(57)【要約】【課題】超音波ビームを構成する各超音波が異なる伝搬時間で生体内を伝搬することにより生じる波面乱れを抑制することができる超音波撮像方法を提供することにある。【解決手段】頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいて伝搬時間算出部６が各超音波トランスデューサに対応した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求め、伝搬時間に基づいて遅延補正量算出部７が各超音波トランスデューサに対応した遅延補正量をそれぞれ求め、補正部８が遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布による超音波の波面乱れを補正する。【選択図】図１
2011212253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像方法であって、
頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいてアレイトランスデューサの各トランスデューサに対応した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求め、
前記伝搬時間に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量をそれぞれ求め、
前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する
ことを特徴とする超音波撮像方法。
【請求項２】
近距離音場限界が頭蓋骨の内面付近となるように各トランスデューサの開口幅を調整して各トランスデューサから超音波を送信することにより頭蓋骨内の超音波の伝搬時間を測定する請求項１に記載の超音波撮像方法。
【請求項３】
各トランスデューサはエレベーション方向に複数に分割されており、分割された複数の部分を互いに電気的に接続／分離することにより前記開口幅を調整する請求項２に記載の超音波撮像方法。
【請求項４】
頭蓋骨内における骨構造からの多重の超音波エコーを周波数領域で解析することにより頭蓋骨内の超音波の前記伝搬時間を算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波撮像方法。
【請求項５】
超音波プローブの複数のアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像方法であって、
前記超音波画像の中深度以降の頭蓋骨構造の高輝度部分に対して、互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号の相関をとり、
前記相関の結果に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量を求め、
前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する
ことを特徴とする超音波撮像方法。
【請求項６】
互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号間に遅延量を与えると共に前記遅延量を変化させてそれぞれ位相整合を行い、
方位分解能が最良になったときの遅延量を前記遅延補正量とする請求項５に記載の超音波撮像方法。
【請求項７】
前記遅延補正量に基づいて各トランスデューサからそれぞれ超音波を送信することにより超音波エコーを受信して再度超音波画像を生成する請求項５または６に記載の超音波撮像方法。
【請求項８】
超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像装置であって、
頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいてアレイトランスデューサの各トランスデューサに対応した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求める伝搬時間算出部と、
前記伝搬時間算出部により求められた前記伝搬時間に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量をそれぞれ求める遅延補正量算出部と、
前記遅延補正量算出部により求められた前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する補正部と
を備えたことを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項９】
前記伝搬時間算出部は、近距離音場限界が頭蓋骨の内面付近となるように各トランスデューサの開口幅を調整して各トランスデューサから超音波を送信することにより頭蓋骨内の超音波の伝搬時間を測定する請求項８に記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
各トランスデューサはエレベーション方向に複数に分割されており、前記伝搬時間算出部は、分割された複数の部分を互いに電気的に接続／分離することにより前記開口幅を調整する請求項９に記載の超音波撮像装置。
