WO2013176045A1 - 超音波信号処理装置および超音波信号処理方法 - Google Patents

超音波信号処理装置および超音波信号処理方法 Download PDF

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宮地　幸哉
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    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method, and in particular, an ultrasonic signal processing apparatus that scans ultrasonic waves into a subject and determines an acoustic velocity in the subject to create an ultrasonic image, and
  • the present invention relates to an ultrasonic signal processing method.
  • Patent Document 1 discloses that the frame rate is improved by performing transmission / reception for a tomographic image (B mode) once after Doppler transmission / reception during the Doppler repetition period Td (paragraph [0019]. ] To [0020]).
  • Patent Document 3 a scanning procedure is controlled so that two-dimensional blood flow image data and tomographic image data are alternately obtained for each of a plurality of scanning lines in a region of interest, and a time interval between two images is disclosed. It is disclosed to reduce the deviation (paragraph [0030]).
  • the ultrasonic transmission / reception position and direction are changed, and the intensity of the ultrasonic echo is determined for each transmission / reception position and direction. Then, a B-mode image is created by displaying a bright spot corresponding to the intensity of the ultrasonic echo at a position corresponding to the distance to the reflection source of the ultrasonic echo.
  • the measurement of the distribution of sound speed has a problem that it takes time compared to the scan for creating the B-mode image.
  • the sound speed value measurement process takes approximately 11 times the processing time of B-mode image creation. .
  • the sound speed value is measured and displayed in real time while creating and displaying the B-mode image, there is a problem that the frame rate of the B-mode image is lowered.
  • Patent Documents 1 to 3 are not intended to solve the decrease in frame rate that occurs when B-mode image creation and sound velocity distribution measurement are performed in parallel.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and performs a scan for creating an ultrasonic image and a scan for measuring a sound velocity distribution in parallel without reducing the frame rate of the ultrasonic image.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic signal processing apparatus and an ultrasonic signal processing method that can be used.
  • an ultrasonic signal processing device transmits ultrasonic waves to a subject and receives ultrasonic waves reflected by the subject to detect ultrasonic waves.
  • An ultrasonic probe including a plurality of elements that output signals and an ultrasonic probe are controlled to sequentially transmit ultrasonic waves into the subject along a plurality of transmission focus lines and reflected by the subject.
  • the transmission / reception data acquisition means for acquiring transmission / reception data by receiving the ultrasonic wave and the transmission of the ultrasonic wave at least once for each of the plurality of transmission focus lines to create one frame of the ultrasonic image
  • ultrasonic transmission M times along different transmission focus lines (N is an integer less than 1 and less than N) among N transmissions of ultrasonic waves along a plurality of transmission focus lines (N is an integer of 2 or more)
  • a sound speed measuring means for measuring a sound speed in the subject.
  • the ultrasonic image is displayed on the inside of the subject in real time.
  • the sound speed value can be calculated and displayed.
  • the ultrasonic signal processing apparatus creates an ultrasonic image in the subject based on transmission / reception data acquired by the transmission / reception data acquisition means.
  • the image forming apparatus further includes creation means and display means for displaying an ultrasonic image.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic signal processing apparatus according to the second aspect, wherein the sound velocity measuring means creates an N-frame ultrasonic image continuous by the ultrasonic image creating means.
  • the position of the transmission focus line for measuring the speed of sound is made different for each frame.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic signal processing apparatus according to the third aspect, wherein the sound speed for N frames measured when the ultrasonic image generating means generates N consecutive ultrasonic images.
  • the sound speed holding means for holding at least N frames of ultrasonic images to be generated and displayed, and the sound speed distribution in the subject can be obtained by complementing (adding) the sound speeds for N frames held in the sound speed holding means.
  • Sound speed image creating means for creating a sound speed image shown.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic signal processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the sound speed image creating means complements the sound speeds for N frames held in the sound speed holding means.
  • An optimum sound speed value image showing the optimum sound speed value and a local sound speed value image showing the local sound speed value for each region in the subject are created.
  • An ultrasonic signal processing device is configured such that, in the second to fifth aspects, the display means displays the sound velocity image together with the ultrasonic image based on an operation input from the operator. It is a thing.
  • the position of the transmission focus line for measuring the sound speed in consecutive N frames is changed for each frame, and the sound speed obtained in this transmission focus line is added.
  • the sound speed obtained in this transmission focus line is added.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic sound processing apparatus according to the fifth or sixth aspect, wherein the display means converts the optimal sound speed value into a two-dimensional image based on an operation input from the operator. It is configured to select and display at least one of an image, a local sound velocity value image obtained by converting a local sound velocity value for each region in the subject into a two-dimensional image, and an ultrasonic image.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic signal processing apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the sound velocity measuring means is optimized in the subject based on transmission / reception data acquired by transmitting M ultrasonic waves. The sound velocity value is obtained, and the transmission / reception data acquisition means is configured to perform beam forming during N times of ultrasonic wave transmission / reception.
  • the transmission / reception data acquisition unit obtains the pixel value obtained based on the transmission / reception data acquired by M times of ultrasonic transmission. Is used to obtain a line between M transmission lines by interpolation calculation.
  • the sound speed is set to an optimum sound speed value or a local sound speed value.
  • the ultrasonic signal processing apparatus is the ultrasonic signal processing device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the sound speed measuring means is based on the optimum sound speed value in the subject and the local sound speed for each region in the subject. It is configured to measure the value.
  • An ultrasonic signal processing method includes a plurality of elements that transmit ultrasonic waves to a subject, receive ultrasonic waves reflected by the subject, and output ultrasonic detection signals. Transmitting and receiving data by controlling the ultrasonic probe including the transmitter, sequentially transmitting ultrasonic waves into the subject along a plurality of transmission focus lines, and receiving ultrasonic waves reflected by the subject Transmission of ultrasonic waves along a plurality of transmission focus lines when a data acquisition step and transmission of ultrasonic waves are sequentially performed at least once for each of the plurality of transmission focus lines to create an ultrasonic image of one frame.
  • M is an integer of 1 or more and less than N
  • N is an integer of 2 or more
  • the ultrasonic signal processing method is an ultrasonic image that creates an ultrasonic image in a subject based on transmission / reception data acquired in the transmission / reception data acquisition step. It further includes a creation step and a display step for displaying the ultrasonic image on the display means.
  • the ultrasonic signal processing method in the sound velocity measurement process according to the thirteenth aspect, when an N-frame ultrasonic image continuous in the ultrasonic image creation process is created, The position of the transmission focus line for measuring the speed of sound is configured to be different for each frame.
  • the ultrasonic signal processing method is the ultrasonic signal processing method according to the fourteenth aspect, wherein the sound speeds for N frames measured when creating an ultrasonic image of consecutive N frames in the ultrasonic image creating step are used.
  • the sound speed distribution in the subject is obtained by complementing (adding) the sound speed for N frames held in the sound speed holding process and the sound speed holding process for holding the ultrasonic image of at least N frames.
  • the sound speed for N frames held in the sound speed holding step is complemented, so that the optimum in the subject is obtained.
  • An optimum sound speed value image indicating a sound speed value and a local sound speed value image indicating a local sound speed value for each region in the subject are created.
  • the ultrasonic signal processing method further includes a step of displaying the sound velocity image together with the ultrasonic image based on an operation input from the operator by the display means.
  • the ultrasonic signal processing method is the ultrasonic sound signal processing method according to the sixteenth or seventeenth aspect, wherein the optimal sound speed value is obtained by converting the optimal sound speed value into a two-dimensional image based on an operation input from the operator. It is configured to select and display at least one of an image, a local sound velocity value image obtained by converting a local sound velocity value for each region in the subject into a two-dimensional image, and an ultrasonic image.
  • the optimum sound velocity in the subject is obtained based on transmission / reception data acquired by M ultrasonic transmissions. A value is obtained, and in the transmission / reception data acquisition step, beam forming is performed during transmission / reception of N ultrasonic waves.
  • the pixel value obtained based on the transmission / reception data acquired by transmitting M ultrasonic waves is obtained.
  • the line between the M transmission lines is obtained by interpolation calculation.
  • the sound speed is set to an optimum sound speed value or a local sound speed value.
  • the ultrasonic signal processing method provides a local sound velocity value for each region in the subject based on the optimum sound velocity value in the subject in the sound velocity measurement steps of the twelfth to twenty-first aspects. It is comprised so that may be measured.
  • the sound velocity measurement scan line is assigned to only a part of the scan line for creating the ultrasound image (B-mode image), so that the sound velocity in the subject is displayed in real time while displaying the ultrasound image. Values can be calculated and displayed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Diagram showing a linear ultrasonic probe The figure which shows the relationship between the ultrasonic image obtained by the linear type ultrasonic probe and the ultrasonic transmission line
  • Diagram showing a convex ultrasound probe The figure which shows the relationship between the ultrasonic image obtained by the convex type ultrasonic probe and the ultrasonic transmission line
  • combining the received wave which propagates from the point of interest and is received through the point between the point of interest and the ultrasonic probe The figure which shows typically the ultrasonic scan process which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • Timing chart showing execution timing of ultrasonic transmission / reception and ultrasonic signal processing Timing chart showing another example of execution timing of ultrasonic transmission / reception and ultrasonic signal processing
  • the figure for demonstrating the addition process of a sound velocity map The figure which shows typically the ultrasonic scan process which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • the figure which shows typically an ultrasonic scan process in case M (M is an integer below 1 and less than N) among N transmission focus lines (N is an integer greater than or equal to 2) is used as a sound velocity measurement line.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic signal processing apparatus 10 illustrated in FIG. 1 transmits an ultrasonic beam from the ultrasonic probe 300 to the subject OBJ, receives an ultrasonic beam (ultrasonic echo) reflected by the subject OBJ, This is an apparatus for creating and displaying an ultrasonic image from an ultrasonic echo detection signal (ultrasonic detection signal).
  • CPU (Central Processing Unit) 100 controls each block of the ultrasonic signal processing apparatus 10 according to an operation input from the operation input unit 200.
  • the operation input unit 200 is an input device that receives an operation input from an operator, and includes an operation console 202 and a pointing device 204.
