JP5358636B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波プローブのアレイトランスデューサから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをアレイトランスデューサで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

超音波ビームは、各走査線上に送信フォーカス位置を定めてアレイトランスデューサから送信されるが、送信フォーカス位置付近では、超音波ビームが収束されるために分解能の高い画像が得られるものの、送信フォーカス位置から離れると、超音波ビームが十便に収束されず、分解能は低下する傾向にある。
そこで、例えば、特許文献１に開示されている超音波診断装置のように、操作者により各走査線の測定深度方向に複数の送信フォーカス位置を設定して多段フォーカス送信を行うものが知られている。
このような多段フォーカス送信を用いれば、測定深度の浅い領域から深い領域まで広範囲にわたって超音波ビームのフォーカスを絞ることができるため、高画質の超音波画像の生成が可能となる。

特開２００９−２２６５６号公報

しかしながら、操作者により設定された各走査線上の多段フォーカス位置が互いに接近し過ぎると、フォーカス位置付近の音圧が極端に高くなり、受信信号のレベルに大きなムラを生じるために、画像全体にわたって画質を向上させることが困難になるおそれがある。超音波の減衰が少ない浅い測定深度領域ほど、このような複数のフォーカス位置の接近による影響は大きなものとなる。
逆に、測定深度の深い領域では、超音波の減衰が大きいことから、多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が短くても、受信信号のレベルに生じるムラは小さくなる。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、操作者により設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離に関わらずに高画質の超音波画像の生成を図ることができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて送信パルスが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を処理することで得られるサンプルデータに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、操作者の操作により多段フォーカス位置を設定するための操作部と、操作部を介して設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が予め測定深度毎に設定された許容範囲を超えている場合に、許容範囲内となるように多段フォーカス位置を自動的に補正する多段フォーカス位置補正部とを備えたものである。

好ましくは、測定深度とフォーカス間距離の許容範囲とが対応付けられたフォーカス間距離テーブルが保存されたメモリをさらに備え、多段フォーカス位置補正部は、メモリに保存されたフォーカス間距離テーブルを参照することにより多段フォーカス位置を補正する。
多段フォーカス位置補正部は、所定の測定深度より浅い測定領域においては、予め測定深度毎に設定された許容下限値に基づいて多段フォーカス位置を補正することが好ましい。一方、多段フォーカス位置補正部は、所定の測定深度以上に深い測定領域においては、予め測定深度毎に設定された許容上限値に基づいて多段フォーカス位置を補正することが好ましい。
また、フォーカス間距離テーブルとして、測定深度毎に浅い側のフォーカス間距離の許容範囲と深い側のフォーカス間距離の許容範囲とがそれぞれ対応付けられたものを用いることもできる。

多段フォーカス位置補正部は、多段フォーカス位置のうち最も浅いフォーカス位置を固定して深い側のフォーカス位置を補正する、あるいは、多段フォーカス位置のうち操作部を介して設定中のフォーカス位置を固定して他のフォーカス位置を補正することができる。
また、多段フォーカス位置補正部により補正された多段フォーカス位置を表示部に表示してもよい。

この発明に係る超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて送信パルスが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を処理することで得られるサンプルデータに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、操作者の操作により多段フォーカス位置を設定し、設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が予め測定深度毎に設定された許容範囲を超えている場合に、許容範囲内となるように多段フォーカス位置を自動的に補正する方法である。

この発明によれば、操作者の操作により設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が予め測定深度毎に設定された許容範囲を超えている場合に、許容範囲内となるように多段フォーカス位置を自動的に補正するので、操作者により設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離に関わらずに高画質の超音波画像の生成を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の動作を示す図である。 実施の形態１の変形例の動作を示す図である。 実施の形態２の動作を示す図である。 実施の形態３の動作を示す図である。 実施の形態３の変形例の動作を示す図である。 実施の形態４における表示画面を示す図である。 実施の形態４の変形例における表示画面を示す図である。 実施の形態４の他の変形例における表示画面を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１に接続された診断装置本体２とを備えている。
超音波プローブ１は、アレイトランスデューサ３を有し、このアレイトランスデューサ３に送信回路４と受信回路５が接続され、送信回路４および受信回路５にプローブ制御部６が接続されている。

