JP2023114623A

JP2023114623A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2023114623A
Application number: JP2022017044A
Authority: JP
Inventors: 武史佐藤; Takeshi Sato
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-08-18
Also published as: US20230248336A1

Abstract

【課題】ＲＣＡ構造の振動子群を用いて得られる超音波画像の画質を向上させること。【解決手段】超音波プローブは、２次元状に配置された複数の振動子を備える。複数の振動子は、互いに交差する２つの軸のうち一の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第１の振動子群に第１の超音波を送信させ、２つの軸のうち他の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第２の振動子群に第１の超音波の反射波を受信させ、第２の振動子群に第２の超音波を送信させ、第１の振動子群に第２の超音波の反射波を受信させるロウ・カラム・アドレッシング型の複数の振動子である。生成部は、第２の振動子群に第１の超音波の反射波を受信させることにより得られた第１の受信信号と、第１の振動子群に第２の超音波の反射波を受信させることにより得られた第２の受信信号とに基づいて、超音波画像データを生成する。【選択図】図７

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置に関する。

生体を電子的に３次元スキャンする超音波診断装置がある。超音波診断装置が生体を電子的に３次元スキャンする方法としては、以下の方法が考えられる。図１Ａは、従来の超音波診断装置２００の構成の一例を示す図である。図１Ａに示すように、従来の超音波診断装置２００は、超音波プローブ２０１及び装置本体２０２を備える。

超音波プローブ２０１は、２次元状に配列された複数の振動子２０３及び電子回路２０４を備える。２次元状に配列された複数の振動子２０３は、２次元アレイ振動子とも称される。図１Ｂは、従来の超音波プローブ２０１の構成の一例を示す図である。図１Ｂに示すように、ｘ軸及びｙ軸により構成される２次元座標系においてｘ軸方向に沿って並ぶＮ（Ｎは自然数）個の振動子２０３により構成される振動子列がｙ軸方向に沿ってＮ列並んでいる。すなわち、図１Ｂの例では、超音波プローブ２０１は、Ｎ^２（Ｎ×Ｎ）個の振動子２０３を備える。図１Ａに示すように、Ｎ^２個の振動子２０３は、Ｍ個の振動子２０３により構成されるサブアレイと呼ばれる複数のグループのうちいずれかのグループに属するように分類されている。Ｍは、Ｎより小さい自然数である。

電子回路２０４は、複数のブロック２０５を備える。１つのブロック２０５は、１つのサブアレイに対応して設けられている。すなわち、ブロック２０５は、サブアレイ毎に設けられている。１つのブロック２０５は、サブアレイを構成するＭ個の振動子２０３に、超音波の送受信を実行させる。

１つのブロック２０５は、１つの送信ビームフォーマ２０５ａ、Ｍ個のパルサ（Pulser）２０５ｂ、Ｍ個の送受信スイッチ（T/R Switch）２０５ｃ、Ｍ個のＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２０５ｄ、Ｍ個のＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）２０５ｅ、及び、１つの受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆを備える。これらのうち、送信系は、送信ビームフォーマ２０５ａ及びパルサ２０５ｂであり、受信系は、ＬＮＡ２０５ｄ、ＶＧＡ２０５ｅ及び受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆである。

１つの振動子２０３に対応して、１個のパルサ２０５ｂ、１個の送受信スイッチ２０５ｃ、１個のＬＮＡ２０５ｄ、及び、１個のＶＧＡ２０５ｅが設けられている。また、１つのサブアレイに対応して、１組の受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆが設けられている。

超音波プローブ２０１の各ブロック２０５の動作について説明する。超音波の送信時には、送信ビームフォーマ２０５ａは、パルサ２０５ｂを介して、遅延制御された超音波を複数（Ｍ個）の振動子２０３のそれぞれから送信させる。すなわち、パルサ２０５ｂは、遅延制御された駆動信号を振動子２０３に供給する。送受信スイッチ２０５ｃは、超音波の送信時に送信系による受信系への電圧の印加を抑制するために、受信系と送信系とを切り離す。超音波の受信時には、送受信スイッチ２０５ｃは、個々の振動子２０３から送信された受信信号を送信系から切り離す。そして、ＬＮＡ２０５ｄは、受信信号を増幅する。そして、ＶＧＡ２０５ｅは、増幅された受信信号に対して深さに応じてゲイン調整を行う。そして、受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆは、ゲイン調整後のＭ個の受信信号に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられたＭ個の受信信号を加算する。そして、受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆは、加算により得られた受信信号を装置本体２０２に出力する。すなわち、受信サブアレイビームフォーマ２０５ｆは、サブアレイというグループ単位で受信信号に受信遅延を掛けた後に加算し、加算により得られた受信信号を出力する。このようなサブアレイ毎のビームフォーミング（受信ビームフォーミング）は、サブアレイビームフォーミングと称される。このように、超音波プローブ２０１は、サブアレイの数の受信信号を装置本体２０２に出力する。

装置本体２０２は、受信ビームフォーマ２０６を備えている。受信ビームフォーマ２０６は、超音波プローブ２０１により出力された複数の受信信号（サブアレイの数の受信信号）に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられた受信信号を加算する。そして、装置本体２０２は、加算により得られた信号を用いて超音波画像データを生成する。

ここで、図１Ｂに示すようにＮ×Ｎの２次元アレイ振動子（行方向にＮ行、列方向にＮ列並んで配列されたＮ^２個の振動子）の場合、図１Ａに示すように、Ｎ^２個のパルサ２０５ｂ、Ｎ^２個のＬＮＡ２０５ｄ、Ｎ^２個のＶＧＡ２０５ｅが用いられる。このような構成を、以下、「２ＤＡ」と呼ぶ。Ｎ^２個のパルサ２０５ｂ、Ｎ^２個のＬＮＡ２０５ｄ、Ｎ^２個のＶＧＡ２０５ｅの電子回路は、例えば、図１Ａに示すように、超音波プローブ２０１の内部に配置される。

ここで、Ｎの値が大きくなるにしたがって、電子回路の量が飛躍的に大きくなる。このため、実装面積や発熱等の観点で問題が発生する。例えば、Ｎの値が１２８である場合、１６３８４個のパルサ２０５ｂ、１６３８４個のＬＮＡ２０５ｄ、１６３８４個のＶＧＡ２０５ｅが必要となる。１個のパルサ２０５ｂ、１個のＬＮＡ２０５ｄ及び１個のＶＧＡ２０５ｅが１つの電子回路とみなされる場合には、１６３８４個の電子回路が必要となる。このような数の電子回路を超音波プローブ２０１内部に実装することは、実装面積や発熱等の観点から困難である。

上述した従来技術であるサブアレイビームフォーミングによりＭ個の振動子２０３毎に超音波プローブ２０１内部で受信ビームフォーミングを行うことにより、超音波プローブ２０１と装置本体２０２とを接続するケーブルの数は、サブアレイビームフォーミングを行わない場合のケーブルの数の（１／Ｍ）倍の数になる。よって、サブアレイビームフォーミングによりケーブルの数を減らせることができる。しかしながら、パルサ２０５ｂ、ＬＮＡ２０５ｄ、ＶＧＡ２０５ｅ等の電子回路の数は、低減されない。

ここで、電子回路の数を低減させる従来手法として、特許文献（米国特許第９８５５０２２号明細書）等に記載されているＲＣＡ（Row-Column Addressing）という従来技術が知られている。

従来技術であるＲＣＡの一例について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、ＲＣＡの一例を説明するための図である。図３は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明されるＲＣＡの一例の構造を有する従来の超音波診断装置３００の構成の一例を示す図である。図３に示すように、超音波診断装置３００は、超音波プローブ３０１及び装置本体３０２を備える。

超音波プローブ３０１は、Ｎ×Ｎの２次元アレイ振動子を備える。すなわち、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、超音波プローブ３０１は、ＲＣＡ構造の振動子群（振動子アレイ）として、行方向（ｘ軸方向）にＮ行、列方向（ｙ軸方向）にＮ列並んだＮ^２個の振動子３０３を備える。このように、図３に示す超音波診断装置３００は、ＲＣＡ構造の振動子群を備える。

