JP6933102B2 - 超音波信号処理装置、及び超音波信号処理方法 - Google Patents

超音波信号処理装置、及び超音波信号処理方法 Download PDF

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Description

本開示は、超音波信号処理装置、及び超音波信号処理方法に関し、特に、超音波診断装置における受信ビームフォーミング処理方法に関する。
超音波診断装置は、超音波プローブ（以後、「プローブ」とする）により被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信する。さらに、この受信から得た電気信号に基づいて、被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成し、モニタ（以後、「表示部」とする）上に表示するものである。超音波診断装置は、被検体への侵襲が少なく、リアルタイムに体内組織の状態を断層画像などで観察できるため、生体の形態診断に広く用いられている。
従来の超音波診断装置では、受信した反射超音波に基づく信号の受信ビームフォーミング方法として、一般的に整相加算法と呼ばれる方法が使用されている（例えば、非特許文献１）。
図２３は、従来の超音波診断装置における受信ビームフォーミング方法を示す模式図である。従来の超音波診断装置は、被検体の体内から反射超音波を受信する複数の超音波振動子２０１ａ（以後、「振動子」とする）からなるプローブ２０１と、振動子２０１ａで受信した反射超音波を電気的に変換して電気信号とし、それに整相加算処理を行う受信ビームフォーマ部２０２を有している。受信ビームフォーマ部２０２は、各々の振動子２０１ａが得た反射超音波に基づく電気信号を振動子２０１ａごとに遅延部２０２１で増幅、Ａ／Ｄ変換、遅延処理を行った上で加算部２０２２により加算した結果を音響線信号として出力する。この際、遅延部２０２１で適用される遅延量は、送信超音波ビームの中心軸上に位置する振動子と各振動子２０１ａとの距離に基づいて算出される。具体的には、被検体内において送信超音波ビームの中心軸上に位置する任意の観測点をＰ、観測点Ｐから最も近い振動子Ｃと観測点Ｐとの距離をｄc、観測点Ｐと他の振動子ｍとの距離をｄm、超音波の音速の標準値をＣｓ０とすると、観測点Ｐからの反射波が振動子ｃに到達した時刻より（ｄ／Ｃｓ０＝ｄm／Ｃｓ０−ｄc／Ｃｓ０）遅れた時刻に、観測点Ｐからの反射波が振動子ｍに到達する（図２４（ａ））。任意の深さの観測点Ｐから各振動子ｃへの反射波の到達時刻を算出し、振動子間の到達時間差（ｄ／Ｃｓ０）から振動子ｍでの反射波の到達時刻を導出することできる。遅延部２０２１では、到達時間差を加味して各振動子における受信信号を同定し、加算部２０２２では同定した受信信号を加算して音響線信号を生成する（図２４（ｂ））。
伊東正安、望月剛共著「超音波診断装置」コロナ社出版、２００２年８月２６日（Ｐ４２−Ｐ４５）
しかしながら、空間分解能を高めて高解像度化を図る場合、その内部に存在する観測点の数が解像度に比例して増加するため、送信と受信の遅延を考慮した整相加算の演算量が増加する。そのため、整相加算の演算処理を高速に行うため演算処理能力の高いハードウエアが必要となり、超音波診断装置のコストが増加する課題が発生する。一方で、単純に観測点の数を削減すると、空間分解能及びＳ／Ｎ比が十分に向上しないことがある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、音響線信号の空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制しながら整相加算処理の演算量を削減することができる超音波信号処理装置、及び、それを用いた超音波診断装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信部と、前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列を生成する受信部と、前記被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点から選択される基準観測点に対して、前記基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、着目領域中にあり前記基準観測点と深さ方向に連続する１以上の従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を適用して音響線信号を生成する整相加算部とを備え、被検体の深さが大きいほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多いことを特徴とする。
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置、及び超音波信号処理方法によれば、音響線信号の空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑止しながら、整相加算処理において相対的に演算量が多い遅延時間算出処理の演算量を低減して、整相加算処理全体の演算量を削減することができる。
実施の形態に係る超音波診断装置１００の構成を示す機能ブロック図である。 送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。 超音波診断装置１００の受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。 超音波出照射領域Ａｘからの反射超音波に基づくＲＦ信号列の生成動作を説明するための模式図である。 受信ビームフォーマ部１０４における基準観測点ＰRについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成についての別の動作を説明するための模式図である。 深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差Δｄを図示した模式図である。 縦軸に観測点Ｐ（０，ｊ）の深さ方向座標Ｙ、横軸に受波振動子Ｒｗの方位方向の座標Ｘとして示した、深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差Δｄの分布図である。 Δｄが０．５以上を１に繰り上げて示した、図９における深さ方向の座標が０から２０００サンプルまでの範囲の拡大図である。 （ａ）は深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差、（ｂ）は深さ方向に４離れた隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋４）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差、（ｃ）は深さ方向に８離れた観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋８）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差を示したときの、０．５以上を１に繰り上げて示したΔｄの分布図である。 超音波信号処理装置１５０における処理を示すフローチャートである。 図１２における整相加算処理（ステップＳ５０）の詳細を示すフローチャートである。 整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成の動作を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る超音波信号処理装置の受信ビームフォーマ部１０４において設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。 （ａ）（ｂ）は、実施の形態２に係る遅延時間算出部１０４３１において計算される送信開口Ｔｘから放射され計算対象領域Ｂｘ内の任意の位置にある観測点Ｐｉｊにおいて反射され受信開口Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る受信ビームフォーマ部１０４における基準観測点ＰＲｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る超音波信号処理装置における処理を示すフローチャートである。 図１８における整相加算処理（ステップＳ５０）の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成の動作を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る合成部１０４３５における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。 変形例１に係る超音波信号処理装置に用いるプローブ１０１Ｂの振動子１０１ａＢの態様を示す模式平面図である。 従来の超音波信号処理装置における整相加算処理を説明するための模式図である。 従来の超音波信号処理装置における整相加算処理における音速変動の影響を説明するための模式図である。
≪実施の形態≫
＜全体構成＞
以下、実施の形態に係る超音波診断装置１００について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図１に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する先端表面に列設された複数の振動子１０１ａを有するプローブ１０１、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、超音波画像を画面上に表示する表示部１０６を有する。プローブ１０１、表示部１０６は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、表示部１０６が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１と、表示部１０６とが、超音波診断装置１００に含まれる態様であってもよい。
＜超音波診断装置１００の構成＞
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０２、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０３と、プローブ１０１で受波した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換し、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４を有する。また、受信ビームフォーマ部１０４からの出力信号である音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで超音波画像（Ｂモード画像）を生成する超音波画像生成部１０５、受信ビームフォーマ部１０４が出力する音響線信号及び超音波画像生成部１０５が出力する超音波画像を保存するデータ格納部１０７と、各構成要素を制御する制御部１０８を備える。
このうち、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５は、超音波信号処理装置１５０を構成する。
超音波診断装置１００を構成する各要素、例えば、マルチプレクサ部１０２、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４、超音波画像生成部１０５、制御部１０８は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
データ格納部１０７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１０７は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
なお、本実施の形態に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０２が不要な構成もあるし、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０３や受信ビームフォーマ部１０４、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。
＜超音波診断装置１００の主要部の構成＞
実施の形態に係る超音波診断装置１００は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号を演算して超音波画像を生成するための音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０４に特徴を有する。そのため、本明細書では、主に、受信ビームフォーマ部１０４、及び、その前段階でプローブ１０１の各振動子１０１ａから超音波送信を行わせる送信ビームフォーマ部１０３について、その構成及び機能を説明する。なお、送信ビームフォーマ部１０３及び受信ビームフォーマ部１０４以外の構成については、公知の超音波診断装置に使われるものと同じ構成を適用可能であり、公知の超音波診断装置のビームフォーマ部に本実施の形態に係るビームフォーマ部を置き換えて使用することが可能である。