【請求項１１】
前記伝搬時間算出部は、頭蓋骨内における骨構造からの多重の超音波エコーを周波数領域で解析することにより頭蓋骨内の超音波の前記伝搬時間を算出する請求項８〜１０のいずれか一項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１２】
超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像装置であって、
前記超音波画像の中深度以降の頭蓋骨構造の高輝度部分に対して、アレイトランスデューサの互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号の相関をとる相関演算部と、
前記相関演算部による相関の結果に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量を求める遅延補正量算出部と、
前記遅延補正量算出部により求められた前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する補正部と
を備えたことを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記相関演算部は、互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号間に遅延量を与えると共に前記遅延量を変化させてそれぞれ位相整合を行い、
前記遅延補正量算出部は、方位分解能が最良になったときの遅延量を前記遅延補正量とする請求項１２に記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波画像を生成する超音波撮像方法および超音波撮像装置に係り、特に、頭蓋骨内の超音波画像を生成する超音波撮像方法および超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体で反射した超音波エコーを受信して超音波画像を生成する超音波撮像が知られている。超音波撮像は、生体内の観察にも応用されており、例えば頭部に対しこめかみなどから頭蓋骨内の被検体に向けて超音波ビームを送信することで被検体の超音波画像が生成されている。
このような生体内の超音波撮像では、超音波ビームが互いに異なる層状の生体組織を伝搬するため、その生体組織の違いが超音波ビームの伝搬時間に影響を与え、被検体に対する超音波ビームの焦点位置にずれが生じるといった問題があった。特に、頭蓋骨内の超音波撮像では、頭蓋骨と脳組織など超音波の伝搬時間が大きく異なる生体組織を超音波ビームが伝搬するため、その焦点位置のずれも大きいものとなる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、生体内の超音波撮像において所定の位置で超音波ビームの焦点を形成するように超音波ビームの音速を変更する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波ビームを構成する各超音波が異なる厚みの生体組織をそれぞれ伝搬する場合などでは各超音波は異なる伝搬時間で生体内を伝搬するため、所定の位置に超音波ビームの焦点を形成してもその波面に乱れが生じるおそれがある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、超音波ビームを構成する各超音波が異なる伝搬時間で生体内を伝搬することにより生じる波面乱れを抑制することができる超音波撮像方法および超音波撮像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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の超音波撮像方法は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像方法であって、頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいてアレイトランスデューサの各トランスデューサに対応した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求め、前記伝搬時間に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量をそれぞれ求め、前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正するものである。
【０００８】
ここで、近距離音場限界が頭蓋骨の内面付近となるように各トランスデューサの開口幅を調整して各トランスデューサから超音波を送信することにより頭蓋骨内の超音波の伝搬時間を測定することができる。
また、各トランスデューサはエレベーション方向に複数に分割されており、分割された複数の部分を互いに電気的に接続／分離することにより前記開口幅を調整してもよい。
【０００９】
また、頭蓋骨内における骨構造からの多重の超音波エコーを周波数領域で解析することにより頭蓋骨内の超音波の前記伝搬時間を算出することができる。
