JP5931195B2 - 超音波診断装置及び超音波診断装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、非線形イメージングを行う超音波イメージング技術に関し、特に、生体の音響非線形特性を利用したティッシュ・ハーモニック・イメージングや、造影剤の非線形振動特性を利用したコントラスト・ハーモニック・イメージングに関する。

超音波診断装置は、超音波プローブから超音波パルスを生体内に送信し、生体内で散乱あるいは反射した超音波エコーを超音波プローブによって受信し、受信した超音波エコー（受信エコー）に対して各種信号処理を行うことにより、生体組織断層像や血流画像などを得る装置であり、医療診断に広く用いられている。

生体に照射された超音波は伝搬するに伴って波形が歪む。これは、音圧の高い部分は早く進み、低い部分は遅く進む、といった音波波形の音響非線形性によるもので、音波の伝搬に従って、この波形歪みは蓄積していく。波形歪みの発生は、送信された音波を基本波成分とする高調波成分や低周波結合成分、すなわち、非線形成分の発生を意味する。この非線形成分は音圧の振幅のほぼ２乗に比例して広帯域に発生するため、非線形成分を画像化することによって、コントラスト分解能や空間分解能に優れた画像を得ることができる。このようなイメージング方法を一般にＴＨＩ（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ；ティッシュ・ハーモニック・イメージング）と呼ぶ。

また、超音波診断装置の撮像法の一つに超音波造影剤を使った超音波造影法がある。超音波造影法は、ミクロン・オーダーのサイズの微小気泡（マイクロバブル）を安定化した製剤を超音波造影剤として予め生体内に静注し、超音波撮像を行う手法であり、悪性腫瘍や梗塞のような血管系に反映される疾患の診断に広く用いられる。超音波診断で主として用いられる数ＭＨｚの超音波に対して、このマイクロバブル系の超音波造影剤は非常に強い非線形応答を示す。従って、超音波造影法における超音波エコーの非線形成分には、超音波造影剤からの超音波エコーが多く含まれる。この非線形成分の超音波エコーを抽出して画像化することによって、血管構造などを描出するイメージング方法を一般にＣＨＩ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ；コントラスト・ハーモニック・イメージング）と呼ぶ。

上述したように、ＴＨＩやＣＨＩ（両者を区別する必要が無い場合は、合わせて、ハーモニック・イメージングと呼ぶ。）では、生体中の音波伝搬における音響非線形特性や、造影剤振動の非線形特性を基に生じた非線形成分を用いて画像化を行う。超音波エコーには、送信音波に元から含まれる基本波成分と、上記の非線形成分とが混在しているため、受信エコーから非線形成分を抽出する必要がある。非線形成分を超音波エコーから抽出する手法には、フィルタを用いて非線形成分を分離する手法（例えば、特許文献１参照）、ＰＩ（Ｐｕｌｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）法（例えば、特許文献２参照）、ならびに、振幅変調法（例えば、特許文献３参照）がある。

ＰＩ法は、生体の同一の部位に対して、音圧波形の正負が互いに反転した２つの超音波パルスを送信し、それらの反射エコーを足し合わせる手法である。基本波成分は線形的にふるまうため、互いに反転した送波パルスを送信すると、反射エコーの基本波成分も互いに反転し、足し合わせることにより打ち消される。一方、非線形成分は音圧の正負で異なる歪み方をするため、反転した送信パルスを送信しても反転した波形にはならず、互いに足し合わせても打ち消されない。したがって、反転送信パルスの反射エコーを足し合わせると、非線形成分のみが残る。

振幅変調法は、特許文献３に記載されているように、ＰＩ法と同様に超音波の送信は２回行うが、第二送信パルスは、音圧波形を反転させるのではなく、音圧レベル（振幅）を第一送信パルスより低減させる。例えば第二送信パルスの音圧振幅を第一送信パルスの１／２にして送信し、第一送信パルスの反射エコーから第二送信パルスの反射エコーの２倍を減算することによって反射エコー中の基本波成分を除去する。振幅変調法をＴＨＩに適用すると、基本波成分は打ち消され、非線形成分のみが残る。また、振幅変調法をＣＨＩに適用すると、造影剤由来の高調波成分のみならず、造影剤由来の音圧振幅依存の非線形成分も抽出することができるため、高いＣＴＲ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｔｏ−Ｔｉｓｓｕｅ Ｒａｔｉｏ）の超音波造影画像を得ることができる。

さらに、振幅変調法とＰＩ法とを組み合わせたハーモニック・イメージングも考案されている。

一方、ＰＩ法や振幅変調法を用いたイメージング方法では、音圧波形を反転するために送信電圧波形の位相を１８０度回転させたり、音圧波形は維持したまま音圧振幅を変化させたりする必要がある。従って、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系に、電圧の振幅及び位相に依存する歪や非線形特性があると、基本波成分を十分に除去することができない。

これを解決するものとして、送信開口を合成することによって、送信音場として振幅変調法を行う手法がある（例えば、特許文献４参照）。超音波探触子は複数の超音波振動子によって形成されるチャンネルを有する。第一送信パルスＰ１を送信するための複数のチャンネルと、第二送信パルスＰ２を送信するための複数のチャンネルとの全部または一部が互いに異なるチャンネルとなるよう各チャンネルを割り当てる。さらに、第三送信パルスＰ３を送信するためのチャンネルは、第一送信パルスＰ１と第二送信パルスＰ２とを送信するために用いたチャンネルの双方を用いる。このように構成すると、第三送信パルスＰ３の送信音場は、第一送信パルスＰ１の送信音場と第二送信パルスＰ２の送信音場とを、線形的に合成した送信音場となる。従って、Ｐ３−（Ｐ１＋Ｐ２）という演算を施すことにより、線形の基本波成分が除去されて、非線形成分が抽出される。

米国特許第５６７８５５３号明細書 米国特許第６０９５９８０号明細書 米国特許第５５７７５０５号明細書 特開２００９−２２４６２号公報

上述したように、通常の振幅変調法では、同一の走査線への送受信は２回で済む。しかし、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系に電圧依存の歪や非線形特性がある場合、高精度な基本波成分の除去が難しい。送信系の電圧依存の伝達関数を求めておき、電気的歪を除去するように送信電圧波形を整形することも可能であるが、調整が非常に煩雑になり、超音波探触子のチャンネルばらつきがある場合は効果が低減する。

一方、特許文献４に開示の技術のように、第一送信パルスＰ１を送信するチャンネルと第二送信パルスＰ２を送信するチャンネルとを排他的に選択し、第三送信パルスＰ３が第一送信パルスＰ１と第二送信パルスＰ２とを合成したものとなるように、送信音場で合成する振幅変調法では、送信系の歪や非線形性の問題が解決される。また、１つのチャンネルにおいて送信毎の送信電圧の調整が不要となり、撮像中の送信電圧の調整も容易になる。しかし、この場合は、同一の走査線に少なくとも３回の送受信を行わなければならない。このため、フレームレートが低下し、動画像において、もたつきを生じる可能性がある。さらに、体動などの影響が顕著な時には、Ｐ３−（Ｐ１＋Ｐ２）の演算を行っても、基本波成分が残る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波診断装置においてハーモニック・イメージングを実現する技術であって、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系の電圧依存の歪や非線形特性の影響を受けず、送信電圧の調整も容易で、且つ、フレームレートが従来のＰＩ法と実質的に同等の技術を提供することを目的とする。

本発明は、送信音場を合成することにより、音波の基本波成分を除去し、抽出された非線形成分のエコーを画像化する振幅変調法において、１の走査線を得るための複数回の送受信のうち、少なくとも１回の送受信を他の走査線を得るための送受信と兼用する。兼用した送受信により得たエコー信号からは、兼用した両走査線上の受信ビームをそれぞれ形成する。

具体的には、複数のチャンネルを備える超音波探触子から超音波パルスを被検体に送信し、得られたエコー信号から超音波画像を得る超音波診断装置であって、送信毎に、前記複数のチャンネルの中の、前記超音波パルスを送信する複数のチャンネルである送信チャンネルを規定する送信口径重みと、当該各送信チャンネルから送信する前記超音波パルスに与える遅延時間をそれぞれ規定する送信遅延重みとを設定する送信ビームフォーマと、送信毎に、前記複数のチャンネルで受信される前記エコー信号から受信ビームを生成する受信ビームフォーマと、ｎ（ｎは、３以上の整数）個の前記受信ビームを合成して１の走査線上の合成受信ビームを生成し、超音波画像を得る信号処理部と、を備え、前記１の走査線の合成受信ビームを生成するｎ個の前記受信ビームは、ｎ回の異なる送信により得られるエコー信号からそれぞれ生成され、前記ｎ回の異なる送信のうち、少なくとも１回は、前記走査線とは異なる走査線に対する送信を兼ねる兼用送信であることを特徴とする超音波診断装置を提供する。

本発明によれば、超音波診断装置においてハーモニック・イメージングを実現するにあたり、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系の電圧依存の歪や非線形特性の影響を受けず、送信電圧の調整も容易で、且つ、フレームレートを従来のＰＩ法と実質的に同等とすることができる。

（ａ）は、第一の実施形態の超音波診断装置の装置構成ブロック図である。（ｂ）は、第二の実施形態の変形例の超音波診断装置の信号処理部の機能ブロック図である。 （ａ）は、第一の実施形態のチャンネルの構成を説明するための説明図である。（ｂ）は、第一の実施形態の送受信口径を説明するための説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、従来の送信開口による振幅変調法の、各送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みを説明するための説明図である。 （ａ）は、従来の、送信開口による振幅変調法を説明するための説明図である。（ｂ）は、従来の送信開口による振幅変調法の送信口径重みおよび送信遅延重みを説明するための説明図である。 従来の送信開口による振幅変調法の、送受信回数を説明するための説明図である。 第一の実施形態の送受信回数を説明するための説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態の、各送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みを説明するための説明図である。 第一の実施形態の、各受信時の受信口径重み、および、各送受信時の送受信口径を説明するための説明図である。 従来の、送信開口による振幅変調法での基本波及びハーモニック成分のビームプロファイル図である。 第一の実施形態の振幅変調法による基本波及びハーモニック成分の送信音場のビームプロファイル図である。 第二の実施形態の、各送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みを説明するための説明図である。 第二の実施形態の、各受信時の受信口径重み、および、各送受信時の送受信口径を説明するための説明図である。 第二の実施形態の変形例の、各受信時の受信口径重み、各送受信時の送受信口径、および、形成される受信ビームを説明するための説明図である。 第二の実施形態の振幅変調法による基本波及びハーモニック成分の送信音場のビームプロファイル図である。 第三の実施形態の各送受信時の受信口径重みを説明するための説明図である。

＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、各実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一名称および同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、図１（ａ）を用いて、本実施の形態の超音波診断装置１００を説明する。本実施形態の超音波診断装置１００は、超音波探触子１１０と、制御部１３０と、被制御部１２０と、ユーザインタフェース（ＵＩ）１４０と、を備える。

超音波探触子１１０は、電気信号から音波へ、音波から電気信号へと変換する機能を持つ電気音響変換素子（振動子）を複数個備える。これらの電気音響変換素子は、超音波探触子１１０内に所定の態様で１次元または２次元に配列され、超音波送受面を構成する。超音波探触子１１０は、超音波送受面を撮像対象（被検体）に接触させての使用に適した外形に仕立てられている。

