(57)【要約】      （修正有）【課題】受信開口を分割することで、受信開口の分割を行なわない場合より、高画質な画像化を行なうことができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置は、制御部１８と、複素演算部１２８と、画像生成部１５とを備える。制御部１８は、受信走査線に対して複数の受信開口を設定する。複素演算部１２８は、前記複数の受信開口それぞれで得られた前記受信走査線の受信信号として、整相加算後のＩＱ信号、又は、解析信号を取得し、取得した前記複数の受信開口それぞれの受信信号に対して複素係数を乗算し、乗算後の各受信信号を加算した信号を、前記受信走査線の受信信号として出力する。画像生成部１５は、前記複素演算部が出力した受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する。【選択図】図６
2015058046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信走査線に対して複数の受信開口を設定する制御部と、
前記複数の受信開口それぞれで得られた前記受信走査線の受信信号として、整相加算後のＩＱ信号、又は、解析信号を取得し、取得した前記複数の受信開口それぞれの受信信号に対して複素係数を乗算し、乗算後の各受信信号を加算した信号を、前記受信走査線の受信信号として出力する複素演算部と、
前記複素演算部が出力した受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記複素演算部は、メインローブを最大にし、かつ、サイドローブを最小にする値を前記複素係数として算出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】
前記複素演算部は、前記受信走査線上の各点で、前記複数の受信開口それぞれの受信信号の相関行列を算出し、算出した相関行列から最尤推定法により前記複素係数を算出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４】
前記複素演算部は、前記受信走査線上の各点において、時間方向のアンサンブル平均により、前記相関行列を算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】
前記複素演算部は、前記受信走査線上の各点において、空間方向のアンサンブル平均により、前記相関行列を算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６】
前記複素演算部は、前記受信走査線上の各点において、時間方向及び空間方向のアンサンブル平均により、前記相関行列を算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７】
前記複素演算部は、前記複数の受信開口それぞれの受信信号から直流のスペクトルを推定するフィルタ関数を、前記複素係数として算出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８】
前記制御部は、前記複数の受信開口を重複して設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記複数の受信開口の全開口に対応する全チャンネルの信号群に対して受信遅延を掛ける受信遅延部と、
前記受信遅延部により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割する分割部と、
前記分割部が出力した各受信開口の信号群を加算して、各受信開口の整相加算後の信号を出力する整相加算部と、
前記整相加算部が出力した各受信開口の整相加算後の信号をＩＱ信号、又は、解析信号に変換し、前記複素演算部に出力する変換部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記分割部は、前記複数の受信開口それぞれに設定された開口関数であって、対象となる受信開口以外の受信開口に対しては重み付けをゼロとする開口関数により重み付け処理を行なって、前記受信遅延部により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割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】
前記分割部は、前記受信遅延部により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割し、分割後の各信号群に対して前記複数の受信開口それぞれに設定された開口関数により重み付け処理を行ない、重み付け処理を行なった各受信開口の信号群を前記整相加算部に出力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１２】
受信走査線に対して複数の受信開口を設定する設定手順と、
前記複数の受信開口それぞれで得られた前記受信走査線の受信信号として、整相加算後のＩＱ信号、又は、解析信号を取得し、取得した前記複数の受信開口それぞれの受信信号に対して複素係数を乗算し、乗算後の各受信信号を加算した信号を、前記受信走査線の受信信号として出力する複素演算手順と、
前記複素演算手順が出力した受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する画像生成手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする超音波イメージングプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波イメージングプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置では、様々な送信開口や受信開口の制御が行なわれている。かかる開口制御としては、例えば、開口合成と呼ばれる技術や、空間コンパウンドと呼ばれる技術が知られている。
【０００３】
開口合成は、例えば、受信開口を分割し、各受信開口で得られた信号をコヒーレント加算する技術である。この技術は、チャンネル数が少ない装置でも、大きい受信開口を用いた場合と等価な超音波画像を得ることを目的として使用される。また、空間コンパウンドは、例えば、受信開口を分割し、各受信開口で得られた信号をインコヒーレント加算する技術である。この技術は、超音波画像におけるスペックル低減を目的として使用される。
【０００４】
このように、従来の超音波診断装置は、受信開口を分割して画像化のための信号を出力するハードウェア構成を有しているが、演算方法及び用途は上記の２つに限られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、受信開口を分割することで、受信開口の分割を行なわない場合より、高画質な画像化を行なうことができる超音波診断装置及び超音波イメージングプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の超音波診断装置は、制御部と、複素演算部と、画像生成部とを備える。制御部は、受信走査線に対して複数の受信開口を設定する。複素演算部は、前記複数の受信開口それぞれで得られた前記受信走査線の受信信号として、整相加算後のＩＱ信号、又は、解析信号を取得し、取得した前記複数の受信開口それぞれの受信信号に対して複素係数を乗算し、乗算後の各受信信号を加算した信号を、前記受信走査線の受信信号として出力する。画像生成部は、前記複素演算部が出力した受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。