【００１０】
また、本発明に係る第２の超音波撮像方法は、超音波プローブの複数のアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像方法であって、前記超音波画像の中深度以降の頭蓋骨構造の高輝度部分に対して、互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号の相関をとり、前記相関の結果に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量を求め、前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正するものである。
【００１１】
ここで、互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号間に遅延量を与えると共に前記遅延量を変化させてそれぞれ位相整合を行い、方位分解能が最良になったときの遅延量を前記遅延補正量とすることができる。
また、前記遅延補正量に基づいて各トランスデューサからそれぞれ超音波を送信することにより超音波エコーを受信して再度超音波画像を生成することもできる。
【００１２】
また、本発明に係る第１の超音波撮像装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像装置であって、頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいてアレイトランスデューサの各トランスデューサに対応した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求める伝搬時間算出部と、前記伝搬時間算出部により求められた前記伝搬時間に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量をそれぞれ求める遅延補正量算出部と、前記遅延補正量算出部により求められた前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する補正部とを備えたものである。
【００１３】
ここで、前記伝搬時間算出部は、近距離音場限界が頭蓋骨の内面付近となるように各トランスデューサの開口幅を調整して各トランスデューサから超音波を送信することにより頭蓋骨内の超音波の伝搬時間を測定することができる。
また、各トランスデューサはエレベーション方向に複数に分割されており、前記伝搬時間算出部は、分割された複数の部分を互いに電気的に接続／分離することにより前記開口幅を調整してもよい。
【００１４】
また、前記伝搬時間算出部は、頭蓋骨内における骨構造からの多重の超音波エコーを周波数領域で解析することにより頭蓋骨内の超音波の前記伝搬時間を算出することができる。
【００１５】
また、本発明に係る第２の超音波撮像装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体による超音波エコーを前記超音波プローブのアレイトランスデューサで受信して超音波画像を生成する超音波撮像装置であって、前記超音波画像の中深度以降の頭蓋骨構造の高輝度部分に対して、アレイトランスデューサの互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号の相関をとる相関演算部と、前記相関演算部による相関の結果に基づいて各トランスデューサに対応した遅延補正量を求める遅延補正量算出部と、前記遅延補正量算出部により求められた前記遅延補正量により頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れを補正する補正部とを備えたものである。
【００１６】
また、前記相関演算部は、互いに隣接するトランスデューサによる周波数領域の受信信号間に遅延量を与えると共に前記遅延量を変化させてそれぞれ位相整合を行い、前記遅延補正量算出部は、方位分解能が最良になったときの遅延量を前記遅延補正量とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、超音波ビームを構成する各超音波が異なる伝搬時間で生体内を伝搬することにより生じる波面乱れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１で用いられた超音波プローブの配置位置を示す図である。
【図３】各超音波トランスデューサに対する頭蓋骨の厚さの分布を示す図である。
【図４】超音波が頭蓋骨を伝搬する位置を示す図である。
【図５】超音波が頭蓋骨を伝搬する伝搬時間の差を示す図である。
【図６】伝搬時間から遅延補正量を求める様子を示す図である。
【図７】補正された遅延指示量により送信された超音波が頭蓋骨を伝搬する様子を示す図である。
【図８】補正しない遅延指示量により送信された超音波が頭蓋骨を伝搬する様子を示す図である。
【図９】各超音波トランスデューサから送信された超音波の波面を示す図である。
【図１０】実施形態２で用いられた超音波トランスデューサで受信したエコーの波形を示す図である。
