(57)【要約】  超音波観測装置は、検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率で増幅し、増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成し、増幅した超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を行い、増幅補正した超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出し、算出した周波数スペクトルを近似することによって周波数スペクトルの特徴量を抽出し、周波数スペクトルおよび特徴量のいずれか一方に対して超音波の伝播に伴う強度の減衰による寄与を削減する補正を行い、特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する。
2012063929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部が増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記信号増幅部が増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を行う増幅補正部と、
前記増幅補正部が増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記信号増幅部が増幅を行う際の増幅率は、所定の受信深度まで単調増加することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を抽出する近似部と、
前記近似部が抽出した補正前特徴量に対して前記減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数スペクトルに対して前記減衰補正処理を行う減衰補正部と、
前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記減衰補正部は、
超音波の受信深度が大きいほど大きな補正を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記増幅補正部および前記減衰補正部の補正を一括して行わせる制御部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記近似部は、
回帰分析によって前記周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記近似部は、
前記周波数スペクトルを一次式で近似し、
前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数帯域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、のうち少なくとも２つを含む複数の特徴量を抽出することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
複数の既知検体によってそれぞれ反射された超音波をもとに抽出された周波数スペクトルの特徴量を前記複数の既知検体の組織性状と関連付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部が前記複数の既知検体と関連付けて記憶する特徴量および前記特徴量抽出部が抽出した特徴量を用いることによって前記検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量抽出部は、複数の特徴量を抽出し、
前記記憶部は、複数の既知検体に対して組織性状ごとに分類されたグループにおける各特徴量の平均を記憶し、
前記組織性状判定部は、前記複数の特徴量の少なくともいずれか一つを成分とする特徴量空間を設定し、前記検体の周波数スペクトルの特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量を前記特徴量空間の座標として有する検体点と、前記複数の既知検体の前記グループにおける各特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量の平均を前記特徴量空間の座標として有する既知検体平均点との前記特徴量空間上の距離に基づいて、前記検体の組織性状を判定することを特徴とする請求項９に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記組織性状判定部は、
前記複数の既知検体における組織性状ごとに分類されたグループに前記検体の特徴量を加えた母集団における特徴量の標準偏差を算出し、この標準偏差と前記グループにおける特徴量の標準偏差との差が最小である特徴量を有するグループに対応した組織性状を前記検体の組織性状とすることを特徴とする請求項９に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記視覚情報は、色空間を構成する変数であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率情報を記憶する記憶部から読み出した増幅率で受信深度ごとに信号増幅部により増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を増幅補正部により行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを特徴量画像データ生成部により生成する特徴量画像データ生成ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１４】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、
前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率情報を記憶する記憶部から読み出した増幅率で受信深度ごとに信号増幅部により増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を増幅補正部により行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを特徴量画像データ生成部により生成する特徴量画像データ生成ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて検体の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いた乳がん等の検査技術として、超音波エラストグラフィという技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。超音波エラストグラフィは、生体内の癌や腫瘍組織の硬さが病気の進行状況や生体によって異なることを利用する技術である。この技術では、外部から検査箇所を圧迫した状態で、超音波を用いてその検査箇所における生体組織の歪量や弾性率を計測し、この計測結果を断層像として画像表示している。【０００３】
超音波を観測する際には、超音波の伝播に伴う減衰を補正して最適なレンジでＡ／Ｄ変換するため、Ｂモード画像生成用の受信データ（アナログ信号）に対して、深い位置の受信データにより高い増幅率を与えるＳＴＣ（Sensitivity  Time  Control）補正が一般的に行われる（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２２９０６号
【特許文献２】特開平１０−２１６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したＳＴＣ補正は、アナログ信号波形の振幅を全周波数帯域にわたって均一に増幅させるのみであり、周波数に依存した減衰を補正する効果はなかった。このため、超音波の振幅を利用するＢモード画像を生成する際には、ＳＴＣ補正を行うことによって十分な効果を得ることができるものの、周波数スペクトルに基づいて検体の組織性状を鑑別する際には、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除できずに鑑別の精度が低下してしまうという問題があった。【０００６】
この問題を解決するには、Ｂモード画像を生成する際にＳＴＣ補正を施した受信信号を出力する一方、周波数スペクトルに基づいた画像を生成する際に、Ｂモード画像を生成するための送信とは異なる新たな送信を行い、ＳＴＣ補正を施していない受信信号を出力することが考えられる。