JP2019130050A - 超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、および、超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象領域内のカラードプラ画像の品質のバラつきを防ぎ、対象領域全体のカラードプラ画像の品質を向上させる。【解決手段】超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行する送信部と、前記送信部による超音波の送信に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成する直交検波部と、同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成する速度算出部とを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、および、それを備えた超音波診断装置に関し、特に、カラーフローマッピング法を用いる超音波信号処理装置における超音波の送受信方法、及び、カラーフローマッピング演算処理に関する。

超音波診断装置は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）により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）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。

近年、多くの超音波診断装置には、カラーフローマッピング（ＣＦＭ；Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）法が具備されている。ＣＦＭ法では、血流等の体内組織の動きによるエコーに発生するドプラシフト（周波数偏移）を検出し、速度情報を二次元画像として、二次元断層画像（Ｂモード断層画像）に重畳表示を行う。ドプラシフトの検出を行うためには、被検体内の同一の位置に繰り返し超音波を送受信する必要がある。以下、超音波が同一の位置に送受信される時間間隔を「パルス繰り返し時間」と表記する。

近年、微細な血管等、低速の動きに対する検出精度の向上が望まれており、パルス繰り返し時間が大きくなる傾向にある。そのため、被検体内の同一の位置に連続して超音波を送信するのではなく、被検体内の対象領域全体に対する超音波走査を等間隔で行うシーケンスが用いられている。

特許第６１０４７４９号

ＣＦＭ法において、得られる速度情報の精度は超音波の周波数や送信方向などの送信条件に依存するため、ＣＦＭ法の精度向上には送信条件の最適化が望まれる。一方で、最適な送信条件は事前に知ることが困難であり、また、対象領域内で最適な送信条件が一定とは限らない、という課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象領域内のカラードプラ画像の品質のバラつきを防ぎ、対象領域全体のカラードプラ画像の品質を向上させることを目的とする。

本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行する送信部と、前記送信部による超音波の送信に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成する直交検波部と、同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成する速度算出部とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、複数の送信条件を用いて、送信条件ごとに解析を行った速度情報に基づいて速度情報を生成することができる。したがって、観測点の位置によって最適な送信条件が異なることに起因する速度情報の精度のバラつきを抑え、対象領域全体のカラードプラ画像の品質を向上させることができる。

実施の形態に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。 実施の形態に係る受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）は実施の形態に係る送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図であり、（ｂ）は受信ビームフォーマ部１０４による音響線対象領域Ｂｘを示す模式図である。 実施の形態に係る、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。 （ａ）は実施の形態に係る、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートであり、（ｂ）は送信条件の一例である。 実施の形態に係る、速度合成部１０５５の速度合成を示す概略図である。 実施の形態に係る超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。 実施の形態に係る、ＣＦＭ処理部１０５におけるＣＦＭ処理を示すフローチャートである。 変形例１に係る、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートの一例である。 変形例１に係る、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートの一例である。 変形例２に係る、速度合成部１０５５の速度合成を示す概略図である。 従来の送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートの一例である。

≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、カラードプラ画像を生成する超音波診断装置において、フレームレートを低下させずに対象領域全体の速度の検出精度を向上させるために各種の検討を行った。

ＣＦＭ法を行う超音波診断装置において、従来、例えば、図１２に示すような、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートによる動作が行われている。図１２の横軸（Ｘ軸）は、送信フォーカス点Ｆの素子列方向（ｘ方向）の位置および音響線の生成位置を示す。なお、図１２では、便宜上、振動子の数を１６としている。

図１２に示すように、従来の超音波診断装置では、例えば、超音波送信に同期してその送信フォーカス点を通る直線状の領域に対して音響線信号の生成を行い、超音波の送受信を行うたびに送信フォーカス点と音響線信号の生成位置とを振動子１つ分だけ移動する、という動作を行う。これにより、対象領域内の１つの観測点においては、超音波の送受信の間隔であるパルス繰り返し時間を大きくとることができる。一方で、送信条件が異なっている音響線信号を混在させてドプラシフトの検出を行おうとすると速度の検出精度が低下するため、一連の超音波送受信の途上で送信条件を変更することができない。したがって、送信条件の最適化を行うためには、第１の送信条件によるＣＦＭ法と第２の送信条件によるＣＦＭ法とを相互に干渉しないように行う必要がある。しかしながら、第１の送信条件によるＣＦＭ法と第２の送信条件によるＣＦＭ法とを別々に行うと、それぞれで所要時間が発生するため、フレームレートが送信条件の数に反比例して低下する。そのため、従来、例えば、特許文献１に開示されているように、音響線信号の生成時に空間コンパウンドを行うことで、音響線信号のＳ／Ｎ比を向上させる技術は存在している。しかしながら、この技術は、ＣＦＭ法は１種類のみ行うものであり、第１の送信条件によるＣＦＭ法と第２の送信条件によるＣＦＭ法とを別々に行うものではない。

そこで、発明者は、上記課題に鑑み、所要時間の殆どを共有しながら、第１の送信条件によるＣＦＭ法と第２の送信条件によるＣＦＭ法とを相互に干渉しないよう行うことに着目し、実施の形態に係る超音波信号処理方法及びそれを用いた超音波診断装置に想到するに至ったものである。

以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。

≪実施の形態≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態に係る超音波診断装置１００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を受信する複数の振動子１０１ａを有するプローブ１０１、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、超音波画像を画面上に表示する表示部１０８を有する。プローブ１０１、表示部１０８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、表示部１０８が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０８とは、超音波診断装置１００の内部にあってもよい。

＜超音波診断装置１００の構成＞
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、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、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１０３と、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を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、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１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号を周波数解析しカラーフロー情報を生成するＣＦＭ処理部１０５、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号に基づいて断層画像（Ｂモード画像）に対応するフレーム音響線信号を生成する断層画像処理部１０６、フレーム音響線信号をＢモード断層画像に変換しカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成、表示部１０８に表示させる画像生成部１０７、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号、ＣＦＭ処理部１０５が出力するフレームＣＦＭ信号、及び断層画像処理部１０６が出力するフレーム音響線信号を保存するデータ格納部１０９と、各構成要素を制御する制御部１１０を備える。

このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７は、超音波信号処理装置１５０を構成する。

超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７、制御部１１０は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路により実現される。

