(57)【要約】【課題】空間合成を行う超音波診断装置において、被検体の動きによる画質の劣化を低減する。【解決手段】複数の開口を有し、前記開口より音響線上からエコーデータを取得する配列振動子１０と、同一音響線からのエコーデータを前記複数の開口より連続して取得するよう配列振動子１０を制御する制御器１９とを備えた超音波診断装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口を有し、前記開口より音響線上からエコーデータを取得する配列振動子と、
同一音響線からのエコーデータを前記複数の開口より任意に設定した時間間隔で取得するよう前記配列振動子を制御する制御部とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
取得するエコーデータの反射点の深さに応じて、前記配列振動子における複数の開口の位置をそれぞれ変化させる、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
取得するエコーデータの反射点の深さに応じて、前記配列振動子における複数の開口の幅をそれぞれ変化させる、請求項１または２記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、配列振動子の複数の開口より得たエコーデータを空間合成し表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置における空間合成は、複数の視野角度から取得した超音波エコーを合成し、１枚の画像を形成するもので、例えば特許文献１（特表２００２−５２６２２４号公報）などに、従来の空間合成技術が記載されている。以下、同文献を参照して、説明する。
【０００３】
従来の超音波診断装置では、送信器より発生した電気パルスを配列振動子において超音波信号に変換して人体へ照射し、体内で反射され配列振動子に戻ったエコー信号を電気信号に変換する。この電気信号をビームフォーマで遅延加算することにより、所望の方向に指向性をもった受信信号が得られる。また、ビームフォーマの出力信号を検波器で検波することにより、振幅情報が取り出される。検波された信号は、合成器に取り込まれる。ここまでの過程を複数回行い、各回に取り込んだ検波信号を合成器で合成することにより、空間合成が行われる。
【０００４】
図６（ａ）〜（ｅ）に、従来の超音波診断装置における配列振動子による送受信の方法を示す。この図において、走査は３回行われる。図６（ａ）に示すように、１回目の走査では、送受信は配列振動子１１０の配列方向に対して垂直に行われる。２回目の走査は、図６（ｂ）に示すように、配列振動子１１０から左斜め方向に送受信が行われ、３回目の走査は、図６（ｃ）に示すように、配列振動子１１０から右斜め方向に送受信が行われる。
【０００５】
従来の超音波診断装置では、このような複数回の走査の結果を合成器に入力し、同じ部位からの信号を加算することによって１枚の画像を構成し、スキャンコンバータを介して表示器へ出力し、表示させる。従って、従来の超音波診断装置において１枚の画像を構成するためには、図６（ｄ）に示すような送受信が必要である。
【０００６】
このように、空間合成では、同じ部位の信号を異なる方向から得ることにより、画質の向上を行う。画質の向上とは、具体的には、画像の輪郭の強調やスペックルの低減である。
【０００７】
【特許文献１】
特表２００２−５２３２２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、従来例において空間合成を行うためには、多数回の送受信を必要とする。例えば、図６（ｅ）において、部位Ａの信号を得るためには、開口ａ、ｂ、ｃからの送受信が必要となるが、水平方向では同位置であっても部位Ａよりも深さが浅い部位Ａ１の信号を得るためには、更に別の２つの開口位置からの送受信を必要とする（開口ｂはそのまま使用できる）。また、部位Ａと水平方向では同位置であってもより深いところにある部位Ａ２についても、同様に別の２つの開口位置からの送受信が必要である。
【０００９】
このように、エリア内の任意の部位において空間合成が完了するためには、図６（ａ）〜（ｃ）の３回分（画像３枚分）の走査が必要である。また、同一部位を３回走査する間に被検体が移動すると、合成がうまくいかないという問題が発生し、画質が劣化する。
