JP6165542B2 - 超音波診断装置、超音波診断装置の作動方法、及び超音波診断プログラム - Google Patents

超音波診断装置、超音波診断装置の作動方法、及び超音波診断プログラム Download PDF

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Description

本発明は、超音波診断装置、超音波診断装置の作動方法、及び超音波診断プログラムに関する。
超音波の送受信によって針を描出する場合、針の角度が鋭角になると、図１８（Ａ）に示すように、その反射が受信開口から外れてしまい、針による反射波を受信することができない。そこで、図１８（Ｂ）に示すように、送信ビームが針と垂直になるように傾けて送信することにより、針による反射波を受信する方法が知られている。
しかしながら、送信ビームを傾けて生成した画像はサイドローブの影響などにより画質が劣化して組織を見るには適さない。
そこで、特許文献１では、第１の方向に超音波送信を行って第１の超音波画像を生成し、針撮影を目的として複数の方向に超音波を送信して第２の超音波画像群を生成し、第１の画像と第２の画像群または第２の画像群の輝度分布を解析して針が描出された針画像を生成して、第１の画像と針画像を合成することが提案されている。
また、針画像を描出する方法としては、特許文献１の他に、特許文献２に記載の技術なども提案されている。
特許文献２では、第１群の超音波トランスデューサから第１の方向を中心とする強度分布を有する超音波ビームを送信して、第２群の超音波トランスデューサが超音波エコー信号を受信した受信信号に基づいて第１の方向とは異なる第２の方向の超音波画像を生成することが提案されている。
特開２０１２-２１３６０６号公報 特開２０１０-５１３７９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、１回の組織撮像と、複数回の針撮像が必要であるため、フレームレートが低下してしまう。
また、特許文献２に記載の技術では、送信フォーカスをしていない平面波を用いるため、針の角度によっては全く反射波を得ることができず、針を描出することができない場合がある。
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、フレームレートを下げることなく、組織以外の針等の反射体を描出可能にすることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の超音波診断装置は、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子と、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の素子から超音波を送信させる送信部と、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信部によって検査対象内に送信された超音波ビームの送信波経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカス部と、を備えている。
本発明の超音波診断装置によれば、探触子は、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えている。
送信部は、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の素子から超音波を送信させる。
そして、第１受信フォーカス部は、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信部によって検査対象内に送信された超音波ビームの送信経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う。
このように、送信部によって送信フォーカスが行われることにより、第１の方向以外の反射点からの反射によって発生する超音波エコーも複数の素子で受信されるので、第１受信フォーカス部が、第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行うことにより、針等の反射体を描出することが可能となる。また、受信フォーカス方向を第１の方向に対して行えば、組織の描出も可能であるため、フレームレートを下げることなく、針等の反射体を描出することが可能となる。すなわち、請求項２に記載の発明のように、第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカス部を更に備えることにより、フレームレートを下げることなく、組織を描出すると共に、針等の反射体を描出することができる。このとき、請求項３に記載の発明のように、第１受信フォーカス部及び第２受信フォーカス部のそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成部を更に備えるようにしてもよい。
なお、本発明は、請求項４に記載の発明のように、送信部は、探触子の異なる２つ以上の開口の各々で第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の素子から超音波を送信させ、第１受信フォーカス部は、各々の開口に対する受信信号に対して、第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、第１受信フォーカス部は、請求項５に記載の発明のように、送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよいし、請求項６に記載の発明のように、第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、本発明は、請求項７に記載の発明のように、第１受信フォーカス部による受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定部を更に備えるようにしてもよい。
また、請求項８に記載の発明のように、第２の方向を指定する指定部を更に備えるようにしてもよい。この場合、指定部は、請求項９に記載の発明のように、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよいし、請求項１０に記載の発明のように、第１受信フォーカス部による前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよい。
一方、本発明の超音波診断装置の作動方法は、送信部が、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する送信ステップと、第１受信フォーカス部が、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信ステップで検査対象物内に送信した超音波ビームの送信波経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカスステップと、を備えている。
本発明の超音波診断装置の作動方法によれば、送信ステップでは、送信部が、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する。
そして、第１受信フォーカスステップでは、第１受信フォーカス部が、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信ステップで検査対象物内に送信した超音波ビームの送信波経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う。
このように、送信部が、送信ステップで送信フォーカスを行うことにより、第１の方向以外の反射点からの反射によって発生する超音波エコーも複数の素子で受信されるので、第１受信フォーカス部が、第１受信フォーカスステップで、第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行うことにより、針等の反射体を描出することが可能となる。また、受信フォーカス方向を第１の方向に対して行えば、組織の描出も可能であるため、フレームレートを下げることなく、針等の反射体を描出することが可能となる。すなわち、請求項１２に記載の発明のように、第２受信フォーカス部が、第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカスステップを更に備えることにより、フレームレートを下げることなく、組織を描出すると共に、針等の反射体を描出することができる。このとき、請求項１３に記載の発明のように、合成部が、第１受信フォーカスステップ及び第２受信フォーカスステップのそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成ステップを更に備えるようにしてもよい。
なお、本発明は、請求項１４に記載の発明のように、送信ステップは、探触子の異なる２つ以上の開口の各々で第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の素子から超音波を送信させ、第１受信フォーカスステップは、各々の開口に対する受信信号に対して、第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、第１受信フォーカスステップは、請求項１５に記載の発明のように、送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよいし、請求項１６に記載の発明のように、第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、本発明は、請求項１７に記載の発明のように、判定部が、第１受信フォーカスステップで受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定ステップを更に備えるようにしてもよい。
また、請求項１８に記載の発明のように、指定部が、第２の方向を指定する指定ステップを更に備えるようにしてもよい。この場合、指定ステップは、請求項１９に記載の発明のように、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよいし、請求項２０に記載の発明のように、第１受信フォーカスステップの前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよい。
また、本発明の超音波診断プログラムは、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する送信ステップと、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信ステップで検査対象物内に送信した超音波ビームの送信波経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカスステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる。
本発明の超音波診断プログラムによれば、送信ステップでは、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する。