配列された複数の電気音響素子は、図２（ａ）に示すように、予め定められた複数のチャンネル２００に仮想的もしくは物理的に分割される。各チャンネルは、１以上の電気音響変換素子によって構成される。図２（ａ）には、Ｍ個（Ｍは１以上の整数）のチャンネル２００が１次元に配列されている場合を例示する。個々のチャンネル２００には、何れか一方の端から順に、チャンネル番号ｍ（ｍは1以上Ｍ以下の整数）が付与される。個々のチャンネルを区別する必要がある場合、チャンネル２００（ｍ）と呼ぶ。

制御部１３０は、被制御部１２０内の各部の動作を制御する。また、制御部１３０には、ユーザからの指示を受け付けるＵＩ１４０が接続される。制御部１３０は、ＵＩ１４０を介して、必要に応じてユーザから受け付けた指示に従って、被制御部１２０内の各部の動作を制御し、例えば、ＴＨＩ、ＣＨＩなどの撮像方法を実現する。

制御部１３０は、ＣＰＵとメモリと記憶装置とを備える。ＵＩ１４０を介したユーザからの指示と、予め記憶装置に保持されるプログラムを、ＣＰＵがメモリにロードし実行することと、により上記制御を実現する。

被制御部１２０は、送信ビームを決定する送信信号を生成する送信ビームフォーマ１５１と、送信ビームフォーマ１５１からの送信信号を増幅する送信アンプの役割を果たす送信回路１５２と、Ｍ個のチャンネル２００の中から送受信口径として用いる複数のチャンネル２００への接続を制御するクロスポイントスイッチ（ＭＵＸ）１５３と、超音波探触子１１０に接続されて送信信号と受信信号とを分離する送受分離を行うＴ／Ｒスイッチ１５４と、受信信号に対して増幅およびフィルタ処理を行うアナログフロントエンド部（ＡＦＥ）の機能およびアナログディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器の機能を備える受信回路１５５と、Ａ／Ｄ変換後の受信エコー信号に対し所望のフィルタ処理や遅延加算処理を行い、受信ビームを得る受信ビームフォーマ１５６と、受信ビームフォーマ１５６において得られた受信ビームを保存するメモリ１６１と、メモリ１６１に保存された受信ビームや受信ビームフォーマ１５６から直接出力された受信ビームを用い、線形演算を行い、合成受信ビームを得る信号処理部１６２と、合成受信ビームを検波する検波部１６３と、検波後の合成受信ビームを、画面表示用のデータに変換するデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１６４と、変換後のデータを表示する表示部１６５と、を備える。

ＭＵＸ１５３は、送受信毎に、被制御部１２０のＴ／Ｒスイッチ１５４に接続するチャンネル２００を設定する。ＭＵＸ１５３により設定される、接続されるチャンネル２００の範囲を送受信口径３１０と呼ぶ。

本実施形態のＭＵＸ１５３は、制御部１３０の指示に従って、図２（ｂ）に示すように、送受信に応じて接続するチャンネル２００を変更し、送受信口径３１０を変更する。送受信口径３１０の変更パターンは、予め用意され、超音波診断装置１００が備える記憶部などに記憶される。

送信ビームフォーマ１５１は、送信回路１５２、Ｔ／Ｒスイッチ１５４およびＭＵＸ１５３を介して超音波探触子１１０に接続される。本実施形態の送信ビームフォーマ１５１は、超音波探触子１１０の各チャンネル２００に与える電圧を決定し、送信信号として超音波探触子１１０に送信する。すなわち、本実施形態では、送信ビームフォーマ１５１による印加電圧制御により、超音波探触子１１０の各チャンネル２００から送信される超音波パルスは決定する。

本実施形態では、振幅変調法において、送信開口を合成することによって基本波成分を除去する。このため、本実施形態の送信ビームフォーマ１５１は、送信毎の送信開口、すなわち、超音波パルスを送信する複数のチャンネル（以後、送信チャンネルと呼ぶ。）を規定する情報と、送波焦点の深度（フォーカス距離）を決定する、各送信チャンネルに付与する遅延時間を規定する情報と、を決定し、それに従って、個々のチャンネル２００に送出する送信信号を生成する。

本実施形態では、送信チャンネルを規定する情報は、送信口径重みとして設定される。送信口径重みは、送受信口径３１０の各チャンネル２００から送信される超音波パルスの音圧を規定するものである。各チャンネル２００から送信される超音波パルスの音圧を０とすることにより、当該チャンネルから超音波パルスは送信されない。これを利用し、本実施形態の送信ビームフォーマ１５１は、送信口径重みを設定することにより、送信チャンネルの選択と、選択された送信チャンネルから送信される超音波パルスの音圧とを同時に規定する。

各送信チャンネルに付与する遅延時間を規定する情報は、送信遅延重みとして設定される。なお、各送信チャンネルに付与する遅延時間は、送信ビームフォーマ１５１が、各送信チャンネルに電圧を印加するタイミングを制御することにより制御される。一般に送信遅延重みは、所定範囲の中心に送波焦点が来るよう決定される。これを、当該中心位置に対して送信遅延重みを形成する、と呼ぶ。

このように、本実施形態の送信ビームフォーマ１５１は、送信毎に、送信口径重みおよび送信遅延重みを設定する。そして、設定した送信口径重みおよび送信遅延重みに従って、ＭＵＸ１５３で選択されたチャンネル２００それぞれに対する送信信号を生成し、送信回路１５２に出力する。

なお、送信口径重みおよび送信遅延重みは、ＵＩ１４０を介したユーザからの指示あるいは制御部１３０の指示に従って設定される。制御部１３０は、送信毎の送信口径重みおよび送信遅延重みの設定を予め数種類、記憶装置に保持し、ユーザの選択に応じて送信ビームフォーマ１５１に指示を出す。

これにより、制御部１３０の制御の下、チャンネル２００毎に、送波焦点に合った遅延時間を持つ送信信号が、送信ビームフォーマ１５１から出力され、送信回路１５２、Ｔ／Ｒスイッチ１５４、ＭＵＸ１５３を介して超音波探触子１１０の各チャンネル２００を構成する電気音響素子に送られる。

超音波探触子１１０の各電気音響変換素子は、送信信号を超音波パルスに変換する。各電気音響変換素子から超音波パルスを発することにより、ユーザが設定した焦点位置に焦点を結ぶ音場（送信ビーム）が形成される。

送信された超音波パルスは、撮像対象内で反射し、反射したエコーは、超音波探触子１１０で補足され、チャンネル２００毎にアナログ電気信号に変換される。アナログ電気信号は、ＭＵＸ１５３、Ｔ／Ｒスイッチ１５４、受信回路１５５を経て、エコー信号として受信ビームフォーマ１５６に入力される。

受信ビームフォーマ１５６では、制御部１３０の制御に従って、チャンネル２００毎のエコー信号に遅延を与えて加算し、所定の走査線（ラスタ）上の受信ビームを形成する。形成するラスタ位置は、加算するエコー信号の選択により決定する。加算するエコー信号を受信したチャンネル２００を加算チャンネルと呼ぶ。なお、加算時に、各エコー信号に所定の遅延を与えることにより、所望の深度の受信ビームを得る。

受信ビームフォーマ１５６は、加算チャンネルを、受信口径重みにより規定する。また、各加算チャンネルで得たエコー信号に与える遅延は、受信遅延重みにより規定される。本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、受信毎に、受信口径重みおよび受信遅延重みを設定し、設定に従って、送受信口径３１０で規定されるチャンネル２００で受信したエコー信号群から受信ビームを生成する。

なお、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、１回の送信により各チャンネル２００において得られたエコー信号群から、複数のラスタ上の受信ビームを形成する。これを実現するため、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、複数の受信口径重みおよび複数の受信遅延重みを設定可能とする。１回の送信によるエコー信号群から生成される異なる複数の受信ビームを、受信パラレルビームと呼ぶ。

受信パラレルビームの生成のため、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、遅延加算機能を、複数備えてもよい。遅延加算機能は、加算チャンネルで取得したエコー信号群に予め定めた受信遅延重みに従って遅延を与えて加算する機能である。また、時分割で複数のビームを生成可能なよう構成されてもよい。

このように、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、受信毎に、受信口径重みおよび受信遅延重みを設定し、設定した受信口径重みおよび受信遅延重みに従って、所定のラスタ上に受信ビームを形成する。

受信口径重みおよび受信遅延重みは、ＵＩ１４０を介したユーザからの指示あるいは制御部１３０の指示に従って設定される。制御部１３０は、受信毎の受信口径重みおよび受信遅延重みの設定を予め数種類、記憶装置に保持し、ユーザの選択に応じて受信ビームフォーマ１５６に指示を出す。

これにより、制御部１３０の制御の下、所定のラスタ上に形成された受信ビームが受信ビームフォーマ１５６から出力され、メモリ１６１に保存される。または、直接信号処理部１６２に出力される。

信号処理部１６２は、制御部１３０の制御に従って、１の走査線（ラスタ）を形成可能な数の受信ビームが得られると、線形演算処理を行い、合成信号（合成受信ビーム）を生成する。この処理の詳細は、後述する。得られた合成受信ビームは、検波部１６３で検波され、ＤＳＣ１６４で画面表示用のデータに変換され、表示部１６５に超音波診断画像として表示される。

なお、信号処理部１６２は、線形演算処理に加え、受信ビームに対して増幅処理、所定のフィルタ処理も行う。増幅処理は、ＵＩ１４０を介してユーザが設定したＴＧＣ（Ｔｉｍｅ ｇａｉｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）や増幅率などに応じて行う。

また、送信ビームフォーマ１５１、受信ビームフォーマ１５６および信号処理部１６２は、それぞれが、ＣＰＵ、メモリを備え、ＣＰＵが予め保持されたプログラムをメモリにロードすることにより、上記各処理を実行するよう構成してもよい。また、各部でこれらの資源を共有してもよい。また、それぞれ、専用のハードウェアで構築されていてもよい。

また、ＭＵＸ１５３は、備えなくてもよい。例えば、Ｔ／Ｒスイッチ１５４に全てのチャンネル２００を接続し、上記の送信口径重み、受信口径重みにより、各送受信に用いるチャンネルを選択してもよい。すなわち、送信ビームフォーマ１５１による各チャンネル２００への印加電圧の制御により、接続するチャンネル２００を設定してもよい。例えば、超音波診断装置１００の被制御部１２０側の有するチャンネル数が、超音波探触子１１０が構成するチャンネル数以上の場合に有効である。

また、超音波診断装置１００の超音波探触子１１０を除いた他の構成は、本体装置として超音波探触子１１０とは別の筐体に搭載することも可能であるし、一部を超音波探触子１１０の内部に配置することも可能である。

次に、上述の超音波診断装置１００を用いた、送信開口の合成を利用した振幅変調法によるハーモニック・イメージングによる撮像法を説明する。本実施形態の撮像法の説明に先立ち、従来の、送信開口の合成を利用した振幅変調法によるハーモニック・イメージング手法を図３、図４、図５を用いて説明する。

送信開口を合成することによって基本波成分を除去する振幅変調法では、合成すべき超音波パルスの波形を、電子的な制御ではなく、送信音場として形成する。ここでは、それぞれ送信チャンネルが排他的に設定された第一送信および第二送信と、第一送信と第二送信とで用いた両チャンネルを送信チャンネルとする第三送信と、の３回の送信により得たエコー信号に対し、信号処理部１６２においてハーモニック信号処理と呼ばれる演算を行い、１つの走査線に対する合成受信ビームを得る場合を例にあげて説明する。

超音波探触子１１０は、チャンネル２００（１）〜２００（Ｍ）のＭ個のチャンネルを備えるものとする。また、第三送信で用いるチャンネル２００の範囲を送受信口径３１０とし、そのチャンネル数をｍとする。なお、ｍは、２以上Ｍ以下の偶数とする。

