(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子が列設された超音波プローブが接続可能に構成されており、穿刺針が刺入された被検体に対して、前記複数の振動子を選択的に駆動して超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、それらを合成して合成音響線信号のフレームデータの生成を繰り返し行う超音波診断装置であって、
前記複数の振動子から、送信イベントに同期して送信振動子列が列方向に漸次移動するように送信振動子列を選択するとともに、送信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、
送信イベントに同期して、前記複数の振動子の一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列を生成し、
前記複数の振動子から、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列として選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に前記音響線信号のサブフレームデータが生成されるべき対象領域を決定し、当該対象領域内の複数の観測点各々について、前記受信振動子列内の振動子に対応する前記受波信号列を整相加算することにより前記音響線信号のサブフレームデータを生成し、
得られた複数の前記音響線信号のサブフレームデータを合成することにより前記合成音響線信号のフレームデータを生成する受信部とを備え、
前記受信部は、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された前記音響線信号のサブフレームデータにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択する
超音波診断装置。
【請求項２】
前記受信部は、前記複数の振動子各々に対する受波信号列から高強度の受波信号を含む受波信号列を受信した高強度受波振動子を特定し、特定された高強度受波振動子を含む振動子の列を受信振動子列に選択する
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記受信部は、複数の送信イベントにおいて特定された高強度受波振動子を含む受信振動子列を選択する
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記現在の送信イベントより前に行われた送信イベントは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベントである
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベント以後に行われた複数の送信イベントに同期して生成された複数の音響線信号サブフレームデータである
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
さらに、前記超音波プローブが接続されたとき、前記超音波プローブからプローブ識別情報を取得するプローブＩ／Ｆ部を備え、
前記受信部は、前記プローブ識別情報に基づき前記超音波プローブに装着された穿刺針の位置及び傾斜角度を認定し、当該位置及び傾斜角度に基づき前記受信振動子列を選択する
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
さらに、操作入力がされる操作入力部が接続可能に構成されており、
前記受信部は、前記操作入力部に穿刺針の位置と傾斜角度とを示す情報が入力されたとき、当該情報に基づき前記受信振動子列を選択する
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記受信部は、送信イベントに同期して選択される送信振動子列に基づいて、送信イベントごとに異なる受信振動子列を選択する
請求項１〜２の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
受信部は、前記各観測点から得られた反射等音波に基づく前記受波信号列を整相加算することにより被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点についての前記音響線信号を生成する整相加算部とを備え、
前記整相加算部は、
送信された超音波が、前記対象領域内の観測点に到達するまでの送信時間と、
前記観測点からの反射波が前記振動子の各々に到達するまでの受信時間との和から、
送信された超音波が前記観測点で反射され前記複数の振動子の各振動子へ到達するまでの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて前記各振動子に対する遅延量を算出し、
前記各振動子に対する前記受波信号列から前記各振動子に対する遅延量に相当する受波信号値を同定して前記複数の振動子について加算することにより、前記観測点に対する音響線信号を生成する
請求項１〜８の何れか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記送信振動子列の列中心と、被検体中の前記送信された超音波が集束する深さにおけるビーム中心との距離を第1距離、前記ビーム中心と前記対象領域内の観測点との距離を第２距離としたとき、
前記整相加算部は、
観測点が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において深い場合には、前記第1距離と前記第２距離との和を音速で除して前記送信時間を算出し、
観測点が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において浅い場合には、前記第1距離から前記第２距離を減じた差を音速で除して前記送信時間を算出する
請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
穿刺針が刺入された被検体に対して、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超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、それらを合成して音響線信号のフレームデータの生成を繰り返し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、送信イベントに同期して送信振動子列が列方向に漸次移動するように送信振動子列を選択するとともに、送信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、
送信イベントに同期して、前記複数の振動子の一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列を生成し、
前記複数の振動子から、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列として選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において前記音響線信号のサブフレームデータが生成されるべき対象領域を決定し、当該対象領域内の複数の観測点各々について、前記受信振動子列内の振動子に対応する前記受波信号列を整相加算することにより前記音響線信号のサブフレームデータを生成し、
得られた複数の前記音響線信号のサブフレームデータを合成することにより前記音響線信号のフレームデータを生成し、
前記受信振動子列の選択では、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された前記音響線信号のサブフレームデータにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択する
超音波信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波診断装置、及び超音波信号処理方法に関し、特に、穿刺針を用いた超音波画像診断のためのビームフォーミング処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体である患者の生体内に穿刺針を挿入して組織や体液を採取し、これを診断する生体組織診断が行われている。また、麻酔科、集中治療室、ペインクリニック科では、穿刺針を用いた麻酔治療が実施されている。これらの診断では、医師等の操作者は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）にて取得した被検体内の超音波画像を見て穿刺針の位置を確認し穿刺針の穿刺を実施する。このとき、モニター上において、穿刺針、特にその先端部の位置を確認できることが必要であり、超音波診断装置における穿刺針の視認性向上が求められている。
【０００３】
超音波診断装置は、超音波プローブを構成する複数の振動子から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、以後、「反射波」とする））を受信し、得られた電気信号に基づいて被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成してモニタ上に表示する装置である。
従来の超音波診断装置では、受信した反射波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に整相加算法と呼ばれる方法が使用されている（例えば、非特許文献１）。図２９は、従来の超音波診断装置における受信ビームフォーミング方法を示す模式図である。従来の超音波診断装置は、被検体の体内から反射波を受信する複数の超音波振動子２０１ａ（以後、「振動子」とする）を備えたプローブ２０１と、各々の振動子２０１ａに対応づけられ、振動子２０１ａで受信した反射波に基づく電気信号に対して増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理、遅延処理（整相）を行い、出力信号をアボダイゼーションと呼ばれる重みを乗じて加算して結果を音響線信号として出力する受信ビームフォーマ部２０２とを有する。この方法では、一般に、複数の振動子２０１ａによって行われる被検体への超音波送信が行われる際、被検体のある深さで超音波ビームが集束するよう送信ビームフォーミングがなされる。また、音響線信号の観測点Ｐを送信超音波ビームの中心軸上に設定し、観測点Ｐと各振動子２０１ａとの距離に基づいて遅延量が算出される。
【０００４】
そのため、１回の超音波送信により超音波ビームの中心軸上にある１本若しくは少数本の線上にある観測点Ｐの音響線信号しか生成することができず、１回あたりの超音波送信に対する信号生成の効率が悪く、また、観測点Ｐがフォーカス点近傍から離れた位置にある場合には、得られる音響線信号の分解能及び信号Ｓ／Ｎ比が低くなり、結果、超音波画像の視認性が低下するという課題を有している。
【０００５】
これに対して、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、送信フォーカス点近傍以外の領域においても分解能の高い、高画質な画像を得る受信ビームフォーミング方法が考案されている（例えば、非特許文献２）。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、１回の超音波送信から超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。また、合成開口法では、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号をもとに仮想的に送信フォーカスを合わせることで、非特許文献１記載の受信ビームフォーミング方法と比較して、分解能及び信号Ｓ／Ｎ比を高め超音波画像の視認性を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】伊東正安、望月剛共著「超音波診断装置」コロナ社出版、２００２年８月２６日（Ｐ４２−Ｐ４５）
【非特許文献２】"Virtual ultrasound sources in high resolution ultrasound imaging",S.I.Nikolov and J.A. Jensen, in Proc, SPIE − Progress in biomedical optics and imaging, vol. 3, 2002, P. 395-405
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超音波診断装置は、プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し反射波を可視化する装置である。したがって、例えば、被検体に刺入されている穿刺針の視認性を向上するためには、生体組織からの反射波に加え、穿刺針からの反射波を的確に受波することが必要となる。
ところが、穿刺針からの反射波は、生体組織において多くみられる散乱反射とは異なり、鏡面反射の傾向が強く高い指向性を有する。そのため、穿刺針の挿入角とプローブとの位置関係とに基づき定まる特定の方向に強く反射され、超音波ビームと穿刺針との位置関係や角度条件によっては、プローブの振動子に入信する穿刺針からの反射波が弱くなり、結果、穿刺針の可視化が不十分となる場合がある。
【０００８】
特に、上記非特許文献２記載の合成開口法を用いた受信ビームフォーミング方法では、超音波主照射領域全体にわたって観測点が設定されることがあるために、観測点と反射波を受信するための振動子との位置関係によっては、穿刺針からの反射波が殆ど振動子に入信されない場合があり穿刺針の視認性を低下させる要因となっていた。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上する超音波信号処理方法及び超音波診断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】
【０００９】
本開示の一態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子が列設された超音波プローブが接続可能に構成されており、穿刺針が刺入された被検体に対して、前記複数の振動子を選択的に駆動して超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、それらを合成して合成音響線信号のフレームデータの生成を繰り返し行う超音波診断装置であって、
前記複数の振動子から、送信イベントに同期して送信振動子列が列方向に漸次移動するように送信振動子列を選択するとともに、送信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、
送信イベントに同期して、前記複数の振動子の一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列を生成し、
前記複数の振動子から、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列として選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に前記音響線信号のサブフレームデータが生成されるべき対象領域を決定し、当該対象領域内の複数の観測点各々について、前記受信振動子列内の振動子に対応する前記受波信号列を整相加算することにより前記音響線信号のサブフレームデータを生成し、
得られた複数の前記音響線信号のサブフレームデータを合成することにより前記合成音響線信号のフレームデータを生成する受信部とを備え、
前記受信部は、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された前記音響線信号のサブフレームデータにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様に係る超音波診断装置及び超音波信号処理方法によれば、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。
【図２】送信部１０７による送信波の伝播経路を示す模式図である。
【図３】送信ビームフォーマ部１０６の機能ブロック図である。
【図４】受信ビームフォーマ部１０９の機能ブロック図である。
【図５】送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘ、超音波主照射領域Ａｘ、対象領域Ｂｘ、受信振動子列Ｒｘ、受信アポダイゼーションの関係を示す模式図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、整相加算部１０９２中の遅延処理部１０９２１において、超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、整相加算部１０９２における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
【図８】サブフレーム加算部１０９３１における音響線信号サブフレームデータを合成する処理を示す模式図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、合成部１０９３の増幅処理動作を説明する模式図である。
【図１０】穿刺時受信振動子列選択部１１３の機能ブロック図である。
【図１１】穿刺時受信振動子列選択部１１３の動作を説明する模式図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３の動作を説明する模式図である。
【図１３】（ａ）から（ｄ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３の動作を説明する模式図である。
