(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、
前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信する送信部と、
前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する整相加算部と、
前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出する速度演算部と
を備え、
前記整相加算部は、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行い、
前記整相加算部は、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上の場合と前記フォーカス深さ未満の場合とで、前記送信時間の算出方法が異なる
ことを特徴とする超音波信号処理装置。
【請求項２】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、
前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信する送信部と、
前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成する受信部と、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する整相加算部と、
前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出する速度演算部と
を備え、
前記整相加算部は、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行い、
前記整相加算部は、前記観測点が、前記送信振動子列を底辺とし、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、前記フォーカス深さとの差が大きい深さに対応する前記列方向の幅ほど幅が大きくなる領域に含まれる場合と含まれない場合とで、前記送信時間の算出方法が異なる
ことを特徴とする超音波信号処理装置。
【請求項３】
前記送信部は、送信イベントセットに同期して、超音波を送信する振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するように、前記送信イベントセットごとに前記複数の振動子から前記送信振動子列を選択し、
前記主対象領域と前記副対象領域との列方向における幅は、それぞれ、少なくとも前記ピッチ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
前記送信部は、送信イベントセットに同期して、超音波を送信する振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するように、前記送信イベントセットごとに前記複数の振動子から前記送信振動子列を選択し、
前記副対象領域は第１副対象領域と第２副対象領域とからなり、送信イベントセットにおいて、列方向に、前記第１副対象領域、前記主対象領域、前記第２副対象領域の順に並び、
前記主対象領域、前記第１副対象領域、前記第２副対象領域の列方向におけるそれぞれの幅は、少なくとも前記ピッチ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記整相加算部は、前記主対象領域内の第１の観測点と、前記副対象領域内に存在し、前記第１の観測点と同じ深さの第２の観測点とで、前記送信時間の算出方法が異なる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項６】
前記速度演算部は、前記送信イベントセットごとに、前記主対象領域に含まれる観測点について平均速度を第１速度として算出し、前記副対象領域に含まれる観測点について平均速度を第２速度として算出し、さらに、被検体内の同一位置に対応する観測点について、当該観測点の前記第１速度と、当該観測点の前記第２速度とから、当該観測点の平均速度を算出する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
前記速度算出部は、複数の送信イベントセットで取得した、被検体内の同一位置に対応する観測点における前記複素音響線信号の位相の時間変化量の平均から、当該観測点の平均速度を算出する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記超音波が集束するエリア内の基準点に達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項９】
前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達する時間を前記送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、送信された超音波が前記送信振動子列から前記観測点に到達する最短時間を前記送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１１】
前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、（１）前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記超音波が集束するエリア内の基準点に達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以下である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果、（２）送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達する時間、（３）送信された超音波が前記送信振動子列から前記観測点に到達する最短時間、のうち、２以上を用いて算出した値を前記送信時間として算出する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１２】
前記超音波プローブが接続可能に構成された、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置を備えた超音波診断装置。
【請求項１３】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行し、カラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、
前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、
前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成し、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行うことで、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成し、
前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出し、
前記遅延処理において、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上の場合と前記フォーカス深さ未満の場合とで、前記送信時間の算出方法が異なる
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【請求項１４】
超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行し、カラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、
前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、
前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成し、
前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行うことで、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成し、
前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出し、
前記遅延処理において、前記観測点が、前記送信振動子列を底辺とし、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、前記フォーカス深さとの差が大きい深さに対応する前記列方向の幅ほど幅が大きくなる領域に含まれる場合と含まれない場合とで、前記送信時間の算出方法が異なる
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、カラーフローマッピング法を用いる超音波信号処理装置における受信ビームフォーミング処理方法、および、カラーフローマッピング演算処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。
【０００３】
近年、多くの超音波診断装置には、カラーフローマッピング（ＣＦＭ；Ｃｏｌｏｒ  Ｆｌｏｗ  Ｍａｐｐｉｎｇ）法が具備されている。ＣＦＭ法では、血流等の体内組織の動きによるエコーに発生するドプラシフト（周波数偏移）を検出し、速度情報を二次元画像として、二次元断層画像（Ｂモード断層画像）に重畳表示を行う。ドプラシフトの検出を行うためには、被検体内の同一の位置に繰り返し超音波を送受信する必要がある。以下、超音波が同一の位置に送受信される回数を「アンサンブル数」とよび、ＣＦＭ法で生成された画像を「カラードプラ画像」と表記する。
【０００４】
カラードプラ画像においては、アンサンブル数が大きくなるほど画質が向上する反面、必要な超音波の送受信回数が増加するためフレームレートが低下する課題が知られている。そのため、例えば、特許文献１や特許文献３に開示されている技術のように、アンサンブル数によらずカラードプラ画像の品質を向上する技術が検討されている。また、例えば、特許文献２に開示されている技術のように、アンサンブル数だけ同一の領域に繰り返し超音波の送受信を行わないことで、フレームレートを向上する技術が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１１−５００２６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アンサンブル数を増加させて画質を向上しようとしたときには、特許文献１や特許文献３に記載の技術を適用させるのが困難である。また、特許文献２に記載の技術では、さらなるフレームレートの向上を図ろうとすると、カラードプラ画像の品質を維持できない課題が存在する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フレームレートを落とさず維持したままアンサンブル数を増加させ、さらに、カラードプラ画像の品質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信する送信部と、前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する整相加算部と、前記送信イベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出する速度演算部とを備え、前記整相加算部は、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行い、前記整相加算部は、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上の場合と前記フォーカス深さ未満の場合とで、前記送信時間の算出方法が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、主対象領域、副対象領域に含まれる観測点について受信ビームフォーミングを切り替えることにより音響線信号の品質を向上させることができ、これにより、送信イベントセットの回数を削減するという手段によりフレームレートを向上させることができる。したがって、アンサンブル数の増加による送信イベントの回数増加を送信イベントセットの回数削減で相殺することが可能となり、フレームレートを維持したままアンサンブル数を増加させてカラードプラ画像の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。
【図２】送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る対象領域Ｂｘを示す模式図である。
【図６】実施の形態１に係る受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。
【図７】（ａ）は観測点Ｐｉｊの深さが送信フォーカス点Ｆ以上の場合、（ｂ）は観測点Ｐｉｊの深さが送信フォーカス点Ｆ未満の場合のそれぞれにおける、送信時間の算出方法を説明するための模式図である。
【図８】実施の形態１に係る、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１に係る、速度推定部１０５３における送信イベントセット間の合成の動作を示す模式図である。
【図１０】実施の形態１に係る超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。
