JP2015226762A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波診断装置は、受信部１２、補正部１３２、合成部１３３及び画像生成部１６とを備える。受信部１２は、超音波プローブ１による超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。補正部１３２は、複数の受信信号又は複数の受信信号に基づく複数の信号の少なくとも一つに対して、受信走査線の位置に応じた重み付け処理および位相補正処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する。合成部１３３は、送信される超音波の音場の変更前後および複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて補正部１３２が出力した複数の処理済み信号を用いて複数の合成信号を出力する。画像生成部１６は、合成部１３３が出力した複数の合成信号に基づいて画像データを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。

従来、超音波診断装置では、種々の目的に応じたイメージング方法が行われている。例えば、超音波診断装置では、フレームレート（時間分解能）を向上させるために、並列同時受信が行なわれている。並列同時受信は、送信ビームの音場内に複数の受信走査線を設定し、各受信走査線上からの超音波信号（反射波信号）を同時に受信することで、フレームレートを向上させる技術である。また、並列同時受信を用いた応用技術として、近傍の送信ビームとオーバーラップさせながら送信走査線を変更することで、同一の受信走査線からの受信信号を複数回取得し、これら複数の受信信号を加算合成することでＳＮを向上させる技術が知られている。

また、超音波診断装置では、空間分解能が高い画像を得るために、深さ方向に一様なビーム幅を有する送信ビーム及び受信ビームを形成する送信波面合成が行なわれている。送信波面合成は、ある深さで合焦された送信ビームを各送信走査線で送信させて、同一の受信走査線（同一の観測点）の受信信号を複数取得し、これら受信信号に対して、送信波面（及び受信波面）の伝播距離の差異に起因した遅延量を用いた補正を行なった後に、合成する技術である。

また、超音波診断装置では、深さ方向で分解能が一様に高い画像を得るために、同一走査線上で、送信焦点の位置を変えながら送信ビームを複数回送信する多段フォーカスが行なわれている。また、送信ビームの位置を変えながら、送信焦点の位置を切り替えることで、多段フォーカスを行なう応用技術も知られている。通常の多段フォーカスでは、同一走査線上での複数回の送信を要するが、上記の多段フォーカスの応用技術は、上記の並列同時受信を用いた応用技術と併用することで、送信回数を増やさずに多段フォーカスを実現できるため、フレームレートを損なうことがない。

しかし、並列同時受信では、フレームレートを向上させるために、並列同時受信数を多く設定すると、送信ビームの音場から外れた位置から受信することになり、同時受信間隔ごとのスジが生じてしまう。また、上記の並列同時受信を用いた応用技術では、フレームレートを向上させるために、可能な限り、オーバーラップさせる受信走査線数を少なくすると、合成回数が受信走査線ごとに異なってしまい、合成数の差異に起因した加算ムラが生じる。

また、通常の並列同時受信や、上記の並列同時受信を用いた応用技術に、送信波面合成を組み合わせて行なっても、送信波面合成による分解能向上の効果が得られるのは、送信焦点近傍であり、同時受信数に起因したスジは、解消されない。

また、上記の並列同時受信を用いた応用技術に、上記の多段フォーカスの応用技術を組み合わせて行なっても、合成回数が受信走査線ごとに異なるように、オーバーラップ数を設定すると、合成数の差異に起因した加算ムラが生じる。

特開２００９−２４０７００号公報 特表２００９−５３６８５３号公報 特許第２８５６８５８号公報 特開２００９−２２６５６号公報

本発明が解決しようとする課題は、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させる超音波診断装置を提供することである。

実施形態の超音波診断装置は、受信部、処理部、合成部及び画像生成部とを備える。受信部は、超音波プローブによる超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。処理部は、前記複数の受信信号又は前記複数の受信信号に基づく複数の信号の少なくとも一つに対して、受信走査線の位置に応じた重み付け処理および位相補正処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する。合成部は、送信される超音波の音場の変更前後および前記複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて前記処理部が出力した複数の前記処理済み信号を用いて複数の合成信号を出力する。画像生成部は、前記合成部が出力した前記複数の合成信号に基づいて画像データを生成する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、従来技術の課題を説明するための図（１）である。 図３は、従来技術の課題を説明するための図（２）である。 図４は、従来技術の課題を説明するための図（３）である。 図５は、本実施形態に係るスキャンシーケンスの一例を示す図である。 図６Ａは、本実施形態の係るスキャンシーケンスに用いる送信開口の設定例を示す図である。 図６Ｂは、本実施形態の係るスキャンシーケンスに用いる送信開口の設定例を示す図である。 図６Ｃは、本実施形態の係るスキャンシーケンスに用いる送信開口の設定例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る受信部が行なう処理の一例を示す図（１）である。 図８Ａは、本実施形態に係る受信部が行なう処理の一例を示す図（２）である。 図８Ｂは、本実施形態に係る受信部が行なう処理の一例を示す図（２）である。 図９は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図（１）である。 図１０は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図（２）である。 図１１は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図（３）である。 図１２は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図（４）である。 図１３は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図（５）である。 図１４は、本実施形態に係る第１変形例を説明するための図である。 図１５は、本実施形態に係る第２変形例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態）
まず、本実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、モニタ２と、入力装置３と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、例えば、圧電振動子等の複数の素子を有し、これら複数の素子は、後述する装置本体１０が有する送信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、例えば、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の素子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱可能に設けられる。被検体Ｐ内の２次元領域の走査（２次元走査）を行なう場合、操作者は、例えば、複数の圧電振動子が一列で配置された１Ｄアレイプローブを超音波プローブ１として装置本体１０に接続する。１Ｄアレイプローブは、リニア型超音波プローブ、コンベックス型超音波プローブ、セクタ型超音波プローブ等である。また、被検体Ｐ内の３次元領域の走査（３次元走査）を行なう場合、操作者は、例えば、メカニカル４Ｄプローブや２Ｄアレイプローブを超音波プローブ１として装置本体１０と接続する。メカニカル４Ｄプローブは、１Ｄアレイプローブのように一列で配列された複数の圧電振動子を用いて２次元走査が可能であるとともに、複数の圧電振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで３次元走査が可能である。また、２Ｄアレイプローブは、マトリックス状に配置された複数の圧電振動子により３次元走査が可能であるとともに、超音波を集束して送信することで２次元走査が可能である。以下では、装置本体１０に、１Ｄアレイプローブが接続される場合について説明する。

入力装置３は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等の入力手段を有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

モニタ２は、例えば、超音波診断装置の操作者が入力装置３を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像データ等を表示したりする。

装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置を含む。図１に示す装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した被検体Ｐの２次元領域に対応する反射波データに基づいて２次元の超音波画像データを生成可能な装置を含む。また、図１に示す装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した被検体Ｐの３次元領域に対応する反射波データに基づいて３次元の超音波画像データを生成可能な装置を含む。装置本体１０は、図１に示すように、送信部１１と、受信部１２と、送信整相部１３と、Ｂモード処理部１４と、ドプラ処理部１５と、画像生成部１６と、画像メモリ１７と、内部記憶部１８と、制御部１９とを有する。

