JP2010005138A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】並列同時受信法を適用した３次元走査における送受信感度の不均一を低減する。
【解決手段】送信方向Ｔ２に対して形成された比較的広いビーム幅を有する送信ビームとこの送信方向Ｔ２から所定の角度間隔Δξだけ離れた複数の受信方向Ｒ２１乃至Ｒ２８の各々に対して形成された一様な細いビーム幅を有する受信ビームによって並列同時受信を行ない、更に、上述の送信方向及び複数の受信方向を、θ方向(azimuth方向)及びφ方向（elevation方向）に対し所定の角度間隔Δξｏで順次シフトさせることにより、被検体の３次元領域に対して３次元走査を行なう。
【選択図】図７

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、並列同時受信を行なうことにより画像データのフレームレートを改善した超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、生体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子により受信してモニタ上に表示するものである。複数の振動素子に供給する駆動信号や前記振動素子から得られる受信信号の遅延時間を制御することにより超音波の送受信方向や集束点を電子的に制御することが可能な近年の超音波診断装置では、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの画像データを容易に観察することができるため、生体臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

特に、生体内の組織あるいは血球からの超音波反射波により診断情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、これらの技術を用いて得られるＢモード画像データやカラードプラ画像データの観測は、今日の画像診断において不可欠なものとなっている。

今日、最も普及している電子走査方式の超音波診断装置では、一般に複数個の振動素子を一次元に配列し、これら振動素子の各々に対する駆動を高速制御することによって２次元画像データのリアルタイム表示を行なっている。この場合、上述の２次元画像データは、被検体に対して行なわれる２次元走査によって生成されるが、近年では、３次元的な走査を行なって得られた３次元データ（ボリュームデータ）に基づいて任意断面の２次元画像データ（ＭＰＲ画像データ）やボリュームレンダリング画像データ等の３次元画像データの生成を可能にする超音波診断装置が実用化され、被検体の３次元領域における広範囲な情報を短時間で得ることが可能になった。

このボリュームデータを収集する方法として、振動素子が１次元配列された従来の超音波プローブを更に機械的に移動あるいは回動させる方法と、２次元配列された振動素子に対する駆動信号及び前記振動素子から得られた受信信号を電子的に制御する方法とがある。前者の方法によれば、装置構成は比較的簡単となるが、ボリュームデータの収集に多くの時間を要するため、動きの速い臓器や血流などの情報を正確に得ることは極めて困難である。一方、後者の方法によれば、装置本体や超音波プローブの構成は複雑となるが、ボリュームデータを短時間で収集することが可能となり、特に、心臓などの動きの激しい臓器に対しては心拍同期３次元走査法（Triggered Volume Scan）との併用により３次元画像データを動画像として表示することが可能となる。

しかしながら、循環器領域で有効とされる上述の心拍同期法は、重度の不整脈を有する被検体には適用することができず、又、超音波ドプラ法による血流計測では、流速データを得るために同一部位に対し複数回の超音波送受信が要求されるため、３次元的なカラードプラ画像データのリアルタイム表示は更に困難となる。

このような問題点を解決するために、複数方向からの受信信号を同時に受信する、所謂、並列同時受信法を適用することによりボリュームデータの収集速度を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図９は、振動素子がθ方向（azimuth方向）及びφ方向（elevation方向）に配列されている２次元アレイ超音波プローブを用いた４方向に対する従来の並列同時受信を説明するための図であり、送信方向を●、この送信方向に対する並列同時受信方向を○によって示している。

即ち、図９に示した４方向の並列同時受信では、被検体の３次元領域に対して複数の送信方向が所定の角度間隔Δξｏで設定され、更に、これら送信方向の各々に対して４つの受信方向（並列同時受信方向）が設定される。このような４つの並列同時受信方向の各々は、当該送信方向から等しい角度間隔Δξだけ離れた方向に設定することが可能となるため、並列同時受信方向の各々に対する送信強度は等しくなり、従って、送信強度と受信感度の積によって決定される前記並列同時受信方向の送受信感度も等しくなる。このため、４方向の並列同時受信が適用された３次元走査によれば、感度ムラの少ない良質なボリュームデータを短時間で収集することが可能となる。
特開２０００−１１６６５１号公報

