前記第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成し、
前記変換スペクトル部分フレームデータに対して、直交逆変換を行い前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して、前記音響線信号フレームデータを生成する
超音波信号処理方法。
【請求項１８】
前記観測スペクトルフレームデータを生成では、前記受波信号フレームデータを時間方向と振動子列方向にてフーリエ変換を行うことにより前記第２直交空間に変換して前記観測スペクトルフレームデータを生成し、
前記音響線信号フレームデータを生成では、前記変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数と振動子列方向の波数にて逆フーリエ変換を行うことにより前記音響線信号フレームデータを生成する
請求項１７に記載の超音波信号処理方法。
【請求項１９】
前記変換スペクトル部分フレームデータの生成では、
前記観測スペクトル部分フレームデータ中の前記時間方向の角周波数を振動子列方向の波数及び被検体深さ方向の波数に内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータを生成し、
前記内挿スペクトル部分フレームデータに、複素振幅を乗算して前記変換スペクトル部分フレームデータを生成する
請求項１８に記載の超音波信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、血流測定、カラーフローマッピング、組織の弾性計測に用いる超音波信号処理装置における受信ビームフォーミング処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、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】
近年、超音波診断装置には、カラーフローマッピング（ＣＦＭ；Ｃｏｌｏｒ  Ｆｌｏｗ  Ｍａｐｐｉｎｇ）法が具備されている。ＣＦＭ法では、血流等の体内組織の動きによるエコーに発生するドプラシフト（周波数偏移）を反射波と反射波との位相差から検出し、速度情報を二次元画像として、二次元断層画像（Ｂモード断層画像）に重畳表示を行う。ドプラシフトの検出を行うためには、被検体内の同一の位置に繰り返し超音波を送受信する必要がある（以下、超音波が同一の位置に送受信される回数を「アンサンブル数」とよび、ＣＦＭ法で生成された画像を「カラードプラ画像」と表記する）。そのため、ＣＦＭ法においては、受信ビームフォーミング処理における単位時間あたりの演算量が多く、１回の送受信により被検体中の解析対象範囲全体から反射波が得られる焦点を結ばない平面波を送信する構成が採られている。
【０００４】
しかしながら、近年ではＣＦＭ法においてアンサンブル数をさらに高めて実時間処理に近い画質を得ることが求められており、そのために、受信ビームフォーミング処理における演算量をさらに低減することが求められている。これに対し、例えば、特許文献１では、平面波(Plane wave)を送信して、得られた反射波を周波数領域（frequency-wavenumber (f-k) domain)において受信ビームフォーミングを行うことにより演算量の低減を図る技術が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“Stolt's f-k Migration for Plane Wave Ultrasound Imaging”,D.Garcia, L.Tarnec, S.Muth, E.Montagnon,J.Poree,and G.Cloutier,IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 60, no. 9, September 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、ＣＦＭ法での実時間処理に向けてフレームレートのさらなる向上を図ろうとしたとき、演算量低減が十分でないという課題があった。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成された超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を送信させる送信ビームフォーマ部と、前記検出波の送信に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号フレームデータを生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号フレームデータから、超音波画像フレームデータを生成する画像生成部とを備え、前記受信ビームフォーマ部は、前記複数の振動子の各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成する受信部と、前記受波信号フレームデータを前記第１直交空間と異なる第２直交空間に変換して、観測スペクトルフレームデータを生成する直交空間変換部と、前記観測スペクトルフレームデータの前記第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成する変換処理部と、前記変換スペクトル部分フレームデータに対して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換を行い前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して、前記音響線信号フレームデータを生成する直交空間逆変換部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。そのため、特に位相情報を用いて信号処理を行う場合に血流情報等の品質の低下を抑えつつフレームレートを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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２】（ａ）（ｂ）は、検出波の概要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、直交空間受信ビームフォーミング部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、ＣＦＭ処理部１０５、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係る受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係る受信ビームフォーミング動作により得られたフレームデータ又は部分フレームデータの態様を示す模式図である。
【図９】被検体中の伝搬波ｐと、波数ベクトルとの関係を示す模式図である。
【図１０】第２直交空間（ω，κｘ）から第３直交空間（κｘ，κｚ）への変換を示す模式図である。
【図１１】実施の形態１に係る受信ビームフォーミング動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２に係る、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】実施の形態２に係る受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態２に係る受信ビームフォーミングにおいて、処理対象領域となる観測スペクトルフレームデータＰ０の一部領域を示す説明図である。
【図１５】実施の形態３に係る、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】実施の形態３に係る受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。
【図１７】ステップＳ１７０Ｂにおける音響線信号の算出処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態３に係る受信ビームフォーミング動作により得られたフレームデータ又は部分フレームデータの態様を示す模式図である。
【図１９】実施の形態４に係る、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図２０】実施の形態４に係る受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。
【図２１】ステップＳ１３０Ｃにおける観測スペクトルの算出処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態４に係る受信ビームフォーミング動作により得られたフレームデータ又は部分フレームデータの態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪実施の形態１≫
＜超音波診断システム１０００の構成＞
以下、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
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に検出波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１０８を有する。プローブ１０１、表示部１０８、操作入力部１１１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１０８、操作入力部１１１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１０８、操作入力部１１１とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。
【００１１】
次に、超音波診断装置１００に外部から接続される各要素について説明する。
プローブ１０１は、振動子列方向を表す一次元方向（以下、「方位方向」とする）に配列された複数の振動子１０１ａからなる振動子列（１０１ａ）を有する。プローブ１０１は、後述の送信ビームフォーマ部１０３から供給されたパルス状の電気信号をパルス状の超音波に変換する。プローブ１０１は、プローブ１０１の振動子側外表面を超音波ジェル等を介して被検体の皮膚表面に当てた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ１０１は、被検体からの反射波を受信し、複数の振動子１０１ａによりこれら反射波をそれぞれ電気信号に変換して受信ビームフォーマ部１０４に供給する。
【００１２】
操作入力部１１１は、検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け制御部１１０に出力する。
操作入力部１１１は、例えば、表示部１０８と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。この場合、表示部１０８に表示された操作キーに対してタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置１００の各種設定・操作を行うことができ、超音波診断装置１００がこのタッチパネルにより操作可能に構成される。また、操作入力部１１１は、例えば、各種操作用のキーを有するキーボードや、各種操作用のボタン、レバー等を有する操作パネルであってもよい。また、表示部１０８に表示されるカーソルを動かすためのマウス等であってもよい。または、これらを複数用いてもよく、これらを複数組合せた構成のものであってもよい。
【００１３】
表示部１０８は、いわゆる画像表示用の表示装置であって、後述する画像生成部１０７からの画像出力を画面に表示する。表示部１０８には、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、有機ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
＜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を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、検出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で受信した反射検出波に基づき、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からの出力信号を周波数解析しカラーフロー情報を生成するＣＦＭ処理部１０５、受信ビームフォーマ部１０４から出力される音響線信号フレームデータを断層画像（Ｂモード画像）に変換しカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成、表示部１０８に表示させる画像生成部１０７、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号、ＣＦＭ処理部１０５が出力するＣＦＭ信号フレームデータ、及び画像生成部１０７が出力するカラードプラ画像フレームデータを保存するデータ格納部１０９と、各構成要素を制御する制御部１１０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、ＣＦＭ処理部１０５、画像生成部１０７は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、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、ＣＦＭ処理部１０５、画像生成部１０７、制御部１１０は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェア回路により実現される。