【図１４】（ａ）から（ｄ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３の動作を説明する模式図である。
【図１５】超音波診断装置１００におけるビームフォーミング処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】穿刺時受信振動子列選択部１１３における受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
【図１７】整相加算部１０９２における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａを含む超音波診断システム１０００Ａの機能ブロック図である。
【図１９】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの機能ブロック図である。
【図２０】（ａ）から（ｃ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの動作を説明するために被検体内の対応する位置に音響線信号サブフレームデータを重ねて示した模式図である。
【図２１】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａにおける受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
【図２２】実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂを含む超音波診断システム１０００Ｂの機能ブロック図である。
【図２３】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂの機能ブロック図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂの動作を説明する模式図である。
【図２５】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂにおける受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
【図２６】実施の形態４に係る超音波診断装置１００Ｃを含む超音波診断システム１０００Ｃの機能ブロック図である。
【図２７】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃの機能ブロック図である。
【図２８】穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃにおける受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
【図２９】従来の超音波診断装置における受信ビームフォーミング方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪実施の形態１≫
＜超音波診断システム１０００＞
１．構成概要
実施の形態１に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００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の受信する先端表面に列設された複数の振動子１０１ａを有する超音波プローブ１０１（以下、「プローブ１０１」とする）、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、検査者からの操作入力を受け付ける操作入力部１０２、超音波画像を画面上に表示する表示部１０３を有する。プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１０３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、操作入力部１０２、表示部１０３が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１０３が、超音波診断装置１００に含まれる態様であってもよい。
【００１３】
次に、超音波診断装置１００に外部から接続される各要素について説明する。
２．プローブ１０１
プローブ１０１は、例えば一次元方向（以下、「振動子配列方向」とする）に配列された複数の振動子１０１ａを有する。プローブ１０１は、後述の送信ビームフォーマ部１０６から供給されたパルス状の電気信号（以下、「送信信号」とする）をパルス状の超音波に変換する。なお、変換前後の信号はパルス状に限定されないが、本開示では簡単のため、パルス状として説明を行う。プローブ１０１は、プローブ１０１の振動子側外表面を被検体の皮膚表面に当接させた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ１０１は、被検体からの複数の超音波反射波（以下、「反射超音波」とする）を受信し、複数の振動子によりこれら反射超音波をそれぞれ電気信号に変換して受信ビームフォーマ部１０９に供給する。
【００１４】
プローブ１０１には、穿刺ガイド１０１ｃが穿刺針１０１ｂを保持した状態で装着されている。穿刺ガイド１０１ｃは、振動子１０１ａを被検体表に当てた状態で穿刺針１０１ｂが被検体内に所定の挿入角度で挿入されるように穿刺針１０１ｂを案内するよう穿刺針ガイド部（不図示）が設けられている。穿刺ガイド１０１ｃのプローブ１０１に対する相対角度を調整することにより、穿刺針１０１ｂの被検体への挿入角度を変更すことができる構成としてもよい。
【００１５】
３．操作入力部１０２
操作入力部１０２は、検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け、操作入力受付部１０４を介して制御部１１５に出力する。例えば、実施の形態４において後述するように、操作者が穿刺針１０１ｂの被検体組織への挿入角度や振動子１０１ａとの相対的位置関係をマニュアルで手入力する構成としてもよい。
【００１６】
操作入力部１０２は、例えば、表示部１０３と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。この場合、表示部１０３に表示された操作キーに対してタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置１００の各種設定・操作を行うことができ、超音波診断装置１００がこのタッチパネルにより操作可能に構成される。また、操作入力部１０２は、例えば、各種操作用のキーを有するキーボードや、各種操作用のボタン、レバー等を有する操作パネルであってもよい。また、表示部１０３に表示されるカーソルを動かすためのトラックボール、マウスまたはフラットパッド等であってもよい。または、これらを複数用いてもよく、これらを複数組合せた構成のものであってもよい。
【００１７】
４．表示部１０３
表示部１０３は、いわゆる画像表示用の表示装置であって、後述する表示制御部１１６からの画像出力を画面に表示する。表示部１０３には、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、有機ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
＜超音波診断装置１００の構成概要＞
次に、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について説明する。
【００１８】
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、送信の際に用いる送信振動子列を示す情報を設定し送信ビームフォーマ部１０６に出力する送信条件設定部１０５と、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１０６と、受信の際に用いる受信振動子列を示す情報を設定し受信ビームフォーマ部１０９に出力する受信条件設定部１０８と、プローブ１０１で受信した反射波に基づき、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１０９と、送信又は受信の際に用いる振動子との各々に選択的に接続し、選択された振動子に対する駆動信号の入出力を確保するマルチプレクサ部１１１と、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして検出する穿刺時受信振動子列選択部１１３を有する。
【００１９】
また、送信ビームフォーマ部１０６及び受信ビームフォーマ部１０９においてされた超音波の送受信に基づいて出力される音響線信号に基づき時系列に超音波画像（Ｂモード画像）を生成するＢモード画像生成部１１２を有する。
また、操作入力部１０２に対し、操作者がマニュアルで手入力した超音波診断装置１００の操作に関する情報を受付ける操作入力受付部１０４、受信ビームフォーマ部１０９が出力する受波信号や音響線信号、Ｂモード画像生成部１１２が出力するＢモード画像等を保存するデータ格納部１１４、表示画像を構成して表示部１０３に表示させる表示制御部１１６、さらに、各構成要素を制御する制御部１１５を備える。
【００２０】
このうち、操作入力受付部１０４、送信条件設定部１０５、送信ビームフォーマ部１０６、受信条件設定部１０８、受信ビームフォーマ部１０９、マルチプレクサ部１１１、Ｂモード画像生成部１１２、及び穿刺時受信振動子列選択部１１３は、超音波信号処理回路１５０を構成し、送信条件設定部１０５、及び送信ビームフォーマ部１０６は送信部１０７を構成し、受信条件設定部１０８、受信ビームフォーマ部１０９、及び穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受信部１１０を構成する。
【００２１】
超音波信号処理回路１５０を構成する各要素、制御部１１５、表示制御部１１６は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ  ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ｏｎ  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。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。
【００２２】
データ格納部１１４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、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１１４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１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１１１が不要な構成もあるし、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０６や受信ビームフォーマ部１０９、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。
【００２３】
＜超音波診断装置１００の各部構成＞
実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、プローブ１０１の各振動子１０１ａから超音波送信を行わせる送信部１０７と、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信部１１０に特徴を有する。そのため、以下、送信部１０７及び受信部１１０に含まれる構成について、その構成及び機能を説明する。なお、それ以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置の本実施の形態に係る送信部１０７及び受信部１１０を置き換えて使用することが可能である。
【００２４】
１．送信部１０７
送信部１０７は、マルチプレクサ部１１１を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波送信を行うために、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信波を送信させる送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子の各々に対する高電圧パルスの印加タイミングを制御する。送信部１０７は、超音波送信ごとに送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次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。以後、送信部１０７により同一の送信振動子列Ｔｘから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
【００２５】
送信部１０７は、送信条件設定部１０５と送信ビームフォーマ部１０６から構成される。
１．１  送信条件設定部１０５
送信条件設定部１０５は、送信ビームフォーマ部１０６に対し、送信イベントごとに送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に被検体内の所定の深さの送信焦点ＦＰに送信波ビームが集束するように送信波を送信させるための送信制御信号を供給する。送信制御信号には、例えば、送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報、送信焦点ＦＰの位置を示す情報、送信波パルスのパルス幅が含まれている。
【００２６】
図２は、送信部１０７による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列を送信振動子列Ｔｘを図示している。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、送信振動子列Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよい。
【００２７】
送信ビームフォーマ部１０３において、送信振動子列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とにより、送信振動子列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、波面がある一点で送信焦点ＦＰ（Ｆｏｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）が合い超音波ビームが集束する状態となる。送信焦点ＦＰの深さ（Ｆｏｃａｌ  ｄｅｐｔｈ）は、任意に設定することができる。
送信焦点ＦＰで合焦した波面は、再び拡散し、送信振動子列Ｔｘを底とし送信焦点ＦＰ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主に伝播する。すなわち、送信振動子列Ｔｘから放射された超音波は、しだいにその空間上での幅（図中の横軸方向）を小さくし、送信焦点ＦＰ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。この砂時計型の領域（斜線ハッチングで示した領域）を超音波主照射領域Ａｘと称呼する。
【００２８】
送信ビームフォーマ部１０３において、送信波のＦ値（Ｆ−ｎｕｍｂｅｒ）は、（送信焦点ＦＰの深さ）／（送信振動子列Ｔｘの長さ）として定義され、例えば、２以上４以下とすることができる。この場合、送信焦点ＦＰにおける超音波主照射領域Ａｘ外延を示す上記２直線の交差角度θは、約１４°以上約２８°以下となる。
ここで、送信波による超音波ビームが「集束」するとは、超音波ビームが絞られフォーカスビームであること、すなわち、超音波ビームに照射される面積が送信後に減少し特定の深さにおいて最小値を採ることを指し、超音波ビームが１点にフォーカスされる場合に限られない。この場合、「送信焦点ＦＰ」とは、超音波ビームが集束する深さにおける超音波ビーム中心をさす。
【００２９】
１．２  送信ビームフォーマ部１０６
送信ビームフォーマ部１０６は、マルチプレクサ部１１１を介してプローブ１０１と接続され、送信条件設定部１０５からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１から超音波の送信を行うために、送信振動子列Ｔｘに含まれる複数の振動子各々に対する高電圧印加を出力する回路である。
【００３０】
図３は、送信ビームフォーマ部１０６の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、送信ビームフォーマ部１０６は、駆動信号発生部１０６１、遅延プロファイル生成部１０６２、駆動信号送信部１０６３を含む。
（１）駆動信号発生部１０６１
駆動信号発生部１０６１は、受信条件設定部送信条件設定部１０５からの送信制御信号のうち、送信振動子列Ｔｘとパルス幅を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する振動子１０１ａの一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信させるためのパルス信号ｓｐを発生する回路である。
【００３１】
（２）遅延プロファイル生成部１０６２
遅延プロファイル生成部１０６２では、送信波発生部１０５から得られる送信制御信号のうち、送信振動子列Ｔｘと送信焦点ＦＰの位置を示す情報とに基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める遅延時間ｔｐｋ（ｋは、１から送信波送信振動子の数ｍまでの自然数）を振動子毎に設定して出力する回路である。これにより、遅延時間分だけ振動子毎に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。