【図１１】受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号の生成動作を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）はいずれも、観測点Ｐｉｊの深さが送信フォーカス点Ｆ以上の場合における、送信時間の他の算出方法を説明するための模式図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）はいずれも、観測点Ｐｉｊの深さが送信フォーカス点Ｆ未満の場合における、送信時間の他の算出方法を説明するための模式図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はいずれも、送信時間の他の算出方法を説明するための模式図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はいずれも、他の形態の対象領域Ｂｘを示す模式図である。
【図１６】実施の形態２に係る、ＣＦＭ処理部１０５Ａ、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】実施の形態２に係る、速度合成部１０５４Ａにおける平均速度を合成する処理を示す模式図である。
【図１８】実施の形態２に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】（ａ）、（ｂ）は、従来のカラーフローマッピング法における受信ビームフォーミングと対象領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、カラードプラ画像を生成する超音波診断装置において、アンサンブル数とフレームレートを両立させるために各種の検討を行った。
ＣＦＭ法を行う超音波診断装置において、従来、以下に示されるような送信ビームフォーミングおよび受信ビームフォーミングがなされている。図１９（ａ）に模式図を示す。送信ビームフォーミングにおいては、被検体のある点（以下、「送信フォーカス点」とする）で超音波ビームがフォーカスを結ぶよう、波面を集束させる送信ビームフォーミングがなされている。一方、受信ビームフォーミングにおいては、送信フォーカス領域を列方向の中央とする領域から、２〜４素子分の音響線信号を生成することが、一般的に行われている。そして、送信フォーカス領域と音響線信号を生成する対象領域とが同一である超音波の送受信を複数回行い、送信フォーカス点と音響線信号を生成する対象領域とを対象領域の列方向の幅だけ移動させて超音波の送受信を行う。すなわち、同一の観測点から取得された複数の音響線信号において、送信フォーカス点の位置は一定である。一方で、１フレームのカラードプラ画像の列方向の幅が１９２素子分であったとすると、１フレーム分の画像を生成するには、送信フォーカス点を少なくとも４８か所設ける必要がある。したがって、アンサンブル数が１０である場合、１フレームのカラードプラ画像を生成するために、Ｂモード断層画像の取得を除いても、少なくとも、送信フォーカス点の数とアンサンブル数の積である４８０回は、超音波の送受信を行う必要がある。すなわち、フレームレートはアンサンブル数と反比例することとなる。
【００１１】
そこで、フレームレートを向上させるため、例えば、引用文献１や引用文献３に開示されているように、アンサンブル数によらずカラードプラ画像の品質を向上する技術が検討されている。しかしながら、これらの技術は、アンサンブル数を増加させたい場合に、アンサンブル数増加による画質向上の利益と、当該技術による画質向上の利益とを共存させることが困難である。
【００１２】
一方、アンサンブル数の増加とフレームレートの向上を両立させる手段としては、送信フォーカス領域と音響線信号を生成する対象領域との制御方法を変更するという手段が検討されている。もっとも単純な手段としては、１つの送信フォーカス点に対して音響線を生成する領域を拡大することが挙げられる。この手段によれば、１フレームのカラードプラ画像を生成するために必要な送信フォーカス点を削減することができるため、フレームレートを向上させることができる。反面、観測点と送信フォーカス点までの距離が音響線ごとに異なるため、送信フォーカス点に近い音響線信号と送信フォーカス点から遠い音響線信号との間で品質に差が生じ、列方向においてカラードプラ画像の品質ムラが生じる課題がある。そこで、引用文献２の技術では、送信フォーカス領域と音響線信号を生成する対象領域との移動ピッチを対象距離の列方向の幅より小さくすることで、アンサンブル数を維持したまま超音波送受信の回数の削減を図っている。具体的には、図１９（ｂ）の模式図のように、送信フォーカス点Ｆ１に対しては対象領域Ｇ１、送信フォーカス点Ｆ２に対しては対象領域Ｇ２、送信フォーカス点Ｆ３に対しては対象領域Ｇ３、送信フォーカス点Ｆ４に対しては対象領域Ｇ４を用いることで、音響線信号８０１を４種類の送信フォーカス点と対象領域とで取得している。しかしながら、この方法においても、対象領域を引用文献２に開示されている程度から拡大させると、送信フォーカス点から遠い音響線信号の品質劣化により、アンサンブル数を増加させた効果が十分に得られないことが判明した。
【００１３】
従来、受信ビームフォーミングにおいては、観測点の深さを基準として整相加算を行っている。すなわち、図１９（ａ）に示しているように、観測点Ｐと振動子列との最短経路７０１を超音波が通過する時間を、振動子列から送信された超音波が観測点Ｐに到達した送信時間とする。そして、観測点Ｐと受信振動子との経路７０２を超音波が通過する時間を、観測点Ｐから反射された超音波が受信振動子に到達した受信時間とする。そして、送信時間と受信時間の和を総伝播時間とし、総伝播時間を用いて各受信振動子が生成した受信信号列に遅延処理を行うことで、整相加算を行っている。これは、カラードプラ画像を生成するための演算量が少なくなく、１回の超音波送受信に係る信号処理に長時間かけることができないため、演算を単純化するためである。また、対象領域の幅が２〜４素子分程度と小さい場合には、振動子列から送信された超音波が観測点Ｐに到達する実際の所要時間と、計算上の送信時間との誤差が小さいため、この誤差を無視してもカラードプラ画像の品質には大きく劣化しない。しかしながら、対象領域を拡大した場合には、送信フォーカス点から列方向の位置が遠くなるほど、すなわち、対象領域の列方向における中央から遠ざかるほど、振動子列から送信された超音波が観測点Ｐに到達する実際の所要時間と、計算上の送信時間との誤差が大きくなる。その結果、この誤差による音響線信号の品質劣化により、アンサンブル数を増加させた効果が十分に得られないこととなってしまう。
【００１４】
そこで、発明者は、上記課題に鑑み、受信ビームフォーミングにおける送信時間の計算方法を改善することで上記誤差の発生を抑制するという、実施の形態に係る超音波信号処理方法及びそれを用いた超音波診断装置に想到するに至ったものである。
以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
≪実施の形態１≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波を受信する複数の振動子１０１ａを有するプローブ１０１、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１０８を有する。プローブ１０１、表示部１０８は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、表示部１０８が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０８とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。
【００１６】
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号を周波数解析しカラーフロー情報を生成するＣＦＭ処理部１０５、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号に基づいて断層画像（Ｂモード画像）に対応するフレーム音響線信号を生成する断層画像生成部１０６、フレーム音響線信号をＢモード断層画像に変換しカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成、表示部１０８に表示させる画像生成部１０７、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号、ＣＦＭ処理部１０５が出力するフレームＣＦＭ信号、及び断層画像生成部１０６が出力するフレーム音響線信号を保存するデータ格納部１０９と、各構成要素を制御する制御部１１０を備える。
【００１７】
このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７、制御部１１０は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路により実現される。
【００１８】
データ格納部１０９は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１０９は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
なお、本実施の形態に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０２がなく、送信ビームフォーマ部１０３と受信ビームフォーマ部１０４とが直接、プローブ１０１の各振動子１０１ａに接続されていてもよい。また、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置１００に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。
【００１９】
＜各構成要素の説明＞
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部１０３は送信部１０３１から構成される。
【００２０】
送信部１０３１は、制御部１１０からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部１０３１は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行うための回路である。
【００２１】
送信部１０３１は、一連の超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に、所定の移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う。ここで、移動ピッチＭｐは、振動子の列方向の幅に２以上の整数を乗算したものであり、本実施の形態では、一例として、振動子の列方向の幅の４倍である。また、一連の超音波送信は、少なくとも２回以上であり、本実施の形態では、一例として、１０回である。すなわち、本実施の形態では、１０回の超音波送信ごとに、送信開口Ｔｘが４素子分ずつ移動していく。送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１１０を介してデータ格納部１０９に出力される。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａ全数を１９２としたとき、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよく、超音波送信毎に移動ピッチＭｐだけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１により同一の送信開口Ｔｘから行われる一連の超音波送信を「送信イベントセット」と総称し、送信イベントセットを構成する個々の超音波送信をそれぞれ「送信イベント」と称呼する。１回の送信でカバーできる領域は、高々数本分なので、１フレーム分のカラードプラ画像を構成するには、観測点をシフトし、１面をカバーできるように「送信イベント」および「送信イベントセット」を実施する必要がある。本実施の形態では、１の送信イベントセットに１０の送信イベントが含まれる。すなわち、同一の送信開口Ｔｘを用いた超音波送信が１０回行われた後、送信開口Ｔｘが４素子分移動し、同一の送信開口Ｔｘを用いた超音波送信が１０回行われ、送信開口Ｔｘが４素子分移動し、が繰り返されることになる。
【００２２】
図２は、送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントセットにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子１０１ａの列（送信振動子列）を送信開口Ｔｘとして図示している。また、送信開口Ｔｘの列長を送信開口長と呼ぶ。
送信ビームフォーマ部１０３において、送信開口Ｔｘの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御する。これにより、送信開口Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）において、波面がある一点、すなわち送信フォーカス点Ｆ（Ｆｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）で、フォーカスがあう（集束する）状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）（以下、「送信フォーカス深さ」とする）は、任意に設定することができる。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆを節とする交差する２つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。すなわち、送信開口Ｔｘで放射された超音波は、次第にその空間上での幅（図中の横軸方向）を小さくし、送信フォーカス点Ｆでその幅を最小化し、それよりも深部（図中では上部）に進行するにしたがって、再び、その幅を大きくしながら拡散し、伝播することとなる。言い換えれば、砂時計型の領域は、フォーカス深さより遠い深さほど、その幅が大きくなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Ａｘである。なお、送信ビームフォーマ部１０３は、送信フォーカス深さにおいて、波面がある領域、すなわち送信フォーカス領域に超音波が集束するように制御してもよい。
【００２３】