診断装置本体２は、超音波プローブ１の受信回路５に接続された信号処理部１１を有し、この信号処理部１１にＤＳＣ（Digital Scan Converter）１２、画像処理部１３、表示制御部１４および表示部１５が順次接続されている。画像処理部１３には、画像メモリ１６が接続され、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３および画像メモリ１６により画像生成部１７が形成されている。信号処理部１１、ＤＳＣ１２および表示制御部１４に本体制御部１８が接続されており、本体制御部１８に多段フォーカス位置補正部１９が接続され、さらに、多段フォーカス位置補正部１９にメモリ２０が接続されている。本体制御部１８には、操作部２１および格納部２２もそれぞれ接続されている。
また、超音波プローブ１のプローブ制御部６と診断装置本体２の本体制御部１８が互いに接続されている。

超音波プローブ１のアレイトランスデューサ３は、１次元又は２次元のアレイ状に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これら複数の超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路４から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。

そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信回路４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部６からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、アレイトランスデューサ３の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。

受信回路５は、アレイトランスデューサ３の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部６からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
プローブ制御部６は、診断装置本体２の本体制御部１８から伝送される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。

診断装置本体２の信号処理部１１は、超音波プローブ１の受信回路６で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ１２は、信号処理部１１で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部１３は、ＤＳＣ１２から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部１４に出力する、あるいは画像メモリ１６に格納する。

表示制御部１４は、画像処理部１３によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部１５に超音波診断画像を表示させる。
表示部１５は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部１４の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

操作部２１は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができ、多段フォーカス送信時には、この操作部２１を介して操作者により各走査線上の多段フォーカス位置が設定される。
格納部２２は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。

多段フォーカス位置補正部１９は、多段フォーカス送信時に操作部２１を介して操作者により入力設定された各走査線上の多段フォーカス位置のフォーカス間距離を予め測定深度毎に設定された許容範囲と比較し、許容範囲を超えている場合に、フォーカス間距離が許容範囲内となるように多段フォーカス位置を自動的に補正する。
メモリ２０には、測定深度とフォーカス間距離の許容範囲とが対応付けられたフォーカス間距離テーブルが予め保存されている。このフォーカス間距離の許容範囲は、多段フォーカス送信を行っても、フォーカス位置付近の音圧が極端に高くなって超音波画像の画質の低下を来すことがないような測定深度毎のフォーカス間距離を示している。
多段フォーカス位置補正部１９は、メモリ２０に保存されたフォーカス間距離テーブルを参照することにより多段フォーカス位置の補正を行う。

本体制御部１８は、操作者により操作部２１から入力された各種の指令信号等に基づいて、診断装置本体２内の各部の制御を行うものである。
なお、信号処理部１１、ＤＳＣ１２、画像処理部１３、表示制御部１４および多段フォーカス位置補正部１９は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

次に、実施の形態１の動作を説明する。
まず、多段フォーカス送信を用いた超音波診断に先立って、操作者により操作部２１を介して各走査線上の多段フォーカス位置が設定される。ここでは、各走査線上に２つのフォーカス点が設定されるものとする。
例えば、図２に示されるように、ある走査線上において、深度Ｄ１に第１のフォーカス点Ｆ１が設定された後、深度Ｄ１より深い深度Ｄ２に第２のフォーカス点Ｆ２が設定されると、これら第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１および第２のフォーカス点Ｆ２の深度Ｄ２が操作部２１から本体制御部１８を介して多段フォーカス位置補正部１９に入力される。

