(57)【要約】【課題】走査線の間隔に最適な方位分解能が得られ、しかも被検体情報を取りこぼすことがない超音波診断装置を提供すること。【解決手段】超音波診断装置において、複数の走査線Ｌ上に送信ビームを形成するとともに、それぞれの走査線Ｌごとに受信ビームＢを形成するビームフォーマ２０と、前記ビームフォーマ２０により形成される複数の受信ビームＢに基づき、画像データを生成する画像生成部３０と、前記走査線Ｌの間隔に応じて、受信ビーム幅Ｂを変化させる受信ビーム幅制御部９０とを具備している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線上に送信ビームを形成するとともに、それぞれの走査線ごとに受信ビームを形成するビーム形成手段と、
前記ビーム形成手段により形成される複数の受信ビームに基づき、画像データを生成する画像生成手段と、
前記走査線の間隔に応じて、受信ビーム幅を変化させる制御手段とを具備していることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記走査線の間隔が狭まると、前記受信ビーム幅を狭め、前記走査線の間隔が広がると、前記受信ビーム幅を広げることを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記超音波プローブからの距離によって変化する走査線の間隔に応じて、受信ビーム幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ビーム形成手段のダイナミックフォーカスを制御して、前記受信ビーム幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ビーム形成手段の受信開口幅を制御して、前記受信ビーム幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【請求項６】
前記走査線の間隔を指定するための指定手段をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記受信ビーム幅を前記走査線の間隔と同等に設定することを特徴とする請求項１に記載された超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査線の間隔が自由に変更することができる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、画質の良い超音波画像を得るために、方位分解能を高める試みがある。方位分解能を決定する要素としては、例えば走査線の間隔や受信ビーム幅などがある。通常、走査線の間隔が狭くなるほど、また、受信ビーム幅が細くなるほど、方位分解能が高まる。
【０００３】
ところで、近年の超音波診断装置では、被検体の浅部から深部にかけて複数点で受信フォーカスを行う、いわゆる受信ダイナミックフォーカスが採用されることがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
以下、受信ダイナミクスフォーカスについて説明する。図８は従来における、基本的な受信ビーム幅Ｗの概略図、図９は従来における、ダイナミックフォーカスによって得られた受信ビーム幅Ｗの概略図である。なお、図８は簡易作図法によって作成されたものである。
【０００５】
図８に示すように、通常、簡易音場において、フォーカス点での受信ビーム幅Ｗは、
Ｗ＝２Ｆ×Ｃ／（Ｄ×ｆ）…（ａ）
で表される。なお、Ｆはフォーカス点の深さ、Ｄは受信開口幅、Ｃは音速、ｆは受信周波数である。
【０００６】
音速Ｃと受信周波数ｆが一定であるとき、数式（ａ）は、
Ｗ＝α×Ｆ／Ｄ…（ｂ）
で表される。なお、α（＝２Ｃ／ｆ）は定数である。
【０００７】
数式（ｂ）から、フォーカス点における受信ビーム幅Ｗは、受信開口幅Ｄに応じて変化することがわかる。
【０００８】
そこで、近年の超音波診断装置では、図９に示すように、被検体の浅部から深部にかけて受信ビーム幅Ｗが均一となるように、受信開口幅Ｄが制御されている。
【特許文献１】特開平３−２２２９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年の超音波診断装置には、操作者によって走査線の間隔を自由に変更できるものがある。しかしながら、既存の超音波診断装置では、走査線の間隔が変化しても、受信ビーム幅は一定のままであった。そのため、走査線の間隔が狭くなっても、方位分解能は、あまり上昇しなかった。しかも、走査線の間隔が狭くなると、フレームレートが低下するため、検査部位によっては診断能の低下に繋がることもあった。
【００１０】