従来の並列同時受信法を適用して５方向以上からの受信信号を同時に受信する場合、これらの並列同時受信方向に対して均一な送受信感度を得ることができないという問題点を有していた。

図１０は、８方向に対する従来の並列同時受信の具体例を示したものであり、この並列同時受信では、θ方向（azimuth方向）に対する４方向の並列同時受信とφ方向（elevation方向）に対する２方向の並列同時受信が行なわれる。例えば、送信方向Ｔ１を中心として８つの並列同時受信方向Ｒ１１乃至Ｒ１８が設定される場合、並列同時受信方向Ｒ１１、Ｒ１４，Ｒ１５及びＲ１８と送信方向Ｔ１との角度間隔Δξ１は、並列同時受信方向Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１６及びＲ１７と送信方向Ｔ１との角度間隔Δξ２より大きくなるため、並列同時受信方向Ｒ１１、Ｒ１４，Ｒ１５及びＲ１８における送受信感度は並列同時受信方向Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１６及びＲ１７における送受信感度より低くなる。

図１１は、図１０の送信方向Ｔ１に対応した並列同時受信方向Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及びＲ１４を中心軸とする４つの受信ビームＡＲ１１乃至ＡＲ１４と、送信方向Ｔ１を中心軸とする送信ビームＡＴ１との関係を模式的に示したものであり、並列同時受信方向Ｒ１１乃至Ｒ１４において有効な送受信感度が得られるように、送信ビームＡＴ１のビーム幅は受信ビームＡＲ１１乃至ＡＲ１４のビーム幅より広く設定される。

一方、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した送信ビームＡＴ１の中心軸（ｚ軸）に垂直な断面Ｚｘにおける送信ビームＡＴ１の送信強度分布ＢＴ１及び受信ビームＢＲ１１乃至ＢＲ１４の受信感度分布ＢＲ１１乃至ＢＲ１４を、又、図１１（ｃ）は、上述の受信感度分布ＢＲ１１乃至ＢＲ１４と送信強度分布ＢＴ１の積によって決定される並列同時受信方向Ｒ１１乃至Ｒ１４の送受信感度分布ＢＸ１１乃至ＢＸ１４を示している。

即ち、８方向に対する従来の並列同時受信によれば、図１１に示すように、並列同時受信方向と送信方向との角度間隔に依存した送受信感度の差異が発生するため得られたボリュームデータに許容できない感度ムラが発生し、又、送受信感度の不均一を低減するために送信ビームのビーム幅を更に広げた場合には、並列同時受信方向における送受信感度の劣化に伴なってボリュームデータのＳ／Ｎは劣化するという問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、５方向以上の並列同時受信における送受信感度の劣化や不均一を低減することにより、リアルタイム性と画質に優れた画像データの生成が可能な超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、並列同時受信法を適用した３次元走査によって得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、超音波の送信方向とこの送信方向に対応する複数の並列同時受信方向を設定し、前記送信方向及び前記並列同時受信方向を所定方向へ順次シフトさせることによって前記３次元走査を行なう走査制御手段と、振動素子が２次元配列された超音波プローブと、前記振動素子を駆動し前記送信方向に対して送信超音波を放射する送信手段と、前記並列同時受信方向の各々から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算することによって並列同時受信を行なう受信手段と、前記所定方向へ順次シフトされた前記並列同時受信方向の各々にて得られる整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、前記走査制御手段は、前記送信方向から所定間隔離れた５方向以上からなる前記並列同時受信方向を設定することを特徴としている。