ところがこの場合には、受信信号に基づいて生成される画像データのフレームレートが低下してしまうという問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除するとともに、受信した超音波をもとに生成する画像データのフレームレートの低下を防止することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置であって、前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅部と、前記信号増幅部が増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、前記信号増幅部が増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を行う増幅補正部と、前記増幅補正部が増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部と、を備えたことを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記信号増幅部が増幅を行う際の増幅率は、所定の受信深度まで単調増加することを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を抽出する近似部と、前記近似部が抽出した補正前特徴量に対して前記減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、を有することを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記周波数スペクトルに対して前記減衰補正処理を行う減衰補正部と、前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、を有することを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰補正部は、超音波の受信深度が大きいほど大きな補正を行うことを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記増幅補正部および前記減衰補正部の補正を一括して行わせる制御部を備えたことを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記近似部は、回帰分析によって前記周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記近似部は、前記周波数スペクトルを一次式で近似し、前記一次式の傾きと、前記一次式の切片と、前記周波数スペクトルの周波数帯域に含まれる周波数、前記傾きおよび前記切片によって定まる強度と、を含む複数の特徴量を抽出することを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、複数の既知検体によってそれぞれ反射された超音波をもとに抽出された周波数スペクトルの特徴量を前記複数の既知検体の組織性状と関連付けて記憶する記憶部と、前記記憶部が前記複数の既知検体と関連付けて記憶する特徴量および前記特徴量抽出部が抽出した特徴量を用いることによって前記検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部と、を備えたことを特徴とする。【００１７】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量抽出部は、複数の特徴量を抽出し、前記記憶部は、複数の既知検体に対して組織性状ごとに分類されたグループにおける各特徴量の平均を記憶し、前記組織性状判定部は、前記複数の特徴量の少なくともいずれか一つを成分とする特徴量空間を設定し、前記検体の周波数スペクトルの特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量を前記特徴量空間の座標として有する検体点と、前記複数の既知検体の前記グループにおける各特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量の平均を前記特徴量空間の座標として有する既知検体平均点との前記特徴量空間上の距離に基づいて、前記検体の組織性状を判定することを特徴とする。【００１８】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記組織性状判定部は、前記複数の既知検体における組織性状ごとに分類されたグループに前記検体の特徴量を加えた母集団における特徴量の標準偏差を算出し、この標準偏差と前記グループにおける特徴量の標準偏差との差が最小である特徴量を有するグループに対応した組織性状を前記検体の組織性状とすることを特徴とする。【００１９】
また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記視覚情報は、色空間を構成する変数であることを特徴とする。【００２０】
また、本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率情報を記憶する記憶部から読み出した増幅率で受信深度ごとに信号増幅部により増幅する信号増幅ステップと、前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を増幅補正部により行う増幅補正ステップと、前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを特徴量画像データ生成部により生成する特徴量画像データ生成ステップと、を有することを特徴とする。【００２１】
また、本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、前記検体から受信した超音波の信号を、受信深度に応じた増幅率情報を記憶する記憶部から読み出した増幅率で受信深度ごとに信号増幅部により増幅する信号増幅ステップと、前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を増幅補正部により行う増幅補正ステップと、前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、前記特徴量抽出ステップで抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを特徴量画像データ生成部により生成する特徴量画像データ生成ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、受信深度に応じた増幅率で増幅するＳＴＣ補正を加えた信号をもとにＢモード画像データを生成する一方、ＳＴＣ補正の影響を相殺して増幅率をスペクトル一定にする増幅補正を行ってから周波数スペクトルに対し、超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、検体の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成しているため、特徴量画像データにおいて超音波の伝播に伴う減衰の影響が排除されるだけでなく、Ｂモード画像用の信号と特徴量画像用の信号とを区別して送信する必要がない。したがって、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除するとともに、受信した超音波をもとに生成する画像データのフレームレートの低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の信号増幅部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の増幅補正部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の処理の概要を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の表示部におけるＢモード画像の表示例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】図７は、一つの音線のデータ配列を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が算出した周波数スペクトルの例（第１例）を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が算出した周波数スペクトルの例（第２例）を示す図である。
【図１０】図１０は、図８に示す直線に関連する特徴量に対して減衰補正を行った後の特徴量から定まる新たな直線を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の組織性状判定部が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の組織性状判定部が設定する特徴量空間の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の表示部が表示する判定結果表示画像の表示例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う減衰補正処理の効果を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う減衰補正処理の概要を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測装置１は、超音波を用いて検体を観測する装置である。
【００２６】
超音波観測装置１は、外部へ超音波パルスを出力するとともに、外部で反射された超音波エコーを受信する超音波探触子２と、超音波探触子２との間で電気信号の送受信を行う送受信部３と、超音波エコーを変換した電気的なエコー信号に対して所定の演算を施す演算部４と、超音波エコーを変換した電気的なエコー信号に対応する画像データの生成を行う画像処理部５と、キーボード、マウス、タッチパネル等のインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部６と、液晶または有機ＥＬ等からなる表示パネルを用いて実現され、画像処理部５が生成した画像を含む各種情報を表示する表示部７と、既知検体の組織性状に関する情報を含む各種情報を記憶する記憶部８と、超音波観測装置１の動作制御を行う制御部９と、を備える。
【００２７】
超音波探触子２は、送受信部３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス信号）に変換するとともに、外部の検体で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換する信号変換部２１を有する。超音波探触子２は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、複数の超音波振動子を電子的に走査させるものであってもよい。
【００２８】