なお、超音波主照射領域Ａｘは、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っている領域であり、超音波主照射領域Ａｘの外部にも超音波送信波は伝播している。もっとも、超音波主照射領域Ａｘの外部においては、送信振動子列の各振動子から送波された超音波の位相が揃っていないため、超音波主照射領域Ａｘ内部と比べて超音波送信波が劣化しており、特に、超音波主照射領域Ａｘから遠ざかるほど劣化が顕著となる。逆に言えば、超音波主照射領域Ａｘから振動子数個分離れた程度の近傍であれば、有意な音響線が生成できる程度には超音波送信波が到達している。
【００２４】
２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受波した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号からサブフレーム音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図３は、受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、整相加算部１０４１を備える。
【００２５】
以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。
（１）受信部１０４０
受信部１０４０は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送信イベントセットに同期してプローブ１０１での超音波反射波の受波から得た電気信号を増幅した後ＡＤ変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送信イベントセットの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部１０９に出力し、データ格納部１０９に受信信号を保存する。
【００２６】
ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、各振動子にて受波された反射超音波から変換された電気信号を増幅してＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受波された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列を形成している。
送信イベントでは、上述のとおり、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。これに対し、受信部１０４０は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受波信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受波する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数としてもよい。
【００２７】
送信部１０３１は、送信イベントセットに同期して送信開口Ｔｘを列方向に移動ステップＭｐずつ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ全体から超音波送信を行う。受信部１０４０は、送信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部１０９に保存される。
【００２８】
（２）整相加算部１０４１
整相加算部１０４１は、送信イベントセットに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを図５に示すように設定する。次に、対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点Ｐｉｊ各々について、観測点から各受信振動子Ｒｋが受信した受信信号列を整相加算する。そして、各観測点における音響線信号の列を算出することによりサブフレーム音響線信号を生成する回路である。図４は、整相加算部１０４１の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、整相加算部１０４１は、対象領域設定部１０４２、受信開口設定部１０４３、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延量算出部１０４６、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８、及び加算部１０４９を備える。
【００２９】
以下、整相加算部１０４１を構成する各部の構成について説明する。
ｉ）対象領域設定部１０４２
対象領域設定部１０４２は、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う対象領域Ｂｘを図５に示すように設定する。「対象領域」とは、送信イベントセットに同期して被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域であり、対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊについて音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘは、音響線信号の生成が行われる観測対象点の集合として、１回の送信イベントセットに同期して計算の便宜上設定される。
【００３０】
ここで、「サブフレーム音響線信号」とは、１回の送信イベントセットから生成される対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対する音響線信号の集合である。なお、「サブフレーム」とは、１回の送信イベントセットで得られ、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対応するまとまった信号を形成する単位をさす。取得時間の異なる複数のサブフレームを合成したものがフレームとなる。
【００３１】
対象領域設定部１０４２は、送信イベントセットに同期して、送信ビームフォーマ部１０３から取得する送信開口Ｔｘの位置を示す情報に基づき対象領域Ｂｘを設定する。
図５は、対象領域Ｂｘを示す模式図である。図５に示すように、対象領域Ｂｘの範囲は、送信フォーカス点Ｆを含み、列方向の幅が送信ピッチＭｐの３倍となるように設定される。本実施の形態では、送信フォーカス点Ｆを中心とし、列方向の幅が１２素子分である長方形の形状である。なお、送信ピッチＭｐが例えば６素子分であれば、対象領域Ｂｘの列方向の幅は、１８素子分となる。なお、対象領域Ｂｘは、列方向に主対象領域Ｂｘ１、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３の３領域に区分される。すなわち、主対象領域Ｂｘ１は、送信フォーカス点Ｆを含む４素子分の幅の領域である。また、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３は主対象領域Ｂｘ１Ａを挟むように主対象領域Ｂｘ１に対して列方向に隣接する。さらに、主対象領域Ｂｘ１、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３のそれぞれは、送信フォーカス点Ｆの深さを基準に２領域に区分される。つまり、主対象領域Ｂｘ１は、深さが送信フォーカス点Ｆ以上である領域Ｂｘ１Ａ、深さが送信フォーカス点Ｆ未満である領域Ｂｘ１Ｂに区分される。同様に、副対象領域Ｂｘ２は、深さが送信フォーカス点Ｆ以上である領域Ｂｘ２Ａ、深さが送信フォーカス点Ｆ未満である領域Ｂｘ２Ｂに区分される。同様に、副対象領域Ｂｘ３は、深さが送信フォーカス点Ｆ以上である領域Ｂｘ３Ａ、深さが送信フォーカス点Ｆ未満である領域Ｂｘ３Ｂに区分される。
【００３２】
なお、深さが送信フォーカス深さの観測点は主対象領域Ｂｘ１Ａ、副対象領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａのいずれかに含まれるとしたが、深さが送信フォーカス点Ｆより深い領域を主対象領域Ｂｘ１Ａ、副対象領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａとし、深さが送信フォーカス点Ｆ以下である領域を主対象領域Ｂｘ１Ｂ、副対象領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂとしてもよい。
設定された対象領域Ｂｘは送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７に出力される。
【００３３】
ｉｉ）受信開口設定部１０４３
受信開口設定部１０４３は、制御部１１０からの制御信号と、送信ビームフォーマ部１０３からの送信開口Ｔｘの位置を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子の一部に当たり、列中心が観測点Ｐに最も空間的に近接する振動子と合致する振動子列（受信振動子列）を受信振動子として選択して受信開口Ｒｘを設定する回路である。
【００３４】
受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐに最も空間的に近接する振動子と合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する。図６は、受信開口設定部１０４３により設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。図６に示すように、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が、観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するように受信開口Ｒｘ振動子列が選択される。そのため、受信開口Ｒｘの位置は、観測点Ｐｉｊの位置によって定まり、送信イベントセットに同期して変動する送信開口Ｔｘの位置に基づいては変化しない。すなわち、異なる送信イベントセットであっても、同一位置にある観測点Ｐｉｊについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｉによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
【００３５】
また、対象領域Ｂｘ全体からの反射波を受信するために、受信開口Ｒｘに含まれる振動子の数は、対応する送信イベントセットにおける送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数以上に設定することが好ましい。受信開口Ｒｘを構成する振動子列の数は、例えば３２、６４、９６、１２８、１９２等としてもよい。
受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントセットに対応して、少なくとも送信イベントセットと同じ回数だけ行われる。また、受信開口Ｒｘの設定は、送信イベントセットに同期して漸次行われる構成であってもよく、あるいは、全ての送信イベントセットが終了した後に、各送信イベントセットに対応した受信開口Ｒｘの設定が送信イベントセットの回数分まとめて行われる構成であってもよい。
【００３６】
選択された受信開口Ｒｘの位置を示す情報は制御部１１０を介してデータ格納部１０９に出力される。
データ格納部１０９は、受信開口Ｒｘの位置を示す情報と受信振動子に対応する受信信号とを、送信時間算出部１０４４、受信時間算出部１０４５、遅延処理部１０４７、重み算出部１０４８に出力する。
【００３７】
ｉｉｉ）送信時間算出部１０４４
送信時間算出部１０４４は、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐに到達する送信時間を算出する回路である。送信イベントセットに対応して、データ格納部１０９から取得した、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報と、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき、対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。
【００３８】
ここで、送信時間算出部１０４４は、主対象領域Ｂｘ１ＡとＢｘ１Ｂ、副領域Ｂｘ２ＡとＢｘ２Ｂ、Ｂｘ３ＡとＢｘ３Ｂの少なくとも１つの組み合わせにおいて、送信時間の算出方法を変更する。例えば、送信時間算出部１０４４は、主対象領域Ｂｘ１Ａ、副領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａと、主対象領域Ｂｘ１Ｂ、副領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂとの間で、送信時間の算出方法を変更する。
【００３９】
図７は、送信開口Ｔｘから放射され対象領域Ｂｘ内の任意の位置にある観測点Ｐｉｊにおいて反射され受信開口Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。ここで、図７（ａ）は観測点Ｐｉｊが主対象領域Ｂｘ１Ａ、副領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａのいずれかに存在する場合、図７（ｂ）は観測点Ｐｉｊが主対象領域Ｂｘ１Ｂ、副領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂのいずれかに存在する場合である。
【００４０】
まず、観測点Ｐｉｊが主対象領域Ｂｘ１Ａ、副領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａのいずれかに存在する場合について説明する。このとき、送信フォーカス点Ｆを基準とした算出方法を用いる。つまり、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０２を通って観測点Ｐｉｊに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、送信時間ＴRとなる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００４１】
