超音波診断装置及び超音波送受信方法
【課題】並列同時受信における画質の向上。
【解決手段】受信部１７は、エコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成する。複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含む。複数の受信ビームデータセットの各々は、複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される。走査制御部１３は、複数の受信ビームの空間的配置を設定する。複数の受信ビームは、不等間隔に配置される。加算合成部１９は、複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成する。複数の合成ビームデータセットの各々は、同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である。画像生成部２１は、複数の合成ビームデータセットに基づいて超音波画像データを生成する。
【解決手段】受信部１７は、エコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成する。複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含む。複数の受信ビームデータセットの各々は、複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される。走査制御部１３は、複数の受信ビームの空間的配置を設定する。複数の受信ビームは、不等間隔に配置される。加算合成部１９は、複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成する。複数の合成ビームデータセットの各々は、同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である。画像生成部２１は、複数の合成ビームデータセットに基づいて超音波画像データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置では、フレームレートを向上させるため、並列同時受信法が提案されている。並列同時受信法において超音波診断装置は、超音波の送信ビームを送信方向に送波する。送信ビームは、被検体により反射される。そして超音波診断装置は、反射された超音波を受波し、受波された超音波に応じたエコー信号を生成する。超音波診断装置は、生成されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを生成している。このように並列同時受信において超音波診断装置は、１回の送信ビームの送信に対して、複数の受信ビームを同時に受信している。これにより単位時間あたりのデータ量を増大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８３１７１９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】河野俊彦他、“循環器用超音波診断装置のハイフレームレート化の検討”、日本超音波医学会論文集、日本超音波医学会、１９８９年、第５５巻、第７２７―第７２８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１は、標準的な並列同時受信の走査方式における受信ビームの位置を示す図である。なお以下の説明において、８ビーム同時受信を例に挙げて説明する。なお、８ビーム同時受信は、１本の送信ビームの送信に対し、８本の受信ビームを同時に受信する走査方式である。横軸は送受信ビームの走査方向を示し、縦軸は送受信ビームの深さ方向を示している。ここで一度に並列同時受信される８つの受信ビームをまとめて並列同時受信ビーム群と呼ぶことにする。並列同時受信ビーム群に関する複数の受信ビームデータセットをまとめて並列同時受信ビームデータセット群と呼ぶことにする。また、１つの送信ビームを送信してから、受信ビームを受信するまでの一連の処理を１回の送受信と呼ぶことにする。
【０００６】
図１１においては、１回目の送受信において並列同時受信する８つの受信ビームＲＢを“１”の数字で表し、並列同時受信ビーム群ＰＲ内の受信ビームを走査順に左から“ａ”、 “ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”、“ｇ”、“ｈ”で示す。図１１の（１）に示すように、１回目の送受信において、送信ビームＴＢが送信される。１回目の送受信における送信ビームＴＢ１の中心軸は、“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する。そして“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”の８つの受信ビームＲＢが並列同時受信される。８つの受信ビームＲＢは、走査方向に等間隔に配置されている。具体的には、隣り合う受信ビームＲＢの中心位置間隔（中心軸の間隔）は、１受信ビーム分に設定されている。ここで、プローブ上における受信ビームＲＢの中心軸の位置を受信位置と呼ぶことにする。換言すれば、受信位置は、受信ビームＲＢの受信に利用される受信開口の中心に規定される。図１１の（２）に示すように、２回目の送信ビームＴＢ２の中心軸は、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸から走査方向に８受信ビーム分だけずらした“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する。２回目の送受信において、“２ａ”、 “２ｂ”、“２ｃ”、“２ｄ”、“２ｅ”、“２ｆ”、“２ｇ”、“２ｈ”の８つの受信ビームが並列同時受信される。なお、隣り合う２つの並列同時受信ビーム群の中心軸間隔が８受信ビーム分である走査方式は、「８ビーム飛ばし」と呼ばれている。この場合、隣り合う２つの並列同時受信ビーム群ＰＲ１及びＰＲ２は、空間的にオーバラップしないので、後述するビーム合成は行われない。
【０００７】
しかしながら、並列同時受信では、送信ビームの中心軸の位置と各受信ビームの中心軸の位置とが異なるため、送受信感度が劣化し、均一な送受信感度を得ることができない。
【０００８】
図１２と図１３とは、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための図である。図１２の（２）や図１３の（２）に示すように、送信ビームＴＢの走査方向に関する端部における送信音場の音圧は、中央部における送信音場の音圧よりも小さい。このため、並列同時受信ビーム数３本以上設定された場合、送受信音場の大きさ（すなわち、受信感度）は、走査方向で不均一となってしまう。従って図１２の（２）や図１３の（２）に示すように、並列同時受信ビーム群ＰＲの中央部分の受信ビームと端部の受信ビームとにおいて受信感度に斑（ムラ）が生じてしまう。受信感度にムラが生じることにより、超音波画像の画質が劣化してしまう。
【０００９】
並列同時受信においては、先行する送受信によって得られる並列同時受信ビーム群と後続する送受信によって得られる並列同時受信ビーム群とで時相差が発生してしまう。図１４は、図１１の走査方式における並列同時受信ビーム群間の時相差を説明するための図である。図１４に示すように、並列同時受信ビーム群が切り替わる毎、すなわち、８受信ビーム毎に受信ビームの時相が切り替わる。ここでビームの時相とは、ビームが発生される送受信の順番（番号）と同義である。例えば、１回目の送受信による複数の受信ビームは、全て同一の時相に属する。１回目の並列同時受信ビーム群と２回目の送受信による並列同時受信ビーム群とで時相が異なっている。
【００１０】
図１５は、図１１の走査方式（８ビーム同時受信＆ビーム合成無し＆８ビーム飛ばし）を説明するための図である。図１５に示すように、１回目の送受信により８つの受信ビーム（“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”）が受信される。この８つの受信ビームは、並列同時受信ビーム群ＰＢ１を構成している。以下同様に、２回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ２が受信され、３回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ３が受信され、４回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ４が受信される。各受信ビームは、走査方向順（受信順）に合成無しに出力される。また、位置“ａ”と位置“ｈ”との受信ビームの感度を７、位置“ｂ”と位置“ｇ”との受信ビームの感度を８、位置“ｃ”と位置“ｆ”との受信ビームの感度を９、位置“ｄ”と位置“ｅ”との受信ビームの感度を１０と仮定している。図１５に示すように、各並列同時受信ビーム群ＰＢの受信ビーム間で、各並列同時受信ビーム群の中心軸からの距離に応じた送受信感度の不均一（受信感度のムラ）が生じている。また、隣り合う並列同時受信ビーム群が空間的にオーバラップしないので、並列同時受信ビーム群単位で出力ビーム（受信ビーム）の時相が切り替わる。このような送受信感度の不均一や時相差により、超音波画像に濃淡の縞模様のアーチファクトが発生して画質が劣化してしまう。この画質劣化は、並列同時受ビーム数が増えるほど増加してしまう。
【００１１】
この問題を解決するために、送信遅延加算及び送信波面合成の技術が提案されている。図１６は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。図１７は、図１６の走査方式を説明するための図である。図１６と図１７とに示すように、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸は、“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する。２回目の送信ビームＴＢ２の中心軸は、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸から走査方向に１受信ビーム分だけずれた“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する。この時、例えば、“１ｈ”の受信ビームＲＢと“２ｇ”の受信ビームＲＢとは、空間的に同一の受信位置にある。８回目の送受信が終了すると、各受信位置において、並列同時受信ビーム群が異なる（換言すれば、受信時刻が異なる）８本の受信ビームＲＢが得られる。例えば、受信位置ＰＺにおいて“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｆ”、“４ｅ”、“５ｄ”、“６ｃ”、“７ｂ”、“８ａ”の８本の受信ビームが得られる。このような空間的同一位置の８本の受信ビームを加算合成することで、合成ビームが生成される。例えば、“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｆ”、“４ｅ”、“５ｄ”、“６ｃ”、“７ｂ”、“８ａ”の受信ビームが加算合成された場合、合成ビームＯ１が生成される。このように送信ビームＴＢの中心軸を１受信ビームずつずらしながら送受信を繰り返すことで、空間的同一位置に関する８本の受信ビームを受信し、８本の受信ビームに基づいて合成ビームを生成している。これにより合成後の出力ビーム（合成ビーム）の受信感度が走査方向で均一になる。また、並列同時受信ビーム群が空間的にオーバラップすることに伴う受信ビームの加算合成により、合成ビームの時相が１本単位で切り替わる。従って、並列同時受信ビーム群単位の時相差に起因する縞模様のアーチファクトを低減することができる。
【００１２】
しかしながら、複数の受信ビームを合成して１つの合成ビームを生成するために、合成対象の受信ビームの本数が多い場合、フレームレートが低下してしまう。また、合成対象の受信ビームの本数が多い場合、合成対象の受信ビーム間において時相差が広がるため、心臓のような動きが速い部位には適用し難い。
【００１３】
図１８は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし）を説明するための図である。図１８の走査方式に係る合成対象の受信ビーム数は、フレームレート向上のため、８本から４本に減少されている。この場合、フレームレートの向上と並列同時受信ビーム群単位の時相差に起因する縞模様のアーチファクトの低減とを同時に実現することができる。しかしながら、走査方向に２受信ビームずつ飛ばしているため、合成ビームの時相が１本単位ではなく、２本単位で切り替わってしてしまう。従って、超音波画像には、画像ずれが発生し、不自然な画像になってしまう。
【００１４】
実施形態の目的は、並列同時受信において、画質の向上を実現可能な超音波診断装置及び超音波送受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する複数の振動子を含むプローブと、前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成するものであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、前記複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される受信部と、前記複数の受信ビームの空間的配置を設定するものであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置する制御部と、前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成するものであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である合成部と、前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成する生成部と、を具備する超音波診断装置。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る受信開口を説明するための図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る受信開口を説明するための他の図である。
【図４】図４は、図１の受信部により受信される、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置例を示す図である。