送受信部３は、超音波探触子２と電気的に接続され、パルス信号を超音波探触子２へ送信するとともに、超音波探触子２から受信信号であるエコー信号を受信する。具体的には、送受信部３は、予め設定された波形および送信タイミングに基づいてパルス信号を生成し、この生成したパルス信号を超音波探触子２へ送信する。
【００２９】
送受信部３は、エコー信号を増幅する信号増幅部３１を有する。具体的には、信号増幅部３１は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ補正を行う。図２は、エコー信号の受信深度と増幅率との関係を示す図である。図２に示す受信深度ｚは、超音波の受信開始時点からの経過時間に基づいて算出される量である。図２に示すように、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴ってβ０からβth（＞β0）へ線型に増加する。また、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚth以上である場合、一定値βthをとる。閾値ｚthの値は、検体から受信する超音波信号がほとんど減衰してしまい、ノイズが支配的になるような値である。なお、より一般に、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴って単調増加すればよい。
【００３０】
送受信部３は、信号増幅部３１によって増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによってデジタルＲＦ信号を生成して出力する。なお、超音波探触子２が複数の超音波振動子を電子的に走査させるものである場合、送受信部３は、複数の超音波振動子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。
【００３１】
演算部４は、送受信部３が出力したデジタルＲＦ信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を行う増幅補正部４１と、増幅補正を行ったデジタルＲＦ信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すことによって周波数解析を行う周波数解析部４２と、周波数解析部４２が算出した周波数スペクトル（パワースペクトル）に対し、近似処理ならびに超音波の受信深度および周波数に依存する超音波の減衰の寄与を削減する補正処理を行うことにより、周波数スペクトルの特徴量を抽出する特徴量抽出部４３と、特徴量抽出部４３が抽出した特徴量を用いて検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部４４と、を有する。
【００３２】
図３は、増幅補正部４１が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図３に示すように、増幅補正部４１が行う増幅処理の増幅率は、受信深度ゼロで最大値βth−β0であり、受信深度ｚthまで線型に減少し、受信深度ｚth以上でゼロである。このような増幅率によってデジタルＲＦ信号を増幅処理することにより、信号増幅部３１におけるＳＴＣ補正の影響を相殺し、一定の増幅率βthの信号を出力することができる。なお、増幅補正部４１が行う受信深度ｚと増幅率βの関係は、信号増幅部３１における受信深度と増幅率の関係に応じて異なることは勿論である。
【００３３】
周波数解析部４２は、各音線（ラインデータ）に対し、所定のデータ量からなるＦＦＴデータ群を高速フーリエ変換することによって周波数スペクトルを算出する。周波数スペクトルは、検体の組織性状によって異なる傾向を示す。これは、周波数スペクトルが、超音波を散乱する散乱体としての検体の大きさ、密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。
【００３４】
特徴量抽出部４３は、周波数解析部４１が算出した周波数スペクトルに対し、近似処理を行うことによって減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を算出する近似部４３１と、近似部４３１が近似した補正前特徴量に対して減衰補正処理を行うことによって特徴量を抽出する減衰補正部４３２と、を有する。
【００３５】
近似部４３１は、回帰分析によって周波数スペクトルを一次式で近似することにより、この近似した一次式を特徴付ける補正前特徴量を抽出する。具体的には、近似部４３１は、回帰分析によって一次式の傾きａ0および切片ｂ0を算出するとともに、周波数スペクトルにおける周波数帯域内の特定周波数における強度を補正前特徴量として算出する。本実施の形態１において、近似部４３１は、中心周波数ｆMID＝（ｆLOW＋ｆHIGH）／２における強度（Mid-band  fit）ｃ0＝ａ0ｆMID＋ｂ0を算出するものとするが、これはあくまでも一例に過ぎない。ここでいう「強度」とは、電圧、電力、音圧、音響エネルギー等のパラメータのいずれかを指す。
【００３６】
三つの特徴量のうち、傾きａ0は、超音波の散乱体の大きさと相関を有し、一般に散乱体が大きいほど傾きが小さな値を有すると考えられる。また、切片ｂ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の密度（濃度）等と相関を有している。具体的には、切片ｂ0は、散乱体が大きいほど大きな値を有し、音響インピーダンスが大きいほど大きな値を有し、散乱体の密度（濃度）が大きいほど大きな値を有すると考えられる。中心周波数ｆMIDにおける強度（以下、単に「強度」という）ｃ0は、傾きａ0と切片ｂ0から導出される間接的なパラメータであり、有効な周波数帯域内の中心におけるスペクトル強度を与える。このため、強度ｃ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の密度に加えて、Ｂモード画像の輝度とある程度の相関を有していると考えられる。なお、特徴量抽出部４３が算出する近似多項式は一次式に限定されるわけではなく、二次以上の近似多項式を用いることも可能である。
【００３７】
減衰補正部４３２が行う補正について説明する。超音波の減衰量Ａは、
Ａ＝２αｚｆ    ・・・（１）
と表すことができる。ここで、αは減衰率であり、ｚは超音波の受信深度であり、ｆは周波数である。式（１）からも明らかなように、減衰量Ａは、周波数ｆに比例している。減衰率αの具体的な値は、生体の場合、０〜１．０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）、より好ましくは０．３〜０．７（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）であり、観察対象の臓器の種類に応じて定まる。例えば、観察対象の臓器が膵臓である場合、α＝０．６（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）と定められる。なお、本実施の形態１において、減衰率αの値を入力部６からの入力によって変更することが可能な構成とすることも可能である。
【００３８】
減衰補正部４３２は、近似部４２１が抽出した補正前特徴量（傾きａ0，切片ｂ0，強度ｃ0）を、次のように補正する。
ａ＝ａ0＋２αｚ    ・・・（２）
ｂ＝ｂ0    ・・・（３）
ｃ＝ｃ0＋２αｚｆMID（＝ａｆMID＋ｂ）    ・・・（４）
式（２）、（４）からも明らかなように、減衰補正部４３２は、超音波の受信深度ｚが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式（３）によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数０（Ｈｚ）に対応する周波数成分であって減衰を受けないためである。
【００３９】
組織性状判定部４４は、特徴量抽出部４３によって抽出され、減衰補正部４３２によって補正された周波数スペクトルの特徴量の平均および標準偏差を特徴量ごとに算出する。組織性状判定部４４は、算出した平均および標準偏差と、記憶部８が記憶する既知検体の周波数スペクトルの特徴量の平均および標準偏差とを用いることにより、検体の所定領域の組織性状を判定する。ここでいう「所定領域」は、画像処理部５によって生成された画像を見た超音波観測装置１の操作者が入力部６によって指定した画像中の領域（以下、「関心領域」という）のことである。また、ここでいう「組織性状」とは、例えば癌、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、脈管などのいずれかである。なお、検体が膵臓である場合には、組織性状として慢性膵炎、自己免疫性膵炎なども含まれる。
【００４０】
組織性状判定部４４が算出する特徴量の平均および標準偏差は、核の腫大や異形などの細胞レベルの変化、間質における線維の増生や実質組織の線維への置換などの組織的な変化を反映しており、組織性状に応じて特有の値を示す。したがって、そのような特徴量の平均および標準偏差を用いることにより、検体の所定領域の組織性状を正確に判定することが可能となる。
【００４１】
画像処理部５は、エコー信号からＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部５１と、検体の特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部５２と、Ｂモード画像データ生成部５１および演算部４によってそれぞれ出力されたデータを用いて関心領域の組織性状の判定結果および該判定結果に関連する情報を表示する判定結果表示画像データを生成する判定結果表示画像データ生成部５３と、を有する。
【００４２】
Ｂモード画像データ生成部５１は、デジタル信号に対してバンドパスフィルタ、対数変換、ゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示部７における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。
