WO2016132924A1 - 超音波撮像装置および超音波信号の処理方法 - Google Patents

超音波撮像装置および超音波信号の処理方法 Download PDF

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delay
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美咲 広島
貞一郎 池田
千鶴枝 石原
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日立アロカメディカル株式会社
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    • A61B8/4488—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer the transducer being a phased array

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasound imaging technique for capturing an image in a subject using ultrasound.
  • the ultrasonic beam is transmitted from multiple ultrasonic elements of the ultrasonic probe to the subject.
  • the transmission method is to transmit the ultrasonic beam spreading in a fan shape, and to set the transmission focus within the subject for transmission.
  • Ultrasound from the subject is received by a plurality of ultrasound elements of the ultrasound probe, and the plurality of received signals are delayed (phased) by a delay time set for each ultrasound element according to the reception focus. And then added.
  • the delay time during phasing is determined by an approximate curve (delay curve) based on the wavefront propagation model of the transmission beam.
  • Patent Document 1 discloses an aperture synthesis method in the case of performing focused transmission having a single focal point.
  • the delay calculation disclosed in Patent Document 1 uses a virtual sound source method that sets a delay time for each ultrasonic element in accordance with the reception focus using a wavefront propagation model that assumes that a spherical wave is transmitted from the transmission focus. It has been.
  • the received signals of the plurality of ultrasonic elements are respectively delayed by the delay time set by the virtual sound source method, focused on the reception focus, and added to obtain a phasing signal.
  • Aperture synthesis is performed by synthesizing and superimposing the phasing signal and the phasing signal obtained by one or more other transmissions / receptions for the same reception focus.
  • Patent Document 2 a phase shift of received signals obtained by a plurality of different transmissions caused by body movement of a subject or non-uniformity of sound speed within the subject is detected, and the phase is matched before opening.
  • Techniques for synthesizing are disclosed. Thereby, even if the phase of the received signal between different transmission and reception is not the same for the same reception focus, the processing gain can be improved by superimposing the phasing signal by aperture synthesis.
  • Patent Document 3 stores a plurality of delay time data sets obtained geometrically in advance, and expands the values by real-time calculation to adjust the reception focus and generate a phasing signal even under body movement. Technology is disclosed.
  • the reception focus at the end point of the delay element line A has a depth greater than the reception focus at the start point of the delay element line B, and the delay element lines A and B have overlapping portions (FIG. 16A).
  • the start point of the delay element line B is set to S
  • the end point of the delay element line A is set to E (step 526).
  • a connection curve C157 that continuously connects the delay element line A and the delay element line B between the reception focus at the point S and the reception focus at the point E is generated.
  • step 530 and 531 When the end point F of the delay element line B is the deepest reception focal point 42-K (end on the deep side of the reception scanning line), the delay element lines A and B and the connection curve C connecting them or D is output as a delay time curve (steps 530 and 531). If the delay element line starting from the reception focal point 42-1 on the shallowest side of the reception scanning line still remains, the process returns to step 521 and the above processing is repeated (step 532).
  • an internal fraction when expressed as an internal dividing point of a neighboring geometric boundary is calculated (step 555).
  • the fitting parameter, the internal ratio of the wavefront model switching boundary, the internal ratio of the element line transition boundary, and the parameters related to the coupling function and the transition function acquired from the delay curve extraction unit are referred to as approximate delay configuration parameters.
  • Approximate delay configuration parameters are calculated for all scanning lines in one transmission (step 557).
  • the wavefront model approximate delay calculation unit 251 calculates approximate delay configuration parameters for each scanning line based on the fitting parameters of the approximate delay configuration parameters, and calculates the approximate delay configuration parameters, the geometric wavefront delay curve and the geometric boundary calculated in advance. Calculate the approximate delay curve of the optimal delay curve.
  • the delay time calculation unit 114 is provided in the apparatus main body 102.
  • the entire delay time calculation unit 114 or the reception beamformer 108 may A device other than 102 may be used.
  • the delay time calculation unit 114 or the reception beamformer 108 and the apparatus main body 102 are connected via a signal line or a network.
  • the entire delay time calculation unit 114 or the reception beamformer 108 is mounted on a general computer or a calculation device such as a workstation and connected to the main body 102 of the ultrasonic imaging apparatus via a network.
  • the delay time calculation unit 114 is configured to receive a transmission condition or the like via a network, calculate a delay time, and transmit the delay time to an ultrasonic imaging apparatus that is a client terminal.
  • the reception beamformer 108 is an apparatus different from the apparatus main body 102
  • the reception signal is received via the network, a phased signal obtained by aperture synthesis is generated, and transmitted to the apparatus main body 102 via the network.
  • phasing addition can be performed with a delay time based on the wavefront propagation time for each ultrasonic element, and the image quality can be improved.

