(57)【要約】  ずり波生成による弾性率計測において，高精度で，安全性が確保され，広い範囲で弾性率測定を行うことが可能な超音波診断装置を提供する。超音波診断装置は，生体内からのエコー信号を送受信する超音波探触子１と，第一の変位検出用ビームを放射して生体からのエコー信号を受波し，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部２４と，歪み情報に基づき，領域１の内部に含まれ，領域１より小さい領域２を弾性率測定位置とする測定位置選定部４０と，生体内に変位生成用送波ビームである集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部１０と，第二の変位検出用ビームを放射して生体からのエコー信号を受波し，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域２内の弾性率を演算する弾性率演算部３４と，領域１内の歪み情報に基づく歪み画像，および弾性率を表示する表示部７を有する。表示部７は，表示される歪み画像の表示範囲における弾性率を示すカラースケールも表示する。
2012105152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，
第一の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部と，
前記被検体内に集束ビームを放射して，前記被検体内の組織を変位させる変位生成部と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，前記集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，前記領域１の内部に含まれる領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部と，
前記歪み情報に基づく歪み画像と前記弾性率を表示する表示部を有する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記歪み情報に基づき，前記弾性率を検出する，少なくとも１つの弾性率検出位置を選定する測定位置選定部を更に有し，
前記集束ビームを照射する少なくとも１つの焦点位置が，前記測定位置選定部によって選定された少なくとも１つの前記弾性率検出位置から決定される，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置であって，
前記測定位置選定部は，歪みの分布が均一となる弾性率検出位置を１箇所選定し，
前記集束ビームを照射する異なる２つの前記焦点位置が，選定された前記弾性率検出位置から決定される，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置であって，
前記変位生成部は前記集束ビームの送波時間を設定する送波ビーム時間設定部を有し，
前記送波ビーム時間設定部は，異なる２つの前記焦点位置に照射する前記集束ビームのＯＮ／ＯＦＦ切替え周期が同じで，かつ，前記ＯＮ／ＯＦＦ切替え周期が，周期または位相のチャープ信号となるように変化させながら前記送波時間を設定する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項２に記載の超音波診断装置であって，
前記測定位置選定部は，歪みの分布が均一となる弾性率検出位置を複数箇所選定し，
前記集束ビームを照射する少なくとも１つの前記焦点位置が，前記測定位置選定部において選定された複数箇所の前記弾性率検出位置から決定される，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項２に記載の超音波診断装置であって，
前記測定位置選定部は，操作者が前記表示部に表示された画像を見ながら前記弾性率検出位置を選択することが可能である，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記表示部は，表示される前記歪み画像の表示範囲における前記弾性率を示すカラースケールを表示する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，
第一の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部と，
前記歪み情報に基づき，前記領域１の内部に含まれる領域２を選定する測定位置選定部と，
前記被検体内に集束ビームを放射して，前記被検体内の組織を変位させる変位生成部と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，前記集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，前記領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部を備える，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波診断装置であって，
前記測定位置選定部は，前記領域２を選定する際に，前記領域１内の歪みの分布の標準偏差，もしくは，最大値と最小値の差がある閾値より小さくなる位置を求める，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の超音波診断装置であって，
前記弾性率演算部は，
前記領域２内の弾性率，および前記領域２内の前記歪み情報を用いて応力を計算し，前記領域１内の前記歪み情報，および，前記応力から，前記領域１の前記弾性率を演算する，ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の超音波診断装置であって，
前記歪み情報に基づく歪み画像と前記弾性率を表示する表示部を更に備え，
前記測定位置選定部は，操作者が前記表示部に表示された前記歪み画像に基づき前記領域２を選定可能である，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
被検体に超音波ビームを送信し，被検体からのエコー信号を受信する超音波探触子を用い，受信した当該エコー信号に基づき画像を表示部に表示する超音波表示方法であって，
