JP5355924B2

JP5355924B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP5355924B2
Application number: JP2008093812A
Authority: JP
Inventors: 信平間
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: CN101548896A; EP2738569B1; EP2738569A3; EP2107388A1; US8485977B2; CN101548896B; JP2009240700A; US20090326377A1; EP2738569A2

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、振動素子から得られた複数の受信信号を整相
加算することにより深さ方向に対して一様な細いビーム幅を有した送信ビーム及び受信ビ
ームの形成を可能とする超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを
被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波
を前記振動素子により受信してモニタ上に表示するものである。複数の振動素子に供給す
る駆動信号や前記振動素子から得られる受信信号の遅延時間を制御することにより超音波
の送受信方向や集束点を電子的に制御することが可能な近年の超音波診断装置では、超音
波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの画像データが容易に観
察できるため、生体臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

特に、生体内の組織あるいは血球からの超音波反射波により生体情報を得る超音波診断
法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を
遂げ、これらの技術を用いて得られるＢモード画像データやカラードプラ画像データの観
測は、今日の画像診断において不可欠なものとなっている。

ところで、上述の超音波診断装置では、画像データの空間分解能やコントラスト分解能
の向上を目的として送信ビーム及び受信ビームを集束させる方法がとられている。そして
、複数からなる振動素子の各々から得られる受信信号に所定の遅延時間を与えて加算合成
する、所謂、整相加算（所定距離からの超音波反射波に基づく受信信号の位相を合わせて
加算合成）によって受信ビームを集束させる場合、生体内にて反射する超音波反射波の受
信タイミングは超音波プローブから反射体までの距離（深さ）に依存するため、振動素子
の各々から得られる時系列的な受信信号に与える遅延時間を受信タイミングに対応させて
順次更新するダイナミック集束法により、深さ方向の広い範囲において一様に集束された
受信ビームを形成することが可能となる。

これに対して、送信ビームを遅延時間の制御によって集束させる場合、振動素子の各々
から放射される送信超音波は、駆動信号の遅延時間によって決定される送信波面に基づい
て所定の送信集束点に向って生体内を伝搬する。このため、送信ビームの集束領域は送信
集束点及びその近傍に限定され、送信集束点から離れた生体内の浅部領域や深部領域では
広いビーム幅を有した送信ビームが形成される。

一方、画像データの空間分解能やコントラスト分解能は送信ビームのビーム幅と受信ビ
ームのビーム幅に大きく依存し、そのビーム幅が深さによって著しく異なる上述のような
送信ビームが形成された場合には、送信集束点の近傍領域にて生成される画像データの画
質と送信集束点から離れた領域にて生成される画像データの画質との間に大きな差異が発
生する。

特に、大きな送信口径（送信に使用する振動素子群の幅）を大きくして強いビーム集束
を行なった場合には、送信集束点から離れた領域における画像データの画質劣化は顕著と
なり、又、送信口径を小さくして弱いビーム集束を行なった場合には、送信集束領域のビ
ーム幅を狭くすることができなくなるとともに送信パワーの低下に伴なって画像データの
Ｓ／Ｎが劣化するという問題点を有していた。

このような問題点に対し、深さ方向に対して送信集束点を順次更新しながら超音波送受
信を複数回繰り返し、このとき各々の送信集束領域から得られる受信信号のみを抽出して
合成することにより画像データを生成する、所謂、多段集束法が新たに開発された。そし
て、この多段集束法と上述のダイナミック集束法を併用することにより画像データの生成
に用いられる受信信号は概ね送信集束領域及び受信集束領域から得られるため空間分解能
及びコントラスト分解能に優れた画像データの生成が可能となった（例えば、特許文献１
参照。）。
特開平０７−３２３０２９号公報

上述の特許文献１に記載された方法によれば、多段集束法によって設定された複数の送
信集束点及びその近傍では良質な画像データを得ることができる。しかしながら、深さ方
向に一様な細いビーム幅を有した送信ビームを形成するためには、送信集束点の異なる送
信超音波を同一方向に対して多数回繰り返す必要があるため時間分解能（画像データのフ
レームレート）は著しく劣化するという第１の問題点を有し、更に、送信集束領域以外か
ら得られた受信信号は排除されるため、被検体内に投入された送信エネルギーを有効に活
用することができないという第２の問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の振動素子か
ら得られた受信信号に対して受信整相加算と送信整相加算を行なうことにより被検体の深
さ方向に対してほぼ一様な細いビーム幅を有した送信ビーム及び受信ビームを高精度かつ
高感度で形成することが可能な超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施態様の超音波診断装置は、被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、少なくとも第１方向に配列された複数の振動素子から構成される超音波プローブと、前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された送信用振動素子群を駆動し、前記被検体に対して送信超音波を放射することにより仮想的な音源を形成する送信手段と、前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された受信用振動素子群にて得られた前記被検体の体内における複数チャンネルの受信信号を、観測点から前記受信用振動素子群を構成する前記振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因した受信遅延を補正して受信整相加算する受信整相加算手段と、前記音源の位置を前記第１方向に対して順次更新した超音波送受信によって得られる、複数チャンネルからなる受信整相加算後の受信信号に対して、前記音源の各々から前記観測点までの伝搬距離の差異に起因した送信遅延を補正した上で加算する、送信整相加算を行う送信整相加算手段と、前記超音波送受信の方向を制御することにより前記第１方向と平行な面に配置された複数の前記観測点に対して超音波走査を行う走査制御手段と、前記超音波走査によって得られた、複数の前記観測点における前記送信整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備えた。

一方、別の実施態様の超音波診断装置は、被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、少なくとも第１方向に配列された複数の振動素子から構成される超音波プローブと、前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された送信用振動素子群を駆動し、前記被検体に対して送信超音波を放射することにより仮想的な音源を形成する送信手段と、前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された受信振動素子群と前記音源の位置を順次更新する前記送信振動素子群とを用いた超音波送受信によって得られる複数チャンネルの受信信号に対し、前記音源の各々から少なくとも観測点までの伝搬距離の差異に起因した相対的な送信遅延の補正を行う送信整相加算手段と、前記観測点から前記受信用振動素子群を構成する前記振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因した相対的な受信遅延の補正を行う受信整相加算手段とを含み、前記送信遅延及び受信遅延の補正が行われた受信信号を整相加算する整相加算手段と、前記超音波送受信の方向を制御することにより前記第１方向と平行な面に配置された複数の前記観測点に対して超音波走査を行う走査制御手段と、前記超音波走査によって得られた、複数の前記観測点における前記整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備えた。

本発明によれば、複数の振動素子から得られた受信信号に対して受信整相加算と送信整
相加算を行なうことにより被検体の深さ方向に対してほぼ一様な細いビーム幅を有した送
信ビーム及び受信ビームを高精度かつ高感度で形成することができる。このため、空間分
解能、コントラスト分解能及びＳ／Ｎに優れた画像データの生成と表示が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の第１の実施例における超音波診断装置は、送信用振動素子群を構成する複数の
振動素子から放射される送信超音波を所定の送信集束点に集束させることにより前記送信
集束点に仮想的な点音源を形成する。そして、この点音源から放射される送信超音波に基
づいて任意に設定された複数の観測点から反射する受信超音波を受信用振動素子群を構成
する複数の振動素子によって受信し、得られた複数チャンネルの受信信号に対し前記観測
点が受信集束点となるような受信整相加算を行なう。更に、前記受信用振動素子群と振動
素子の配列方向に順次シフトさせた送信用振動素子群を用いて得られた受信信号に対して
も同様の受信整相加算を行ない、これら受信整相加算後の受信信号に対し送信集束点から
観測点までの伝搬距離の差異に起因した相対的な送信遅延を補正する送信整相加算を行な
う。