又、請求項５に係る本発明の超音波診断装置は、並列同時受信法を適用した３次元走査によって得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、超音波の送信方向とこの送信方向から所定の角度間隔あるいは所定の距離間隔だけ離れた８方向からなる並列同時受信方向を設定し、前記送信方向及び前記並列同時受信方向を所定方向へ順次シフトさせることによって前記３次元走査を行なう走査制御手段と、振動素子が２次元配列された超音波プローブと、前記振動素子を駆動し前記送信方向に対して送信超音波を放射する送信手段と、前記並列同時受信方向の各々から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算することによって並列同時受信を行なう受信手段と、前記所定方向へ順次シフトされた前記並列同時受信方向の各々にて得られる整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、前記走査制御手段は、前記並列同時受信方向のシフトにより前記３次元走査の受信方向が互いに直交する２つの方向に対して等間隔となるように前記並列同時受信方向を前記送信方向の周囲に設定することを特徴としている。

本発明によれば、５方向以上の並列同時受信における送受信感度の劣化や不均一を低減させることができる。このため、リアルタイム性と画質に優れた画像データの生成が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本実施例の特徴は、送信方向に対して形成された比較的広いビーム幅を有する送信ビームとこの送信方向から所定の角度間隔Δξだけ離れた複数の受信方向（並列同時受信方向）の各々に対して形成された一様な細いビーム幅を有する受信ビームとを用いた並列同時受信をθ方向及びφ方向に所定の角度間隔Δξｏでシフトさせることにより、被検体の３次元領域に対して送受信感度の等しいボリュームデータを短時間で収集することにある。

尚、以下の実施例では、並列同時受信法が適用されたセクタ走査方式の超音波診断装置について述べるが、リニア走査方式やコンベックス走査方式等の超音波診断装置であっても構わない。

（装置の構成）
本実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図５を用いて説明する。但し、図１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２、図４及び図５は、この超音波診断装置が備えた送受信部、受信信号処理部及び画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示す本実施例の超音波診断装置１００は、被検体の診断対象部位を含む３次元領域に対して超音波パルス（送信超音波）を送信し前記診断対象部位から得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する複数の振動素子を備えた超音波プローブ３と、前記３次元領域の所定方向に対し送信超音波を送信するための駆動信号を超音波プローブ３の前記振動素子に供給しこれらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータ及びカラードプラデータを生成する受信信号処理部４と、当該診断対象部位に対する３次元走査によって得られたＢモードデータ及びカラードプラデータに基づいて３次元画像データを生成する画像データ生成部５を備えている。

更に、超音波診断装置１００は、上述の画像データを表示する表示部６と、被検体情報の入力、画像データ生成条件及び画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部７と、送受信部２における送信遅延時間及び受信遅延時間を設定することにより当該被検体に対する３次元走査を制御する走査制御部８と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部９を備えている。

以下に、本実施例の超音波診断装置１００が備えた各ユニットの具体例について説明する。

図１の超音波プローブ３は、２次元配列された図示しないＮｏ個の振動素子をその先端部に有し、これら振動素子の各々は、Ｎｏチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部２の入出力端子に接続されている。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。

尚、超音波プローブ３には、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施例では、２次元配列されたＮｏ個の振動素子を有するセクタ走査用の超音波プローブ３を用いた場合について述べる。即ち、本実施例では、Ｎｏ個の振動素子の中からＮｔ個の振動素子が送信用振動素子群として、又、Ｎｒ個の振動素子が受信用振動素子群として予め設定される。そして、送信用振動素子群を構成する振動素子の各々が、送受信部２から供給されるＮｔチャンネルの駆動信号により駆動されて被検体内に送信超音波が放射され、この送信超音波によって被検体内から得られる受信超音波は、受信用振動素子群によってＮｒチャンネルの受信信号に変換される。

次に、図２に示す送受信部２は、当該被検体に対して送信超音波を放射するための駆動信号を超音波プローブ３に設けられた送信用振動素子群に供給する送信部２１と、超音波プローブ３の受信用振動素子群から得られたＮｒチャンネルの受信信号を整相加算（即ち、所定方向からの受信超音波に基づいた受信信号の位相を合わせて加算合成）する受信部２２を備えている。

