(57)【要約】【課題】リアルタイム性を犠牲にすることなく、焦点深度方向の目的とする位置で高い分解能の断層画像情報が取得される超音波撮像装置を実現する。【解決手段】Ｂモード画像１１７上に設定されるＭモードライン１０９の位置に沿って、Ｂモード画像１１７の焦点深度位置（◇の記号で示す）を、探触子アレイ１０の配列方向に変化させることとしているので、画像情報取得のリアルタイム性を確保しつつＭモード画像の分解能の向上を実現させる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を配列した探触子アレイと、
前記探触子アレイを用いて超音波の送受信を行う際に、前記配列の配列方向と直交する前記圧電素子で発生される超音波の照射方向に焦点深度位置を設定し、前記焦点深度位置に前記送受信の超音波を電子フォーカスさせ、かつ前記配列方向に電子走査を行う送受信部と、
前記焦点深度位置を、前記電子走査の走査位置ごとに変化させる焦点位置制御部と、
を備える超音波撮像装置。
【請求項２】
前記超音波撮像装置は、前記走査位置ごとの焦点深度位置の情報を、前記焦点位置制御部に設定する焦点位置設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
【請求項３】
前記超音波撮像装置は、前記電子走査で取得される超音波に基づいて、前記配列方向および前記照射方向を含む撮像断面の断層画像情報を形成する画像処理部および前記断層画像情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波撮像装置。
【請求項４】
前記焦点位置設定手段は、前記表示部に表示される断層画像情報の画像に走査位置ごとの焦点深度位置を示す焦点位置ラインを備えることを特徴とする請求項２および３に記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記焦点位置設定手段は、前記焦点深度位置の情報を入力する入力部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記入力部は、前記焦点位置ラインの位置を変化させるライン位置変化手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記表示部は、前記断層画像情報のＭモード表示を行う際に、前記断層画像情報の画像に前記Ｍモード表示を行う位置を示すＭモードラインを備えることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
【請求項８】
前記焦点位置設定手段は、前記Ｍモードラインを、前記焦点位置ラインとすることを特徴とする請求項４および７に記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記表示部は、前記断層画像情報の画像に穿刺針の刺入位置を示す穿刺ガイドラインを備えることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
前記焦点位置設定手段は、前記穿刺ガイドラインを、前記焦点位置ラインとすることを特徴とする請求項４および９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、焦点深度位置に送受信の超音波を電子フォーカス（ｆｏｃｕｓ）させ、かつ探触子アレイ（ａｒｒａｙ）の配列方向に電子走査を行う超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像装置は、探触子部の中にアレイ状に配列された圧電素子からなる探触子アレイを有する。超音波撮像装置は、この探触子アレイの配列方向に電子走査を行い断層画像情報を取得する。この電子走査では、探触子アレイが密着された被検体内へ超音波が照射される際に，電子フォーカス（ｆｏｃｕｓ）を行い断層画像情報の分解能を向上させる。
【０００３】
電子フォーカスでは、隣接する複数の圧電素子を若干の時間差を持って駆動し、超音波の照射方向に一定の距離を置いて存在する焦点深度位置で、超音波が同位相で重なり合い、焦点を結ぶようにされる（例えば、非特許文献１、ｐ９３―９５参照）。この場合、被検体内部の焦点深度位置近傍では、高い分解能の断層画像情報が取得される。
【０００４】
一方、電子フォーカスを用いると、被検体内部の焦点深度位置の近傍以外の領域は、低い分解能の断層画像情報となる。これを克服する手段として、焦点深度位置が異なる複数の断層画像情報を組み合わせて、一枚の断層画像情報を形成する多段電子フォーカスがある。多段電子フォーカスでは、断層画像情報の画像が広い領域に渡って高い分解能となる。
【非特許文献１】日本電子機械工業会編著、「改訂医用超音波機器ハンドブック」コロナ出版、１９９７年１月２０日、
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記背景技術によれば、取得される断層画像情報の分解能とリアルタイム（ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ）性とは二者択一の関係にあり、両立が難しいものである。すなわち、電子フォーカスでは、断層画像情報のリアルタイム性は高いものの、分解能は焦点深度位置のみで高いものとなる。また、多段電子フォーカスでは、一枚の断層画像情報を形成するのに複数回の送受信を行う必要があり、リアルタイム性が低いものの、分解能は複数の焦点深度位置で高く、総体的な画質は向上する。
