(57)【要約】  カラー画像を得るまでの時間を短縮する音響波診断装置およびその制御方法を提供する。超音波プローブに含まれている複数の超音波振動子（20−32）のうち，駆動する超音波振動子を順に更新しながら，集束位置（41）に集束する超音波パルス（43）を，超音波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を，同一の超音波振動子（22−28）について複数回行なわせる。観測対象位置（42）の超音波エコー44が超音波振動子（22−28）において受信されることにより音響波エコー信号群が得られる。集束位置（41）と観測対象位置（42）との位置ずれにもとづく音響波エコー信号群の位置ずれが補正された信号と，位置ずれが無い超音波エコー信号と，から自己相関演算が行なわれ，観測対象位置（42）の速度を示すドプラ偏移信号が生成される。
2016017331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の音響波振動子が少なくとも一方向に配列されている音響波プローブ，
駆動する上記音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，上記音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を行なわせる駆動手段，
上記駆動手段による上記音響波振動子の駆動にもとづいて得られる上記被検体の観測対象位置の音響波エコーが上記音響波振動子において受信されることにより上記音響波振動子から出力される音響波エコー信号のうち，上記集束位置と上記観測対象位置との上記一方向における位置ずれがある上記音響波エコー信号について，上記駆動手段によって駆動させられた上記音響波振動子の位置に応じて上記位置ずれを補正する位置ずれ補正手段，ならびに
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い上記音響波エコー信号について自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するドプラ演算手段，
を備えた音響波診断装置。
【請求項２】
上記駆動手段は，
駆動する上記音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，上記音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を複数回行なわせるものであり，
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号について自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項１に記載の音響波診断装置。
【請求項３】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との平均から上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項２に記載の音響波診断装置。
【請求項４】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均から上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項３に記載の音響波診断装置。
【請求項５】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号の重み付けを大きくして，上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均を行い，上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項４に記載の音響波診断装置。
【請求項６】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれが最も少ない複数の上記音響波エコー信号について，上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い複数の音響波エコー信号のそれぞれについて自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項２から４のうち，いずれか一項に記載の音響波診断装置。
【請求項７】
上記音響波振動子の上記音響波プローブにおける位置にもとづいて生じる，上記音響波振動子による上記音響波の送信から上記音響波振動子による上記音響波エコーの受信までの時間差を補正する遅延時間補正手段をさらに備え，
上記ドプラ演算手段は，
上記遅延時間補正手段によって遅延時間が補正された上記音響波エコー信号について上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項１から６のうち，いずれか一項に記載の音響波診断装置。
【請求項８】
複数の音響波振動子が少なくとも一方向に配列されている音響波プローブを備えた音響波診断装置の制御方法において，
駆動手段が，駆動する上記音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，上記音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を行なわせ，
位置ずれ補正手段が，上記駆動手段による上記音響波振動子の駆動にもとづいて得られる上記被検体の観測対象位置の音響波エコーが上記音響波振動子において受信されることにより上記音響波振動子から出力される音響波エコー信号のうち，上記集束位置と上記観測対象位置との上記一方向における位置ずれがある上記音響波エコー信号について，上記駆動手段によって駆動させられた上記音響波振動子の位置に応じて上記位置ずれを補正し，
ドプラ演算手段が，上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い上記音響波エコー信号について自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成する，
音響波診断装置の制御方法。
【請求項９】
上記駆動手段は，
駆動する上記音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，上記音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を複数回行なわせるものであり，
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号について自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項８に記載の音響波診断装置の制御方法。
