JP2013158626A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波画像の高分解能化を実現するために狭長な超音波ビームを生成する。
【解決手段】超音波診断装置は、振動素子１００と、操作手段部１１０と、受信ビーム形成部１２０と、信号処理部１２１と、表示部１２２と、合成送信ビーム形成部１３０を備え、合成送信ビーム形成部１３０において第一超音波ビームと第二超音波ビームを生成し、第一超音波ビームと第二超音波ビームとが複合された合成超音波ビームを生成することで狭長な超音波ビームを実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は被検体内に超音波を送信し、組織の差異によって反射した超音波を受信して、その受信信号を画像に変換して表示する超音波診断装置に関するものである。

超音波診断装置とは超音波信号を被検体内に送信し、その反射波から病変部の診断を行う装置である。ＣＴ、Ｘ線とは異なり放射線を使用していないので被爆の危険が無く診断を行うことができ、循環器系疾患や癌の早期発見に用いられている。

図５に従来の超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は振動素子１００と、操作手段部１１０と、送信ビーム形成部１１１と、受信ビーム形成部１２０と、信号処理部１２１と、表示部１２２と、を備える。

操作手段部１１０は、入力された送信ビームパラメタを送信ビーム形成部１１１へ出力する。ここで送信ビームパラメタとは少なくとも振動素子１００から出力されるパルス波や連続波など送信波の形状を決定するための送信波形制御情報と、任意の箇所に送信波をフォーカスさせるための送信ビーム制御情報を含んでいる。次に、送信ビーム形成部１１１は、入力された送信ビームパラメタから送信ビームプロファイルを振動素子１００へ出力する。ここで送信ビームプロファイルは少なくとも送信波形の制御を行う送信ビーム駆動タイミング量と、各振動素子１００の駆動タイミング量に対して空間方向の制御を行う送信ビーム遅延プロファイルが含まれている。次に振動素子１００において入力された送信ビームプロファイルによって振動素子１００に電圧が印加されることによって電圧を振動に変換し超音波を被検体内に送信する。次に、振動素子１００において被検体内に送信された超音波は組織間の音響インピーダンスの差異によって反射し、振動素子１００で超音波信号に変換して受信ビーム形成部１２０へ入力する。次に受信ビーム形成部１２０において入力された超音波信号に対して受信遅延プロファイルを算出し、前記受信遅延プロファイルに基づいて加算処理を行い信号処理部１２１へ加算信号が出力される。次に信号処理部１２１において入力された加算信号と操作制御部から入力される信号処理信号に基づいて輝度信号へ変換し、表示部１２２へ出力される。表示部１２２において被検体内の反射で生じた超音波信号を輝度信号（超音波画像）として操作者へ提供する。

超音波画像の分解能は距離分解能，方位分解能に分けることができる．ここで超音波の伝搬する方向に並んでいる物体を識別する能力を距離分解能と言い、高周波の超音波ほど距離分解能を向上させることができる。しかし超音波エネルギーは物質の持つ粘性などの影響を強く受け，高周波になるほど減衰が大きくなる性質がある。これを周波数依存減衰と呼び、超音波診断に使用できる周波数に制限が生じる要因となる。一方、超音波の伝搬方向に垂直に並んでいる物体を識別する能力を方位分解能と言い、方位分解能は超音波ビーム幅に依存し、ビーム狭いほど分解能の向上が期待できる。この超音波画像の方位分解能を向上させるために超音波ビームを生体に送信する際の任意の地点（焦点）に超音波エネルギーが集中するように振動素子１００の駆動タイミングを空間的に制御する送信方式（フォーカスビーム）が一般的に用いられており、駆動される振動素子１００をまとめて送信開口と呼ばれている。送信開口の大きさに比例して焦点のビーム幅は狭くなる。しかし送信開口を大きくすると焦点から遠方の地点ほど、超音波ビーム幅が広がってしまう。そのため焦点の方位分解能を向上させるために送信開口を大きくすると、急激に超音波ビーム幅が広がって焦点から遠方の方位分解能がさらに低下してしまう。その反面，送信開口に比例して生体内に送信される超音波エネルギーが増大するために感度は向上する。超音波診断における感度とは組織の性質差の表現に影響し、感度が向上すると周辺組織と性質上差が少ない組織も描画できるようになる。このように焦点深度の大きさと最小方位分解能はトレードオフの関係になるという問題がある。そこで超音波画像の高画質化を目的として不要なサイドローブを抑圧した超音波ビームや焦点深度が広くビーム幅の狭い狭長な超音波ビームが考案されている。