【図１１】実施形態２で用いられた伝搬時間算出部が頭蓋骨内の超音波の伝搬時間を算出する様子を示す図である。
【図１２】実施形態３で用いられた超音波発生部の配列方向を示す斜視図である。
【図１３】実施形態３で用いられた超音波発生部の配列方向を示す上面図である。
【図１４】実施形態３で用いられた超音波発生部の開口幅を調整する様子を示す図である。
【図１５】実施形態４に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】実施形態４に係る超音波撮像装置の動作を表すフローチャートである。
【図１７】実施形態４における補正前の超音波画像を示す図である。
【図１８】実施形態４において波面補正を施した超音波画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
【００２０】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る超音波撮像装置の構成を示す。超音波撮像装置は、超音波プローブ１と、装置本体２とを有する。
超音波プローブ１は、アレイ状に配列された複数の超音波トランスデューサを有する。装置本体２は、超音波プローブ１に接続された受信信号処理部３および送信信号生成部４を有する。受信信号処理部３には、撮像用プローブ１で受信された超音波エコーに応じた受信信号が超音波プローブ１から入力される。送信信号生成部４は、送信信号を生成して超音波プローブ１に出力する。
【００２１】
受信信号処理部３および送信信号生成部４には、制御部５が接続されている。制御部５は、装置本体２内の各部に対して入力および出力の制御を行う。
【００２２】
制御部５には、さらに伝達時間算出部６と、遅延補正量算出部７と、補正部８と、画像生成部９がそれぞれ接続されている。伝達時間算出部６は、頭蓋骨内における骨構造からの超音波エコーに基づいて超音波プローブ１の各超音波トランスデューサで受信した頭蓋骨内の超音波の伝搬時間をそれぞれ求める。遅延補正量算出部７は、伝達時間算出部６により求められた伝搬時間に基づいて、各超音波トランスデューサから送信される超音波の送信タイミングを指示する遅延指示量を補正するための遅延補正量をそれぞれ求める。補正部８は、遅延補正量算出部７により求められた遅延補正量により遅延指示量を補正することで頭蓋骨の厚さ分布による超音波の波面乱れを補正する。画像生成部９は、受信信号処理部４で受信された超音波エコーに応じた受信信号に基づいて超音波画像を生成する。
【００２３】
次に、図１に示した超音波撮像装置の動作を説明する。
【００２４】
まず、図２に示すように、頭部の所定の位置に超音波プローブ１を配置する。配置された超音波プローブ１では、図３に示すように、超音波を送信するための各超音波トランスデューサ１０が直線状に配列されているのに対し、頭蓋骨Ｈではその外面および内面が曲線状となっており、各超音波トランスデューサ１０の位置によってそれぞれに対応する頭蓋骨Ｈの厚さが異なる。そこで、頭蓋骨Ｈの厚さ分布を認識するために、各超音波トランスデューサ１０から超音波を頭蓋骨Ｈに向けて送信することにより、１フレーム分の受信信号を取得する。
【００２５】
超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波は、図４に示すように、それぞれ対応する頭蓋骨Ｈの外面のＡ点に到達し、このＡ点で反射して戻る超音波エコーＥａと、Ａ点を通過して頭蓋骨Ｈ内を伝搬した後、頭蓋骨Ｈの内面のＢ点で反射された超音波エコーＥｂが、各超音波トランスデューサ１０で受信される。ここで、超音波エコーＥａが受信されてから超音波エコーＥｂが受信されるまでの時間には、図５に示すように、各超音波トランスデューサ１０に対応する頭蓋骨Ｈの厚みに起因した差が生じている。
超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０で受信された超音波エコーＥａおよびＥｂの受信信号は、受信信号処理部４に入力される。これらの受信信号は、制御部５を介して伝搬時間算出部６に伝送される。
【００２６】
伝搬時間算出部６は、受信信号処理部３から制御部５を介して入力された受信信号に基づいて、超音波プローブ１においてアジマス方向に直線状に配列された各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波が頭蓋骨Ｈを伝搬する伝搬時間をそれぞれ算出する。すなわち、伝搬時間算出部６は、超音波エコーＥａおよびＥｂの各超音波トランスデューサ１０における受信時刻に基づき、図６に示すように、各超音波トランスデューサ１０からの超音波が対応する頭蓋骨ＨのＡ点に到達してから頭蓋骨ＨのＢ点に到達するまでの時間をそれぞれ算出する。算出された各超音波トランスデューサ１０からの超音波の頭蓋骨Ｈの伝搬時間は、伝搬時間算出部６から制御部５に出力され、制御部５が遅延補正量算出部７に出力する。
【００２７】