以下、送信ビームフォーマ部１０３と、受信ビームフォーマ部１０４の構成について説明する。
１．送信ビームフォーマ部１０３
送信ビームフォーマ部１０３は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うためにプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たる送信振動子の列からなる送信開口Ｔｘに含まれる複数の振動子の各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する。送信ビームフォーマ部１０３は送信部１０３１から構成される。
送信部１０３１は、制御部１０８からの送信制御信号に基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるためのパルス状の送信信号を供給する送信処理を行う。送信処理では、超音波ビームの送信タイミングを振動子毎に遅延時間を設定し、遅延時間だけ超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行う。
送信部１０３１は、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う。送信開口Ｔｘに含まれる振動子の位置を示す情報は制御部１０８を介してデータ格納部１０７に出力される。例えば、プローブ１０１に存する振動子１０１ａ全数を１９２としたとき、送信開口Ｔｘを構成する振動子列の数として、例えば２０〜１００を選択してもよく、超音波送信毎に漸次移動させる構成としてもよい。以後、送信部１０３１により同一の送信開口Ｔｘから行われる超音波送信を「送信イベント」と称呼する。
図２は、送信ビームフォーマ部１０３による超音波送信波の伝播経路を示す模式図である。ある送信イベントにおいて、超音波送信に寄与するアレイ状に配列された振動子１０１ａの列を送信開口Ｔｘとして図示している。図２に示すように、本明細書では振動子１０１ａの列方向（方位方向）をＸ方向、方位方向に垂直な被検体の深さ方向をＹ方向とする。
送信ビームフォーマ部１０３において、送信開口Ｔｘの中心に位置する振動子ほど送信タイミングを遅らせるように各振動子の送信タイミングを制御することにより、送信開口Ｔｘ内の振動子列から送信された超音波送信波は、被検体のある深度において、波面がある一点で送信フォーカス点Ｆ（Focal point）が合う状態となる。送信フォーカス点Ｆの深さ（Focal depth）は、任意に設定することができる。送信フォーカス点Ｆで合焦した波面は、再び拡散し、送信開口Ｔｘを底とし送信フォーカス点Ｆを節とする交差する２つの直線で区切られた砂時計型の空間内を超音波送信波が伝播する。この砂時計型の領域（斜線ハッチングで示した領域）を超音波照射領域Ａｘと称呼する。
２．受信ビームフォーマ部１０４の構成
受信ビームフォーマ部１０４は、プローブ１０１で受信した超音波の反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、整相加算処理がされたあとのある観測点に対する受信信号である。整相加算処理については後述する。図３は、受信ビームフォーマ部１０４の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、受信ビームフォーマ部１０４は、受信部１０４１、受信信号保持部１０４２、整相加算部１０４３を備える。
以下、受信ビームフォーマ部１０４を構成する各部の構成について説明する。
（１）受信部１０４１
受信部１０４１は、マルチプレクサ部１０２を介してプローブ１０１と接続され、送信イベントに同期してプローブ１０１において超音波反射波を受信して得た電気信号を増幅した後、ＡＤ変換した受信信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。送信イベントの順に時系列に受信信号を生成し受信信号保持部１０４２に出力し、受信信号保持部１０４２は受信信号を保持する。
ここで、受信信号（ＲＦ信号）とは、各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、各振動子にて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列を形成している。
図４は、超音波出照射領域Ａｘからの反射超音波に基づくＲＦ信号列の生成動作を説明するための模式図である。受信部１０４１は、送信イベントに同期してプローブ１０１に存する複数Ｎの振動子１０１ａの一部又は全部にあたる列状に並んだ受波振動子Ｒｗの各々が得た反射超音波に基づいて、各受波振動子Ｒｗに対する受信信号の列を生成する。受波振動子Ｒｗは、マルチプレクサ部１０２によって選択される。本実施の形態では、受波振動子Ｒｗが構成する受信振動子Ｒｗの列Ｒｗｘの列中心は、送信振動子の列（送信開口Ｔｘ）の列中心と合致するよう選択される。受波振動子Ｒｗの数Ｍは送信振動子の数と同一か、又は、送信振動子の数よりも多いことが好ましい。また、受波振動子Ｒｗはプローブ１０１に存する振動子１０１ａの全数Ｎとしてもよい。
送信部１０３１は、送信イベントに同期して送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ全体から超音波送信を行う。受信部１０４１は、送信イベントに同期して各受波振動子Ｒｗに対する受信信号の列を生成し、生成された受信信号の列は受信信号保持部１０４２に保存される。
（２）受信信号保持部１０４２
受信信号保持部１０４２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。受信信号保持部１０４２は、送信イベントに同期して送信部１０３１から、各受波振動子に対する受信信号の列を入力し、１枚の超音波画像が生成されるまでの間これを保持してもよい。また、受信信号保持部１０４２は、例えば、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等を用いることができる。超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。また、データ格納部１０７の一部であってもよい。
（３）整相加算部１０４３
整相加算部１０４３は、送信イベントに同期して被検体内の計算対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点について、観測点から各受信振動子が受信した受信信号列を整相加算して、音響線信号を生成する回路である。ここで、「計算対象領域Ｂｘ」とは、１回の送信イベントに同期して音響線信号を生成する領域である。そして、複数の送信イベントに同期して生成された複数の計算対象領域Ｂｘ内の観測点における音響線信号を合成することにより、１フレームの音響線信号を生成する回路である。ここで、「フレーム」とは、１枚の超音波画像を構築する上で必要な１つのまとまった信号を形成する単位をさす。１フレーム分の合成された音響線信号を「フレーム音響線信号」とする。送信イベントに同期して音響線信号が生成される計算対象領域Ｂｘは、本実施の形態では、受信開口Ｒｘの列中心を通り振動子列と垂直であって単一振動子幅の直線状の領域とした。しかしながら、計算対象領域Ｂｘはこれに限定されるものではなく、超音波照射領域Ａｘに含まれる任意の領域に設定してもよい。
図３に示すように、整相加算部１０４３は、遅延時間算出部１０４３１、適用回数決定部１０４３２、遅延処理部１０４３３、加算部１０４３４、及び合成部１０４３５を備える。以下、各部の構成について説明する。
ｉ）遅延時間算出部１０４３１
遅延時間算出部１０４３１は、被検体中の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点Ｐから選択される基準観測点ＰＲに対して、基準観測点ＰＲから受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出する回路である。ここで、「基準観測点ＰＲ」とは、観測点Ｐのうち、遅延時間算出の対象となる観測点である。基準観測点ＰＲに対する音響線信号はその観測点に対して算出した遅延時間に基づき算出される。他方、「従属観測点ＰＦ」とは、観測点Ｐのうち、基準観測点ＰＲに対して算出した遅延時間を適用して整相加算処理を行い音響線信号を算出する観測点である。なお、本明細書では、観測点Ｐ、ＰＲ、ＰＦを、Ｘ方向及びＹ方向の座標に対応するインデックスｉ，ｊを付して表記する場合には、Ｐｉｊ、ＰＲｉｊ、ＰＦｉｊと表記する場合がある。
図５は、整相加算部１０４３における基準観測点ＰＲについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集まり、拡散する中で観測点Ｐに到達し、観測点Ｐで音響インピーダンスの変化に応じて反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗに戻る。送信フォーカス点Ｆを経由した任意の観測点Ｐまでの経路４０１＋４０２の長さ、及び観測点Ｐから各受波振動子Ｒｗまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出することができる。
具体的には、基準観測点ＰＲに対する遅延時間の算出は以下のように行われる。
遅延時間算出部１０４３１は、受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗに対する受信信号の列から、計算対象領域Ｂｘ内の複数の基準観測点ＰＲについて、各基準観測点ＰＲと受波振動子Ｒｗ各々との間の距離の差を音速値Ｃｓで除した受波振動子Ｒｗ各々への反射超音波の到達時間差（遅延量）を算出する。具体的には、図５に示すように、遅延時間算出部１０４３１は、送信イベントに同期して、受波振動子Ｒｗの位置を示す情報と基準観測点ＰＲの位置を示す情報とに基づき、基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗｋ（ｋ＝１〜ｋｍａｘ）までの経路の長さを幾何学的に算出する。そして、基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、任意の基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗに到達する反射波到達の遅延時間Δｔｋを各受波振動子Ｒｗｋについて算出する。
ｉｉ）遅延時間適用回数決定部１０４３２
整相加算部１０４３では、基準観測点ＰＲと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦに対して、受波振動子Ｒｗ各々に対する基準遅延時間を適用して音響線信号を生成する。このとき、基準観測点ＰＲについて算出した基準遅延時間を基準観測点ＰＲと深さ方向に連続する従属観測点ＰＦに対して適用される。この際、遅延時間適用回数決定部１０４３２（以後、「適用回数決定部１０４３２」とする）は、１つの基準観測点ＰＲの基準遅延時間を適用する従属観測点ＰＦの個数を決定する。
図６及び７は、整相加算部１０４３における観測点Ｐについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。図６に示す例では、適用回数決定部１０４３２は、一例として、基準観測点ＰＲについて算出した基準遅延時間を３個の従属観測点ＰＦに対して適用するように従属観測点ＰＦの個数を決定する。この場合には、着目領域内の被検体の深さ方向に基準観測点ＰＲと従属観測点ＰＦとが交互に並んで配される。あるいは、適用回数決定部１０４３２は、図７に示すように、被検体の深さが大きいほど、１つの基準観測点ＰＲに対する従属観測点ＰＦの個数が多くなるように従属観測点ＰＦの個数を決定してもよい。図７では、深度の浅い方から順に、深さＤ１、Ｄ２、Ｄ３以上のそれぞれの深さ方向に設けた閾値を超えた場合に、一例として、基準遅延時間がそれぞれ１、３、７個の従属観測点ＰＦに対して適用される構成としている。この場合、適用回数は、１、３、７である。深度の深い領域において基準遅延時間を適用する観測点を増す理由は、基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗｋ（ｋ＝１〜ｋｍａｘ）までの距離差、すなわち遅延差が少なくなることや、深度の深い領域では反射波の減衰等により、もとより深度の浅い領域よりもＳ／Ｎが低く、高密度の整相加算処理を行っても、減衰による画質低下に隠れて画質向上の効果を認識しにくいためである。
なお、以降において、観測点Ｐ、ＰＲ、ＰＦを、インデックスｉ，ｊに対応するＸ，Ｙ座標を示して動作を説明するときには、Ｐｉｊ、ＰＲｉｊ、ＰＦｉｊを区別せずに、便宜上観測点を一律にＰ（ｉ，ｊ）と表記する場合がある。