尚、以下の実施例では、リニア走査方式の超音波診断装置について述べるがセクタ走査
方式やコンベックス走査方式等の超音波診断装置であってもよい。

（装置の構成）
本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成と基本的な動作につき図１乃至図
７を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

図１に示す超音波診断装置１００は、被検体内の所定距離（深さ）に対して集束された
超音波パルス（送信超音波）を送信し、この送信超音波によって被検体内から得られた超
音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換するＭ０個の振動素子が配列さ
れた超音波プローブ４と、Ｍ０個の振動素子の中から当該超音波送受信に使用する隣接し
たＭｔ個の送信用振動素子（送信用振動素子群）及びＭｒ個の受信用振動素子（受信用振
動素子群）を選択する振動素子選択部３と、被検体の所定距離に対して送信超音波を集束
するための駆動信号を送信用振動素子群に供給する送信部２と、被検体に対する送信超音
波の送信によって受信用振動素子群から得られるＭｒチャンネルの受信信号に対して受信
整相加算を行なう受信部５と、振動素子選択部３により振動素子の配列方向へ順次シフト
させながら選択されたＭｘ個からなる送信用振動素子群の各々と前記受信用振動素子群と
の超音波送受信によって得られたＭｘチャンネルからなる受信整相加算後の受信信号に対
し送信整相加算を行なう送信整相加算部６を備えている。

更に、超音波診断装置１００は、受信整相加算と送信整相加算が行なわれた受信信号を
処理してＢモードデータ（画像信号）を生成する画像信号生成部７と、受信用振動素子群
及びＭｘ個の送信用振動素子群を振動素子の配列方向へシフトさせて超音波の送受信方向
を順次更新（即ち、超音波走査）することにより得られた複数の画像信号に基づいてＢモ
ード画像データ（画像データ）を生成する画像データ生成部８と、得られた画像データを
表示する表示部９と、被検体情報の入力、画像データ生成条件及び画像データ表示条件の
設定、送信焦点距離の設定、送信振動素子数Ｍｔ及び受信振動素子数Ｍｒの設定、更には
、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部１０と、超音波送受信に使用する振動素子群
の選択制御により被検体に対する超音波走査を制御する走査制御部１１と、受信部５にお
ける受信整相加算及び送信整相加算部６における送信整相加算を制御する整相加算制御部
１２と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１３を備えている。

上述の各ユニットにつき更に詳しく説明する。

超音波プローブ４は、直線状に配列されたＭ０個の図示しない振動素子を先端部に有し
、この先端部を当該被検体の体表面に接触させて超音波送受信を行なう。振動素子は電気
音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）
に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を
有している。そして、これら振動素子の各々は、図示しないＭ０チャンネルの多芯ケーブ
ルを介して振動素子選択部３に接続されている。

尚、本実施例では、Ｍ０個の振動素子が直線状に配列されたリニア走査用の超音波プロ
ーブ４について述べるが、セクタ走査やコンベックス走査等に対応した超音波プローブで
あっても構わない。即ち、本実施例では、Ｍ０個の振動素子の中から隣接するＭｔ個の振
動素子が１つの送信用振動素子群として、又、隣接するＭｒ個の振動素子が１つの受信用
振動素子群として振動素子選択部３によって選択される。そして、前記送信用振動素子群
を構成する振動素子の各々が、送信部２から供給されるＭｔチャンネルの駆動信号により
駆動されて被検体内に送信超音波が放射され、この送信超音波に基づいて被検体内から得
られる受信超音波は、前記受信用振動素子群によってＭｒチャンネルの受信信号に変換さ
れる。

次に、振動素子選択部３は、走査制御部１１から供給される制御信号に基づいて超音波
プローブ４に備えられたＭ０個の振動素子の中から送信用振動素子群と受信用振動素子群
を選択し、これらの振動素子群と送信部２及び受信部５との接続を行なう。この場合、１
つの受信振動素子群に対し複数（Ｍｘ個）の送信振動素子群が振動素子選択部３によって
選択され、これら送信用振動素子群の各々と前記受信用振動素子群を用いた超音波送受信
によって得られる複数チャンネルの受信信号に対して受信整相加算及び送信整相加算を行
なうことにより深さ方向に略一様な細いビーム幅を有する送信ビーム及び受信ビームの形
成が可能となるがその詳細については後述する。

送信部２は、波面関数発生部２１と駆動信号発生部２２を備え、波面関数発生部２１は
、予め設定された送信焦点距離あるいは入力部１０において初期設定された送信焦点距離
に基づいて送信超音波を集束させるための送信波面関数を発生し、この送信波面関数に基
づいて送信用振動素子群に対する駆動遅延時間を設定する。この場合の駆動遅延時間は、
送信振動素子数Ｍｔ、振動素子の配列間隔、及び送信焦点距離等によって一義的に決定さ
れ、これらの駆動遅延時間は、例えば、図示しない演算回路によって算出してもよいが、
予め算出された駆動遅延時間のデータがルックアップテーブルとして予め保管されていて
もよい。

一方、駆動信号発生部２２は、波面関数発生部２１から供給される駆動遅延時間と所定
の振幅及び波形を有するＭｔチャンネルの駆動信号を生成し、振動素子選択部３によって
選択された超音波プローブ４の送信用振動素子群に供給する。

図２及び図３は、駆動信号発生部２２から供給される駆動信号に基づいて送信用振動素
子群から送信焦点距離Ｄｆだけ離れた送信集束点Ｆｔに向って放射される送信超音波の波
面を示したものであり、多くの送信振動素子を選択して駆動することにより送信集束点Ｆ
ｔには仮想的な点音源が形成される。

そして、図２に示すように、例えば、画像データ生成部８が生成する画像データの画素
に対応した観測点Ｐｘが送信集束点Ｆｔより深部に設定された場合、この仮想的な点音源
から放射された送信超音波は観測点Ｐｘまでの距離Ｄｘを伝搬した後、その一部が観測点
Ｐｘにて反射し超音波プローブ４の受信用振動素子群によって受信される。従って、後述
の送信整相加算及び受信整相加算は、送信集束点Ｆｔから観測点Ｐｘまでの伝搬距離Ｄｘ
及び観測点Ｐｘから受信用振動素子群を構成する振動素子の各々までの伝搬距離に基づい
て行なわれる。

一方、図３に示すように観測点Ｐｘが送信集束点Ｆｔより浅部に設定された場合、送信
用振動素子群から放射され観測点Ｐｘにおいて反射する送信超音波は、送信集束点におい
て形成された仮想的な点音源から負の伝搬距離−Ｄｘを伝搬（即ち、実際の伝搬方向に対
して反対の方向に伝搬）した後、観測点Ｐｘにて反射すると見なすことができる。従って
、この場合の送信整相加算及び受信整相加算は、送信集束点Ｆｔから観測点Ｐｘまでの負
の伝搬距離−Ｄｘ及び観測点Ｐｘから受信用振動素子群を構成する振動素子の各々までの
伝搬距離に基づいて行なわれる。

図１へ戻って、超音波診断装置１００の受信部５は、前処理部５１とＡ／Ｄ変換部５２
と受信整相加算部５３を備えている。

前処理部５１は、受信用振動素子群から振動素子選択部３を介して供給されるＭｒチャ
ンネルの受信信号に対し受信整相加算前の信号処理を行なう機能を有し、例えば、Ｍｒチ
ャンネルの受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する増幅器と、Ａ／Ｄ変換部５２のサ
ンプリング動作における折り返り雑音の発生を防止するために前記増幅器から出力された
受信信号に対して帯域制限を行なうフィルタ回路（何れも図示せず）を有している。