データ格納部１０９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、ＢＤ、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１０９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１０２がなく、送信ビームフォーマ部１０３と受信ビームフォーマ部１０４とが直接、プローブ１０１の各振動子１０１ａに接続されていてもよい。また、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。これは、本実施の形態に係る超音波診断装置１００に限られず、後に説明する他の実施の形態や変形例に係る超音波診断装置でも同様である。

＜各構成要素の説明＞
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々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１０３は送信部１０３１から構成される。

送信部１０３１は、制御部１１０からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口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パルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。具体的には、送信部１０３１は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、遅延回路を備えている。クロック発生回路は、超音波ビームの送信タイミングを決定するクロック信号を発生させる回路である。パルス発生回路は、各振動子を駆動するパルス信号を発生させるための回路である。遅延回路は、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ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スを行うための回路である。

送信部１０３１は、１回の超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に、所定の移動ピッチＭｐだけ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。このとき、送信部１０３１は、超音波送信ごとに送信条件を巡回的に変更する。送信条件とは、例えば、送信する超音波の周波数、超音波の送信方向、フォーカス点の深さ、超音波の波数などのパラメータで規定される条件であり、複数の送信条件は、少なくとも上述のパラメータの１つが相互に異なる。送信部１０３１は、例えば、送信条件が第１送信条件〜第４送信条件の４種類を用いて、第１送信条件による送信後、移動ピッチＭｐだけ送信開口Ｔｘを列方向に移動させて第２送信条件による送信を行い、さらに移動ピッチＭｐだけ送信開口Ｔｘを列方向に移動させて第３送信条件による送信を行い、移動ピッチＭｐだけ送信開口Ｔｘを列方向に移動させて第４送信条件による送信を行う。そして、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っていなければ、さらに移動ピッチＭｐだけ送信開口Ｔｘを列方向に移動させて第１送信条件の送信を行う。以後、送信開口Ｔｘが振動子１０１ａの列の端に到達するまで、送信条件を第１、第２、第３、第４、第１、第２、第３…の順に変更しながら、移動ピッチＭｐだけ送信開口Ｔｘを列方向に移動させて送信を行う。移動ピッチＭｐは、後述する音響線対象領域Ｂｘの列方向の幅を送信条件の数で除した値以上であることが好ましく、実施の形態では、振動子の列方向の幅と同一である。

送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１１０を介してデータ格納部１０９に出力される。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、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよく、超音波送信毎に移動ピッチＭｐだけ移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１により送信開口Ｔｘが振動子列１０１ａの一端から他端まで移動するまでの一連の超音波送信を「送受信シーケンス」と総称し、送受信シーケンスを構成する個々の超音波送信をそれぞれ「送受信イベント」と称呼する。

図３（ａ）は、送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送受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１０１ａの列（送信振動子列）を送信開口Ｔｘとして図示している。また、送信開口Ｔｘの列長を送信開口長と呼ぶ。また、超音波の送信方向は、送信開口Ｔｘの中心とフォーカス点Ｆとを結ぶ直線と、送信開口Ｔｘの中心における振動子列１０１ａの法線方向とをなす角θで示す。なお、θの符号は送信方向が振動子列方向（ｘ方向）の正の方向と負の方向のどちらに傾いているかを指し、深くなるほどｘの正の方向に進む（図面中で右下方向に進行する）場合を正、深くなるほどｘの負の方向に進む（図面中で左下方向に進行する）場合を負、とする。

送信ビームフォーマ部１０３において、送信開口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。これにより、送信開口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、すなわち送信フォーカス点Ｆ（Ｆｏｃａｌ ｐｏｉｎｔ）で、フォーカスがあう（集束する）状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Ｆｏｃａｌ ｄｅｐｔｈ）（以下、「送信フォーカス深さ」とする）は、任意に設定することができる。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆ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伝播する。すなわち、送信開口Ｔｘで放射された超音波は、次第にその空間上での幅（図中の横軸方向）を小さくし、送信フォーカス点Ｆ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。言い換えれば、砂時計型の領域は、フォーカス深さより遠い深さほど、その幅が大きくなる。この砂時計型の領域が超音波主照射領域Ａｘである。

２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受波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からサブフレーム音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、ある観測点に対する、整相加算処理がされた後の信号である。整相加算処理については後述する。図２は、受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４０、整相加算部１０４１を備える。

以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。

（１）受信部１０４０
受信部１０４０は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送受信イベントに同期してプローブ１０１での超音波反射波の受波から得た電気信号を増幅した後ＡＤ変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送受信イベントの順に時系列に受信信号を生成しデータ格納部１０９に出力し、データ格納部１０９に受信信号を保存する。

ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、各振動子にて受波された反射超音波から変換された電気信号を増幅してＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受波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を形成している。

送受信イベントでは、上述のとおり、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に超音波ビームを送信させる。これに対し、受信部１０４０は、送受信イベントに同期してプローブ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の各々が得た反射超音波に基づいて、各振動子に対する受波信号の列を生成する。ここで、反射超音波を受波する振動子を「受波振動子」と称呼する。受波振動子の数は、送信開口Ｔｘに含まれる振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子の数はプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数としてもよい。

受信部１０４０は、送受信イベントに同期して各受波振動子に対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号はデータ格納部１０９に保存される。

（２）整相加算部１０４１
整相加算部１０４１は、送受信イベントに同期して、被検体内においてサブフレーム音響線信号の生成を行う。具体的には、図３（ａ）に示すように、送信フォーカス点Ｆおよび送信開口Ｔｘの位置に依存して、直線状の音響線部分領域Ｂ１〜Ｂ４からなる音響線対象領域Ｂｘを設定する。音響線部分領域Ｂｋ（ｋは整数）の数は、送信条件の数、またはその整数倍であることが好ましい。本実施の形態では、送信開口Ｔｘの中心に最近接する２つの振動子とその振動子に隣接する２つの振動子からなる４つの連続した振動子から、超音波の伝搬向きに延伸した領域である音響線部分領域Ｂ１〜Ｂ４を設定する。すなわち、音響線対象領域Ｂｘの列方向の幅は振動子の幅の４倍である。