第一の変位検出用ビームを放射して被検体からのエコー信号を受波し，第一の領域内の歪み情報を演算し，
演算した前記歪み情報に基づく歪み画像を前記表示部に表示し，
前記被検体内に集束ビームを放射して前記被検体の組織を変位させ，
前記第二の変位検出用ビームを放射して前記被検体からのエコー信号を受信し，前記集束ビームにより生ずるずり波の変位を検出し，
前記ずり波の変位に基づき，前記第一の領域に含まれる第二の領域内の弾性率を演算し，演算した前記弾性率を前記表示部に表示する，
ことを特徴とする超音波表示方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の超音波表示方法であって，
前記歪み情報に基づき選定された前記集束ビームの焦点位置を決定する，
ことを特徴とする超音波表示方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の超音波表示方法であって，
前記第二の変位検出用ビームを放射する前記第二の領域を選定する際，前記表示部に表示された前記歪み画像に基づき，前記歪み情報が均一な場所から選定する，
ことを特徴とする超音波表示方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の超音波表示方法であって，
前記表示部に，表示される前記歪み画像の表示範囲における前記弾性率を示すスケールを表示する，
ことを特徴とする超音波表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波送受信によって被検体を診断する超音波診断装置，特に被検体内部の硬さの違いを検出する超音波診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体である生体の乳癌や肝硬変，血管障害などの診断方法として，医者の触診の代わりとして，超音波エコー信号から被検体内部の硬さ（歪み，弾性係数等）を診断する方法（エラストグラフィー技術）がある。エラストグラフィー技術による硬さの診断では，従事者は超音波プローブを被検体表面に押し当てて圧迫し，生体内部の組織に変位を生じさせる（以下，これを従来方式と呼ぶ）。圧迫による生体組織の圧縮前後のエコー信号から
圧縮方向の変位が推定され，変位の空間微分量である歪みを求め，画像化する。この方法では，撮像対象として，体表からの圧迫が容易なところに存在する臓器（例えば乳腺など）には極めて有効な方法であるが，必ずしも全ての撮像対象に対して有効では無い場合もある。例えば，体表と肝臓の間に介在層として，すべり面が存在するため，十分な変位を生じさせるような圧迫が困難である。また，従来方式で，弾性率を推定しようとする場合，境界条件が必要になるが，すべり面が存在すると境界条件が複雑となり，弾性率の推定が困難である。 
そこで，変位生成用送波ビームとしての集束ビームを用い，被検体内部に放射圧を印加し，介在層の影響を抑えて対象組織を変位させて，硬さの診断をする技術がある。例えば，特許文献１に記載されるＡＲＦＩ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ）Ｉｍａｇｉｎｇがある。この技術では，集束ビームの進む方向に生じる組織の変位量を画像化したり，焦点での組織変位に伴って集束ビームの進む方向とは垂直な方向に生じるずり波の伝搬速度の推定からずり波伝搬領域内の平均的なずり弾性率といった弾性係数（以下，弾性率と呼ぶ）を測定し画像化したりする。ずり波生成による弾性率計測技術を用いると，上記のすべり面などの介在層の影響を低減する効果以外にも，超音波によって組織を変位させるため，手技依存性が少ない診断が期待される。【０００３】
また，特許文献２では，撮像視野内の複数位置で弾性率の計測を行い，従来方式で得られた密な歪み分布（硬さの相対値）と疎な弾性率（硬さの絶対値）とを関連づけることによって，密な弾性率分布が画像化できる方法について示している。通常，絶対値という言葉には，符号を取った値つまり０からの距離を表す場合と，相対値の対義語としての絶対値という言葉があるが，本明細では主に相対値に対する対義語として絶対値という言葉を使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開ＵＳ２００４／０６８１８４
【特許文献２】特開２００９−２０１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に，ずり波の減衰量は縦波の減衰量に比べて大きい。１箇所あたりのずり波生成による弾性率計測において，１つの焦点に集束ビームを照射した際，弾性率を測定できる領域は，ずり波の伝搬距離（５〜１０ｍｍ程度）の範囲内に制限される。この範囲より広い領域で弾性率を測定する場合，所望領域内の複数個所でずり波生成による弾性率計測を行う必要がある。一方で，１箇所あたりのずり波生成による弾性率計測において，集束ビームの照射時間（数１００μｓ〜１ｍｓ）は，Ｂモード像に使用される超音波ビームの照射時間に比べて数１００〜数１０００倍長く，また，生体組織や超音波探触子の温度上昇は照射時間に比例する。したがって，Ｂモード像を測定する時に比べ，温度上昇に関する安全性が低下する。広い領域で温度上昇を抑制して安全に弾性率の測定を行うためには，弾性率計測の時間の間隔を十分に大きくすればよい（１〜２秒）が，弾性率計測の時間間隔を大きくするとフレームレート（単位時間あたりの画面の更新回数）が低下する。フレームレートが低下すると，被検体の体動の影響が大きくなり，断層面のずれや，圧迫による歪みの発生により弾性率計測の精度が低下してしまう。以上のように，ずり波生成による弾性率計測において，安全性確保を目的としたフレームレートの低下を抑制し，かつ，広い範囲で弾性率測定を行う技術が課題となる。【０００６】
上述した特許文献２の技術によれば，安全性を向上し，また広範囲な弾性率の測定が可能となるが，特許文献２では，弾性率の計測を行う位置（ずり波を発生させる位置）の選定方法については開示がなされていない。もし，１箇所あたりの弾性率計測の領域内において，複数の硬さが含まれている場合，測定される弾性率は平均的な値となり，測定精度が低下する。測定精度を向上させるには，弾性率の測定箇所を増やす必要があり，測定点数の増加によりフレームレートが低下してしまう。以上のことから，高精度に弾性率の測定ができる最適な位置を選定し，できるだけ少ない回数で弾性率計測を行う必要がある。【０００７】