例えば、特許文献１では送信開口内の振動素子１００が全て同相の超音波信号を送信し、超音波ビームを生成する第１送信モードと、前記送信開口内を複数の領域に分割し、隣接する領域がお互いに位相が反転した超音波信号を送信し、超音波ビームを生成する第２送信モードを有している。第１送信モードの超音波ビームを用いて生成された受信信号と第２送信モードの超音波ビームを用いて生成された受信信号に対して差分処理を行うことによって仮想的に狭長な超音波ビームを使用した超音波画像が生成される。特許文献２ではメインビームある第１超音波ビームで発生するサイドローブに対して、第２超音波ビームのメインローブが前記サイドローブと同じ形状を有している。さらに第２超音波ビームの位相を反転させて第１超音波ビームと同時に送信することによって第１超音波ビームサイドローブが第２超音波ビームのメインローブによって相殺される。その結果、第１知超音波ビームのサイドローブが抑圧された合成超音波ビームを生成することが可能になる。

特開２０１１−１０８０７号公報 特許第４２３５００６号公報

しかしながら、特許文献１では複数の超音波ビームを時分割して送信し、狭長な送信ビームを生成するために第１送信モードと第２送信モードで生成された受信ビームに対して差分処理を行っている。そのためフレームレートが低下してしまい、さらに正負反転させた超音波ビームを生成する必要があり、正圧と負圧が一致する高精度なパルサが必要になるという問題を有する。

また、特許文献２では第１超音波ビームのサイドローブを抑圧するために第２超音波ビームのメインローブを一致させる処理を行うが、生体内の様な音速が不均一な場合第１超音波ビームのサイドローブは無数のサイドローブ形状が想定される。そのために第２超音波ビームを生成するための制御信号を格納するために大量のメモリが必要になる可能性がある。加えて第２超音波ビームで生成されるサイドローブによって第１超音波ビームのメインローブ形状が変化してしまうことが想定される。この第２超音波ビームのサイドローブを抑圧するために第３の超音波ビームを作成する方法も考えられるが、次は第３のサイドローブの影響が想定される。さらに第２超音波ビームの音圧は第１超音波ビームのサイドローブと一致させるためにリニアに電圧が制御可能なパルサが必要になり回路規模の増大が問題になる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の超音波ビームを任意の地点に収束させる第一送信ビームを生成する送信開口の外側に焦点を形成せずに送信開口の中心軸方向に超音波ビームを偏向させた第二送信ビームを生成する。第二送信ビームの焦点深度は第一送信ビームと比較して大きくなるように送信開口の中心軸で平面波を構成して左右の第二送信ビームが交わるように従来のフォーカスビームでは曲線状の遅延プロファイルを有していたのに対して、第二送信ビームでは直線状の遅延プロファイルを有する。送信開口の中心軸状で送信開口から最も近接で第二送信ビームが交わる位置をＦ値を用いて第二送信ビームが生成される位置を制御する。合成ビームを生成するために第二送信ビームと第一送信ビームを同時送信できるようにする。同時刻で送信開口の中心軸上で第一送信ビームと第二送信ビームが生成できるように第二送信ビームプロファイルに補正量を加えるて第一送信ビームプロファイルと結合することによってた合成送信ビームをプロファイルを形成する。そして形成されて合成送信ビームプロファイルに基づいて振動素子１００が駆動し合成送信ビームを生成することを特徴とした超音波診断装置を提供することを目的とする。

さらに合成送信ビーム遅延プロファイルにおける第二送信ビーム遅延プロファイルの重みと第一送信遅延プロファイルの重みを示した重みプロファイルを用いて重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルを形成する。重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルは第一送信ビーム遅延プロファイルと第二送信ビーム遅延プロファイル中間の特性を持つ。そして重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルと第一送信ビーム遅延プロファイルから重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルを形成し合成送信ビームの特性を制御することを目的とする。