【００１５】
また、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、ＣＦＭ処理部１０５、画像生成部１０７、制御部１１０を構成する回路は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波信号処理方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムを含む。
【００１６】
データ格納部１０９は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ、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１０９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。
【００１７】
＜超音波診断装置１００の各構成要素の説明＞
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から検出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振動子列からなる検出波送信振動子列Ｔｘ（以後、「振動子列Ｔｘ」とする）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。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａの数を２５６個とし、振動子１０１ａ全数を振動子列Ｔｘとしてもよい。振動子列Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１１０を介してデータ格納部１０９に出力される。
【００１８】
送信ビームフォーマ部１０３は送信部１０３１から構成される。送信部１０３１は、制御部１１０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、振動子列Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための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、駆動信号発生部、遅延プロファイル生成部、駆動信号送信部を含む。駆動信号発生部（不図示）は、制御部１１０からの送信制御信号のうち、振動子列Ｔｘとパルス幅を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する振動子１０１ａの一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信させるための送信パルス信号を発生する回路である。遅延プロファイル生成部（不図示）では、制御部１１０から得られる送信制御信号のうち、振動子列Ｔｘに基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める遅延時間を振動子毎に設定して出力する回路である。駆動信号送信部（不図示）は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、振動子列Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための検出波パルスｐｗｐ（ｌは１からｍまでの自然数、番号を区別しない場合は検出波パルスｐｗｐとする）を供給する検出波送信処理を行う。振動子列Ｔｘは、マルチプレクサ部１０２によって選択される。しかしながら、検出波パルスｐｗｐ供給に係る構成には上記に限定されず、例えば、マルチプレクサ部１０２を用いない構成としてもよい。
【００１９】
図２（ａ）は、検出波送信の概要を示す模式図である。振動子列Ｔｘに含まれる振動子に対しては遅延時間が適用されず、振動子列Ｔｘに対して位相が等しい検出波パルスｐｗｐが送信される。これにより、図２（ａ）に示すように、振動子列Ｔｘ中の各振動子から、被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを通過し、被検体深さ方向に進行する平面波が送信させる。
【００２０】
ここで、「平面波」とは、被検体内に焦点を結ばない波面形状を有する非焦点波の送信ビームである。検出波が到達する被検体内の範囲に対応し振動子列（１０１ａ）を含む平面内の領域を、以後、検出波照射領域Ａｘとする。検出波照射領域Ａｘにおいて、振動子列（１０１ａ）と平行な方向をｘ方向、振動子列（１０１ａ）と垂直な方向をｚ方向とする。
【００２１】
送信ビームフォーマ部１０３は、制御部１１０からの送信制御信号に基づき検出波パルスｐｗｐを連続して複数回送信する。振動子列Ｔｘから行われる連続した検出波パルスｐｗｐ送信を「送信イベントセット」と総称し、送信イベントセットを構成する個々の送信を「送信イベント」と称呼する。
２．受信ビームフォーマ部１０４
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受波した検出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フレームデータを生成する回路である。具体的には、受信ビームフォーマ部１０４は、複数回の検出波パルスｐｗｐの各々に対応して複数の振動子１０１ａにおいて時系列に受信された被検体組織からの反射波に基づき、関心領域ｒｏｉ内の複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号ｉpｉｊを生成して音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する。ここで、「音響線信号」とは、ある観測点Ｐｉｊに対する、受信ビームフォーミング処理がされた後の信号である。受信ビームフォーミング処理については後述する。
【００２２】
すなわち、受信ビームフォーマ部１０４は、検出波パルスｐｗｐを送信した後、プローブ１０１で受信した反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から観測点Ｐｉｊに対する音響線信号ｉpｉｊを生成する。ここで、ｉは関心領域ｒｏｉにおけるｘ方向の座標を示す１からｎまでの自然数であり、ｊはｚ方向の座標を示す１からｚmaxまでの自然数である。なお、「音響線信号」とは、受波信号（ＲＦ信号）を受信ビームフォーミング処理することによりフォーカシングした信号である。
【００２３】
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。受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１を備える。
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。
２．１  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、複数の振動子１０１ａの各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく電気信号を取得して、方位方向ｘと時間方向ｔとから構成される第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号ｐｌｋを生成する回路である。ここで、ｋは方位方向ｘと平行であって、関心領域ｒｏｉにおけるｘ方向の座標を示す１からｎまでの自然数であり、ｌは時間ｔ方向の座標を示す１からｔmaxまでの自然数である。また、受波信号ｐｌｋとは、検出波パルスｐｗｐの送信に基づいて各振動子にて受信された反射波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したいわゆるＲＦ信号である。
【００２４】
受信部１０４０は、受波振動子ｒｗｋ（ｋは１からｎまでの自然数である）の各々が得た反射波に基づいて、送信イベントごとに各受波振動子ｒｗｋに対する受波信号ｐｌｋの時間方向ｔの列を生成する。受波信号ｐｌｋのフレームデータを受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）と表記する。受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）は、受波振動子列Ｒｗに含まれる複数の受波振動子ｒｗｋにて受信された時間ｔ方向に連なった信号の列（受波信号列）から構成される。受波振動子列Ｒｗ（以後、「振動子列Ｒｗ」とする）はプローブ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列から構成されており、制御部１１０からの指示に基づきマルチプレクサ部１０２によって選択される。受波振動子列Ｒｗを構成する振動子列の数は、例えば３２、６４、９６、１２８、２５６等としてもよい。本例では、複数の振動子１０１ａの全部が受波振動子列として選択される構成とした。これにより、図２（ｂ）に示すように、１回の受信処理により、被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを含む検出波照射領域Ａｘ内全域に存する観測点Ｐｉｊからの反射波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生成することができる。
【００２５】
生成された受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）は、データ格納部１０９に出力される。データ格納部１０９は、送信イベントに同期して受信部１０４０から、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を入力し、送信イベントから１枚の音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）が生成されるまでの間これを保持する。
２．２  直交空間受信ビームフォーミング部１０４１
直交空間受信ビームフォーミング部１０４１は、送信イベントに同期して、受信部１０４０により生成された受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を入力して、関心領域ｒｏｉ内の複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号ｉpｉｊを生成し音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する回路である。図４は、実施の形態１に係る、直交空間受信ビームフォーミング部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、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１は、領域設定部１０４２、直交空間変換部１０４４、内挿スペクトル変換部１０４６と乗算部１０４７とからなる変換処理部１０４５、及び直交空間逆変換部１０４８を有する。
【００２６】
以下、直交空間受信ビームフォーミング部１０４１を構成する各部の構成について説明する。
（１）直交空間変換部１０４４
直交空間変換部１０４４は、時間方向ｔと方位方向ｘとから構成される第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を第１直交空間と異なる第３直交空間（ω，κｘ）に変換して、観測スペクトルフレームデータＰ０を生成する回路である。具体的には、直交空間変換部１０４４は、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を時間ｔ方向と振動子列ｘ方向にて２次元フーリエ変換して、角周波数ωと振動子列ｘ方向の波数κｘとから構成される第２直交空間（ω，κｘ）に変換して観測スペクトルフレームデータＰ０を生成する。実施の形態３、４にて後述する場合を除き、２次元フーリエ変換には、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、FFT)を用いることが好ましい。その場合、受波振動子列Ｒｗに含まれる振動子数ｎを、例えば３２、６４、９６、１２８、２５６等、２のべき乗とすることにより高速に計算することが可能である。また、フーリエ変換においては、例えば、ハミング窓等による重み付け処理を行う構成としてもよい。
【００２７】
送信イベントに同期して、生成された観測スペクトルフレームデータＰ０は内挿スペクトル変換部１０４６に出力される。
（２）領域設定部１０４２
領域設定部１０４２は、観測スペクトルフレームデータＰ０の一部領域を、変換処理部１０４５における処理対象領域に設定する回路である。具体的には、領域設定部１０４２は、制御部１１０を介して得られる操作者により操作入力部１１１に入力された帯域設定情報に基づき一部領域を設定する。帯域設定情報とは、観測スペクトルフレームデータＰ０の時間方向の周波数を示す角周波数の一部範囲を示す情報である。領域設定部１０４２は、観測スペクトルフレームデータＰ０における帯域設定情報の示す角周波数ωの一部範囲と方位方向の波数κｘの全範囲より構成される矩形状の一部領域を設定する。
【００２８】