【図５】図５は、図４の受信ビームの配置における並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端１空隙配置）を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例１に係る走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置）を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施形態の変形例２に係る走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置）を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態の変形例３に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端１空隙配置）を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態の変形例４に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置）を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の変形例５に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置）を説明するための図である。
【図１１】図１１は、標準的な並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆ビーム合成無し＆８ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための他の図である。
【図１４】図１４は、図１１の走査方式における並列同時受信ビーム群間の時相差を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図１１の走査方式を説明するための図である。
【図１６】図１６は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の走査方式を説明するための図である。
【図１８】図１８は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波診断装置及び超音波送受信方法を説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、プローブ１１、走査制御部１３、送信部１５、受信部１７、受信ビーム記憶部１８、加算合成部１９、合成ビーム記憶部２０、画像生成部２１、画像データ記憶部２２、画像処理部２３、表示部２５、及びシステム制御部２９を有する。
【００１９】
プローブ１１は、電子走査型である。プローブ１１は、２次元状に配列された複数の振動子を有する。各振動子は、送信部１５からの駆動パルスを受け、被検体に超音波を送波する。超音波は、被検体の体内組織の音響インピーダンスの不連続点で次々と反射される。反射された超音波は、振動子により受波される。振動子は、受波された超音波の強度に応じたエコー信号を発生する。エコー信号は、アナログの電気信号である。複数の振動子から発生された超音波は、送信部１５から各振動子への駆動パルスの供給タイミングに応じて決定される送信位置に送波される送信ビームを形成する。このようにプローブ１１は、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する。発生されたエコー信号は、受信部１７に供給される。
【００２０】
走査制御部１３は、システム制御部２９からの指示に従って走査条件を決定する。システム制御部２９からの指示としては、フレームレートやフレーム数、ビーム数が挙げられる。また、システム制御部２９からの指示としては、図示しない入力部からの走査条件に関する操作者の指示であってもよい。走査条件としては、例えば、ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数：pulse repetition frequency）や送信位置、受信位置（受信ビームの空間位置）、受信開口、並列同時受信ビーム群の中心軸間隔（ビーム飛ばし数）、空隙位置、空隙幅、加算合成情報等が挙げられる。なおビーム位置は、プローブ１１に対するビームの中心軸の位置に規定される。走査制御部１３は、これら走査条件に従って送信部１５、受信部１７、及び加算合成部１９を制御する。なお本実施形態に係る走査制御部１３は、Ｂモード走査を実行するものとする。
【００２１】
送信部１５は、プローブ１１から所望の送信位置に送信ビームが送信されるように、走査制御部１３からの走査条件に従ってプローブ１１に駆動パルスを供給する。より詳細には、送信部１５は、既定のＰＲＦに従ってレートパルスをチャンネル毎に繰り返し発生する。送信部１５は、発生された各レートパルスに対して、既定の送信位置に関する送信ビームを形成するのに必要な遅延時間を与える。この遅延時間は、例えば、送信位置に応じて振動子毎に決定される。そして送信部１５は、各遅延されたレートパルスに基づくタイミングで駆動パルスを発生し、発生された駆動パルスを各振動子に供給する。駆動パルスの供給を受けた各振動子は、超音波を発生する。これによりプローブ１１は、既定の送信位置に送信ビームを送波する。
【００２２】
受信部１７は、走査制御部１３からの走査条件に従って、プローブ１１からのエコー信号に並列同時受信処理を実行し、互いに中心位置が異なる複数の並列同時受信ビーム群に対応する複数の並列同時受信ビームデータセット群を生成する。なお並列同時受信ビーム群の中心位置は、プローブ１１に対する並列同時受信ビーム群の中心軸の位置に規定される。１つの並列同時受信ビーム群は、複数の受信ビームを含んでいる。典型的には、並列同時受信ビーム群の中心軸と、対応する送信ビームの中心軸とは、一致される。すなわち、受信部１７は、各並列同時受信ビーム群について、複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを生成する。生成された受信ビームデータセットは、受信ビーム記憶部１８または加算合成部１９に即時的に供給される。並列同時受信ビーム群における各受信ビームの配置については後述する。
【００２３】
受信ビームデータセットの生成方法について詳細に説明する。受信部１７は、プローブ１１の各振動子からエコー信号を受信し、受信されたエコー信号を増幅し、増幅されたエコー信号をアナログからデジタルに変換する。次に受信部１７は、デジタルに変換されたエコー信号をデジタルメモリに記憶する。例えば、デジタルメモリは、振動子毎に設けられている。エコー信号は、受信した振動子に対応するデジタルメモリ上の、そのエコー信号の受信時刻に応じたアドレスに記憶される。そして受信部１７は、既定の受信位置に対応するアドレスからエコー信号を読み出して加算し、受信位置に関する受信ビームに対応する受信ビームデータセットを生成する。生成された受信ビームデータセットは、受信ビーム記憶部１８または加算合成部１９に即時的に供給される。なお「受信ビームに対応する受信信号を生成する」は、「受信ビームを受信する」と同義である。１つの受信ビームの受信に利用される複数の振動子のセットは、受信開口と呼ばれている。
【００２４】
図２と図３とは、受信開口Ａについて説明するための図である。図２と図３とに示すように、１つの受信ビームＲＢの受信に利用される複数の振動子３１のセットは、受信開口Ａを構成する。例えば、図２に示すように、受信ビームＲＢ１の受信には受信開口Ａ１が利用され、図３に示すように、受信ビームＲＢ２の受信には受信開口Ａ１とは異なる位置の受信開口Ａ２が利用される。このように受信部１７は、１回の送受信において、受信開口Ａを走査方向に沿って移動させながら、複数の受信ビームＲＢを受信する。換言すれば、受信部１７は、受信対象の受信ビームＲＢに対応する受信開口Ａを構成する複数の振動子３１のエコー信号に基づいて、受信対象の受信ビームＲＢに関する受信ビームデータセットを生成する。典型的には、受信開口Ａを構成する振動子３１の数は、受信開口Ａの位置に応じて変化せず、固定されている。受信開口Ａを構成する振動子の数は、典型的には、プローブ１１に含まれる振動子の数よりも少ない。なお、受信開口Ａを構成する振動子の数は、任意に設定可能である。
【００２５】
受信ビーム記憶部１８は、受信部１７からの受信ビームデータを記憶する。受信ビームデータは、例えば、受信位置と送受信番号とに関連付けて記憶される。なお、送受信番号は、超音波走査の開始時点からの送受信回数に規定される。
【００２６】
加算合成部１９は、走査制御部１３からの走査条件に従って、受信部１７または受信ビーム記憶部１８からの受信ビームデータセットに加算合成処理を施し、合成ビームに関する合成ビームデータセットを生成する。より詳細には、同一受信位置に関する複数の受信ビームデータセットに基づいて、この受信位置に関する合成ビームデータセットを生成する。生成された合成ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０または画像生成部２１に即時的に供給される。
【００２７】
合成ビーム記憶部２０は、加算合成部１９からの合成ビームデータセットを記憶する。合成ビームデータセットは、例えば、加算合成部１９からの出力時間と空間位置とに関連付けて記憶される。典型的には、合成ビーム記憶部２０は、加算合成部１９からの出力順序に応じた記憶アドレスに合成ビームデータセットを記憶する。
【００２８】
画像生成部２１は、システム制御部２９による制御に従って、加算合成部１９または合成ビーム記憶部２０からの合成ビームデータセットに基づいて被検体に関する超音波画像データを生成する。生成された超音波画像データは、画像データ記憶部２２と画像処理部２３とに即時的に供給される。
【００２９】
画像データ記憶部２２は、画像生成部２１からの超音波画像データ、画像処理部２３からの超音波画像データを記憶する。
【００３０】
画像処理部２３は、システム制御部２９による制御に従って、画像生成部２１または画像データ記憶部２２からの超音波画像データにフィルタ処理等の画像処理を施す。画像処理が施された超音波画像データは、画像データ記憶部２２と表示部２５とに供給される。
【００３１】
表示部２５は、システム制御部２９による制御に従って、画像処理部２３からの超音波画像データに対応する超音波画像を画面に表示する。
【００３２】
システム制御部２９は、超音波診断装置の中枢として機能する。システム制御部２９は、本実施形態に係る超音波検査のための専用プログラムを展開し、専用プログラムが表す指示に従って各部を制御し、本実施形態に係る超音波検査を実行する。
【００３３】
以下、システム制御部２９の制御のもとに行われる超音波検査について詳細に説明する。本実施形態に係る超音波検査は、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置に工夫を有している。
【００３４】
走査制御部１３は、上述の走査条件に従って受信ビームの空間的配置を設定する。具体的には、走査制御部１３は、各並列同時受信ビーム群について、複数の受信ビームを不等間隔に配置する。
【００３５】
図４は、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置例を示す図である。図５は、図４の受信ビーム配置における並列同時受信の走査方式を説明するための図である。なお、以下の説明を具体的に行うため、並列同時受信ビーム数は８本であるとする。なお本実施形態に係る並列同時受信ビーム数は８本に限定されず、３本以上の任意の本数に設定可能である。また、ビーム飛ばし数は、２本であるとする。しかしながら、本実施形態に係るビーム飛ばし数は、２本に限定されず、２本以上の任意の本数に設定可能である。
【００３６】
図４や図５に示すように、各並列同時受信ビーム群ＰＲは、複数の受信ビームＲＢを含んでいる。受信ビームＲＢは、互いに受信開口が異なる。隣り合う受信ビームＲＢの中心位置間隔は、不等間隔に設定されている。なお、中心位置間隔は、隣り合う受信ビームＲＢの中心軸の走査方向に関する間隔に規定される。換言すれば、中心位置間隔は、隣り合う受信開口中心の走査方向に関する間隔に規定される。以下、中心位置間隔を中心軸間隔と呼ぶことにする。隣り合う受信ビームＲＢの中心軸間隔は、第１の間隔と第２の間隔とを有している。
【００３７】
第１の間隔は、１本の受信ビームＲＢ分の幅に設定されている。換言すれば、第１の間隔は、走査方向に沿って空間的に連続して隣接する２本の受信ビームの中心軸間隔を有する。図４や図５に示すように、“ｂ”の受信ビームＲＢと“ｃ”の受信ビームＲＢとの間、“ｃ”の受信ビームＲＢと“ｄ”の受信ビームＲＢとの間、“ｄ”の受信ビームＲＢと“ｅ”の受信ビームＲＢとの間、“ｅ”の受信ビームＲＢと“ｆ”の受信ビームＲＢとの間、“ｆ”の受信ビームＲＢと“ｇ”の受信ビームＲＢとの間は、第１の間隔に設定されている。第１の間隔は、図１５、図１７、及び図１８の実施形態における受信ビームの中心軸間隔と同一である。
【００３８】
第２の間隔は、空隙間隔を意味する。空隙間隔は、第１の間隔よりも長い値に設定されている。典型的には、空隙間隔は、図４や図５に示すように、２本の受信ビーム分の幅を有する。換言すれば、空隙間隔は、走査方向に沿って空間的に連続して隣接する３本の受信ビームのうちの両端の受信ビームの中心軸間隔を有する。例えば、並列同時受信ビーム群の端部分における“ａ”の受信ビームＲＢと“ｂ”の受信ビームＲＢとの間には、受信ビーム２本分の空隙が設けられている。同様に受信位置“ｇ”の受信ビームと受信位置“ｈ”の受信ビームとの間にも、受信ビーム２本分の空隙が設けられている。このように、並列同時受信ビーム群のうちの両端の受信ビーム（“ａ”と“ｈ”）は、隣の受信ビーム（“ｂ”と“ｇ”）から、走査方向に沿って外側にそれぞれ１受信ビーム分ずつずれている。空隙間隔は、受信ビーム２本分に限定されず、受信ビーム２本分以上の任意の値に設定可能である。空隙位置は、並列同時受信ビーム群の端部分（“ａ”と“ｂ”との間、“ｇ”と“ｈ”との間）のみに限定されず、並列同時受信ビーム群内の任意の位置に設けられても良い。
【００３９】
このように、並列同時受信ビーム群の両端部に１箇所ずつ空隙間隔が設けられる走査方式を、「両端１空隙配置」と呼ぶことにする。
【００４０】
空隙間隔と空隙位置とは、走査制御部１３により任意に設定される。受信ビームの中心軸間隔のうちの空隙間隔以外の間隔は、走査制御部１３により任意に第１の間隔に設定される。第１の間隔と第１の間隔の位置とは、走査制御部１３により任意に設定される。
【００４１】
次に、受信部１７による並列同時受信ビーム群の並列同時受信について説明する。
【００４２】
図４や図５に示すように、受信部１７は、並列同時受信ビーム群毎に走査方向に沿って順番に受信ビームデータセットを生成する。まず、１回目の送信において送信部１５は、中心軸が“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する送信ビームを送波する。受信部１７は、反射された超音波に由来するエコー信号に基づいて並列同時受信ビーム群を受信する。並列同時受信ビーム群ＰＲ１の中心軸は、送信ビームの中心軸と同様に位置Ｐ１に設定される。そして１回目の送信に対して、“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”の８つの受信ビームを受信する。“空”の位置の受信ビームは受信部１７により受信されない。
【００４３】