【図２】図２は、従来の開口分割を説明するための図（１）である。
【図３】図３は、従来の開口分割を説明するための図（２）である。
【図４】図４は、従来の開口分割を説明するための図（３）である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る処理の概念図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る受信部の構成例を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す分割部の処理を説明するための図（１）である。
【図８】図８は、図６に示す分割部の処理を説明するための図（２）である。
【図９】図９は、相関行列の算出に用いるアンサンブルデータの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。
【００１１】
超音波プローブ１は、複数の振動子（例えば、圧電振動子）を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体１０が有する送信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１が有する複数の振動子は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、振動子に設けられる整合層と、振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。
【００１２】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１３】
ここで、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。装置本体１０に接続される超音波プローブ１は、例えば、一列に配置された複数の振動子（振動子列）を有し、被検体Ｐを２次元で走査する１Ｄアレイプローブである。或いは、装置本体１０に接続される超音波プローブ１は、例えば、振動子列を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで、被検体Ｐを３次元走査するメカニカル４Ｄプローブである。或いは、装置本体１０に接続される超音波プローブ１は、例えば、被検体Ｐを３次元走査するために、複数の振動子が２次元で配置された２Ｄアレイプローブである。
【００１４】
以下では、超音波プローブ１として、１Ｄアレイプローブを用いる場合について説明する。なお、１Ｄアレイプローブとしては、振動子列内で開口（送信開口及び受信開口）を移動して超音波走査を行なうリニア型超音波プローブやコンベックス型超音波プローブが挙げられる。或いは、１Ｄアレイプローブとしては、振動子列内で開口（送信開口及び受信開口）の位置を一定として走査方向を偏向して超音波走査を行なうセクタ型超音波プローブが挙げられる。
【００１５】
入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有する。入力装置３は、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
【００１６】
モニタ２は、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像データ等を表示したりする。
【００１７】
装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置であり、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２と、Ｂモード処理部１３と、ドプラ処理部１４と、画像生成部１５と、画像メモリ１６と、内部記憶部１７と、制御部１８とを有する。
【００１８】
送信部１１は、超音波送信における送信指向性を制御する。すなわち、送信部１１は、送信ビームフォーマーである。具体的には、送信部１１は、レートパルサ発生器、送信遅延部、送信パルサ等を有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。レートパルサ発生器は、所定のレート周波数（ＰＲＦ：Pulse  Repetition  Frequency）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。レートパルスは、送信遅延部を通ることで異なる送信遅延時間が掛けられた状態で送信パルサへ電圧を印加する。すなわち、送信遅延部は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な振動子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生器が発生する各レートパルスに対し与える。送信パルサは、かかるレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。
【００１９】
駆動パルスは、送信パルサからケーブルを介して超音波プローブ１内の振動子まで伝達した後に、振動子において電気信号から機械的振動に変換される。この機械的振動は、生体内部で超音波として送信される。振動子ごとに異なる送信遅延時間を持った超音波は、収束されて、所定方向に伝搬していく。送信遅延部は、各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、振動子面からの送信方向を任意に調整する。送信部１１は、超音波ビームの送信に用いる振動子の数及び位置（送信開口）と、送信開口を構成する各振動子の位置に応じた送信遅延間とを制御することで、送信指向性を与える。
【００２０】
なお、送信部１１は、後述する制御部１８の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２１】
超音波プローブ１が送信した超音波の反射波は、超音波プローブ１内部の振動子まで到達した後、振動子において、機械的振動から電気的信号（反射波信号）に変換され、受信部１２に入力される。
【００２２】
受信部１２は、超音波受信における受信指向性を制御する。すなわち、受信部１２は、受信ビームフォーマーである。具体的には、受信部１２は、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換部、受信遅延部、整相加算部、直交検波部等を有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データ（受信信号）を生成する。
【００２３】
プリアンプは、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整を行なう。Ａ／Ｄ変換部は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタルデータに変換する。受信遅延部は、デジタルデータに対して、受信指向性を決定するのに必要な受信遅延（受信遅延時間）を掛ける。整相加算部は、受信遅延部により受信遅延時間が与えられた反射波信号（デジタルデータ）の加算処理（整相加算処理）を行う。整相加算部の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００２４】