ここで、第三送信で用いるチャンネル２００の左端から１つずつ識別番号を付与した場合に、奇数の識別番号が付与されるチャンネル２００を奇数チャンネル、偶数の識別番号が付与されるチャンネル２００を偶数チャンネルと呼ぶ。

この場合の、各送信時の送信口径重み、送信遅延重み、送受信口径を図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。ここでは、一例として、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）を送受信口径３１１とするラスタＡと、ラスタＡに隣接するチャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を送受信口径３１２とするラスタＢとを例にあげて説明する。すなわち、隣接するラスタ間（例えば、ラスタＡとラスタＢ間）のピッチは、チャンネル２００の１単位とする。なお、本図において、黒くぬりつぶされているチャンネル２００が、送信チャンネルである。以下、同様とする。

チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）を送受信口径３１１とするラスタＡに対する第一送信時の送信口径重み３２１−１は、図３（ａ）上段に示すように、奇数チャンネル（奇数ｃｈ）のみに音圧を与えるよう設定される。設定される送信口径重み３２１−１は、図３（ａ）に示すように、例えば、ラスタＡに近いチャンネル２００ほど、大きな音圧で超音波を送信するよう形成する。また、第二送信時の送信口径重み３２１−２は、図３（ａ）中段に示すように、偶数チャンネル（偶数ｃｈ）のみに音圧を与えるよう設定される。また、第三送信時の送信口径重み３２１−３は、図３（ａ）下段に示すように、全チャンネル（全ｃｈ）に音圧を与えるように設定される。

一方、送信遅延重み３３１は、いずれの送信時も、ラスタＡに対して形成される。設定される送信遅延重み３３１は、例えば、送受信口径３１１の中心を通るラスタＡに近いチャンネル２００ほど、大きな遅延時間となるよう設定される。

ラスタＡに隣接するラスタＢに対する送信についても同様である。チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を送受信口径３１２とするラスタＢに対する第一送信時の送信口径重み３２２−１は、図３（ｂ）上段に示すように、奇数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定される。また、第二送信時の送信口径重み３２２−２は、図３（ｂ）中段に示すように、偶数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定される。また、第三送信時の送信口径重み３２２−３は、図３（ｂ）下段に示すように、全チャンネルに音圧を与えるように設定される。一方、送信遅延重み３３２は、いずれの送信時も、ラスタＢに対して形成される。

このように、送受信口径３１１として、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）（ｋは１以上（Ｍ-ｍ）以下の整数）が設定される場合、第一回目の送信（第一送信）では、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）の奇数チャンネル（奇数ｃｈ）のみが励起するよう制御される。すなわち、奇数チャンネルのみから超音波パルスが送信されるよう制御される。

このような制御は、送信ビームフォーマ１５１において、送信口径重みを設定することにより実現される。また、このとき、送信遅延重みは、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）の中心に位置するラスタＫに対して設定される。例えば、第一送信により送信される超音波パルスを第一送信パルスと呼ぶ。

被検体に送信された第一送信パルスからの反射波（エコー信号）は、図４（ａ）に示すように、送受信口径３１１を受信開口として受信される。そして、受信ビームフォーマ１５６において、第一受信ビームＫＲ１として形成され、メモリ１６１に保存される。なお、第一受信ビームＫＲ１は、受信ビームフォーマ１５６において、エコー信号群に受信遅延重み３４１を付与して加算することにより形成される。受信遅延重み３４１は、図４（ｂ）に示すように、送受信口径３１１の中心に位置するラスタＫに対して設定される。

第二回目の送信（第二送信）では、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）の偶数チャンネル（偶数ｃｈ）のみが励起されるよう制御される。すなわち、偶数チャンネルのみから超音波パルスが送信されるよう制御される。この第二送信による反射波（エコー信号）は、送受信口径３１１を受信開口として受信される。そして、受信ビームフォーマ１５６において、第二受信ビームＫＲ２として形成され、メモリ１６１に保存される。なお、第二受信ビームＫＲ２は、受信ビームフォーマ１５６において、エコー信号群に受信遅延重み３４１を付与して加算することにより形成される。

第三回目の送信（第三送信）では、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）の全チャンネルが励起されるよう制御される。すなわち、全チャンネルから超音波パルスが送信されるよう制御される。第三送信による反射波（エコー信号）は、送受信口径３１１を受信開口として受信される。そして、受信ビームフォーマ１５６において、第三受信ビームＫＲ３として形成され、メモリ１６１に保存される。なお、第三受信ビームＫＲ３は、受信ビームフォーマ１５６において、エコー信号群に受信遅延重み３４１を付与して加算することにより形成される。

そして、信号処理部１６２において、第一受信ビームＫＲ１と第二受信ビームＫＲ２とを加算したものを、第三受信ビームＫＲ３から減算することにより、基本波成分が除去され、非線形成分のみが抽出された、ラスタＫの位置の合成受信ビームＫを得る。

このように、従来の送信音場による振幅変調法では、第一送信〜第三送信において、送信口径重みは、第三送信の送信口径重みが、第一送信および第二送信の送信口径重みの合成となり、かつ、送信遅延重みは、いずれも等しくなるよう設定される。このように設定することにより、第一送信における線形の送信音場と第二送信における線形の送信音場とを合成すると、第三送信における線形音場と等しくなる。

一方、被検体内を伝播する第一〜第三送信パルスは、伝搬するに従って被検体の音響非線形性によって波形歪みを生じる。すなわち、高調波や低周波結合音を発生しながら、被検体内を伝搬する。従って、メモリ１６１に保存された第一〜第三受信ビームには、高調波や低周波結合音の成分の反射エコー成分が含まれる。

このような高調波や低周波結合音は、送信する基本波パルスの音圧Ｐのほぼ２乗に比例した大きさとなる。このため、高調波や低周波結合音のサイドローブレベルは、基本波パルスのサイドローブレベルよりも小さくなる。また、高調波や低周波結合音は広帯域に発生する。このため、高調波や低周波結合音の成分のみを用いてイメージングを行う画像は、基本波パルス成分によってイメージングを行う画像よりもコントラスト分解能や空間分解能に優れた画像になる。

上述のように、第一送信時および第二送信時は、送信面積が第三送信時の半分になる。従って、第一〜第三送信において励起される各チャンネル２００において、送信毎に同じ電圧波形が印加されると、第一送信時および第二送信時の基本波パルスの音圧は、第三送信時の基本波パルスの音圧の半分となる。すなわち、第三送信時の基本波パルスの音圧をＰとすると、第一及び第二送信時の基本波パルスの音圧はＰ／２となる。

また、高調波や低周波結合音は基本波パルスの音圧のほぼ２乗に比例して発生する。すなわち、第一送信時および第二送信時の、送信音場側での音圧は（Ｐ／２）＋（Ｐ／２）^２である。ここで、第一項は線形成分、第二項は非線形成分である。一方、第三送信時の送信音場側での音圧は、同様の表記をするとＰ＋Ｐ^２と表される。反射したエコーの音圧振幅は非常に小さいので、反射した後も音圧関係は維持されるとすると、第一〜第三送信に対応する各エコー信号間、および、各エコー信号から生成した受信ビーム間でもこれらの関係は、維持される。すなわち、第三受信ビームにおける音圧の大きさをＲ＋Ｒ^２とすると、第一受信ビームおよび第二受信ビームにおける音圧の大きさは（Ｒ／２）＋（Ｒ／２）^２となる。

従って、第一受信ビームＫＲ１と第二受信ビームＫＲ２とを加算したものを、第三受信ビームＫＲ３から減算し、得られた合成受信ビームＫは、Ｒ^２／２の非線形成分から成る信号が抽出されたものとなる。

ところで、従来のハーモニック・イメージング手法として広く使われているパルス・インバージョン（ＰＩ）法では、２回の送受信を、お互いに反転した超音波パルスで行う。このため、送信回路１５２に含まれる送信アンプなどに電圧依存の歪特性がある場合には基本波パルス成分が残存する。

一方、上述の送信開口の合成を利用した振幅変調法によるハーモニック・イメージング手法では、第一〜第三送信において励起されるチャンネル２００には、いずれも同じ電圧波形が印加される。従って、送信アンプなどに電圧依存の歪特性がある場合でも、ハーモニック成分のみを抽出することができる。しかしながら、上述の送信開口の合成を利用した振幅変調法によるハーモニック・イメージング手法では、１つの走査線（ラスタ）の受信ビームを得るために３回以上の送受信が必要となる。

図５に、従来手法の場合の送受信回数を具体例で示す。ここでは、送受信口径３１０を順次シフトさせ、順に隣接するラスタＡ、ラスタＢ、ラスタＣ、ラスタＤ、ラスタＥの合成受信ビームを生成する場合を例にあげて説明する。

本図に示すように、ラスタＡの合成受信ビームＡを得るためには、３つの受信ビームＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３が必要であり、これらは、３つのエコー信号ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３から得られる。この３つのエコー信号ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３を得るためには、３回の送信パルスの送信ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３が必要となる。

ラスタＢの合成受信ビームＢ、ラスタＣの合成受信ビームＣ、ラスタＤの合成受信ビームＤ、ラスタＥの合成受信ビームＥについても、同様に、それぞれ、３回の送信が必要となる。

このように、各ラスタの合成受信ビームを得るため、３回の送受信が必要となり、２回で済むＰＩ法に比べてフレームレートが低下する。このため、動画像のもたつきが生じたり、体動によるアーチファクトが発生したりする可能性が高くなる。

本実施形態の超音波診断装置１００は、このようなフレームレートの低下を改善し、送信開口の合成を用いた振幅変調法であって、且つ、フレームレートが従来のＰＩ法と同等程度となるハーモニック・イメージング手法を実現する。

次に、本実施形態の超音波診断装置１００における、送信開口の合成を利用した振幅変調法によるハーモニック・イメージング法を説明する。

本実施形態においても、従来同様、第一送信では、送受信口径の奇数チャンネルから超音波パルスを送信し、第二の送信では、送受信口径の偶数チャンネルから送信し、第三の送信では、送受信口径の全チャンネルから送信する。そして、それぞれの送信により得られたエコー信号から、第一受信ビーム、第二受信ビーム、第三受信ビームを生成し、それらを上述のように合成することにより、所定の走査線上に合成受信ビームを形成する。

ただし、本実施形態では、各ラスタ用の第二送信を、隣接するラスタ用の第一送信と兼用し、第二送信で得られたエコー信号から、当該ラスタ用の第二受信ビームだけでなく、隣接するラスタ用の第一受信ビームも生成する。本実施形態の送受信回数の具体例を図６に示す。図５同様、順に隣接するラスタＡ、ラスタＢ、ラスタＣ、ラスタＤ、ラスタＥの合成受信ビームを生成する場合を例にあげて説明する。

本図に示すように、最初のラスタＡの合成受信ビームＡを得るためには、３つの受信ビームＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３が必要であり、これらは、３つのエコー信号ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３から得られる。この３つのエコー信号ＡＥ１、ＡＥ２、ＡＥ３を得るためには、３回の送信ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３が必要となる。

一方、ラスタＡに隣接するラスタＢの合成受信ビームＢを得るためには、３つの受信ビームＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３が必要であることは、同様である。ただし、これらの受信ビームＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３の中で、受信ビームＢＲ１は、ラスタＡに対する第二送信ＡＴ２で得たエコー信号ＡＥ２から得る。すなわち、本実施形態では、ラスタＡに対する第二送信ＡＴ２で得たエコー信号ＡＥ２からは、ラスタＡに対する第二受信ビームＡＲ２とラスタＢに対する第一受信ビームＢＲ１とを得る。