本発明の超音波診断装置によれば、従来手法であるフォーカスビームを含むような全ての振動素子１００は隣接している送信開口を有する第一送信ビームでは用いられていなかった送信開口の外側の振動素子１００を用いて第二送信開口を形成することにより第一送信ビームより焦点深度が深い第二送信ビームを生成することが可能である。さらに第二送信ビームは第一送信ビームを生成するために必要な第一送信開口の外側の振動素子１００を用いて第二送信開口を構成することから、第一送信ビームと第二送信ビームを同時に送信する合成ビームを生成することが可能になり、第一送信ビームに加えて第二送信ビームを同軸上に生成することで狭長な超音波ビームを生成することができる。さらに第一送信ビーム遅延プロファイルの重みと第二送信ビーム遅延プロファイルの重みを制御した重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルを用いることにより重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルを含む重み付き合成送信ビームプロファイルから形成される合成送信ビームは超音波エネルギーが集中している領域を示している焦点領域を制御することが可能になる。その結果、目的に応じてビーム形状を制御可能な狭長な超音波ビームを生成することができる超音波診断装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図 本発明の実施の形態１における合成送信ビーム形成部１３０のブロック図 本発明の実施の形態２における超音波診断装置のブロック図 本発明の実施の形態２における重み付き合成送信ビーム形成部１４０のブロック図 従来の超音波診断装置のブロック図 第二送信ビーム遅延プロファイルを示す図 第二送信ビームの２次元分布を示す図 第一送信ビーム遅延プロファイルを示す図 第一送信ビームの２次元分布を示す図 合成送信ビーム遅延プロファイルを示す図 合成送信ビームの２次元分布を示す図 重みプロファイルを示す図 重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルを示す図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
１．構成の説明
図１に、本発明の実施の形態１における合成送信ビーム形成部１３０を具備する超音波診断装置のブロック図を示す。超音波診断装置は、振動素子１００と、操作手段部１１０と、受信ビーム形成部１２０と、信号処理部１２１と、表示部１２２と、合成送信ビーム形成部１３０を備える。

図２に、本発明の実施の形態１における合成送信ビーム形成部１３０のブロック図を示す。合成送信ビーム形成部１３０は、第一送信ビーム形成部１３１と、第二送信ビーム形成部１３２と、送信ビーム合成部１３３を備える。合成送信ビーム形成部１３０、第一送信ビーム形成部１３１、第二送信ビーム形成部１３２を従来の超音波診断装置との違いを表わす特徴部とし、これ以外の構成は図１に示す構成でなくてもよい。

２．動作（機能）の説明
次に、超音波診断装置における狭長な送信ビーム生成について、図１を用いて説明する。

まず、操作手段部１１０は入力された第一送信ビームパラメタと第二送信ビームパラメタを合成送信ビーム形成部１３０へ出力する。ここで第一送信ビームパラメタと第二送信ビームパラメタは少なくとも振動素子１００から出力されるパルス波や連続波など送信波の形状を決定するための送信波形制御情報と、任意の箇所に送信波をフォーカスさせるための送信ビーム制御情報を含んでいる。次に、合成送信ビーム形成部１３０は、入力された第一送信ビームパラメタと第二送信ビームパラメタから合成送信ビームプロファイル算出し振動素子１００へ出力する。ここで合成送信ビームプロファイルは少なくとも送信波形の制御を行う合成駆動タイミング量と、各振動素子１００の駆動タイミング量に対して空間方向の制御を行う合成送信ビーム遅延プロファイルが含まれている。次に振動素子１００において入力された前記合成遅延プロファイルによって振動素子１００に電圧が印加されることによって電圧を振動に変換し超音波を被検体内に送信する。次に、振動素子１００において被検体内に送信された超音波は組織間の音響インピーダンスの差異によって反射し、振動素子１００で超音波信号に変換して受信ビーム形成部１２０へ入力する。次に受信ビーム形成部１２０において入力された超音波信号に対して受信遅延プロファイルを算出し、前記受信遅延プロファイルに基づいて加算処理を行い信号処理部１２１へ加算信号が出力される。次に信号処理部１２１において入力された加算信号と操作制御部から入力される信号処理信号に基づいて輝度信号へ変換し、表示部１２２へ出力される。表示部１２２において被検体内の反射で生じた超音波信号を輝度信号（超音波画像）として操作者へ提供する。