本発明の目的は，上記の課題を解決し，被検体の弾性率の測定に最適な部位を選択してから弾性率の測定を行うことにより，弾性率測定の高精度化が可能な超音波診断装置，および超音波表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため，本発明においては，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域１の内部に含まれる領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部と，歪み情報に基づく歪み画像と弾性率を表示する表示部を有する超音波診断装置を提供する。【０００９】
また，上記の目的を達成するため，本発明においては，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部と，歪み情報に基づき，領域１の内部に含まれる領域２を選定する測定位置選定部と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部とを備える超音波診断装置を提供する。【００１０】
更に，上記の目的を達成するため，本発明においては，被検体に超音波ビームを送信し，被検体からのエコー信号を受信する超音波探触子を用い，受信した当該エコー信号に基づき画像を表示部に表示する超音波表示方法であって，第一の変位検出用ビームを放射して被検体からのエコー信号を受波し，第一の領域内の歪み情報を演算し，演算した歪み情報に基づく歪み画像を表示部に表示し，被検体内に集束ビームを放射して被検体の組織を変位させ，第二の変位検出用ビームを放射して被検体からのエコー信号を受信し，集束ビームにより生ずるずり波の変位を検出し，ずり波の変位に基づき，第一の領域に含まれる第二の領域内の弾性率を演算し，演算した弾性率を表示部に表示する超音波表示方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，歪み情報に基づく歪み画像と，ずり波生成によって得られた弾性率とを合成表示するハイブリッド方式による，高精度の超音波診断装置，方法を提供することができる。また，ずり波の発生による弾性率の計測カ所を１箇所にすることで，安全性の高い超音波診断装置，超音波表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る，超音波診断装置の全体システム構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る，歪み情報に基づく歪み画像の表示方法を説明する図である。
【図３】実施例１に係る，ハイブリッド方式の処理フローチャートを示す図である。
【図４】実施例１に係る，弾性率測定位置の選択方法を説明する図である。
【図５】実施例１に係る，超音波のビームフォーミングを説明する図である。
【図６】実施例１に係る，超音波探触子による測定図を示す図である。
【図７】実施例１に係る，ずり波の伝搬速度の推定方法を説明する図である。
【図８】実施例１に係る，弾性率と歪みの関係を示す図である。
【図９】実施例１に係る，弾性率画像の表示方法を説明する図である。
【図１０】実施例２に係る，超音波診断装置の全体システム構成を示す図である。
【図１１】実施例２に係る，超音波探触子による測定図を示す図である。
【図１２】実施例２に係る，超音波送受信のシーケンスを説明する図である。
【図１３】実施例２に係る，ずり波ペネトレーションを示す図である。
【図１４】実施例２に係る，ずり波の変位方向とずり波の伝搬方向を説明する図である。
【図１５】実施例２に係る，２焦点の距離と温度上昇との関係を説明する図である。
【図１６】実施例２に係る，バーストチャープ法による感度・安全性重視を表す概念図である。
【図１７】実施例２に係る，ハイブリッド方式の処理フローチャートを示す図である。
【図１８】実施例４に係る，選定された弾性率測定位置を説明する図である。
【図１９】実施例５に係る，カーネルおよびフィルタの大きさを説明する図である。
【図２０】実施例５に係る，弾性率と歪みの関係を示す図である。
【図２１】実施例１の変形例１の超音波診断システムの全体構成を示す図である。
【図２２】実施例１の変形例２の超音波診断装置の変性生成用の超音波を照射を説明する図である。
【図２３】実施例１の変形例２の超音波診断システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明の実施形態の例を説明する。本明細書において，計算機の処理部で実行される各機能プログラムを，機能，手段，部等で表現する。例えば，弾性率を演算するプログラムを弾性率演算機能，弾性率演算手段，弾性率演算部等と称する。また，上述の通り，本明細書において，歪み情報に基づく歪み画像と，ずり波生成によって計測された弾性率とを合成する方式をハイブリッド方式と呼ぶこととする。
【実施例１】
【００１４】
実施例１は，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部２４と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部１０と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域１の内部に含まれる領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部３４と，歪み情報に基づく歪み画像と弾性率を表示する表示部７を有する超音波診断装置に関するものである。【００１５】
また，本実施例は，上記の超音波診断装置であって，歪み情報に基づき弾性率を検出する，少なくとも１つの弾性率検出位置を選定する測定位置選定部４０を有し，集束ビームを照射する少なくとも１つの焦点位置が，測定位置選定部４０によって選定された少なくとも１つの弾性率検出位置から決定される超音波診断装置，当該超音波診断装置であって，測定位置選定部４０は，操作者が表示部７に表示された画像を見ながら弾性率検出位置を選択することが可能な超音波診断装置，或いは上記の超音波診断装置であって，表示部７は，表示される歪み画像の表示範囲における弾性率を示すカラースケールを表示する超音波診断装置に関している。【００１６】
