超音波診断装置
【目的】本発明は、超音波診断装置に関し、拍動や吸吸の影響で動いている被検体内部の深さ方向の変位を高精度に計測する機能を備える。
【構成】走査方向（深さ方向（ｚ方向）とほぼ直角なｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンの走査方向（ｘ、ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求めて、従来と同様に例えばパルスドップラ法等を用いて求めた深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを、上記変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と上記位相パターンに基づいて補正する。または、受信信号に基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求め、また走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、これらの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）および位相パターンに基づいて深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを補正する。または、走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンに基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚを求める。
【構成】走査方向（深さ方向（ｚ方向）とほぼ直角なｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンの走査方向（ｘ、ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求めて、従来と同様に例えばパルスドップラ法等を用いて求めた深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを、上記変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と上記位相パターンに基づいて補正する。または、受信信号に基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求め、また走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、これらの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）および位相パターンに基づいて深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを補正する。または、走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンに基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚを求める。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関し、詳細には拍動や呼吸の影響で動いている被検体内部の深さ方向の変位を高精度に計測する機能を備えた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療診断分野において超音波を用いた生体内部のイメージングが盛んに行われており、超音波を用いた被検体内部の組織の変位量の測定も行われている。従来、組織の深さ方向の変位量を計測する技術としてパルスドプラ法を用いた技術が知られている（「パルスドプラ法を用いた組織変位速度断層法の基礎検討」 新木他 第５５回日本超音波医学会論文集 Ｐ６８９−６９０ １９８９年１０月４日発行 参照）。この手法は、演算量が少くて済むためリアルタイム性に優れているという長所を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手法は、組織が深さ方向と直交する横方向に移動しても深さ方向に移動したかのように誤検出されてしまうという問題点がある。本発明は、この問題点を解決し、深さ方向の変位量を正確に検出することのできる機能を備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明のうち、第１の超音波診断装置は、（１）被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、被検体内を、深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段（２）互いに隣接する複数の走査線に対応する受信信号に基づいて、被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し算出された位相差を走査方向に積分することにより走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段（３）各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて、各走査線上の所定の深さにおける深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段（４）上記走査方向位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間の走査方向の変位を算出する走査方向変位算出手段（５）上記走査方向の変位と上記位相パターンとに基づいて、深さ方向位相差算出手段で求められた深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段（６）算出された深さ方向の変位、あるいは深さ方向の変位および走査方向の変位を表示する表示手段の各手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００５】ここで、上記第１の超音波診断装置の上記（４）の走査方向変位算出手段における、走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻における複数の位相パターンの、走査方向に対する例えば相互相関演算が採用される。また、本発明の第２の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における上記（４）の走査方向変位算出手段に代えて、（７）多数の走査線に対応する、複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて所定の深さにおける走査方向の変位を算出する第２の走査方向変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】この（７）の第２の走査方向変位算出手段における走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の受信信号の、走査方向に対する例えば相互相関演算が採用される。さらに、本発明の第３の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における上記（３）の深さ方向位相差算出手段と上記（４）の走査方向変位算出手段とに代えて、（８）上記走査方向位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間の走査方向の変位と深さ方向の変位とを算出する二次元変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】この（８）の二次元変位算出手段における走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の位相パターンの、走査方向および深さ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。また、本発明の第４の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における二次元的な演算を三次元的な演算に拡張したものであり、（９）被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、被検体内を、深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段（１０）互いに隣接する複数の走査線に対応する受信信号に基づいて、被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し算出された位相差をＸ方向およびＹ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段（１１）各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて、各走査線上の所定の深さにおける深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段（１２）上記二次元位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間のＸ方向およびＹ方向の変位を算出するＸ，Ｙ方向変位算出手段（１３）前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段（１４）算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段の各手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】ここで、上記第４の超音波診断装置の（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段における、Ｘ方向およびＹ方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻における複数の二次元位相パターンの、Ｘ方向およびＹ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。また、本発明の第５の超音波診断装置は、上記第４の超音波診断装置における上記（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段に代えて、（１５）多数の走査線に対応する複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて所定の深さにおけるＸ方向およびＹ方向の変位を算出する第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】ここで、この（１５）の第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段におけるＸ方向およびＹ方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の受信信号の、Ｘ方向およびＹ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。さらに、本発明の第６の超音波診断装置は、上記第４の超音波診断装置における上記（１１）の深さ方向位相差算出手段と上記（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段とに代えて、（１６）二次元位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間のＸ方向およびＹ方向の変位と深さ方向の変位を算出する三次元変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】この（１６）の三次元変位算出手段におけるＸ方向およびＹ方向の変位と深さ方向の変位を算出するための演算方法としては、Ｘ方向、Ｙ方向および深さ方向に対する例えば三次元相互相関演算が採用される。尚、上記第１〜第６の超音波診断装置において、上記（１），（９）の超音波送受信手段が、同時に複数本の走査線が形成されるように複数の受信ビームフォーマを備えたものであることが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明の第１の超音波診断装置は、走査方向の位相パターンを算出し（上記（２）、複数の各時刻における位相パターンに基づいて走査方向の変位を算出し（上記（４））、これとは別に、従来と同様な例えばパルスドプラ法等により、深さ方向の位相差を求めておき（上記（３））、この深さ方向の位相差を上記走査方向の変位と上記位相パターンとに基づいて補正することにより深さ方向の変位を算出する（上記（５））ものであるため、走査方向への変位が深さ方向の変位として求められてしまう分が補正され、したがって深さ方向の変位が高精度に求められる。また走査方向の変位も求められるため、被検体内の組織の二次元的な変位を表示することもできることとなる。
【００１２】また、本発明の第２の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置では走査方向の変位を求めるにあたり複数の時刻における位相パターンに基づいてこの走査方向の変位が求められる（上記（４））のに対し、複数の各時刻に得られた複数の受信信号に基づいて走査方向の変位を求めるもの（上記（７））であり、上記第１の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の二次元的な変位を表示することもできる。
【００１３】さらに、本発明の第３の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置では走査方向の変位と深さ方向の位相差を別々に求めておいて深さ方向の位相差を補正するように構成したものであるが、これに代えて、複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて走査方向の変位と深さ方向の変位との双方を求めるようにしたものであり、これにより、上記第１、第２の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の二次元的な変位を表示することもできる。