【００４３】
特徴量画像データ生成部５２が特徴量画像データを生成する際に使用する視覚情報は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を変数とするＲＧＢ表色系などの色空間を構成する変数である。
【００４４】
判定結果表示画像データ生成部５３は、Ｂモード画像データ生成部５１が生成したＢモード画像データ、特徴量画像データ生成部５２が生成した特徴量画像データ、特徴量抽出部４３が抽出した特徴量、および組織性状判定部４４が判定した判定結果を含む判定結果表示画像データを生成する。
【００４５】
記憶部８は、既知検体の情報を記憶する既知検体情報記憶部８１と、信号増幅部３１および増幅補正部４１が増幅処理を行う際に参照する増幅率の情報を記憶する増幅率情報記憶部８２と、周波数解析部４２が行う周波数解析処理の際に使用する窓関数を記憶する窓関数記憶部８３と、減衰補正部４３２が処理を行う際に参照する補正情報を記憶する補正情報記憶部８４と、を有する。
【００４６】
既知検体情報記憶部８１は、既知検体に対して抽出された周波数スペクトルの特徴量を既知検体の組織性状と関連付けて記憶している。また、既知検体情報記憶部８１は、既知検体に関連した周波数スペクトルの特徴量に対し、既知検体の組織性状に基づいて分類されたグループごとに算出された平均および標準偏差を、既知検体の特徴量の全データとともに記憶している。ここで、既知検体の特徴量は、本実施の形態１と同様の処理によって抽出されたものである。ただし、既知検体の特徴量抽出処理を超音波観測装置１で行う必要はない。既知検体情報記憶部８１が記憶する既知検体の情報は、組織性状に関する信頼度の高い情報であることが望ましい。増幅率情報記憶部８２は、図２および図３に示す増幅率と受信深度との関係を記憶している。窓関数記憶部８３は、Hamming,  Hanning,  Blackmanなどの窓関数のうち少なくともいずれか一つの窓関数を記憶している。補正情報記憶部８４は、式（２）〜（４）の変換に関する情報を記憶している。
【００４７】
記憶部８は、本実施の形態１に係る超音波観測装置の作動プログラムや所定のＯＳを起動するプログラム等が予め記憶されたＲＯＭ、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ等を用いて実現される。
【００４８】
以上の機能構成を有する超音波観測装置１の超音波探触子２以外の構成要素は、演算および制御機能を有するＣＰＵを備えたコンピュータを用いて実現される。超音波観測装置１が備えるＣＰＵは、記憶部８が記憶、格納する情報および上述した超音波観測装置の作動プログラムを含む各種プログラムを記憶部８から読み出すことにより、本実施の形態１に係る超音波観測装置の作動方法に関連した演算処理を実行する。
【００４９】
なお、本実施の形態１に係る超音波観測装置の作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。
【００５０】
図４は、以上の構成を有する超音波観測装置１の処理の概要を示すフローチャートである。図４において、超音波観測装置１は、まず超音波探触子２によって新規の検体の測定を行う（ステップＳ１）。
【００５１】
続いて、超音波探触子２からエコー信号を受信した信号増幅部３１は、そのエコー信号の増幅を行う（ステップＳ２）。ここで、信号増幅部３１は、図２に示す増幅率と受信深度との関係に基づいて増幅を行う。
【００５２】
この後、Ｂモード画像データ生成部５１は、送受信部３から出力されたＢモード画像用エコー信号を用いてＢモード画像データを生成する（ステップＳ３）。
【００５３】
続いて、制御部９は、Ｂモード画像データ生成部５１が生成したＢモード画像データに対応するＢモード画像を表示部７に表示させる制御を行う（ステップＳ４）。図５は、表示部７におけるＢモード画像の表示例を示す図である。同図に示すＢモード画像１００は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
【００５４】
その後、入力部６を介して関心領域の設定がなされた場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、増幅補正部４１は、送受信部３から出力された信号に対して受信深度によらず増幅率が一定となる補正を行う（ステップＳ６）。ここで、増幅補正部４１は、図３に示す増幅率と受信深度との関係に基づいて増幅処理を行う。
【００５５】
一方、関心領域の設定がなされていない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）において、処理を終了する指示が入力部６によって入力されたとき（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、超音波観測装置１は処理を終了する。これに対し、関心領域の設定がなされていない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）において、処理を終了する指示が入力部６によって入力されないとき（ステップＳ７：Ｎｏ）、超音波観測装置１はステップＳ５へ戻る。
【００５６】
ステップＳ６の後、周波数解析部４２は、ＦＦＴ演算による周波数解析を行うことによって周波数スペクトルを算出する（ステップＳ８）。このステップＳ８では、画像の全領域を関心領域として設定することも可能である。
【００５７】
ここで、周波数解析部４２が行う処理（ステップＳ８）について、図６に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。まず、周波数解析部４２は、最初に解析対象とする音線の音線番号Ｌを初期値Ｌ0とする（ステップＳ２１）。初期値Ｌ0は、例えば送受信部３が最初に受信する音線に対して付与してもよいし、入力部６によって設定される関心領域の左右の一方の境界位置に対応する音線に対して付与してもよい。
【００５８】
続いて、周波数解析部４２は、一つの音線上に設定した複数のデータ位置全ての周波数スペクトルを算出する。まず、周波数解析部４２は、ＦＦＴ演算用に取得する一連のデータ群（ＦＦＴデータ群）を代表するデータ位置Ｚ（受信深度に相当）の初期値Ｚ0を設定する（ステップＳ２２）。図７は、一つの音線のデータ配列を模式的に示す図である。同図に示す音線ＬＤにおいて、白または黒の長方形は、一つのデータを意味している。音線ＬＤは、送受信部３が行うＡ／Ｄ変換におけるサンプリング周波数（例えば５０ＭＨｚ）に対応した時間間隔で離散化されている。図７では、音線ＬＤの１番目のデータをデータ位置Ｚの初期値Ｚ0として設定した場合を示している。なお、図７はあくまでも一例に過ぎず、初期値Ｚ0の位置は任意に設定することができる。例えば、関心領域の上端位置に対応するデータ位置Ｚを初期値Ｚ0として設定してもよい。
【００５９】
その後、周波数解析部４２は、データ位置ＺのＦＦＴデータ群を取得し（ステップＳ２３）、取得したＦＦＴデータ群に対し、窓関数記憶部８３が記憶する窓関数を作用させる（ステップＳ２４）。このようにＦＦＴデータ群に対して窓関数を作用させることにより、ＦＦＴデータ群が境界で不連続になることを回避し、アーチファクトが発生するのを防止することができる。
【００６０】
続いて、周波数解析部４２は、データ位置ＺのＦＦＴデータ群が正常なデータ群であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。ここで、ＦＦＴデータ群は、２のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、ＦＦＴデータ群のデータ数を２n（ｎは正の整数）とする。ＦＦＴデータ群が正常であるとは、データ位置ＺがＦＦＴデータ群で前から２n-1番目の位置であること意味する。換言すると、ＦＦＴデータ群が正常であるとは、データ位置Ｚの前方に２n-1−１（＝Ｎとする）個のデータがあり、データ位置Ｚの後方に２n-1（＝Ｍとする）個のデータがあることを意味する。図７に示す場合、ＦＦＴデータ群Ｆ2、Ｆ3、ＦK-1は正常である一方、ＦＦＴデータ群Ｆ1、ＦKは異常である。ただし、図７ではｎ＝４（Ｎ＝７，Ｍ＝８）としている。
【００６１】
ステップＳ２５における判定の結果、データ位置ＺのＦＦＴデータ群が正常である場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、周波数解析部４２は、後述するステップＳ２７へ移行する。
【００６２】
ステップＳ２５における判定の結果、データ位置ＺのＦＦＴデータ群が正常でない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、周波数解析部４２は、不足分だけゼロデータを挿入することによって正常なＦＦＴデータ群を生成する（ステップＳ２６）。ステップＳ２５において正常でないと判定されたＦＦＴデータ群は、ゼロデータを追加する前に窓関数が作用されている。このため、ＦＦＴデータ群にゼロデータを挿入してもデータの不連続は生じない。ステップＳ２６の後、周波数解析部４２は、後述するステップＳ２７へ移行する。
【００６３】
ステップＳ２７において、周波数解析部４２は、ＦＦＴデータ群を用いてＦＦＴ演算を行うことにより、周波数スペクトルを得る（ステップＳ２７）。図８および図９は、周波数解析部４２が算出した周波数スペクトルの例を示す図である。図８および図９では、横軸ｆが周波数であり、縦軸Ｉが強度である。図８および図９にそれぞれ示す周波数スペクトル曲線Ｃ1およびＣ2において、周波数スペクトルの下限周波数ｆLOWおよび上限周波数ｆHIGHは、超音波探触子２の周波数帯域、送受信部３が送信するパルス信号の周波数帯域などをもとに決定されるパラメータであり、例えばｆLOW＝３ＭＨｚ、ｆHIGH＝１０ＭＨｚである。なお、図８に示す直線Ｌ1および図９に示す直線Ｌ2については、後述する特徴量抽出処理で説明する。ところで、本実施の形態１において、曲線および直線は、離散的な点の集合からなる。この点については、後述する実施の形態においても同様である。