【請求項１０】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との平均から上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項８に記載の音響波診断装置の制御方法。
【請求項１１】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均から上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項10に記載の音響波診断装置の制御方法。
【請求項１２】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号の重み付けを大きくして，上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号の自己相関演算結果と上記位置ずれが無い複数の上記音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均を行い，上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項11に記載の音響波診断装置の制御方法。
【請求項１３】
上記ドプラ演算手段は，
上記位置ずれが最も少ない複数の上記音響波エコー信号について，上記位置ずれ補正手段によって上記位置ずれが補正された複数の上記音響波エコー信号および上記位置ずれが無い複数の音響波エコー信号のそれぞれについて自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項９から11のうち，いずれか一項に記載の音響波診断装置の制御方法。
【請求項１４】
上記音響波振動子の上記音響波プローブにおける位置にもとづいて生じる，上記音響波振動子による上記音響波の送信から上記音響波振動子による上記音響波エコーの受信までの時間差を補正する遅延時間補正手段をさらに備え，
上記ドプラ演算手段は，
上記遅延時間補正手段によって遅延時間が補正された上記音響波エコー信号について上記ドプラ偏移信号を生成するものである，
請求項８から13のうち，いずれか一項に記載の音響波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，音響波診断装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置では，カラー・モード（カラー・フローマッピング・モード）と呼ばれる画像表示方法が知られている。カラー・モードでは，超音波エコーに含まれるドプラ効果による周波数偏移情報にもとづいて，血流に関する情報（ドプラ画像）が得られる。得られた情報から血流速度に応じた２次元カラー画像が作成され，Ｂモード画像と合成後に表示される。【０００３】
超音波診断装置に関するものについては，ドップラーフロー撮像のような超音波撮像モードにおいて動作するトラッキング技術（特許文献１），深さ方向に一様なビーム幅を形成できるもの（特許文献２），いわゆるマルチライン処理を行うもの（特許文献３，４）などがある。また，カラー・ドプラ映像化システムについてのものもある（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表2013-525057号公報
【特許文献２】特開2009-240700号公報
【特許文献３】特開2014-079569号公報
【特許文献４】特表2009-536856号公報
【特許文献５】特開2013-039388号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カラー・モードでは，ドプラ効果の検出における感度を確保するために，通常は同一位置（同一の超音波振動子）で超音波の送信および超音波エコーの受信を複数回（４回から16回程度）繰り返すので，Ｂモードの場合よりもフレーム・レートが低下してしまう。特に，低速な血流像を得たい場合には，１回ごとの送信間隔を広げる必要があるので，血流像を得るために要する時間がかかり，超音波診断装置を操作する技師がストレスを感じるほどフレーム・レートが低下してしまう。【０００６】
特許文献１は超音波の集束位置調整をするものにすぎず，特許文献２は深さ方向に一様なビーム幅を形成するものであり，特許文献３，４は，マルチライン処理を行うものにすぎない。いずれの特許文献においてもカラー・モードにおいてカラー断層像を得ることは考えられていない。また，特許文献５は，カラー・ドプラ映像化システムについてのものであるが，カラー画像（断層像）を得るまでの時間を短縮することについては全く考えられていない。【０００７】
この発明は，カラー画像を得るまでの時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による音響波診断装置（超音波診断装置）は，複数の音響波振動子が少なくとも一方向に配列されている音響波プローブ，駆動する音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を行わせる駆動手段，駆動手段による音響波振動子の駆動にもとづいて得られる被検体の観測対象位置の音響波エコーが音響波振動子において受信されることにより音響波振動子から出力される音響波エコー信号のうち，集束位置と観測対象位置との一方向における位置ずれがある音響波エコー信号について，駆動手段によって駆動させられた音響波振動子の位置に応じて位置ずれを補正する位置ずれ補正手段，ならびに位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された音響波エコー信号および位置ずれが無い音響波エコー信号のそれぞれについて自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するドプラ演算手段を備えていることを特徴とする。【０００９】
この発明は，音響波診断装置に適した制御方法も提供している。すなわち，複数の音響波振動子が少なくとも一方向に配列されている音響波プローブを備えた音響波診断装置の制御方法において，駆動手段が，駆動する音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を行なわせ，位置ずれ補正手段が，駆動手段による音響波振動子の駆動にもとづいて得られる被検体の観測対象位置の音響波エコーが音響波振動子において受信されることにより音響波振動子から出力される音響波エコー信号のうち，集束位置と観測対象位置との一方向における位置ずれがある音響波エコー信号について，駆動手段によって駆動させられた音響波振動子の位置に応じて位置ずれを補正し，ドプラ演算手段が，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された音響波エコー信号および位置ずれが無い音響波エコー信号のそれぞれについて自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものである。【００１０】
