(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波伝搬の障害物の隙間を介して障害物の奥側の診断部位の診断画像を、異なる位置から、高フレームレートで取得する超音波診断装置を提供する。【解決手段】送信部３、４は、超音波探触子２に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の振動子を駆動して、被検体１３内の設定偏向方向にｎ本の送信ラインからなる平面波ビームを送信し、受信部４、５は、超音波探触子２に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数で、ｍ≦ｎ）の振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成し、ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査して得られる複数の受信ビームからなるフレームデータを生成し、画像構成部６〜８は、受信部で生成されるフレームデータに基づいて診断画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に当接して用いる超音波探触子と、前記超音波探触子の複数の振動子を駆動する超音波信号を送信処理する送信部と、前記超音波探触子の複数の振動子により受信される反射エコー信号を受信処理する受信部と、前記受信部で受信処理された受信信号に基づいて診断画像を生成する画像構成部と、前記診断画像を表示する表示部と、少なくとも前記送信部と前記受信部と前記画像構成部を制御する制御部と、前記制御部に指令を入力する入力部とを備え、
前記送信部は、前記超音波探触子に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の前記振動子を駆動して、前記被検体内の設定偏向方向にｎ本の送信ラインからなる平面波ビームを送信し、
前記受信部は、前記超音波探触子に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数）の前記振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成し、前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査して得られる複数の前記受信ビームからなるフレームデータを生成し、
前記画像構成部は、前記受信部で生成される前記フレームデータに基づいて前記診断画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記ｎ個の振動子を駆動する前記超音波信号に遅延時間差を設けて前記設定偏向方向に前記平面波ビームを送信し、前記制御指令に基づいて少なくとも異なる複数の設定偏向方向にそれぞれ前記ｎ本の送信ラインからなる前記平面波ビームを送信し、
前記受信部は、前記複数の設定偏向方向に送信される平面波ビームの前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される前記複数の受信ラインを走査して前記複数の設定偏向方向ごとの前記フレームデータを生成し、
前記画像構成部は、前記複数の設定偏向方向ごとのフレームデータを合成して前記診断画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記送信部を制御して前記設定偏向方向ごとに前記平面波ビームを送信させ、前記受信部を制御して前記平面波ビームの複数の送信ラインを幅方向に複数Ｎ（Ｎは自然数）の組に分割し、該分割した組ごとに前記複数の受信ラインを設定して前記受信ビームを生成し、生成した複数の前記受信ビームに基づいて前記設定偏向方向ごとに前記フレームデータを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記設定偏向方向にｎ本の送信ラインから形成される平面波ビームの幅を、前記平面波ビームの伝搬障害となる複数の障害物に挟まれる隙間に収まる幅に設定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】
前記制御部は、前記平面波ビームの伝搬障害となる複数の障害物に挟まれる隙間の中心を、前記ｎ本の送信ラインの平面波ビーム幅の中心に合わせるとともに、前記平面波ビーム幅と、前記ｎと、前記受信ラインのピッチ及び本数とを設定することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記送信部は、前記複数の設定偏向方向に送信する平面波ビームの超音波を前記設定偏向方向ごとに異なる変調符号で変調し、
前記受信部は、前記設定偏向方向に対応する前記受信ラインの前記受信ビームを前記変調符号に対応して設定された復調符号で復調することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
被検体に当接して用いる超音波探触子と、前記超音波探触子の複数の振動子に超音波信号を送信処理する送信部と、前記超音波探触子の複数の振動子により受信される反射エコー信号を受信処理する受信部と、前記受信部で受信処理された受信信号に基づいて診断画像を生成する画像構成部と、前記診断画像を表示する表示部と、少なくとも前記送信部と前記受信部と前記画像構成部を制御する制御部と、前記制御部に指令を入力する入力部とを備え、
前記送信部は、前記超音波探触子に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の前記振動子を駆動する時間に遅延時間差を設け、前記被検体内に設定された仮想点音源の位置で前記ｎ個の振動子から送信されるｎ本の送信ラインの超音波の波面を揃わせ、前記仮想点音源を頂点とするセクタ領域の全体に前記ｎ本の送信ラインを拡散させるように構成され、
前記受信部は、前記超音波探触子に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数で、ｍ≦ｎ）の前記振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成するとともに、前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査してフレームデータを生成するように構成され、
前記画像構成部は、前記受信部で生成される前記フレームデータに基づいて前記診断画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記仮想点音源を偏向方向又は深度方向の任意の位置に１又は複数設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】
前記制御部は、前記送信部を制御して前記仮想点音源を１又は複数設定し、設定された前記仮想点音源ごとに前記ｎ本の送信ラインに超音波を送信させ、前記受信部を制御して前記ｎ本の送信ラインを複数Ｎ（Ｎは自然数）の組に分割し、該分割した組ごとに前記複数の受信ラインを設定して前記受信ビームを生成し、生成した複数の前記受信ビームに基づいて前記仮想点音源ごとに前記フレームデータを生成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１０】
前記制御部は、前記仮想点音源の位置を前記超音波の伝搬障害となる複数の障害物に挟まれる隙間に設定することを特徴とする請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記制御部は、複数の前記仮想点音源の位置を複数の障害物に挟まれる隙間の偏向方向又は深度方向にずらして設定し、
前記受信部は、偏向方向にずらして設定された複数の前記仮想点音源の位置又は深度方向にずらして設定された複数の前記仮想点音源の位置ごとに、前記フレームデータを生成して診断画像を複数枚撮像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】
前記送信部は、前記被検体内の超音波伝搬の障害物を避けるように前記平面波ビームを送信し、