従って、ラスタＢの合成受信ビームＢを得るためには、３つの受信ビームＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３が必要であり、これらは、ラスタＡに対する第二送信ＡＴ２と、ラスタＢに対する第二送信ＢＴ２と、ラスタＢに対する第三送信ＢＴ３とのの送信により得られる。すなわち、ラスタＢに対する送信は、ＢＴ２とＢＴ３との２回で済む。

ラスタＣの合成受信ビームＣ、ラスタＤの合成受信ビームＤ、ラスタＥの合成受信ビームＥについても、同様に、それぞれ、２回の送信で得られる。

本実施形態では、上記のような送受信を、送信ビームフォーマ１５１における送信口径重みおよび送信遅延重みの設定、受信ビームフォーマ１５６における受信口径重みおよび受信遅延重みの設定、および、ＭＵＸ１５３における送受信口径の設定により実現する。以下、これを実現する上記設定の詳細について説明する。各ラスタについて、全チャンネルを用いる第三送信で使用するチャンネル数をｍとする。また、ここでは、ｍは、１以上ｍ以下の偶数とする。

まず、最初のラスタＡに対する送信時の、送信ビームフォーマ１５１における送信口径重みおよび送信遅延重みの設定について、図７（ａ）を用いて説明する。ラスタＡに対する送信時は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）を用いるものとする。

ラスタＡに対する第一送信時、図７（ａ）上段に示すように、送信口径重み４２１−１は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の中の奇数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定される。すなわち、送信口径重み４２１−１は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ−１）の範囲で特定される有効送信口径４１１−１に設定される。この送信口径重み４２１−１により、奇数チャンネルが超音波パルスを送信する送信チャンネルとして選択される。このとき、送信遅延重み４３１−１は、有効送信口径４１１−１の中心位置のラスタＡ−１に対して形成される。

ラスタＡに対する第二送信時には、図７（ａ）中段に示すように、送信口径重み４２１−２は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の中の偶数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定される。すなわち、送信口径重み４２１−２は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ）の範囲で特定される有効送信口径４１１−２に設定される。この送信口径重み４２１−２により、偶数チャンネルが超音波パルスを送信する送信チャンネルとして選択される。このとき、送信遅延重み４３１−２は、有効送信口径４１１−２の中心位置のラスタＡ−２に対して形成される。

ラスタＡに対する第三送信時には、送信口径重み４２１−１および送信口径重み４２１−２を合成したものが送信口径重み４２１−３として設定される。図７（ａ）下段に示すように、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の中の、奇数チャンネルおよび偶数チャンネル、すなわち、全チャンネルに音圧を与えるよう設定される。すなわち、送信口径重み４２１−３は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の範囲で特定される有効送信口径４１１−３に設定される。この送信口径重み４２１−３により、全チャンネルが超音波パルスを送信する送信チャンネルとして選択される。

また、ラスタＡに対する第三送信時では、送信遅延重み４３１−１および送信遅延重み４３１−２を合成したものが、送信遅延重み４３１−３として設定される。ここでは、図７（ａ）下段に示すように、ラスタＡ−１に対する送信遅延重み４３１−１と、ラスタＡ−２に対する送信遅延重み４３１−２とを合成し、有効送信口径４１１−３の中心のラスタＡに対して形成される。

次に、ラスタＡに隣接するラスタＢに対する送信について、図７（ｂ）を用いて説明する。ラスタＢに対する送信時は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を用いるものとする。

ラスタＢに対する第一送信では、送信口径重み４２２−１は、図７（ｂ）の上段に示すように、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）の、奇数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定されることとなる。チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）の奇数チャンネルは、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の偶数チャンネルと同じであるため、この送信口径重み４２２−１は、ラスタＡに対する第二送信の送信口径重み４２１−２と一致させることができる。

また、ラスタＢに対する第一送信時には、送信遅延重み４３２−１は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ）の範囲で特定される有効送信口径４１２−１の中心ラスタＢ−１に対して設定されることとなる。この有効送信口径４１２−１は、ラスタＡに対する第二送信時の有効送信口径４１１−２と同じである。従って、この送信遅延重み４３２−１は、ラスタＡに対する第二送信の送信遅延重み４３１−２と一致する。

このように、ラスタＢに対する第一送信の、送信口径重み４２２−１および送信遅延重み４３２−１は、ともに、隣接するラスタＡに対する第二送信の送信口径重み４２１−２および送信遅延重み４３１−２とそれぞれ同じである。従って、本実施形態では、ラスタＡに隣接するラスタＢに対する第一送信は行わなくてもよく、ラスタＡに対する第二送信で得られたエコー信号を使用する。

また、ラスタＢに対する第二送信時には、図７（ｂ）中段に示すように、送信口径重み４２２−２は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）の中の偶数チャンネルのみに音圧を与えるよう設定される。すなわち、送信口径重み４２２−２は、チャンネル２００（３）〜２００（ｍ＋１）の範囲で特定される有効送信口径４１２−２に設定される。この送信口径重み４２２−２により、偶数チャンネルが超音波パルスを送信する送信チャンネルとして選択される。このとき、送信遅延重み４３２−２は、有効送信口径４１２−２の中心位置のラスタＢ−２に対して形成される。

そして、このラスタＢに対する第二送信により得られたエコー信号は、ラスタＢに隣接するラスタＣにも用いられる。

なお、ラスタＢに対する第三送信時には、送信口径重み４２２−１および送信口径重み４２２−２を合成したものが送信口径重み４２２−３として設定される。図７（ｂ）下段に示すように、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）の中の、奇数チャンネルおよび偶数チャンネル、すなわち、全チャンネルに音圧を与えるよう設定される。すなわち、送信口径重み４２２−３は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）の範囲で特定される有効送信口径４１２−３に設定される。この送信口径重み４２２−３により、全チャンネルが超音波パルスを送信する送信チャンネルとして選択される。

また、ラスタＢに対する第三送信時には、送信遅延重み４３２−１および送信遅延重み４３２−２を合成したものが、送信遅延重み４３２−３として設定される。ここでは、図７（ｂ）下段に示すように、ラスタＢ−１に対する送信遅延重み４３２−１と、ラスタＢ−２に対する送信遅延重み４３２−２とを合成し、有効送信口径４１２−３の中心のラスタＢに対して形成される。

このように、本実施形態では、所定のラスタＫ（Ｋは２以上の整数）に対する第二送信は、ラスタＫに隣接するラスタＬに対する第一送信に兼用される。この兼用が可能なように、送信ビームフォーマ１５１は、各送信の送信口径重みおよび送信遅延重みを設定する。また、兼用しない第三送信の送信口径重みおよび送信遅延重みを、それぞれ、第一送信と第二送信の送信口径重みおよび送信遅延重みを合成したものと等しくなるよう設定する。

以上のような構成にすることによって、所定のラスタの第二送信により得られるエコー信号を、隣接するラスタの第一送信により得るべきエコー信号に完全に一致させることができる。

次に、本実施形態の、受信時の受信ビームフォーマ１５６が設定する受信口径重みおよび受信遅延重みについて、図８を用いて説明する。

上述のように、任意のラスタＫの第二送信は、ラスタＫに隣接するラスタＬの第一送信にも兼用される。従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、この兼用される送信により得られるエコー信号から、ラスタＫ上およびラスタＬ上にそれぞれ受信ビームを形成する。これを実現する、各受信時の受信口径重みおよび送受信時の送受信口径の設定について、以下、具体例を用いて説明する。

ここでも、チャンネル（１）〜チャンネル（ｍ）の中心位置をラスタＡ、チャンネル（２）〜チャンネル（ｍ＋１）の中心位置をラスタＢ、チャンネル（３）〜チャンネル（ｍ＋２）の中心位置をラスタＣとする。

ラスタＡの第二送信は、ラスタＡに隣接するラスタＢの第一送信にも兼用される。従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＡの第二送信によるエコー信号の受信時に、この送信により得られるエコー信号から、ラスタＡ上およびラスタＢ上に、それぞれ第二受信ビームＡＲ２および第一受信ビームＢＲ１を形成するよう受信口径重みを設定する。

ラスタＡ上に第二受信ビームＡＲ２を形成するためには、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）により得たエコー信号群を加算する必要がある。また、ラスタＢ上に第一受信ビームＢＲ１を形成するためには、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）により得たエコー信号群を加算する必要がある。

従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、２つの異なる受信口径重みを設定する。すなわち、第一の受信口径重みとして、チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）を加算チャンネルと選択する受信口径重み４４１−２を設定する。また、第二の受信口径重みとして、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を加算チャンネルと選択する受信口径重み４４２−１を設定する。

また、受信ビームフォーマ１５６は、それぞれの受信口径重みで選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みを設定する。そして、受信口径重みで抽出されるエコー信号群に、設定した受信遅延重みを与えながら加算処理を行い第二受信ビームＡＲ２および第一受信ビームＢＲ１を形成し、メモリ１６１に保存する。

次のラスタＢの第二送信は、ラスタＢに隣接するラスタＣの第一送信にも兼用される。従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＢの第二送信時に、この送信で得られるエコー信号から、ラスタＢ上およびラスタＣ上に、それぞれ第二受信ビームＢＲ２、第一受信ビームＣＲ１を形成するよう受信口径重みを設定する。

すなわち、ラスタＢ上の第二受信ビームＢＲ２を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を加算チャンネルとする受信口径重み４４２−２を設定する。また、ラスタＣ上の第一受信ビームＣＲ１を形成するため、チャンネル２００（３）〜２００（ｍ＋２）を加算チャンネルとする受信口径重み４４３−１を設定する。

また、受信ビームフォーマ１５６は、それぞれの受信口径重みで選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みを設定する。そして、受信口径重みで抽出されるエコー信号群に、設定した受信遅延重みを与えながら加算処理を行い第二受信ビームＢＲ２および第一受信ビームＣＲ１を形成し、メモリ１６１に保存する。

なお、他の送信と兼用されない、ラスタＢの第三の送信では、ラスタＢ上の第三受信ビームＢＲ３を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（２）〜２００（ｍ＋１）を加算チャンネルとする受信口径重み４４２−３を設定する。

また、受信ビームフォーマ１５６は、受信口径重み４４２−３で選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みを設定する。そして、受信口径重みで抽出されるエコー信号群に、設定した受信遅延重みを与えながら加算処理を行い、第三受信ビームＢＲ３を形成し、メモリ１６１に保存する。

次のラスタＣの第二送信は、ラスタＣに隣接するラスタＤの第一送信にも兼用される。従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、この送信により得られるエコー信号から、ラスタＣ上およびラスタＤ上に、それぞれ第二受信ビームＣＲ２および第一受信ビームＤＲ１を形成するよう受信口径重みを設定する。

すなわち、ラスタＣ上の第二受信ビームＣＲ２を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（３）〜２００（ｍ＋２）を加算チャンネルとする受信口径重み４４３−２を設定する。また、ラスタＤ上の第一受信ビームＤＲ１を形成するため、チャンネル２００（４）〜２００（ｍ＋３）を加算チャンネルとする受信口径重み４４４−１を設定する。このとき、送受信口径４１３は、両者を包含するチャンネル２００（３）〜２００（ｍ＋３）に設定される。

また、受信ビームフォーマ１５６は、それぞれの受信口径重みで選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みを設定する。そして、受信口径重みで抽出されるエコー信号群に、設定した受信遅延重みを与えながら加算処理を行い第二受信ビームＣＲ２および第一受信ビームＤＲ１を形成し、メモリ１６１に保存する。