駆動手段は，駆動する上記音響波振動子を順に更新しながら，集束位置に集中する音響波を，音響波振動子から被検体の同一方向に送信させる処理を複数回行なわせるものでもよい。この場合，ドプラ演算手段は，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された複数の音響波エコー信号および位置ずれが無い複数の音響波エコー信号について自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものとなろう。【００１１】
ドプラ演算手段は，たとえば，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された複数の音響波エコー信号の自己相関演算結果と位置ずれが無い複数の音響波エコー信号との自己相関演算結果との平均からドプラ偏移信号を生成するものである。【００１２】
ドプラ演算手段は，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された複数の音響波エコー信号の自己相関演算結果と位置ずれが無い複数の音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均からドプラ偏移信号を生成するものでもよい。【００１３】
ドプラ演算手段は，位置ずれが無い複数の音響波エコー信号の重み付けを大きくして，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された複数の音響波エコー信号の自己相関演算結果と位置ずれが無い複数の音響波エコー信号との自己相関演算結果との重み付け平均を行い，ドプラ偏移信号を生成するものでもよい。【００１４】
ドプラ演算手段は，位置ずれが最も少ない複数の音響波エコー信号について，位置ずれ補正手段によって位置ずれが補正された複数の音響波エコー信号および位置ずれが無い複数の音響波エコー信号のそれぞれについて自己相関演算を行い，ドプラ偏移信号を生成するものでもよい。【００１５】
音響波振動子の音響波プローブにおける位置にもとづいて生じる，音響波振動子による音響波の送信から音響波振動子による音響波エコーの受信までの時間差を補正する遅延時間補正手段をさらに備えてもよい。この場合，ドプラ演算手段は，たとえば，遅延時間補正手段によって遅延時間が補正された音響波エコー信号についてドプラ偏移信号を生成するものとなろう。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると，音響波プローブに配列されている音響波振動子の駆動が順に更新されながら，集束位置に集中する音響波を，音響波振動子から被検体の同一方向に送信する処理が行わせられる。すると，被検体の観測対象位置の音響波エコーが音響波振動子において受信され，音響波エコー信号が得られる。集束位置と観測対象位置との一方向における位置ずれがある音響波エコー信号について位置ずれが補正させられる。位置ずれが補正させられた音響波エコー信号と位置ずれが無い音響波エコー信号とについて自己相関演算が行なわれ，ドプラ偏移信号が生成させられる。ドプラ偏移信号からカラー画像が生成される。位置ずれが補正させられた音響波エコー信号を利用しているので，位置ずれが無い複数の音響波エコー信号のみを利用してドプラ偏移信号が生成される場合に比べて，音響波振動子から被検体に音響波を送信する回数を少なくできる。この結果，カラー画像が生成されるまでの時間を短縮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】超音波診断装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】超音波の送信および超音波エコーの受信を示している。
【図３】超音波エコー信号を示している。
【図４】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図５】超音波エコー信号を示している。
【図６】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図７】超音波エコー信号を示している。
【図８】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図９】超音波エコー信号を示している。
【図１０】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図１１】超音波エコー信号を示している。
【図１２】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図１３】超音波パルスの送信および超音波エコーの受信を示している。
【図１４】整相加算の一部の処理を示している。
【図１５】整相加算の一部の処理を示している。
【図１６】検波処理装置およびドプラ演算装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】整相加算出力データおよび検波データを示している。
【図１８】自己相関データおよびドプラ周波数を表わすデータを示している。
【図１９】超音波エコー信号から速度を表わすデータが生成される様子を示している。
【図２０】Ｂモード画像とカラー・モード画像から合成画像が生成される様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は，この発明の実施例を示すもので超音波診断装置（音響波診断装置）の電気的構成を示すブロック図である。
【００１９】
この実施例においては，音響波として超音波が用いられるが，超音波に限定されるものではなく，被検対象，測定条件などに応じて適切な周波数が選択されれば，可聴周波数の音響波を用いるようにしてもよい。また，この実施例における超音波診断装置においては，Ｂモード画像，カラー画像および合成画像（Ｂモード画像とカラー画像とが合成された画像）を得ることができる。まず，カラー画像が得られる場合の処理について説明する。
【００２０】
超音波診断装置１の全体の動作は，制御装置２によって統括される。
【００２１】
制御装置２には，超音波診断装置１を操作する技師等によって操作される操作装置３および所定のデータ等が格納される格納装置４が接続されている。
【００２２】