尚、前記増幅器の入力端には、送信部２の駆動信号発生部２２にて発生した高電圧を有
する駆動信号からの保護を目的としたリミッタ回路が必要に応じて設けられる。そして、
前処理部５１において上述の処理が行なわれたＭｒチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換
部５２においてデジタル信号に変換され受信整相加算部５３に供給される。

受信整相加算部５３は、図示しない受信遅延補正回路と加算器を備えている。前記受信
遅延補正回路は、整相加算制御部１２から供給される遅延時間情報に基づいて被検体内の
観測点Ｐｘにて反射した受信超音波を集束するための遅延時間（即ち、観測点Ｐｘから受
信用振動素子群を構成する振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因した相対的な受信
遅延を補正するための遅延時間）をＡ／Ｄ変換部５２から出力されるＭｒチャンネルの受
信信号に与え、前記加算器は、前記受信遅延補正回路から供給される受信信号を加算合成
する。即ち、前記受信遅延補正回路と前記加算器によりＭｒチャンネルの受信信号は整相
加算（受信整相加算）され観測点Ｐｘに受信集束点が形成される。

そして、受信超音波の受信時に整相加算制御部１２から供給される制御信号に基づいて
上述の遅延時間を順次更新して受信集束点を浅部から深部へ連続的に移動することにより
、深さ方向の広い範囲における複数の観測点にて集束された受信ビームの形成が可能とな
る。

次に、送信整相加算部６は、受信信号記憶部６１と、送信遅延補正部６２と、加算部６
３を備えている。受信信号記憶部６１は、振動素子選択部３により振動素子の配列方向へ
順次シフトさせながら選択されたＭｘ個からなる送信用振動素子群の各々と前記受信用振
動素子群との超音波送受信によって得られたＭｘチャンネルからなる受信整相加算後の受
信信号を保存する。

一方、送信遅延補正部６２は、受信信号記憶部６１に保存されたＭｘチャンネルからな
る受信整相加算後の受信信号を読み出す。次いで、整相加算制御部１２から供給される遅
延時間情報に基づき、送信用振動素子群によって形成されたＭｘ個からなる送信集束点の
各々から、例えば、画像データの画素に対応して設定された観測点Ｐｘまでの伝搬距離の
差異に起因した相対的な送信遅延を補正するための遅延時間を前記受信信号に与える。

次いで、加算部６３は、送信遅延補正部６２において遅延補正された受信整相加算後の
受信信号を加算合成する。即ち、上述の送信遅延補正部６２及び加算部６３により送信集
束点Ｆｔを振動素子の配列方向へシフトさせながら収集したＭｘチャンネルからなる受信
整相加算後の受信信号は整相加算（送信整相加算）される。尚、送信整相加算によって形
成される送信ビームのサイドローブを低減するために、前記加算部６３は、送信遅延補正
部６２から供給される受信整相加算後の受信信号に対し所定の重み付け演算（apodizatio
n）を行なって加算してもよい。

一方、画像信号生成部７は、包絡線検波器７１と対数変換器７２を備え、包絡線検波器
７１は、送信整相加算部６の加算部６３から供給される送信整相加算後の受信信号を包絡
線検波する。対数変換器７２は、包絡線検波された受信信号の振幅を対数変換してＢモー
ドデータ（画像信号）を生成し、画像データ生成部８へ供給する。尚、包絡線検波器７１
と対数変換器７２は順序を入れ替えて構成しても構わない。

次に、画像データ生成部８は、画像信号記憶部８１と演算処理部８２を備え、画像信号
記憶部８１には、画像信号生成部７の対数変換器７２から供給される画像信号が、観測点
Ｐｘの位置情報に対応させて順次保存される。演算処理部８２は、画像信号記憶部８１に
て保存された２次元的な画像信号を読み出し、必要に応じて補間処理やフィルタリング処
理等の画像処理を行なってＢモード画像データ（画像データ）を生成する。

表示部９は、表示データ生成部９１とモニタ９２を備え、表示データ生成部９１は、画
像データ生成部８が生成した画像データを所定の表示フォーマットに変換し、更に、被検
体情報や画像データ生成条件等の付帯情報を付加して表示データを生成する。そして、得
られた表示データに対しＤ／Ａ変換等の変換処理を行なってモニタ９２に表示する。

入力部１０は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選
択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、超音波プローブ４の表面から送信集束点
Ｆｔまでの送信焦点距離Ｄｆを設定する焦点距離設定部や送信振動素子数Ｍｔ及び受信振
動素子数Ｍｒを設定する素子数設定部（何れも図示せず）を有している。又、被検体情報
の入力、画像データ生成条件や画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等も
上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

次に、走査制御部１１は、配列されたＭ０個の振動素子の中から超音波送受信に使用す
る送信用振動素子群及び受信用振動素子群の選択制御を振動素子選択部３に対して行なう
ことにより当該被検体に対する超音波走査を制御する。

一方、整相加算制御部１２は、走査制御部１１から供給される受信用振動素子群の選択
情報に基づき、観測点Ｐｘから前記受信用振動素子群を構成するＭｒ個の振動素子の各々
までの伝搬距離を算出する。そして、伝搬距離の差異に起因した相対的な受信遅延を補正
する受信整相加算用の遅延時間を設定する。更に、走査制御部１１から供給される送信用
振動素子群の選択情報と入力部１０からシステム制御部１３を介して供給される送信焦点
距離Ｄｆの情報に基づき、Ｍｘ個からなる送信集束点Ｆｔの各々から観測点Ｐｘまでの伝
搬距離を算出する。そして、この伝搬距離の差異に起因した相対的な送信遅延を補正する
送信整相加算用の遅延時間を設定し、更に、送信集束点Ｆｔと観測点Ｐｘの位置情報に基
づいて送信整相加算に使用する受信整相加算後の受信信号数を設定する。

次いで、受信整相加算用の遅延時間情報を受信部５の受信整相加算部５３へ、又、送信
整相加算用の遅延時間情報及び上述の受信信号数の情報を送信整相加算部６の送信遅延補
正部６２へ供給することにより、受信用振動素子群とＭｘ個の送信用振動素子群を用いた
場合に観測点Ｐｘから得られる受信信号の受信整相加算及び送信整相加算を制御する。

システム制御部１３は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力
部１０にて入力／設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、これ
らの入力情報及び設定情報に基づいて超音波診断装置１００の各ユニットを統括的に制御
し、受信用振動素子群から得られた複数チャンネルの受信信号に対して受信整相加算及び
送信整相加算を行なうことにより空間分解能、コントラスト分解能及びＳ／Ｎに優れた画
像データの生成と表示を行なう。又、システム制御部１３は、当該被検体に対し観測点Ｐ
ｘを設定する機能を有し、例えば、画像データ生成部８によって生成される画像データの
各画素に対応した被検体の位置において観測点Ｐｘを設定する。

（受信整相加算）
次に、受信部５の受信整相加算部５３による受信整相加算と送信整相加算部６による送
信整相加算につき図４及び図５を用いて説明する。但し、以下では、説明を簡単にするた
めに送信用振動素子群の素子数Ｍｔを３、受信用振動素子群の素子数Ｍｒを５、送信用振
動素子群数Ｍｘを３とした場合について述べるが、実際の場合には、数十〜数百の振動素
子によって構成される送信用振動素子群及び受信用振動素子群を用いた超音波送受信が行
なわれる。