送信部１１は、超音波プローブ１から超音波を送信させる。送信部１１は、図１に示すように、レートパルサ発生部１１１と、送信遅延部１１２と、送信パルサ１１３とを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。レートパルサ発生部１１１は、所定のレート周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）で、送信超音波（送信ビーム）を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。レートパルスは、送信遅延部１１２を通ることで異なる送信遅延時間を有した状態で送信パルサ１１３へ電圧を印加する。例えば、送信遅延部１１２は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生部１１１が発生する各レートパルスに対し与える。送信パルサ１１３は、かかるレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。なお、送信部１１は、超音波送信に用いる振動子の数及び位置（送信開口）と、送信開口を構成する各振動子の位置に応じた送信遅延間とを制御することで、送信指向性を与える。例えば、送信遅延部１１２は、各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。なお、送信遅延時間が掛けられた状態は、送信遅延時間が「０」の状態を含む。

ここで、本実施形態に係る送信部１１は、例えば、同一走査線上で、送信焦点の位置（深度）を変えて超音波ビームを複数回送信する多段フォーカスを実行である。多段フォーカスを行なう場合、送信遅延部１１２は、各送信焦点の深度に応じた送信遅延時間を算出して送信パルサ１１３に与える。なお、送信遅延時間は、通常、撮影対象である被検体Ｐの体内組織の平均音速として予め設定された音速値から算出される。送信部１１は、後述する制御部１９の指示により、所望の送信ビームを形成するための波面関数を作成することで、上記の様々な送信制御を行なう。

駆動パルスは、送信パルサ１１３からケーブルを介して超音波プローブ１内の圧電振動子まで伝達した後に、圧電振動子において電気信号から機械的振動に変換される。この機械的振動によって発生した超音波は、生体内部に送信される。ここで、圧電振動子ごとに異なる送信遅延時間を持った超音波は、集束されて、所定方向に伝搬していく。

なお、送信部１１は、後述する制御部１９の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、または、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

超音波プローブ１が送信した超音波の反射波は、超音波プローブ１内部の圧電振動子まで到達した後、圧電振動子において、機械的振動から電気的信号（反射波信号）に変換され、受信部１２に入力される。受信部１２は、図１に示すように、プリアンプ１２１と、Ａ／Ｄ変換部１２２と、受信遅延部１２３と、受信整相加算部１２４とを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって受信信号（反射波データ）を生成する。

プリアンプ１２１は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン調整を行なう。Ａ／Ｄ変換部１２２は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換することでゲイン補正された反射波信号をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換部１２２から出力される信号は、例えば、直交検波処理、又は、ヒルベルト変換処理により、ゲイン補正された反射波信号をベースバンド帯域の同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）と直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）とに変換したＩＱ信号（複素信号）である。

受信遅延部１２３は、Ａ／Ｄ変換部１２２から出力されたデジタル信号に対して、受信指向性を決定するのに必要な受信遅延（受信遅延時間）を掛ける。具体的には、受信遅延部１２３は、撮影対象である被検体Ｐの体内組織の平均音速として予め設定された音速値から算出される受信フォーカスごとの受信遅延時間の分布に基づいて、デジタル信号に対して受信遅延時間を与える。

受信整相加算部１２４は、平均音速に基づいて算出された受信遅延時間が掛けられたデジタル信号を加算することで、整相加算された受信信号（反射波データ）を生成する。受信整相加算部１２４の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。すなわち、図１に示す受信遅延部１２３及び受信整相加算部１２４は、例えば、平均音速に基づく受信遅延により、遅延加算（ＤＡＳ：Delay And Sum）法を行なう処理部である。なお、受信整相加算部１２４は、受信アポダイゼーションを行なう。すなわち、受信整相加算部１２４は、受信開口の各素子が受信した同一サンプル点からの信号（受信遅延時間が掛けられた状態で入力された信号）を、開口関数（アポダイゼーション関数）により重み付けを行なった後に、加算処理を行なう。

ここで、本実施形態に係る受信部１２は、並列同時受信を実行可能である。並列同時受信は、送信ビームの音場内に複数の受信走査線を設定し、各受信走査線上からの超音波信号（反射波信号）を同時に受信することで、フレームレート（時間分解能）を向上させる技術である。また、受信遅延部１２３及び受信整相加算部１２４は、並列同時受信が行われる場合、各受信走査線の位置に応じた受信遅延時間を用いた整相加算処理（受信整相加算処理）を行なう。これについては、後に詳述する。

なお、送信部１１は、被検体Ｐ内の２次元領域を走査する場合、超音波プローブ１から２次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。そして、受信部１２は、超音波プローブ１が受信し２次元の射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、送信部１１は、被検体Ｐ内の３次元領域を走査する場合、超音波プローブ１から３次元領域を走査するための超音波ビームを送信させる。そして、受信部１２は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成する。

受信整相加算部１２４が出力した反射波データ（受信信号であるＩＱ信号）は、送信整相部１３を経由して、或いは、直接、Ｂモード処理部１４及びドプラ処理部１５の少なくとも一方に入力される。受信整相加算部１２４が出力した受信信号は、本実施形態に係るスキャンシーケンスが実行される場合に、送信整相部１３に出力される。送信整相部１３は、図１に示すように、受信信号記憶部１３１と、補正部１３２と、合成部１３３とを有する。送信整相部１３は、送信整相処理を行なう処理部である。なお、送信整相部１３が行なう処理については、本実施形態に係るスキャンシーケンスとともに、後に詳述する。

Ｂモード処理部１４は、受信整相加算部１２４、又は、送信整相部１３が出力した反射波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮等を行なって、サンプル点ごとの信号強度（振幅強度）が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理部１５は、受信整相加算部１２４、又は、送信整相部１３が出力した反射波データを周波数解析することで、ドプラ効果に基づく移動体（血流や組織、造影剤エコー成分等）の運動情報を抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。具体的には、ドプラ処理部１５は、移動体の運動情報として、平均速度、分散値、パワー値等を多点に渡り抽出したドプラデータを生成する。

Ｂモード処理部１４及びドプラ処理部１５は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。

画像生成部１６は、Ｂモード処理部１４及びドプラ処理部１５が生成したデータから超音波画像データを生成する。ここで、画像生成部１６は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。例えば、画像生成部１６は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１６は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成部１６は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１６が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。

更に、画像生成部１６は、Ｂモード処理部１４が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行なうことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１６は、ドプラ処理部１５が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行なうことで、３次元ドプラ画像データを生成する。すなわち、画像生成部１６は、「３次元のＢモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。そして、画像生成部１６は、ボリュームデータをモニタ２にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対して様々なレンダリング処理を行なう。

画像メモリ１７は、画像生成部１６が生成した画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１７は、Ｂモード処理部１４やドプラ処理部１５が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ１７が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成部１６を経由して表示用の超音波画像データとなる。また、画像メモリ１７は、受信部１２が出力したデータや、送信整相部１３が出力したデータを記憶することも可能である。

内部記憶部１８は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１８は、必要に応じて、画像メモリ１７が記憶するデータの保管等にも使用される。