前記受信部は、前記被検体内の超音波伝搬の障害物を避けるように前記反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記送信部は、前記複数の仮想点音源の位置ごとに送信する超音波を異なる変調符号で変調し、
前記受信部は、前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインの前記受信ビームを前記変調符号に対応して設定された復調符号で復調することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、診断領域に超音波の平面波を送信し、反射エコー信号を並列受信して診断画像を高フレームレートで撮像する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から生体組織の構造に応じた超音波の反射エコー信号を受信し、例えば超音波断層像等の診断画像を生成して表示している。特に、心機能診断においてはフェーズドアレイを用いて、超音波の送受信ビームにより診断部位を扇形走査（セクタスキャン）して撮像している。フェーズドアレイ型の超音波探触子は、送受信口径（以下、適宜、単に口径という。）の複数の振動子から放射する超音波の位相をそれぞれ制御して、特定の点に超音波を集束させた送信ビームと受信ビームを生成することができ、かつビーム方向を偏向することができる。したがって、電子スキャンにより一対の送信ビームと受信ビームを走査線として扇形走査して診断画像を取得することが、一般に採用されている。
【０００３】
ところで、超音波探触子を用いて被検体の体表から心臓との間で超音波を送受信する場合、超音波伝搬の障害となる肋骨等の障害物による超音波の反射、乱反射、回折などのために、診断画像にアーチファクトが生じるという問題がある。そこで、肋骨の間の音響窓（アコースティックウィンドウ）から走査線を送信する肋間走査が一般に採用されている。しかし、肋間走査によっても、ジャミングノイズやシャドーアーチファクト等の肋間走査特有のアーチファクトが生ずる。また、一般的なスペックルノイズ等があり、これらのアーチファクトが画像診断の妨げとなる。
【０００４】
そこで、障害物の影響を低減する技術として、ビームの音線中心を輻射面より前方に設定し、且つ、音線中心よりさらに前方の被検体内にセクタ部分が形成されるように、輻射面を凹面状に形成することが提案されている（例えば、特許文献１）。また、心臓のように比較的動きの早い臓器の診断画像は、高フレームレートによる撮像が望まれる。超音波診断装置における高フレームレート撮像を実現するために、平面波などの非集束送信ビームを用いる技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００-２０１９２８号公報
【特許文献２】ＵＳ６３０９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、心臓の診断の場合、いろいろな角度から取得した心臓の診断画像に基づいて診断するのが一般的であるが、肋骨間の音響窓は肋骨の位置によって異なる。つまり、位置によって肋骨間の音響窓の大きさが変わるとともに、体表から肋骨までの深さが変わる。しかし、上記の特許文献に記載された技術は、音響窓の大きさ及び肋骨の深さ位置が肋骨の位置によって変化することが考慮されていないから、いろいろな角度から心臓の診断画像を取得する場合に制約を受ける。
【０００７】
例えば、特許文献１によれば、複数の振動子を配列した凹面により走査中心が決まってしまうので、肋骨の深さが変わると肋間走査できない場合がある。このような問題は、肋骨等の障害物に限られるものではなく、こめかみ等の頭蓋骨の隙間から頭蓋骨の裏側（奥側）の脳組織を撮像して診断画像を得る場合など、超音波伝搬の障害物の裏側（奥側）にある生体組織の診断画像を得る場合にも共通する問題である。また、特許文献２には、障害物を回避することに関しては記載されていない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、超音波伝搬の障害物の裏側に位置する生体組織の診断画像を、アーチファクトを抑制して高フレームレートで取得できる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の第１の態様は、被検体に当接して用いる超音波探触子と、前記超音波探触子の複数の振動子を駆動する超音波信号を送信処理する送信部と、前記超音波探触子の複数の振動子により受信される反射エコー信号を受信処理する受信部と、前記受信部で受信処理された受信信号に基づいて診断画像を生成する画像構成部と、前記診断画像を表示する表示部と、少なくとも前記送信部と前記受信部と前記画像構成部を制御する制御部と、前記制御部に指令を入力する入力部とを備え、前記送信部は、前記制御部から与えられる制御指令に基づいて、前記超音波探触子に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の前記振動子を駆動して、前記被検体内の設定偏向方向にｎ本の送信ラインからなる平面波ビームを送信し、前記受信部は、前記超音波探触子に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数）の前記振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成し、前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査して得られる複数の前記受信ビームからなるフレームデータを生成し、前記画像構成部は、前記受信部で生成される前記フレームデータに基づいて前記診断画像を生成することを特徴とする。
【００１０】
第１の態様によれば、送信部は、ｎ個の送信口径から被検体内の設定偏向方向にｎ本の送信ラインからなる非集束送信の平面波ビームを送信しているから、偏向方向の設定に応じて超音波伝搬の障害物の裏側に位置する診断領域の生体組織の診断画像を、アーチファクトを低減して撮像することができる。また、平面波ビームを送信しているから、走査することなく一回の送信で診断領域の全体に超音波を送波できる。また、走査（スキャン）に伴う時間が不要であるから、並列受信することによりフレームレートを高くすることができる。すなわち、受信部では、受信口径に対応するｍ個の振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して、複数の送信ラインに対応させて設定された複数の受信ラインについて複数の受信ビームを生成している。そして、複数の受信ビームによりフレームデータを生成しているから、高いフレームレートで診断画像を撮像することができる。また、受信ビームは反射エコー信号をフォーカスし処理して生成しているから、受信信号のＳＮ比を高くすることができ、解像度に優れた診断画像を撮像することができる。
【００１１】
例えば、肋骨等の障害物の隙間を介して障害物の奥側の心臓を撮像する場合は、ｎ個の送信口径を障害物の隙間に収まるように設定すれば、障害物の影響を受けることなく、ジャミングノイズやシャドーアーチファクト等のアーチファクトを低減して撮像できる。また、送信口径のｎ個の振動子を駆動する超音波信号に遅延時間差を設けることにより、平面波ビームを所望の設定偏向方向に送信できる。そのため、障害物を避けた角度から障害物の裏側に位置する診断領域に平面波ビームを送信可能に偏向方向を設定することができ、あるいは障害物の隙間を介して異なる偏向方向から平面波ビームを送信できるので、様々な方向から診断領域を観測することができる。さらに、異なる方向から撮像した診断領域の診断画像データを空間合成することにより、スペックルノイズ等のアーチファクトの影響を低減することができる。
【００１２】