逆に、走査線の間隔が広くなって、受信ビーム幅を超えてしまうと、被検体内に受信ビームによって覆われない領域、即ち隙間が生じてしまい、被検体情報の一部を取りこぼすこともあった。
【００１１】
本発明は、走査線の間隔に最適な方位分解能が得られ、しかも被検体情報を取りこぼすことがない超音波診断装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明における超音波診断装置は、以下のように構成されている。
【００１３】
（１）超音波診断装置において、複数の走査線上に送信ビームを形成するとともに、それぞれの走査線ごとに受信ビームを形成するビーム形成手段と、前記ビーム形成手段により形成される複数の受信ビームに基づき、画像データを生成する画像生成手段と、前記走査線の間隔に応じて、受信ビーム幅を変化させる制御手段とを具備している。
【００１４】
（２）（１）に記載された超音波診断装置において、前記制御手段は、前記走査線の間隔が狭まると、前記受信ビーム幅を狭め、前記走査線の間隔が広がると、前記受信ビーム幅を広げる。
【００１５】
（３）（１）に記載された超音波診断装置において、前記制御手段は、前記超音波プローブからの距離によって変化する走査線の間隔に応じて、受信ビーム幅を変化させる
（４）（１）に記載された超音波診断装置において、前記制御手段は、前記ビーム形成手段のダイナミックフォーカスを制御して、前記受信ビーム幅を変化させる。
【００１６】
（５）（１）に記載された超音波診断装置において、前記制御手段は、前記ビーム形成手段の受信開口幅を制御して、前記受信ビーム幅を変化させる。
【００１７】
（６）（１）に記載された超音波診断装置において、前記走査線の間隔を指定するための指定手段をさらに具備している。
【００１８】
（７）（１）に記載された超音波診断装置において、前記制御手段は、前記受信ビーム幅を前記走査線の間隔と同等に設定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、走査線の間隔に最適な方位分解能が得られる。しかも、被検体情報の取りこぼしがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態と第２の実施形態について説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）  
図１は本発明の第１の実施形態における超音波診断装置のブロック図である。  
図１に示すように、本実施形態における超音波診断装置は、リニアプローブ１０、ビームフォーマ２０、画像生成部３０、表示部４０、操作パネル５０、主制御部６０、受信走査線間隔設定器７０、受信周波数設定器８０、受信ビーム幅制御部９０、及び深度情報演算器１００を具備している。
【００２２】
リニアプローブ１０は、リニア型の圧電振動子を具備している。リニア型の圧電振動子は、被検体に対して超音波を送受信するものであって、リニアプローブ１０の正面には、その送受波面と直角となるような複数の走査線Ｌが規定されている。
【００２３】
ビームフォーマ２０は、送信トリガ発生器２１、送信器２２、及び受信器２３を具備している。送信トリガ発生器２１は、超音波を送信するためのタイミング信号を生成する。送信器２２は、送信トリガ発生器２１からのタイミング信号に基づき、リニアプローブ１０の圧電振動子を駆動して、それぞれの走査線Ｌ上に送信ビームを形成する。
【００２４】
受信器２３は、受信チャンネル設定器９３によって設定されたチャンネルを開口させて、リニアプローブ１０によって受信された超音波に基づき、走査線Ｌごとに受信ビームＢを形成する。なお、走査線間隔ΔＬは、受信走査線間隔設定器７０によって設定される。
【００２５】
画像生成部３０は、組織像処理器３１、及び血流像処理器３２を具備している。組織像処理器３１は、受信器２３によって生成された複数の受信ビームＢに基づき、被検体の組織に関する画像データを生成する。血流像処理器３２は、受信器２３によって生成された複数の受信ビームＢに基づき、被検体の血流に関する画像データを生成する。
【００２６】
表示部４０は、画像生成部３０からの画像データに基づき、被検体の組織映像もしくは血流映像を表示する。操作パネル５０は、操作者によって指定されるフレームレートやプローブの種類を取り込む。
【００２７】
主制御部６０は、操作パネル５０によって取り込まれるフレームレートやプローブの種類に基づき、超音波診断装置の各部を制御する。受信走査線間隔設定器７０は、操作パネル５０から取り込まれたフレームレートに基づき、走査線間隔ΔＬを設定する。受信周波数設定器８０は、プローブの種類に基づき、受信周波数を設定する。
【００２８】