設定された一部領域を示す情報は、変換処理部１０４５を構成する内挿スペクトル変換部１０４６、乗算部１０４７及び直交空間逆変換部１０４８に出力される。
（３）変換処理部１０４５
変換処理部１０４５は、観測スペクトルフレームデータＰ０を入力として、観測スペクトルフレームデータＰ０の第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータＰ０に対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータＰを生成する回路である。変換処理部１０４５は、内挿スペクトル変換部１０４６と乗算部１０４７とから構成される。
【００２９】
内挿スペクトル変換部１０４６は、観測スペクトル部分フレームデータＰ０中の時間方向の周波数を示す角周波数ωを方位方向の波数κｘ及び被検体深さ方向の波数κｚに内挿して内挿スペクトル部分フレームデータＰ０を生成する回路である。生成された内挿スペクトル部分フレームデータＰ０は乗算部１０４７に出力される。
乗算部１０４７は、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０に、複素振幅Ａを乗算して変換スペクトル部分フレームデータＰを生成する回路である。このとき、乗算部１０４７は、領域設定部１０４２より一部範囲を示す情報を入力し、領域設定部１０４２において設定した一部領域に対応した内挿スペクトル部分フレームデータＰ０中の領域のみ複素振幅Ａを乗算する。生成された変換スペクトル部分フレームデータＰは直交空間逆変換部１０４８に出力される。
【００３０】
（４）直交空間逆変換部１０４８
直交空間逆変換部１０４８は、変換スペクトル部分フレームデータＰに対して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間（ｘ，ｚ）に逆直交変換を行い前記関心領域内の複数の観測点Ｐｉｊについて音響線信号ｉpｉｊを生成して、音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する回路である。具体的には、直交空間逆変換部１０４８は、変換スペクトル部分フレームデータＰを、被検体深さ方向の波数κｚと方位方向の波数κｘにて逆フーリエ変換して音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する。２次元逆フーリエ変換には、高速フーリエ変換を用いることが好ましい。このとき、直交空間逆変換部１０４８は、領域設定部１０４２より一部範囲を示す情報を入力し、変換スペクトル部分フレームデータＰ以外のフレーム部分にダミーデータで補間した後に、フレーム全体に対して逆フーリエ変換を行う。生成された音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）は、データ格納部１０９に出力され保存される。
【００３１】
３．ＣＦＭ処理部１０５の構成
ＣＦＭ処理部１０５は、複数の送信イベントセットのそれぞれで得た複数の音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）に基づき、周波数解析を行って、ＣＦＭ信号フレームデータを生成する。なお、「ＣＦＭ信号」とは、ある観測点Ｐｉｊに対する、速度情報を示す信号である。速度情報については後述する。図５は、ＣＦＭ処理部１０５、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、ＣＦＭ処理部１０５は、直交検波部１０５１、フィルタ部１０５２、速度推定部１０５３を備える。
【００３２】
以下、ＣＦＭ処理部１０５を構成する各部の構成について説明する。
（１）直交検波部１０５１
直交検波部１０５１は、送信イベントに同期して生成される音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）のそれぞれに対して直交検波を行い、各観測点Ｐｉｊにおける受信信号の位相を示す複素音響線信号を生成する回路である。具体的には以下の処理が行われる。まず、検出波の中心周波数と周波数が同一である第１参照信号と、第１参照信号と周波数及び振幅が同一で位相のみ９０°異なっている第２参照信号とを生成する。次に、音響線信号と第１参照信号を積算し、ＬＰＦにより第１参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除き、第１成分とする。同様に、音響線信号と第２参照信号を積算し、ＬＰＦにより第２参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除いて第２成分とする。最後に、第１成分を実部（Ｉ成分；In Phase）、第２成分を虚部（Ｑ成分；Quadrature Phase）として、複素音響線信号を生成する。
【００３３】
（２）フィルタ部１０５２
フィルタ部１０５２は、複素音響線信号からクラッタを取り除くフィルタ回路である。クラッタとは、組織の動きのうち、画像化の対象としない成分のことであり、具体的には、血管壁、筋肉、臓器などの組織の動きを示す情報である。クラッタは血流を示す信号よりパワーが大きいが、組織の動きは血流に比べて遅いため、血流を示す信号より周波数が低い。そのため、クラッタのみを選択的に取り除くことが可能である。フィルタ部１０５２は、既知のいわゆる「ウォールフィルタ」、「ＭＴＩ(Moving Target Indicator)フィルタ」を適用することができる。
【００３４】
（３）速度推定部１０５３
速度推定部１０５３は、フィルタ処理された後の複素音響線信号から、各観測点Ｐｉｊに対応する被検体内の動き、具体的には血流を推定する回路である。速度推定部１０５３は、各観測点Ｐｉｊについて、複数の送信イベントセットに係る複数の送信イベントに対応する各複素音響線信号から位相を推定し、位相の変化速度を算出する。このとき、同一の観測点Ｐｉｊに関する複素音響線信号であれば、どの送信イベントで取得したかに関わらず、区別なく使用する。速度推定部１０５３は、得られた複数の複素音響線信号の間で相関処理を行うことにより、位相の変化速度を推定するとしてもよい。
【００３５】
速度推定部１０５３は、位相の変化速度から各観測点Ｐｉｊで生じたドプラシフト量を算出し、ドプラシフト量から、平均速度を推定する。速度推定部１０５３は、平均速度を検出波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列としたＣＦＭ信号フレームデータを生成し、画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。なお、速度推定部１０５３は、ドプラシフト量のパワースペクトルを基に、速度の分散値やパワーをさらに算出するとしてもよい。
【００３６】
４．画像生成部１０７の構成
画像生成部１０７は、受信ビームフォーマ部１０４が生成した音響線信号フレームデータをＢモード断層画像に変換し、ＣＦＭ処理部１０５が生成したＣＦＭ信号フレームデータを色調変換して重畳することでカラードプラ画像を生成するための回路である。図５に示すように、画像生成部１０７は、カラーフロー生成部１０７１、断層画像生成部１０７２、画像合成部１０７３を備える。
【００３７】
（１）カラーフロー生成部１０７１
カラーフロー生成部１０７１は、ＣＦＭ信号フレームデータｃｆからカラードプラ画像を生成するための色調変換を行う回路である。具体的には、まず、ＣＦＭ信号フレームデータｃｆの座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点Ｐｉｊの平均速度を色情報に変換してカラーフロー情報を生成する。このとき、例えば、（１）プローブに向かう向きは赤色、プローブから遠ざかる向きは青色、（２）速度の絶対値が大きいほど彩度が高く、絶対値が小さいほど彩度が低い、のように変換を行う。より具体的には、プローブに向かう速度成分については速度の絶対値を赤色の輝度値に変換し、プローブから遠ざかる速度成分については速度の絶対値を青色の輝度値に変換する。
【００３８】
なお、カラーフロー生成部１０７１は、ＣＦＭ処理部１０５から速度分散を示す信号をさらに受信し、分散の値を緑の輝度値に変換してもよい。このようにすることで、乱流の発生位置を示すことができる。
カラーフロー生成部１０７１は、生成したカラーフロー情報を画像合成部１０７３に出力する。
【００３９】
（２）断層画像生成部１０７２
断層画像生成部１０７２は、音響線信号フレームデータｉpからＢモード断層画像を生成する回路である。具体的には、まず、音響線信号フレームデータｉpの座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点Ｐｉｊの音響線信号の値を輝度に変換してＢモード断層画像を生成する。具体的には、断層画像生成部１０７２は、音響線信号の値に対して包絡線検波を行い、対数圧縮を行うことで、輝度に変換する。断層画像生成部１０７２は、生成したＢモード断層画像を画像合成部１０７３に出力する。
【００４０】
（３）画像合成部１０７３
画像合成部１０７３は、断層画像生成部１０７２が生成したＢモード断層画像に、カラーフロー生成部１０７１が生成したカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像ｃｄを生成し、表示部１０８に出力する回路である。これにより、Ｂモード断層画像上に血流の向きと速さ（速度の絶対値）を追加したカラードプラ画像ｃｄが表示部１０８に表示される。
【００４１】
＜動作＞
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。
１．超音波診断装置１００の動作概要
図６は、超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１００において、検出波を送受信して取得した受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）に受信ビームフォーミング処理を行い音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する。ここでは、送信処理と受信処理を１つの対象領域に対して１回ずつ行い（すなわち、１の送信イベントのみを含む送信イベントセットを実施し）、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列（ＲＦ信号）を取得して受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を生成し、受信ビームフォーミング処理を行い音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する。生成された音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）は画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力される。ステップＳ１００における受信ビームフォーミング処理の詳細については、後述する。
【００４２】
次に、ステップＳ２００において、ＣＦＭ処理部１０５は、データ格納部１０９に保持されている音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として、複素音響線信号の位相変化から平均速度を算出する。まず、直交検波部１０５１は、読みだした音響線信号のそれぞれを直交検波し複素音響線信号に変換する。フィルタ部１０５２は、各複素音響線信号からクラッタを除外または低減する。次に、速度推定部１０５３は、同一の観測点Ｐｉｊに係る複数の複素音響線信号に対して相関処理を行うことで、位相の変化速度を推定する。この時、上述したように、同一の観測点Ｐｉｊに係る複素音響線信号であれば、どの送信イベントセットに係る音響線信号であるかの区別は行わない。さらに、速度推定部１０５３は、推定した位相の変化速度からドプラシフト量を算出し、ドプラシフト量から速度を算出し、速度の平均値を算出する。なお、速度推定部１０５３は、ドプラシフト量の平均値を基に平均速度を算出してもよいし、推定した位相の変化速度の平均値から平均ドプラシフト量を算出してもよい。最後に、速度推定部１０５３は、算出した平均速度を観測点Ｐｉｊと対応付けてＣＦＭ信号フレームデータｃｆ（ｘ，ｚ）を生成し、画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。
【００４３】
次に、ステップＳ３００において、画像生成部１０７は、カラードプラ画像を生成して表示する。カラーフロー生成部１０７１はＣＦＭ信号フレームデータｃｆ（ｘ，ｚ）からカラーフロー情報を生成し、断層画像生成部１０７２は音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）からＢモード断層画像を生成する。最後に、画像合成部１０７３は、Ｂモード断層画像にカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像ｃｄ（ｘ，ｚ）を生成し、表示部１０８に出力を行う。
【００４４】
２．ステップＳ１００における受信ビームフォーミング処理動作
ステップＳ１００における受信ビームフォーミング処理の動作について説明する。図７は、受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。図８は、受信ビームフォーミング動作により得られたフレームデータ又は部分フレームデータの態様（以後、「マップ」とする）を示す模式図である。
【００４５】