多段フォーカス位置補正部１９は、本体制御部１８を介して第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１および第２のフォーカス点Ｆ２の深度Ｄ２が入力されると、これら深度Ｄ１およびＤ２から第１のフォーカス点Ｆ１と第２のフォーカス点Ｆ２のフォーカス間距離Ｌ１を算出し、このフォーカス間距離Ｌ１をメモリ２０に予め保存されているフォーカス間距離テーブルの許容範囲と比較する。フォーカス間距離テーブルには、測定深度毎にフォーカス間距離の許容範囲が規定されており、第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１に対して許容下限値Ｌａが対応付けられているものとすると、多段フォーカス位置補正部１９により、第１のフォーカス点Ｆ１および第２のフォーカス点Ｆ２のフォーカス間距離Ｌ１と第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１に対する許容下限値Ｌａが比較される。

図２に示されるように、フォーカス間距離Ｌ１が許容下限値Ｌａより小さい場合には、第１のフォーカス点Ｆ１との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌａとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第２のフォーカス点Ｆ２の位置が自動的に補正される。すなわち、第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１から許容下限値Ｌａだけ深い深度Ｄ２ａに新たな第２のフォーカス点Ｆ２ａが設定される。

このようにして、操作者により設定された第１のフォーカス点Ｆ１と、多段フォーカス位置補正部１９により補正されて新たに設定された第２のフォーカス点Ｆ２ａに基づき、超音波プローブ１の送信回路４からの駆動信号に従って、アレイトランスデューサ３の複数の超音波トランスデューサから順次超音波ビームが送信される。各超音波トランスデューサで受信された受信信号が順次受信回路５に出力されて受信データが生成される。
同様にして、他の走査線についても、２つのフォーカス点が設定され、順次超音波ビームの送受信が行われて受信データが生成される。
これらの受信データに基づいて診断装置本体２の画像生成部１７で画像信号が生成され、さらに、画像信号に基づいて表示制御部１４により超音波画像が表示部１５に表示される。

このとき、多段フォーカス位置補正部１９により第１のフォーカス点Ｆ１との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌａとなるように第２のフォーカス点Ｆ２の位置が自動的に補正されるので、互いのフォーカス間距離が許容下限値Ｌａに満たない第１のフォーカス点Ｆ１および第２のフォーカス点Ｆ２が操作者により設定されても、フォーカス位置付近の音圧が極端に高くなって受信信号のレベルに大きなムラを生じることが未然に防止され、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。

なお、操作者により設定された第１のフォーカス点Ｆ１と第２のフォーカス点Ｆ２との間のフォーカス間距離が既に許容下限値Ｌａ以上である場合には、多段フォーカス位置補正部１９による補正は行われず、第１のフォーカス点Ｆ１および第２のフォーカス点Ｆ２に基づいて超音波ビームの送受信が行われ、超音波画像が生成される。
また、測定深度が深い領域では、超音波の減衰が比較的大きいので、複数のフォーカス点のフォーカス間距離が短くても、フォーカス位置付近の音圧が極端に高くなることがない。このため、この実施の形態１は、特に所定の測定深度より浅い領域において有用なものである。

上記の実施の形態１では、操作者が、第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１よりも深い深度Ｄ２に第２のフォーカス点Ｆ２を設定した場合に、第１のフォーカス点Ｆ１の深度Ｄ１を基準とし、この深度Ｄ１に対する許容下限値Ｌａとフォーカス間距離Ｌ１とが比較され、フォーカス間距離Ｌ１が許容下限値Ｌａより小さいときに、浅い側の第１のフォーカス点Ｆ１を固定して、深い側の第２のフォーカス点Ｆ２の位置を補正したが、これに限るものではない。

例えば、操作部２１を介して設定中のフォーカス位置を固定し、既に設定されているフォーカス位置を補正してもよい。すなわち、図３に示されるように、操作者により、深度Ｄ１に第１のフォーカス点Ｆ１が設定された後、深度Ｄ１より深い深度Ｄ２に第２のフォーカス点Ｆ２が設定されると、多段フォーカス位置補正部１９は、メモリ２０内のフォーカス間距離テーブルから第２のフォーカス点Ｆ２の深度Ｄ２に対する許容範囲を読み出して、フォーカス間距離Ｌ１をこの許容範囲と比較する。