図８は、深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差Δｄを図示した模式図である。一例として、方位方向における受波振動子Ｒｗの数は１２８個、ピッチは０．２〜０．３ｍｍである。また、観測点Ｐ（０，ｊ）とＰ（０，ｊ＋１）との間の距離Δａは、６０ＭＨｚサンプリングの場合、例えば、約０．０２６ｍｍであり、最深観測点Ｐの位置は約４００ｍｍである。この場合、観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）の深さが大きいほど、受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差Δｄは、観測点Ｐ（０，ｊ）とＰ（０，ｊ＋１）との間の深さ方向の距離Δａに近付き、遅延量とサンプリング周期とが相応する大きさとなる。
図９は、縦軸に観測点Ｐ（０，ｊ）の深さ方向座標Ｙ、横軸に受波振動子Ｒｗの方位方向の座標Ｘとして示した、深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差Δｄの分布図である。方位方向は受波振動子Ｒｗの列中心をＸ＝０としたときの素子数、深さ方向は６０ＭＨｚにおけるサンプリング数を示す。Δｄのスケールはサンプリング周期で正規化したものであり、Δｄ＝１は遅延時間Δｔが０、Δｄ＝０は１サンプリング周期に相当する遅延時間Δｔが生じることを意味する。約５５００サンプルよりも深い部分において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝１となることがわかる。
図１０は、Δｄが０．５サンプリング周期以上を１に繰り上げて示した、図９における深さ方向の座標が０から２０００サンプルまでの範囲の拡大図である。図１０に示すように、約６００サンプルよりも深い部分において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝１に繰り上げられることがわかる。この場合、深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができない。図１０中のＤＭは、深度に応じて受信開口Ｒｘの大きさを異ならせるダイナミックアパチャを用いた場合の、典型的な深度と受信開口Ｒｘとの関係を示したラインである。これより、ダイナミックアパチャを用いた場合には、全ての深度において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝１に繰り上げられ、深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないことがわかる。
図１１（ａ）は深さ方向に隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋２）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差、（ｂ）は深さ方向に４離れた隣接する観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋４）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差、（ｃ）は深さ方向に８離れた観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋８）と受波振動子Ｒｗｋ間の経路長の差を示したときの、サンプル周期の１／２倍以上を繰り上げて示したΔｄの分布図である。すなわち、（ａ）では１サンプル周期、（ｂ）では２サンプル周期、（ｃ）では４サンプル周期以上を繰り上げて示した分布図である。図１１中のＤＭは、ダイナミックアパチャを用いた場合の受信開口Ｒｘとの関係を示したラインである。
図１１（ｃ）より、約２７００サンプルよりも深い部分において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝８に繰り上げられることがわかり、深さ方向に８サンプル離れた観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋８）毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないことがわかる。
同様に、図１１（ｂ）より、約１８００サンプルよりも深い部分において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝４に繰り上げられることがわかり、深さ方向に４サンプル離れた観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋４）毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないことがわかる。
同様に、図１１（ａ）より、約６００サンプルよりも深い部分において、全受波振動子ＲｗにおいてΔｄ＝１に繰り上げられることがわかり、深さ方向に１サンプル離れた観測点Ｐ（０，ｊ）、Ｐ（０，ｊ＋１）毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないことがわかる。
以上の結果から、深さ方向において、０より深く約６００サンプル以下の範囲では１サンプル周期毎にサンプリングを行い、約６００より深く約１８００サンプル以下の範囲では２サンプル周期毎にサンプリングを行い、約１８００より深く約２７００以下の範囲では４サンプル周期毎にサンプリングを行い、約２７００より深い範囲では８サンプル周期毎にサンプリングを行うことにより、遅延処理計算の結果を過不足なく出力に反映させることができる。
すなわち、深さの増加に従いサンプリング周期を段階的に増加して基準観測点の発生頻度を減少することが好ましい。これより、深度において隣接する観測点毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないという無駄を防止し、遅延処理計算の結果を過不足なく出力に反映させることができる。
ｉｉｉ）遅延処理部１０４３３
遅延処理部１０４３３は、基準観測点ＰＲに対して、受波振動子Ｒｗ各々に対する基準遅延時間を用いて音響線信号ＤＳを生成するとともに、基準観測点ＰＲと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦに対して、受波振動子Ｒｗ各々に対する基準遅延時間を適用して音響線信号ＤＳを生成する回路である。
先ず、基準観測点ＰＲに対する受信信号値の特定は以下のように行われる。
遅延時間算出部１０４３１は、遅延時間算出部１０４３１において算出された到達時間差（遅延量）に基づき各基準観測点ＰＲから受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間を算出し、遅延処理部１０４３３は反射波の到達時間に基づき各受波振動子Ｒｗに対応する受信信号として同定する。具体的には、遅延時間算出部１０４３１は、基準観測点ＰＲと基準観測点ＰＲに最も近接する受波振動子Ｒｗとの間の超音波往復時間を算出し、遅延時間算出部１０４３１において算出された到達時間差（遅延量）を加算して、受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間を算出する。そして、遅延処理部１０４３３は、受信信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦｋを読込み、受波振動子Ｒｗ各々への反射波の到達時間に対応する対応する受信信号値を特定する。これより、各受波振動子Ｒｗｋに対する受信信号値が特定される。遅延処理部１０４３３は、この処理を計算対象領域Ｂｘに含まれる複数の基準観測点ＰＲの全てについて行い、各受波振動子Ｒｗｋに対する遅延量Δｔｋを算出し受信信号の特定を行う。
次に、従属観測点ＰＦに対する受信信号値の特定は以下のように行われる。
従属観測点ＰＦに対する音響線信号の生成では、従属観測点ＰＦから受波振動子Ｒｗ各々への反射波到達の遅延時間は算出しない構成を採る。本実施の形態では、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋから受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋに対応した受波信号値を特定して、複数の受波振動子Ｒｗｋ（ｋ＝１〜ｋｍａｘ）について加算して行う構成としている。
より具体的には、従属観測点ＰＦと従属観測点ＰＦに最も近接する受波振動子Ｒｗとの間の超音波往復時間を算出し、超音波往復時間に受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを加算した概算反射波到達時間を算出する。そして、遅延処理部１０４３３は、受信信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦｋを読込み、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋから概算反射波到達時間に対応する受信信号値を各々特定する。これより、各受波振動子Ｒｗｋに対する受信信号値が特定される。このとき、従属観測点ＰＦと従属観測点ＰＦに最も近接する受波振動子Ｒｗとの間の超音波往復時間の算出は、基準観測点ＰＤと基準観測点ＰＤに最も近接する受波振動子Ｒｗとの間の超音波往復時間に、基準観測点ＰＲ及び従属観測点ＰＦ間の超音波往復時間を加算又は減算して行ってもよい。また、２点間の超音波往復時間は、２点間の往復距離を音速値Ｃｓで除した時間としてもよい。この処理を全ての受波振動子Ｒｗｋについて行い、各受波振動子Ｒｗｋに対する受信信号の特定を行う。
遅延処理部１０４３３の動作の詳細については後述する。
ｉｖ）加算部１０４３４
加算部１０４３４は、遅延処理部１０４３３から出力される各受波振動子Ｒｗｋに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。あるいは、さらに、各受波振動子Ｒｗに対応して同定された受信信号に、各受波振動子Ｒｗに対する重み数列（受信アボダイゼーション）を乗じて加算して、観測点Ｐに対する音響線信号を生成する構成としてもよい。この場合、重み数列は、受信開口Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう送信フォーカス点Ｆを中心として対称な分布をなすことが好ましい。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。
遅延処理部１０４３３において受信開口Ｒｘ内に位置する各受波振動子Ｒｗが検出した受信信号の遅延時間を補償して加算部１０４３４にて加算処理をすることにより、観測点Ｐからの反射波に基づいて各受波振動子Ｒｗで受信した受信信号を重ね合わせて信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐからの受信信号を抽出することができる。
１回の送信イベントとそれに伴う処理から、計算対象領域Ｂｘ内の全ての観測点Ｐについて音響線信号を生成することができる。そして、送信イベントに同期して送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返してプローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行い、各送信イベントに同期して生成された計算対象領域Ｂｘの音響線信号が送信イベント毎に合成部１０４３５に漸次出力される。
ｖ）合成部１０４３５
合成部１０４３５は、送信イベントに同期して生成される計算対象領域Ｂｘの音響線信号からフレーム音響線信号を合成する回路である。合成部１０４３５は、計算対象領域Ｂｘ内の複数の観測点Ｐについて生成された音響線信号を加算部１０４３４から送信イベントに同期して漸次入力し、音響線信号が取得された観測点Ｐの位置を指標として各観測点に対する音響線信号を重ねてフレーム音響線信号を合成する。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子の列（送信開口Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に漸次異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく計算対象領域Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に漸次位置が異なる。音響線信号が取得された観測点Ｐの位置を指標として重ねることにより、全ての計算対象領域Ｂｘを網羅したフレーム音響線信号が合成される。
合成されたフレーム音響線信号は、超音波画像生成部１０５に出力される。
＜動作について＞
以上の構成からなる超音波信号処理装置１５０の動作について説明する。
図１２は、超音波信号処理装置１５０における処理を示すフローチャートである。
先ず、超音波検査開始後、第１回目のフレーム超音波画像の生成である場合には、送信イベントの回数を表すインデックスlを初期化（ステップＳ１０）する。