そして、第１受信フォーカスステップでは、探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信ステップで検査対象物内に送信した超音波ビームの送信波経路のうち、送信焦点を通って第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う。
このように、送信ステップで送信フォーカスを行うことにより、第１の方向以外の反射点からの反射によって発生する超音波エコーも複数の素子で受信されるので、第１受信フォーカスステップで、第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行うことにより、針等の反射体を描出することが可能となる。また、受信フォーカス方向を第１の方向に対して行えば、組織の描出も可能であるため、フレームレートを下げることなく、針等の反射体を描出することが可能となる。すなわち、請求項２２に記載の発明のように、第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカスステップを更に備えることにより、フレームレートを下げることなく、組織を描出すると共に、針等の反射体を描出することができる。このとき、請求項２３に記載の発明のように、第１受信フォーカスステップ及び第２受信フォーカスステップのそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成ステップを更に備えるようにしてもよい。
なお、本発明は、請求項２４に記載の発明のように、送信ステップは、探触子の異なる２つ以上の開口の各々で第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の素子から超音波を送信させ、第１受信フォーカスステップは、各々の開口に対する受信信号に対して、第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、第１受信フォーカスステップは、請求項２５に記載の発明のように、送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよいし、請求項２６に記載の発明のように、第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行うようにしてもよい。
また、本発明は、請求項２７に記載の発明のように、第１受信フォーカスステップで受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定ステップを更に備えるようにしてもよい。
また、請求項２８に記載の発明のように、第２の方向を指定する指定ステップを更に備えるようにしてもよい。この場合、指定ステップは、請求項２９に記載の発明のように、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよいし、請求項３０に記載の発明のように、第１受信フォーカスステップの前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて第２の方向を指定するようにしてもよい。
以上説明した如く本発明では、フレームレートを下げることなく、組織以外の針等の反射体を描出することが可能となる、という優れた効果を有する。
本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 送信焦点の深さ毎の針による正反射を説明するための図であり、（Ａ）は送信焦点が針よりも浅い位置の場合を示し、（Ｂ）は送信焦点が針よりも深い位置の場合を示し、（Ｃ）は送信焦点が開口の後方の場合を示す図である。 送信ビーム方向以外の方向の経路上の反射に合わせた受信フォーカスを行う例を示す図であり、（Ａ）は送信焦点が針より浅い位置の場合を示す図であり、（Ｂ）は送信焦点が開口の後方の場合を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置における整相加算／検波処理部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカスを説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカス（針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮した場合）を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる、複数走査線の素子信号を用いたθ方向の受信フォーカスを説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる、複数走査線の素子信号を用いたθ方向の受信フォーカス（針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮した場合）を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置１０の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカスを説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカス（針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮した場合）を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置において送信焦点を共有する１つの各素子受信信号を用いて１走査線のＲＦ信号を生成する場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 発明の第３実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカスを説明するための図である。 発明の第３実施形態に係る超音波診断装置における第２受信フォーカス部で行われる受信フォーカス（針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮した場合）を説明するための図である。 図１６におけるDX2、DY2の求め方を説明するための図である。 （Ａ）針の反射が受信開口から外れる様子を示す図であり、（Ｂ）は送信ビームを傾けて送信することにより針による反射を受信する例を示す図である。
以下、各図面を参照して本発明の実施の形態の一例について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、超音波プローブ１２に接続される送信部１４及び受信部１６と、Ａ／Ｄ変換部１８と、素子データ記憶部２０と、画像生成部２４と、表示制御部２６と、表示部２８と、制御部３０と、操作部３２と、格納部３４とを備えている。
超音波プローブ１２は、通常の超音波診断装置に用いられる探触子３６を有する。探触子３６は、１次元又は２次元アレイ状に配列された複数の素子、すなわち超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、被検体の超音波画像の撮像の際に、それぞれ送信部１４から供給される駆動信号に従って超音波ビームを被検体に送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。本実施の形態では、探触子３６の複数の超音波トランスデューサの内の一組を成す所定数の超音波トランスデューサの各々は、１つの超音波ビームの各成分を発生し、一組の所定数の超音波トランスデューサは、被検体に送信する１つの超音波ビームを発生する。
各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した素子（振動子）によって構成される。すなわち、探触子３６は、複数の超音波素子として複数の振動子が１次元又は２次元アレイ状に配列された振動子アレイとされている。
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波状の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
送信部１４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部３０からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、探触子３６の複数の超音波トランスデューサ（以下、超音波素子という）から送信される超音波ビーム成分が１つの超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して組を成す複数の超音波素子に供給する。これにより複数の超音波素子から超音波が送信されて、送信フォーカスが行われて超音波ビームが発生して送信される。
受信部１６は、制御部３０からの制御信号に応じて、探触子３６の各超音波素子によって超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを被検体から受信して、受信信号、即ち超音波素子毎のアナログ素子信号を増幅して出力し、増幅されたアナログ素子信号をＡ／Ｄ変換部１８に供給する。
Ａ／Ｄ変換部１８は、受信部１６に接続され、受信部１６から供給されたアナログ素子信号を、デジタル素子データに変換する。Ａ／Ｄ変換部１８は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル素子データを素子データ記憶部２０に供給する。
素子データ記憶部２０は、Ａ／Ｄ変換部１８から出力されるデジタル素子データを順次格納する。また、素子データ記憶部２０は、制御部３０から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記のデジタル素子データ（以下、単に素子データという）に関連付けて格納する。
画像生成部２４は、制御部３０による制御下で、素子データ記憶部２０に記憶された素子データから音線信号（受信データ）を生成し、この音線信号から超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部２４は、整相加算／検波処理部４０、ＤＳＣ４２、画像作成部４４、及び、画像メモリ４６を有する。
整相加算／検波処理部４０は、制御部３０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、素子データにそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
また、整相加算／検波処理部４０は、受信フォーカス処理により生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像データを生成する。
ＤＳＣ（digital scan converter）４２は、検波処理部４０で生成されたＢモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換（ラスター変換）する。
画像作成部４４は、ＤＳＣ４２から入力されるＢモード画像データに階調処理等の各種の必要な画像処理を施して検査や表示に供するためのＢモード画像データを作成した後、作成された検査用又は表示用Ｂモード画像データを表示のために表示制御部２６に出力する、或いは画像メモリ４６に格納する。