【００１４】また、本発明の第４、第５、第６の超音波診断装置は、それぞれ本発明の第１、第２、第３の超音波診断装置における「走査方向」に関する演算を互いに交叉するＸ方向とＹ方向についての二次元的な演算に拡張したものである。即ち、本発明の第４の超音波診断装置は、Ｘ方向およびＹ方向の二次元位相パターンを算出し（上記（１０））、複数の各時刻における二次元位相パターンに基づいてＸ方向およびＹ方向の変位を算出し（上記（１２））、これとは別に、従来と同様な例えばパルスドプラ法等により深さ方向の位相差を求めておき（上記（１１））、この深さ方向の位相差を上記Ｘ方向およびＹ方向の変位と上記二次元位相パターンとに基づいて補正することにより深さ方向の変位を算出する（上記（１３））ものであるため、Ｘ方向の変位、Ｙ方向の変位の、上記（１１）で求めた深さ方向の位相差への影響分が取り除かれ、したがって深さ方向の変位が高精度に求められる。また、Ｘ方向、Ｙ方向の変位も求められるため、被検体内の組織の三次元的な変位を表示することも可能となる。
【００１５】また、本発明の第５の超音波診断装置は、複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいてＸ方向およびＹ方向の変位を求めるもの（上記（１５））であり、上記第４の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の三次元的な変位を表示することもできる。さらに、本発明の第６の超音波診断装置は、複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいてＸ方向、Ｙ方向の変位及び深さ方向の変位を求めるようにしたものであり、これにより上記第４、第５の超音波診断装置を同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の三次元的な変位を表示することもできる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の第１の超音波診断装置の一実施例のブロック図、図２は図１に示す送受信回路５０の詳細ブロック図、図３は図１に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図、図４は図１に示す実施例の動作フローを示した図、図５は図１に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【００１７】先ず、送受信回路５０を構成する送信回路２から所定方向に多数並ぶ超音波探触子１に向けて超音波送信のための各パルス信号が出力され、超音波探触子１ではこのパルス信号が超音波パルスビームに変換され、この超音波パルスビーム７が図示しない被検体の内部に向けて送信される。被検体の内部の各組織で反射された超音波は超音波探触子１により受信され、受信回路３に入力される。この受信回路３には、図２に示すように、複数（ここでは５つ）の受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）が備えられており、各受信ビームフォーマ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）では、走査線ｉに対応する送信超音波パルスビーム７に対し、複数本（ここでは５本）の走査線ｉ−２、ｉ−１、ｉ、ｉ＋１、ｉ＋２がそれぞれ形成されるように遅延加算され、各受信信号Ｓが生成される。
【００１８】この各受信信号Ｓは、断層像生成手段６（図１参照）に入力され、この断層像生成手段６においてこの各受信信号Ｓに基づいて断層像が形成され、その断層像が例えばＣＲＴディスプレイ等の表示手段１４に入力され、その表示画面上に可視画像としての断層像が表示される。また、受信回路３で生成された各受信信号Ｓは直交検波手段４に入力されて直交検波される。
【００１９】この直交検波手段４も、図２に示すように、各受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）に対応して複数（ここでは５つ）の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）が備えられており、これらの直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）において、各受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）で得られた各受信信号Ｓに対し互いに同時に直交検波が行なわれ、各直交検波出力Ｒ，Ｉが生成される。これにより生成された直交検波出力Ｒ，Ｉが一旦メモリ５に格納され、その後その直交検波出力Ｒ，Ｉがメモリ５から読出されて本実施例の特徴部分３０Ａを構成する走査方向位相パターン算出手段８と深さ方向位相差算出手段１１に入力される。
【００２０】ここでは、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ1 に得られた各走査線ｘ1 ，ｘ2，ｘ3 ，…に対応する各受信信号ＳをＳ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ3 ），…と表わす。ここで、ｚは深さ方向の距離を表わしている。また、ここでは理解を容易にするために、同時刻ｔ1 に、複数の走査線ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…にそれぞれ対応する複数の受信信号Ｓ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、…が得られるものとする。これらの各受信信号Ｓ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、…の直検波出力Ｒ，Ｉを、それぞれ図３（ａ）に示すように｛Ｒ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）｝、｛Ｒ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ2，ｚ，ｔ1 ）｝、｛Ｒ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）｝、…と表わすこととする。またこれらと同様に、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ2 において得られた各走査線ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…に対応する各受信信号ＳをＳ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ2 ）、…と表わし、これらの各受信信号の直交検波出力をそれぞれ｛Ｒ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）｝、｛Ｒ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）｝、｛Ｒ（ｘ3，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ3 ，ｚ，ｔ2 ）｝、…と表わすこととする。
【００２１】このとき、深さ方向位相差算出手段１１では、図１に示すメモリ５から読出され深さ方向位相差算出手段１１に入力された直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいて、図４のステップ６０に示すように、従来のパルスペア法として知られている方法により深さ方向の位相差Δθｚが求められる。ここでは、図５（ａ）に示すように、Ｚ方向（深さ方向）には位相差Δθ0 （深さ方向への変位量Δｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω；ここで、Ｃは被検体内の超音波の音速、ωは直交検波手段４におけるミキシング角周波数を表わす）だけ一様に変位したものとする。
【００２２】しかしながら、実際に求められる位相差Δθｚは、図５（ａ）に示すように、組織の横方向への動きの影響による大きな誤差を含んだものとなる。ここでは、この大きな誤差を含んだ位相差Δθｚを、見掛上の位相差Δθｚと呼ぶ。深さ方向位相差算出手段１１において、このようにして求められた深さ方向の見掛上の位相差Δθｚは、メモリ１２に一旦記憶される。
【００２３】また、メモリ５から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８にも入力され、この走査方向位相差パターン算出手段８では、図４R>４のステップ６１〜６３の演算が行われる。即ち、先ず、ステップ６１に示すように、入力された時刻ｔ1 における直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、互いに隣接する走査線ｉ，ｉ＋１間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ）が、式
【００２４】
【数１】
【００２５】により算出される。あるいは、深さＺ近傍の、複数の深さＺｋ（ｋ＝１，２，…）における受信信号を用いて、式
【００２６】
【数２】
【００２７】を用いて算出してもよい。また、ステップ６２に示すように、入力された時刻ｔ2 における直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、式（１）又は式（２）と同様な演算により、互いに隣接する走査線間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ2 ）が求められる。このようにして求めた各時刻ｔ1 、ｔ2 における隣接走査線間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ），ΔΨi,i+1 （ｔ2 ）がそれぞれ所定の走査線ｉ＝０を基準として多数の走査線に跨がって走査方向に積分され、これにより、各時刻ｔ1 、ｔ2 における走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）が求められる（ステップ６３）。
【００２８】
【数３】
【００２９】
【数４】
【００３０】図５（ｂ）は、上記（３）式，（４）式を概念的に示したものであり、ここでは時間間隔Δｔ＝ｔ2 −ｔ1 の間に、被検体内組織が走査方向にΔＸ、深さ方向にΔｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω）だけ変位した場合が仮定されている。ここで、図５（ａ）に示す深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚは、上記（３）式と（４）式との差｛Ψ（ｔ2 ）−Ψ（ｔ1 ）｝として近似される。すなわち、図１に示す深さ方向位相差算出手段１１で求められた深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚは、走査方向の位相パターン（（３）式、（４）式）の変動によって生じると考えられる。図１に示す走査方向位相パターン算出手段８において、上記のようにして求められた走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はメモリ９に入力され一旦記憶される。
【００３１】メモリ９に一旦記憶された走査方向の位相パターンΨ（ｔ1），Ψ（ｔ2 ）は、このメモリ９から読出されて走査方向変位算出手段１０に入力される。この走査方向変位算出手段１０では、図４のステップ６４に示すように、入力された２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）の走査方向についての相互相関関数Ｃ（τ）
【００３２】
【数５】
【００３３】が求められ、その最大ピークの位置を求めることにより時間間隔Δｔ＝ｔ2 −ｔ1 の間の走査方向への変位量Δｘが求められる。なお、相互相関演算に代えて、差の絶対値総和関数Ａ（τ）
【００３４】
【数６】
【００３５】を演算してその最小ピークの位置を求めることにより変位量Δｘを求めてもよい。尚、上述のＣ（τ）或いはＡ（τ）を算出する場合において、τの算出精度を上げるために、２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を予め多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）したものについて、（５）式或いは（６）式を計算しても良い。また、２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）から、（５）式或いは（６）式を計算した後、ピーク位置を算出する段階において、多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）を行っても良い。
【００３６】このようにして求められた走査方向の変位量Δｘは、深さ方向変位補正手段１３に入力される。この深さ方向変位補正手段１３には、メモリ９から読出された走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）も入力され、さらにメモリ１２から読み出された深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚも入力される。この深さ方向変位補正手段１３では先ず図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ1 に対応する位相パターンΨ（ｔ1 ）が走査方向（ｘ方向）にΔｘだけ移動され、これにより移動された位相パターンΨ（Δｘ，ｔ1 ）が求められ、次にこの移動された位相パターンΨ（Δｘ，ｔ1 ）と移動前の位相パターンΨ（ｔ1 ）とを用いて、深さ方向の補正量ΔΨｚが、 ΔΨｚ＝Ψ（ｔ1 ）−Ψ（Δｘ，ｔ1 ） …（７）
として求められる（図４のステップ６５）。図５（ｄ）には、このようにして求められた深さ方向の補正量ΔΨｚが概念的に示されている。
【００３７】この深さ方向変位補正手段１３では、上記（７）式に従って深さ方向の補正量ΔΨｚが求められた後、深さ方向の補正された位相差Δθｚ’が、式 Δθｚ’＝Δθｚ＋ΔΨｚ …（８）
に従って求められる（図４のステップ６６）。このように補正された位相差Δθｚ’は、図５（ｅ）に示すように、深さ方向の真の位相差Δθ0 に非常に近似したものとなる。この補正された位相差Δθｚ’から、深さ方向の変位Δｚが、式 Δｚ＝Δθｚ’・Ｃ／２ω …（９）