装置本体３０２は、Ｎ個のパルサ（Pulser）３０４、送信ビームフォーマ３０５、Ｎ個のＬＮＡ３０６、Ｎ個のＶＧＡ３０７、及び、受信ビームフォーマ３０８を備える。

超音波診断装置３００の動作について説明する。超音波診断装置３００が超音波を送信する場合、図２Ａに示すように、列方向（ｙ軸方向）に並ぶＮ個の振動子３０３のそれぞれが有する２つの面のうち一方の面（例えば表面）を共通接続する。すなわち、超音波診断装置３００は、列方向（ｙ軸方向）に並ぶＮ個の振動子３０３を共通接続する。これにより、直列接続され、かつ、列方向に並んでいるＮ個の振動子３０３により構成される振動子群３０３ａが、行方向（ｘ軸方向）にＮ列並ぶこととなる。

図３に示すように、１つの振動子群３０３ａに対して１つのパルサ３０４が設けられている。振動子群３０３ａの数は、Ｎ個であるので、装置本体３０２にはＮ個のパルサ３０４が設けられている。したがって、１つのパルサ３０４を１つの電子回路として扱うと、超音波診断装置３００が超音波を送信する場合に、装置本体３０２はＮ個の電子回路が必要となる。

そして、送信ビームフォーマ３０５は、パルサ３０４を介して、振動子群３０３ａを構成するＮ個の振動子３０３の他方の面（例えば裏面）から、行方向に送信遅延が掛けられた超音波を送信させる。送信ビームフォーマ３０５は、このような処理を振動子群３０３ａ毎に行う。

次に、超音波診断装置３００が超音波を受信する場合、図２Ｂに示すように、行方向（ｘ軸方向）に並ぶＮ個の振動子３０３のそれぞれが有する２つの面のうち上述した他方の面（例えば裏面）を共通接続する。すなわち、超音波診断装置３００は、行方向（ｘ軸方向）に並ぶＮ個の振動子３０３を共通接続する。これにより、直列接続され、かつ、行方向に並んでいるＮ個の振動子３０３により構成される振動子群３０３ｂが、列方向（ｙ軸方向）にＮ列並ぶこととなる。

図３に示すように、１つの振動子群３０３ｂに対して１つのＬＮＡ３０６及び１つのＶＧＡ３０７が設けられている。振動子群３０３ｂの数は、Ｎ個であるので、装置本体３０２にはＮ個のＬＮＡ３０６及びＮ個のＶＧＡ３０７が設けられている。

ＬＮＡ３０６は、振動子群３０３ｂから出力された受信信号を増幅する。ここで、１つの振動子群３０３ｂから出力される受信信号は、１つの振動子群３０３ｂを構成するＭ個の振動子３０３から出力されるＭ個の受信信号が加算（合成）されることにより得られる受信信号である。そして、ＶＧＡ３０７は、増幅された受信信号に対して深さに応じてゲイン調整を行う。そして、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換機は、ゲイン調整後のアナログ形式の信号（アナログ信号）である受信信号をデジタル形式の信号（デジタル信号）に変換する。そして、受信ビームフォーマ３０８は、ゲイン調整後のＮ個の受信信号（デジタル信号）に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられたＮ個の受信信号を加算する。そして、装置本体３０２は、加算により得られた受信信号を用いて超音波画像データを生成する。

図３に示すように、１つの振動子群３０３ｂに対して１つのＬＮＡ３０６及び１つのＶＧＡ３０７が設けられている。振動子群３０３ｂの数は、Ｎ個であるので、装置本体３０２にはＮ個のＬＮＡ３０６及びＮ個のＶＧＡ３０７が設けられている。したがって、１つのＬＮＡ３０６及び１つのＶＧＡ３０７を１つの電子回路として扱うと、超音波診断装置３００が超音波を受信する場合に、装置本体３０２ではＮ個の電子回路が必要となる。以上のことから、超音波診断装置３００が超音波を送受信する場合、装置本体３０２では、２Ｎ個の電子回路が必要となる。例えば、Ｎの値が１２８である場合、超音波診断装置２００では、上述したように１６３８４個の電子回路が必要になるが、超音波診断装置３００では、２５６（２×１２８）個の電子回路で済む。この場合、超音波診断装置３００において必要となる電子回路の数は、超音波診断装置２００において必要となる電子回路の数の１／６４倍の数となる。したがって、超音波診断装置３００は、必要となる電子回路の数を大幅に低減させることができる。

また、受信系と送信系とが元々切り離されており、受信系と送信系とを切り離すための送受信スイッチも不要である。この点からも、超音波診断装置２００と比較して、超音波診断装置３００では、電子回路の数を低減させることができる。

しかしながら、超音波診断装置３００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質は、超音波診断装置２００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質よりも大幅に低い。

図４Ａは、２ＤＡの超音波診断装置２００のｚ軸方向から見たＰＳＦ（Point Spread Function）を６ｄＢ間隔の等高線で示した図である。ただし、図４Ａに示す場合において、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションは実行されていない。ここで、受信アポダイゼーションとは、例えば、超音波プローブの受信開口を構成する複数の振動子により受信された同一のサンプル点からの受信信号を、アポダイゼーション関数（開口関数）により重み付けを行った後に、整相加算処理を行う技術である。アポダイゼーション関数は、振動子の位置毎に重みが設定された関数である。また、送信アポダイゼーションとは、例えば、超音波プローブの送信開口を構成する複数の振動子により送信される超音波の振幅を振動子の位置毎に変化させる技術である。

図４Ｂ及び図４Ｃは、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示した図である。ただし、図４Ｂに示す場合において、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションは実行されていないが、図４Ｃに示す場合において、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションは実行されている。

図５Ａは、図４Ａに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像２１０として表したものである。図５Ｂは、図４Ｂに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像３１０として表したものである。図５Ｃは、図４Ｃに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像３１１として表したものである。

画像２１０と画像３１０とを比較すると、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行しない場合の超音波診断装置３００では、超音波診断装置２００と比べて、メインローブがやや広がっており、やや空間分解能が悪いことが分かる。また、画像２１０と画像３１０とを比較すると、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行しない場合の超音波診断装置３００では、超音波診断装置２００と比べて、ｘ軸及びｙ軸に沿ったサイドローブが大きく、アーティファクトが発生しやすいことが分かる。

画像２１０と画像３１０と画像３１１とを比較すると、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行する場合の超音波診断装置３００では、超音波診断装置２００及び受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行しない場合の超音波診断装置３００と比べて、メインローブがかなり広がっており、かなり空間分解能が悪いことが分かる。また、画像２１０と画像３１０と画像３１１を比較すると、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行する場合の超音波診断装置３００では、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行しない場合の超音波診断装置３００と比べて、ｘ軸及びｙ軸に沿ったサイドローブが小さくなっているが、一方で、超音波診断装置２００と比べて、ｘ軸及びｙ軸に沿ったサイドローブが大きい。このため、受信アポダイゼーション及び送信アポダイゼーションを実行する場合の超音波診断装置３００では、超音波診断装置２００と比べて、アーティファクトが発生しやすいことが分かる。

上述したように、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００では、２ＤＡの超音波診断装置２００と比べて、必要な電子回路の数を少なくすることができるという利点があるものの、画質が悪いという問題点がある。

また、行方向（例えばｘ軸方向）で超音波を送信した場合に行方向に並ぶ複数の振動子及び列方向（例えばｙ軸方向）に並ぶ複数の振動子で超音波（反射波）を受信し、次に、列方向で超音波を送信した場合に行方向に並ぶ複数の振動子及び列方向に並ぶ複数の振動子で超音波（反射波）を受信し、２つの包絡線信号を乗算する技術がある。しかしながら、かかる技術は、撮影対象が、重ならない点反射体でないと成立しない。このため、例えば、希薄な造影剤が用いられる。