また、上記の課題を解決する本発明の第２の態様は、第１の態様の送信部と受信部に代えて、次のように構成したことを特徴とする。つまり、前記送信部は、前記超音波探触子に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の前記振動子を駆動する時間に遅延時間差を設け、前記被検体内の１箇所に設定された仮想点音源の位置で前記ｎ個の振動子から送信されるｎ本の送信ラインの超音波の波面を揃わせ、前記仮想点音源を頂点とするセクタ領域の全体に前記ｎ本の送信ラインを放射状に形成する。前記受信部は、前記超音波探触子に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数）の前記振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成するとともに、前記ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査してフレームデータを生成するように構成されたことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、第２の態様は、仮想点音源を任意の所望位置に形成し、その仮想点音源を頂点とするセクタ領域の全体にｎ本の送信ラインを放射状に形成したことを特徴とする。これにより、例えば、障害物の近傍の深度であって障害物から離れた位置あるいは近接した位置に仮想点音源を形成することにより、障害物の裏側にセクタ領域を形成できから、障害物の裏側の診断画像を容易に得ることができる。また、肋骨等の障害物の隙間を介して障害物の奥側の心臓を撮像する場合、その障害物の間に仮想点音源を設定することにより、障害物の影響を受けることなく、ジャミングノイズやシャドーアーチファクト等のアーチファクトを低減して、障害物の奥側（裏側）の診断領域の超音波像を撮像することができる。
【００１４】
また、第１の態様と同様に、仮想点音源を任意の異なる複数の位置に形成して、複数の診断画像を生成することができ、それらの診断画像を合成することにより、スペックルノイズ等のアーチファクトの影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波伝搬の障害物の裏側に位置する生体組織の診断画像を、アーチファクトを抑制して高フレームレートで取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の超音波診断装置の実施形態のブロック構成図である。
【図２】本発明の解決課題を説明する従来例の肋間走査の一例を示す図である。
【図３】本発明の超音波診断装置を用いた実施例１の肋間撮像を説明する図である。
【図４】実施例１の肋間撮像の送信と受信のタイミングチャートを示す図である。
【図５】実施例１の肋間撮像により撮像された複数の画像を空間合成する例を説明する図である。
【図６】障害物がない場合の本発明の実施例１による撮像を説明する図である。
【図７】本発明の超音波診断装置を用いた実施例２の肋間撮像を説明する図である。
【図８】実施例２の変形例を説明する図である。
【図９】実施例２の他の変形例を説明する図である。
【図１０】実施例２のさらに他の変形例を説明する図である。
【図１１】実施例２の仮想点音源を深度方向に複数設定する変形例を説明する図である。
【図１２】実施例２の仮想点音源を用音波探触子の送受信面に設定した変形例を説明する図である。
【図１３】実施例２の仮想点音源を超音波探触子の送受信面よりも内部側に設定した変形例を説明する図である。
【図１４】本発明の超音波診断装置の実施例３のブロック構成図である。
【図１５】実施例３の肋間撮像を説明する図である。
【図１６】実施例３の送信変調部の具体的な構成を説明する図である。
【図１７】実施例３の符号変調送信信号の演算式と波形を示す図である。
【図１８】３つの偏向方向に平面波ビームをそれぞれ送信する送信口径に印加する符号変調送信信号の時間波形を示す図である。
【図１９】３つの偏向方向に送信される平面波ビームの超音波の音場分布を示す模式図である。
【図２０】実施例３の受信ビームフォーマと受信復調部の具体的な構成図である。
【図２１】実施例３の符号復調受信信号の演算式と波形を示す図である。
【図２２】２つの仮想点音源に平面波ビームをそれぞれ送信する送信口径に印加する符号変調送信信号の時間波形を示す図である。
【図２３】２つの仮想点音源に送信される平面波ビームの超音波の音場分布を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を適用してなる超音波診断装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。図に示すように、超音波診断装置１は、被検体１３に当接させて用いる超音波探触子２と、被検体１３内に照射する送信ビームを形成する送信ビームフォーマ３と、送信ビームフォーマ３から出力される信号に従って超音波探触子２を駆動して送信ビームを生成するとともに、超音波探触子２で受信した反射エコー信号を受信するパルサレシーバ４と、パルサレシーバ４から出力される反射エコー信号を入力し、受信処理をして受信ビームを形成する受信ビームフォーマ５とを備えて形成されている。本発明の送信部は、送信ビームフォーマ３とパルサレシーバ４とにより構成され、本発明の受信部は、パルサレシーバ４と受信ビームフォーマ５とにより形成されている。
【００１８】
受信ビームフォーマ５から出力される受信ビームデータは、空間合成部６に入力される。空間合成部６は、空間合成用メモリ７に記憶された空間合成用の受信ビームデータからなるフレームデータを用いて空間合成を行うようになっている。画像処理部８は、空間合成部６により合成されたフレームデータから診断情報を抽出して、診断画像を生成して表示部９に表示するようになっている。これらの空間合成部６と空間合成用メモリ７と画像処理部８とによって、本発明の画像構成部が形成されている。
【００１９】
送信ビームフォーマ３、受信ビームフォーマ５、空間合成部６、画像処理部８、表示部９は、それぞれシステムバス１２を介して制御部１０とユーザインタフェ−ス（ＵＩ）１１に接続され、それらの間で必要なデータ及び制御指令が送受可能に形成されている。制御部１０は、超音波診断装置１の全体を制御するとともに、送信ビームフォーマ３と受信ビームフォーマ５を制御して、被検体１３に送信する送信ビーム及び被検体１３から受信する反射エコー信号の受信ビームを形成させるようになっている。また、制御部１０は、送信ビームフォーマ３と受信ビームフォーマ５を制御して、送信ビームを送信させるとともに、送信ビームである平面波ビームの送信ラインに基づいて設定される受信ラインを走査して受信ビームを生成させるようになっている。ユーザインタフェース（ＵＩ）１１は、操作者が超音波診断装置１を操作し、かつ動作させるための入力部を備えている。
【００２０】
超音波探触子２は、フェーズドアレイであり、複数の振動子を配列して形成され、被検体１３との間で超音波を送受信する機能を有している。パルサレシーバ４は、超音波探触子２を駆動して超音波を発生させるための送信パルスを出力するとともに、超音波探触子２で受信した反射エコー信号を取り込んで所定のゲインで増幅して受信信号を生成する。
【００２１】
送信ビームフォーマ３は、パルサレシーバ４と相まって、制御部１０から与えられる制御指令に基づいて、超音波探触子２に設定された送信口径に対応する複数ｎ（ｎは自然数）の振動子を駆動して、被検体１３内の設定偏向方向θにｎ本の送信ラインからなる平面波ビーム（送信ビーム）を送信するようになっている。ここで、設定偏向方向θは、超音波探触子２の超音波送受信面に鉛直な偏向方向をθ＝０とし、これを基準として対称に偏向させた平面波ビームの進行方向を±θとして表現する。そして、送信ビームフォーマ３は、制御部１０から与えられる１又は複数の設定偏向方向θｉに送信ビームを送信するため、ｎ個の振動子を駆動する超音波信号に遅延時間差を設け、設定偏向方向θｉに平面波ビームを送信して、波面が揃うようにしている。
【００２２】
受信ビームフォーマ５は、パルサレシーバ４と相まって、制御部１０から与えられる制御指令に基づいて、超音波探触子２に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数）の振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成するようになっている。つまり、反射エコー信号を入力して整相制御し、一点又は複数の収束点についてフォーカス処理して受信ビームを形成する。このとき、ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査して、受信ラインごとに受信ビームを生成するようになっている。そして、全ての受信ラインを走査して得られる複数の受信ビームからなるフレームデータを生成するようになっている。また、複数の設定偏向方向θｉに平面波ビームが送信される場合は、ｎ本の送信ラインに基づいて設定される複数の受信ラインを走査して複数の設定偏向方向θｉごとのフレームデータを生成するようになっている。なお、受信ライン数は、送信ライン数と同数又は送信ライン数よりも少ない本数に設定することができる。