にしたがって算出される。このようにして、図１に示す深さ方向変位補正手段１３で求められた深さ方向の変位Δｚは、表示手段１４に入力される。
【００３８】この表示手段１４では、従来と同様に、電気音響変換素子１に近付く方向の変位が赤、電気音響変換素子から遠ざかる方の変位が青で表示される。もしくはこの表示手段１４に、走査方向変位算出手段１０で算出された走査方向（ｘ方向）の変位Δｘも入力され、例えば以下のような表示がなされる。図６はこの表示方法の例を示した図である。
【００３９】図６に示すように、電気音響変換素子１（図１参照）に近づく方向の変位は赤ないし橙、遠ざかる方向の変位は青ないし緑で表示されるが、さらに走査方向について右方向に変位しているか左方向に変位しているかに応じてそれぞれ橙、緑；赤，青で表示される。これにより、例えばいわゆるセクタ走査の場合は、図５（ｂ）に示すように表示される。
【００４０】ここで、上記実施例では、図２に示すように、１回の超音波の送信に対して複数本（図２に示す例では５本）の走査線が得られるように複数（５つ）の受信フォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）と複数（５つ）の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）が備えられているが、本発明では、上記実施例のように複数の受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）や複数の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）を備えることは必ずしも必要ではない。
【００４１】図７は受信ビームフォーマ及び直交検波回路をそれぞれ１つだけ備えた場合のシーケンスの例を示したタイミングチャートである。ドライブストローブＤＳのパルス１つ毎に１回ずつ超音波の送受信が行われるが、このとき図７（ａ）に示すように、先ず走査線ｉ−２が形成されるように超音波を送受信し、次に走査線ｉ−１が形成されるように超音波を送受信し、このようにして順次各走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２が形成されると、次に再度順次各走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２が形成されるように超音波を順次送受信し、このようにして形成された２組の走査線群のうち先に形成された走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２及び後に形成されたｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２を上記実施例におけるそれぞれ時刻ｔ1 ，ｔ2 における走査線として用いてもよい。
【００４２】また、図７（ｂ）は被検体内の組織の動きが遅い場合に用い得る例であり、Ｎ本の走査線で１フレームが形成される場合において、ドライブストローブＤＳの各パルス毎に走査線０，１，…、Ｎ−１，０，１…の順に走査線が形成され、隣接する２つのフレームのうち先に得られたフレームに対応する各走査線に対応する各受信信号Ｓを時刻ｔ1 に得られた受信信号、後に得られたフレームに対応する各走査線に対応する受信信号Ｓを時刻ｔ2 に得られた受信信号とみなして前述した実施例と同様の演算を行ってもよい。
【００４３】図８は、本発明の第２の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図８に示す特徴部分３０Ｂを備えたものが本発明の第２の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１に入力されるとともに、走査方向変位算出手段３１にも入力される。ここで、走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１は、図１に示す実施例における走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１と同一であり、ここでは説明は省略する。
【００４４】走査方向変位算出手段３１では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉの走査方向についての複素相互相関が演算され、この複素相互相関数のエンベローブが求められこのエンベローブのピークの位置から走査方向の変位Δｘが求められ、メモリ３２に入力される。その後、深さ方向変位補正手段１３に、メモリ９から読出された位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ1 ）が入力され、またメモリ１２から読出された深さ方向の見掛上の位相差Δθｚが入力され、さらにメモリ３２に記憶された走査方向の変位Δｘが読出されて入力される。この深さ方向変位補正手段１３では、前述した（７）〜（９）式に示す演算により深さ方向の補正された変位Δｚが求められる。
【００４５】なお、この実施例では、直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいて走査方向の変位Δｘを求めているが、直交検波を行う前の受信信号Ｓに基づいて走査方向の変位Δｘを求めてもよく、したがって本発明の第２の超音波診断装置の第２の走査方向変位算出手段における「受信信号」は、直交検波の前後の受信信号の双方を含むものと観念される。
【００４６】図９は本発明の第３の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図８に示す特徴部分３０Ｃを備えたものが本発明の第３の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８に入力される。この走査方向位相パターン算出手段８は、図１，図８に示す走査方向位相パターン算出手段８と同一であり、走査方向位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2）が求められて、メモリ９に一旦記憶される。このメモリ９に記憶された走査方向位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はこのメモリ９から読出されて二次元変位算出手段３３に入力される。この二次元変位算出手段３３では走査方向（ｘ方向）と深さ方向（ｚ方向）についての二次元相互相関演算が行われ、これにより、走査方向の変位Δｘと深さ方向の変位Δｚとの双方が求められる。このように、図１，図８に示す深さ方向位相差算出手段１１を備えることなく、位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に基づいて二次元相互相関演算を行うことにより、直接Δｘ，Δｚの双方を求めることもできる。
【００４７】図１０は、本発明の第４の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。なお、この実施例以降、図１に示す電気音響変換素子１は互いに直交するＸ方向とＹ方向に二次元的に配列されているものとされる。また図１１は、図１０に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図、図１２１２は図１０に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【００４８】メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４とｚ方向位相差算出手段３７に入力される。ここで、図１１１１に示すように、時刻ｔ1 ，ｔ2 に得られた走査線（ｘi ，ｙj ）に対応する受信信号ＳをそれぞれＳ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ），Ｓ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ）と表わし、それらの直交検波出力Ｒ，Ｉをそれぞれ｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ），Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝，｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ），Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ）｝と表わす。ここで、ｚは深さ方向の距離を表わしている。
【００４９】ここで、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、図１２R>２（ａ）に示すように、時刻ｔ1 におけるｘ方向、ｙ方向の二次元位相パターンが以下のようにして求められる。先ず全てのｙ＝ｙj におけるｘ方向の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）が式 ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）
＝ｔａｎ-1｛Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｒ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）
−Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｉ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝／ ｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｒ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）
＋Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｉ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝
…（１０）
により算出される。
【００５０】あるいは深さｚ近傍の、複数の深さｚk （ｋ＝１，２，…）における受信信号を用いて、式
【００５１】
【数７】
【００５２】を用いて算出してもよい。このようにして上記（１０）式又は（１１）式に従って求めた各ｙj におけるｘ方向の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）が所定の１本の走査線を基準として多数の走査線に跨ってｘ方向，ｙ方向に積分され、位相パターンΨ（ｔ1 ）が、
【００５３】
【数８】
【００５４】に従って求められる。またこれと同様に時刻ｔ2 についても位相差ΔΨi,i+1 （ｔ2 ，ｙj ）が求められ、これを用いて位相パターンΨ（ｔ2 ）が、式
【００５５】
【数９】
【００５６】に従って求められる。図１２（ａ），（ｂ）は、それぞれ時刻ｔ1 ｔ2 における二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を概念的に図示したものであり、図１に示す実施例における図５（ｂ）に相当する図である。この二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）は、図１０に示すメモリ３５に入力され一旦記憶される。
【００５７】また図１０に示すｚ方向位相差算出手段３７は、図１に示す深さ方向位相差算出手段１１に相当するものであり、ｚ方向位相差算出手段３７では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいてパルスペア法により、図１２（Ｃ）に示すようなｚ方向（深さ方向）の位相差Δθｚが求められる（図５（ａ）参照）。ここでも図５（ａ）に示すように、ｚ方向（深さ方向）に位相差Δθｚ（深さ方向への変位量Δｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω）だけ一様に変位したものとする。このｚ方向の位相差Δθｚは、メモリ３８に入力され一旦記憶される。メモリ３５に一旦記憶されたｘ，ｙ方向の二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はこのメモリ３５から読出されてｘ，ｙ方向変位算出手段３６に入力される。このｘ，ｙ方向変位算出手段３６では、入力された２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）のｘ方向およびｙ方向についての二次元相互相関関数Ｃ（τ1 ，τ2 ）
【００５８】
【数１０】
【００５９】が演算され、その最大ピークの位置が求められ、これにより時間間隔Δｔ＝ｔ2−ｔ1 の間のｘ方向，ｙ方向の各変位量Δｘ，Δｙが求められる。なお、二次元相互相関関数演算に代えて、二次元の差の絶対値総和関数Ａ（τ1 ，τ2 ）
【００６０】
【数１１】
【００６１】を演算して、その最小ピークの位置を求めることにより変位量Δｘを求めても良い。上述のＣ（τ1 ，τ2 ）或いはＡ（τ1 ，τ2 ）を算出する場合において、τ1 ，τ2 の算出精度を上げるために、２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を予め多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）したものについて、（１４）式或いは（１５）式を計算しても良い。また、２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）から（１４）式或いは（１５）式を計算した後、ピーク位置を算出する段階において、多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）を行っても良い。
【００６２】このようにして求められたｘ，ｙ方向の変位量Δｘ，Δｙは、ｚ方向変位補正手段３９に入力される。このｚ方向変位補正手段３９は、図１に示す深さ方向変位補正手段１３に相当するものであり、このｚ方向変位補正手段３９にはメモリ３５から読出された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に入力され、さらにメモリ３８から読出されたｚ方向の見掛け上の位相差Δθｚも入力される。