一方、観測点Ｐｉｊが主対象領域Ｂｘ１Ｂ、副領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂのいずれかに存在する場合について、図７（ｂ）を用いて説明する。このとき、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、観測点Ｐｉｊと同じ深さの参照点Ｒに到達した時刻に、観測点Ｐｉｊにも到達したものとして算出する。したがって、送信波が送信開口Ｔｘ振動子列の中心から参照点Ｒまでの経路４０４を通過する時間が、送信時間ＴPとなる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０４の長さを、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
【００４２】
送信時間算出部１０４４は、１回の送信イベントセットに対し、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出して遅延量算出部１０４６に出力する。
ｉｖ）受信時間算出部１０４５
受信時間算出部１０４５は、観測点Ｐからの反射波が、受信開口Ｒｘに含まれる受波振動子Ｒｋの各々に到達する受信時間を算出する回路である。送信イベントセットに対応して、データ格納部１０９から取得した受信振動子Ｒｋの位置を示す情報と、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの各受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する。
【００４３】
観測点Ｐｉｊに到達した送信波は、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の各受波振動子Ｒｋに戻っていく。受信開口Ｒｘ内の各受波振動子Ｒｋの位置情報はデータ格納部１０９から取得されるので、任意の観測点Ｐｉｊから各受波振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出することができる。
【００４４】
受信時間算出部１０４５は、１回の送信イベントセットに対し、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して各受波振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出して遅延量算出部１０４６に出力する。
ｖ）遅延量算出部１０４６
遅延量算出部１０４６は、送信時間と受信時間とから受信開口Ｒｘ内の各受波振動子Ｒｋへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受波振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出する回路である。遅延量算出部１０４６は、送信時間算出部１０４４から送信された超音波が観測点Ｐｉｊに到達する送信時間と、観測点Ｐｉｊで反射して各受波振動子Ｒｋに到達する受信時間を取得する。そして、送信された超音波が各受波振動子Ｒｋへ到達するまでの総伝播時間を算出し、各受波振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受波振動子Ｒｋに対する遅延量を算出する。遅延量算出部１０４６は、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、各受波振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を算出して遅延処理部１０４７に出力する。
【００４５】
ｖｉ）遅延処理部１０４７
遅延処理部１０４７は、送信サブイベントごとに、取得した受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｋに対する受信信号の列から、各受波振動子Ｒｋに対する遅延量に相当する受信信号を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく各受波振動子Ｒｋに対応する受信信号として同定する回路である。
【００４６】
遅延処理部１０４７は、送信イベントセットに対応して、受信開口設定部１０４３から受波振動子Ｒｋの位置を示す情報、対象領域設定部１０４２から取得した対象領域Ｂｘの位置を示す情報、遅延量算出部１０４６から各受波振動子Ｒｋに対する受信信号の列に適用する遅延量を入力として取得する。そして、送信サブイベントに対応して、データ格納部１０９から受波振動子Ｒｋに対応する受信信号を入力として取得し、各受波振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受波振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を当該送信イベントにおける観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定し、加算部１０４９に出力する。
【００４７】
ｖｉｉ）重み算出部１０４８
重み算出部１０４８は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列（受信アボダイゼーション）を算出する回路である。
図６に示すように、重み数列は受信開口Ｒｘ内の各振動子に対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。重み数列は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように設定され、重みの分布の中心軸は、受信開口中心軸Ｒｘｏと一致する。重み算出部１０４８は、受信開口設定部１０４３から出力される受波振動子Ｒｋの位置を示す情報を入力として、各受波振動子Ｒｋに対する重み数列を算出し加算部１０４９に出力する。
【００４８】
ｖｉｉｉ）加算部１０４９
加算部１０４９は、送信イベントごとに、遅延処理部１０４７から出力される各受波振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、重み算出部１０４８から出力される各受波振動子Ｒｋに対する重み数列を入力として、各受波振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受波振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。遅延処理部１０４７において受信開口Ｒｘ内に位置する各受波振動子Ｒｋが検出した受信信号の位相を整えて加算部１０４９にて加算処理をすることにより、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づいて各受波振動子Ｒｋで受信した受信信号を重ね合わせてその信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐｉｊからの受信信号を抽出することができる。
【００４９】
１回の送信イベントとそれに伴う処理から、対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成することができる。そして、送信イベントセットに同期して送信開口Ｔｘを列方向に移動ピッチＭｐだけ移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行うことにより、１フレーム内のすべての観測点に対する音響線信号を含む、複数のサブフレーム音響線信号を生成する。
【００５０】
加算部１０４９により、送信イベントセットに同期して対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊに対するサブフレームの音響線信号が生成される。生成されたサブフレームの音響線信号は、データ格納部１０９に出力され保存される。
３．ＣＦＭ処理部１０５の構成
ＣＦＭ処理部１０５は、複数の送信イベントセットのそれぞれで得た複数のサブフレーム音響線信号に基づき、周波数解析を行って、フレームＣＦＭ信号を生成する。なお、「ＣＦＭ信号」とは、ある観測点に対する、速度情報を示す信号である。速度情報については後述する。図８は、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、ＣＦＭ処理部１０５は、直交検波部１０５１、フィルタ部１０５２、速度推定部１０５３を備える。
【００５１】
以下、ＣＦＭ処理部１０５を構成する各部の構成について説明する。
（１）直交検波部１０５１
直交検波部１０５１は、送信イベントに同期して生成されるサブフレーム音響線信号のそれぞれに対して直交検波を行い、各観測点における受信信号の位相を示す複素音響線信号を生成する回路である。具体的には以下の処理が行われる。まず、送信超音波と周波数が同一である第１参照信号と、第１参照信号と周波数及び振幅が同一で位相のみ９０°異なっている第２参照信号とを生成する。次に、音響線信号と第１参照信号を積算し、ＬＰＦにより第１参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除き、第１成分とする。同様に、音響線信号と第２参照信号を積算し、ＬＰＦにより第２参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除いて第２成分とする。最後に、第１成分を実部（Ｉ成分；Ｉｎ  Ｐｈａｓｅ）、第２成分を虚部（Ｑ成分；Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ）として、複素音響線信号を生成する。
【００５２】
（２）フィルタ部１０５２
フィルタ部１０５２は、複素音響線信号からクラッタを取り除くフィルタ回路である。クラッタとは、組織の動きのうち、画像化の対象としない成分のことであり、具体的には、血管壁、筋肉、臓器などの組織の動きを示す情報である。クラッタは血流を示す信号よりパワーが大きいが、組織の動きは血流に比べて遅いため、血流を示す信号より周波数が低い。そのため、クラッタのみを選択的に取り除くことが可能である。フィルタ部１０５２は、既知のいわゆる「ウォールフィルタ」、「ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタ」を適用することができる。
【００５３】
（３）速度推定部１０５３
速度推定部１０５３は、フィルタ処理された後の複素音響線信号から、各観測点に対応する被検体内の動き、具体的には血流を推定する回路である。速度推定部１０５３は、各観測点について、複数の送信イベントセットに係る複数の送信イベントに対応する各複素音響線信号から位相を推定し、位相の変化速度を算出する。このとき、同一の観測点に関する複素音響線信号であれば、どの送信イベントで取得したかに関わらず、区別なく使用する。図９は、速度推定部１０５３における送信イベントセット間の合成の動作を示す模式図である。図９に示す観測点Ｐｉｊは、領域４５１を対象領域Ｂｘとする送信イベントセットにおいて、１０回の送信サブイベントにより、副対象領域Ｂｘ３Ａの内部としての音響線信号が１０個得られる。次の送信イベントセットでは対象領域Ｂｘが４素子分移動して領域４５２となるため、観測点Ｐｉｊについて、主対象領域Ｂｘ１Ａの内部としての音響線信号が１０個得られる。さらに次の送信イベントセットでは対象領域Ｂｘが４素子分移動して領域４５３となるため、観測点Ｐｉｊについて、副対象領域Ｂｘ２Ａの内部としての音響線信号が１０個得られる。これに対し、速度推定部１０５３は、当該観測点Ｐについて、得られた複素音響線信号３０個を区別することなくアンサンブルとして使用し、位相の変化速度を推定する。なお、速度推定部１０５３は、得られた３０個の複素音響線信号の間で相関処理を行うことにより、位相の変化速度を推定するとしてもよい。
【００５４】
速度推定部１０５３は、位相の変化速度から各観測点で生じたドプラシフト量を算出し、ドプラシフト量から、平均速度を推定する。速度推定部１０５３は、平均速度を超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列としたフレームＣＦＭ信号を生成し、画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。なお、速度推定部１０５３は、ドプラシフト量のパワースペクトルを基に、速度の分散値やパワーをさらに算出するとしてもよい。
【００５５】
４．断層画像処理部１０６の構成
断層画像処理部１０６は、複数の送信イベントセットのそれぞれで得たサブフレーム音響線信号を合成し、１フレームの合成された音響線信号であるフレーム音響線信号を生成する。図８に示すように、断層画像処理部１０６は、加算処理部１０６１、増幅処理部１０６２を備える。
【００５６】
以下、断層画像処理部１０６を構成する各部の構成について説明する。
（１）加算処理部１０６１
加算処理部１０６１は、フレーム音響線信号を合成するための一連のサブフレーム音響線信号の生成が終了したのち、データ格納部１０９に保持されている複数のサブフレーム音響線信号を読み出す。そして、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数のサブフレーム音響線信号を加算することにより、各観測点に対する合成音響線信号を生成してフレーム音響線信号を合成する。そのため、複数のサブフレーム音響線信号に含まれる同一位置の観測点に対する音響線信号は加算されて合成音響線信号が生成される。
【００５７】
また、位置の異なる複数の対象領域にまたがって存在する観測点については、各サブフレーム音響線信号における音響線信号の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。
なお、各サブフレーム音響線信号に含まれる音響線信号が取得された観測点の位置を指標として加算する際に、観測点の位置を指標として重みづけしながら加算してもよい。
【００５８】