次に、整相加算部１０４１は、音響線対象領域Ｂｘ上に存在する複数の観測点Ｐｉｊのそれぞれについて、観測点から書く受信振動子が受信した受信信号列を整相加算する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、観測点Ｐｉｊに対して受信開口Ｒｘを設定する。受信開口Ｒｘは、受信開口Ｒｘの中心が観測点Ｐｉｊに空間的に最近接する振動子Ｘｋとなるように選択される。または、受信開口Ｒｘは、受信開口Ｒｘの中心と送信開口Ｔｘの中心とが一致するように設定してもよい。そして、整相加算部１０４１は、超音波が送信開口Ｔｘから観測点Ｐｉｊに到達する送信時間と、反射超音波が観測点Ｐｉｊから受信開口Ｒｘに含まれる各振動子Ｒｋに到達する振動子Ｒｋごとの受信時間に基づいて、振動子Ｒｋごとの遅延時間を算出する。そして、遅延時間を用いて受信信号列から観測点Ｐｉｊに対応する信号を同定し、それらを加算することでＰｉｊに対応する音響線信号を生成する。

受信部１０４０は、送受信イベントに同期して音響線対象領域Ｂｘに対応する音響線信号を生成し、生成された音響線信号はデータ格納部１０９に保存される。

３．ＣＦＭ処理部１０５の構成
ＣＦＭ処理部１０５は、複数の送受信イベントのそれぞれで得た複数の音響線信号に基づき、周波数解析を行って、ＣＦＭ信号を生成する。なお、「ＣＦＭ信号」とは、ある観測点に対する、速度情報を示す信号である。速度情報については後述する。図４は、ＣＦＭ処理部１０５、断層画像処理部１０６、画像生成部１０７の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ＣＦＭ処理部１０５は、直交検波部１０５１、フィルタ部１０５２、速度算出部１０５３を備える。

以下、ＣＦＭ処理部１０５を構成する各部の構成について説明する。

（１）直交検波部１０５１
直交検波部１０５１は、送受信イベントに同期して生成される音響線信号のそれぞれに対して直交検波を行い、各観測点における受信信号の位相を示す複素音響線信号を生成する回路である。具体的には以下の処理が行われる。まず、送信超音波と周波数が同一である第１参照信号と、第１参照信号と周波数及び振幅が同一で位相のみ９０°異なっている第２参照信号とを生成する。次に、音響線信号と第１参照信号を積算し、ＬＰＦにより第１参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除き、第１成分とする。同様に、音響線信号と第２参照信号を積算し、ＬＰＦにより第２参照信号の約２倍の周波数を有する高周波成分を取り除いて第２成分とする。最後に、第１成分を実部（Ｉ成分；Ｉｎ Ｐｈａｓｅ）、第２成分を虚部（Ｑ成分；Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ）として、複素音響線信号を生成する。

（２）フィルタ部１０５２
フィルタ部１０５２は、複素音響線信号からクラッタを取り除くフィルタ回路である。クラッタとは、組織の動きのうち、画像化の対象としない成分のことであり、具体的には、血管壁、筋肉、臓器などの組織の動きを示す情報である。クラッタは血流を示す信号よりパワーが大きいが、組織の動きは血流に比べて遅いため、血流を示す信号より周波数が低い。そのため、クラッタのみを選択的に取り除くことが可能である。フィルタ部１０５２は、既知のいわゆる「ウォールフィルタ」、「ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタ」を適用することができる。

フィルタ部１０５２は、フィルタ後の複素音響線信号を送信条件ごとに複素音響線パケットとして、データ格納部１０９に格納する。

（３）速度算出部１０５３
速度算出部１０５３は、フィルタ処理された後の複素音響線信号から、各観測点に対応する被検体内の動き、具体的には血流を推定する回路である。速度算出部１０５３は、各観測点について、複数の送受信シーケンスに係る複数の送受信イベントに対応する各複素音響線信号から位相を推定し、位相の変化速度を算出する。速度算出部１０５３は、速度解析部１０５４と、速度合成部１０５５とを備える。

速度解析部１０５４は、送信条件ごとに複素音響線信号を取得して速度解析を行う。具体的には、まず、速度解析部１０５４は、複数の送受信シーケンスに係る複素音響線信号から、第１の送信条件による送受信イベントで取得された複素音響線信号を第１の複素音響線パケットとして読み出し、これをアンサンブルデータとして、観測点Ｐｉｊごとの速度ｖ₁を算出する。本実施の形態では、最新、１つ前、２つ前、３つ前の４つの送受信シーケンスに係る複素音響線信号のうち、第１の送信条件による送受信イベントに係る複素音響線信号を第１の複素音響線パケットとして読み出す。速度の算出方法としては、複素音響線信号の位相を特定して位相の変化速度を推定してもよいし、複素音響線信号の間で相関処理を行うことにより、位相の変化速度を推定するとしてもよい。速度解析部１０５４は、算出した速度ｖ₁を、部分速度情報としてデータ格納部１０９に格納する。

次に、速度解析部１０５４は、複数の送受信シーケンスに係る複素音響線信号から、第２の送信条件による送受信イベントで取得された複素音響線信号を第２の複素音響線パケットとして読み出し、これをアンサンブルデータとして、観測点Ｐｉｊごとの速度ｖ₂を算出する。速度解析部１０５４は、算出した速度ｖ₂を、部分速度情報としてデータ格納部１０９に格納する。

同様に、速度解析部１０５４は、複数の送受信シーケンスに係る複素音響線信号から、第３の送信条件による送受信イベントで取得された複素音響線信号を第３の複素音響線パケットとして読み出し、これをアンサンブルデータとして、観測点Ｐｉｊごとの速度ｖ₃を算出する。速度解析部１０５４は、算出した速度ｖ₃を、部分速度情報としてデータ格納部１０９に格納する。

さらに、速度解析部１０５４は、複数の送受信シーケンスに係る複素音響線信号から、第４の送信条件による送受信イベントで取得された複素音響線信号を第４の複素音響線パケットとして読み出し、これをアンサンブルデータとして、観測点Ｐｉｊごとの速度ｖ₄を算出する。速度解析部１０５４は、算出した速度ｖ₄を、部分速度情報としてデータ格納部１０９に格納する。

速度合成部１０５５は、同一の送受信シーケンスに基づいて作成された複数の部分速度情報を取得し、観測点Ｐｉｊの位置を指標として速度を合成する。具体的には、図６（ａ）に示すように、第１の送信条件に対応する部分速度情報２０１、第１の送信条件に対応する部分速度情報２０２、第３の送信条件に対応する部分速度情報２０３、第４の送信条件に対応する部分速度情報２０４、をデータ格納部１０９から読み出す。そして、被検体内の同一の場所に対応する観測点Ｐｉｊに対して、以下の式に基づいて速度値ｖを算出する。