なお、他の送信と兼用されない、ラスタＣの第三の送信では、ラスタＣ上の第三受信ビームＣＲ３を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（３）〜２００（ｍ＋２）を加算チャンネルとする受信口径重み４４３−３を設定する。

また、受信ビームフォーマ１５６は、受信口径重み４４３−３で選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みを設定する。そして、受信口径重みで抽出されるエコー信号群に、設定した受信遅延重みを与えながら加算処理を行い、第三受信ビームＣＲ３を形成し、メモリ１６１に保存する。

なお、本実施形態では、隣接するラスタの送信と兼用する送信では、受信ビームを隣接する２つのラスタ上に形成する。このため、受信時に、両ラスタの全送信チャンネル範囲に受信口径重みをそれぞれ設定する。例えば、図８の最上段の受信口径重み４４１−２および４４２−２である。

これを可能とするため、本実施形態では、各送受信において、送受信口径は、１つのラスタ用の第三送信時の全送信チャンネル範囲だけでなく、隣接するラスタ用の第三送信時の全送信チャンネル範囲も含むよう設定する。例えば、図８のラスタＡの第二送信時の送受信口径４１１、ラスタＢの第二、第三送信時の送受信口径４１２、ラスタＣの第二、第三送信時の送受信口径４１３等とする。なお、設定は、上述のように、ＭＵＸ１５３にてなされる。

このように、本実施形態のｋ番目のラスタＫの第二送信は、ラスタＫに隣接する（ｋ＋１）番目のラスタＬの第一送信にも兼用される。従って、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、この送信で得られるエコー信号から、ラスタＫ上およびラスタＬ上に、それぞれ受信ビームＫＲ２、ＬＲ１を形成するよう受信口径重みを設定する。

すなわち、ラスタＫ上の第二受信ビームＫＲ２を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）を加算チャンネルとする受信口径重みを設定する。また、ラスタＬ上の第一受信ビームＬＲ１を形成するため、チャンネル２００（ｋ＋１）〜２００（ｍ＋ｋ）を加算チャンネルとする受信口径重みを設定する。このとき、送受信口径は、両者を包含するチャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ）に設定される。

また、受信ビームフォーマ１５６は、受信口径重みで選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に与える受信遅延重みをそれぞれ設定する。そして、設定した受信遅延を与え、加算チャンネルのエコー信号群を加算し、第二受信ビームＫＲ２および第一受信ビームＬＲ１を形成し、メモリ１６１に保存する。

なお、他の送信と兼用されない、ラスタＫの第三の送信では、ラスタＫ上の第三受信ビームＫＲ３を形成するため、受信ビームフォーマ１５６は、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ−１）を加算チャンネルとする受信口径重みを設定する。この送受信時の送受信口径は、チャンネル２００（ｋ）〜２００（ｍ＋ｋ）とする。

また、受信ビームフォーマ１５６は、受信遅延重みも合わせて設定する。そして、受信口径重みで選択された加算チャンネルで得たエコー信号群に、受信遅延重みで規定される受信遅延を与えながら加算処理を行い、第三受信ビームＫＲ３を形成し、メモリ１６１に保存する。

なお、信号処理部１６２の処理は、従来と同様である。すなわち、３つの異なる開口で得たエコー信号から各ラスタ上に形成した３つの受信ビーム（第一受信ビーム、第二受信ビームおよび第三受信ビーム）を上記手法で線形加算し、合成受信ビームを得る。

なお、上記実施形態では、送信口径重みを、矩形重みとしているが、送信口径重みは、これに限られない。例えば、送信ビームのサイドローブを低減するために、選択されたチャンネルに対してハニング関数やハミング関数、あるいはオフセット付きのハニング関数やオフセット付のハミング関数などで規定する、ハニング重み、ハミング重み等としてもよい。

また、上述の受信口径重みは、受信ビームのサイドローブを低減するために、選択された加算チャンネルに対してハニング関数やハミング関数、あるいはオフセット付きのハニング関数やオフセット付のハミング関数などにしてもよい。

上述したように、本実施形態の超音波診断装置１００は、上記の送信方式によって、最初の走査線（ラスタ）に対する受信ビームの取得時以外は、２回の送受信で送信開口の合成を用いた振幅変調法による受信ビームを取得できる。従って、３回の送受信で実現していた従来の手法に比べ、送受信回数が減るため、フレームレートが向上する。

一方、図７（ａ）に示すように、ラスタＡに対する送信において、奇数チャンネルから送信する第一送信時には、奇数チャンネルから成るチャンネル２００（１）〜２００（ｍ−１）の範囲を有効送信口径４１１−１とし、その中心を通るラスタＡ−１に対して送信口径重み４２１ー１および送信遅延重み４３１−１を設定し、送信する。また、偶数チャンネルから送信する第二送信時には、偶数チャンネルから成るチャンネル２００（２）〜２００（ｍ）の範囲を有効送信口径４１１−２とし、その中心を通るラスタＡ−２に対して送信口径重み４２１−２および送信遅延重み４３１−２を設定し、送信する。

全チャンネルから送信される第三送信時には、送信口径重み４２１−１および送信口径重み４２１−２を合成した送信口径重み４２１−３と、送信遅延重み４３１−１および送信遅延重み４３１−２を合成した送信遅延重み４３１−３と、をそれぞれ設定し、送信する。

このとき、図７（ａ）の最下段に示すように、全チャンネルから成る第三送信時の有効送信口径（チャンネル２００（１）〜２００（ｍ）の範囲）４１１−３の端ほど、隣接するチャンネル間の送信遅延段差は大きくなる。この送信遅延段差による送信ビームの劣化の影響を調べるために行ったシミュレーション結果について次に述べる。

シミュレーション条件として、送信パルスの中心周波数は６ＭＨｚ、チャンネルのピッチは０．２ｍｍ、チャンネル数は６４チャンネル、フォーカス距離は３０ｍｍ、全チャンネル送信時の送信口径重みは矩形重みとした。また、音響媒質の特性は、音速を１５３０ｍ／ｓ、密度を１０００ｋｇ／ｍ^３、吸収係数を０．５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ、非線形パラメータＢ／Ａを７とした。これらの条件の下、従来の送信開口合成による振幅変調法および本実施形態の超音波診断装置１００による振幅変調法それぞれについて、フォーカス距離における送信パルスとハーモニック成分（合成受信ビーム）とのビームプロファイルを得た。これらは、２次元音場に関するＫＺＫ方程式を解いて、非線形音響伝搬解析を行うことにより得た。

図９は、図３〜図５を用いて説明した、従来の送信開口の合成による振幅変調法による、フォーカス距離における送信パルスと発生した各ハーモニック成分とのビームプロファイル（７１１、７１２、７１３、７１４）のシミュレーション結果を示したものである。ここで、縦軸は音圧レベル（ｄＢ ｒｅ １μＰａ）、横軸は方位方向距離（ｍｍ）である。なお、方位方向距離とは、対象とする送受信口径３１０の中心位置における接線方向の距離である。

従来の送信開口合成による振幅変調法では、奇数チャンネルによる第一送信、偶数チャンネルによる第二送信、全チャンネルによる第三送信の各送信におけるラスタ方向を一致させ、一点にフォーカスするように送信する。このため、本図に示すように、奇数チャンネルによる第一送信のビームプロファイル７１１と偶数チャンネルによる第二送信のビームプロファイル７１２とはほぼ一致し、サイドローブの低減した鋭いハーモニック成分のビームプロファイル７１４が得られる。

図１０は、本実施形態の超音波診断装置１００による送信開口の合成による振幅変調法による、フォーカス距離における送信パルスと発生したハーモニック成分（合成受信ビーム）とのビームプロファイル（７２１、７２２、７２３、７２４）のシミュレーション結果を示したものである。ここで、縦軸は音圧レベル（ｄＢ ｒｅ １μＰａ）、横軸は方位方向距離（ｍｍ）である。

本実施形態の送信開口合成による振幅変調法では、奇数チャンネルによる第一送信、偶数チャンネルによる第二送信のラスタは、それぞれ全チャンネルによる第三送信のラスタの両側に位置する。このため、本図に示すように、奇数チャンネルによる第一送信のビームプロファイル７２１と、偶数チャンネルによる第二送信のビームプロファイル７２２とは、その形状は同じであるが、方位方向に若干ずれたプロファイルとなる。

ここで、図９および図１０それぞれの全チャンネルによる第三送信のビームプロファイル７１３、７２３を比較すると、ビームプロファイル形状はほとんど同じである。図１０におけるハーモニック成分のビームプロファイル７２４も、若干ピーク音圧レベルが低下しているものの、図９のハーモニック成分のビームプロファイル７１４とほぼ一致する。

なお、図９、図１０の解析においては、上述したように全チャンネル送信時の送信口径重みを矩形重みとしているが、ハニング重みなどにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、所定のラスタのための送受信データの一部を、当該ラスタに隣接するラスタのための送受信データの一部とすることができる。

例えば、３回の送受信によって振幅変調法を行う場合、送信ビームフォーマ１５１は、走査線Ａのための第一送信パルスを送信する第一送信時はチャンネル２００の奇数チャンネルが、第二送信パルスを送信する第二送信時はチャンネル２００の偶数チャンネルが、送信チャンネルとして選択されるよう、それぞれ送信口径重みを設定する。

また、第三送信パルスを送信する第三送信時は、第一送信時に設定した送信口径重みと第二送信時に設定した送信口径重みとを合成した送信口径重みを設定する。送信遅延重みについても同様に、第三送信時は、第一送信時に設定した送信遅延重みと第二送信時に設定した送信遅延重みとを合成した送信遅延重みを設定する。

このとき、第二送信時の送信口径重みと送信遅延重みとは、当該第二送信が、隣接する走査線の第一送信も兼ねるよう設定する。

さらに、受信ビームフォーマ１５６では、この第二送信に応じて受信するエコー信号群については、受信ビームを生成するために加算するエコー信号群を、走査線毎に選択可能とする。すなわち、それぞれの走査線用の受信口径重みを設定し、それぞれの走査線上に受信ビームを生成する。走査線毎に異なる受信口径重みを設定することにより、１のエコー信号から走査線毎の受信ビームを生成する。

また、ＭＵＸ１５３では、各ラスタ用の３回の送信時に、当該ラスタ用の第三送信時の全送信チャンネル範囲と、当該ラスタ用の第二送信が兼用される隣接するラスタ用の第三送信時の全送信チャンネル範囲とを含むチャンネル範囲を、送受信口径として設定する。

従って、本実施形態によれば、隣接する走査線のデータ取得時に、第一送信パルスを改めて送信する必要はなく、隣接する走査線のデータ取得時は、第二送信パルスと第三送信パルスとのみを送信すればよい。

この結果、送受信データから合成受信ビームを生成する際、最初の走査線のデータ取得時のみ、３回の送受信が必要であり、他の走査線のデータ取得時は、２回の送受信でよい。

すなわち、本実施形態によれば、複数回の送受信を必要とする振幅変調法において、異なる走査線の受信信号を得るために必要な一部の送受信を共有できるため、送受信回数が減り、フレームレートが向上する。このため、動画像のもたつきがなく、体動による影響を受けない滑らかな撮像が可能になる。