具体的には、受信部１７は、“１ａ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数の振動子からのエコー信号に基づいて“１ａ”に関する受信ビームデータセットを生成する。次に受信部１７は、“１ａ”の隣の“１ｂ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数の振動子からのエコー信号に基づいて“１ｂ”に関する受信ビームデータセットを生成する。“１ａ”の受信位置と“１ｂ”の受信位置とは、受信ビーム２本分の空隙を介して隣り合っている。次に受信部１７は、“１ｂ”の隣の“１ｃ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数のエコー信号に基づいて“１ｃ”に関する受信ビームデータセットを生成する。“１ｂ”の受信位置と“１ｃ”の受信位置との間には、受信ビーム１本分の空隙が設けられていない。このようにして受信部１７は、位置“１ａ”、位置“１ｂ”、位置“１ｃ”、位置“１ｄ”、位置“１ｅ”、位置“１ｆ”、位置“１ｇ”、及び位置“１ｈ”の８つの受信ビームデータセットを生成する。これにより１回目の送受信に関する並列同時受信ビームデータセット群が生成される。
【００４４】
１回目の送受信が行われると２回目の送受信が行われる。２回目の送信において送信部１５は、中心軸が“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する送信ビームを送波する。受信部１７は、１回目の送受信と同様にして、“２ａ”、“２ｂ”、“２ｃ”、“２ｄ”、“２ｅ”、“２ｆ”、“２ｇ”、“２ｈ”の８つの受信ビームを受信する。２回目の送信ビームの中心軸は、１回目の送信ビームの中心軸よりも走査方向に沿って空間的に２受信ビーム分だけずらされている。従って、２回目の並列同時受信ビーム群の中心軸も同様に、１回目の並列同時受信ビーム群の中心軸よりも走査方向に沿って空間的に２受信ビーム分だけずれている。
【００４５】
なお、“１ｈ”の受信位置と“２ｇ”の受信位置とは空間的に同一位置に設定されている。“１ｇ”の受信位置は、“２ｆ”の受信位置とは空間的に同一位置になく、“２ｅ”の受信位置と空間的に同一位置にある。
【００４６】
このようにして受信部１７は、並列同時受信ビーム群を２受信ビーム分ずつ走査方向にずらしながら、１枚の走査面を構成するための全ての並列同時受信ビーム群を生成する。換言すれば、走査制御部１３は、複数の並列同時受信ビーム群の位置を、互いに２受信ビーム分だけ走査方向に沿ってずれるように配置している。
【００４７】
次に図５を参照しながら、加算合成部１９による受信ビームデータセットの加算合成について説明する。なお、受信部１７により生成された受信ビームデータセットは、即時的に受信ビーム記憶部１８に記憶されるとする。
【００４８】
加算合成処理において加算合成部１９は、複数の並列同時受信ビームデータセット群に基づいて、複数の合成ビームにそれぞれ対応する複数の合成ビームデータセットを生成する。より詳細には、加算合成部１９は、受信ビーム記憶部１８から加算合成対象の受信ビームデータセットを読み出し、読み出された受信ビームデータセットに加算合成を施す。加算合成対象は、予め設定されている所定数の受信ビームデータセットが揃っている受信位置に関する受信ビームデータセットである。合成対象の受信ビームの本数は、例えば、並列同時受信ビーム数とビーム飛ばし数とに応じて決定される。それは、並列同時受信ビーム数とビーム飛ばし数とに応じて、１つの空間位置における受信ビームの最大数が一意に決定されるからである。例えば、並列同時受信ビーム数が８本、ビーム飛ばし数が２本の場合、１つの空間位置において最大４本の受信ビームが受信される。従ってこの場合、合成対象の受信ビームの本数は、４本に設定される。このようにして、加算合成部１９は、複数の受信ビームのうちの、同一の受信位置に関する所定数の受信ビームを加算合成し、合成ビームを生成する。換言すれば、加算合成部１９は、同一の受信位置に関する所定数の受信ビームデータセットを加算合成し、合成ビームに対応する合成ビームデータセットを生成する。
【００４９】
具体的には、加算合成部１９は、同一の受信位置の受信ビームが４本揃ったことを契機として、この４本の受信ビームを加算合成する。例えば、受信位置ＰＡにおいて“２ｆ”、“３ｄ”、“４ｂ”、“５ａ”の４本の受信ビームデータセットが生成される。加算合成部１９は、４本目の“５ａ”の受信ビームデータセットが生成されたことを契機として、“２ｆ”、“３ｄ”、“４ｂ”、“５ａ”の４つの受信ビームデータセットを加算合成し、受信位置ＰＡに関する合成ビームデータセットＯ１を生成する。また、受信位置ＰＢにおいて“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｅ”、“４ｃ”の４本の受信ビームデータセットが生成される。加算合成部１９は、４本目の“４ｃ”の受信ビームデータセットが生成されたことを契機として、“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｅ”、“４ｃ”の４つの受信ビームデータセットに基づいて、受信位置ＰＢに関する合成ビームデータセットＯ２を生成する。生成された合成ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０に記憶される。
【００５０】
図５に示すように、“１ａ”や“１ｈ”は、図１８の“１ａ”や“１ｈ”よりも並列同時受信ビーム群の中心軸から遠い位置に配置されている。従って図５の“１ａ”の受信ビームの受信感度は、図１８の“１ａ”の受信ビームの受信感度よりも低下する。しかし、この受信感度の低下は、後述するように加算合成処理により無視することができる。
【００５１】
なお、受信位置ＰＯのような走査面の両端部分においては、受信ビームデータセットが４本揃わない。４本未満の受信ビームデータセットしか揃わない場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、画像生成部２１部により画像生成に利用されない。あるいは、４本未満の受信ビームデータセットしか揃わない場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、加算合成部１９により生成されなくても良い。逆に言えば、４本の受信ビームデータセットが揃っている場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、画像生成部２１により画像生成に利用される。
【００５２】
受信位置ＰＯ１のような走査面の両端部分近傍においては、受信ビームデータセットが４本揃う。しかし、受信位置ＰＯ１よりも１受信ビーム分だけ走査面の内側の受信位置ＰＯ２においては、受信ビームデータセットが４本揃わない。このような受信位置ＰＯと受信位置ＰＯ１とに挟まれた受信位置ＰＯ２に関する合成ビームデータセットも画像生成部２１により画像生成に利用されないか、あるいは、加算合成部１９により生成されない。換言すれば、受信ビームデータセットが４本揃わない受信位置ＰＯ２よりも走査面の端側に位置する受信位置Ｐ０，ＰＯ１に関する合成ビームデータセットは、画像生成に利用されないか、あるいは、生成されない。
【００５３】
すなわち、４本の受信ビームデータセットが空間的に連続して揃っている空間範囲内に属する合成ビームデータセットが画像生成に利用される。このような空間範囲内に属する合成ビームデータセットは、画像生成部２１に供給される。この空間範囲外に属する合成ビームデータセットは、上記のように、画像生成部２１により画像生成に利用されないか、あるいは、加算合成部１９により生成されない。
【００５４】
例えば、画像生成部２１は、画像生成に利用する合成ビームデータセットを合成ビーム記憶部２０から読み出し、読み出された合成ビームデータセットを画像生成に利用する。一方、画像生成部２１は、画像生成に利用しない合成ビームデータセットを合成ビーム記憶部２０から読み出さない。画像生成処理において画像生成部２１は、読み出された複数の合成ビームデータセットに基づいて超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部２１は、読み出された合成ビームデータセットを出力時間に従って画像生成部２１内の画像メモリ上に配置する。この配置処理により、表示部２５に表示可能な超音波画像データが生成される。
【００５５】
なお、合成ビームデータセットの出力順序と空間的な配置とが逆転する場合がある。例えば、受信位置ＰＢに関する合成ビームデータセットＯ２は、４回目の送受信において出力される。一方、受信位置ＰＢよりも走査方向手前側（すなわち、受信時刻が早い）の受信位置ＰＡに関する合成ビームＯ１は、５回目の送受信において出力される。このように、合成ビームの出力順序と空間的な配置とが逆転している状態で超音波画像データが生成される場合、生成された超音波画像データにおいて２つの合成ビームデータセットに関する走査線が画像上で逆転してしまう。従って、画像生成部２１は、出力順序と空間的な配置とが逆転している合成ビームデータセットを、出力順序と空間配置とが整合するように、受信位置に従って並べ替える。例えば、画像生成部２１は、合成ビームデータセットを受信位置に従って順番に記憶アドレスに配列する。あるいは、画像生成部２１は、合成ビーム記憶部２０における合成ビームデータセットの記憶アドレスを受信位置に従って並び替える。あるいは、走査方向に沿って順番に出力されるように、加算合成部１９からの合成ビームデータセットの出力順序が並べ替えられてもよい。
【００５６】
なお上記において、４本未満の受信ビームデータセットに基づく合成ビームデータセットは、画像生成に利用されないとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、画像生成部２１は、４本未満の受信ビームデータセットに基づく合成ビームデータセットを画像生成に利用してもよい。例えば、加算合成部１９は、欠落受信位置の合成ビームデータセットを周囲の非欠落受信位置の受信ビームデータセットから補間して生成してもよい。なお、欠落受信位置は、受信ビームが４本揃っていない受信位置であり、非欠落受信位置は、受信ビームが４本揃っている受信位置である。周囲の非欠落受信位置は、例えば、受信位置ＰＯ２を挟んで隣り合う受信位置である。補間により生成された受信ビームデータセットを補間ビームデータセットと呼ぶ。補間ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０に記憶される。画像生成部２１は、合成ビーム記憶部２０から補間ビームデータセットを読み出し、画像生成に利用することも可能である。
【００５７】
ここで、超音波画像の画質を説明するため、受信ビームの感度を模擬的に設定する。受信ビームの感度は、並列同時受信ビーム群の中心軸からの距離に応じて線形的に減少するとする。具体的には、“ａ”と“ｈ”との受信ビームの感度を“６”、“ｂ”と“ｇ”との受信ビームの感度を“８”、“ｃ”と“ｆ”との受信ビームの感度を“９”、“ｄ”と “ｅ”との受信ビームの感度を“１０”と仮定する。
【００５８】
この場合、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３３”を有している。従って超音波画像には、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００５９】
また本実施形態においては、ビーム飛ばし数は、複数受信ビーム分（図５の場合、２本）に設定されている。従って、本実施形態においては、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成すれば超音波画像データを生成可能である。これにより、本実施形態は、並列同時受信ビーム数と同数の受信ビームを合成していた図１７の場合に比して、フレームレートが向上する。
【００６０】
そして本実施形態においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームは、不等間隔に配置されている。従って本実施形態においては、合成ビームの時相は、一本単位に切り替わる。従って、複数本単位（具体的には、２本単位）で時相が切り替わっていた図１８の場合に比して、本実施形態は、超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００６１】
これら効果により、本実施形態に係る超音波診断装置及び超音波送受信方法は、ハイフレームレートのリアルタイム性を保ちながら、心臓等の動きが速い部位でも画質に優れた超音波画像データを生成することができる。従って本実施形態に係る超音波診断装置及び超音波送受信方法は、超音波検査の診断能を向上させることができる。
【００６２】
かくして本実施形態によれば、並列同時受信において、フレームレートの向上と画質の向上とを同時に実現可能な超音波診断装置及び超音波送受信方法を提供することができる。
【００６３】
なお、本実施形態に係る走査方式は、図５に示す８ビーム同時受信＆４ビーム合成及び２ビーム飛ばし＆両端１空隙配置のみに限定されない。以下、複数の変形例において、本実施形態に係る他の走査方式について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６４】
（変形例１）
図６は、変形例１に係る走査方式を説明するための図である。図６に示すように、変形例１に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置である。「両端２空隙離散配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙が離散的に配置される。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により２受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００６５】
このような変形例１に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３１”を有している。従って変形例１に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００６６】
また、変形例１に係る走査方式においては、ビーム飛ばし数が２本分に設定されている。従って、変形例１に係る超音波診断装置は、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成することにより超音波画像データを生成することができる。これにより、変形例１に係る走査方式は、図１７の走査方式に比してフレームレートを向上することができる。
【００６７】
また、変形例１に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例１に係る走査方式は、図１８の走査方式に比して超音波画像の画質の劣化を低減することができる。
【００６８】
図６と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙離散配置」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００６９】
また、図６と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。
【００７０】
（変形例２）