超音波診断装置１には，超音波プローブ６が含まれている。超音波プローブ６には，複数の超音波振動子が含まれている。
【００２３】
制御装置２から出力される制御信号は送信装置５に与えられる。すると，送信装置５から超音波プローブ６の超音波振動子に電気パルスが与えられる。超音波振動子によって電気パルスが超音波パルスに変換され，被検体の体内を伝播し，超音波エコーが超音波プローブ６に戻る。
【００２４】
超音波エコーは，超音波振動子において電気信号（超音波エコー信号）に変換される。
【００２５】
図２から図11は，超音波プローブ６から超音波パルスが出力され，超音波エコー信号が得られる様子を示している。
【００２６】
図２は，超音波プローブ６に含まれる超音波振動子20−32のうち，超音波振動子21−27から超音波パルス43が出力されている様子を示している。図４は，超音波プローブ６に含まれる超音波振動子20−32のうち，超音波振動子22−28から超音波パルス43が出力されている様子を示している。図６は，超音波プローブ６に含まれる超音波振動子20−32のうち，超音波振動子23−29から超音波パルス43が出力されている様子を示している。図８は，超音波プローブ６に含まれる超音波振動子20−32のうち，超音波振動子24−30から超音波パルス43が出力されている様子を示している。図10は，超音波プローブ６に含まれる超音波振動子20−32のうち，超音波振動子25−31から超音波パルス43が出力されている様子を示している。
【００２７】
このように，超音波プローブ６には，少なくとも一方向に配列（二次元配列でもよい）されている複数の超音波振動子（音響波振動子）20から32が含まれている。また，制御装置２（駆動手段）によって，超音波振動子20から32のうち，駆動する超音波振動子が順に更新させられながら（駆動する超音波振動子が順に変えられながら），集束位置41に集中する超音波パルス（音響波）43が，駆動する超音波振動子から送信させられる。好ましくは，後述するように，被検体の血流速度を示すカラー・モードのカラー画像が精度良く得られるようにするために，被検体内部に存在する観測対象位置42に超音波パルスを送信する処理が複数回行わせられるように制御装置２（駆動手段）によって超音波振動子20から32が制御させられる。
【００２８】
図６を参照して，超音波振動子23−29から超音波パルス43が送信されたものとする。超音波パルス43は，超音波振動子23−29の中央の超音波振動子26の送信方向（図２では超音波振動子26の真下）の所定距離にある集束位置41に集中するように超音波振動子23−29から送信される。超音波振動子23−29の位置に応じて超音波パルス43が遅延して送信されることにより，超音波パルス43が集束位置41に集中する。図６に示す例では，中央の超音波振動子26と集束位置41との延長方向に観測対象位置42（被検体の中での媒質が変わる場所など）が存在する。このために，超音波パルス43が観測対象位置42に照射され，観測対象位置42から超音波エコー44が発生する。超音波エコー44は，超音波振動子23から29において受信される。
【００２９】
図７は，超音波エコー44を受信した超音波振動子23−29から出力される超音波エコー信号71から77を示している。横軸は超音波振動子の位置を示し，縦軸は超音波振動子から超音波パルス43が出力された時間ｔｂからの経過時間を示している。
【００３０】
超音波振動子23−29の位置に応じて，超音波パルス43および超音波エコー44の伝播距離に差が生じるために，超音波振動子23−29から出力される超音波エコー信号71−77の出力タイミングも超音波振動子ごとに異なる。中央の超音波振動子26から出力される超音波パルス43および観測対象位置42から中央の超音波振動子26の超音波エコー44の伝播距離は一番短いから，中央の超音波振動子26から最初に超音波エコー信号74が出力される（時刻ｔ０）。中央の超音波振動子26の両隣の超音波振動子25および27から出力される超音波パルス43および観測対象位置42から超音波振動子25および27の超音波エコー44の伝播距離は次に短いから，超音波エコー信号74の次に超音波エコー信号73および75が超音波振動子25および27から出力される。同様に，次に超音波振動子24および28から超音波エコー信号72および76が出力される。最後に超音波振動子23および29から超音波エコー信号71および77が出力される。図７において（他の図においても同様），超音波エコー信号71から77を示すものとして超音波エコー信号71から77の包絡線が超音波エコー信号群ｇ53として図示されている。
【００３１】
図２を参照して，超音波振動子21−27から超音波パルス43が送信されたものとする。超音波パルス43が集束位置41に集中し，一つの超音波振動子（図２に示す場合は，超音波振動子24）の幅よりも広がらなければ，超音波を送信する超音波振動子21−27のうち，中央の超音波振動子24と集束位置41との延長方向に存在しない観測対象位置42（被検体の中での媒質が変わる場所など）には超音波パルス43が照射されないため，観測対象位置42からは超音波エコー44も発生しない。しかしながら，超音波パルス43は集束位置41を越えると広がってしまうために，中央の超音波振動子24と集束位置41との延長方向に存在しない観測対象位置42にも超音波パルス43が照射されてしまう。このために，観測対象位置42から超音波エコー44が発生する。超音波エコー44は，超音波振動子21−27において受信される。
【００３２】
図３は，超音波エコー43を受信する超音波振動子21−27から出力される超音波エコー信号群ｇ51を示している。超音波エコー信号群ｇ51は，図７に示したように，超音波振動子21−27からそれぞれ出力される超音波エコー信号69−75の包絡線である。超音波エコー44を受信する超音波振動子21−27のうちの超音波振動子26の超音波パルス43の出力方向（図２では真下）に観測対象位置42が存在するから，超音波振動子26から最初に超音波エコー信号74が出力され（時刻ｔ１），次に超音波振動子25および27から超音波エコー信号73および75が出力され，さらに次に超音波振動子24から超音波エコー信号72が出力される。さらに，超音波振動子23から超音波エコー信号71が出力され，超音波振動子22から超音波エコー信号70が出力され，超音波振動子21から超音波エコー信号69が出力される。集束位置41は，超音波エコー44を受信する超音波振動子26と観測対象位置42との間には存在しないので，図３に示したように最初に超音波エコー信号74が出力される時間ｔ１は，図７に示したように最初に超音波エコー信号74が出力される時間ｔ０よりも遅い。
【００３３】