【００３２】
（３）駆動信号送信部１０６３
駆動信号送信部１０６３は、駆動信号発生部１０６１からのパルス信号ｓｐと遅延プロファイル生成部１０６２からの遅延時間ｔｐｋとに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信振動子列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ｓｃｋを供給する送信処理を行う回路である。プ送信振動子列Ｔｘは、マルチプレクサ部１１１によって選択される。
【００３３】
送信ビームフォーマ部１０６は、送信条件設定部１０５からの送信制御信号に基づき、送信波の送信ごとに送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信波の送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから送信波送信を行う。また、送信ビームフォーマ部１０６は、送信ごとに送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信波の送信を繰り返すことにより送信焦点ＦＰを列方向に漸次移動させる。これにより被検体の観測すべき対象表域全てに対し送信波を伝播させる。同一の送信振動子列Ｔｘから行われる各回の送信波の送信を「送信イベント」と称呼する。
【００３４】
２．受信部１１０
受信部１１０は、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に基づき音響線信号を生成する。図１に示すように、受信部１１０は、受信条件設定部１０８、受信ビームフォーマ部１０９、穿刺時受信振動子列選択部１１３から構成される。
【００３５】
以下、受信部１１０を構成する各部の構成について説明する。
２．１  受信条件設定部１０８
受信条件設定部１０８は、、送信イベントごとにプローブ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に基づき音響線信号を生成させるための受信制御信号を決定し、受信ビームフォーマ部１０９に供給する。受信制御信号には、例えば、音響線信号を生成すべき対象領域Ｂｘ、受信振動子列Ｒｘが含まれる。さらに、受信アポダイゼーションが含まれてもよい。
【００３６】
ａ）対象領域内Ｂｘの設定
受信条件設定部１０８は、送信イベントに同期して、送信条件設定部１０５から送信振動子列Ｔｘと送信焦点ＦＰの位置を示す情報を取得しその情報に基づき、被検体内において音響線信号の生成を行う対象領域内Ｂｘを決定する。ここで、「対象領域」とは、送信イベントに同期して被検体内において音響線信号の生成が行われるべき信号上の領域であり、送信イベントごとに対象領域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回の送信イベントに同期して計算の便宜上決定される。
【００３７】
図５は、送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘ、超音波主照射領域Ａｘ、対象領域Ｂｘ、受信振動子列Ｒｘ、受信アポダイゼーションの関係を示す模式図である。図５に示すように、本開示では、対象領域Ｂｘは、送信振動子列Ｔｘの両端と送信焦点ＦＰとを通る２直線に内接する砂時計型の領域とした。したがって、対象領域Ｂｘと超音波主照射領域Ａｘとは略等しい範囲となる。
【００３８】
ｂ）受信振動子列Ｒｘの設定
次に、受信条件設定部１０８は、受信振動子列Ｒｘを決定する。「受信振動子列」とは、観測点Ｐｉｊの音響線信号を生成するために整相加算の対象となる受波信号列にを受波した複数の振動子の列である（図５）。
具体的には、穿刺時受信振動子列選択部１１３から穿刺時における受信振動子列Ｒｘを示す情報を取得したときには、その情報を受信振動子列Ｒｘとして決定する。穿刺時受信振動子列選択部１１３から穿刺時における受信振動子列Ｒｘを示す情報が出力されない場合には、所定の方法により受信振動子列Ｒｘを決定する。所定の方法としては、送信イベントに同期して送信振動子列Ｔｘと受信振動子列Ｒｘとのそれぞれの列中心を合致させる方法や、響線信号を生成すべき観測点Ｐｉｊの設定に同期して受信振動子列Ｒｘの列中心を観測点Ｐｉｊの列方向位置と合致させる方法等がある。所定の方法による場合には、受信振動子列Ｒｘの列長は、対応する送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘの列長よりも長いことが好ましい。受信振動子列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。
【００３９】
ｃ）受信アポダイゼーションの設定
さらに、受信条件設定部１０８は、受信振動子列Ｒｘの決定に同期して、整相加算における重み付分布を示す受信アポダイゼーションを決定してもよい。受信アポダイゼーションは受信振動子列Ｒｘ内の各振動子に対応する受波信号列に適用される重み係数の数列である。受信アポダイゼーションは、受信振動子列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、図５に示すように、重みの分布の中心軸は、受信振動子列中心軸Ｒｘｏと一致する。受信アポダイゼーションの分布の形状は、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。
【００４０】
ｄ）その他
なお、受信制御信号の決定は、送信イベントに対応して、送信イベントと同じ回数だけ行われる。また、受信制御信号の決定は、送信イベン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が終了した後に、各送信イベントに対応した受信制御信号の設定が送信イベントの回数分まとめて行われる構成であってもよい。
【００４１】
なお、対象領域Ｂｘは、本実施の形態では、超音波主照射領域Ａｘの形状に類似した形状となるよう送信振動子列が接触する被検体表面を底辺とする砂時計形状の領域とした。超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域に観測点を設定することができ、１回あたりの超音波送信に対する信号生成の効率を向上することができるからである。
しかしながら、対象領域Ｂｘの形状は、砂時計形状に限定されず他の形状としてもよい。例えば、送信振動子列から平行波による超音波送信が行われる場合等においては、対象領域Ｂｘの形状は、送信振動子列が接触する被検体表面を底辺とする矩形形状としてもよい。この場合も、超音波主照射領域Ａｘのほぼ全域に観測点を設定することができ、１回あたりの超音波送信に対する信号生成の利用効率を向上することができる。
【００４２】
決定された、受信制御信号は、受信ビームフォーマ部１０９に出力される。
２．２．受信ビームフォーマ部１０９
受信ビームフォーマ部１０９は、複数回の送信波の各々に対応して複数の振動子１０１ａにおいて時系列に受信された被検体組織からの反射波に基づき、超音波主照射領域Ａｘ内に設定された対象領域Ｂｘ内の複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成して音響線信号サブフレームデータｄｓｉを生成するとともに、送信イベントに同期して生成される音響線信号サブフレームデータｄｓｉを合成して合成音響線信号フレームデータｄｓを生成する回路である。
【００４３】
先ず、受信ビームフォーマ部１０９は、送信波を送信した後、プローブ１０１で受信した反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、整相加算処理がされたあとのある観測点に対する受波信号である。
１回の送信イベントに対応して、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて生成された音響線信号を音響線信号サブフレームデータｄｓｉとする。そして、送信イベントに同期して送信波の送受信を繰り返し、全ての送信イベントに対する音響線信号サブフレームデータｄｓを生成することができる。
【００４４】
送信イベントに同期して生成された音響線信号サブフレームデータｄｓｉ（ｉは１から送信イベントの回数ｎまでの自然数）は、データ格納部１１４に出力され保存される。
次に、受信ビームフォーマ部１０９は、送信イベントに同期して生成される複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉを合成して合成音響線信号フレームデータｄｓを生成する。生成された合成音響線信号フレームデータｄｓは、データ格納部１１４に出力され保存される。
【００４５】
さらに、受信ビームフォーマ部１０９は、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成を繰り返し行うことにより合成音響線信号フレームデータｄｓのシーケンスを生成する。生成された合成音響線信号フレームデータｄｓのシーケンスはデータ格納部１１４に保存される。
図４は、受信ビームフォーマ部１０９の機能ブロック図である。受信ビームフォーマ部１０９は、入力部１０９１、整相加算部１０９２、合成部１０９３を備える。
【００４６】
（１）入力部１０９１
入力部１０９１は、マルチプレクサ部１１１を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１において反射波に基づき受波信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。ここで、受波信号ｒｆ（ＲＦ信号）とは、送信信号ｓｃｋの送信に基づいて各振動子にて受信された反射波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、受波信号ｒｆは各振動子にて受信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（受波信号列）から構成されている。
【００４７】
入力部１０９１は、送信イベントに同期して選択される受波振動子の各々が得た反射波に基づいて、送信イベントごとに各受波振動子に対する受波信号ｒｆの列を生成する。ここで、反射超音波を受信する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子列はプローブ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列から構成されており、送信イベントごとに制御部１１５からの指示に基づきマルチプレクサ部１１１によって選択される。受波振動子の数は、送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。本例では、全ての送信イベントにおいて複数の振動子１０１ａの全部が受波振動子列として選択される構成とした。これにより、送信イベントごとに反射波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生成することができる。
【００４８】
送信イベントごとに生成された受波信号ｒｆのサブフレームデータｒｆｉは生成され、データ格納部１１４に出力され保存される。データ格納部１１４には、受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスが格納される。
（２）整相加算部１０９２
整相加算部１０９２では、送信イベントに同期して対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊから、受波振動子列に含まれる複数の受信振動子Ｒｐｋの列が受信した受波信号ｒｆに遅延処理を施した後、全ての受信振動子Ｒｐｋについて加算して音響線信号ｄｓを生成する回路である。受信振動子Ｒｐｋの列である受信振動子列Ｒｘはプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部にあたる振動子から構成されており、送信イベントごとに受信条件設定部１０８からの制御信号に基づき整相加算部１０９２によって選択される。本例では、受信振動子列Ｒｘとして、送信イベント内の対応する各送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘを構成する振動子を少なくとも全て含む振動子列が選択される構成とした。
【００４９】
整相加算部１０９２は、受波信号ｒｆに対する遅延処理を行うための遅延処理部１０９２１、加算部１０９２２とを備える。
（２−１）遅延処理部１０９２１
遅延処理部１０９２１は、送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号（受波信号列）から、観測点Ｐｉｊと受信振動子Ｒｐｋ各々との間の距離の差を音速値で除した受信振動子Ｒｐｋ各々への反射波の到達時間差（遅延量）により補償して、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信振動子Ｒｐｋに対応する受信信号として同定する回路である。図６（ａ）（ｂ）は、整相加算部１０９２中の遅延処理部１０９２１において、超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図であって、（ａ）は、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも深い場合を、（ｂ）は、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも浅い場合を示したものである。送信振動子列Ｔｘから放射され超音波主照射領域Ａｘ内に配された対象領域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振動子Ｒｐｋに到達する超音波の伝播経路を示したものである。
【００５０】
ａ）送信時間の算出
先ず、遅延処理部１０９２１は、送信イベントに対応して、送信条件設定部１０５から取得した、送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子及び送信焦点ＦＰの位置を示す情報と、超音波主照射領域Ａｘ内の対象領域Ｂｘの位置を示す情報とに基づき、１回の送信イベントに対し対象領域Ｂｘ内に存在する観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達するまでの送信経路を算出し、これを音速で除して送信時間を算出する。
【００５１】
まず、図６（ａ）に示すように、送信振動子列Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信焦点ＦＰにて波面が集まった後、経路４０２を通って送信焦点ＦＰよりも深い位置にある超音波主照射領域Ａｘ内に存在する観測点Ｐｉｊに到達する送信経路を想定する。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。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、送信振動子列Ｔｘから放射された送信波は、経路４０４を通って送信焦点ＦＰよりも浅い位置にある対象領域Ｂｘ内に存在する観測点Ｐｉｊに到達するという送信経路を想定する。ここでは、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰより浅い場合は、送信振動子列Ｔｘから放射された送信波が経路４０１を通って送信焦点ＦＰに到達する時刻と、経路４０４を通って観測点Ｐｉｊに到達した後、観測点Ｐｉｊから経路４０２を通って送信焦点ＦＰに到達する時刻とが同一であるものとして計算を行う。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引いた値が、経路４０４を通過する送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さから経路４０２の長さを減算した経路長差を、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。
【００５３】
送信焦点ＦＰは送信条件設定部１０５により設計値として規定されているので、送信焦点ＦＰから任意の観測点Ｐｉｊまでの経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
ｂ）受信時間の算出
次に、遅延処理部１０９２１は、送信イベントに対応して、さらに、データ格納部１１４から取得した送受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報に基づき、１回の送信イベントに対し対象領域Ｂｘ内に存在する観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射され送受信振動子列Ｒｘの受信振動子Ｒｐｋに到達するまでの受信経路を算出し、音速で除して受信時間を算出する。
【００５４】
具体的には、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、その反射波が経路４０３を通ってプローブ１０１における受信振動子Ｒｐｋに戻っていく受信経路を計算上想定する。
送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋの位置情報は制御部１１５から取得されるので、任意の観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｐｋ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。
【００５５】
ｃ）遅延量の算出