【０００６】
特に、超音波撮像装置の高機能化にともない、撮像断面の任意方向を向くＭモードライン（ｍｏｄｅ  ｌｉｎｅ）に沿ってＭモードの表示を行う超音波撮像装置が存在する。このＭモードは、Ｍモードライン上に存在するＢモード画像の時間変化を観察するためのもので、高いリアルタイム性が要求されると共に、Ｍモードラインに沿って高分解能のＢモード画像が存在することが好ましい。上記背景技術によれば、このＭモード表示で高いリアルタイム性と高分解能とを共に両立することには困難がある。
【０００７】
また、超音波撮像装置を用いて、被検体に刺入される穿刺針をモニタリング（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）する場合が存在する。穿刺針は、探触子部のガイドアタッチメント（ｇｕｉｄｅ  ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）から被検体内へ、Ｂモード画像に表示される穿刺ガイドライン（ｇｕｉｄｅ  ｌｉｎｅ）沿って、概ね斜め方向に刺入される。この刺入では、穿刺ガイドライン沿った穿刺針の被検体内での位置を、高いリアルタイム性を持って画像化すると共に穿刺針の先端部を高い分解能で画像化することが好ましい。上記背景技術によれば、穿刺ガイドラインに沿ったＢモード画像を、高いリアルタイム性と高分解能とを共に両立させることには困難がある。
【０００８】
これらのことから、リアルタイム性を犠牲にすることなく、焦点深度方向の目的とする位置で高い分解能の断層画像情報が取得される超音波撮像装置をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、リアルタイム性を犠牲にすることなく、焦点深度方向の目的とする位置で高い分解能の断層画像情報が取得される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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、圧電素子を配列した探触子アレイと、前記探触子アレイを用いて超音波の送受信を行う際に、前記配列の配列方向と直交する前記圧電素子で発生される超音波の照射方向に焦点深度位置を設定し、前記焦点深度位置に前記送受信の超音波を電子フォーカスさせ、かつ前記配列方向に電子走査を行う送受信部と、前記焦点深度位置を、前記電子走査の走査位置ごとに変化させる焦点位置制御部とを備える。
【００１１】
この第１の観点による発明では、電子走査を行う際の焦点深度位置を、配列方向に変化させる。
【００１２】
また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記走査位置ごとの焦点深度位置の情報を、前記焦点位置制御部に設定する焦点位置設定手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この第２の観点の発明では、焦点位置設定手段により、オペレータは、走査位置ごとの焦点深度位置を変化させる。
【００１４】
また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１または２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記電子走査で取得される超音波に基づいて、前記配列方向および前記照射方向を含む撮像断面の断層画像情報を形成する画像処理部および前記断層画像情報を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００１５】
この第３の観点の発明では、表示部に断層画像情報を表示する。
【００１６】
また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第２および３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記焦点位置設定手段が、前記表示部に表示される断層画像情報の画像に走査位置ごとの焦点深度位置を示す焦点位置ラインを備えることを特徴とする。
【００１７】
この第４の観点の発明では、焦点位置ラインにより、オペレータは、容易に断層画像情報と焦点深度位置との関係を認識する。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし４の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記焦点位置設定手段は、前記焦点深度位置の情報を入力する入力部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第５の観点に記載の超音波撮像装置において、前記入力部が、前記焦点位置ラインの位置を変化させるライン位置変化手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