次に、ステップＳ２０において、送信部１０３１は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
次に、ステップＳ３０において、受信部１０４１は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受信信号を生成し受信信号保持部１０４２に出力し、受信信号保持部１０４２に受信信号を保持する。
次に、ステップＳ５０において、整相加算部１０４３は、被検体内の超音波画像を生成すべき着目領域内に存する全ての観測点について音響線信号を生成することにより１フレームの音響線信号を生成する。
以下、ステップＳ５０における処理動作の詳細について説明する。図１３は、整相加算処理（ステップＳ５０）の詳細を示すフローチャートである。図１４は、整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成の動作を説明するための模式図である。
本例では、送信開口Ｔｘと受信開口Ｒｘの列中心は一致する構成とし、被検体の解析対象範囲に対応する着目領域において、方位方向座標Ｘ、深さ方向座標Ｙとし、送信イベント毎に受信開口Ｒｘの中心を通り深さ方向に平行なビーム中心線上に観測点Ｐ（０、Ｙ）を設定して音響線信号を算出する。
先ず、ステップＳ５１０では、観測点Ｐ（０，ｊ）の深さ方向座標Ｙを表すインデックスｊを初期値（１）に設定し、基準到達時間ｔ（ｊ）の算出する（ステップＳ５２０）。基準到達時間ｔ（ｊ）とは、観測点Ｐ（０，ｊ）と受信開口Ｒｘの列中心に位置する受波振動子Ｒｗとの間を超音波が往復するために要する時間である。
次に、遅延時間適用回数Ｓの最大値Ｓｍａｘ（ｊ）を設定する（ステップＳ５３０）。遅延時間適用回数Ｓとは、観測点Ｐ（０，ｊ）について算出した基準遅延時間ｔ（ｊ）を観測点Ｐ（０，ｊ）と深さ方向に連続する観測点Ｐ（０，ｊ＋Ｓ）に対して適用される回数である。このとき、被検体の深さｊの値に応じて、遅延時間適用回数Ｓの最大値Ｓｍａｘ（ｊ）を異ならせてもよい。例えば、ｊの値が大きいほど、Ｓｍａｘ（ｊ）を大きく設定してもよい。また、ｊに閾値を設けてｊが閾値を超えた場合に、Ｓｍａｘ（ｊ）を増加させてもよい。
次に、受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋを初期値に設定する（ステップＳ５４０）。本例では、一例として、初期値として、受信開口Ｒｘに含まれる受波振動子Ｒｗ（ｋｍｉｎ〜ｋｍａｘ）の最小値ｋｍｉｎに設定する。
次に、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋについて、観測点Ｐ（０，ｊ）からの反射波が到達する際の遅延時間Δｔｋを算出する（ステップＳ５５０）。具体的には、図５に示すように、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋの位置を示す情報と観測点Ｐ（０，ｊ）の位置を示す情報とに基づき、観測点Ｐ（０，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路の長さを幾何学的に算出する。そして、観測点Ｐ（０，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、観測点Ｐ（０，ｊ）から各受波振動子Ｒｗｋに反射波が到達するときの遅延時間Δｔｋを算出する。
次に、遅延処理部１０４３３は、遅延時間適用回数Ｓを初期値（０）に設定し（ステップＳ５６０）、受信信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦ（ｋ）を読込み（ステップＳ５７０）、受信信号の列ＲＦ（ｋ）中の、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋（２・Ｓ・Δａ）／Ｃｓ＋Δｔｋ）を特定し、受信信号値ＲＦ（Ｊ＋Ｓ）に設定する（ステップＳ５７５）。ここで、Δａは、図１４に示すように、観測点Ｐ（０，ｊ＋Ｓ−１）と観測点Ｐ（０，ｊ＋Ｓ）との経路長の差である。ここでは、初回のイタレーションであるためＳ＝０でり、ＲＦ（ｊ＋Ｓ）には、ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）が設定される。
次に、加算部１０４３４は、同様に初回のイタレーションであるため、受信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）を音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）に置き換え（ステップＳ５８０）、音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）を加算レジスタに保存する（ステップＳ５９０）。
そして、遅延時間適用回数Ｓが最大値Ｓｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ６００）、最大値Ｓｍａｘでない場合には、Ｓをインクリメントして（ステップＳ６１０、）ステップＳ５７５に戻る。ステップＳ５７５では、受信信号の列ＲＦ（ｋ）中の、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋（２・Ｓ・Δａ）／Ｃｓ＋Δｔｋ）を特定して受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）に設定し、受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）と加算レジスタに記憶されている音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）との和を算出して（ステップＳ５８０）、新たな音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）を加算レジスタに保存する（ステップＳ５９０）。
ステップＳ６００において、遅延時間適用回数Ｓが最大値Ｓｍａｘである場合には、受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋが最大値ｋｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ６２０）、最大値ｋｍａｘでない場合には、ｋをインクリメントして（ステップＳ６３０）、ステップＳ５５０に戻る。この段階で、音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜ｓｍａｘ）が保存されている。ステップＳ５５０では、隣接する受波振動子Ｒｗｋ＋１について受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜ｓｍａｘ）を特定することにより、音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜ｓｍａｘ）に更新される（ステップＳ５９０）
ステップＳ６２０において、ｋが受信開口Ｒｘ中の受波振動子Ｒｗの最大値ｋｍａｘである場合には、観測点Ｐ（０，ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜Ｓｍａｘ）に対する音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜ｓｍａｘ）が算出されており、ｊをｊ＋Ｓｍａｘに置き換え（ステップＳ６４０）、ｊが最大値ｊｍａｘを超えるか否かを判定する（ステップＳ６４０）。ｊが最大値ｊｍａｘを超えない場合には、ｊをインクリメントして（ステップＳ６６０）、ステップＳ５２０に戻り、ｊが最大値ｊｍａｘを超える場合には処理を終了する。
次に、図１２に戻り、送信イベントの回数ｌが最大値ｌｍａｘであるか否かを判定して（ステップＳ７０）、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判断する。完了していない場合にはｌをインクリメントして（ステップＳ７５）ステップＳ２０に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ８０に進む。
次に、ステップＳ８０において、超音波画像生成部１０５は、整相加算部１０４３から出力される１フレームの音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで１フレームの超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
次に、ステップＳ９０において、表示部１０６は、超音波画像生成部１０５から出力される１フレームの超音波画像を表示画面に表示しては超音波信号処理動作を終了する。
＜小 括＞
以上、説明したように実施の形態１に係る超音波信号処理装置１５０は、複数の振動子１０１ａから選択される複数の送信振動子の列ＴＸから超音波ビームを送信させる送信部１０３と、複数の振動子１０１ａから選択される複数の受波振動子Ｒｗｋの列が受波した反射波に基づいて、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋを生成する受信部１０４１と、被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点Ｐｉｊから選択される基準観測点ＰＲｉｊに対して、基準観測点ＰＲｉｊから受波振動子Ｒｗｋ各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間Δｔｋとして各々算出し、受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを用いて音響線信号ＤＳを生成するとともに、着目領域中にあり基準観測点ＰＲｉｊと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦｉｊに対して、受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを適用して音響線信号ＤＳを生成する整相加算部１０４３とを備えたことを特徴とする。
係る構成により、フレーム音響線信号の空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑止しながら、整相加算処理における遅延処理の演算量を削減することができる。その結果、整相加算処理において相対的に演算量が多い遅延時間算出処理の演算量を低減して、整相加算処理全体の演算量を削減することができる。
また、整相加算部１０４３は、基準観測点ＰＲｉｊに対する音響線信号の生成は、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列から受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間に対応した受波信号値を特定して、複数の受波振動子Ｒｗｋについて加算して行い、従属観測点ＰＦｉｊに対する音響線信号の生成は、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋから受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋに対応した受波信号値を特定して、複数の受波振動子Ｒｗｋについて加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、従属観測点に対する遅延時間算出に要する演算量を削減できる。
さらに、整相加算部１０４３は、基準観測点ＰＲｉｊに対する音響線信号ＤＳの生成は、基準観測点ＰＲｉｊと基準観測点ＰＲｉｊに最も近接する受波振動子Ｒｗｋとの間の超音波往復時間を算出し、超音波往復時間に受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを加算した反射波到達時間を算出し、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋから、反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して複数の受波振動子Ｒｗｋについて加算して行い、従属観測点に対する音響線信号ＤＳの生成は、従属観測点ＰＦｉｊと従属観測点ＰＦｉｊに最も近接する受波振動子Ｒｗｋとの間の超音波往復時間を算出し、超音波往復時間に受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを加算した概算反射波到達時間を算出し、受波振動子Ｒｗｋ各々に対応する複数の受信信号列ＲＦｋから、概算反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して複数の受波振動子Ｒｗｋについて加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、従属観測点における遅延時間に基準遅延時間を適用するという簡易な計算方法を実現でき、従属観測点に対する遅延処理の演算量を削減できる超音波信号処理装置を具体的に構成することができる。