画像メモリ４６は、画像作成部４４で作成された検査用Ｂモード画像データを一旦格納する。画像メモリ４６に格納された検査用Ｂモード画像データは、必要に応じて、表示部２８で表示するために表示制御部２６に読み出される。
表示制御部２６は、画像作成部４４によって画像処理が施された検査用Ｂモード画像信号に基づいて、表示部２８に超音波画像を表示させる。
表示部２８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部２６の制御の下で、超音波画像を表示する。
制御部３０は、操作者により操作部３２から入力された指令に基づいて超音波診断装置１０の各部の制御を行う。
制御部３０は、操作者によって操作部３２を介して種々の情報、特に、画像生成部２４の整相加算部３８で用いられる遅延時間算出に必要な情報の入力が行われた際に、操作部３２から入力された上述の種々の情報を、必要に応じて、送信部１４、受信部１６、素子データ記憶部２０、画像生成部２４及び表示制御部２６等の各部に供給する。
操作部３２は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボードや、マウス、トラックボール、タッチパネル等からなる。
また、操作部３２は、操作者が必要に応じて各種の情報、特に上述の遅延時間算出に用いられるプローブ１２の探触子３６の複数の超音波素子、被検体の検査対象領域の音速、超音波ビームの焦点位置、探触子３６の送信開口及び受信開口等に関する情報等を入力操作するための入力装置を備えている。
格納部３４は、操作部３２から入力された各種の情報、特に、上述のプローブ１２、音速、焦点位置、送信開口及び受信開口等に関する情報等や、送信部１４、受信部１６、素子データ記憶部２０、画像生成部２４及び表示制御部２６等の制御部３０で制御される各部の処理や動作に必要な情報、並びに、各部の処理や動作を実行させるための動作プログラムや処理プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、整相加算／検波処理部４０、ＤＳＣ４２、画像作成部４４、及び表示制御部２６は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムにより構成するようにしてもよいし、デジタル回路等のハードウエア構成としてもよい。
ところで、上述のように構成された超音波診断装置１０では、送信フォーカスを行うことによって超音波ビームを送信するようにしているが、送信フォーカスによって形成される音波（超音波ビーム）は、送信焦点より浅いまたは深い領域において種々の方向に伝搬している。これにより、送信ビーム方向の針による正反射が受信開口から外れる場合でも、図２（Ａ）〜（Ｃ）の一点鎖線で示すように、送信ビーム方向以外の方向への音波の針による正反射は受信開口に捉えられる。送信フォーカスにより形成される音波の針による反射は、送信フォーカスにより形成される焦点に対して針を鏡面反射面としてその対称位置に焦点がある場合と等価となる。従って、送信焦点を擬似的に音源と見なすと、図２（Ａ）、（Ｃ）に示すように、針に対して送信焦点と対称位置に擬似的な音源がある場合の音波と等価の反射が受信開口に捉えられる。なお、図２（Ｂ）の場合は、実際に音源が形成されることになる。但し、反射が広がる範囲は素子の指向性や、送信開口と深さ、周波数などによって決まり、全方向に広がるわけではないので、上述の擬似音源や音源と等価の反射波を必ず捉えられるわけではない。つまり、送信開口と深さや、周波数などによって送信焦点より浅い又は深い領域における音波の拡がりの範囲が決まり、その両端における方向の針による正反射方向に挟まれる範囲にのみ反射は広がる。送信ビーム方向の正反射はこの反射の一部と見なすことができる。
そこで、本実施形態に係る超音波診断装置１０では、送信フォーカスにより形成される超音波ビームの音波が送信ビーム方向以外の方向にも伝播することに着目して、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、探触子３６の各超音波素子によって受信した各々の受信信号に対して、送信ビーム方向以外の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行うことにより、針等の組織以外の反射体を良好に描出するものである。本実施形態では、送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行う。
本実施形態では、整相加算／検波処理部４０において、送信ビーム方向以外の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行うようになっている。図４は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置１０における整相加算／検波処理部４０の概略構成を示すブロック図である。
具体的には、整相加算／検波処理部４０は、図４に示すように、第１受信フォーカス部４０Ａ、第２受信フォーカス部４０Ｂ、第１検波処理部４０Ｃ、第２検波処理部４０Ｄ、及び合成処理部４０Ｅを備えている。なお、第１受信フォーカス部４０Ａが本発明の第２受信フォーカス部の一例であり、第２受信フォーカス部４０Ｂが本発明の第１受信フォーカス部の一例である。
第１受信フォーカス部４０Ａは、超音波ビームの送信方向（本実施形態では垂直方向）に対して、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、素子データにそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカスを行う。
第２受信フォーカス部４０Ｂは、超音波ビームの送信方向（垂直方向）に対して送信焦点を通って角度θだけ傾けて受信フォーカスを行う。
ここで、送信方向に対して角度θだけ傾けた受信フォーカスについて図５に基づいて説明する。
図５（Ａ）に示すように、送信ビームが垂直の場合、反射点の深さはV×T0/2で与えられる。これをθだけ傾けた方向の反射点の深さもV×T0/2で与えられる。ここで、T0は垂直方向またはθだけ傾けた方向の往復の超音波伝播時間、Vは音速を表す。
次に、θ方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは図５（Ｂ）から以下の式で与えられることが分かる。ここで、FDは送信焦点の深さを表す。
DX=(V×Tt-FD)×sin(θ)
DY=(V×Tt-FD)×cos(θ)
Tt=T0/2
次に開口の中心からｊ番目の素子から反射点の距離X、Yは図５（Ｃ）から以下の式で与えられることが分かる。
X=DX-j×EP
Y=DY+FD
ここで、EPは素子の間隔で、ｊは中心の素子を０として正負の値を取る。
従って、反射点からｊ番目の素子に帰ってくる音波の伝搬時間は以下の式で与えられることが分かる。
Tr=sqrt(X２+Y２)/V
この開口から送信された超音波はTt後に反射点で反射されて、更にTr後にj番目の素子に帰ってくることになる。つまりこの反射点からの反射波は送信されてからT=Tt+Tr後にj番目の素子に帰ってくる。
従って、以下の式によって各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0)=ΣELE(i,j,T)
ここで、iはこの開口が対応する走査線、ELE(i,j,T)は走査線iの素子jの時間Tにおける信号を表し、RF(i,To)は受信フォーカス後の走査線iのθ方向の時間T0（深さに相当）のRF信号を表す。
すなわち、送信方向に対して角度θだけ傾けた受信フォーカスは、以下の式を満たすように行う。
RF(i,T0) = ΣELE(i,j,T)
T = Tt + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX - j×EP
Y = DY + FD
DX = (V × Tt - FD)× sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
ここで、
RF(i,T0)：i番目の走査線の時間T0におけるRF信号。但し、送信の瞬間の時間を０とする。
ELE(i,j,T)：i番目の走査線に対応する送信により取得した素子信号のj番目の素子の時間Ｔにおけるデータ。但し、ｊはｉ番目の走査線位置に相当する素子を０とし、正負の値をとる。
Σ：jに関する加算
Tt：送信波が反射点に到達する間での時間
Tr：反射波が素子に到達するまでの時間
V：音速
EP：素子間隔
FD：送信焦点の深さ
θ：送信方向に対して傾けた受信フォーカス方向の角度
なお、図３（Ｂ）に示すように、送信焦点を送信開口の後方に形成する場合には、送信焦点の深さＦＤを負とする。
一方、第１検波処理部４０Ｃは、第１受信フォーカス部４０Ａによって生成した受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像データを生成する。
同様に、第２検波処理部４０Ｄは、第２受信フォーカス部４０Ｂによって生成した受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、針等の反射体に関する画像情報であるＢモード画像データを生成する。
そして、合成処理部４０Ｅは、第１検波処理部４０Ｃによって生成されたＢモード画像データ（画像Ａ）と、第２検波処理部４０Ｄによって生成されたＢモード画像データ（画像Ｂ）とを合成する処理を行う。詳細には、上記式により生成したＲＦ（ｉ，Ｔ０）は垂直方向に対して角度θだけ傾いているため、画像Ａと画像Ｂの座標を合わせるように座標変換（スキャンコンバート）すると共に、画像Ａと画像Ｂを所定比率で足し合わせて表示用画像を生成する。なお、このとき、画像Ｂの高輝度画素ほど強調されるように階調変換を行ったり、高輝度画素のみを針として抽出したり、予め定めた範囲のみの画素を抽出したり、Hough変換等により直線を検出して、検出した直線周辺の画素のみを抽出するように処理を行うようにしてもよい。また、画像Ａと画像Ｂの輝度に応じて色調や彩度変換等を行う処理を更に行うようにしてもよい。
ここで、第２受信フォーカス部４０Ｂによる受信フォーカスの方向が必ずしも針と垂直でなくても、受信フォーカスの方向の針による正反射方向が受信開口を外れない限りは針を描出することができる。つまり、針からの正反射は針上の各点からの反射を積算した結果であるので、積算した結果がゼロ（正反射が受信開口を外れる）にならない限りは、針上の点反射に合わせた受信フォーカスにより針による正反射の一部を捉えて描出することができる。このことは、送信ビーム方向、及び受信ビーム方向共に垂直方向として生成した超音波画像において針が水平でなくても描出可能な理由と同じである。
なお、第１受信フォーカス部４０Ａ及び第２受信フォーカス部４０Ｂの各々の受信フォーカス方向は、操作部３２等を操作することによって指定するようにしてもよいし、針を固定する冶具から得られる方向に関する情報を取得することによって指定するようにしてもよい。或いは、前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて、今回の受信フォーカス方向を指定するようにしてもよい。