制御部１９は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、制御部１９は、入力装置３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１８から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送信部１１、受信部１２、送信整相部１３、Ｂモード処理部１４、ドプラ処理部１５及び画像生成部１６の処理を制御する。また、制御部１９は、画像メモリ１７が記憶する表示用の超音波画像データをモニタ２にて表示するように制御する。

以上、本実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波画像データ（例えば、Ｂモード画像データ）の生成表示を行なう。ここで、上述したように、図１に示す超音波診断装置は、フレームレート（時間分解能）を向上させるために、並列同時受信を実行可能である。また、上述したように、図１に示す超音波診断装置は、深さ方向で分解能が一様に高い超音波画像データを生成するために、多段フォーカスを実行可能である。

また、図１に示す超音波診断装置は、受信部１２と、送信整相部１３の機能の一部とを用いて、深さ方向に一様なビーム幅を有する送信ビーム及び受信ビームを形成する送信波面合成を実行可能である。なお、送信波面合成は、ある深さで合焦された送信ビームを各送信走査線で送信させて、同一の受信走査線（同一の観測点）の受信信号を取得し、これら受信信号に対して、送信波面（及び受信波面）の伝播距離の差異に起因した遅延量を用いた補正を行なった後に、合成する技術である。

ここで、従来、並列同時受信を用いた応用技術として、近傍の送信ビームとオーバーラップさせながら送信走査線を変更することで、同一の受信走査線からの受信信号を複数回取得し、これら複数の受信信号を加算合成することでＳＮを向上させる技術が知られている。例えば、加算合成される受信信号の数を「オーバーラップ数」とする。仮に、「同時受信数：４、オーバーラップ数：２」が設定されると、制御部１９は、送信ビームの音場内に４本の受信走査線を設定し、この４本の受信走査線のうち２本の受信走査線が、当該送信ビームの隣の送信ビームに設定する４本の受信走査線とオーバーラップするように、送信開口の位置を調整する。

この場合、オーバーラップした２本分の受信信号が加算合成されることになり、ＳＮが向上する。ここで、「同時受信数：４、オーバーラップ数：０」の並列同時受信のフレームレートは、並列同時受信を行なわない通常のスキャンのフレームレートの４倍になる。一方、「同時受信数：４、オーバーラップ数：２」の並列同時受信のフレームレートは、「同時受信数：４、オーバーラップ数：０」の並列同時受信のフレームレートの１／２となるが、並列同時受信を行なわない通常のスキャンのフレームレートの２倍になる。

また、従来、送信波面合成を、並列同時受信と組み合わせて行なう技術も知られている。また、多段フォーカスでは、送信焦点数を「Ｎ」とすると、同一走査線で「Ｎ回」の送受信が行われることから、フレームレートを向上させるために、送信ビームの位置を変えながら、送信焦点の位置を切り替えることで、多段フォーカスを行なう応用技術も知られており、更に、かかる応用技術に、受信走査線を重複して加算合成する並列同時受信を併用する技術も知られている。

しかし、上記の様々な従来技術は、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立することが困難となる場合があった、これについて、図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４は、従来技術の課題を説明するための図である。図２は、通常よりフレームレートを８倍に向上させるために、「同時受信数：８、オーバーラップ数：０」の並列同時受信を行なったファントムシミュレーションの結果を模式的に示す。また、図３は、ＳＮを向上させるとともに、通常よりフレームレートを６倍に向上させるために、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信を行なった結果を模式的に示す。

図２の画像データ１００及び画像データ３００は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：０」の並列同時受信により得られたＢモード画像データであり、図２の画像データ２００及び画像データ４００は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：０」の並列同時受信に、送信波面合成で行われる位相補正を適用して得られたＢモード画像データである。なお、画像データ１００、２００、３００、４００は、送信焦点の位置を「８０ｍｍ」としたものである。また、画像データ１００及び２００は、同一の条件で解析したものであり、画像データ３００及び４００は、同一の条件で解析したものである。

画像データ２００では、画像データ１００と比較して、位相補正により、送信焦点の方位分解能が向上していることが模式的に示されている（図２の矢印を参照）。しかし、画像データ２００で模式的に示されるように、送信波面合成による分解能向上の効果が得られるのは、送信焦点近傍に限られている。

また、並列同時受信では、フレームレートを向上させるために、並列同時受信数を多く設定すると、送信ビームの音場から外れた位置から受信することになり、画像データ３００で模式的に示すように、同時受信間隔ごとのスジが生じてしまう。なお、作図上、示されていないが、画像データ１００及び２００にも、同時受信間隔ごとのスジが描出されている。そして、送信波面合成の送信位相補正を行なった画像データ４００にも、依然として、データ３００と同様に、同時受信間隔ごとのスジが模式的に描出されている。これは、上述したように、送信波面合成による分解能向上の効果が得られるのが、送信焦点近傍に限られているためである。

一方、図３の画像データ５００、６００、７００は、画像データ３００、４００で用いたファントムと同じ条件で解析した画像データである。具体的には、図３の画像データ５００は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信により得られたＢモード画像データを模式的に示し、図３の画像データ７００は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信に、送信波面合成を適用して得られたＢモード画像データを模式的に示している。なお、画像データ５００、７００は、送信焦点の位置を「８０ｍｍ」としたものである。そして、図３の画像データ７００は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信を、送信焦点の位置を「４０ｍｍ」とする送信ビームと、送信焦点の位置を「８０ｍｍ」とする送信ビームとで行なって、２種類の受信信号、又は、２種類のＢモード画像データを、単に、合成して得られたＢモード画像データを模式的に示している。

まず、画像データ５００は、フレームレートを向上させるために、通常では設定しないオーバーラップ数としており、その数「２」と設定している。そのため、合成本数が「２」の領域と、合成本数が「１（合成無し）」の領域とが、方位方向に沿って、交互に出現することになる。このため画像データ５００には、模式的に示すように、画像データ３００と比較して、合成数の差異に起因した加算ムラが更に生じている。また、画像データ５００にも、模式的に示すように、画像データ３００と同様に、同時受信間隔ごとのスジが描出されている。また、画像データ６００は、送信焦点の位置が異なるデータを合成した結果であることから、画像データ５００に描出された加算ムラが依然として残存していることが模式的に示されている。また、模式的に示すように、画像データ７００についても、送信波面合成の効果が限定的であるため、画像データ５００と同様のスジや加算ムラが描出されている。

図４を用いて、改めて、上記のスジと加算ムラについて説明する。図４では、送信焦点の位置が「Ｆ_１」の送信ビームを、送信レート間で「送信開口Ｌ_Ｔ０」の位置をずらしながら、オーバーラップ有りの並列同時受信を行なう場合を例示している。図４では、３本の送信ビームを示している。かかる場合、図４の縦長の楕円で示すように、「Ｆ_１」を中心として深さ方向に沿った同時受信間隔ごとのスジが発生する。すなわち、深さ「Ｆ_１」で送信ビームが最も絞れているために、並列同時受信を行なうと、送信焦点「Ｆ_１」を中心に同時受信数間隔のスジが発生する。また、図４の横長の楕円で示すように、オーバーラップによる加算ムラが発生する。