  • the console 202 is a display mode between a keyboard that accepts input of character information (for example, patient information), a mode that displays an amplitude image (B-mode image) alone, and a mode that displays a determination result of local sound velocity values.
  • the pointing device 204 is a device that receives an input for designating a region on the screen of the display unit 104, and is, for example, a trackball or a mouse. Note that a touch panel can be used as the pointing device 204.
  • the storage unit 102 is a storage device that stores a control program for controlling the control of each block of the ultrasonic signal processing apparatus 10 in the CPU 100, and is, for example, a hard disk or a semiconductor memory.
  • the display unit 104 is, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display or a liquid crystal display.
  • the display unit 104 displays ultrasonic images (moving images and still images) and various setting screens.
  • the ultrasonic probe 300 is a probe used in contact with the subject OBJ, and includes a plurality of ultrasonic transducers (elements) 302 constituting a one-dimensional or two-dimensional transducer array.
  • the ultrasonic transducer 302 transmits an ultrasonic beam to the subject OBJ based on the drive signal applied from the transmission circuit 402, receives an ultrasonic echo reflected from the subject OBJ, and outputs a detection signal.
  • the ultrasonic transducer 302 includes a vibrator configured by forming electrodes on both ends of a piezoelectric material (piezoelectric body).
  • piezoelectric body examples include piezoelectric ceramics such as PZT (lead zirconate titanate) and polymer piezoelectric elements such as PVDF (polyvinylidene difluoride). Can be used.
  • PZT lead zirconate titanate
  • PVDF polyvinylidene difluoride
  • a pulsed electric signal is sent to the electrode of the vibrator
  • a pulsed ultrasonic wave is generated
  • a continuous wave electric signal is sent to the electrode of the vibrator
  • a continuous wave ultrasonic wave is generated.
  • the ultrasonic waves generated in the respective vibrators are combined to form an ultrasonic beam.
  • the piezoelectric body of each vibrator expands and contracts to generate an electric signal.
  • the electrical signal generated in each transducer is output to the receiving circuit 404 as an ultrasonic detection signal.
  • the ultrasonic transducer 302 it is possible to use a plurality of types of elements having different ultrasonic conversion methods.
  • a light detection type ultrasonic transducer that converts an ultrasonic signal into an optical signal and detects it as an element that receives an ultrasonic wave by using a vibrator constituted by the piezoelectric body as an element that transmits ultrasonic waves ( For example, a Fabry-Perot resonator or a fiber Bragg grating) may be used.
  • the ultrasonic diagnostic processing in live mode will be described.
  • the live mode is a mode for displaying, analyzing, and measuring an ultrasonic image (moving image) obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves by bringing the ultrasonic probe 300 into contact with the subject OBJ.
  • the CPU 100 When the ultrasound probe 300 is brought into contact with the subject OBJ and ultrasound diagnosis is started by an instruction input from the operation input unit 200, the CPU 100 outputs a control signal to the transmission / reception unit 400, and the ultrasound Transmission of the beam to the subject OBJ and reception of ultrasonic echoes from the subject OBJ are started.
  • the CPU 100 sets the transmission direction of the ultrasonic beam and the reception direction of the ultrasonic echo for each ultrasonic transducer 302.
  • the CPU 100 selects a transmission delay pattern according to the transmission direction of the ultrasonic beam, and selects a reception delay pattern according to the reception direction of the ultrasonic echo.
  • the transmission delay pattern is pattern data of a delay time given to the drive signal in order to form an ultrasonic beam in a desired direction by ultrasonic waves transmitted from the plural ultrasonic transducers 302.
  • the reception delay pattern is delay time pattern data given to a detection signal in order to extract ultrasonic echoes from a desired direction by ultrasonic waves received by a plurality of ultrasonic transducers 302.
  • the transmission delay pattern and the reception delay pattern are stored in the storage unit 102 in advance.
  • CPU 100 selects a transmission delay pattern and a reception delay pattern from those stored in storage unit 102, and outputs a control signal to transmission / reception unit 400 in accordance with the selected transmission delay pattern and reception delay pattern to transmit / receive ultrasonic waves. Take control.
  • the transmission circuit 402 generates a drive signal in accordance with a control signal from the CPU 100 and applies the drive signal to the ultrasonic transducer 302. At this time, the transmission circuit 402 delays the drive signal applied to each ultrasonic transducer 302 based on the transmission delay pattern selected by the CPU 100 (transmission focus processing). Here, the transmission circuit 402 adjusts (delays) the timing of applying the drive signal to each ultrasonic transducer 302 so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of ultrasonic transducers 302 form an ultrasonic beam. Note that the timing at which the drive signal is applied may be adjusted so that the ultrasonic waves transmitted from the plurality of ultrasonic transducers 302 reach the entire imaging region of the subject OBJ.
  • the receiving circuit 404 receives and amplifies the ultrasonic detection signal output from each ultrasonic transducer 302. As described above, since the distances between the ultrasonic transducers 302 and the ultrasonic wave reflection sources in the subject OBJ are different, the time for the reflected wave to reach the ultrasonic transducers 302 is different.
  • the reception circuit 404 includes a delay circuit and corresponds to the difference in arrival time (delay time) of the reflected wave according to the sound speed (assumed sound speed) set based on the reception delay pattern selected by the CPU 100 or the distribution of the sound speed. Accordingly, each detection signal is delayed.
  • the reception circuit 404 performs reception focus processing (beam forming) by matching and adding the detection signals given delay times.
  • the addition circuit of the reception circuit 404 adds them.
  • the phases of the ultrasonic detection signals from the other ultrasonic reflection sources cancel each other.
  • the received signal from the ultrasonic reflection source X ROI becomes the largest and the focus is achieved.
  • a sound ray signal hereinafter referred to as an RF signal
  • the A / D converter 406 converts the analog RF signal output from the receiving circuit 404 into a digital RF signal (hereinafter referred to as RF data).
  • the RF data includes phase information of the received wave (carrier wave).
  • the RF data output from the A / D conversion unit 406 is input to the signal processing unit 502 and the raw data memory 602, respectively.
  • the raw data memory 602 sequentially stores RF data input from the A / D conversion unit 406.
  • the raw data memory 602 stores information related to the frame rate input from the CPU 100 (for example, parameters indicating the depth of the reflection position of the ultrasonic wave, the density of the scanning line, and the field width) in association with the RF data.
  • the signal processing unit 502 corrects the attenuation due to the distance according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave by STC (Sensitivity Time gain ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Control) on the RF data, and then performs envelope detection processing to obtain the B mode.
  • Image data image data representing the amplitude of ultrasonic echoes by the brightness (luminance) of a point is generated.
  • the B-mode image data generated by the signal processing unit 502 is obtained by a scanning method different from a normal television signal scanning method. Therefore, the DSC (Digital Scan Converter) 504 converts the B-mode image data into normal image data (for example, television signal scanning system (NTSC (National Television System System Committee) system image data)) (raster conversion). )
  • the image processing unit 506 performs various necessary image processing (for example, gradation processing) on the image data input from the DSC 504.
  • the image memory 508 stores image data input from the image processing unit 506.
  • the D / A converter 112 converts the image data read from the image memory 508 into an analog image signal and outputs the analog image signal to the display unit 104. Thereby, an ultrasonic image (moving image) photographed by the ultrasonic probe 300 is displayed on the display unit 104.
  • the focus line pitch (interval between elements of the transducer 302) of the ultrasonic transducer 302 and the line pitch (vertical line pitch) of the display unit 104 generally do not match.
  • the focus line pitch is larger than the line pitch of the display unit 104, it is necessary to interpolate an image to be displayed on the display unit 104 using the DSC 504.
  • FIG. 2A is a diagram showing a linear ultrasonic probe
  • FIG. 2B is a diagram showing a relationship between an ultrasonic image obtained by the linear ultrasonic probe and an ultrasonic transmission line.
  • an ultrasonic transducer 302 is arranged in a one-dimensional (linear) manner in the linear ultrasonic probe 300A.
  • a plurality of ultrasonic transmission lines A1 output from the linear ultrasonic probe 300A are output from the element surface of the ultrasonic probe 300A so as to be parallel to each other.
  • the pitch of the line A1 transmitted from the linear ultrasonic probe 300A is larger than the vertical line pitch of the ultrasonic image IMG1 displayed on the display unit 104. For this reason, in FIG. 2B, the image between the lines A ⁇ b> 1 is interpolated by the DSC 504 and output to the display unit 104.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a convex ultrasonic probe
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between an ultrasonic image obtained by the convex ultrasonic probe and an ultrasonic transmission line.
  • the ultrasonic transducer 302 is arranged in a convex curve shape with respect to the subject OBJ.
  • the plurality of ultrasonic transmission lines A2 output from the convex ultrasonic probe 300B are output radially from the element surface of the ultrasonic probe 300B.
  • the pitch of the line A2 transmitted from the convex ultrasonic probe 300B is larger than the line pitch of the ultrasonic image IMG2 displayed on the display unit 104. Therefore, in FIG. 3B, the image between the line A ⁇ b> 2 is interpolated by the DSC 504 and output to the display unit 104.
  • the display unit 104 may be detachable from the ultrasonic signal processing apparatus 10.
  • the DSC 504 and the like can be configured to be provided not on the ultrasonic signal processing apparatus 10 but on the display unit 104 side.
  • the DSC 504 does not perform interpolation processing, and a scan converter is provided between the ultrasonic signal processing device 10 and the external display device.
  • a scan converter is provided between the ultrasonic signal processing device 10 and the external display device.
  • the detection signal subjected to the reception focus process in the reception circuit 404 is an RF signal, but the detection signal not subjected to the reception focus process may be an RF signal.
  • a plurality of ultrasonic detection signals output from the plurality of ultrasonic transducers 302 are amplified in the reception circuit 404, and the amplified detection signals, that is, RF signals are A / D converted in the A / D conversion unit 406.
  • the RF data is generated by the conversion.
  • the RF data is supplied to the signal processing unit 502 and stored in the raw data memory 602.
  • the reception focus process is performed digitally in the signal processing unit 502.
  • the moving image reproduction mode is a mode for displaying, analyzing and measuring an ultrasonic diagnostic image based on RF data stored in the raw data memory 602.