ここで、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質が、２ＤＡの超音波診断装置２００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質よりも大幅に低い原因について更に考察する。

図６Ａ～６Ｆは、従来の超音波診断装置３００により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。例えば、超音波診断装置３００が、図６Ａ～６Ｃに示すように超音波を送信し、図６Ｄ～６Ｆに示すように超音波（反射波）を受信する場合について考える。

図６Ａ～６Ｃに示すように、超音波診断装置３００は、超音波を送信する際に、ｘ軸方向にフォーカス（送信フォーカス）を掛け、ｙ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を送信する。例えば、超音波診断装置３００は、振動子群３０３ａを構成するＮ個の振動子３０３から、行方向（ｘ軸方向）に送信遅延が掛けられた超音波を送信させる処理を振動子群３０３ａ毎に行う。

また、図６Ｄ～６Ｆに示すように、超音波診断装置３００は、超音波を受信する際に、ｙ軸方向にフォーカス（受信フォーカス）を掛け、ｘ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を受信する。そして、超音波診断装置３００は、Ｎ個の振動子群３０３ｂから出力された受信信号（アナログ信号）に基づく受信信号（デジタル信号）に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられたＮ個の受信信号を加算する。そして、超音波診断装置３００は、加算により得られた受信信号を用いて超音波画像データを生成する。

フォーカス点の音場をｓｉｎｃ関数で近似する場合、超音波診断装置３００では、超音波の送受信の音場は、ｓｉｎｃ（ｘ）ｓｉｎｃ（ｙ）と表される。一方、２ＤＡの超音波診断装置２００では、超音波の送受信ともフォーカスを掛けることができるので（ｓｉｎｃ（ｘ）ｓｉｎｃ（ｙ））^２と表される。このようなことから、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質が、２ＤＡの超音波診断装置２００により生成される超音波画像データに基づく超音波画像の画質よりも大幅に低くなる。

米国特許第９８５５０２２号明細書米国特許出願公開第２０２０／００６４４６８号明細書

H. Bouzari, M. Engholm, M.B. Stuart, E.V. Thomsen, J.A. Jensen, "Improved Focusing Method for 3-D Imaging using Row-Column-Addressed 2-D Arrays" in Proc. IEEE Ultrasonics Symp., 2017

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、ＲＣＡ構造の振動子群を用いて得られる超音波画像の画質を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブと、生成部と、表示制御部とを備える。超音波プローブは、２次元状に配置された複数の振動子を備える。生成部は、超音波プローブにより得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する。表示制御部は、超音波画像データに基づく超音波画像を表示部に表示させる。複数の振動子は、第１の超音波を送信する場合に、互いに交差する２つの軸のうち一の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第１の振動子群に第１の超音波を送信させ、第１の超音波の反射波を受信する場合に、２つの軸のうち他の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第２の振動子群に第１の超音波の反射波を受信させ、第２の超音波を送信する場合に、第２の振動子群に第２の超音波を送信させ、第２の超音波の反射波を受信する場合に、第１の振動子群に第２の超音波の反射波を受信させるロウ・カラム・アドレッシング型の複数の振動子である。生成部は、第２の振動子群に第１の超音波の反射波を受信させることにより得られた第１の受信信号と、第１の振動子群に第２の超音波の反射波を受信させることにより得られた第２の受信信号とに基づいて、超音波画像データを生成する。

図１Ａは、従来の超音波診断装置の構成の一例を示す図である。図１Ｂは、従来の超音波プローブの構成の一例を示す図である。図２Ａは、ＲＣＡの一例を説明するための図である。図２Ｂは、ＲＣＡの一例を説明するための図である。図３は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明されるＲＣＡの一例の構造を有する従来の超音波診断装置の構成の一例を示す図である。図４Ａは、２ＤＡの超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦ（Point Spread Function）を６ｄＢ間隔の等高線で示した図である。図４Ｂは、ＲＣＡを実行する超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示した図である。図４Ｃは、ＲＣＡを実行する超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示した図である。図５Ａは、図４Ａに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像として表したものである。図５Ｂは、図４Ｂに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像として表したものである。図５Ｃは、図４Ｃに示す内容をピークから－４０ｄＢまでの画像として表したものである。図６Ａは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図６Ｂは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図６Ｃは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図６Ｄは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図６Ｅは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図６Ｆは、従来の超音波診断装置により実行される超音波の送受信の態様の一例を説明するための図である。図７は、第１の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８は、第１の実施形態に係る超音波プローブの構成の一例を示す図である。図９Ａは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図９Ｂは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図９Ｃは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図９Ｄは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図９Ｅは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図９Ｆは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ａは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ｂは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ｃは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ｄは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ｅは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１０Ｆは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。図１１は、第１の実施形態に係る送信回路及び信号処理回路が第１の反射波データ及び第２の反射波データを生成してから、加算後のデータを得るまでの処理の一例の流れを示すフローチャートである。図１２Ａは、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像として表したものである。図１２Ｂは、第１の実施形態に係る超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像として表したものである。図１２Ｃは、２ＤＡの超音波診断装置のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像として表したものである。図１３は、第３の実施形態に係る学習済みモデルの一例を示す図である。図１４は、第３の実施形態に係る学習済みモデルの生成方法の一例を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、各実施形態に係る超音波診断装置を説明する。

（第１の実施形態）
図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図７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１は、装置本体１００と、超音波プローブ１０１と、入力装置１０２と、ディスプレイ１０３とを有する。

超音波プローブ１０１は、例えば、複数の振動子（圧電素子）を有する。複数の振動子は、装置本体１００が有する送受信回路１１０の送信回路１１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。具体的には、複数の振動子は、送信回路１１１により電圧（送信駆動電圧）が印可されることにより送信駆動電圧に応じた波形の超音波を発生する。駆動信号が示す送信駆動電圧の波形が、複数の振動子に印可される電圧の波形である。すなわち、超音波プローブ１０１は、印可された送信駆動電圧の大きさの応じた超音波を被検体Ｐへ送信する。また、超音波プローブ１０１は、被検体Ｐからの反射波を受信し、反射波を電気信号である反射波信号（受信信号）に変換し、反射波信号を装置本体１００に出力する。また、超音波プローブ１０１は、例えば、振動子に設けられる整合層と、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１０１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１０１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、反射波として超音波プローブ１０１が有する複数の振動子にて受信される。受信される反射波の振幅は、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。そして、超音波プローブ１０１は、反射波信号を後述する送受信回路１１０の受信回路１１２に出力する。

超音波プローブ１０１は、装置本体１００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、複数の振動子（超音波素子）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１０１として装置本体１００に接続する。１Ｄアレイプローブの種類としては、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が挙げられる。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１０１として装置本体１００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。以下の説明では、超音波プローブ１０１が、２Ｄアレイプローブである場合について説明する。

図８は、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０１の構成の一例を示す図である。図８に示すように、超音波プローブ１０１は、ＲＣＡ構造の振動子群を構成する複数の振動子１０４を備える。例えば、超音波プローブ１０１は、ｘ軸及びｙ軸により構成される２次元座標系において、ｘ軸方向にＮ行、ｙ軸方向にＮ列並んだＮ^２個の振動子１０４を備える。このように、超音波プローブ１０１は、２次元状に配置された複数の振動子１０４を備える。なお、図８に示す場合、Ｎの値は３であるが、Ｎの値はこれに限られない。

振動子１０４は、例えば、ＭＵＴ（Micromachined Ultrasound Transducer）により構成される。このようなＭＵＴとしては、例えば、ＣＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer）等が挙げられる。ＭＵＴの１つのセルが、１つの振動子１０４に相当する。

振動子１０４は、送信回路１１１が備えるパルサ（Pulser）１０５＿１，１０５＿２により供給される駆動信号に基づいて超音波を送信する。また、振動子１０４は、反射波を受信すると、受信された反射波に応じた反射波信号を受信回路１１２が備えるアンプ１０６＿１，１０６＿２に出力する。