【００２３】
画像処理部８は、各種フィルタ、検波、反射強度画像輝度変換、血流速度演算、スキャンコンバート処理、各モードの画像や、キャラクタや、スケールなどのオーバーレイを施して診断画像データを得る。また、設定偏向方向θが複数設定されている場合は、それぞれの偏向方向ごとの受信ビームデータに基づいて、空間合成画像を生成するようになっている。表示部９は、画像処理部８で生成された診断画像データを診断画像として画面に表示する。
【００２４】
制御部１０は、ＣＰＵ、メインメモリ、ＨＤＤなどから構成され、システムバス１２及びシリアルインターフェース、ネットワークなどを介して超音波診断装置１の各部の制御を行うようになっている。つまり、制御部１０は、システムバス１２に接続されたユーザインタフェース１１から入力される操作者の操作に応じた指令に従って、超音波診断装置１の各部の動作を制御するようになっている。ユーザインタフェース１１には、トラックボール、キーボード、スイッチなどから構成されている。
【００２５】
空間合成部６は、空間合成用メモリ７に少なくとも１つ以上のフレームの受信ビームデータを記憶し、２つ目以降のフレームの受信ビームデータと、記憶したフレームの対応する位置の受信ビームデータを用いて、合成受信ビームデータをフレーム単位で生成するようになっている。空間合成は、周知の合成方法を適用することができ、例えば複数フレームの受信ビームデータを画素単位で加算平均して、合成受信ビームデータからなる合成フレームデータを生成する。画像処理部８は、空間合成部６から出力される合成フレームデータの各合成受信ビームデータを、必要に応じてフィルタ処理、検波処理、反射強度画像輝度変換処理、血流速度演算、スキャンコンバート処理、等の処理を施して所望の診断画像を生成するようになっている。つまり、空間合成部６と空間合成用メモリ７と画像処理部８とによって、後述する扇形領域について生成された受信ビームデータに基づいて複数の診断画像を生成し、それらの複数の診断画像を合成した合成診断画像を生成する画像構成部が形成されている。
【００２６】
このように構成される一実施形態の超音波診断装置を用いて行う本発明の診断画像の撮像方法を、実施例に分けて説明する。なお、以下の実施例では、平面波ビームを形成する送信ラインと、受信ビームを形成する受信ラインの本数及び位置を同一に設定した例を説明する。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、送信ライン数と受信ライン数を異ならせて設定することができる。
【００２７】
（実施例１）
本実施例１では、図１に示すように、被検体１３内の診断部位として心臓１４の診断画像を撮像するものとして説明する。同図に示すように、超音波探触子２と心臓１４との間に障害物である肋骨１５が位置している。従来一般のフェーズドアレイの超音波探触子２を用いて扇形走査により診断画像を撮像する場合、図２に示すように、扇形領域の頂点１６を扇形走査中心として、超音波探触子２の超音波送受信面の複数の振動子の配列中心に位置させて設定される。この場合、肋骨１５が心臓１４に対して送受信ラインである走査線１７を遮る領域１８が生じるため、音響陰影により心臓１４の一部が隠れた画像となる。また、肋骨１５で超音波が乱反射する結果、アーチファクト１９が生じ、診断の妨げとなる。
【００２８】
そこで、本実施例１では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、２本の肋骨１５ａ、ｂの間に形成される隙間である音響窓の中心に、平行な複数の送受信ライン２０からなる平面波ビーム２１の幅方向の中心に、中心送受信ライン２０-ｃを設定する。図３（ａ）〜（ｃ）では、２本の肋骨１５ａ、ｂの隙間の最も狭い隙間の最狭点２２ａ、ｂを結ぶ線上の中心に、それぞれ中心送受信ライン２０-ｃを設定している例を示している。しかし、これに限られるものではなく、最狭点２２ａ、ｂを結ぶ線上の少なくとも１点を通る中心送受信ライン２０-ｃを設定する。この中心送受信ライン２０-ｃの設定は、例えば心臓１４の診断画像を取得する準備段階で、超音波探触子２を被検体１３の体表に当接して得られる肋骨１５を含む診断部位１４の断層画像を表示部９に表示し、その断層画像上で操作者がユーザインタフェース１１から平面波ビーム２１の幅方向の中心に中心送受信ライン２０-ｃを設定することができる。また、後述するように、制御部１０により自動で中心送受信ライン２０-ｃを設定することができる。
【００２９】
ユーザインタフェース１１により中心送受信ライン２０-ｃが設定されると、制御部１０は、設定された中心送受信ライン２０-ｃを中心とする平面波ビーム２１を設定する。平面波ビーム２１は、中心送受信ライン２０-ｃの設定偏向方向（偏向角度）θの範囲（＋θ、−θ）、送信ラインピッチ、送信ライン数、送信口径（ｎ）などを含む送信パラメータであり、予め設定されている送信条件の基準に従って設定する。そして、制御部１０は、設定した送信条件に従って送信ビームフォーマ３を制御して、パルサレシーバ４と超音波探触子２を介して被検体１３に送信ビームを送信する。また、制御部１０は、送受信ライン２０の本数に基づいて、フォーカス受信するための受信口径と、受信ラインピッチ、受信ライン数、１又は複数のフォーカス点などの受信パラメータを、予め設定されている受信条件の基準に従って受信ビームフォーマ５に設定する。
【００３０】
図３では、簡略にするために平面波ビーム２１の送受信ライン２０の本数を、それぞれ設定偏向方向（図示例では３方向）について複数本（図示例では３本）示しているが、通常の送受信ライン２０の本数は数十から数百本に設定することができる。また、設定偏向方向についても適宜数、設定することができる。偏向角度が異なる平面波ビーム２１に基づく反射エコー信号を、送受信ライン２０に従って走査して形成された受信ビームデータは、複数の設定偏向方向ごとに空間合成部６により空間合成用メモリ７に記憶される。そして、空間合成部６にて、複数の設定偏向方向の受信ビームデータからなるフレームデータが重なり合う同一空間の受信ビームデータが空間合成され、合成診断画像が生成される。
【００３１】
図4（ａ）に、超音波探触子２の送信口径に対応するｎ個の振動子を駆動して、被検体１３内の設定偏向方向θｉにｎ本の平行な送受信ライン２０からなる平面波ビーム２１を形成する送信動作と、受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数で、ｍ≦ｎ）の振動子により受波される反射エコー信号をフォーカス処理して受信ビームを生成する受信動作のタイミングチャートを示す。図に示すように、送信ビームフォーマ３は、設定時間にわたって超音波の送信パルスからなる平面波ビームを間欠的に送信する。受信ビームフォーマ５は、平面波ビームが停止している間に、受信口径を切り替えながら、設定されている送受信ライン２０を走査して受信ビームを形成してフレームデータを取得するようになっている。この動作を複数の設定偏向方向θｉについて実施して、設定偏向方向θｉごとのフレームデータを取得する。
【００３２】
なお、図4（ａ）の例によれば、送受信ライン２０の本数が多い場合は、フレームデータの取得に時間がかかる場合がある。この場合は、図4（ｂ）に示すように、送受信ライン２０を平面波ビーム２１の幅方向に複数Ｎの組に分割し、分割した組ごとに分けて送受信ライン２０を並列に走査すれば、フレームデータの取得時間を短縮できる。すなわち、制御部１０は、送信ビームフォーマ３を制御して設定偏向方向θｉごとに平面波ビーム２１を送信させる。また、制御部１０は、受信ビームフォーマ５を制御して平面波ビーム２１の複数の送受信ライン２０を複数Ｎの組に分割し、分割した組ごとの送受信ライン２０を走査して受信ビームを生成する。そして、生成した複数の受信ビームに基づいて設定偏向方向θｉごとにフレームデータを生成する。また、図４（ａ）、（ｂ）を適宜組み合わせてもよい。