先ず、ステップＳ１１０では、直交空間変換部１０４４は、プローブ１０１で得た反射検出波に基づく受信部１０４０にて生成した受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を取得する。図８の上欄左側に、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）の模式図を示す。図８上欄左側のマップにおいて、縦軸は時間ｔを表し、横軸は方位方向ｘを表す。ｚ０は、被検体深さｚ方向の位置を表し、被検体表面をｚ０（ｚ＝０）とする。
【００４６】
図９は、被検体中の伝搬波ｐ（ｔ，ｘ，ｚ）と波数ベクトルとの関係を示す模式図である。伝搬波ｐ（ｔ，ｘ，ｚ）と波数ベクトルとは、ω，κｘ，κｚ（ω：時間ｔ方向の角周波数、κｘ：方位方向ｘの波数、κｚ：被検体深さｚ方向の波数）を用いて、（１）式により表すことができる。
【００４７】
【数１】
2018057560.tif 000003
【００４８】
図９に示すように、プローブ１０１で取得された受波信号はプローブ１０１の位置する被検体表面ｚ０における伝播波ｐ（ｔ，ｘ，ｚ）の値を示しているので、被検体表面ｚ０において取得された受波信号フレームデータをｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）と表記することができる。
次に、ステップＳ１２０では、領域設定部１０４２は、操作入力部１１１に入力された操作者入力に基づき処理対象とすべき深さｚ方向の対象波数κｚ０を取得する。これにより、操作者がリマッピング対象波数κｚ０条件を決定する。
【００４９】
ステップＳ１３０では、直交空間変換部１０４４は、時間方向ｔと方位方向ｘとから構成される第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を、時間ｔ、方位方向ｘで２次元フーリエ変換して、角周波数ωと方位方向の波数κｘとから構成される第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を変換する。フーリエ変換には、高速フーリエ変換を用いることが好ましい。
【００５０】
受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）と観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）は２次元フーリエ変換の関係により、（２）式により表すことができる。
【００５１】
【数２】
2018057560.tif 000004
【００５２】
図８の上欄中央に、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の模式図を示す。図８上欄中央のマップにおいて、縦軸は角周波数ωを表し、横軸は方位方向ｘの波数κｘを表、マップの中央（ω，κｘ）＝（０，０）が、原点（０，０）を示す。縦軸において検出波の送信周波数を中心とする分布として角周波数ωが観測されていることがわかる。
【００５３】
以降のステップＳ１５０〜Ｓ１６０では、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）に変換する処理を行う。
先ず、ステップＳ１５０では、内挿スペクトル変換部１０４６は、領域設定部１０４２から深さｚ方向の対象波数κｚ０を取得し、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の一部領域（κｘ，κｚ０）に対応する第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の領域に対して角周波数ω（ｔ，ｘ）を、方位方向の波数κｘと深さ方向の波数κｚで内挿するリマッピング処理を行い、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝を算出する。
【００５４】
ここで、音速をｃとしたとき、波数κｘ、波数κｚと角周波数ωとの関係は（３）式の関係となり、
【００５５】
【数３】
2018057560.tif 000005
【００５６】
これより、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝におけるω（κｘ，κｚ）は、（４）式により表される。（４）式において、深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０を内挿し、方位方向の波数κｘには全波数領域を内挿することにより、観測スペクトル部分フレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）から、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝への変換を行うことができる。
【００５７】
【数４】
2018057560.tif 000006
【００５８】
図８の上欄右側に、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝の模式図を示す。図８上欄右側のマップにおいて、縦軸は被検体深さ方向ｚの波数κｚを表し、横軸は方位方向ｘの波数κｘを表、マップの中央（κｘ，κｚ）＝（０，０）が、原点（０，０）を示す。縦軸において検出波の送信周波数を中心とする分布として波数κｚが観測されていることがわかる。深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲について、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる部分ついて内挿スペクトルデータＰ０が算出されていることがわかる。
【００５９】
ステップＳ１６０では、第３直交空間（κｘ，κｚ）における深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０の範囲、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる一部領域ついて、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝に、複素振幅Ａ（κｚ，κｘ）を乗算して変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、式（５）を用いて算出する。
【００６０】
【数５】
2018057560.tif 000007
【００６１】
ここで、複素振幅Ａ（κｚ，κｘ）は、式（６）により表される。
【００６２】
【数６】
2018057560.tif 000008
【００６３】
以上の計算により、図１０に示すように、第２直交空間（ω，κｘ）を、第３直交空間（κｘ，κｚ）に変換することができる。
図８の下欄右側に、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）の模式図を示す。図８下欄右側上のマップにおいて、縦軸は被検体深さ方向ｚの波数κｚを表し、横軸は方位方向ｘの波数κｘを表し、マップの中央（κｘ，κｚ）＝（０，０）が、原点（０，０）を示す。深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲にのみ、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる部分ついて変換スペクトルデータＰが算出されていることがわかる。
【００６４】
ステップＳ１５０〜Ｓ１６０の内挿スペクトルの算出処理の詳細について説明する。図１１は、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０の動作の詳細を示すフローチャートである。
先ず、ｏ、ｐを初期化し（ステップＳ１５０１）、ｏ番目の深さ波数κｏがリマッピング対象波数κｚ０条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１５０２）、満たさない場合にはステップＳ１６０２に進み、満たす場合にはステップＳ１５０３に進む。
【００６５】
ステップＳ１５０３では、ｏ番目の深さ波数κｏ、ｐ番目の方位波数κｐに対応した観測スペクトルＰ０（ω，κｐ，ｚ０）におけるωを、式（４）により波数κｏと波数κｐにて内挿して内挿スペクトルＰ０｛ω（κｐ，κｏ），κｐ，ｚ０｝を算出する。ステップＳ１５０４では、内挿スペクトルＰ０｛ω（κｐ，κｏ），κｐ，ｚ０｝に式（６）により規定される複素振幅Ａ（κｏ，κｐ）を式（５）により乗算して変換スペクトルデータＰ（ｔ＝０，κｐ，κｏ）を算出して、ステップＳ１６０２に進む。そして、ｏが波数κｏの最大値ｏｍａｘでない場合には、ｏをインクリメントしてステップＳ１５０２に戻り、最大値ｏｍａｘである場合にはステップＳ１６０４に進む。さらに、ｐが波数κｐの最大値ｐｍａｘでない場合には、ｐをインクリメントしてステップＳ１５０２に戻り、最大値ｐｍａｘである場合には、内挿スペクトル算出処理を終了する。
【００６６】
図７に戻り、以降のステップＳ１７０では、音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を算出する処理を行う。
ステップＳ１７０では、さらに、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を方位方向の波数κｘと深さ方向の波数κｚで逆２次元逆フーリエ変換して、直交空間（ｘ，ｚ）における音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を算出する。上述のとおり、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０では、式（４）〜（６）により第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）に変換した。変換した第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を用いて、音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）は、式（７）を用いて算出することができる。ここで、Δｚは、被検体深さ方向の座標ｚと被検体表面ｚ０との深さの差を表すものである。
【００６７】
【数７】
2018057560.tif 000009
【００６８】
音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を算出して、ステップＳ１００における受信ビームフォーミング処理動作を終了する。
図８の下欄左側に、音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）の模式図を示す。図８下欄左側のマップにおいて、縦軸は被検体深さ方向ｚを表し、横軸は方位方向ｘを表す。上述のとおり、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０、κｘ，κｚ）では、深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲にのみ、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる部分ついて算出されていた、これに対し、第２直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータＰを、方位方向の波数κｘと深さ方向の波数κｚで逆２次元逆フーリエ変換することにより、直交空間（ｘ，ｚ）における被検体深さ方向ｚ、方位方向ｘの全域に対してフォーカシングされた音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）が得られることがわかる。すなわち、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してフレームレートを向上させることができる。
【００６９】
＜小  括＞
１．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、振動子１０１ａ各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間ｔ方向と振動子列ｘ方向とから構成される第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を生成する受信部１０４０と、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を第１直交空間（ｔ，ｘ）と異なる第２直交空間（ω，κｘ）に変換して、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を生成する直交空間変換部１０４４と、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の第３直交空間（κｘ，κｚ）上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータＰに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を生成する変換処理部１０４５と、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｙ＝０，κｘ，κｚ）に対して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間（ｘ，ｚ）に逆直交変換を行い関心領域ｒｏｉ内の複数の観測点Ｐｉｊについて音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する直交空間逆変換部１０４８とを有する。