尚、送信用振動素子群の素子数Ｍｔは、受信用振動素子群の素子数Ｍｒより大きく設定
しても構わない。又、図４及び図５では観測点Ｐｘが送信集束点Ｆｔより深部にある場合
の受信整相加算及び送信整相加算について述べるが、観測点Ｐｘが送信集束点Ｆｔより浅
部にある場合も図３に示した負の伝搬距離を適用することにより同様に行なうことが可能
である。

図４は、振動素子Ｅ１乃至Ｅ３からなる送信用振動素子群（第１の送信用振動素子群）
と振動素子Ｅ１乃至Ｅ５からなる受信用振動素子群を用いた超音波送受信における受信整
相加算を説明するための図であり、振動素子Ｅ１乃至Ｅ３の各々から放射される送信超音
波の波面Ｗｔ１は、送信部２の波面関数発生部２１が発生する送信波面関数に基づいて形
成され、この波面Ｗｔ１を有した送信超音波は送信集束点Ｆｔ１において集束した後再び
拡散する。このとき、送信集束点Ｆｔ１において仮想的な点音源が形成され、この点音源
を始点とした送信超音波が被検体内に放射される。

送信集束点Ｆｔ１から放射された送信超音波は、例えば、画像データの画素に対応した
観測点Ｐｘにて反射することにより波面Ｗｒを有する受信超音波が生成され、この受信超
音波は、受信用振動素子群を構成する振動素子Ｅ１乃至Ｅ５によって受信される。このと
き、振動素子Ｅ１乃至Ｅ５において得られる５チャンネルの受信信号は、観測点Ｐｘから
振動素子Ｅ１乃至Ｅ５の各々までの伝搬距離の差異に起因した相対的な受信遅延を有して
いる。

そして、これら５チャンネルの受信信号に対し、図１に示した受信部５の受信整相加算
部５３は、上述の受信遅延を補正する（即ち、観測点Ｐｘから収集された５チャンネルか
らなる受信信号の位相を揃える）ための遅延時間を与えて加算合成（受信整相加算）する
。この受信整相加算により観測点Ｐｘにおいて受信集束点が形成され、観測点Ｐｘからの
受信超音波を選択的に受信することが可能となる。

更に、同様の手順で遅延時間を従来のダイナミック集束法に基づいて制御することによ
り深さ方向に設定された複数の観測点に対して受信集束点が略同時に形成され、これら観
測点からの受信超音波も選択的に受信される。そして、受信整相加算部５３において受信
整相加算された受信信号は、送信集束点Ｆｔ１の位置情報を付帯情報として送信整相加算
部６の受信信号記憶部６１に保存される。

（送信整相加算）
一方、図５は、振動素子Ｅ１乃至Ｅ３から構成される第１の送信用振動素子群、振動素
子Ｅ２乃至Ｅ４から構成される第２の送信用振動素子群及び振動素子Ｅ３乃至Ｅ５から構
成される第３の送信用振動素子群と振動素子Ｅ１乃至Ｅ５から構成される受信用振動素子
群を用いた超音波送受信における送信整相加算を説明するための図である。

図４に示した方法により、第１の送信用振動素子群による波面Ｗｔ１の送信超音波と受
信用振動素子群による波面Ｗｒの受信超音波との超音波送受信にて得られた受信整相加算
後の受信信号（第１の受信信号）が送信整相加算部６の受信信号記憶部６１に保存された
ならば、第２の送信用振動素子群による波面Ｗｔ２の送信超音波と前記受信用振動素子群
による波面Ｗｒの受信超音波との超音波送受信及び第３の送信用振動素子群による波面Ｗ
ｔ３の送信超音波と前記受信用振動素子群による波面Ｗｒの受信超音波との超音波送受信
が順次行なわれる。

そして、これらの超音波送受信によって得られた受信整相加算後の受信信号（第２の受
信信号及び第３の受信信号）も第２の送信用振動素子群によって形成された送信集束点Ｆ
ｔ２の位置情報あるいは第３の送信用振動素子群によって形成された送信集束点Ｆｔ３の
位置情報を付帯情報として受信信号記憶部６１に保存される。

尚、送信超音波の波面Ｗｒ２及び波面Ｗｒ３は、通常、波面Ｗｔ１と略同一の形状とな
るように波面関数発生部２１によって設定され、これらの波面を有する送信超音波によっ
て形成される送信集束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３は、超音波プローブ４の振動素子配列面から略
等距離になるように配置されるが、特に限定されない。

次いで、送信整相加算部６の送信遅延補正部６２及び加算部６３は、受信信号記憶部６
１に一旦保存された受信整相加算後の第１の受信信号乃至第３の受信信号に対し送信整相
加算を行なう。

この場合、受信整相加算後の第１の受信信号乃至第３の受信信号は、図４に示す送信集
束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３から観測点Ｐｘまでの伝搬距離の差異に起因した相対的な送信遅延
を有しており、送信遅延補正部６２は、これらの送信遅延を補正するための遅延時間を第
１の受信信号乃至第３の受信信号に与える。そして、加算部６３は、送信遅延が補正され
た第１の受信信号乃至第３の受信信号を加算合成（送信整相加算）する。この送信整相加
算により、送信集束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３における仮想的な点音源から同時に放射された送
信超音波が観測点Ｐｘにおいて集束された場合と同様の効果を得ることができる。

尚、観測点Ｐｘの送信整相加算に用いられる受信整相加算後の受信信号数は、通常、送
信集束点Ｆｔの位置情報と観測点Ｐｘの位置情報に基づき整相加算制御部１２によって決
定される。例えば、図４において、観測点Ｐｘが送信集束点Ｆｔ１の点音源による送信超
音波の放射領域に含まれない場合、受信用振動素子群を用いて得られる受信整相加算後の
受信信号（第１の受信信号）は観測点Ｐｘの送信整相加算に寄与しないのみならずノイズ
成分を増大させる要因となる。このため、この第１の受信信号を排除して送信整相加算を
行なうことによりサイドローブが少ない良好な送信音場が観測点Ｐｘにて形成される。特
に、送信焦点距離Ｄｆと観測点Ｐｘの深さが等しい場合には、送信整相加算を行なわなく
とも十分細いビーム幅を有した送信音場を得ることができる。

以上述べた送信整相加算と受信整相加算により深さ方向に一様に集束された送信超音波
ビーム及び受信超音波ビームを形成することができる。そして、振動素子選択部３の制御
により第１の送信用振動素子群乃至第３の送信用振動素子群と受信用振動素子群を振動素
子の配列方向に順次シフトさせながら被検体に対して２次元的な超音波走査を行ない、こ
のとき得られた送信整相加算後の受信信号に基づいて空間分解能及びコントラスト分解能
とＳ／Ｎに優れた画像データが生成される。

次に、本実施例の送信整相加算の効果につき図６及び図７を用いて説明する。図６は、
７．５ＭＨｚの共振周波数を有する２５６個の振動素子が素子間隔０．２ｍｍで配列され
た送信用振動素子群を用いて距離２０ｍｍに送信超音波を集束させた場合に距離１０ｍｍ
、２０ｍｍ及び３０ｍｍに形成される従来の送信音圧分布（送信音場）を示したものであ
り、送信超音波が集束される距離２０ｍｍでは細いビーム幅を有した送信音場が形成され
るが、この送信集束点より浅い１０ｍｍあるいは送信集束点より深い３０ｍｍにおける送
信音場のビーム幅は広がり、この傾向は送信用振動素子群の素子数や素子間隔が増大する
ほど顕著になる。

一方、図７は、上述と同様の送信用振動素子群を用いて収集された受信信号に対して送
信整相加算を行なうことにより得られる本実施例の送信音場を示したものであり、送信用
振動素子群を振動素子の配列方向へシフトさせながら収集した複数からなる受信信号に対
して送信整相加算を目的とした上述の後処理を行なうことにより、深さ方向に一様な細い
ビーム幅を有した送信音場を形成することが可能となる。