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Abstract

　近似的な波面伝搬モデルを用いることなく、送信ビームの照射領域の内外ともに受信信号に適切な遅延時間を設定して整相信号を得る。　受信ビームフォーマは、複数の超音波素子から送信される超音波がそれぞれ、受信焦点に到達する時間を演算により求める波面伝搬演算部１２１と、波面伝搬演算部１２１が求めた複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布に基づいて受信焦点についての遅延時間を算出する遅延時間抽出部１２２とを含む。よって、受信焦点に到達する波面が複雑な形状となる場合であっても、波面を近似する必要がなく、超音波がその受信焦点に到達する時間から求めた適切な遅延時間によって整相加算を行うことができる。

Description

超音波撮像装置および超音波信号の処理方法
　本発明は、超音波を用いて被検体内の画像を撮像する超音波撮像技術に関する。
　超音波撮像技術とは、超音波（聞くことを意図しない音波、一般的には２０ｋＨｚ以上の高周波数の音波）を用いて人体をはじめとする被検体の内部を非侵襲的に画像化する技術である。
　超音波探触子の複数の超音波素子から被検体への超音波ビームの送信方法には、扇形に広がる超音波ビームを送信する拡大型送信と、被検体内に送信焦点を設定して送信焦点に集束する超音波ビームを送信する集束型送信の２種類がある。
　被検体からの超音波は、超音波探触子の複数の超音波素子により受信され、複数の受信信号は、受信焦点に応じて超音波素子毎に設定された遅延時間によって遅延（整相）された後加算される。整相時の遅延時間は、送信ビームの波面伝搬モデルに基づく近似曲線（遅延曲線）によって決定される。
　特許文献１には、単一焦点を有する集束型送信を行う場合の開口合成法が開示されている。特許文献１に開示されている遅延演算には、送信焦点から球面波が送信されると仮定した波面伝搬モデルにより、受信焦点に応じて超音波素子毎の遅延時間を設定する仮想音源法が用いられている。仮想音源法により設定した遅延時間により、複数の超音波素子の受信信号をそれぞれ遅延させ、受信焦点について焦点を合わせた後、加算して整相信号を得る。この整相信号と、同一の受信焦点について他の１以上の送受信で得た整相信号とを合成して、重ね合わせることにより開口合成を行う。
　開口合成は、ある点に対して異なる方向から超音波探触子が送受信して得た整相信号を重ね合わせることができるため、点像の高解像度化、不均質に対する頑健性などを付与することができる。さらには、重ね合わせ処理により処理利得が向上するため、超音波の送信回数を通常よりも間引くことが可能となり、高速撮像にも応用できる。
　特許文献２には、被検体の体動や被検体内の音速の不均一性などに起因する、異なる複数の送信で得た受信信号の位相のずれを検出し、位相を一致させてから開口合成する技術が開示されている。これにより、同一の受信焦点について、異なる送受信間の受信信号の位相が一致しない場合であっても、開口合成により整相信号を重ね合わせて処理利得が向上させることができる。
　特許文献３には、予め幾何学的に求めた複数の遅延時間データセットを記憶し、リアルタイム計算によってその値を拡張することにより、受信焦点を調節し、体動下でも整相信号を生成する技術が開示されている。
米国特許第６２３１５１１号明細書 特開２００４－２６１２２９号公報 特開２００６－１８７６６７号公報
　特許文献１～３の技術は、仮想音源法等のように、予め定めた波面伝搬モデルに基づいて波面を近似し、近似波面から遅延時間を計算する。しかしながら、非球面フォーカシングを行う場合や、二次元に超音波素子が配列された２Ｄアレイの超音波探触子を用い、特に複数の送信焦点を有する送信ビームを送信する場合においては、送信される超音波ビームの波面が複雑な形状になり、公知の波面伝搬モデルを適用した場合には、実際の波面と近似波面との差が大きくなる。そのため、被検体の構造を反映した整相信号を得ることが難しくなる。
　また、一次元に超音波素子が配列された超音波探触子を用いる場合であっても、仮想音源法により、仮想音源波面モデルを適用して整相可能な領域は、送信ビームの直接的な照射領域（超音波探触子の開口の両端と焦点とを結ぶ砂時計型の幾何学的領域）内に限られている。送信ビームの幾何学的領域外では、波面が複雑になり、波面のモデル化が困難である。このため、送信ビームの直接的な照射領域外では、整相信号を得ることができず、開口合成を行うこともできない。
　本発明の目的は、近似的な波面伝搬モデルを用いることなく、送信ビームの照射領域の内外ともに受信信号に適切な遅延時間を設定して整相信号を得ることにある。
　本発明は、配列された複数の超音波素子から、所定の送信ビームを形成するように複数の超音波素子毎に遅延させた超音波を送信させる送信ビームフォーマと、複数の超音波素子が超音波を受信して出力する受信信号を、所定の受信焦点について複数の超音波素子毎に設定された遅延時間によってそれぞれ遅延させた後加算して整相信号を得る受信ビームフォーマとを有する超音波撮影装置を提供する。受信ビームフォーマは、遅延時間を演算により求める遅延時間演算部を備える。遅延時間演算部は、複数の超音波素子から送信される超音波がそれぞれ、受信焦点に到達する時間を演算により求める波面伝搬演算部と、波面伝搬演算部が求めた複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布に基づいて受信焦点についての前記遅延時間を算出する遅延時間抽出部とを含む。
　本発明によれば、近似的な波面伝搬モデルを用いることなく、送信ビームの照射領域の内外ともに受信信号に適切な遅延時間を設定して整相信号を得ることができるため、複雑な波面形状となる送信ビームフォーミングにおいても、実際の波面に即した遅延演算を行うことができる。
第１の実施形態の超音波撮像装置の（ａ）斜視図、（ｂ）ブロック図。 第１の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図。 （ａ）従来の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図、（ｂ）第１の実施形態の受信ビームフォーマの構成を示すブロック図。 超音波素子から送信される超音波が受信焦点４２に到達する時間を示す説明図。 第１の実施形態の超音波撮像装置の（ａ）送信ビーム３２の直接的な照射領域と受信走査線を示す説明図、（ｂ）全送信素子の波面伝搬時間のカーブを例示するグラフ。 第１の実施形態のある受信焦点に到達する超音波の合成波形を示す説明図。 送信ビーム３２の直接的な照射領域と複数の受信走査線を示す説明図。 第１の実施形態の遅延時間演算部の動作を示すフローチャート。 第１の実施形態の走査線上の超音波の合成波形の振幅値の分布を例示する説明図。 （ａ）全送信素子の波面伝搬時間のカーブを例示するグラフ、（ｂ）波面伝搬時間の頻度を示すヒストグラム。 第３の実施形態の遅延時間抽出部１２２のブロック図。 第３の実施形態の遅延トレース部の動作を示すフローチャート。 トレースされた遅延要素線を示す説明図。 第３の実施形態の複数の遅延加算部を備える超音波撮像装置のブロック図。 第４の実施形態の遅延時間抽出部１２２のブロック図。 （ａ）および（ｂ）第４の実施形態で結合された遅延要素線を示す説明図。 第４の実施形態の不連続遅延結合部の動作を示すフローチャート。 第５の実施形態の遅延時間抽出部１２２のブロック図。 第５の実施形態の遅延曲線判定部の動作を示すフローチャート。 第６の実施形態の超音波撮像装置の近似遅延モデル自動生成部を有する受信ビームフォーマを示すブロック図。 第６の実施形態の超音波撮像装置の近似遅延モデルの生成に用いる幾何的構成要素を例示する説明図。 第６の実施形態の超音波撮像装置の近似遅延モデル自動生成部の構造を示すブロック図。