図７は、変形例２に係る走査方式を説明するための図である。図７に示すように、変形例２に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置である。「両端２空隙連続配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙が連続的に配置される。換言すれば、「両端２空隙連続配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙間隔分の空隙が配置されている。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００７１】
このような変形例２に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３２”を有している。従って変形例２に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００７２】
また、変形例２に係る走査方式においては、ビーム飛ばし数が２本分に設定されている。従って、変形例２に係る超音波診断装置は、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成することにより超音波画像データを生成することができる。これにより、変形例２に係る超音波診断装置は、図１７の走査方式に比してフレームレートを向上することができる。
【００７３】
また、変形例２に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例２に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００７４】
図７と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙連続配置」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙連続配置」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。また、図７と図６とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙離散配置」と画像生成に利用可能な合成ビーム数が同じである。従って、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」と略同範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００７５】
また、図７と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙連続配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空連続散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。また、図７と図６とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。
【００７６】
（変形例３）
図８は、変形例３に係る走査方式を説明するための図である。図８に示すように、変形例３に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端１空隙配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。なお、「８ビーム合成」においては、８本の受信ビームが揃っている受信位置において合成ビームが形成される。
【００７７】
このような変形例３に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６６”を有している。従って変形例３に係る走査方式により生成される超音波画像データは、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００７８】
また、変形例３に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例３に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００７９】
図８と図５とを比較すれば明らかなように、「２ビーム飛ばし」は、送受信回数が同じ場合、「１ビーム飛ばし」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「２ビーム飛ばし」は、「１ビーム飛ばし」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００８０】
また、図８と図５とを比較すれば明らかなように、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも一本の合成ビームの生成に必要な受信ビームの本数が少ない。従って、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも短時間で超音波画像データを生成することができ、超音波画像データのリアルタイム性が良い。これに伴い、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも、心臓のような移動体の描出能が高い。
【００８１】
（変形例４）
図９は、変形例４に係る走査方式を説明するための図である。図９に示すように、変形例４に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により２受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００８２】
このような変形例４に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６２”を有している。従って変形例４に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００８３】
また、変形例４に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例４に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００８４】
図９と図８とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」よりも一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が少ない。従って「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」よりもリアルタイム性が良い。
【００８５】
（変形例５）
図１０は、変形例５に係る走査方式を説明するための図である。図１０に示すように、変形例５に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００８６】
このような変形例５に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６４”を有している。従って変形例５に係る走査方式により生成される超音波画像データは、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００８７】
また、変形例５に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例５に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００８８】
図１０と図８とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙連続配置」よりも一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が少ない。従って「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙連続配置」よりもリアルタイム性が良い。また、図１０と図９とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」と一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が同じである。従って「両端２空隙連続配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」と略同等のリアルタイム性を有している。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１１…プローブ、１３…走査制御部、１５…送信部、１７…受信部、１８…受信ビーム記憶部、１９…加算合成部、２０…合成ビーム記憶部、２１…画像生成部、２２…画像データ記憶部、２３…画像処理部、２５…表示部、２９…システム制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置では、フレームレートを向上させるため、並列同時受信法が提案されている。並列同時受信法において超音波診断装置は、超音波の送信ビームを送信方向に送波する。送信ビームは、被検体により反射される。そして超音波診断装置は、反射された超音波を受波し、受波された超音波に応じたエコー信号を生成する。超音波診断装置は、生成されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを生成している。このように並列同時受信において超音波診断装置は、１回の送信ビームの送信に対して、複数の受信ビームを同時に受信している。これにより単位時間あたりのデータ量を増大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８３１７１９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】河野俊彦他、“循環器用超音波診断装置のハイフレームレート化の検討”、日本超音波医学会論文集、日本超音波医学会、１９８９年、第５５巻、第７２７―第７２８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１は、標準的な並列同時受信の走査方式における受信ビームの位置を示す図である。なお以下の説明において、８ビーム同時受信を例に挙げて説明する。なお、８ビーム同時受信は、１本の送信ビームの送信に対し、８本の受信ビームを同時に受信する走査方式である。横軸は送受信ビームの走査方向を示し、縦軸は送受信ビームの深さ方向を示している。ここで一度に並列同時受信される８つの受信ビームをまとめて並列同時受信ビーム群と呼ぶことにする。並列同時受信ビーム群に関する複数の受信ビームデータセットをまとめて並列同時受信ビームデータセット群と呼ぶことにする。また、１つの送信ビームを送信してから、受信ビームを受信するまでの一連の処理を１回の送受信と呼ぶことにする。
【０００６】
図１１においては、１回目の送受信において並列同時受信する８つの受信ビームＲＢを“１”の数字で表し、並列同時受信ビーム群ＰＲ内の受信ビームを走査順に左から“ａ”、 “ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”、“ｇ”、“ｈ”で示す。図１１の（１）に示すように、１回目の送受信において、送信ビームＴＢが送信される。１回目の送受信における送信ビームＴＢ１の中心軸は、“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する。そして“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”の８つの受信ビームＲＢが並列同時受信される。８つの受信ビームＲＢは、走査方向に等間隔に配置されている。具体的には、隣り合う受信ビームＲＢの中心位置間隔（中心軸の間隔）は、１受信ビーム分に設定されている。ここで、プローブ上における受信ビームＲＢの中心軸の位置を受信位置と呼ぶことにする。換言すれば、受信位置は、受信ビームＲＢの受信に利用される受信開口の中心に規定される。図１１の（２）に示すように、２回目の送信ビームＴＢ２の中心軸は、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸から走査方向に８受信ビーム分だけずらした“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する。２回目の送受信において、“２ａ”、 “２ｂ”、“２ｃ”、“２ｄ”、“２ｅ”、“２ｆ”、“２ｇ”、“２ｈ”の８つの受信ビームが並列同時受信される。なお、隣り合う２つの並列同時受信ビーム群の中心軸間隔が８受信ビーム分である走査方式は、「８ビーム飛ばし」と呼ばれている。この場合、隣り合う２つの並列同時受信ビーム群ＰＲ１及びＰＲ２は、空間的にオーバラップしないので、後述するビーム合成は行われない。
【０００７】
しかしながら、並列同時受信では、送信ビームの中心軸の位置と各受信ビームの中心軸の位置とが異なるため、送受信感度が劣化し、均一な送受信感度を得ることができない。
【０００８】
図１２と図１３とは、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための図である。図１２の（２）や図１３の（２）に示すように、送信ビームＴＢの走査方向に関する端部における送信音場の音圧は、中央部における送信音場の音圧よりも小さい。このため、並列同時受信ビーム数３本以上設定された場合、送受信音場の大きさ（すなわち、受信感度）は、走査方向で不均一となってしまう。従って図１２の（２）や図１３の（２）に示すように、並列同時受信ビーム群ＰＲの中央部分の受信ビームと端部の受信ビームとにおいて受信感度に斑（ムラ）が生じてしまう。受信感度にムラが生じることにより、超音波画像の画質が劣化してしまう。
【０００９】
並列同時受信においては、先行する送受信によって得られる並列同時受信ビーム群と後続する送受信によって得られる並列同時受信ビーム群とで時相差が発生してしまう。図１４は、図１１の走査方式における並列同時受信ビーム群間の時相差を説明するための図である。図１４に示すように、並列同時受信ビーム群が切り替わる毎、すなわち、８受信ビーム毎に受信ビームの時相が切り替わる。ここでビームの時相とは、ビームが発生される送受信の順番（番号）と同義である。例えば、１回目の送受信による複数の受信ビームは、全て同一の時相に属する。１回目の並列同時受信ビーム群と２回目の送受信による並列同時受信ビーム群とで時相が異なっている。
【００１０】
図１５は、図１１の走査方式（８ビーム同時受信＆ビーム合成無し＆８ビーム飛ばし）を説明するための図である。図１５に示すように、１回目の送受信により８つの受信ビーム（“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”）が受信される。この８つの受信ビームは、並列同時受信ビーム群ＰＢ１を構成している。以下同様に、２回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ２が受信され、３回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ３が受信され、４回目の送受信により並列同時受信ビーム群ＰＢ４が受信される。各受信ビームは、走査方向順（受信順）に合成無しに出力される。また、位置“ａ”と位置“ｈ”との受信ビームの感度を７、位置“ｂ”と位置“ｇ”との受信ビームの感度を８、位置“ｃ”と位置“ｆ”との受信ビームの感度を９、位置“ｄ”と位置“ｅ”との受信ビームの感度を１０と仮定している。図１５に示すように、各並列同時受信ビーム群ＰＢの受信ビーム間で、各並列同時受信ビーム群の中心軸からの距離に応じた送受信感度の不均一（受信感度のムラ）が生じている。また、隣り合う並列同時受信ビーム群が空間的にオーバラップしないので、並列同時受信ビーム群単位で出力ビーム（受信ビーム）の時相が切り替わる。このような送受信感度の不均一や時相差により、超音波画像に濃淡の縞模様のアーチファクトが発生して画質が劣化してしまう。この画質劣化は、並列同時受ビーム数が増えるほど増加してしまう。