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波信号処理装置１５０では、整相加算部１０４３は、送信イベントに同期して、受信開口Ｒｘの列中心を通り振動子列と垂直であって単一振動子幅の直線状の領域を計算対象領域Ｂｘとし、計算対象領域Ｂｘ内に存する複数の観測点について観測点から各受信振動子が受信した受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する構成とした。しかしながら、計算対象領域Ｂｘはこれに限定されるものではなく、超音波照射領域Ａｘに含まれる任意の領域に設定してもよい。実施の形態２に係る超音波信号処理装置では、砂時計形状の超音波照射領域Ａｘに略等しい範囲を計算対象領域Ｂｘとし、送信イベントに同期して砂時計形状の計算対象領域Ｂｘ内に分布する複数の観測点について音響線信号を生成する構成とした点で実施の形態１と相違する。この方法によれば、超音波送信波の伝播経路と、その伝播経路による反射波の振動子への到達時間の両方を加味した遅延制御を行うことで、送信フォーカス点近傍以外に位置する超音波主照射領域からの反射超音波も反映した受信ビームフォーミングを行うことができる。その結果、１回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成することができる。さらに、実施の形態２に係る超音波信号処理装置では、合成開口法(Synthetic Aperture Method)により、複数の送信イベントから得た同一観測点に対する複数の受信信号を観測点の座標を基準に合成して１フレームの音響線信号を生成する構成を採る。これにより、空間分解能及びＳ／Ｎ比の高い超音波画像を得ることが可能となる。
＜概要＞
実施の形態２に係る超音波信号処理装置は、整相加算部における処理動作において実施の形態に係る超音波信号処理装置１５０と相違し、構成については図１、３に示した超音波信号処理装置１５０と同じ構成を採る。
実施の形態２に係る超音波信号処理装置における整相加算部における処理動作の相違点について概説する。
実施の形態２に係る送信部１０３１は、被検体中における超音波ビームを照射する超音波主照射領域Ａｘは、図２に示した超音波信号処理装置１５０の領域と同じである。
実施の形態２に係る超音波信号処理装置では、送信イベント毎に音響線信号を生成する計算対象領域Ｂｘの範囲が、図５に示した超音波信号処理装置１５０の領域とは異なる。実施の形態２に係る整相加算部１０４３は、送信イベント毎に超音波主照射領域Ａｘと同一範囲を計算対象領域Ｂｘとして、計算対象領域Ｂｘ内に複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する。
実施の形態２に係る整相加算部１０４３においても、観測点Ｐｉｊは、整相加算処理を行い基準遅延時間算出の対象となる基準観測点ＰＲｉｊと、基準遅延時間が適用される従属観測点ＰＦｉｊとに分類される。
１．基準観測点ＰＲに対する整相加算処理
整相加算部１０４３は、基準観測点ＰＲｉｊに対して整相加算処理を行い基準遅延時間を算出する。このとき、整相加算部１０４３は、列中心が観測点ＰＲｉｊに最も空間的に近接する受波振動子Ｒｗｋと合致するよう受信開口Ｒｘ振動子列を選択する。図１５は、実施の形態２において設定された受信開口Ｒｘと送信開口Ｔｘとの関係を示す模式図である。図１５に示すように、受信開口Ｒｘ振動子列の列中心が、観測点ＰＲｉｊに最も空間的に近接する受波振動子Ｒｗｋと合致するように受信開口Ｒｘを構成する振動子列が選択される。そのため、異なる送信イベントであっても、同一位置にある観測点ＰＲｉｊについての音響線信号を生成する処理においては、同一の受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗｋによって取得された受信信号に基づき整相加算が行われる。
図１６（ａ）（ｂ）は、実施の形態２に係る遅延時間算出部１０４３１において計算される送信開口Ｔｘから放射され計算対象領域Ｂｘ内の任意の位置にある観測点ＰＲｉｊにおいて反射され受信開口Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｋに到達する超音波の伝播経路を説明するための模式図であり、図１６（ａ）は、観測点ＰＲｉｊがフォーカス深さより深い場合、図１６（ｂ）は、観測点ＰＲｉｊの深さがフォーカス深さ以下である場合を示している。
先ず、送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集束し、再び、拡散する。送信波が集束または拡散する途中で観測点ＰＲｉｊに到達し、観測点ＰＲｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波がプローブ１１０における受信開口Ｒｘ内の受信振動子Ｒｋに戻っていく。送信フォーカス点Ｆは送信ビームフォーマ部１０３の設計値として規定されているので、送信フォーカス点Ｆと任意の観測点ＰＲｉｊとの間の経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
送信時間の算出方法を、以下、さらに詳細に説明する。
まず、図１６（ａ）に示すように、観測点ＰＲｉｊがフォーカス深さより深い場合、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達し、送信フォーカス点Ｆから経路４０２を通って観測点ＰＲｉｊに到達したものとして算出する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的には、例えば、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
一方、図１６（ｂ）に示すように、観測点ＰＲｉｊの深さがフォーカス深さ以下である場合、送信開口Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻と、経路４０４を通って観測点ＰＲｉｊに到達した後、観測点ＰＲｉｊから経路４０２を通って送信フォーカス点Ｆに到達する時刻とが同一であるものとして算出する。つまり、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的には、例えば、経路４０１の長さから経路４０２の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
次に、受信時間の算出方法について説明する
図１７は、整相加算部１０４３における基準観測点ＰＲｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。送信開口Ｔｘから放射された送信波は、経路４０１を通って送信フォーカス点Ｆにて波面が集まり、拡散する中で基準観測点ＰＲｉｊに到達し、基準観測点ＰＲｉｊで音響インピーダンスに変化に応じて反射波を生成し、その反射波がプローブ１０１における受信開口Ｒｘ内の受波振動子Ｒｗｋに戻る。送信フォーカス点Ｆを経由した任意の基準観測点ＰＲｉｊまでの経路４０１＋４０２の長さ、及び基準観測点ＰＲｉｊから各受波振動子Ｒｗｋまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出する。具体的には、基準観測点ＰＲに対する遅延時間の算出は、図１７に示すように、遅延時間算出部１０４３１は、送信イベントに同期して、受波振動子Ｒｗの位置を示す情報と基準観測点ＰＲの位置を示す情報とに基づき、基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗｋ（ｋ＝１〜ｋｍａｘ）までの経路の長さを幾何学的に算出する。そして、基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、任意の基準観測点ＰＲから各受波振動子Ｒｗに到達する反射波到達の遅延時間Δｔｋを各受波振動子Ｒｗｋについて算出する。
２．従属観測点ＰＦに対する基準遅延時間の適用
実施の形態２に係る整相加算部１０４３においても、基準観測点ＰＲと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦに対して、受波振動子Ｒｗ各々に対する基準遅延時間を適用して音響線信号を生成する。このとき、基準観測点ＰＲについて算出した基準遅延時間を基準観測点ＰＲと深さ方向に連続する従属観測点ＰＦに対して適用される。従属観測点ＰＦに対する基準遅延時間の適用方法の詳細については、後述する。
＜動作＞
以下、実施の形態２に係る超音波信号処理装置の動作について図面を用いて説明する。図１８は、実施の形態２に係る超音波信号処理装置における処理を示すフローチャートである。なお、図１２と同じ動作については同じステップ番号を付し、説明を簡略にする。
先ず、送信イベントの回数を表すインデックスlを初期化（ステップＳ１０）する。
次に、ステップＳ２０において、送信部１０３１は、送信開口Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
次に、ステップＳ３０において、受信部１０４１は、反射波の受信に基づき受信信号を生成し、受信信号保持部１０４２は受信信号を保持する。
次に、ステップＳ５０Ａにおいて、整相加算部１０４３は、被検体内の超音波画像を生成すべき着目領域内に存する全ての観測点について１フレームの音響線信号を生成する。
以下、ステップＳ５０Ａにおける処理動作の詳細について説明する。図１９は、整相加算処理（ステップＳ５０Ａ）の詳細を示すフローチャートである。図２０は、整相加算部１０４３における従属観測点ＰＦについての音響線信号生成の動作を説明するための模式図である。
ここでも、なお、図１３と同じ動作については同じステップ番号を付し、説明を簡略にする。
先ず、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の深さ方向座標Ｙを表すインデックスｊを初期値（１）に設定し（ステップＳ５１０）、方位方向座標Ｘを表すインデックスｉを初期値（１）に設定して（ステップＳ５１５Ａ）、基準到達時間ｔ（ｊ）の算出する（ステップＳ５２０）。
次に、遅延時間適用回数Ｓの最大値Ｓｍａｘ（ｊ）を設定し（ステップＳ５３０）。受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋを初期値、ここでは、一例としてｋｍｉｎに設定する（ステップＳ５４０）。
次に、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋについて、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）からの反射波が到達する際の遅延時間Δｔｋを算出する（ステップＳ５５０）。具体的には、図１７に示すように、遅延時間算出部１０４３１は、受波振動子Ｒｗｋの位置を示す情報と観測点Ｐ（ｉ，ｊ）の位置を示す情報とに基づき、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路の長さを幾何学的に算出し、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）から受波振動子Ｒｗｋまでの経路長の差Δｄｋを音速値Ｃｓで除して、観測点Ｐ（ｉ，ｊ）から各受波振動子Ｒｗｋに反射波が到達するときの遅延時間Δｔｋを算出する。
次に、遅延処理部１０４３３は、遅延時間適用回数Ｓを初期値（０）に設定し（ステップＳ５６０）、受信信号保持部１０４２から受信信号の列ＲＦ（ｋ）を読込み（ステップＳ５７０）、受信信号の列ＲＦ（ｋ）中の、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋Δｔｋ）を特定し、受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）に設定する（ステップＳ５７５）。
次に、加算部１０４３４は、受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）を音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）に置き換え（ステップＳ５８０）、音響線信号ＤＳ（ｊ＋Ｓ）を加算レジスタに保存する（ステップＳ５９０）。
そして、遅延時間適用回数Ｓが最大値Ｓｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ６００）、最大値Ｓｍａｘでない場合には、Ｓをインクリメントして（ステップＳ６１０、）ステップＳ５７５に戻り、受信信号の列ＲＦ（ｋ）中の、受信信号値ＲＦ（ｋ，ｔ（ｊ）＋（２・Ｓ・Δａ）／Ｃｓ＋Δｔｋ）を特定して受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）に設定し、受信信号値ＲＦ（ｊ＋Ｓ）と加算レジスタに記憶されている音響線信号ＤＳ（Ｊ＋Ｓ）との和（ステップＳ５８０）を加算レジスタに保存する（ステップＳ５９０）。