　本発明の一実施形態の超音波撮像装置について説明する。
　本発明の超音波撮像装置は、仮想音源法等の波面伝搬モデルで波面を近似せず、複数の送信素子から送信される超音波がそれぞれ受信焦点に到達する時間を演算により求め、求めた到達時間の分布に基づいて、その受信焦点についての遅延時間を算出する。よって、その受信焦点に到達する波面が複雑な形状となる場合であっても、波面を近似する必要がなく、超音波がその受信焦点に到達する時間から求めた適切な遅延時間によって整相加算を行うことができる。
　（第１の実施形態）
　第１の実施形態の超音波撮像装置について図面を用いて説明する。
　本実施形態の超音波撮像装置は、図１（ａ）に全体の斜視図を、図１（ｂ）に概略構成を、図２および図３に、一部の詳しい構成を示すように、複数の超音波素子１０５が配列された超音波探触子１０６から、超音波を送信させる送信ビームフォーマ１０４と、受信ビームフォーマ１０８とを有する。
　送信ビームフォーマ１０４は、図４および図５（ａ）のように、複数の超音波素子１０５から、所定の送信焦点４１で集束するように、複数の超音波素子１０５毎に所定量で遅延させた超音波を送信させる。送信された超音波は、被検体１００により、反射等されて超音波素子１０５により受信される。
　受信ビームフォーマ１０８は、所定の受信焦点４２（図４、図５（ａ））について複数の超音波素子１０５毎に設定された遅延時間によって、複数の超音波素子１０５が受信した受信信号をそれぞれ遅延させた後加算して整相信号を得る。そのため、受信ビームフォーマ１０８は、遅延時間を演算により求める遅延時間演算部１１４を備えている。図２のように、遅延時間演算部１１４は、波面伝搬演算部１２１と、遅延時間抽出部１２２とを有する。波面伝搬演算部１２１は、図４のように、超音波を送信する複数の超音波素子１０５の少なくとも一部について、送信する超音波が、受信焦点４２にそれぞれ到達する時間（波面伝搬時間、TOF：Time Of Flight）を演算により求める。遅延時間抽出部１２２は、波面伝搬演算１２０が求めた複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布に基づいて、受信焦点４２についての遅延時間を算出する。
　波面伝搬時間は、送信ビームを形成するための送信遅延時間と送信時の超音波素子と受信焦点との距離と、音速から算出することができる。遅延時間抽出部１２２は、複数の超音波素子１０５の超音波の波面伝搬時間の分布の範囲内の、一つの時間を選択し、それを往路（送信）の波面伝搬時間とする。一例としては、到達時間が最も集中している時間を選択することができる。この往路の波面伝搬時間に、受信焦点４２から各超音波素子１０５までの距離に応じた復路（受信）の伝搬時間を加算することにより、各超音波素子１０５ごとの受信時の遅延時間を設定することができる。
　また、遅延時間抽出部１２２は、受信焦点４２における複数の超音波素子１０５毎の超音波の到達時間の分布（図５（ｂ）参照）から、複数の超音波素子１０５から受信焦点４２に到達する超音波の合成波形（図６）を求める合成波形算出部６１を備えていてもよい。遅延時間抽出部１２２は、合成波形算出部６１の求めた合成波形の振幅の時間変化に基づいて、遅延時間を算出することも可能である。例えば、振幅値が極大となる伝搬時間を往路（送信）の波面伝搬時間として選択することが可能である。
　本実施形態によれば、波面伝搬演算部１２２は、超音波を送信する全ての超音波素子１０５について受信焦点に到達する時間（波面伝搬時間）を送信前に求めることが可能である。よって、全ての超音波素子１０５の波面伝搬時間を考慮して、遅延時間を送信前に算出することができるため、波面のモデル化の必要がなく、実際の波面が複雑な形状であっても、受信焦点ごとに実際の超音波の伝搬時間に基づいて、精度よく、遅延時間を設定することができる。
　以下、第１の実施形態の超音波撮像装置についてさらに具体的に説明する。
　図１（ａ）に示すように、超音波撮像装置は、超音波探触子１０６と、装置本体１０２と、画像表示部１０３と、コンソール１１０を備えている。装置本体１０２内には、図１（ｂ）に示すように送信ビームフォーマ１０４と、送受信分離回路（Ｔ／Ｒ）１０７と、受信ビームフォーマ１０８と、画像処理部１０９と、これらの動作を制御する制御部１１１が配置されている。
　受信ビームフォーマ１０８は、図１（ｂ）、図２に示すように、遅延加算部２０４と、遅延時間演算部１１４と、開口合成部２０５とを備えている。遅延時間演算部１１４は、受信走査線設定部１１６と、波面伝搬演算部１２１と、遅延時間抽出部１２２と、遅延時間メモリ１２３とを含む。この他に、開口合成に用いるビームメモリ２０６とフレームメモリ２０７が受信ビームフォーマ１０８には配置されている。
　送信ビームフォーマ１０４は、超音波素子１０５のそれぞれに受け渡す送信ビーム用信号を生成する。送信ビーム用信号は、制御部１１１の指示された所定の送信焦点４１に集束するように、超音波素子１０５ごとに送信遅延が施されている。送信ビーム用信号は、送受信分離回路１０７を経て、超音波探触子１０６に受け渡される。超音波探触子１０６は、超音波素子アレイ１０１の超音波素子１０５にそれぞれ送信ビーム用信号を受け渡す。超音波素子１０５は、超音波を被検体１００の体内に向けて送信する。体内で反射されたエコー信号は、超音波探触子１０６の超音波素子アレイ１０１の超音波素子１０５により受信される。受信信号は、再び送受信分離回路１０７を経て受信ビームフォーマ１０８において整相加算演算処理等が施される。
　図２の受信ビームフォーマ１０８の各部の動作について、図８のフローチャートを用いて、具体的に説明する。
　遅延時間演算部１１２は、ＣＰＵ等の処理部とメモリとを含んで構成される。メモリ内に予め格納されたプログラムを処理部が読み込んで実行する。これにより、ソフトウエア処理により、受信走査線定部１１６、波面伝搬演算部１２１および遅延時間抽出部１２２の機能を図８のフローのように実現する。なお、遅延時間演算部１１２の一部またはすべての動作を、ハードウエアであるＡＳＩＣ（Application Specific integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）と、レジスタとにより構成することも可能である。