  • the CPU 100 switches the operation mode of the ultrasonic signal processing apparatus 10 to the movie playback mode.
  • the CPU 100 instructs the moving image reproduction unit 604 to reproduce the RF data designated by the operation input from the operator.
  • the moving image reproduction unit 604 reads RF data from the raw data memory 602 in accordance with a command from the CPU 100 and transmits it to the signal processing unit 502 of the image signal generation unit 500.
  • the RF data transmitted from the raw data memory 602 is subjected to predetermined processing (processing similar to that in the live mode) in the signal processing unit 502, DSC 504, and image processing unit 506, and converted into image data.
  • the data is output to the display unit 104 via 508 and the D / A conversion unit 112.
  • an ultrasonic image (moving image or still image) based on the RF data stored in the raw data memory 602 is displayed on the display unit 104.
  • the freeze button on the console 202 When the freeze button on the console 202 is pressed while an ultrasonic image (moving image) is displayed in the live mode or the moving image playback mode, the ultrasonic image displayed when the freeze button is pressed is displayed on the display unit 104. A still image is displayed. Thereby, the operator can display and observe a still image of the region of interest (ROI: Region of Interest).
  • ROI Region of Interest
  • the analysis / measurement designated by the operation input from the operator is performed.
  • the data analysis unit 106 acquires RF data before image processing is performed from the A / D conversion unit 406 or the raw data memory 602, and the RF data is obtained.
  • the operator-specified analysis / measurement eg, tissue strain analysis (hardness diagnosis), blood flow measurement, tissue motion measurement, or IMT (Intima-Media Thickness) value Measure.
  • the analysis / measurement result by the data analysis unit 106 is output to the DSC 504 of the image signal generation unit 500.
  • the DSC 504 inserts the analysis / measurement result obtained by the data analysis unit 106 into the image data of the ultrasonic image and outputs it to the display unit 104. Thereby, the ultrasonic image and the analysis / measurement result are displayed on the display unit 104.
  • the data analysis unit 106 calculates the optimum sound speed value and local sound speed value for each region in the subject OBJ based on the RF data output from the transmission / reception unit 400.
  • the optimum sound speed value is obtained, for example, as a sound speed value at which at least one of the contrast and sharpness of the image in the region of interest (ROI) in the subject OBJ is the highest in the B-mode image.
  • the optimum sound speed value corresponds to the average sound speed value in the area from the ultrasonic probe 300 to the area of interest, and is a virtual sound speed value obtained by performing reception focus.
  • the local sound speed value is a sound speed value in the region of interest calculated using the optimum sound speed value.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams schematically illustrating a local sound speed value calculation process according to the present embodiment.
  • the X axis indicates the scanning direction (the arrangement direction of the elements 302)
  • the Z axis indicates the depth direction in the subject OBJ. 4B
  • the sound velocity Va in the region A between the point of interest X ROI and the points A1, A2,..., An and the sound velocity Vb in the region B between the points A1, A2,. Both are assumed to be constant.
  • the boundary S1 between the region A and the region B is linear, but it may be curved or irregular.
  • the received wave W x shown in FIG. 4A is a received wave received when the point of interest X ROI is a reflection point based on the optimum sound speed value at the point of interest X ROI (target of calculation of the local sound speed value).
  • the combined received wave WSUM shown in FIG. 4B is a received wave in which ultrasonic waves propagated from the point of interest XROI are received through points A1, A2,..., An (W A1 , W A2 ,..., W An respectively ).
  • the received waveform when the ultrasonic wave emitted from the points A1, A2,..., An reaches the element surface S2 of the ultrasonic probe 300 is calculated based on the optimum sound velocity value at each point.
  • Resultant received wave W SUM is the point A1, A2, ..., respectively delayed from An X ROI A1 / Va, X ROI A2 / Va, ..., synthesizes the reflected wave emitted by the X ROI An / Va (the ultrasonic echo) Can be obtained.
  • the received wave W x and the synthesized received wave W SUM coincide. Therefore, the sound speed value Va at which the difference between the received wave W x and the combined received wave W SUM is minimized is set as the local sound speed value at the point of interest X ROI (region A).
  • the difference between the received wave W x and the synthesized received wave W SUM is obtained by, for example, a method of obtaining a cross-correlation between the received waveform or the received time in each element 302 of the received wave W x and the synthesized received wave W SUM .
  • the region from the ultrasound probe 300 to the target point X ROI is seeking local sound speed value is divided into areas of two layers in the Z-direction
  • the present invention will now It is not limited to.
  • it may be divided into three or more layers in the Z direction, and local sound velocity values may be obtained sequentially from the layer on the ultrasonic probe 300 side.
  • the local sound speed value may be obtained by assuming a plurality of regions having different optimum sound speed values in the X direction.
  • the sound speed map creating unit 108 generates an image signal representing a sound speed image (sound speed map) displaying the sound speed distribution in the subject based on the calculation by the data analyzing unit 106.
  • the display control unit 110 includes a B-mode image signal generated by the image signal generation unit 500 and an image signal representing a sound speed map generated by the sound speed map generation unit 108 in accordance with an operation of the operator using the console 202. At least one of these is selected to generate an image signal for display.
  • the display image signal is output to an analog image signal by the D / A conversion unit 112 and then output to the display unit 104.
  • a mode for displaying the B mode image alone, a mode for displaying the determination result of the local sound speed value superimposed on the B mode image (for example, color coding or luminance according to the local sound speed value).
  • the display mode is switched between a mode in which the B mode image and the local sound speed value determination result image are displayed simultaneously (Dual). Thereby, the operator can find a lesion, for example, by observing the determination result of the local sound velocity value.
  • a B-mode image obtained by performing at least one of transmission focus processing and reception focus processing based on the determination result of the local sound velocity value may be displayed on the display unit 104.
  • an optimal sound speed value image obtained by converting the optimal sound speed value into a two-dimensional image or a local sound speed value image obtained by converting the local sound speed value into a two-dimensional image may be displayed on the display unit 104.
  • the B-mode image (ultrasound image) and the optimum sound speed value image or local sound speed value image may be displayed side by side or superimposed. Further, the operator may select an image to be displayed side by side or superimposed on the operation input unit 200.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the ultrasonic scan processing according to the first embodiment of the present invention.
  • the X axis indicates the scanning direction.
  • the number of transmission focus lines (the number of scanning lines) for generating one frame of an ultrasonic image (B-mode image) is 240 lines.
  • the optimum sound speed measurement line L Beam forming is performed using the optimum sound speed value calculated by the scanning of 5n + 1), and the B-mode image is created by the image signal generation unit 500.
  • FIG. 6 is a timing chart showing the execution timing of ultrasonic transmission / reception and ultrasonic signal processing. 6, T11, T12,..., T15 are times required for transmission / reception of the lines L (5n + 1), L (5n + 2), L (5n + 3), L (5n + 4), and L (5n + 5), respectively.
  • the CPU 100 When the transmission / reception of the optimum sound speed measurement line L (5n + 1) is completed, the CPU 100 performs beamforming based on the optimum sound speed measurement line L (5n + 1), and the data analysis unit 106 performs the beam forming in the scanning range of the optimum sound speed measurement line L (5n + 1). The optimum sound speed value for each depth is calculated.
  • the optimum sound speed measurement line L (5n + 1) The sound speed correction is performed using the optimum sound speed value for each depth calculated based on (1).
  • the B measurement line is scanned as compared with the case where the transmission line for sound speed correction is scanned for one frame and then the B measurement line is scanned.
  • the time lag between the creation of the mode image and the calculation of the optimum sound speed value can be reduced.
  • the calculation processor the CPU 100, the data analysis unit 106, the sound speed map creation unit 108, and the image signal generation unit 500
  • the CPU 100, the data analysis unit 106, the sound speed map creation unit 108, and the image signal generation unit 500 can be operated efficiently, so that beam forming and the optimum sound speed value are performed. It is possible to reduce the processing time required for such calculations.
  • the number of B measurement lines that do not calculate the sound velocity value is the first beamforming time and the calculation time for calculating the optimum sound velocity value, It is preferable to determine based on the second and subsequent beam forming times.
  • the number of B measurement lines is set so that the transmission / reception time end timing of the last B measurement line (the line immediately before the optimum sound velocity measurement line) and the beamforming start timing based on the last B measurement line substantially coincide. decide.
  • the end timing of the transmission / reception time T15 of the B measurement line L (5n + 5) and the start timing of the fifth beamforming time are made to coincide.
  • the sound velocity map creation unit 108 obtains the optimum sound velocity values at the positions of the B measurement lines L (5n + 2), L (5n + 3), L (5n + 4), and L (5n + 5), the optimum sound velocity measurement line L (5n + 1) is obtained. ), Or may be obtained by interpolation using the optimum sound speed value obtained from the optimum sound speed measurement lines L (5n + 1) and L (5 (n + 1) +1).
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an ultrasonic scanning process according to the second embodiment of the present invention.
  • the X axis indicates the scanning direction.
  • the number of scanning lines for generating one frame of an ultrasonic image is 240 lines.
  • the allocation of the optimum sound speed measurement line is changed for each frame.
  • the assignment of the optimum sound speed measurement line (transmission line set) is repeated.
  • the optimum sound speed value calculated at the time of B-mode shooting of each frame may be held in the RAM or the like of the storage unit 102 and used when displaying a subsequent frame. Specifically, the optimum sound speed value calculated at the time of scanning the first frame F1 is held until the time of scanning from the first to fifth frames F1 to F5, and the optimum sound speed calculated at the time of scanning the second frame F2. The value is held until the second to sixth frames F2 to F6 are scanned (that is, when the optimum sound speed measurement line allocation interval is k, the optimum sound speed measurement result is held while the k frame scan is performed). .) In this way, the optimum sound speed value is rewritten in the frame shooting order. Then, the sound speed map created from the optimum sound speed value held by the sound speed map creating unit 108 is added. This makes it possible to create a sound speed image with high resolution over the entire scan range.
  • Such sound speed map FS C has a high resolution of the sound speed display, and is advantageous in that a time lag is small between the B-mode image.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an ultrasonic scan process according to the third embodiment of the present invention.
  • the X axis indicates the scanning direction.
  • the number of scanning lines for generating one frame of an ultrasonic image (B mode image) is 240 lines.