合成されたフレーム音響線信号は増幅処理部１０６２に出力される。
（２）増幅処理部１０６２
上述のとおり、合成音響線信号の値は動き量に応じて変化する。また、被検体の深さ方向においても変化する。これを補うために、増幅処理部１０６２は、フレーム音響線信号に含まれる合成音響線信号の合成において、加算が行われた回数に応じて決定した増幅率を各合成音響線信号に乗じる増幅処理を行う。
【００５９】
増幅率は、最大重畳数が被検体の深さ方向において変化するので、この変化を補うような値が用いられる。これにより、深さ方向における重畳数の変化に伴う合成音響線信号の変動要因は解消され、増幅処理後の合成音響線信号の値は深さ方向において均一化が図られる。
また、重畳数に応じて決定された振動子列方向において変化する増幅率を合成音響線信号に乗じる処理を行ってもよい。振動子列方向において重畳数が変化する場合に、その変動要因を解消し、振動子列方向において増幅処理後の合成音響線信号の値の均一化が図られる。
【００６０】
なお、生成した各観測点に対する合成音響線信号に増幅処理を施した信号をフレーム音響線信号としてもよい。
増幅処理部１０６２は、フレーム音響線信号を画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。
５．画像生成部１０７の構成
画像生成部１０７は、断層画像生成部１０６が生成したフレーム音響線信号をＢモード断層画像に変換し、ＣＦＭ処理部１０５が生成したフレームＣＦＭ信号を色調変換して重畳することでカラードプラ画像を生成するための回路である。図８に示すように、画像生成部１０７は、カラーフロー生成部１０７１、断層画像生成部１０７２、画像合成部１０７３を備える。
【００６１】
（１）カラーフロー生成部１０７１
カラーフロー生成部１０７１は、フレームＣＦＭ信号からカラードプラ画像を生成するための色調変換を行う回路である。具体的には、まず、フレームＣＦＭ信号の座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点の平均速度を色情報に変換してカラーフロー情報を生成する。このとき、例えば、（１）プローブに向かう向きは赤色、プローブから遠ざかる向きは青色、（２）速度の絶対値が大きいほど彩度が高く、絶対値が小さいほど彩度が低い、のように変換を行う。より具体的には、プローブに向かう速度成分については速度の絶対値を赤色の輝度値に変換し、プローブから遠ざかる速度成分については速度の絶対値を青色の輝度値に変換する。
【００６２】
なお、カラーフロー生成部１０７１は、ＣＦＭ処理部１０５から速度分散を示す信号をさらに受信し、分散の値を緑の輝度値に変換してもよい。このようにすることで、乱流の発生位置を示すことができる。
カラーフロー生成部１０７１は、生成したカラーフロー情報を画像合成部１０７３に出力する。
【００６３】
（２）断層画像生成部１０７２
断層画像生成部１０７２は、フレーム音響線信号からＢモード断層画像を生成する回路である。具体的には、まず、フレーム音響線信号の座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点の音響線信号の値を輝度に変換してＢモード断層画像を生成する。具体的には、断層画像生成部１０７２は、音響線信号の値に対して包絡線検波を行い、対数圧縮を行うことで、輝度に変換する。断層画像生成部１０７２は、生成したＢモード断層画像を画像合成部１０７３に出力する。
【００６４】
（２）画像合成部１０７３
画像合成部１０７３は、断層画像生成部１０７２が生成したＢモード断層画像に、カラーフロー生成部１０７１が生成したカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成し、表示部１０８に出力する回路である。これにより、Ｂモード断層画像上に血流の向きと速さ（速度の絶対値）を追加したカラードプラ画像が表示部１０８に表示される。
【００６５】
＜動作＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の動作について説明する。
図１０は、超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、フレーム音響線信号の生成を行う。ここでは、後述の送信処理（ステップＳ１０１）と受信処理（ステップＳ１０２）を１つの対象領域に対して１回ずつ行い（すなわち、１の送信イベントのみを含む送信イベントセットを実施し）、ステップＳ２２０と同様の処理によりサブフレーム音響線を生成する。そして、断層画像生成部１０６が１のフレームに係る複数のサブフレーム音響線信号を合成してフレーム音響線信号を生成する。生成されたフレーム音響線信号は画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力される。
【００６６】
次に、ステップＳ１０１において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
次に、ステップＳ１０２において、受信部１０４０は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成しデータ格納部１０９に出力し、データ格納部１０９に受信信号を保存する。そして、１の送信イベントセットに含まれるすべての送信イベントが完了したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、完了していない場合はステップＳ１０１に戻り、同一の送信開口を用いて送信サブイベントを行う。完了している場合はステップＳ２１０に進む。
【００６７】
次に、ステップＳ２１０において、対象領域設定部１０４２は、送信イベントセットに同期して、送信開口Ｔｘの位置を示す情報と動き量とに基づき対象領域内Ｂｘを設定する。送信フォーカス点Ｆの列方向の位置を列方向の中心軸とする対象領域Ｂｘが設定される。
次に、観測点同期型ビームフォーミング処理（ステップＳ２２０（Ｓ２２１〜Ｓ２２８））に進む。ステップＳ２２０では、まず、観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを対象領域Ｂｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２１、Ｓ２２２）、受信開口設定部１０４３は、列中心が観測点Ｐｉｊに最も空間的に近接する振動子Ｘｋと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する（ステップＳ２２３）。
【００６８】
次に、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ２２４）。
ここで、ステップＳ２２４における、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する動作について説明する。図１１は、受信ビームフォーマ部１０４における観測点Ｐｉｊについての音響線信号の生成動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２２４１において、送信時間算出部１０４４は、対象領域Ｂｘ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。送信時間は、（１）観測点Ｐｉｊの深さがフォーカス深さ以上の場合には、幾何学的に定まる、送信開口Ｔｘの中心から送信フォーカス点Ｆを経由して観測点Ｐｉｊに至る経路（４０１＋４０２）の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、（２）観測点Ｐｉｊがフォーカス深さ未満である場合には、幾何学的に定まる、送信開口Ｔｘの中心から観測点Ｐｉｊと同じ深さの参照点Ｒに至る経路４０４の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより、算出できる。
【００６９】
次に受信開口Ｒｘから求められる受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋの位置を示す座標ｋを受信開口Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ２２４２）、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信開口Ｒｘの受信振動子Ｒｋに到達する受信時間を算出する（ステップＳ２２４３）。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｋまでの経路４０３の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、送信開口Ｔｘから送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して受信振動子Ｒｋに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ２２４４）、受信開口Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｉに対する遅延量を算出する（ステップＳ２２４５）。
【００７０】
受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２４６）、完了していない場合には座標ｋをインクリメント（ステップＳ２２４７）して、更に受信振動子Ｒｋについて遅延量の算出を行い（ステップＳ２２４３）、完了している場合にはステップＳ２２４８に進む。この段階では、受信開口Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｋについて観測点Ｐｉｊからの反射波到達の遅延量が算出されている。
【００７１】
ステップＳ２２４８において、遅延処理部１０４７は、それぞれの送信イベントにおける、受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに対応する受信信号の列から、各受信振動子Ｒｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受信信号を当該送信イベントにおける、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信信号として同定する。
次に、重み算出部１０４８は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｋに対する重み数列を算出する（ステップＳ２２４９）。加算部１０４９は、各送信イベントに対して、各受信振動子Ｒｋに対応して同定された受信信号に、各受信振動子Ｒｋに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成し（ステップＳ２２５０）、生成された音響線信号はデータ格納部１０９に出力され保存される（ステップＳ２２５１）。
【００７２】
図１０に戻って説明を続ける。座標ｉｊをインクリメントして上述のステップＳ２２３、Ｓ２２４を繰り返すことにより、対象領域Ｂｘ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号が生成される。対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ２２５、Ｓ２２７）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ２２６、Ｓ２２８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ２２４）、完了した場合にはステップＳ２３０に進む。この段階では、１回の送信イベントセットに伴う対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて、送信サブイベントごとの音響線信号が生成され、データ格納部１０９に出力され保存されている。
【００７３】
次に、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定し（ステップ２３０）、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ステップＭｐだけ移動させた後送信イベントセットを行う。完了している場合にはステップＳ３０１に進む。これにより、１つの観測点について、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した音響線信号、副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した音響線信号、副対象領域Ｂｘ３の内部として取得した音響線信号がそれぞれ１０ずつ、データ格納部１０９に保存されている。
【００７４】
次に、ステップＳ３０１において、ＣＦＭ処理部１０５は、データ格納部１０９に保持されている複数の音響線信号を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として、複素音響線信号の位相変化から平均速度を算出する。まず、直交検波部１０５１は、読みだした音響線信号のそれぞれを直交検波し複素音響線信号に変換する。フィルタ部１０５２は、各複素音響線信号からクラッタを除外または低減する。次に、速度推定部１０５３は、同一の観測点Ｐｉｊに係る複数の複素音響線信号に対して相関処理を行うことで、位相の変化速度を推定する。この時、上述したように、同一の観測点Ｐｉｊに係る複素音響線信号であれば、どの送信イベントセットに係る音響線信号であるかの区別は行わない。さらに、速度推定部１０５３は、推定した位相の変化速度からドプラシフト量を算出し、ドプラシフト量から速度を算出し、速度の平均値を算出する。なお、速度推定部１０５３は、ドプラシフト量の平均値を基に平均速度を算出してもよいし、推定した位相の変化速度の平均値から平均ドプラシフト量を算出してもよい。最後に、速度推定部１０５３は、算出した平均速度を観測点と対応付けてフレームＣＦＭ信号を生成し、画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。