この第６の観点の発明では、通常の入力動作の一環として、焦点位置ラインの位置、すなわち焦点深度位置を変化させる。
【００２１】
また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし６の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記断層画像情報のＭモード表示を行う際に、前記断層画像情報の画像に前記Ｍモード表示を行う位置を示すＭモードラインを備えることを特徴とする。
【００２２】
この第７の観点の発明では、Ｍモードラインにより、断層画像情報のＭモード表示を行う場所を示す。
【００２３】
また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第４および７の観点に記載の超音波撮像装置において、前記焦点位置設定手段が、前記Ｍモードラインを、前記焦点位置ラインとすることを特徴とする。
【００２４】
この第８の観点の発明では、Ｍモードラインにより、焦点深度位置を設定する。
【００２５】
また、第９の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし６の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記断層画像情報の画像に穿刺針の刺入位置を示す穿刺ガイドラインを備えることを特徴とする。
【００２６】
この第９の観点の発明では、穿刺ガイドラインにより、穿刺針の刺入位置を示す。
【００２７】
また、第１０の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第４および９の観点に記載の超音波撮像装置において、前記焦点位置設定手段が、前記穿刺ガイドラインを、前記焦点位置ラインとすることを特徴とする。
【００２８】
この第１０の観点の発明では、穿刺ガイドラインにより、焦点深度位置を設定する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、探触子アレイの配列方向に、電子フォーカスの焦点深度位置を変化させることとしているので、Ｍモードラインあるいは穿刺ガイドラインに沿った焦点深度位置の断層画像情報を、通常の焦点深度位置が一定の断層画像情報と全く同様のリアルタイム性を持って取得し、高分解能のＭモード画像あるいは高分解能の穿刺ガイドライン近傍領域画像を表示し、診断能力を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
【００３１】
まず、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を表すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波撮像装置１００は、探触子部１０１、送受信部１０２、Ｂモード処理部１０３、シネメモリ（ｃｉｎｅ  ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、制御部１０８を含む。なお、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７および制御部１０８は、焦点位置設定手段をなす。
【００３２】
探触子部１０１は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体に超音波を照射し、被検体内から都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する。探触子部１０１は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査するための部分でもある。後述する様に、この探触子部１０１には、圧電素子がアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置される探触子アレイおよび圧電素子を選択し電子走査を行うアナログマルチプレクサ（ａｎａｌｏｇ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を含む。
【００３３】
送受信部１０２は、探触子部１０１と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）によって接続されており、探触子部１０１の圧電素子を駆動するための高電圧の電気信号を発生するパルサ（ｐｕｌｓｅｒ）および受信した反射超音波エコーの初段増幅を行う増幅器を有する。送受信部１０２は、電子フォーカスを行う為に、概ね同時駆動される複数のパルサおよび増幅器を有する。
【００３４】
Ｂモード処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイムで生成するための処理を行う部分である。具体的な処理内容は、受信した反射超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）情報を画像表示制御部１０５あるいはＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等である。また、Ｍモードが選択された場合には、Ｂモード画像情報から、後述するＭモードラインで指定される画像情報を抽出し、画像表示制御部１０５に送信する。