パルサ１０５＿１は、列方向（ｙ軸方向）に並ぶＮ個の振動子１０４により構成される振動子群１０４ａ（図９Ａ参照）毎に設けられている。すなわち、複数のパルサ１０５＿１のそれぞれは、１つの振動子群１０４ａに対応して設けられている。アンプ１０６＿１も、振動子群１０４ａ毎に設けられている。すなわち、複数のアンプ１０６＿１のそれぞれは、１つの振動子群１０４ａに対応して設けられている。

パルサ１０５＿２は、行方向（ｘ軸方向）に並ぶＮ個の振動子１０４により構成される振動子群１０４ｂ（図９Ｄ参照）毎に設けられている。すなわち、複数のパルサ１０５＿２のそれぞれは、１つの振動子群１０４ｂに対応して設けられている。アンプ１０６＿２も、振動子群１０４ｂ毎に設けられている。すなわち、複数のアンプ１０６＿２のそれぞれは、１つの振動子群１０４ｂに対応して設けられている。

また、超音波プローブ１０１は、図８に示すように、１つの振動子１０４に対応させて、１つのマルチプレクサ１０７＿１、１つのデマルチプレクサ１０７＿２、超音波素子である振動子１０４との１つの電極接点（素子電極接点）１０８、１つのスイッチ１０９を備える。すなわち、超音波プローブ１０１は、振動子１０４毎に、１つのマルチプレクサ１０７＿１、１つのデマルチプレクサ１０７＿２、超音波素子である振動子１０４との１つの電極接点１０８、１つのスイッチ１０９を備える。

１つのパルサ１０５＿１は、１つの振動子群１０４ａを構成するＮ個の振動子１０４のＮ個のマルチプレクサ１０７＿１の第１の入力端子１０７＿１＿ａに接続されている。また、１つのパルサ１０５＿２は、１つの振動子群１０４ｂを構成するＮ個の振動子１０４のＮ個のマルチプレクサ１０７＿１の第２の入力端子１０７＿１＿ｂに接続されている。

また、マルチプレクサ１０７＿１には、装置本体１００の制御回路１７０からの制御信号が入力される。マルチプレクサ１０７＿１は、入力された制御信号に基づき、パルサ１０５＿１により供給された駆動信号であって第１の入力端子１０７＿１＿ａに入力された駆動信号、又は、パルサ１０５＿２により供給された駆動信号であって第２の入力端子１０７＿１＿ｂに入力された駆動信号を電極接点１０８を介して振動子１０４に供給する。例えば、マルチプレクサ１０７＿１は、マルチプレクサ１０７＿１の出力端子１０７＿１＿ｃから駆動信号を出力することで、振動子１０４に駆動信号を供給する。

電極接点１０８は、スイッチ１０９を介してデマルチプレクサ１０７＿２の入力端子１０７＿２＿ａに接続されている。これにより、デマルチプレクサ１０７＿２の入力端子１０７＿２＿ａには、振動子１０４からの反射波信号が入力される。

また、１つのアンプ１０６＿１は、１つの振動子群１０４ａを構成するＮ個の振動子１０４のＮ個のデマルチプレクサ１０７＿２の第１の出力端子１０７＿２＿ｂに接続されている。また、１つのアンプ１０６＿２は、１つの振動子群１０４ｂを構成するＮ個の振動子１０４のＮ個のデマルチプレクサ１０７＿２の第２の出力端子１０７＿２＿ｃに接続されている。

また、デマルチプレクサ１０７＿２には、装置本体１００の制御回路１７０からの制御信号が入力される。デマルチプレクサ１０７＿２は、入力された制御信号に基づき、入力端子１０７＿２＿ａに入力された反射波信号を、第１の出力端子１０７＿２＿ｂから出力することによりアンプ１０６＿１に出力するか、又は、第２の出力端子１０７＿２＿ｃから出力することによりアンプ１０６＿２に出力する。

図７の説明に戻り、入力装置１０２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により実現される。入力装置１０２は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。

ディスプレイ１０３は、例えば、超音波診断装置１の操作者が入力装置１０２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１００において生成された超音波画像データに基づく超音波画像等を表示したりする。ディスプレイ１０３は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ等によって実現される。ディスプレイ１０３は、表示部の一例である。

装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する。なお、超音波画像データは、画像データの一例である。装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された被検体Ｐの２次元領域に対応する反射波信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能である。また、装置本体１００は、超音波プローブ１０１から送信された被検体Ｐの３次元領域に対応する反射波信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能である。図１に示すように、装置本体１００は、送受信回路１１０と、バッファメモリ１２０と、信号処理回路１３０と、画像生成回路１４０と、画像メモリ１５０と、記憶回路１６０と、制御回路１７０とを有する。

送受信回路１１０は、制御回路１７０による制御を受けて、超音波プローブ１０１から超音波を送信させるとともに、超音波プローブ１０１に超音波の反射波を受信させる。すなわち、送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１を介して走査を実行する。なお、走査は、スキャン、超音波スキャン又は超音波走査とも称される。送受信回路１１０は、送受信部の一例である。送受信回路１１０は、送信回路１１１と受信回路１１２とを有する。

送信回路１１１は、制御回路１７０による制御を受けて、超音波プローブ１０１から超音波を送信させる。送信回路１１１は、制御回路１７０による制御を受けて、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給する。送信回路１１１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１０１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。また、送信回路１１１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１０１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。

送信回路１１１は、パルサ１０５＿１，１０５＿２（図８参照）と、送信ビームフォーマ（図示せず）とを有する。送信ビームフォーマは、パルサ１０５＿１，１０５＿２を介して、遅延制御された超音波を、振動子群１０４ａを構成する複数の振動子１０４のそれぞれ、及び、振動子群１０４ｂを構成する複数の振動子１０４のそれぞれから送信させる。

送信ビームフォーマは、レートパルサ発生回路及び送信遅延回路を備える。レートパルサ発生回路は、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。レートパルスが送信遅延回路を経由することで、異なる送信遅延時間を有した状態でパルサ１０５＿１，１０５＿２に電圧が印加される。例えば、送信遅延回路は、超音波プローブ１０１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振動子ごとの送信遅延時間を、レートパルサ発生回路により発生される各レートパルスに対して与える。

パルサ１０５＿１，１０５＿２は、遅延制御された駆動信号（駆動パルス）を振動子１０４に供給する。パルサ１０５＿１，１０５＿２は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給する。すなわち、パルサ１０５＿１，１０５＿２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１０１に駆動信号が示す波形の電圧（送信駆動電圧）を印可する。なお、送信遅延回路は、各レートパルスに与える送信遅延時間を変化させることで、振動子１０４の送信面からの超音波の送信方向を任意に調整する。

駆動パルスは、パルサ１０５＿１，１０５＿２からケーブルを介して超音波プローブ１０１内の振動子１０４まで伝達した後に、振動子１０４において電気信号から機械的振動に変換される。すなわち、振動子１０４に電圧が印可されることによって、振動子１０４は機械的に振動する。この機械的振動によって発生した超音波は、被検体Ｐの内部、すなわち、生体内部に送信される。ここで、振動子１０４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、送信回路１１１は、制御回路１７０による制御を受けて、所定の走査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する。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間に送信駆動電圧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１０１により送信された超音波の反射波は、超音波プローブ１０１内部の振動子１０４まで到達した後、振動子１０４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、受信回路１１２に入力される。受信回路１１２は、アンプ１０６＿１，１０６＿２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器（図示せず）と、受信ビームフォーマ（図示せず）等を有し、超音波プローブ１０１から送信された反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。上述した反射波信号及び反射波データは、受信信号の一例である。受信回路１１２は、超音波プローブ１０１から送信された２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、受信回路１１２は、超音波プローブ１０１から送信された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。そして、受信回路１１２は、生成した反射波データをバッファメモリ１２０に格納する。

アンプ１０６＿１，１０６＿２は、振動子群１０４ａ又は振動子群１０４ｂから出力された反射波信号を増幅する。ここで、１つの振動子群１０４ａ又は１つの振動子群１０４ｂから出力される反射波信号は、１つの振動子群１０４ａ又は１つの振動子群１０４ｂを構成するＮ個の振動子１０４から出力されるＮ個の反射波信号が加算（合成）されることにより得られる反射波信号（受信信号）である。