【００７０】
係る構成により、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。その結果、超音波画像の品質の低下を抑えつつフレームレートを向上させることができる。
また、直交空間変換部１０４４は、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を時間ｔ方向と振動子列ｘ方向にてフーリエ変換を行うことにより第２直交空間（ω，κｘ）に変換して観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を生成し、直交空間逆変換部１０４８は、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、被検体深さｚ方向の波数κｚと振動子列ｘ方向の波数κｘにて逆フーリエ変換を行うことにより音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する構成を採る。
【００７１】
係る構成により、第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を第１直交空間（ｔ，ｘ）と異なる第２直交空間（ω，κｘ）に変換して、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を生成するとともに、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、被検体深さｚ方向と振動子列ｘ方向とから構成される直交空間（ｘ，ｔ）に変換して音響線信号フレームデータを生成することができる。
【００７２】
また、変換処理部１０４５は、観測スペクトル部分フレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の時間ｔ方向の角周波数ωを振動子列ｘ方向の波数κｘ及び被検体深さｚ方向の波数κｚに内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝を生成する内挿スペクトル変換部１０４６と、内挿スペクトル部分フレームデータＰ０｛ω（κｘ，κｚ），κｘ，ｚ０｝に、複素振幅を乗算して変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を生成する乗算部１０４７とを含む構成を採る。
【００７３】
係る構成により、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトル部分フレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）から第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）への変換処理を実現することができ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。
２．平面波の利用
実施の形態に示した態様では、振動子列Ｔｘ中の各振動子から、被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを通過し、被検体深さ方向に進行する平面波が送信させる構成とした。これにより、１回の送受信処理により、被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを含む検出波照射領域Ａｘ内全域に存する観測点Ｐｉｊからの反射波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生成することができる。このように、平面波の送受信はフレームレートを向上させるために好適な方法である。したがって、本開示の超音波信号処理方法において、送信ビームフォーマ部は、被検体に焦点を結ばない非収束の超音波ビームを送信する構成とすることが好ましい。検出波としておいて平面波を送信することにより、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してより一層のフレームレートを向上させることができる。
【００７４】
３．ＣＦＭ法への利用
実施の形態に示した態様では、画像生成部は音響線信号フレームデータの位相情報に基づき超音波画像フレームデータを生成する構成とすることが好ましい。ＣＦＭ法では、血流等の体内組織の動きによるエコーに発生するドプラシフト（周波数偏移）を送信波と反射波との位相差から検出し、速度情報を二次元画像として、Ｂモード断層画像に重畳表示する。ドプラシフトの検出を行うためには、被検体内の同一の位置に送信周波数を特定の周波数帯域に限定した状態で送信繰り返し超音波を送受信を行い、送信波と反射波との位相差を測定する。したがって、時間方向の角周波数の一部分と振動子列方向の波数の全てとにより観測スペクトルフレームデータの一部領域を処理対象領域に設定する領域設定部を備えた本開示の受信ビームフォーミングは、ＣＦＭ処理部１０５における周波数解析と類似し、本開示の受信ビームフォーマの音響線信号の出力は、そのまま、ＣＦＭ処理部におけるＣＦＭ信号フレームデータを生成に利用することができ好適である。その他に、送信波と反射波との位相差に基づく受信ビームフォーマ以後の処理として、パルスドプラ法、連続波ドプラ法、組織ドプラ法、ストレインエラスト法、シアウェーブエラスト法等があり、本開示の受信ビームフォーマ出力のアプリケーションとして好適である。本開示の受信ビームフォーマの音響線信号の出力のＣＦＭ信号への利用は、Ｂモード断層画像への利用に比べて、観測スペクトルフレームデータの角周波数を限定したことに伴なう超音波画像の品質低下は小さなものとなる。
【００７５】
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、領域設定部１０４２は、制御部１１０を介して得られる操作者により操作入力部１１１に入力された帯域設定情報に基づき、観測スペクトルフレームデータＰ０の一部領域を、変換処理部１０４５における処理対象領域に設定する構成とした。
【００７６】
しかしながら、処理対象領域の設定方法は上記に限られず、観測スペクトルフレームデータＰ０により設定するよう、適宜変更してもよい。
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａについて説明する。
＜構  成＞
実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａでは、実施の形態１に係る超音波診断装置１００と直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ａが相違するため、この構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００Ａ同じであり説明を省略する。図１２は、実施の形態２に係る直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ａの構成を示す機能ブロック図である。領域設定部１０４２Ａの構成が実施の形態１と相違するため、その構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明を省略する。
【００７７】
領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０に基づいて観測スペクトルフレームデータＰ０の一部領域を、変換処理部１０４５における処理対象領域に設定する回路である。具体的には、領域設定部１０４２は、直交空間変換部１０４４から入力された観測スペクトルフレームデータＰ０に基づきその一部領域を処理対象領域に設定する。帯域設定情報とは、観測スペクトルフレームデータＰ０の時間方向の周波数を示す角周波数ωの一部範囲を示す情報である。領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０における帯域設定情報の示す角周波数ωの一部範囲と方位方向ｘの波数κｘの全範囲により構成される一部領域を設定する。
【００７８】
図１４は、実施の形態２に係る受信ビームフォーミングにおいて、処理対象領域となる観測スペクトルフレームデータＰ０の一部領域を示す説明図である。図中の曲線は角周波数ωにおける観測スペクトルフレームデータＰ０の強度の分布を示したグラフである。
図１４に示すように、領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域ωａに基づき処理対象領域となる一部領域を設定する。このとき、領域設定部１０４２Ａは、振動子列方向ｘの波数κｘごとに、観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域ωａに基づき処理対象領域となる一部領域を設定する構成としてもよい。
【００７９】
あるいは、領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数を含み１つの周波数帯域ωａを越えて決定された周波数範囲ωｂに基づき処理対象領域となる一部領域を設定してもよい。この場合にも、領域設定部１０４２Ａは、振動子列方向ｘの波数κｘごとに、観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数に基づき決定された周波数範囲ωｂに基づき処理対象領域となる一部領域を設定する構成としてもよい。
【００８０】
領域設定部１０４２Ａは、送信イベントごとに得られた観測スペクトルフレームデータＰ０に基づき処理対象領域となる一部領域を設定するが、例えば、所定の検出波を送信回数ごとに前記一部領域を設定する構成としてもよい。
設定された一部領域を示す情報は、変換処理部１０４５を構成する内挿スペクトル変換部１０４６、乗算部１０４７及び直交空間逆変換部１０４８に出力される。
【００８１】
＜動  作＞
超音波診断装置１００Ａの動作について説明する。図１３は、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａの受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。超音波診断装置１００Ａの動作では、図１３のステップＳ１４０Ａを除き図６、７と同じ処理が行われるために、異なる処理についてのみ説明する。
【００８２】
図１３におけるステップＳ１４０Ａでは、領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた角周波数ωを含む周波数帯域ωａに基づき、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０において処理対象領域となる観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の一部領域を処理対象領域に設定する。観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の一部領域は、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）において、限定された各周波数ωと方位方向波数ｘの全範囲から構成されるフレームデータの領域である。
【００８３】
ステップＳ１４０Ａにおいて、設定された観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の一部領域に対応する第３直交空間（κｘ，κｚ）上の一部領域に対して、ステップＳ１５０〜Ｓ１６０では、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０、κｘ，κｚ）に変換する処理を行う。観測スペクトルフレームデータＰ０（ｔ＝０，ω，κｘ）の一部領域に対応する第３直交空間（κｘ，κｚ）上の一部領域は、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）において、限定された被検体深さ方向ｚの波数κｚと方位方向ｘの波数κｘの全範囲から構成されるフレームデータの領域である。
【００８４】
以上、説明したように、実施の形態２に係る構成では、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）から直交変換された観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む所定の周波数帯域ωａに基づき処理対象領域となる一部領域を設定することができるので、反射検出波の最大強度が得られた周波数の信号に基づき観測スペクトル部分フレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を構成することができる。そのため、超音波画像の品質の低下をより一層抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してフレームレートを向上させることができる。
【００８５】
＜小  括＞