【００６４】
続いて、周波数解析部４２は、データ位置Ｚに所定のデータステップ幅Ｄを加算して次の解析対象のＦＦＴデータ群のデータ位置Ｚを算出する（ステップＳ２８）。ここでのデータステップ幅Ｄは、Ｂモード画像データ生成部５１がＢモード画像データを生成する際に利用するデータステップ幅と一致させることが望ましいが、周波数解析部４２における演算量を削減したい場合には、Ｂモード画像データ生成部５１が利用するデータステップ幅より大きい値を設定してもよい。図７では、Ｄ＝１５の場合を示している。
【００６５】
その後、周波数解析部４２は、データ位置Ｚが最終データ位置Ｚmaxより大きいか否かを判定する（ステップＳ２９）。ここで、最終データ位置Ｚmaxは、音線ＬＤのデータ長としてもよいし、関心領域の下端に対応するデータ位置としてもよい。判定の結果、データ位置Ｚが最終データ位置Ｚmaxより大きい場合（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、周波数解析部４２は、音線番号Ｌを１だけ増加する（ステップＳ３０）。一方、データ位置Ｚが最終データ位置Ｚmax以下である場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）、周波数解析部４２はステップＳ２３へ戻る。このようにして、周波数解析部４２は、一つの音線ＬＤに対して、［｛（Ｚmax−Ｚ0）／Ｄ｝＋１］（＝Ｋ）個のＦＦＴデータ群に対するＦＦＴ演算を行う。ここで、［Ｘ］は、Ｘを超えない最大の整数を表す。
【００６６】
ステップＳ３０で増加した後の音線番号Ｌが最終音線番号Ｌmaxより大きい場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、周波数解析部４２は図４に示すメインルーチンへ戻る。一方、ステップＳ３０で増加した後の音線番号Ｌが最終音線番号Ｌmax以下である場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、周波数解析部４２はステップＳ２２へ戻る。
【００６７】
このようにして、周波数解析部４２は、（Ｌmax−Ｌ0＋１）本の音線の各々についてＫ回のＦＦＴ演算を行う。なお、最終音線番号Ｌmaxは、例えば送受信部３が受信する最終の音線に付与してもよいし、関心領域の左右のいずれか一方の境界に対応する音線に付与してもよい。以下、周波数解析部４２が全ての音線に対して行うＦＦＴ演算の総数（Ｌmax−Ｌ0＋１）×ＫをＰとおく。
【００６８】
以上説明したステップＳ８の周波数解析処理に続いて、近似部４３１は、近似処理として周波数解析部４２が算出したＰ個の周波数スペクトルを回帰分析することにより、補正前特徴量を抽出する（ステップＳ９）。具体的には、近似部４３１は、周波数帯域ｆLOW＜ｆ＜ｆHIGHの周波数スペクトルを近似する一次式を回帰分析によって算出することにより、この一次式を特徴づける傾きａ0，切片ｂ0，強度ｃ0を補正前特徴量として抽出する。図８に示す直線Ｌ1および図９に示す直線Ｌ2は、このステップＳ９において、周波数スペクトル曲線Ｃ1およびＣ2に対して特徴量抽出処理をそれぞれ行うことによって得られる回帰直線である。
【００６９】
この後、減衰補正部４３２は、近似部４３１が抽出した補正前特徴量に対して減衰補正処理を行う（ステップＳ１０）。例えば、データのサンプリング周波数が５０ＭＨｚである場合、データのサンプリングの時間間隔は２０（ｎｓｅｃ）である。ここで、音速を１５３０（ｍ／ｓｅｃ）とすると、データのサンプリング距離間隔は、１５３０（ｍ／ｓｅｃ）×２０（ｎｓｅｃ）／２＝０．０１５３（ｍｍ）となる。処理対象のＦＦＴデータ群のデータ位置までの音線ＬＤの１番目のデータからのデータステップ数がｋであるとすると、そのデータ位置Ｚは０．０１５３ｋ（ｍｍ）となる。減衰補正部４３２は、このようにして求まるデータ位置Ｚの値を上述した式（２）〜（４）の受信深度ｚへ代入することにより、周波数スペクトルの特徴量である傾きａ，切片ｂ，強度ｃを算出する。図１０は、図８に示す直線Ｌ1に関連する特徴量に対して減衰補正を行った後の特徴量から定まる直線を示す図である。図１０に示す直線Ｌ1'を表す式は、
Ｉ＝ａｆ＋ｂ＝（ａ0＋２αＺ）ｆ＋ｂ0    ・・・（５）
である。この式（５）からも明らかなように、直線Ｌ1'は、直線Ｌ1と比較して、傾きが大きく、かつ切片の値が同じである。
【００７０】
この後、組織性状判定部４４は、特徴量抽出部４３によって抽出され、減衰補正部４３２によって補正された特徴量と既知検体情報記憶部８１が記憶する既知検体情報に基づいて、検体の関心領域における組織性状を判定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
ここで、組織性状判定部４４が行う処理（ステップＳ１１）について、図１１に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。まず、組織性状判定部４４は、組織性状を判定する際に使用する特徴量空間を設定する（ステップＳ４１）。本実施の形態１において、三つの特徴量である傾きａ，切片ｂ，強度ｃのうち、独立なパラメータは二つである。したがって、三つの特徴量のうち任意の二つの特徴量を成分とする二次元空間を特徴量空間として設定することができる。また、三つの特徴量のうち任意の一つの特徴量を成分とする一次元空間を特徴量空間として設定することもできる。このステップＳ４１では、設定すべき特徴量空間が予め定められているものとしているが、操作者が入力部６によって所望の特徴量空間を選択するようにしてもよい。
【００７２】
図１２は、組織性状判定部４４が設定する特徴量空間の一例を示す図である。図１２に示す特徴量空間は、横軸が切片ｂ、縦軸が強度ｃである。図１２に示す点Ｓｐは、判定対象の検体に対して算出した切片ｂおよび強度ｃを特徴量空間の座標として有する点（以下、この点を「検体点」という）を示している。また、図１２に示す領域Ｇμ、Ｇν，Ｇρは、既知検体情報記憶部８１が記憶する既知検体の組織性状が、それぞれμ，ν，ρであるグループを示している。図１２に示す場合、三つのグループＧμ、Ｇν，Ｇρは、特徴量空間上において、互いに他のグループと交わりを有しない領域に存在している。
【００７３】
本実施の形態１では、既知検体の特徴量を求める際にも、周波数解析によって得られた周波数スペクトルの補正前特徴量を減衰補正することによって得られる特徴量を指標として組織性状の分類、判定を行うため、互いに異なる組織性状を峻別することができる。特に、本実施の形態１では、減衰補正を行った特徴量を用いているため、減衰補正を行わずに抽出した特徴量を用いる場合と比較して、特徴量空間における各組織性状の領域をより明確に分離した状態で得ることができる。
【００７４】
ステップＳ４１の後、組織性状判定部４４は、検体点Ｓｐと、グループＧμ、Ｇν，Ｇρにそれぞれ含まれるＦＦＴデータ群の周波数スペクトルの切片ｂおよび強度ｃの各平均を特徴量空間の座標として有する点μ0，ν0，ρ0（以下、これらの点を「既知検体平均点」という）との間の特徴量空間上の距離ｄμ，ｄν，ｄρをそれぞれ算出する（ステップＳ４２）。ここで、特徴量空間におけるｂ軸成分とｃ軸成分のスケールが大きく異なる場合には、各距離の寄与を略均等にするための重み付けを適宜行うことが望ましい。
【００７５】
続いて、組織性状判定部４４は、ステップＳ４２で算出した距離に基づいて、検体点Ｓｐを含む全ての検体点の組織性状を判定する（ステップＳ４３）。例えば、図１２に示す場合には、距離ｄμが最小なので、組織性状判定部４４は、検体の組織性状がμであると判定する。なお、検体点Ｓｐが既知検体平均点μ0，ν0，ρ0と極端に離れている場合には、たとえ距離ｄμ，ｄν，ｄρの最小値が求まったとしても組織性状の判定結果の信頼度は低い。そこで、ｄμ，ｄν，ｄρが所定の閾値より大きい場合、組織性状判定部４４はエラー信号を出力するようにしてもよい。また、ｄμ，ｄν，ｄρのうち最小値が二つ以上生じた場合、組織性状判定部４４は、最小値に対応するすべての組織性状を候補として選択してもよいし、所定の規則にしたがっていずれか一つの組織性状を選択してもよい。後者の場合、例えば癌などの悪性の高い組織性状の優先順位を高く設定する方法を挙げることができる。また、ｄμ，ｄν，ｄρのうち最小値が二つ以上生じた場合、組織性状判定部４４はエラー信号を出力してもよい。
【００７６】
この後、組織性状判定部４４は、ステップＳ４２における距離算出結果、およびステップＳ４３における判定結果を出力する（ステップＳ４４）。これにより、ステップＳ１１の組織性状判定処理が終了する。
【００７７】
以上説明したステップＳ１１の後、特徴量画像データ生成部５２は、特徴量抽出部４３が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する（ステップＳ１２）。
【００７８】
続いて、判定結果表示画像データ生成部５３は、Ｂモード画像データ生成部５１が生成したＢモード画像データ、特徴量抽出部４３が算出した特徴量、特徴量画像データ生成部５２が生成した特徴量画像データ、および組織性状判定部４４が判定した判定結果を用いることにより、判定結果表示画像データを生成する（ステップＳ１３）。
【００７９】
この後、表示部７は、判定結果表示画像データ生成部５３が生成した判定結果表示画像を表示する（ステップＳ１４）。図１３は、表示部７が表示する判定結果表示画像の表示例を示す図である。同図に示す判定結果表示画像２００は、組織性状の判定結果を含む各種関連情報を表示する情報表示部２０１と、Ｂモード画像に基づいて特徴量を表示する特徴量画像を表示する画像表示部２０２とを有する。