【００６３】このｚ方向変位補正手段３９では、時刻ｔ1 に対応する２次元位相パターンΨ（ｔ1 ）がｘ方向、ｙ方向にそれぞれΔｘ，Δｙだけ移動され、これにより移動された位相パターンΨ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ）が求められ、次にこの移動された位相パターンΨ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ）と移動前の２次元位相パターンとを用いて、深さ方向の補正量ΔΨｚが、式 ΔΨｚ＝Ψ（ｔ1 ）−Ψ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ） …（１６）
として求められ、この補正量ΔΨｚを用いてｚ方向の補正されて位相差Δθｚ’が、式Δθｚ’＝Δθｚ＋ΔΨｚ …（１７）
に従って求められる。図１２（ｄ）にはこの補正された位相差が概念的に示されており、この補正された位相差Δθｚ’はｚ方向の真の位相差Δθ0 に非常に近時したものとなる。この補正された位相差Δθｚ’から、ｚ方向の変位Δｚが、式Δｚ＝Δθｚ’・Ｃ／２ω …（１８）
に従って算出される。
【００６４】図１３は、本発明の第５の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第の超音波診断装置との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図１３に示す特徴部分３０Ｅを備えたものが本発明の第５の超音波診断装置となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉはｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７に入力されるとともにｘ，ｙ方向変位算出手段４０にも入力される。ここで、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７は、図１０R>０に示す実施例におけるｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７と同一であり、ここでは説明は省略する。
【００６５】ｘ，ｙ方向変位算出手段４０では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉのｘ方向およびｙ方向についての２次元複素相互相関が演算され、この２次元複素相互相関関数のエンベローブが求められ、このエンベローブのピークの位置からｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙが求められる。これらｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙは、メモリ４１に入力され一旦記憶される。
【００６６】その後ｚ方向変位補正手段３９に、メモリ３５から読出された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）が入力され、またメモリ３８から読出されｚ方向の見掛け上の位相差Δθｚが入力され、さらにメモリ４１に記憶されたｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙが読出されて入力される。このｚ方向変位補正手段３９では、前述した（１６）〜（１８）式に示す演算によりｚ方向の補正された変位Δｚが求められる。
【００６７】尚、この実施例では、直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいてｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙを求めているが、前述した図８に示す本発明の第２の超音波診断装置の実施例の場合と同様に直交検波を行う前の受信信号Ｓに基づいてｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙを求めてもよく、したがって本発明の第５の超音波診断装置における「受信信号」は、直交検波の前後の受信信号の双方を含むものと観念される。
【００６８】図１４は、本発明の第６の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部部３０Ａに代えてこの図１４に示す特徴部分３０Ｆを備えたものが本発明の第６の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４に入力される。このｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４は、図１０、図１３に示すｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４と同一であり、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４においてｘ，ｙ方向の２次元位相パターンΨ（ｔ1），Ψ（ｔ2 ）が求められてメモリ３５に一旦記憶される。
【００６９】このメモリ３５に記憶された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）は、このメモリ３５から読出されて三次元変位算出手段４２に入力される。この３次元変位算出手段４２では、ｘ方向，ｙ方向およびｚ方向についての３次元相互相関演算が行われ、これにより、ｘ方向，ｙ方向，ｚ方向の各変位Δｘ，Δｙ，Δｚが求められる。このように、図１０，図１３に示すｚ方向位相差算出手段３７を備えることなく、２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に基づいて直接各変位Δｘ，Δｙ，Δｚを求めることもできる。
【００７０】上記のように、本発明においては種々の態様が可能である。
【００７１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の第１（第４）超音波診断装置は、走査方向（もしくはｘ、ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンの走査方向（ｘ、ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求めて、従来と同様に例えばパルスドップラ法等を用いて求めた深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚをこの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と上記位相パターンとに基づいて補正するようにしたものであるため、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められ、これを表示することもできる。
【００７２】また、本発明の第２（第５）の超音波診断装置は、受信信号に基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求め、また走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、これらの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）および位相パターンに基づいて深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを補正するようにしたため、第１（第４）の超音波診断装置と同様に、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められる。
【００７３】さらに、本発明の第３（第６）の超音波診断装置は、走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンに基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚを求めるものであるため、上記第１（第４）、第２（第５）の超音波診断装置と同様に、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の超音波診断装置の一実施例のブロック図である。
【図２】図１に示す送受信側回路の詳細ブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図である。
【図４】図１に示す実施例の動作フローを示した図である。
【図５】図１に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【図６】表示方法の例を示した図である。
【図７】受信ビームフォーマおよび直交検波回路を１つだけ備えた場合のシーケンスの例を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図９】本発明の第３の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１０】本発明の第４の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１１】図１０に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図である。
【図１２】図１０に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【図１３】本発明の第５の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１４】本発明の第６の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【符号の説明】
１ 電気音響変換素子
２ 送信回路
３ 受信回路
４ 直交検波手段
６ 断層像生成手段
８ 走査方向位相パターン算出手段
１０ 走査方向変位算出手段
１１ 深さ方向位相差算出手段
１３ 深さ方向変位補正手段
１４ 表示手段
３１ 走査方向変位算出手段
３３ 二次元変位算出手段
３４ ｘ−ｙ面位相パターン算出手段
３６ ｘ，ｙ方向変位算出手段
３７ ｚ方向位相差算出手段
３９ ｚ方向変位補正手段
４０ ｘ，ｙ方向変位算出手段
４２ 三次元変位算出手段
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関し、詳細には拍動や呼吸の影響で動いている被検体内部の深さ方向の変位を高精度に計測する機能を備えた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療診断分野において超音波を用いた生体内部のイメージングが盛んに行われており、超音波を用いた被検体内部の組織の変位量の測定も行われている。従来、組織の深さ方向の変位量を計測する技術としてパルスドプラ法を用いた技術が知られている（「パルスドプラ法を用いた組織変位速度断層法の基礎検討」 新木他 第５５回日本超音波医学会論文集 Ｐ６８９−６９０ １９８９年１０月４日発行 参照）。この手法は、演算量が少くて済むためリアルタイム性に優れているという長所を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記手法は、組織が深さ方向と直交する横方向に移動しても深さ方向に移動したかのように誤検出されてしまうという問題点がある。本発明は、この問題点を解決し、深さ方向の変位量を正確に検出することのできる機能を備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明のうち、第１の超音波診断装置は、（１）被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、被検体内を、深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段（２）互いに隣接する複数の走査線に対応する受信信号に基づいて、被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し算出された位相差を走査方向に積分することにより走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段（３）各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて、各走査線上の所定の深さにおける深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段（４）上記走査方向位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間の走査方向の変位を算出する走査方向変位算出手段（５）上記走査方向の変位と上記位相パターンとに基づいて、深さ方向位相差算出手段で求められた深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段（６）算出された深さ方向の変位、あるいは深さ方向の変位および走査方向の変位を表示する表示手段の各手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００５】ここで、上記第１の超音波診断装置の上記（４）の走査方向変位算出手段における、走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻における複数の位相パターンの、走査方向に対する例えば相互相関演算が採用される。また、本発明の第２の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における上記（４）の走査方向変位算出手段に代えて、（７）多数の走査線に対応する、複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて所定の深さにおける走査方向の変位を算出する第２の走査方向変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】この（７）の第２の走査方向変位算出手段における走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の受信信号の、走査方向に対する例えば相互相関演算が採用される。