次に、遅延処理部１０９２１は、送信時間と受信時間とから送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号の列に適用する遅延量を算出する。すなわち、送信された超音波が観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｐｋへ到達するまでの総伝播時間を算出し、受信振動子Ｒｐｋに対する総伝播時間の差異により、受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号の列に適用する遅延量を算出する。
【００５６】
ｄ）遅延処理
図７（ａ）（ｂ）は、整相加算部１０９２における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図であって、（ａ）は、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも深い場合を、（ｂ）は、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも浅い場合を示したものである。遅延処理部１０９２１は、送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号の列から、受信振動子Ｒｐｋに対する遅延量に相当する受波信号（遅延量を差引いた時間に対応する受波信号）を、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信振動子Ｒｐｋに対応する受信信号として同定する。遅延処理部１０９２１は、送信イベントに対応して、図７（ａ）（ｂ）に示すように、データ格納部１１４から受波信号ｒｆを入力として、対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて上記処理を行う。
【００５７】
（２−２）加算部１０９２２
加算部１０９２２は、遅延処理部１０９２１から出力される受信振動子Ｒｐｋ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、各受信振動子Ｒｐｋに対応して同定された受信信号に対し、受信振動子Ｒｐｋに対する受信アボダイゼーション（重み数列）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。重み数列は、送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋ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。
【００５８】
加算部１０９２２は、送信イベントに対応して、図７（ａ）（ｂ）に示すように、超対象領域Ｂｘ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて上記処理を行い、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を生成する。ここで、１回の送信イベン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を「音響線信号サブフレームデータ」と称呼する。「サブフレーム」とは、１回の送信イベントで得られ、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。
【００５９】
遅延処理部１０９２１において送受信振動子列Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｐｋが検出した受波信号の位相を整えて加算部１０９２２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受信振動子Ｒｐｋ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。
（３）合成部１０９３
送信ごとに送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送受信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから送受信を行う。合成部１０９３は、送信イベントに同期して生成される音響線信号サブフレームデータｄｓｉを合成して合成音響線信号フレームデータｄｓを生成する回路である。合成部１０９３、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成を繰り返し行うことにより合成音響線信号フレームデータｄｓのシーケンスを生成する。図４に示すように、合成部１０９３は、サブフレーム加算部１０９３１、増幅処理部１０９３２を備える。
【００６０】
（３−１）サブフレーム加算部１０９３１
サブフレーム加算部１０９３１は、データ格納部１１４に保持されている複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉを読み出す。そして、各音響線信号サブフレームデータｄｓｉ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音響線信号サブフレームデータｄｓｉ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合成音響線信号フレームデータｄｓを合成する。そのため、複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉ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。
【００６１】
図８は、サブフレーム加算部１０９３１における音響線信号サブフレームデータｄｓｉを合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列（送信振動子列Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に漸次異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく超音波主照射領域Ａｘ内に設定される対象領域Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に漸次位置が異なる。複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉを、各音響線信号サブフレームデータｄｓｉ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加算することにより、全ての対象領域Ｂｘを網羅した合成音響線信号フレームデータｄｓが合成される。
【００６２】
また、位置の異なる複数の対象領域Ｂｘにまたがって存在する観測点Ｐｉｊについては、各音響線信号サブフレームデータｄｓｉ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。以後、観測点Ｐｉｊが異なる対象領域Ｂｘ含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と称する。
【００６３】
図９（ａ）（ｂ）は、合成部１０９３の増幅処理動作を説明する模式図である。図９（ａ）は、合成音響線信号における最大重畳数の深さ方向の変化を示したものである。対象領域Ｂｘは砂時計形状の領域としているので、最大重畳数は被検体の深さ方向において変化し、最大重畳数に応じて合成音響線信号の信号強度の値は変化する。そのため、合成音響線信号の値も同様に深さ方向において変化する。
【００６４】
合成された合成音響線信号フレームデータｄｓは増幅処理部１０９３２に出力される。
（３−２）増幅処理部１０９３２
上述のとおり、合成音響線信号の値は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１０９３２は、合成音響線信号フレームデータｄｓ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。
【００６５】
図９（ｂ）は、増幅処理における増幅率の深さ方向の変化を示したものである。上述のとおり最大重畳数は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に、最大重畳数に応じて決定された被検体深さ方向において変化する増幅率が合成音響線信号に乗じられる。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。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合成音響線信号フレームデータｄｓとする。なお、上述した増幅率の設定方法は本開示では、特に規定しない。
【００６６】
２．３  穿刺時受信振動子列選択部１１３
穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスに基づき、プローブ１０１に備わる複数の振動子１０１ａから穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択する回路である。ここで、「穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列」とは、複数の振動子に含まれる振動子列の中で、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高い又は高いと推定される振動子列をさす。
【００６７】
本実施の形態では、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、複数の振動子１０１ａ各々に対する受波信号列ｒｆから高強度の受波信号を含む受波信号列ｒｆを受信した高強度受波振動子を検出し、検出された高強度受波振動子を含む振動子の列を受信振動子列Ｒｘに選択する。
図１０は、穿刺時受信振動子列選択部１１３の機能ブロック図である。図１１から１４は、穿刺時受信振動子列選択部１１３の動作を説明する模式図である。図１０に示すように、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、深さ方向高強度信号検出部１１３１、列方向最大強度振動子検出部１１３２、受信振動子列決定部１１３３を備える。
【００６８】
（１）深さ方向高強度信号検出部１１３１
穿刺時受信振動子列選択部１１３は、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスをデータ格納部１１４から読み出す。
深さ方向高強度信号検出部１１３１は、１枚の受波信号サブフレームデータｒｆｉも含まれる複数の受波信号列について解析を行う。解析では、図１１中段に示すように、各受波信号列において閾値以上の信号強度が得られる信号部分を検出する。穿刺針１０１ｂからの反射波は鏡面反射の傾向を示し、生体組織からの反射波に比べて極めて高い信号強度を示す。そのため、閾値を設定することによりこれらを判別することができる。したがって、閾値以上の信号強度が得られた受信信号を含む受波信号列を検出することで、穿刺針１０１ｂからの反射波を受波した振動子を検出することができる。
【００６９】
深さ方向高強度信号検出部１１３１は、複数の受波信号サブフレームデータｒｆｉについて、閾値以上の高い信号強度が得られる受波信号列の信号部分を抽出する。
（２）列方向最大強度振動子検出部１１３２
列方向最大強度振動子検出部１１３２は、図１１中段に示すように、１枚の受波信号サブフレームデータｒｆｉに含まれる検出された閾値以上の信号強度が得られる受波信号のうち、最大値付近の信号強度を示す受波信号を含む受波信号列の信号部分を検出し、当該受波信号列を受波した高強度受波振動子を特定する。閾値以上の信号強度が得られた受波信号を受波した振動子の中で、最大値付近の信号強度が得られた高強度受波振動子を特定することで、これを穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子の１つとして検出することができる。
【００７０】
列方向最大強度振動子検出部１１３２は、複数の受波信号サブフレームデータｒｆｉについて、高強度受波振動子を特定する。
（３）受信振動子列決定部１１３３
受信振動子列決定部１１３３は、図１１上段に示すように、例えば、１枚の受波信号サブフレームデータｒｆｉから得られた高強度受波振動子を中心とした複数の振動子からなる振動子列を、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘとして選択することができる。受信アポダイゼーションを用いる場合には、受信アポダイゼーションの中心軸を高強度受波振動子に一致させることが好ましい。
【００７１】
これにより、図１２に示すように穿刺針１０１ｂの被検体への挿入角度（穿刺針傾斜角度）が変化した場合でも、高強度受波振動子１０１ａＸを検出し、これを中心とした受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
また、上述のとおり、送信波は焦点波から構成され、送信波の送信焦点ＦＰにおける超音波主照射領域Ａｘ外延を通る２直線の交差角度θは、通常、約１４°以上約２８°以下である。そのため、送信波が焦点波である構成では、図１３（ａ）から（ｃ）に示すように、送信波ビームと穿刺針１０１ｂとの角度がθの範囲内で列方向において変化する。そのため、１回の送信イベントに基づき得られた受波信号サブフレームデータｒｆｉから、複数の振動子が最大値付近の信号強度が得られた高強度受波振動子１０１ａＸとして検出される場合がある。この場合には、受信振動子列決定部１１３３は、図１３（ｄ）に示すように、これら複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含む振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択してもよい。その場合には、受信アポダイゼーションを用いる場合には、受信アポダイゼーションの中心軸を高強度受波振動子１０１ａＸの中央に一致させることが好ましい。これにより、複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含む受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
【００７２】
また、受信振動子列決定部１１３３は、複数の受波信号サブフレームデータｒｆｉから得られた複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含む受信振動子列Ｒｘとして選択してもよい。図１４（ａ）から（ｃ）に示すように、送信イベントごとに送信振動子列Ｔｘの位置が列方向に変化する場合には、送信イベントごとに得られた受波信号サブフレームデータｒｆｉから検出される高強度受波振動子１０１ａＸの位置が変化する。この場合には、受信振動子列決定部１１３３は、図１４（ｄ）に示すように、これら複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含み、複数の高強度受波振動子１０１ａＸの中央を中心とした複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択することができる。この場合も、受信アポダイゼーションの中心軸を複数の高強度受波振動子１０１ａＸの中央に一致させることが好ましい。これにより、複数の送信イベントにまたがって穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
【００７３】
選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力される。受信振動子列Ｒｘを検出しない場合には、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報を、受信条件設定部１０８に出力しない。
３．その他の構成
Ｂモード画像生成部１１２は、データ格納部１１４から合成音響線信号のフレームデータｄｓのシーケンスを入力して、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施してその強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことでＢモード画像フレームデータのシーケンスを生成する。なお、合成音響線信号フレームデータのシーケンスからＢモード画像フレームデータのシーケンスを生成するための処理には公知の方法を用いることができる。生成されたＢモード画像フレームデータのシーケンスはデータ格納部１１４に出力され保存される。表示制御部１１６はＢモード画像フレームデータを表示画像として構成して表示部１０３に表示させる。さらに、表示制御部１１６は、Ｂモード画像の穿刺針に相当する画素に対して強調処理や着色処理を施し、表示部１０３に出力する構成としてもよい。
【００７４】
データ格納部１１４は、受波信号列ｒｆ、音響線信号サブフレームデータｄｓｉ、合成音響線信号フレームデータｄｓ、Ｂモード画像フレームデータ等を逐次記録する記録媒体である。
制御部１１５は、操作入力部１０２からの指令に基づき、超音波診断装置１００内の各ブロックを制御する。制御部１１５にはＣＰＵ等のプロセッサを用いることができる。
【００７５】
＜動作について＞
１．ビームフォーミングによる音響線信号サブフレームデータの生成処理の動作
以上の構成からなる超音波診断装置１００のビームフォーミングによる音響線信号サブフレームデータｄｓｉの生成処理の動作について説明する。
図１５は、超音波診断装置１００におけるビームフォーミング処理の動作を示すフローチャートである。
【００７６】