そして、Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたアナログ形式の信号（アナログ信号）である反射波信号をデジタル形式の反射波信号（デジタル信号）に変換する。

そして、受信ビームフォーマは、Ｎ個の振動子群１０４ｂから出力されたＮ個のアナログ形式の反射波信号に対してＡ／Ｄ変換されたことにより得られたＮ個のデジタル形式の反射波信号に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられたＮ個の反射波信号を加算することにより第１の反射波データを生成する。すなわち、受信ビームフォーマは、Ｎ個の振動子群１０４ｂから出力されたＮ個のアナログ形式の反射波信号に基づくＮ個のデジタル形式の反射波信号に対してビームフォーミングを行うことにより第１の反射波データを生成する。

また、受信ビームフォーマは、Ｎ個の振動子群１０４ａから出力されたＮ個のアナログ形式の反射波信号に対してＡ／Ｄ変換されたことにより得られたＮ個のデジタル形式の反射波信号に対して受信遅延を掛けて、受信遅延が掛けられたＮ個の反射波信号を加算することにより第２の反射波データを生成する。すなわち、受信ビームフォーマは、Ｎ個の振動子群１０４ａから出力されたＮ個のアナログ形式の反射波信号に基づくＮ個のデジタル形式の反射波信号に対してビームフォーミングを行うことにより第２の反射波データを生成する。

そして、受信ビームフォーマは、生成された反射波データ（第１の反射波データ及び第２の反射波データ）をバッファメモリ１２０に格納する。

ここで、図９Ａ～９Ｆ及び図１０Ａ～１０Ｆを参照して、第１の反射波データ及び第２の反射波データの生成方法の一例について説明する。図９Ａ～９Ｆは、第１の実施形態に係る第１の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。

図９Ａ～９Ｃに示すように、超音波診断装置１は、超音波（第１の超音波）を送信する際に、ｘ軸方向にフォーカス（送信フォーカス）を掛け、ｙ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を送信する。例えば、超音波診断装置１は、振動子群１０４ａを構成するＮ個の振動子１０４から、行方向（ｘ軸方向）に送信遅延が掛けられた超音波を送信させる処理を振動子群１０４ａ毎に行う。すなわち、超音波診断装置１は、第１の超音波を送信する場合に、互いに交差する２つのｘ軸及びｙ軸のうちｙ軸方向（一の軸の方向）に並び、かつ、共通接続された複数の振動子１０４により構成される振動子群１０４ａに第１の超音波を送信させる。振動子群１０４ａは、第１の振動子群の一例である。Ｎ個の振動子群１０４ａは、ｘ軸方向（他の軸の方向）に並んでいる。

そして、図９Ｄ～９Ｆに示すように、超音波診断装置１は、超音波（第１の超音波）の反射波を受信する際に、ｙ軸方向にフォーカス（受信フォーカス）を掛け、ｘ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を受信する。すなわち、超音波診断装置１は、第１の超音波の反射波を受信する場合に、２つのｘ軸及びｙ軸のうちｘ軸方向（他の軸の方向）に並び、かつ、共通接続された複数の振動子１０４により構成される振動子群１０４ｂに第１の超音波の反射波を受信させる。振動子群１０４ｂは、第２の振動子群の一例である。Ｎ個の振動子群１０４ｂは、ｙ軸方向（一の軸の方向）に並んでいる。

この場合、制御回路１７０は、パルサ１０５＿１により供給された駆動信号であってマルチプレクサ１０７＿１の第１の入力端子１０７＿１＿ａに入力された駆動信号をマルチプレクサ１０７＿１の出力端子１０７＿１＿ｃから出力させるための制御信号をマルチプレクサ１０７＿１に入力する。これにより、マルチプレクサ１０７＿１は、パルサ１０５＿１により供給された駆動信号を振動子１０４に供給する。

また、制御回路１７０は、振動子１０４からデマルチプレクサ１０７＿２の入力端子１０７＿２＿ａに入力された反射波信号を、デマルチプレクサ１０７＿２の第２の出力端子１０７＿２＿ｃから、この第２の出力端子１０７＿２＿ｃに接続されているアンプ１０６＿２に出力させるための制御信号をデマルチプレクサ１０７＿２に入力する。これにより、デマルチプレクサ１０７＿２は、振動子１０４から出力された反射波信号を、アンプ１０６＿２に出力する。

このようにして、図９Ａ～９Ｆに示す超音波の送受信によりＮ個の振動子群１０４ｂから出力されたＮ個の反射波信号（アナログ信号）に基づくＮ個の反射波信号（デジタル信号）が得られ、得られたＮ個の反射波信号が受信ビームフォーマに入力される。

そして、受信ビームフォーマは、上述したように、得られたＮ個の反射波信号（デジタル信号）に対してビームフォーミングを行うことにより第１の反射波データを生成する。受信ビームフォーマにより実行されるビームフォーミングの処理の具体例について説明する。

受信ビームフォーマは、得られたＮ個の反射波信号（デジタル信号）に対して、方位分解能を改善するための適応型ビームフォーミングを行う。例えば、受信ビームフォーマは、得られたＮ個の反射波信号（デジタル信号）に対してＭＶ（Minimum Variance）法によりビームフォーミングを行う。ＭＶ法は、パワーの大きな不要方向の応答にヌル（null）を設定することで不要方向からの応答を低減させる方法である。以下、受信ビームフォーマがＭＶ法によりビームフォーミングを行う場合の一例について説明する。例えば、受信ビームフォーマは、Ｒを共分散行列とした場合に、ＭＶ法による振動子１０４の重み係数Ｗ_ＭＶを以下の式（１）により算出する。

ここで、式（１）における「ａ」は、所望方向のステアリングベクトルである。受信ビームフォーマは、共分散行列Ｒを、「－ｋ」から「ｋ」までの時間平均と長さ「ｌ」のサブアレイを用いて以下の式（２）及び式（３）により算出する。

なお、式（２）における「ｎ」は、振動子１０４の数である。また、「ｘ」は振動子方向であり、「ｚ」は深さ方向である。また、式（３）における左辺の項は、ｉ番目のサブアレイの位置（ｚ，ｘ）の受信信号ベクトルである。

そして、受信ビームフォーマは、共分散行列Ｒの逆行列が存在することを保証するために、以下の式（４）及び式（５）により、共分散行列Ｒの対角要素にノイズを加算する。

ただし、式（４）における「Ｉ」は、単位行列である。

そして、受信ビームフォーマは、以下の式（６）により、ビームフォーミングの処理の結果として第１の反射波データｓ_ＭＶを算出する。

上述したような方法で、受信ビームフォーマは、ＭＶ法によりビームフォーミングを行い、第１の反射波データｓ_ＭＶを生成する。

図１０Ａ～１０Ｆは、第１の実施形態に係る第２の反射波データを得る場合の超音波の送受信の一例を説明するための図である。

図１０Ａ～１０Ｃに示すように、超音波診断装置１は、超音波（第２の超音波）を送信する際に、ｙ軸方向にフォーカス（送信フォーカス）を掛け、ｘ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を送信する。例えば、超音波診断装置１は、振動子群１０４ｂを構成するＮ個の振動子１０４から、列方向（ｙ軸方向）に送信遅延が掛けられた超音波を送信させる処理を振動子群１０４ｂ毎に行う。すなわち、超音波診断装置１は、第２の超音波を送信する場合に、振動子群１０４ｂに第２の超音波を送信させる。

そして、図１０Ｄ～１０Ｆに示すように、超音波診断装置１は、超音波（第２の超音波）の反射波を受信する際に、ｘ軸方向にフォーカス（受信フォーカス）を掛け、ｙ軸方向ついてはフォーカスを掛けずに平面波を受信する。すなわち、超音波診断装置１は、第２の超音波の反射波を受信する場合に、振動子群１０４ａに第２の超音波の反射波を受信させる。