また、本実施形態によれば、少ない送信回数で送信開口による振幅変調を実現できる。従って、合成すべき超音波パルスの波形を、電子的な制御ではなく、送信音場として形成するため、高精度な波形を有する合成超音波パルスを送信することが可能となる。従って、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系に電圧依存の歪や非線形特性がある場合にも、高精度な基本波成分の除去が可能となる。これによって、ＴＨＩではコントラスト分解能や空間分解能の高い画像が得られ、ＣＨＩではＣＴＲの高い造影画像が得られる。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、各チャンネルを単独で用い、奇数チャンネルと偶数チャンネルとの送信開口の合成を行っているが、本実施形態では、隣接する複数のチャンネルでチャンネルブロックを形成し、チャンネルブロック単位で送信開口の合成を行う。すなわち、偶数チャンネルブロックと奇数チャンネルブロックとの送信開口の合成を行う。

以下、本実施形態では、隣接する２つのチャンネルでチャンネルブロック２１０を形成する場合を例にあげて説明する。

本実施形態の超音波診断装置は、基本的に第一の実施形態の超音波診断装置１００と同様の構成を有する。但し、上述のように、本実施形態では、送信開口を合成する単位が異なるため、各送信において、送信ビームフォーマ１５１による送信開口重みおよび送信遅延重みの設定、受信ビームフォーマ１５６による受信開口重みおよび受信遅延重みの設定、ＭＵＸ１５３による送受信口径の設定、および受信ビームフォーマ１５６における受信パラレルビームの生成手法が第一の実施形態と異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。

まず、本実施形態の送信ビームフォーマ１５１が、１のラスタの受信ビームを得るための各送信時に設定する送信口径重み、送信遅延重みについて説明する。上述のように、本実施形態では、チャンネルブロック単位で送信開口の合成を行う。従って、送信口径重みおよび送信遅延重みも、チャンネルブロック単位で設定される。図１１は、本実施形態の送信時に設定される送信口径重み、送信遅延重みを説明するための説明図である。ここでは、所定のラスタＫ用の受信ビームを得るための送信を例にあげて説明する。

本実施形態においても、送信ビームフォーマ１５１は、制御部１３０からの指示に従って、送信毎に送信口径重みおよび送信遅延重みを設定する。制御部１３０は、送信毎の送信口径重みおよび送信遅延重みの設定を予め数種類保持し、ユーザの選択に応じて送信ビームフォーマ１５１に指示を出す。

第一送信パルスを送信する第一送信時は、奇数チャンネルブロック（奇数ｂｋ）２１０を送信チャンネルブロックとし、これらの送信チャンネルブロックからのみ送信パルスが送信されるよう、送信口径重み５２１−１を設定する。また、送信遅延重み５３１−１は、送信チャンネルブロックの両端のチャンネルブロック２１０間を有効送信口径５１１−１とし、その中心ラスタＫ−１に対して形成するよう設定される。

また、第二送信パルスを送信する第二送信時は、偶数チャンネルブロック（偶数ｂｋ）２１０を送信チャンネルブロックとし、これらの送信チャンネルブロックからのみ送信パルスが送信されるよう、送信口径重み５２１−２を設定する。送信遅延重み５３１−２は、送信チャンネルブロックの両端のチャンネルブロック２１０間を有効送信口径５１１−２とし、その中心ラスタＫ−２に対して形成されるよう設定される。

さらに、第三送信パルスを送信する第三送信時は、第一送信時に設定した送信口径重み５２１−１と第二送信時に設定した送信口径重み５２１−２を合成したものを送信口径重み５２１−３として設定する。送信遅延重みについても同様に、第一送信時に設定した送信遅延重み５３１−１と第二送信時に設定した送信遅延重み５３１−２とを合成したものを送信遅延重み５３１−３として設定する。従って、このとき、送信遅延重み５３１−３は、両有効送信口径５１１−１および５１１−２を合成した有効送信口径５１１−３の中心ラスタＫに対して設定される。

そして、第二送信を、隣接するラスタに形成用の３つの送信の、第一送信と兼用するよう、各送信時の送信口径重み、送信遅延重みを設定する。

次に、本実施形態の受信ビームフォーマ１５６による受信口径重みおよび受信遅延重みの設定について説明する。図１２は、本実施形態の受信時に設定される受信口径重み、受信遅延重みを説明するための説明図である。ここでは、チャンネルブロック２１０を1単位とするピッチで、ラスタＡ、ラスタＢ、ラスタＣ、ラスタＤの順に合成受信ビームを生成するものとする。

本実施形態の受信ビームフォーマ１５６は、第一の実施形態同様、各ラスタの第二送信により受信したエコー信号から、当該ラスタ上と隣接するラスタ上とにそれぞれ受信ビームを形成するよう、受信口径重みを設定する。また、加算時に各エコー信号に与える遅延を、受信遅延重みとして設定する。そして、設定した受信口径重みで選択された加算チャンチャンネルブロックで得たエコー信号群に、受信遅延重みで規定される所定の遅延を与えながら加算し、所定の深度の受信ビームを、所定のラスタ上と隣接するラスタ上とに生成する。

なお、第三送信時は、当該ラスタ上にのみ受信ビームを形成する。

例えば、ラスタＡの第二送信は、ラスタＢの第一送信にも兼用される。従って、ラスタＡの第二送信によるエコー信号の受信時に、受信ビームフォーマ１５６は、受信口径重み５４１−２および５４２−１を設定する。受信ビームフォーマ１５６は、合わせて、受信遅延重みを設定し、それぞれの受信口径重み５４１−２および５４２−１で特定される加算チャンネルブロックのエコー信号から、ラスタＡおよびラスタＢ上に、それぞれ、第二受信ビームＡＲ２および第一受信ビームＢＲ１を形成する。

ラスタＢ用の第二送信も、同様にラスタＣ用の第一送信を兼ねる。従って、受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＢ上に第二受信ビームを形成するための受信口径重み５４２−２と、ラスタＣ上に第一受信ビームを形成するための受信口径重み５４３−１とを設定する。また、受信ビームフォーマ１５６は、設定した受信遅延重みに従って、両受信口径重みで特定される加算チャンネルブロックのエコー信号群から、それぞれのラスタ上の第二受信ビームＢＲ２および第一受信ビームＣＲ１を形成する。

ラスタＢ用の第三送信では、受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＢ上の第三受信ビームを形成するための受信口径重み５４２−３を設定し、得られたエコー信号群から、ラスタＢ上の第三受信ビームＢＲ３を形成する。

ラスタＣ用の第二送信も、同様にラスタＤ用の第一送信を兼ねる。従って、受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＣ上に第二受信ビームを形成するための受信口径重み５４３−２と、ラスタＤ上に第一受信ビームを形成するための受信口径重み５４４−１とを設定する。そして、両受信口径重みで特定される加算チャンネルブロックのエコー信号群から、それぞれのラスタ上の第二受信ビームＣＲ２および第一受信ビームＤＲ１を形成する。

ラスタＣ用の第三送信では、受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＣ上の第三受信ビームを形成するための受信口径重み５４３−３を設定し、得られたエコー信号群から、ラスタＣ上の第三受信ビームＣＲ３を形成する。

上述のように隣接する２つのラスタ上に受信ビームを形成するため、本実施形態においても、両ラスタ用の全送信チャンネルブロック２１０を包含したチャンネルブロック２１０範囲が、送受信口径５１１、５１２、５１３、として設定される。これらの送受信口径は、本実施形態においても、ＭＵＸ１５３により制御される。

すなわち、１つのラスタの合成受信ビームを生成する際に、ｍ個のチャンネルブロック２１０を用いるものとすると、端部からｋ番目のラスタＫ用の送受信時には、２１０（ｋ）〜２１０（ｍ＋ｋ−１）のチャンネルブロック２１０を用いる。また、ラスタＫに隣接するラスタの送受信時には、２１０（ｋ＋１）〜２１０（ｍ＋ｋ）のチャンネルブロック２１０を用いる。従って、ラスタＫの送受信時は、ＭＵＸ１５３は、送受信口径として、２１０（ｋ）〜２１０（ｍ＋ｋ）を設定する。

本実施形態の信号処理部１６２は、第一の実施形態同様、各ラスタ上に形成された３つの受信ビームを上述の手法で線形加算し、合成受信ビームを得る。

なお、このように構成すると、形成されるラスタの間隔が、チャンネルブロック２１０を構成するチャンネル数ピッチとなる。例えば、上述の例では、２チャンネルピッチとなる。従って、１フレームを構成するための超音波送信数が少なくなり、フレームレートはさらに向上する。しかし、走査線（ラスタ）密度が減少することによって、方位分解能が十分でない場合がある。

走査線密度を第一の実施形態と同じとするため、複数のラスタ間で兼用する１のエコー信号から、２つ以上の受信ビームを形成するよう構成してもよい。この場合の、受信ビームフォーマ１５６が設定する、受信口径重みおよび受信遅延重みについて説明する。図１３は、本変形例の受信口径重みおよび受信遅延重みを説明するための図である。ここでは、チャンネルブロック1単位ピッチで、ラスタＡ、ラスタＢ、ラスタＣ、ラスタＤの順に合成受信ビームを生成するものとする。また、各ラスタの第二送信により受信したエコー信号から、４つの異なるラスタ上に受信ビームを形成する場合を例にあげて説明する。

受信ビームフォーマ１５６は、各ラスタの第二送信により受信したエコー信号から、上記同様、２つの隣接するラスタ上に受信ビームを形成可能なように、２つの受信口径重みを設定する。そして、１の受信口径重みで特定される加算チャンネルブロックで得たエコー信号群に２つの異なる受信遅延重みを与え、２つの異なるラスタ上にそれぞれ受信ビームを形成する。

また、各ラスタの第三送信時も、受信ビームフォーマ１５６は、受信したエコー信号に同様の２つの異なる受信遅延重みを与え、第二送信時と同じ２つの異なるラスタ上にそれぞれ受信ビームを形成する。以上の処理を、図１３を用いて、具体例で説明する。

ラスタＡの第二送信では、受信ビームフォーマ１５６は、受信したエコー信号に、受信口径重み５４１−２および５４２−１を設定する。これらは、それぞれ、ラスタＡ上、ラスタＢ上の受信ビームを形成する受信口径重みである。そして、受信口径重み５４１−２で特定される加算チャンネルブロックの信号に、ラスタＡ１およびラスタＡ２上に受信ビームを形成するよう２つの異なる遅延時間重みを付与し、これらのラスタ上に第二受信ビームＡ１Ｒ２、Ａ２Ｒ２を生成する。また、受信口径重み５４２−１で特定される加算チャンネルブロックの信号に、ラスタＢ１およびＢ２上に受信ビームを形成するよう２つの異なる遅延時間重みを付与し、これらのラスタ上に、第一受信ビームＢ１Ｒ１、Ｂ２Ｒ１を生成する。

ラスタＢ用の第三送信では、受信ビームフォーマ１５６は、ラスタＢ上の受信ビームを形成するための受信口径重み５４２−３を設定する。そして、受信口径重み５４２−３で特定される加算チャンネルブロックの信号に、ラスタＢ１およびＢ２上に受信ビームを形成するよう２つの異なる遅延時間重みを付与し、これらのラスタ上に第三受信ビームＢ１Ｒ３、Ｂ２Ｒ３を生成する。

なお、他の送信時も同様である。また、ＭＵＸ１５３で設定する送受信口径についても同様に、送信を兼用するラスタ間で使用する全チャンネルブロックを範囲として設定する。

なお、上記変形例では、兼用する送信時に、受信ビームフォーマ１５６が、当該ラスタの両側の２つのラスタ上に受信ビームを形成するよう構成しているが、形成する受信ビームの本数はこれに限られない。当該ラスタをそれぞれ挟む、複数のラスタ上に、それぞれ、受信ビームを形成するよう構成してもよい。このとき、前記受信ビームフォーマ１５６は、走査線毎に、加算チャンネルを規定する受信口径重みを設定し、かつ、前記受信口径重み毎に、複数の異なる受信遅延重みを設定し、前記１の走査線に対し、当該走査線を挟む複数のラスタ上に前記受信ビームをそれぞれ形成する。