図４を参照して，駆動される超音波振動子が更新されて，超音波振動子22−28から超音波パルス43が送信されたものとする。図２を参照して説明したのと同様に，観測対象位置42からの超音波エコー44が超音波振動子22−28において受信される。
【００３４】
図５を参照して，図３と同様に，超音波振動子22−28から超音波エコー信号群ｇ52が得られる。この超音波エコー信号群ｇ52も，図７に示したように，超音波振動子22−28からそれぞれ出力される超音波エコー信号70−76の包絡線である。超音波振動子26から最初に超音波エコー信号74が出力される（時刻ｔ２）。
【００３５】
駆動される超音波振動子が更新されて，図６に示すように，超音波振動子23−29から超音波パルス43が送信されると，すでに説明した動作となる。
【００３６】
図８を参照して，駆動される超音波振動子が更新されて，超音波振動子24−30から超音波パルス43が送信されたものとする。観測対象位置42からの超音波エコー44が超音波振動子24−30において受信される。
【００３７】
図９を参照して，図３と同様に，超音波振動子24−30から超音波エコー信号群ｇ54が得られる。この超音波エコー信号群ｇ54も，図７に示したように，超音波振動子24から30からそれぞれ出力される超音波エコー信号72−78の包絡線である。図２を参照して説明したのと同様に，超音波振動子26から最初に超音波エコー信号74が出力される（時刻ｔ４）。
【００３８】
図10を参照して，駆動される超音波振動子が更新されて超音波振動子25−31から超音波パルス43が送信されたものとする。観測対象位置42からの超音波エコー44が超音波振動子25−31において受信される。
【００３９】
図11を参照して，図２と同様に，超音波振動子25−31から超音波エコー信号群ｇ55が得られる。この超音波エコー信号群ｇ55も，図７に示したように，超音波振動子25−31からそれぞれ出力される超音波エコー信号73−79の包絡線である。超音波振動子26から最初に超音波エコー信号74が出力される（時刻ｔ５）。
【００４０】
図１を参照して，得られた超音波エコー信号69−79などが，受信装置７に与えられる。受信装置７において超音波エコー信号69−79などが増幅され，Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回路８において，ディジタルの超音波エコー信号に変換される。超音波エコー信号は，超音波エコー・データ記憶装置９に与えられ，一時的に記憶される。超音波エコー信号は，超音波エコー・データ記憶装置９から読み取られ，超音波エコー・データ処理装置10に入力する。
【００４１】
超音波エコー・データ処理装置10において，制御装置２（駆動手段）による超音波振動子（音響波振動子）の駆動にもとづいて得られる被検体の観測対象位置42の超音波エコー（音響波エコー）が超音波振動子（音響波振動子）において受信されることにより超音波振動子（音響波振動子）から出力される超音波エコー信号（音響波エコー信号）のうち，図３，図５，図９および図11に示したように，集束位置41と観測対象位置42との一方向（水平方向）に位置ずれがある超音波エコー信号（音響波エコー信号）について，駆動させられた超音波振動子の位置に応じて位置ずれが補正させられる（位置ずれ補正手段）。
【００４２】
位置ずれの補正は，次に述べるように，観測対象位置42が，集束位置41と，観測対象位置42からの超音波エコー44を受信する超音波振動子21−27の中央の超音波振動子24と，の延長線上に存在したと仮定した場合に得られる超音波エコー信号を生成するものである。
【００４３】
図３を参照して，超音波エコー・データ処理装置10において，超音波エコー信号群ｇ51が，図７に示すように，時刻ｔ０の時点において超音波振動子26から出力されたように遅延時間を補正する第１の補正が行われ，かつ集束位置41と観測対象位置42との一方向の位置ずれを解消するように超音波エコー信号群ｇ51の頂点をシフトする第２の補正が行なわれる。一方向における位置ずれは，一方向における集束位置41と観測対象位置42とのずれのことである。一方向における位置ずれの補正は，図２に示すように集束位置41と観測対象位置42とが一方向において位置ずれがある場合（一方向と鉛直方向において集束位置41と観測対象位置42とが直線上に無い場合）に，一方向の位置ずれが無かった場合に得られるであろう超音波エコー信号を生成するものである。図２に示す場合であれば，集束位置41と観測対象位置42とは一方向において超音波振動子の２個分の間隔だけずれているから，その間隔のずれが解消されるように，超音波エコー信号群ｇ51が一方向と逆方向に超音波振動子２個分の間隔だけシフトされる。これらの第１の補正および第２の補正を合わせた補正が位置ずれ補正となる（位置ずれ補正手段）。これにより，図３に示すように，超音波エコー信号群ｇ51は破線で示すように超音波エコー信号群ｇ61に補正される。このように超音波エコー・データ処理装置10において，制御装置（駆動手段）２による超音波振動子の駆動にもとづいて得られる被検体の観測対象位置42の超音波エコー44が超音波振動子21−27において受信されることにより超音波振動子21−27から出力される超音波エコー信号（超音波エコー・データ）のうち，集束位置41と観測対象位置42との一方向における位置ずれがある超音波エコー信号（超音波エコー・データ）について，制御装置２によって駆動させられた超音波振動子の位置に応じて位置ずれが補正させられる。
【００４４】
第１の補正における遅延時間は，次のようにして算出できる。
【００４５】
図12は，図６に示したように集束位置41と観測対象位置42との間に一方向における位置ずれが無い場合の超音波パルス43および超音波エコー44を示している。
【００４６】
一方向をＸ方向，一方向の鉛直方向をＺ方向とする。集束位置41の真上にある超音波振動子26のＸ，Ｚ座標を（Ｘ，Ｚ）＝（x0，０），集束位置41の座標を（Ｘ，Ｚ）＝（x0，df），観測対象位置42の座標を（Ｘ，Ｚ）＝（x0，ｚ）とする。集束位置41と観測対象位置42との間に一方向における位置ずれが無い場合には，超音波振動子26から送信された超音波パルス43が集束位置41を経て観測対象位置42に至るまでの送信経路の長さＬtaと，観測対象位置42から反射する超音波エコー44が観測対象位置42から超音波振動子26に戻るまでの受信経路の長さＬraと，は等しい。したがって，Ｌta＝Ｌra＝ｚとなり，超音波パルス43の伝播距離Ｌtaと超音波エコー44の伝播距離Ｌraとを合わせた伝播距離Ｌuaは，Ｌua＝Ｌta＋Ｌra＝２ｚとなる。このようにして得られた伝播距離Ｌuaが音速で除されることにより，位置ずれが無い場合の超音波パルス43および超音波エコー44の伝播時間が得られる。
【００４７】