【００１１】
この問題を解決するために、送信遅延加算及び送信波面合成の技術が提案されている。図１６は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。図１７は、図１６の走査方式を説明するための図である。図１６と図１７とに示すように、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸は、“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する。２回目の送信ビームＴＢ２の中心軸は、１回目の送信ビームＴＢ１の中心軸から走査方向に１受信ビーム分だけずれた“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する。この時、例えば、“１ｈ”の受信ビームＲＢと“２ｇ”の受信ビームＲＢとは、空間的に同一の受信位置にある。８回目の送受信が終了すると、各受信位置において、並列同時受信ビーム群が異なる（換言すれば、受信時刻が異なる）８本の受信ビームＲＢが得られる。例えば、受信位置ＰＺにおいて“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｆ”、“４ｅ”、“５ｄ”、“６ｃ”、“７ｂ”、“８ａ”の８本の受信ビームが得られる。このような空間的同一位置の８本の受信ビームを加算合成することで、合成ビームが生成される。例えば、“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｆ”、“４ｅ”、“５ｄ”、“６ｃ”、“７ｂ”、“８ａ”の受信ビームが加算合成された場合、合成ビームＯ１が生成される。このように送信ビームＴＢの中心軸を１受信ビームずつずらしながら送受信を繰り返すことで、空間的同一位置に関する８本の受信ビームを受信し、８本の受信ビームに基づいて合成ビームを生成している。これにより合成後の出力ビーム（合成ビーム）の受信感度が走査方向で均一になる。また、並列同時受信ビーム群が空間的にオーバラップすることに伴う受信ビームの加算合成により、合成ビームの時相が１本単位で切り替わる。従って、並列同時受信ビーム群単位の時相差に起因する縞模様のアーチファクトを低減することができる。
【００１２】
しかしながら、複数の受信ビームを合成して１つの合成ビームを生成するために、合成対象の受信ビームの本数が多い場合、フレームレートが低下してしまう。また、合成対象の受信ビームの本数が多い場合、合成対象の受信ビーム間において時相差が広がるため、心臓のような動きが速い部位には適用し難い。
【００１３】
図１８は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし）を説明するための図である。図１８の走査方式に係る合成対象の受信ビーム数は、フレームレート向上のため、８本から４本に減少されている。この場合、フレームレートの向上と並列同時受信ビーム群単位の時相差に起因する縞模様のアーチファクトの低減とを同時に実現することができる。しかしながら、走査方向に２受信ビームずつ飛ばしているため、合成ビームの時相が１本単位ではなく、２本単位で切り替わってしてしまう。従って、超音波画像には、画像ずれが発生し、不自然な画像になってしまう。
【００１４】
実施形態の目的は、並列同時受信において、画質の向上を実現可能な超音波診断装置及び超音波送受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する複数の振動子を含むプローブと、前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成するものであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、前記複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される受信部と、前記複数の受信ビームの空間的配置を設定するものであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置する制御部と、前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成するものであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である合成部と、前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成する生成部と、を具備する超音波診断装置。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る受信開口を説明するための図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る受信開口を説明するための他の図である。
【図４】図４は、図１の受信部により受信される、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置例を示す図である。
【図５】図５は、図４の受信ビームの配置における並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端１空隙配置）を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例１に係る走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置）を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施形態の変形例２に係る走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置）を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態の変形例３に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端１空隙配置）を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態の変形例４に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置）を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の変形例５に係る走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置）を説明するための図である。
【図１１】図１１は、標準的な並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆ビーム合成無し＆８ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１１の走査方式における受信感度の不均一を説明するための他の図である。
【図１４】図１４は、図１１の走査方式における並列同時受信ビーム群間の時相差を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図１１の走査方式を説明するための図である。
【図１６】図１６は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし）における受信ビームの位置を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の走査方式を説明するための図である。
【図１８】図１８は、他の並列同時受信の走査方式（８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波診断装置及び超音波送受信方法を説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置は、プローブ１１、走査制御部１３、送信部１５、受信部１７、受信ビーム記憶部１８、加算合成部１９、合成ビーム記憶部２０、画像生成部２１、画像データ記憶部２２、画像処理部２３、表示部２５、及びシステム制御部２９を有する。
【００１９】
プローブ１１は、電子走査型である。プローブ１１は、２次元状に配列された複数の振動子を有する。各振動子は、送信部１５からの駆動パルスを受け、被検体に超音波を送波する。超音波は、被検体の体内組織の音響インピーダンスの不連続点で次々と反射される。反射された超音波は、振動子により受波される。振動子は、受波された超音波の強度に応じたエコー信号を発生する。エコー信号は、アナログの電気信号である。複数の振動子から発生された超音波は、送信部１５から各振動子への駆動パルスの供給タイミングに応じて決定される送信位置に送波される送信ビームを形成する。このようにプローブ１１は、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する。発生されたエコー信号は、受信部１７に供給される。
【００２０】
走査制御部１３は、システム制御部２９からの指示に従って走査条件を決定する。システム制御部２９からの指示としては、フレームレートやフレーム数、ビーム数が挙げられる。また、システム制御部２９からの指示としては、図示しない入力部からの走査条件に関する操作者の指示であってもよい。走査条件としては、例えば、ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数：pulse repetition frequency）や送信位置、受信位置（受信ビームの空間位置）、受信開口、並列同時受信ビーム群の中心軸間隔（ビーム飛ばし数）、空隙位置、空隙幅、加算合成情報等が挙げられる。なおビーム位置は、プローブ１１に対するビームの中心軸の位置に規定される。走査制御部１３は、これら走査条件に従って送信部１５、受信部１７、及び加算合成部１９を制御する。なお本実施形態に係る走査制御部１３は、Ｂモード走査を実行するものとする。
【００２１】
送信部１５は、プローブ１１から所望の送信位置に送信ビームが送信されるように、走査制御部１３からの走査条件に従ってプローブ１１に駆動パルスを供給する。より詳細には、送信部１５は、既定のＰＲＦに従ってレートパルスをチャンネル毎に繰り返し発生する。送信部１５は、発生された各レートパルスに対して、既定の送信位置に関する送信ビームを形成するのに必要な遅延時間を与える。この遅延時間は、例えば、送信位置に応じて振動子毎に決定される。そして送信部１５は、各遅延されたレートパルスに基づくタイミングで駆動パルスを発生し、発生された駆動パルスを各振動子に供給する。駆動パルスの供給を受けた各振動子は、超音波を発生する。これによりプローブ１１は、既定の送信位置に送信ビームを送波する。
【００２２】
受信部１７は、走査制御部１３からの走査条件に従って、プローブ１１からのエコー信号に並列同時受信処理を実行し、互いに中心位置が異なる複数の並列同時受信ビーム群に対応する複数の並列同時受信ビームデータセット群を生成する。なお並列同時受信ビーム群の中心位置は、プローブ１１に対する並列同時受信ビーム群の中心軸の位置に規定される。１つの並列同時受信ビーム群は、複数の受信ビームを含んでいる。典型的には、並列同時受信ビーム群の中心軸と、対応する送信ビームの中心軸とは、一致される。すなわち、受信部１７は、各並列同時受信ビーム群について、複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを生成する。生成された受信ビームデータセットは、受信ビーム記憶部１８または加算合成部１９に即時的に供給される。並列同時受信ビーム群における各受信ビームの配置については後述する。
【００２３】
受信ビームデータセットの生成方法について詳細に説明する。受信部１７は、プローブ１１の各振動子からエコー信号を受信し、受信されたエコー信号を増幅し、増幅されたエコー信号をアナログからデジタルに変換する。次に受信部１７は、デジタルに変換されたエコー信号をデジタルメモリに記憶する。例えば、デジタルメモリは、振動子毎に設けられている。エコー信号は、受信した振動子に対応するデジタルメモリ上の、そのエコー信号の受信時刻に応じたアドレスに記憶される。そして受信部１７は、既定の受信位置に対応するアドレスからエコー信号を読み出して加算し、受信位置に関する受信ビームに対応する受信ビームデータセットを生成する。生成された受信ビームデータセットは、受信ビーム記憶部１８または加算合成部１９に即時的に供給される。なお「受信ビームに対応する受信信号を生成する」は、「受信ビームを受信する」と同義である。１つの受信ビームの受信に利用される複数の振動子のセットは、受信開口と呼ばれている。
【００２４】
図２と図３とは、受信開口Ａについて説明するための図である。図２と図３とに示すように、１つの受信ビームＲＢの受信に利用される複数の振動子３１のセットは、受信開口Ａを構成する。例えば、図２に示すように、受信ビームＲＢ１の受信には受信開口Ａ１が利用され、図３に示すように、受信ビームＲＢ２の受信には受信開口Ａ１とは異なる位置の受信開口Ａ２が利用される。このように受信部１７は、１回の送受信において、受信開口Ａを走査方向に沿って移動させながら、複数の受信ビームＲＢを受信する。換言すれば、受信部１７は、受信対象の受信ビームＲＢに対応する受信開口Ａを構成する複数の振動子３１のエコー信号に基づいて、受信対象の受信ビームＲＢに関する受信ビームデータセットを生成する。典型的には、受信開口Ａを構成する振動子３１の数は、受信開口Ａの位置に応じて変化せず、固定されている。受信開口Ａを構成する振動子の数は、典型的には、プローブ１１に含まれる振動子の数よりも少ない。なお、受信開口Ａを構成する振動子の数は、任意に設定可能である。
【００２５】
受信ビーム記憶部１８は、受信部１７からの受信ビームデータを記憶する。受信ビームデータは、例えば、受信位置と送受信番号とに関連付けて記憶される。なお、送受信番号は、超音波走査の開始時点からの送受信回数に規定される。
【００２６】
加算合成部１９は、走査制御部１３からの走査条件に従って、受信部１７または受信ビーム記憶部１８からの受信ビームデータセットに加算合成処理を施し、合成ビームに関する合成ビームデータセットを生成する。より詳細には、同一受信位置に関する複数の受信ビームデータセットに基づいて、この受信位置に関する合成ビームデータセットを生成する。生成された合成ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０または画像生成部２１に即時的に供給される。