なお、受信ビームフォーマ１５６が、兼用する送信時は４つの、兼用されない第三送信時は２つの受信口径重みを設定し、それぞれ、４つおよび２つの受信ビームを形成するよう構成してもよい。

なお、本実施形態およびその変形例では、２つのチャンネルで１つのチャンネルブロックを構成する場合を例にあげて説明したが、チャンネルブロックを構成するチャンネル数はこれに限られない。３つ以上であってもよい。

図１４は、本実施形態の変形例の、送信開口合成による振幅変調法による、フォーカス距離における送信パルスと発生したハーモニック成分とのビームプロファイル（７３１、７３２、７３３、７３４）のシミュレーション結果を示したものである。ここで、縦軸は音圧レベル（ｄＢ ｒｅ １μＰａ）、横軸は方位方向距離（ｍｍ）である。

本図に示すように、奇数チャンネルブロック(奇数ｂｋ）のビームプロファイル７３１と偶数チャンネルブロック（偶数ｂｋ）のビームプロファイル７３２とは明らかに方位方向にずれたプロファイルとなる。図９及び図１０の結果と比較すると、図１４の送信音場のビームプロファイル７３１、７３２、７３３はサイドローブが増加し、結果としてハーモニック成分のサイドローブレベルも増加している。また、メインローブも方位方向の分解能が劣化し、さらにハーモニック成分のピーク音圧の低下も顕著になっている。

これらの結果から、１ブロック３チャンネル以上のチャンネルブロックを形成した場合は、サイドローブの増加とメインローブの劣化が顕著になることが分かる。従って、１チャンネルブロックは最大でも２チャンネルまでで形成することが望ましい。

なお、本解析においては、上述したように全チャンネル送信時の送信口径重みを矩形重みとしているが、ハニング重みなどにすることも出来る。ハニング重みは、サイドローブの低減に役立つため、特に、本変形例のようにチャンネルブロックを形成する場合に有効である。

以上のように、本実施形態の場合、複数のチャンネルを１ブロックとして扱う。従って、ラスタの間隔がｎチャンネルピッチ（上記の例では、２チャンネルピッチ）となる。１フレームを構成するための超音波送信数が少なくなるため、更にフレームレートが向上する。

なお、本変形例では、例えば第一受信ビームＢ１Ｒ１、Ｂ２Ｒ１は、一つのラスタＢ用の受信口径重みを設定したエコー信号群から形成される。すなわち、図１４のハーモニック成分７３４で示されるような、方位方向に単一の送信ピークを持つメインビームに対して、そのピーク位置から若干方位方向にずれた位置での情報を得ることになる。これにより、画像全体の均質度が低下することがある。

本実施形態では、これを解決するために、図１（ｂ）に示すように、さらに、信号処理部１６２が、前記受信ビームのゲイン調整を行うゲイン調整部１６６を備えるよう構成してもよい。ゲイン調整部１６６は、受信ビームに対し、受信ビームのゲイン調整のためのデジタル演算処理を行う。ゲイン調整部１６６によるゲイン調整により、画像全体の均質化を図ることができる。

なお、上述の受信口径重みは、受信ビームのサイドローブを低減するために、選択された加算チャンネルに対してハニング関数やハミング関数、あるいはオフセット付きのハニング関数やオフセット付のハミング関数などにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、隣接する複数（上記例では２つ）のチャンネルでチャンネルブロックを形成し、奇数チャンネルブロックによる第一送信、偶数チャンネルブロックによる第二送信とする。これにより、ラスタピッチが広がる。この結果、画像１フレームあたりの送受信回数が減り、フレームレートを向上させることができる。

さらに、１のエコー信号から、多数の異なる走査線上の受信ビームを形成する構成を備える場合、送信回数を減らし、且つ、走査線密度を維持できる。従って、３回の送信による受信エコーから一つの合成受信ビームを得るものの、最初の走査線以外は、実質的に２回の送受信でよい。このため、高速なハーモニック・イメージングが可能となる。

＜＜第三の実施形態＞＞
本発明を適用する第三の実施形態について説明する。第一および第二の実施態様では、いずれも３回の送受信データにより一つの受信信号を得る。本実施形態では、さらに送信開口を分割し、４回以上の送受信データ（受信エコー）を使用して一つの受信信号を生成する。

本実施形態の超音波診断装置１００の構成は、基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、送信開口の分割数が異なるため、送信ビームフォーマ１５１、受信ビームフォーマ１５６、信号処理部１６２の構成が異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。また、ここでは、４回の送受信データ（受信エコー）を使用して１つの受信信号を生成する場合を例にあげて説明する。

本実施形態においても、送信ビームフォーマ１５１において、各送信時の送信口径重み、送信遅延重みが設定され、設定に従って超音波探触子１１０の複数のチャンネル２００から送信ビームが送信される。また、受信ビームフォーマ１５６において、有効受信口径、受信口径重み、受信遅延重みが設定され、受信ビームを得る。さらに、信号処理部１６２において、各受信ビームから、合成受信ビームが生成される。

図１５は、本実施形態の送受信方法を説明するための図である。ここでは、一例として、３回の送信と、当該３回分の送信の送信開口を合成した１回の送信と、全部で４回の送信により得られる受信ビームから一つの合成受信ビームを取得する場合を例にあげて説明する。

本実施形態では、所定のラスタＡの第三送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みは、隣接するラスタＢの第二送信時、および、ラスタＢに隣接するラスタＣの第一送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みにそれぞれ等しくなるよう、設定される。設定は、本実施形態においても、送信ビームフォーマ１５１においてなされる。

また、所定のラスタＡの第四送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みは、第一から第三の送信時の送信口径重みおよび送信遅延重みをそれぞれ合成したものと設定される。

また、受信口径重みおよび受信遅延重みは、以下のように設定される。

例えば、ラスタＡの第三送信で得たエコー信号に対しては、ラスタＡ上に受信ビームＡＲ３を形成するための受信口径重み６４１−３と、ラスタＢ上に受信ビームＢＲ２を形成するための受信口径重み６４２−２と、ラスタＣ上に受信ビームＣＲ１を形成するための受信口径重み６４３−１と、を設定する。設定は、受信ビームフォーマ１５６によりなされる。そして、受信ビームフォーマ１５６により、それぞれ、受信ビームＡＲ３、受信ビームＢＲ２、受信ビームＣＲ１が形成され、メモリ１６１に保存される。

ラスタＢの第三送信時に得たエコー信号についても同様に、３つの受信口径重み６４２−３、６４３−２、６４４−１が設定され、それぞれ、受信ビームＢＲ３、受信ビームＣＲ２、受信ビームＤＲ１が形成され、メモリ１６１に保存される。

ラスタＣの第三送信時に得たエコー信号についても同様に、３つの受信口径重み６４３−３、６４４−２、６４５−１が設定され、それぞれ、受信ビームＣＲ３、受信ビームＤＲ２、受信ビームＥＲ１が形成され、メモリ１６１に保存される。

ラスタＤの第三送信時に得たエコー信号についても同様に、３つの受信口径重み６４４−３、６４５−２、６４６−１が設定され、それぞれ、受信ビームＤＲ３、受信ビームＥＲ２、受信ビームＦＲ１が形成され、メモリ１６１に保存される。

ラスタＥの第三送信時に得たエコー信号についても同様に、３つの受信口径重み６４５−３、６４６−２、６４７−１が設定され、それぞれ、受信ビームＥＲ３、受信ビームＦＲ２、受信ビームＧＲ１が形成され、メモリ１６１に保存される。

他のラスタ用の送信と兼用されない、例えば、ラスタＣの第四送信時は、ラスタＣ上に受信ビームを形成するよう受信口径重み６４３−４が設定され、受信ビームＣＲ４が形成される。ラスタＤ、ラスタＥについても同様に、受信口径重み６４４−４、６４５−４が設定され、受信ビームＤＲ４、ＥＲ４がそれぞれ形成される。

信号処理部１６２は、各ラスタ用に得られた受信ビームを合成し、合成受信ビームを形成する。ラスタＣの場合、例えば、受信ビームＣＲ１と受信ビームＣＲ２と受信ビームＣＲ３とを加算したものを、受信ビームＣＲ４から減算する。

また、ＭＵＸ１５３は、各送信時に、当該送信を兼用する全ラスタが必要とするチャンネルを、送受信口径と設定する。

このように、本実施形態によれば、例えば、ラスタＣ用の第一受信ビームＣＲ１、第二受信ビームＣＲ２は、それぞれ、ラスタＡ用の第三送信時、ラスタＢ用の第三送信時に得ることができる。従って、所定のラスタ用の受信ビームは、２回の送受信を追加することにより取得できる。

このように、送信開口の分割数を多くすると、振幅変調法におけるハーモニック・イメージングのシグナル強度の向上が期待できる。例えば、分割数が３の図１５の例では、全チャンネル送信時の音圧をＰとすると、第一〜第三の部分開口による音圧はそれぞれＰ／３となる。したがって、受信エコー強度は（Ｒ／３）＋（Ｒ／３）^２となり、３回分の合成を行うとＲ＋（Ｒ^２／３）となる。したがって、抽出できるハーモニック成分は（２Ｒ^２／３）となる。すなわち、分割数が２の、第一、第二の実施形態で説明した３回送信時の（Ｒ^２／２）よりも大きなハーモニック信号を得ることができる。

１つの合成受信ビームを取得するための送受信回数は、これに限られない。

なお、本実施形態においても、第二の実施形態同様、複数のチャンネルでブロックを構成し、ブロック単位で送信開口の分割を決定してもよい。

以上説明したように、本実施形態の超音波診断装置１００は、複数のチャンネル２００を備える超音波探触子から超音波パルスを被検体に送信し、得られたエコー信号から超音波画像を得る超音波診断装置であって、送信毎に、前記複数のチャンネル２００の中の、前記超音波パルスを送信する複数のチャンネル２００である送信チャンネルを規定する送信口径重みと、当該各送信チャンネルから送信する前記超音波パルスに与える遅延時間をそれぞれ規定する送信遅延重みとを設定する送信ビームフォーマ１５１と、送信毎に、前記複数のチャンネルで受信される前記エコー信号から受信ビームを生成する受信ビームフォーマ１５６と、ｎ（ｎは、３以上の整数）個の前記受信ビームを合成して１の走査線上の合成受信ビームを生成し、超音波画像を得る信号処理部１６２と、を備え、前記１の走査線の合成受信ビームを生成するｎ個の前記受信ビームは、ｎ回の異なる送信により得られるエコー信号からそれぞれ生成され、前記ｎ回の異なる送信のうち、少なくとも１回は、前記走査線とは異なる走査線に対する送信を兼ねる兼用送信であることを特徴とする。

また、前記送信ビームフォーマ１５１は、前記ｎ回の送信のうち、１回の送信（被合成送信と呼ぶ。）の前記送信口径重みおよび送信遅延重みが、他の（ｎ−１）回の送信（合成送信と呼ぶ。）の前記送信口径重みおよび送信遅延重み合成したものに等しくなるよう前記送信口径重みおよび送信遅延重みを設定するよう構成してもよい。
また、前記受信ビームフォーマ１５６は、前記兼用送信で受信する前記エコー信号から、当該両走査線上に、それぞれ、前記受信ビームを形成する。そして、前記受信ビームフォーマ１５６は、走査線毎に、加算チャンネルを規定する受信口径重みと、前記加算チャンネルで得たエコー信号に与える遅延時間を規定する受信遅延重みとを設定し、走査線毎の前記受信口径重みおよび受信遅延重みに従って、前記受信ビームを形成する。このとき、前記送信口径重みは、前記（ｎ−１）回の合成送信時に、前記送信チャンネルが、それぞれ排他的に選択されるよう設定されてもよい。