（変形例）
次に、本実施例の変形例につき図８及び図９を用いて説明する。上述の第１の実施例で
は、図２に示したように、波面関数発生部２１が発生する送信波面関数に基づいて送信用
振動素子群から放射される送信超音波を被検体内の送信集束点Ｆｔに集束させることによ
り、この送信集束点Ｆｔに対して仮想的な点音源を形成する場合について述べたが、本変
形例では、図８に示すように送信用振動素子群から放射される送信超音波を送信波面関数
に基づいて拡散させることにより、被検体体外（即ち、送信超音波の伝搬方向に対して反
対の方向）の送信集束点Ｆｔに仮想的な点音源を形成する。この場合、波面Ｗｔを有した
送信超音波は、送信集束点Ｆｔの仮想的な点音源から観測点Ｐｘまでの伝搬距離Ｄｘを伝
搬すると見なすことができ、伝搬距離Ｄｘを伝搬した送信超音波は、観測点Ｐｘにおいて
反射した後Ｍｒ個の振動素子から構成される受信用振動素子群によって受信される。

図９は、振動素子Ｅ１乃至Ｅ３から構成される第１の送信用振動素子群、振動素子Ｅ２
乃至Ｅ４から構成される第２の送信用振動素子群及び振動素子Ｅ３乃至Ｅ５から構成され
る第３の送信用振動素子群と振動素子Ｅ１乃至Ｅ５から構成される受信用振動素子群を用
いた超音波送受信における受信整相加算及び送信整相加算を説明するための図である。尚
、この場合も、図４及び図５の場合と同様にして送信用振動素子群の素子数Ｍｔを３、受
信用振動素子群の素子数Ｍｒを５、送信用振動素子群数Ｍｘを３とした場合について述べ
るが、これに限定されない。

先ず、第１の送信用振動素子群を構成する振動素子Ｅ１乃至Ｅ３の各々から放射される
送信超音波の波面Ｗｔ１は、波面関数発生部２１から供給される送信波面関数に基づいて
形成され、この波面Ｗｔ１を有した送信超音波は、仮想的な送信集束点Ｆｔ１を点音源と
して被検体内に放射される。

送信集束点Ｆｔ１から放射された送信超音波は、観測点Ｐｘにおいて反射して波面Ｗｒ
を有する受信超音波となり、この受信超音波は、前記受信用振動素子群を構成する振動素
子Ｅ１乃至Ｅ５によって受信される。このとき、振動素子Ｅ１乃至Ｅ５の各々において得
られた５チャンネルの受信信号は、観測点Ｐｘから振動素子Ｅ１乃至Ｅ５の各々までの伝
搬距離の差異に起因した相対的な受信遅延を有している。

次いで、図１に示した受信部５の受信整相加算部５３は、これら５チャンネルの受信信
号に対し上述の受信遅延を補正するための遅延時間を与えて受信整相加算する。この受信
整相加算により観測点Ｐｘにおいて受信集束点が形成され、観測点Ｐｘからの受信超音波
を選択的に受信することが可能となる。

更に、同様の手順で遅延時間を従来のダイナミック集束法に基づいて制御することによ
り、例えば、深さ方向に設定された複数の観測点に対して受信集束点が形成され、これら
観測点からの受信超音波も選択的に受信される。そして、受信整相加算部５３において受
信整相加算された受信信号（第１の受信信号）は、第１の送信用振動素子群によって形成
された送信集束点Ｆｔ１の位置情報を付帯情報として送信整相加算部６の受信信号記憶部
６１に保存される。

次に、第２の送信用振動素子群による波面Ｗｔ２の送信超音波と受信用振動素子群によ
る波面Ｗｒの受信超音波による超音波送受信及び第３の送信用振動素子群による波面Ｗｔ
３の送信超音波と前記受信用振動素子群による波面Ｗｒの受信超音波による超音波送受信
が順次行なわれる。そして、これらの超音波送受信によって得られた受信整相加算後の受
信信号（第２の受信信号及び第３の受信信号）も、第２の送信用振動素子群によって形成
された送信集束点Ｆｔ２あるいは第３の送信用振動素子群によって形成された送信集束点
Ｆｔ３の位置情報を付帯情報として受信信号記憶部６１に保存される。

次いで、送信整相加算部６の送信遅延補正部６２及び加算部６３は、受信信号記憶部６
１に一旦保存された受信整相加算後の第１の受信信号乃至第３の受信信号に対して送信整
相加算を行なう。

この場合、第１の受信信号乃至第３の受信信号の各々は、図９に示した仮想的な送信集
束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３の各々から観測点Ｐｘまでの伝搬距離の差異に起因した相対的な送
信遅延を有しており、送信遅延補正部６２は、これらの送信遅延を補正して位相を揃える
ための遅延時間を第１の受信信号乃至第３の受信信号の各々に与える。そして、加算部６
３は、送信遅延が補正された第１の受信信号乃至第３の受信信号を加算合成（送信整相加
算）する。

尚、上述の第１の実施例及びその変形例において生成される画像データの空間分解能及
びコントラスト分解能と時間分解能はトレードオフの関係にある。即ち、送信ビームのビ
ーム幅は、複数からなる送信集束点の配列口径（即ち、送信集束点の数と配列間隔の積）
に依存するが、その配列間隔が粗い場合には送信ビームにおいて許容できないサイドロー
ブが発生する。このため、例えば、時間分解能より空間分解能やコントラスト分解能が要
求される場合には、小さな配列間隔で設定された多くの送信集束点から送信超音波を順次
放射することにより送信整相加算に必要な受信信号の収集が行なわれる。

以上述べた本発明の第１の実施例とその変形例によれば、受信用振動素子群を構成する
複数の振動素子から得られた受信信号に対して受信整相加算と送信整相加算を行なうこと
により被検体の深さ方向に対してほぼ一様な細いビーム幅を有した送信ビーム及び受信ビ
ームを高精度及び高感度で形成することができる。このため、空間分解能、コントラスト
分解能及びＳ／Ｎに優れた画像データの生成と表示が可能となる。

特に、異なる送信用振動素子群を用いて得られた受信整相加算後の受信信号に対して送
信整相加算を行なっているため、送信整相加算における加算回数の増加に伴なって送受信
感度を向上させることができる。このため、送信集束領域から得られた受信整相加算後の
受信信号のみを抽出して合成する従来の多段集束法と比較して高いＳ／Ｎを有した画像デ
ータを得ることが可能となる。

又、上述の第１の実施例では、送信用振動素子群を構成する複数の振動素子から放射さ
れた送信超音波を被検体内で集束させることにより強力な送信超音波の放射が可能な仮想
的な点音源が形成されるため、生体組織内での非線形伝搬によって発生する高調波成分を
画像化するために高い送信エネルギーを必要とするＴＨＩ（ティッシュハーモニックイメ
ージング）法等に有効となる。

一方、上述の変形例では、拡散された送信超音波を被検体内に放射しているため集束さ
れた送信超音波を用いた場合と比較して送信感度は劣化するが、超音波造影剤を使用した
ＣＨＩ（コントラストハーモニックイメージング）法のように被検体内の広範囲において
均一かつ低音圧の送信超音波が要求されるイメージング法に適用することにより、上述の
高調波成分を抑制し超音波造影剤からの受信信号を高感度で検出することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。上述の第１の実施例及びその変形例で
は、先ず、Ｍｘ個からなる送信用振動素子群の各々と１つの受信用振動素子群を用いた送
信超音波によって観測点Ｐｘから得られるＭｒチャンネルの受信信号に対して受信整相加
算を行ない、次いで、受信整相加算されたＭｘチャンネルの受信信号に対して送信整相加
算を行なう場合について述べたが、この第２の実施例では、Ｍｘ個からなる送信用振動素
子群の各々と１つの受信用振動素子群を用いた送信超音波によって観測点Ｐｘから得られ
るＭｚ（Ｍｚ＝Ｍｘ・Ｍｒ）チャンネルの受信信号に対し送信整相加算と受信整相加算の
処理を略同時に行なう場合について述べる。