次に、合成送信ビーム形成部１３０における合成遅延プロファイル形成について図２を用いて説明する。第一送信ビーム形成部１３１は、入力された第一送信ビームパラメタから第一送信ビームプロファイルを送信ビーム合成部１３３へ出力する。ここで第一送信ビームプロファイルは少なくとも送信波形の制御を行う第一送信ビーム駆動タイミング量と、各振動素子１００の駆動タイミング量に対して空間方向の制御を行う第一送信ビーム遅延プロファイルが含まれている。次に、第二送信ビーム形成部１３２は、入力された第二送信ビームパラメタから第二送信ビームプロファイルを送信ビーム合成部１３３へ出力する。ここで第二送信ビームプロファイルは少なくとも送信波形の制御を行う第二送信ビーム駆動タイミング量と、各振動素子１００の駆動タイミング量に対して空間方向の制御を行う第二送信ビーム遅延プロファイルが含まれている。次に、送信ビーム合成部１３３は入力された第一送信ビームプロファイルと第二送信ビームプロファイルから、合成送信ビームプロファイルを算出し、合成送信ビームプロファイルを振動素子１００へ出力する。

〔操作手段部１１０の説明〕
操作手段部１１０の動作について説明する。操作手段部１１０へ入力された第一ビーム制御情報と第二ビーム制御情報は少なくとも各振動素子１００から発生された超音波が集中する少なくとも１つの第一送信ビームフォーカス位置ｆｆと少なくとも１つの第一送信ビーム駆動振動素子数ｎｆと偏向された平面送信波が最も振動素子１００から近接で交わる少なくとも１つの第二送信ビームフォーカス点ｆｓと少なくとも１つの第二送信ビーム駆動振動素子数ｎｓを有する。合成送信ビーム駆動振動素子数ｎｃは少なくとも１つの第一送信ビーム駆動振動素子数ｎｆと少なくとも１つの第二送信ビーム駆動振動子数ｎｓを積算することで算出する。

また操作手段部１１０では最適な輝度信号を提供するために第一送信ビーム駆動振動素子数ｎｓ、第二送信ビーム駆動振動素子数ｎｓの両方もしくは片方に制限を加えてもよい。振動素子１００から第一送信ビームフォーカス点ｆｆ、もしくは第二送信ビームフォーカス点ｆｓを制御距離ｃｄとし、制御距離ｃｄと振動素子間距離ｇとＦ値Ｆｎを用いて駆動振動素子数ｎを数１から算出される。

なお、被検体の性別、体重、体脂肪率、診断領域を設定することで診断領域における焦点送信波形形状、焦点フォーカス位置ｆｆ、焦点駆動素子数ｎｆ、偏向送信波形形状、偏向フォーカス位置ｆｓ、偏向駆動振動素子数ｎｓを算出し、合成送信ビーム形成部１３０の入力として用いても良い。

〔第一送信ビーム形成部１３１の説明〕
第一送信ビーム形成部１３１の動作について説明する。第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆは送信開口中心に対して軸対称になることから送信開口中心から一方の送信開口端までの遅延量プロファイルを片側第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆ１とし、片側第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆ１を送信開口中心として軸対称にした軸対称片側第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆ２は数２で示す。

入力された第一送信ビームフォーカス位置ｆｆと第一送信ビーム駆動振動素子数ｎｆと合成送信ビーム駆動信号素子数ｎｃを用いて第一送信ビーム遅延量ｄｆを数３から算出する。

ここで前記チャネル番号ｉは送信開口の中心を０とし、一方の送信開口端の最大チャネル番号ｍを合成送信ビーム駆動振動素子数ｎｃの半分とする。

第一送信ビーム遅延プロファイルＤｆ１と軸対称片側第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆ２を結合することで第一送信ビーム遅延量プロファイルＤｆが数４から算出される。

ここで第一送信ビーム遅延量プロファイルは第一送信ビーム遅延量プロファイル中心の遅延量より第一送信ビーム遅延量プロファイル端の遅延量の絶対値が大きくなるように結合する。

第一送信ビーム遅延プロファイルＤｆについて図８を用いて説明する。図８の例では負の値になる程、振動素子１００の駆動タイミングが基準振動素子より早いことを示しており、焦点駆動タイミングは基準振動素子から球面状に第一送信ビーム遅延プロファイルが推移していく。

第一送信ビームプロファイルに基づいて振動素子１００に電圧が印加されて第一超音波ビームを発生する。図９は第一超音波ビームの２次元音圧分布を示す。図９に示す通り第一送信ビームフォーカス点ｆｓが最も高いエネルギーを持つ超音波ビームが生成されている。