送信部２１は、レートパルス発生器２１１と、送信遅延回路２１２と、駆動回路２１３を備え、レートパルス発生器２１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、システム制御部９から供給される基準信号を分周することによって生成する。送信遅延回路２１２は、Ｎｔチャンネルの独立な遅延回路から構成され、所定の距離（深さ）に送信超音波を集束するための遅延時間（集束用遅延時間）と所定の送信方向に対して送信超音波を放射するための遅延時間（偏向用遅延時間）を前記レートパルスに与える。そして、Ｎｔチャンネルの駆動回路２１３は、Ｎｔ個の振動素子からなる送信用振動素子群を駆動するための駆動パルスを前記レートパルスに基づいて生成する。

一方、受信部２２は、Ｎｒチャンネルから構成されるプリアンプ２２１及びＡ／Ｄ変換器２２２と、Ｍチャンネルのビームフォーマ２２３−１乃至２２３−Ｍを備えている。プリアンプ２２１は、超音波プローブ３の受信用振動素子群から供給されるＮｒチャンネルの受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保するためのものであり、その初段部には送信部２１の駆動回路２１３において発生する高電圧の駆動信号から保護するための図示しないリミッタ回路が設けられている。

そして、受信用振動素子群によって得られたＮｒチャンネルの受信信号は、プリアンプ２２１において所定の大きさに増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２２にてデジタル信号に変換された後ビームフォーマ２２３−１乃至２２３−Ｍの各々に供給される。

ビームフォーマ２２３−１乃至２２３−Ｍの各々は、図示しない受信遅延回路と加算回路を有し、Ａ／Ｄ変換器２２２においてデジタル信号に変換されたＭｒチャンネルの受信信号に対し、送信方向を中心とした複数からなる受信方向（並列同時受信方向）の各々に強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間と所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間を与えた後加算合成（整相加算）する。この場合、集束用遅延時間あるいは集束用遅延時間と受信チャンネル数を受信時刻に伴なって更新し、受信ビームの焦点領域を深部から浅部へ順次移動させる、所謂ダイナミックフォーカス法を適用することにより、超音波の送受信方向（深さ方向）に対して略一様な細いビーム幅を有した受信ビームが形成される。

図３は、送信方向Ｔ１と、この送信方向Ｔ１の周囲に設定される複数の並列同時受信方向Ｒ１１乃至Ｒ１Ｍ（Ｍ＝８）による並列同時受信を示したものであり、並列同時受信方向Ｒ１１乃至Ｒ１Ｍの各々は、その送受信感度が均一となるように送信方向Ｔ１に対し等しい角度間隔に設定されるが、その具体例については後述する。

次に、図１に示した受信信号処理部４の具体的な構成につき図４のブロック図を用いて説明する。この受信信号処理部４は、既に述べた受信部２２の整相加算部２２３−１乃至２２３−Ｍから出力されたＭチャンネルからなる整相加算後の受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部４１と、前記受信信号を信号処理してカラードプラデータを生成するカラードプラデータ生成部４２を備えている。

Ｂモードデータ生成部４１は、包絡線検波器４１１と対数変換器４１２を備えている。包絡線検波器４１１は、受信部２２の整相加算部２２３−１乃至２２３−Ｍから出力される受信信号の各々に対して包絡線検波を行ない、対数変換器４１２は、包絡線検波後の受信信号に対する対数変換処理により小さな信号振幅を相対的に強調して並列同時受信方向の各々に対するＢモードデータを生成する。

一方、カラードプラデータ生成部４２は、π／２移相器４２１、ミキサ４２２−１及び４２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）４２３−１及び４２３−２を備え、受信部２２の整相加算部２２３−１乃至２２３−Ｍから出力される受信信号の各々に対し直交位相検波を行なって複素信号（Ｉ信号及びＱ信号）を生成する。