　制御部１１１は、送信ビームフォーマ１０４が超音波信号の送信動作を行う前に、超音波の送信時の条件、および、設定すべき受信走査線３１の本数と位置情報を、受信ビームフォーマ１０８に受け渡し、以下のように動作させて遅延時間を演算させる。まず、送信時遅延時間演算部１１２の受信走査線設定部１１６は、制御部１１１から受け取った情報に基づき、送信ビームが照射される領域３２の形状を計算し、領域３２を中心に図７のように、所定の本数の受信走査線３１を設定する。さらに、受信走査線３１上に、Ｋ個の受信焦点４２を設定する（ステップ６００）。なお、送信時に用いる超音波素子１０５の数は、Ｍ個とする。
　波面伝搬演算部１２１は、ある基準時刻、例えば送信トリガー信号の時刻を基点として、１番目の超音波素子１０５から送信された超音波が、１番目の受信焦点４２に到達する時間（波面伝搬時間）を算出する（ステップ６０１、６０２，６０３）。伝搬時間は、上述したように、１番目の超音波素子１０５の送信遅延時間と、１番目の超音波素子１０５と、１番目の受信焦点４２との幾何学的な距離を超音波の音速で除した時間を加算することにより算出される。算出した波面伝搬時間は、内蔵するメモリに格納する。このステップ６０２、６０３をＫ個の受信焦点４２について順次繰り返す（ステップ６０４，６０５）。これにより、送信走査線３１に沿ったＫ個の受信焦点４２についての波面伝搬時間が得られる。波面伝搬時間を縦軸に、受信焦点４２の位置（受信走査線の深さ方向）を横軸にして、求めた波面伝搬時間をプロットして曲線でつなぐと、図５（ｂ）に示すように、１番目の超音波素子１０５についての１本の波面伝搬時間変化曲線５５が得られる（ステップ６０６）。
　これを、全て（Ｍ個）の超音波素子１０５について繰り返すことにより、図５（ｂ）に示すように、Ｍ個の超音波素子１０５ごとのＭ本の波面伝搬時間曲線５５が得られる（ステップ６０７、６０８）。
　図５（ｂ）から明らかなように、全ての超音波素子１０６からある受信焦点４２に到達する波面伝搬時間は、時間方向に分布しているが、その分布には粗密がある。よって、遅延時間抽出部１２２は、一つの受信焦点４２について波面伝搬時間変化曲線５５の分布の範囲内で一つの到達時間（遅延時間）を選択（抽出）することにより、一つの受信焦点４２についての遅延時間を決定することができる（ステップ６０９、６１０）。これを全て（Ｋ個）の受信焦点について繰り返し、すべての遅延時間を曲線で結ぶことにより、遅延時間曲線４３を演算により求めることができる（ステップ６１１，６１２）。
　そして、遅延時間抽出部１２２は、求めた遅延時間曲線４３の遅延時間に、その受信焦点４２から受信時の超音波素子１０５までの超音波の到達時間（復路の波面伝搬時間）を加算し、受信時の超音波素子１０５ごとの遅延時間を算出し、遅延時間メモリ１２３に格納する（ステップ６１３，６１４，６１５）。復路の波面伝搬時間は、受信焦点４２と超音波素子１０５との幾何学的な距離を、超音波の音速で除することにより算出できる。
　上記ステップ６００～６１５の処理を、１回の送信につき、受信走査線１１６が設定したすべての受信走査線について繰り返し、全ての受信走査線の受信焦点４２についての遅延時間を遅延時間メモリ１２３に格納する。
　全ての遅延時間が遅延時間メモリ１２３に格納されたならば、制御部１１は、送信ビームフォーマ１０４に超音波信号を送信させる。これにより、超音波素子１０５からそれぞれ超音波が被検体１００に向かって送信される。被検体１００内で反射等された超音波エコーは、複数の超音波素子１０５によって受信される。
　遅延加算部２０４は、遅延時間メモリ１２３に格納された受信素子毎の遅延時間を用いて、超音波素子１０５ごとに受信信号を遅延させたのち加算し、整相信号を得る。これを受信走査線３１上の全ての受信焦点４２について順次行う。各受信走査線３１の受信焦点４２について求められた整相信号は、ビームメモリ２０６に格納される。これを全ての受信走査線３１について繰り返し、全ての受信走査線３１の整相信号がビームメモリ２０６に格納されたならば、ステップ６００に戻り、つぎの送信をおこなう。
　開口合成部２０５は、同じ受信焦点４２について異なる送信で得た複数の整相信号を、ビームメモリ２０６から読みだして合成することにより、開口合成を行う。そして、合成後の整相信号を用いて撮像領域の画像を生成する。生成した画像は、フレームメモリ２０７に格納されるとともに、画像処理部１０９に出力される。画像処理部１０９は、必要に応じて画像処理を施した画像を画像表示部１０３に表示させる。
　このように、本実施形態では、送信時の全ての超音波素子１０５から受信焦点４２への波面伝搬時間を算出し、波面伝搬時間の時間方向の分布に応じて、その受信焦点４２についての遅延時間を選択（抽出）する。よって、幾何学的な波面のモデル化が必要なく、複雑な波面形状の送信ビームフォーミングを行う場合であっても、超音波素子の位置および送信遅延時間といった送受信条件から、実際の波面伝搬に即した遅延時間を設定できる。これにより、送信ビームのエネルギーを効率よく受信しSN比を向上させることができる。
　また、本実施形態では、波面形状が複雑な、送信ビームの直接的な照射領域３２の外側であっても、遅延時間を算出することができるため、図５（ａ）および図７のように、受信走査線３１を設定することができる。よって、従来の仮想音源法等と比較して、整相可能な領域が、送信ビームの照射領域３２の外側まで拡張され、高フレームレート化が可能になる。
　なお、遅延時間抽出部１２２は、ステップ６１０において、一つの受信焦点４２について、一つの遅延時間を抽出する際には、任意の方法を用いることができる。例えば、遅延時間抽出部１２２内の合成波形算出部６１（図３）により、複数の超音波素子１０５毎の超音波の到達時間の分布から、複数の超音波素子１０５から一つの受信焦点４２に到達する超音波の合成波形を図６に示すように求めてもよい。この場合、ステップ６１０においては、合成波形の振幅の時間変化に基づいて、遅延時間を算出することが可能になる。これについてさらに説明する。
　遅延時間抽出部１２２の合成波形算出部６１は、ステップ６０３において、複数の超音波素子１０５ごとに求めた波面伝搬時間を用いて、複数の超音波素子１０５の送信波形を加算した合成波形を式（１）により算出する。式（１）において、ｐは、各超音波素子１０５から送信される超音波波形の振幅値である。ｐは、制御部１１１から送信条件として、遅延時間抽出部１２２に与えられる。τ(m)は、ｍ番目の超音波素子１０５の波面伝搬時間である。式（１）のように、超音波波形の振幅ｐを超音波素子１０５ごとに、ステップ６０３で求めた波面伝搬時間τ(m)ずつ位相をずらして、Ｍ個の超音波素子１０５において加算することにより、一つの受信焦点４２における合成波形ｐsumを算出することができる（図６参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　遅延時間抽出部１２２は、図６の合成波形の振幅が極大または最大になる到達時間を、遅延時間として選択することができる。