以上、説明したように実施の形態２に係る構成によれば、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の一部領域は、時間ｔ方向の角周波数ωの一部分と振動子列ｘ方向の波数κｘの全範囲により構成されており、受信ビームフォーマ部１０４は、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）の一部領域を処理対象領域に設定する領域設定部１０４２Ａを備え、領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域ωａを一部領域に設定する構成を採る。このとき、領域設定部１０４２Ａは、振動子列ｘ方向の波数κｘごとに、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域ωａを一部領域に設定する構成としてもよい。
【００８６】
また、領域設定部１０４２Ａは、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲ωｂを一部領域に設定する構成を採る。このとき、領域設定部１０４２Ａは、振動子列ｘ方向の波数κｘごとに、観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲ωｂを一部領域に設定する構成としてもよい。
【００８７】
係る構成により、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）から直交変換された観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）中の最大強度が得られた周波数を含む所定の周波数帯域ωａ又は周波数範囲ωｂに基づき処理対象領域となる一部領域を設定することができるので、反射検出波の最大強度が得られた周波数の信号に基づき観測スペクトル部分フレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を構成することができる。その結果、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。そのため、超音波画像の品質の低下をより一層抑えつつ、フレームレートを向上させることができる。
【００８８】
≪実施の形態３≫
実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａでは、直交空間逆変換部１０４８は、変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数κｚと方位方向の波数κｘにて高速フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換して音響線信号フレームデータを生成する構成とした。
【００８９】
しかしながら、逆フーリエ変換の処理方法は上記に限られず、被検体深さ方向の波数κｚについては限定された対象波数κｚ０についてのみ逆フーリエ変換の処理を行うよう、適宜変更してもよい。
以下、実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂについて説明する。
＜構  成＞
実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂでは、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ｂと直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ｂが相違するため、この構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００Ａ同じであり説明を省略する。図１５は、実施の形態３に係る直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ｂの構成を示す機能ブロック図である。直交空間逆変換部１０４Ｂの構成が実施の形態２と相違するため、その構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００Ａと同じであり説明を省略する。
【００９０】
直交空間逆変換部１０４８Ｂは、変換スペクトル部分フレームデータに対して、被検体深さ方向の波数κｚについて限定された対象波数κｚ０に対して離散逆フーリエ変換（Discrete Fourier transform、DFT）を用いて逆フーリエ変換を行う。他方、方位方向の波数κｘに対しては全波数κｘに対して高速フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行うことにより音響線信号フレームデータを生成する。このとき、直交空間逆変換部１０４８Ｂは、領域設定部１０４２Ａより一部範囲を示す情報を入力し、変換スペクトル部分フレームデータ以外のフレーム部分にダミーデータで補間した後に、フレーム全体に対して逆フーリエ変換を行う。生成された音響線信号フレームデータは、データ格納部１０９に出力され保存される。
【００９１】
＜動  作＞
超音波診断装置１００Ｂの動作について説明する。図１６は、超音波診断装置１００Ｂの受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。超音波診断装置１００Ｂの動作では、図１６のステップＳ１７０Ｂを除き図６、１４と同じ処理が行われるために、異なる処理についてのみ説明する。
【００９２】
図１６におけるステップＳ１７０Ｂでは、直交空間逆変換部１０４８Ｂは、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）に対して、対象波数κｚ０が離散逆フーリエ変換の適合条件を満たす場合には、被検体深さ方向の波数κｚについては限定された対象波数κｚ０に対してのみ離散逆フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行う。他方、方位方向の波数κｘに対しては全波数κｘに対して高速フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行い、直交空間（ｔ，ｘ）における音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を算出する。
【００９３】
直交空間逆変換部１０４８Ｂによる対象波数κｚ０が離散逆フーリエ変換の適合条件を満たすか否かの判定は、ｎをデータ数、ｍをフーリエ変換するデータ数、ｆｗをフーリエ変換する周波数帯域、ｆｓをサンプリング周波数式としたとき、式（８）、式（９）により行う。
【００９４】
【数８】
2018057560.tif 000010
【００９５】
【数９】
2018057560.tif 000011
【００９６】
音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）は、実施の形態１と同様に、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を用いて、式（７）を用いて算出することができる。
図１７は、ステップＳ１７０Ｂにおける音響線信号の算出処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
【００９７】
先ず、リマッピング対象波数κｚ０が離散逆フーリエ変換の適合条件を満たすか否かを式（８）、式（９）により判定し（ステップＳ１７０１Ｂ）、満たさない場合には、直交空間逆変換部１０４８Ｂは、実施の形態１と同様に、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、被検体深さ方向の波数κｚと方位方向の波数κｘにて高速フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換して音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する（ステップＳ１７０３Ｂ）。
【００９８】
他方、ステップＳ１７０１Ｂでの判定が、離散逆フーリエ変換の適合条件を満たす場合には、直交空間逆変換部１０４８Ｂは、被検体深さ方向の波数κｚについては限定された対象波数κｚ０に対してのみ離散逆フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行い、方位方向の波数κｘに対しては全波数κｘに対して高速フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行うことにより直交空間（ｔ，ｘ）における音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を算出する（ステップＳ１５０３）。
【００９９】
図１８の下欄左側に、音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）の模式図を示す。図８下欄左側のマップにおいて、縦軸は被検体深さ方向ｚを表し、横軸は方位方向ｘを表す。上述のとおり、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）では、深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲にのみ、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる部分ついて算出されていた。さらに、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、方位方向の全波数κｘに対して高速フーリエ変換により逆フーリエ変換を行うが、深さ方向については限定された対象波数κｚ０に対してのみ離散フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行った場合でも、直交空間（ｔ，ｘ）における被検体深さ方向ｚ、方位方向ｘの全域についてフォーカシングされた音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）が得られることがわかる。
【０１００】
一般に、高速フーリエ変換では、計算対象とすべきデータ数を２のべき乗とすることにより高速に計算することが可能である。これに対し、離散フーリエ変換では、計算対象とすべきデータ数が少ないほど高速に計算することが可能となる。
実施の形態３に係る構成では、方位方向の波数κｘには全波数領域を計算対象として高速フーリエ変換を用いる。方位方向ｘの振動子数ｎは、上述のとおり２のべき乗で構成されているので高速フーリエ変換により高速処理が可能となる。これに対し、深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲のみを計算対象として離散フーリエ変換を利用することにより、計算対象とすべきデータ数を削減できるので高速に計算することが可能となる。
【０１０１】
したがって、実施の形態３に係る構成では、実施の形態１、２に係る構成と比較して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換の処理においても演算量を削減できる。
＜小  括＞
以上、説明したように実施の形態３に係る構成によれば、直交空間逆変換部１０４８は、一部領域が所定の波数条件を満たした場合、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）中、一部領域に対応する被検体深さｚ方向の対象波数κｚ０に対応する部分を離散逆フーリエ変換することにより音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）を生成する構成を採る。
【０１０２】
係る構成により、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換の処理においても演算量を削減できる。そのため、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量をさらに低減することができる。そのため、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してフレームレートを向上させることができる。
【０１０３】
≪実施の形態４≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、直交空間変換部１０４４は、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）を時間ｔ方向と方位方向ｘにて高速フーリエ変換を用いて２次元フーリエ変換を行い、角周波数ωと方位方向ｘの第２直交空間（ω，ｘ）に変換して観測スペクトルフレームデータＰ０を生成する構成とした。
【０１０４】
しかしながら、フーリエ変換の処理方法は上記に限られず、時間ｔ方向の角周波数ωについては限定された対象波数κｚ０に対応する範囲についてのみ逆フーリエ変換の処理を行うよう、適宜変更してもよい。
以下、実施の形態４に係る超音波診断装置１００Ｃについて説明する。
＜構  成＞
超音波診断装置１００Ｃでは、実施の形態１に係る超音波診断装置１００と直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ｃが相違するため、この構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明を省略する。図１９は、実施の形態４に係る直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ｃの構成を示す機能ブロック図である。直交空間受信ビームフォーミング部１０４１Ｃでは、直交空間変換部１０４４Ｃ、直交空間逆変換部１０４Ｂの構成が実施の形態１と相違する。このうち、直交空間逆変換部１０４Ｂは実施の形態３に係る構成と同じであるので説明を省略し、直交空間変換部１０４４Ｃについて説明する。また、他の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明を省略する。