更に、カラードプラデータ生成部４２は、ドプラ信号記憶部４２４、ＭＴＩフィルタ４２５及び自己相関演算器４２６を備え、直交位相検波によって得られた複素信号は、ドプラ信号記憶部４２４に一旦保存される。一方、高域通過用デジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４２５は、ドプラ信号記憶部４２４に保存された上述の複素信号を読み出し、この複素信号に含まれた臓器の固定反射体あるいは臓器の呼吸性移動や拍動性移動等に起因するドプラ成分（クラッタ成分）を除去する。又、自己相関演算器４２６は、ＭＴＩフィルタ４２５によって抽出された血流情報のドプラ成分に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値、分散値、パワー値等を算出して並列同時受信方向の各々に対するカラードプラデータを生成する。

次に、図１に示した画像データ生成部５の具体的な構成につき図５を用いて説明する。この画像データ生成部５は、受信信号処理部４から供給された超音波データ（Ｂモードデータ及びカラードプラデータ）に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部５１と、このボリュームデータを処理して３次元画像データを生成する３次元画像データ生成部５２を備え、ボリュームデータ生成部５１は、Ｂモードデータ記憶部５１１、カラードプラデータ記憶部５１２及び補間処理部５１３を、又、３次元画像データ生成部５２は、不透明度・色調設定部５２１及びレンダリング処理部５２２を有している。

そして、ボリュームデータ生成部５１のＢモードデータ記憶部５１１には、Ｍ方向の並列同時受信を適用した当該被検体の３次元走査にて得られた受信信号に基づき受信信号処理部４のＢモードデータ生成部４１が生成したＭチャンネルのＢモードデータが超音波の受信方向を付帯情報として保存され、同様にして、カラードプラデータ記憶部５１２には、前記受信信号に基づきカラードプラデータ生成部４２が生成したＭチャンネルのカラードプラデータが前記受信方向を付帯情報として保存される。

一方、補間処理部５１３は、Ｂモードデータ記憶部５１１から読み出した複数のＢモードデータを受信方向に対応させて配列することにより３次元Ｂモードデータを形成し、更に、この３次元Ｂモードデータを構成する不等間隔のボクセルを補間処理して等方的なボクセルで構成されるＢモードボリュームデータを生成する。同様にして、補間処理部５１３は、カラードプラデータ記憶部５１２から読み出した複数のカラードプラデータを受信方向に対応させて配列することにより３次元カラードプラデータを形成し、この３次元カラードプラデータを補間処理してドプラモードボリュームデータを生成する。

次に、３次元画像データ生成部５２の不透明度・色調設定部５２１は、ボリュームデータ生成部５１の補間処理部５１３から供給されるＢモードボリュームデータあるいはドプラモードボリュームデータのボクセル値に基づいて不透明度や色調を設定し、レンダリング処理部５２２は、不透明度・色調設定部５２１が設定した不透明度や色調の情報に基づき上述のボリュームデータをレンダリング処理してボリュームレンダリング画像データやサーフェスレンダリング画像データ等の３次元画像データを生成する。

図１へ戻って、表示部６は、図示しない表示データ生成部、変換回路及びモニタを備えている。前記表示データ生成部は、画像データ生成部５の３次元画像データ生成部５２にて生成された３次元画像データに対して視線方向に基づく座標変換を行ない、更に、被検体情報や画像データ生成条件等の付帯情報を付加して表示用データを生成する。一方、前記変換回路は、前記表示データ生成部にて生成された上述の表示用データに対しＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。

次に、入力部７は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、被検体情報の入力、画像データ生成条件及び画像データ表示条件の設定、３次元画像データに対する視線方向の設定、並列同時受信数Ｍの設定、各種コマンド信号の入力等が上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