続いて、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置１０の動作、作用及び超音波画像の作成方法について説明する。
図６は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置１０の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップ１００では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ１０２へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ１０４へ移行する。
ステップ１０４では、送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ１０６へ移行する。すなわち、操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ１０６では、各素子の受信信号に対して送信ビームと同一方向に受信フォーカスを実施して組織撮像用の画像Ａが生成されてステップ１０８へ移行する。すなわち、第１受信フォーカス部４０Ａが、各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第１検波処理部４０Ｃが音線信号を処理して組織撮像用の画像ＡのＢモード画像信号を生成する。
ステップ１０８では、各素子の受信信号に対して送信ビームに対して角度θ傾いた方向に受信フォーカスを実施して針撮像用の画像Ｂが生成されてステップ１１０へ移行する。すなわち、第２受信フォーカス部４０Ｂが、各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向に対して角度θ傾いた方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第２検波処理部４０Ｄが音線信号を処理して針撮像用の画像ＢのＢモード画像信号を生成する。
ステップ１１０では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ１１２へ移行する。
ステップ１１２では、上述のようにして生成された画像Ａと画像Ｂを各々スキャンコンバートし合成して１フレームの表示画像が合成処理部４０Ｅによって生成されて一連の処理を終了し、ステップ１００の処理からの処理を行うことで次ぎのフレームの表示画像が生成される。
このように本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置１０は、送信フォーカスを行って超音波ビームを発生して超音波信号を受信し、送信方向の受信フォーカスを行うことにより組織撮像用の画像を生成し、送信方向とは異なる方向の受信フォーカスを行うことにより組織以外の反射体（針）撮像用の画像を生成するので、１回の超音波送信で組織以外の反射体を描出することができる。
上記の第１実施形態では、第２受信フォーカス部４０Ｂが、垂直方向に対して角度θ傾いた方向に受信フォーカスを行うようにしたが、更に、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、針からの反射波が、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行うようにしてもよい。
ここで、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合について図７に基づいて説明する。
まず、図７（Ａ）から以下式でDX、DYを求めることは、上記と同様である。
DX=(V×Tt-FD)×sin(θ)
DY=(V×Tt-FD)×cos(θ)
Tt=T0/2
次に図７（Ｂ）のように反射点を通る針を仮定して、送信焦点の対称位置に擬似的に音源を仮定する。送信焦点から、この音源までの距離DX2、DY2は以下の式で与えられる。
DX2=2×DX
DY2=2×DY
そしてj番目の素子から音源の距離X、Yは以下式で与えられるため
X = DX2 - j×EP
Y = DY2 + FD
音源からj番目の素子に帰ってくる音波の伝播時間は以下式で与えらる。
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
この開口から超音波が送信されてから送信焦点を形成するまでの時間がFD/Vで、その瞬間に擬似的な音源からj番目の素子への伝播がスタートすると考えられるため、結局、この開口から超音波送信されてからT = FD/V + Tr 後に反射点からの反射波がj番目の素子に帰ってくると考えられる。
従って以下の式によって各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスをすることができる。
RF(i,T0) = ΣELE(i,j,T)
すなわち、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合には、以下の式を満たすように行う。
RF(i,T0) = ΣELE(i,j,T)
T = FD/V + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX2 - j×EP
Y = DY2 + FD
DX2 = 2×DX
DY2 = 2×DY
DX = (V × Tt - FD)× sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
上記の第１実施形態の第２受信フォーカス部４０Ｂにおける受信フォーカスの式との違いは、反射点に対して、該反射点を角度θと垂直方向に通る針を仮定して、針に対して送信焦点の対称位置としてDX2、DY2を設定して音源を仮定し、仮定した音源から各素子に伝播する時間を算出することと、その際に送信焦点が形成されると同時に仮定した音源が形成されると見なして、送信焦点が形成されるまでの時間FD/Vを加えることである。
このように受信フォーカスを行うことにより、針からの正反射に合わせて受信フォーカスすることができるため第１実施形態よりも良好に針を描出することができる。しかしながら、着目反射のみでなく周囲反射との積算結果である正反射に合わせて受信フォーカスすることにより、周囲反射にも受信フォーカスすることになるため、着目反射が針上の点を外れても周囲反射に針上の点が含まれると針を描出することになり、針の先端の描出性能は、第１実施形態よりも低下することになる。
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置について説明する。なお、基本的な構成は第１実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略し、差異について説明する。
第１実施形態では、角度θだけ傾けた方向の１走査線のＲＦ信号を生成するために送信焦点を共有する１つの各素子受信信号を用いたが、第２実施形態では、１走査線のＲＦ信号を生成するために送信焦点を共有する各素子受信信号のみでなく、周囲を含めて複数の各素子受信信号を用いる例を説明する。
すなわち、第２実施形態では、送信部１４が、探触子３６の異なる２つ以上の開口の各々で第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように複数の超音波素子から超音波を送信させ、第２受信フォーカス部４０Ｂが、素子データ処理部２２によって得られる素子データを用いて、垂直方向に対して角度θ傾いた方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成する際に、複数走査線の各素子受信信号を用いて受信フォーカスを行う。
ここで、複数走査線の素子信号を用いたθ方向の受信フォーカスについて図８を参照して説明する。
まず、鏡面反射を仮定しない方法について図８に基づいて説明する。
走査線iのθ方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは前述の通り以下式で与えられる。
DX = (V × Tt - FD) × sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
次に、この反射点の走査線(i+k)の送信焦点からの距離を求める。
走査線(i+k)は走査線iに対してk×EPだけ離れているから、DX2は以下のように表される。
DX2 = DX - k×EP
ここでkはi番目の走査線を０として正・負の値をとる。
また、距離は以下で与えられる。
sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY2)
ここでDYが負の場合には、距離も負の値とするためにsign(DY)を掛ける。
走査線(i+k)の開口から送信した音波が反射点に到着するまでの時間は以下となることが分かる。
Tt2 = ( FD + sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY2) ) / V
一方、反射点から走査線(i+k)の開口のj番目の素子(走査線(i+k)の位置に相当する素子を０として正負の値をとる)に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
但し、
X = DX - ( k + j ) × EP
Y = DY + FD
となる。
従って、以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = Tt2 + Tr
ここで、i+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、複数走査線の素子信号を用いたθ方向の受信フォーカス（鏡面反射を仮定しない方法）は、以下の式を満たすように行う。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = Tt2 + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX - ( k + j ) × EP
Y = DY + FD
Tt2 = ( FD + sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY2) ) / V
DX2 = DX - k×EP
DX = (V × Tt - FD) × sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
このように複数走査線の各素子受信信号を用いて受信フォーカスを行うことによって、第１実施形態と比べて組織以外の針等の反射体の描出を向上することができる。
次に、針からの反射波が、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源があると等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合について図９を参照して説明する。
まず走査線iのθ方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは前述の通り以下式で与えられる（図９（Ａ））。
DX = (V × Tt - FD) × sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