更に，本実施例は，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した前記被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部２４と，歪み情報に基づき，領域１の内部に含まれる領域２を選定する測定位置選定部４０と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部１０と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部３４とを備える超音波診断装置に関するものである。【００１７】
また更に，本実施例は，上記の超音波診断装置であって，測定位置選定部４０は，領域２を選定する際に，領域１内の歪みの分布の標準偏差，もしくは，最大値と最小値の差がある閾値より小さくなる位置を求める超音波診断装置，上記の超音波診断装置であって，弾性率演算部３４は，領域２内の弾性率，および領域２内の歪み情報を用いて応力を計算し，領域１内の歪み情報，および応力から，領域１の弾性率を演算する超音波診断装置，上記の超音波診断装置であって，
測定位置選定部４０は，領域２を選定する際に，画像処理で領域１内の歪み分布の輪郭を抽出することによって選定する超音波診断装置，或いは上記の超音波診断装置であって，歪み情報に基づく歪み画像と弾性率を表示する表示部７を更に備え，測定位置選定部４０は，操作者が表示部７に表示された歪み画像に基づき領域２を選定可能である超音波診断装置に関するものである。【００１８】
同様に，本実施例は，被検体に超音波ビームを送信し，被検体からのエコー信号を受信する超音波探触子を用い，受信した当該エコー信号に基づき画像を表示部に表示する超音波表示方法であって，第一の変位検出用ビームを放射して被検体からのエコー信号を受波し，第一の領域内の歪み情報を演算し，演算した歪み情報に基づく歪み画像を表示部に表示し，被検体内に集束ビームを放射して被検体の組織を変位させ，第二の変位検出用ビームを放射して被検体からのエコー信号を受信し，集束ビームにより生ずるずり波の変位を検出し，ずり波の変位に基づき，第一の領域に含まれる第二の領域内の弾性率を演算し，演算した弾性率を表示部７に表示する超音波表示方法に関している。【００１９】
また，本実施例は，上記の超音波診断方法であって，歪み情報に基づき選定された集束ビームの焦点位置を決定する超音波診断方法に関している。更に，本実施例は，上記の超音波診断方法であって，第二の変位検出用ビームを放射する第二の領域を選定する際，表示部に表示された歪み画像に基づき，歪み情報が均一な場所から選定する超音波診断方法に関している。また更に，本実施例は，上記の超音波診断方法であって，表示部に表示される歪み画像の表示範囲における弾性率を示すスケールを表示する超音波診断方法に関している。【００２０】
図１に実施例１における超音波診断装置の全体システム構成の一具体例を示す。図示しない被検体の外皮に接触させて用いられる超音波探触子１は，被検体との間で超音波を送信及び受信する複数の振動子が配列された超音波送受信面を有して形成され，送受切替スイッチ２に接続されている。中央制御部３は，超音波診断装置を制御するための制御部である。特に，被検体内に変位を生じさせる変位生成部１０，送受切替スイッチ２，第一超音波送受信部２０，歪み演算部２４，第二超音波送受信部３０，弾性率である弾性率を演算する弾性率演算部３４，測定位置選定部４０，カラースケール設定部５０は，中央制御部３によって制御される構成になっている。超音波探触子１は，送受切替スイッチ２を介して変位生成用送波ビーム生成部１３，第一超音波送受信部２０，および，第二超音波送受信部３０に接続されている。【００２１】
送受波切替スイッチ２は，中央制御部３を介して，超音波探触子１と変位生成用送波ビーム生成部１３，第一超音波送受信部２０，および第二超音波送受信部３０との接続を切断したり，切り離したりするように制御されている。変位生成用送波ビーム生成部１３は，被検体内に放射して，被検体内の組織を変位させるための集束ビームを生成する。【００２２】
第一超音波送受信部２０は，図示を省略した変位検出用送波波形生成部で作られた波形を用いて，超音波探触子１の素子の送波信号に遅延時間や重みを与えて，図示しない被検体の所望の位置に変位検出用超音波ビームが集束するように，中央制御部３によって制御されている。被検体内で反射して探触子に戻ってきたエコー信号は，超音波探触子１において電気信号に変換され，第一超音波送受信部２０に送られる。第一超音波送受信部２０はエコー信号を整相加算し，包絡線検波やｌｏｇ圧縮やバンドパスフィルタ，ゲインコントロールなどを行う信号処理回路を含んでいる。【００２３】
第一超音波送受信部２０からの出力信号は白黒ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）５と変位演算部２２に入力される。白黒ＤＳＣ５では白黒からなる輝度を表す断層像（Ｂモード像）情報が形成される。また，変位演算部２２では，隣接する２フレームの断層像を用いた画像相関により各部位の変位を演算するようになっている。また，変位演算部２２から出力された変位の情報は歪み演算部２４に入力され，変位の空間微分に基づいて各部位の歪みが演算される。この歪み情報はカラーＤＳＣ４に入力され，カラーＤＳＣ４によって，歪み情報の値に応じた色相変調を施される。【００２４】
カラーＤＳＣ４によって歪み情報に基づいて色相変調された画像（以下，歪み画像）４１は合成部６に送信され，図２に示すように，Ｂモード像４５に重ねて表示部７に，歪み画像として表示されるようになっている。歪み演算部２４で計算された歪み情報は，測定位置選定部４０，中央制御部３を介してカラースケール設定部５０に送信される。カラースケール設定部５０では，歪みの最大値と最小値の値を基に，歪み画像４１に対応するカラースケール４３を作成する。【００２５】