  • one sound speed measurement line is provided for every five transmission focus lines, but the present invention is not limited to this.
  • N is an integer of 2 or more
  • M is an integer of 1 or more and less than N
  • the sound speed measurement line can be evenly arranged in the N transmission focus lines.
  • the sound velocity measurement line can be arranged for each integer part of N / M (hereinafter referred to as INT (N / M)).
  • the arrangement density of the sound velocity measurement lines may be manually settable by the user by the operation input unit 200 or the pointing device 204.
  • the allocation of the optimum sound speed measurement line can be changed for each frame.
  • ultrasonic waves are transmitted once for each transmission focus line (optimum sound speed measurement line and B measurement line), but the present invention is not limited to this.
  • the ultrasonic signal processing method according to each of the above embodiments can also be applied when performing transmission multifocus in which ultrasonic waves are transmitted a plurality of times for each transmission focus line.
  • transmission multifocus for example, transmission multifocus may be performed only for the optimum sound speed measurement line.
  • the allocation interval of the optimum sound speed measurement line is not limited to 5 lines.
  • the allocation interval of the optimum sound speed measurement line may be determined according to the processing capability of the CPU 100 and the operation status of the CPU 100. For example, as the processing capacity of the CPU 100 is higher or the usage rate of the CPU 100 is lower, the optimum sound speed measurement line allocation interval may be narrowed.
  • the allocation interval of the optimum sound speed measurement line may not be constant.
  • the interval between the optimum sound speed measurement lines may be set while viewing the B-mode image and the sound speed map.
  • each said embodiment has shown the example of the linear type scan, this invention is not limited to this. That is, even when the convex type and sector type scans are performed, it is possible to apply the ultrasonic scan processing of the present embodiment by assigning the optimum sound velocity measurement lines to the B measurement lines at regular intervals. is there.

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Abstract

　本発明の一態様に係る超音波信号処理方法は、複数の送信フォーカスラインそれぞれに対して少なくとも１回ずつ超音波の送信を順次実行して１フレームの超音波画像を作成する場合に、複数の送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｎ回（Ｎは２以上の整数）のうちの異なる送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｍ回（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）において取得した送受信データに基づいて被検体内の音速を測定する。

Description

超音波信号処理装置および超音波信号処理方法
　本発明は超音波信号処理装置および超音波信号処理方法に係り、特に被検体内に超音波を走査して、被検体内の音速を判定して超音波画像を作成する超音波信号処理装置および超音波信号処理方法に関する。
　特許文献１には、ドプラ繰返し周期Ｔｄの間において、ドプラ送受信の後に、断層像（Ｂモード）用の送受信を１回行うことにより、フレームレートを向上させることが開示されている（段落［００１９］から［００２０］）。
　特許文献２には、弾性画像用超音波送受信Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，…を、時間ｔの間隔をおいて行い、Ｂモード画像を作成するエコー信号を得るためのＢモード画像用超音波送受信Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…を、前記弾性画像用超音波送受信の間に行うことが開示されている（段落［００３３］および［００３６］）。
　特許文献３には、関心領域内において、複数本の走査線ごとに２次元血流画像データと断層画像データとが交互に得られるように走査手順を制御して、２つの像の間で時間ずれを少なくすることが開示されている（段落［００３０］）。
特開平０７－１００１３５号公報 特開２０１０－１２４９２６号公報 特開平０７－１１１９９３号公報
　一般に、被検体内のＢモード画像を作成する場合には、超音波の送受信の位置および方向を変化させて、送受信の位置および方向ごとに超音波エコーの強さを求める。そして、超音波エコーの反射源までの距離に対応する位置に、超音波エコーの強さに対応する輝度の輝点を表示させることにより、Ｂモード画像が作成される。
　一方、被検体内の音速の分布を測定するときにも、同様の超音波スキャンが行われるが、超音波の送受信の位置および方向ごとに、受信フォーカスの音速値を変化させながらビームフォーミングを行う。このため、音速の分布の測定は、Ｂモード画像の作成のためのスキャンと比較して時間がかかるという問題がある。例えば、１４４０ｍ／ｓ～１６４０ｍ／ｓの範囲において２０ｍ／ｓ刻みで音速値を変化させながらスキャンを実施した場合、音速値の測定処理には、Ｂモード画像作成のおよそ１１倍の処理時間がかかる。このため、Ｂモード画像の作成および表示を行いながら音速値をリアルタイムで測定して表示する場合、Ｂモード画像のフレームレートが低下するという問題があった。
　特許文献１から３は、Ｂモード画像の作成と音速分布の測定を並行して行うときに生じるフレームレートの低下を解決するためのものではなかった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、超音波画像のフレームレートを低下させることなく、超音波画像の作成のためのスキャンと音速分布の測定のためのスキャンを並行して実施することが可能な超音波信号処理装置および超音波信号処理方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る超音波信号処理装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、超音波探触子を制御して、複数の送信フォーカスラインに沿って被検体内に超音波を順次送信し、被検体によって反射された超音波を受信することにより、送受信データを取得する送受信データ取得手段と、複数の送信フォーカスラインそれぞれに対して少なくとも１回ずつ超音波の送信を順次実行して１フレームの超音波画像を作成する場合に、複数の送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｎ回（Ｎは２以上の整数）のうちの異なる送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｍ回（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）において取得した送受信データに基づいて被検体内の音速を測定する音速測定手段とを備える。
　第１の態様によれば、超音波画像（Ｂモード画像）の作成用の走査ラインの一部のみに音速測定用の走査ラインを割り当てることにより、超音波画像を表示しながらリアルタイムで被検体内の音速値の算出および表示を行うことができる。
　本発明の第２の態様に係る超音波信号処理装置は、第１の態様に加えて、送受信データ取得手段により取得した送受信データに基づいて、被検体内の超音波画像を作成する超音波画像作成手段と、超音波画像を表示する表示手段とを更に備える。
　本発明の第３の態様に係る超音波信号処理装置は、第２の態様において、音速測定手段が、超音波画像作成手段により連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに、被検体内の音速の測定のための送信フォーカスラインの位置をフレームごとに異ならせるように構成したものである。
　本発明の第４の態様に係る超音波信号処理装置は、第３の態様において、超音波画像作成手段により連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに測定されたＮフレーム分の音速を、少なくともＮフレームの超音波画像を作成して表示する間保持する音速保持手段と、音速保持手段に保持されたＮフレーム分の音速を補完（加算）することにより、被検体内の音速分布を示す音速画像を作成する音速画像作成手段とを更に備える。
　本発明の第５の態様に係る超音波信号処理装置は、第４の態様において、音速画像作成手段が、音速保持手段に保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、被検体内の最適音速値を示す最適音速値画像および被検体内の領域ごとの局所音速値を示す局所音速値画像を作成するように構成したものである。
　本発明の第６の態様に係る超音波信号処理装置は、第２から第５の態様において、表示手段が、オペレータからの操作入力に基づいて、音速画像を超音波画像とともに表示するように構成したものである。
　第４から第６の態様では、連続するＮフレームにおいて音速の測定のための送信フォーカスラインの位置をフレームごとに異ならせておき、この送信フォーカスラインにおいて求められた音速を加算する。これにより、超音波の走査方向の分解能が高く、かつ、超音波画像との間でタイムラグが小さい音速画像を作成して表示することができる。
　本発明の第７の態様に係る超音波信号処理装置は、第５または第６の態様において、表示手段が、オペレータからの操作入力に基づいて、最適音速値を２次元画像化した最適音速値画像、被検体内の領域ごとの局所音速値を２次元画像化した局所音速値画像および超音波画像のうちの少なくとも１つを選択して表示するように構成したものである。
　本発明の第８の態様に係る超音波信号処理装置は、第１から第７の態様において、音速測定手段が、Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて被検体内の最適音速値を求め、送受信データ取得手段が、Ｎ回の超音波の送受信の間にビームフォーミングを行うように構成したものである。
　本発明の第９の態様に係る超音波信号処理装置は、第１から第８の態様において、送受信データ取得手段が、Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて得た画素値を用いて、Ｍ回の送信ラインの間のラインを補間演算により求めるように構成したものである。