ｖ＝αｖ₁＋βｖ₂＋γｖ₃＋δｖ₄
ここで、α＋β＋γ＋δ＝１である。重みづけ係数α、β、γ、δのそれぞれは、観測点Ｐｉｊの位置に係らず一定としてもよいし、観測点Ｐｉｊの位置に依存して変化するとしてもよい。重みづけ係数の一例としては、例えば、送信方向θの絶対値が小さい送信条件ほど重みづけ係数を大きくする。このようにすることで、検出を行いたい深さ方向（Ｙ方向）の動きに対する感度を向上させつつ、空間コンパウンドの利益を得ることができる。

また、例えば、超音波周波数の高い送信条件は観測点Ｐｉｊの位置が浅いほど重みづけを大きくし、超音波周波数の低い送信条件は観測点Ｐｉｊの位置が深いほど重みづけを大きくする。このようにすることで、分解能が高い反面、減衰の激しい高周波の超音波を用いて浅部の動きを高精度で取得し、高周波の超音波が十分に伝搬しない深部は低周波の超音波を用いて動きを検出することができる。また、例えば、観測点Ｐｉｊの深さと送信フォーカス深度とが近いほど重みづけを大きくする。このようにすることで、送信フォーカス点近傍のＳ／Ｎ比が高い音響線信号に基づいて速度算出を行うこともできる。

速度合成部１０５５は、観測点Ｐｉｊごとの速度値ｖを速度情報として、画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。なお、速度合成部１０５５は、合成後の速度値ｖに基づいて、速度の分散値やパワーをさらに算出し、同様に画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力してもよい。

４．断層画像処理部１０６の構成
断層画像処理部１０６は、複数の送受信イベントで得た音響線信号を合成し、１フレームの合成された音響線信号であるフレーム音響線信号を生成する。断層画像処理部１０６は、フレーム音響線信号を画像生成部１０７とデータ格納部１０９に出力する。

５．画像生成部１０７の構成
画像生成部１０７は、断層画像処理部１０６が生成したフレーム音響線信号をＢモード断層画像に変換し、ＣＦＭ処理部１０５が生成したフレームＣＦＭ信号を色調変換して重畳することでカラードプラ画像を生成するための回路である。図６に示すように、画像生成部１０７は、カラーフロー生成部１０７１、断層画像生成部１０７２、画像合成部１０７３を備える。

（１）カラーフロー生成部１０７１
カラーフロー生成部１０７１は、フレームＣＦＭ信号からカラードプラ画像を生成するための色調変換を行う回路である。具体的には、まず、フレームＣＦＭ信号の座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点の平均速度を色情報に変換してカラーフロー情報を生成する。このとき、例えば、（１）プローブに向かう向きは赤色、プローブから遠ざかる向きは青色、（２）速度の絶対値が大きいほど彩度が高く、絶対値が小さいほど彩度が低い、のように変換を行う。より具体的には、プローブに向かう速度成分については速度の絶対値を赤色の輝度値に変換し、プローブから遠ざかる速度成分については速度の絶対値を青色の輝度値に変換する。

なお、カラーフロー生成部１０７１は、ＣＦＭ処理部１０５から速度分散を示す信号をさらに受信し、分散の値を緑の輝度値に変換してもよい。このようにすることで、乱流の発生位置を示すことができる。

カラーフロー生成部１０７１は、生成したカラーフロー情報を画像合成部１０７３に出力する。

（２）断層画像生成部１０７２
断層画像生成部１０７２は、フレーム音響線信号からＢモード断層画像を生成する回路である。具体的には、まず、フレーム音響線信号の座標系を直交座標系に変換する。次に、各観測点の音響線信号の値を輝度に変換してＢモード断層画像を生成する。具体的には、断層画像生成部１０７２は、音響線信号の値に対して包絡線検波を行い、対数圧縮を行うことで、輝度に変換する。断層画像生成部１０７２は、生成したＢモード断層画像を画像合成部１０７３に出力する。

（２）画像合成部１０７３
画像合成部１０７３は、断層画像生成部１０７２が生成したＢモード断層画像に、カラーフロー生成部１０７１が生成したカラーフロー情報を重畳してカラードプラ画像を生成し、表示部１０８に出力する回路である。これにより、Ｂモード断層画像上に血流の向きと速さ（速度の絶対値）を追加したカラードプラ画像が表示部１０８に表示される。

＜送信ビームフォーマ部１０３における送受信イベントの詳細＞
以下、送受信イベントの実行順序と送信条件について、詳細に説明する。

図５（ａ）は、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示すタイムチャートである。図５（ｂ）は、送信条件の一例を示す図である。なお、図５（ｂ）では、送信条件のパラメータとして超音波周波数、送信方向、焦点深度、波数の４つを示しているが、任意の２つの送信条件間でパラメータの１つが異なっていればよく、４パラメータ全てが異なっている必要はない。

図５（ａ）の横軸（Ｘ軸）は、送信フォーカス点Ｆの素子列方向（ｘ方向）の位置および音響線の生成位置を示す。なお、図５（ａ）では、振動子の数を１６、送信条件の種類が４、送受信イベントごとに生成する音響線の数を４、としているが、これに限られない。