先ず、ステップＳ１０１において、送信ビームフォーマ部１０６は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信条件設定部１０５により設定された送信振動子列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、受信ビームフォーマ部１０９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波信号を生成しデータ格納部１１４に出力し、データ格納部１１４に受波信号を保存する。規定されている全ての送信イベントの回数について超音波送信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にはステップＳ１０１に戻り、送信振動子列Ｔｘを列方向に所定ピッチ移動させて、新たな送信振動子列Ｔｘからの送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ２０１に進む。
【００７７】
次に、ステップＳ２０１において、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受波信号サブフレームデータｒｆｉに基づき、プローブ１０１に備わる複数の振動子１０１ａから穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘ、すなわち、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘを選択し、結果を受信条件設定部１０８に出力する。ステップＳ２０１における処理の詳細ついては後述する。
【００７８】
次に、受信条件設定部１０８により設定された対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを最小値に初期化する（ステップＳ３０１、Ｓ３０２）。そして、受波信号列のサブフレームデータｒｆｉのうち受信条件設定部１０８により設定された受信振動子列Ｒｘに対応する受波信号列のデータに基づき、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３における処理の詳細ついては後述する。
【００７９】
次に、座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ３０３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（図７（ａ）（ｂ）中の「・」）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Ｓ３０５、Ｓ３０７）、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Ｓ３０６、Ｓ３０８）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ３０３）、完了した場合にはステップＳ３０９に進む。この段階では、１回の送信イベントに伴う超音波主照射領域Ａｘ内に配された対象領域Ｂｘ内の存在する全ての観測点Ｐｉｊについての音響線信号サブフレームデータｄｓｉが生成され、データ格納部１１４に出力され保存されている。
【００８０】
次に、全ての送信イベントについて音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ３０９）、終了していない場合には、ステップＳ３０１に戻り、次の送信イベントでの送信波に基づく音響線信号サブフレームデータｄｓｉの生成を行い（ステップＳ３０１〜Ｓ３０７）、終了している場合には処理を終了する。
次に、ステップＳ４０１において、サブフレーム加算部１０９３１は、データ格納部１１４に保持されている音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを全てのサブフレーム分読み出し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として音響線信号の全てのサブフレームデータｄｓｉを加算して各観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成して合成音響線信号フレームデータｄｓを合成する。次に、増幅処理部１０９３２は、音響線信号フレームデータｄｓに含まれる各合成音響線信号の加算回数に応じて決定された増幅率を各合成音響線信号に乗じ（ステップＳ４０２）、増幅された合成音響線信号フレームデータｄｓを、データ格納部１１４に出力し（ステップＳ４０３）処理を終了する。
【００８１】
以上により、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成処理を終了する。
なお、図１５に示される合成音響線信号フレームデータｄｓの生成処理を繰り返し行うことにより合成音響線信号フレームデータｄｓのシーケンスが生成される。生成された合成音響線信号フレームデータｄｓのシーケンスはデータ格納部１１４に保存される。
２．ステップＳ２０１における処理の詳細ついて
次に、ステップＳ２０１における、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘを選択する処理の動作について説明する。図１６は、穿刺時受信振動子列選択部１１３における受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
【００８２】
穿刺時受信振動子列選択部１１３は、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスをデータ格納部１１４から取得する。
ステップＳ２０１１では、深さ方向高強度信号検出部１１３１は、各受波信号サブフレームデータｒｆｉも含まれる複数の受波信号列について解析を行い、閾値以上の高い信号強度が得られる受波信号列中の受波信号を抽出する。これにより、穿刺針１０１ｂからの反射波は鏡面反射の傾向を示す閾値以上の信号強度が得られた振動子を検出することで、穿刺針１０１ｂからの反射波を受波した振動子を検出することができる。
【００８３】
さらに、列方向最大強度振動子検出部１１３２は、１枚の受波信号サブフレームデータｒｆｉに含まれる検出された閾値以上の信号強度が得られる受波信号のうち、最大値付近の信号強度を示す受波信号を検出し、当該受波信号を含む受波信号列を受波した振動子を高強度受波振動子１０１ａＸとして、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子の１つとして特定する。列方向最大強度振動子検出部１１３２は、複数の受波信号サブフレームデータｒｆｉについて検出を行い、受波信号サブフレームデータｒｆｉごとに高強度受波振動子１０１ａＸを特定する。
【００８４】
ステップＳ２０１２では、受信振動子列決定部１１３３は、受波信号サブフレームデータｒｆｉごとに特定された複数の高強度受波振動子１０１ａＸの列方向の中央位置を算出する。
ステップＳ２０１３では、算出された中央位置を中心とし、複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択する。この際、受信振動子列Ｒｘは、受波信号サブフレームデータｒｆｉごとに特定された複数の高強度受波振動子１０１ａＸを全て含むことが好ましい。これより、複数の送信イベントにまたがって穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘとして選択することができる。
【００８５】
選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力される。
３．ステップＳ３０３における処理の詳細ついて
次に、ステップＳ３０３における、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成処理の動作について説明する。図１７は、整相加算部１０９２における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。
【００８６】
整相加算部１０９２は、受信条件設定部１０８から、対象領域Ｂｘ、受信振動子列Ｒｘを示す情報、さらに、受信アポダイゼーションを示す情報を取得する。
先ず、ステップＳ３０３１において、遅延処理部１０９２１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。
【００８７】
送信時間は、上述のとおり、観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも浅い位置にある場合には、受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋから観測点Ｐｉまでの送信経路４０４を、受信振動子列Ｒｘの列中心から送信焦点ＦＰまでの第１経路４０１と、送信焦点ＦＰから観測点Ｐｉｊまでの第２経路４０２との差分（４０１−４０２）として算出し、送信経路の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出する。
【００８８】
観測点Ｐｉｊが送信焦点ＦＰよりも深い位置にある場合には、送信時間は、受信振動子Ｒｐｋから観測点Ｐｉまでの送信経路を、受信振動子列Ｒｘの列中心から送信焦点ＦＰまでの第１経路４０１と、送信焦点ＦＰから観測点Ｐｉｊまでの第２経路４０２との和（４０１＋４０２）として算出し、送信経路の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出する。
【００８９】
次に受信振動子列Ｒｘから求められる受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋの識別番号ｋを受信振動子列Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ３０３２）、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され受信振動子列Ｒｘの受信振動子Ｒｐｋに到達する受信時間を算出する（ステップＳ３０３３）。
受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｐｋ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、送信振動子列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Ｒｐｋに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ３０３４）、受信振動子列Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｐｋに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｐｋに対する遅延量を算出する（ステップＳ３０３５）。
【００９０】
受信振動子列Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｐｋ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Ｓ３０３６）、完了していない場合には座標ｌをインクリメント（ステップＳ３０３７）して、更に受信振動子Ｒｐｋについて遅延量の算出し（ステップＳ３０３３）、完了している場合にはステップＳ３０３８に進む。この段階では、受信振動子列Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｐｋ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。
【００９１】
ステップＳ３０３８において、遅延処理部１０９２１は、受波信号列のサブフレームデータｒｆｉのうち受信振動子列Ｒｘに対応する受波信号列のデータをデータ格納部１１４から読み出し、受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋに対応する受波信号の列から、各受信振動子Ｒｐｋに対する遅延量を差引いた時間に対応する受波信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受波信号として同定する。
【００９２】
次に、重み算出部（不図示）は、受信振動子列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Ｒｐｋに対する重み数列を算出する（ステップＳ３０３９）。加算部１０９２２は、各受信振動子Ｒｐｋに対応して同定された受波信号に、各受信振動子Ｒｐｋ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Ｓ３０４０）、生成された観測点Ｐｉｊに対する音響線信号はデータ格納部１１４に出力され保存される（ステップＳ３０４１）。
【００９３】
以上により、図１５におけるステップＳ３０３の処理を終了する。
＜効  果＞
以上、説明したように実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、複数の振動子１０１ａが列設された超音波プローブ１０１が接続可能に構成されており、穿刺針１０１ｂが刺入された被検体に対して、複数の振動子１０１ａを選択的に駆動して超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを複数生成し、それらを合成して合成音響線信号のフレームデータｄｓの生成を繰り返し行う超音波診断装置であって、以下の構成を有する。
【００９４】
すなわち、超音波診断装置１００は、複数の振動子１０１ａから、送信イベントに同期して送信振動子列Ｔｘが列方向に漸次移動するように送信振動子列Ｔｘを選択するとともに、送信イベントごとに送信振動子列Ｔｘ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１０７と、
送信イベントに同期して、複数の振動子１０１ａの一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列ｒｆを生成し、
複数の振動子１０１ａ各々に対する受波信号列ｒｆから高強度の受波信号を含む受波信号列ｒｆを受信した高強度受波振動子１０１ａＸを特定し、特定された高強度受波振動子１０１ａＸを含む振動子の列を受信振動子列Ｒｘに選択することにより、複数の振動子１０１ａから、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に音響線信号のサブフレームデータｄｓｉが生成されるべき対象領域Ｂｘを決定し、当該対象領域Ｂｘ内の複数の観測点Ｐｉｊ各々について、受信振動子列Ｒｘ内の振動子に対応する受波信号列ｒｆを整相加算することにより音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを生成し、
得られた複数の音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを合成することにより合成音響線信号のフレームデータｄｓを生成する受信部１１０とを備えた構成を採る。
【００９５】
係る構成により、送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを繰り返す合成開口法において、各送信イベントにおいて、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを用いて整相加算を行うことができ、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【００９６】
被検体に穿刺針１０１ｂを刺入した状態での超音波計測では、穿刺針１０１ｂからの反射波は鏡面反射の傾向を示し、散乱反射が主体の生体組織からの反射波に比べて極めて高い信号強度を示す。そのため、閾値を設定することによりこれらを判別することができ、閾値以上の信号強度が得られた振動子を穿刺針１０１ｂからの反射波を受波した振動子として検出し当該振動子を含む受信振動子列Ｒｘを選択することで、鏡面反射による高い指向性を有する穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受波振動子列Ｒｘを選択することができる。そして、受信振動子列Ｒｘを用いて対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊからの受波信号ｒｆを整相加算して対象領域Ｂｘに対する音響線信号のフレームデータｄｓｉを生成することで、穿刺針の視認性を向上することができる。
【００９７】
他方、被検体内の生体組織では散乱反射が主体であるので、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択した場合でも、受信振動子列Ｒｘにおいて生体組織からの反射波を受波することができ、生体組織からの反射波に基づく対象領域Ｂｘ内の音響線信号も同時に生成することができる。
また、実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受波信号列ｒｆから高強度の受波信号を含む受波信号列ｒｆを受信した高強度受波振動子１０１ａＸを特定して、これを含む振動子の列を受信振動子列Ｒｘに選択するという、演算負荷の大きい整相加算処理を伴わないより簡易な処理方法を採ることができる。これにより、簡易な回路構成にで、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択することができる。  なお、実施形態１において示した方法は、受波信号に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択する方法の一例であって、その他受波信号の強度に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択することができれば、上記方法に限られないことは言うまでもない。