〔第二送信ビーム形成部１３２の説明〕
第二送信ビーム形成部１３２の動作について説明する。第二送信ビーム遅延量プロファイルＤｓは送信開口中心に対して軸対称になることから送信開口中心から一方の送信開口端までの遅延量プロファイルを片側偏向遅延量プロファイルＤｓ１とし前記片側偏向遅延量プロファイルＤｓ１を送信開口中心として軸対称にした遅延量プロファイルを軸対称片側第二送信ビーム遅延量プロファイルＤｓ２とし第二送信ビーム遅延量ｄｓを用いて数５で示す。

入力された第二送信ビームフォーカス点ｆｓと第二送信ビーム駆動振動素子数ｎｓと合成送信ビーム駆動振動素子数ｎｃと振動素子間距離ｇを用いて第二送信Ｆ値Ｆｎｓが数６から算出される。

第二送信Ｆ値Ｆｎｓと振動素子間距離ｇと音速ｖとチャネル番号ｉと入力された合成送信ビーム駆動素子数ｎｃと第二送信ビーム駆動振動素子数ｎｓと音速ｖを用いて片側第二送信ビーム遅延量ｄｓが数７から算出される。

ここで前記チャネル番号ｉは送信開口の中心を０とし、一方の送信開口端の最大チャネル番号ｍを合成送信ビーム駆動振動素子数ｎｃの半分とする。
第二送信ビーム遅延プロファイルＤｓ１と軸対称片側第二送信ビーム遅延量プロファイルＤｓ２を結合することで偏向遅延量プロファイルＤｓが数８から算出される。

ここで第二送信ビーム遅延量プロファイルは第二送信ビーム遅延量プロファイル中心の遅延量より前記偏向遅延量プロファイル端の遅延量の絶対値が大きくなるように結合する。

第二送信ビーム遅延プロファイルＤｓについて図６を用いて説明する。遅延量とはある基準振動素子の駆動タイミングを０とした時の各振動子の駆動タイミングの時間差を示している。図６の例では負の値になる程、振動素子の駆動するタイミングが基準振動素子より早いことを示しており、第二送信ビーム遅延プロファイルは基準振動素子から直線状に遅延タイミングが推移していく。

第二送信ビームプロファイルに基づいて振動素子に電圧が印加されて第二超音波ビームを発生する。図７は第二超音波ビームの２次元音圧分布を示す。図７に示す通り第二送信ビームフォーカス点ｆｓを最近傍点として深度方向に狭長な超音波ビームが生成されている。

〔送信ビーム合成部１３３の説明〕
送信ビーム合成部１３３の動作について説明する。入力されたと第二送信ビーム遅延量ｄｓと第一送信ビーム駆動素子数ｎｆと第一送信ビームフォーカス位置ｆｆと素子間距離ｇと音速ｖから第二送信ビーム補正量ｃｓが数９から算出される。

次に第二送信ビーム補正量ｃｓと第二送信ビーム遅延プロファイルＤｓを用いて補正第二送信ビーム遅延プロファイルＤｃｓが数１０から算出される。

次に第一送信ビーム遅延プロファイルＤｆと補正第二送信ビーム遅延プロファイルＤｃｓ用いて合成送信ビーム遅延プロファイルＤｃが数１１から算出される。

合成送信ビーム遅延プロファイルについて図８を用いて説明する。合成送信ビーム遅延プロファイルは第一送信ビーム遅延プロファイルが第二送信ビーム遅延プロファイルの内側に構成されている。図１０の例では負の値になる程、振動素子の駆動タイミングが基準振動素子より早いことを示しており、合成送信ビーム遅延プロファイルは第二送信ビーム遅延プロファイルで駆動される振動素子では直線状に遅延タイミングが推移していき、第一送信ビーム遅延プロファイルで駆動される振動素子では基準振動素子から球面状に遅延タイミングが推移していく。

合成送信ビームプロファイルに基づいて振動素子に電圧が印加されて合成超音波ビームを発生する。図１１は合成超音波ビームの２次元音圧分布を示す。図９に示す通り第一超音波ビームと第二超音波ビームが合成送信ビーム送信開口から同タイミングで送信されており、第一超音波ビームと第二超音波ビームが積算された合成超音波ビームが生成されている。