まず、最初の送受信シーケンスに対して説明する。送信ビームフォーマ部１０３は、最初の送受信イベントとして、１番の振動子から振動子１．５個分左側の位置を送信開口Ｔｘの中心として、第１の送信条件により超音波送信を行う。これに同期して、受信ビームフォーマ部１０４は、反射超音波に基づいて、１番の振動子を通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。次に、送信ビームフォーマ部１０３は、最初の送受信イベントにおける超音波送信より第１の時間が経過した時刻において、１番の振動子から振動子０．５個分左側の位置を送信開口Ｔｘの中心として、第２の送信条件により超音波送信を行う。これに同期して、受信ビームフォーマ部１０４は、反射超音波に基づいて、１番、２番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。次に、送信ビームフォーマ部１０３は、２番目の送受信イベントにおける超音波送信より第１の時間が経過した時刻において、１番の振動子と２番の振動子の中間の位置を送信開口Ｔｘの中心として、第３の送信条件により超音波送信を行う。これに同期して、受信ビームフォーマ部１０４は、反射超音波に基づいて、１番、２番、３番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。送信ビームフォーマ部１０３は、３番目の送受信イベントにおける超音波送信より第１の時間が経過した時刻において、２番の振動子と３番の振動子の中間の位置を送信開口Ｔｘの中心として、第４の送信条件により超音波送信を行う。これに同期して、受信ビームフォーマ部１０４は、反射超音波に基づいて、１番、２番、３番、４番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。送信ビームフォーマ部１０３は、４番目の送受信イベントにおける超音波送信より第１の時間が経過した時刻において、３番の振動子と４番の振動子の中間の位置を送信開口Ｔｘの中心として、第１の送信条件により超音波送信を行う。これに同期して、受信ビームフォーマ部１０４は、反射超音波に基づいて、２番、３番、４番、５番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。以下同様に、（１）超音波送信の間隔は規定の第１の時間である、（２）送信条件は、第１、第２、第３、第４、第１、第２…のように、決まった順序で巡回的に、超音波送信のたびに変更する、（３）送信開口Ｔｘの位置は、超音波送信が行われるごとに固定ピッチＭｐ（本実施の形態では振動子１つ分）だけｘ方向に移動する、（４）音響線対象領域Ｂｘは、送信開口Ｔｘの中心の位置に同期してｘ方向に移動する、の４条件を満たすように送受信イベントが行われる。なお、送信条件において送信方向がパラメータとして使用される場合、上述の（４）については、音響線対象領域Ｂｘにおいて深さ０の部分が送信開口Ｔｘの中心の位置に同期してｘ方向に移動するとともに、音響線対象領域Ｂｘの形状が送信方向に同期して変化することとなる。

第４の送信条件を用いた１６番目の送受信イベントが行われると、これにより、振動子の１つを通過する直線状の領域の全てにおいて、第１の送信条件に対応する音響線、第２の送信条件に対応する音響線、第３の送信条件に対応する音響線、第４の送信条件に対応する音響線、の全てが生成されることになる。これにより、最初の送受信シーケンスが終了する。

そして、最初の送受信シーケンスが開始されてから第２の時間（パルス繰り返し時間）が経過した時刻に、第２の送受信シーケンスが開始される。

なお、第１の送受信シーケンスが終了してから第２の送受信シーケンスが開始されるまでの間、断層画像を生成するための送受信シーケンスの１／４である部分送受信シーケンスが実施され、１番、２番、３番、４番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。同様に、第２の送受信シーケンスが終了してから第３の送受信シーケンスが開始されるまでの間、断層画像を生成するための送受信シーケンスのうち続きの１／４である部分送受信シーケンスが実施され、５番、６番、７番、８番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。第３の送受信シーケンスが終了してから第４の送受信シーケンスが開始されるまでの間、断層画像を生成するための送受信シーケンスのうち続きの１／４である部分送受信シーケンスが実施され、９番、１０番、１１番、１２番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。第４の送受信シーケンスが終了してから第５の送受信シーケンスが開始されるまでの間、断層画像を生成するための送受信シーケンスのうち続きの１／４である部分送受信シーケンスが実施され、１３番、１４番、１５番、１６番の振動子のそれぞれを通過する直線上の領域に対して音響線を生成する。なお、部分送受信シーケンスにおいては、送受信イベントごとに、送信開口Ｔｘの中心位置のｘ方向の移動とそれに同期した音響線対象領域Ｂｘの移動のみが行われ、送信条件は一定である。

以上の動作により、４回の部分送受信シーケンスにより１フレーム分の断層画像を生成することができる。これに対し、カラーフロー情報については、１回の送受信シーケンスにより１フレーム分の断層画像を生成することができる。これは、第４の送受信シーケンスが終了した時点では第１、第２、第３、第４の送受信シーケンスに基づきカラーフロー情報を生成し、第５の送受信シーケンスが終了した時点では第２、第３、第４、第５の送受信シーケンスに基づきカラーフロー情報を生成することができるためである。

また、各送受信シーケンスにおいて、第１の送信条件に対応する音響線、第２の送信条件に対応する音響線、第３の送信条件に対応する音響線、第４の送信条件に対応する音響線、のそれぞれにおいて、音響対象領域Ｂｘ内の観測点のｘ方向の空間密度は同一であり、かつ、全ての送信を同一の送信条件で行った場合とも一致する。これに対し、送受信シーケンスの所要時間は、（送信条件の数−１）×１回の送受信イベントの所要時間しか増加しない。すなわち、送受信シーケンスの所要時間を大きく増加させることなく、かつ、音響対象領域Ｂｘ内の観測点のｘ方向の空間密度を低下させることなく、多種の送信条件に対応する音響線信号を取得することができる。

＜動作＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の動作について説明する。

図７は、超音波診断装置１００の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、送信プロファイルの作成を行う。送信プロファイルとは、２以上の送信条件と、送受信イベントごとの送信開口Ｔｘの移動ピッチＭｐおよび音響線の数、部分送受信シーケンスの数を規定する情報である。

次に、送受信シーケンスのカウンタｑを１に初期化し（ステップＳ２０１）、１回目の送受信シーケンスを開始する。

次に、送受信イベントのカウンタｐを１に初期化し（ステップＳ２０２）、ｐ番目の送受信イベントにおける超音波送信（ステップＳ２０３）とそれに同期した受信ビームフォーミング（ステップＳ２０４）を実行する。

次に、ステップＳ２０５において、送受信イベントのカウンタｐが、送受信シーケンス中の送受信イベント数ｐ_maxに到達したか否かを判定する。送受信イベントのカウンタｐがｐ_maxより小さいときは、ｐをインクリメントして（ステップＳ２０６）、次の送受信イベントを実施する。次の送受信イベントでは、送信条件、送信開口Ｔｘの位置、音響線の生成位置が変更される。これにより、１の送受信シーケンスに含まれる全ての送受信イベントが順に実施される。１の送受信シーケンスに含まれる全ての送受信イベントが実行されると、送受信イベントのカウンタｐがｐ_maxと一致するため、ステップＳ３００に進む。

次に、ステップＳ３００において、ＣＦＭ処理を実行する。

ここで、ステップＳ３００におけるＣＦＭ処理について説明する。図８は、ＣＦＭ処理部１０５におけるＣＦＭ処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１において、直交検波部１０５１は、音響線信号のそれぞれを直交検波して複素音響線信号を生成する。