【００１０】
本発明はこれらの問題を解決し、エリア内のそれぞれの部位における走査の時間間隔を短くすることにより、被検体の移動に関わらず良好な画質の超音波画像が得られる超音波診断装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる超音波診断装置は、複数の開口を有し、前記開口より音響線上からエコーデータを取得する配列振動子と、同一音響線からのエコーデータを前記複数の開口より任意に設定した時間間隔で取得するよう前記配列振動子を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように、同一音響線からのエコーデータを、複数の開口より、被検体の動きの影響がない程度の任意に設定した短い時間間隔で取得することにより、被検体の動きによる影響を受けにくく、良質な画像を得ることが可能な超音波診断装置を提供できる。
【００１３】
本発明にかかる超音波診断装置は、取得するエコーデータの反射点の深さに応じて、前記配列振動子における複数の開口の位置をそれぞれ変化させることが好ましい。反射点の深さに応じて開口の位置を可変とすることで、深さによる偏向角の変化を少なくし、均一な画像を得ることができるからである。
【００１４】
本発明にかかる超音波診断装置は、取得するエコーデータの反射点の深さに応じて、前記配列振動子における複数の開口の幅をそれぞれ変化させることが好ましい。反射点の深さに応じて開口の幅を可変とすることで、深さによる偏向角の変化を少なくし、均一な画像を得ることができるからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の超音波診断装置は、配列振動子１０、送信器１３、ビームフォーマ１４、検波器１５、合成器１６、スキャンコンバータ１７、表示器１８、制御器１９を備えている。制御器１９は、送信器１３、ビームフォーマ１４、合成器１６、スキャンコンバータ１７といったシステム各部のタイミングおよび動作を制御する。
【００１８】
送信器１３より発生した電気パルスは、配列振動子１０において超音波信号に変換されて人体等の診断対象物に照射され、図示しない体内で反射し、配列振動子１０に戻ってくる。配列振動子１０は、受信したエコー信号を電気信号に変換する。電気信号はビームフォーマ１４に入力される。ビームフォーマ１４は、遅延加算を行い、所望の方向に指向性をもった受信信号を得る。ビームフォーマ１４の出力信号を、検波器１５で検波することにより、振幅情報が取り出される。検波された信号は、合成器１６に取り込まれる。合成器１６は、同じ音響走査線からの信号を加算し、スキャンコンバータ１７を介して表示器１８に出力する。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態にかかる超音波診断装置における配列振動子を用いた空間合成の方法を示す説明図である。
【００２０】
図２（ａ）は、音響走査線と空間合成に用いる配列振動子１０の開口との位置関係を示したものである。本実施形態の超音波診断装置は、配列振動子１０により、音響走査線１２の方向に、開口Ａ〜Ｄを用いて空間合成を行う。この例では４つの開口で得たデータを合成する。
【００２１】
以下、図２（ａ）〜（ｃ）および図３のフローチャートを参照しながら、本実施形態の超音波診断装置による空間合成の手順について説明する。なお、図３のフローチャートに示した手順が実行されるように、制御器１９が各部の動作を制御する。
【００２２】
まず、エコーデータを取得する音響走査線の位置を初期設定する（図３のステップＳ１）。ここでは、図２（ａ）に示す音響走査線１２の位置に初期設定をしたものとする。さらに、送受信を行うための開口を初期設定する（ステップＳ２）。ここでは、送受信を行うための開口を、開口Ａに初期設定したものとする。
【００２３】
このとき、送信および受信は、音響走査線１２上にフォーカスを合わせて行われる。受信は、図２（ｂ）に示すように、音響走査線１２上の点Ｆ１にフォーカスを合わせた状態から開始され、順次、音響走査線１２の上を、診断対象物内の深い方向（図２（ｂ）における下方向）にフォーカス位置をずらしつつ、Ｆ２に至るまで繰り返される（ステップＳ３〜Ｓ６）。なお、このように点Ｆ１〜Ｆ２の範囲から得られたエコーデータは、合成器１６に蓄えられる。
【００２４】