図13は，図２に示したように集束位置41と観測対象位置42との間に一方向における位置ずれがある場合の超音波パルス43および超音波エコー44を示している。
【００４８】
集束位置41は，観測対象位置42から２つの超音波振動子の間隔だけ一方向にずれている。超音波振動子の間隔をＬｅとすると，集束位置41のＸ，Ｚ座標は，（Ｘ，Ｚ）＝（x0−２Ｌｅ，df）で表わされる。超音波振動子24から送信される超音波パルス43は，集束位置41を経て，観測対象位置42に送信される。超音波振動子24から送信される超音波パルス43の送信経路の長さＬtbは，超音波振動子24から集束位置41までの距離dfと，集束位置41から観測対象位置42までの距離√｛（ｚ−df）２＋（２Ｌｅ）２｝と，の和となる。また，観測対象位置42から反射する超音波エコー44が超音波振動子26に至るまでの受信経路の長さＬrbは，Ｌrb＝ｚである。超音波パルス43の伝播距離Ｌtbと超音波エコー44の伝播距離Ｌrbとを合わせた伝播距離Ｌubは，Ｌub＝Ltb＋Ｌrb＝√｛（ｚ−df）２＋（２Ｌｅ）２｝＋ｚとなる。このようにして得られた伝播距離Ｌubが音速で除されることにより，位置ずれが有る場合の超音波パルス43および超音波エコー44の伝播時間が得られる。
【００４９】
位置ずれが無い場合の伝播時間と位置ずれが有る場合の伝播時間との差から，第１の補正で補正される遅延時間が算出される。図２に示す位置ずれの場合だけでなく，図４，図８，図10などに示す位置ずれの場合においても同様にして遅延時間が算出できるのはいうまでもない。
【００５０】
図５，図９および図11のように，焦点位置41と観測対象位置42との間に一方向の位置ずれが生じている超音波エコー信号群ｇ52，ｇ54およびｇ55についても同様に超音波エコー・データ処理装置10において位置ずれ補正が行なわれ，位置ずれ補正された超音波エコー信号群ｇ62，ｇ64およびｇ65が得られる。
【００５１】
つづいて，位置ずれ補正された超音波エコー信号群ｇ61，ｇ62，ｇ64およびｇ65と位置ずれが無い超音波エコー信号群ｇ53とが，同一の超音波振動子から出力される超音波エコー信号同士が加算されるように超音波エコー・データ処理装置10において重畳される。
【００５２】
重畳された超音波エコー信号69−79は，整相加算装置11に与えられる。
【００５３】
図14および図15は，重畳された超音波エコー信号69−79が整相加算される様子を示している。
【００５４】
図14を参照して，重畳された超音波エコー信号69−79が，時刻ｔ０において最初に超音波振動子26から出力される超音波エコー信号74の出力タイミングと同じであったように，出力時間補正が整相加算装置11において行われる。
【００５５】
つづいて，図15を参照して，出力時間補正がされた超音波エコー信号69−79が，観測対象位置42の延長線上にある超音波振動子26の位置で重ね合わせられるように，整相加算装置11において行われる。整相加算が行われることにより，Ｓ／Ｎが向上する。
【００５６】
位置ずれ補正され，かつ遅延時間補正された超音波エコー信号群ｇ51，ｇ52，ｇ54およびｇ55についても同様に，整相加算装置11において整相加算が行なわれる。
【００５７】
図１を参照して，整相加算された超音波エコー信号は，検波処理装置12を介してドプラ演算装置（ドプラ演算手段）13に与えられる。ドプラ演算装置13から，観測対象位置42において速度変化がある場合に速度を表わすデータが得られる。
【００５８】
図16は，検波処理装置12およびドプラ演算装置13の内部構成を示すブロック図である。
【００５９】
速度を表わすデータを得るためには，時間差で被検体の同一方向に超音波を送信させる処理を複数回行なう必要がある。その時間差で得られる被検体の観測対象位置42の超音波エコー信号の相違から，速度を表わすデータが算出されるからである。この実施例では，図６に示すように，超音波エコー44を受信する超音波振動子23−29の中央の超音波振動子26と観測対象位置42との間に集束位置41が存在する場合に，同一の超音波振動子23−29から超音波パルス43が８回（数回）送信される。これにより，整相加算後の超音波エコー信号群ｇ53が８つ得られる。
【００６０】
図17は，整相加算後の超音波エコー信号（整相加算出力データ）を示している。
【００６１】
整相加算出力データ101は，図７のようにして得られた超音波エコー信号群ｇ53にもとづいて得られる整相加算後の８つの超音波エコー・データを示している。
【００６２】
この実施例では，図４に示すように集束位置41が観測位置42よりも一方向と反対側（左側）にずれている状態においても同一の超音波振動子22−28から超音波パルス43が８回送信される。これにより，整相加算後の超音波エコー信号群ｇ52が８つ得られる。
【００６３】
これにより，図17に示すように，８つの超音波エコー信号群ｇ52にもとづいて得られる８つの整相加算出力データ102が得られる。
【００６４】
さらに，図８に示すように集束位置41が観測位置42よりも一方向側（右側）にずれている状態においても同一の超音波振動子24−30から超音波43が８回送信される。これにより，整相加算後の超音波エコー信号群ｇ54が８つ得られる。
【００６５】
これにより，図17に示すように，８つの超音波エコー信号群ｇ54にもとづいて得られる８つの整相加算出力データ103が得られる。
【００６６】
この実施例では，合計24の整相加算出力データが得られることとなる。
【００６７】
観測対象位置42における速度を算出する場合，算出される速度の精度を高めるためには，観測対象位置42に超音波パルス43を送信する回数を増やす必要がある。これに対して，図６に示すように，集束位置41と観測対象位置42とが一方向においてずれの無い場合に得られる超音波エコー信号のみから整相加算出力データを得る場合には，超音波振動子23−29からの超音波パルス43の送信が24回必要である（図６に示す場合だけでなく，図４，図８などに示す場合にも超音波パルス43の送信を24回行うこととなる。）。このような繰り返し送信回数が多くなると，比較的時間がかかってしまう。この実施例においては，図６に示すように，集束位置41と観測対象位置42とが一方向においてずれの無い場合に得られる超音波エコー信号71−77だけでなく，図４および図８に示すように，集束位置41と観測対象位置42とが位置方向においてずれている場合に得られる超音波エコー信号70−76および72−78も利用するので，図４に示すように超音波振動子22−28から８回の超音波パルス43の送信，図６に示すように超音波振動子23−29から８回の超音波パルス43の送信，図８に示すように超音波振動子24−30から８回の超音波パルス43の送信をすることにより合計24の整相加算出力データ101，102および103が得られることとなる。速度算出までの時間が短縮される。