図２に示すように，カラースケール４３はＢモード像４５と歪み画像４１に隣接して表示部７に表示されるようになっている。同図に示すように，カラースケールの近傍には，歪みが小さいことを示すｈａｒｄ（硬い），歪みが大きいとｓｏｆｔ（柔かい）という文字が表示される。なお、上記では、歪み画像４１は歪み情報に基づいて色調変調された画像であることを説明したが、歪み情報に基づいて白黒変調された画像であってもよい。【００２６】
歪み演算部２４で計算された歪み情報は測定位置選定部４０に送信される。測定位置選定部４０では，２次元の歪み情報を元に信号処理を行い，弾性率測定を行う断層面内の位置を決定する。測定位置選定部４０で決定された位置情報は中央制御部３を介して変位生成部１０の焦点位置設定部１２に入力されるようになっている。【００２７】
変位生成部１０について説明する。集束ビームを生成するための変位生成用送波ビーム生成部１３は，変位生成用送波波形生成部１１で作られた波形を用いて，超音波探触子１の各素子１００の送波信号に遅延時間や重みを与えて，焦点位置設定部１２で設定された位置，すなわち測定位置選定部４０で決定された位置に基づいて決定された集束位置に超音波ビームが集束するように，中央制御部３によって制御されている。変位生成用送波ビーム生成部１３からの電気信号は送受切替スイッチ２を介して，超音波探触子１において超音波信号に変換され，図示しない被検体に向かって，変位生成用の集束ビームが照射される。【００２８】
第二超音波送受信部３０は図示を省略した変位検出用送波波形生成部で作られた波形を用いて，超音波探触子１の素子の送波信号に遅延時間や重みを与えて，図示しない被検体の所望の位置に変位検出用超音波ビームが集束するように，中央制御部３によって制御されている。被検体内で反射して探触子に戻ってきたエコー信号は，超音波探触子１において電気信号に変換され，第二超音波送受信部３０に送られる。第二超音波送受信部３０はエコー信号を整相加算し，包絡線検波やｌｏｇ圧縮やバンドパスフィルタ，ゲインコントロールなどを行う信号処理回路を含んでいる。【００２９】
第二超音波送受信部３０からの出力信号は，ずり波変位演算部３２に入力される。また，ずり波変位演算部３２では，相関演算により各部位の変位が演算されるようになっている。また，ずり波変位演算部３２から出力された変位の情報は弾性率演算部３４に入力され，ずり波の伝搬速度や弾性率等の硬さに関する値が計算される。硬さに関する値は合成部６に送信され，表示部７に表示されるＢモード像や歪み画像と同じ画面上に表示されるようになっている。【００３０】
同図に示すブロックの一部である中央制御部３，変位演算部２２，歪み演算部２４，ずり波変位演算部３２，弾性率演算部３４，測定位置選定部４０等は，処理部として機能する中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）におけるプログラム実行により実現することができる。ここまでの実施例１の超音波診断システムの説明では，図１に図示のとおり，第一超音波送受信部２０と第二超音波送受信部３０を分けて説明を行ったが，この説明は，機能の説明を優先したものである。装置実装の観点からは，第一超音波送受信部２０と第二超音波送受信部３０は，1つの超音波送受信部から構成することも可能である。【００３１】
図３を用いて，本実施例におけるハイブリッド方式の処理フローについて説明する。図３の処理フローに従い，本実施例における，診断開始から弾性率画像の表示後，診断終了までの流れを順次説明する。まず，ステップＳ００でハイブリッド方式による硬さの診断が開始される。開始の信号は図示しない入力デバイスを介して入力される。ハイブリッド方式開始前は，Ｂモード像もしくは歪み画像が表示部７に表示されている。ハイブリッド方式による診断が開始されると，図示しない入力デバイスで入力された所望領域ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内の歪み情報が取得される（ステップＳ０２）。歪みの情報を取得するためのＲＯＩをＲＯＩ＿ｓ，あるいは第一の領域（領域１）と呼ぶ。【００３２】
この歪みの情報は，通常の方式で取得される。すなわち，超音波探触子１を被検体の体表に押し付け，体表を圧迫しながら超音波の送受信を繰り返し変位および，歪みを検出する。歪みを検出する際，超音波送信の遅延時間と重み付け，および，エコー信号から電気信号への変換等の処理は第一超音波送受信部２０，変位の演算は変位演算部２２，歪み情報の計算は歪み演算部２４で行われるようになっている。【００３３】
歪み演算部２４での歪みの演算が終了すると，白黒ＤＳＣ５からのＢモード像と，カラーＤＳＣ４からの歪み画像が合成部６で合成されて，図２に示したように，表示部７に表示される（ステップＳ０４）。【００３４】
また，歪みの演算が終了した後，測定位置選定部４０において，弾性率測定を行う最適な位置が決定される（ステップＳ０６）。ここで，弾性率測定を行う領域をＲＯＩ＿ｅ，あるいは第二の領域（領域２）とし，ＲＯＩ＿ｅは歪みが表示される領域ＲＯＩ＿ｓ，あるいは第一の領域（領域１）に含まれ，その結果，それよりも小さい領域である。最適な弾性率測定の領域は例えば，図２のＲＯＩ＿ｅ（１）であり，ＲＯＩ＿ｅ内の歪みの値が同じ，すなわち同じ硬さを持つ領域である。また，弾性率測定に好ましくない領域はＲＯＩ＿ｅ（２）のように，ＲＯＩ＿ｅ内に２つ以上の歪み量が混在している場合である。２つ以上の歪み量が混在しているＲＯＩで，弾性率測定を行うと，平均化された弾性率が測定されるため，測定精度が低下する。そのため，できるだけ歪み量が同一の値である（すなわち，歪み量が均一である）領域を弾性率測定位置に設定する必要がある。最適な弾性率測定位置は，歪み情報や歪み画像に信号処理を施すことによって，決定されるようになっている。【００３５】
次に，本実施例におけるハイブリッド方式の信号処理について説明する。ここでは，リニアアレイ型の超音波探触子１を被検体の体表面に接触させ，体内の目的断層面に変位生成用送波ビームを集束する場合について説明する。また，所望の断層面内において，変位生成用送波ビームの伝搬方向は体表に対して垂直な方向とした場合について説明する。【００３６】