【００７５】
次に、ステップＳ３０２において、画像生成部１０７は、カラードプラ画像を生成して表示する。カラーフロー生成部１０７１はフレームＣＦＭ信号からカラーフロー情報を生成し、断層画像生成部１０７２はフレーム音響線信号からＢモード断層画像を生成する。最後に、画像合成部１０７３は、Ｂモード断層画像にカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成し、表示部１０８に出力を行う。
【００７６】
＜まとめ＞
以上、説明したように本実施の形態に係る超音波診断装置１００によれば、異なる送信イベントセットにより生成された同一位置にある観測点Ｐについての複数の音響線信号に基づいてカラーフローマッピング法が行われる。これにより、同一の領域にアンサンブル数だけ繰り返し超音波を送受信する場合と比べ、アンサンブル数を保ったまま超音波の送受信回数を削減することができ、カラードプラ画像の品質を維持したままフレームレートを向上することができる。
【００７７】
また、超音波診断装置１００では、送信フォーカス点Ｆの深さを基準として受信ビームフォーミングの方法を異ならせる。これにより、深部に適したビームフォーミングと浅部に適したビームフォーミングとを使い分けることができるため、送信フォーカス点Ｆから遠い観測点Ｐについても、音響線信号の品質を向上させることができる。したがって、観測点Ｐが送信フォーカス点Ｆから遠いか近いかで、音響線信号の品質が大きく変動せず、対象領域を拡大してもカラードプラ画像の品質の低下を抑制することができる。したがって、フレームレートを向上させるために対象領域を広域化しても、カラードプラ画像の品質低下を抑制することができる。
【００７８】
≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、整相加算部１０４１は、観測点Ｐの深さが送信フォーカス点Ｆの深さ以上か未満かで、２種類の送信時間の算出方法を切り替える構成とした。しかしながら、送信時間の算出方法は実施の形態１で説明した２種類に限られず、また、切り替えの基準は観測点Ｐの深さが送信フォーカス点Ｆの深さ以上か未満かにも限られず、適宜変更することができる。
【００７９】
＜送信時間の算出方法＞
以下、実施の形態１で説明した方法以外に用いることができる、送信時間の算出方法を説明する。
図１２（ａ）、（ｂ）は、観測点Ｐの深さが送信フォーカス点Ｆの深さ以上において用いることのできる送信時間の算出方法を説明する模式図である。図１２（ａ）に示す方法は、振動子列に対して垂直な直線６１１上の観測点Ｐｉｊについて、送信開口Ｔｘの中心から観測点Ｐｉｊまでの経路５０１を超音波が通過する時間を送信時間ＴDとする方法である。すなわち、経路５０１の長さを超音波の音速ｃｓで除した値が、送信時間ＴDとなる。一方、図１２（ｂ）に示す方法は、振動子列に対して垂直な直線６１２上の観測点Ｐｉｊについて、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊと同じ深さの参照点Ｒまでの最短経路５０２を超音波が通過する時間を送信時間ＴPとする方法である。すなわち、経路５０２の長さを超音波の音速ｃｓで除した値が、送信時間ＴPとなる。なお、上述した送信時間の算出方法に限らず、送信開口Ｔｘ上の任意の点と観測点Ｐｉｊと同じ深さの任意の点までの経路に基づいて送信時間ＴNを算出してもよい。
【００８０】
一方、図１３（ａ）、（ｂ）は、観測点Ｐの深さが送信フォーカス点Ｆの深さ未満において用いることのできる送信時間の算出方法を説明する模式図である。図１３（ａ）に示す方法は、振動子列に対して垂直な直線６１３上の観測点Ｐｉｊについて、送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊと同じ深さの参照点Ｒまでの最短経路５１１を超音波が通過する時間を送信時間ＴDとする方法である。すなわち、経路５１１の長さを超音波の音速ｃｓで除した値が、送信時間ＴDとなる。なお、上述した送信時間の算出方法に限らず、送信開口Ｔｘ上の任意の点と観測点Ｐｉｊと同じ深さの任意の点までの経路に基づいて送信時間ＴNを算出してもよい。一方、図１３（ｂ）に示す方法は、送信フォーカス点Ｆを基準とした算出方法である。つまり、振動子列に対して垂直な直線６１４上の観測点Ｐｉｊについて、送信開口Ｔｘから送信フォーカス点Ｆに直接到達した超音波と、観測点Ｐｉｊを経由して送信フォーカス点Ｆに到達した超音波とが同時に到着するとみなして送信時間ＴRを算出する方法である。すなわち、送信開口Ｔｘの中心から送信フォーカス点Ｆまでの経路５２１の距離が、送信開口Ｔｘの中心から観測点Ｐｉｊまでの経路５２３と観測点Ｐｉｊから送信フォーカス点Ｆまでの経路５２２との合計距離と同じとみなして経路５２３の距離を算出する。したがって、経路５２１の長さから経路５２２の長さを差し引いた差分を超音波の音速ｃｓで除した値が、送信時間ＴRとなる。
【００８１】
さらに、以下のような送信時間の算出方法を用いてもよい。すなわち、以上説明した各種の算出方法を組み合わせる方法である。例えば、以下のような算出方法ＴMを用いることができる。
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に概略を示す。図１４（ａ）に示す、振動子列に対して垂直な直線５３０上の観測点Ｐｉｊについて、以下のように算出を行う。まず、超音波主照射領域の内外の境界上にある観測点Ｒ１、Ｒ３、および、超音波主照射領域内の観測点については、送信フォーカス点Ｆを基準とした算出方法を使用する。すなわち、観測点Ｒ１については、経路５３１と経路５３２の合計に基づき送信時間ＴRを算出し、観測点Ｒ２については、経路５３１と経路５３５との差分に基づき送信時間ＴRを算出する。また、同様に、観測点Ｒ１より深い観測点Ｐについては、経路５３１と、送信フォーカス点Ｆから当該観測点Ｐまでの経路の合計に基づき、観測点Ｒ１より浅い観測点Ｐについては、経路５３１と、当該観測点Ｐから送信フォーカス点Ｆまでの経路との差分に基づき、それぞれ送信時間ＴRを算出する。
【００８２】
一方、送信フォーカス点Ｆと同じ深さの観測点Ｒ２については、送信開口Ｔｘの中心から観測点Ｒ２までの経路５３６に基づき送信時間ＴDを算出する。
さらに、観測点Ｒ１と観測点Ｒ２の間にある観測点Ｐについては、送信フォーカス点Ｆを基準とする送信時間ＴRと、送信開口Ｔｘの中心から観測点Ｐまでの経路５３５を基準とする送信時間ＴDとを重みづけ合成する。例えば、以下の式を用いることができる。
ＴM＝αＴR＋（１−α）ＴD
ここで、図１４（ｃ）に示すように、αの値は、Ｄ＝Ｄｆであるときα＝０、Ｄ＝Ｄ１またはＤ２のときα＝１、の２条件を満たすことが好ましい。なお、Ｄｆ、Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ、送信フォーカス点Ｆ、観測点Ｒ１、観測点Ｒ２のそれぞれの深さである。このようにすることで、図１４（ｂ）の直線５４３に示すように、送信時間が観測点Ｐｉｊの深さに対して、連続かつ単調増加の関係となるからである。なお、図１４（ｂ）において、直線５４２は送信時間ＴDを、不連続な２つの直線５４１は送信時間ＴRを示している。なお、αの値は、例えば、αは｜Ｄ−Ｄｆ｜に比例するものとして、例えば、以下の式に示す値としてもよい。
α＝（Ｄ−Ｄｆ）／（Ｄ１−Ｄｆ）  （Ｄ１＞Ｄ≧Ｄｆ）
α＝（Ｄｆ−Ｄ）／（Ｄｆ−Ｄ２）  （Ｄｆ＞Ｄ＞Ｄ２）
すなわち、図１４（ｃ）の折れ線５５１で示される関係であってもよい。なお、αの具体例は上述の例に限られず、送信時間が観測点Ｐｉｊの深さに対して、連続かつ単調増加の関係となっていればよく、曲線５５２や曲線５５３で示されるような値であってもよい。
【００８３】
なお、
ＴM＝αＴR＋（１−α）ＴP
ＴM＝αＴR＋（１−α）ＴN
ＴM＝αＴP＋（１−α）ＴD
ＴM＝αＴP＋（１−α）ＴN
ＴM＝αＴD＋（１−α）ＴP
ＴM＝αＴD＋（１−α）ＴN
のいずれかであってもよい。
【００８４】
または、以下のいずれかのような関係であってもよい。
ＴM＝ＴRα×ＴD(1-α)
ＴM＝ＴRα×ＴP(1-α)
ＴM＝ＴRα×ＴN(1-α)
ＴM＝ＴPα×ＴD(1-α)
ＴM＝ＴPα×ＴN(1-α)
ＴM＝ＴDα×ＴP(1-α)
ＴM＝ＴDα×ＴN(1-α)
＜計算方法と対象領域との関係＞
実施の形態１では、対象領域Ｂｘ１Ａ、Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａに対しては、送信時間ＴRを適用し、対象領域Ｂｘ１Ｂ、Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂに対して送信時間ＴDを適用した。しかしながら、計算方法はこの場合に限られず、領域ごとに適した計算方法が適用されていればよく、（１）主対象領域Ｂｘ１Ａと主対象領域Ｂｘ１Ｂで計算方法が異なる、でもよいし、（２）副対象領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａ、Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂのうち、少なくとも１つにおいて計算方法が異なる、であってもよい。
【００８５】
例えば、主対象領域Ｂｘ１Ａ、Ｂｘ１Ｂでは送信時間ＴRを適用し、副対象領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａでは送信時間ＴD、副対象領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂでは送信時間ＴPを用いてもよい。または、例えば、主対象領域Ｂｘ１Ａ、Ｂｘ１Ｂでは送信時間ＴMを適用し、副対象領域Ｂｘ２Ａ、Ｂｘ３Ａでは送信時間ＴD、副対象領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂでは送信時間ＴDを用いてもよい。さらに、例えば、副対象領域Ｂｘ２Ｂ、Ｂｘ３Ｂでは送信時間ＴDを用い、それ以外の全域で送信時間ＴRを用いるとしてもよい。
【００８６】
さらに、主対象領域、副対象領域を深さで区切る方法は図５で示したようなフォーカス深さを基準とする例に限られない。例えば、送信フォーカス深さではなく、超音波主照射領域Ａｘの内外で領域を区切ってもよい。例えば、図１５（ａ）に示すように、主対象領域Ｂｘ１、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３のそれぞれを、超音波主照射領域Ａｘの内部であるか外部であるかによって区切ることができる。すなわち、主対象領域Ｂｘ１を、超音波主照射領域Ａｘ外のＢｘ１Ｄ、超音波主照射領域Ａｘ内かつフォーカス深さより深いＢｘ１Ｃ、超音波主照射領域Ａｘ内かつフォーカス深さより浅いＢｘ１Ｅに区切り、同様に、副対象領域Ｂｘ２を深い側からＢｘ２Ｃ、Ｂｘ２Ｄ、Ｂｘ２Ｅ、副対象領域Ｂｘ３を深い側からＢｘ３Ｃ、Ｂｘ３Ｄ、Ｂｘ３Ｅと区切ってもよい。この場合、（１）主対象領域Ｂｘ１Ｃ、Ｂｘ１Ｄ、Ｂｘ１Ｅの少なくとも１つにおいて計算方法が異なる、でもよいし、（２）副対象領域Ｂｘ２Ｃ、Ｂｘ３Ｃ、Ｂｘ２Ｄ、Ｂｘ３Ｄ、Ｂｘ２Ｅ、Ｂｘ３Ｅのうち、少なくとも１つにおいて計算方法が異なる、であってもよい。
【００８７】
例えば、Ｂｘ１Ｃ、Ｂｘ２Ｃ、Ｂｘ３Ｃ、Ｂｘ１Ｅ、Ｂｘ２Ｅ、Ｂｘ３Ｅでは送信時間ＴRを適用し、Ｂｘ１Ｄ、Ｂｘ２Ｄ、Ｂｘ３Ｄでは送信時間ＴMを適用するとしてもよい。また、例えば、Ｂｘ１Ｃ、Ｂｘ１Ｅでは送信時間ＴRを適用してＢｘ１Ｄでは送信時間ＴMを適用し、その他全域では送信時間ＴDを適用するとしてもよい。
さらに、図１５（ｂ）に示すように、主対象領域Ｂｘ１と副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３とで、深さ方向に対する領域の区切り方を変更してもよい。
【００８８】
なお、計算方法と対象領域との関係は上述の例に限られず、観測点Ｐｉｊに適した受信ビームフォーミングが適用される限りにおいて、領域の区切り方は任意であり、各領域に対する受信ビームフォーミングの適用方法も任意である。
≪実施の形態２≫
実施の形態１では、速度推定部１０５３が、同一の観測点から取得した複数の複素音響線について、どの送信イベントセットで取得したかを区別せず、すべてアンサンブルとして使用する構成とした。一方、実施の形態２では、送信ビームフォーマ部と受信ビームフォーマ部の構成は実施の形態１と同様であるが、速度推定の処理が異なる。実施の形態１では、同一の観測点について、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した複素音響線信号と、副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した複素音響線信号と、副対象領域Ｂｘ３の内部として取得した複素音響線信号とを区別していない。一方で、主対象領域Ｂｘ１と、副対象領域Ｂｘ２と、副対象領域Ｂｘ３とで受信ビームフォーミングの方法、具体的には、送信時間の算出方法が同一である必要がない。そうすると、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した複素音響線信号と、副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した複素音響線信号とで受信ビームフォーミングの方法が異なる場合にすべてアンサンブルとして使用した場合に、送信時間の算出方法の違いが複素音響線信号の位相差として検出される場合がある。具体的に説明すると、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した複素音響線信号と、副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した複素音響線信号とが１０個存在することを想定する。上述したように、２つの複素音響線信号の相互の位相差は、一方が取得されてから他方が取得されるまでの平均速度に対応する。ところが、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した複素音響線信号の１つと副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した複素音響線信号の１つとの位相差には、主対象領域Ｂｘ１と副対象領域Ｂｘ２との受信ビームフォーミングの方法の違いに起因する影響が発生することがある。このような影響は、主対象領域Ｂｘ１の内部として取得した２つの複素音響線信号の位相差、および、副対象領域Ｂｘ２の内部として取得した２つの複素音響線信号の位相差には発生しない。そのため、受信ビームフォーミングの方法が異なる複数の複素音響線信号を１連のアンサンブルとして扱うと、平均速度の精度が十分に高まらないことがあり得る。