さらに、本発明の第３の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における上記（３）の深さ方向位相差算出手段と上記（４）の走査方向変位算出手段とに代えて、（８）上記走査方向位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間の走査方向の変位と深さ方向の変位とを算出する二次元変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】この（８）の二次元変位算出手段における走査方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の位相パターンの、走査方向および深さ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。また、本発明の第４の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置における二次元的な演算を三次元的な演算に拡張したものであり、（９）被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、被検体内を、深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段（１０）互いに隣接する複数の走査線に対応する受信信号に基づいて、被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し算出された位相差をＸ方向およびＹ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段（１１）各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて、各走査線上の所定の深さにおける深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段（１２）上記二次元位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間のＸ方向およびＹ方向の変位を算出するＸ，Ｙ方向変位算出手段（１３）前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段（１４）算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段の各手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】ここで、上記第４の超音波診断装置の（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段における、Ｘ方向およびＹ方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻における複数の二次元位相パターンの、Ｘ方向およびＹ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。また、本発明の第５の超音波診断装置は、上記第４の超音波診断装置における上記（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段に代えて、（１５）多数の走査線に対応する複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいて所定の深さにおけるＸ方向およびＹ方向の変位を算出する第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】ここで、この（１５）の第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段におけるＸ方向およびＹ方向の変位を算出するための演算方法としては、複数の時刻に得られた複数の受信信号の、Ｘ方向およびＹ方向に対する例えば二次元相互相関演算が採用される。さらに、本発明の第６の超音波診断装置は、上記第４の超音波診断装置における上記（１１）の深さ方向位相差算出手段と上記（１２）のＸ，Ｙ方向変位算出手段とに代えて、（１６）二次元位相パターン算出手段で求められた複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいて、所定の深さにおける複数の時刻の間のＸ方向およびＹ方向の変位と深さ方向の変位を算出する三次元変位算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】この（１６）の三次元変位算出手段におけるＸ方向およびＹ方向の変位と深さ方向の変位を算出するための演算方法としては、Ｘ方向、Ｙ方向および深さ方向に対する例えば三次元相互相関演算が採用される。尚、上記第１〜第６の超音波診断装置において、上記（１），（９）の超音波送受信手段が、同時に複数本の走査線が形成されるように複数の受信ビームフォーマを備えたものであることが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明の第１の超音波診断装置は、走査方向の位相パターンを算出し（上記（２）、複数の各時刻における位相パターンに基づいて走査方向の変位を算出し（上記（４））、これとは別に、従来と同様な例えばパルスドプラ法等により、深さ方向の位相差を求めておき（上記（３））、この深さ方向の位相差を上記走査方向の変位と上記位相パターンとに基づいて補正することにより深さ方向の変位を算出する（上記（５））ものであるため、走査方向への変位が深さ方向の変位として求められてしまう分が補正され、したがって深さ方向の変位が高精度に求められる。また走査方向の変位も求められるため、被検体内の組織の二次元的な変位を表示することもできることとなる。
【００１２】また、本発明の第２の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置では走査方向の変位を求めるにあたり複数の時刻における位相パターンに基づいてこの走査方向の変位が求められる（上記（４））のに対し、複数の各時刻に得られた複数の受信信号に基づいて走査方向の変位を求めるもの（上記（７））であり、上記第１の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の二次元的な変位を表示することもできる。
【００１３】さらに、本発明の第３の超音波診断装置は、上記第１の超音波診断装置では走査方向の変位と深さ方向の位相差を別々に求めておいて深さ方向の位相差を補正するように構成したものであるが、これに代えて、複数の時刻における複数の位相パターンに基づいて走査方向の変位と深さ方向の変位との双方を求めるようにしたものであり、これにより、上記第１、第２の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の二次元的な変位を表示することもできる。
【００１４】また、本発明の第４、第５、第６の超音波診断装置は、それぞれ本発明の第１、第２、第３の超音波診断装置における「走査方向」に関する演算を互いに交叉するＸ方向とＹ方向についての二次元的な演算に拡張したものである。即ち、本発明の第４の超音波診断装置は、Ｘ方向およびＹ方向の二次元位相パターンを算出し（上記（１０））、複数の各時刻における二次元位相パターンに基づいてＸ方向およびＹ方向の変位を算出し（上記（１２））、これとは別に、従来と同様な例えばパルスドプラ法等により深さ方向の位相差を求めておき（上記（１１））、この深さ方向の位相差を上記Ｘ方向およびＹ方向の変位と上記二次元位相パターンとに基づいて補正することにより深さ方向の変位を算出する（上記（１３））ものであるため、Ｘ方向の変位、Ｙ方向の変位の、上記（１１）で求めた深さ方向の位相差への影響分が取り除かれ、したがって深さ方向の変位が高精度に求められる。また、Ｘ方向、Ｙ方向の変位も求められるため、被検体内の組織の三次元的な変位を表示することも可能となる。
【００１５】また、本発明の第５の超音波診断装置は、複数の時刻に得られた複数の受信信号に基づいてＸ方向およびＹ方向の変位を求めるもの（上記（１５））であり、上記第４の超音波診断装置と同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の三次元的な変位を表示することもできる。さらに、本発明の第６の超音波診断装置は、複数の時刻における複数の二次元位相パターンに基づいてＸ方向、Ｙ方向の変位及び深さ方向の変位を求めるようにしたものであり、これにより上記第４、第５の超音波診断装置を同様に、深さ方向の変位が高精度に求められ、また組織の三次元的な変位を表示することもできる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の第１の超音波診断装置の一実施例のブロック図、図２は図１に示す送受信回路５０の詳細ブロック図、図３は図１に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図、図４は図１に示す実施例の動作フローを示した図、図５は図１に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【００１７】先ず、送受信回路５０を構成する送信回路２から所定方向に多数並ぶ超音波探触子１に向けて超音波送信のための各パルス信号が出力され、超音波探触子１ではこのパルス信号が超音波パルスビームに変換され、この超音波パルスビーム７が図示しない被検体の内部に向けて送信される。被検体の内部の各組織で反射された超音波は超音波探触子１により受信され、受信回路３に入力される。この受信回路３には、図２に示すように、複数（ここでは５つ）の受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）が備えられており、各受信ビームフォーマ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）では、走査線ｉに対応する送信超音波パルスビーム７に対し、複数本（ここでは５本）の走査線ｉ−２、ｉ−１、ｉ、ｉ＋１、ｉ＋２がそれぞれ形成されるように遅延加算され、各受信信号Ｓが生成される。
【００１８】この各受信信号Ｓは、断層像生成手段６（図１参照）に入力され、この断層像生成手段６においてこの各受信信号Ｓに基づいて断層像が形成され、その断層像が例えばＣＲＴディスプレイ等の表示手段１４に入力され、その表示画面上に可視画像としての断層像が表示される。また、受信回路３で生成された各受信信号Ｓは直交検波手段４に入力されて直交検波される。
【００１９】この直交検波手段４も、図２に示すように、各受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）に対応して複数（ここでは５つ）の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）が備えられており、これらの直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）において、各受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２）、ＢＦ（ｉ−１）、ＢＦ（ｉ）、ＢＦ（ｉ＋１）、ＢＦ（ｉ＋２）で得られた各受信信号Ｓに対し互いに同時に直交検波が行なわれ、各直交検波出力Ｒ，Ｉが生成される。これにより生成された直交検波出力Ｒ，Ｉが一旦メモリ５に格納され、その後その直交検波出力Ｒ，Ｉがメモリ５から読出されて本実施例の特徴部分３０Ａを構成する走査方向位相パターン算出手段８と深さ方向位相差算出手段１１に入力される。
【００２０】ここでは、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ1 に得られた各走査線ｘ1 ，ｘ2，ｘ3 ，…に対応する各受信信号ＳをＳ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ3 ），…と表わす。ここで、ｚは深さ方向の距離を表わしている。また、ここでは理解を容易にするために、同時刻ｔ1 に、複数の走査線ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…にそれぞれ対応する複数の受信信号Ｓ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、…が得られるものとする。これらの各受信信号Ｓ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、…の直検波出力Ｒ，Ｉを、それぞれ図３（ａ）に示すように｛Ｒ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ1 ，ｚ，ｔ1 ）｝、｛Ｒ（ｘ2 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ2，ｚ，ｔ1 ）｝、｛Ｒ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）、Ｉ（ｘ3 ，ｚ，ｔ1 ）｝、…と表わすこととする。またこれらと同様に、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ2 において得られた各走査線ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…に対応する各受信信号ＳをＳ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｓ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｓ（ｘ3 ，ｚ，ｔ2 ）、…と表わし、これらの各受信信号の直交検波出力をそれぞれ｛Ｒ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ1 ，ｚ，ｔ2 ）｝、｛Ｒ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ2 ，ｚ，ｔ2 ）｝、｛Ｒ（ｘ3，ｚ，ｔ2 ）、Ｉ（ｘ3 ，ｚ，ｔ2 ）｝、…と表わすこととする。
【００２１】このとき、深さ方向位相差算出手段１１では、図１に示すメモリ５から読出され深さ方向位相差算出手段１１に入力された直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいて、図４のステップ６０に示すように、従来のパルスペア法として知られている方法により深さ方向の位相差Δθｚが求められる。ここでは、図５（ａ）に示すように、Ｚ方向（深さ方向）には位相差Δθ0 （深さ方向への変位量Δｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω；ここで、Ｃは被検体内の超音波の音速、ωは直交検波手段４におけるミキシング角周波数を表わす）だけ一様に変位したものとする。