このように、上述した従来技術は、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立することができない場合があった。そこで、本実施形態に係る超音波診断装置は、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させるために、以下の処理を行なう。

まず、送信部１１は、超音波プローブ１から送信させる送信超音波の送信焦点の位置を、送信超音波ごとに、複数の送信焦点のいずれかの位置に変更させる。換言すると、送信部１１は、制御部１９の指示により、複数の送信焦点を設定し、送信レートごとに送信焦点の位置を変更した送信ビームを超音波プローブ１から送信させる。

具体的には、送信部１１は、送信超音波ごとに送信走査線の位置を変更させながら、各送信走査線で送信焦点の位置を変更させる。例えば、送信部１１は、送信レートごとに送信走査線の位置を変更させながら、各送信走査線で送信焦点の位置を変更した送信ビームを送信させる。図５は、本実施形態に係るスキャンシーケンスの一例を示す図である。

図５に示すスキャンシーケンスは、複数の送信焦点として、深さ「Ｆ_１」及び深さ「Ｆ_２」とが設定された場合に、送信焦点の位置が「Ｆ_１」の送信ビームと、送信焦点の位置が「Ｆ_２」の送信ビームとを、送信レート間で「送信開口Ｌ_Ｔ０」の位置をずらしながら、オーバーラップ有りの並列同時受信を行なう場合を例示している。すなわち、本実施形態に係るスキャンシーケンスの一例では、送信部１１は、送信ビームをウォーキングさせながら、送信焦点の深さを交互に「Ｆ_１」と「Ｆ_２」とに設定する。図５に例示するスキャンシーケンスでは、図４に示す従来のスキャンシーケンスと比較すると、送信ビームが最も絞れる深さが変更されることから、同時受信数間隔のスジが発生しやすい深さが変化し、スジの発生を軽減することができる。

なお、本実施形態に係る送信部１１は、上記のスキャンシーケンスの変形例として、送信超音波ごとに同一送信走査線で送信焦点の位置を変更させても良い。例えば、送信部１１は、上記のスキャンシーケンスの変形例として、送信レートごとに同一送信走査線で送信焦点の位置を変更した送信ビームを送信させても良い。この変形例では、例えば、送信部１１は、送信走査線の位置を変更せずに、送信焦点の位置が「Ｆ_１」の送信ビームと、送信焦点の位置が「Ｆ_２」の送信ビームとを１回ずつ送信する。そして、送信部１１は、「送信開口Ｌ_Ｔ０」の位置をずらして、送信焦点の位置が「Ｆ_１」の送信ビームと、送信焦点の位置が「Ｆ_２」の送信ビームとを送信する。この変形例でも、送信ビームが最も絞れる深さが変更していることから、同時受信数間隔のスジが発生しやすい深さが変化し、スジの発生を軽減することができる。

ここで、送信部１１は、複数の送信焦点それぞれの送信超音波（送信ビーム）を送信する際の送信開口幅を、任意の開口幅としても良く、一定の開口幅としても良く、又は、送信焦点の位置に応じた開口幅に決定しても良い。図６Ａ〜図６Ｃは、本実施形態の係るスキャンシーケンスに用いる送信開口の設定例を示す図である。なお、図６Ａ〜図６Ｃは、送信ビームをウォーキングさせながら、送信焦点の深さを変更するスキャンシーケンスを例示している。

ここで、図６Ａは、図５と同様に、送信焦点を「Ｆ_１」及び「Ｆ_２」の２つとし、ラスタをウォーキングしながら、「Ｆ_１、Ｆ_２」の順に送信焦点を切り替えるスキャンシーケンスを例示している。また、図６Ｂの左図は、送信焦点を「Ｆ_１」、「Ｆ_２」及び「Ｆ_３」の３つとし、ラスタをウォーキングしながら、「Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３」の順に送信焦点を切り替えるスキャンシーケンスを例示している。また、図６Ｂの右図は、図６Ｂの変形例として、ラスタをウォーキングしながら、「Ｆ_１、Ｆ_３、Ｆ_２」の順に送信焦点を切り替えるスキャンシーケンスを例示している。そして、図６Ａ及び図６Ｂは、各送信焦点の送信ビームに用いる送信開口の開口幅を同じ幅に固定した設定を行なう場合を示している。

一方、図６Ｃは、図６Ｂの左図に示すスキャンシーケンスを実行する際に、設定される送信開口の変形例を例示している。図６Ｃの左図では、「Ｆ_１」、「Ｆ_２」及び「Ｆ_３」それぞれの深さに応じて（例えば、送信Ｆ−ｎｕｍｂｅｒに応じて）、送信開口の開口幅を変更設定する場合を示している。また、図６Ｃの右図では、「Ｆ_１」、「Ｆ_２」及び「Ｆ_３」それぞれに対して、任意の開口幅を設定する場合を示している。なお、本実施形態に係る超音波診断装置は、送信焦点数及び送信開口の設定を、例えば、操作者により任意に変更可能な構成となっている。

以上が、本実施形態において、並列同時受信を行なう際に、同時受信数間隔で発生するスジ（縦スジ）を軽減するスキャンシーケンスの説明となる。しかし、並列同時受信時に、受信走査線をオーバーラップさせて合成する処理を行なう場合、合成回数が異なることで生じる加算ムラは、図５に示すように、依然として発生する。

そこで、加算ムラを解消するために、以下の処理が行われる。まず、受信部１２は、送信超音波の反射波に対する複数の受信走査線それぞれの位置に応じた受信遅延時間を用いた整相加算により、超音波プローブ１が受信した反射波信号から、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。例えば、受信部１２は、制御部１９の指示により、送信ビームに対して並列同時受信を行なう複数の受信走査線を設定する。本実施形態では、受信部１２は、制御部１９の指示により、ある送信ビームの音場内の複数の受信走査線の一部が、隣の送信ビームの音場内の複数の受信走査線の一部と重複するように、設定する。例えば、受信部１２は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の設定を行なう。そして、受信部１２は、各受信走査線の位置に応じた受信遅延時間を用いた整相加算により、超音波プローブ１が受信した反射波信号から、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。各受信走査線の位置に応じた受信遅延時間を用いた整相加算は、受信遅延部１２３及び受信整相加算部１２４により行われる。図７及び図８Ａ，８Ｂは、本実施形態に係る受信部が行なう処理の一例を示す図である。

図７に示す白抜きの長方形は、受信開口を示す。また、図７に示す星印Ｆは、送信ビームの中心である送信焦点の位置を示す。また、図７に示す点Ａは、同時受信される複数の受信走査線の中で、例えば、送信ビームの送信走査線と同じ位置の受信走査線上のサンプル点を示す。また、図７に示す点Ｂは、同時受信される複数の受信走査線の中で、送信ビームの送信走査線から離れた位置の受信走査線上のサンプル点を示す。