次に、ステップＳ２０２において、フィルタ部１０５２は、複素音響線信号からクラッタ成分を除外又は低減する。

次に、ステップＳ３０３において、送信条件のカウンタｒを１に初期化する。ステップＳ３０４では、速度解析部１０５４は、ｒ番目の送信条件に対応する複素音響線信号を複数の送受信シーケンスに跨って取得し、これをパケットとして取得する。そして、ステップＳ３０５において、速度解析部１０５４は、パケットに含まれる同一の観測点Ｐに係る複数の複素音響線信号で相関処理を行い、位相の変化速度を推定して速度を算出して部分速度情報としてデータ格納部１０９に出力する。

次に、ステップＳ３０６において、送信条件のカウンタのｒが、送信条件の数ｒ_maxに到達したか否かを判定する。送信条件のカウンタｒがｒ_maxより小さいときは、ｒをインクリメントして（ステップＳ３０７）、次の送信条件について、速度を算出して部分速度情報としてデータ格納部１０９に出力する。これにより、送信条件ごとに、観測点Ｐごとの速度が算出される。全ての送信条件に対して速度の算出が実行されると、送信条件のカウンタｒがｒ_maxと一致するため、ステップＳ３０９に進む。

次に、ステップＳ３０９において、速度合成部１０５５は、観測点の位置を指標に複数の部分速度情報を合成し、速度情報を生成する。画像生成部１０７は、生成された速度情報に基づき、カラーフロー情報を更新表示する。

図７に戻って説明を続ける。送受信シーケンスの実行とそれに続くＣＦＭ処理のあと、超音波診断装置１００は、断層画像に係るｑ番目の部分送受信シーケンスを実施し（ステップＳ４０１）、これに同期して受信ビームフォーミングを行う（ステップＳ４０２）。

次に、ステップＳ４０３において、送受信シーケンスのカウンタｑが、部分送受信シーケンスの数ｑ_maxに到達したか否かを判定する。送受信イベントのカウンタｑがｑ_maxより小さいときは、ｑをインクリメントして（ステップＳ４０４）、次の送受信シーケンスを実施する。次の送受信シーケンスにおいては、部分送受信シーケンスにおける送信開口Ｔｘの位置、音響線の生成位置が変更される。全ての部分送受信シーケンスが実行されると、送受信シーケンスのカウンタｑがｑ_maxと一致するため、ステップＳ４０５に進む。

次に、ステップＳ４０５において、断層画像生成処理が行われる。断層画像生成部１０７２は、全ての部分送受信シーケンスに係る音響線信号からフレーム音響線信号を生成する。画像生成部１０７は、生成されたフレーム音響線信号に基づき、断層画像を更新表示する。

最後に、超音波診断装置１００は、次のフレームに処理を続行するかを判断し（ステップＳ５０１）、続行する場合はステップＳ２０１に戻る。

＜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１００によれば、同一の送信条件の送受信イベントにより生成された同一位置にある観測点Ｐについての複数の音響線信号に基づいて速度解析が行われ、複数の送信条件で得られた複数の解析結果を合成して速度情報を得る。これにより、各観測点について、それぞれ適した送信条件に基づいた速度解析結果を得ることができ、対象領域全体の解析精度を向上させることができる。

また、超音波診断装置１００では、１回の送受信シーケンスにおいて、送信条件を順次変更しながら送信開口Ｔｘと音響線対象領域Ｂｘを移動させることで、（１）同一の送信条件で行われる送受信イベントの時間間隔が一定、かつ、（２）送信条件間で音響線の素子列方向（ｘ方向）の密度が一定、としている。したがって、いずれの観測点Ｐについても、パルス繰り返し時間が一定となり、対象領域内で低速の動きに対する感知精度にバラつきが生じない。また、音響線の素子列方向（ｘ方向）の密度低下を招くことなく、かつ、１回の送受信シーケンスの所要時間をほとんど伸ばすことなく複数の送信条件を用いたＣＦＭ処理が行われるため、空間解像度やフレームレートを低下させることなく、対象領域全体の解析精度を向上させることができる。

≪変形例１≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、図５のタイムチャートに示したように、送受信イベントごとに送信条件、送信開口Ｔｘの中心位置、音響線対象領域Ｂｘの全てを変更する構成とした。しかしながら、送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘについては、以下に示すように、適宜変更してよい。

図９のタイムチャートは、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示す第１の例である。実施の形態１では送受信イベントごとに送信開口Ｔｘの中心位置を変更し、これに同期して音響線対象領域Ｂｘを変更する構成であったが、第１の例では、送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは、送受信イベントが２回行われる毎に行う。すなわち、第１の送受信イベントと第２の送受信イベントとでは、送信条件のみが異なり送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは同一である。また、同様に、第３の送受信イベントと第４の送受信イベントとでは、送信条件のみが異なり送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは同一である。その一方で、第２の送受信イベントと第３の送受信イベントとでは、送信開口Ｔｘの中心位置は振動子２個分移動する。つまり、移動ピッチＭｐは、後述する音響線対象領域Ｂｘの列方向の幅を送信条件の数で除した値の２倍以上である。

図１０のタイムチャートは、送受信イベントの実行時刻と超音波の送受信領域との関係を示す第２の例である。第２の例では、送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは、送受信イベントが４回行われる毎に行う。すなわち、第１〜第４の送受信イベントでは、送信条件のみが異なり送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは同一である。また、同様に、第５〜第８の送受信イベントでは、送信条件のみが異なり送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘは同一である。その一方で、第４の送受信イベントと第５の送受信イベントとでは、送信開口Ｔｘの中心位置は振動子４個分移動する。つまり、移動ピッチＭｐは、後述する音響線対象領域Ｂｘの列方向の幅を送信条件の数で除した値の４倍以上である。

上述したような動作においても、（１）超音波送信の間隔は規定の第１の時間である、（２）送信条件は、第１、第２、第３、第４、第１、第２…のように、決まった順序で巡回的に、超音波送信のたびに変更する、は実施の形態１と同じである。これにより、全ての振動子を通過する直線状の領域において、第１の送信条件に対応する音響線、第２の送信条件に対応する音響線、第３の送信条件に対応する音響線、第４の送信条件に対応する音響線、の全てが生成されることになる。

≪変形例２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、被検体内の全てのＰｉｊに対して、以下の式に基づいて速度値ｖを算出する、とした。