（装置の構成）
本発明の第２の実施例における超音波診断装置の構成につき図１０のブロック図を用い
て説明する、但し、図１０において、図１に示した第１の実施例のユニットと同様な構成
及び機能を有するユニットは同一の符号を付加し詳細な説明は省略する。

即ち、図１０に示す本実施例の超音波診断装置２００は、被検体に対して集束あるいは
拡散された超音波パルス（送信超音波）を送信し、この送信超音波によって被検体内から
得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換するＭ０個の振動素
子が配列された超音波プローブ４と、Ｍ０個の振動素子の中から当該超音波送受信に使用
する隣接したＭｔ個の送信用振動素子（送信用振動素子群）及びＭｒ個の受信用振動素子
（受信用振動素子群）を選択する振動素子選択部３と、被検体に対して送信超音波を集束
あるいは拡散するための駆動信号を送信用振動素子群に供給する送信部２と、被検体に対
する送信超音波の送信によって受信用振動素子群から得られるＭｒチャンネルの受信信号
に対して前処理を行なう受信部１５と、振動素子選択部３により振動素子の配列方向へ順
次シフトさせながら選択されたＭｘ個からなる送信用振動素子群の各々と前記受信用振動
素子群との超音波送受信によって得られた受信信号に対して受信整相加算及び送信整相加
算を行なう整相加算部１６を備えている。

更に、超音波診断装置２００は、受信整相加算と送信整相加算が行なわれた受信信号を
処理してＢモードデータ（画像信号）を生成する画像信号生成部７と、受信用振動素子群
及びＭｘ個の送信用振動素子群を振動素子の配列方向へシフトさせて超音波の送受信方向
を順次更新することにより得られた複数の画像信号に基づいてＢモード画像データ（画像
データ）を生成する画像データ生成部８と、得られた画像データを表示する表示部９と、
被検体情報の入力、画像データ生成条件及び画像データ表示条件の設定、送信焦点距離の
設定、送信振動素子数Ｍｔ及び受信振動素子数Ｍｒの設定、更には、各種コマンド信号の
入力等を行なう入力部１０と、超音波送受信に使用する振動素子群の選択制御を行なうこ
とにより被検体に対する超音波走査を制御する走査制御部１１と、整相加算部１６におけ
る受信整相加算及び送信整相加算を制御する整相加算制御部１２と、上述の各ユニットを
統括的に制御するシステム制御部１３を備えている。

そして、超音波診断装置２００の受信部１５は、前処理部５１とＡ／Ｄ変換部５２を備
え、前処理部５１は、超音波プローブ４から振動素子選択部３を介して供給されるＭｒチ
ャンネルの受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する増幅器とＡ／Ｄ変換部５２のサン
プリング動作における折り返り雑音の発生を防止するために前記増幅器から出力された受
信信号に対して帯域制限を行なうフィルタ回路（何れも図示せず）を有している。一方、
Ａ／Ｄ変換部５２は、前処理部５１から出力されたＭｒチャンネルの受信信号をＡ／Ｄ変
換する。

一方、整相加算部１６は、受信信号記憶部１６１と遅延補正部１６２と加算部１６３を
備え、受信信号記憶部１６１は、受信用振動素子群とＭｘ個からなる送信用振動素子群の
各々とを用いた超音波送受信において受信用振動素子群を構成するＭｒチャンネルの振動
素子から時系列的に得られる前処理後のＭｚ（Ｍｚ＝Ｍｘ・Ｍｒ）チャンネルからなる受
信信号を順次保存する。

一方、遅延補正部１６２は、Ｍｘ個なる送信用振動素子群の各々により被検体内に設定
された仮想的な点音源あるいは被検体外に設定された仮想的な点音源から観測点Ｐｘまで
の伝搬距離の差異に起因する相対的な送信遅延と、観測点Ｐｘから受信用振動素子群を構
成するＭｒ個からなる振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因する相対的な受信遅延
を補正するための遅延時間を受信信号記憶部１６１から読み出したＭｚチャンネルの受信
信号に与え、加算部１６３は、遅延補正されたＭｚチャンネルの受信信号を加算合成（整
相加算）する。

以上述べた本発明の第２の実施例によれば、第１の実施例及びその変形例と同様にして
、受信用振動素子群を構成する複数の振動素子から得られた受信信号に対して受信整相加
算と送信整相加算を行なうことにより被検体の深さ方向に対してほぼ一様な細いビーム幅
を有した送信ビーム及び受信ビームを高精度及び高感度で形成することができる。このた
め、空間分解能、コントラスト分解能及びＳ／Ｎに優れた画像データの生成と表示が可能
となる。

又、送信用振動素子群を構成する複数の振動素子から放射された送信超音波を被検体内
で集束させた場合、強力な送信超音波の放射が可能な仮想的な点音源が送信集束点におい
て形成されるため、生体組織内での非線形伝搬によって発生する高調波成分を画像化する
ために高い送信エネルギーを必要とするＴＨＩ（ティッシュハーモニックイメージング）
法等にとって有効な手段となる。

一方、送信用振動素子群を構成する複数の振動素子から放射された送信超音波を被検体
内で拡散させた場合、集束された送信超音波を用いた場合と比較して被検体内における送
信エネルギー密度は低下するが、超音波造影剤を使用したＣＨＩ（コントラストハーモニ
ックイメージング）法のように被検体内の広範囲において均一かつ低音圧の送信超音波が
要求されるイメージング法に適用することにより、上述の高調波成分を抑制し超音波造影
剤からの受信信号を高感度で検出することが可能となる。

更に、上述の第２の実施例によれば、受信整相加算と送信整相加算を同一のユニットで
略同時に行なっているため、整相加算の演算処理を画像データの画素単位で行なうことが
容易となる。このため、補間処理等の画像処理が不要になると共に演算時間が大幅に短縮
され、更に、回路構成を簡略化することができる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例（第１の実施例
及びその変形例と第２の実施例）に限定されるものではなく、変形して実施することが可
能である。例えば、上述の実施例では、リニア走査方式の超音波診断装置において行なわ
れる受信整相加算及び送信整相加算について述べたがセクタ走査方式やコンベックス走査
方式等の超音波診断装置に対しても適用することができる。この場合、コンベックス走査
方式では、リニア走査方式と同様にして、送信用振動素子群を振動素子の配列方向に沿っ
てシフトすることにより複数の送信集束点が順次設定される。一方、セクタ走査方式では
、駆動信号に対する遅延時間を制御して送信集束点の方向を更新することにより複数の送
信集束点が順次設定される。

（セクタ走査方式における受信整相加算及び送信整相加算）
図１１は、セクタ走査方式の超音波診断装置において行なわれる受信整相加算及び送信
整相加算を説明するための図であり、説明を簡単にするために送信用振動素子群の素子数
及び受信用振動素子群の素子数を５、送信集束点数を３とした場合について述べる。