【００８０】
情報表示部２０１には、例えば検体の識別情報（ＩＤ番号、名前、性別等）、組織性状判定部４４が算出した組織性状判定結果、組織性状判定を行う際の特徴量に関する情報、ゲインやコントラスト等の超音波画質情報が表示される。ここで、特徴量に関する情報として、関心領域の内部に位置するＱ組のＦＦＴデータ群の周波数スペクトルの特徴量の平均、標準偏差を利用した表示を行うことが可能である。具体的には、情報表示部２０１では、例えば傾き＝１．５±０．３（ｄＢ／ＭＨｚ）、切片＝−６０±２（ｄＢ）、強度＝−５０±１．５（ｄＢ）、と表示することができる。
【００８１】
画像表示部２０２に表示されている特徴量画像３００は、図５に示すＢモード画像１００に対して、切片ｂをＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対して均等に割り当てたグレースケール画像である。
【００８２】
以上の構成を有する判定結果表示画像２００を表示部７が表示することにより、操作者はより正確に関心領域の組織性状を把握することが可能となる。なお、判定結果表示画像は上述した構成に限られるわけではない。たとえば、判定結果表示画像として、特徴量画像とＢモード画像とを並べて表示するようにしてもよい。これにより、両画像の違いを一つの画面上で認識することができる。
【００８３】
図１４は、超音波観測装置１が行う減衰補正処理の効果を説明する図である。図１４に示す画像４００は、減衰補正を行わなかった場合の特徴量画像である。特徴量画像４００は、受信深度が大きい領域（図の下方領域）で減衰の影響により信号強度が下がり、画像が暗くなっている。これに対し、減衰補正を行った特徴量画像３００では、画面全体にわたって均一な明るさの画像が得られていることがわかる。
【００８４】
なお、図１３，１４に示す特徴量画像３００はあくまでも一例に過ぎない。他にも、例えば三つの特徴量ａ'、ｂ'、ｃ'をＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ割り当てることにより、特徴量画像をカラー画像によって表示することも可能である。この場合、組織性状に対して固有の色で表現されるため、操作者は画像の色分布をもとに関心領域の組織性状を把握することが可能となる。また、色空間をＲＧＢ表色系で構成する代わりに、シアン、マゼンダ、イエローのような補色系の変数によって構成し、各変数に対して特徴量を割り当ててもよい。また、Ｂモード画像データとカラー画像データとを所定の比率で混合させることによって特徴量画像データを生成してもよい。また、関心領域のみカラー画像データへ置換することによって特徴量画像データを生成してもよい。
【００８５】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、受信深度に応じた増幅率で増幅するＳＴＣ補正を加えた信号をもとにＢモード画像データを生成する一方、ＳＴＣ補正の影響を相殺して増幅率をスペクトル一定にする増幅補正を行ってから周波数スペクトルを算出して補正前特徴量を抽出し、抽出した補正前特徴量に減衰補正を施すことによって検体の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成しているため、特徴量画像データにおいて超音波の伝播に伴う減衰の影響が排除されるだけでなく、Ｂモード画像用の信号と特徴量画像用の信号とを区別して送信する必要がない。したがって、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除するとともに、受信した超音波をもとに生成する画像データのフレームレートの低下を防止することが可能となる。
【００８６】
また、本実施の形態１によれば、正しく減衰補正された周波数スペクトルの特徴量を用いることによって検体の所定領域の組織性状を判定するため、生体組織の歪量や弾性率を用いることなく、組織の違いを明確に峻別することができる。したがって、組織性状を精度よく鑑別することを可能にするとともに、観測結果の信頼性を向上させることができる。
【００８７】
なお、本実施の形態１の変形例として、制御部９が、増幅補正部４１による増幅補正処理と減衰補正部４３２における減衰補正処理とを一括して行わせるようにしてもよい。この処理は、図４のステップＳ６における増幅処理を削除するとともに、図４のステップＳ１０における減衰補正処理の減衰量の定義を次式（６）のように変更して行うことと等価である。
Ａ'＝２αｚｆ＋γ（ｚ）    ・・・（６）
ここで、右辺のγ（ｚ）は、受信深度ｚにおける増幅率βとβ0との差であり、
γ（ｚ）＝−｛（βth−β0）／ｚth｝ｚ＋βth−β0  （ｚ≦ｚth）    ・・・（７）
γ（ｚ）＝０  （ｚ＞ｚth）    ・・・（８）
と表される。
【００８８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、特徴量抽出部が行う特徴量抽出が、実施の形態１と異なる。本実施の形態２に係る超音波観測装置の構成は、実施の形態１で説明した超音波観測装置１の構成と同様である。そこで、以下の説明において、超音波観測装置１の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００８９】
本実施の形態２における特徴量抽出処理においては、まず減衰補正部４３２が、周波数解析部４２によって算出された周波数スペクトルに対して減衰補正処理を行う。その後、近似部４３１は、減衰補正部４３２によって減衰補正された周波数スペクトルに対して近似処理を行うことにより、周波数スペクトルの特徴量を抽出する。
【００９０】
図１５は、本実施の形態２に係る超音波観測装置の処理の概要を示すフローチャートである。図１５において、ステップＳ５１〜Ｓ５８の処理は、図４のステップＳ１〜Ｓ８の処理に順次対応している。
【００９１】
ステップＳ５９において、減衰補正部４３２は、周波数解析部４２がＦＦＴ演算によって算出した周波数スペクトルに対して減衰補正を行う（ステップＳ５９）。図１６は、このステップＳ５９の減衰補正処理の概要を模式的に示す図である。図１６に示すように、減衰補正部４３２は、周波数スペクトル曲線Ｃ3に対し、上述した式（１）の減衰量Ａを強度Ｉに加える補正を全ての周波数ｆに対して行うことにより、新たな周波数スペクトル曲線Ｃ3'を得る。これにより、超音波の伝播に伴う減衰の寄与を削減した周波数スペクトルを得ることができる。
【００９２】
この後、近似部４３１は、減衰補正部４３２によって減衰補正された全ての周波数スペクトルを回帰分析することによって周波数スペクトルの特徴量を抽出する（ステップＳ６０）。具体的には、近似部４３１は、回帰分析によって一次式の傾きａ、切片ｂおよび中心周波数ｆMIDにおける強度ｃを算出する。図１６に示す直線Ｌ3は、このステップＳ６０で周波数スペクトル曲線Ｃ3に対して特徴量抽出処理を行うことによって得られる回帰直線（切片ｂ3）である。
【００９３】
ステップＳ６１〜Ｓ６４の処理は、図４のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理に順次対応している。
【００９４】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、受信深度に応じた増幅率で増幅するＳＴＣ補正を加えた信号をもとにＢモード画像データを生成する一方、ＳＴＣ補正の影響を相殺して増幅率をスペクトル一定にする増幅補正を行ってから周波数スペクトルを算出し、この周波数スペクトルに減衰補正を施した後で特徴量を抽出し、抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成しているため、特徴量画像データにおいて超音波の伝播に伴う減衰の影響が排除されるだけでなく、Ｂモード画像用の信号と特徴量画像用の信号とを区別して送信する必要がない。したがって、上述した実施の形態１と同様、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除するとともに、受信した超音波をもとに生成する画像データのフレームレートの低下を防止することが可能となる。
【００９５】
また、本実施の形態２によれば、正しく減衰補正された周波数スペクトルの特徴量を用いることによって検体の所定領域の組織性状を判定するため、生体組織の歪量や弾性率を用いることなく、組織の違いを明確に峻別することができる。したがって、組織性状を精度よく鑑別することを可能にするとともに、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態２においても、図１５のステップＳ５６における増幅補正処理を削除し、図１５のステップＳ５９において周波数スペクトルの減衰補正を行う際の減衰量を式（６）のＡ'として処理を行うようにすることも可能である。
【００９７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、組織性状判定部における組織性状判定処理が実施の形態１と異なる。本実施の形態３に係る超音波観測装置の構成は、実施の形態１で説明した超音波観測装置１の構成と同様である。そこで、以下の説明において、超音波観測装置１の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００９８】
組織性状判定部４４は、特徴量（ａ，ｂ，ｃ）を、組織性状μ，ν，ρを構成するグループＧμ、Ｇν、Ｇρ（図１２を参照）にそれぞれ加えて新たな母集団を構成した後、各組織性状を構成するデータの特徴量ごとの標準偏差を求める。
【００９９】
その後、組織性状判定部４４は、既知検体のみからなる元の母集団におけるグループＧμ、Ｇν、Ｇρの各特徴量の標準偏差と、新規の検体をそれぞれ加えた新たな母集団におけるグループＧμ、Ｇν、Ｇρの各特徴量の標準偏差との差（以下、単に「標準偏差の差」という）を算出し、この標準偏差の差が最も小さい特徴量を含むグループに対応する組織性状を検体の組織性状と判定する。