【０１０５】
直交空間変換部１０４４Ｃは、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）に対して、操作入力部１１１への操作入力に基づき領域設定部１０４２において設定された対象波数κｚ０が離散フーリエ変換の適合条件を満たす場合には、被検体深さ方向の波数κｚについては限定された対象波数κｚ０に対してのみ離散フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行う。他方、方位方向の波数κｘに対しては全波数κｘに対して高速フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行うことにより観測スペクトルフレームデータＰ０を生成する。生成された観測スペクトルフレームデータＰ０は、データ格納部１０９に出力され保存される。
【０１０６】
＜動  作＞
超音波診断装置１００Ｃの動作について説明する。図２０は、超音波診断装置１００Ｃの受信ビームフォーミング動作の概要を示すフローチャートである。超音波診断装置１００Ｃの動作では、図２０のステップＳ１３０Ｃ、Ｓ１７０Ｂが図６、７と相違する。このうち、ステップＳ１７０Ｂは、図１６と同じであるので説明を省略し、ステップＳ１３０Ｃについて説明する。また、他の処理については、図６、７と同じ処理が行われるために説明を省略する。
【０１０７】
図２０におけるステップＳ１３０Ｃでは、直交空間変換部１０４４Ｃは、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）に対して、操作入力に基づき設定された対象波数κｚ０が離散フーリエ変換の適合条件を満たす場合には、時間ｔについては限定された対象波数κｚ０に対応する範囲に対してのみ離散フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行う。他方、方位方向ｘでは全範囲に対して高速フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行うことにより観測スペクトルフレームデータＰ０を生成する。
【０１０８】
図２１は、ステップＳ１３０Ｃにおける観測スペクトルの算出処理の動作の詳細を示すフローチャートである。
先ず、直交空間変換部１０４４Ｃは、領域設定部１０４２から深さｚ方向の対象波数κｚ０を取得し、リマッピング対象波数κｚ０が離散逆フーリエ変換の適合条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１３０１Ｃ）、満たさない場合には、直交空間変換部１０４４Ｃは、実施の形態１と同様に、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ）を、時間ｔ、方位方向ｘで高速フーリエ変換を用いてフーリエ変換して観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を生成する（ステップＳ１３０３Ｃ）。
【０１０９】
他方、ステップＳ１３０１Ｃでの判定が、離散逆フーリエ変換の適合条件を満たす場合には、直交空間変換部１０４４Ｃは、時間ｔについては限定された対象波数κｚ０に対応する時間ｔの範囲に対してのみ離散フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行い、方位方向ｘに対しては全範囲に対して高速フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行うことにより第２直交空間（ω，κｘ）における観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を算出する（ステップＳ１３０２Ｃ）。
【０１１０】
図２３は、実施の形態４に係る受信ビームフォーミング動作により得られたフレームデータ又は部分フレームデータの態様を示す模式図である。
上述のとおり、実施の形態１では、変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）では、深さ方向の波数κｚには対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲にのみ、方位方向の波数κｘには全波数領域に含まれる部分ついて算出されていた。
【０１１１】
また、実施の形態３では、第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータＰ（ｔ＝０，κｘ，κｚ）を、方位方向の全波数κｘに対して高速フーリエ変換により逆フーリエ変換を行うが、深さ方向については限定された対象波数κｚ０に対してのみ離散フーリエ変換を用いて逆フーリエ変換を行う構成を含めた。
さらに、実施の形態４では、第１直交空間（ｔ，ｘ）上の受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）に対して、時間ｔについては対象波数κｚ０に対応する時間ｔの範囲に対してのみ離散フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行い、方位方向ｘに対しては全範囲に対して高速フーリエ変換を用いてフーリエ変換を行うことにより第２直交空間（ω，κｘ）における観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を算出する構成を含めた。図２３の下欄左側に示されるよう、この構成においても、第１直交空間（ｔ，ｘ）における被検体深さ方向ｚ、方位方向ｘの全域についてフォーカシングされた音響線信号フレームデータｉp（ｘ，ｚ）が得られることがわかる。
【０１１２】
以上のとおり、実施の形態４に係る構成では、方位方向の波数κｘには全波数領域を計算対象として高速フーリエ変換を用いる。方位方向ｘの振動子数ｎは、上述のとおり２のべき乗で構成されているので高速フーリエ変換により高速処理が可能となる。これに対し、時間方向ｔについては、深さ方向の波数κｚの対象波数κｚ０に含まれる限定された範囲のみを計算対象として離散フーリエ変換を利用することにより、計算対象とすべきデータ数を削減できるので高速に計算することが可能となる。
【０１１３】
したがって、実施の形態４に係る構成では、実施の形態１、２、３に係る構成と比較して、第１直交空間（ｔ，ｘ）から第２直交空間（ω，ｘ）に直交変換の処理においても演算量を削減できる。
＜小  括＞
以上、説明したように実施の形態４に係る構成によれば、直交変換部は、一部領域が所定の波数条件を満たした場合、受波信号フレームデータｐ（ｔ，ｘ，ｚ０）中、一部領域の角周波数ωに対応する時間ｔ方向の範囲に対応する部分を離散フーリエ変換することにより観測スペクトルフレームデータＰ０（ω，κｘ，ｚ０）を生成する構成を採る。
【０１１４】
係る構成により、第１直交空間（ｔ，ｘ）から第２直交空間（ω，ｘ）に直交変換の処理においても演算量を削減できる。そのため、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量をさらに低減することができる。そのため、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してフレームレートを向上させることができる。
【０１１５】
≪実施の形態に係る変形例≫
（１）各実施の形態及び各変形例では、第２直交空間として周波数領域を規定し、直交空間変換部は、受波信号フレームデータを時間方向と振動子列方向にてフーリエ変換を行うことにより第２直交空間に変換して観測スペクトルフレームデータを生成し、直交空間逆変換部は、変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数と振動子列方向の波数にて逆フーリエ変換を行うことにより音響線信号フレームデータを生成する構成とした。しかしながら、第２直交空間として周波数領域以外の領域として規定し、第１直交空間と異なる第２直交空間に直交変換、第２直交空間から被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換では、フーリエ変換以外の変換方法を用いる構成としてもよい。その場合、例えば、第２直交空間として領域を用い、変換方法として、チェビシェフ多項式、ルジャンドル多項式、エルミート多項式、主成分分析等を用いることができる。
【０１１６】
（２）各実施の形態及び各変形例では、内挿スペクトル変換部における、観測スペクトル部分フレームデータ中の時間方向の角周波数を振動子列方向の波数及び被検体深さ方向の波数に内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータを生成する処理と、乗算部における、内挿スペクトル部分フレームデータに、複素振幅を乗算して変換スペクトル部分フレームデータを生成する処理とを、処理ごとにシーケンシャルに行う態様について説明した。また、各実施の形態及び各変形例の具体的説明では、内挿スペクトル変換部での処理と乗算部での処理とを観測点毎にシーケンシャルに行う態様についても説明した。しかしながら、内挿スペクトル変換部での処理と乗算部での処理とを、シーケンシャルに分離せずに一度の演算にて行う処理や、同時に行う構成としてもよい。
【０１１７】
（３）各実施の形態及び各変形例では、カラーフロー生成部１０７１が各観測点Ｐｉｊの平均速度を色情報に変換することでカラードプラ画像を生成するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、速度推定部１０５３が、各観測点Ｐｉｊのパワースペクトルからパワーを算出してフレームパワー信号を生成し、カラーフロー生成部１０７１がパワー値を黄色の輝度値に変換することで、パワードプラ画像を生成するとしてもよい。
【０１１８】
（４）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、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
【０１１９】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【０１２４】
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ェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
≪まとめ≫
以上、説明したとおり、実施の形態に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成された超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を送信させる送信ビームフォーマ部と、前記検出波の送信に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号フレームデータを生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号フレームデータから、超音波画像フレームデータを生成する画像生成部とを備え、前記受信ビームフォーマ部は、前記複数の振動子の各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成する受信部と、前記受波信号フレームデータを前記第１直交空間と異なる第２直交空間に変換して、観測スペクトルフレームデータを生成する直交空間変換部と、前記観測スペクトルフレームデータの前記第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成する変換処理部と、前記変換スペクトル部分フレームデータに対して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換を行い前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して、前記音響線信号フレームデータを生成する直交空間逆変換部とを有することを特徴とする。
【０１３０】
係る構成により、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。その結果、超音波画像の品質の低下を抑えつつフレームレートを向上させることができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記直交空間変換部は、前記受波信号フレームデータを時間方向と振動子列方向にてフーリエ変換を行うことにより前記第２直交空間に変換して前記観測スペクトルフレームデータを生成し、前記直交空間逆変換部は、前記変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数と振動子列方向の波数にて逆フーリエ変換を行うことにより前記音響線信号フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１３１】