次に、走査線i+kの送信焦点の針に対する対称位置に擬似的に音源を仮定し、走査線i+kの送信焦点からそこまでの距離DX3、DY3を求める。
まず、図９（Ｂ）においてDX2は以下式で与えられる事が分かる（ここでkはi番目の走査線を０として正・負の値をとる）。
DX2 = DX - k×EP×sin(θ)×sin(θ)
またDY2は以下式で与えられる事が分かる。
DY2 = DY - k×EP×sin(θ)×cos(θ)
DX3、DY3はそれぞれDX2、DY2を2倍したものなので以下のように表される。
DX3 = 2 × DX2
DY3 = 2 × DY2
DX3、DY3が分かれば、音源から走査線(i+k)の開口のj番目の素子(走査線(i+k)の位置に相当する素子を０として正負の値をとる)に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
但し、
X = DX3 - j × EP
Y = DY3 + FD
従って、以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
ここで、i+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、第２受信フォーカス部４０Ｂにおける受信フォーカスは、以下の式を満たすように行う。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX3 - j × EP
Y = DY3 + FD
DX3 = 2×DX2
DY3 = 2×DY2
DX2 = DX - k×EP×sin(θ)×sin(θ)
DY2 = DY - k×EP×sin(θ)×cos(θ)
DX = (V × Tt - FD) × sin(θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(θ)
Tt = T0/2
続いて、本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置の動作、作用及び超音波画像の作成方法について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置１０の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップ２００では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ２０２へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ２０４へ移行する。
ステップ２０４では、送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ２０６へ移行する。すなわち、操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ２０６では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２０２に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ２０８へ移行する。
ステップ２０８では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ２１０へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ２１２へ移行する。
ステップ２１２では、各素子受信信号に対して送信ビームと同一方向に受信フォーカスを実施して組織撮像用の画像Ａが生成されてステップ２１４へ移行する。すなわち、第１受信フォーカス部４０Ａが、各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第１検波処理部４０Ｃが音線信号を処理して組織撮像用の画像ＡのＢモード画像信号を生成する。
ステップ２１４では、各素子受信信号に対して送信ビームと角度θだけ傾いた方向に受信フォーカスを実施して針撮像用の画像Ｂが生成されてステップ２１６へ移行する。すなわち、第２受信フォーカス部４０Ｂが、各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向に対して角度θだけ傾いた方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第２検波処理部４０Ｄが音線信号を処理して針撮像用の画像ＢのＢモード画像信号を生成する。
ステップ２１６では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２１０に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ２１８へ移行する。
ステップ２１８では、上述のようにして生成された画像Ａと画像Ｂを各々スキャンコンバートし合成して１フレームの表示画像が合成処理部４０Ｅによって生成されて一連の処理を終了し、ステップ２００の処理からの処理を行うことで次ぎのフレームの表示画像が生成される。
このように処理を行うことで、複数走査線の各素子受信信号を用いた受信フォーカスが可能となり、これにより、第１実施形態よりも組織以外の針等の反射体の描出性能を向上することができる。
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
針からの反射は針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合の音波と等価となるが、その範囲は送信開口、深さ、周波数などによって決まり限定されるため、針が鋭角だと上記の各実施形態では描出できない場合がある。
そこで、本実施形態では、送信ビーム方向を傾けて針と垂直に近づけた上で、送信ビームより更に傾けて受信フォーカスを行うようにしたものである。
基本的な構成は、第１、２実施形態と同一であり、処理が異なるのみであるため、以下では、差異みを説明する。
第３実施形態に係る超音波診断装置は、送信ビームを傾けるので、第２受信フォーカス部４０Ｂによる受信フォーカスを以下のようにして行う。
まず、図１１を参照して鏡面反射を仮定しない場合について説明する。
走査線iが角度φだけ傾いているとして、更に角度θだけ傾けた方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは以下式で与えられる。
DX=(V×Tt-FD)×sin(φ+θ)
DY=(V×Tt-FD)×cos(φ+θ)
Tt=T0/2
次に、この反射点の走査線(i+k)の送信焦点からの距離を求める。
走査線(i+k)は走査線iに対してk×EPだけ離れているので、DX2は以下で表される。
DX2=DX-k×EP
また、距離は以下で与えられる。
sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY2)
ここでDYが負の場合には、距離も負の値とするためにsign(DY)を掛ける。
走査線(i+k)の開口から送信した音波が反射点に到着するまでの時間は以下となることが分かる。
Tt2=(FD + sign(DY)×sqrt(DX22+DY2))/V
一方、反射点から走査線(i+k)の開口のj番目の素子(走査線(i+k)の位置に相当する素子を０として正負の値をとる)に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr=sqrt(X2+Y2)/V
但し、
X=DX+FD×sin(φ)-(k+j)×EP
Y=DY+FD×cos(φ)
従って以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0)=ΣΣELE(i+k,j,T)
T=Tt2+Tr
ここで、i+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、角度φだけ傾けた送信ビームに対して更に角度θだけ傾けた方向に受信フォーカスを行う場合には、第２受信フォーカス部４０Ｂによる受信フォーカスは、以下の式を満たすように行われる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = Tt2 + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX + FD×sin(φ) - ( k + j ) × EP
Y = DY + FD×cos(φ)
Tt2 = ( FD + sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY2) ) / V
DX2 = DX - k×EP
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
Tt = T0/2
なお、kに関する積算を実施しなければ、送信焦点を共有する一つの各素子受信信号を用いることになる。
次に、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合について図１２（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
走査線iが角度φだけ傾いているとして、更に角度θだけ傾けた方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは以下式で与えられる（図１２（Ａ））。
DX = (V×Tt-FD)×sin(φ+θ)
DY = (V×Tt-FD)×cos(φ+θ)
Tt = T0/2
次に、走査線i+kの送信焦点の針に対する対称位置に擬似的に音源を仮定し、走査線i+kの送信焦点からそこまでの距離DX3、DY3を求める。
そのために、まず図１２（Ｂ）においてDX2、DY2を求める。以下式で与えられる事が分かる（ここでkはi番目の走査線を０として正・負の値をとる）。
DX2 = DX - k×EP×sin(φ+θ)×sin(φ+θ)
DY2 = DY - k×EP×sin(φ+θ)×cos(φ+θ)
DX3、DY3はそれぞれDX2、DY2を2倍したものなので以下のようになる。
DX3 = 2×DX2
DY3 = 2×DY2
DX3、DY3が分かれば、音源から走査線(i+k)の開口のj番目の素子(走査線(i+k)の位置に相当する素子を０として正負の値をとる)に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr=sqrt(X2+Y2)/V
但し、
X = DX3 + FD×sin(φ) - j×EP
Y = DY3 + FD×cos(φ)
従って以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
ここで、i+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して、角度φだけ傾けた送信ビームに対して更に角度θだけ傾けた方向に受信フォーカスを行う場合には、第２受信フォーカス部４０Ｂは、以下の式を満たすように受信フォーカスを行う。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX3 + FD×sin(φ) - j×EP