【００３３】
このように、図３に示した実施例１の診断画像の撮像方法によれば、障害物である肋骨１５の間に平面波ビーム２１の中心送信ライン２０-ｃを設定して、平面波ビーム２１の幅が障害物である肋骨１５の間に収まるように、設定偏向方向θに応じて送受信ライン２０の本数とピッチを調整できる。そのため、診断部位である心臓１４を肋骨１５の音響陰影に隠れることなく描出することができる。したがって、超音波探触子２の位置によって肋骨１５間の隙間の大きさや、体表からの深さ、及び設定偏向方向θが変化しても、これに対応して平面波ビーム２１の幅を複数の障害物の隙間に収まるように容易に変更できるから、送受信ライン２０が障害物に遮られることなく診断画像を撮像できる。これにより、超音波探触子２の位置を種々変えて、異なる角度から見た診断画像を容易に取得することができる。
【００３４】
また、肋骨１５による不要な乱反射が低減できるのでジャミングノイズなどのアーチファクトを低減することができる。さらに、設定偏向方向θを複数設定して、異なる偏向方向から診断対象を撮像できるから、それらの複数偏向方向の受信ビームデータからなるフレームデータ取得し、それらのフレームデータを空間合成して診断画像を構成できるから、スペックルノイズを低減することができる。
【００３５】
実施例１では、平面波ビームの偏向方向が３方向の例を示したが、これに限らず、許容される撮像時間に応じて適宜増やすことにより、空間分解能や、コントラスト分解能を改善することができる。また、本実施例では、簡単のために送受信ライン２０を３本の例で説明したが、これに限らず、送受信ライン２０を許容される撮像時間に応じて設定することにより、空間分解能や、コントラスト分解能を改善することができる。
【００３６】
また、実施例１では、非集束送信の平面波ビームの例を示したが、本発明はこれに限らず、送受信ライン数と受信ビームの間隔に応じて、比較的弱めの集束送信を行って音圧の強い送信ラインからなる平面波ビームを用いても実現できる。この場合、複数の受信ビーム相互間の感度差、サイドローブの影響などを考慮して弱集束平面波ビームを調整、受信ゲインなどで補正する。
【００３７】
（実施例１の変形例）
実施例１では、肋骨１５の間から診断部位１４である心臓を撮像する例を示した。しかし、本発明は肋間撮像に限られるものではなく、障害物の影響がない場合でも、本発明を適用することにより、高フレームレートで空間解像度に優れ、アーチファクトの少ない診断画像を撮像することができる。例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、診断部位１４に対して、平面波ビーム２１の幅を診断部位１４の大きさに合わせて、設定偏向方向θｉを変えて複数枚（図示例では３枚）のフレームデータを取得する。そして、複数枚のフレームデータに基づいて空間合成部６において空間合成することにより、空間解像度に優れ、アーチファクトの少ない診断画像を撮像することができる。つまり、障害物の存在の有無、及び障害物の位置に応じて、平面波ビームの位置及び幅を調整することにより、診断部位１４の範囲に応じて広範囲又は局所的な範囲、あるいは送受信ライン２０の間隔を自由に調整することが可能となる。
【００３８】
（実施例２）
図６を参照して、本発明の診断画像の撮像方法の実施例２を説明する。本実施例は、実施例１と同様に、被検体１３内の診断部位として心臓１４の診断画像を撮像するものとして説明する。本実施例２が、実施例１と異なる点は、平行な複数の送受信ライン２０からなる平面波ビーム２１を送信することに代えて、２本の肋骨１５ａ、ｂの間に形成される隙間に、送信口径を構成する複数の振動子から仮想点音源３１を形成するように送信することにある。すなわち、送信口径に対応する振動子から放出される複数の送受信ライン３２が仮想点音源３１で交差した後、セクタ状に広がる平面波ビーム３３を形成して、平面波ビーム３３が肋骨等の超音波伝搬の障害物に遮られないようにしたことにある。図示例では、図を簡潔にするため、仮想点音源３１を３点配置し、送受信ライン３２を３本示しているが、実施例１と同様に、本発明はこれに限られないことは言うまでもない。
【００３９】
ユーザインタフェース１１を用いて、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、障害物１５ａ，ｂの間に仮想点音源３１を３点設定する。また、仮想点音源３１を配置する幅は、障害物１５ａ，ｂの間隔よりも当然に狭く設定する。制御部１０は、仮想点音源３１の数、走査角度、走査ピッチなどの走査情報に基づいて、送信ビームフォーマ３と受信ビームフォーマ５を制御する。
【００４０】
送信ビームフォーマ３は、制御部１０に制御指令に基づいて、超音波探触子２に設定された送信口径（送信サブ口径）Ｄに対応する複数ｎの振動子を、遅延時間差を設けた送信パルスで駆動する。遅延時間差は、ｎ個の振動子から送信されるｎ本の送受信ライン３２の超音波の波面が仮想点音源３１の位置で揃うように決める。その結果、送信サブ口径Ｄから送信されたエネルギーが仮想点音源３１に集束し、仮想点音源３１からセクタ領域の全体にｎ本の送受信ライン３２が放射状に拡散して平面波ビーム３３が形成される。ここで、理想的な仮想点音源３１を形成するためには、送信サブ口径Ｄを次式（１）のように設定する。次式（１）において、Ｌは超音波探触子２の送受信面と仮想点音源３１との最短距離、θmaxは走査最大角度である。
D＞２Ｌｔａｎ(θmax)            ・・・（１）
ただし、送信サブ口径Ｄを大きくしすぎると、障害物１５の影響によるアーチファクトが増加するので、調整が必要である。
【００４１】
一方、受信ビームフォーマ５は、制御部１０の制御指令に基づいて、超音波探触子２に設定された受信口径に対応する複数ｍ（ｍは自然数）の振動子により受波される反射エコー信号を、送受信ライン３２上でフォーカス処理して受信ビームを生成する。そして、ｎ本の送受信ライン３２を走査して得られる受信ビームデータにより、フレームデータを生成するようになっている。例えば、複数の設定偏向方向ごとに得られた受信ビームデータを空間合成部６により空間合成用メモリ７に記憶し、同一空間の受信ビームデータを合成して、１枚の合成診断画像を生成する。本実施例２の空間合成によれば、図７の概念図に示すように、スペックルノイズを低減することができる。
【００４２】
本実施例２によれば、障害物１５ａ、ｂの間に仮想点音源３１を設定して、診断部位１４が障害物１５による音響陰影に隠れることなく、超音波送受信することができるので、障害物による不要な乱反射を低減して、ジャミングノイズなどのアーチファクトを低減した診断画像を取得することができる。なお、本実施例では、仮想点音源３１を３点設定する場合を説明したが、さらに多くの仮想点音源３１を設定することにより、空間分解能及びコントラスト分解能を改善することができる。
【００４３】
（実施例２の変形例１）
実施例２では、１組の障害物１５ａ、ｂの隙間から障害物１５ａ、ｂの裏側（奥側）の診断部位１４を撮像する例を示したが、本発明はこれに限らず、図８に示すように、３つの障害物１５ａ、ｂ、ｃにより形成される２つの隙間にそれぞれ仮想点音源３１ａ、ｂを設定して、実施例２と同様に撮像することができる。これによれば、比較的大きな診断部位１４の場合で、かつ比較的多くの障害物１５ａ〜ｃが存在するときでも、撮像することができる。また、複数の障害物１５ａ〜ｃによる音響陰影に隠れることなく撮像できるので、障害物による不要な乱反射を低減して、ジャミングノイズなどのアーチファクトを低減することができる。
【００４４】
（実施例２の変形例２）
図９に、障害物１５ａ、ｂの間に設定した仮想点音源３１を通る送受信ライン３２の本数を、図９（ａ）、(ｃ)に比べて、図９（ｂ）のように、仮想点音源３１を中心位置に設定した場合に増やすことができる。このように、超音波探触子２が障害物１５ａ、ｂから比較的遠い場合は、送受信ライン３２の本数を増加することにより、画像表示範囲を拡大することができる。また、本例では、送受信ライン３２を左右対称に設定しているが、左右の比率を変更することで表示範囲を拡大することもできる。
【００４５】
（実施例２の変形例３）
図１０に、仮想点音源３１の数を２点にし、送受信ライン３２の本数を増やした例を示す。本例のように、空間合成の効果と、送受信ライン３２の密度を調整して、空間分解能の改善効果とアーチファクトの低減効果を調整することができる。