まず，信号処理方法を行う長方形の領域（カーネルＫ）が作成される。カーネルＫの大きさは，弾性率測定を行う領域ＲＯＩ＿ｅ，すなわち第二の領域（領域２）の大きさと同じであることが望ましい。ＲＯＩ＿ｅの深さ方向の長さは，弾性率を測定する際のずり波生成用の集束ビーム（＝変位生成用送波ビーム）の深さ方向（もしくは，距離方向，変位方向）の幅で決定される。ここで，深さ方向の幅とは，深さ方向のビーム形状の−６ｄＢ幅等で表される値である。また，ＲＯＩ＿ｅの方位方向の長さは，ずり波の伝搬方向の伝搬距離で決定される。ここで，ずり波の伝搬距離とは，ずり波の伝搬方向に沿った方向において，ずり波の変位が検出できる焦点位置からの最大の距離のことを言う。例えば，深さ方向のＲＯＩ＿ｅの長さは１０ｍｍ，方位方向のＲＯＩ＿ｅの長さは５ｍｍである。この場合，深さ方向のカーネルＫの長さｌｙは１０ｍｍ，方位方向のＲＯＩ＿ｅの長さｌｘは５ｍｍが望ましい。ＲＯＩ＿ｅ，および，カーネルＫの各辺の長さは，深さ方向に１０ｍｍ，方位方向に５ｍｍに限定されない。【００３７】
図１の中央制御部３において，乳腺や前立腺，血管，肝臓などの部位，ずり波発生用の超音波ビームのキャリアの周波数やＦ値（＝焦点距離／開口径），焦点距離などに対する適切なカーネルＫの大きさが図示しない記憶媒体から読み出され，測定位置選定部４０における信号処理に用いられる。カーネルＫの大きさは操作者によって図示しない入力媒体を介して入力されるようにしてもよい。【００３８】
図４の（ａ）に示すように，カーネルＫ４２は歪み画像４１内を上下左右に移動する。カーネルＫ４２の位置をＰ（ｘ，ｙ）とする。ここでは，Ｐ（ｘ，ｙ）はカーネルＫ４２の中央の位置とし，また，ｘ軸は方位方向，ｙ軸は深さ方向である。各位置Ｐ（ｘ，ｙ）において，歪み情報を用いた演算が行われるようになっている。最適な弾性率測定位置は，カーネル内の歪み情報を用いて演算した値から決定される。例えば，カーネルの位置Ｐ（ｘ，ｙ）について，カーネルＫ内の歪みの標準偏差Ｓ（ｘ，ｙ）が計算される。最適な弾性率測定位置は標準偏差の最も小さくなる位置として決定される。また，別の例として，カーネル内の歪み量の最大値と最小値の差，Ｍａｘ−ｍｉｎ（ｘ，ｙ）が計算され，最適な弾性率測定位置はＭａｘ−ｍｉｎが最も小さくなる位置として決定される。その他，周知の計算式を用いて，歪み量が同一の値である領域を決定してもよい。【００３９】
また，上記のようにカーネルＫ４２を作成して計算を行う他，画像処理で用いられる周知の２次元フィルタ（以下，フィルタＧと呼ぶ）４４を用いて歪み画像４１などの歪み画像に対し画像処理を施し，最適な弾性率測定位置を決定してもよい。フィルタＧ４４の大きさは，カーネルＫと同様，弾性率測定を行うＲＯＩ＿ｅの大きさと同じであることが望ましく，例えば，深さ方向の長さｌｙを１０ｍｍ，方位方向の長さｌｘを５ｍｍである。フィルタＧの各辺の長さは，深さ方向に１０ｍｍ，方位方向に５ｍｍに限定されるものではない。中央制御部３において，乳腺や前立腺，血管，肝臓などの部位，ずり波発生用の超音波ビームのキャリアの周波数，Ｆ値，焦点距離などに対する適切なフィルタＧの大きさが図示しない記憶媒体から読み出され，測定位置選定部４０における信号処理に用いられる。フィルタＧの大きさは操作者によって図示しない入力媒体を介して入力されるようにしてもよい。【００４０】
フィルタＧ４４は，例えば画像処理技術において周知のフィルタであり，画像の輪郭を抽出するためのフィルタであるラプラシアンフィルタが用いられる。ラプラシアンフィルタを用いた画像処理により歪み画像４１内の歪みが抽出される。また，歪み分布の輪郭が抽出されると，歪み画像４１内の歪み情報は複数の領域に分割される。画像処理の結果として，例えば図４の（ｂ）に示すように，複数の領域Ｒ（１），領域Ｒ（２），領域Ｒ（
３）が得られる。ここでは，説明を簡単にするため，領域の数を３つとしているが，領域の数は２以上の任意の整数である。領域複数の領域の中から，領域Ｒ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）が弾性率の計算領域ＲＯＩ＿ｅ，すなわち，フィルタＧより大きい領域を持つ領域Ｒ（ｎ）が最適な弾性率測定の領域として選定される。【００４１】
図４の（ｂ）の例では，領域Ｒ（１）と領域Ｒ（２）は，適する弾性率測定の領域であり，領域Ｒ（３）は最適な弾性率測定の領域ではないと判断される。適する弾性率測定の領域の中から，弾性率測定に最適な領域Ｒ（ｎ）が，中央制御部３に出力されるようになっている。すなわち，最適な領域Ｒ（ｎ）は測定位置選定部４０において，適切な領域の中から最も大きな面積を持つ領域が自動で選択されるようになっている。フィルタＧは，ラプラシアンフィルタの他，周知のフィルタを適用することが可能である。【００４２】
図３のステップＳ０８では最適な弾性率測定位置や領域に基づいて決定された焦点位置に，変位生成用送波ビームである集束ビームを照射し，ずり波を発生させて，ずり波の伝搬速度を推定することにより，弾性率を計算する。【００４３】
上述したとおり，ここでは，リニアアレイ型の超音波探触子１を被検体の体表面に接触させ，体内の目的断層面に変位生成用送波ビームを集束する場合について説明する。また，所望の断層面内において，変位生成用送波ビームの伝搬方向は体表に対して垂直な方向とした場合について説明する。【００４４】
変位生成用送波ビームの焦点Ｆの位置は，測定位置選定部４０で決定された最適な弾性率測定位置が中央制御部３に出力され，さらに，中央制御部３を介して，焦点Ｆの位置が焦点位置設定部１２に入力されるようになっている。【００４５】
カーネルＫを作成して計算を行い，最適な弾性率測定位置が図４の（ａ）のＰ（ｘ１，ｙ１）と決定された場合，例えば，焦点Ｆの位置はＦ（ｘ１−Δｘ，ｙ１）に設定される。ここで，例えば，ΔｘはＲＯＩ＿ｅの方位方向の幅の半分に相当する値，すなわち，ずり波の伝搬距離の半分に相当する値である。カーネルＫの大きさが弾性率測定を行う領域ＲＯＩ＿ｅと同じ場合では，その方位方向のＲＯＩ＿ｅの長さがｌｘであるのでΔｘ＝ｌｘ／２となる。この場合，カーネルＫの左端に変位生成用送波ビームを照射し，＋ｘ方向に伝搬するずり波の変位を検出する。ここで，ずり波の変位方向はｘ軸に垂直な方向，すなわちｙ方向である。【００４６】