【００９８】
例えば、図１０に示した深さ方向高強度信号検出部１１３１、列方向最大強度振動子検出部１１３２を備えた穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受波信号に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択するための構成の一例であって、その構成は上記した構成に限定されるものではない。すなわち、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、受波信号の強度に基づいて穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択できる構成でればよく、例えば、受波信号サブフレームデータｒｆｉから最大値付近の信号強度を示す受波信号ｒｆとその信号を受波した高強度受波振動子１０１ａＸを一度の処理で検出して、検出した高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる受信振動子列Ｒｘとして選択する構成や、あるいは、受波信号サブフレームデータｒｆｉから閾値以上の信号強度を示す受波信号ｒｆとその信号を受波した受波振動子１０１ａＸを検出してこれらを含む受信振動子列Ｒｘを選択する構成としてもよい。または、その他の処理方法を用いた構成としてもよい。
【００９９】
≪実施の形態２≫
実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａについて説明する。実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、図１０、１１に示すように、穿刺時受信振動子列選択部１１３は、複数の振動子１０１ａ各々に対する受波信号列ｒｆから高強度の受波信号を含む受波信号列ｒｆを受信した高強度受波振動子１０１ａＸを特定して、これを含む振動子の列を受信振動子列Ｒｘに選択することにより、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択する構成とした。しかしながら、受信振動子列Ｒｘは、穿刺針１０１ｂからの反射波受波に適合するように構成されていればよく、その選択方法は上記に限られない。
【０１００】
超音波診断装置１００Ａでは、穿刺時受信振動子列選択部は、音響線信号のサブフレームデータｄｓｉにおける音響線信号の特徴から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を認定し、これを基に受信振動子列Ｒｘを選択する点で実施の形態１と相違する。
＜構成＞
以下、超音波診断装置１００Ａの構成について説明する。
【０１０１】
図１８は、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａを含む超音波診断システム１０００Ａの機能ブロック図である。超音波診断装置１００Ａでは、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの構成が実施の形態１の構成と相違するため、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの構成について説明する。他の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明を省略する。
【０１０２】
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、音響線信号のサブフレームデータｄｓｉにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針１０１ｂの位置及び傾斜角度を認定し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択する回路である。
図１９は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの機能ブロック図である。図２０（ａ）から（ｃ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａの動作を説明するために被検体内の対応する位置に音響線信号サブフレームデータを重ねて示した模式図である。図１９に示すように、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、高強度観測点位置検出部１１３１Ａ、穿刺針位置・角度算出部１１３２Ａ、受信振動子列決定部１１３３Ａを備える。
【０１０３】
高強度観測点位置検出部１１３１Ａは、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている音響線信号サブフレームデータｄｓｉのシーケンスをデータ格納部１１４から読み出す。
本実施の形態では、読み出される音響線信号サブフレームデータｄｓｉは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータｄｓｉとした。例えば、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列Ｔｘが同一である最も新しい送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータｄｓｉとしてもよい。あるいは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベント以後に行われた複数の送信イベントに同期して生成された複数の響線信号サブフレームデータｄｓｉであってもよい。
【０１０４】
高強度観測点位置検出部１１３１Ａは、複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、閾値以上の高い強度の音響線信号が得られる観測点Ｐｉｊｈの位置を抽出する。図２０（ａ）に示すように、各音響線信号において閾値以上の信号強度が得られる観測点Ｐｉｊｈ（図中の■で示す）を検出する。穿刺針１０１ｂからの反射波は鏡面反射の傾向を示す。そのため、仮に、何れかの送信イベントにおいて穿刺針１０１ｂからの反射波が受波され、生成された音響線信号サブフレームデータｄｓｉに穿刺針１０１ｂを表す音響線信号が存在する場合には、生体組織からの反射波に基づく音響線信号に比べて極めて高い信号強度を示す。したがって、閾値を設定することによりこれを判別することができる。このように、閾値以上の信号強度が得られた複数の観測点Ｐｉｊｈの配置を検出することで、音響線信号サブフレームデータｄｓｉに描画されている穿刺針１０１ｂを検出することができる。
【０１０５】
穿刺針位置・角度算出部１１３２Ａは、図２０（ｂ）に示すように、閾値以上の信号強度の音響線信号を含む音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、サブフレームデータに含まれる複数の観測点Ｐｉｊｈの存在領域の形状を解析する。領域の形状が所定幅の線形状である場合には、当該線状領域を穿刺針１０１ｂが描画されている穿刺針描画領域１０１ｂＸであると認定し、穿刺針描画領域１０１ｂＸに、例えば細線化処理等を施してその位置・角度を幾何学的に算出する。これにより、描画されている穿刺針１０１ｂの位置・角度を算出する。穿刺針位置・角度算出部１１３２Ａは、複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、穿刺針描画領域１０１ｂＸを特定し描画されている穿刺針１０１ｂの位置・角度を算出する。
【０１０６】
受信振動子列決定部１１３３Ａは、図２０（ｃ）に示すように、音響線信号サブフレームデータｄｓｉにおいて、得られた穿刺針描画領域１０１ｂＸに位置する穿刺針１０１ｂからの反射波が入信する高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出する。例えば、振動子１０１ａ列の列中心から穿刺針描画領域１０１ｂＸに垂直に入射し鏡面反射して到達する位置にある振動子を高強度受波振動子１０１ａＸとしてもよい。そして、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択することができる。
【０１０７】
穿刺針描画領域１０１ｂＸが特定された音響線信号サブフレームデータｄｓｉが複数ある場合には、受信振動子列決定部１１３３Ａは、それぞれの音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、高強度受波振動子１０１ａＸの位置を算出する。この場合には、算出した複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含み、複数の高強度受波振動子１０１ａＸの列方向の中央位置を中心とした複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択することが好ましい。
【０１０８】
選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力される。何れの音響線信号サブフレームデータｄｓｉにおいても、穿刺針描画領域１０１ｂＸが検出されない場合には、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報を、受信条件設定部１０８に出力しない。
＜動作＞
超音波診断装置１００Ａの音響線信号サブフレームデータｄｓｉの生成処理の動作について説明する。超音波診断装置１００Ａにおける上記動作は、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘを選択する処理の動作が、超音波診断装置１００による動作と相違し、異なる処理についてのみ以下説明する。
【０１０９】
図２１は、超音波診断装置１００Ａにおける穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａにおける受信振動子列Ｒｘの選択処理動作を示すフローチャートである。
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータｄｓｉに基づき算出された位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択する。例えば、現在の送信イベントより前に行われた、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベントを選択してもよい。あるいは、その送信イベント以後に行われた複数の送信イベントに同期して生成された複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉに基づき受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１１０】
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている音響線信号のサブフレームデータｄｓｉのシーケンスをデータ格納部１１４から取得する。
ステップＳ２０１１Ａでは、高強度観測点位置検出部１１３１Ａは、複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、閾値以上の高い強度の音響線信号が得られる観測点Ｐｉｊｈの位置を抽出する。
【０１１１】
ステップＳ２０１２Ａでは、穿刺針位置・角度算出部１１３２Ａは、観測点Ｐｉｊｈを含む音響線信号サブフレームデータｄｓｉについて、含まれる複数の観測点Ｐｉｊｈの存在領域の形状を解析し、線形状である線状領域を穿刺針描画領域１０１ｂＸであると認定し、穿刺針描画領域１０１ｂＸの位置・角度を幾何学的に算出して描画されている穿刺針１０１ｂの位置・角度を算出する。
【０１１２】
ステップＳ２０１３Ａでは、受信振動子列決定部１１３３Ａは、検出した描画されている穿刺針１０１ｂの位置・角度に基づき受信振動子列Ｒｘを選択する。具体的には、ステップＳ２０１２Ａで得られた穿刺針描画領域１０１ｂＸに位置する穿刺針１０１ｂからの反射波が入信する高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出し、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる受信振動子列Ｒｘを選択する。
【０１１３】
あるいは、現在の送信イベントより前に行われた複数の送信イベントについて、生成された複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉに基づき算出された位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列が選択する構成を採る場合では、次のように処理を行ってもよい。すなわち、複数の音響線信号サブフレームデータｄｓｉにおいて穿刺針描画領域１０１ｂＸが特定されている場合には、それぞれで特定された複数の高強度受波振動子１０１ａＸを含み、複数の高強度受波振動子１０１ａＸの列方向の中央位置を中心とした複数の受信振動子列Ｒｘを選択してもよい。
【０１１４】
選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力され、図１５と同様の処理により、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成処理を終了する。
＜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１００Ａでは、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、音響線信号のサブフレームデータｄｓｉにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を認定し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択することにより、複数の振動子１０１ａから、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択する構成を採る。
【０１１５】
係る構成により、実施の形態１と同様に、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。さらに、整相加算処理がされ信号Ｓ／Ｎが高い音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを用いて、描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出することにより、より高い精度で穿刺針の位置及び傾斜角度を算出することができる。
【０１１６】
また、複数の送信イベントにおいて生成された複数の音響線信号のサブフレームデータｄｓｉの一部において音響線信号の強度が高い線状領域が検出された場合には、その一部の送信イベントにおいて穿刺針１０１ｂからの反射波が受信振動子列Ｒｘに受波されたことを意味する。そのような場合に、検出された線状領域からされた高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした受信振動子列Ｒｘを選択することにより、他の送信イベントにおいても穿刺針１０１ｂからの反射波が受波しやすくなる。
【０１１７】
なお、実施形態２において示した方法は、音響線信号に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択する方法の一例であって、その他音響線信号の強度に基づいて穿刺針１０１ｂの位置を検出し、検出した位置に基づき受信振動子列Ｒｘを選択することができれば、上記方法に限られない。
≪実施の形態３≫
実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂについて説明する。実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａでは、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ａは、音響線信号のサブフレームデータｄｓｉにおける音響線信号の特徴から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を認定し、これを基に受信振動子列Ｒｘを選択する構成とした。しかしながら、穿刺針の位置及び傾斜角度を認定する方法は、他の方法を用いてもよく適宜変更可能である。
【０１１８】
超音波診断装置１００Ｂは、超音波プローブ１０１からプローブの識別情報を取得するプローブＩ／Ｆ部を備え、穿刺時受信振動子列選択部は、プローブ識別情報に基づき穿刺針１０１ｂの位置及び傾斜角度を認定して受信振動子列Ｒｘを選択する点で実施の形態２と相違する。
＜構成＞
以下、超音波診断装置１００Ｂの構成について説明する。図２２は、超音波診断装置１００Ｂを含む超音波診断システム１０００Ｂの機能ブロック図である。実施の形態１と相違する穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂ、プローブＩ／Ｆ部１１７の構成について説明し、超音波診断装置１００と同じである他の構成については説明を省略する。
【０１１９】
プローブＩ／Ｆ部１１７は、超音波プローブ１０１が超音波診断装置１００Ｃに接続されたときに、超音波プローブ１０１からプローブ１０１の識別情報を取得する入力部である。識別情報は、プローブ１０１固有の情報であり、識別情報により接続されているプローブ１０１の機種や仕様、あるいは個体を特定することができる。取得した識別情報は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂに出力される。