図１１において、送信用振動素子群から放射された送信超音波は送信集束点Ｆｔ１にて
集束して仮想的な点音源を形成する。そして、この点音源から放射された送信超音波は、
例えば、画像データの画素に対応した観測点Ｐｘで反射して受信用振動素子群を構成する
振動素子Ｅ１乃至Ｅ５によって受信される。このとき、図１に示した受信部５の受信整相
加算部５３は、観測点Ｐｘから振動素子Ｅ１乃至Ｅ５の各々までの伝搬距離の差異に起因
した相対的な受信遅延を補正するための遅延時間を５チャンネルからなる受信信号の各々
に与えて加算合成（受信整相加算）する。

更に、遅延時間をダイナミック集束法に基づいて制御することにより、深さ方向に設定
された複数の観測点に対し受信集束点が形成される。次いで、得られた受信整相加算後の
受信信号（第１の受信信号）は、送信集束点Ｆｔ１の位置情報を付帯情報として送信整相
加算部６の受信信号記憶部６１に保存される。

同様にして、Ｆｔ２及びＦｔ３を送信集束点とする送信超音波と観測点Ｐｘを受信集束
点とする超音波送受信が順次行なわれ、このとき得られた受信整相加算後の受信信号（第
２の受信信号及び第３の受信信号）も受信信号記憶部６１に保存される。そして、図１に
示した送信整相加算部６は、送信集束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３から観測点Ｐｘまでの伝搬距離
の差異に起因した相対的な送信遅延を補正するための遅延時間を第１の受信信号乃至第３
の受信信号の各々に与えて加算合成（送信整相加算）する。

次に、送信集束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３を、その相対的な位置関係を維持した状態で図１１
に示した走査方向へ移動させながら被検体に対して２次元的な超音波走査を行ない、この
とき得られた複数からなる送信整相加算後の受信信号に基づいて画像データが生成される
。

上述の実施例では、１つの受信ビームの中心軸に設定された観測点から得られる受信信
号に対し受信整相加算及び送信整相加算を行なう場合について述べたが、複数方向に対し
て受信ビームを同時に形成する、所謂並列同時受信法を適用して得られた受信信号に対し
上述の整相加算を行なってもよい。

（並列同時受信における受信整相加算及び送信整相加算）
図１２は、並列同時受信を適用した場合の受信整相加算及び送信整相加算を説明するた
めの図であり、この場合も送信用振動素子群の素子数Ｍｔを３、受信用振動素子群の素子
数Ｍｒを５、送信用振動素子群数Ｍｘを３とし、更に、並列同時受信数Ｍｐを５とした場
合について示している。

この図１２において、第１の送信用振動素子群を構成する振動素子Ｅ１乃至Ｅ３の各々
から放射される波面Ｗｔ１の送信超音波は、送信集束点Ｆｔ１において集束した後再び拡
散する。このとき、送信集束点Ｆｔ１において仮想的な点音源が新たに形成され、この点
音源を始点として送信超音波が被検体内に放射される。

送信集束点Ｆｔ１から放射された送信超音波は、並列同時受信数Ｍｐ（Ｍｐ＝５）に基
づいて設定された観測点Ｐｘ１乃至Ｐｘ５の各々にて反射し、例えば、振動素子Ｅ１乃至
Ｅ５の各々を中心としたＭｒ（Ｍｒ＝５）個の振動素子によって構成されるＭｐ個の受信
用振動素子群によって受信される。このとき、受信振動素子群の各々において得られるＭ
ｒチャンネルの受信信号は、観測点Ｐｘ１乃至Ｐｘ５から受信振動素子群を構成する振動
素子までの伝搬距離の差異に起因した相対的な遅延（受信遅延）を有している。

そして、各々の受信振動素子群において得られるＭｒチャンネルの受信信号に対し、受
信部５の受信整相加算部５３は、上述の受信遅延を補正するための遅延時間を与えて加算
合成（受信整相加算）することによって観測点Ｐｘ１乃至Ｐｘ５に受信集束点が形成され
、観測点Ｐｘ１乃至Ｐｘ５からの受信超音波が夫々の受信用振動素子群によって選択的に
受信される。更に、同様の手順で遅延時間をダイナミック集束法に基づいて制御すること
により、深さ方向に対して設定された複数の観測点に対し受信集束点が形成され、これら
観測点からの受信超音波も選択的に受信される。そして、Ｍｐ個の受信用振動素子群から
得られたＭｐチャンネルからなる受信整相加算後の受信信号（第１の受信信号）は、送信
集束点Ｆｔ１の位置情報を付帯情報として送信整相加算部６の受信信号記憶部６１に保存
される。

次いで、同様の手順により振動素子Ｅ２乃至Ｅ４から構成された第２の送信用振動素子
群とＭｐ個の受信用振動素子群による超音波送受信及び振動素子Ｅ３乃至Ｅ５から構成さ
れる第３の送信用振動素子群とＭｐ個の受信用振動素子群による超音波送受信が順次行な
われ、夫々の超音波送受信において得られたＭｐチャンネルの受信信号（第２の受信信号
及び第３の受信信号）も第２の送信用振動素子群によって形成される送信集束点Ｆｔ２あ
るいは第３の送信用振動素子群によって形成される送信集束点Ｆｔ３の位置情報を付帯情
報として受信信号記憶部６１に保存される。

一方、図１に示した送信整相加算部６の送信遅延補正部６２及び加算部６３は、受信信
号記憶部６１において受信用振動素子群単位で保存されている受信整相加算後の第１の受
信信号乃至第３の受信信号を読み出し、送信集束点Ｆｔ１乃至Ｆｔ３の位置情報に基づい
てこれらの受信信号を送信整相加算する。この送信整相加算により、並列同時受信数Ｍｐ
に対応したＭｐチャンネルからなる送信整相加算後の受信信号が略同時に生成され画像デ
ータのフレームレートを大幅に改善することができる。

特に、送信用振動素子群から拡散された送信超音波を放射する方法によれば、被検体内
の比較的広い領域に対して送信超音波を放射することができるため、より多くの並列同時
受信数Ｍｐを設定することが可能となり、更に、高いフレームレートを得ることができる
。

以上、上述の実施例の変形例としてセクタ走査方式及び並列同時受信における受信整相
加算及び受信整相加算について述べたが、更に、以下に述べるような変形例が可能である
。

即ち、上述の実施例では、振動素子が１次元配列された超音波プローブ４について述べ
たが振動素子が２次元配列された超音波プローブであってもよく、又、１次元配列された
複数の振動素子を機械的に高速移動させる超音波プローブであっても構わない。

又、上述の実施例に示した観測点Ｐｘは、画像データの画素に対応させて設定する場合
について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、リニア走査方式における観
測点は受信用振動素子群の中心軸上に設定し、セクタ走査方式における観測点は受信ビー
ムの中心軸上に設定してもよい。

更に、上述の実施例では、受信用振動素子群から得られるＲＦ（Radio Frequency）波
を受信信号として受信整相加算及び送信整相加算を行なう場合について述べたが、前記Ｒ
Ｆ波を直交位相検波あるいはヒルベルト変換して得られるＩ成分（実成分）及びＱ成分（
虚成分）に対して受信整相加算及び送信整相加算を行なってもよい。この場合、図１に示
した受信部５の前処理部５１には、既に述べた増幅器及びフィルタ回路の他にＩ成分及び
Ｑ成分を検出する直交位相検波回路あるいはヒルベルト変換回路が設けられる。

一方、上述の実施例では、拡散された送信超音波を用いる方法をＣＨＩ法（コントラス
トハーモニックイメージング法）のように被検体内の広範囲において均一かつ低音圧の送
信超音波が要求されるイメージング法に適用することにより超音波造影剤の強調表示が可
能となることを述べたが、送信集束点を画像表示領域より深部に設定することにより同様
の効果を得ることができ、更に、この方法によれば、生体組織における送信超音波の吸収
に起因した深部領域における画像データのＳ／Ｎ劣化を補償することが可能となる。