フィルタＧを用いて画像処理を行い，最適な領域Ｒ（ｎ）を選定した場合，最適な弾性率測定位置はＲ（ｎ）の重心位置Ｐ（ｘ２，ｙ２）と決定されとすると，焦点位置設定部１２に入力される焦点Ｆの位置はＰ（ｘ２−Δｘ，ｙ２）となる。【００４７】
最適な弾性率測定位置に対する焦点Ｆの位置へ変換する際，まず，中央制御部３において，乳腺や前立腺，血管，肝臓などの部位，ずり波発生用の超音波ビームのキャリアの周波数やＦ値等に基づいた最適な変換方法が図示しない記録媒体等から読み出され，次に，中央制御部３，あるいは処理部として機能する図示を省略した中央処理部において変換の演算が行われるようになっている。【００４８】
変位生成用超音波のビームフォーミングは変位生成用送波ビーム生成部１３で行われるようになっている。図５の（a），(b)に示すように，焦点と超音波探触子１の各素子１００との位置の間の距離を求め，素子間での距離差を対象物の音速で割ることにより算出される遅延時間を素子毎に与えて送波を行うことにより実現する。図５の(a)と図５の(b)とを見るように，遅延時間の制御により焦点Ｆの位置を変更するこができることは言うまでもない。焦点Ｆに変位生成用送波ビームが照射されると，伝搬に伴う超音波の吸収や散乱に応じて放射圧が生じる。通常では焦点において放射圧が最大となり，焦点領域の生体組織に変位が生じる。また，変位生成用送波ビームの照射が止められると，変位量が緩和される。【００４９】
図６に示すように，この放射圧の生成によって，集束点を起点として被検体表面と平行な方向にずり波が発生する。図６に見るように，焦点Ｆの位置が設定されると，ずり波伝搬の変位（数μｍ〜数十μｍ）の検波に用いるラスタとラスタ上のサンプリング点が決定される。各ラスタにおいて，変位検出用ビームの受信のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency：繰返し送信されるパルスの周波数）は，予想されるずり波の周波数に対してナイキスト定理を満たすように設定する。例えば，ラスタがずり波の変位の方向と同じ場合は，ＰＲＦをずり波の周波数の２倍以上とする。【００５０】
領域ＲＯＩ＿ｅ内でずり波の変位を検出する際，超音波送信の遅延時間と重み付け，および，エコー信号から電気信号への変換等の処理は第二超音波送受信部３０，変位の演算はずり波変位演算部３２で行われる。【００５１】
ずり波の変位を検出するための超音波送受信は，上述した変位検波に用いるラスタで行われる。まず，変位生成用送波ビームの照射前に超音波送受信を１回行い，変位演算のための参照信号を取得する。次に，変位生成用送波ビームの照射直後からずり波がＲＯＩ＿ｅ内を伝搬し終えるまでの時間，複数回超音波送受信を行い，複数の超音波信号を取得する。ずり波変位演算部３２では，変位生成用送波ビームの照射後の複数の超音波信号と参照信号との相関演算が行われ，変位が計算される。【００５２】
弾性率を演算する弾性率演算部３４では，複数の時刻に計算された変位の情報が，ずり波の変位の時間波形の情報へと変換される。ずり波の伝搬方向に沿ったずり波の変位を観測する複数のラスタの位置ｘ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）に対して，時間波形が得られる。各位置ｘ（ｎ）に対する時間波形において，ずり波の変位が最大となる時刻ｔ（ｎ）が存在する。ｘ（ｎ）とｔ（ｎ）との関係式から，ずり波の伝搬速度ｃが推定される。例えば，ずり波の伝搬速度は図７に示すように，ｔ（ｎ）に対するｘ（ｎ）をプロットしたときの線形一次近似直線１０１の傾きから推定される。さらに，ずり波の伝搬速度ｃをＥ＝３ρｃ２に代入して，弾性率（ヤング率）Ｅが算出される。ただし，ρは弾性率測定を行った組織の密度である。【００５３】
本実施例においては，図３のステップＳ１０において，弾性率画像が表示される。一般に，弾性率Ｅ，歪みε，応力σとの関係はＥ＝σ／εの関係式で表される。したがって，歪みの分布ＲＯＩ_s内の応力が一定であるとき，弾性率Ｅと歪みεは図８の曲線１０２で示すような反比例の関係となる。弾性率測定したＲＯＩ＿ｅ内の歪みの平均値ε’とステップＳ０８において計算された弾性率Ｅ’から応力が計算される。また，応力と従来方式で得られた歪み分布から，歪み分布に対応する弾性率の分布が計算される。歪み，および，歪みに対応する弾性率の情報，もしくは，Ｅ＝σ／εの関係式で計算された応力の情報は中央制御部３を介して弾性率演算部３４からカラースケール設定部５０へと送信される。このとき，歪み，および，歪みに対応する弾性率の情報がカラースケール設定部５０へ入力された場合，カラースケール部において応力が計算される。また，Ｅ＝σ／εの関係式で計算された応力がカラースケール設定部５０へ入力される場合には，中央制御部３において，歪み，および，歪みに対応する弾性率の情報とＥ＝σ／εの計算式を用いて応力が計算される。応力の演算は，処理部として機能する中央処理部におけるプログラム実行などによって行われる。【００５４】
第一の領域（領域１）であるＲＯＩ＿ｓ内の歪みの分布に対応するＲＯＩ＿ｓ内の弾性率の分布の演算はカラースケール設定部５０で行われる。カラースケール設定部５０では歪みのカラースケールが弾性率のカラースケールへ変換される。【００５５】
図９に示すように，Ｂモード像４５，弾性率画像４６と弾性率の情報を示すカラースケール４３が表示部７に表示される。弾性率画像４６の表示範囲は先に示した歪み画像４１の表示範囲と同じ範囲であり，カラーで表示される。カラースケール４３の近傍には，カラースケール４３で表される弾性率（絶対値）の最小値，最大値４７等が表示される。有効な弾性率計測のROI_eが二箇所の場合に関して，図８を使った，弾性率の決定方法と，カラースケールの最小値，最大値の計算方法の詳細を説明する。まず，ROI1とROI2で，歪み分布の測定結果ε１とε２が求まる。次に同じ部位における弾性率E1とE2が求まる。この二点を通るＥ＝σ／εを満たすσを決定する。すると図８の曲線を引くことが出来る。別途ＲＯＩ_s内の歪の最大値εｍａｘ，最小値εminを求めると，今計算されたσを用いて，（すなわち図８の曲線に基づいて）EmaxとEminが求まる。このEmaxとEminを図９のカラースケールの最大値と最小値として用いれば，ROI_s内の弾性率の値は，全てカラースケール内で表示されることになる。ここではROI_eが二箇所の場合に関して説明を行ったが，三箇所以上ある場合でも，最小二乗フィッテイングなどの方法で最も確からしいσを求めることが出来る。このときσを空間上で均一と仮定したが，ROI_eが三箇所ある場合は，σを深さ方向に単調に減少させるなど，より精度を上げる工夫をすることが可能となる。また，ここではカラースケールとして弾性率を表示する場合に関して説明を行ったが，本手法を用いれば，弾性率以外にも，横波音速や，ポアソン比，など他の力学的な弾性に関連するパラメータを表示することも可能である。【００５６】