　また、合成波形算出部６１は、式（１）の演算を、受信走査線上の全ての受信焦点について行うことにより、図９に示すような、合成波形の振幅の強度分布の変化を、走査線深さ方向に沿って示す分布図を得ることができる。したがって、遅延時間抽出部１２２は、ステップ６１０において、図９の合成波形の振幅の強度分布図を用いて、受信走査線方向の波面伝搬時間を連続して選択することにより、遅延時間曲線を描くことも可能である。
　また、図９の合成波形の振幅の強度は、ある波面伝搬時間を遅延時間として選択して、その遅延時間を用いて整相加算を行った場合に得られると想定される整相信号の振幅値にほぼ対応している。よって、ステップ６１０において、遅延時間曲線を抽出する際に、図９の合成波形の振幅の強度値をもとに、その遅延時間の値について評価を行うことが可能になる。すなわち、例えば、振幅の大きな整相信号が得られるものほど、遅延時間として高い評価値を与えることができる。したがって、その評価を用いて、遅延時間の選択をフィードバック処理することが可能となる。よって、波面のモデル化が困難な送信ビームフォーミングにおいても、最適な遅延演算を行うことができる。これについては、第５の実施形態において具体的に説明する。
　ここで図５（ｂ）および図９は、単一の送信焦点４１をもつ送信ビームフォーミングを行った場合の波面伝達時間および合成波形の振幅の強度分布の例である。図５（ａ）には、仮想音源モデルを適用可能な領域（仮想音源領域の浅部および深部）、仮想音源モデルが適用できない仮想音源領域外を図示した。仮想音源領域は、送信時に用いる複数の超音波素子１０５（開口）の端部と焦点とを結ぶ直線からなる砂時計型の幾何学的領域、すなわち、送信ビームの直接的な照射範囲３２と同じ領域である。
　比較例として、図３（ａ）のように。仮想音源法による波面モデルで遅延時間を演算する演算部を備える受信ビームフォーマで遅延時間曲線を求めた。その結果を、図５（ｂ）および図９に示す。仮想音源法による波面モデルで計算された遅延時間曲線５６は、仮想音源領域外においては、図５（ｂ）のように、本実施形態で求めた波面伝搬時間変化曲線５５の分布からも、図９の合成波形の振幅の強度分布のからも大きく外れることがわかる。また、仮想音源領域浅部および深部において、仮想音源法による遅延時間曲線５６は、図５（ｂ）のように波面伝搬時間変化曲線５５の分布の端部に沿っているように見えるが、図９から明らかなように、合成波形の振幅の強度分布の最大値からはずれている。したがって、仮想音源法による遅延時間曲線５６を用いた場合に得られる整相信号の振幅は、本実施形態の遅延時間を用いた場合に得られる整相信号の振幅よりも小さくなる。
　（第２の実施形態）
　第２の実施形態の超音波撮像装置について説明する。
　第２の実施形態では、遅延時間抽出部１２２は、第１の実施形態の図８のステップ６１０において、複数の超音波素子１０５の送信波形を加算した合成波形を生成する際に、複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の頻度分布を求め、頻度分布を用いて合成波形を生成する。これにより、演算量を低減する。
　これを図１０を用いて具体的に説明する。遅延時間抽出部１２２は、第１の実施形態のステップ６０３で求めた受信焦点についての複数の超音波素子毎の波面伝搬時間（波面伝搬時間変化曲線５５、図１０（ａ））に、図１０（ｂ）のように、所定の幅の時間範囲をＮ個（Ｎ＜Ｍ）連続的に設定し、その時間範囲内に含まれる波面伝搬時間（波面伝搬時間変化曲線５５）の数を数えることにより、図１０（ｂ）のように頻度分布を算出する。ここでは、一例として、頻度分布をヒストグラムで表している。図１０（ｂ）の例では、波面伝搬時間が小さいほど頻度が大きい分布になっている。
　求めた図１０（ｂ）の頻度分布関数（ヒストグラム）において、ｎ番目の時間範囲に含まれる波面伝搬時間の数をｈ(ｔｎ)と表すと、合成波形の振幅Psumは、超音波波形の振幅ｐを用いて式（２）により計算できる。ｔｎは、ｎ番目の時間範囲の波面伝搬時間の代表値（例えば、最大値、最小値および平均値のいずれか）である。Ｍは、送信に用いる超音波素子１０５の数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　式（２）を式（１）と比較すると、式（１）では、加算数が、超音波素子の数Ｍであったのに対し、式（２）においては、時間範囲の数Ｎ（Ｎ＜Ｍ）になる。よって、式（２）を用いる合成波形の演算方法は、式（１）を用いる場合よりも演算量を低減することができる。しかも、実用上十分な合成波形の振幅の時間変化を求めることが可能である。よって、合成波形を計算する際の計算負荷を減らすことができ、超音波診断装置の計算コストを削減し、実装可能なアルゴリズムを実現することができる。
　第２の実施形態の超音波撮像装置において、上述した以外の構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態の超音波撮像装置について、図１１および図１２を用いて説明する。
　第３の実施形態は、遅延時間抽出部１２２が、第１の実施形態で説明した合成波形算出部６１に加えて、遅延トレース部６２を具備する。遅延トレース部６２は、合成波形算出部６１が求めた超音波の合成波形の振幅の強度分布（時間変化曲線）の極値を、受信走査線の方向にトレースすることにより、１以上の遅延時間曲線を抽出する。
　まず、合成波形算出部６１は、第１の実施形態で説明したように、超音波の合成波形の振幅の強度分布を走査線方向に沿って算出する（図９参照）。
　次に、図１２のフローのように、遅延トレース部６２は、受信走査線上の一つの受信焦点４２において、合成波形の振幅値の波面伝搬時間方向の変化曲線（図６参照）の振幅値が極値をとる波面伝搬時間を求める。これを受信走査線上の全ての受信焦点について行う（ステップ５０１）。
　次に、ステップ５０１で求めた極値の内、振幅値が有意に大きい点を遅延要素点として、図１３のように、抽出する（ステップ５０２）。具体的には例えば、極値の振幅値が、予め定めた設定下限振幅値以上であるか、または、極値の振幅値の、その受信焦点における極値の中での最大振幅値に対する割合が、予め定めた設定下限率以上である場合には、その極値を遅延要素点として抽出する。これにより、ほとんどの受信焦点において、１以上の遅延要素点が抽出される。