一方、走査制御部８は、入力部７において設定された画像データ生成条件や並列同時受信数Ｍに基づいて超音波プローブ３を用いた当該被検体に対する３次元走査を制御する。具体的には、上述の各種設定条件に基づいて送信用振動素子群及び受信用振動素子群を設定し、更に、Ｍ方向の並列同時受信が適用された３次元走査に必要な送信用遅延時間（送信時の偏向用遅延時間及び集束用遅延時間）及び受信用遅延時間（受信時の偏向用遅延時間及び集束用遅延時間）を送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の整相加算部２２３−１乃至２２３−Ｍに対して設定する。

システム制御部９は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には入力部７にて入力／設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力情報及び設定情報に基づいて超音波診断装置１００の各ユニットを統括的に制御し、並列同時受信が適用された３次元走査によるボリュームデータの生成や３次元画像データの生成を行なう。

（送信方向及び並列同時受信方向の設定とその効果）
次に、本実施例における送信方向と並列同時受信方向の具体例につき図６及び図７を用いて説明する。図６は、２次元配列の振動素子を有する超音波プローブ３を用いた３次元走査における超音波の送信方向及び並列同時受信方向を示したものであり、横軸はθ方向（azimuth方向）に対する偏向角度、縦軸はφ方向（elevation方向）に対する偏向角度である。この場合、θ方向及びφ方向に対し所定角度間隔で設定された複数の送信方向を●で、又、これら送信方向の各々を中心として所定角度間隔で設定されたＭ（Ｍ＝８）方向からなる受信方向（並列同時受信方向）を○で示している。

図７は、図６の破線で囲まれた範囲Ａにおける超音波の送信方向及び並列同時受信方向を拡大表示したものであり、この図７を用いて本実施例における並列同時受信法の具体例につき更に詳細な説明を行なう。図７に示したＭ＝８の並列同時受信において、送信方向Ｔ１に対応したＭ方向からなる並列同時受信方向は、送信方向Ｔ１を中心とする角度間隔Δξの円周上（即ち、送信方向Ｔ１に対して等しい角度間隔Δξ）に位置するＲ１２乃至Ｒ１７と図示しないＲ１１及びＲ１８に設定され、送信方向Ｔ１に対し所定角度間隔Δξｏでθ方向に隣接した送信方向Ｔ２に対応した並列同時受信方向Ｒ２１乃至Ｒ２８は、送信方向Ｔ２を中心とする角度間隔Δξの円周上に設定される。

同様にして、θ方向に角度間隔Δξｏで設定された送信方向Ｔ３に対する並列同時受信方向Ｒ３１乃至Ｒ３８は、送信方向Ｔ３を中心とする角度間隔Δξの円周上に設定され、送信方向Ｔ４に対する並列同時受信方向Ｒ４１乃至Ｒ４８は、送信方向Ｔ４を中心とする角度間隔Δξの円周上に設定される。更に、図７に図示していない他の送信方向に対する並列同時受信方向も同様にして設定される。尚、並列同時受信方向数Ｍを８とした場合、図７に示すように並列同時受信方向の各々は、θ方向及びφ方向に対し等しい角度間隔Δξｘ（Δξｘ＝Δξｏ／２）で直線上に設定することができる。

次に、並列同時受信数Ｍを８とした本実施例の送信強度、受信感度及び送受信感度につき図８を用いて説明する。図８（ａ）は、広いビーム幅を有する送信方向Ｔ１乃至Ｔ３の送信ビームによって形成される送信強度分布（送信音場）ＢＴ１乃至ＢＴ３と深さ方向に一様な細いビーム幅を有する並列同時受信方向Ｒ２１、Ｒ１４、Ｒ３１及びＲ２４の受信ビームによって形成される受信感度分布（受信音場）ＢＲ２１，ＢＲ１４、ＢＲ３１及びＢＲ２４を示している。