ステップＳ６００において、遅延時間適用回数Ｓが最大値Ｓｍａｘである場合には、受波振動子Ｒｗを識別するインデックスｋが最大値ｋｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ６２０）、最大値ｋｍａｘでない場合には、ｋをインクリメントして（ステップＳ６３０）ステップＳ５５０に戻る。ステップＳ６２０において、ｋが受信開口Ｒｘ中の受波振動子Ｒｗの最大値ｋｍａｘである場合には、ｉが最大値ｉｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ６３２Ａ）。ｉが最大値ｉｍａｘでない場合には、ｉをインクリメントして（ステップＳ６３４Ａ）、ステップＳ５２０に戻り、ｉが最大値ｉｍａｘである場合には、観測点Ｐ（ｉ，ｊ＋Ｓ）（Ｓ＝０〜Ｓｍａｘ）に対する音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ＋Ｓ）（ｉ＝１〜ｉｍａｘ、Ｓ＝０〜Ｓｍａｘ）が算出されており、ｊをｊ＋Ｓｍａｘに置き換え（ステップＳ６４０）、ｊが最大値ｊｍａｘを超えるか否かを判定する（ステップＳ６５０）。ｊが最大値ｊｍａｘを超えない場合には、ｊをインクリメントして（ステップＳ６６０）、ステップＳ５１５Ａに戻り、ｊが最大値ｊｍａｘを超える場合には、音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜ｉｍａｘ、ｊ＝１〜ｊｍａｘ）が算出されており、処理を終了する。
次に、図１８に戻り、送信イベントの回数ｌが最大値ｌｍａｘであるか否かを判定して（ステップＳ７０）、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信が完了したか否かを判断する。完了していない場合にはｌをインクリメントして（ステップＳ７５）ステップＳ２０に戻り、送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ７５Ａに進む。
次に、ステップＳ７５Ａにおいて、
合成部１０４３５は、音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）に含まれる音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として複数の音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）を加算することにより、各観測点Ｐｉｊに対する合成音響線信号を生成成する。
図２１は、合成部１０４３５における合成音響線信号を合成する処理を示す模式図である。上述のとおり、送信イベントに同期して送信振動子列（送信開口Ｔｘ）に用いる振動子を振動子列方向に振動子１つ分だけ異ならせて超音波送信が順次行われる。そのため、異なる送信イベントに基づく対象線群Ｂｘも送信イベントごとに同一方向に振動子１つ分だけ位置が異なる。複数の音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）を、音響線信号が取得された観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算することにより、着目領域すべてを網羅した１フレームの音響線信号が合成される。
また、送信イベント毎に位置の異なる複数の計算対象領域Ｂｘにまたがって存在する観測点Ｐｉｊについては、送信イベント毎に算出された音響線信号ＤＳ（ｉ，ｊ）の値が加算されるので、合成音響線信号は、跨りの程度に応じて大きな値を示す。以後、観測点Ｐｉｊが異なる計算対象領域Ｂｘに含まれる回数を「重畳数」、振動子列方向における重畳数の最大値を「最大重畳数」と定義する。
次に、ステップＳ８０において、超音波画像生成部１０５は、整相加算部１０４３から出力される１フレームの音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施して輝度変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことで１フレームの超音波画像（Ｂモード画像）を生成する。
次に、ステップＳ９０において、表示部１０６は、超音波画像生成部１０５から出力される１フレームの超音波画像を表示画面に表示しては超音波信号処理動作を終了する。
＜小 括＞
以上、説明したように実施の形態２に係る超音波信号処理装置１５０は、実施の形態１の構成に加え、整相加算部１０４３は、超音波主照射領域Ａｘ内の位置に対応する複数の領域内観測点Ｐｉｊについて、主照射領域Ａｘ内から得られた反射波に基づく受信信号列ＲＦｋを整相加算して音響線信号を生成する。
係る構成により、多数の従属観測点ＰＦｉｊに対して観測点に対して整相加算処理を行う場合についても従属観測点ＰＦｉｊに対して基準遅延時間を適用する簡易な計算方法を実現でき、１回の送信イベントにおいて超音波主照射領域Ａｘ内に分布する観測点に対し音響線信号を生成できる。
ここで、整相加算部１０４３は、従属観測点ＰＦｉｊと従属観測点ＰＦｉｊに最も近接する受波振動子Ｒｗｋとの間の超音波往復時間の算出は、基準観測点ＰＲｉｊと基準観測点ＰＲｉｊに最も近接する受波振動子Ｒｗｋとの間の超音波往復時間に、基準観測点ＰＲｉｊ及び従属観測点ＰＦｉｊ間の超音波往復時間を加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、多数の観測点に対して整相加算処理を行うべき合成開口法についても従属観測点に対して基準遅延時間を適用する簡易な計算方法を実現でき、従属観測点に対する遅延処理の演算量を削減できる超音波信号処理装置を具体的に構成することができる。
さらに、送信部１０３は、超音波ビームを送信する送信イベントを、送信振動子の列ＴＸを送信イベントごとに超音波プローブ１０１の振動子の並ぶ方向にシフトしながら複数回繰り返し、各送信イベントに同期して被検体から受波した反射超音波に基づく複数の音響線信号ＤＳを観測点の位置Ｐｉｊを基準に合成して合成音響線信号を生成する合成部１０５を、さらに備えたことに特徴がある。
係る構成により、集束型の送信ビームフォーミングを用い１回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成して合成する合成開口法において、各観測点に対する遅延時間計算に係る演算量を削減することができる。この結果、空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制しながら、音響線信号生成のための演算負荷を低減できる。
このとき、着目領域内の深さ方向におけるフォーカス点Ｆよりも深い範囲では、方位方向及び深さ方向の位置が同じ基準観測点ＰＲｉｊに対して重畳される音響線信号ＤＳの個数が多いほど、１つの基準観測点ＰＲｉｊに対する従属観測点ＰＦｉｊの個数が多い構成としてもよい。
係る構成により、重畳される音響線信号ＤＳの個数に応じて各観測点に対する遅延時間計算に係る演算量の削減を調整できる。
≪変形例１≫
上記実施の形態においては、プローブは、複数の振動子１０１ａが一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブ１０１の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の振動子１０１ａを二次元方向に配列した二次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。
図２２は、変形例１に係る超音波信号処理装置に用いるプローブ１０１Ｂの振動子１０１Ｂａの態様を示す模式平面図である。プローブ１０１Ｂでは、２次元（Ｘ１，Ｘ２）に配列された振動子１０１Ｂａを用いて構成されており、振動子１０１Ｂａに電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を３次元（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ）に制御することができる。
変形例１に係る超音波信号処理装置では、Ｘ１方向におけるビームフォーミングはＸ２方向の中央に位置する１次元の振動子列１０１ＢａＸ１を用いて、実施の形態１又は実施の形態２に示した送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４と同じ処理を行う。
他方、Ｘ２方向におけるビームフォーミングはＸ２方向の中央に位置する振動子列１０１ＢａＸ１からの送受信に基づき算出した遅延時間を適用する簡易な処理を行う構成を採る。
具体的には、例えば、Ｘ２方向の中央に位置する振動子１０１Ｂａ１に隣接する振動子１０１Ｂａ２には、振動子１０１Ｂａ１を受波振動子Ｒｗｋとして算出した遅延時間Δｔｋを適用し、Ｘ２方向の外側に位置する振動子１０１Ｂａ３については、Ｘ２方向の外側に位置するＸ１方向の１次元の振動子列を用いて、実施の形態１又は実施の形態２に示した送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４と同じ処理を行う構成としてもよい。係る構成により、整相加算処理の演算負荷を２／５に低減できる。
あるいは、Ｘ２方向の外側に位置する振動子１０１Ｂａ３についても、振動子１０１Ｂａ１を受波振動子Ｒｗｋとして算出した遅延時間Δｔｋを適用してもよい。または、振動子１０１Ｂａ１に適用した遅延時間Δｔｋよりも一定の時間だけ長い遅延時間Δｔｋを適用する構成としてもよい。係る場合には、整相加算処理の演算負荷を１／５に低減することができる。
以上、説明したように変形例１に係る構成により、２次元プローブにおいて方位方向に直交する方向におけるビームフォーミングについて、当該方向の中央に位置する振動子列１０１ＢａＸ１からの送受信に基づき算出した遅延時間を、外側に位置する振動子１０１Ｂａ２、さらには１０１Ｂａ３にも適用するという簡易な処理を行う構成を採ることにより、相対的に演算負荷が大きい２次元プローブを用いた場合にも、整相加算処理の演算負荷を低減することができる。
≪変形例２≫
実施の形態に係る超音波診断装置１００では、整相加算部１０４３は、検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点Ｐｉｊから選択される基準観測点ＰＲｉｊに対して、基準観測点ＰＲｉｊから受波振動子Ｒｗｋ各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間Δｔｋとして各々算出し、受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを用いて音響線信号ＤＳを生成するとともに、基準観測点ＰＲｉｊと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦｉｊに対して、受波振動子Ｒｗｋ各々に対する基準遅延時間Δｔｋを適用して音響線信号ＤＳを生成する構成とした。
しかしながら、変形例２に係る超音波信号処理装置では、基準観測点ＰＲｉｊを第１の基準観測点ＰＲｉｊとし、さらに、第１の基準観測点ＰＲｉｊと深さ方向に連続する第２の基準観測点ＰＲｉｊを選択し、さらに第２の基準観測点ＰＲｉｊから受波振動子Ｒｗｋ各々への反射波到達の遅延時間を第２の基準遅延時間Δｔｋとして各々算出し、受波振動子Ｒｗｋ各々に対する第２の基準遅延時間Δｔｋを用いて音響線信号ＤＳを生成するとともに、第１及び第２の基準観測点ＰＲｉｊと深さ方向に連続する１以上の従属観測点ＰＦｉｊに対して、受波振動子Ｒｗｋ各々に対し、第１の基準遅延時間Δｔｋと第２の基準遅延時間Δｔｋとに基づき補間して算出した補間遅延時間Δｔｋを適用して音響線信号ＤＳを生成する構成としてもよい。
この場合、変形例２に係る超音波信号処理装置では、第１の基準観測点ＰＲｉｊに対する第１の基準遅延時間Δｔｋを算出するイタレーションのすぐ後に、第２の基準観測点ＰＲｉｊに対する第２の基準遅延時間Δｔｋを算出するイタレーションを行うことにより、従属観測点ＰＦｉｊに対する整相加算処理よりも前に、第２の両方に基準観測点ＰＲｉｊに対する第１と第２の基準遅延時間の算出を行うことができる。これにより、従属観測点ＰＦｉｊに対する整相加算処理に用いる補間遅延時間を適切に算出することができる。
また、補間遅延時間を算出は、従属観測点ＰＦｉｊに対して、第１の基準遅延時間及び前記第２の基準遅延時間Δｔｋを、従属観測点ＰＦｉｊと第１の基準観測点ＰＲｉｊ又は第２の基準観測点ＰＲｉｊとの距離に基づき補間することにより行うことができる。そして、従属観測点ＰＲｉｊに対して受波振動子各々に対する補間遅延時間を適用して音響線信号を生成することができる。係る構成により、被検体組織の屈折率が急峻に変化する部位を着目領域とした場合でも、より精度の高い補間遅延時間を従属観測点ＰＦｉｊに対する整相加算処理に適用することができる。
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
実施の形態に係る超音波診断装置１００では、送信ビームフォーマ部１０３、受信ビームフォーマ部１０４の構成は、実施の形態に記載した構成以外にも、適宜変更することができる。