【００２２】しかしながら、実際に求められる位相差Δθｚは、図５（ａ）に示すように、組織の横方向への動きの影響による大きな誤差を含んだものとなる。ここでは、この大きな誤差を含んだ位相差Δθｚを、見掛上の位相差Δθｚと呼ぶ。深さ方向位相差算出手段１１において、このようにして求められた深さ方向の見掛上の位相差Δθｚは、メモリ１２に一旦記憶される。
【００２３】また、メモリ５から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８にも入力され、この走査方向位相差パターン算出手段８では、図４R>４のステップ６１〜６３の演算が行われる。即ち、先ず、ステップ６１に示すように、入力された時刻ｔ1 における直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、互いに隣接する走査線ｉ，ｉ＋１間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ）が、式
【００２４】
【数１】
【００２５】により算出される。あるいは、深さＺ近傍の、複数の深さＺｋ（ｋ＝１，２，…）における受信信号を用いて、式
【００２６】
【数２】
【００２７】を用いて算出してもよい。また、ステップ６２に示すように、入力された時刻ｔ2 における直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、式（１）又は式（２）と同様な演算により、互いに隣接する走査線間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ2 ）が求められる。このようにして求めた各時刻ｔ1 、ｔ2 における隣接走査線間の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ），ΔΨi,i+1 （ｔ2 ）がそれぞれ所定の走査線ｉ＝０を基準として多数の走査線に跨がって走査方向に積分され、これにより、各時刻ｔ1 、ｔ2 における走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）が求められる（ステップ６３）。
【００２８】
【数３】
【００２９】
【数４】
【００３０】図５（ｂ）は、上記（３）式，（４）式を概念的に示したものであり、ここでは時間間隔Δｔ＝ｔ2 −ｔ1 の間に、被検体内組織が走査方向にΔＸ、深さ方向にΔｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω）だけ変位した場合が仮定されている。ここで、図５（ａ）に示す深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚは、上記（３）式と（４）式との差｛Ψ（ｔ2 ）−Ψ（ｔ1 ）｝として近似される。すなわち、図１に示す深さ方向位相差算出手段１１で求められた深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚは、走査方向の位相パターン（（３）式、（４）式）の変動によって生じると考えられる。図１に示す走査方向位相パターン算出手段８において、上記のようにして求められた走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はメモリ９に入力され一旦記憶される。
【００３１】メモリ９に一旦記憶された走査方向の位相パターンΨ（ｔ1），Ψ（ｔ2 ）は、このメモリ９から読出されて走査方向変位算出手段１０に入力される。この走査方向変位算出手段１０では、図４のステップ６４に示すように、入力された２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）の走査方向についての相互相関関数Ｃ（τ）
【００３２】
【数５】
【００３３】が求められ、その最大ピークの位置を求めることにより時間間隔Δｔ＝ｔ2 −ｔ1 の間の走査方向への変位量Δｘが求められる。なお、相互相関演算に代えて、差の絶対値総和関数Ａ（τ）
【００３４】
【数６】
【００３５】を演算してその最小ピークの位置を求めることにより変位量Δｘを求めてもよい。尚、上述のＣ（τ）或いはＡ（τ）を算出する場合において、τの算出精度を上げるために、２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を予め多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）したものについて、（５）式或いは（６）式を計算しても良い。また、２つの位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）から、（５）式或いは（６）式を計算した後、ピーク位置を算出する段階において、多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）を行っても良い。
【００３６】このようにして求められた走査方向の変位量Δｘは、深さ方向変位補正手段１３に入力される。この深さ方向変位補正手段１３には、メモリ９から読出された走査方向の位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）も入力され、さらにメモリ１２から読み出された深さ方向の見掛け上の位相差Δθｚも入力される。この深さ方向変位補正手段１３では先ず図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ1 に対応する位相パターンΨ（ｔ1 ）が走査方向（ｘ方向）にΔｘだけ移動され、これにより移動された位相パターンΨ（Δｘ，ｔ1 ）が求められ、次にこの移動された位相パターンΨ（Δｘ，ｔ1 ）と移動前の位相パターンΨ（ｔ1 ）とを用いて、深さ方向の補正量ΔΨｚが、 ΔΨｚ＝Ψ（ｔ1 ）−Ψ（Δｘ，ｔ1 ） …（７）
として求められる（図４のステップ６５）。図５（ｄ）には、このようにして求められた深さ方向の補正量ΔΨｚが概念的に示されている。
【００３７】この深さ方向変位補正手段１３では、上記（７）式に従って深さ方向の補正量ΔΨｚが求められた後、深さ方向の補正された位相差Δθｚ’が、式 Δθｚ’＝Δθｚ＋ΔΨｚ …（８）
に従って求められる（図４のステップ６６）。このように補正された位相差Δθｚ’は、図５（ｅ）に示すように、深さ方向の真の位相差Δθ0 に非常に近似したものとなる。この補正された位相差Δθｚ’から、深さ方向の変位Δｚが、式 Δｚ＝Δθｚ’・Ｃ／２ω …（９）
にしたがって算出される。このようにして、図１に示す深さ方向変位補正手段１３で求められた深さ方向の変位Δｚは、表示手段１４に入力される。
【００３８】この表示手段１４では、従来と同様に、電気音響変換素子１に近付く方向の変位が赤、電気音響変換素子から遠ざかる方の変位が青で表示される。もしくはこの表示手段１４に、走査方向変位算出手段１０で算出された走査方向（ｘ方向）の変位Δｘも入力され、例えば以下のような表示がなされる。図６はこの表示方法の例を示した図である。
【００３９】図６に示すように、電気音響変換素子１（図１参照）に近づく方向の変位は赤ないし橙、遠ざかる方向の変位は青ないし緑で表示されるが、さらに走査方向について右方向に変位しているか左方向に変位しているかに応じてそれぞれ橙、緑；赤，青で表示される。これにより、例えばいわゆるセクタ走査の場合は、図５（ｂ）に示すように表示される。
【００４０】ここで、上記実施例では、図２に示すように、１回の超音波の送信に対して複数本（図２に示す例では５本）の走査線が得られるように複数（５つ）の受信フォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）と複数（５つ）の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）が備えられているが、本発明では、上記実施例のように複数の受信ビームフォーマＢＦ（ｉ−２），ＢＦ（ｉ−１），ＢＦ（ｉ），ＢＦ（ｉ＋１），ＢＦ（ｉ＋２）や複数の直交検波回路ＱＤ（ｉ−２），ＱＤ（ｉ−１），ＱＤ（ｉ），ＱＤ（ｉ＋１），ＱＤ（ｉ＋２）を備えることは必ずしも必要ではない。
【００４１】図７は受信ビームフォーマ及び直交検波回路をそれぞれ１つだけ備えた場合のシーケンスの例を示したタイミングチャートである。ドライブストローブＤＳのパルス１つ毎に１回ずつ超音波の送受信が行われるが、このとき図７（ａ）に示すように、先ず走査線ｉ−２が形成されるように超音波を送受信し、次に走査線ｉ−１が形成されるように超音波を送受信し、このようにして順次各走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２が形成されると、次に再度順次各走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２が形成されるように超音波を順次送受信し、このようにして形成された２組の走査線群のうち先に形成された走査線ｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２及び後に形成されたｉ−２，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２を上記実施例におけるそれぞれ時刻ｔ1 ，ｔ2 における走査線として用いてもよい。
【００４２】また、図７（ｂ）は被検体内の組織の動きが遅い場合に用い得る例であり、Ｎ本の走査線で１フレームが形成される場合において、ドライブストローブＤＳの各パルス毎に走査線０，１，…、Ｎ−１，０，１…の順に走査線が形成され、隣接する２つのフレームのうち先に得られたフレームに対応する各走査線に対応する各受信信号Ｓを時刻ｔ1 に得られた受信信号、後に得られたフレームに対応する各走査線に対応する受信信号Ｓを時刻ｔ2 に得られた受信信号とみなして前述した実施例と同様の演算を行ってもよい。
【００４３】図８は、本発明の第２の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図８に示す特徴部分３０Ｂを備えたものが本発明の第２の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１に入力されるとともに、走査方向変位算出手段３１にも入力される。ここで、走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１は、図１に示す実施例における走査方向位相パターン算出手段８及び深さ方向位相差算出手段１１と同一であり、ここでは説明は省略する。
【００４４】走査方向変位算出手段３１では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉの走査方向についての複素相互相関が演算され、この複素相互相関数のエンベローブが求められこのエンベローブのピークの位置から走査方向の変位Δｘが求められ、メモリ３２に入力される。その後、深さ方向変位補正手段１３に、メモリ９から読出された位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ1 ）が入力され、またメモリ１２から読出された深さ方向の見掛上の位相差Δθｚが入力され、さらにメモリ３２に記憶された走査方向の変位Δｘが読出されて入力される。この深さ方向変位補正手段１３では、前述した（７）〜（９）式に示す演算により深さ方向の補正された変位Δｚが求められる。
【００４５】なお、この実施例では、直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいて走査方向の変位Δｘを求めているが、直交検波を行う前の受信信号Ｓに基づいて走査方向の変位Δｘを求めてもよく、したがって本発明の第２の超音波診断装置の第２の走査方向変位算出手段における「受信信号」は、直交検波の前後の受信信号の双方を含むものと観念される。
【００４６】図９は本発明の第３の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図８に示す特徴部分３０Ｃを備えたものが本発明の第３の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、走査方向位相パターン算出手段８に入力される。この走査方向位相パターン算出手段８は、図１，図８に示す走査方向位相パターン算出手段８と同一であり、走査方向位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2）が求められて、メモリ９に一旦記憶される。このメモリ９に記憶された走査方向位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はこのメモリ９から読出されて二次元変位算出手段３３に入力される。この二次元変位算出手段３３では走査方向（ｘ方向）と深さ方向（ｚ方向）についての二次元相互相関演算が行われ、これにより、走査方向の変位Δｘと深さ方向の変位Δｚとの双方が求められる。このように、図１，図８に示す深さ方向位相差算出手段１１を備えることなく、位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に基づいて二次元相互相関演算を行うことにより、直接Δｘ，Δｚの双方を求めることもできる。
【００４７】図１０は、本発明の第４の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。なお、この実施例以降、図１に示す電気音響変換素子１は互いに直交するＸ方向とＹ方向に二次元的に配列されているものとされる。また図１１は、図１０に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図、図１２１２は図１０に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【００４８】メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４とｚ方向位相差算出手段３７に入力される。ここで、図１１１１に示すように、時刻ｔ1 ，ｔ2 に得られた走査線（ｘi ，ｙj ）に対応する受信信号ＳをそれぞれＳ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ），Ｓ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ）と表わし、それらの直交検波出力Ｒ，Ｉをそれぞれ｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ），Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝，｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ），Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ2 ）｝と表わす。ここで、ｚは深さ方向の距離を表わしている。