一方、図８（ｂ）は、送信強度分布ＢＴ２と受信感度分布ＢＲ２１に基づく送受信感度分布ＢＸ２１、送信強度分布ＢＴ１と受信感度分布ＢＲ１４に基づく送受信感度分布ＢＸ１４、送信強度分布ＢＴ３と受信感度分布ＢＲ３１に基づく送受信感度分布ＢＸ３１及び送信強度分布ＢＴ２と受信感度分布ＢＲ２４に基づく送受信感度分布ＢＸ２４を示している。この場合、既に述べたように並列同時受信方向Ｒ２１、Ｒ１４、Ｒ３１及びＲ２４の各々は、これらの並列同時受信方向に対応する送信方向に対して等しい角度間隔Δξだけ離れて設定されているため、並列同時受信方向Ｒ２１、Ｒ１４、Ｒ３１及びＲ２４に対して等しい送受信感度が得られる。

同様にして、図８（ｃ）は、送信方向Ｔ１乃至Ｔ３の送信ビームによって形成される送信強度分布ＢＴ１乃至ＢＴ３と並列同時受信方向Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ３２の受信ビームによって形成される受信感度分布ＢＲ１３，ＢＲ２２、ＢＲ２３及びＢＲ３２を示しており、図８（ｄ）は、送信強度分布ＢＴ１と受信感度分布ＢＲ１３に基づく送受信感度分布ＢＸ１３、送信強度分布ＢＴ２と受信感度分布ＢＲ２２に基づく送受信感度分布ＢＸ２２、送信強度分布ＢＴ２と受信感度分布ＢＲ２３に基づく送受信感度分布ＢＸ２３及び送信強度分布ＢＴ３と受信感度分布ＢＲ３２に基づく送受信感度分布ＢＸ３２を示している。

この場合も、並列同時受信方向Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ３２の各々は、これらの並列同時受信方向に対応する送信方向に対して等しい角度間隔Δξだけ離れて設定されているため、並列同時受信方向Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ３２に対して等しい送受信感度が得られ、更に、これらの送受信感度は、図８（ｂ）に示した並列同時受信方向Ｒ２１、Ｒ１４、Ｒ３１及びＲ２４の送受信感度と等しくなる。

そして、θ方向及びφ方向に角度間隔Δξｏで設定された送信方向の各々を中心として上述の並列同時受信を繰り返すことにより当該被検体に対する３次元走査を行なう。

以上述べた本発明の実施例によれば、５方向以上の並列同時受信における複数の受信方向を送信方向から等しい角度間隔に設定することにより、送受信感度の劣化や不均一を低減させることができる。このため、リアルタイム性と画質に優れた画像データの生成が可能となる。

特に、本実施例に示した８方向の並列同時受信では、送信方向に対して所定の角度間隔Δξを有する並列同時受信方向が互いに直交する２つの方向（θ方向及びφ方向）において所定の角度間隔Δξｘで設定することができるため、良質のボリュームデータを生成することが可能となる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、セクタ方式の超音波診断装置における並列同時受信について述べたが、リニア走査方式やコンベックス走査方式等の超音波診断装置における並列同時受信であっても構わない。但し、セクタ走査方式における並列同時受信では、複数からなる受信方向（並列同時受信方向）の各々を送信方向に対し所定の角度間隔Δξとなるように設定したが、リニア走査方式あるいはコンベックス走査方式における並列同時受信では、並列同時受信方向の各々を送信方向に対し所定の距離間隔となるように設定してもよい。

又、上述の実施例では、１つの送信方向に対し８方向からなる並列同時受信方向を設定する場合について述べたが、これに、限定されない。但し、８方向以外からなる並列同時受信方向が当該送信方向に対して設定された場合、同一の受信方向に対し複数回の並列同時受信が行なわれることがあるため、ボリュームデータの収集速度（ボリュームレート）は必ずしも並列同時受信方向数の逆数に比例しない。

一方、上述の実施例では、当該被検体に対する３次元走査によって得られたボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する場合について述べたが、ＭＩＰ(Maximum Intensity Projection)画像データやＭＰＲ(Multi Planar Reconstruction)画像データ等であっても構わない。