【００４６】
（実施例２の変形例４）
図１１に、仮想点音源３１を深度方向に２点設定した例を示す。障害物１５ａ、ｂの間隔が比較的狭い場合などで有効である。
【００４７】
（実施例２の変形例５）
図１２と図１３に、障害物が存在しない場合で、仮想点音源３１を５点設定した例を示す。図１２は、仮想点音源３１を超音波探触子２の送受信面に設定した例であり、図１３は超音波探触子２の送受信面よりも超音波探触子２の内部側に設定した例である。このように、障害物の存在、位置に応じて仮想点音源３１の位置を調整することにより、診断部位の範囲に応じて広範囲、又は局所的などの範囲、あるいは送受信ライン３２の間隔を自由に調整することが可能となる。
【００４８】
また、実施例１、２における空間合成において、複数の送受信ライン２０、３２のうち、障害物１５から遠い空間データの重みが大きくなるように、合成する際に重み係数を乗算した上で合成することができる。重み係数としては、例えばハニング、ハミング、ブラックマンなど、送受信ライン２０、３２の配列に関して連続的なアポダイズにすることが望ましい。また、実施例１、２において、超音波探触子２は平面状に複数の振動子を配列した例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば曲面上に複数の振動子を配列した超音波探触子を適用することができる。要は、位相や、遅延量により受信ラインを偏向することができればよい。
【００４９】
以上、実施例１，２に基づいて、超音波探触子２と診断部位（診断領域）である心臓１４との間に障害物である肋骨１５が位置している例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、音波伝搬の障害物が１つの場合であって、その障害物の裏側にまで診断部位が広がっている場合でも、実施例１，２及びそれらの変形例で説明した送信ビーム及び受信ビームを用い、障害物により音波が反射等することにより生ずるアーチファクトを低減した診断画像を取得することができる。すなわち、送信部は、被検体内の超音波伝搬の障害物を避けるように平面波ビームを送信し、受信部は、被検体内の超音波伝搬の障害物を避けるように反射エコー信号を受信してフォーカス処理することにより受信ビームを生成するようにすることにより、アーチファクトを低減した生体組織の診断画像を撮像することができる。
【００５０】
例えば、ｎ個の送信口径から被検体内にｎ本の送信ラインからなる非集束送信の平面波ビームを送信し、その平面波ビームの偏向方向を任意に調整することにより、超音波伝搬の障害物を避けて障害物の裏側に位置する診断領域に平面波ビームを照射することができる。同様に、その偏向方向に障害物を避けて受信ビームを形成することにより、アーチファクトを低減した生体組織の診断画像を撮像することができる。また、平面波ビームを送信しているから、走査することなく一回の送信で診断領域の全体に超音波を送波できる。また、走査（スキャン）に伴う時間が不要であるから、並列受信することによりフレームレートを高くすることができる。
【００５１】
また、障害物の近傍の深度であって障害物から離れた位置あるいは近接した位置に仮想点音源を形成することにより、障害物の裏側にセクタ領域を形成できから、障害物の裏側の診断画像を容易に得ることができる。
【００５２】
（実施例３）
本発明を適用してなる超音波診断装置を用いた実施例３の撮像方法について、図１４〜図２３を参照して説明する。本実施例３が実施例１、２と相違する点は、送信ビーム（平面波ビーム）を符号変調するとともに、受信ビームを符号復調して受信ビームデータを生成することにある。すなわち、実施例１の図３の複数の設定偏向方向に同一時に平面波ビーム２１を送信した場合、複数の設定偏向方向ごとの受信ビームデータを識別して取得できるように、符号変調及び符号復調するようにしたことにある。その他の点は、実施例１，２と同一であることから、同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図１４に、本実施例３を実施する超音波診断装置１のブロック構成図を示す。図１に示した実施例１の超音波診断装置１に加えて、送信変調部４１を設けて送信ビームフォーマ３により生成される平面波ビーム信号を符号変調し、受信復調部４２を設けて受信ビームフォーマ５から出力される受信ビーム信号を符号復調して、空間合成部６に出力するようにしたことにある。なお、送信変調部４１と受信復調部４２はそれぞれシステムバス１２を介して制御部１０とユーザインタフェース１１に接続されている。
【００５４】
送信変調部４１は送信される平面波ビーム信号を例えばBarkerやGolayや、Chirpなどの符号係数を用いて変調する。受信復調部４２は、送信変調部４１で変調した符号に応じた符号復調係数を用いて受信ビーム信号を復調する。
【００５５】
図１５を参照して、本実施例３の診断画像の撮像方法について説明する。図１５は、図３に示した実施例１の複数の設定偏向方向の診断画像の撮像を並行して行うことを特徴とする。これにより、さらに高フレームレート化するとともに、複数の設定偏向方向の診断画像データを空間合成して、高分解能で、アーチファクトを低減した診断画像を取得しようとするものである。すなわち、図１５は、２本の肋骨１５ａ、ｂの間に形成される隙間を通して、診断部位１４である心臓の診断画像を撮像しようとする例である。
【００５６】
本実施例３では、肋骨１５ａ、ｂの隙間に、ユーザインタフェース１１を用いて、複数（図示例では、３）の設定偏向方向（＋θ、０、−θ）に偏向させた平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃを同一時に送信する。制御部１０は、平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃについて、設定偏向方向（＋θ、０、−θ）の角度、送受信ラインピッチ、送受信ライン数、送受信口径などを含むパラメータを、予め設定した送受信条件に従って設定し、送信ビームフォーマ３と受信ビームフォーマ５を制御する。すなわち、送信ビームフォーマ３は、偏向方向が異なる平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃを同一時に送信する。一方、受信ビームフォーマ５は平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃの送受信ライン２０をそれぞれを走査して、反射エコー信号の受信ビームデータを取得する。そして、平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃについて取得された受信ビームデータは、空間合成部６により空間合成用メモリ７に記憶され、実施例１と同様に空間合成される。しかし、同一のセクタ領域に３つの設定偏向方向（＋θ、０、−θ）に偏向された平面波ビームが混在するから、それらのコンタミネーションを避けなければならない。
【００５７】
そこで、本実施例３では、３つの平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃに対してそれぞれ異なる符合変調を行って送信する。そして、平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃの送受信ライン２０ａ，ｂ，ｃ上で生成した受信ビームを、平面波ビーム２１ａ，ｂ，ｃの符号変調に対応する符号で符号復調する。これにより、平面波ビーム（送信ビーム）と受信ビームを対応付けることができるので、３つの設定偏向方向に対応する送信ビームと受信ビームを分離することができ、それらのコンタミネーションを防止できる。
【００５８】