【０１２０】
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂは、プローブＩ／Ｆ部１１７より取得した識別情報に基づき、穿刺針１０１ｂの位置及び傾斜角度を認定し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択する回路である。
図２３は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂの機能ブロック図である。図２４（ａ）（ｂ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂの動作を説明する模式図である。図２４に示すように、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂは、穿刺針位置・角度認定部１１３２Ｂ、受信振動子列決定部１１３３Ｂを備える。
【０１２１】
図２４（ａ）に示すように、プローブ１０１には、穿刺ガイド１０１ｃが穿刺針１０１ｂを保持した状態で装着されている。穿刺ガイド１０１ｃは、振動子１０１ａを被検体表に当てた状態において穿刺針１０１ｂが被検体内に所定の挿入角度で挿入されるように穿刺針１０１ｂを案内するよう穿刺針ガイド部（不図示）が設けられている。一般に、穿刺ガイド１０１ｃはプローブ１０１により一義に定まっており、穿刺針１０１ｂのプローブ１０１への装着位置と穿刺針１０１ｂの被検体への挿入角度とは、穿刺ガイド１０１ｃにより既定されている。そのため、識別情報を取得することにより穿刺針１０１ｂの振動子１０１ａに対する位置ｎｐと振動子１０１ａ表面に対する傾斜角度ｎａを認定することができる。
【０１２２】
穿刺針位置・角度認定部１１３２Ｂは、取得した識別情報に基づき、穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを認定することができる。
受信振動子列決定部１１３３Ｂは、図２４（ａ）に示すように、得られた穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを示す情報に基づき、穿刺針１０１ｂからの反射波が入信する高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出する。実施の形態２と同様の方法により、図２４（ｂ）に示すように、音響線信号サブフレームデータｄｓｉ上に穿刺針描画領域１０１ｂＸを特定して、穿刺針描画領域１０１ｂＸに位置から高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出してもよい。そして、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択する。選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力される。
【０１２３】
＜動作＞
超音波診断装置１００Ｂの音響線信号サブフレームデータｄｓｉの生成処理の動作について説明する。超音波診断装置１００による動作と相違する、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘを選択する処理の動作（図２５）について説明する。
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂは、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスをデータ格納部１１４から取得する。
【０１２４】
穿刺針位置・角度認定部１１３２Ｂは、プローブＩ／Ｆ部１１７から接続されているプローブ１０１の識別情報を取得し、識別情報に基づき、穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを認定し（ステップＳ２０１２Ｂ）、受信振動子列決定部１１３３Ｂは、得られた穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ・角度ｎａに基づき高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出し、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる受信振動子列Ｒｘを選択する（ステップＳ２０１３Ｂ）。選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力され、図１５と同様の処理により、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成処理を終了する。
【０１２５】
＜効果＞
以上、説明したように、実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂでは、超音波プローブ１０１からプローブの識別情報を取得するプローブＩ／Ｆ部を備え、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂは、プローブ１０１の識別情報に基づき穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを認定して受信振動子列Ｒｘを選択する構成を採る。
【０１２６】
係る構成により、音響線信号に基づき穿刺針の位置及び傾斜角度を検出するという演算負荷の大きい構成を採ることなく、プローブＩ／Ｆという簡易な構成を用いて穿刺針の位置及び傾斜角度を認定することができ、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
≪実施の形態４≫
実施の形態４に係る超音波診断装置１００Ｃについて説明する。実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂでは、超音波プローブ１０１からプローブの識別情報を取得するプローブＩ／Ｆ部を備え、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｂは、プローブ識別情報に基づき穿刺針１０１ｂの位置及び傾斜角度を認定する構成とした。しかしながら、穿刺針の位置及び傾斜角度を認定する方法は、他の方法を用いてもよく適宜変更可能である。
【０１２７】
超音波診断装置１００Ｃは、操作入力がされる操作入力部１０２が接続可能に構成されており、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃは、操作入力部１０２に穿刺針の位置ｎｐと傾斜角度ｎａとを示す情報が入力されたとき、当該情報に基づき受信振動子列Ｒｘを選択する点で実施の形態３と相違する。
＜構成＞
以下、超音波診断装置１００Ｃの構成について説明する。図２６は、超音波診断装置１００Ｃを含む超音波診断システム１０００Ｃの機能ブロック図である。実施の形態１と相違する穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃ、穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃの構成について説明し、超音波診断装置１００と同じである他の構成については説明を省略する。
【０１２８】
穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃは、操作入力受付部１０４同様に、操作入力部１０２に操作者がマニュアルで手入力した超音波診断装置１００対する各種設定・操作等の各種操作に関する情報を受付けるとともに、操作者が操作入力部１０２に穿刺針１０１ｂの被検体組織への挿入角度や振動子１０１ａとの相対的位置関係をマニュアルで手入力したとき、当該穿刺針位置・角度情報を操作入力部１０２にから取得する。操作者が操作入力部１０２に、穿刺の動作モードを実施することを入力したときに、操作入力部１０２に穿刺針の挿入角度や振動子１０１ａとの位置関係を入力が可能となるような構成としてもよい。取得した情報は、制御部１１５を介して穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃに出力される
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃは、取得した穿刺針位置・角度情報に基づき、受信振動子列Ｒｘを選択する回路である。
【０１２９】
図２７は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃの機能ブロック図である。図２８（ａ）（ｂ）は、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃの動作を説明する模式図である。図２７に示すように、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃは、穿刺針位置・角度情報入力部１１３２Ｃ、受信振動子列決定部１１３３Ｃを備える。
穿刺針位置・角度情報入力部１１３２Ｃは、穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃから、穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを入力する。
【０１３０】
受信振動子列決定部１１３３Ｃは、実施の形態３と同様の方法により、図２４（ａ）に示すように、得られた穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを示す情報に基づき、穿刺針１０１ｂからの反射波が入信する高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出する。そして、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる振動子列を受信振動子列Ｒｘとして選択する。選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力される。
【０１３１】
＜動作＞
超音波診断装置１００Ｃの音響線信号サブフレームデータｄｓｉの生成処理の動作について説明する。超音波診断装置１００による動作と相違する、穿刺針からの反射波受波に適合した受信振動子列Ｒｘを選択する処理の動作（図２８）について説明する。
穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃは、送信イベントに同期して取得されデータ格納部１１４に保存されている受波信号サブフレームデータｒｆｉのシーケンスをデータ格納部１１４から取得する。穿刺針位置・角度情報入力部１１３２Ｃは、穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃから、穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを入力し（ステップＳ２０１２Ｃ）、受信振動子列決定部１１３３Ｃは、得られた穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ・角度ｎａに基づき高強度受波振動子１０１ａＸの位置を幾何学的に算出し、高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした複数の振動子からなる受信振動子列Ｒｘを選択する（ステップＳ２０１３Ｃ）。選択された受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報は、受信条件設定部１０８に出力され、図１５と同様の処理により、合成音響線信号フレームデータｄｓの生成処理を終了する。
【０１３２】
＜効果＞
以上、説明したように、超音波診断装置１００Ｃでは、操作入力がされる操作入力部１０２が接続可能に構成されており、穿刺時受信振動子列選択部１１３Ｃは、操作入力部１０２に穿刺針の位置ｎｐと傾斜角度ｎａとを示す情報が入力されたとき、当該情報に基づき受信振動子列Ｒｘを選択する構成を採る。
【０１３３】
係る構成により、プローブＩ／Ｆ部という構成が無い場合でも、操作入力部１０２と穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃというより一層簡易な構成を用いて操作入力に基づき穿刺針の位置及び傾斜角度を入力することができ、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
＜その他の変形例＞
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーマ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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電振動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、複数の圧電変換振動子を２次元方向に配列した２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、圧電変換振動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。
【０１４２】
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波信号に変換し、プローブ内で受波信号に基づき音響線信号を生成する構成を採ることができる。
【０１４３】
実施の形態に係る超音波診断装置１００では、送信部１０７、受信部１１０の構成は、実施の形態に記載した構成以外にも、適宜変更することができる。例えば、送信部１０７は、実施の形態１から４では、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信振動子列からなる送信振動子列を設定し、超音波送信ごとに送信振動子列を列方向に漸次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構成とした。しかしながら、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構成としてもよい。超音波送信を繰り返すことなく、一度の超音波送信で超音波主照射領域全域から反射超音波を受信できる。
【０１４４】
受信部１１０は、実施の形態１から４では、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから反射波の受波を行う構成とした。しかしながら、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる振動子列からなる受波振動子列を設定し、送信イベントに係る超音波送信ごとに送信振動子列を列方向に漸次移動させながら反射波受波を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから反射波受波を行う構成としてもよい。対象領域内の送信波近傍について送信波の送受信とそれに基づく音響線信号の生成を行うことができ、１回の送信イベントに伴う音響線信号の生成を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
【０１４５】
また、実施の形態では、観測点の存在領域は、受信振動子列の列中心を通り受信振動子列長の底辺を有する砂時計型の形状の領域とした。しかしながら、これに限定されるものではなく、超音波主照射領域に含まれる任意の領域に設定してもよい。例えば、受信振動子列の列中心を通り受信振動子列長の一部を底辺を有する砂時計型の形状の領域としてもよく、また、受信振動子列の列中心を通り振動子列に垂直な直線を中心線とする複数の振動子幅の帯状の矩形領域としてもよい。受信振動子列の列中心を通らない構成としてもよい。
【０１４６】
また、実施の形態２では、受信部１１０は、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータｄｓｉに基づき算出された位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａに基づいて受信振動子列Ｒｘを選択する構成とした。しかしながら、受信部１１０は、例えば、送信振動子列Ｔｘと同一とする等、所定の基準により仮選択した受信振動子列Ｒｘによりに対応する前記受波信号列を整相加算することにより仮の音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを生成し、その後、当該仮の音響線信号のサブフレームデータｄｓｉに基づき算出した位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列Ｒｘを選択して、選択された受信振動子列Ｒｘ内の振動子に対応する受波信号列ｒｆｉを整相加算することにより音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを生成する構成としてもよい。係る構成により、はじめて送信イベントを行う場合など、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントが無い場合に、穿刺針１０１ｂの位置ｎｐ及び傾斜角度ｎａを検出することができ、得られる超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【０１４７】
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。