Y = DY3 + FD×cos(φ)
DX3 = 2×DX2
DY3 = 2×DY2
DX2 = DX - k×EP×sin(φ+θ)×sin(φ+θ)
DY2 = DY - k×EP×sin(φ+θ)×cos(φ+θ)
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
Tt = T0/2
なお、kに関する積算を実施しなければ、送信焦点を共有する一つの各素子受信信号を用いることとなる。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置の要部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、第２実施形態と同一処理については同一符号を付して説明する。
ステップ２００では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ２０２へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ２０３へ移行する。
ステップ２０３では、送信ビームを傾けずに送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ２０５へ移行する。すなわち、操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ２０５では、送信ビームを傾けて送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ２０６へ移行する。すなわち、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。このとき、ステップ２０３とは異なり、送信ビームが傾いて送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ２０６では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２０２に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ２０８へ移行する。
ステップ２０８では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ２１０へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ２１３へ移行する。
ステップ２１３では、送信ビームを傾けずに取得した各素子受信信号に対して送信ビームと同一方向に受信フォーカスを実施して組織撮像用の画像Ａが生成されてステップ２１５へ移行する。すなわち、第１受信フォーカス部４０Ａが、ステップ２０３で取得した各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第１検波処理部４０Ｃが音線信号を処理して組織撮像用の画像ＡのＢモード画像信号を生成する。
ステップ２１５では、送信ビームを傾けて取得した各素子受信信号に対して送信ビームと角度θだけ傾いた方向に受信フォーカスを実施して針撮像用の画像Ｂが生成されてステップ２１６へ移行する。すなわち、第２受信フォーカス部４０Ｂが、ステップ２０５で取得した各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して送信ビームに対して更に角度θだけ傾いた方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第２検波処理部４０Ｄが音線信号を処理して針撮像用の画像ＢのＢモード画像信号を生成する。
ステップ２１６では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ２１０に戻って上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ２１８へ移行する。
ステップ２１８では、上述のようにして生成された画像Ａと画像Ｂを各々スキャンコンバートし合成して１フレームの表示画像が合成処理部４０Ｅによって生成されて一連の処理を終了し、ステップ２００の処理からの処理を行うことで次ぎのフレームの表示画像が生成される。
なお、図１３では、１走査線のＲＦ信号を複数走査線の各素子受信信号を用いて生成する場合について説明したが、第１実施形態のように、１走査線のＲＦ信号を生成するために送信焦点を共有する１つの各素子受信信号を用いる場合には、図１３の代わりに図１４に示す処理を行っても良い。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置において送信焦点を共有する１つの各素子受信信号を用いて１走査線のＲＦ信号を生成する場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、第１実施形態と同一処理については同一符号を付して説明する。
ステップ１００では、走査線ｎがリセット（ｎ＝０）されてステップ１０２へ移行して走査線ｎが１インクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてステップ１０３へ移行する。
ステップ１０３では、送信ビームを傾けずに垂直方向に送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ１０６へ移行する。すなわち、操作者が、超音波プローブ１２を被検体の表面に当接し、測定を開始すると、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ１０６では、各素子の受信信号に対して送信ビームと同一方向に受信フォーカスを実施して組織撮像用の画像Ａが生成されてステップ１０７へ移行する。すなわち、第１受信フォーカス部４０Ａが、各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して垂直方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第１検波処理部４０Ｃが音線信号を処理して組織撮像用の画像ＡのＢモード画像信号を生成する。
ステップ１０７では、送信ビームを傾けて送信フォーカスを実施して各素子受信信号が取得されてステップ１０８へ移行する。すなわち、送信部１４から供給される駆動信号に従って探触子３６から超音波ビームが送信される。このとき、ステップ１０３とは異なり、送信ビームが傾いて送信される。そして、送信された超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを探触子３６が受信し、受信部１６によってアナログ素子信号を増幅してＡ／Ｄ変換部１８によってアナログ素子信号をデジタル素子データに変換して素子データ記憶部２０に記憶保持される。
ステップ１０８では、各素子の受信信号に対して送信ビーム（傾いた送信ビーム）に対して角度θ傾いた方向に受信フォーカスを実施して針撮像用の画像Ｂが生成されてステップ１１０へ移行する。すなわち、第２受信フォーカス部４０Ｂが、傾いた送信ビームによって得られる各素子受信信号を素子データ記憶部２０から取得して送信ビームに対して更に角度θ傾いた方向の受信フォーカスを実施して受信データ（音線信号）を生成し、第２検波処理部４０Ｄが音線信号を処理して針撮像用の画像ＢのＢモード画像信号を生成する。
ステップ１１０では、ｎ＝Ｎか否か判定される。すなわち、全走査線について上記処理を終了したか否か判定され、該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、上述の処理が繰り返され、判定が肯定されたところでステップ１１２へ移行する。
ステップ１１２では、上述のようにして生成された画像Ａと画像Ｂを各々スキャンコンバートし合成して１フレームの表示画像が合成処理部４０Ｅによって生成されて一連の処理を終了し、ステップ１００の処理からの処理を行うことで次ぎのフレームの表示画像が生成される。
このように本発明の第３実施形態に係る超音波診断装置は、上記各実施形態と異なり２回の超音波送信が必要となるが、上記各実施形態で描出できない角度の針等の組織以外の反射体を確実に描出することができる。従って、確実に針等の反射体を描出できるので、上記各実施形態で針等の組織以外の反射体を検出できなかった場合にモード等を切り替えて行うことにより、上記各実施形態の欠点を補うことができる。
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
第４実施形態では、第３実施形態において、コンベックス型の超音波プローブを使用する場合の第２受信フォーカス部４０Ｂによる受信フォーカスについて説明する。
コンベックス型の超音波プローブを用いて、送信ビームを角度φだけ傾けて送信したときの第２受信フォーカス部４０Ｂの受信フォーカスについて説明する。
まず、鏡面反射を仮定しない場合について図１５を参照して説明する。
走査線iが角度φだけ傾いているとして、更に角度θだけ傾けた方向の反射点の送信焦点からのX方向、Y方向の距離DX、DYは以下式で与えられる（図１５（Ａ））。
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
Tt = T0/2
次に、この反射点の走査線(i+k)の送信焦点からのX方向、Y方向距離を求める。
まず図１５（Ｂ）から走査線(i+k)の送信焦点に対して走査線iの送信焦点のX方向、Y方向距離を求める。コンベックス中心を原点として走査線iの送信焦点のx、y座標は以下のようになる。
xi = FD×sin(φ)
yi = R + FD×cos(φ)
ここで、Ｒはコンベックス型超音波プローブの半径を表す。
走査線(i+k)は走査線iに対して角度k×EPだけ傾いており、従って走査線iがy方向に対して角度φだけ傾いているのに対して、走査線(i+k)はy方向に対してφ + k×EPだけ傾いている事が図１５（Ｂ）から分かる（ここでEPは走査線間の角度。kはi番目の走査線を０として正・負の値をとる）。従って、走査線(i+k)の送信焦点のx,y座標は以下のように表される。
xi+k = R × sin(k×EP) + FD ×sin(φ+ k×EP)
yi+k = R × cos(k×EP) + FD × cos(φ+ k×EP)
上式に基づき、走査線(i+k)の送信焦点に対して走査線iの送信焦点のX方向、Y方向距離はそれぞれ以下式で求められる。
xi - xi+k = FD×sin(φ) - R × sin(k×EP) - FD × sin(φ+ k×EP)
yi - yi+k = R + FD×cos(φ) - R × cos(k×EP) - FD × cos(φ+ k×EP)
従って、走査線(i+k)の送信焦点に対して反射点のX方向距離DX2およびY方向距離DY2は以下式で求められる。
DX2 = DX + FD×sin(φ) - FD×sin(φ+ k×EP) - R×sin(k×EP)
DY2 = DY + FD×cos(φ) - FD×cos(φ+ k×EP) + R - R×cos(k×EP)
走査線(i+k)の開口から送信した音波が反射点に到着するまでの時間は以下のようになることが分かる。
Tt2 = ( FD + sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY22) ) / V