許容範囲として、第２のフォーカス点Ｆ２の深度Ｄ２に対して許容下限値Ｌｂが対応付けられているものとすると、フォーカス間距離Ｌ１が許容下限値Ｌｂと比較され、フォーカス間距離Ｌ１が許容下限値Ｌｂより小さいときに、多段フォーカス位置補正部１９は、第２のフォーカス点Ｆ２との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌｂとなるまで、既に設定されている浅い側の第１のフォーカス点Ｆ１の位置を自動的に補正する。これにより、第１のフォーカス点Ｆ１がさらに浅い方へ移動され、第２のフォーカス点Ｆ２の深度Ｄ２から許容下限値Ｌｂだけ浅い深度Ｄ１ａに新たな第１のフォーカス点Ｆ１ａが設定される。
このようにしても、同様に、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。

実施の形態２
測定深度が深い領域では、超音波の減衰が比較的大きいので、複数のフォーカス点のフォーカス間距離が短くても、フォーカス位置付近の音圧が極端に高くなるおそれがないだけでなく、互いの減衰分を補うことで、より良好な受信信号を取得することができる。
そこで、この実施の形態２では、上述した実施の形態１において、所定の測定深度以上に深い領域に対し、測定深度毎に許容上限値が許容範囲として対応付けられたフォーカス間距離テーブルがメモリ２０に予め保存されている。
すなわち、所定の測定深度以上に深い領域では、複数のフォーカス点のフォーカス間距離が、フォーカス間距離テーブルに規定された許容上限値を超えないように補正される。

例えば、図４に示されるように、操作者により、所定の測定深度以上に深い領域において、深度Ｄ３に第１のフォーカス点Ｆ３が設定された後、深度Ｄ３より深い深度Ｄ４に第２のフォーカス点Ｆ４が設定されると、多段フォーカス位置補正部１９により、第１のフォーカス点Ｆ３と第２のフォーカス点Ｆ４との間のフォーカス間距離Ｌ２が算出されると共に、メモリ２０内のフォーカス間距離テーブルから第１のフォーカス点Ｆ３の深度Ｄ３に対する許容範囲が読み出される。

許容範囲として、第１のフォーカス点Ｆ３の深度Ｄ３に対して許容上限値Ｌｃが対応付けられているものとすると、多段フォーカス位置補正部１９によって、フォーカス間距離Ｌ２が許容上限値Ｌｃと比較される。
図４に示されるように、フォーカス間距離Ｌ２が許容上限値Ｌｃを超えている場合には、第１のフォーカス点Ｆ３との間のフォーカス間距離が許容上限値Ｌｃとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第２のフォーカス点Ｆ４の位置が自動的に補正される。すなわち、第２のフォーカス点Ｆ４が浅い方へ移動され、第１のフォーカス点Ｆ３の深度Ｄ３から許容上限値Ｌｃだけ深い深度Ｄ４ａに新たな第２のフォーカス点Ｆ４ａが設定される。

このようにして設定された第１のフォーカス点Ｆ３および第２のフォーカス点Ｆ４ａに基づいて超音波ビームの送受信が行われ、超音波画像が生成される。
これにより、所定の測定深度以上に深い領域における超音波の減衰分が補われ、深い領域においても高画質の超音波画像を生成することが可能となる。
この実施の形態２においても、操作者により設定された第１のフォーカス点Ｆ３および第２のフォーカス点Ｆ４のうち、操作部２１を介して設定中のフォーカス位置を固定し、既に設定されているフォーカス位置を補正するようにしてもよい。