　抽出した遅延要素点を、図１３のように、受信走査線に沿って順にトレースすることで、連続した遅延要素線を抽出する。具体的には例えば、受信走査線の浅い側（超音波探触子１１６側）の端部の受信焦点４２－１の遅延要素点１３１からトレースを開始し（ステップ５０３）、次の受信焦点４２－２で最も伝搬時間の近い遅延要素点１３２へ遅延要素点１３１を接続するトレースベクトル１４１を設定し、そのトレースベクトル１４１の傾きを計算する（ステップ５０４）。トレースベクトル１４１の傾きが予め定めた設定値以下の場合は、遅延要素点１３１と遅延要素点１３２を接続するトレース線を設定し、トレース終点１３２を新たなトレース始点に設定する（ステップ５０６）。そして、現在の受信焦点４２－１でまだ始点に設定されていない遅延要素点１５１をトレース開始点に設定し（ステップ５０７）、ステップ５０４に戻って、つぎの受信焦点４２－２における最も近い遅延要素点１５２と接続するトレースベクトル１４２を設定し、トレースベクトルの傾きが設定値以下の場合には、トレース線を設定する（ステップ５０４，５０５，５０６）。現在の受信焦点４２－１についての全ての遅延要素点についてトレースが終了したら、次の受信焦点４２－２の遅延要素点１３２，１５２を始点として、トレース線の設定を繰り返す。
　ステップ５０５において、トレースベクトルの傾きが予め定めた設定より大きかった場合には、不連続な峰線であると判断し、その遅延要素点をトレース終了点としてトレースを終了する（ステップ５０８）。トレース開始点から終了点までのトレース線を遅延要素線として抽出する（ステップ５０９）。これにより、連続した遅延要素線１４５，１４６，１４７が抽出される。
　抽出された遅延要素線のうち、受信走査線の最も浅い側の受信焦点４２－１から最も深い側の受信焦点４２－Ｋまで連続している遅延要素線１４７を選択し、遅延時間曲線として用いる。
　このように、本実施形態では、全ての有意な振幅値を持つ遅延要素点を抽出し、これをトレースすることにより、遅延時間曲線を設定することができる。この遅延時間曲線を用いて整相信号を求めることによって、これまで整相に使われなかった波面エネルギーを撮像に用いることが可能になり、SN比を向上させることができる。
　なお、受信焦点４２－１から受信焦点４２－Ｋまで連続している遅延要素線１４７が複数ある場合には、いずれか一つを選択して用いることができる。
　また、図１４のように、複数の遅延加算部２０４－１，２０４－２を並列に備える受信ビームフォーマ１０８を用い、複数の遅延加算部２０１－１，２０４－２は、複数の遅延要素線をそれぞれ遅延時間曲線として用いて、同一の受信信号について、それぞれ異なる遅延時間で遅延処理し、整相信号を得る構成にすることも可能である。この場合、複数の遅延加算部２０１－１，２０４－２の出力は、加算して用いる。これにより、1回の送受および受信ビームフォーミングにおいて、設定し得る最大本数の遅延時間曲線を用いて遅延処理することができ、複数波面のそれぞれについて整相を行う場合と同等の効果が得られる。よって、複数の遅延加算部の出力する整相信号を合算した信号を用いて超音波画像を生成することにより、マルチルック効果により、高解像度化を実現できる。
　上述した以外の他の構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
　（第４の実施形態）
　第４の実施形態の超音波撮像装置について説明する。
　本実施形態は、第３の実施形態と同様の構成であるが、図１５のように、遅延時間抽出部１２２が、不連続遅延結合部６３をさらに備えている。不連続遅延結合部６３は、図１６のように、遅延トレース部６２が抽出した遅延要素線１４５，１４６，１４８，１４９が不連続である場合に、これらを結合し、受信走査線の最も浅い側の受信焦点４２－１から最も深い側の受信焦点４２－Ｋまで連続している遅延要素線１４７を生成する。
　まず、不連続遅延結合部６３が結合する遅延要素線A１４８およびB１４９を選択する。具体的にはまず図１６（ａ）に示すように受信走査線の最も浅い側の受信焦点４２－１から始まる遅延要素線１４５，１４８の内の１つを選択し、遅延要素線Aとする（ステップ５２１）。選択した遅延要素線Aの終了点の受信焦点４２－ｋに進み、他の遅延要素点１５３、１５４があれば、そのうち波面伝搬時間が最も近い遅延要素点１５３を選択し、その遅延要素点１５３が属する遅延要素線１４９をＢとする（ステップ５２２，５２３，５２４）。他の遅延要素点がなければ次の受信焦点に進み、他の遅延要素が見つかるまで進む（ステップ５３３）。
　次に遅延要素線AとBを連続的に結合するための新たな遅延要素線を生成する。まず、図１６（ａ）に示すように遅延要素線Aの終了点の受信焦点が遅延要素線Bの開始点の受信焦点より深度が大きいかどうか、つまり遅延要素線に重複部を有するかどうか判定する（ステップ５２５）。
　ステップ５２５において、遅延要素線Aの終了点の受信焦点が遅延要素線Bの開始点の受信焦点より深度が大きく、遅延要素線AとBが重複部を持っている（図１６（ａ））場合、遅延要素線Bの開始点をSとし、遅延要素線Aの終了点をEとする（ステップ５２６）。そして、点Sの受信焦点から点Eの受信焦点の間で、遅延要素線Aと遅延要素線Bを連続的に接続する接続曲線C１５７を生成する。具体的には、点ｓの受信焦点の深度において０に漸近し、点Eの受信焦点の深度において１に漸近する、予め定めておいた変位関数ｆ（ｄ）（ただし、ｄは深度を表す）を用い、式（３）により、接続曲線１５７の波面伝搬時間C(d)を算出する。ただし、式（３）において、遅延要素線Aの波面伝搬時間をA(d)、遅延要素線Bの波面伝搬時間をB(d)とする。
　　C(d)＝A(d)＊(1-f(d))＋B(d)＊f(d)　　　・・・（３）
　式（３）を演算することにより、接続曲線C１５７を生成する（ステップ５２７）。
　一方、ステップ５２５において、遅延要素線Aの終了点の受信焦点が遅延要素線Bの開始点の受信焦点より深度が小さく、遅延要素線AとBが重複部を持たない図１６（ｂ）の場合、遅延要素線Aの終了点をSとし、遅延要素線Bの開始点をEとする（ステップ５２８）。そして、点Sの受信焦点から点Eの受信焦点の間で、遅延要素線Aと遅延要素線Bを連続的に接続する接続曲線D１５８を生成する。接続曲線D１５８は、遅延要素線Aの終了点Sにおいて遅延要素線Aと接線を共有し、遅延要素線Bの開始点Eにおいて遅延要素線Bと接線を共有する結合関数を計算により求め、結合関数により接続曲線D１５８を生成する（ステップ５２９）。
　そして、遅延要素線Bの終了点Fが最も深い受信焦点４２－K（受信走査線の深い側の端部）である場合には、遅延要素線A、Bおよびそれらを接続する接続曲線CまたはDを遅延時間曲線として出力する（ステップ５３０、５３１）。そして、受信走査線の最も浅い側の受信焦点４２－１から始まる遅延要素線がまだ残っている場合には、ステップ５２１に戻り上記処理を繰り返す（ステップ５３２）。
　遅延要素線Bの終了点Fが最も深い受信焦点４２－K（受信走査線の深い側の端部）ではない場合には、遅延要素線Bを遅延要素線Aとして、ステップ５２２に戻って、つぎの遅延要素線と接続する処理を繰り返す（ステップ５３０）。
　このように遅延要素線A、Bを、接続曲線CまたはDにより結合する処理を繰り返すことにより、受信走査線の最も浅い側の受信焦点４２－１から最も深い側の受信焦点４２－Ｋまで連続した遅延曲線を生成することができる。これを受信焦点開始位置で始まる遅延要素線の全てで繰り返すことにより、１本または複数本の遅延曲線を生成できる。