【００８９】
実施の形態２に係る超音波診断装置では、送信イベントセットごとに対象領域Ｂｘ内の各観測点について平均速度を推定し、送信イベントセット間で平均速度の合成を行ってカラードプラ画像を生成する点で、実施の形態１と相違する。
＜構成＞
以下、実施の形態２に係る超音波診断装置について、図面を参照しながら説明する。図１６は、実施の形態２に係る超音波診断装置のＣＦＭ処理部１０５Ａの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態２に係るＣＦＭ処理部１０５Ａは、送信イベントセットごとに、各観測点の平均速度を推定する速度推定部１０５３Ａと、送信イベントセット間で推定された平均速度を合成する速度合成部１０５４Ａとを備える。速度推定部１０５３Ａ、速度合成部１０５４Ａ以外の構成については、実施の形態１に示した各要素と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【００９０】
（１）速度推定部１０５３Ａ
速度推定部１０５３Ａは、送信イベントセットに同期して、フィルタ処理された後の複素音響線信号から、各観測点に対応する被検体内の動き、具体的には血流を推定する回路である。速度推定部１０５３Ａは、各観測点について、各送信イベントセットに係る複数の送信イベントに対応する各複素音響線信号から位相を推定し、位相の変化速度を算出する。すなわち、同一の観測点に関する複素音響線信号であっても、異なる送信イベントセットに係る複素音響線信号を同時には用いない。例えば、ある送信イベントセットにおいて副対象領域Ｂｘ３Ａ内の観測点Ｐについては、次の送信イベントセットにおいて主対象領域Ｂｘ１Ａ内の観測点として、さらに次の送信イベントセットにおいて副対象領域Ｂｘ２Ａ内の観測点として、送信イベントセットごとに複素音響線信号が１０個得られる。このとき、当該観測点Ｐについては、最初の送信イベントセットに係る１０個の複素音響線信号、２番目の送信イベントセットに係る１０個の複素音響線信号、３番目の送信イベントセットに係る複素音響線信号、のそれぞれから平均速度を推定する。すなわち、同一の観測点に対し、３つの平均速度が推定されることになる。速度推定部１０５３Ａは、平均速度を超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列としたサブフレームＣＦＭ信号を生成し、データ格納部１０９に出力する。
【００９１】
（２）速度合成部１０５４Ａ
速度合成部１０５４Ａは、複数のサブフレームＣＦＭ信号を合成し、フレームＣＦＭ信号を生成する回路である。速度合成部１０５４Ａは、１フレームを構成する一連のサブフレームＣＦＭ信号を読み出す。そして、各サブフレームＣＦＭ信号に含まれる観測点Ｐｉｊの位置を指標として平均速度を合成する。
【００９２】
図１７は、速度合成部１０５４Ａにおける平均速度を合成する処理を示す模式図である。上述の通り、送信イベントセットに同期して送信開口Ｔｘに用いる振動子を振動子列方向に移動ピッチだけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、観測点Ｐｉｊの平均速度は、対象領域Ｂｘを領域６０１とする送信イベントセット、領域６０２とする送信イベントセット、領域６０３とする送信イベントセット、のそれぞれで推定される。これに対し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数の平均速度を合成することにより、１つのフレームＣＦＭ信号が合成される。
【００９３】
複数の平均速度を合成する方法としては、単純に相加平均、相乗平均等の算術平均を用いることができる。また、例えば、図１７に示しているように、送信イベントセットにおいて主対象領域Ｂｘ１に属しているか副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３に属しているかを指標として重みづけを行ってもよい。例えば、観測点Ｐｉｊに対して、Ｐｉｊが主対象領域Ｂｘ１に含まれている、対象領域Ｂｘを領域６０２とする送信イベントセットについて、Ｐｉｊが副対象領域Ｂｘ２またはＢｘ３に含まれている、対象領域Ｂｘを領域６０１または領域６０３とする送信イベントセットより重みづけを大きくする。より具体的には、観測点Ｐｉｊに対し、対象領域Ｂｘを領域６０２とする送信イベントセットに係る平均速度の重みづけ係数を１／２、対象領域Ｂｘを領域６０１および領域６０３とする送信イベントセットにおけるそれぞれの平均速度の重みづけ係数を１／４として、加算処理を行った結果を当該観測点Ｐｉｊの平均速度とする。このように、主対象領域Ｂｘ１の内部の観測点から推定した平均速度の重みづけ係数を、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３の内部の観測点から推定した平均速度の重みづけ係数より大きくすることで、各観測点について、送信フォーカス点Ｆが近い場合の送信イベントセットで取得した音響線信号に基づく平均速度に近づけることができ、平均速度の精度を向上させることができる。なお、重みづけ係数は上述の例に限られず、主対象領域内部の観測点から推定した平均速度の重みづけ係数が、副対象領域内部の観測点から推定した平均速度の重みづけ係数以上であればよい。
【００９４】
速度合成部１０５４Ａは、算出した合成後の平均速度を超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列としたフレームＣＦＭ信号を生成し、データ格納部１０９に出力する。
＜動作＞
図１８は、実施の形態２に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。本フローチャートでは、図１０における平均速度の算出処理（Ｓ３０２）に変えてステップＳ４０２を行い、さらに、ステップＳ２３０とステップＳ３０１の間にさらにステップＳ４０１を行う点で相違する。これ以外の処理については、図１０と同じであり、同じ部分については説明を省略する。
【００９５】
ステップＳ４０１の処理において、ＣＦＭ処理部１０５Ａの速度推定部１０５３Ａは、送信イベントセットに同期して、データ格納部１０９に保持されている複数の音響線信号を読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として、複素音響線信号の位相変化から平均速度を算出する。まず、直交検波部１０５１は読み出された音響線信号のそれぞれを直交検波して複素音響線信号に変換し、フィルタ部１０５２は複素音響線信号からクラッタを除外または低減する。次に、速度推定部１０５３Ａは、同一の観測点Ｐｉｊに係る１の送信イベントセットで取得した複数の複素音響線信号に対して相関処理を行うことで、位相の変化速度を推定する。さらに、速度推定部１０５３Ａは、推定した位相の変化速度からドプラシフト量を算出し、ドプラシフト量から速度を算出し、速度の平均値を算出する。最後に、速度推定部１０５３Ａは、算出した平均速度を観測点と対応付けてサブフレームＣＦＭ信号を生成し、データ格納部１０９に出力する。その後、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判定し（ステップ２３０）、完了していない場合にはステップＳ１０１に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に移動ステップＭｐだけ移動させた後送信イベントセットを行う。完了している場合にはステップＳ４０１に進む。これにより、送信イベントセットごとに生成されたサブフレームＣＦＭ信号がデータ格納部１０９に保存されている。
【００９６】
次に、サブフレームＣＦＭ信号を合成してフレームＣＦＭ信号を生成する（ステップＳ４０２）。速度合成部１０５４Ａは、速度合成部１０５４Ａは、１フレームを構成する一連のサブフレームＣＦＭ信号を読み出す。そして、各サブフレームＣＦＭ信号に含まれる観測点Ｐｉｊの位置を指標として平均速度を合成する。速度合成部１０５４Ａは、算出した合成後の平均速度を超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列としたフレームＣＦＭ信号を生成し、データ格納部１０９に出力する。
【００９７】
その後、フレームＣＦＭ信号およびフレーム音響線信号からパワードプラ画像を生成して表示し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。
＜効果＞
以上、説明したように実施の形態２に係る超音波診断装置によれば、実施の形態１に係る超音波診断装置１００と同様に、アンサンブル数を保ったまま超音波の送受信回数を削減することができ、カラードプラ画像の品質を維持したままフレームレートを向上することができる。
【００９８】
さらに実施の形態２に係る超音波診断装置では、送信イベントセットに同期して平均速度を推定したあとに、送信イベントセット間の合成を行う。そのため、対象領域内の各領域における受信ビームフォーミングの方法の違いが平均速度に影響を与える可能性がなく、領域ごとに最適な受信ビームフォーミングを行いつつ、平均速度の精度をさらに向上させることができる。
【００９９】
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）各実施の形態及び各変形例では、整相加算部１０４１が観測点Ｐｉｊについて整相加算を行う際、観測点同期型受信ビームフォーカシング処理を行うとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、送信開口同期型受信ビームフォーカシング処理を行ってもよい。送信開口同期型受信ビームフォーカシング処理では、受信開口Ｒｘの列中心と送信開口Ｔｘの列中心とが一致するように受信開口Ｒｘを制御し、また、送信開口Ｔｘの列中心に位置する振動子に対する重みが最大となるように重み数列を算出する。このようにすることで、１の観測点Ｐｉｊに対して、送信イベントセットごとに異なる受信開口Ｒｘを用いることができ、空間分解能を均一にすることができる。
【０１００】
（２）各実施の形態及び各変形例では、主対象領域Ｂｘ１と２つの副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３のそれぞれの列方向の幅が移動ピッチと一致するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、主対象領域Ｂｘ１と２つの副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３のそれぞれの列方向の幅は、移動ピッチより大きいとしてもよい。
また、主対象領域Ｂｘ１と２つの副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３のそれぞれの列方向の幅は、同一である必要はない。例えば、主対象領域Ｂｘ１の幅を６素子分、副対象領域Ｂｘ２、Ｂｘ３の幅を４素子分としてもよい。
【０１０１】
さらに、副対象領域は２つの領域Ｂｘ２、Ｂｘ３の両方である必要はなく、Ｂｘ２のみ、またはＢｘ３のみを副対象領域として用いてもよい。
（３）各実施の形態及び各変形例では、カラーフロー生成部１０７１が各観測点の平均速度を色情報に変換することでカラードプラ画像を生成するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、速度推定部１０５３が、各観測点のパワースペクトルからパワーを算出してフレームパワー信号を生成し、カラーフロー生成部１０７１がパワー値を黄色の輝度値に変換することで、パワードプラ画像を生成するとしてもよい。
【０１０２】
（４）各実施の形態及び各変形例では、Ｂモード断層画像を取得するための超音波の送受信をカラーフローマッピング法とは別に行うとしたが、例えば、断層画像処理部１０６は、カラーフローマッピング法のために取得した音響線信号を用いてフレーム音響線信号を生成してもよい。このとき、断層画像処理部１０６は、１の送信イベントセットに係る複数の送信イベントのそれぞれで取得した複数のサブフレーム音響線信号のうち１つを選択する動作を１フレームに係る複数のサブイベントに対して繰り返し、選択した複数のサブフレーム音響線信号を観測点Ｐｉｊの位置を指標として合成してフレーム音響線信号を生成することができる。
【０１０３】
（５）なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
【０１０４】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
【０１０５】
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム（ビームフォーミング方法）を実施する場合も本発明に含まれる。
【０１０６】
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用してもよい。
【０１０７】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１０８】
また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【０１０９】
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０１１０】
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、２次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換素子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。