ｖ＝αｖ₁＋βｖ₂＋γｖ₃＋δｖ₄
しかしながら、重みづけ係数α、β、γ、δの１以上が０であってもよい。例えば、送信条件として送信方向を用いる場合において、送信方向θの符号が正である送受信イベントでは音響線対象領域Ｂｘは深さが大きくなるほどｘが正の方向に移動する（図面上では下側が右側に傾く）ため、深い領域ではｘ座標が小さい領域（図面上において左下の領域）の音響線信号が取得できない。このような場合において、例えば、速度値を算出していない送信条件に係る重みづけ係数を０としてもよい。また、例えば、送信条件として送信フォーカス点の深さを用いる場合に、図１１（ａ）に示すように対象領域を深さに応じて４つの領域２２１、２２２、２２３、２２４に分割し、領域２２１はα＝１、β＝０、γ＝０、δ＝０、領域２２２はα＝０、β＝１、γ＝０、δ＝０、領域２２３はα＝０、β＝０、γ＝１、δ＝０、領域２２４はα＝０、β＝０、γ＝０、δ＝１、としてもよい。このようにすることで、速度合成の演算を行わずに送信条件の最適化を図ることができる。

また、実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、速度値の合成において、速度値を深さ方向の１次元ベクトルとして演算を行っているが、図１１（ｂ）に示すように、２次元ベクトル演算を行ってもよい。すなわち、送信条件として送信方向を用いる場合に、第１の送信条件に対応する観測点Ｐｉｊの速度値を、第１の送信条件における超音波の伝搬方向の向きを持つベクトルｖ₁であるとする。ここで、超音波の伝搬方向の向きとは、送信開口Ｔｘの中心から送信フォーカス点Ｆに向かうベクトルと平行な向きである。同様に、第２の送信条件に対応する速度値もベクトルｖ₂、第３の送信条件に対応する速度値もベクトルｖ₃、第４の送信条件に対応する速度値もベクトルｖ₄、として、ベクトル合成により速度ベクトルｖを算出する。このようにすることで、深さ方向とは平行でない動きについても正確に速度値が算出できる。また、動きのエネルギー値を示すパワードプラモードにおいては、深さ方向と直交する水平方向の動きに起因するエネルギーについても検出及び表示が可能となるため、微細な血管の存在をより正確に描画することが可能となる。なお、このベクトル合成においても、重みづけ加算を行ってよい。

≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）実施の形態および各変形例では、送信条件の数を４であるとしたが、送信条件の数は２以上の任意の数であってよい。但し、送信条件の数をｎ（ｎは３以上の整数）とした場合、送受信シーケンスは、第１の送信条件による送受信イベント、第２の送信条件による送受信イベント、…、第ｎの送信条件による送受信イベント、第１の送信条件による送受信イベント、…の順であることが好ましい。これにより、どの観測点についてもパルス繰り返し時間が同一になるとともに、送受信イベントをｍ回（ｍは１以上の整数）行うごとに送信開口Ｔｘの中心位置と音響線対象領域Ｂｘを固定ピッチＭｐだけ移動させるという簡易な動作により、送信条件間の音響線密度のバラつきを抑止することができる。また、音響線対象領域Ｂｘのｘ方向の幅をＭｐ／ｍ以上とすることで、パケットにおいて音響線密度が低い領域が発生することを抑止することができる。

また同様に、断層画像に係る部分送受信シーケンスの数も４に限らず、任意の数であってよい。

（２）実施の形態および各変形例では、カラーフロー生成部１０７１が各観測点の平均速度を色情報に変換することでカラードプラ画像を生成するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、速度算出部１０５３が、各観測点のパワースペクトルからパワーを算出してフレームパワー信号を生成し、カラーフロー生成部１０７１がパワー値を黄色の輝度値に変換することで、パワードプラ画像を生成するとしてもよい。

（３）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。

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。

また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング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。

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。

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。

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。

また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（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。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。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。

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。

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。

また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電素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、複数の圧電変換素子を二次元方向に配列した二次元配列振動子や、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、圧電変換素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。

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信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。

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≫
（１）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行する送信部と、前記送信部による超音波の送信に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成する直交検波部と、同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成する速度算出部とを備えることを特徴とする。

また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行し、前記超音波を送信する処理に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成し、前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成することを特徴とする。

本発明の一形態に係る超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、及び、それを用いた超音波診断装置によれば、複数の送信条件を用いて、送信条件ごとに解析を行った速度情報に基づいて速度情報を生成することができる。したがって、観測点の位置によって最適な送信条件が異なることに起因する速度情報の精度のバラつきを抑え、対象領域全体のカラードプラ画像の品質を向上させることができる。

（２）また、上記（１）の超音波信号処理装置は、前記速度情報は、被検体内の各観測点における、速度情報、パワー情報、分散情報のうち１つ以上を含む、としてもよい。

上記構成により、カラードプラ画像、パワードプラ画像、などのカラーフロー情報を作成することができ、ユーザは速度分布をカラーイメージとして確認することができる。

（３）また、上記（１）または（２）の超音波信号処理装置は、送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、超音波の周波数、振動子列に対する超音波の進行方向、超音波が集束する送信焦点の深さ、超音波の波数、のうち少なくとも１つが異なる、としてもよい。

上記構成により、いずれの観測点に対しても、適した送信条件による超音波の送受信が可能となり、観測点間の速度情報の精度のバラつきを抑え、対象領域全体のカラードプラ画像の品質を向上させることができる。

（４）また、上記（３）の超音波信号処理装置は、送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、超音波の周波数、振動子列に対する超音波の進行方向、超音波が集束する送信焦点の深さ、超音波の波数、のうち少なくとも２つが異なる、としてもよい。

上記構成により、送信条件について観測点の位置のそれぞれに適したパラメータの組み合わせを用いることができるため、送信条件の数を大きく増加させることなく送信条件の違いによる精度向上を図ることができる。

（５）また、上記（１）から（４）の超音波信号処理装置は、前記受信ビームフォーマ部は、前記送信部による超音波の送信に同期して、２以上の直線状の領域に対して音響線信号を生成する、としてもよい。

上記構成により、音響線信号が取得される領域の空間密度を向上させることができる。

（６）また、上記（１）から（５）の超音波信号処理装置は、前記送信部は、超音波の送信ごとに、超音波の送信に用いる送信振動子列を振動子の並ぶ方向に所定距離だけ移動させ、前記受信ビームフォーマ部は、前記送信部による超音波の送信に同期して、音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域を、振動子の並ぶ方向に前記所定距離だけ移動させる、としてもよい。

上記構成により、送信された超音波が主として通過する領域からの反射超音波に基づいて音響線信号が生成できるため、音響線信号のＳ／Ｎ比や空間解像度を向上させることができる。