また、送受信毎に前記送信ビームフォーマ１５１および前記受信ビームフォーマ１５６に接続するチャンネル２００である送受信口径を決定するスイッチ（ＭＵＸ）１５３を備え、前記スイッチ（ＭＵＸ）１５３は、前記合成送信が前記兼用送信で兼用される２つの走査線に対するそれぞれの前記被合成送信時に用いられる全送信チャンネルを、前記送受信口径として決定するよう構成してもよい。

このように、本実施形態によれば、複数回の送受信を必要とする振幅変調法において、異なる走査線の受信信号を得るのに必要な一部の送受信シーケンスを共有できるため、フレームレートを向上させることができ、動画像のもたつきがなく、体動による影響を受けない滑らかな撮像が可能になる。

また、送信開口による振幅変調を行うため、送信アンプや超音波探触子などからなる超音波診断装置の送信系に電圧依存の歪や非線形特性がある場合にも、高精度な基本波成分の除去が可能となる。これによって、ＴＨＩではコントラスト分解能や空間分解能の高い画像が得られ、ＣＨＩではＣＴＲの高い造影画像が得られる。

１００：超音波診断装置、１１０：探触子、１１０：超音波探触子、１２０：被制御部、１３０：制御部、１４０：ＵＩ、１５１：送信ビームフォーマ、１５２：送信回路、１５３：ＭＵＸ、１５４：Ｔ／Ｒスイッチ、１５５：受信回路、１５６：受信ビームフォーマ、１６１：メモリ、１６２：信号処理部、１６３：検波部、１６４：ＤＳＣ、１６５：表示部、１６６：ゲイン調整部、２００：チャンネル、２１０：チャンネルブロック、３１０：送受信口径、３１１：送受信口径、３１２：送受信口径、３２１−１：第一送信時送信口径重み、３２１−２：第二送信時送信口径重み、３２１−３：第三送信時送信口径重み、３２２−１：第一送信時送信口径重み、３２２−２：第二送信時送信口径重み、３２２−３：第三送信時送信口径重み、３３１：送信遅延重み、３３２：送信遅延重み、４１１：送受信口径、４１１−１：第一送信時有効送信口径、４１１−２：第二送信時有効送信口径、４１１−３：第三送信時有効送信口径、４１２：送受信口径、４１２−１：第一送信時有効送信口径、４１２−２：第二送信時有効送信口径、４１２−３：第三送信時有効送信口径、４１３：送受信口径、４２１−１：第一送信時送信口径重み、４２１−２：第二送信時送信口径重み、４２１−３：第二送信時送信口径重み、４２２−１：第一送信時送信口径重み、４２２−２：第二送信時送信口径重み、４２２−３：第三送信時送信口径重み、４３１−１：第一送信時送信遅延重み、４３１−２：第二送信時送信遅延重み、４３１−３：第三送信時送信遅延重み、４３２−１：第一送信時送信遅延重み、４３２−２：第二送信時送信遅延重み、４３２−３：第三送信時送信遅延重み、４４１−２：第二送受信時受信口径、４４２−１：第一送受信時受信口径、４４２−３：第三送受信時受信口径、４４２−２：第二送受信時受信口径、４４３−１：第一送受信時受信口径、４４３−２：第二送受信時受信口径、４４４−１：第一送受信時受信口径、５１１：送受信口径、５１１−１：第一送信時有効送信口径、５１１−２：第二送信時有効送信口径、５１１−３：第三送信時有効送信口径、５１２：送受信口径、５１３：送受信口径、５２１−１：第一送信時送信口径重み、５２１−２：第二送信時送信口径重み、５２１−３：第三送信時送信口径重み、５３１−１：第一送信時送信遅延重み、５３１−２：第二送信時送信遅延重み、５３１−３：第三送信時送信遅延重み、５４１−２：第二送受信時受信口径重み、５４２−１：第一送受信時受信口径重み、５４２−３：第三送受信時受信口径重み、５４２−２：第二送受信時受信口径重み、５４３−１：第一送受信時受信口径重み、５４３−３：第三送受信時受信口径重み、５４３−２：第二送受信時受信口径重み、５４４−１：第一送受信時受信口径重み、６４１−３：第三送受信時受信口径重み、６４２−２：第二送受信時受信口径重み、６４３−１：第一送受信時受信口径重み、６４２−３：第三送受信時受信口径重み、６４３−２：第二送受信時受信口径重み、６４４−１：第一送受信時受信口径重み、６４３−３：第三送受信時受信口径重み、６４３−４：第四送受信時受信口径重み、６４４−２：第二送受信時受信口径重み、６４５−１：第一送受信時受信口径重み、６４４−３：第三送受信時受信口径重み、６４５−２：第二送受信時受信口径重み、６４６−１：第一送受信時受信口径重み、６４５−３：第三送受信時受信口径重み、６４６−２：第二送受信時受信口径重み、６４７−１：第一送受信時受信口径重み、６４４−４：第四送受信時受信口径重み、６４５−４：第四送受信時受信口径重み、７１１：第一送信パルスビームプロファイル、７１２：第二送信パルスビームプロファイル、７１３：第三送信パルスビームプロファイル、７１４：ハーモニック成分ビームプロファイル、７２１：第一送信パルスビームプロファイル、７２２：第二送信パルスビームプロファイル、７２３：第三送信パルスビームプロファイル、７２４：ハーモニック成分ビームプロファイル、７３１：第一送信パルスビームプロファイル、７３２：第二送信パルスビームプロファイル、７３３：第三送信パルスビームプロファイル、７３４：ハーモニック成分ビームプロファイル

Claims (12)

1. 複数のチャンネルを備える超音波探触子から超音波パルスを被検体に送信し、得られたエコー信号から超音波画像を得る超音波診断装置であって、
   送信毎に、前記複数のチャンネルの中の、前記超音波パルスを送信する複数のチャンネルである送信チャンネルを規定する送信口径重みと、当該各送信チャンネルから送信する前記超音波パルスに与える遅延時間をそれぞれ規定する送信遅延重みとを設定する送信ビームフォーマと、
   送信毎に、前記複数のチャンネルで受信される前記エコー信号から受信ビームを生成する受信ビームフォーマと、
   ｎ（ｎは、３以上の整数）個の前記受信ビームを合成して１の走査線上の合成受信ビームを生成し、超音波画像を得る信号処理部と、を備え、
   前記１の走査線の合成受信ビームを生成するｎ個の前記受信ビームは、ｎ回の異なる送信により得られるエコー信号からそれぞれ生成され、
   前記ｎ回の異なる送信のうち、少なくとも１回は、前記走査線とは異なる走査線に対する送信を兼ねる兼用送信であり、
   前記送信ビームフォーマは、前記ｎ回の異なる送信のうち、１回の被合成送信の前記送信口径重みおよび前記送信遅延重みが、他の（ｎ−１）回の合成送信の前記送信口径重みおよび前記送信遅延重みを合成したものに等しくなるよう前記送信口径重みおよび前記送信遅延重みを設定すること
   を特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１記載の超音波診断装置であって、
   前記受信ビームフォーマは、前記兼用送信で受信する前記エコー信号から、当該両走査線上に、それぞれ、前記受信ビームを形成すること
   を特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２記載の超音波診断装置であって、
   前記受信ビームフォーマは、走査線毎に、加算チャンネルを規定する受信口径重みと、前記加算チャンネルで得たエコー信号に与える遅延時間を規定する受信遅延重みとを設定し、走査線毎の前記受信口径重みおよび受信遅延重みに従って、前記受信ビームを形成すること
   を特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１記載の超音波診断装置であって、
   前記送信口径重みは、前記（ｎ−１）回の合成送信時に、前記送信チャンネルが、それぞれ排他的に選択されるよう設定されること
   を特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項４記載の超音波診断装置であって、
   前記ｎは３であること
   を特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項５記載の超音波診断装置であって、
   前記送信口径重みは、１回の前記合成送信時に、奇数チャンネルが前記送信チャンネルとして選択されるよう設定されること
   を特徴とする超音波診断装置。
7. 請求項１記載の超音波診断装置であって、
   隣接する複数の前記チャンネルは、チャンネルブロックを構成し、
   前記送信口径重みおよび送信遅延重みは、前記チャンネルブロック単位で設定されること
   を特徴とする超音波診断装置。
8. 請求項７記載の超音波診断装置であって、
   前記受信ビームフォーマは、前記兼用送信で受信する前記エコー信号から、当該兼用送信による両走査線をそれぞれ挟む複数の走査線上に、それぞれ前記受信ビームを形成すること
   を特徴とする超音波診断装置。
9. 請求項８記載の超音波診断装置であって、
   前記受信ビームフォーマは、走査線毎に、加算チャンネルを規定する受信口径重みを設定し、かつ、前記受信口径重み毎に、複数の異なる受信遅延重みを設定し、前記１の走査線に対し、当該走査線を挟む複数の走査線上に前記受信ビームをそれぞれ形成すること
   を特徴とする超音波診断装置。
10. 請求項１記載の超音波診断装置であって、
    送受信毎に前記送信ビームフォーマおよび前記受信ビームフォーマに接続するチャンネルである送受信口径を決定するスイッチを備え、
    前記スイッチは、前記合成送信が前記兼用送信で兼用される２つの走査線に対するそれぞれの前記被合成送信時に用いられる全送信チャンネルを、前記送受信口径として決定すること
    を特徴とする超音波診断装置。
11. 請求項１記載の超音波診断装置であって、
    前記信号処理部は、前記受信ビームのゲイン調整を行うゲイン調整部を備えること
    を特徴とする超音波診断装置。
12. 複数のチャンネルを有する超音波探触子を備え、被検体から得られたエコー信号に基づいて超音波画像を取得する超音波診断装置の作動方法であって、
    送信ビームフォーマが、前記複数のチャンネルの中の超音波パルスを送信する複数のチャンネルである送信チャンネルを規定する送信口径重みと、当該各送信チャンネルから送信する前記超音波パルスに与える遅延時間をそれぞれ規定する送信遅延重みとに従って、前記超音波探触子から送信ビームを送信させる送信ステップと、
    受信ビームフォーマが、前記送信に応じて前記複数のチャンネルで受信される前記エコー信号から受信ビームを生成する受信ステップと、
    信号処理部により、ｎ（ｎは、３以上の整数）個の前記受信ビームを合成して１の走査線上の合成受信ビームを生成し、超音波画像を得る信号処理ステップと、を備え、
    前記信号処理ステップにおいて、前記１の走査線の合成受信ビームを生成するｎ個の前記受信ビームは、ｎ回の異なる送信により得られるエコー信号からそれぞれ生成され、
    前記ｎ回の異なる送信のうち、少なくとも１回は、前記走査線とは異なる走査線に対する送信を兼ねる兼用送信であり、
    前記送信口径重みおよび送信遅延重みは、前記ｎ回の異なる送信のうち、１回の送信の前記送信口径重みおよび送信遅延重みが、他の（ｎ−１）回の送信の前記送信口径重みおよび前記送信遅延重みを合成したものに等しくなるよう設定されること
    を特徴とする超音波診断装置の作動方法。

Images