ここで、星印Ｆの位置に絞られた送信ビームは、例えば、星印Ｆを仮想点音源とする球面波として伝搬する。すなわち、星印Ｆからの波面は、点Ａに到達し、点Ａで反射された波面は、受信開口の各素子で受信される。従って、点Ａで合焦した受信信号（ＩＱ信号）を出力する場合、受信遅延部１２３は、点Ａの星印Ｆから点Ａまでの距離と、点Ａから各素子までの距離とから、図７に示す受信遅延カーブＣＡを算出して遅延を掛けて、受信整相加算部１２４に出力する。

また、星印Ｆからの波面は、点Ｂに到達し、点Ｂで反射された波面は、受信開口の各素子で受信される。従って、点Ｂで合焦した受信信号（ＩＱ信号）を出力する場合、受信遅延部１２３は、星印Ｆから点Ｂまでの距離と、点Ｂから各素子までの距離とから、図７に示す受信遅延カーブＣＢを算出して遅延を掛けて、受信整相加算部１２４に出力する。なお、点Ａを通る受信走査線上の各サンプル点、点Ｂを通る受信走査線上の各サンプル点、並びに、他の同時受信用の受信走査線上の各サンプル点の受信信号を出力する場合も、上記と同様の受信補正処理が行われる。

そして、受信整相加算部１２４は、各受信走査線の受信信号を、送信整相部１３に出力する。例えば、図５に示すスキャンシーケンスが行われる場合、受信整相加算部１２４は、図８Ａに示すように、送信焦点「Ｆ_１」の送信ビームにより同時受信された８本の受信走査線それぞれの受信信号を出力する。そして、受信整相加算部１２４は、図８Ａに示すように、送信焦点「Ｆ_２」の送信ビームにより同時受信された８本の受信走査線それぞれの受信信号を出力する。図８Ａは、「Ｆ_１」で得られた８本の受信走査線のなかで、右端側の２本の走査線が、「Ｆ_２」で得られた８本の受信走査線のなかで、左端側の２本の走査線と重複していることを示している。

なお、変形例として説明したスキャンシーケンスが行われる場合、受信整相加算部１２４は、図８Ｂに示すように、同じ送信走査線において、送信焦点「Ｆ_１」の送信ビームにより同時受信された８本の受信走査線それぞれの受信信号と、送信焦点「Ｆ_２」の送信ビームにより同時受信された８本の受信走査線それぞれの受信信号とを出力する。図８Ｂは、「Ｆ_１」及び「Ｆ_２」それぞれで得られた８本の受信走査線のなかで、右端側の２本の走査線が、「Ｆ_１」及び「Ｆ_２」それぞれで得られた８本の受信走査線のなかで、左端側の２本の走査線と重複していることを示している。

受信整相加算部１２４が出力した各送信レートの複数の受信走査線それぞれの複数の受信信号は、順次、受信信号記憶部１３１に格納される。そして、例えば、１フレーム分の受信信号群が受信信号記憶部１３１に格納されると、補正部１３２の処理が開始する。

補正部１３２は、複数の受信信号に対して、複数の受信走査線の位置に応じた振幅の重み付け処理と位相補正処理とを行なって、複数の処理済み受信信号を出力する。換言すると、補正部１３２は、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号に対して、振幅補正と、当該複数の受信信号が得られた送信レートの送信ビームの送信遅延補正とを行なって、複数の処理済み受信信号である複数の補正受信信号を出力する。具体的には、補正部１３２は、複数の受信信号に対する重み付け処理に用いる振幅の重み付け及び位相補正処理に用いる位相補正量を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波の送信焦点の位置に応じて求める。なお、以下では、「重み付け処理」を「振幅補正」と記載し、「重み付け処理に用いる振幅の重み付け」を「振幅補正量」と記載する場合がある。また、以下では、「位相補正処理」を「送信遅延補正」と記載し、「位相補正処理に用いる位相補正量」を「送信遅延補正に用いる遅延補正量」と記載する場合がある。補正部１３２は、複数の受信信号に対する重み付け処理に用いる振幅の重み付け及び位相補正処理に用いる位相補正量を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波（当該複数の受信信号が得られた送信レートの送信ビーム）の送信焦点の位置に応じて求める。ここで、補正部１３２は、複数の受信信号に対する遅延補正量（位相補正量）を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波（送信ビーム）が各受信走査線に到達する伝搬経路の相対的な距離差に応じて求める。例えば、補正部１３２は、複数の受信信号に対して、当該複数の受信信号が得られた送信レートの送信ビームの伝搬経路における位相に応じた送信遅延補正を行なう。

また、補正部１３２は、複数の受信信号に対する振幅の重み付け（振幅補正量）を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波（送信ビーム）に関するパラメータに基づいて、求める。例えば、補正部１３２は、送信超音波（送信ビーム）に関するパラメータとして、送信超音波から各受信走査線までの距離を用いる。

そして、合成部１３３は、補正部１３２が出力した各送信超音波（各送信レート）の複数の補正受信信号の中で、同一の受信走査線の複数の処理済み受信信号（複数の補正受信信号）を合成する。そして、画像生成部１６は、合成部１３３が出力した信号に基づいて、画像データを生成する。例えば、画像生成部１６は、合成部１３３が出力した信号からＢモード処理部１４が生成したＢモードデータから、Ｂモード画像データを生成する。そして、モニタ２は、制御部１９の制御により、Ｂモード画像データを表示する。

以下、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信が図５に示すスキャンシーケンスが実行された場合に、補正部１３２及び合成部１３３が行なう処理の一例について、図９〜図１３を用いて説明する。図９〜図１３は、本実施形態に係る送信整相部が行なう処理の一例を示す図である。

まず、振幅の重み付け処理について、図９及び図１０を用いて説明する。図９では、「Ｍ番目」の送信ビーム内に、同時受信数が「８」に設定され、ウォーキングした位置で送信される「Ｍ＋１番目」の送信ビームとのオーバーラップ数が「２」に設定された場合の送受信ビームの配置を示している。また、図９では、重複する２本の受信走査線上のサンプル点を、ハッチングを施した丸で示している。また、図９では、補正部１３２が、各送信レートで、８本の受信走査線それぞれで同じ深さの８個のサンプル点の受信信号に対して与える重み付けとなる振幅補正値を「曲線」で模式的に示している。

図９に示す「曲線」は、補正部１３２が、送信ビームに関するパラメータとして、送信ビームの中心（送信焦点）から各サンプル点までの距離を用いて求めた振幅補正値（重み関数）である。例えば、図１０の上図は、異なる位置の３つの送信開口それぞれから送信ビームを送信して並列同時受信することで得られた８本の受信信号に対して、重みを一律にして（すなわち、振幅補正を行なわずに）、加算合成を行なう場合を示している。振幅補正を行なわずに、両端の受信走査線２本分の受信信号を加算合成すると、加算の有無により、加算ムラが生じる。

一方、図１０の下図は、図９に示す重み関数により、各送信レートで得た８本の受信信号の振幅の重み付けを行なって、両端の受信走査線２本分の受信信号を加算合成することで、加算ムラの発生が軽減することを示している。