【００４９】ここで、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉを用いて、図１２R>２（ａ）に示すように、時刻ｔ1 におけるｘ方向、ｙ方向の二次元位相パターンが以下のようにして求められる。先ず全てのｙ＝ｙj におけるｘ方向の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）が式 ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）
＝ｔａｎ-1｛Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｒ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）
−Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｉ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝／ ｛Ｒ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｒ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）
＋Ｉ（ｘi ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）Ｉ（ｘi+1 ，ｙj ，ｚ，ｔ1 ）｝
…（１０）
により算出される。
【００５０】あるいは深さｚ近傍の、複数の深さｚk （ｋ＝１，２，…）における受信信号を用いて、式
【００５１】
【数７】
【００５２】を用いて算出してもよい。このようにして上記（１０）式又は（１１）式に従って求めた各ｙj におけるｘ方向の位相差ΔΨi,i+1 （ｔ1 ，ｙj ）が所定の１本の走査線を基準として多数の走査線に跨ってｘ方向，ｙ方向に積分され、位相パターンΨ（ｔ1 ）が、
【００５３】
【数８】
【００５４】に従って求められる。またこれと同様に時刻ｔ2 についても位相差ΔΨi,i+1 （ｔ2 ，ｙj ）が求められ、これを用いて位相パターンΨ（ｔ2 ）が、式
【００５５】
【数９】
【００５６】に従って求められる。図１２（ａ），（ｂ）は、それぞれ時刻ｔ1 ｔ2 における二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を概念的に図示したものであり、図１に示す実施例における図５（ｂ）に相当する図である。この二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）は、図１０に示すメモリ３５に入力され一旦記憶される。
【００５７】また図１０に示すｚ方向位相差算出手段３７は、図１に示す深さ方向位相差算出手段１１に相当するものであり、ｚ方向位相差算出手段３７では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいてパルスペア法により、図１２（Ｃ）に示すようなｚ方向（深さ方向）の位相差Δθｚが求められる（図５（ａ）参照）。ここでも図５（ａ）に示すように、ｚ方向（深さ方向）に位相差Δθｚ（深さ方向への変位量Δｚ＝Δθ0 ・Ｃ／２ω）だけ一様に変位したものとする。このｚ方向の位相差Δθｚは、メモリ３８に入力され一旦記憶される。メモリ３５に一旦記憶されたｘ，ｙ方向の二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）はこのメモリ３５から読出されてｘ，ｙ方向変位算出手段３６に入力される。このｘ，ｙ方向変位算出手段３６では、入力された２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）のｘ方向およびｙ方向についての二次元相互相関関数Ｃ（τ1 ，τ2 ）
【００５８】
【数１０】
【００５９】が演算され、その最大ピークの位置が求められ、これにより時間間隔Δｔ＝ｔ2−ｔ1 の間のｘ方向，ｙ方向の各変位量Δｘ，Δｙが求められる。なお、二次元相互相関関数演算に代えて、二次元の差の絶対値総和関数Ａ（τ1 ，τ2 ）
【００６０】
【数１１】
【００６１】を演算して、その最小ピークの位置を求めることにより変位量Δｘを求めても良い。上述のＣ（τ1 ，τ2 ）或いはＡ（τ1 ，τ2 ）を算出する場合において、τ1 ，τ2 の算出精度を上げるために、２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）を予め多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）したものについて、（１４）式或いは（１５）式を計算しても良い。また、２つの二次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）から（１４）式或いは（１５）式を計算した後、ピーク位置を算出する段階において、多項式補間（例えば、３次のスプライン補間）を行っても良い。
【００６２】このようにして求められたｘ，ｙ方向の変位量Δｘ，Δｙは、ｚ方向変位補正手段３９に入力される。このｚ方向変位補正手段３９は、図１に示す深さ方向変位補正手段１３に相当するものであり、このｚ方向変位補正手段３９にはメモリ３５から読出された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に入力され、さらにメモリ３８から読出されたｚ方向の見掛け上の位相差Δθｚも入力される。
【００６３】このｚ方向変位補正手段３９では、時刻ｔ1 に対応する２次元位相パターンΨ（ｔ1 ）がｘ方向、ｙ方向にそれぞれΔｘ，Δｙだけ移動され、これにより移動された位相パターンΨ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ）が求められ、次にこの移動された位相パターンΨ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ）と移動前の２次元位相パターンとを用いて、深さ方向の補正量ΔΨｚが、式 ΔΨｚ＝Ψ（ｔ1 ）−Ψ（Δｘ，Δｙ，ｔ1 ） …（１６）
として求められ、この補正量ΔΨｚを用いてｚ方向の補正されて位相差Δθｚ’が、式Δθｚ’＝Δθｚ＋ΔΨｚ …（１７）
に従って求められる。図１２（ｄ）にはこの補正された位相差が概念的に示されており、この補正された位相差Δθｚ’はｚ方向の真の位相差Δθ0 に非常に近時したものとなる。この補正された位相差Δθｚ’から、ｚ方向の変位Δｚが、式Δｚ＝Δθｚ’・Ｃ／２ω …（１８）
に従って算出される。
【００６４】図１３は、本発明の第５の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第の超音波診断装置との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部分３０Ａに代えてこの図１３に示す特徴部分３０Ｅを備えたものが本発明の第５の超音波診断装置となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉはｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７に入力されるとともにｘ，ｙ方向変位算出手段４０にも入力される。ここで、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７は、図１０R>０に示す実施例におけるｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４およびｚ方向位相差算出手段３７と同一であり、ここでは説明は省略する。
【００６５】ｘ，ｙ方向変位算出手段４０では、入力された直交検波出力Ｒ，Ｉのｘ方向およびｙ方向についての２次元複素相互相関が演算され、この２次元複素相互相関関数のエンベローブが求められ、このエンベローブのピークの位置からｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙが求められる。これらｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙは、メモリ４１に入力され一旦記憶される。
【００６６】その後ｚ方向変位補正手段３９に、メモリ３５から読出された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）が入力され、またメモリ３８から読出されｚ方向の見掛け上の位相差Δθｚが入力され、さらにメモリ４１に記憶されたｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙが読出されて入力される。このｚ方向変位補正手段３９では、前述した（１６）〜（１８）式に示す演算によりｚ方向の補正された変位Δｚが求められる。
【００６７】尚、この実施例では、直交検波出力Ｒ，Ｉに基づいてｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙを求めているが、前述した図８に示す本発明の第２の超音波診断装置の実施例の場合と同様に直交検波を行う前の受信信号Ｓに基づいてｘ方向，ｙ方向の変位Δｘ，Δｙを求めてもよく、したがって本発明の第５の超音波診断装置における「受信信号」は、直交検波の前後の受信信号の双方を含むものと観念される。
【００６８】図１４は、本発明の第６の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。図１に示す特徴部部３０Ａに代えてこの図１４に示す特徴部分３０Ｆを備えたものが本発明の第６の超音波診断装置の一実施例となる。メモリ５（図１参照）から読出された直交検波出力Ｒ，Ｉは、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４に入力される。このｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４は、図１０、図１３に示すｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４と同一であり、ｘ−ｙ面位相パターン算出手段３４においてｘ，ｙ方向の２次元位相パターンΨ（ｔ1），Ψ（ｔ2 ）が求められてメモリ３５に一旦記憶される。
【００６９】このメモリ３５に記憶された２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）は、このメモリ３５から読出されて三次元変位算出手段４２に入力される。この３次元変位算出手段４２では、ｘ方向，ｙ方向およびｚ方向についての３次元相互相関演算が行われ、これにより、ｘ方向，ｙ方向，ｚ方向の各変位Δｘ，Δｙ，Δｚが求められる。このように、図１０，図１３に示すｚ方向位相差算出手段３７を備えることなく、２次元位相パターンΨ（ｔ1 ），Ψ（ｔ2 ）に基づいて直接各変位Δｘ，Δｙ，Δｚを求めることもできる。
【００７０】上記のように、本発明においては種々の態様が可能である。
【００７１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の第１（第４）超音波診断装置は、走査方向（もしくはｘ、ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンの走査方向（ｘ、ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求めて、従来と同様に例えばパルスドップラ法等を用いて求めた深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚをこの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と上記位相パターンとに基づいて補正するようにしたものであるため、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められ、これを表示することもできる。
【００７２】また、本発明の第２（第５）の超音波診断装置は、受信信号に基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）を求め、また走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、これらの変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）および位相パターンに基づいて深さ方向（ｚ方向）の見掛け上の位相Δθｚを補正するようにしたため、第１（第４）の超音波診断装置と同様に、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められる。
【００７３】さらに、本発明の第３（第６）の超音波診断装置は、走査方向（ｘ，ｙ方向）の位相パターンを求め、この位相パターンに基づいて走査方向（ｘ，ｙ方向）の変位Δｘ（Δｘ、Δｙ）と深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚを求めるものであるため、上記第１（第４）、第２（第５）の超音波診断装置と同様に、深さ方向（ｚ方向）の変位Δｚが高精度に求められ、また、２次元（３次元）的な変位も求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の超音波診断装置の一実施例のブロック図である。
【図２】図１に示す送受信側回路の詳細ブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図である。
【図４】図１に示す実施例の動作フローを示した図である。