なお複数の第一送信ビームプロファイルと第二送信ビームプロファイルを用いて合成送信ビームプロファイルを作成しても良い。

３．作用効果の説明
以上説明したように超音波診断装置は、第一送信ビーム形成部１３１と、第二送信ビーム形成部１３２と、送信ビーム合成部１３３を具備することにより、狭長な超音波ビームを作成することができる。この効果により、従来の焦点送信ビームを用いたＢ画像生成と比べて、高分解能かつ高感度なＢ画像を提供することができる。

（実施の形態２）
１．構成の説明
図３に、本発明の実施の形態２における重み付き合成送信ビーム形成部を具備する超音波診断装置のブロック図を示す。超音波診断装置は、振動素子１００と、操作手段部１１０と、受信ビーム形成部１２０と、信号処理部１２１と、表示部１２２と、重み付き合成送信ビーム形成部１４０を備える。

図４に、本発明の実施の形態２におけ重み付き合成送信ビーム形成部のブロック図を示す。重み付き合成送信ビーム形成部は、第一送信ビーム形成部１３１と、第二送信ビーム形成部１３２と、重み制御部１４１と、重み付き送信ビーム合成部１４２を備える。重み付き合成送信ビーム形成部１４０、第一送信ビーム形成部１３１、第二送信ビーム形成部１３２、重み制御部１４１、重み付き送信ビーム合成部１４２を従来の超音波診断装置との違いを表わす特徴部とし、これ以外の構成は図１に示す構成でなくてもよい。

２．動作（機能）の説明
次に、超音波診断装置における狭長な送信ビーム制御について、図２を用いて説明する。

まず、操作手段部１１０は入力された第一送信ビームパラメタと第二送信ビームパラメタと重み制御パラメタを重み付き合成送信ビーム形成部１４０へ出力する。ここで重み制御パラメタは合成送信ビーム形状に対して任意の影響を与える重み制御信号と合成送信ビーム送信開口を含んでいる。次に、重み付き合成送信ビーム形成部１４０は、入力された第一送信ビームパラメタと第二送信ビームパラメタと重み制御パラメタから重み付き合成送信ビームプロファイル算出し振動素子１００へ出力する。ここで重み付き合成送信ビームプロファイルは少なくとも送信波形の制御を行う重み付き合成駆動タイミング量と、各振動素子の駆動タイミング量に対して空間方向の制御を行う重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルが含まれている。次に振動素子１００において入力された前記重み付き合成遅延プロファイルによって振動素子１００に電圧が印加されることによって電圧を振動に変換し超音波を被検体内に送信する。次に、振動素子１００において被検体内に送信された超音波は組織間の音響インピーダンスの差異によって反射し、振動素子１００で超音波信号に変換して受信ビーム生成部１２０へ入力する。次に受信ビーム形成部１２０において入力された超音波信号に対して受信遅延プロファイルを算出し、前記受信遅延プロファイルに基づいて加算処理を行い信号処理部１２１へ加算信号が出力される。次に信号処理部１２１において入力された加算信号と操作制御部から入力される信号処理信号に基づいて輝度信号へ変換し、表示部１２２へ出力される。表示部１２２において被検体内の反射で生じた超音波信号を輝度信号（超音波画像）として操作者へ提供する。

次に、重み付き合成送信ビーム形成部１４０における合成遅延プロファイル形成について図２を用いて説明する。第一送信ビーム形成部１３１は、入力された第一送信ビームパラメタから第一送信ビームプロファイルを重み付き送信ビーム合成部１４２へ出力する。次に、第二送信ビーム形成部１３２は、入力された第二送信ビームパラメタから第二送信ビームプロファイルを重み付き送信ビーム合成部１４２へ出力する。次に重み制御部１４１は、入力された重み制御パラメタから少なくとも合成送信ビーム遅延プロファイルに対する任意の関数で形成される第一送信ビーム重みプロファイルと任意の関数で形成される第二送信ビーム重みプロファイルを重み付き送信ビーム合成部１４２へ出力する。次に、重み付き送信ビーム合成部１４２は入力された第一送信ビームプロファイルと第二送信ビームプロファイルと第一送信ビーム重みプロファイルと第二送信ビーム重みプロファイルから、重み付き合成送信ビームプロファイルを算出し、重み付き合成送信ビームプロファイルを振動素子１００へ出力する。