このような加算ムラの発生を軽減するための重み関数を算出する方法について、以下、数式を用いて説明する。例えば、ある深さ「Ｚ_Ｆｍ、ｍ＝０，１，２・・・」に「ｍ」個の焦点を設定した送信ビームにおいて、走査線位置「（ｘ（ｎ），ｚ）、ｎ＝０，１，２・・・」と、送信ビーム「Ｔ_ｋ」の中心位置「（ｘ_０（ｋ），ｚ）」との距離に基づいた重みを用いて合成させるとする。そして、送信波形の振幅分布を「ガウス分布」であると仮定すると、補正部１３２は、以下の式（１）により、重み関数「Ｗ_Ｆｍ（ｘ（ｎ），ｚ；Ｔ_ｍ）」を算出する。

なお、式（１）の「ｘ（ｎ）」は、同時受信点「ｎ」における方位方向の走査線位置を示し、式（１）の「ｘ_０（ｋ）」は、送信ビーム番号「ｋ」における送信ビーム「Ｔ_ｋ」の中央位置（送信走査線の方位方向の位置）を示す。そして、式（１）の「Ｂ（ｚ；Ｚ_Ｆｍ）」は、深さ「Ｚ_Ｆｍ」で焦点形成した送信ビーム「Ｔ_ｋ」の深さ「ｚ」におけるビーム幅を示す。

ここで、送信焦点の位置が「Ｆ_１」と「Ｆ_２」との２つに設定された場合に得られた受信信号を「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_１）」と「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_２）」とする。そして、ラスタをウォーキングさせるスキャンシーケンスでは、「Ｆ_１」から「Ｆ_２」へ送信焦点を変更する場合、送信ビームは、「Ｔ_ｋ」から「Ｔ_ｋ＋１」に変更される。かかる場合、補正部１３２は、「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_１）」に対しては「Ｗ_Ｆｍ（ｘ（ｎ），ｚ；Ｔ_ｋ）」を乗算し、「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_２）」に対しては「Ｗ_Ｆｍ（ｘ（ｎ），ｚ；Ｔ_ｋ＋１）」を乗算する。

この場合、合成部１３３が加算合成で出力する信号は、以下の式（２）で示される。

なお、上記の変形例でのスキャンシーケンスでは、「Ｆ_１」から「Ｆ_２」へ送信焦点を変更する場合、送信ビームは、「Ｔ_ｋ」のままである。かかる場合、補正部１３２は、「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_１）」及び「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_２）」それぞれに対して「Ｗ_Ｆｍ（ｘ（ｎ），ｚ；Ｔ_ｋ）」を乗算する。この場合、合成部１３３が加算合成で出力する信号は、以下の式（３）で示される。

なお、式（２）及び式（３）は、振幅の重み付け処理のみを行なった合成処理を示しており、実際には、以下に説明する遅延補正（位相補正）が、更に、補正部１３２により行われる。位相補正について、図１１及び図１２を用いて説明する。なお、図１１では、作図上、送信焦点が、左右の送信ビームで同じとして示しているが、以下に説明する内容は、左右の送信ビームで送信焦点の位置が、図５に示すように、異なる場合でも適用可能である。

図１１では、Ｍ番目の送信ビームで設定された深さ「Ｒ_ｘ」の８個の同時受信のサンプル点と、Ｍ＋１番目の送信ビームで設定された深さ「Ｒ_ｘ」の８個の同時受信のサンプル点とを示している。図１１では、オーバーラップ数の設定により、Ｍ番目で設定された８個のサンプル点の右端の２点と、Ｍ＋１番目で設定された８個のサンプル点の左端の２点とが同一位置であることを示している。また、図１１では、Ｍ番目で設定された８個のサンプル点の最右端の点と、Ｍ番目で設定された８個のサンプル点の左から２番目の点とを観測点Ｘとして示している。

ここで、同時受信点数を多く設定すると、受信点の両端ほど、送信ビームの波面が到達する時間にズレが生じる。すなわち、図１１に示すように、同じ深さであっても、送信走査線から離れた位置の観測点Ｘに到達する送信波面の位相と、送信走査線の近傍の点に到達する送信波面の位相とには、波面ズレ（位相ズレ）がある。また、図１１の左右を比較すると、同じ観測点Ｘであっても、送信走査線の位置が異なると、波面ズレ（位相ズレ）の程度が変わる。そのため、観測点Ｘの２つの受信信号を、送信遅延補正無しで、合成した場合、位相の一致／不一致によって、強め合ったり、弱め合ったりしてしまう。そのため、送信、受信又は送受信における伝播距離の差異に起因した相対的な遅延量を補正する。

そこで、補正部１３２は、上記の振幅の重み付け処理とともに、送信における伝播距離の差異に起因した相対的な遅延量を補正する。例えば、補正部１３２は、「送信開口Ｌ_ＴＯ」の送信ビームが、送信走査線上の深さ「Ｒ_Ｘ」に到達する時間を算出する。また、補正部１３２は、観測点Ｘを通る仮想送信走査線の送信ビームを形成するための「仮想送信開口Ｌ’_Ｔ０」を設定し、「仮想送信開口Ｌ’_Ｔ０」の送信ビームが、観測点Ｘに到達する時間を算出する。そして、補正部１３２は、これら到達時間の時間差を、位相差に変換して、位相補正量を算出する。なお、上記の処理は、図１１に示す左右の送信ビームの双方で、同じ処理となる。

そして、補正部１３２は、例えば、図１２に示すように、式（２）の「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_１）」に対して、送信波面の到達時間差に基づく位相補正を行ない、式（２）の「ＩＱ（ｘ，ｚ；Ｆ_２）」に対して、送信波面の到達時間差に基づく位相補正を行なう。合成部１３３は、補正部１３２が振幅補正及び位相補正を行なった処理済み受信信号である補正受信信号群を、受信走査線単位で合成して、１フレーム分の信号群を生成し、Ｂモード処理部１４に出力する。

なお、上記では、受信走査線の位置と送信ビームの位置関係を示す「送信ビームの中心から受信走査線までの距離」と、「幾何学的に算出した送信ビーム幅」とを用いて、ガウス分布に基づく重み関数を算出して、振幅の重み付け処理（振幅補正）を行なう場合について説明した。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、補正部１３２は、単純に、送信ビームの中心からの距離と送信ビーム幅との比を重み関数としても良い。

また、補正部１３２は、送信超音波に関するパラメータとして、幾何学的パラメータではなく、送信超音波の各受信走査線における音場強度を用いる場合であっても良い。例えば、補正部１３２は、送信ビームの音場強度をガウス分布と仮定せず、ハイドロフォン等を用いて送信ビームの音場分布を測定し、測定した音場強度に基づいて、重み関数を算出しても良い。

図１３に示す画像データ８００は、上記の振幅の重み付け処理及び位相補正で得られたＢモード画像データを模式的に示す。画像データ８００は、図５に示すスキャンシーケンスを「Ｆ_１＝８０ｍｍ、Ｆ_２＝４０ｍｍ」とし、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信で行なったものである。また、図１３に示す画像データ６００は、図３に示す画像データ６００であり、従来の「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信に送信波面合成を適用した結果である。また、図１３に示す画像データ７００は、図３に示す画像データ７００であり、従来の「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信に多段フォーカスを適用した結果である。そして、図１３に示す画像データ９００は、並列同時受信を行なわずに、通常のＢモードスキャンを行なって得られたＢモード画像データ模式的に示す。