【００２７】
合成ビーム記憶部２０は、加算合成部１９からの合成ビームデータセットを記憶する。合成ビームデータセットは、例えば、加算合成部１９からの出力時間と空間位置とに関連付けて記憶される。典型的には、合成ビーム記憶部２０は、加算合成部１９からの出力順序に応じた記憶アドレスに合成ビームデータセットを記憶する。
【００２８】
画像生成部２１は、システム制御部２９による制御に従って、加算合成部１９または合成ビーム記憶部２０からの合成ビームデータセットに基づいて被検体に関する超音波画像データを生成する。生成された超音波画像データは、画像データ記憶部２２と画像処理部２３とに即時的に供給される。
【００２９】
画像データ記憶部２２は、画像生成部２１からの超音波画像データ、画像処理部２３からの超音波画像データを記憶する。
【００３０】
画像処理部２３は、システム制御部２９による制御に従って、画像生成部２１または画像データ記憶部２２からの超音波画像データにフィルタ処理等の画像処理を施す。画像処理が施された超音波画像データは、画像データ記憶部２２と表示部２５とに供給される。
【００３１】
表示部２５は、システム制御部２９による制御に従って、画像処理部２３からの超音波画像データに対応する超音波画像を画面に表示する。
【００３２】
システム制御部２９は、超音波診断装置の中枢として機能する。システム制御部２９は、本実施形態に係る超音波検査のための専用プログラムを展開し、専用プログラムが表す指示に従って各部を制御し、本実施形態に係る超音波検査を実行する。
【００３３】
以下、システム制御部２９の制御のもとに行われる超音波検査について詳細に説明する。本実施形態に係る超音波検査は、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置に工夫を有している。
【００３４】
走査制御部１３は、上述の走査条件に従って受信ビームの空間的配置を設定する。具体的には、走査制御部１３は、各並列同時受信ビーム群について、複数の受信ビームを不等間隔に配置する。
【００３５】
図４は、並列同時受信ビーム群に含まれる受信ビームの配置例を示す図である。図５は、図４の受信ビーム配置における並列同時受信の走査方式を説明するための図である。なお、以下の説明を具体的に行うため、並列同時受信ビーム数は８本であるとする。なお本実施形態に係る並列同時受信ビーム数は８本に限定されず、３本以上の任意の本数に設定可能である。また、ビーム飛ばし数は、２本であるとする。しかしながら、本実施形態に係るビーム飛ばし数は、２本に限定されず、２本以上の任意の本数に設定可能である。
【００３６】
図４や図５に示すように、各並列同時受信ビーム群ＰＲは、複数の受信ビームＲＢを含んでいる。受信ビームＲＢは、互いに受信開口が異なる。隣り合う受信ビームＲＢの中心位置間隔は、不等間隔に設定されている。なお、中心位置間隔は、隣り合う受信ビームＲＢの中心軸の走査方向に関する間隔に規定される。換言すれば、中心位置間隔は、隣り合う受信開口中心の走査方向に関する間隔に規定される。以下、中心位置間隔を中心軸間隔と呼ぶことにする。隣り合う受信ビームＲＢの中心軸間隔は、第１の間隔と第２の間隔とを有している。
【００３７】
第１の間隔は、１本の受信ビームＲＢ分の幅に設定されている。換言すれば、第１の間隔は、走査方向に沿って空間的に連続して隣接する２本の受信ビームの中心軸間隔を有する。図４や図５に示すように、“ｂ”の受信ビームＲＢと“ｃ”の受信ビームＲＢとの間、“ｃ”の受信ビームＲＢと“ｄ”の受信ビームＲＢとの間、“ｄ”の受信ビームＲＢと“ｅ”の受信ビームＲＢとの間、“ｅ”の受信ビームＲＢと“ｆ”の受信ビームＲＢとの間、“ｆ”の受信ビームＲＢと“ｇ”の受信ビームＲＢとの間は、第１の間隔に設定されている。第１の間隔は、図１５、図１７、及び図１８の実施形態における受信ビームの中心軸間隔と同一である。
【００３８】
第２の間隔は、空隙間隔を意味する。空隙間隔は、第１の間隔よりも長い値に設定されている。典型的には、空隙間隔は、図４や図５に示すように、２本の受信ビーム分の幅を有する。換言すれば、空隙間隔は、走査方向に沿って空間的に連続して隣接する３本の受信ビームのうちの両端の受信ビームの中心軸間隔を有する。例えば、並列同時受信ビーム群の端部分における“ａ”の受信ビームＲＢと“ｂ”の受信ビームＲＢとの間には、受信ビーム２本分の空隙が設けられている。同様に受信位置“ｇ”の受信ビームと受信位置“ｈ”の受信ビームとの間にも、受信ビーム２本分の空隙が設けられている。このように、並列同時受信ビーム群のうちの両端の受信ビーム（“ａ”と“ｈ”）は、隣の受信ビーム（“ｂ”と“ｇ”）から、走査方向に沿って外側にそれぞれ１受信ビーム分ずつずれている。空隙間隔は、受信ビーム２本分に限定されず、受信ビーム２本分以上の任意の値に設定可能である。空隙位置は、並列同時受信ビーム群の端部分（“ａ”と“ｂ”との間、“ｇ”と“ｈ”との間）のみに限定されず、並列同時受信ビーム群内の任意の位置に設けられても良い。
【００３９】
このように、並列同時受信ビーム群の両端部に１箇所ずつ空隙間隔が設けられる走査方式を、「両端１空隙配置」と呼ぶことにする。
【００４０】
空隙間隔と空隙位置とは、走査制御部１３により任意に設定される。受信ビームの中心軸間隔のうちの空隙間隔以外の間隔は、走査制御部１３により任意に第１の間隔に設定される。第１の間隔と第１の間隔の位置とは、走査制御部１３により任意に設定される。
【００４１】
次に、受信部１７による並列同時受信ビーム群の並列同時受信について説明する。
【００４２】
図４や図５に示すように、受信部１７は、並列同時受信ビーム群毎に走査方向に沿って順番に受信ビームデータセットを生成する。まず、１回目の送信において送信部１５は、中心軸が“１ｄ”と“１ｅ”との中心に位置する送信ビームを送波する。受信部１７は、反射された超音波に由来するエコー信号に基づいて並列同時受信ビーム群を受信する。並列同時受信ビーム群ＰＲ１の中心軸は、送信ビームの中心軸と同様に位置Ｐ１に設定される。そして１回目の送信に対して、“１ａ”、“１ｂ”、“１ｃ”、“１ｄ”、“１ｅ”、“１ｆ”、“１ｇ”、“１ｈ”の８つの受信ビームを受信する。“空”の位置の受信ビームは受信部１７により受信されない。
【００４３】
具体的には、受信部１７は、“１ａ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数の振動子からのエコー信号に基づいて“１ａ”に関する受信ビームデータセットを生成する。次に受信部１７は、“１ａ”の隣の“１ｂ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数の振動子からのエコー信号に基づいて“１ｂ”に関する受信ビームデータセットを生成する。“１ａ”の受信位置と“１ｂ”の受信位置とは、受信ビーム２本分の空隙を介して隣り合っている。次に受信部１７は、“１ｂ”の隣の“１ｃ”の受信位置に対応する受信開口に属する複数のエコー信号に基づいて“１ｃ”に関する受信ビームデータセットを生成する。“１ｂ”の受信位置と“１ｃ”の受信位置との間には、受信ビーム１本分の空隙が設けられていない。このようにして受信部１７は、位置“１ａ”、位置“１ｂ”、位置“１ｃ”、位置“１ｄ”、位置“１ｅ”、位置“１ｆ”、位置“１ｇ”、及び位置“１ｈ”の８つの受信ビームデータセットを生成する。これにより１回目の送受信に関する並列同時受信ビームデータセット群が生成される。
【００４４】
１回目の送受信が行われると２回目の送受信が行われる。２回目の送信において送信部１５は、中心軸が“２ｄ”と“２ｅ”との中心に位置する送信ビームを送波する。受信部１７は、１回目の送受信と同様にして、“２ａ”、“２ｂ”、“２ｃ”、“２ｄ”、“２ｅ”、“２ｆ”、“２ｇ”、“２ｈ”の８つの受信ビームを受信する。２回目の送信ビームの中心軸は、１回目の送信ビームの中心軸よりも走査方向に沿って空間的に２受信ビーム分だけずらされている。従って、２回目の並列同時受信ビーム群の中心軸も同様に、１回目の並列同時受信ビーム群の中心軸よりも走査方向に沿って空間的に２受信ビーム分だけずれている。
【００４５】
なお、“１ｈ”の受信位置と“２ｇ”の受信位置とは空間的に同一位置に設定されている。“１ｇ”の受信位置は、“２ｆ”の受信位置とは空間的に同一位置になく、“２ｅ”の受信位置と空間的に同一位置にある。
【００４６】
このようにして受信部１７は、並列同時受信ビーム群を２受信ビーム分ずつ走査方向にずらしながら、１枚の走査面を構成するための全ての並列同時受信ビーム群を生成する。換言すれば、走査制御部１３は、複数の並列同時受信ビーム群の位置を、互いに２受信ビーム分だけ走査方向に沿ってずれるように配置している。
【００４７】
次に図５を参照しながら、加算合成部１９による受信ビームデータセットの加算合成について説明する。なお、受信部１７により生成された受信ビームデータセットは、即時的に受信ビーム記憶部１８に記憶されるとする。
【００４８】
加算合成処理において加算合成部１９は、複数の並列同時受信ビームデータセット群に基づいて、複数の合成ビームにそれぞれ対応する複数の合成ビームデータセットを生成する。より詳細には、加算合成部１９は、受信ビーム記憶部１８から加算合成対象の受信ビームデータセットを読み出し、読み出された受信ビームデータセットに加算合成を施す。加算合成対象は、予め設定されている所定数の受信ビームデータセットが揃っている受信位置に関する受信ビームデータセットである。合成対象の受信ビームの本数は、例えば、並列同時受信ビーム数とビーム飛ばし数とに応じて決定される。それは、並列同時受信ビーム数とビーム飛ばし数とに応じて、１つの空間位置における受信ビームの最大数が一意に決定されるからである。例えば、並列同時受信ビーム数が８本、ビーム飛ばし数が２本の場合、１つの空間位置において最大４本の受信ビームが受信される。従ってこの場合、合成対象の受信ビームの本数は、４本に設定される。このようにして、加算合成部１９は、複数の受信ビームのうちの、同一の受信位置に関する所定数の受信ビームを加算合成し、合成ビームを生成する。換言すれば、加算合成部１９は、同一の受信位置に関する所定数の受信ビームデータセットを加算合成し、合成ビームに対応する合成ビームデータセットを生成する。
【００４９】
具体的には、加算合成部１９は、同一の受信位置の受信ビームが４本揃ったことを契機として、この４本の受信ビームを加算合成する。例えば、受信位置ＰＡにおいて“２ｆ”、“３ｄ”、“４ｂ”、“５ａ”の４本の受信ビームデータセットが生成される。加算合成部１９は、４本目の“５ａ”の受信ビームデータセットが生成されたことを契機として、“２ｆ”、“３ｄ”、“４ｂ”、“５ａ”の４つの受信ビームデータセットを加算合成し、受信位置ＰＡに関する合成ビームデータセットＯ１を生成する。また、受信位置ＰＢにおいて“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｅ”、“４ｃ”の４本の受信ビームデータセットが生成される。加算合成部１９は、４本目の“４ｃ”の受信ビームデータセットが生成されたことを契機として、“１ｈ”、“２ｇ”、“３ｅ”、“４ｃ”の４つの受信ビームデータセットに基づいて、受信位置ＰＢに関する合成ビームデータセットＯ２を生成する。生成された合成ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０に記憶される。
【００５０】
図５に示すように、“１ａ”や“１ｈ”は、図１８の“１ａ”や“１ｈ”よりも並列同時受信ビーム群の中心軸から遠い位置に配置されている。従って図５の“１ａ”の受信ビームの受信感度は、図１８の“１ａ”の受信ビームの受信感度よりも低下する。しかし、この受信感度の低下は、後述するように加算合成処理により無視することができる。
【００５１】
なお、受信位置ＰＯのような走査面の両端部分においては、受信ビームデータセットが４本揃わない。４本未満の受信ビームデータセットしか揃わない場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、画像生成部２１部により画像生成に利用されない。あるいは、４本未満の受信ビームデータセットしか揃わない場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、加算合成部１９により生成されなくても良い。逆に言えば、４本の受信ビームデータセットが揃っている場合、その受信位置に関する合成ビームデータセットは、画像生成部２１により画像生成に利用される。
【００５２】
受信位置ＰＯ１のような走査面の両端部分近傍においては、受信ビームデータセットが４本揃う。しかし、受信位置ＰＯ１よりも１受信ビーム分だけ走査面の内側の受信位置ＰＯ２においては、受信ビームデータセットが４本揃わない。このような受信位置ＰＯと受信位置ＰＯ１とに挟まれた受信位置ＰＯ２に関する合成ビームデータセットも画像生成部２１により画像生成に利用されないか、あるいは、加算合成部１９により生成されない。換言すれば、受信ビームデータセットが４本揃わない受信位置ＰＯ２よりも走査面の端側に位置する受信位置Ｐ０，ＰＯ１に関する合成ビームデータセットは、画像生成に利用されないか、あるいは、生成されない。
【００５３】
すなわち、４本の受信ビームデータセットが空間的に連続して揃っている空間範囲内に属する合成ビームデータセットが画像生成に利用される。このような空間範囲内に属する合成ビームデータセットは、画像生成部２１に供給される。この空間範囲外に属する合成ビームデータセットは、上記のように、画像生成部２１により画像生成に利用されないか、あるいは、加算合成部１９により生成されない。
【００５４】
例えば、画像生成部２１は、画像生成に利用する合成ビームデータセットを合成ビーム記憶部２０から読み出し、読み出された合成ビームデータセットを画像生成に利用する。一方、画像生成部２１は、画像生成に利用しない合成ビームデータセットを合成ビーム記憶部２０から読み出さない。画像生成処理において画像生成部２１は、読み出された複数の合成ビームデータセットに基づいて超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部２１は、読み出された合成ビームデータセットを出力時間に従って画像生成部２１内の画像メモリ上に配置する。この配置処理により、表示部２５に表示可能な超音波画像データが生成される。
【００５５】
なお、合成ビームデータセットの出力順序と空間的な配置とが逆転する場合がある。例えば、受信位置ＰＢに関する合成ビームデータセットＯ２は、４回目の送受信において出力される。一方、受信位置ＰＢよりも走査方向手前側（すなわち、受信時刻が早い）の受信位置ＰＡに関する合成ビームＯ１は、５回目の送受信において出力される。このように、合成ビームの出力順序と空間的な配置とが逆転している状態で超音波画像データが生成される場合、生成された超音波画像データにおいて２つの合成ビームデータセットに関する走査線が画像上で逆転してしまう。従って、画像生成部２１は、出力順序と空間的な配置とが逆転している合成ビームデータセットを、出力順序と空間配置とが整合するように、受信位置に従って並べ替える。例えば、画像生成部２１は、合成ビームデータセットを受信位置に従って順番に記憶アドレスに配列する。あるいは、画像生成部２１は、合成ビーム記憶部２０における合成ビームデータセットの記憶アドレスを受信位置に従って並び替える。あるいは、走査方向に沿って順番に出力されるように、加算合成部１９からの合成ビームデータセットの出力順序が並べ替えられてもよい。