係る構成により、第１直交空間上の受波信号フレームデータを第１直交空間と異なる第２直交空間に変換して、観測スペクトルフレームデータを生成するとともに、第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に変換して音響線信号フレームデータを生成することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記変換処理部は、前記観測スペクトル部分フレームデータ中の前記時間方向の角周波数を振動子列方向の波数及び被検体深さ方向の波数に内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータを生成する内挿スペクトル変換部と、前記内挿スペクトル部分フレームデータに、複素振幅を乗算して前記変換スペクトル部分フレームデータを生成する乗算部とを含む構成としてもよい。
【０１３２】
係る構成により、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトル部分フレームデータから第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータへの変換処理を実現することができ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記乗算部は、前記一部領域に対応した前記内挿スペクトル部分フレームデータ中の領域のみ前記複素振幅を乗算する構成としてもよい。受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。
【０１３３】
係る構成により、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトル部分フレームデータを第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータへ変換することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記観測スペクトルフレームデータの一部領域は、前記時間方向の角周波数の一部分と振動子列方向の波数の全てとにより構成される構成としてもよい。
【０１３４】
係る構成により、第２直交空間（ω，κｘ）上の観測スペクトル部分フレームデータから第３直交空間（κｘ，κｚ）上の変換スペクトル部分フレームデータへの変換処理における演算量を低減することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記受信ビームフォーマ部は、前記観測スペクトルフレームデータの一部領域を処理対象領域に設定する領域設定部を備える構成としてもよい。
【０１３５】
係る構成により、観測スペクトルフレームデータの処理対象領域となる一部領域を各種条件や操作入力に基づき異ならせて設定できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、操作者により入力された前記角周波数の一部分の帯域を指定する帯域設定情報に基づき前記一部領域を決定する構成としてもよい。
【０１３６】
係る構成により、操作者は、観測スペクトルフレームデータの処理対象領域となる一部領域を任意に設定できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域を前記一部領域に設定する構成としてもよい。
【０１３７】
係る構成により、受波信号フレームデータから直交変換された観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数を含む所定の周波数帯域ωａに基づき処理対象領域となる一部領域を設定することができるので、反射検出波の最大強度が得られた周波数の信号に基づき観測スペクトル部分フレームデータを構成することができる。その結果、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量を低減することができる。そのため、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、フレームレートを向上させることができる。
【０１３８】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、振動子列方向の波数ごとに、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数帯域を前記一部領域に設定する構成としてもよい。
係る構成により、観測スペクトルフレームデータの処理対象領域となる周波数帯域を方位方向ｘの位置に応じて異ならせて設定でき、方位方向ｘの位置に応じた細かなフィティングが可能となる。
【０１３９】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲を前記一部領域に設定する構成としてもよい。
係る構成により、受波信号フレームデータから直交変換された観測スペクトルフレームデータＰ０中の最大強度が得られた周波数を含む所定の周波数領域ωｂに基づき処理対象領域となる一部領域を設定することができるので、１つの周波数帯域ωａを超えて、反射検出波の最大強度が得られた周波数を基準とする所定の範囲の信号に基づき観測スペクトル部分フレームデータを構成することができる。
【０１４０】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、振動子列方向の波数ごとに、前記観測スペクトルフレームデータ中の最大強度が得られた周波数を含む周波数範囲を前記一部領域に設定する構成としてもよい。
係る構成により、観測スペクトルフレームデータの処理対象領域となる周波数範囲を方位方向ｘの位置に応じて異ならせて設定でき、方位方向ｘの位置に応じた細かなフィティングが可能となる。
【０１４１】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記領域設定部は、所定の検出波を送信回数ごとに前記一部領域を設定する構成としてもよい。
係る構成により、送信イベントごとに、観測スペクトルフレームデータの処理対象領域となる一部領域を異ならせて設定でき、送信イベントに応じた細かなフィティングが可能となる。
【０１４２】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記直交空間逆変換部は、前記一部領域が所定の波数条件を満たした場合、前記変換スペクトル部分フレームデータ中、前記一部領域に対応する被検体深さ方向の波数領域に対応する部分を離散逆フーリエ変換することにより前記音響線信号フレームデータを生成する構成としてもよい。
係る構成により、実施の形態１、２に係る構成と比較して、被検体深さ方向と振動子列方向とから構成される直交空間に逆直交変換の処理においても演算量を削減できる。そのため、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量をさらに低減することができる。
【０１４３】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記直交変換部は、前記一部領域が所定の波数条件を満たした場合、前記受波信号フレームデータ中、前記一部領域の角周波数に対応する時間方向の範囲に対応する部分を離散フーリエ変換することにより前記観測スペクトルフレームデータを生成する構成としてもよい。
係る構成により、実施の形態１、２、３に係る構成と比較して、第１直交空間（ｔ，ｘ）から第２直交空間（ω，ｘ）に直交変換の処理においても演算量を削減できる。そのため、被検体への超音波送信から得られた反射波の受信ビームフォーミングにおける演算量をさらに低減することができる。
【０１４４】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信ビームフォーマ部は、被検体に焦点を結ばない非収束の超音波ビームを送信する構成としてもよい。
係る構成により、平面波の送受信はフレームレートを向上させるために好適な方法であるため、本開示の超音波信号処理方法において、検出波としておいて平面波を送信することにより、超音波画像の品質の低下を抑えつつ、受信ビームフォーミングにおける演算量を低減してより一層のフレームレートを向上させることができる。
【０１４５】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記画像生成は前記音響線信号フレームデータの位相情報に基づき前記超音波画像フレームデータを生成する構成としてもよい。
実施の形態に示した態様では、画像生成部は音響線信号フレームデータの位相情報に基づき超音波画像フレームデータを生成する構成とすることが好ましい。
【０１４６】
係る構成により、例えば、音響線信号の出力をＣＦＭ信号へ利用する場合には、Ｂモード断層画像への利用に比べて、観測スペクトルフレームデータの角周波数を限定したことに伴なう超音波画像の品質低下は小さなものとなる。
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成された超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子に検出波パルスを供給して前記複数の振動子に被検体中の少なくとも解析対象範囲を表す関心領域を通過する検出波を送信させるステップと、前記検出波の送信に対応して前記複数の振動子にて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号フレームデータを生成するステップと、前記音響線信号フレームデータから、超音波画像フレームデータを生成するステップとを有し、前記音響線信号フレームデータを生成するステップでは、前記複数の振動子の各々について、振動子各々が被検体から時系列に受波した反射波に基づく受波信号列を取得して、時間方向と振動子列方向とから構成される第１直交空間上の受波信号フレームデータを生成し、前記受波信号フレームデータを前記第１直交空間と異なる第２直交空間に直交変換して、観測スペクトルフレームデータを生成し、前記観測スペクトルフレームデータの前記第２直交空間上の一部領域に対応する観測スペクトル部分フレームデータに対して、所定の演算処理を行い第３直交空間上の変換スペクトル部分フレームデータを生成し、前記変換スペクトル部分フレームデータに対して、直交逆変換を行い前記関心領域内の複数の観測点について音響線信号を生成して、前記音響線信号フレームデータを生成することを特徴とする。
【０１４７】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記観測スペクトルフレームデータを生成では、前記受波信号フレームデータを時間方向と振動子列方向にてフーリエ変換を行うことにより前記第２直交空間に変換して前記観測スペクトルフレームデータを生成し、前記音響線信号フレームデータを生成では、前記変換スペクトル部分フレームデータを、被検体深さ方向の波数と振動子列方向の波数にて逆フーリエ変換を行うことにより前記音響線信号フレームデータを生成する構成としてもよい。
【０１４８】
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記変換スペクトル部分フレームデータの生成では、前記観測スペクトル部分フレームデータ中の前記時間方向の角周波数を振動子列方向の波数及び被検体深さ方向の波数に内挿して、内挿スペクトル部分フレームデータを生成し、前記内挿スペクトル部分フレームデータに、複素振幅を乗算して前記変換スペクトル部分フレームデータを生成する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、超音波診断装置は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に、超音波画像の品質の低下を抑えつつフレームレートを向上させ、さらに平均速度を向上させたカラードプラ画像生成装置として有用である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０００  超音波診断システム
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  超音波診断装置
１０１  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  受信ビームフォーマ部
１０４０  受信部
１０４１、１０４１Ａ、１０４１Ｂ、１０４１Ｃ、  直交空間受信ビームフォーマ部
１０４２、１０４２Ａ  領域設定部
１０４４、１０４４Ｃ  直交空間変換部
１０４５  変換処理部
１０４６  内挿スペクトル変換部
１０４７  乗算部
１０４８、１０４８Ｂ  直交空間逆変換部
１０５、１０５Ａ  ＣＦＭ処理部
１０５１  直交検波部
１０５２  フィルタ部
１０５３、１０５３Ａ  速度推定部
１０５４Ａ  速度合成部
１０７  画像生成部
１０７１  カラーフロー生成部
１０７２  断層画像生成部
１０７３  画像合成部
１０８  表示部
１０９  データ格納部
１１０  制御部
１１１  操作入力部
１５０  超音波信号処理装置
【図１】
2018057560.tif 000012
【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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【図１７】
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【図１８】
2018057560.tif 000029
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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