実施の形態３
上述した実施の形態１および２では、各走査線上に２つのフォーカス点が設定されるものとしたが、これに限るものではなく、３つ以上のフォーカス点を各走査線上に設定することもできる。
例えば、図５に示されるように、操作者により、深度Ｄ５に第１のフォーカス点Ｆ５が設定された後、深度Ｄ５より深い深度Ｄ６に第２のフォーカス点Ｆ６が設定されると、多段フォーカス位置補正部１９により、第１のフォーカス点Ｆ５と第２のフォーカス点Ｆ６との間のフォーカス間距離Ｌ３が算出されると共に、メモリ２０内のフォーカス間距離テーブルから第１のフォーカス点Ｆ５の深度Ｄ５に対する許容範囲が読み出される。

許容範囲として、第１のフォーカス点Ｆ５の深度Ｄ５に対して許容下限値Ｌｄが対応付けられているものとすると、多段フォーカス位置補正部１９によって、フォーカス間距離Ｌ３が許容下限値Ｌｄと比較される。
図５に示されるように、フォーカス間距離Ｌ３が許容下限値Ｌｄより小さい場合には、第１のフォーカス点Ｆ５との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌｄとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第２のフォーカス点Ｆ６の位置が自動的に補正される。すなわち、第２のフォーカス点Ｆ６が深い方へ移動され、第１のフォーカス点Ｆ５の深度Ｄ５から許容下限値Ｌｄだけ深い深度Ｄ６ａに新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａが設定される。

さらに、操作者により、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａの深度Ｄ６ａより深い深度Ｄ７に第３のフォーカス点Ｆ７が設定されると、多段フォーカス位置補正部１９により、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａと第３のフォーカス点Ｆ７との間のフォーカス間距離Ｌ４が算出されると共に、メモリ２０内のフォーカス間距離テーブルから新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａの深度Ｄ６ａに対する許容範囲が読み出される。

許容範囲として、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａの深度Ｄ６ａに対して許容下限値Ｌｅが対応付けられているものとすると、多段フォーカス位置補正部１９によって、フォーカス間距離Ｌ４が許容下限値Ｌｅと比較される。
図５に示されるように、フォーカス間距離Ｌ４が許容下限値Ｌｅより小さい場合には、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａとの間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌｅとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第３のフォーカス点Ｆ７の位置が自動的に補正される。すなわち、第３のフォーカス点Ｆ７が深い方へ移動され、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａの深度Ｄ６ａから許容下限値Ｌｅだけ深い深度Ｄ７ａに新たな第３のフォーカス点Ｆ７ａが設定される。

このようにして設定された第１のフォーカス点Ｆ３、新たな第２のフォーカス点Ｆ６ａおよび新たな第３のフォーカス点Ｆ７ａに基づいて超音波ビームの送受信が行われ、超音波画像が生成される。

図５では、操作者が操作部２１を介して３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７を浅い方から順次設定しつつ、既に設定されたフォーカス点を固定して、新たに設定中の次のフォーカス点を必要に応じて補正したが、逆に、操作部２１を介して設定中のフォーカス位置を固定し、既に設定されているフォーカス位置を補正するようにしてもよい。ただし、既に２つのフォーカス点の設定が完了している場合には、新たに設定する３つ目のフォーカス点を固定してしまうと、既に設定された２つのフォーカス点を共に補正する必要が生じることから、新たに設定する３つ目のフォーカス点を補正対象とすることが好ましい。

また、操作者が操作部２１を介して３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７を設定する際に、測定深度毎にフォーカス間距離の許容範囲が対応付けられたフォーカス間距離テーブルを参照することで、多段フォーカス位置補正部１９がフォーカス位置を１つずつ補正したが、これに限るものではなく、測定深度毎に浅い側のフォーカス間距離の許容範囲と深い側のフォーカス間距離の許容範囲の双方がそれぞれ対応付けられたフォーカス間距離テーブルを用いることもできる。多段フォーカス位置補正部１９は、操作者により３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７が設定された後に、フォーカス間距離テーブルを参照して３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７のうち中央部に位置するフォーカス点Ｆ６を固定しつつ、残りの２つのフォーカス点Ｆ５およびＦ７の補正を行う。