図１３に示すように、画像データ８００では、画像データ６００及び７００に描出されていた「同時受信間隔に起因したスジ」や「加算合成の有無による加算ムラ」が消失している。また、図１３に示すように、画像データ８００と画像データ９００との画質は、略同じである。そして、画像データ８００が得られるフレームレートは、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」であるため、通常スキャンでの画像データ８００が得られるフレームレートの６倍となっている。

このように、上記の実施形態では、例えば、図５を用いて説明したスキャンシーケンスと、受信部１２が行なう受信整相加算と、送信整相部１３が行なう振幅補正及び送信遅延補正（送信波面の位相補正）とを行なうことで、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させることができる。

なお、上記の実施形態は、以下に説明する変形例を行なっても良い。以下、図１４及び図１５を用いて、本実施形態に係る変形例について説明する。図１４は、本実施形態に係る第１変形例を説明するための図であり、図１５は、本実施形態に係る第２変形例を説明するための図である。

第１変形例について説明する。上記の実施形態では、時間分解能（フレームレート）を可能な限り向上させるために、通常ではあまり設定されない、可能な限り小さく、加算ムラが生じてしないようなオーバーラップ数が用いられる場合について説明した。しかし、高い時間分解能が、さほど要求されない場合、制御部１９は、以下の制約条件で、オーバーラップ数（加算合成数）を大きくしても良い。具体的には、制御部１９は、第１変形例として、複数の送信焦点の設定数を同一走査線で合成部１３３が合成処理を行なう処理済み受信信号数（補正受信信号数）と同じに設定する。

図１４の左図は、「同時受信数：８、オーバーラップ数：６」として、フレームレートを通常のスキャンに比べて２倍に向上させるスキャンシーケンスが設定されたことを示している。また、図１４の右図は、送信焦点が、浅い位置から「Ｆ_２、Ｆ_１、Ｆ_４、Ｆ_３」の４つ設定され、送信レートごとに、送信走査線を移動させながら、送信焦点を「Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、Ｆ_４」の順に切り替えるスキャンシーケンスが設定されたことを示している。

図１４に示すスキャンシーケンスでは、同時受信の間隔が狭くなることから、並列同時受信に起因したスジができにくくなる。また、送信焦点数と、合成処理を行なう補正受信信号数とを同数とすることで、図１４に示すように、加算合成数は、走査範囲の端部を除いて、受信サンプル点の全てで、「４」と同じ数となるため、加算合成数の違いによる「加算ムラ」は、起こらない。

そして、図１４に示すスキャンシーケンスでは、加算合成数と同じ数だけ送信焦点数を設定すると、多段フォーカスの効果により、一様な送信ビームが得られる。更に、図１４に示すスキャンシーケンスでは、送信焦点から離れた位置であったとしても、送信波面合成の効果によって空間分解能が向上する。

そして、補正部１３２による振幅の重み付け処理及び位相補正が行われることで、「並列同時受信に起因したスジ」及び「加算ムラ」が発生しにくい第１変形例においても、更に、空間分解能を向上させることができる。

次に、第２変形例について説明する。上記の実施形態では、１Ｄアレイプローブを超音波プローブ１として用いて、２次元走査を行なう場合に、複数の送信焦点を設定する場合について説明した。しかし、上記の実施形態で説明した超音波イメージング方法は、メカニカル４Ｄプローブや、２Ｄアレイプローブを超音波プローブ１として用いて、３次元走査を行なう場合であっても適用可能である。例えば、超音波プローブ１として、メカニカル４Ｄプローブを用いる場合には、素子群を機械的に揺動することで得られた複数の断層像を合成することでボリュームデータが生成される。かかる場合、各断層像において、上述した実施形態で説明した超音波イメージング方法を実行することで、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立することができる。

一方、超音波プローブ１が複数の素子を２次元で配列された２Ｄアレイプローブである場合、複数の送信焦点は、一方の配列方向の素子を駆動して設定することができ、或いは、双方の配列方向の素子を駆動して設定することができる。

例えば、送信部１１は、図１５に示すように、送信レートごとに送信焦点の深さの位置を切り替えて、azimuth方向に絞った送信焦点を有する送信ビームを、２次元の送信開口から送信させる。或いは、送信部１１は、送信レートごとに送信焦点の深さの位置を切り替えて、elevation方向に絞った送信焦点を有する送信ビームを、２次元の送信開口から送信させる。或いは、送信部１１は、送信レートごとに送信焦点の深さの位置を切り替えて、azimuth方向及びelevation方向の双方で絞った送信焦点を有する送信ビームを、２次元の送信開口から送信させる。

上記の送信焦点制御を行なうことで、２Ｄアレイプローブを用いた３次元走査でも、図５に示すスキャンシーケンスと類似したスキャンシーケンスを行なうことができる。従って、第２変形例では、ボリュームデータを撮影する場合であっても、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立することができる。なお、第２変形例は、elevation方向の素子数が、２Ｄアレイプローブより少ない、１．５Ｄアレイプローブを用いる場合でも適用可能である。

（音場の変更による制御）
上記の実施形態にて説明した内容は、送信焦点の変更が行われていなくとも、送信ビームの形状（図９参照）、すなわち音場が変更されていれば実現可能である。

例えば、送信部１２は、送信超音波を送信する送信開口幅を、送信超音波ごとに変更させることで、音場を変更する。これにより、送信焦点の変更の有無によらず、上記の実施形態にて説明した各種の処理を実現可能である。

すなわち、上記の実施形態に係る超音波診断装置において、受信部１２は、超音波プローブ１による超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。処理部としての補正部１３２は、複数の受信信号又は複数の受信信号に基づく複数の信号の少なくとも一つに対して、受信走査線の位置に応じた重み付け処理および位相補正処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する。合成部１３３は、送信される超音波の音場の変更前後および前記複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて処理部が出力した複数の前記処理済み信号を用いて複数の合成信号を出力する。画像生成部１６は、合成部が出力した複数の合成信号に基づいて画像データを生成する。これにより、実施形態に係る超音波診断装置は、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させることができる。

例えば、送信部１１は、超音波プローブ１による所定回数の超音波の送受信毎に、音場を変更する。具体的には、送信部１１は、送信焦点の位置及び送信開口幅の少なくとも一方を、送信超音波ごとに変更させることで、音場を変更する。そして、制御部１９は、超音波プローブ１による所定回数の超音波の送受信毎に、複数の受信走査線の位置を変更する。これにより、実施形態に係る超音波診断装置は、音場の違い（つまり、形状の異なる送信ビーム）を利用して、スジや加算ムラを抑えた画像を生成することができる。

なお、送信開口幅を変更させることで音場を変更する場合においても、上記の実施形態にて説明した内容は適用可能である。

（重み付け処理）
上記の実施形態では、重み付け処理を行うことにより、「同時受信数：８、オーバーラップ数：２」の並列同時受信を行う場合を説明した。しかしながら、実施形態はこれに限らず、例えば、同時受信数「８」の並列同時受信において、オーバーラップ数を「３」、「５」、「６」、「７」のいずれかの数に設定することが可能となる。