本実施形態に係る２次元状に配置された複数の振動子１０４は、上述したような動作が可能なロウ・カラム・アドレッシング（Row-Column Addressing）型の複数の振動子である。

この場合、制御回路１７０は、パルサ１０５＿２により供給された駆動信号であってマルチプレクサ１０７＿１の第２の入力端子１０７＿１＿ｂに入力された駆動信号をマルチプレクサ１０７＿１の出力端子１０７＿１＿ｃから出力させるための制御信号をマルチプレクサ１０７＿１に入力する。これにより、マルチプレクサ１０７＿１は、パルサ１０５＿２により供給された駆動信号を振動子１０４に供給する。

また、制御回路１７０は、振動子１０４からデマルチプレクサ１０７＿２の入力端子１０７＿２＿ａに入力された反射波信号を、デマルチプレクサ１０７＿２の第１の出力端子１０７＿２＿ｂから、この第１の出力端子１０７＿２＿ｂに接続されているアンプ１０６＿１に出力させるための制御信号をデマルチプレクサ１０７＿２に入力する。これにより、デマルチプレクサ１０７＿２は、振動子１０４から出力された反射波信号を、アンプ１０６＿１に出力する。

このようにして、図１０Ａ～１０Ｆに示す超音波の送受信によりＮ個の振動子群１０４ａから出力されたＮ個の反射波信号（アナログ信号）に基づくＮ個の反射波信号（デジタル信号）が得られ、得られたＮ個の反射波信号が受信ビームフォーマに入力される。

そして、受信ビームフォーマは、上述した第１の反射波データを生成する方法と同様の方法で、第２の反射波データを生成する。なお、受信ビームフォーマが、ＭＶ法によりビームフォーミングを行う場合について説明したが、受信ビームフォーマにより用いられるビームフォーミングは、平面波送信からフォーカス送信に近い超音波画像データが得られる適応型ビームフォーミングであれば、どのようなビームフォーミングであってもよい。例えば、受信ビームフォーマは、ＡＰＥＳ（Amplitude and Phase Estimation）法、ＦＣ（Coherence Factor）法、又は、ＳＣＦ（Sign Coherence）法によりビームフォーミングを行ってもよい。また、受信ビームフォーマは、これらの手法のうちいずれか一つを変形させた手法によりビームフォーミングを行ってもよい。例えば、受信ビームフォーマは、united sign coherence factor等のＣＦ法の発展形によりビームフォーミングを行ってもよい。また、受信ビームフォーマは、逆問題解法等の手法やディープラーニングによる方法によりビームフォーミングを行ってもよい。

バッファメモリ１２０は、送受信回路１１０により生成された反射波データを一時的に記憶するメモリである。例えば、バッファメモリ１２０は、所定数のフレーム分の反射波データを記憶することが可能なように構成されている。そして、バッファメモリ１２０は、所定数のフレーム分の反射波データを記憶している状態で、新たに１フレーム分の反射波データが受信回路１１２により生成された場合、受信回路１１２による制御を受けて、生成された時間が最も古い１フレーム分の反射波データを破棄し、新たに生成された１フレーム分の反射波データを記憶する。例えば、バッファメモリ１２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子によって実現される。

信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０から第１の反射波データ及び第２の反射波データを読み出す。そして、信号処理回路１３０は、読み出された第１の反射波データに、読み出された第２の反射波データを加算し、加算することにより得られたデータ（加算後のデータ）に対して各種の信号処理を施し、各種の信号処理が施された加算後のデータをＢモードデータ又はドプラデータとして画像生成回路１４０に出力する。信号処理回路１３０は、例えば、プロセッサにより実現される。信号処理回路１３０は、信号処理部の一例である。

図１１は、第１の実施形態に係る受信回路１１２及び信号処理回路１３０が第１の反射波データ及び第２の反射波データを生成してから、加算後のデータを得るまでの処理の一例の流れを示すフローチャートである。

図１１に示すように、受信回路１１２は、第１の反射波データを生成し、第１の反射波データをバッファメモリ１２０に格納する（ステップＳ１０１）。そして、受信回路１１２は、第２の反射波データを生成し、第２の反射波データをバッファメモリ１２０に格納する（ステップＳ１０２）。

そして、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０から第１の反射波データ及び第２の反射波データを読み出し、第１の反射波データに第２の反射波データを加算し（ステップＳ１０３）、図１１に示す処理を終了する。

先の図９Ａ～９Ｆにより示される超音波の送受信の音場は、例えば、ｓｉｎｃ（ｘ）ｓｉｎｃ^２（ｙ）と表される。また、先の図１０Ａ～１０Ｆにより示される超音波の送受信の音場は、例えば、ｓｉｎｃ^２（ｘ）ｓｉｎｃ（ｙ）と表される。したがって、第１の反射波データに第２の反射波データを加算した場合の音場は、ｓｉｎｃ（ｘ）ｓｉｎｃ（ｙ）（ｓｉｎｃ（ｘ）＋ｓｉｎｃ（ｙ））で表される。従来のＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００では、上述したように、超音波の送受信の音場は、ｓｉｎｃ（ｘ）ｓｉｎｃ（ｙ）で表される。したがって、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、超音波診断装置３００と比較して、指向性を（ｓｉｎｃ（ｘ）＋ｓｉｎｃ（ｙ））倍だけ改善することができる。

図１２Ａは、ＲＣＡ構造の振動子群を備える超音波診断装置３００のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像１８０として表したものである。図１２Ｂは、第１の実施形態に係る超音波診断装置１のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像１８１として表したものである。図１２Ｃは、２ＤＡの超音波診断装置２００のｚ軸方向から見たＰＳＦを６ｄＢ間隔の等高線で示したものをピークから－３０ｄＢまでの画像１８２として表したものである。

画像１８０と画像１８１とを比較すると分かるように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、従来の超音波診断装置３００と比較して、サイドローブが大きく低減している。また、画像１８１と画像１８２とを比較すると分かるように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、２ＤＡの超音波診断装置２００により生成される画像データの画質に近づけることができる。したがって、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、ＲＣＡ構造の振動子群を用いて得られる超音波画像の画質を向上させることである。

信号処理回路１３０は、上述したように、加算することにより得られた加算後のデータに対して各種の信号処理を施すことにより、Ｂモードデータ又はドプラデータを生成する。例えば、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０に、新たに１フレーム分の第１の反射波データ及び第２の反射波データが格納される度に、新たにバッファメモリ１２０に格納された１フレーム分の第１の反射波データ及び第２の反射波データを読み出す。そして、信号処理回路１３０は、１フレーム分の第１の反射波データ及び第２の反射波データが読み出される度に、第１の反射波データに第２の反射波データを加算することにより、１フレーム分の加算後のデータを生成する。そして、信号処理回路１３０は、１フレーム分の加算後のデータが生成される度に、加算後のデータに対して各種の信号処理を施すことにより、新たに１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを生成する。そして、信号処理回路１３０は、１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを生成する度に、新たに生成された１フレーム分のＢモードデータ又はドプラデータを画像生成回路１４０に出力する。以下、信号処理回路１３０実行する各種の信号処理の一例を説明する。

例えば、信号処理回路１３０は、加算後のデータに対して、直交検波し、対数増幅及び包絡線検波処理等を施して、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Ｂモードデータを生成する。そして、信号処理回路１３０は、生成したＢモードデータを画像生成回路１４０に出力する。

また、信号処理回路１３０は、加算後のデータに対して、高調波成分を映像化するハーモニックイメージングを行うための信号処理を実行する。ハーモニックイメージングとしては、コントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ：Contrast Harmonic Imaging）や組織ハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging）が挙げられる。また、コントラストハーモニックイメージングや組織ハーモニックイメージングでは、スキャン方式として、以下の方式が知られている。例えば、かかるスキャン方式として、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）、パルスサブトラクション法（Pulse Subtraction法）又はパルスインバージョン法（Pulse Inversion法）と呼ばれる位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）、及び、ＡＭとＰＭとを組み合わせることで、ＡＭの効果及びＰＭの効果の双方が得られるＡＭＰＭ等が知られている。