　これにより、断続的な遅延要素線を有する場合においても、遅延曲線の不連続による画像の劣化を最小限に抑えた遅延曲線を生成することができる。
　また、複数の遅延時間曲線を生成し、図１４のような複数の遅延加算部２０４－１，２０４－２等にそれぞれ設定することも可能である。
　他の構成および動作は、第３の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
　（第５の実施形態）
　第５の実施形態の超音波撮像装置について図１８、図１９を用いて説明する。
　第５の実施形態は、図１８のように、遅延時間抽出部１２２に遅延曲線判定部６４を具備している。遅延曲線判定部６３は、第３または第４の実施形態で抽出または生成された遅延時間曲線が複数本ある場合に、整相加算に用いるのに適している度合いを示す評価指標値を、その遅延時間曲線の波面伝搬時間に合成波形の振幅データ（図９参照）を用いて算出する。そして、図１のように遅延加算部２０４が一つの場合には、最も評価指標値が高い遅延時間曲線を選択し、図１４のように遅延加算部２０４が複数配置されている場合には、その数と同じ数の遅延時間曲線を評価指標値の高い順に選択して遅延加算部２０４へ出力する。
　具体的には図１９のフローに示すように、まず全ての遅延曲線について、図９の合成波形の振幅の強度分布から、遅延時間曲線上の振幅値データをすべて抽出する。抽出したすべての振幅値データを、予め定めた評価関数により処理し、評価指標値を計算する（ステップ５４１）。評価関数としては、例えば抽出したすべての振幅値の合計値、平均値、または、受信焦点ごとに設定した重みにより重み付けした後に加算した値などを用いることができる。
　次にステップ５４１で算出した評価関数の高い順に遅延曲線を順位付けし、受信ビームフォーミングで用いる遅延曲線の数だけ、遅延加算部２０４へ出力する（ステップ５４２）。
　これにより、遅延加算部２０４は、その数に応じて、最適な遅延時間曲線を用いて遅延加算を行うことができるため、波面のエネルギーを効率よく受信することができ、SN比を向上させることができる。
　（第６の実施形態）
　さらに図２０、図２１および図２２を用いて第６の実施形態について説明する。図２０は近似遅延モデル自動生成部を有する受信ビームフォーマを示すブロック図、図２１は近似遅延モデルの生成に用いる幾何的構成要素を例示する図、図２２は近似遅延モデル自動生成部の構造を示すブロック図である。
　第６の実施形態は、図２０に示すように、近似遅延モデルの自動生成部２５０を具備している。近似遅延モデル自動生成部２５０は、第１～第５の実施形態のいずれかの遅延時間演算部１１４において算出された遅延曲線に関するデータを取得する。そして、予め用意しておいた複数の幾何学的波面モデルおよび幾何学的拘束条件と、遅延時間演算部１１４において算出された遅延時間との相関関係から、遅延時間演算部１１４が算出した遅延曲線の近似的な曲線を算出するための構成式を構築する。これにより、遅延時間演算部１１４が送信のたびに、送信の直前に複数の受信走査線について遅延時間曲線を生成しなくても、同一撮像条件に共通な、または同一送信条件に共通な近似遅延モデルから、遅延時間を自動生成することが可能である。
　具体的には、図２２に示すように、遅延時間演算部１１４で算出された遅延時間曲線、第２～第５の実施形態の遅延時間演算部１１４においては遅延時間曲線算出に用いた遅延要素線(i)、(ii)…、図１７のステップ５２７，５２９の変位関数または結合関数、および、送受信条件を取得する（ステップ５５１）。
　次に送受信条件から、例えば仮想音源波面、平面波、素子球面波などの予め用意された図２１のような幾何波面モデル(A)、(B)、(C)…の伝搬時間および、例えば焦点距離や送信ビーム照射領域境界など、幾何拘束条件としての幾何境界(a)、(b)、(c)…を計算する（ステップ５５２）。
　次に、遅延要素線(i)、(ii)…の近似曲線を算出する構成式を構築するため、各々の遅延要素線について、全ての幾何波面遅延曲線との位相差を計算する（ステップ５５３）。
　すべての遅延要素線(i)、(ii)…について、受信焦点ごとに位相差が最小である幾何波面曲線をフィッティング曲線として選択した上で、そのフィッティング曲線との位相差について、例えば多項式曲線のフィッティングパラメータを算出する（ステップ５５４）。
　また、フィッティング曲線とする幾何波面遅延曲線が切り替わる、波面モデル切り替え境界を求める構成式を算出するため、例えば近傍の幾何境界の内分点として表すときの内分率を算出する（ステップ５５５）。
　また、遅延曲線が遅延要素線間を変移する要素線変移境界を求める構成式を算出するため、例えば近傍の幾何境界の内分点として表すときの内分率を算出する（ステップ５５６）。
　次に、上記フィッティングパラメータ、波面モデル切り替え境界の内分率、要素線変移境界の内分率および、遅延曲線抽出部より取得した結合関数および変移関数に関するパラメータを近似遅延構成パラメータと呼ぶ。1送信における全ての走査線について近似遅延構成パラメータを算出する（ステップ５５７）。
　上記パラメータを走査線番号を変数とする関数として扱い、これら関数を例えば多項式曲線にフィッティングするときのフィッティングパラメータを算出する（ステップ５５８）。ここで算出した近似遅延構成パラメータのフィッティングパラメータは、波面モデル近似遅延演算部に送られる。
　波面モデル近似遅延演算部２５１では、上記近似遅延構成パラメータのフィッティングパラメータにより、走査線毎の近似遅延構成パラメータを計算し、これら近似遅延構成パラメータおよび、予め計算された幾何波面遅延曲線および幾何境界によって、最適遅延曲線の近似遅延曲線を計算する。
　これにより、第１～第５実施形態の遅延時間演算部１１４から得られた遅延時間を、幾何学的波面モデルから構成される近似遅延モデルに近似し、図３(a)に示した従来の受信ビームフォーマによる遅延計算と同等の計算量で算出することができる。よって、計算量を抑制しながら、第１～第５の実施形態の遅延時間を用いた場合と同等の画質で撮像することができる。
　なお、上述してきた各実施形態の超音波撮像装置では、遅延時間演算部１１４を装置本体１０２の内部に備える構成であったが、遅延時間演算部１１４もしくは受信ビームフォーマ１０８の全体を、装置本体１０２とは別の装置とすることも可能である。この場合、遅延時間演算部１１４もしくは受信ビームフォーマ１０８と装置本体１０２とは、信号線やネットワークを介して接続する。例えば、遅延時間演算部１１４もしくは受信ビームフォーマ１０８の全体を、一般的な計算機、あるいは、Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎなどの演算装置に実装し、ネットワークを介して超音波撮像装置の本体１０２と接続する。遅延時間演算部１１４は、ネットワークを介して送信条件等を受け取り、遅延時間を算出し、クライアント端末である超音波撮像装置に送信する構成にする。受信ビームフォーマ１０８を装置本体１０２とは別の装置とする場合には、ネットワークを介して受信信号を受け取り、開口合成した整相信号を生成し、ネットワークを介して装置本体１０２に送信する。これにより、比較的大きな演算量が必要な遅延時間演算部１１４を、超音波撮像装置の本体１０２に搭載する必要がない。よって、小型で簡素な超音波撮像装置でありながら、超音波素子毎の波面伝搬時間に基づいた遅延時間で整相加算を行うことができ、画質を向上させることができる。