【００３５】
シネメモリ部１０４は、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）であり、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報を保存する。
【００３６】
画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ
ｒａｔｅ）変換、Ｍモード表示並びに、画像表示の形状や位置制御を行うための部分である。
【００３７】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像およびＭモードの表示等を行う。
【００３８】
入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）あるいはトラックボール（ｔｒａｃｋ  ｂａｌｌ）等からなり、オペレータにより操作入力信号が入力される。例えば、Ｂモードによる表示、Ｍモードの表示を選択するための操作入力手段、後述するＭモードラインあるいは穿刺ガイドラインのＢモード画像上での位置を設定入力するライン位置変化手段をなし、これらの情報を制御部１０８に与える部分である。
【００３９】
制御部１０８は、入力部１０７から入力された操作入力信号、ライン位置情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波撮像装置各部の動作を制御するための部分である。
【００４０】
図２は、探触子部１０１、Ｂモード処理部１０３等の詳細を示すブロック図である。探触子部１０１は、探触子アレイ１０およびアナログマルチプレクサ（ａｎａｌｏｇ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１１を含み、Ｂモード処理部１０３は、受信ビームフォーマ（ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｅｒ）２１、送信ビームフォーマ２２および焦点位置制御部２０を含む。探触子アレイ１０は、圧電素子がアレイ状に１次元配列されたものである。
【００４１】
アナログマルチプレクサ１１は、高耐電圧のアナログ電子スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）で、探触子アレイ１０の圧電素子と一対一に接続される入出力端子および送受信部１０２と一対一に接続される入出力端子を有する。例えば、圧電素子の数が２５６チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）からなる探触子アレイ１０および送受信回路の数が６４チャネルからなる送受信部１０２の場合には、アナログマルチプレクサ１１は、探触子アレイと接続される側に２５６チャネルの接続端子を有し、送受信回路と接続される側には６４チャネルの接続端子を有する。
【００４２】
図３は、アナログマルチプレクサ１１の動作および探触子アレイ１０で送受信される超音波パルスの動作を模式的に示す説明図である。図３は、探触子アレイ１０および５チャネルの送受信回路を有する送受信部１０２の場合の例である。アナログマルチプレクサ１１は、アレイ状に配列された探触子アレイ１０から、送受信を行う隣接した５チャネルの圧電素子を選択する。なお、送受信を行う圧電素子の選択情報、すなわち超音波が送受信される音線の位置情報は、制御部１０８からアナログマルチプレクサ１１に入力される。
【００４３】
図３の例では、選択された５つの圧電素子により、Ｂモード画像で一つの音線を形成する画像情報の送受信を行う。この送受信では、中心に位置するチャネルで、送信の起動パルスあるいは受信の反射超音波エコーに大きな遅延時間が加えられる。送信超音波は、この遅延動作により、探触子アレイの表面から超音波が照射される音線方向の所定の深さにある焦点深度位置で同位相に重なり合い焦点を結ぶ。なお、焦点深度位置は、探触子アレイ１０の超音波を照射する側の表面位置を原点とし、超音波の照射方向に正の値を有する座標軸を用いて表現される。従って、焦点深度位置の値と、探触子アレイ１０の表面から焦点までの距離である焦点深度とは、同一の値を有し、以下では同等のものとして扱う。
【００４４】
図３には、音線１の実線および音線２、３の破線を用いて、超音波パルスの軌跡および焦点深度位置で焦点が結ばれる様子を模式的に示している。なお、受信超音波エコーは、選択された圧電素子相互で遅延加算される。遅延加算された照射方向の反射超音波エコーは、送信と同様に焦点深度位置に焦点を結ぶ、一本の音線上のＢモード画像情報を形成する。図３には、Ｂモード画像を構成する音線１，２，３，・・・の電子走査を行う場合の走査位置が図示されている。
【００４５】