また、信号処理回路１３０は、加算後の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）の運動情報を加算後のデータから抽出し、抽出した運動情報を示すドプラデータを生成する。例えば、信号処理回路１３０は、移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値及び平均パワー値等を多点に渡り抽出し、抽出した移動体の運動情報を示すドプラデータを生成する。信号処理回路１３０は、生成したドプラデータを画像生成回路１４０に出力する。

上記の信号処理回路１３０の機能を用いて、実施形態に係る超音波診断装置１は、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Color Flow Mapping）法とも呼ばれるカラードプラ法を実行可能である。カラーフローマッピング法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行なわれる。そして、カラーフローマッピング法では、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ(Moving Target Indicator)フィルタを掛けることで、同一位置のデータ列から、静止している組織、或いは、動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制して、血流に由来する信号（血流信号）を抽出する。そして、カラーフローマッピング法では、この血流信号から血流の速度、血流の分散、血流のパワー等の血流情報を推定する。信号処理回路１３０は、カラーフローマッピング法により推定された血流情報を示すカラー画像データを画像生成回路１４０に出力する。なお、カラー画像データは、ドプラデータの一例である。

信号処理回路１３０は、２次元の加算後のデータ及び３次元の加算後のデータの両方のデータを処理可能である。

画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０から出力されたＢモードデータ又はドプラデータから超音波画像データを生成する。画像生成回路１４０は、プロセッサにより実現される。

例えば、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０が生成した２次元のドプラデータから運動情報又は血流情報が映像化された２次元ドプラ画像データを生成する。なお、運動情報が映像化された２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。

ここで、画像生成回路１４０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（走査コンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。例えば、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０から出力されたデータに対して、超音波プローブ１０１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、画像生成回路１４０は、走査コンバート以外に種々の画像処理として、例えば、走査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、画像生成回路１４０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。

更に、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０により生成された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、画像生成回路１４０は、信号処理回路１３０により生成された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、画像生成回路１４０は、「３次元のＢモード画像データ及び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、画像生成回路１４０は、ボリュームデータをディスプレイ１０３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。

画像生成回路１４０が行なうレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を用いてボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成回路１４０が行なうレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理がある。画像生成回路１４０は、画像生成部の一例である。

Ｂモードデータ及びドプラデータは、走査コンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成回路１４０が生成するデータは、走査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。

以上のことから、第１の実施形態では、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、超音波プローブ１０１により得られた反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する。例えば、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、振動子群１０４ｂに第１の超音波の反射波を受信させることにより得られた反射波信号（第１の受信信号）と、振動子群１０４ａに第２の超音波の反射波を受信させることにより得られた反射波信号（第２の受信信号）とに基づいて、超音波画像データを生成する。

また、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、複数（Ｎ個）の振動子群１０４ｂから出力される複数の第１の受信信号に対してビームフォーミングを行うことにより得られた第１の反射波データ（第３の受信信号）と、複数（Ｎ個）の振動子群１０４ａから出力される複数の第２の受信信号に対してビームフォーミングを行うことにより得られた第２の反射波データ（第４の受信信号）とを加算することにより得られた加算後のデータ（第５の受信信号）に基づいて、超音波画像データを生成する。受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、生成部の一例である。

画像メモリ１５０は、画像生成回路１４０により生成された各種の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１５０は、信号処理回路１３０により生成されたデータも記憶する。画像メモリ１５０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、画像生成回路１４０を経由して表示用の超音波画像データとなる。例えば、画像メモリ１５０は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク又は光ディスクによって実現される。

記憶回路１６０は、走査（超音波の送受信）、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、記憶回路１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶するデータの保管等にも使用される。例えば、記憶回路１６０は、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク又は光ディスクによって実現される。記憶回路１６０は、記憶部の一例である。

制御回路１７０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、制御回路１７０は、入力装置１０２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路１６０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、送受信回路１１０、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０の処理を制御する。また、制御回路１７０は、画像メモリ１５０に記憶された表示用の超音波画像データに基づく超音波画像を表示するようにディスプレイ１０３を制御する。例えば、制御回路１７０は、Ｂモード画像データに基づくＢモード画像又はカラー画像データに基づくカラー画像を表示するようにディスプレイ１０３を制御する。また、制御回路１７０は、Ｂモード画像にカラー画像を重畳させて表示するようにディスプレイ１０３を制御する。制御回路１７０は、表示制御部又は制御部の一例である。制御回路１７０は、例えば、プロセッサにより実現される。超音波画像は、画像の一例である。

また、制御回路１７０は、送受信回路１１０を介して超音波プローブ１０１を制御することで、超音波走査の制御を行なう。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、若しくは、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、又は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは、記憶回路１６０に保存されたプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１６０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、図７おける複数の回路（例えば、送受信回路１１０、信号処理回路１３０、画像生成回路１４０及び制御回路１７０）を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。すなわち、送受信回路１１０、信号処理回路１３０、画像生成回路１４０及び制御回路１７０は、プロセッサにより実現される１つの処理回路に統合されてもよい。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。上述したように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、ＲＣＡ構造の振動子群を用いて得られる超音波画像の画質を向上させることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、超音波診断装置１が、２回の超音波の送受信を行うことにより得られた２つの反射波信号のそれぞれに対して別々にビームフォーミングを行うことにより得られた２つの反射波データを加算する場合について説明した。しかしながら、超音波診断装置１は、２回の超音波の送受信を行うことにより得られた２つの反射波信号をまとめて一度にビームフォーミングを行ってもよい。そこで、このような実施形態を第２の実施形態として説明する。なお、第２の実施形態の説明では、主に、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

第２の実施形態では、受信ビームフォーマは、ＭＶ法を２次元に拡張する。第２の実施形態では、説明を簡略化するために、サブアレイがない場合、すなわち、ｌ＝ｎである場合を例に挙げて説明する。第２の実施形態では、受信ビームフォーマは、式（２）において、ｌ＝ｎとする。そして、受信ビームフォーマは、以下の式（７）を用いて、第１の実施形態と同様に、式（４）～（６）によりビームフォーミングを行う。

なお、式（７）において「ｕ」は、図６Ｄ～６Ｆに示す第１の超音波の反射波を受信することにより得られた受信信号ベクトル（反射波信号ベクトル）である。また、「ｖ」は、図９Ｄ～９Ｆに示す第２の超音波の反射波を受信することにより得られた受信信号ベクトル（反射波信号ベクトル）である。式（７）では、「ｕ」と「ｖ」とを連結して１つのベクトルにされている。第２の実施形態において式（６）により得られる信号（反射波データ）ｓ_ＭＶは、２つの反射波信号に対してＭＶ法によりビームフォーミングを一度にまとめて行われた結果となる。

すなわち、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、複数の振動子群１０４ｂから出力される複数の反射波信号（第１の受信信号）と、複数の振動子群１０４ａから出力される複数の反射波信号（第２の受信信号）とを合わせて、複数の第１の受信信号及び複数の第２の受信信号に対してビームフォーミングを行うことにより得られた反射波データｓ_ＭＶに基づいて、超音波画像データを生成する。反射波データｓ_ＭＶは、第３の受信信号の一例である。

以上、第２の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第２の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
超音波診断装置１は、学習済みモデルを用いて、ビームフォーミングにより得られる信号（反射波データ）を推定してもよい。そこで、このような実施形態を第３の実施形態として説明する。なお、第３の実施形態の説明では、主に、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と同様の構成の説明については省略する場合がある。

図１３は、第３の実施形態に係る学習済みモデル４００の一例を示す図である。第３の実施形態では、記憶回路１６０は、図１３に示す学習済みモデル４００を記憶している。そして、受信ビームフォーマは、学習済みモデル４００を記憶回路１６０から取得し、取得された学習済みモデル４００を用いて、ビームフォーミングにより得られる信号（反射波データ）を推定する。