例えば、送信部１０３１は、実施の形態では、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信振動子の列からなる送信開口Ｔｘを設定し、超音波送信ごとに送信開口Ｔｘを列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成とした。
しかしながら、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成としてもよい。超音波送信を繰り返すことなく、一度の超音波送信で超音波照射領域Ａｘ全域から反射超音波を受信できる。
また、実施の形態では、計算対象領域Ｂｘは、受信開口Ｒｘの列中心を通り振動子列と垂直であって単一振動子幅の直線状の領域とした。
しかしながら、計算対象領域Ｂｘはこれに限定されるものではなく、超音波照射領域Ａｘに含まれる任意の領域に設定してもよい。例えば、受信開口Ｒｘの列中心を通り振動子列に垂直な直線を中心線とする複数の振動子幅の帯状の矩形領域としてもよい。また、超音波照射領域Ａｘと相似の砂時計型の領域としてもよい。また、送信イベントごと設定される計算対象領域Ｂｘが振動子列方向に重なるように設定してもよい。合成開口法により重なる領域の音響線信号を合成することにより生成される超音波画像のＳ／Ｎ比を向上できる。
また、本開示を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ（Large Scale Integration（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム（ビームフォーミング方法）を実施する場合も本発明に含まれる。
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置のＭＴＩフィルタや、速度解析を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
また、上記実施形態に係る超音波診断装置の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。後者の構成は、いわゆるＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）である。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受信電気信号に変換し、プローブ内で受信電気信号に基づき受信信号を生成する構成を採ることができる。
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
≪まとめ≫
以上、説明したように、本実施の形態に係る超音波信号処理装置は、複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波信号処理装置であって、前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信部と、前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列を生成する受信部と、前記被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点から選択される基準観測点に対して、前記基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、着目領域中にあり前記基準観測点と深さ方向に連続する１以上の従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を適用して音響線信号を生成する整相加算部とを備えたことを特徴とする。
係る構成により、フレーム音響線信号の空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑止しながら、整相加算処理において相対的に演算量が多い遅延時間算出処理の演算量を低減して、整相加算処理全体の演算量を削減することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記整相加算部は、前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間に対応した受波信号値を特定して、前記複数の受波振動子について加算して行い、
前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間に対応した受波信号値を特定して、前記複数の受波振動子について加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、従属観測点に対する遅延時間算出に要する演算量を削減できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記整相加算部は、前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行い、前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した概算反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記概算反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、従属観測点における遅延時間に基準遅延時間を適用するという簡易な計算方法を実現でき、従属観測点に対する遅延処理の演算量を削減できる超音波信号処理装置を具体的に構成することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、整相加算部は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間の算出は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間に、前記基準観測点及び前記従属観測点間の超音波往復時間を加算して行う構成としてもよい。
係る構成により、多数の観測点に対して整相加算処理を行うべき合成開口法についても従属観測点に対して基準遅延時間を適用する簡易な計算方法を実現でき、従属観測点に対する遅延処理の演算量を削減できる超音波信号処理装置を具体的に構成することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、被検体の深さが大きいほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多い構成としてもよい。
係る構成により、深さ方向において、例えば、深さが増すに従い、サンプリング周期を段階的に増加して基準観測点の発生頻度を減少することにより、全ての深度において隣接する観測点毎に遅延処理計算を行っても計算結果を出力に反映させることができないという無駄を防止し、遅延処理計算の結果を過不足なく出力に反映させることができる。また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記着目領域内の被検体の深さ方向において、前記基準観測点と前記従属観測点とが交互に並んで配されている構成としてもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、被検体内における超音波ビームの集束点を規定するフォーカス点を設定し、前記フォーカス点と、前記送信振動子の列の両端に位置する振動子のそれぞれとを結ぶ２つの直線間に位置する範囲として規定される超音波主照射領域に前記送信振動子の列から前記集束点に集束する超音波ビームを送信させる構成としてもよい。また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記整相加算部は、前記超音波主照射領域内の位置に対応する複数の領域内観測点のうち前記フォーカス点を通り深さ方向に平行な線上に位置する複数の観測点について、前記主照射領域内から得られた反射波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する構成としてもよい。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記整相加算部は、前記超音波主照射領域内の位置に対応する複数の領域内観測点について、前記主照射領域内から得られた反射波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する構成としてもよい。
係る構成により、多数の従属観測点に対して観測点に対して整相加算処理を行う場合についても従属観測点に対して基準遅延時間を適用する簡易な計算方法を実現でき、１回の送信イベントにおいて超音波主照射領域Ａｘ内に分布する観測点に対し音響線信号を生成できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記送信部は、超音波ビームを送信する送信イベントを、送信振動子の列を送信イベントごとに前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向にシフトしながら複数回繰り返し、各送信イベントに同期して被検体から受波した反射超音波に基づく複数の音響線信号を観測点の位置を基準に合成して合成音響線信号を生成する合成部を、さらに備えた構成としてもよい。
係る構成により、集束型の送信ビームフォーミングを用い１回の超音波送信イベントから超音波主照射領域全体に対して音響線信号を生成して合成する合成開口法において、各観測点に対する遅延時間計算に係る演算量を削減することができる。この結果、空間分解能及びＳ／Ｎ比の低下を抑制しながら、音響線信号生成のための演算負荷を低減できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記着目領域内の深さ方向における前記フォーカス点よりも深い範囲では、方位方向及び深さ方向の位置が同じ観測点に対して重畳される音響線信号の個数が多いほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多い構成としてもよい。
係る構成により、重畳される音響線信号ＤＳの個数に応じて各観測点に対する遅延時間計算に係る演算量の削減を調整できる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記方位方向に列設された複数の振動子の列を第１の振動子の列としたとき、前記第１の振動子の列に平行に、複数の第２の振動子の列が前記第１の振動子の列を挟んで並設されており、前記整相加算部は、前記着目領域内における方位方向及び深さ方向の位置が同じ観測点についての音響線信号の生成において、前記複数の第２の振動子の列のうち、前記第１の振動子の列に相対的に近い内方第２の振動子の列には、前記第１の振動子と同じ反射波到達時間を適用し、前記内方第２の振動子の列よりも前記第１の振動子の列から相対的に遠い外方第２の振動子の列には、前記第１の振動子に適用した反射波到達時間よりも長い反射波到達時間を適用する構成としてもよい。
係る構成により、２次元プローブにおいて方位方向に直交する方向におけるビームフォーミングについて、当該方向の中央に位置する振動子列からの送受信に基づき算出した遅延時間を外側に位置する振動子に適用するという簡易な処理を行う構成を採ることにより、相対的に演算負荷が大きい２次元プローブを用いた場合にも、整相加算処理の演算負荷を低減することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記基準観測点を第１の基準観測点とするとき、さらに、前記整相加算部は、前記第１の基準観測点と深さ方向に連続する第２の基準観測点を選択し、前記第２の基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を第２の基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記第２の基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、前記従属観測点に対して、前記第１の基準遅延時間及び前記第２の基準遅延時間を、前記従属観測点と前記第１の基準観測点又は前記第２の基準観測点との距離に基づき補間した補間遅延時間を算出し、前記従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記補間遅延時間を適用して音響線信号を生成する構成としてもよい。
係る構成により、被検体組織の屈折率が急峻に変化する部位を着目領域とした場合でも、より精度の高い補間遅延時間を従属観測点ＰＦｉｊに対する整相加算処理に適用することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記着目領域内の被検体表近傍から所定の長さに相当する範囲において、被検体の深さが大きいほど前記送信振動子の列に含まれる振動子の数が増加する構成としてもよい。