例えば、「同時受信数：８、オーバーラップ数：３」の並列同時受信を行う場合を説明する。この並列同時受信において、受信走査線の位置をＭ番目からＭ＋１番目に変更する場合、Ｍ番目の受信走査線（８本）及びＭ＋１番目の受信走査線（８本）のうち、３本の受信走査線が変更の前後で同一の位置であり、５本の受信走査線が変更の前後で異なる。

また、例えば、「同時受信数：８、オーバーラップ数：５」の並列同時受信を行う場合には、Ｍ番目の受信走査線及びＭ＋１番目の受信走査線のうち、５本の受信走査線が変更の前後で同一の位置であり、３本の受信走査線が変更の前後で異なる。

このように、重み付け処理を行うことにより、１から同時受信数（この場合、８）までの整数のうち、任意の整数をオーバーラップ数として設定し、並列同時受信を行うことができる。

すなわち、上記の実施形態に係る超音波診断装置において、受信部１２は、超音波プローブによる超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する。処理部としての補正部１３２は、複数の受信信号又は複数の受信信号に基づく複数の信号に対して受信走査線の位置に応じた重み付け処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する。合成部１３３は、少なくとも複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて処理部が出力した複数の処理済み信号を含む複数の信号を用いて複数の合成信号を出力する。画像生成部１６は、合成部１３３が出力した複数の合成信号に基づいて画像データを生成する。また、複数の受信走査線の位置は、複数の受信走査線の数の約数ではない数の受信走査線の位置が変更の前後で異なり、残りの数（オーバーラップ数）の受信走査線の位置が変更の前後で同一となるように変更される。これにより、実施形態に係る超音波診断装置は、ＳＮを向上させて加算ムラやスジを抑えつつ、更にフレームレートを上げることができる。

なお、上記の実施形態においても、任意の数をオーバーラップ数として設定可能である。また、並列同時受信可能な同時受信数は「８」に限らず、他の数であってもよい。

なお、上記の実施形態及び変形例で説明した超音波イメージング方法は、超音波診断装置とは独立に設置され、上記の送信整相部１３等の機能を有する信号処理装置が、受信部１２から受信信号群を取得して、実行する場合であっても良い。

また、上記の実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、図１に示す送信整相部１３は、受信部１２に統合されるように構成されても良い。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態及び変形例で説明した超音波イメージング方法は、予め用意された超音波イメージングプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この超音波イメージング方法は、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この超音波イメージング方法は、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上、説明したとおり、上記の実施形態及び変形例によれば、時間分解能の向上と空間分解能の向上とを両立させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 送信整相部
１３１ 受信信号記憶部
１３２ 補正部
１３３ 合成部
１６ 画像生成部

Claims (16)

1. 超音波プローブによる超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する受信部と、
   前記複数の受信信号又は前記複数の受信信号に基づく複数の信号の少なくとも一つに対して、受信走査線の位置に応じた重み付け処理および位相補正処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する処理部と、
   送信される超音波の音場の変更前後および前記複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて前記処理部が出力した複数の前記処理済み信号を用いて複数の合成信号を出力する合成部と、
   前記合成部が出力した前記複数の合成信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 超音波プローブによる超音波の送受信毎に、複数の受信走査線それぞれに対応する複数の受信信号を出力する受信部と、
   前記複数の受信信号又は前記複数の受信信号に基づく複数の信号に対して受信走査線の位置に応じた重み付け処理を実行し、受信走査線毎の処理済み信号を出力する処理部と、
   少なくとも前記複数の受信走査線の位置の変更前後の超音波の送受信に応じて前記処理部が出力した複数の前記処理済み信号を含む複数の信号を用いて複数の合成信号を出力する合成部と、
   前記合成部が出力した前記複数の合成信号に基づいて画像データを生成する画像生成部と、
   を備え、
   前記複数の受信走査線の位置は、前記複数の受信走査線の数の約数ではない数の受信走査線の位置が変更の前後で異なり、残りの数の受信走査線の位置が変更の前後で同一となるように変更される、超音波診断装置。
3. 前記複数の受信走査線の位置は、前記複数の受信走査線の数の約数ではない数の受信走査線の位置が変更の前後で異なり、残りの数の受信走査線の位置が変更の前後で同一となるように変更される、請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記超音波プローブによる所定回数の超音波の送受信毎に、送信される超音波の音場を変更する送信部と、
   前記超音波プローブによる所定回数の超音波の送受信毎に、前記複数の受信走査線の位置を変更する制御部と、
   を備える、請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
5. 前記合成部は、同一の受信走査線に関する前記処理済み信号同士を合成することで前記複数の合成信号を出力する、請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
6. 前記送信部は、前記超音波プローブから送信させる送信超音波の送信焦点の位置、及び、前記送信超音波を送信する送信開口幅の少なくとも一方を、前記送信超音波ごとに変更させることで、前記音場を変更する、請求項４に記載の超音波診断装置。
7. 前記送信部は、送信超音波ごとに同一送信走査線で送信焦点の位置及び前記送信開口幅の少なくとも一方を変更させる、請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記処理部は、前記複数の受信信号に対する前記重み付け処理に用いる振幅の重み付け及び前記位相補正処理に用いる位相補正量を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波の送信焦点の位置に応じて求める、請求項１又は３に記載の超音波診断装置。
9. 前記処理部は、前記複数の受信信号に対する前記重み付け処理に用いる振幅の重み付けを、当該複数の受信信号が得られた送信超音波の送信焦点の位置に応じて求める、請求項２に記載の超音波診断装置。
10. 前記処理部は、前記複数の受信信号に対する前記振幅の重み付けを、当該複数の受信信号が得られた送信超音波に関するパラメータに基づいて、求める、請求項８又は９に記載の超音波診断装置。
11. 前記処理部は、前記送信超音波に関するパラメータとして、前記送信超音波から各受信走査線までの距離を用いる、請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記処理部は、前記送信超音波に関するパラメータとして、前記送信超音波の各受信走査線における音場強度を用いる、請求項１０に記載の超音波診断装置。
13. 前記処理部は、前記複数の受信信号に対する前記位相補正量を、当該複数の受信信号が得られた送信超音波が各受信走査線に到達する伝搬経路の相対的な距離差に応じて求める、請求項８〜１２のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
14. 前記送信部は、複数の送信焦点それぞれの送信超音波を送信する際の送信開口幅を、任意の開口幅、又は、一定の開口幅、又は、送信焦点の位置に応じた開口幅に決定する、請求項６又は７に記載の超音波診断装置。
15. 前記超音波プローブが複数の素子を２次元で配列された超音波プローブにおいて複数の前記送信焦点が変更される場合、前記複数の送信焦点は、一方の配列方向の素子を駆動して設定される、又は、双方の配列方向の素子を駆動して設定される、請求項６〜１４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
16. 前記送信焦点の設定数は、同一走査線で前記合成部が合成処理を行なう処理済み受信信号数と同じである、請求項６又は７に記載の超音波診断装置。