　本発明の第１０の態様に係る超音波信号処理装置は、第１の態様において、音速を、最適音速値または局所音速値としたものである。
　本発明の第１１の態様に係る超音波信号処理装置は、第１から第１０の態様において、音速測定手段が、被検体内の最適音速値に基づいて、被検体内の領域ごとの局所音速値を測定するように構成したものである。
　本発明の第１２の態様に係る超音波信号処理方法は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子を制御して、複数の送信フォーカスラインに沿って被検体内に超音波を順次送信し、被検体によって反射された超音波を受信することにより、送受信データを取得する送受信データ取得工程と、複数の送信フォーカスラインそれぞれに対して少なくとも１回ずつ超音波の送信を順次実行して１フレームの超音波画像を作成する場合に、複数の送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｎ回（Ｎは２以上の整数）のうちの異なる送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｍ回（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）において取得した送受信データに基づいて被検体内の音速を測定する音速測定工程とを備える。
　本発明の第１３の態様に係る超音波信号処理方法は、第１２の態様に加えて、送受信データ取得工程において取得した送受信データに基づいて、被検体内の超音波画像を作成する超音波画像作成工程と、超音波画像を表示手段に表示する表示工程とを更に備える。
　本発明の第１４の態様に係る超音波信号処理方法は、第１３の態様の音速測定工程において、超音波画像作成工程において連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに、被検体内の音速の測定のための送信フォーカスラインの位置をフレームごとに異ならせるように構成したものである。
　本発明の第１５の態様に係る超音波信号処理方法は、第１４の態様において、超音波画像作成工程において連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに測定されたＮフレーム分の音速を、少なくともＮフレームの超音波画像を作成して表示する間保持する音速保持工程と、音速保持工程において保持されたＮフレーム分の音速を補完（加算）することにより、被検体内の音速分布を示す音速画像を作成する音速画像作成工程とを更に備える。
　本発明の第１６の態様に係る超音波信号処理方法は、第１５の態様の音速画像作成工程において、音速保持工程において保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、被検体内の最適音速値を示す最適音速値画像および被検体内の領域ごとの局所音速値を示す局所音速値画像を作成するように構成したものである。
　本発明の第１７の態様に係る超音波信号処理方法は、第１６の態様において、表示手段により、オペレータからの操作入力に基づいて、音速画像を超音波画像とともに表示する工程を更に備える。
　本発明の第１８の態様に係る超音波信号処理方法は、第１６または第１７の態様において、表示手段により、オペレータからの操作入力に基づいて、最適音速値を２次元画像化した最適音速値画像、被検体内の領域ごとの局所音速値を２次元画像化した局所音速値画像および超音波画像のうちの少なくとも１つを選択して表示するように構成したものである。
　本発明の第１９の態様に係る超音波信号処理方法は、第１２から第１８の態様の音速測定工程において、Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて被検体内の最適音速値を求め、送受信データ取得工程において、Ｎ回の超音波の送受信の間にビームフォーミングを行うように構成したものである。
　本発明の第２０の態様に係る超音波信号処理方法は、第１２から第１９の態様の送受信データ取得工程において、Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて得た画素値を用いて、Ｍ回の送信ラインの間のラインを補間演算により求めるように構成したものである。
　本発明の第２１の態様に係る超音波信号処理方法は、第１２の態様において、音速を、最適音速値または局所音速値としたものである。
　本発明の第２２の態様に係る超音波信号処理方法は、第１２から第２１の態様の音速測定工程において、被検体内の最適音速値に基づいて、被検体内の領域ごとの局所音速値を測定するように構成したものである。
　本発明によれば、超音波画像（Ｂモード画像）の作成用の走査ラインの一部のみに音速測定用の走査ラインを割り当てることにより、超音波画像を表示しながらリアルタイムで被検体内の音速値の算出および表示を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る超音波信号処理装置を示すブロック図 リニア型超音波探触子を示す図 リニア型超音波探触子により得られた超音波画像と超音波送信ラインとの関係を示す図 コンベックス型超音波探触子を示す図 コンベックス型超音波探触子により得られた超音波画像と超音波送信ラインとの関係を示す図 着目点を反射点としたときに受信される受信波を模式的に示す図 着目点から伝播して着目点と超音波探触子との間の点を通って受信される受信波を合成して得られる合成受信波を模式的に示す図 本発明の第１の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図 超音波の送受信および超音波信号処理の実行タイミングを示すタイミングチャート 超音波の送受信および超音波信号処理の実行タイミングの別の例を示すタイミングチャート 本発明の第２の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図 音速マップの加算処理を説明するための図 本発明の第３の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図 Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の送信フォーカスラインのうちのＭ本（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）を音速測定ラインとする場合の超音波スキャン処理を模式的に示す図
　以下、添付図面に従って本発明に係る超音波信号処理装置および超音波信号処理方法の実施の形態について説明する。
　［超音波信号処理装置の構成］
　図１は、本発明の一実施形態に係る超音波信号処理装置を示すブロック図である。
　図１に示す超音波信号処理装置１０は、超音波探触子３００から被検体ＯＢＪに超音波ビームを送信して、被検体ＯＢＪによって反射された超音波ビーム（超音波エコー）を受信し、超音波エコーの検出信号（超音波検出信号）から超音波画像を作成・表示する装置である。
　ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００は、操作入力部２００からの操作入力に応じて超音波信号処理装置１０の各ブロックの制御を行う。
　操作入力部２００は、オペレータからの操作入力を受け付ける入力デバイスであり、操作卓２０２とポインティングデバイス２０４とを含んでいる。操作卓２０２は、文字情報（例えば、患者情報）の入力を受け付けるキーボードと、振幅画像（Ｂモード画像）を単独で表示するモードと局所音速値の判定結果を表示するモードとの間で表示モードを切り替える表示モード切り替えボタンと、ライブモードとフリーズモードとの切り替えを指示するためのフリーズボタンと、動画再生を指示するための動画再生ボタンと、超音波画像の解析・計測を指示するための解析・計測ボタンとを含んでいる。ポインティングデバイス２０４は、表示部１０４の画面上における領域の指定の入力を受け付けるデバイスであり、例えば、トラックボールまたはマウスである。なお、ポインティングデバイス２０４としては、タッチパネルを用いることも可能である。
　格納部１０２は、ＣＰＵ１００に超音波信号処理装置１０の各ブロックの制御を制御するための制御プログラムが格納する記憶装置であり、例えば、ハードディスクまたは半導体メモリである。
　表示部１０４は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイまたは液晶ディスプレイである。表示部１０４は、超音波画像（動画および静止画）の表示、および各種の設定画面を表示を行う。
　超音波探触子３００は、被検体ＯＢＪに当接させて用いるプローブであり、１次元または２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ（素子）３０２を備えている。超音波トランスデューサ３０２は、送信回路４０２から印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体ＯＢＪに送信するとともに、被検体ＯＢＪから反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。
　超音波トランスデューサ３０２は、圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極が形成されて構成された振動子を含んでいる。上記振動子を構成する圧電体としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb (lead) zirconate titanate）のような圧電セラミック、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）のような高分子圧電素子を用いることができる。上記振動子の電極に電気信号を送って電圧を印加すると圧電体が伸縮し、この圧電体の伸縮により各振動子において超音波が発生する。例えば、振動子の電極にパルス状の電気信号を送るとパルス状の超音波が発生し、振動子の電極に連続波の電気信号を送ると連続波の超音波が発生する。そして、各振動子において発生した超音波が合成されて超音波ビームが形成される。また、各振動子により超音波が受信されると、各振動子の圧電体が伸縮して電気信号を発生する。各振動子において発生した電気信号は、超音波の検出信号として受信回路４０４に出力される。
　なお、超音波トランスデューサ３０２としては、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いることも可能である。例えば、超音波を送信する素子として上記圧電体により構成される振動子を用いて、超音波を受信する素子として、超音波信号を光信号に変換して検出する光検出方式の超音波トランスデューサ（例えば、ファブリーペロー共振器、ファイバブラッググレーティング）を用いるようにしてもよい。
　ライブモード時における超音波診断処理について説明する。ライブモードは、被検体ＯＢＪに超音波探触子３００を当接させて超音波の送受信を行うことによって得られた超音波画像（動画）の表示、解析・計測を行うモードである。
　超音波探触子３００が被検体ＯＢＪに当接されて、操作入力部２００からの指示入力により超音波診断が開始されると、ＣＰＵ１００は、送受信部４００に制御信号を出力して、超音波ビームの被検体ＯＢＪへの送信、および被検体ＯＢＪからの超音波エコーの受信を開始させる。ＣＰＵ１００は、超音波トランスデューサ３０２ごとに超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信方向とを設定する。
　さらに、ＣＰＵ１００は、超音波ビームの送信方向に応じて送信遅延パターンを選択するとともに、超音波エコーの受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する。ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２によって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。上記送信遅延パターンおよび受信遅延パターンはあらかじめ格納部１０２に格納されている。ＣＰＵ１００は、格納部１０２に格納されているものの中から送信遅延パターンおよび受信遅延パターンを選択し、選択した送信遅延パターンおよび受信遅延パターンに従って、送受信部４００に制御信号を出力して超音波の送受信制御を行う。
　送信回路４０２は、ＣＰＵ１００からの制御信号に応じて駆動信号を生成して、該駆動信号を超音波トランスデューサ３０２に印加する。このとき、送信回路４０２は、ＣＰＵ１００によって選択された送信遅延パターンに基づいて、各超音波トランスデューサ３０２に印加する駆動信号を遅延させる（送信フォーカス処理）。ここで、送信回路４０２は、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波が超音波ビームを形成するように、各超音波トランスデューサ３０２に駆動信号を印加するタイミングを調整する（遅延させる）。なお、複数の超音波トランスデューサ３０２から一度に送信される超音波が被検体ＯＢＪの撮像領域全体に届くように、駆動信号を印加するタイミングを調節するようにしてもよい。