例えば、図６に示されるように、操作者により、浅い方から深い方へ向けて、深度Ｄ５に第１のフォーカス点Ｆ５が、深度Ｄ６に第２のフォーカス点Ｆ６が、深度Ｄ７に第３のフォーカス点Ｆ７が、操作部２１を介して順次設定されるものとする。このようにして３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７が設定されると、多段フォーカス位置補正部１９により、第１のフォーカス点Ｆ５と第２のフォーカス点Ｆ６との間のフォーカス間距離Ｌ５および第２のフォーカス点Ｆ６と第３のフォーカス点Ｆ７との間のフォーカス間距離Ｌ６が算出されると共に、メモリ２０内のフォーカス間距離テーブルから３つのフォーカス点Ｆ５〜Ｆ７のうち中央部に位置する第２のフォーカス点Ｆ６の深度Ｄ６に対する浅い側の許容範囲と深い側の許容範囲が読み出される。

第２のフォーカス点Ｆ６の深度Ｄ６に対し、浅い側の許容範囲として許容下限値Ｌｆが対応付けられ、深い側の許容範囲として許容下限値Ｌｇが対応付けられているものとすると、多段フォーカス位置補正部１９によって、フォーカス間距離Ｌ５が許容下限値Ｌｆと比較されると共に、フォーカス間距離Ｌ６が許容下限値Ｌｇと比較される。

図６に示されるように、第１のフォーカス点Ｆ５と第２のフォーカス点Ｆ６との間のフォーカス間距離Ｌ５が許容下限値Ｌｆより小さい場合には、第２のフォーカス点Ｆ６との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌｆとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第１のフォーカス点Ｆ５の位置が自動的に補正される。すなわち、第１のフォーカス点Ｆ５が浅い方へ移動され、第２のフォーカス点Ｆ６の深度Ｄ６から許容下限値Ｌｆだけ浅い深度Ｄ５ａに新たな第１のフォーカス点Ｆ５ａが設定される。

同様に、第２のフォーカス点Ｆ６と第３のフォーカス点Ｆ７との間のフォーカス間距離Ｌ６が許容下限値Ｌｇより小さい場合には、第２のフォーカス点Ｆ６との間のフォーカス間距離が許容下限値Ｌｇとなるまで、多段フォーカス位置補正部１９により第３のフォーカス点Ｆ７の位置が自動的に補正される。すなわち、第３のフォーカス点Ｆ７が深い方へ移動され、第２のフォーカス点Ｆ６の深度Ｄ６から許容下限値Ｌｇだけ深い深度Ｄ７ａに新たな第３のフォーカス点Ｆ７ａが設定される。

なお、所定の測定深度以上に深い領域に対しては、実施の形態２と同様に、フォーカス間距離の許容範囲として許容上限値を測定深度に対応付けることができ、これにより、各走査線上に３つのフォーカス点を設定する場合においても、深い領域における超音波の減衰分を補うことで、高画質の超音波画像を生成することが可能となる。
この実施の形態３では、各走査線上に３つのフォーカス点を設定する場合について例示したが、同様にして、各走査線上に４つ以上のフォーカス点を設定することもできる。

実施の形態４
上述した実施の形態１〜３においては、多段フォーカス位置補正部１９が自動的に多段フォーカス位置の補正を行うため、補正されたフォーカス点を操作者に認知させることが望ましい。
そこで、この実施の形態４は、多段フォーカス位置補正部１９により補正されたフォーカス位置を表示するようにしたものである。
図７に示されるように、超音波画像Ｇが表示される表示部１５において、超音波画像Ｇに対応させて測定深度の目盛りＳを表示し、この目盛りＳの上に、複数のフォーカス点の位置が表示される。このとき、例えば、走査方向の中央部の走査線Ｃ上におけるフォーカス点の位置を代表して目盛りＳの上に表示することができる。