受信ビーム幅制御部９０は、簡易音場受信ビーム幅演算器９１、受信チャンネル数演算器９２、及び受信チャンネル設定器９３を具備している。簡易音場受信ビーム幅演算器９１は、受信走査線間隔設定器７０によって設定された走査線間隔ΔＬに基づき、簡易音場における受信ビーム幅Ｗを算出する。受信チャンネル数演算器９２は、簡易音場受信ビーム幅演算器９１によって算出された簡易音場における受信ビーム幅Ｗと、深度情報演算器１００によって算出されたそれぞれのフォーカス点の深さＦとに基づき、受信チャンネル数、即ち受信開口幅Ｄを算出する。受信チャンネル設定器９３は、受信チャンネル数演算器９２によって算出された受信チャンネル数、即ち受信開口幅Ｄに基づき、実際に開口させるチャンネルを設定する。深度情報演算器１００は、送信トリガ発生器２１からのタイミング信号に基づき、各時刻におけるフォーカス点の深さＦを算出する。
【００２９】
（超音波画像の生成）  
送信トリガ発生器２１から送信器２２にタイミング信号が入力されると、送信器２２によってリニアプローブ１０の圧電振動子が駆動され、走査線上に送信ビームが形成される。
【００３０】
走査線上に形成される送信ビームは、被検体内の音響インピーダンスが異なる界面で反射して、超音波エコーとしてリニアプローブ１０に受信される。リニアプローブ１０に受信された超音波エコーは、受信器２３によってダイナミックフォーカスがかけられて、走査線ごとに受信ビームが形成される。
【００３１】
そして、走査線数分の受信ビームが取得されたら、これらの受信ビームから抽出される受信データに基づき、組織像処理器３１もしくは血流像処理器３２によって画像データが生成され、超音波映像として表示部４０に表示される。
【００３２】
（受信ビーム幅Ｗの制御手法）
操作パネル５０の操作によってフレームレートが変動すると、受信走査線間隔設定器７０によって当該フレームレートに応じた走査線間隔ΔＬが設定される。
【００３３】
走査線間隔ΔＬは、簡易音場受信ビーム幅演算器９１に送られ、数式（１）に基づき、簡易音場における受信ビーム幅Ｗが決定される。数式（１）は、走査線間隔ΔＬと簡易音場における受信ビーム幅Ｗとの関係を示すものであって、
Ｗ＝βΔＬ…（１）
で表される。
【００３４】
なお、補正係数βは、走査線間隔ΔＬと簡易音場における受信ビーム幅Ｗとを関係づける定数であるが、その決定方法はあとで詳細に説明する。
【００３５】
そして、簡易音場における受信ビーム幅Ｗは、受信チャンネル数演算器９２に送られ、数式（２）に基づき、以下の条件Ｃ１、Ｃ２を満たすような受信開口幅Ｄが算出される。
【００３６】
条件Ｃ１…受信ビーム幅Ｗが被検体の浅部から深部にかけて一定となること。
【００３７】
条件Ｃ２…受信ビーム幅Ｗが走査線間隔ΔＬと一致すること。
【００３８】
数式（２）は、簡易音場の受信ビーム幅Ｗと、フォーカス点の深さＦと、受信開口幅Ｄとの関係を示すものであって、
Ｗ＝２Ｆ×Ｃ／（Ｄ×ｆ）…（２）
で表される。なお、Ｃは音速、ｆは受信周波数である。
【００３９】
そして、受信開口幅Ｄは、受信チャンネル設定器９３に送られ、実際に開口させるチャンネルが設定される。
【００４０】
（受信ビーム幅Ｗ）
図２は同実施形態における走査線間隔ΔＬが狭いときの簡易音場における受信ビーム幅Ｗの概略図、図３は同実施形態における走査線間隔ΔＬが中位であるときの簡易音場における受信ビーム幅Ｗの概略図、図４は同実施形態における走査線間隔ΔＬが広いときの簡易音場における受信ビーム幅Ｗの概略図である。
【００４１】
図２−図４に示すように、走査線間隔ΔＬが広がると、それに追従するように、簡易音場における受信ビーム幅Ｗも広がり、走査線間隔ΔＬが狭まると、それに追従するように、簡易音場における受信ビーム幅Ｗも狭まる。
【００４２】
これにより、走査線間隔ΔＬが変化しても、隣り合う受信ビームと受信ビームに、隙間や重複が生じることがないから、指定された走査線間隔ΔＬにとって最大の分解能が得られ、しかも、被検体情報の取りこぼしが無くなる。
【００４３】
（補正係数βの決定方法）  
図５は同実施形態における走査線間隔ΔＬに対して受信ビーム幅Ｗが適正であるときの様子を示す概略図である。
【００４４】
簡易音場において、開口のアポダイゼーション関数が矩形であったとすると、フォーカス点付近における音場の方位方向の感度分布はｓｉｎｃ関数となる。簡易音場におけるビーム幅Ｗは、当該感度分布における−２０ｄＢ点での幅とおよそ一致する。
【００４５】
図５に示すような条件が得られるのが、隣り合う受信ビームの交点が−３ｄＢ点であるとすると、ｓｉｎｃ関数から補正係数βが得られる。
【００４６】
即ち、β＝（−２０ｄＢ幅）／（−３ｄＢ幅）＝２
となる。
【００４７】
（本実施形態による作用）  