本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置が備える送受信部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の並列同時受信を説明するための図。 同実施例の超音波診断装置が備える受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置が備える画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例における送信方向及び並列同時受信方向の具体例を示す図。 同実施例における送信方向及び並列同時受信方向の設定方法を説明するための図。 同実施例の並列同時受信によって形成される送信音場、受信音場及び送受信音場を示す図。 従来の４方向並列同時受信における送信方向及び受信方向を示す図。 従来の８方向並列同時受信における送信方向及び受信方向を示す図。 従来の８方向並列同時受信における送受信感度の不均一を説明するための図。

符号の説明

２…送受信部
２１…送信部
２１１…レートパルス発生器
２１２…送信遅延回路
２１３…駆動回路
２２…受信部
２２１…プリアンプ
２２２…Ａ／Ｄ変換器
２２３…整相加算部
３…超音波プローブ
４…受信信号処理部
４１…Ｂモードデータ生成部
４２…カラードプラデータ生成部
５…画像データ生成部
５１…ボリュームデータ生成部
５２…３次元画像データ生成部
６…表示部
７…入力部
８…走査制御部
９…システム制御部
１００…超音波診断装置

Claims (7)

1. 並列同時受信法を適用した３次元走査によって得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、
   超音波の送信方向とこの送信方向に対応する複数の並列同時受信方向を設定し、前記送信方向及び前記並列同時受信方向を所定方向へ順次シフトさせることによって前記３次元走査を行なう走査制御手段と、
   振動素子が２次元配列された超音波プローブと、
   前記振動素子を駆動し前記送信方向に対して送信超音波を放射する送信手段と、
   前記並列同時受信方向の各々から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算することによって並列同時受信を行なう受信手段と、
   前記所定方向へ順次シフトされた前記並列同時受信方向の各々にて得られる整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
   前記走査制御手段は、前記送信方向から所定間隔離れた５方向以上からなる前記並列同時受信方向を設定することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記走査制御手段は、前記並列同時受信方向のシフトにより前記３次元走査の受信方向が所定方向に対して等間隔となるように前記並列同時受信方向を設定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記走査制御手段は、前記３次元走査の受信方向が互いに直交する２つの方向に対して等間隔となるように前記並列同時受信方向を設定することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
4. 前記走査制御手段は、前記送信方向から等しい角度間隔あるいは等しい距離間隔だけ離れた前記５方向以上からなる前記並列同時受信方向を、前記送信方向を中心とする周囲方向に対して等間隔で設定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
5. 並列同時受信法を適用した３次元走査によって得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置において、
   超音波の送信方向とこの送信方向から所定の角度間隔あるいは所定の距離間隔だけ離れた８方向からなる並列同時受信方向を設定し、前記送信方向及び前記並列同時受信方向を所定方向へ順次シフトさせることによって前記３次元走査を行なう走査制御手段と、
   振動素子が２次元配列された超音波プローブと、
   前記振動素子を駆動し前記送信方向に対して送信超音波を放射する送信手段と、
   前記並列同時受信方向の各々から得られる複数チャンネルの受信信号を整相加算することによって並列同時受信を行なう受信手段と、
   前記所定方向へ順次シフトされた前記並列同時受信方向の各々にて得られる整相加算後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
   前記走査制御手段は、前記並列同時受信方向のシフトにより前記３次元走査の受信方向が互いに直交する２つの方向に対して等間隔となるように前記並列同時受信方向を前記送信方向の周囲に設定することを特徴とする超音波診断装置。
6. 前記画像データ生成手段は、前記整相加算後の受信信号に基づいてボリュームデータを生成し、このボリュームデータを処理して３次元画像データ、ＭＩＰ画像データ及びＭＰＲ画像データの少なくとも何れかを生成することを特徴とする請求項１又は請求項５に記載した超音波診断装置。
7. 表示手段を備え、前記表示手段は、前記画像データ生成手段が生成した前記画像データをリアルタイム表示することを特徴とする請求項１又は請求項５に記載した超音波診断装置。

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