図７においては、操作者により操作部２１を介して第１のフォーカス点が設定されると、この第１のフォーカス点の深さ方向の位置がマークＭ１で示され、続いて操作者により第２のフォーカス点が設定されると、この第２のフォーカス点の深さ方向の位置がマークＭ２で示されるが、第１のフォーカス点と第２のフォーカス点との間のフォーカス間距離が許容下限値より小さいために、多段フォーカス位置補正部１９により自動的に第２のフォーカス点が補正されて新たな第２のフォーカス点が設定され、この新たな第２のフォーカス点の位置がマークＭ２ａで示されている。

このとき、操作者により入力されたものの多段フォーカス位置補正部１９の補正対象となって実際には使用されない第２のフォーカス点に対応するマークＭ２と、実際に設定されて多段フォーカス送信に使用される第１のフォーカス点に対応するマークＭ１および新たな第２のフォーカス点に対応するマークＭ２ａとを識別するために、少なくともマークＭ２を他のマークＭ１およびＭ２ａとは異なる色彩、形状等で表示することが好ましい。
図７では、実際に使用されないマークＭ２が破線の三角形により表示され、実際に使用されるマークＭ１およびＭ２ａが実線の三角形により表示され、さらに、操作者により入力されてそのままフォーカス点として設定された第１のフォーカス点に対応するマークＭ１が白抜きの三角形により、多段フォーカス位置補正部１９により自動的に生成された新たな第２のフォーカス点に対応するマークＭ２ａが黒塗りの三角形により、それぞれ表示されている。
また、破線の三角形により表示されたマークＭ２は、操作者により入力されたものの実際には使用されないものであるため、多段フォーカス位置補正部１９により新たなマークＭ２ａが表示された後、例えば所定時間が経過した時点で自動的に表示が消去されるか、あるいは、手動で表示を消去することが好ましい。これは、マーク表示が増加して見づらくなることを防止するためである。

また、目盛りＳを表示する代わりに、図８に示されるように、超音波画像Ｇの上にフォーカス線を重畳表示してもよい。操作者により設定された複数の走査線上の第１のフォーカス点を互いに接続することにより、第１のフォーカス線Ａ１が超音波画像Ｇ上に重畳表示され、操作者により設定された複数の走査線上の第２のフォーカス点を互いに接続することにより、第２のフォーカス線Ａ２が超音波画像Ｇ上に重畳表示されている。さらに、多段フォーカス位置補正部１９により自動的に各走査線上の第２のフォーカス点が補正されて生成された新たな第２のフォーカス点を互いに接続することにより、新たな第２のフォーカス線Ａ２ａが超音波画像Ｇ上に重畳表示されている。

この場合も、実際に使用されない第２のフォーカス線Ａ２を、他のフォーカス線Ａ１およびＡ２ａから区別するために、少なくとも第２のフォーカス線Ａ２を他のフォーカス線Ａ１およびＡ２ａとは異なる色彩、線種等で表示することが好ましい。
図８では、実際に使用されるフォーカス線Ａ１およびＡ２ａが、破線で表示され、実際に使用されない第２のフォーカス線Ａ２が、他のフォーカス線Ａ１およびＡ２ａよりも細い破線で表示されている。
また、フォーカス線Ａ１、Ａ２およびＡ２ａは、超音波画像Ｇ上に重畳表示されるため、そのまま表示し続けると、診断に影響を及ぼすおそれがある。そこで、これらのフォーカス線は、表示から所定時間が経過した後に自動的に表示が消去されるか、あるいは、手動で表示を消去することが好ましい。
このように、超音波画像Ｇの上にフォーカス線を重畳表示すれば、より感覚的に多段フォーカス位置を把握することができ、効率よく超音波診断を行うことが可能となる。

さらに、図９に示されるように、測定深度の目盛りＳの上に複数のフォーカス点の位置をマークＭ１、Ｍ２およびＭ２ａで表示すると同時に、超音波画像Ｇの上に複数のフォーカス線Ａ１、Ａ２およびＡ２ａを重畳表示することもできる。