【００６８】
整相加算出力データ101は，検波処理装置12の中の直交検波回路90に入力する。直交検波回路90において，図17に示すように，８つの実部検波データ111および８つの虚部検波データ112が得られる。同様に，整相加算出力データ102も直交検波回路90に入力し，８つの実部検波データ113および８つの虚部検波データ114が得られる。さらに，整相加算出力データ103も直交検波回路90に入力し，８つの実部検波データ115および８つの虚部検波データ116が得られる。
【００６９】
これらの実部検波データ111，113および115は，ＬＰＦ（ロウ・パス・フィルタ）91において高周波数成分が除去されて検波処理装置12から出力する。また，虚部検波データ112，114および116は，ＬＰＦ（ロウ・パス・フィルタ）92において高周波数成分が除去されて検波処理装置12から出力する。
【００７０】
検波処理装置12から出力された実部検波データ111，113および115は，ドプラ演算装置13の自己相関回路93に入力する。自己相関回路93において，８つの実部検波データ111から自己相関演算が行なわれ，図18に示すように７つの実部自己相関出力データ121が得られる。同様に，自己相関回路93において８つの実部検波データ113および８つの実部検波データ115からそれぞれ自己相関演算が行なわれ，図18に示すように７つの実部自己相関出力データ123および７つの実部自己相関出力データ125が得られる。
【００７１】
また，検波処理装置12から出力された虚部検波データ112，114および116は，ドプラ演算装置13の自己相関回路93に入力する。自己相関回路93において，８つの虚部検波データ112から自己相関演算が行なわれ，図18に示すように７つの虚部自己相関出力データ122が得られる。同様に，自己相関回路92において８つの虚部検波データ114および８つの虚部検波データ116からそれぞれ自己相関演算が行なわれ，図18に示すように７つの虚部自己相関出力データ124および７つの虚部自己相関出力データ126が得られる。
【００７２】
自己相関回路93から出力された実部自己相関出力データ121，123および125は，平均化回路94に入力し平均化される。平均化回路94において，図６に示すように集束位置41と観測対象位置42との位置ずれが無い超音波エコー信号群ｇ53にもとづいて得られる実部自己相関出力データ121の重み付けが，図４および図８に示すように集束位置41と観測位置42との位置ずれがある超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54にもとづいて得られる実部自己相関出力データ123および125の重み付けよりも高くなるようにして平均化処理が行われるようにしてもよい。図６に示すように集束位置41と観測位置42との位置ずれが無い超音波エコー信号群ｇ53にもとづいて得られる実部自己相関出力データ121の方が，図４および図８に示すように集束位置41と観測位置42との位置ずれがある超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54にもとづいて得られる実部自己相関出力データ123および125よりも信頼度が高いからである。
【００７３】
また，自己相関回路93から出力された虚部自己相関出力データ122，124および126は，平均化回路95に入力し平均化される。平均化回路95においても，平均化回路94と同様に，図６に示すように集束位置41と観測位置42との位置ずれが無い超音波エコー信号群ｇ53にもとづいて得られる虚部自己相関出力データ121の重み付けが，図４および図８に示すように集束位置41と観測位置42との位置ずれがある超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54にもとづいて得られる虚部自己相関出力データ123および125の重み付けよりも高くなるようにして平均化処理が行われるようにしてもよい。
【００７４】
平均化回路94において平均化された実部自己相関出力データおよび平均化回路95において平均化された虚部自己相関出力データは，tan-1（アーク・タンジェント）回路96に入力し，図13の下図に示すように，ドプラ周波数を表わすデータ（ドプラ偏移信号）131が得られる。ドプラ周波数を表わすデータは，速度算出回路97に与えられることにより観測対象位置42における速度を表わすデータが得られる。この速度を表わすデータがドプラ演算装置13の出力データとなり，ＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）14に入力する。
【００７５】
ＤＳＣ14において，通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データにラスタ変換される。ＤＳＣ14から出力された画像データは，画像作成装置15において，階調処理等の画像処理が行われる。画像作成装置15から出力された画像データは表示制御装置17に与えられ，表示装置18の表示画面にカラー・モードの超音波画像が表示されることとなる。画像作成装置15から出力された画像データは画像メモリ16にも与えられ，画像メモリ16に，超音波画像を表わす画像データが記憶される。画像メモリ16に記憶された画像データが表示制御装置17に与えられることにより，超音波画像が表示装置18の表示画面に表示される。
【００７６】
上述の実施例においては，図４，図６および図８に示す状態において，それぞれ８回ずつ超音波パルス43が送信されているが，異なる時間において送信された超音波パルス43にもとづいて，観測対象位置42から複数の超音波エコー信号が得られれば８回に限らない。たとえば，図６に示す超音波エコー信号群ｇ53と，図２，図４，図８および図10に示す超音波エコー信号群ｇ51，ｇ52，ｇ54およびｇ55のうち少なくとも一つの超音波エコー信号と，を用いてドプラ偏移信号を生成することもできる。また，図４および図８に示すように，集束位置41と観測対象位置42との位置ずれが最も少ない超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54について位置ずれ補正された超音波エコー信号と位置ずれが無い超音波エコー信号とのそれぞれについて自己相関演算を行いドプラ偏移信号を生成している。しかしながら，図２および図８に示すように，集束位置41と観測対象位置42との位置ずれが相対的に大きい超音波エコー信号群ｇ51およびｇ55について位置ずれ補正された超音波エコー信号を用いて自己相関演算を行いドプラ偏移信号を生成してもよい。さらに，上述の実施例では，超音波43を送信する超音波振動子は７つであるが，７つに限らず，他の数，たとえば，１つでもよい。
【００７７】