遅延補正量算出部７は、伝搬時間算出部６から制御部５を介して受信された伝搬時間に基づいて、超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波が頭蓋骨Ｈの厚さ分布によらずに頭蓋骨Ｈを抜けた後に均一な波面を形成するように、各超音波トランスデューサ１０の遅延指示量を補正する遅延補正量を算出する。算出された各超音波トランスデューサ１０の遅延補正量は、遅延補正量算出部７から制御部５に出力され、制御部５が補正部８に出力する。
補正部８は、図７に示すように、遅延補正量算出部７から制御部５を介して受信された各超音波トランスデューサ１０の遅延補正量を各超音波トランスデューサ１０から送信される超音波の遅延指示量に加えることにより波面補正を行う。補正された遅延指示量は、補正部８から制御部５に出力され、制御部５が送信信号生成部４に出力する。
【００２８】
このようにして、補正部８で補正された遅延指示量に応じた送信信号を送信信号生成部４が超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０に出力し、各超音波トランスデューサ１０から超音波が送信される。各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波は頭蓋骨Ｈをそれぞれ伝搬し、この際に生じる頭蓋骨の厚さ分布に起因した伝搬時間の差が遅延補正量により相殺されることで、超音波が頭蓋骨Ｈを伝搬した後に頭蓋骨Ｈの厚さ分布による影響のない超音波の波面が得られる。
【００２９】
図８に示すように、頭蓋骨Ｈの厚みを考慮せずに遅延指示量のみにより各超音波トランスデューサ１０から超音波を送信すると、頭蓋骨Ｈを伝搬した後の超音波の波面に頭蓋骨Ｈの厚さ分布に起因した超音波の波面乱れが生じるのに対し、図７に示すように、補正部８が遅延指示量を遅延補正量で補正することにより頭蓋骨Ｈを伝搬した後の超音波の波面乱れを補正することができる。
【００３０】
頭蓋骨Ｈを伝搬した超音波は頭蓋骨Ｈ内の被検体に到達し、被検体により反射された超音波エコーが超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０で受信される。超音波プローブ１で受信された被検体からの超音波エコーの受信信号は、受信信号処理部４に入力される。受信信号処理部４が入力された超音波エコーに応じた受信信号を制御部５に出力すると、制御部５がその受信信号を画像生成部９に出力し、画像生成部９が入力信号に基づいて超音波画像を生成する。
【００３１】
本実施形態の超音波撮像装置によれば、頭蓋骨Ｈの厚さ分布による超音波の波面乱れを補正することができる。
【００３２】
ここで、頭蓋骨Ｈの厚さ分布による超音波の波面乱れを補正した実施例について説明する。図９に示すように、超音波プローブ１のアジマス方向に配列された各超音波トランスデューサ１０から所定の遅延指示量で送信される超音波に対し、伝搬時間算出部６により各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波の頭蓋骨Ｈの伝搬時間がそれぞれ得られる。この頭蓋骨Ｈの伝搬時間を考慮せずに遅延指示量のみにより各超音波トランスデューサ１０から超音波を送信すると、超音波が頭蓋骨Ｈを伝搬した後に頭蓋骨Ｈの厚さ分布に起因した波面乱れが生じた。
一方、伝搬時間算出部６で得られた超音波の頭蓋骨Ｈの伝搬時間に基づいて遅延補正量算出部７が遅延補正量を求め、補正部８が遅延補正量に基づいて遅延指示量を補正し、補正部８が補正した遅延指示量により各超音波トランスデューサ１０から超音波を送信した。その結果、各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波は、頭蓋骨Ｈを伝搬した後に頭蓋骨Ｈの厚さ分布による影響のない波面が得られた。
【００３３】
実施形態２
頭蓋骨Ｈ内の超音波の伝搬時間は、頭蓋骨Ｈ内における骨構造からの多重の超音波エコーを周波数領域で加算することにより算出することもできる。
【００３４】
図１０に示すように、超音波が超音波プローブ１の超音波トランスデューサ１０から時刻Ｔ１に送信されると、送信された超音波は頭蓋骨Ｈの外面のＡ点に到達し、頭蓋骨ＨのＡ点で反射して戻る超音波エコーが超音波トランスデューサ１０に時刻Ｔ２に受信される。ここで、超音波トランスデューサ１０において、超音波は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などからなる超音波発生部で発生し、音響レンズなどからなる超音波収束部を伝搬して送信されている。このため、頭蓋骨ＨのＡ点からの超音波エコーは、送信時刻Ｔ１から超音波トランスデューサ１０内の伝搬時間Ｔａだけ遅れて受信される。
一方、超音波トランスデューサ１０から送信され頭蓋骨ＨのＡ点を通過した超音波は頭蓋骨Ｈを伝搬し、頭蓋骨Ｈの内面のＢ点で反射された第１エコーが時刻Ｔ３に超音波トランスデューサ１０で受信される。さらに、第１エコーが頭蓋骨ＨのＡ点で反射された後に再び頭蓋骨ＨのＢ点で反射された第２エコーが時刻Ｔ４に超音波トランスデューサ１０で受信される。同様にして、頭蓋骨ＨのＢ点からの多重エコーが順次超音波トランスデューサ１０で受信される。ここで、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの時間、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間、・・・は、第１エコー，第２エコー，・・・がそれぞれ頭蓋骨Ｈを伝搬した伝搬時間Ｔｂとなる。