≪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は、  複数の振動子が列設された超音波プローブが接続可能に構成されており、穿刺針が刺入された被検体に対して、前記複数の振動子を選択的に駆動して超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、それらを合成して合成音響線信号のフレームデータの生成を繰り返し行う超音波診断装置であって、
前記複数の振動子から、送信イベントに同期して送信振動子列が列方向に漸次移動するように送信振動子列を選択するとともに、送信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、
送信イベントに同期して、前記複数の振動子の一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列を生成し、
前記複数の振動子から、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列として選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に前記音響線信号のサブフレームデータが生成されるべき対象領域を決定し、当該対象領域内の複数の観測点各々について、前記受信振動子列内の振動子に対応する前記受波信号列を整相加算することにより前記音響線信号のサブフレームデータを生成し、
得られた複数の前記音響線信号のサブフレームデータを合成することにより前記合成音響線信号のフレームデータを生成する受信部とを備えたことを特徴とする。
【０１４８】
係る構成により、送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを繰り返す合成開口法において、各送信イベントにおいて、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを用いて整相加算を行うことができ、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【０１４９】
被検体に穿刺針１０１ｂを刺入した状態での超音波計測では、穿刺針１０１ｂからの反射波は鏡面反射の傾向を示し、散乱反射が主体の生体組織からの反射波に比べて極めて高い信号強度を示す。そのため、閾値を設定することによりこれらを判別することができ、閾値以上の信号強度が得られた振動子を穿刺針１０１ｂからの反射波を受波した振動子として検出し当該振動子を含む受信振動子列Ｒｘを選択することで、鏡面反射による高い指向性を有する穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受波振動子列Ｒｘを選択することができる。そして、受信振動子列Ｒｘを用いて対象領域Ｂｘ内の観測点Ｐｉｊからの受波信号ｒｆを整相加算して対象領域Ｂｘに対する音響線信号のフレームデータｄｓｉを生成することで、穿刺針の視認性を向上することができる。
【０１５０】
他方、被検体内の生体組織では散乱反射が主体であるので、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択した場合でも、受信振動子列Ｒｘにおいて生体組織からの反射波を受波することができ、生体組織からの反射波に基づく対象領域Ｂｘ内の音響線信号も同時に生成することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記受信部は、前記複数の振動子各々に対する受波信号列から高強度の受波信号を含む受波信号列を受信した高強度受波振動子１０１ａＸを特定し、特定された高強度受波振動子１０１ａＸを含む振動子の列を受信振動子列に選択する構成としてもよい。
【０１５１】
係る構成により、演算負荷の大きい整相加算処理を伴わないより簡易な処理方法を採ることができ、簡易な回路構成にて、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記受信部は、複数の送信イベントにおいて特定された高強度受波振動子１０１ａＸを含む受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１５２】
係る構成により、送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを繰り返す合成開口法において、複数の異なる送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘの位置条件に対して、各々の送信イベントにおける穿刺針１０１ｂからの反射波を横断的に効率的に受波可能な受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記受信部は、前記音響線信号のサブフレームデータにおける、観測点の音響線信号の強度が高い線状領域を抽出し、その配置から描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出し、当該位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１５３】
係る構成により、整相加算処理がされ信号Ｓ／Ｎが高い音響線信号のサブフレームデータｄｓｉを用いて、超音波画像中の描画されている穿刺針の位置及び傾斜角度を算出することにより、より高い精度で穿刺針の位置及び傾斜角度を算出することができる。
また、別の態様では、前記受信部は、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータに基づき算出された位置及び傾斜角度に基づいて受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１５４】
係る構成により、複数の送信イベントにおいて生成された複数の音響線信号のサブフレームデータｄｓｉの一部において音響線信号の強度が高い線状領域が検出された場合には、検出された線状領域からされた高強度受波振動子１０１ａＸを中心とした受信振動子列Ｒｘを選択することにより、以降の送信イベントにおいても穿刺針１０１ｂからの反射波が受波しやすくなる。これにより、以降の送信イベントにおける音響線信号の生成において、得られる超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【０１５５】
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記現在の送信イベントより前に行われた送信イベントは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベントである構成としてもよい。
係る構成により、現在の送信イベントと同一の送信開口振動子列を用いた送信イベントにおける音響線信号に基づき現在の送信イベントにおける受信振動子列を選択することができるので、より高い精度で算出した穿刺針の位置及び傾斜角度を用いることができ、得られる超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
【０１５６】
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記現在の送信イベントより前に行われた送信イベントに同期して生成された音響線信号のサブフレームデータは、現在の送信イベントより前に行われた送信イベントのうち、現在の送信イベントと送信開口振動子列が同一である最も新しい送信イベント以後に行われた複数の送信イベントに同期して生成された複数の音響線信号サブフレームデータである構成としてもよい。
【０１５７】
係る構成により、複数の送信イベントにおける音響線信号に基づき現在の送信イベントにおける受信振動子列を選択することができるので、より高い精度で算出した穿刺針の位置及び傾斜角度を用いることができ、得られる超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、さらに、前記超音波プローブが接続されたとき、前記超音波プローブからプローブ識別情報を取得するプローブＩ／Ｆ部を備え、前記受信部は、前記プローブ識別情報に基づき前記超音波プローブに装着された穿刺針の位置及び傾斜角度を認定し、当該位置及び傾斜角度に基づき前記受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１５８】
係る構成により、音響線信号に基づき穿刺針の位置及び傾斜角度を算出するという演算負荷の大きい構成を採ることなく、プローブＩ／Ｆという簡易な構成を用いて穿刺針の位置及び傾斜角度を認定することができ、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、さらに、操作入力がされる操作入力部が接続可能に構成されており、前記受信部は、前記操作入力部に穿刺針の位置と傾斜角度とを示す情報が入力されたとき、当該情報に基づき前記受信振動子列を選択する構成としてもよい。
【０１５９】
係る構成により、プローブＩ／Ｆ部という構成が無い場合でも、操作入力部１０２と穿刺針位置・角度入力受付部１０４Ｃというより一層簡易な構成を用いて操作入力に基づき穿刺針の位置及び傾斜角度を入力することができ、超音波画像中の穿刺針の視認性を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記受信部は、送信イベントに同期して選択される送信振動子列に基づいて、送信イベントごとに異なる受信振動子列を選択する構成としてもよい。  
【０１６０】
係る構成により、送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを繰り返す合成開口法において、各送信イベントにおける送信振動子列Ｔｘの位置条件に対し、穿刺針１０１ｂからの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる受信振動子列Ｒｘを選択することができる。
また、別の態様では、上記何れかの構成において、受信部は、前記各観測点から得られた反射等音波に基づく前記受波信号列を整相加算することにより被検体内において送信された超音波が到達する範囲内に位置する複数の観測点についての前記音響線信号を生成する整相加算部とを備え、前記整相加算部は、送信された超音波が、前記関心領域内の観測点に到達するまでの送信時間と、前記観測点からの反射波が前記振動子の各々に到達するまでの受信時間との和から、送信された超音波が前記観測点で反射され前記複数の振動子の各振動子へ到達するまでの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて前記各振動子に対する遅延量を算出し、前記各振動子に対する前記受波信号列から前記各振動子に対する遅延量に相当する受波信号値を同定して前記複数の振動子について加算することにより、前記観測点に対する音響線信号を生成する構成としてもよい。
【０１６１】
係る構成により、１回の超音波送信イベントから、超音波照射範囲中、送信超音波ビームの中心軸上以外の範囲からの反射超音波に基づいても音響線信号を生成することができ、１回あたりの超音波送信に対する信号生成の効率を向上するとともに空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
さらに、超音波診断装置１００は、合成開口法により、異なる送信イベントにより生成された同一位置にある観測点Ｐについての音響線信号に重ね合わせて合成することより、複数の送信イベントに対して送信焦点ＦＰ以外の深度にある観測点Ｐｉｊにおいても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比をより一層向上することができる。
【０１６２】
また、別の態様では、上記何れかの構成において、前記送信振動子列の列中心と、被検体中の前記送信された超音波が集束する深さにおけるビーム中心との距離を第1距離、前記ビーム中心と前記対象領域内の観測点との距離を第２距離としたとき、前記整相加算部は、観測点が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において深い場合には、前記第1距離と前記第２距離との和を音速で除して前記送信時間を算出し、観測点が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において浅い場合には、前記第1距離から前記第２距離を減じた差を音速で除して前記送信時間を算出する構成としてもよい。
【０１６３】
係る構成により、対象とする観測点Ｐｉｊが送信波の送信焦点ＦＰよりも深い位置にある場合と浅い位置にある場合とを適応的に選択し、それぞれの場合において、総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、対象領域Ｂｘ内に位置する全ての観測点Ｐｉｊについて各点にフォーカスした整相加算を行い、当該点について音響線信号を生成することができる。これにより、超音波照射領域全体にわたり従来よりも分解能が高く雑音をより抑制した高画質な超音波画像を生成できる。
【０１６４】
また、本実施の形態に係る超音波信号処理方法では、穿刺針が刺入された被検体に対して、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超音波を送信する送信イベントを複数回繰り返すとともに、送信イベントに同期して受波した反射超音波に基づき音響線信号のサブフレームデータを複数生成し、それらを合成して音響線信号のフレームデータの生成を繰り返し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、送信イベントに同期して送信振動子列が列方向に漸次移動するように送信振動子列を選択するとともに、送信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、
送信イベントに同期して、前記複数の振動子の一部又は全部が被検体内から受波した反射超音波に基づいて振動子各々に対する受波信号列を生成し、
前記複数の振動子から、穿刺針からの反射波の受波信号の信号強度が相対的に高くなる振動子列を受信振動子列として選択し、
送信イベントに同期して、被検体内において前記音響線信号のサブフレームデータが生成されるべき対象領域を決定し、当該対象領域内の複数の観測点各々について、前記受信振動子列内の振動子に対応する前記受波信号列を整相加算することにより前記音響線信号のサブフレームデータを生成し、
得られた複数の前記音響線信号のサブフレームデータを合成することにより前記音響線信号のフレームデータを生成する構成としてもよい。また、超音波信号処理方法が記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体としてもよい。
【０１６５】
係る構成により、超音波弾性率計測の処理において、合成開口法を用いた受信ビームフォーミングにおいて、超音波画像中の穿刺針の視認性を従来よりも改善することができる。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【０１６６】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。なお、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本開示にかかる超音波信号処理回路、超音波診断装置、超音波信号処理方法は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に画質向上として有用である。また本開示は超音波への適用のみならず、複数のアレイ振動子を用いたセンサ等の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【０１６８】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  超音波診断装置
１０１    超音波プローブ
１０１ａ  超音波振動子
１０１ｂ  穿刺針
１０１ｃ  穿刺ガイド
１０２  操作入力部
１０３  表示部
１０４  操作入力受付部
１０４Ｃ  穿刺針位置・角度情報入力受付部
１０５  送信条件設定部
１０６  送信ビームフォーマ部
１０６１  駆動信号発生部
１０６２  遅延プロファイル生成部
１０６３  駆動信号送信部
１０７  送信部
１０８  受信条件設定部
１０９  受信ビームフォーマ部
１０９１  入力部
１０９２  整相加算部
１０９３  合成部
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ  受信部
１１１  マルチプレクサ部
１１２  Ｂモード画像生成部
１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ  穿刺時受信振動子列選択部
１１３１  深さ方向高強度信号検出部
１１３１Ａ  高強度観測点位置検出部
１１３２  列方向最大強度振動子検出部
１１３２Ａ  穿刺針位置・角度算出部
１１３２Ｂ  穿刺針位置・角度認定部
１１３２Ｃ  穿刺針位置・角度情報入力部
１１３３、１１３３Ａ，１１３３Ｂ、１１３３Ｃ  受信振動子列決定部
１１４  データ格納部
１１５  制御部
１１６  表示制御部
１１７  プローブＩ／Ｆ部
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ  超音波信号処理回路
１０００、１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ  超音波診断システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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