〔重み制御部１４１の説明〕
重み制御部１４１の動作について図１２を用いて説明する。入力された合成送信ビーム送信開口と重み制御信号を用いて第一送信ビーム遅延プロファイルと第二送信ビーム遅延プロファイルに対応する第一送信ビーム重みプロファイルと第二送信ビーム重みプロファイルを作成する。図１２に示すとおり少なくとも１つの第一送信ビーム重みプロファイルと少なくとも１つの第一送信ビーム重みプロファイルの各振動素子同士の重み係数を積算すると１となるような重みプロファイルとする。図１２の例では重み付き平均で第一送信ビーム重みプロファイルと第二送信ビーム重みプロファイルが作成されているが特に重み付き平均に限定されるものではない。

〔重み付き送信ビーム合成部１４２の説明〕
重み付き送信ビーム合成部１４２の動作について説明する。入力された第一送信ビーム遅延プロファイルＤｆと第二送信ビーム遅延プロファイルＤｓと第一送信ビーム重みプロファイルｗｆと第二送信ビーム重みプロファイルｗｓから重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルＤｗｓが数１２から算出される。

これ以降の合成送信ビーム遅延プロファイル作成手順において重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルＤｗｓは第二送信ビーム遅延プロファイルＤｓとして説明することができるため省略する。

重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルＤｗｃについて図１１を用いて説明する。合成送信ビーム遅延プロファイルは第一送信ビーム遅延プロファイルが重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルの内側に構成されている。図１３の例では負の値になる程、振動素子の駆動タイミングが基準振動素子より早いことを示しており、重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルは重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルで駆動される振動素子では非直線状かつ非球面状に遅延タイミングが推移していき、第一送信ビーム遅延プロファイルで駆動される振動素子では基準振動素子から球面状に遅延タイミングが推移していく。ここで重み付き偏向遅延プロファイルを用いることにより重み付き合成超音波ビーム形状を制御することができる。

３．作用効果の説明
以上説明したように超音波診断装置は、重み制御部１４１と、重み付き送信ビーム合成部１４２を具備することにより、狭長な超音波ビームを作成することができる。この効果により、従来の焦点送信ビームを用いたＢ画像生成と比べて、高分解能かつ高感度なＢ画像を提供することができる。

（その他変形例）
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ないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。

（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前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。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステム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。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前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。

（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、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、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。

また、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、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前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。

また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、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。

（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明にかかる超音波診断装置における狭長な超音波ビーム生成法は、合成送信ビーム形成部１３０を有し、従来の超音波診断装置の性能向上、特に超音波画像における方位分解能向上に対して有用である。また本発明は超音波診断装置への適用のみならず、超音波を用いた非破壊検査装置等の用途にも応用できる。

１００ 振動素子
１１０ 操作手段部
１１１ 送信ビーム形成部
１２０ 受信ビーム形成部
１２１ 信号処理部
１２２ 表示部
１３０ 合成送信ビーム形成部
１３１ 第一送信ビーム形成部
１３２ 第二送信ビーム形成部
１３３ 送信ビーム合成部
１４０ 重み付き合成送信ビーム形成部
１４１ 重み制御部
１４２ 重み付き送信ビーム合成部

Claims (13)