１００　被検体
１０１　超音波素子アレイ
１０２　超音波撮像装置本体
１０３　画像表示部
１０４　送信ビームフォーマ
１０６　超音波探触子
１０７　送受信分離回路（Ｔ／Ｒ）
１０８　受信ビームフォーマ
１０９　画像処理部
１１０　コンソール
１１１　制御部

Claims (12)

  1. 　配列された複数の超音波素子から、所定の送信ビームを形成するよう複数の前記超音波素子毎に遅延させた超音波を送信させる送信ビームフォーマと、
    　複数の前記超音波素子が超音波を受信して出力する受信信号を、所定の受信焦点について前記複数の超音波素子毎に設定された遅延時間によってそれぞれ遅延させた後加算して整相信号を得る受信ビームフォーマと、を有し、
    　前記受信ビームフォーマは、前記遅延時間を演算により求める遅延時間演算部を備え、
    　前記遅延時間演算部は、複数の前記超音波素子から送信される超音波がそれぞれ、前記受信焦点に到達する時間を演算により求める波面伝搬演算部と、前記波面伝搬演算部が求めた前記複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布に基づいて前記受信焦点についての前記遅延時間を算出する遅延時間抽出部とを含むことを特徴とする超音波撮像装置。
  2. 　請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記波面伝搬演算部は、超音波を送信する全ての前記超音波素子について、超音波が前記受信焦点に到達する時間を求めることを特徴とする超音波撮像装置。
  3. 　請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延時間抽出部は、前記複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布から、前記複数の超音波素子から前記受信焦点に到達する前記超音波の合成波形を求め、前記合成波形の振幅の時間変化に基づいて、前記遅延時間を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
  4. 　請求項３に記載の超音波撮像装置において、前記遅延時間抽出部は、前記波面伝搬演算部が求めた前記複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の頻度分布を求め、求めた前記頻度分布を用いて前記合成波形を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
  5. 　請求項１に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延時間演算部は、受信走査線を設定する受信走査線設定部を備え、前記受信焦点は、前記受信走査線上に設定され、
    　前記波面伝搬演算部は、前記受信走査線上の複数の前記受信焦点についてそれぞれ前記超音波の到達時間を求めることにより前記受信走査線について前記波面伝搬時間変化曲線を前記複数の超音波素子毎に求め、前記遅延時間抽出部は、複数の前記波面伝搬時間変化曲線の分布に基づいて、前記受信走査線についての前記遅延時間の変化を示す遅延時間曲線を演算により求めることを特徴とする超音波撮像装置。
  6. 　請求項５に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延時間抽出部は、複数の前記波面伝搬時間変化曲線の分布から、前記複数の超音波素子から前記受信走査線上の点に到達する前記超音波の合成波形を求め、前記合成波形の振幅の時間変化曲線の極値を前記受信走査線上の複数の受信焦点ごとに求め、前記極値を前記受信走査線の方向にトレースすることにより、１以上の前記遅延時間曲線を抽出することを特徴とする超音波撮像装置。
  7. 　請求項６に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延時間抽出部は、前記遅延曲線として、前記受信走査線の最初から最後まで連続した遅延時間曲線を抽出することを特徴とする超音波撮像装置。
  8. 　請求項６に記載の超音波撮像装置であって、前記受信ビームフォーマは、一つの超音波探触子に対して、複数の前記超音波素子の各受信信号を前記遅延時間によって遅延させた後加算して整相信号を得る遅延加算部を複数備え、
    　前記遅延時間抽出部は、前記遅延時間曲線を複数抽出し、
    　前記複数の遅延加算部は、前記複数の遅延時間曲線の遅延時間を用いてそれぞれ整相信号を得ることを特徴とする超音波撮像装置。
  9. 　請求項６に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延時間抽出部は、２つの前記遅延曲線が不連続である場合には、それを結合することにより、前記受信走査線の端部から端部まで連続した遅延時間曲線を生成することを特徴とする超音波撮像装置。
  10. 　請求項８に記載の超音波撮像装置であって、前記遅延曲線抽出部は、前記遅延時間曲線が２以上ある場合に、２以上の遅延時間曲線の評価指標値を、前記合成波形の振幅を用いてそれぞれ計算する遅延曲線判定部を備え、前記遅延加算部と同数の前記遅延時間曲線を、前記評価指標値の高い順に選択し、選択した遅延時間曲線の遅延時間を前記遅延加算部に出力することを特徴とする超音波撮像装置。
  11. 　請求項５に記載の超音波撮像装置において、前記受信ビームフォーマは、近似遅延モデル自動生成部を具備し、
    　前記近似遅延モデル自動生成部は、前記遅延時間演算部において算出した遅延時間曲線のデータと、予め用意した複数の幾何学的波面モデルおよび幾何学的拘束条件との相関関係から、遅延時間曲線を近似した曲線を算出するための構成式を構築することを特徴とする超音波撮像装置。
  12. 　配列された複数の超音波素子に、所定の送信ビームを形成するように複数の超音波素子毎に遅延させた超音波信号を受け渡し、複数の前記超音波素子が受信した受信信号を、所定の受信焦点について複数の超音波素子毎に設定された遅延時間によってそれぞれ遅延させた後加算して整相信号を得る超音波信号の処理方法であって、
    　前記超音波信号を前記超音波素子に受け渡す前に、前記超音波信号を受け取った複数の超音波素子から送信される超音波がそれぞれ前記受信焦点に到達する時間を演算により求め、求めた前記複数の超音波素子毎の超音波の到達時間の分布に基づいて前記受信焦点についての前記遅延時間を算出することを特徴とする超音波信号の処理方法。
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