本発明の第１の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。同実施例の観測点が送信集束点より深部にある場合における送信超音波の伝搬方向を示す図。同実施例の観測点が送信集束点より浅部にある場合における送信超音波の仮想的な伝搬方向を示す図。同実施例における受信整相加算を説明するための図。同実施例における送信整相加算を説明するための図。所定距離に集束された送信超音波によって形成される従来の送信音場を示す図。本発明の第１の実施例における送信整相加算によって形成される送信音場を示す図。同実施例の変形例における送信用振動素子群から拡散して放射される送信超音波の波面を示す図。同変形例における受信整相加算及び送信整相加算を説明するための図。本発明の第２の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。本発明の実施例の変形例に示したセクタ走査における受信整相加算及び送信整相加算を説明するための図。同実施例の変形例に示した並列同時受信における受信整相加算及び送信整相加算を説明するための図。

符号の説明

２…送信部
２１…波面関数発生部
２２…駆動信号発生部
３…振動素子選択部
４…超音波プローブ
５…受信部
５１…前処理部
５２…Ａ／Ｄ変換部
５３…受信整相加算部
６…送信整相加算部
６１…受信信号記憶部
６２…送信遅延補正部
６３…加算部
７…画像信号生成部
７１…包絡線検波器
７２…対数変換器
８…画像データ生成部
８１…画像信号記憶部
８２…演算処理部
９…表示部
９１…表示データ生成部
９２…モニタ
１０…入力部
１１…走査制御部
１２…整相加算制御部
１３…システム制御部
１５…受信部
１６…整相加算部
１６１…受信信号記憶部
１６２…遅延補正部
１６３…加算部
１００、２００…超音波診断装置

Claims

被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、
少なくとも第１方向に配列された複数の振動素子から構成される超音波プローブと、
前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された送信用振動素子群を駆動し、前記被検体に対して
送信超音波を放射することにより仮想的な音源を形成する送信手段と、
前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された受信用振動素子群にて得られた前記被検体の体内における複数チャンネルの受信信号を、観測点から前記受信用振動素子群を構成する前記振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因した受信遅延を補正して受信整相加算する受信整相加算手段と、
前記音源の位置を前記第１方向に対して順次更新した超音波送受信によって得られる、複数チャンネルからなる受信整相加算後の受信信号に対して、前記音源の各々から前記観測点までの伝搬距離の差異に起因した送信遅延を補正した上で加算する、送信整相加算を行う送信整相加算手段と、
前記超音波送受信の方向を制御することにより前記第１方向と平行な面に配置された複数の前記観測点に対して超音波走査を行う走査制御手段と、
前記超音波走査によって得られた、複数の前記観測点における前記送信整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えた超音波診断装置。
被検体に対する超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、
少なくとも第１方向に配列された複数の振動素子から構成される超音波プローブと、
前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された送信用振動素子群を駆動し、前記被検体に対して送信超音波を放射することにより仮想的な音源を形成する送信手段と、
前記複数の振動素子の一部からなり、前記第１方向に配列された受信振動素子群と前記音源の位置を順次更新する前記送信振動素子群とを用いた超音波送受信によって得られる複数チャンネルの受信信号に対し、前記音源の各々から少なくとも観測点までの伝搬距離の差異に起因した相対的な送信遅延の補正を行う送信整相加算手段と、前記観測点から前記受信用振動素子群を構成する前記振動素子の各々までの伝搬距離の差異に起因した相対的な受信遅延の補正を行う受信整相加算手段とを含み、前記送信遅延及び受信遅延の補正が行われた受信信号を整相加算する整相加算手段と、
前記超音波送受信の方向を制御することにより前記第１方向と平行な面に配置された複数の前記観測点に対して超音波走査を行う走査制御手段と、
前記超音波走査によって得られた、複数の前記観測点における前記整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを
備えた超音波診断装置。
前記送信整相加算手段は、前記音源の位置を、前記第１方向に対して、且つ記受信用振動素子群に対して相対的に
異なる位置へ順次更新する
請求項１または２に記載の超音波診断装置。
前記送信整相加算手段は、送信収束点を形成することにより前記音源を形成するものであって、
前記受信整相加算手段は、少なくとも１つの前記観測点の位置を前記送信収束点と異なる位置に配置して、
且つ前記観測点の位置を受信収束点とするよう受信遅延を補正した前記受信整相加算を行う
請求項１乃至３のいずれか１項記載の超音波診断装置。
前記送信整相加算手段は、前記音源の位置を順次更新する一方で、
同一の前記受信用振動素子群にて得られた前記受信整相加算後の受信信号に対して、前記送信整相加算を行う
請求項１乃至４のいずれか１項記載の超音波診断装置。
前記受信整相加算手段は、前記複数チャンネルの受信信号が記観測点において収束されるよう前記相対的な受信遅延の補正を行う一方で、
前記送信整相加算手段は、前記音源の各々から同時に放射された送信超音波が前記観測点において収束されるよう前記相対的な送信遅延の補正を行う
請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記送信整相加算は、前記複数チャンネルの受信信号に対して重みづけを施した上で、前記整相加算を行う
請求項１乃至６のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記受信整相加算手段は、前記被検体の複数の方向に設定された前記観測点からの反射波に基づく受信信号に対し前記受信遅延を補正することにより前記複数方向に対する受信ビームを略同時に形成する
請求項１乃至７のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記受信整相加算手段及び送信整相加算手段は、前記受信用振動素子群にて受信された受信信号を直交位相検波あるいはヒルベルト変換して得られるI成分及びQ成分を用いて前記受信遅延及び送信遅延の補正の少なくとも何れかを行う
請求項１乃至８のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記送信手段は、所定の波面関数に基づいた駆動信号を用いて前記送信用振動素子群を駆動することにより、前記音源にて収束する収束波面を形成した送信超音波を放射する
請求項１乃至９のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記送信手段は、所定の波面関数に基づいた駆動信号を用いて前記送信用振動素子群を駆動することにより、前記被検体内にて拡散する拡散波面を形成した送信超音波を放射する
請求項１乃至９のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記超音波プローブが有する複数の振動素子の中から前記送信用振動素子及び受信用振動素子群を選択する振動素子選択手段を備え、
前記走査制御手段は、前記振動素子選択手段を制御し、前記送信用振動素子群によって形成される前記音源の位置を順次更新する
請求項１乃至１１のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記振動素子選択手段は、前記送信用振動素子群を前記第１の方向へシフトさせながら選択することにより前記音源の位置を順次更新する
請求項１２記載の超音波診断装置。
観測点設定手段を備え、前記観測点設定手段は、前記画像データ生成手段によって生成される前記画像データの各画素に対応した前記被検体の体内の位置に前記観測点を設定する
請求項１乃至１３のいずれかに記載の超音波診断装置。
観測点設定手段を備え、前記観測点設定手段は、前記受信遅延の補正によって生成される受信ビームの中心軸上に少なくとも１つの前記観測点を設定する
請求項１乃至１３のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記超音波プローブは、前記複数の振動素子を前記第１方向に加え第２方向へ、２次元配列して構成される
請求項１乃至１５のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記超音波プローブは、前記第１方向に配列された前記複数の振動素子を第３方向へ機械的に移動させる
請求項１乃至１６のいずれかに記載の超音波診断装置。
前記振動素子選択手段は、前記送信用振動素子群が前記受信用振動素子群の一部と重複するように前記振動素子の割り当てを行う
請求項１２に記載の超音波診断装置。