　受信回路４０４は、各超音波トランスデューサ３０２から出力される超音波検出信号を受信して増幅する。上記のように、各超音波トランスデューサ３０２と被検体ＯＢＪ内の超音波反射源との間の距離がそれぞれ異なるため、各超音波トランスデューサ３０２に反射波が到達する時間が異なる。受信回路４０４は遅延回路を備えており、ＣＰＵ１００によって選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速（仮定音速）または該音速の分布に従って、反射波の到達時刻の差（遅延時間）に相当する分、各検出信号を遅延させる。そして、受信回路４０４は、遅延時間を与えた検出信号を整合加算することにより受信フォーカス処理（ビームフォーミング）を行う。超音波反射源ＸＲＯＩと異なる位置に別の超音波反射源がある場合には、別の超音波反射源からの超音波検出信号は到達時刻が異なるので、受信回路４０４の加算回路で加算することにより、別の超音波反射源からの超音波検出信号の位相が打ち消し合う。これにより、超音波反射源ＸＲＯＩからの受信信号が最も大きくなり、フォーカスが合う。上記受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（以下、ＲＦ信号という。）が形成される。
　Ａ／Ｄ変換部４０６は、受信回路４０４から出力されるアナログのＲＦ信号をデジタルＲＦ信号（以下、ＲＦデータという。）に変換する。ここで、ＲＦデータは、受信波（搬送波）の位相情報を含んでいる。Ａ／Ｄ変換部４０６から出力されるＲＦデータは、信号処理部５０２とＲａｗデータメモリ６０２にそれぞれ入力される。
　Ｒａｗデータメモリ６０２は、Ａ／Ｄ変換部４０６から入力されるＲＦデータを順次格納する。また、Ｒａｗデータメモリ６０２は、ＣＰＵ１００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ＲＦデータに関連付けて格納する。
　信号処理部５０２は、上記ＲＦデータに対して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control）によって、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した後、包絡線検波処理を施し、Ｂモード画像データ（超音波エコーの振幅を点の明るさ（輝度）により表した画像データ）を生成する。
　信号処理部５０２によって生成されたＢモード画像データは、通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものである。このため、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５０４は、上記Ｂモード画像データを通常の画像データ（例えば、テレビジョン信号の走査方式（ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式）の画像データ）に変換（ラスター変換）する。画像処理部５０６は、ＤＳＣ５０４から入力される画像データに、各種の必要な画像処理（例えば、階調処理）を施す。
　画像メモリ５０８は、画像処理部５０６から入力される画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換部１１２は、画像メモリ５０８から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部１０４に出力する。これにより、超音波探触子３００によって撮影された超音波画像（動画）が表示部１０４に表示される。
　なお、超音波トランスデューサ３０２のフォーカスラインピッチ（トランスデューサ３０２の素子間の間隔）と表示部１０４のラインピッチ（縦ラインピッチ）は、一般に一致していない。例えば、フォーカスラインピッチが表示部１０４のラインピッチより大きい場合、ＤＳＣ５０４を用いて表示部１０４に表示する画像を補間する必要がある。
　図２Ａは、リニア型超音波探触子を示す図であり、図２Ｂは、リニア型超音波探触子により得られた超音波画像と超音波送信ラインとの関係を示す図である。
　図２Ａに示すように、リニア型超音波探触子３００Ａには、超音波トランスデューサ３０２が１次元状（リニア）に配置されている。リニア型超音波探触子３００Ａから出力される複数の超音波送信ラインＡ１は、超音波探触子３００Ａの素子面から互いに平行になるように出力される。図２Ｂに示すように、リニア型超音波探触子３００Ａから送信されるラインＡ１のピッチは、表示部１０４に表示される超音波画像ＩＭＧ１の縦ラインピッチよりも大きい。このため、図２Ｂにおいて、ラインＡ１の間の画像がＤＳＣ５０４により補間されて表示部１０４に出力される。
　図３Ａは、コンベックス型超音波探触子を示す図であり、図３Ｂは、コンベックス型超音波探触子により得られた超音波画像と超音波送信ラインとの関係を示す図である。
　図３Ａに示すように、コンベックス型超音波探触子３００Ｂには、超音波トランスデューサ３０２が被検体ＯＢＪに対して凸な曲線状に配置されている。コンベックス型超音波探触子３００Ｂから出力される複数の超音波送信ラインＡ２は、超音波探触子３００Ｂの素子面から放射状に出力される。図３Ｂに示すように、コンベックス型超音波探触子３００Ｂから送信されるラインＡ２のピッチは、表示部１０４に表示される超音波画像ＩＭＧ２のラインピッチよりも大きい。このため、図３Ｂにおいて、ラインＡ２の間の画像がＤＳＣ５０４により補間されて表示部１０４に出力される。
　なお、表示部１０４は、超音波信号処理装置１０から着脱可能なものであってもよい。この場合、ＤＳＣ５０４等は、超音波信号処理装置１０ではなく、表示部１０４側に設けるように構成することができる。また、超音波信号処理装置１０とは別の外部表示装置に画像を出力する場合には、ＤＳＣ５０４では補間処理を行わず、超音波信号処理装置１０と外部表示装置との間にスキャンコンバータを設けて、該スキャンコンバータを用いて該外部表示装置のモニタの解像度に応じた補間処理を行うようにすることも可能である。
　なお、本実施形態では、受信回路４０４において受信フォーカス処理が施された検出信号をＲＦ信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をＲＦ信号としてもよい。この場合、複数の超音波トランスデューサ３０２から出力される複数の超音波検出信号が、受信回路４０４において増幅され、増幅された検出信号、即ち、ＲＦ信号が、Ａ／Ｄ変換部４０６においてＡ／Ｄ変換されることによってＲＦデータが生成される。そして、上記ＲＦデータは、信号処理部５０２に供給されるとともに、Ｒａｗデータメモリ６０２に格納される。受信フォーカス処理は、信号処理部５０２においてデジタル的に行われる。
　次に、動画再生モードについて、図１を参照して説明する。動画再生モードは、Ｒａｗデータメモリ６０２に格納されているＲＦデータに基づいて超音波診断画像の表示、解析・計測を行うモードである。
　操作卓２０２の動画再生ボタンが押下されると、ＣＰＵ１００は、超音波信号処理装置１０の動作モードを動画再生モードに切り替える。動画再生モード時には、ＣＰＵ１００は、オペレータからの操作入力により指定されたＲＦデータの再生を動画再生部６０４に指令する。動画再生部６０４は、ＣＰＵ１００からの指令に従って、Ｒａｗデータメモリ６０２からＲＦデータを読み出して、画像信号生成部５００の信号処理部５０２に送信する。Ｒａｗデータメモリ６０２から送信されたＲＦデータは、信号処理部５０２、ＤＳＣ５０４および画像処理部５０６において所定の処理（ライブモード時と同様の処理）が施されて画像データに変換された後、画像メモリ５０８およびＤ／Ａ変換部１１２を経て表示部１０４に出力される。これにより、Ｒａｗデータメモリ６０２に格納されたＲＦデータに基づく超音波画像（動画または静止画）が表示部１０４に表示される。
　ライブモードまたは動画再生モード時において、超音波画像（動画）が表示されているときに操作卓２０２のフリーズボタンが押下されると、フリーズボタン押下時に表示されている超音波画像が表示部１０４に静止画表示される。これにより、オペレータは、着目領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の静止画を表示させて観察することができる。
　操作卓２０２の計測ボタンが押下されると、オペレータからの操作入力により指定された解析・計測が行われる。データ解析部１０６は、各動作モード時に計測ボタンが押下された場合に、Ａ／Ｄ変換部４０６またはＲａｗデータメモリ６０２から、画像処理が施される前のＲＦデータを取得し、当該ＲＦデータを用いてオペレータ指定の解析・計測（例えば、組織部の歪み解析（硬さ診断）、血流の計測、組織部の動き計測、またはＩＭＴ（内膜中膜複合体厚：Intima-Media Thickness）値計測）を行う。データ解析部１０６による解析・計測結果は、画像信号生成部５００のＤＳＣ５０４に出力される。ＤＳＣ５０４は、データ解析部１０６による解析・計測結果を超音波画像の画像データに挿入して表示部１０４に出力する。これにより、超音波画像と解析・計測結果とが表示部１０４に表示される。
　データ解析部１０６は、送受信部４００から出力されるＲＦデータに基づいて、被検体ＯＢＪ内の領域ごとの最適音速値および局所音速値を算出する。
　ここで、最適音速値は、例えば、Ｂモード画像において、被検体ＯＢＪ内の着目領域（ＲＯＩ）における画像のコントラストおよびシャープネスのうちの少なくとも一方が最も高くなる音速値として求められる。すなわち、最適音速値は、超音波探触子３００から上記着目領域まで間の領域の平均音速値に対応しており、受信フォーカスを行うことにより求められる仮想的な音速値である。
　また、局所音速値は、上記最適音速値を用いて算出される上記着目領域における音速値である。
　図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る局所音速値の算出処理を模式的に示す図である。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、Ｘ軸はスキャン方向（素子３０２の配列方向）を示しており、Ｚ軸は被検体ＯＢＪ内における深度方向を示している。図４Ｂにおける着目点ＸＲＯＩと点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎの間の領域Ａにおける音速Ｖａと、点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと超音波探触子３００の間の領域Ｂにおける音速Ｖｂはいずれも一定と仮定する。なお、図４Ｂにおいて、領域Ａと領域Ｂの境界Ｓ１は直線状であるが、曲線状または不規則な形状であってもよい。
　図４Ａに示す受信波Ｗｘは、着目点ＸＲＯＩ（局所音速値の算出対象）における最適音速値に基づいて、着目点ＸＲＯＩを反射点としたときに受信される受信波である。
　図４Ｂに示す合成受信波ＷＳＵＭは、着目点ＸＲＯＩから伝播した超音波が点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを通って受信される受信波（それぞれＷＡ１，ＷＡ２，…，ＷＡｎ）を合成して得られる合成受信波である。着目点ＸＲＯＩから点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎまでの距離をそれぞれＸＲＯＩＡ１，ＸＲＯＩＡ２，…，ＸＲＯＩＡｎとすると、着目点ＸＲＯＩからの超音波が点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎに到達するまでの時間は、それぞれＸＲＯＩＡ１／Ｖａ，ＸＲＯＩＡ２／Ｖａ，…，ＸＲＯＩＡｎ／Ｖａとなる。また、点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎから発した超音波が超音波探触子３００の素子面Ｓ２に到達するときの受信波形は、各点における最適音速値に基づいて算出される。合成受信波ＷＳＵＭは、点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎからそれぞれ遅延ＸＲＯＩＡ１／Ｖａ，ＸＲＯＩＡ２／Ｖａ，…，ＸＲＯＩＡｎ／Ｖａで発した反射波（超音波エコー）を合成することにより求めることができる。
　ホイヘンスの原理によれば、受信波Ｗｘと合成受信波ＷＳＵＭは一致する。このため、受信波Ｗｘと合成受信波ＷＳＵＭの差が最小になる音速値Ｖａを着目点ＸＲＯＩ（領域Ａ）における局所音速値とする。受信波Ｗｘと合成受信波ＷＳＵＭの差は、例えば、受信波Ｗｘと合成受信波ＷＳＵＭの各素子３０２における受信波形ないし受信時刻の相互相関をとる方法等により求められる。
　なお、図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、超音波探触子３００から着目点ＸＲＯＩまでの領域をＺ方向の２層の領域に分けて局所音速値を求めているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｚ方向に３層以上の領域に分けて、超音波探触子３００側の層から順番に局所音速値を求めるようにしてもよい。また、最適音速値が相互に異なる複数の領域をＸ方向に想定して局所音速値を求めるようにしてもよい。
　音速マップ作成部１０８は、データ解析部１０６によって算出されたに基づいて、被検体内における音速分布を表示する音速画像（音速マップ）を表す画像信号を生成する。表示制御部１１０は、操作卓２０２を用いたオペレータの操作に従って、画像信号生成部５００によって生成されるＢモード画像信号と、音速マップ作成部１０８によって生成される音速マップを表す画像信号とのうちの少なくとも１つを選択して、表示用の画像信号を生成する。この表示用の画像信号は、Ｄ／Ａ変換部１１２によってアナログの画像信号に出力された後、表示部１０４に出力される。