図19は，観測対象位置42の速度を表わすデータが得られるまでの流れを示している。
【００７８】
同一の超音波振動子からの超音波パルス43の送信のうち第ｍ回目の送信であり，超音波43を送信する超音波振動子が複数の場合の中央の超音波振動子の順番の番号をｎ（超音波43を送信する超音波振動子が一つの場合には，その超音波振動子の順番の番号）とした場合の超音波エコー信号をＥ（ｍ,ｎ（ｎ））とする。上述したように，超音波プローブ６（超音波振動子）から超音波43の送信回数がＭ（上述の実施例では，Ｍ＝８），超音波振動子の数がＮの場合には，超音波エコー・データ記憶装置９には，Ｍ×Ｎ分の超音波エコー信号が記憶されることとなる。但し，ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ。
【００７９】
ｎ番目の超音波振動子が中央となるような超音波振動子から超音波パルス43が送信された場合の超音波エコー信号Ｅ（ｍ,ｎ（ｎ））が超音波エコー・データ記憶装置９から読み取られる。超音波エコー・データ記憶装置９からは，図６に示す超音波エコー信号群ｇ53が読み取られることとなる。また，そのｎ番目の超音波振動子の両隣の超音波振動子，すなわち，ｎ−１番目およびｎ＋１番目の超音波振動子から超音波が送信された場合の超音波エコー信号も超音波エコー・データ記憶装置９から読み取られる。超音波エコー・データ記憶装置９からは，図５および図９に示す超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54が読み取られることとなる。読み取られた超音波エコー信号群が超音波エコー・データ処理装置10に入力され，上述したように，図７に示す超音波エコー信号群ｇ53については遅延時間補正が行なわれ，遅延時間補正が行なわれた超音波エコー信号Ｅ（ｍ，ｎ（ｎ））が得られる。また，図５および図９に示す超音波エコー信号群ｇ52およびｇ54については位置ずれ補正および遅延時間補正が行なわれ，超音波エコー信号Ｅ（ｍ，ｎ（ｎ−１））およびＥ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））が得られる。
【００８０】
これらの超音波エコー信号Ｅ（ｍ，ｎ（ｎ）），Ｅ（ｍ，ｎ（ｎ−１））およびＥ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））が上述のように整相加算装置11に与えられる。図10に示すように整相加算が行なわれ，整相加算された超音波エコー信号Ｒｆ（ｍ，ｎ（ｎ））101，Ｒｆ（ｍ，ｎ（ｎ−１））102およびＲｆ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））103が得られる（図12参照）。
【００８１】
整相加算された超音波エコー信号Ｒｆ（ｍ，ｎ（ｎ））101，Ｒｆ（ｍ，ｎ（ｎ−１））102およびＲｆ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））103が上述のように検波処理装置12に与えられる。検波処理装置12において，上述のように直交検波が行われ，実部検波データＩ（ｍ，ｎ（ｎ））111，Ｉ（ｍ，ｎ（ｎ−１））113およびＩ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））115ならびに虚部検波データＱ（ｍ，ｎ（ｎ））112，Ｑ（ｍ，ｎ（ｎ−１））114およびＱ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））116が得られる（図17参照）。
【００８２】
直交検波された実部検波データＩ（ｍ，ｎ（ｎ））111，Ｉ（ｍ，ｎ（ｎ−１））113およびＩ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））115ならびに虚部検波データＱ（ｍ，ｎ（ｎ））112，Ｑ（ｍ，ｎ（ｎ−１））114およびＱ（ｍ，ｎ（ｎ＋１））116がドプラ演算装置13に与えられ，速度を表わすデータＶ（ｎ）が得られる。
【００８３】
上述の実施例は，カラー・モードについてのものであるが，超音波診断装置１は，Ｂモードの断層像も表示できる。
【００８４】
Ｂモードの画像を表示する場合には，検波処理装置12からの出力データは，ドプラ演算装置13を単に通過してＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）14に与えられる。ＤＳＣ14において，通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データにラスタ変換される。ＤＳＣ14から出力された画像データは，画像作成装置15において，階調処理等の画像処理が行われる。画像作成装置15から出力された画像データは表示制御装置17に与えられ，表示装置18の表示画面に超音波画像が表示されることとなる。画像作成装置15から出力された画像データは画像メモリ16にも与えられ，画像メモリ16に，超音波画像を表わす画像データが記憶される。画像メモリ16に記憶された画像データが表示制御装置17に与えられることにより，超音波画像が表示装置18の表示画面に表示される。
【００８５】
さらに，この実施例では，Ｂモード画像とカラー・モード画像とを合成した画像を表示することもできる。
【００８６】
図20は，Ｂモード画像とカラー・モード画像とから合成画像を生成する様子を示している。
【００８７】
Ｂモード画像140が得られ，Ｂモード画像140を表わす画像データは画像メモリ16に一時的に記憶される。Ｂモード画像140には，血管の画像142と血管の周囲の画像141および143が現れている。Ｂモード画像140は白黒である。カラー・モード画像145は，血流を速度で示すもので，カラーである。速度に応じてカラーの色の濃さが変わる。
【００８８】
Ｂモード画像140とカラー・モード画像145とが画像メモリ16において合成されることにより，合成画像150が得られる。このような合成画像150が表示装置18の表示画面に表示される。
【符号の説明】
【００８９】
２  制御装置（駆動手段）
６  超音波プローブ（音響波プローブ）
10  超音波エコー・データ処理装置（位置ずれ補正手段，遅延時間補正手段）
13  ドプラ演算装置（ドプラ演算手段）
20−32  超音波振動子（音響波振動子）
【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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【国際調査報告】
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