【００３５】
例えば、厚さが２ｍｍの頭蓋骨Ｈに２ＭＨｚ、波数ｎ＝２の超音波を送信時間Ｔｓ＝１．０μｓで送信した場合、超音波は超音波トランスデューサ１０内を伝搬時間Ｔａ＝２〜３μｓで伝搬すると共に頭蓋骨Ｈを伝搬時間Ｔｂ＝１．２μｓで伝搬し、超音波トランスデューサ１０で受信される。
【００３６】
このようにして、超音波トランスデューサ１０で受信された頭蓋骨ＨのＢ点からの第１エコー、第２エコー、・・・および送信した超音波を、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数領域で加算すると、図１１に示すように、頭蓋骨ＨのＢ点からの多重エコーの間隔、すなわち第１エコー，第２エコー，・・・がそれぞれ頭蓋骨Ｈを伝搬した伝搬時間Ｔｂに応じた周波数間隔Δｆｄでノッチが生じる。これは、頭蓋骨ＨのＡ点からの超音波エコーと頭蓋骨ＨのＢ点からの超音波エコーはコムフィルタの関係になっており、超音波トランスデューサ１０で頭蓋骨ＨのＡ点およびＢ点からの超音波エコーが受信された時間差（伝搬時間Ｔｂ）の逆数で与えられる周波数間隔でノッチまたはピークが生じるためである。そこで、伝搬時間算出部６は、ノッチまたはピークの周波数間隔ΔｆｄからＴｂ＝１／ｆｄに基づいて頭蓋骨Ｈ内の超音波の伝搬時間を求めることができる。同様にして、すべての超音波トランスデューサ１０から送信された超音波についてそれぞれ頭蓋骨Ｈ内の伝搬時間を求める。このようにして求められた伝搬時間を用いて遅延補正量算出部７が遅延補正量を求め、補正部８が遅延補正量に基づいて遅延指示量を補正することが可能となる。
この実施形態２によれば、伝搬時間算出部６が頭蓋骨Ｈ内の超音波の伝搬時間を求める際の負担を軽減することができる。
【００３７】
実施形態３
実施形態１および２で用いられる超音波プローブ１の各超音波トランスデューサ１０は超音波を発生させるＰＺＴなどからなる超音波発生部を有するが、この超音波発生部の開口幅を調整することで近距離音場限界が頭蓋骨Ｈの内面のＢ点付近となるように各超音波トランスデューサ１０から超音波を送信することができる。
【００３８】
例えば、図１２に示すように、各超音波発生部１１をアジマス方向に配列すると共にエレベーション方向に複数に分割することで各超音波発生部１１の開口幅を調整することができる。図１３に示すように、各超音波発生部１１をエレベーション方向に第１の素子部１１ａ〜第３の素子部１１ｃの３つに分割し、第１の素子部１１ａを中央に配置すると共に第２の素子部１１ｂおよび第３の素子部１１ｃを第１の素子部１１ａの両側に配置することができる。第１の素子部１１ａは、図１４に示すように、第２の素子部１１ｂおよび第３の素子部１１ｃとスイッチＳｗにより互いに電気的に接続／分離可能に接続されている。伝搬時間算出部６は、頭蓋骨Ｈ内の超音波の伝搬時間を求める場合、スイッチＳｗを開成することで第１の素子部１１ａのみの狭い開口幅とする。これにより、各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波の近距離音場限界が頭蓋骨Ｈの内面のＢ点付近となり、頭蓋骨Ｈにおける骨構造からの超音波エコーに基づいて伝搬時間が求められる。また、伝搬時間算出部６は、頭蓋骨Ｈ内の被検体を撮像する場合、スイッチＳｗを閉成することで第１の素子部１１ａ〜第３の素子部１１ｃを使用した広い開口幅とする。これにより、各超音波トランスデューサ１０から送信された超音波の近距離音場限界が頭蓋骨Ｈの被検体付近となり、頭蓋骨Ｈ内における被検体からの超音波エコーに基づいて超音波画像が生成される。
この実施形態３によれば、超音波を送信する対象と超音波発生部１１との距離に合わせて伝搬時間算出部６が超音波発生部１１の開口幅を調整することで、精度よく頭蓋骨Ｈ内の被検体を撮像することができる。
【００３９】
実施形態４
図１５に実施形態４に係る超音波撮像装置の構成を示す。この超音波撮像装置は、図１に示した実施形態１の装置において、伝搬時間算出部６が制御部５に接続された装置本体２の代わりに相関演算部１２が制御部５に接続された装置本体１３を用いたものである。その他の部材は、図１に示した実施形態１の装置と同様である。
相関演算部１２は、超音波画像の中深度以降の頭蓋骨構造の高輝度部分に対して、超音波プローブ１のアレイトランスデューサの互いに隣接するトランスデューサ１０による周波数領域の受信信号の相関をとるものである。この実施形態４においては、遅延補正量算出部７は、相関演算部１２で演算された相関の結果に基づいて各トランスデューサ１０に対応した遅延補正量を算出する。
【００４０】
この実施形態４における超音波撮像方法を、図１６のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１で、１フレーム分の被検体の超音波画像の取得が行われる。すなわち、制御部５からの指示により、送信信号生成部４で生成された送信信号に基づいて超音波プローブ１から被検体に向けて超音波ビームが送信され、超音波プローブ１で受信された超音波エコーが受信信号処理部３で処理された後、制御部５を介して画像生成部９に送られ、画像生成部９で１フレーム分の超音波画像（Ｂモード画像）が生成される。