直交検波部は、整相加算部の出力信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換する変換部である。直交検波回路は、Ｉ信号及びＱ信号（以下、ＩＱ信号と記載する）を反射波データ（受信信号）として、出力する。このように、受信部１２は、反射波の受信に用いる振動子の数及び位置（受信開口）と、受信開口を構成する各振動子の位置に応じた受信遅延時間とを制御することで、受信指向性を与える。なお、以下では、受信部１２が出力する反射波データを、受信信号と記載する場合がある。
【００２５】
ここで、第１の実施形態に係る受信部１２は、受信走査線に対して複数の受信開口が設定された場合、上記の処理以外にも、様々な処理を行なって、当該受信走査線の受信信号を生成するが、これについては、後に詳述する。
【００２６】
Ｂモード処理部１３は、受信部１２が生成した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮等を行なって、サンプル点ごとの信号強度（振幅強度）が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００２７】
ドプラ処理部１４は、受信部１２が生成した反射波データを周波数解析することで、走査範囲内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理部１４は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値などを多点に渡り抽出したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。
【００２８】
なお、本実施形態に係る超音波診断装置は、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast  Harmonic  Imaging）や、ティッシュハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue  Harmonic  Imaging）等のハーモニックイメージングを実行可能である。
【００２９】
例えば、ハーモニックイメージングでは、振幅変調（ＡＭ：Amplitude  Modulation）法や位相変調（ＰＭ：Phase  Modulation）法、ＡＭ法及びＰＭ法を組み合わせたＡＭＰＭ法と呼ばれる映像法が行なわれる。ＡＭ法、ＰＭ法及びＡＭＰＭ法では、同一の走査線に対して振幅や位相が異なる超音波送信を複数回行なう。これにより、受信部１２は、各走査線で複数の反射波データ（受信信号）を生成する。受信部１２、又は、Ｂモード処理部１３は、各走査線の複数の反射波データ（受信信号）を、変調法に応じた加減算処理することで、ハーモニック成分を抽出する。そして、Ｂモード処理部１３は、ハーモニック成分の反射波データ（受信信号）に対して包絡線検波処理等を行なって、Ｂモードデータを生成する。
【００３０】
例えば、ＰＭ法が行なわれる場合、送信部１１は、制御部１８が設定したスキャンシーケンスにより、例えば（−１，１）のように、位相極性を反転させた同一振幅の超音波を、各走査線で２回送信させる。そして、受信部１２は、「−１」の送信による受信信号と、「１」の送信による受信信号とを生成する。そして、受信部１２、又は、Ｂモード処理部１３は、これら２つの受信信号を加算する。これにより、基本波成分が除去され、２次高調波成分が主に残存した信号が生成される。そして、Ｂモード処理部１３は、この信号に対して包絡線検波処理等を行なって、ＴＨＩのＢモードデータやＣＨＩのＢモードデータを生成する。
【００３１】
画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３及びドプラ処理部１４が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３が生成したＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像データを生成する。また、画像生成部１５は、ドプラ処理部１４が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像データを生成する。
【００３２】
ここで、画像生成部１５は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１５は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１５は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。
【００３３】
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１５が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。
【００３４】
なお、超音波プローブ１としてメカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブが用いられる場合、送信部１１、受信部１２、Ｂモード処理部１３、ドプラ処理部１４及び画像生成部１５は、３次元の超音波画像データ（ボリュームデータ）を生成するための処理を実行することが可能である。例えば、送信部１１は、被検体Ｐを３次元走査する場合、超音波プローブ１から３次元の超音波ビームを送信させる。そして、受信部１２は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成する。
【００３５】
そして、Ｂモード処理部１３は、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理部１４は、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。画像生成部１５は、Ｂモード処理部１３が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１５は、ドプラ処理部１４が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。
【００３６】
更に、画像生成部１５は、ボリュームデータをモニタ２にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行なう。画像生成部１５が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi  Planer  Reconstruction）を行なってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１５が行なうレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume  Rendering）処理がある。
【００３７】
画像メモリ１６は、画像生成部１５が生成した画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１６は、Ｂモード処理部１３やドプラ処理部１４が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１６が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１５を経由して表示用の超音波画像データとなる。
【００３８】