学習済みモデル４００は、機械学習によりトレーニングされることにより生成される。この学習済みモデル４００の生成方法の一例を図１４に示す。図１４は、第３の実施形態に係る学習済みモデル４００の生成方法の一例を説明するための図である。ここでは、例えば、外部の装置が学習済みモデル４００を生成する場合について説明する。学習済みモデル４００は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１（図１４参照）と遅延後のｙ方向の受信信号４０２（図１４参照）を入力として、それぞれの各素子からの信号に重みを乗算して加算した結果をビームフォーミング結果として出力する。ここで、遅延後のｘ方向の受信信号４０１は、例えば、複数（Ｎ個）の振動子群１０４ａから出力される遅延後の複数の反射波信号（第１の受信信号）であり、遅延後のｙ方向の受信信号４０２は、例えば、複数（Ｎ個）の振動子群１０４ｂから出力される遅延後の複数の反射波信号（第２の受信信号）である。学習済みモデル４００は、このような遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２を重み付け加算することにより、ビームフォーミング後の第１の信号を生成し、生成したビームフォーミング後の第１の信号を出力する。

ここで、外部の装置は、図１４に示すように、学習済みモデル４００から出力される第１の信号が２ＤＡの教師データ４０３に近くなるように（第１の信号が２ＤＡの教師データ４０３に類似するように）ディープラーニングにより最適な重みを計算し、学習済みモデル４００に最適な重みを学習させる。ここで、２ＤＡの教師データ４０３とは、例えば、教師データとして用いられる２ＤＡの超音波診断装置２００により得られたビームフォーミング後の第２の信号である。外部の装置は、例えば、遅延後のｘ方向の受信信号４０１、遅延後のｙ方向の受信信号４０２及び２ＤＡの教師データ４０３を「Field II」のような超音波シミュレータを用いて作成しても良い。または、外部の装置は、実際のＲＣＡプローブおよび２ＤＡプローブを用いた実データを使用しても良い。

例えば、外部の装置により生成された学習済みモデル４００が、記憶回路１６０に記憶される。ここで、外部の装置は、例えば、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せと、２ＤＡの教師データ４０３との関係を学習することによって学習済みモデル４００を生成する。

このように、外部の装置は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せと、２ＤＡの教師データ４０３とを対応付けて学習することによって学習済みモデル４００を生成する。

例えば、外部の装置は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せを入力データとし、２ＤＡの教師データ４０３を教師データとして機械エンジンに入力することによって、機械学習を行う。例えば、機械学習エンジンは、ディープラーニング（Deep Learning）、ニューラルネットワーク（Neural Network）、ロジスティック（Logistic）回帰分析、非線形判別分析、サポートベクターマシン（Support Vector Machine：ＳＶＭ）、ランダムフォレスト（Random Forest）、ナイーブベイズ（Naive Bays）等の各種のアルゴリムを用いて、機械学習を行う。

外部の装置は、このような機械学習の結果として学習済みモデル４００を生成する。学習済みモデル４００は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せに相当する信号が入力されることで、２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号を推定（生成）し、出力する。

そして、２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号を推論する推論時には、受信ビームフォーマは、記憶回路１６０から学習済みモデル４００を取得する。そして、受信ビームフォーマは、取得された学習済みモデル４００に、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せを入力し、学習済みモデル４００から出力された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号を取得する。そして、受信ビームフォーマは、取得された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号をバッファメモリ１２０に記憶させる。

そして、信号処理回路１３０は、バッファメモリ１２０に記憶された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号を読み出し、読み出された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号に対して各種の信号処理を施し、各種の信号処理が施された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号をＢモードデータ又はドプラデータとして画像生成回路１４０に出力する。

以上、第３の実施形態に係る超音波診断装置１について説明した。第３の実施形態では、記憶回路１６０は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せが入力されることで、２次元状に配置された複数の振動子２０３から出力された複数の反射波信号（受信信号）に対してビームフォーミングすることにより得られるビームフォーミング後の第２の信号に相当する信号を出力する学習済みモデル４００を記憶する。

そして、第３の実施形態では、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せを生成する。そして、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、生成された遅延後のｘ方向の受信信号４０１及び遅延後のｙ方向の受信信号４０２の組合せを学習済みモデル４００に入力し、学習済みモデル４００から出力される２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号を取得する。そして、受信回路１１２、信号処理回路１３０及び画像生成回路１４０は、取得された２ＤＡの教師データ４０３に相当する信号に基づいて、超音波画像データを生成する。

第３の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１と同様の効果を奏することができる。

なお、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各処理機能を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ＲＣＡ構造の振動子群を用いて得られる超音波画像の画質を向上させることができる。

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。

１超音波診断装置
１１２受信回路
１３０信号処理回路
１４０画像生成回路
１７０制御回路

Claims

２次元状に配置された複数の振動子を備える超音波プローブと、
前記超音波プローブにより得られた受信信号に基づいて超音波画像データを生成する生成部と、
前記超音波画像データに基づく超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備え、
前記複数の振動子は、
第１の超音波を送信する場合に、互いに交差する２つの軸のうち一の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第１の振動子群に前記第１の超音波を送信させ、
前記第１の超音波の反射波を受信する場合に、前記２つの軸のうち他の軸の方向に並び、かつ、共通接続された複数の振動子により構成される第２の振動子群に前記第１の超音波の反射波を受信させ、
第２の超音波を送信する場合に、前記第２の振動子群に前記第２の超音波を送信させ、
前記第２の超音波の反射波を受信する場合に、前記第１の振動子群に前記第２の超音波の反射波を受信させるロウ・カラム・アドレッシング（Row-Column Addressing）型の複数の振動子であり、
前記生成部は、前記第２の振動子群に前記第１の超音波の反射波を受信させることにより得られた第１の受信信号と、前記第１の振動子群に前記第２の超音波の反射波を受信させることにより得られた第２の受信信号とに基づいて、前記超音波画像データを生成する、
超音波診断装置。
複数の前記第１の振動子群は、前記他の軸の方向に並び、
複数の前記第２の振動子群は、前記一の軸の方向に並び、
前記生成部は、前記複数の第２の振動子群から出力される複数の前記第１の受信信号に対してビームフォーミングを行うことにより得られた第３の受信信号と、前記複数の第１の振動子群から出力される複数の前記第２の受信信号に対して前記ビームフォーミングを行うことにより得られた第４の受信信号とを加算することにより得られた第５の受信信号に基づいて、前記超音波画像データを生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
複数の前記第１の振動子群は、前記他の軸の方向に並び、
複数の前記第２の振動子群は、前記一の軸の方向に並び、
前記生成部は、前記複数の第２の振動子群から出力される複数の前記第１の受信信号と、前記複数の第１の振動子群から出力される複数の前記第２の受信信号とを合わせて、前記複数の第１の受信信号及び前記複数の第２の受信信号に対してビームフォーミングを行うことにより得られた第３の受信信号に基づいて、前記超音波画像データを生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
前記生成部は、前記ビームフォーミングとして、ＭＶ（Minimum Variance）法、ＡＰＥＳ（Amplitude and Phase Estimation）法、ＦＣ（Coherence Factor）法、又は、ＳＣＦ（Sign Coherence）法によりビームフォーミングを行う、請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
複数の前記第２の振動子群から出力される遅延後の複数の前記第１の受信信号と複数の前記第１の振動子群から出力される遅延後の複数の前記第２の受信信号との組み合わせが入力されることで、２次元状に配置された複数の振動子から出力された受信信号に対してビームフォーミングすることにより得られるビームフォーミング後の信号に相当する信号を出力する学習済みモデルを記憶する記憶部と、
前記生成部は、前記遅延後の複数の前記第１の受信信号と前記遅延後の複数の前記第２の受信信号との組み合わせを生成し、生成された前記組み合わせを前記学習済みモデルに入力し、前記学習済みモデルから出力される前記ビームフォーミング後の信号に相当する信号を取得し、取得された前記ビームフォーミング後の信号に相当する信号に基づいて、前記超音波画像データを生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。