本実施形態において、受信ビーム幅制御部９０は、受信走査線間隔ΔＬに基づき、受信ビーム幅Ｗを変化させて、隣り合う受信走査線と受信走査線とに隙間や重複が無いように、受信開口幅Ｄを制御している。そのため、受信走査線の間隔ΔＬに適正な方位分解能が得られ、しかも、被検体情報の取りこぼし生じない。
【００４８】
本実施形態において、超音波診断装置は、フレームレートや受信周波数を取り込むための操作パネル５０を具備している。そのため、操作者は、簡単にフレームレートを変化させることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）  
図６は本発明の第２の実施形態における超音波診断装置のブロック図である。
【００５０】
図６に示すように、本実施形態における超音波診断装置では、第１の実施形態におけるリニアプローブ１０の代わりに、コンベックスプローブ１０Ａが使用されている。これに伴い、曲率半径設定器１１０がさらに追加されている。
【００５１】
コンベックスプローブ１０Ａは、コンベックス型の圧電振動子を具備している。圧電振動子は、被検体に対して超音波を送受信するものであって、コンベックスプローブ１０Ａの正面には、コンベックスプローブ１０Ａから離れるにつれて走査線間隔ΔＬが拡大するような複数の走査線Ｌが規定されている。
【００５２】
曲率半径設定器１１０は、操作パネル５０によって取り込まれたプローブの種類に応じて、曲率半径Ｒを設定する。即ち、操作パネル５０から取り込まれたプローブの種類がコンベックスプローブであったら、本ルーチンが作動して、コンベックスプローブの曲率半径Ｒが簡易音場受信ビーム幅演算器９１に送られる。
【００５３】
図７は同実施形態における走査線間隔ΔＬが適正であるときの受信ビーム幅Ｗの概略図である。
【００５４】
図７に示すように、コンベックスプローブ１０Ａの走査線間隔ΔＬは、
ΔＬ＝（Ｒ＋Ｆ）×ΔＬ０／Ｒ…（３）
で表される。
【００５５】
なお、ΔＬ０はコンベックスプローブ１０Ａ上での走査線間隔、Ｒはコンベックスプローブの曲率半径である。
【００５６】
即ち、本実施形態では、数式（３）が代入された数式（１）に基づき、受信開口幅Ｄが制御される。そのため、コンベックスプローブ１０Ａのように、被検体の浅部から深部に向かって走査線間隔ΔＬが拡大する場合でも、それに応じて受信ビーム幅Ｗが広がるから、走査線間隔ΔＬに適正な方位分解能が得られ、しかも被検体情報の取りこぼしが生じない。なお、本実施形態において、フレームレートの変化については、第１の実施形態と同等であるため、特に言及していない。しかしながら、フレームレートが変化しても、走査線間隔ΔＬに適正な方位分解能が得られることは言うまでもない。
【００５７】
以上のように、第１、第２の実施形態について説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、受信ダイナミックフォーカスを行う場合について説明したが、これに限定されず、受信フォーカスが１つである場合でも良い。また、第１、第２の実施形態では、ダイナミクスフォーカスが開口幅制御によって実現されているが、例えば開口ウェイティング関数を用いて制御されても良い。さらに、リニアプローブ、コンベックスプローブだけに限定されず、他のプローブであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波診断装置のブロック図。
【図２】同実施形態における走査線間隔が狭いときの簡易音場における受信ビーム幅の概略図。
【図３】同実施形態における走査線間隔が中位であるときの簡易音場における受信ビーム幅の概略図。
【図４】同実施形態における走査線間隔が広いときの簡易音場における受信ビーム幅の概略図。
【図５】同実施形態における走査線間隔に対して受信ビーム幅が適正であるときの様子を示す概略図。
【図６】本発明の第２の実施形態における超音波診断装置のブロック図。
【図７】同実施形態における走査線間隔が適正であるときの受信ビーム幅の概略図。
【図８】従来における、基本的な受信ビーム幅の概略図。
【図９】従来における、ダイナミックフォーカスによって得られた受信ビーム幅の概略図。
【符号の説明】
【００５９】
１０…リニアプローブ（超音波プローブ）、２０…ビームフォーマ（ビーム形成手段）、３０…画像生成部（画像生成手段）、５０…操作パネル（指定手段）、９０…受信ビーム幅制御部（制御手段）、Ｌ…走査線、ΔＬ…走査線間隔（走査線の間隔）、Ｗ…受信ビーム幅。
【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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