1. 少なくとも１つの第一送信ビームパラメタと少なくとも１つの第一送信焦点と少なくとも１つの第二送信ビームパラメタと少なくとも１つの第二送信焦点を設定する操作手段部と、
   前記第一送信ビームパラメタと前記第二送信ビームパラメタから合成送信ビームプロファイルを形成する合成送信ビーム形成部と、
   前記合成送信ビームプロファイルに基づいて生成される合成超音波ビームを送信し被検体内で反射した合成超音波信号を受信する振動素子と、
   前記合成超音波信号から加算信号を生成する受信ビーム生成部と、
   前記加算信号から輝度信号を作成する信号処理部と、
   前記輝度信号を操作者に提示する表示部を有し、
   前記合成超音波ビームは前記第一送信ビームパラメタに基づいて生成される第一超音波ビームと前記第二送信ビームパラメタに基づいて生成される第二超音波ビームが複合されていることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記合成送信ビーム形成部は、
   前記第一送信ビームパラメタから第一送信ビームプロファイルを形成する少なくとも１つの第一送信ビーム形成部と、
   前記第二送信ビームパラメタから第二送信ビームプロファイルを形成する少なくとも１つの第二送信ビーム形成部と、
   前記第一送信ビームプロファイルと前記第二送信ビームプロファイルから合成送信ビームプロファイルを形成するビーム合成部から構成されて、
   前記第一送信ビームプロファイルは少なくとも第一送信開口と第一送信ビーム遅延プロファイルを有し、前記第二送信ビームプロファイルは少なくとも第二送信開口と第二送信ビーム遅延プロファイルを有し、
   前記第一送信開口は全振動素子が隣接しており、前記第二送信開口は少なくとも全振動素子が隣接していないことを特徴とする、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第二送信ビーム形成部は前記第二送信ビームが前記第二送信開口の中心方向に偏向するように前記第二送信ビーム遅延プロファイルを算出することを特徴とする、請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第二送信ビーム形成部は生成された前記第二送信ビームが前記第二送信開口の中心軸上に同時刻で到達するために前記第二送信ビーム遅延プロファイルが直線状の傾きを有することを特徴とする、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記操作手段部で設定された前記第二送信焦点と第二送信開口から第二送信Ｆ値が算出され、前記第二送信Ｆ値に基づき直線状の傾きを有する前記第二送信ビーム遅延プロファイルを算出することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記ビーム合成部において算出される前記合成送信ビームプロファイルは少なくとも合成送信開口と合成送信ビーム遅延プロファイルを有し、前記合成送信開口は中心軸に対して少なくとも１つの第一送信開口が少なくとも１つの第二送信開口より近接していることを特徴とする、請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記合成超音波ビームは前記ビーム合成部において前記第一超音波ビームと前記第二超音波ビームが前記合成送信開口の中心軸上に同時刻に到達するように、前記合成送信ビーム遅延プロファイルを算出することを特徴とする、請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記ビーム合成部は前記第一送信ビーム遅延プロファイルに基づいて第二送信ビーム遅延プロファイルに対する遅延補正量を算出し、前記第一送信ビーム遅延プロファイルと前記第二送信ビーム遅延プロファイルと前記遅延補正量から前記合成送信ビーム遅延プロファイルを形成することを特徴とする、請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記超音波診断装置はさらに、重み付き合成送信ビーム形成部を有し、
   前記重み付き合成ビーム形成部は、
   前記第一送信ビームパラメタから第一送信ビームプロファイルを形成する少なくとも１つの前記第一送信ビーム形成部と、
   前記第二送信ビームパラメタから第二送信ビームプロファイルを形成する少なくとも１つの前記第二送信ビーム形成部と、
   前記第二送信ビームプロファイルから生成される第二超音波ビーム形状を制御するための重み制御信号を生成する重み制御部と、
   前記第一送信ビームプロファイルと前記第二送信ビームプロファイルと重み制御パラメタから重み付き合成送信ビームプロファイルを形成する重み付き送信ビーム合成部から構成されて、
   重み付き合成送信ビームプロファイルは少なくとも重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルを有することを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記重み制御部は入力された前記重み制御パラメタに基づいて前記第二送信ビーム遅延プロファイルの前記合成送信ビーム遅延プロファイルに対する重み付け量を示す第二送信重みプロファイルと前記第一送信ビーム遅延プロファイルの前記合成送信ビーム遅延プロファイルに対する重み付け量を示す第一送信重みプロファイルを作成し、さらに前記第二送信重みプロファイルと前記第一送信重みプロファイルが任意の関数で表現できることを特徴とする、請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 重み付き送信ビーム合成部は前記第二送信重みプロファイルと前記第一送信重みプロファイルと前記第一送信ビーム遅延プロファイルと前記第二送信ビーム遅延プロファイルから、前記第二送信ビーム遅延プロファイルと少なくとも一つの値が異なる重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルを算出し、前記第一送信ビーム遅延プロファイルと前記重み付き第二送信ビーム遅延プロファイルから重み付き合成送信ビーム遅延プロファイルを形成することを特徴とする、請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記操作手段部において適切なダイナミックレンジの輝度信号を提供するために超音波ビームが生成される距離に応じて前記第一送信開口の大きさと前記第二送信開口の大きさに制限を加えることを特徴とする、請求項１に記載の超音波診断装置。
13. 前記超音波診断装置はさらに、被検体の性別、体重、体脂肪率、診断領域等から最適な焦点領域を算出し、前記焦点領域に基づいて前記操作手段部から出力される前記第一送信ビームパラメタと前記第二送信ビームパラメタが自動的に決定することを特徴とする、請求項１に記載の超音波診断装置。