アナログマルチプレクサ１１は、圧電素子が配列される配列方向に、選択された圧電素子の位置を、例えば一つずつ移動し電子走査を行う。この電子走査により、音線は、配列方向に一つの圧電素子の大きさだけ移動する。図３には、電子走査により配列方向に移動する音線位置が、破線により図示されている。なお、図３には、焦点深度位置が、電子走査により変化しない場合を模式的に示した。
【００４６】
Ｂモード処理部１０３は、受信ビームフォーマ２１、送信ビームフォーマ２２および焦点位置制御部２０を含む。送信ビームフォーマ２２は、送受信部１０２のパルサを駆動するトリガ（ｔｒｉｇｇｅｒ）信号を形成する。このトリガ信号は、探触子から発せられる超音波が、音線の焦点深度位置に焦点を結ぶようにされる。受信ビームフォーマ２１は、圧電素子で受信される反射超音波エコーを、音線の焦点深度位置に焦点を結ぶように遅延加算し、音線上の受信エコーを形成する。
【００４７】
図４は、電子フォーカスの動作を、受信ビームフォーマ２１の動作に基づいて模式的に示す説明図である。なお、超音波の送信時に、送信ビームフォーマ２２で行われる電子フォーカスも、受信ビームフォーマ２１の動作と同様である。図４は、図３に示した例の様に送受信部１０２に５つの送受信回路が存在する場合の、焦点位置から反射された反射超音波エコーの遅延加算を示している。受信ビームフォーマ２１は、遅延回路３１および加算回路３２を含む。５つの圧電素子は、焦点からの距離が異なり、焦点位置からの反射超音波エコーの受信時刻が図４に示す様に異なる。ここで、遅延回路３１により圧電素子ごとに異なる遅延を行い、遅延回路３１の反射超音波エコーの出力が、時間的に同位相となるようにされる。そして、同位相にされた反射超音波エコーは、加算回路３２により加算され、音線上の画像情報として、画像表示制御部１０５に送信される。
【００４８】
ここで、ｉ番目の圧電素子が受信する反射超音波エコーの遅延時間τｉは、
【数１】
2008188178.tif 000003
の式（１）で与えられる。なお、ｄ：圧電素子の配列方向の距離、ｖ：被検体内音速、Ｆ：焦点と探触子アレイ１０の距離（焦点深度）、ｍ：送受信を行う選択された圧電素子の数である。
【００４９】
一方、送信ビームフォーマ２２も、式（１）で与えられる受信ビームフォーマ２１の遅延時間と全く同様の遅延時間を有するトリガ信号を形成し、被検体内の焦点位置で同位相となる超音波エコーを、パルサで発生する。
【００５０】
受信ビームフォーマ２１および送信ビームフォーマ２２は、アナログ回路あるいはデジタル回路のいずれを用いても構成することができる。例えば、アナログ回路を用いる場合には、遅延線および遅延線の遅延時間に応じた出力タップに接続されるアナログスイッチ等を用いて構成される（例えば、非特許文献１、ｐ１０６―１０９参照）。なお、遅延時間は、アナログスイッチのスイッチ選択信号により、概ねリアルタイムに切り替えることができる。
【００５１】
図２に戻り、焦点位置制御部２０は、後述する制御部１０８からのＭモードラインの位置情報に基づいて、音線ごとの焦点深度位置およびこの焦点深度位置に基づいた各音線の圧電素子ごとの遅延時間を算定する。そして、スキャンを開始した際には、制御部１０８からの走査信号、すなわちアナログマルチプレクサ１１を切り替える切り替え信号に基づいて、送信ビームフォーマ２２および受信ビームフォーマ２１の算定された遅延時間を用いて、音線ごとに遅延時間を変化させる。
【００５２】
つづいて、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の動作について、図５を用いて説明する。図５は、超音波撮像装置１００の動作を示すフローチャート（ｆｌｏｗ  ｃｈａｒｔ）である。
【００５３】
まず、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）は、入力部１０７から、Ｍモードをオン（ｏｎ）にする（ステップＳ５０１）。図６は、Ｍモードがオンにされた場合に、表示部１０６に表示される画像の一例を示したものである。表示部１０６の右側には、Ｂモード画像１１７が表示され、表示部１０６の左側には、Ｍモード画像１１８が表示される。
【００５４】
焦点位置ラインであるＭモードライン１０９は、入力部１０７のトラックボール等の操作により、Ｂモード画像１１７上の任意の位置に移動および設定することができる直線状のラインである。表示部１０６の左側に表示されるＭモード画像１１８は、Ｍモードライン１０９上のＢモード画像１１７が時間的に変化する様子を表示したものである。
【００５５】
その後、図５に戻り、オペレータは、Ｂモード画像１１７上のＭモードライン１０９を、目的とする位置に設定する（ステップＳ５０２）。ここで、Ｂモード画像１１７上に存在する焦点位置ラインであるＭモードライン１０９の位置情報は、制御部１０８を介して、焦点位置制御部２０に送信される。
【００５６】
その後、焦点位置制御部２０は、音線ごとの焦点深度位置を算定する（ステップＳ５０３）。焦点位置制御部２０は、Ｂモード画像１１７の探触子アレイ１０が存在する側から、Ｍモードライン１０９が存在する位置までの照射方向の距離を算定し、焦点深度位置とする。図７は、Ｂモード画像１１７を音線の集合体と見なす場合の、Ｂモード画像１１７上のＭモードライン１０９の位置を示す説明図である。図７で、例えば音線ｋの焦点深度位置は、音線ｋの音線が焦点位置ラインであるＭモードライン１０９と交わる点までの距離ｌとなる。