　表示モード切り替えボタンが押下されると、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に局所音速値の判定結果を重畳して表示するモード（例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、または局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）、Ｂモード画像と局所音速値の判定結果の画像を同時に（Ｄｕａｌ）表示するモードの間で表示モードが切り替わる。これにより、オペレータは、局所音速値の判定結果を観察することで、例えば、病変を発見することができる。
　なお、局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス処理および受信フォーカス処理の少なくとも一方を施すことにより得られたＢモード画像を表示部１０４に表示してもよい。また、最適音速値を２次元画像化した最適音速値画像または局所音速値を２次元画像化した局所音速値画像を表示部１０４に表示してもよい。また、Ｂモード画像（超音波画像）と、最適音速値画像または局所音速値画像とを並べてまたは重畳表示してもよい。また、並べてまたは重畳表示する画像を操作入力部２００によりオペレータが選択できるようにしてもよい。
　［超音波スキャンの第１の実施形態］
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図である。図５において、Ｘ軸は、走査方向を示している。図５に示す例では、超音波画像（Ｂモード画像）１フレームを生成するための送信フォーカスラインの数（走査ライン数）を２４０ラインとする。
　図５に示すように、本実施形態では、２４０のＢモード画像作成用の走査ライン（Ｂ測定ライン）Ｌ（１），…，Ｌ（２４０）のうち、ラインＬ（５ｎ＋１）（ｎ＝０，１，…，４７）のみにおいて、最適音速値の測定用のスキャンが行われる。すなわち、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）（ｎ＝０，１，…，４７）の走査時には、音速値を変化させながら走査が行われて、Ｂモード画像の作成と同時に、走査範囲における最適音速値が算出される。そして、最適音速測定ラインの間の４本のＢ測定ラインＬ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋３），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）の走査時には、その直前に走査された最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）の走査により算出された最適音速値を用いてビームフォーミングが行われて、画像信号生成部５００によりＢモード画像が作成される。
　図６は、超音波の送受信および超音波信号処理の実行タイミングを示すタイミングチャートである。図６において、Ｔ１１，Ｔ１２，…，Ｔ１５は、それぞれラインＬ（５ｎ＋１），Ｌ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋３），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）の送受信に要する時間である。
　図６に示すように、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）の送受信が終了すると、引き続いて、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋３），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）、最適音速測定ラインＬ（５（ｎ＋１）＋１）、Ｂ測定ラインＬ（５（ｎ＋１）＋２），Ｌ（５（ｎ＋１）＋３），…の送受信が順次実行される。
　最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）の送受信が終了すると、ＣＰＵ１００は、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）に基づくビームフォーミングを行って、データ解析部１０６により最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）の走査範囲における深度ごとの最適音速値を算出する。そして、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋３），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）の走査により受信された超音波検出信号のビームフォーミングを行う場合には、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）に基づいて算出された深度ごとの最適音速値が用いて音速補正が行われる。
　そして、以降の最適音速測定ラインＬ（５（ｎ＋１）＋１）、Ｂ測定ラインＬ（５（ｎ＋１）＋２），Ｌ（５（ｎ＋１）＋３），…の送受信時にも同様の処理が繰り返されることにより、画像信号生成部５００により１フレーム分のＢモード画像が作成されるとともに、音速マップ作成部１０８により最適音速値の分布を示す音速マップが作成される。また、上記最適音速値を用いて被検体ＯＢＪ内の局所音速値を算出することにより、局所音速値の分布を示す音速マップが作成される。このＢモード画像および音速マップは、操作入力部２００によって設定された表示モードに応じて表示部１０４に表示される。
　本実施形態によれば、Ｂ測定ラインの一部のみに最適音速測定ラインを割り当てることにより、音速補正用の送信ラインを１フレーム分スキャンした後にＢ測定ラインのスキャンを行う場合と比べて、Ｂモード画像の作成と最適音速値の算出の間のタイムラグを小さくすることができる。これにより、Ｂモード画像を表示しながらリアルタイムで最適音速値および局所音速値の算出および表示を行うことができる。また、図６に示すように、計算用のプロセッサ（ＣＰＵ１００、データ解析部１０６、音速マップ作成部１０８および画像信号生成部５００）を効率的に動作させることができるため、ビームフォーミングおよび最適音速値等の計算に必要な処理時間を短縮することが可能になる。
　なお、音速値計算を行わないＢ測定ラインの本数（本実施形態では、Ｌ（５ｎ＋２）からＬ（５ｎ＋５）の４本）は、１回目のビームフォーミング時間および最適音速値計算の計算時間と、２回目以降のビームフォーミング時間に基づいて決めることが好ましい。例えば、最後のＢ測定ライン（最適音速測定ラインの直前のライン）の送受信時間の終了タイミングと、最後のＢ測定ラインに基づくビームフォーミングの開始タイミングが略一致するように、Ｂ測定ラインの本数を決定する。本実施形態では、図７に示すように、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋５）の送受信時間Ｔ１５の終了タイミングと５回目のビームフォーミング時間の開始タイミングが一致するようにする。上記のようにＢ測定ラインの本数を決定することにより、ビームフォーミングおよび最適音速値等の計算に必要な処理時間をより短縮することが可能になる。
　なお、音速マップ作成部１０８が、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋３），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）の位置における最適音速値を求める場合には、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）とＬ（５（ｎ＋１）＋１）により求められた最適音速値を用いて補間により求めるようにしてもよい。
　［第２の実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
　図８は、本発明の第２の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図である。図８において、Ｘ軸は、走査方向を示している。図８に示す例では、超音波画像（Ｂモード画像）１フレームを生成するための走査ライン数を２４０ラインとする。
　本実施形態では、フレームごとに最適音速測定ラインの割り当てが変更される。図８に示すように、１枚目のフレームＦ１のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋１）（ｎ＝０，１，…，４７）（フレームＦ１に対する送信ラインセット）に、２枚目のフレームＦ２のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋２）（ｎ＝０，１，…，４７）（フレームＦ２に対する送信ラインセット）に、３枚目のフレームＦ３のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋３）（ｎ＝０，１，…，４７）（フレームＦ３に対する送信ラインセット）に、４枚目のフレームＦ４のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋４）（ｎ＝０，１，…，４７）（フレームＦ４に対する送信ラインセット）に、５枚目のフレームＦ５のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋５）（ｎ＝０，１，…，４７）（フレームＦ５に対する送信ラインセット）にそれぞれ割り当てられる。
　そして、６枚目のフレームＦ６のスキャン時には、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋１）（ｎ＝０，１，…，４７）に割り当てられ、６枚目のフレームＦ６以降は、上記の順番で最適音速測定ライン（送信ラインセット）の割り当てが繰り返される。
　本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、Ｂモード画像を表示しながらリアルタイムで最適音速値および局所音速値の算出および表示を行うことができる。
　なお、本実施形態では、各フレームのＢモード撮影時に算出した最適音速値を格納部１０２のＲＡＭ等に保持しておき、後のフレームの表示時に利用するようにしてもよい。具体的には、１枚目のフレームＦ１のスキャン時に算出した最適音速値を１から５枚目のフレームＦ１からＦ５のスキャン時まで保持し、２枚目のフレームＦ２のスキャン時に算出した最適音速値を２から６枚目のフレームＦ２からＦ６のスキャン時まで保持する（すなわち、最適音速測定ラインの割り当て間隔をｋとした場合、最適音速の測定結果をｋフレームのスキャンを実行する間保持する。）。このように、フレームの撮影順に最適音速値が書き換えられる。そして、音速マップ作成部１０８により保持した最適音速値から作成された音速マップを加算する。これにより、スキャン範囲全体に渡って分解能が高い音速画像を作成することが可能になる。
　図９に示すように、フレームＦ１のスキャン時に得られた最適音速値の音速マップＦＳ１には、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋１）（ｎ＝０，１，…，４７）の位置にのみ音速が（例えば、色調により）図示されている。同様に、フレームＦ２からＦ５のスキャン時に得られた最適音速値の音速マップＦＳ２からＦＳ５には、それぞれ最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋２）からＬ（５ｎ＋５）の位置にのみ音速が図示されている。図９に示す音速マップＦＳ１からＦＳ５を足し合わせることにより、スキャン範囲全体の音速マップＦＳＣが作成される。これにより、フレームＦ５以降のＢモード画像の表示時において、スキャン範囲全体の音速マップＦＳＣを表示させることが可能になる。
　そして、６枚目のフレームＦ６に対応する音速マップＦＳ６が作成されると、フレームＦ１がＦ６に置き換えられて、音速マップＦ６およびＦ２からＦ５の加算処理により音速画像が作成される。このような音速マップＦＳＣは、音速表示の分解能が高く、かつ、Ｂモード画像との間のタイムラグが小さいという利点がある。
　［第３の実施形態］
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
　図１０は、本発明の第３の実施形態に係る超音波スキャン処理を模式的に示す図である。図１０において、Ｘ軸は、走査方向を示している。図１０に示す例では、超音波画像（Ｂモード画像）１フレームを生成するための走査ライン数を２４０ラインとする。
　本実施形態では、最適音速測定ラインがラインＬ（５ｎ＋３）（ｎ＝０，１，…，４７）に割り当てられている。
　本実施形態では、まず、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋３）（ｎ＝０，１，…，４７）において送受信が実行されて、データ解析部１０６により最適音速値が算出される。
　次に、最適音速値の算出と平行して、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋１），Ｌ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）における超音波の送受信が順次実行される。そして、最適音速測定ラインＬ（５ｎ＋３）により算出された最適音速値を用いて、Ｂ測定ラインＬ（５ｎ＋１），Ｌ（５ｎ＋２），Ｌ（５ｎ＋４），Ｌ（５ｎ＋５）におけるビームフォーミングが行われる。
　上記の処理をｎ＝０，１，…，４７について順次繰り返すことにより、１フレーム分のＢモード画像が得られる。
　本実施形態においても、上記第１および第２の実施形態と同様に、Ｂモード画像を表示しながらリアルタイムで最適音速値および局所音速値の算出および表示を行うことができる。