係る構成により、空間分解能及びＳ／Ｎ比が低く反射波の利用効率が低い領域をカットして、画質向上への貢献度が低い無駄な演算の実施を抑制し、演算リソースを有効に活用することができる。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記従属観測点に対する音響線信号の生成では、前記従属観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間は算出しない構成としてもよい。また、別の態様では、上記何れかの態様において、２点間の前記超音波往復時間は、２点間の往復距離を音速値で除した時間である構成としてもよい。
また、本実施の形態に係る超音波信号処理方法は、複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波信号処理方法であって、前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信し、前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列を生成し、前記被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点から選択される基準観測点に対して、前記基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、着目領域中にあり前記基準観測点と深さ方向に連続する１以上の従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を適用して音響線信号を生成することを特徴とする。
また、別の態様では、上記何れかの態様において、前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行い、前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した概算反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記概算反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行う構成としてよい。
係る構成により、従属観測点における遅延時間に基準遅延時間を適用するという簡易な計算方法を行い、従属観測点に対する遅延処理の演算量を削減できる超音波信号処理を具体的に実現できる。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。なお、上記に示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
本開示にかかる超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に画質向上として有用である。また本開示は超音波への適用のみならず、複数のアレイ素子を用いたセンサ等の用途にも応用できる。
１００ 超音波診断装置
１５０ 超音波信号処理装置
１０１、２０１ プローブ
１０１ａ、２０１ａ 超音波振動子
１０２ マルチプレクサ部
１０３ 送信ビームフォーマ部
１０３１ 送信部
１０４ 受信ビームフォーマ部
１０４１ 受信部
１０４２ 受信信号保持部
１０４３ 整相加算部
１０４３１ 遅延時間算出部
１０４３２ 遅延時間適用回数決定部
１０４３３ 遅延処理部
１０４３４ 加算部
１０４３５ 合成部
１０５ 超音波画像生成部
１０６ 表示部
１０７ データ格納部
１０８ 制御部
１０００ 超音波信号処理システム

Claims (16)

  1. 複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波信号処理装置であって、
    前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信部と、
    前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列を生成する受信部と、
    前記被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点から選択される基準観測点に対して、前記基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、
    着目領域中にあり前記基準観測点と深さ方向に連続する１以上の従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を適用して音響線信号を生成する
    整相加算部とを備え、
    被検体の深さが大きいほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多い
    超音波信号処理装置。
  2. 前記整相加算部は、前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間に対応した受波信号値を特定して、前記複数の受波振動子について加算して行い、
    前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間に対応した受波信号値を特定して、前記複数の受波振動子について加算して行う
    請求項１に記載の超音波信号処理装置。
  3. 前記整相加算部は、前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行い、
    前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した概算反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記概算反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行う
    請求項１又は２に記載の超音波信号処理装置。
  4. 整相加算部は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間の算出は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間に、前記基準観測点及び前記従属観測点間の超音波往復時間を加算して行う
    請求項３に記載の超音波信号処理装置。
  5. 前記送信部は、被検体内における超音波ビームの集束点を規定するフォーカス点を設定し、前記フォーカス点と、前記送信振動子の列の両端に位置する振動子のそれぞれとを結ぶ２つの直線間に位置する範囲として規定される超音波主照射領域に前記送信振動子の列から前記集束点に集束する超音波ビームを送信させる
    請求項１から４の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
  6. 前記整相加算部は、前記超音波主照射領域内の位置に対応する複数の領域内観測点のうち前記フォーカス点を通り深さ方向に平行な線上に位置する複数の観測点について、前記超音波主照射領域内から得られた反射波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する
    請求項５に記載の超音波信号処理装置。
  7. 前記整相加算部は、前記超音波主照射領域内の位置に対応する複数の領域内観測点について、前記超音波主照射領域内から得られた反射波に基づく前記受信信号列を整相加算して音響線信号を生成する
    請求項５に記載の超音波信号処理装置。
  8. 前記送信部は、超音波ビームを送信する送信イベントを、送信振動子の列を送信イベントごとに前記超音波プローブの振動子の並ぶ方向にシフトしながら複数回繰り返し、
    各送信イベントに同期して被検体から受波した反射超音波に基づく複数の音響線信号を観測点の位置を基準に合成して合成音響線信号を生成する合成部を、さらに備えた
    請求項６又は７に記載の超音波信号処理装置。
  9. 前記着目領域内の深さ方向における前記フォーカス点よりも深い範囲では、方位方向及び深さ方向の位置が同じ観測点に対して重畳される音響線信号の個数が多いほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多い
    請求項８に記載の超音波信号処理装置。
  10. 前記方位方向に列設された複数の振動子の列を第１の振動子の列としたとき、
    前記第１の振動子の列に平行に、複数の第２の振動子の列が前記第１の振動子の列を挟んで並設されており、
    前記整相加算部は、前記着目領域内における方位方向及び深さ方向の位置が同じ観測点についての音響線信号の生成において、
    前記複数の第２の振動子の列のうち、前記第１の振動子の列に相対的に近い内方第２の振動子の列には、前記第１の振動子と同じ反射波到達時間を適用し、
    前記内方第２の振動子の列よりも前記第１の振動子の列から相対的に遠い外方第２の振動子の列には、前記第１の振動子に適用した反射波到達時間よりも長い反射波到達時間を適用する
    請求項１から９の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
  11. 前記基準観測点を第１の基準観測点とするとき、さらに、前記整相加算部は、前記第１の基準観測点と深さ方向に連続する第２の基準観測点を選択し、前記第２の基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を第２の基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記第２の基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、
    前記従属観測点に対して、前記基準遅延時間及び前記第２の基準遅延時間を、前記従属観測点と前記第１の基準観測点又は前記第２の基準観測点との距離に基づき補間した補間遅延時間を算出し、
    前記従属観測点に対して、前記受波振動子各々に対する前記補間遅延時間を適用して音響線信号を生成する
    請求項１から１０の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
  12. 前記着目領域内の被検体表近傍から所定の長さに相当する範囲において、被検体の深さが大きいほど前記送信振動子の列に含まれる振動子の数が増加する
    請求項１から１１の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
  13. 前記従属観測点に対する音響線信号の生成では、前記従属観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間は算出しない
    請求項１から１２の何れか１項に記載の超音波信号処理装置。
  14. ２点間の前記超音波往復時間は、２点間の往復距離を音速値で除した時間である
    請求項３又は４に記載の超音波信号処理装置。
  15. 複数の振動子が方位方向に列設された超音波プローブを用いて被検体に超音波ビームを送信し、被検体から得られた反射波に基づいて音響線信号を生成する超音波信号処理方法であって、
    前記複数の振動子から選択される複数の送信振動子の列から超音波ビームを送信させる送信し、
    前記複数の振動子から選択される複数の受波振動子の列が受波した反射波に基づいて、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列を生成し、
    前記被検体の解析対象範囲に対応する着目領域中の複数の観測点から選択される基準観測点に対して、前記基準観測点から前記受波振動子各々への反射波到達の遅延時間を基準遅延時間として各々算出し、前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を用いて音響線信号を生成するとともに、
    着目領域中にあり前記基準観測点と深さ方向に連続する１以上の従属観測点に対して、
    前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を適用して音響線信号を生成し、
    被検体の深さが大きいほど、１つの前記基準観測点に対する前記従属観測点の個数が多い
    超音波信号処理方法。
  16. 前記基準観測点に対する音響線信号の生成は、前記基準観測点と前記基準観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行い、
    前記従属観測点に対する音響線信号の生成は、前記従属観測点と前記従属観測点に最も近接する受波振動子との間の超音波往復時間を算出し、前記超音波往復時間に前記受波振動子各々に対する前記基準遅延時間を加算した概算反射波到達時間を算出し、前記受波振動子各々に対応する複数の受信信号列から、前記概算反射波到達時間に得られた受信信号値を各々特定して前記複数の受波振動子について加算して行う
    請求項１５に記載の超音波信号処理方法。
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