内部記憶部１７は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。例えば、内部記憶部１７は、ハーモニックイメージングを行なうためのスキャンシーケンス等を記憶する。また、内部記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１６が記憶するデータの保管等にも使用される。
【００３９】
制御部１８は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部１８は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送信部１１、受信部１２、Ｂモード処理部１３、ドプラ処理部１４及び画像生成部１５の処理を制御する。また、制御部１８は、画像メモリ１６が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ２にて表示するように制御する。なお、第１の実施形態に係る制御部１８は、超音波送受信の制御として、開口制御を行なうが、これについては、後に詳述する。
【００４０】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、開口分割により、超音波画像データの撮影を行なう。
【００４１】
ここで、第１の実施形態に係る超音波診断装置が行なう処理を説明する前に、図２〜図４を用いて、従来技術として行なわれている開口分割（開口合成及び空間コンパウンド）について説明する。図２〜図４は、従来の開口分割を説明するための図である。なお、図１に示す超音波診断装置は、以下に説明する開口合成を実行する機能や、空間コンパウンドを実行する機能が搭載されている装置である。
【００４２】
まず、開口合成について説明する。開口合成は、例えば、受信開口を分割し、各受信開口で得られた信号をコヒーレント加算する技術である。この技術は、チャンネル数が少ない装置でも、大きい受信開口を用いた場合と等価な超音波画像データを得ることを目的として使用される。図２は、受信開口を２分割し、２回の送受信により行なわれる開口合成の概念図である。なお、図２では、超音波送信を小開口で行なうことにより、２回の送受信で送信開口は、同一としている。
【００４３】
図２に示す一例では、１６個の振動子で構成される受信開口が、２つの受信開口に等分割される。すなわち、左側の受信開口は、８個の振動子で構成され、右側の受信開口は、８個の振動子で構成される。そして、制御部１８を介した送信部１１の制御により、超音波プローブ１は、１６個の振動子で構成される受信開口の中心を通る送信走査線にて、超音波ビームを２回送信する。そして、受信部１２は、送信走査線と同一の受信走査線の受信信号を生成する。
【００４４】
まず、受信部１２は、１回目の受信では、左側の受信開口で受信された反射波信号群に対して、ゲイン補正及びＡ／Ｄ変換を行なう。そして、受信部１２は、受信走査線の同一サンプル点からの信号を得るために、図２の左図に示す受信遅延カーブにより、各振動子の信号に対して受信遅延を掛ける。そして、受信部１２は、各振動子が受信した同一サンプル点からの信号に対して、図２の左図に示すアポダイゼーション関数（開口関数）により、重み付けを行なった後に、加算（整相加算、遅延加算）する。これにより、左側の受信開口における受信走査線の受信信号が得られる。この受信信号は、図２の左図に示すように、一旦、保存される。
【００４５】
そして、受信部１２は、２回目の受信では、右側の受信開口で受信された反射波信号群に対して、ゲイン補正及びＡ／Ｄ変換を行なう。そして、受信部１２は、受信走査線の同一サンプル点からの信号を得るために、図２の右図に示す受信遅延カーブにより、各振動子の信号に対して受信遅延を掛ける。そして、受信部１２は、各振動子が受信した同一サンプル点からの信号に対して、図２の右図に示すアポダイゼーション関数により、重み付けを行なった後に、加算（整相加算、遅延加算）する。これにより、右側の受信開口における受信走査線の受信信号が得られる。
【００４６】
なお、図２の左右に示す受信遅延カーブは、高いほど、受信遅延時間が大きいことを示し、図２の左右に示すアポダイゼーション関数は、高いほど、重み付け（ゲイン）が大きいことを示している。また、図２の左右に示す受信遅延カーブを合わせたカーブは、受信走査線でピークとなるカーブであり、図２の左右に示すアポダイゼーション関数を合わせたカーブは、受信走査線でピークとなるカーブである。
【００４７】
そして、受信部１２は、左側の受信開口で得られた受信走査線の受信信号と、右側の受信開口で得られた受信走査線の受信信号とを加算して、受信走査線の受信信号を生成する。この加算は、受信信号が位相情報を有するＩＱ信号であるため、コヒーレント加算となる。そして、Ｂモード処理部１３は、図２に示すように、コヒーレント加算で得られた受信走査線の受信信号に対して、包絡線検波、対数圧縮等を行なって、受信走査線のＢモードデータを生成する。
【００４８】
なお、図２に示す一例では、受信開口を分割する場合を示しているが、開口合成では、送信開口も分割する場合がある。上述した開口合成は、全チャンネル分で一度に送信可能な回路構成の送信部１１、或いは、全チャンネル分で一度に受信可能な回路構成の受信部１２を搭載していない場合に、適用される。すなわち、開口合成は、開口分割により送信、或いは、受信を複数回行ない、受信信号をコヒーレント加算することで、全開口で送信した場合、或いは、全開口で受信した場合と等価な超音波画像データを得ることを目的として利用される。
【００４９】
図３は、図２に示す開口合成で得られる超音波画像データと等価な超音波画像データを、開口合成無しで得る場合の処理を示す図である。図３では、超音波送信が１回行なわれ、１６個の振動子で構成される受信開口分の反射波信号群が１回で受信される場合を示している。図３に示す受信遅延カーブは、図２の左右に示す受信遅延カーブを合わせたカーブであり、図３に示すアポダイゼーション関数は、図２の左右に示すアポダイゼーション関数を合わせた関数である。
【００５０】
図３に示す場合では、分割無しの受信開口で１回受信された反射波信号群に対して受信遅延カーブによる遅延が掛けられた後、アポダイゼーション関数による重み付けが行なわれて、整相加算が行なわれる。そして、これにより得られた受信信号に対して、包絡線検波、対数圧縮等が行なわれて、受信走査線のＢモードデータが生成される。図２に示す開口合成の方法では、フレームレートが半分になることと引き換えに、図３に示す方法に比べて、受信回路のチャンネル数を半分にすることができる。
【００５１】
一方、空間コンパウンドは、例えば、受信開口を分割し、各受信開口で得られた信号をインコヒーレント加算する技術である。この技術は、超音波画像におけるスペックル低減を目的として使用される。なお、空間コンパウンドは、送信開口の分割も行なわれる場合があるが、通常は、フレームレートの低下を避けるために、送信開口は分割しないで、受信開口だけが分割される。図４は、受信開口を重複した形態で２分割して行なわれる空間コンパウンドの概念図である。
【００５２】
図４に示す一例では、１６個の振動子で構成される受信開口が、中心付近の２つの振動子を共有するように重複して、２つの受信開口に分割される。すなわち、図４に示す一例では、左側の第１受信開口は、９個の振動子で構成され、右側の第２受信開口は、９個の振動子で構成される。そして、制御部１８を介した送信部１１の制御により、超音波プローブ１は、１６個の振動子で構成される受信開口の中心を通る送信走査線にて、超音波ビームを１回送信する。そして、受信部１２は、１６個の振動子で受信された反射波信号群を取得し、送信走査線と同一の受信走査線の受信信号を生成する。