次に、配列振動子１０の全開口で送受信が終了したか否かを判断し（ステップＳ７）、送受信を終了していない開口があれば、次の開口を選択し（ステップＳ８）、同じ音響走査線１２上にフォーカスを合わせ、点Ｆ１〜Ｆ２の範囲に対してステップＳ３〜Ｓ６の送受信を行う。図２（ｃ）に、次の開口として開口Ｂを選択した場合の送受信の様子を示す。このように開口Ｂから得られたエコーデータも合成器１６に送られ、開口Ａのデータと合成される。
【００２５】
同様に、開口Ｃ、開口Ｄについても同じように音響走査線１２上にフォーカスが合わされ、所定の深さ範囲（点Ｆ１〜Ｆ２）からのエコーデータの取得が行われ、合成器１６で他の開口のデータと合成される。
【００２６】
そして、開口Ｄによる送受信が終了した後、ステップＳ９において、診断対象エリアの全ての音響走査線について送受信が終了したか否かを判断する。終了していないと判断した場合は、次の音響走査線を選択して（ステップＳ１０）、ステップＳ２に戻り、開口Ａによる送受信処理を再開する。
【００２７】
以上のように、開口位置Ａ〜Ｄによる送受信を、音響走査線の位置を少しずつずらして診断対象エリア全体に対して行うことにより、診断対象エリアの２次元画像を得ることができる。なお、Ｆ１とＦ２の位置は、音響走査線上において動かすことができる。
【００２８】
以上に示したように本実施形態では、異なる開口で、同一の音響走査線のデータを連続して取得することにより、同一部位のデータを時間間隔を開けずに得ることができる。これにより、診断対象物の動きによる影響を少なくすることが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、配列振動子の開口に垂直になるよう音響走査線を設けたが、偏向をつけることも可能である。
【００３０】
また、本実施形態では、合成器１６には、音響走査線１本分のデータ記憶容量およびデータ処理能力しか必要ないという利点がある。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態における配列振動子を用いた空間合成の方法を示す説明図である。
【００３２】
図４（ａ）、（ｂ）は、音響走査線と空間合成に用いる開口との位置関係を示したものである。本実施形態にかかる超音波診断装置の概略構成は、第１の実施形態で参照した図１に示すとおりである。また、空間合成の手順も、第１の実施形態で参照した図３のフローチャートに示すとおりである。ただし、本実施形態にかかる超音波診断装置は、配列振動子１０において開口の位置を変化させることができる点において、第１の実施形態にかかる超音波診断装置と異なっている。配列振動子１０における開口位置は、ビームフォーマ１４の各チャネルの信号処理の実行／中止を選択することにより変化させることが可能である。
【００３３】
配列振動子１０を用い、音響走査線１２の方向に、開口Ａ０〜Ｄ０、Ａ１〜Ｄ１を用いて空間合成を行う。開口Ａ０とＡ１、Ｂ０とＢ１、Ｃ０とＣ１、Ｄ０とＤ１は同一の音響走査線に対する送受信シーケンスに使用するものである。なお、この図では４つの開口で得たデータを合成する例を示すが、本発明の超音波診断装置の開口数は４に限定されるものではない。
【００３４】
図４（ａ）は、比較的浅い部位Ｆ１に受信フォーカスを合わせたときの音響走査線１２と開口Ａ０〜Ｄ０との関係を示したものである。このように、比較的浅い部位に対する送受信を行うときの開口位置は、音響走査線１２寄りに詰められている。
【００３５】
図４（ｂ）は、比較的深い部位Ｆ２に受信フォーカスを合わせた時の音響走査線１２と開口Ａ１〜Ｄ１との関係を示したものである。このように、比較的深い部位に対する送受信を行うときの開口位置は、浅い部位に対する送受信の際よりも間隔が大きくなるように配置される。
【００３６】
実際には、開口の位置は、図４（ｃ）のグラフに示すように連続的に変わっていくことが好ましい。図４（ｃ）において、横軸は受信フォーカス点の深さ、縦軸は、配列振動子１０の一端を基準位置とした場合の各開口の位置を表わす。開口Ａ〜Ｄは、受信フォーカス点の深さが深くなるにつれて順次間隔が大きくなるように配置することが好ましい。
【００３７】