（７）また、上記（６）の超音波信号処理装置は、前記所定距離は、振動子の並ぶ方向における音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域の幅以下である、としてもよい。

上記構成により、速度算出がなされた観測点の密度が不均質となることを抑止することができる。

（８）また、上記（７）の超音波信号処理装置は、前記所定距離は、振動子の並ぶ方向における音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域の幅に対し、前記所定の回数を積算して送信条件の数で除した値以下である、としてもよい。

上記構成により、送信条件間で、速度算出がなされる観測点の、振動子の並ぶ方向における密度が一定となるため、観測点間で速度の検出精度にむらが生じるのを抑止することができる。

（９）また、上記（１）から（８）の超音波信号処理装置は、前記速度算出部は、パケットごとに解析を行って生成した被検体内の速度情報を部分速度情報として算出し、複数の前記部分速度情報を合成して被検体内の速度情報を生成する、としてもよい。

上記構成により、送信条件が異なる音響線信号をアンサンブルとして使用することによる精度低下を抑止しつつ、送信条件が異なることによるコンパウンド効果を享受することができる。

（１０）また、上記（９）の超音波信号処理装置は、前記速度算出部は、複数の前記部分速度情報を重みづけ加算することで被検体内の速度情報を合成する、としてもよい。

上記構成により、観測点に適した送信条件に係る部分速度情報に基づいた速度情報の取得が可能となる。

（１１）また、上記（９）または（１０）の超音波信号処理装置は、送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、振動子列に対する超音波の進行方向が異なり、前記速度算出部は、被検体内の各観測点について、送信条件ごとに算出した被検体内の速度情報を前記超音波の進行方向と同じ向きのベクトルとし、前記ベクトルを合成して当該観測点の速度情報とする、としてもよい。

上記構成により、送信条件間で超音波の進行方向が異なる場合について、観測点における速度をより高精度に算出することができる。

（１２）また、実施の形態に係る超音波診断装置は、上記（１）〜（１１）の超音波信号処理装置を備える、としてもよい。

このようにすることで、上記の特徴を備えた超音波診断装置を実現できる。

本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波信号処理方法、超音波診断装置は、従来の超音波診断装置の性能向上、特にフレームレートの低下を抑止しつつ、速度の精度を対象領域全域でムラなく向上させたカラードプラ画像生成装置、パワードプラ画像生成装置として有用である。

１００ 超音波診断装置
１０１ プローブ
１０１ａ 振動子
１０２ マルチプレクサ部
１０３ 送信ビームフォーマ部
１０３１ 送信部
１０４ 受信ビームフォーマ部
１０４０ 受信部
１０４１ 整相加算部
１０５ ＣＦＭ処理部
１０５１ 直交検波部
１０５２ フィルタ部
１０５３ 速度算出部
１０５４ 速度解析部
１０５５ 速度合成部
１０６ 断層画像処理部
１０７ 画像生成部
１０７１ カラーフロー生成部
１０７２ 断層画像生成部
１０７３ 画像合成部
１０８ 表示部
１０９ データ格納部
１１０ 制御部
１５０ 超音波信号処理装置
１０００ 超音波診断システム

Claims (13)

1. 超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理装置であって、
   ２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行する送信部と、
   前記送信部による超音波の送信に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部と、
   前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成する直交検波部と、
   同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成する速度算出部と
   を備えることを特徴とする超音波信号処理装置。
2. 前記速度情報は、被検体内の各観測点における、速度情報、パワー情報、分散情報のうち１つ以上を含む
   請求項１に記載の超音波信号処理装置。
3. 送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、超音波の周波数、振動子列に対する超音波の進行方向、超音波が集束する送信焦点の深さ、超音波の波数、のうち少なくとも１つが異なる
   請求項１または２に記載の超音波信号処理装置。
4. 送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、超音波の周波数、振動子列に対する超音波の進行方向、超音波が集束する送信焦点の深さ、超音波の波数、のうち少なくとも２つが異なる
   請求項３に記載の超音波信号処理装置。
5. 前記受信ビームフォーマ部は、前記送信部による超音波の送信に同期して、２以上の直線状の領域に対して音響線信号を生成する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
6. 前記送信部は、超音波の送信を所定の回数行うごとに、超音波の送信に用いる送信振動子列を振動子の並ぶ方向に所定距離だけ移動させ、
   前記受信ビームフォーマ部は、前記送信振動子列の位置に同期して、音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域を、振動子の並ぶ方向に前記所定距離だけ移動させる
   請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
7. 前記所定距離は、振動子の並ぶ方向における音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域の幅以下である
   請求項６に記載の超音波信号処理装置。
8. 前記所定距離は、振動子の並ぶ方向における音響線信号を生成する対象となる被検体内の領域の幅に対し、前記所定の回数を積算して送信条件の数で除した値以下である
   請求項７に記載の超音波信号処理装置。
9. 前記速度算出部は、パケットごとに解析を行って生成した被検体内の速度情報を部分速度情報として算出し、複数の前記部分速度情報を合成して被検体内の速度情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
10. 前記速度算出部は、複数の前記部分速度情報を重みづけ加算することで被検体内の速度情報を合成する
    ことを特徴とする請求項８に記載の超音波信号処理装置。
11. 送信条件のうちの１つは、他の送信条件に対し、振動子列に対する超音波の進行方向が異なり、
    前記速度算出部は、被検体内の各観測点について、送信条件ごとに算出した被検体内の速度情報を前記超音波の進行方向と同じ向きのベクトルとし、前記ベクトルを合成して当該観測点の速度情報とする
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の超音波信号処理装置。
12. 前記超音波プローブが接続可能に構成された、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置を備えた超音波診断装置。
13. 超音波プローブに列設された複数の振動子を駆動して被検体に対する超音波送受信を実行してカラーフローマッピング法による速度解析を行う超音波信号処理方法であって、
    ２以上の送信条件を所定の順序で選択して選択した送信条件で規定された超音波を被検体内に送信する処理を、所定の時間間隔で繰り返し実行し、
    前記超音波を送信する処理に同期して、前記振動子が受波した反射超音波に基づいて音響線信号を生成し、
    前記音響線信号を直交検波して複素音響線信号を生成し、
    同一の送信条件に対応する複数の複素音響線信号をパケットとしてグループ化する処理を送信条件ごとに行い、パケット単位の解析を行って被検体内の速度情報を生成する
    ことを特徴とする超音波信号処理方法。

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