【００５７】
その後、焦点位置制御部２０は、音線ごとの焦点深度位置に基づいて、音線ごとの遅延時間を求める（ステップＳ５０４）。焦点位置制御部２０は、音線ごとの焦点深度位置を、上述した式（１）に代入し、各音線の圧電素子ごとの遅延時間を算出する。例えば、音線ｋの場合には、焦点深度位置は、探触子アレイ１０の表面からの距離ｌとなり、式（１）のＦ：焦点と探触子アレイ１０の距離（焦点深度位置）にｌを代入して、音線ｋを構成する各圧電素子の遅延時間τｉが算出される。
【００５８】
図８は、焦点位置制御部２０に形成される、音線ごとに算出される遅延時間ファイル６０を模式的に示す説明図である。縦軸は音線番号を指標とし、横軸は送受信器番号を指標としている。ここでは、送受信器の数が５つ、すなわち同時に５つの圧電素子を駆動して、電子フォーカスを行う場合を例示している。各音線番号の位置には、５つの送受信器に対応する５つの遅延時間が記入されている。この遅延時間は、音線番号ごとに異なるものとなる。
【００５９】
その後、制御部１０８は、スキャンを行う（ステップＳ５０５）。このスキャンでは、制御部１０８は、音線番号情報であるアナログマルチプレクサ１１の選択信号を探触子部１０１に送信し、電子走査を行う。また同時に、制御部１０８は、この選択信号を焦点位置制御部２０にも送信する。焦点位置制御部２０は、遅延時間ファイル６０を用いて、この選択信号が示す音線番号の遅延時間τｉを、遅延時間ファイル６０から選択し、この遅延時間を、送信ビームフォーマ２２および受信ビームフォーマ２１に設定する。
【００６０】
その後、制御部１０８は、Ｍモードライン１０９上のＢモード画像１１７を、Ｍモード画像１１８として、Ｍモード表示する（ステップＳ５０６）。ここで、Ｂモード画像１１７を構成する各音線は、Ｍモードライン１０９の位置を、焦点深度位置としている。従って、Ｂモード画像１１７のＭモードライン１０９に沿った位置は、電子フォーカスの焦点位置となり、高分解能のＢモード画像となる。これにより、Ｍモードライン１０９に沿ったＢモード画像１１７を抽出したものであるＭモード画像１１８も、同様に高分解能のものとなる。
【００６１】
図９は、Ｂモード画像を音線の集合体として模式的に現した場合に、音線と焦点深度位置の関係を示した説明図である。図９（Ａ）は、探触子アレイ１０の配列方向に焦点深度位置が一定となる通常のＢモード画像を示し、図９（Ｂ）は、探触子アレイ１０の配列方向に焦点深度位置が変化する本実施の形態１にかかるＢモード画像を示している。ここで、音線上の◇は、この音線の焦点深度位置を示している。
【００６２】
図９（Ａ）では、焦点深度位置が一定となり、Ｍモードライン１０９の位置と焦点深度位置が近似するのは、Ｂモード画像１１７の中心近傍位置のみである。その他の領域では、Ｍモードライン１０９上のＢモード画像１１７は、焦点深度位置と比較して分解能が劣化したものとなる。本実施の形態１にかかる図９（Ｂ）では、焦点深度位置が探触子アレイ１０の配列方向に変化し、常にＭモードライン１０９の位置と焦点深度位置が一致する。従って、一本の音線上の最も分解能の高い位置が、常にＭモード画像として表示される。
【００６３】
上述してきたように、本実施の形態１では、Ｂモード画像１１７上に設定されるＭモードライン１０９の位置に沿って、Ｂモード画像１１７の焦点深度位置を、探触子アレイ１０の配列方向に変化させることとしているので、画像情報取得のリアルタイム性を確保しつつＭモード画像１１８の分解能を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態１では、リニア走査型探触子を用いた場合を例示したが、セクタ走査型探触子を用いた場合にも、全く同様に、焦点深度位置を配列方向に可変とすることができる。
【００６５】
また、本実施の形態１では、焦点位置ラインであるＭモードライン１０９に沿って、探触子アレイ１０の配列方向に向かって焦点深度位置を線形に変化させることとしたが、Ｍモードライン１０９を曲線状のものとし、探触子アレイ１０の配列方向に向かって焦点深度位置を増減させ、曲線的に変化させることもできる。
【００６６】
また、本実施の形態１では、送信ビームフォーマ２２および受信ビームフォーマ２１の遅延時間を同様に変化させることとしたが、受信ビームフォーマ２１の焦点深度位置のみを、照射方向に連続的に変化させ、音線上のすべての位置で焦点を結ばせることもできる。
（実施の形態２）
【００６７】
ところで、上記実施の形態１では、ＭモードラインをＢモード画像の焦点位置ラインとして用いる場合を示したが、穿刺針を被検体に刺入する場合に、Ｂモード画像上に設定される穿刺ガイドラインを焦点位置ラインとして機能させることもできる。そこで本実施の形態２では、穿刺ガイドラインを焦点位置ラインとする場合を示すことにする。
【００６８】
ここで、実施の形態２にかかる超音波撮像装置１００のハードウェア構成は、図１〜３に示すものと、探触子部１０１を除いて、全く同様であるので説明を省略する。本実施の形態２にかかる探触子部２０１は、探触子部１０１に穿刺ガイドアタッチメント５０および穿刺針５１が装着されたものである。