【０１１２】
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。
【０１１３】
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
【０１１４】
≪まとめ≫
（１）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信する送信部と、前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する整相加算部と、前記送信イベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出する速度演算部とを備え、前記整相加算部は、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行い、前記整相加算部は、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上の場合と前記フォーカス深さ未満の場合とで、前記送信時間の算出方法が異なることを特徴とする。
【０１１５】
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行し、カラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成し、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行うことで、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成し、前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出し、前記遅延処理において、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上の場合と前記フォーカス深さ未満の場合とで、前記送信時間の算出方法が異なることを特徴とする。
【０１１６】
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、主対象領域、副対象領域に含まれる観測点について受信ビームフォーミングを切り替えることにより音響線信号の品質を向上させることができ、これにより、送信イベントセットの回数を削減するという手段によりフレームレートを向上させることができる。したがって、アンサンブル数の増加による送信イベントの回数増加を送信イベントセットの回数削減で相殺することが可能となり、フレームレートを維持したままアンサンブル数を増加させてカラードプラ画像の品質を向上させることができる。また、上記構成により、送信フォーカス点を基準として観測点の深さに応じた受信ビームフォーミングの切り替えを行い、音響線信号の品質を向上して平均速度の精度を向上させることができる。
【０１１７】
（２）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信する送信部と、前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成する受信部と、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する整相加算部と、前記送信イベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出する速度演算部とを備え、前記整相加算部は、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行い、前記整相加算部は、前記観測点が、前記送信振動子列を底辺とし、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、前記フォーカス深さとの差が大きい深さに対応する前記列方向の幅ほど幅が大きくなる領域に含まれる場合と含まれない場合とで、前記送信時間の算出方法が異なることを特徴とする。
【０１１８】
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波プローブに列設された複数の振動子を選択的に駆動して被検体に対する超音波送受信を実行し、カラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子から送信振動子列を選択し、１回の送信イベントセットに含まれる複数の送信サブイベントごとに、前記送信振動子列から超音波が被検体中で集束するように送信し、前記複数の振動子から選択した受信振動子列の振動子各々に対する受信信号列を、前記送信イベントごとに、当該振動子が受波した反射超音波に基づいて生成し、前記送信イベントごとに、前記被検体内で超音波が集束するエリアに対応する領域を含む主対象領域と前記主対象領域に対して列方向に隣接する副対象領域とに含まれる複数の観測点について、前記主対象領域と前記副対象領域との少なくとも一方において、送信された超音波が観測点に到達する送信時間の算出方法を前記観測点の深さに応じて変更する遅延処理を行うことで、各観測点から得られた反射超音波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成し、前記送信サブイベントごとに前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、観測点ごとに、前記複素音響線信号の位相の時間変化に基づいて平均速度を算出し、前記遅延処理において、前記観測点が、前記送信振動子列を底辺とし、前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さに対応する前記列方向の幅が最も小さく、前記フォーカス深さとの差が大きい深さに対応する前記列方向の幅ほど幅が大きくなる領域に含まれる場合と含まれない場合とで、前記送信時間の算出方法が異なることを特徴とする。
上記構成により、送信超音波のビームフォーミングに合わせた受信ビームフォーミングの切り替えを行い、音響線信号の品質を向上して平均速度の精度を向上させることができる。
【０１１９】
（３）また、上記（１）または（２）の超音波信号処理装置は、前記送信部は、送信イベントセットに同期して、超音波を送信する振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するように、前記送信イベントセットごとに前記複数の振動子から前記送信振動子列を選択し、前記主対象領域と前記副対象領域との列方向における幅は、それぞれ、少なくとも前記ピッチ以上である、としてもよい。
【０１２０】
上記構成により、同一の観測点について、２以上の送信イベントセットで音響線信号を
取得することができ、アンサンブル数を確実に増加させることが可能となる。
（４）また、上記（１）または（２）の超音波信号処理装置は、前記送信部は、送信イベントセットに同期して、超音波を送信する振動子列が列方向に、振動子複数個分のピッチで移動するように、前記送信イベントセットごとに前記複数の振動子から前記送信振動子列を選択し、前記副対象領域は第１副対象領域と第２副対象領域とからなり、送信イベントセットにおいて、列方向に、前記第１副対象領域、前記主対象領域、前記第２副対象領域の順に並び、前記主対象領域、前記第１副対象領域、前記第２副対象領域の列方向におけるそれぞれの幅は、少なくとも前記ピッチ以上である、としてもよい。
【０１２１】
上記構成により、同一の観測点について、３以上の送信イベントセットで音響線信号を取得することができ、かつ、アンサンブル数を確実に増加させることが可能となる。
（６）また、上記（１）〜（５）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記主対象領域内の第１の観測点と、前記副対象領域内に存在し、前記第１の観測点と同じ深さの第２の観測点とで、前記送信時間の算出方法が異なる、としてもよい。
【０１２２】
上記構成により、観測点の列方向の位置に合わせた受信ビームフォーミングの切り替えを行い、音響線信号の品質を向上して平均速度の精度を向上させることができる。
（７）また、上記（１）〜（６）の超音波信号処理装置は、前記速度演算部は、前記送信イベントセットごとに、前記主対象領域に含まれる観測点について平均速度を第１速度として算出し、前記副対象領域に含まれる観測点について平均速度を第２速度として算出し、さらに、被検体内の同一位置に対応する観測点について、当該観測点の前記第１速度と、当該観測点の前記第２速度とから、当該観測点の平均速度を算出する、としてもよい。
【０１２３】
上記構成により、観測点について、送信イベントセット間で受信ビームフォーミングが違っていても平均速度の精度を高く維持することができる。
（８）また、上記（１）〜（６）の超音波信号処理装置は、前記速度算出部は、複数の送信イベントセットで取得した、被検体内の同一位置に対応する観測点における前記複素音響線信号の位相の時間変化量の平均から、当該観測点の平均速度を算出する、としてもよい。
【０１２４】
上記構成により、送信イベントセットに関わらず、観測点に関する全ての音響線信号をアンサンブルとして使用することができ、アンサンブル数の増加により平均速度の精度を向上させることができる。
（９）また、上記（１）〜（８）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記超音波が集束するエリア内の基準点に達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計を送信時間として算出し、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ未満である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果を送信時間として算出する、としてもよい。
【０１２５】
上記構成により、送信フォーカス点を基準として送信時間を算出することが適切な領域について、音響線信号の品質を向上させ、平均速度の精度を向上させることができる。
（１０）また、上記（１）〜（９）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達する時間を前記送信時間として算出する、としてもよい。
【０１２６】
上記構成により、観測点と送信振動子列の列中心との最短距離に基づいて送信時間を算出することが適切な領域について、音響線信号の品質を向上させ、平均速度の精度を向上させることができる。
（１１）また、上記（１）〜（１０）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、送信された超音波が前記送信振動子列から前記観測点に到達する最短時間を前記送信時間として算出する、としてもよい。
【０１２７】
上記構成により、観測点と送信振動子列との最短距離に基づいて送信時間を算出することが適切な領域について、音響線信号の品質を向上させ、平均速度の精度を向上させることができる。
（１２）また、上記（１）〜（１１）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記送信時間の算出方法の１つとして、（１）前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以上である場合には、送信された超音波が前記送信振動子列から前記超音波が集束するエリア内の基準点に達するまでの第１時間と、前記基準点から前記観測点に到達する第２時間との合計、前記観測点の深さが前記被検体内で超音波が集束するフォーカス深さ以下である場合には、前記第１時間から前記第２時間を減算した結果、（２）送信された超音波が前記送信振動子列の列中心から前記観測点に到達する時間、（３）送信された超音波が前記送信振動子列から前記観測点に到達する最短時間、のうち、２以上を用いて算出した値を前記送信時間として算出する、としてもよい。
【０１２８】
上記構成により、観測点と送信振動子列との最短距離に基づいて送信時間を算出することが適切な領域について、音響線信号の品質を向上させ、平均速度の精度を向上させることができる。
（１３）また、実施の形態に係る超音波診断装置は、上記（１）〜（１１）の超音波信号処理装置を備える、としてもよい。
【０１２９】
このようにすることで、上記の特徴を備えた超音波診断装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、超音波診断装置は、従来の超音波診断装置の性能向上、特にアンサンブル数増加とフレームレート向上を両立させ、さらに平均速度の精度を向上させたカラードプラ画像生成装置として有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０００  超音波診断システム
１００  超音波診断装置
１０１  プローブ
１０１ａ  振動子
１０２  マルチプレクサ部
１０３  送信ビームフォーマ部
１０３１  送信部
１０４  受信ビームフォーマ部
１０４０  受信部
１０４１  整相加算部
１０４２  対象領域設定部
１０４３  受信開口設定部
１０４４  送信時間算出部
１０４５  受信時間算出部
１０４６  遅延量算出部
１０４７  遅延処理部
１０４８  重み算出部
１０４９  加算部
１０５、１０５Ａ  ＣＦＭ処理部
１０５１  直交検波部
１０５２  フィルタ部
１０５３、１０５３Ａ  速度推定部
１０５４Ａ  速度合成部
１０６  断層画像処理部
１０６１  加算処理部
１０６２  増幅処理部
１０７  画像生成部
１０７１  カラーフロー生成部
１０７２  断層画像生成部
１０７３  画像合成部
１０８  表示部
１０９  データ格納部
１１０  制御部
１５０  超音波信号処理装置
【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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