ここでDYが負の場合には、送信焦点を形成する前に反射点に到達することからsign(DY)を掛けている。
一方、図１５（Ｂ）から、反射点から走査線(i+k)の開口のj番目の素子(走査線(i+k)の位置に相当する素子を０として正負の値をとる)に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
但し
X = DX + FD×sin(φ) - R×sin(( k + j ) × EP)
Y = DY + FD×cos(φ) + R - R×cos(( k + j ) × EP)
ここで、EPは走査線間の角度であると共に、素子間の角度でもある。
従って以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = Tt2 + Tr
ここでi+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、コンベックス型の超音波プローブを用いて、送信ビームを角度φだけ傾けて送信したときに、更に角度θだけ傾けた方向の受信フォーカスは、以下の式を満たすように行われる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = Tt2 + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX + FD×sin(φ) - R×sin(( k + j ) × EP)
Y = DY + FD×cos(φ) + R - R×cos(( k + j ) × EP)
Tt2 = ( FD + sign(DY) ×sqrt( DX22 + DY22) ) / V
DX2 = DX + FD×sin(φ) - FD×sin(φ+ k×EP) - R×sin(k×EP)
DY2 = DY + FD×cos(φ) - FD×cos(φ+ k×EP) + R - R×cos(k×EP)
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
Tt = T0/2
次に、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合について図１６及び図１７（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
走査線iが角度φだけ傾いているとして、更に角度θだけ傾けた方向の反射点の送信焦点からの距離DX、DYは以下式で与えられる。
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
Tt = T0/2
次に、走査線i+kの送信焦点の針に対する対称位置に擬似的に音源を仮定し、走査線i+kの送信焦点からそこまでの距離DX3、DY3を求める。
そのために、まず図１７（Ａ）（または図１７（Ｂ））においてDX2、DY2を求める。ここで図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）はDX2、DY2の求め方を説明するための図であり、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の点線で囲った部分の拡大図である。
DX2、DY2を求めるために、まず図１７（Ｂ）の矢印Ａの距離を求める。そのために、まず走査線i+kの送信焦点と走査線iの送信焦点間の距離と、図１７（Ｂ）の角度βを求める。
走査線i+kの送信焦点と走査線iの送信焦点間の距離は、図１７（Ａ）を見るとコンベックス中心とそれぞれの送信焦点が形成する三角形はコンベックス中心を頂点とした2等辺三角形であることが分かる。その辺の長さをRbとすると余弦定理により以下式で与えられる事が分かる。
Rb = sqrt( R2 + FD2+ 2×R×FD×cos(φ) )
そしてこの2等辺三角形の頂点（コンベックス中心）の角度がk×EPである事から走査線i+kの送信焦点と走査線iの送信焦点間の距離が以下式で与えられる事が分かる。
2×Rb×sin( k×EP / 2 )
次に図１７（Ｂ）においてβを求めるために、まずα1、α2、α3を求める。
α1は上述した2等辺三角形の底角なので90°- ( k ×EP / 2) である事が分かる。
α2は図１７（Ｂ）より90°- φ- θである事が容易に分かる。
α3は図１７（Ａ）のα3と等しいことが分かる。そして、図１７（Ａ）のα3は正弦定理により
Rb / sin(180°- φ) = FD / sin (α3)
から、以下式で与えられる事が分かる。
α3 = arcsin( sin(φ) × FD / Rb )
以上からβは以下式で与えられる事が分かる。
β = 180°- α1 - α2 - α3
= ( k ×EP / 2) + φ + θ- arcsin( sin(φ) × FD / Rb )
以上から、図１７（Ｂ）の矢印Ａの距離は以下式で求められる事が分かる。
2×Rb×sin( k×EP / 2 )×sin(β)
以上からDX2、DY2は以下式で与えられる。
DX2 = 2×Rb×sin( k×EP / 2 )×sin(β)×sin(φ+θ) + DX
DY2 = 2×Rb×sin( k×EP / 2 )×cos(β)×sin(φ+θ) + DY
但し、
β = ( k ×EP / 2) + φ + θ- arcsin( sin(φ) × FD / Rb )
Rb = sqrt( R2 + FD2 + 2×R×FD×cos(φ) )
DX3、DY3はそれぞれDX2、DY2を2倍したものなので以下のように表される。
DX3 = 2×DX2
DY3 = 2×DY2
走査線(i+k)は走査線iに対して角度k×EPだけ傾いており、従って走査線iがy方向に対して角度φだけ傾いているのに対して、走査線(i+k)はy方向に対してφ + k×EPだけ傾いている事が図１７（Ａ）から分かる（ここでkはi番目の走査線を０として正・負の値をとる）。
従って、走査線(i+k)の起点（開口の中心）に対して送信焦点のX方向、Y方向距離は以下のように表される。
FD × sin ( φ+ k×EP)
FD × cos ( φ+ k×EP)
そして、走査線(i+k)の開口のj番目の素子に対して走査線(i+k)の起点（開口の中心）のX方向、Y方向距離が以下となることも図１７（Ａ）から分かる。
R× ( sin ( k × EP ) - sin ( (k+j) × EP ) )
R× ( cos ( k × EP ) - cos ( (k+j) × EP ) )
以上から、音源から走査線(i+k)の開口のj番目の素子に帰ってくる音波の伝播時間は以下となる事が分かる。
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
但し、
X = DX3 + FD × sin (φ+ k×EP) + R×( sin ( k ×EP ) - sin ( (k+j) × EP ) )
Y = DY3 + FD × cos (φ+ k×EP) + R× (cos ( k ×EP ) - cos ( (k+j) × EP ) )
従って、以下の式によって各走査線の各素子の信号を加算することで、この反射点からの反射波を抽出、つまり受信フォーカスすることができる。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
ここで、i+kが走査線、jが素子を表し、二つのΣは一方がkに関する積算、他方がjに関する積算を表す。
すなわち、針を鏡面反射面としてその対称位置に音源がある場合と等価な音波となることを考慮して受信フォーカスを行う場合には、第２受信フォーカス部４０Ｂは、以下の式を満たすように受信フォーカスを行う。
RF(i,T0) = ΣΣELE(i+k,j,T)
T = FD/V + Tr
Tr = sqrt(X2 + Y2) / V
X = DX3 + FD × sin (φ+ k×EP) + R×( sin ( k ×EP ) - sin ( (k+j) × EP ) )
Y = DY3 + FD × cos (φ+ k×EP) + R× (cos ( k ×EP ) - cos ( (k+j) × EP ) )
DX3 = 2×DX2
DY3 = 2×DY2
DX2 = 2×Rb×sin( k×EP / 2 )×sin(β)×sin(φ+θ) + DX
DY2 = 2×Rb×sin( k×EP / 2 )×cos(β)×sin(φ+θ) + DY
DX = (V × Tt - FD) × sin(φ+θ)
DY = (V × Tt - FD) × cos(φ+θ)
但し、
β = ( k ×EP / 2) + φ + θ- arcsin( sin(φ) × FD / Rb )
Rb = sqrt( R2 + FD2+ 2×R×FD×cos(φ) )
この場合には、リニア型の超音波プローブを使用する場合と同様に、針の描出性能を向上することができるが、針の先端の描出性能は低下することとなる。
なお、第４実施形態に係る超音波診断装置の要部で行われる処理の流れについては、第３実施形態に対して超音波プローブがコンベックス型超音波プローブに代わるだけで同じ処理となるため、詳細な説明を省略する。
また、第４実施形態の第２受信フォーカス部４０Ｂの受信フォーカスを行う際の上記式において、φ＝０とすることにより、送信ビームを傾けない場合に相当する。また、ｋに関する積算を実施しなければ、送信焦点を共有する一つの各素子受信信号を用いることとなる。
コンベックス型の超音波プローブの場合、送信ビームの方向は走査線毎に異なる。つまり、ｎ素子分離れた走査線の送信ビームの方向は角度ｎ×ＥＰだけ異なる。この走査線毎の送信ビーム方向の違いを考慮して、上記式において走査線に依らず常に同一方向に受信フォーカスを実施するように各RF(i,T0)のθをずらすようにしてもよい。すなわち、RF(i-n,T0)…、 RF(i-1,T0)、RF(i,T0)、RF(i+1,T0)…、RF(i+n,T0)を生成するための受信フォーカスにおいてθを各々θ+n×EP…、θ+EP、θ、θ-EP…、θ-n×EPとしてもよい。
なお、上記の各実施形態においては受信フォーカスの方向をθとした。針ガイドなどに針を固定して入射する場合には予め固定治具によって決まるθを操作部３２等を介して設定すればよい。また、フリーハンドで針を入射する場合には、複数の方向に受信フォーカスをして針画像を生成した後に、最も針描出の良い画像を選択するようにしてもよい。最も針描出の良い画像の判断方法としては、針が含まれると想定される所定領域の輝度分布において最高輝度が含まれる画像や平均輝度が最大となる画像、またはHough変換などにより直線検出し、該直線における輝度が最大となる画像などとしてもよい。
また、描出する対象は、針のみでなく正反射を生ずる何れの反射体の描出にも有効である。つまり、正反射を生ずる反射体においては送信ビーム方向によって十分な正反射が受信開口に戻らずに描出が低下することがあるが、上述したように、送信フォーカスにより形成される音波が種々方向に伝播することを利用して、余分な送信をせずに反射体を良好に描出することができる。