【００５６】
なお上記において、４本未満の受信ビームデータセットに基づく合成ビームデータセットは、画像生成に利用されないとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、画像生成部２１は、４本未満の受信ビームデータセットに基づく合成ビームデータセットを画像生成に利用してもよい。例えば、加算合成部１９は、欠落受信位置の合成ビームデータセットを周囲の非欠落受信位置の受信ビームデータセットから補間して生成してもよい。なお、欠落受信位置は、受信ビームが４本揃っていない受信位置であり、非欠落受信位置は、受信ビームが４本揃っている受信位置である。周囲の非欠落受信位置は、例えば、受信位置ＰＯ２を挟んで隣り合う受信位置である。補間により生成された受信ビームデータセットを補間ビームデータセットと呼ぶ。補間ビームデータセットは、合成ビーム記憶部２０に記憶される。画像生成部２１は、合成ビーム記憶部２０から補間ビームデータセットを読み出し、画像生成に利用することも可能である。
【００５７】
ここで、超音波画像の画質を説明するため、受信ビームの感度を模擬的に設定する。受信ビームの感度は、並列同時受信ビーム群の中心軸からの距離に応じて線形的に減少するとする。具体的には、“ａ”と“ｈ”との受信ビームの感度を“６”、“ｂ”と“ｇ”との受信ビームの感度を“８”、“ｃ”と“ｆ”との受信ビームの感度を“９”、“ｄ”と “ｅ”との受信ビームの感度を“１０”と仮定する。
【００５８】
この場合、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３３”を有している。従って超音波画像には、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００５９】
また本実施形態においては、ビーム飛ばし数は、複数受信ビーム分（図５の場合、２本）に設定されている。従って、本実施形態においては、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成すれば超音波画像データを生成可能である。これにより、本実施形態は、並列同時受信ビーム数と同数の受信ビームを合成していた図１７の場合に比して、フレームレートが向上する。
【００６０】
そして本実施形態においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームは、不等間隔に配置されている。従って本実施形態においては、合成ビームの時相は、一本単位に切り替わる。従って、複数本単位（具体的には、２本単位）で時相が切り替わっていた図１８の場合に比して、本実施形態は、超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００６１】
これら効果により、本実施形態に係る超音波診断装置及び超音波送受信方法は、ハイフレームレートのリアルタイム性を保ちながら、心臓等の動きが速い部位でも画質に優れた超音波画像データを生成することができる。従って本実施形態に係る超音波診断装置及び超音波送受信方法は、超音波検査の診断能を向上させることができる。
【００６２】
かくして本実施形態によれば、並列同時受信において、フレームレートの向上と画質の向上とを同時に実現可能な超音波診断装置及び超音波送受信方法を提供することができる。
【００６３】
なお、本実施形態に係る走査方式は、図５に示す８ビーム同時受信＆４ビーム合成及び２ビーム飛ばし＆両端１空隙配置のみに限定されない。以下、複数の変形例において、本実施形態に係る他の走査方式について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００６４】
（変形例１）
図６は、変形例１に係る走査方式を説明するための図である。図６に示すように、変形例１に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置である。「両端２空隙離散配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙が離散的に配置される。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により２受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００６５】
このような変形例１に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３１”を有している。従って変形例１に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００６６】
また、変形例１に係る走査方式においては、ビーム飛ばし数が２本分に設定されている。従って、変形例１に係る超音波診断装置は、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成することにより超音波画像データを生成することができる。これにより、変形例１に係る走査方式は、図１７の走査方式に比してフレームレートを向上することができる。
【００６７】
また、変形例１に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例１に係る走査方式は、図１８の走査方式に比して超音波画像の画質の劣化を低減することができる。
【００６８】
図６と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙離散配置」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００６９】
また、図６と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。
【００７０】
（変形例２）
図７は、変形例２に係る走査方式を説明するための図である。図７に示すように、変形例２に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆４ビーム合成＆２ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置である。「両端２空隙連続配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙が連続的に配置される。換言すれば、「両端２空隙連続配置」においては、並列同時受信ビーム群の各端部に２つの空隙間隔分の空隙が配置されている。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００７１】
このような変形例２に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“３２”を有している。従って変形例２に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００７２】
また、変形例２に係る走査方式においては、ビーム飛ばし数が２本分に設定されている。従って、変形例２に係る超音波診断装置は、並列同時受信ビーム数よりも少ない本数の受信ビームを合成することにより超音波画像データを生成することができる。これにより、変形例２に係る超音波診断装置は、図１７の走査方式に比してフレームレートを向上することができる。
【００７３】
また、変形例２に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例２に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００７４】
図７と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙連続配置」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙連続配置」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。また、図７と図６とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、送受信回数が同じ場合、「両端２空隙離散配置」と画像生成に利用可能な合成ビーム数が同じである。従って、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」と略同範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００７５】
また、図７と図５とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「両端２空隙連続配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端１空隙配置」は、「両端２空連続散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。また、図７と図６とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも合成ビームの感度が高い。従って、「両端２空隙連続配置」は、「両端２空隙離散配置」よりも高画質の超音波画像データを得ることができる。
【００７６】
（変形例３）
図８は、変形例３に係る走査方式を説明するための図である。図８に示すように、変形例３に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端１空隙配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。なお、「８ビーム合成」においては、８本の受信ビームが揃っている受信位置において合成ビームが形成される。
【００７７】
このような変形例３に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６６”を有している。従って変形例３に係る走査方式により生成される超音波画像データは、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００７８】
また、変形例３に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例３に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００７９】
図８と図５とを比較すれば明らかなように、「２ビーム飛ばし」は、送受信回数が同じ場合、「１ビーム飛ばし」よりも画像生成に利用可能な合成ビーム数が多い。従って、「２ビーム飛ばし」は、「１ビーム飛ばし」よりも広範囲の超音波画像データを得ることができる。
【００８０】
また、図８と図５とを比較すれば明らかなように、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも一本の合成ビームの生成に必要な受信ビームの本数が少ない。従って、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも短時間で超音波画像データを生成することができ、超音波画像データのリアルタイム性が良い。これに伴い、「４ビーム合成」は、「８ビーム合成」よりも、心臓のような移動体の描出能が高い。
【００８１】
（変形例４）
図９は、変形例４に係る走査方式を説明するための図である。図９に示すように、変形例４に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙離散配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により２受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００８２】
このような変形例４に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６２”を有している。従って変形例４に係る走査方式により生成される超音波画像は、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００８３】
また、変形例４に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例４に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００８４】
図９と図８とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」よりも一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が少ない。従って「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」よりもリアルタイム性が良い。
【００８５】
（変形例５）
図１０は、変形例５に係る走査方式を説明するための図である。図１０に示すように、変形例５に係る走査方式は、８ビーム同時受信＆８ビーム合成＆１ビーム飛ばし＆両端２空隙連続配置である。具体的には、並列同時受信ビーム群の端部に位置する受信位置“ａ”と受信位置“ｂ”との間、受信位置“ｇ”と受信位置“ｈ”との間の間隔は、走査制御部１３により４受信ビーム分の間隔に設定される。一方、並列同時受信ビーム群の中央部に位置する受信位置“ｂ”と受信位置“ｃ”との間、受信位置“ｃ”と受信位置“ｄ”との間、受信位置“ｄ”と受信位置“ｅ”との間、受信位置“ｅ”と受信位置“ｆ”との間、受信位置“ｆ”と受信位置“ｇ”との間の間隔は、走査制御部１３により１受信ビーム分の間隔に設定される。
【００８６】
このような変形例５に係る走査方式においては、画像生成に利用される合成ビームの感度は、全て同一の値“６４”を有している。従って変形例５に係る走査方式により生成される超音波画像データは、受信ビームの受信感度ムラに起因する画質劣化はない。
【００８７】
また、変形例５に係る走査方式においては、並列同時受信ビーム群に含まれる複数の受信ビームが不等間隔に配置されている。すなわち、合成ビームの時相は一本単位で切り替わる。従って変形例５に係る超音波診断装置は、図１８の走査方式に比して超音波画像データの画質の劣化を低減することができる。
【００８８】
図１０と図８とを比較すれば明らかなように、「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙連続配置」よりも一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が少ない。従って「両端１空隙配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙連続配置」よりもリアルタイム性が良い。また、図１０と図９とを比較すれば明らかなように、「両端２空隙連続配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」と一本の合成ビームの生成に必要な送受信回数が同じである。従って「両端２空隙連続配置」は、「８ビーム合成＆１ビーム飛ばし」の場合、「両端２空隙離散配置」と略同等のリアルタイム性を有している。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１１…プローブ、１３…走査制御部、１５…送信部、１７…受信部、１８…受信ビーム記憶部、１９…加算合成部、２０…合成ビーム記憶部、２１…画像生成部、２２…画像データ記憶部、２３…画像処理部、２５…表示部、２９…システム制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する複数の振動子を含むプローブと、