図１６に、本実施例３の送信変調部４１の構成図を示す。送信変調部４１は、ＲＡＭなどメモリで構成する送信信号の基本波を記憶する基本波記憶部４３と、ＲＡＭなどメモリで構成する符号変調係数を記憶する符号変調係数記憶部４４と、ＣＰＵや、ＤＳＰなどのプロセッサまたはＦＰＧＡなどハードロジックなどで形成する基本波と、符号変調係数を畳み込み演算し符号変調送信信号を生成する畳み込み演算部４５、及び畳み込み演算結果である符号変調送信信号を記憶して送信ビームフォーマ３へ出力するＲＡＭなどメモリで構成する符号変調送信信号記憶部４６を有する。基本波記憶部４３と、符号変調係数記憶部４４は、システムバス１２を介して制御部１０と接続されている。基本波記憶部４３と、符号変調係数記憶部４４のそれぞれの出力は、畳み込み演算部４５の入力に接続される。畳み込み演算部４５の出力は符号変調送信信号記憶部４６の入力に接続される。符号変調送信信号記憶部４６の出力は、送信ビームフォーマ３に入力される。
【００５９】
制御部１０は、システムバス１２を介して基本波記憶部４３に送信信号の基本波ｓを所定の領域に記憶させる。また、制御部１０は、システムバス１２を介して符号変調係数記憶部４４に符号変調係数ｂＸを所定の領域に記憶させる。基本波記憶部４３及び符号変調係数記憶部４４は、基本波ｓ及び符号変調係数ｂＸの記憶領域を選択して読み出して畳み込み演算部４５へ出力する。畳み込み演算部４５は、入力された基本波ｓ及び符号変調係数ｂＸに対して畳み込み演算処理して符号変調送信信号を生成し、符号変調送信信号記憶部４６へ出力する。符号変調送信信号記憶部４６は、符号変調送信信号を所定の領域に記憶し、所定の領域にある符号変調送信信号を読み出して送信ビームフォーマ３へ出力する。
【００６０】
図１７に、畳み込み演算部４５における符号変調送信信号の演算式と波形を示す。符号変調送信信号ｃＸは、送信信号の基本波ｓと、符号長（例ではＭ＝２８）の符号変調係数
ｂＸから、次式（２）で表せる。なお、同式中の＊は畳み込み演算を表している。
ｃＸ  ＝  ｓ  ＊  ｂＸ                        （２）
ここで、図１５の設定偏向方向（+θ、0°、−θ）ごとに、異なる符号変調した平面波ビーム２１ａ〜ｃを送信する。それらの符号変調送信信号ｃＡ、ｃＢ、ｃＣは、各符号変調係数をｂＡ、ｂＢ、ｂＣとすると、次式（３）で表せる。
ｃＡ  ＝  ｓ  ＊  ｂＡ
ｃＢ  ＝  ｓ  ＊  ｂＢ
ｃＣ  ＝  ｓ  ＊  ｂＣ                          （３）
ここで、基本波ｓを1波数のsin波形、各符号変調係数ｂＡ、ｂＢ、ｂＣを、
ｂＡ＝[−,+,+,−,+,+,−,+,+,−,+,−,+,−,+,+,+,+,+,+,−,−,−,+,+,−,−,−]、
ｂＢ＝[−,+,+,+,−,−,−,−,+,+,+,−,+,+,+,−,+,+,+,−,+,+,−,+,−,−,+,−]、
ｂＣ＝[+,−,+,+,−,−,+,−,−,+,−,+,−,+,+,+,+,+,+,+,−,−,−,+,+,+,−,−]とし、かつ、符号「＋」は位相０°、符号「−」は位相１８０°の変調としたとき、図１７に示す波形の符号変調送信信号ｃＡ、ｃＢ、ｃＣが生成される。
【００６１】
超音波探触子２の振動子数が３８で、偏向方向（+θ、0°、−θ）に対して同時に平面波ビーム２１ａ〜ｃを送信する際，各振動子ｃｈ０１〜ｃｈ３８に印加する符号変調送信信号の時間波形を図１８に示す。図において、右に行くほど遅い時間を示す。また、超音波探触子２から送信された超音波の音場分布の模式図を図１９に示す。図において、右に行くほど超音波探触子２より深度が深いことを示す。図１９のように、ｃｈ０１からｃｈ３８の振動子を有する超音波探触子２と、障害物１５ａと、障害物１５ｂが位置する。ここで、ユーザインタフェース１１で平面波ビーム２１ｂの中心送受信ライン２０-ｃの位置を平面波ビーム２１ｂの中心に配置する。次に、制御部１０は、中心送受信ライン２０-ｃの位置及び平面波ビーム２１ａ〜ｃの偏向方向（+θ、0°、−θ）、送信口径Ｄ、本例では各１２ｃｈ、平面波ビーム２１ａ〜ｃの偏向方向（+θ、0°、−θ）に対してそれぞれ送信口径Ｄ：ｃｈ０４〜ｃｈ１５、ｃｈ１４〜ｃｈ２５、ｃｈ２４〜ｃｈ３５）を設定し、平面波ビーム２１ａ、ｃの各ｃｈの遅延量を算出して送信ビームフォーマ３を制御する。ここで、送信口径Ｄについては、平面波ビーム２１ａ〜ｃが障害物１５ａ，ｂの影響を受けないように障害物の間隔に収まるように、送信周波数、偏向方向、振動子ピッチに基づいて算出する。平面波ビーム２１ａ、ｃを偏向するための遅延量は、送信口径Ｄ内の各振動子と偏向方向（+θ、−θ）と、被検体１３の音速から算出する。
【００６２】
図１８に示すように平面波ビーム２１ｃではｃｈ３５が最も早く駆動され、ｃｈ２４が最も遅く駆動されるように遅延処理された符号変調送信信号ｃＣが印加される。また、平面波ビーム２１ｂではｃｈ１４からｃｈ２５まで同一の遅延処理された符号変調送信信号ｃＢが印加される。また、平面波ビーム２１aではｃｈ０４が最も早く駆動され、ｃｈ１５が最も遅く駆動されるように遅延処理された符号変調送信信号ｃＡが印加される。これにより、図１９に示すように、平面波ビーム２１ｃの送信口径から送信された超音波信号は偏向方向−θに偏向した波面を形成して、障害物１５ａ，ｂの間を通過して被検体１３を伝播する。また、平面波ビーム２１ｂの送信口径から送信された超音波信号は偏向方向０°に波面を形成し、障害物１５ａ，ｂの間を通過して被検体１３を伝播する。また、平面波ビーム２１ａの送信口径から送信された超音波信号は偏向方向＋θに偏向した波面を形成し、障害物１５ａ，ｂの間を通過して被検体１３を伝播する。
【００６３】
それぞれの送信口径の平面波ビーム２１ａ〜ｃは、障害物１５ａ，ｂ間の中心で交点となるように配置される。なお、本来は各振動素子の指向特性に従った伝播になるが、図１９では平面波送信することを分かりやすく説明するために、拡散や、他方向へ伝播する波面の表示を割愛している。
【００６４】
図２０に、本実施例３の受信ビームフォーマ５と受信復調部４２の具体的な構成図を示す。本実施例は、設定偏向方向が複数（図示例は３方向）の平面波ビーム２１ａ〜ｃに適用した場合の受信ビームフォーマ５と受信復調部４２である。受信ビームフォーマ５は、ＣＰＵ、ＤＳＰなどのプロセッサ又はＦＰＧＡなどハードロジックなどで構成されている。そして、超音波探触子２の受信口径に対応する振動子の受信信号の遅延量を記憶するＲＡＭなどメモリで構成する遅延量記憶部４７を備えている。また、超音波探触子２の振動子の送信口径ごとに、各送受信ラインの受信信号を遅延処理する遅延部４８（−１〜３）と、整相加算部４９（−１〜３）を設定偏向方向の数だけ備えられている。
【００６５】
受信復調部４２はＲＡＭなどメモリで構成され、符号変調送信信号に対応する符号復調係数を記憶する符号復調係数記憶部５０と、ＣＰＵ、ＤＳＰなどのプロセッサ又はＦＰＧＡなどハードロジックなどで構成されている。受信ビームフォーマ５の出力信号と符号復調係数を３方向及び３並列に合わせて畳み込み演算する畳み込み演算部５１（−１〜３）が備えられている。遅延量記憶部４７と符号復調係数記憶部５０はシステムバス１２を介して制御部１０と接続されている。遅延量記憶部４７の出力は遅延部４８の入力と接続されている。遅延部４８の入力にはパルサレシーバ４の出力が接続されている。遅延部４８の出力と整相加算部４９の入力が接続されている。整相加算部４９の出力と、符号復調係数記憶部５０の出力が畳み込み演算部５１の入力に接続されている。畳み込み演算部５１の出力が空間合成部６の入力に接続されている。
【００６６】
このように構成されることから、本実施例３によれば、制御部１０は、システムバス１２を介して遅延量記憶部４７に３方向の平面波ビームに対応させて、３つの受信口径に対応する遅延量ΔｔＡ（ｃｈ）、ΔｔＢ（ｃｈ）、ΔｔＣ（ｃｈ）を所定の領域に記憶させる。また、制御部１０は、システムバス１２を介して符号復調係数記憶部５０に対して３方向の平面波ビームの符号変調送信信号に対応する符号復調係数ｂ’Ａ、ｂ’Ｂ、ｂ’Ｃをそれぞれ所定の領域に記憶させる。そして、遅延量記憶部４７は、記憶した遅延量の領域を選択して読み出し、第一の受信口径に対応する遅延量ΔｔＡ（ｃｈ）を遅延部４８−１に、第二の受信口径に対応する遅延量ΔｔＢ（ｃｈ）を遅延部４８−２に、第三の受信口径に対応する遅延量ΔｔＣ（ｃｈ）を遅延部４８−３に出力する。
【００６７】