ステップＳ２で、この超音波画像に対して、相関演算部１２により中深度以降の高輝度部分が認識され、関心領域Ｒとして設定される。例えば、超音波プローブ１が配置された側と反対側の頭蓋骨あるいは蝶形骨からの超音波エコーによる高輝度部分を関心領域Ｒとして設定することができる。
【００４１】
続くステップＳ３で、相関演算部１２は、関心領域Ｒに対応する超音波プローブ１の受信信号に対して相関の演算を行う。すなわち、高輝度の超音波エコーを得た走査線方向の超音波プローブ１のすべてのトランスデューサ１０による周波数領域の受信信号に対し、それぞれ隣接するトランスデューサ１０による受信信号との間に所定の遅延量が与えられて位相整合が行われ、位相整合された受信信号を互いに加算することにより得られる加算信号のＳ／Ｎ比が算出される。
さらに、相関演算部１２は、所定の遅延量を種々変化させてそれぞれ位相整合を行い、加算信号のＳ／Ｎ比を算出する。
【００４２】
ステップＳ４で、遅延補正量算出部７は、相関演算部１２において算出されたそれぞれの加算信号のＳ／Ｎ比を比較し、Ｓ／Ｎ比が最大になったときに、受信信号間に最も相関がとれて方位分解能が最良となったと判断し、この最大のＳ／Ｎ比を有する加算信号を得る際に与えられた遅延量をそのトランスデューサ１０の遅延補正量として算出する。
同様にして、超音波プローブ１のすべてのトランスデューサ１０の遅延補正量が算出される。
【００４３】
次に、制御部５からの指示により、ステップＳ４で算出された遅延補正量に基づき、すなわち、遅延補正量を加味して、ステップＳ５で、超音波プローブ１の各トランスデューサ１０からそれぞれ超音波が送信されると共に超音波エコーを受信して再度１フレーム分の超音波画像の取得が行われる。
さらに、ステップＳ６で、上述したステップＳ３と同様にして、相関演算部１２により関心領域Ｒに対応する超音波プローブ１の受信信号に対して相関の演算が行われ、続くステップＳ７で、上述したステップＳ４と同様にして、遅延補正量算出部７により超音波プローブ１の各トランスデューサ１０の遅延補正量が算出される。
【００４４】
ステップＳ８で、制御部５は、ステップＳ７で算出された遅延補正量が、超音波プローブ１により送受信される超音波の波長λに対して、λ／１０以内になったか否かを判定する。判定の結果、遅延補正量がλ／１０以内になっていなければ、遅延補正量を修正する必要性があると判断して、ステップＳ５に戻り、ステップＳ７で算出された遅延補正量に基づいて１フレーム分の超音波画像を取得し、ステップＳ６で相関の演算を行い、ステップＳ７で遅延補正量を算出する。このようにして、遅延補正量がλ／１０以内になるまでステップＳ５〜Ｓ８が繰り返される。
そして、ステップＳ８で、遅延補正量がλ／１０以内になったと判定されたところで、適正な遅延補正量が得られたと判断してステップＳ９に進み、補正部８によりこの遅延補正量を用いて頭蓋骨の厚さ分布に起因した超音波の波面乱れが補正され、補正された超音波画像が画像生成部９で生成されてディスプレイ等に表示される。
【００４５】
ここで、この実施形態４により実際に波面補正を施した例を図１７および１８に示す。図１７は、関心領域Ｒが設定された補正前の超音波画像を示している。この超音波画像に対して実施形態４による波面補正を施したところ、図１８に示されるような超音波画像が得られた。補正前に比べて、より鮮明な画像になったことを確認することができる。
【００４６】
なお、上記のステップＳ１における超音波画像の取得方法として、例えばフレーム開始直後に数１０回の超音波送受信を行って受信信号を収集すると共にメモリに蓄積し、その後、超音波の送受信を休止してその間にメモリに蓄積されている全受信信号を用いて超音波画像の構築を行う方式を採用することができる。このような方式を用いれば、超音波エコーの収集時間がフレームレートに比べて短いため、１フレーム画像内の時刻同時性が良く、より鮮明な画像を得ることができる。さらに、少ない送信数で超音波エコーのデータを収集することができるので、いわゆるカラードプラ、トリプレックスモード等においても、大幅なフレームレートの低下は生じない、という利点が得られる。
【００４７】
この実施形態４においても、実施形態１と同様に、頭蓋骨Ｈの厚さ分布による超音波の波面乱れを補正することが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１  超音波プローブ、２  装置本体、３  受信信号処理部、４  送信信号生成部、５  制御部、６  伝達時間算出部、７  遅延補正量算出部、８  補正部、９  画像生成部、１０  超音波トランスデューサ、１１  超音波発生部、１１ａ〜１１ｃ  第１〜第３の素子部、１２  相関演算部、Ｈ  頭蓋骨、Ｓｗ  スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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