【図５】図１に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【図６】表示方法の例を示した図である。
【図７】受信ビームフォーマおよび直交検波回路を１つだけ備えた場合のシーケンスの例を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図９】本発明の第３の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１０】本発明の第４の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１１】図１０に示す実施例の動作説明の際に用いられる信号名を説明するための図である。
【図１２】図１０に示す実施例の動作フローを直観的に示した模式図である。
【図１３】本発明の第５の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【図１４】本発明の第６の超音波診断装置の一実施例の、図１に示す第１の超音波診断装置の一実施例との相違点のみを示したブロック図である。
【符号の説明】
１ 電気音響変換素子
２ 送信回路
３ 受信回路
４ 直交検波手段
６ 断層像生成手段
８ 走査方向位相パターン算出手段
１０ 走査方向変位算出手段
１１ 深さ方向位相差算出手段
１３ 深さ方向変位補正手段
１４ 表示手段
３１ 走査方向変位算出手段
３３ 二次元変位算出手段
３４ ｘ−ｙ面位相パターン算出手段
３６ ｘ，ｙ方向変位算出手段
３７ ｚ方向位相差算出手段
３９ ｚ方向変位補正手段
４０ ｘ，ｙ方向変位算出手段
４２ 三次元変位算出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、前記走査方向位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記走査方向の変位を算出する走査方向変位算出手段と、前記走査方向の変位と前記位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより前記深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、多数の走査線に対応する、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて前記所定の深さにおける前記走査方向の変位を算出する第２の走査方向変位算出手段と、前記走査方向の変位と前記位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、前記走査方向位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記走査方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出する二次元変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、前記二次元位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するＸ，Ｙ方向変位算出手段と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、多数の走査線に対応する前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて前記所定の深さにおける前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出する第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、前記二次元位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記深さ方向の変位を算出する三次元変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】 前記超音波送受信手段が、同時に複数の走査線が形成されるように、複数の受信ビームフォーマを備えたことを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項８】 前記走査方向変位算出手段が、走査方向に相互相関或いは差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】 前記第２の走査方向変位算出手段が、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号の、走査方向に対する相互相関或いは差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項１０】 前記二次元変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記位相パターンの、前記走査方向および前記深さ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出するものであることを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１１】 前記Ｘ，Ｙ方向変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンの、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項１２】 前記第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段が、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号の、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項１３】 前記三次元変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンの、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向および前記深さ方向に対する三次元相互相関或いは三次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出するものであることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項１】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、前記走査方向位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記走査方向の変位を算出する走査方向変位算出手段と、前記走査方向の変位と前記位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより前記深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、多数の走査線に対応する、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて前記所定の深さにおける前記走査方向の変位を算出する第２の走査方向変位算出手段と、前記走査方向の変位と前記位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わる走査方向に走査することにより、該被検体内の断層面内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記走査方向に積分することにより該走査方向の位相パターンを算出する走査方向位相パターン算出手段と、前記走査方向位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記走査方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出する二次元変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記走査方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、前記二次元位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するＸ，Ｙ方向変位算出手段と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、各走査線に対応する、互いに異なる複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて、各走査線上の前記所定の深さにおける前記深さ方向の位相差を算出する深さ方向位相差算出手段と、多数の走査線に対応する前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号に基づいて前記所定の深さにおける前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出する第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段と、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記二次元位相パターンとに基づいて、前記深さ方向位相差算出手段で求められた前記深さ方向の位相差を補正することにより深さ方向の変位を算出する深さ方向変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】 被検体内の深さ方向に延びる超音波走査線で、該被検体内を、前記深さ方向と交わるとともに互いに交わるＸ方向およびＹ方向に走査することにより、該被検体内の三次元空間内の各点で反射された超音波の強度を表わす受信信号を得る超音波送受信手段と、互いに隣接する複数の走査線に対応する前記受信信号に基づいて、前記被検体内の所定の深さにおける、互いに隣接する複数の走査線間の位相差を算出し該算出された位相差を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に積分することにより二次元位相パターンを算出する二次元位相パターン算出手段と、前記二次元位相パターン算出手段で求められた前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンに基づいて、前記所定の深さにおける前記複数の時刻の間の前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記深さ方向の変位を算出する三次元変位算出手段と、算出された前記深さ方向の変位、あるいは該深さ方向の変位および前記Ｘ方向と前記Ｙ方向の変位を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】 前記超音波送受信手段が、同時に複数の走査線が形成されるように、複数の受信ビームフォーマを備えたことを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項８】 前記走査方向変位算出手段が、走査方向に相互相関或いは差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】 前記第２の走査方向変位算出手段が、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号の、走査方向に対する相互相関或いは差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項１０】 前記二次元変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記位相パターンの、前記走査方向および前記深さ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記走査方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出するものであることを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項１１】 前記Ｘ，Ｙ方向変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンの、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
【請求項１２】 前記第２のＸ，Ｙ方向変位算出手段が、前記複数の時刻に得られた複数の前記受信信号の、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に対する二次元相互相関或いは二次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項１３】 前記三次元変位算出手段が、前記複数の時刻における複数の前記二次元位相パターンの、前記Ｘ方向、前記Ｙ方向および前記深さ方向に対する三次元相互相関或いは三次元の差の絶対値総和を演算することにより前記Ｘ方向および前記Ｙ方向の変位と前記深さ方向の変位とを算出するものであることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図８】
【図３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図８】
【図３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開平５−１１５４８１
【公開日】平成５年（１９９３）５月１４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２８６２０８
【出願日】平成３年（１９９１）１０月３１日
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【公開日】平成５年（１９９３）５月１４日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月３１日
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
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