【００６９】
図１０は、探触子部２０１の外観を示す外観図である。穿刺針５１は、被検体内に刺入される針で、針管内に別途内針を有し、被検体内の患部から試料を採取する。穿刺ガイドアタッチメント５０は、探触子部１０１の把持部に装着され、穿刺針５１を被検体内の目的とする位置に確実に刺入するガイドの役割を有する。なお、穿刺ガイドアタッチメント５０を把持部に固定することにより、探触子部１０１で取得されるＢモード画像上での穿刺針５１の刺入位置が概ね確定する。
【００７０】
図１１は、表示部１０６のＢモード画像２０７上に表示される、穿刺針５１の刺入位置を示す穿刺ガイドライン８０を示す説明図である。穿刺針５１の刺入位置は、穿刺ガイドアタッチメント５０を把持部に固定することにより確定する。この際、入力部１０７から、穿刺ガイドアタッチメント５０の名称を入力することにより、Ｂモード画像２０７上に穿刺ガイドライン８０が表示される。
【００７１】
穿刺ガイドライン８０は、穿刺針５１の被検体内での湾曲等により生じる刺入位置の誤差を考慮し、若干の幅を持ったものとされる。本実施の形態２では、一例として、穿刺ガイドライン８０の中心に位置する中心穿刺ガイドライン８１を、焦点位置ラインとする。
【００７２】
焦点位置制御部２０は、図７に示したＭモードライン１０９の場合と全く同様に、音線番号ごとに、音線上の圧電素子表面から中心穿刺ガイドライン８１までの距離を算定し、焦点深度位置とする。そして、焦点位置制御部２０は、音線番号ごとの焦点深度位置の情報および式（１）を用いて、音線番号ごとの遅延時間情報を含む図８に示す様な遅延時間ファイルを生成する。
【００７３】
その後、制御部１０８はスキャンを行い、Ｂモード画像２０７の中心穿刺ガイドライン８１の位置に電子フォーカスの焦点深度位置を有するＢモード画像２０７を取得する。Ｂモード画像２０７は、中心穿刺ガイドライン８１の位置に電子フォーカスの焦点深度位置を有するので、高いリアルタイム性を確保したまま、中心穿刺ガイドライン８１の近傍位置は、特に高分解能の画像となる。このことは、穿刺ガイドライン８０の領域内に、瞬時に刺入される穿刺針５１の位置を観察する際には、好都合である。
【００７４】
また、穿刺針５１の先端部および内針は、特に細いものであり、刺入位置を正確に把握するためにも、刺入位置近傍の画像が高分解能であることは、好ましいものである。
【００７５】
上述してきたように、本実施の形態２では、Ｂモード画像２０７上に設定される中心穿刺ガイドライン８１の位置に沿って、Ｂモード画像２０７の焦点深度位置を、探触子アレイ１０の配列方向に変化させることとしているので、穿刺針５１の刺入領域の画像分解能を向上させ、穿刺針５１の刺入位置、特に先端部分および内針を正確に観察することができる。
【００７６】
また、本実施の形態２では、中心穿刺ガイドライン８１を焦点位置ラインとしたが、穿刺ガイドライン８０に含まれるその他のラインあるいはこれらのラインに囲まれる領域内の任意のラインを焦点位置ラインとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる探触子アレイおよびＢモード処理部の詳細を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかるアナログマルチプレクサの動作を示す説明図である。
【図４】実施の形態１にかかる受信ビームフォーマの動作を示す説明図である。
【図５】実施の形態１にかかる超音波撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１にかかるＢモード画像およびＭモード画像を示す説明図である。
【図７】実施の形態１にかかる音線ごとの焦点深度位置を算定する方法をを示す説明図である。
【図８】実施の形態１にかかる遅延時間ファイルの内容を模式的に示す模式図である。
【図９】実施の形態１にかかるＭモードラインの位置および焦点深度位置を、通常のＢモード画像における場合と比較した説明図である。
【図１０】実施の形態２にかかる探触子部の外観を示す外観図である。
【図１１】実施の形態２にかかる表示部の穿刺ガイドラインを示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、２、３  音線
１０  探触子アレイ
１１  アナログマルチプレクサ
２０  焦点位置制御部
２１  受信ビームフォーマ
２２  送信ビームフォーマ
３１  遅延回路
３２  加算回路
５０  穿刺ガイドアタッチメント
５１  穿刺針
６０  遅延時間ファイル
８０  穿刺ガイドライン
８１  中心穿刺ガイドライン
１００  超音波撮像装置
１０１、２０１  探触子部
１０２  送受信部
１０３  Ｂモード処理部
１０４  シネメモリ部
１０５  画像表示制御部
１０６  表示部
１０７  入力部
１０８  制御部
１０９  Ｍモードライン
１１７  Ｂモード画像
１１８  Ｍモード画像
２０７  Ｂモード画像
【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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