【０１００】
ここで、組織性状判定部４４は、複数の特徴量の中から予め選択された特徴量の標準偏差に対してのみ、標準偏差の差を算出するようにしてもよい。この場合の特徴量の選択は、操作者が任意に行うようにしてもよいし、超音波観測装置１が自動的に行うようにしてもよい。
【０１０１】
また、組織性状判定部４４が、グループ毎に全ての特徴量の標準偏差の差に適宜重み付けして加算した値を算出し、この値が最小となるグループに対応する組織性状を検体の組織性状と判定するようにしてもよい。この場合において、例えば特徴量が傾きａ，切片ｂ，強度ｃであるとき、組織性状判定部４４は、傾きａ，切片ｂ，強度ｃにそれぞれ対応する重みをｗa，ｗb，ｗcとしてｗa・（ａの標準偏差の差）＋ｗb・（ｂの標準偏差の差）＋ｗｃ・（ｃの標準偏差の差）を算出し、この算出した値をもとに検体の組織性状を判定することとなる。なお、重みｗa，ｗb，ｗcの値は、操作者が任意に設定するようにしてもよいし、超音波観測装置１が自動的に設定するようにしてもよい。
【０１０２】
また、組織性状判定部４４が、グループ毎に全ての特徴量の標準偏差の差の２乗に適宜重み付けして加算した値の平方根を算出し、この平方根が最小となるグループに対応する組織性状を検体の組織性状と判定するようにしてもよい。この場合において、例えば特徴量が傾きａ，切片ｂ，強度ｃであるとき、組織性状判定部４４は、傾きａ，切片ｂ，強度ｃにそれぞれ対応する重みをｗ'a，ｗ'b，ｗ'cとして｛ｗ'a・（ａの標準偏差の差）2＋ｗ'b・（ｂの標準偏差の差）2＋ｗ'ｃ・（ｃの標準偏差の差）2｝1/2を算出し、この算出した値をもとに組織性状を判定することとなる。なお、この場合にも、重みｗ'a，ｗ'b，ｗ'cの値は、操作者が任意に設定するようにしてもよいし、超音波観測装置１が自動的に設定するようにしてもよい。
【０１０３】
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正しく排除するとともに、受信した超音波をもとに生成する画像データのフレームレートの低下を防止することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態３によれば、組織性状を精度よく鑑別することを可能にするとともに、測定結果の信頼性を向上させることができ、超音波の伝播に伴う減衰の影響を取り除くことによって一段と高精度な組織性状判定を行うことができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態３では、組織性状判定部４４が、もとの母集団と新規の検体を加えた母集団との間の各特徴量の標準偏差の変化に基づいて組織性状の判定を行っていたが、これは一例に過ぎない。例えば、組織性状判定部４４は、もとの母集団と新規の検体を加えた母集団との間の各特徴量の平均の変化に基づいて組織性状の判定を行うようにしてもよい。
【０１０６】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１〜３によってのみ限定されるべきものではない。すなわち、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１  超音波観測装置
２  超音波探触子
３  送受信部
４  演算部
５  画像処理部
６  入力部
７  表示部
８  記憶部
９  制御部
２１  信号変換部
３１  信号増幅部
４１  増幅補正部
４２  周波数解析部
４３  特徴量抽出部
４４  組織性状判定部
５１  Ｂモード画像データ生成部
５２  特徴量画像データ生成部
８１  既知検体情報記憶部
８２  増幅率情報記憶部
８３  窓関数記憶部
８４  補正情報記憶部
１００  Ｂモード画像
２００  判定結果表示画像
２０１  情報表示部
２０２  画像表示部
３００、４００  特徴量画像
４３１  近似部
４３２  減衰補正部
【図１】
2012063929.tif 000003
【図２】
2012063929.tif 000004
【図３】
2012063929.tif 000005
【図４】
2012063929.tif 000006
【図６】
2012063929.tif 000007
【図７】
2012063929.tif 000008
【図８】
2012063929.tif 000009
【図９】
2012063929.tif 000010
【図１０】
2012063929.tif 000011
【図１１】
2012063929.tif 000012
【図１２】
2012063929.tif 000013
【図１５】
2012063929.tif 000014
【図１６】
2012063929.tif 000015
【図５】
2012063929.tif 000016
【図１３】
2012063929.tif 000017
【図１４】
2012063929.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月24日(2012.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部が増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記信号増幅部が増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅部による増幅の影響をキャンセルする補正を行う増幅補正部と、
前記増幅補正部が補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記信号増幅部が増幅を行う際の増幅率は、所定の受信深度まで単調増加することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を抽出する近似部と、
前記近似部が抽出した補正前特徴量に対して前記減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数スペクトルに対して前記減衰補正処理を行う減衰補正部と、
前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記減衰補正部は、
超音波の受信深度が大きいほど大きな補正を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記増幅補正部および前記減衰補正部の補正を一括して行わせる制御部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記近似部は、
回帰分析によって前記周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記近似部は、
前記周波数スペクトルを一次式で近似し、
前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数帯域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、のうち少なくとも２つを含む複数の特徴量を抽出することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
複数の既知検体によってそれぞれ反射された超音波をもとに抽出された周波数スペクトルの特徴量を前記複数の既知検体の組織性状と関連付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部が前記複数の既知検体と関連付けて記憶する特徴量および前記特徴量抽出部が抽出した特徴量を用いることによって前記検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量抽出部は、複数の特徴量を抽出し、
前記記憶部は、複数の既知検体に対して組織性状ごとに分類されたグループにおける各特徴量の平均を記憶し、
前記組織性状判定部は、前記複数の特徴量の少なくともいずれか一つを成分とする特徴量空間を設定し、前記検体の周波数スペクトルの特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量を前記特徴量空間の座標として有する検体点と、前記複数の既知検体の前記グループにおける各特徴量のうち前記特徴量空間の成分をなす特徴量の平均を前記特徴量空間の座標として有する既知検体平均点との前記特徴量空間上の距離に基づいて、前記検体の組織性状を判定することを特徴とする請求項９に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記組織性状判定部は、
前記複数の既知検体における組織性状ごとに分類されたグループに前記検体の特徴量を加えた母集団における特徴量の標準偏差を算出し、この標準偏差と前記グループにおける特徴量の標準偏差との差が最小である特徴量を有するグループに対応した組織性状を前記検体の組織性状とすることを特徴とする請求項９に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記視覚情報は、色空間を構成する変数であることを特徴とする請求項１２に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
前記減衰補正部は、検体に応じて決まる所定の減衰率を使用して減衰補正処理を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項１５】
前記減衰補正部は、検体に応じて決まる所定の減衰率を設定する減衰率設定部をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の超音波観測装置。