【００５３】
まず、受信部１２は、１６個の振動子で受信された反射波信号群に対して、ゲイン補正及びＡ／Ｄ変換を行なう。そして、受信部１２は、受信走査線の同一サンプル点からの信号を得るために、図４に示す受信遅延カーブにより、各振動子の信号に対して受信遅延を掛ける。なお、図４に示す受信遅延カーブは、図３に示す受信遅延カーブと同一のカーブである。
【００５４】
そして、受信部１２は、受信遅延が掛けられた全チャンネル分の信号群を、第１受信開口の反射波信号群と、第２受信開口の反射波信号群とに分割する。そして、受信部１２は、図４に示すように、受信遅延が掛けられた第１受信開口の反射波信号群に対して、第１受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行なった後に、加算（整相加算、遅延加算）する。これにより、第１受信開口における受信走査線の受信信号が得られる。なお、第１受信開口のアポダイゼーション関数は、第１受信開口の中心が最大の重み付け係数となる関数である。
【００５５】
また、受信部１２は、図４に示すように、受信遅延が掛けられた第２受信開口の反射波信号群に対して、第２受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行なった後に、加算（整相加算、遅延加算）する。これにより、第２受信開口における受信走査線の受信信号が得られる。なお、第２受信開口のアポダイゼーション関数は、第２受信開口の中心が最大の重み付け係数となる関数である。
【００５６】
そして、Ｂモード処理部１３は、図４に示すように、第１受信開口における受信走査線の受信信号に対して、包絡線検波及び対数圧縮を行ない、第２受信開口における受信走査線の受信信号に対して、包絡線検波及び対数圧縮を行なう。そして、Ｂモード処理部１３は、図４に示すように、これら２つのデータを加算することで、受信走査線のＢモードデータを生成する。この加算は、包絡線検波後の加算であることから、インコヒーレント加算となる。
【００５７】
ここで、エコーパスの違いにより干渉条件が異なる結果、第１受信開口の受信信号と、第２受信開口の受信信号とでは、スペックルの発生状態が異なる。図４に例示する空間コンパウンド処理では、スペックルの発生状態が異なる２つの受信信号を、包絡線検波後にインコヒーレントに加算平均してＢモードデータを生成するので、Ｂモード画像データのスペックルを低減することができる。
【００５８】
しかし、従来では、受信開口を分割して行なわれる演算方法及び用途は上記の２つに限られていた。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、受信開口を分割することで、受信開口の分割を行なわない場合より、高画質な画像化を行なうために、以下の処理を行なう。
【００５９】
まず、第１の実施形態に係る制御部１８は、受信走査線に対して複数の受信開口を設定する。例えば、制御部１８は、複数の受信開口を重複して設定する。なお、受信開口の分割設定は、例えば、初期的に制御部１８に設定されている場合であっても、操作者が制御部１８に撮影前に設定する場合であっても良い。
【００６０】
そして、第１の実施形態に係る受信部１２が有する複素演算部１２８（後述）は、複数の受信開口それぞれで得られた受信走査線の受信信号として、整相加算後のＩＱ信号を取得する。そして、複素演算部１２８は、取得した複数の受信開口それぞれの受信信号に対して複素係数を乗算し、乗算後の各受信信号を加算した信号を、受信走査線の受信信号として出力する。
【００６１】
そして、画像生成部１５は、複素演算部１２８が出力した受信信号に基づいて、超音波画像データを生成する。具体的には、複素演算部１２８は、１フレームを構成する複数の受信走査線それぞれにおいて、上記の処理を行なう。そして、Ｂモード処理部１３は、複素演算部１２８が出力した１フレーム分の受信信号に対して、対数増幅、包絡線検波、対数圧縮等を行なって１フレーム分のＢモードデータを生成する。そして、画像生成部１５は、１フレーム分のＢモードデータから、１フレームのＢモード画像データを生成する。
【００６２】
以下、上記の処理について、数式とともに、図５及び図６等を用いて、詳細に説明する。図５は、第１の実施形態に係る処理の概念図であり、図６は、第１の実施形態に係る受信部の構成例を説明するための図である。なお、図５及び図６は、受信走査線に対して、２つの受信開口が重複して設定された場合を例示した図である。
【００６３】
図５に示す一例では、図４に示す空間コンパウンド処理の一例と同様に、１６個の振動子で構成される受信開口が、中心付近の２つの振動子を共有するように重複して、第１受信開口と第２受信開口とに分割される。このように、２つの受信開口が設定された場合、受信部１２は、図６に例示するように構成される。
【００６４】
図６に示すように、第１の実施形態に係る受信部１２は、プリアンプ１２１と、Ａ／Ｄ変換部１２２と、受信遅延部１２３と、分割部１２４と、整相加算部１２５と、加減算部１２６と、直交検波部１２７と、複素演算部１２８とを有する。プリアンプ１２１と、Ａ／Ｄ変換部１２２と、受信遅延部１２３と、整相加算部１２５と、直交検波部１２７とは、図１を用いた説明で上述したプリアンプと、Ａ／Ｄ変換部と、受信遅延部と、整相加算部と、直交検波部とにそれぞれ対応する。
【００６５】
まず、プリアンプ１２１は、受信走査線に対して設定された複数の受信開口の全開口に対応する全チャンネルの信号群に対して、ゲイン補正を行ない、Ａ／Ｄ変換部１２２は、ゲイン補正後の反射波信号群をＡ／Ｄ変換する。そして、受信遅延部１２３は、全チャンネルの信号群に対して受信遅延を掛ける。例えば、受信遅延部１２３は、受信走査線の同一サンプル点からの信号を得るために、図５に示す受信遅延カーブにより、各振動子の信号に対して受信遅延を掛ける。なお、図５に示す受信遅延カーブは、図４に示す受信遅延カーブと同一のカーブである。
【００６６】
そして、分割部１２４は、受信遅延部１２３により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割する。例えば、分割部１２４は、図５に示すように、受信遅延が掛けられた第１受信開口の反射波信号群に対して、第１受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行なう。また、分割部１２４は、図５に示すように、受信遅延が掛けられた第２受信開口の反射波信号群に対して、第２受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行なう。なお、第１受信開口のアポダイゼーション関数及び第２受信開口のアポダイゼーション関数は、図４に例示する第１受信開口のアポダイゼーション関数及び第２受信開口のアポダイゼーション関数と同じ関数である。
【００６７】
ここで、分割部１２４は、開口分割及びアポダイゼーション関数を用いた重み付けを、様々な方法で実行可能である。図７及び図８は、図６に示す分割部の処理を説明するための図である。
【００６８】
第１方法では、分割部１２４は、受信遅延部１２３により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割する。例えば、分割部１２４は、図７に示すように、受信遅延が掛けられた全チャンネル（ＣＨ：channel）分の信号群を、第１受信開口の信号群と、第２受信開口の信号群とに分割する。
【００６９】