　なお、上記の各実施形態では、送信フォーカスライン５本ごとに音速測定ラインが１本であったが、本発明はこれに限定されるものではない。Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の送信フォーカスラインのうちのＭ本（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）を音速測定ラインとしてもよい。この場合、音速測定ラインは、Ｎ本の送信フォーカスラインの中に均等に配置することが可能である。例えば、図１１に示すように、音速測定ラインは、Ｎ／Ｍの整数部分（以下、ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）と記載する。）ごとに配置することが可能である。また、音速測定ラインの配置密度は、操作入力部２００またはポインティングデバイス２０４等により、ユーザが手動で設定可能としてもよい。
　図１１の例においても、第２の実施形態に記載のように、フレームごとに最適音速測定ラインの割り当てを変更することができる。音速測定ラインをＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）ごとに配置した場合、１枚目のフレームＦ１のスキャン時には、最適音速測定ラインを、ラインＬ（Ｎｎ＋１），Ｌ（Ｎｎ＋１＋ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），Ｌ（Ｎｎ＋１＋２×ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），…（ｎ＝０，１，…，４７；ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）＜Ｎ）（フレームＦ１に対する送信ラインセット）とし、２枚目のフレームＦ２のスキャン時には、最適音速測定ラインを、ラインＬ（Ｎｎ＋２），Ｌ（Ｎｎ＋２＋ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），Ｌ（Ｎｎ＋２＋２×ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），…（ｎ＝０，１，…，４７；ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）＜Ｎ）（フレームＦ２に対する送信ラインセット）とし、ｉ枚目のフレームＦｉのスキャン時には、最適音速測定ラインを、ラインＬ（Ｎｎ＋ｉ），Ｌ（Ｎｎ＋ｉ＋ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），Ｌ（Ｎｎ＋ｉ＋２×ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）），…（ｎ＝０，１，…，４７；ＩＮＴ（Ｎ／Ｍ）＜Ｎ；ｉ＜Ｎ）（フレームＦｉに対する送信ラインセット）とすればよい。
　また、図１１の例においても、第３の実施形態に記載のように、最適音速測定ラインの配置と、ラインの送受信の順番を設定することが可能である。
　上記の各実施形態では、送信フォーカスライン（最適音速測定ラインおよびＢ測定ライン）ごとに超音波の送信を１回ずつ行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、送信フォーカスラインごとに複数回超音波を送信する送信マルチフォーカスを行う場合にも、上記の各実施形態に係る超音波信号処理方法は適用可能である。また、送信マルチフォーカスを行う場合には、例えば、最適音速測定ラインについてのみ送信マルチフォーカスを実施するようにしてもよい。
　なお、最適音速測定ラインの割り当て間隔は５ラインに限定されるものではない。最適音速測定ラインの割り当て間隔は、ＣＰＵ１００の処理能力やＣＰＵ１００の動作状況に応じて決定されるようにしてもよい。例えば、ＣＰＵ１００の処理能力が高いほど、または、ＣＰＵ１００の使用率が低いほど、最適音速測定ラインの割り当て間隔を狭くするようにしてもよい。
　また、最適音速測定ラインの割り当て間隔は一定でなくてもよい。例えば、オペレータが操作入力部２００から操作入力を行うことにより、Ｂモード画像および音速マップを見ながら、最適音速測定ラインの間隔を設定できるようにしてもよい。
　なお、上記の各実施形態は、リニア型のスキャンの例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、コンベックス型、セクタ型のスキャンを実施する場合においても、Ｂ測定ラインの中に最適音速測定ラインを一定の間隔で割り当てることにより、本実施形態の超音波スキャン処理を適用することが可能である。
　１０…超音波信号処理装置、１００…ＣＰＵ、１０２…格納部、１０４…表示部、１０６…データ解析部、１０８…音速マップ作成部、１１０…表示制御部、１１２…Ｄ／Ａ変換部、２００…操作入力部、２０２…操作卓、２０４…ポインティングデバイス、３００…超音波探触子、３０２…超音波トランスデューサ（素子）、４００…送受信部、４０２…送信回路、４０４…受信回路、４０６…Ａ／Ｄ変換部、５００…画像信号生成部、５０２…信号処理部、５０４…ＤＳＣ、５０６…画像処理部、５０８…画像メモリ、６００…再生部、６０２…Ｒａｗデータメモリ、６０４…動画再生部

Claims (22)

  1. 　超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子と、
    　前記超音波探触子を制御して、複数の送信フォーカスラインに沿って被検体内に超音波を順次送信し、前記被検体によって反射された前記超音波を受信することにより、送受信データを取得する送受信データ取得手段と、
    　前記複数の送信フォーカスラインそれぞれに対して少なくとも１回ずつ超音波の送信を順次実行して１フレームの超音波画像を作成する場合に、前記複数の送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｎ回（Ｎは２以上の整数）のうちの異なる送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｍ回（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）において取得した送受信データに基づいて前記被検体内の音速を測定する音速測定手段と、
    　を備える超音波信号処理装置。
  2. 　前記送受信データ取得手段により取得した送受信データに基づいて、前記被検体内の超音波画像を作成する超音波画像作成手段と、
    　前記超音波画像を表示する表示手段と、
    　を更に備える請求項１記載の超音波信号処理装置。
  3. 　前記音速測定手段が、前記超音波画像作成手段により連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに、前記被検体内の音速の測定のための送信フォーカスラインの位置をフレームごとに異ならせる、請求項２記載の超音波信号処理装置。
  4. 　前記超音波画像作成手段により連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに測定されたＮフレーム分の音速を、少なくとも前記Ｎフレームの超音波画像を作成して表示する間保持する音速保持手段と、
    　前記音速保持手段に保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、被検体内の音速分布を示す音速画像を作成する音速画像作成手段と、
    　を更に備える、請求項３記載の超音波信号処理装置。
  5. 　前記音速画像作成手段が、前記音速保持手段に保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、前記被検体内の最適音速値を示す最適音速値画像および前記被検体内の領域ごとの局所音速値を示す局所音速値画像を作成する、請求項４記載の超音波信号処理装置。
  6. 　前記表示手段が、オペレータからの操作入力に基づいて、前記音速画像を前記超音波画像とともに表示する、請求項２から５のいずれか１項記載の超音波信号処理装置。
  7. 　前記表示手段が、オペレータからの操作入力に基づいて、最適音速値を２次元画像化した最適音速値画像、前記被検体内の領域ごとの局所音速値を２次元画像化した局所音速値画像および前記超音波画像のうちの少なくとも１つを選択して表示する、請求項５または６記載の超音波信号処理装置。
  8. 　前記音速測定手段が、前記Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて前記被検体内の最適音速値を求め、
    　前記送受信データ取得手段が、前記Ｎ回の超音波の送受信の間にビームフォーミングを行う、請求項１から７のいずれか１項記載の超音波信号処理装置。
  9. 　前記送受信データ取得手段が、前記Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて得た画素値を用いて、前記Ｍ回の送信ラインの間のラインを補間演算により求める、請求項１から８のいずれか１項記載の超音波信号処理装置。
  10. 　前記音速が、最適音速値または局所音速値である、請求項１記載の超音波信号処理装置。
  11. 　前記音速測定手段が、前記被検体内の最適音速値に基づいて、前記被検体内の領域ごとの局所音速値を測定する、請求項１から１０のいずれか１項記載の超音波信号処理装置。
  12. 　超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の素子を含む超音波探触子を制御して、複数の送信フォーカスラインに沿って被検体内に超音波を順次送信し、前記被検体によって反射された前記超音波を受信することにより、送受信データを取得する送受信データ取得工程と、
    　前記複数の送信フォーカスラインそれぞれに対して少なくとも１回ずつ超音波の送信を順次実行して１フレームの超音波画像を作成する場合に、前記複数の送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｎ回（Ｎは２以上の整数）のうちの異なる送信フォーカスラインに沿う超音波の送信Ｍ回（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）において取得した送受信データに基づいて前記被検体内の音速を測定する音速測定工程と、
    　を備える超音波信号処理方法。
  13. 　前記送受信データ取得工程において取得した送受信データに基づいて、前記被検体内の超音波画像を作成する超音波画像作成工程と、
    　前記超音波画像を表示手段に表示する表示工程と、
    　を更に備える請求項１２記載の超音波信号処理方法。
  14. 　前記音速測定工程において、前記超音波画像作成工程において連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに、前記被検体内の音速の測定のための送信フォーカスラインの位置をフレームごとに異ならせる、請求項１３記載の超音波信号処理方法。
  15. 　前記超音波画像作成工程において連続するＮフレームの超音波画像を作成するときに測定されたＮフレーム分の音速を、少なくとも前記Ｎフレームの超音波画像を作成して表示する間保持する音速保持工程と、
    　前記音速保持工程において保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、被検体内の音速分布を示す音速画像を作成する音速画像作成工程と、
    　を更に備える、請求項１４記載の超音波信号処理方法。
  16. 　前記音速画像作成工程において、前記音速保持工程において保持されたＮフレーム分の音速を補完することにより、前記被検体内の最適音速値を示す最適音速値画像および前記被検体内の領域ごとの局所音速値を示す局所音速値画像を作成する、請求項１５記載の超音波信号処理方法。
  17. 　前記表示手段により、オペレータからの操作入力に基づいて、前記音速画像を前記超音波画像とともに表示する工程を更に備える、請求項１３から１６のいずれか１項記載の超音波信号処理方法。
  18. 　前記表示手段により、オペレータからの操作入力に基づいて、最適音速値を２次元画像化した最適音速値画像、前記被検体内の領域ごとの局所音速値を２次元画像化した局所音速値画像および前記超音波画像のうちの少なくとも１つを選択して表示する、請求項１６または１７記載の超音波信号処理方法。
  19. 　前記音速測定工程において、前記Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて前記被検体内の最適音速値を求め、
    　前記送受信データ取得工程において、前記Ｎ回の超音波の送受信の間にビームフォーミングを行う、請求項１２から１８のいずれか１項記載の超音波信号処理方法。
  20. 　前記送受信データ取得工程において、前記Ｍ回の超音波の送信により取得した送受信データに基づいて得た画素値を用いて、前記Ｍ回の送信ラインの間のラインを補間演算により求める、請求項１２から１９のいずれか１項記載の超音波信号処理方法。
  21. 　前記音速が、最適音速値または局所音速値である、請求項１２記載の超音波信号処理方法。
  22. 　前記音速測定工程において、前記被検体内の最適音速値に基づいて、前記被検体内の領域ごとの局所音速値を測定する、請求項１２から２１のいずれか１項記載の超音波信号処理方法。
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