【請求項１６】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる増幅の影響をキャンセルする補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１７】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる増幅の影響をキャンセルする補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月17日(2012.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部が増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記信号増幅部が増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅部による受信深度に応じた増幅の影響を相殺する補正を行う増幅補正部と、
前記増幅補正部が補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記信号増幅部が増幅を行う際の増幅率は、所定の受信深度まで単調増加することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を抽出する近似部と、
前記近似部が抽出した補正前特徴量に対して前記減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数スペクトルに対して前記減衰補正処理を行う減衰補正部と、
前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記減衰補正部は、
超音波の受信深度が大きいほど大きな補正を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記増幅補正部および前記減衰補正部の補正を一括して行わせる制御部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記近似部は、
回帰分析によって前記周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記近似部は、
前記周波数スペクトルを一次式で近似し、
前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数帯域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、のうち少なくとも２つを含む複数の特徴量を抽出することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
複数の既知検体によってそれぞれ反射された超音波をもとに抽出された周波数スペクトルの特徴量を前記複数の既知検体の組織性状と関連付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部が前記複数の既知検体と関連付けて記憶する特徴量および前記特徴量抽出部が抽出した特徴量を用いることによって前記検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記視覚情報は、色空間を構成する変数であることを特徴とする請求項１０に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記減衰補正部は、検体に応じて決まる所定の減衰率を使用して減衰補正処理を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記減衰率を変更する情報の入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる受信深度に応じた増幅の影響を相殺する補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１５】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる受信深度に応じた増幅の影響を相殺する補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月23日(2013.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部が増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記信号増幅部が増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅部による受信深度に応じた増幅成分の影響のみを相殺する補正を行う増幅補正部と、
前記増幅補正部が補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記信号増幅部が増幅を行う際の増幅率は、所定の受信深度まで単調増加することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記減衰補正処理を行う前の補正前特徴量を抽出する近似部と、
前記近似部が抽出した補正前特徴量に対して前記減衰補正処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部は、
前記周波数スペクトルに対して前記減衰補正処理を行う減衰補正部と、
前記減衰補正部が補正した周波数スペクトルに対して前記近似処理を行うことにより、前記周波数スペクトルの特徴量を抽出する近似部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記減衰補正部は、
超音波の受信深度が大きいほど大きな補正を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記増幅補正部および前記減衰補正部の補正を一括して行わせる制御部を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記近似部は、
回帰分析によって前記周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記近似部は、
前記周波数スペクトルを一次式で近似し、
前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数帯域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、のうち少なくとも２つを含む複数の特徴量を抽出することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
複数の既知検体によってそれぞれ反射された超音波をもとに抽出された周波数スペクトルの特徴量を前記複数の既知検体の組織性状と関連付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部が前記複数の既知検体と関連付けて記憶する特徴量および前記特徴量抽出部が抽出した特徴量を用いることによって前記検体の所定領域の組織性状を判定する組織性状判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に対応する視覚情報を表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記視覚情報は、色空間を構成する変数であることを特徴とする請求項１０に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記減衰補正部は、検体に応じて決まる所定の減衰率を使用して減衰補正処理を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記減衰率を変更する情報の入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置の作動方法であって、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる受信深度に応じた増幅成分の影響のみを相殺する補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１５】
検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波を受信する超音波観測装置に、
前記検体から受信した超音波の信号を、Ｂモード画像生成に用いるために受信深度に応じた増幅率で増幅する信号増幅ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した超音波の信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データをＢモード画像データ生成部により生成するＢモード画像データ生成ステップと、
前記信号増幅ステップで増幅した前記超音波の信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とするために、前記信号増幅ステップによる受信深度に応じた増幅成分の影響のみを相殺する補正を行う増幅補正ステップと、
前記増幅補正ステップで増幅補正した前記超音波の信号の周波数を解析することによって周波数スペクトルを周波数解析部により算出する周波数解析ステップと、
前記超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理と近似処理とを行うことにより、前記検体の特徴量を特徴量抽出部により抽出する特徴量抽出ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【国際調査報告】
2012063929.tif 000019
2012063929.tif 000020
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