そして、分割部１２４は、分割後の各信号群に対して複数の受信開口それぞれに設定された開口関数により重み付け処理を行なう。例えば、分割部１２４は、図５及び図７に示すように、第１受信開口の反射波信号群に対して、第１受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行ない、第２受信開口の反射波信号群に対して、第２受信開口のアポダイゼーション関数により重み付けを行なう。そして、分割部１２４は、重み付け処理を行なった各受信開口の信号群を整相加算部１２５に出力する。
【００７０】
或いは、第２方法では、分割部１２４は、複数の受信開口それぞれに設定された開口関数であって、対象となる受信開口以外の受信開口に対しては重み付けをゼロとする開口関数により重み付け処理を行なう。これにより、分割部１２４は、受信遅延部１２３により受信遅延が掛けられた全チャンネルの信号群を、各受信開口の信号群に分割する。
【００７１】
例えば、第２方法では、分割部１２４は、受信遅延が掛けられた全ＣＨ分の信号群に対して、図８の左図に示すように、第２受信開口に対しては重み付けをゼロとする第１受信開口のアポダイゼーション関数により重み付け処理を行なう。また、例えば、第２方法では、分割部１２４は、受信遅延が掛けられた全ＣＨ分の信号群に対して、図８の右図に示すように、第１受信開口に対しては重み付けをゼロとする第２受信開口のアポダイゼーション関数により重み付け処理を行なう。そして、分割部１２４は、重み付け処理を行なった各受信開口の信号群を整相加算部１２５に出力する。すなわち、第２方法では、対象となる受信開口以外の受信開口に対しては重み付けをゼロとする開口関数を用いて、全チャンネルの信号群の分割処理を、重み付け処理と並行して行なうことができる。
【００７２】
そして、図６に示す整相加算部１２５は、分割部１２４が出力した各受信開口の信号群を加算して、各受信開口の整相加算後の信号を出力する。図６に例示する構成では、整相加算部１２５は、第１開口加算部１２５ａと、第２開口加算部１２５ｂとを有する。第１開口加算部１２５ａは、分割部１２４が出力した第１受信開口の信号群（反射波信号群）を加算する（図５の中段の左側の「加算」を参照）。また、第２開口加算部１２５ｂは、分割部１２４が出力した第２受信開口の信号群（反射波信号群）を加算する（図５の中段の右側の「加算」を参照）。
【００７３】
ここで、通常は、整相加算部１２５が出力した各受信開口の整相加算後の信号は、ＩＱ信号に変換されるために、直交検波部１２７に出力される。ただし、本実施形態に係る超音波診断装置は、上述したように、ＰＭ法等のＴＨＩやＣＨＩを実行可能である。このため、第１の実施形態に係る受信部１２には、図６に示すように、整相加算部１２５と直交検波部１２７との間に、加減算部１２６が設置される。加減算部１２６は、ハーモニックイメージングで用いられる変調法に応じて、同一受信走査線で得られた複数レート分の信号群の加減算処理を行なう。加減算部１２６は、図６に示すように、第１開口加減算部１２６ａと、第２開口加減算部１２６ｂとを有する。
【００７４】
例えば、ＰＭ法でＴＨＩが行なわれている場合、第１開口加算部１２５ａは、「−１」の送信に対応する第１受信開口の整相加算後の信号を、第１開口加減算部１２６ａに出力する。また、第１開口加算部１２５ａは、「１」の送信に対応する第１受信開口の整相加算後の信号を、第１開口加減算部１２６ａに出力する。第１開口加減算部１２６ａは、これら２つの信号を加算して、第１受信開口の整相加算後の信号であって、２次高調波成分が抽出された信号を、直交検波部１２７に出力する。
【００７５】
また、第２開口加算部１２５ｂは、「−１」の送信に対応する第２受信開口の整相加算後の信号を、第２開口加減算部１２６ｂに出力する。また、第２開口加算部１２５ｂは、「１」の送信に対応する第２受信開口の整相加算後の信号を、第２開口加減算部１２６ｂに出力する。第２開口加減算部１２６ｂは、これら２つの信号を加算して、第２受信開口の整相加算後の信号であって、２次高調波成分が抽出された信号を直交検波部１２７に出力する。
【００７６】
そして、変換部としての直交検波部１２７は、整相加算部１２５（又は、加減算部１２６）が出力した各受信開口の整相加算後の信号をＩＱ信号に変換し、複素演算部１２８に出力する。ここで、直交検波部１２７は、図６に示すように、第１開口直交検波部１２７ａと、第２開口直交検波部１２７ｂとを有する。第１開口直交検波部１２７ａは、第１開口加算部１２５ａ（又は、第１開口加減算部１２６ａ）が出力した第１受信開口の信号を、ＩＱ信号に変換する。また、第２開口直交検波部１２７ｂは、第２開口加算部１２５ｂ（又は、第２開口加減算部１２６ｂ）が出力した第２受信開口の信号を、ＩＱ信号に変換する。
【００７７】
なお、上述したプリアンプ１２１〜直交検波部１２７が行なう処理は、図４に示す空間コンパウンド処理においても同様に行なわれる。
【００７８】
複素演算部１２８は、図５に示すように、複素係数を発生（算出）する。そして、複素演算部１２８は、複素係数を「第１受信開口の受信信号」及び「第２受信開口の受信信号」それぞれに乗算する（図５に示す「複素乗算」を参照）。そして、複素演算部１２８は、複素乗算の結果得られた２つの信号を加算（複素加算）する（図５に示す「複素乗算」の下に位置する「加算」を参照）。これにより、１本の受信走査線の受信信号がＢモード処理部１３に出力され、Ｂモード処理部１３は、図５に示すように、包絡線検波及び対数圧縮等を行なって、Ｂモードデータを生成する。
【００７９】
複素演算部１２８が行なう処理について、以下、詳細に説明する。以下では、第１開口加減算部１２６ａが「第１受信開口の受信信号として出力した受信走査線の各点（各サンプル点）のＩＱ信号」を、図６に示すように、「ＩＱＡ」と記載する。また、第２開口加減算部１２６ｂが「第２受信開口の受信信号として出力した受信走査線の各点（各サンプル点）のＩＱ信号」を、図６に示すように、「ＩＱＢ」と記載する。また、同一地点での「ＩＱＡ」及び「ＩＱＢ」という２つの要素を持つ信号列ベクトルを、図６に示すように、ベクトル「ｘ」と記載する。
【００８０】
複素演算部１２８は、図６に示すように、第１開口複素乗算部１２８ａと、第２開口複素乗算部１２８ｂと、フレームバッファ１２８ｃと、複素係数発生部１２８ｄと、複素加算部１２８ｅとを有する。フレームバッファ１２８ｃは、直交検波部１２７が出力したＩＱ信号を保存する。フレームバッファ１２８ｃが記憶するデータ量は、後述するアンサンブルデータ数に依存する。そして、複素係数発生部１２８ｄは、フレームバッファ１２８ｃから必要となるＩＱ信号を読み出して、複素係数を算出する。
【００８１】
ここで、複素演算部１２８は、メインローブを最大にし、かつ、サイドローブを最小にする値を複素係数として算出する。具体的には、複素演算部１２８は、受信走査線上の各点で、複数の受信開口それぞれの受信信号の相関行列を算出する。そして、複素演算部１２８は、算出した相関行列から最尤推定法により、メインローブを最大にし、かつ、サイドローブを最小にする複素係数を算出する。
【００８２】
例えば、複素演算部１２８が有する複素係数発生部１２８ｄは、以下の式（１）により、関心地点（受信走査線上のあるサンプル点）を含む複数のアンサンブルデータを用いて、ベクトル「ｘ」の相関行列「Ｒｘｘ」を算出する。
【００８３】
【数１】
2015058046.tif 000003
【００８４】
ここで、式（１）において、「Ｌ」は、アンサンブルデータの数を示し、「＊Ｔ」は、複素共役転置行列を示す。すなわち、複素演算部１２８が有する複素係数発生部１２８ｄは、受信走査線上の各点において、アンサンブル平均により、相関行列を算出する。