遅延部４８−１〜３は、それぞれ入力された遅延量に応じた時間遅延をパルサレシーバ４の出力に対して施して、整相加算部４９−１〜３へ出力する。整相加算部４９−１〜３は各受信口径の受信信号に対して加算処理し、整相加算信号ｒｂＡ、ｒｂＢ、ｒｂＣを生成して、受信復調部４２の畳み込み演算部５１−１〜３へ出力する。符号復調係数記憶部２６は、適宜記憶した符号復調係数の領域を選択して読み出し、第一の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ａ、第二の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ｂ、第三の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ｃを、それぞれ第一の受信口径畳み込み演算部５１−１、第二の受信口径畳み込み演算部５１−２、第三の受信口径畳み込み演算部５１−３へ出力する。
【００６８】
第一の受信口径畳み込み演算部５１−１は、整相加算信号ｒｂＡと第一の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ａの畳み込み演算を行い、符号復調受信信号ｒＡを生成する。第二の受信口径畳み込み演算部５１−２は、整相加算信号ｒｂＢと第一の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ｂの畳み込み演算を行い、符号復調受信信号ｒＢを生成する。第三の受信口径畳み込み演算部５１−３は、整相加算信号ｒｂＣと第一の受信口径に対応する符号復調係数ｂ’Ｃの畳み込み演算を行い、符号復調受信信号ｒＣを生成する。各受信口径に対応する符号復調受信信号ｒＡ、ｒＢ、ｒＣは空間合成部６へ出力される。
【００６９】
図２１に符号復調受信信号の演算式と波形を示す。図示のように、整相加算信号ｒｂＸと、ある符号復調係数の数（図示例ではＮ＝５７）の符号復調係数ｂ’Ｘとすると、符号復調受信信号ｒＸは、次式（４）で表せる。
ｒＸ  ＝  ｒｂＸ  ＊  ｂ’Ｘ              （４）
ここで、図１５の３方向（+θ、0°、−θ）の偏向方向毎に異なる３つの符号変調した超音波を送信する。また、各符号復調係数ｂ’Ａ、ｂ’Ｂ、ｂ’Ｃとすると、それに対応する符号復調受信信号をｒＡ、ｒＢ、ｒＣは、次式（５）で表せる。
ｒＡ  ＝  ｒｂＡ  ＊  ｂ’Ａ
ｒＢ  ＝  ｒｂＢ  ＊  ｂ’Ｂ
ｒＣ  ＝  ｒｂＣ  ＊  ｂ’Ｃ                （５）
ここで、符号復調係数は符号変調係数に対応するタイムインバースフィルタの係数もしくは、不整合フィルタ係数となっており、超音波変調復調処理によるエラーを非常に小さくなるよう対になっている。
【００７０】
本実施例３の図１７に示す符号変調（Ｍ＝２８）に対する不整合フィルタ係数（Ｎ＝５７）の場合の信号対エラー比で約３０ｄＢ以上である。また、符号復調係数の数（Ｎ＝３０９）の場合の信号対エラー比で約６０ｄＢ以上を実現することができる。このように演算規模を増大することにより信号対エラー比を改善することができる。
【００７１】
（実施例４）
図２２と図２３に、図８の仮想点音源の実施例２に、符号変調送信と符号復調受信を適用した撮像方法を示す。ユーザインタフェース１１を用いて３つの障害物１５ａ〜ｃの間に２点の仮想点音源３１を設定する。制御部１０は、仮想点音源の位置及び送受信ライン数、送受信ライン角度、送受信ラインピッチなどの情報から送信ビームフォーマ３、受信ビームフォーマ５を制御して撮像する。超音波探触子２の複数の振動子に対して、２箇所の送信口径は、仮想点音源３１から、超音波探触子２の振動子配列面へ3方向（+θ、0、−θ）うち、最大+θ、最小−θの合成する角度（この場合２θ）とからなる辺の長さより大きい方がより仮想点音源が理想的な点音源になる。ここで、仮想点音源３１の２点送信と、例えば３方向へ偏向した受信ラインを走査して受信ビームを取得し、６つの受信ビームデータを空間合成部６により空間合成用メモリ７に記憶して同一空間のデータを合成する。
【００７２】
本実施例により、超音波探触子２の振動子数が３８のときで、２点の仮想点音源３１を設定して、同時に超音波を送信する際の各振動子ｃｈ01〜ｃｈ３８に印加する符号変調送信信号の時間波形を図２２に示す。図において、右に行くほど遅い時間を示す。また、超音波探触子２から送信された平面波ビームの音場分布の模式図を図２３に示す。同様に、右に行くほど超音波探触子２より遠い距離を示す。制御部１０は仮想点音源３１の位置及び平面波送信の偏向方向（+θ、0°、−θ）を設定する。また、送信口径として本例では各２０ｃｈ、つまり仮想点音源３１ａに対して送信口径ｃｈ０４〜ｃｈ２３、仮想点音源３１ｂに対して送信口径ｃｈ１６〜ｃｈ３５を割り当てる。さらに、各ｃｈごとの遅延量を算出して送信ビームフォーマ３を制御する。仮想点音源３１のための遅延量は、該送信口径内の各振動子と仮想点音源３１の位置と、被検体１３の音速から算出する。
【００７３】
図２２に示すように、送信口径ｃｈ０４〜ｃｈ２３ではｃｈ０４及びｃｈ２３が最も早く、ｃｈ１３及びｃｈ１４が最も遅く遅延処理された符号変調送信信号ｃＡが印加される。また、送信口径ｃｈ１６〜ｃｈ３５ではｃｈ１６及びｃｈ３５が最も早く、ｃｈ２５及びｃｈ２６が最も遅く遅延処理された符号変調送信信号ｃＢが印加される。これにより、図２３に示すように、送信口径ｃｈ０４〜ｃｈ２３から送信された送信ビームは仮想点音源３１ａに集束するような波面を形成し、障害物１５ａと１５ｂの間を通過して被検体１３に伝播する。また、送信口径ｃｈ１６〜ｃｈ３５から送信された送信ビームは仮想点音源３１ｂに集束するような波面を形成し、障害物１５ｂと１５ｃの間を通過して被検体１３に伝播する。なお、本来は各振動素子の指向特性による伝播を行うが、図２３では送信信号を整相し、仮想点音源送信することを分かりやすく説明するために、拡散や、他方向へ伝播する波面の表示を割愛している。
【００７４】
集束した受信ビームを形成する受信ビームフォーマ５と、集束した受信ビーム信号を符号復調する受信復調部４２については図２０で説明したと同様に並列処理できる。演算処理の変更は、ＣＰＵやＤＳＰで構成される場合はプログラムで、ＦＰＧＡで構成される場合には、リコンフィグで処理内容を変更する。動作や効果に関しては前述と同等なので説明を割愛する。
【００７５】
本実施例４によれば、障害物１５ａ〜ｃの間に、それぞれ２点の仮想点音源３１を設定し、平面波ビームを送信するとともに、各受信ラインについて並列に受信ビームを取得できるので、診断部位１４が障害物１５による音響陰影に隠れることなく描出することができる。その結果、障害物１５による不要な乱反射を低減して、ジャミングノイズなどのアーチファクトを低減することができる。
【００７６】
本実施例４では、仮想点音源３１を２点設定する場合を説明したが、例えば３点以上に増やし、超音波送受信かつ、空間合成することにより空間分解能や、コントラスト分解能を改善することができる。また、本実施例４では並列受信の走査数を３本で説明したが、例えばさらに増やすことにより、空間分解能や、コントラスト分解能を改善することができる。
【００７７】
本実施例によれば、仮想点音源３１ごとに各送受信口径、各送受信整相、各符号変調復調の処理をすることにより、相互情報を分離しコンタミネーションを防いだ空間データを生成できるので、高フレームレート化ができるので、最適な診断画像の状態を得ることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  超音波診断装置
２  超音波探触子
３  送信ビームフォーマ
４  パルサレシーバ
５  受信ビームフォーマ
６  空間合成部
７  空間合成用メモリ
８  画像処理部
９  表示部
１０  制御部
１１  ユーザインタフェース
１３  被検体
１４  診断部位
１５  障害物
２０  送受信ライン
２１  平面波ビーム
３１  仮想点音源
４１  送信変調部  
４２  受信復調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図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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【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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