また、上記の各実施形態は、正反射を生じない反射体の描出にも有効である。つまり、従来、反射体がプローブ下になく描出に送信ステア（送信ビームを傾けた送信）を要した場合でも、送信フォーカスにより形成される音波がプローブ下のみでなく該反射体にまで広がることを利用して、余分な種々方向の送信ステアを実施せずに描出することができる。この時、広がる音波を利用するため送信ステアに比べて画質低下するが、第２実施形態の様に複数の素子データを利用することで画質向上させることができる。
また、上記の各実施形態では、針の画像を生成する場合を説明したが、針の画像生成のみでなく針の方向検出にも有効である。つまり、複数の方向に受信フォーカスをして針画像を生成した後に、最も針描出の良い画像となる方向に垂直な方向に針が入射していると判定することができる。または、針描出の良い画像においてHough変換などにより直線検出し、該直線の方向を針の方向と判定することもできる。
さらに、上記の各実施形態では、Ｂモード画像の生成を説明したが、Ｂモード画像生成のみでなくドプラ画像生成にも有効である。
また、上記の各実施形態における各部で行われる処理は、プログラムとして各種記憶媒体に記憶して流通するようにしてもよい。
さらに、上記の各実施形態で説明した超音波診断装置の構成や動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 送信部
１６ 受信部
２０ 素子データ記憶部
２２ 素子データ処理部
２４ 画像生成部
３０ 制御部
３４ 格納部
３６ 探触子
４０ 整相加算／検波処理部
４０Ａ 第１受信フォーカス部
４０Ｂ 第２受信フォーカス部
４０Ｃ 第１検波処理部
４０Ｄ 第２検波処理部
４０Ｅ 合成処理部

Claims (30)

  1. 超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子と、
    予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように前記複数の素子から超音波を送信させる送信部と、
    前記探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、前記送信部によって検査対象内に送信された前記超音波ビームの送信波経路のうち、前記送信焦点を通って前記第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカス部と、
    を備えた超音波診断装置。
  2. 前記第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカス部を更に備えた請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記第１受信フォーカス部及び第２受信フォーカス部のそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成部を更に備えた請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記送信部は、前記探触子の異なる２つ以上の開口の各々で前記第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように前記複数の素子から超音波を送信させ、
    前記第１受信フォーカス部は、各々の開口に対する前記受信信号に対して、前記第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行う請求項１〜３の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  5. 前記第１受信フォーカス部は、前記送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  6. 前記第１受信フォーカス部は、前記第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項１〜４の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  7. 前記第１受信フォーカス部による受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定部を更に備えた請求項１〜６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  8. 前記第２の方向を指定する指定部を更に備えた請求項１〜６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  9. 前記指定部は、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて前記第２の方向を指定する請求項８に記載の超音波診断装置。
  10. 前記指定部は、第１受信フォーカス部による前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて前記第２の方向を指定する請求項８に記載の超音波診断装置。
  11. 送信部が、超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の前記複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する送信ステップと、
    第１受信フォーカス部が、前記探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、前記送信ステップで検査対象物内に送信した前記超音波ビームの送信波経路のうち、前記送信焦点を通って前記第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカスステップと、
    を備えた超音波診断装置の作動方法。
  12. 第２受信フォーカス部が、前記第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカスステップを更に備えた請求項１１に記載の超音波診断装置の作動方法。
  13. 合成部が、前記第１受信フォーカスステップ及び第２受信フォーカスステップのそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成ステップを更に備えた請求項１２に記載の超音波診断装置の作動方法。
  14. 前記送信ステップは、前記探触子の異なる２つ以上の開口の各々で前記第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように前記複数の素子から超音波を送信させ、
    前記第１受信フォーカスステップは、各々の開口に対する前記受信信号に対して、前記第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行う請求項１１〜１３の何れか１項に記載の超音波診断装置の作動方法。
  15. 前記第１受信フォーカスステップは、前記送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項１１〜１４の何れか１項に記載の超音波診断装置の作動方法。
  16. 前記第１受信フォーカスステップは、前記第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項１１〜１４の何れか１項に記載の超音波診断装置の作動方法。
  17. 判定部が、前記第１受信フォーカスステップで受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定ステップを更に備えた請求項１１〜１６の何れか１項に記載の超音波診断装置の作動方法。
  18. 指定部が、前記第２の方向を指定する指定ステップを更に備えた請求項１１〜１６の何れか１項に記載の超音波診断装置の作動方法。
  19. 前記指定ステップは、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて前記第２の方向を指定する請求項１８に記載の超音波診断装置の作動方法。
  20. 前記指定ステップは、第１受信フォーカスステップの前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて前記第２の方向を指定する請求項１８に記載の超音波診断装置の作動方法。
  21. 超音波を発生して送信すると共に、検査対象から反射した超音波を受信する複数の素子を備えた探触子の前記複数の素子から、予め定めた第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように超音波を送信する送信ステップと、
    前記探触子の各素子によって受信した各々の受信信号に対して、前記送信ステップで検査対象物内に送信した前記超音波ビームの送信波経路のうち、前記送信焦点を通って前記第１の方向に対して所定の角度傾いた第２の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第１受信フォーカスステップと、
    を含む処理をコンピュータに実行させるための超音波診断プログラム。
  22. 前記処理は、前記第１の方向の経路上の反射に合わせて受信フォーカスを行う第２受信フォーカスステップを更に含む請求項２１に記載の超音波診断プログラム。
  23. 前記処理は、前記第１受信フォーカスステップ及び第２受信フォーカスステップのそれぞれの受信フォーカス結果を合成する合成ステップを更に含む請求項２２に記載の超音波診断プログラム。
  24. 前記送信ステップは、前記探触子の異なる２つ以上の開口の各々で前記第１の方向に送信焦点を形成して超音波ビームを送信するように前記複数の素子から超音波を送信させ、
    前記第１受信フォーカスステップは、各々の開口に対する前記受信信号に対して、前記第２の方向の共通する反射点に合わせて受信フォーカスを行う請求項２１〜２３の何れか１項に記載の超音波診断プログラム。
  25. 前記第１受信フォーカスステップは、前記送信焦点より浅い領域及び深い領域において送信波が球面波状に収束・発散することを仮定して設定した遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項２１〜２４の何れか１項に記載の超音波診断プログラム。
  26. 前記第１受信フォーカスステップは、前記第２の方向の各点に対して、各点における鏡面反射を仮定して、該点とは異なる点に音源を仮定して、仮定した音源に対する遅延時間に基づき受信フォーカスを行う請求項２１〜２４の何れか１項に記載の超音波診断プログラム。
  27. 前記第１受信フォーカスステップで受信フォーカスを行った結果に基づいて、針の方向を判定する判定ステップを更に備えた請求項２１〜２６の何れか１項に記載の超音波診断プログラム。
  28. 前記第２の方向を指定する指定ステップを更に備えた請求項２１〜２６の何れか１項に記載の超音波診断プログラム。
  29. 前記指定ステップは、針を固定する固定部から得られる方向に関する情報に基づいて前記第２の方向を指定する請求項２８に記載の超音波診断プログラム。
  30. 前記指定ステップは、第１受信フォーカスステップの前回の受信フォーカスを行った結果に基づいて前記第２の方向を指定する請求項２８に記載の超音波診断プログラム。
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