【００８５】
具体的には、複素係数発生部１２８ｄは、受信走査線上の各点において、時間方向（フレーム方向）のアンサンブル平均により、相関行列を算出する。或いは、複素係数発生部１２８ｄは、受信走査線上の各点において、空間方向（深さ方向や方位方向）のアンサンブル平均により、相関行列を算出する。或いは、複素係数発生部１２８ｄは、受信走査線上の各点において、時間方向及び空間方向のアンサンブル平均により、相関行列を算出する。
【００８６】
図９は、相関行列の算出に用いるアンサンブルデータの一例を示す図である。なお、図９の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）では、関心地点を黒丸で示し、アンサンブル平均に用いられる他の地点を白抜きの丸で示している。例えば、複素係数発生部１２８ｄは、図９の（Ａ）に示すように、第「ｎ」フレームの関心地点の相関行列を算出する際に、第「ｎ−１」フレームの同一地点のデータを用いて相関行列を算出する。
【００８７】
或いは、例えば、複素係数発生部１２８ｄは、図９の（Ｂ）の左図に示すように、第「ｎ」フレームの関心地点の相関行列を算出する際に、関心地点の受信走査線の左右の２つの受信走査線において、関心地点と同じ深さの地点のデータを用いて相関行列を算出する。或いは、例えば、複素係数発生部１２８ｄは、図９の（Ｂ）の中図に示すように、第「ｎ」フレームの関心地点の相関行列を算出する際に、関心地点を通る受信走査線において、深さ方向で上下の２つのサンプル点のデータを用いて相関行列を算出する。或いは、例えば、複素係数発生部１２８ｄは、図９の（Ｂ）の右図に示すように、第「ｎ」フレームの関心地点の相関行列を算出する際に、関心地点の上下左右の８つのサンプル点のデータを用いて相関行列を算出する。
【００８８】
或いは、例えば、複素係数発生部１２８ｄは、図９の（Ｃ）に示すように、第「ｎ」フレームの関心地点の相関行列を算出する際に、関心地点の上下左右に位置する８つのサンプル点のデータと、第「ｎ−１」フレームの関心地点に対応するサンプル点及び当該サンプル点の上下左右の８つのサンプル点のデータを用いて相関行列を算出する。
【００８９】
ここで、超音波プローブ１及び超音波走査対象が完全に静止している場合には、現在のフレームと数フレーム前の同じ位置の信号は同一である。しかし、実際の生体は動いているため、図９の（Ａ）に例示するように、フレーム間でアンサンブル平均を行なうことは、有用な処理となる。
【００９０】
なお、フレーム方向でアンサンブル平均を行なう場合、アンサンブルデータの数が「Ｌ」とは、第「ｎ−Ｌ−１」フレーム〜第「ｎ」フレームの同一地点のデータが用いられることを意味する。
【００９１】
そして、複素係数発生部１２８ｄは、以下の式（２）により、相関行列「Ｒｘｘ」から複素係数ベクトル「ｗ」を算出する。
【００９２】
【数２】
2015058046.tif 000004
【００９３】
ここで、式（２）において、ベクトル「Ｉ」は、ベクトル「ｘ」と同じ要素数で、要素が全て「１」の列ベクトルを示し、「Ｔ」は、転置行列を示す。また、「Ｒｘｘ−１」は、「Ｒｘｘ」の逆行列を示す。なお、複素係数発生部１２８ｄは、「Ｒｘｘ」が正則行列で無い場合は、逆行列の存在を保証して式（２）の演算が可能なように、すなわち、行列式の分母がゼロとならないように、「Ｒｘｘ」の対角要素に微小量を加算する処理を行なう。
【００９４】
式（２）は、最尤スペクトル推定法で用いられる数式と同一である。受信遅延後のデータをチャンネル方向にフーリエ変換したものが音場であることから、最尤スペクトル推定法によって急峻なメインローブが得られる。
【００９５】
そして、第１開口複素乗算部１２８ａは、複素係数を第１受信開口のＩＱ信号に乗算し、第２開口複素乗算部１２８ｂは、複素係数を第２受信開口のＩＱ信号に乗算する。そして、複素加算部１２８ｅは、第１開口複素乗算部１２８ａが出力した信号と第２開口複素乗算部１２８ｂが出力した信号とを加算する。これにより、複素加算部１２８ｅは、関心地点の最終的なＩＱ信号「ｙ」を生成する（図６を参照）。
【００９６】
ここで、第１開口複素乗算部１２８ａ、第２開口複素乗算部１２８ｂ及び複素加算部１２８ｅが行なう演算処理は、実際には、以下の式（３）の演算を行なうことで、一括して実行される。
【００９７】
【数３】
2015058046.tif 000005
【００９８】
ここで、式（１）〜式（３）の処理が、フレーム方向で「Ｌ」のアンサンブルデータ数で行なわれる場合について、更に、数式を用いて説明する。この場合、フレームバッファ１２８ｃは、常に、過去、「Ｌ−１」フレーム分のデータを記憶するように構成される。
【００９９】
まず、受信開口が２つの受信開口に分割される場合、第１受信開口のＩＱ信号「ＩＱＡｋ，ｎ」と、第２受信開口のＩＱ信号「ＩＱＢｋ，ｎ」を要素とするベクトル「ｘｋ，ｎ」は、以下の式（４）に示すように、２行１列のベクトルとして示される。なお、「ｎ」は、現在のフレームを示し、「ｋ」は、第「ｎ」フレーム上の「あるサンプル点」を示す。
【０１００】
【数４】
2015058046.tif 000006
【０１０１】
そして、相関行列「Ｒｋ，ｎ」は、以下の式（５）により算出される。
【０１０２】
【数５】
2015058046.tif 000007
【０１０３】
そして、複素係数ベクトル「ｗｋ，ｎ」は、以下の式（６）により算出される。
【０１０４】
【数６】
2015058046.tif 000008
【０１０５】
なお、式（６）において、ベクトル「Ｉ」は、以下の式（７）として示される。
【０１０６】
【数７】
2015058046.tif 000009
【０１０７】
そして、複素乗算及び複素加算の結果「ｙｋ，ｎ」は、「ｗｋ，ｎ」の複素共役転置行列と、「ｘｋ，ｎ」との積により得られる（式（３）を参照）。
【０１０８】
複素演算部１２８は、上記の処理を受信走査線ごとに繰り返して行なうことで、１フレーム分の受信信号を生成する。１フレーム分の受信信号は、Ｂモード処理部１３及び画像生成部１５の処理を経て、Ｂモード画像データとしてモニタ２に表示される。
【０１０９】
このように受信開口を２分割した信号を用いて複素演算部１２８が上述した処理を行なうことで、実際に得られた効果について、説明する。
【０１１０】
上記の複素係数を用いた複素乗算及び複素加算により期待される効果は、メインローブが急峻になることによる空間分解能の向上と、サイドローブが小さくなることによるコントラスト分解能の改善である。空間分解能の向上は、ワイヤーターゲットのファントム撮影により確認された。一方、生体においては、鏡面反射エコーの低減及び多重反射エコーの低減が認められ、それ以外の散乱体からのエコーは変化が見られなかった。図１０は、第１の実施形態の効果を説明するための図である。
【０１１１】
図１０の左図に示す画像データ１００は、受信開口を２つに分割して、単純に加算した結果得られたＢモード画像データである。また、図１０の右図に示す画像データ２００は、受信開口を２つに分割して、複素係数を用いた複素乗算処理及び複素加算処理した結果得られたＢモード画像データである。画像データ１００では、胆嚢内に体表付近の腹壁の層構造が多重反射アーティファクトとして描出されている。一方、画像データ２００では、画像データ１００で見られた層構造のアーティファクトは、消失している。また、画像データ２００では、境界面の鏡面反射エコーのレベルが小さくなっている。これに対して、画像データ１００と画像データ２００とでは、散乱体の部分に大きな変化が見られない。
【０１１２】