このように、開口の位置を受信フォーカス点の深さにより変化させることで、各開口におけるビーム偏向の度合いが、近距離で大きすぎ、遠距離で小さすぎることがないように制御でき、画像の深さ方向の均一性を向上させることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態における配列振動子を用いた空間合成の方法を示す説明図である。
【００３９】
図５（ａ）、（ｂ）は、音響走査線と空間合成に用いる開口の位置関係を示したものである。本実施形態にかかる超音波診断装置の概略構成は、第１の実施形態で参照した図１に示すとおりである。また、空間合成の手順も、第１の実施形態で参照した図３のフローチャートに示すとおりである。ただし、本実施形態にかかる超音波診断装置は、配列振動子１０において開口の幅を変化させることができる点において、第１の実施形態にかかる超音波診断装置と異なっている。配列振動子１０における開口幅は、ビームフォーマ１４の各チャネルの信号処理の実行／中止を選択することにより変化させることができる。
【００４０】
配列振動子１０を用い、音響走査線１２の方向に、開口Ａ０〜Ｄ０、Ａ１〜Ｄ１を用いて空間合成を行う。開口Ａ０とＡ１、Ｂ０とＢ１、Ｃ０とＣ１、Ｄ０とＤ１は同一の音響走査線に対する送受信シーケンスに使用するものである。なお、この図では４つの開口で得たデータを合成する例を示すが、本発明の超音波診断装置の開口数は４に限定されるものではない。
【００４１】
図５（ａ）は、比較的浅い部位Ｆ１に受信フォーカスを合わせたときの音響走査線１２と開口Ａ０〜Ｄ０との関係を示したものである。この場合、開口幅は小さめになっている。
【００４２】
図５（ｂ）は、比較的深い部位Ｆ２に受信フォーカスを合わせたときの音響走査線１２と開口Ａ１〜Ｄ１との関係を示したものである。図５（ａ）の場合と比較して開口幅が大きくなっている。
【００４３】
実際には、開口の位置とその幅は、図５（ｃ）に示すように連続的に変わっていくことが好ましい。図５（ｃ）において、横軸は受信フォーカス点の深さ、縦軸は配列振動子１０の一端を基準位置とした場合の各開口の位置を、それぞれ表わす。開口Ａ〜Ｄは、受信フォーカス点が深くなるにつれて、順次、開口幅を広げていくことが好ましい。
【００４４】
このように開口の大きさを受信フォーカス点の深さにより変化させることで、各開口におけるビーム偏向の度合いが、近距離で大きすぎ、遠距離で小さすぎることがないように、かつ、深度により開口幅を変えることで開口幅対深度の関係がほぼ等しくなるように制御でき、画像の深さ方向の均一性を向上させることができる。
【００４５】
上述の第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせて、受信フォーカス点の深さに応じて開口の間隔および開口幅の両方を調整する構成とすることも可能であり、本発明の技術的範囲に属する。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、同一の音響走査線から、異なる開口を用いて連続的にエコーデータを取得することにより、同一部位の信号を時間間隔を開けずに得ることができる。これにより、動きによる影響の少ない画質の良好な画像が得られる超音波診断装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる超音波診断装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態における４つの開口を用いて空間合成をする場合を説明する説明図
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる超音波診断装置による空間合成の手順を示すフローチャート
【図４】本発明の第２の実施形態における４つの開口を用いて空間合成をする場合を説明する説明図
【図５】本発明の第３の実施形態における４つの開口を用いて空間合成をする場合を説明する説明図
【図６】従来の超音波診断装置において空間合成を行う場合の走査方法の説明図
【符号の説明】
１０  配列振動子
１１  音響走査線
１２  音響走査線
１３  送信器
１４  ビームフォーマ
１５  検波器
１６  合成器
１７  スキャンコンバータ
１８  表示器
１９  制御器
【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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