前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成するものであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、前記複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される受信部と、
前記複数の受信ビームの空間的配置を設定するものであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置する制御部と、
前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成するものであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である合成部と、
前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成する生成部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記複数の受信ビームのうちの隣り合う２つの受信ビームの中心位置間隔は、第１の間隔と前記第１の間隔に比して長い第２の間隔とを有する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の受信ビームのうちの端に位置する受信ビームと前記端に位置する受信ビームの隣の受信ビームとの中心位置間隔を前記第２の間隔に設定し、前記複数の受信ビームのうちの他の受信ビームの中心位置間隔を前記第１の間隔に設定する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の受信ビーム群を互いに２受信ビーム分だけ位置を走査方向に沿ってずらして配置する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第１の受信位置について、前記第１の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用され、
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第２の受信位置について、前記第２の受信位置に関する受信ビームデータセットまたは合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用されない、または、前記合成部により生成されない、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第２の受信位置よりも走査面の端側に位置する第３の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用されない、または、前記合成部により生成されない、請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記合成部は、前記第２の受信位置に関する合成データセットを前記第２の受信位置の周囲の受信位置に関する受信データセットに基づいて補間データを合成する、請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記生成部は、前記合成部から出力された前記複数の合成ビームデータセットを受信位置に従って並べ替える、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
プローブを利用して、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生し、
前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成することであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、対応する受信位置に関するエコー信号に基づいて生成され、
前記複数の受信ビームの空間的配置を設定することであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置し、
前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成することであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成であり、
前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成すること、
を具備する超音波送受信方法。
【請求項１０】
前記複数の受信ビームのうちの隣り合う２つの受信ビームの中心位置間隔は、第１の間隔と前記第１の間隔に比して長い第２の間隔とを有する、請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１１】
前記設定することは、前記複数の受信ビームのうちの端に位置する受信ビームと前記端に位置する受信ビームの隣の受信ビームとの中心位置間隔を前記第２の間隔に設定し、前記複数の受信ビームのうちの他の受信ビームの中心位置間隔を前記第１の間隔に設定する、請求項１０記載の超音波送受信方法。
【請求項１２】
前記設定することは、前記複数の受信ビーム群を互いに２受信ビーム分だけ位置をずらして配置する、請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１３】
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第１の受信位置について、前記第１の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用され、
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第２の受信位置について、前記第２の受信位置に関する受信ビームデータセットまたは合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用されない、または、前記合成することにおいて生成されない、
請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１４】
前記第２の受信位置よりも走査面の端側に位置する第３の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用されない、または、前記合成することにおいて生成されない、請求項１３記載の超音波送受信方法。
【請求項１５】
前記合成することは、前記第２の受信位置に関する合成データセットを前記第２の受信位置の周囲の受信位置に関する受信データセットに基づいて補間データを合成する、請求項１３記載の超音波送受信方法。
【請求項１６】
前記生成することは、前記複数の合成ビームデータセットを受信位置に従って並べ替える、請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１】
被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生する複数の振動子を含むプローブと、
前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成するものであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、前記複数の振動子のうちの、対応する受信位置に関する振動子からのエコー信号に基づいて生成される受信部と、
前記複数の受信ビームの空間的配置を設定するものであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置する制御部と、
前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成するものであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成である合成部と、
前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成する生成部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記複数の受信ビームのうちの隣り合う２つの受信ビームの中心位置間隔は、第１の間隔と前記第１の間隔に比して長い第２の間隔とを有する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の受信ビームのうちの端に位置する受信ビームと前記端に位置する受信ビームの隣の受信ビームとの中心位置間隔を前記第２の間隔に設定し、前記複数の受信ビームのうちの他の受信ビームの中心位置間隔を前記第１の間隔に設定する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の受信ビーム群を互いに２受信ビーム分だけ位置を走査方向に沿ってずらして配置する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第１の受信位置について、前記第１の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用され、
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第２の受信位置について、前記第２の受信位置に関する受信ビームデータセットまたは合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用されない、または、前記合成部により生成されない、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第２の受信位置よりも走査面の端側に位置する第３の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成部により画像生成に利用されない、または、前記合成部により生成されない、請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記合成部は、前記第２の受信位置に関する合成データセットを前記第２の受信位置の周囲の受信位置に関する受信データセットに基づいて補間データを合成する、請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記生成部は、前記合成部から出力された前記複数の合成ビームデータセットを受信位置に従って並べ替える、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
プローブを利用して、被検体に送信ビームを繰り返し送波し、前記被検体により反射された超音波を繰り返し受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を繰り返し発生し、
前記発生されたエコー信号に基づいて複数の受信ビームデータセット群を生成することであって、前記複数の受信ビームデータセット群の各々は、並列同時受信に関する複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信ビームデータセットを含み、前記複数の受信ビームデータセットの各々は、対応する受信位置に関するエコー信号に基づいて生成され、
前記複数の受信ビームの空間的配置を設定することであって、前記複数の受信ビームを不等間隔に配置し、
前記複数の受信ビームデータセット群に基づいて複数の受信位置に関する複数の合成ビームデータセットを生成することであって、前記複数の合成ビームデータセットの各々は、前記複数の受信ビームデータセット群に含まれる受信ビームデータセットのうちの同一の受信位置に関する受信ビームデータセットの合成であり、
前記複数の合成ビームデータセットに基づいて前記被検体に関する超音波画像データを生成すること、
を具備する超音波送受信方法。
【請求項１０】
前記複数の受信ビームのうちの隣り合う２つの受信ビームの中心位置間隔は、第１の間隔と前記第１の間隔に比して長い第２の間隔とを有する、請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１１】
前記設定することは、前記複数の受信ビームのうちの端に位置する受信ビームと前記端に位置する受信ビームの隣の受信ビームとの中心位置間隔を前記第２の間隔に設定し、前記複数の受信ビームのうちの他の受信ビームの中心位置間隔を前記第１の間隔に設定する、請求項１０記載の超音波送受信方法。
【請求項１２】
前記設定することは、前記複数の受信ビーム群を互いに２受信ビーム分だけ位置をずらして配置する、請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１３】
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第１の受信位置について、前記第１の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用され、
前記複数の受信位置のうちの所定数の受信ビームデータセットが揃っている第２の受信位置について、前記第２の受信位置に関する受信ビームデータセットまたは合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用されない、または、前記合成することにおいて生成されない、
請求項９記載の超音波送受信方法。
【請求項１４】
前記第２の受信位置よりも走査面の端側に位置する第３の受信位置に関する合成ビームデータセットは前記生成することにおいて画像生成に利用されない、または、前記合成することにおいて生成されない、請求項１３記載の超音波送受信方法。
【請求項１５】
前記合成することは、前記第２の受信位置に関する合成データセットを前記第２の受信位置の周囲の受信位置に関する受信データセットに基づいて補間データを合成する、請求項１３記載の超音波送受信方法。
【請求項１６】
前記生成することは、前記複数の合成ビームデータセットを受信位置に従って並べ替える、請求項９記載の超音波送受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１０５９５９（Ｐ２０１２−１０５９５９Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９２５４（Ｐ２０１１−２１９２５４）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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