図１０に示す結果は、以下のように解釈することができる。散乱エコーは、角度依存性がないために、左右開口からの受信信号に大きな差はなく、本実施形態に係る処理による効果は、少ない。しかし、ワイヤーターゲットや、鏡面反射エコーは、角度依存性があるために、左右開口からの受信信号に差が存在する。ワイヤーターゲットの場合は、メインローブが急峻になり、サイドローブが低くなるような処理が行なわれるために、空間分解能向上の効果が得られる。
【０１１３】
また、鏡面反射の場合は、全ての位置（関心地点）において左右開口からの信号に差があるので、サイドローブとみなされて抑圧される。また、多重反射エコーは、プローブ表面や、プローブから近距離の生体の水平に近い構造を持つ境界面の間の反射エコーが深部に表示されるものであり、多重源の鏡面反射によるものが主である。そのため、多重反射エコーは、通常の鏡面反射と同様に角度依存性を持つために、本実施形態に係る処理によって抑圧される。このように、上記の処理を行なうことで、生体においては、多重反射エコーが除去される効果と、近隣にある強反射体からのサイドローブが低減する効果により、コントラスト分解能が良くなる効果が確認された。
【０１１４】
換言すると、本実施形態で算出される複素係数は、多重反射エコーを低減するように、反射角度依存性の大きい信号を分割開口の位置の相違から検出して抑圧する方向に働く値となる。
【０１１５】
上述したように、第１の実施形態では、各受信開口で得られた受信走査線のＩＱ信号列に、複素係数を乗算して加算することで、当該受信走査線の最終的なＩＱ信号を得て画像化を行なう。これにより、第１の実施形態では、鏡面反射エコーや多重反射エコーを低減することができる。従って、第１の実施形態では、受信開口を分割することで、受信開口の分割を行なわない場合より、高画質な画像化を行なうことができる。
【０１１６】
また、第１の実施形態では、例えば、従来の空間コンパウンド処理を実行可能な受信部１２に、複素演算部１２８の機能を追加するだけで、従来構成を大幅に変更することなく、上記の効果を実現することができる。
【０１１７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態に係る様々な変形例について、説明する。
【０１１８】
第１の実施形態では、受信走査線に対して、重複した２つの受信開口を設定する場合について説明した。しかし、第１の実施形態は、受信走査線に対して、重複せずに、２つの受信開口を設定する場合であっても良い。また、受信開口の分割数は、２以上であっても良い。分割数が「Ｎ」の場合は、信号の列ベクトル「ｘ」の要素数が「Ｎ」となり、相関行列のサイズは、「Ｎ×Ｎ」となる。この場合でも、式（１）〜式（３）は、同様に用いることができる。
【０１１９】
また、アンサンブル平均の数及び方向は、操作者により任意に変更設定可能である。一例として、全チャンネル分のＩＱ信号を画像メモリ１６や、内部記憶部１７に保存しておく。そして、操作者は、出力されたＢモード画像データを参照し、画質が不十分であると判断した場合、アンサンブル平均の数や方向を、入力装置３を介して、制御部１８に再設定する。そして、制御部１８の制御により、複素演算部１２８は、再設定されたアンサンブル平均処理により、複素係数を再算出し、１フレーム分の受信信号を再生成する。これにより、高画質な画像化を確実に行なうことができる。
【０１２０】
また、第１の実施形態では、最尤スペクトル推定法を用いて複素係数を算出する場合について説明した。しかし、複素係数は、一般的にスペクトル推定で使用されるその他の手法により算出される場合であっても良い。かかる手法としては、例えば、最大エントロピー法、線形予測法、ＭＵＳＩＣ（multiple  signal  classification）、ＥＳＰＲＩＴ（estimation  of  signal  parameters  via  rotational  invariance  techniques）等が挙げられる。
【０１２１】
ここで、一般に、スペクトル推定では、以下の式（８）に示すように、周波数ベクトル「ω０」に対する応答として記述される。
【０１２２】
【数８】
2015058046.tif 000010
【０１２３】
ここで、式（８）の「Ｉ」は、周波数ベクトル「ω０」において、「ω０＝０」の場合、すなわち、直流（ＤＣ）の周波数ベクトルである。ＤＣの周波数は、０度の偏向角の音場（メインローブ）に対応する。すなわち、直流のスペクトルを推定するためのフィルタ関数が、複素演算部１２８の処理で所望となる複素係数である。
【０１２４】
従って、複素演算部１２８は、複数の受信開口それぞれの受信信号から直流のスペクトルを推定するフィルタ関数を、複素係数として算出しても良い。
【０１２５】
また、第１の実施形態では、複素演算を実行可能な受信信号として、ＩＱ信号を用いる場合について説明した。しかし、第１の実施形態で説明した処理は、複素演算を実行可能な受信信号であるならば、実行可能である。例えば、複素演算部１２８が処理を行なう信号は、整相加算後の信号を、ヒルベルト変換した解析信号であっても良い。かかる場合、図６に示す変換部としての直交検波部１２７は、「ヒルベルト変換部」に置き換えられることになる。
【０１２６】
また、第１の実施形態では、１Ｄアレイプローブによる２次元走査を行なう場合に、複素演算部１２８の処理が行なわれる場合について、説明した。しかし、第１の実施形態で説明した内容は、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブによる３次元走査を行なう場合であっても適用可能である。
【０１２７】
例えば、メカニカル４Ｄプローブを用いる場合、複数断面を２次元走査することで、３次元の超音波走査が行なわれる。従って、メカニカル４Ｄプローブを用いる場合、第１の実施形態で説明した処理を、各断面で行なう。また、例えば、２Ｄアレイプローブを用いる場合、受信走査線に対して２方向で受信開口を設定することで、第１の実施形態で説明した処理を行なう。これらの処理によっても、高画質なボリュームデータを得ることができる。
【０１２８】
なお、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１２９】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した超音波イメージング方法は、予め用意された超音波イメージングプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この超音波イメージングプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この超音波イメージングプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【０１３０】
以上、説明したとおり、第１の実施形態及び第２の実施形態によれば、受信開口を分割することで、受信開口の分割を行なわない場合より、高画質な画像化を行なうことができる。
【０１３１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１３２】
１２８  複素演算部
１５  画像生成部
１８  制御部
【図１】
2015058046.tif 000011
【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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