なお、上記の実施の形態１〜４における超音波プローブ１と診断装置本体２との接続は、有線による接続および無線通信による接続のいずれの形態をとることもできる。

１ 超音波プローブ、２ 診断装置本体、３ アレイトランスデューサ、４ 送信回路、５ 受信回路、６ プローブ制御部、１１ 信号処理部、１２ ＤＳＣ、１３ 画像処理部、１４ 表示制御部、１５ 表示部、１６ 画像メモリ、１７ 画像生成部、１８ 本体制御部、１９ 多段フォーカス位置補正部、２０ メモリ、２１ 操作部、２２ 格納部、Ｆ１〜Ｆ７ 操作者により設定されたフォーカス点、Ｆ１ａ，Ｆ２ａ，Ｆ４ａ，Ｆ５ａ，Ｆ６ａ，Ｆ７ａ 補正後のフォーカス点、Ｄ１〜Ｄ７ 操作者により設定されたフォーカス点の深度、Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ４ａ，Ｄ５ａ，Ｄ６ａ，Ｄ７ａ 補正後のフォーカス点の深度、Ｌ１〜Ｌ６ フォーカス間距離、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｄ，Ｌｅ，Ｌｆ，Ｌｇ フォーカス間距離の許容下限値、Ｌｃ フォーカス間距離の許容上限値、Ｇ 超音波画像、Ｓ 測定深度の目盛り、Ｍ１，Ｍ２ 操作者により設定されたフォーカス点の位置に対応するマーク、Ｍ２ａ 補正後のフォーカス点の位置に対応するマーク、Ｃ 中央部の走査線、Ａ１，Ａ２ 操作者により設定されたフォーカス点によるフォーカス線、Ａ２ａ 補正後のフォーカス点によるフォーカス線。

Claims (9)

1. アレイトランスデューサから被検体に向けて送信パルスが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を処理することで得られるサンプルデータに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
   操作者の操作により多段フォーカス位置を設定するための操作部と、
   前記操作部を介して設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が予め測定深度毎に設定された許容範囲を超えている場合に、前記許容範囲内となるように前記多段フォーカス位置を自動的に補正する多段フォーカス位置補正部と
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 測定深度とフォーカス間距離の許容範囲とが対応付けられたフォーカス間距離テーブルが保存されたメモリをさらに備え、
   前記多段フォーカス位置補正部は、前記メモリに保存された前記フォーカス間距離テーブルを参照することにより前記多段フォーカス位置を補正する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記多段フォーカス位置補正部は、所定の測定深度より浅い測定領域においては、予め測定深度毎に設定された許容下限値に基づいて前記多段フォーカス位置を補正する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記多段フォーカス位置補正部は、所定の測定深度以上に深い測定領域においては、予め測定深度毎に設定された許容上限値に基づいて前記多段フォーカス位置を補正する請求項２または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記フォーカス間距離テーブルは、測定深度毎に浅い側のフォーカス間距離の許容範囲と深い側のフォーカス間距離の許容範囲とがそれぞれ対応付けられたものである請求項２〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. 前記多段フォーカス位置補正部は、前記多段フォーカス位置のうち最も浅いフォーカス位置を固定して深い側のフォーカス位置を補正する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記多段フォーカス位置補正部は、前記多段フォーカス位置のうち前記操作部を介して設定中のフォーカス位置を固定して他のフォーカス位置を補正する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記多段フォーカス位置補正部により補正された前記多段フォーカス位置が前記表示部に表示される請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. アレイトランスデューサから被検体に向けて送信パルスが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を処理することで得られるサンプルデータに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
   操作者の操作により多段フォーカス位置を設定し、
   設定された多段フォーカス位置におけるフォーカス間距離が予め測定深度毎に設定された許容範囲を超えている場合に、前記許容範囲内となるように前記多段フォーカス位置を自動的に補正する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。

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