以上のように，ハイブリッド方式では，硬さの相対値である歪み情報を含む画像が表示される第１の領域ＲＯＩ＿ｓ内の全ての領域において，歪みの情報が硬さの絶対値（弾性率など）情報へと変換され，ＲＯＩ＿ｓ内に硬さの絶対値の情報を含む画像が表示される。本実施例では，弾性率画像を表示するために行われる弾性率測定において，弾性率測定箇所が１箇所であるため，焦点付近の生体組織，および，超音波探触子１の温度上昇を小さくすることが可能である。また，硬さの絶対値を表す弾性率の測定範囲よりも広い領域において，弾性率の情報を画像化することが可能である。さらに，硬さの均一な場所を選定して弾性率を測定するため，１箇所の弾性率測定で，高精度に弾性率を測定することが可能である。【００５７】
図３のステップＳ０８で計算される硬さに関する値，およびステップＳ１０で表示される硬さに関する値は，弾性率の他，ずり波の伝搬速度，ずり弾性率（＝ρｃ２）等の硬さの絶対値量とすることができる。【００５８】
ステップＳ１２でハイブリッド方式による診断を終了するか否かを判定する。ハイブリッド方式の終了の信号は，図示しない入力デバイス等を介して入力される。診断の終了を判定する時刻に終了の信号が入力されていれば，ステップＳ１４でハイブリッド方式を終了する。ハイブリッド方式の終了後は，従来方式による歪み画像がＢモード上に重畳されて表示されるか，もしくはＢモード像のみが表示される。【００５９】
図３のステップＳ１２で診断を終了しない場合にはステップＳ０２，もしくはステップＳ０８に戻る。ステップＳ０２に戻って，弾性率測定位置の選定を行う場合には，硬さの均一な部位を再度選択することが可能なので，測定の精度が向上し，また体動に対するロバスト性が向上する。一方，ステップＳ０８に戻った場合には，信号処理時間の短縮と計算コストを削減することが可能である。しかし，毎回，同じ場所にずり波発生用の超音波ビームを照射するので，安全性はステップＳ０２に戻った場合よりも低下する。【００６０】
以上詳述した図３に示す処理フローでは，歪み画像の表示と弾性率画像の表示が交互に繰り返されている。ステップＳ０８において，弾性率測定を同じ場所で行う場合，生体内の温度上昇を抑制するため弾性率測定を行う時間間隔は１〜２秒以上の時間間隔が必要とされる。これにより，弾性率画像のフレームレートは１以下となる。一方，ステップＳ０２，Ｓ０４で取得される歪み画像のフレームレートは通常１０程度である。超音波画像のリアルタイム性を失わないためには，ステップＳ０４で歪み画像を表示してからステップＳ１０で弾性率画像を表示するまでの間，歪み画像を更新することが望ましい。例えば，歪み画像を１０回更新した後に弾性率画像を１回更新するようにすればよい。このとき，歪み画像を更新している間にステップＳ０６で選定した弾性率測定位置が撮像断面内でずれてしまう可能性がある。この弾性率測定位置のずれを防ぐため，弾性率測定位置は例えばＭｏｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（体動補正）法（Ｈ．Ｙｏｓｈｉｋａｗａ，ｅｔ．ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．5Ｂ，ｐ．４７５４，２００６参照）を用いることによって，随時補正することが可能である。【００６１】
また，図３の処理フローのステップＳ０６で行われる弾性率測定位置選定において，信号処理を行った結果である歪み量の標準偏差Ｓや歪み量の最大値と最小値の差Ｍａｘ−ｍｉｎの分布を白黒，またはカラーで表示部７に表示し，操作者が表示された画像を見て，図示しない入力デバイス等を用いて弾性率測定位置を決定してもよい。操作者が手動で入力する場合には，血管等をさけて弾性率測定位置を決定することができる。別の弾性率測定位置の選定方法としては，信号処理を行わずにステップＳ０４で表示された歪み画像を見て，操作者が図示しない入力デバイス等を用いて測定位置を決定してもよい。決定された位置情報は，中央制御部３へ入力される。また，操作者が測定位置を決定する際，表示部７に表示される歪み量，標準偏差，Ｍａｘ−ｍｉｎの白黒，または，カラーの階調を３〜２５６に制御できるようにしてもよい。階調は図示しない入力デバイス等を用いて変更される。階調を３とすることで，歪み量が均一な部位を選定しやすくなる。また，階調を２５６とすると，精密な測定部位の選定を行うことが可能になる。操作者が手動で弾性率測定位置を決定する場合には，測定位置選定部４０を省くことが可能である。なお，カーネルＫやフィルタＧの形状として，上述した長方形の他，円形，楕円形，正方形，その他の幾何学形状が適用されうる。【００６２】
ここまで，本実施例の超音波診断システムの測定位置選定部４０での処理の結果は，中央制御部３へ送られる構成に関して説明をしてきた。本実施例の変形として，図２１に示すようなシステム構成も実用的である。本変形システムでは，新たに弾性率測定位置演算部６０と入力部６１が追加されている。本変形例においては，測定位置選定部４０での処理の結果が表示部７に表示され，この表示画像を参考にして，操作者が入力部６１を介し，弾性率測定位置演算部６０に弾性率測定位置の選定結果を入力する。【００６３】
この変形実施例の場合は，測定位置選定部４０は，ROI内の歪の均一度が最大な場所を最適部として表示するのではなく，ROI内の歪の均一度が一定の閾値を超えた部分すべてを弾性率測定位置推奨部として表示する。この推奨域の範囲の中から，操作者が入力部６１を用いて入力した情報により，弾性率測定位置を決定する。閾値は，ROI内の歪の均一度が，均一度最大値に例えば0.8などの係数をかけて設定しても良い。また，画像内の場所毎に均一度を計算し，そのヒストグラムから閾値を決定する，統計的情報に基づいた手法を用いても良い。操作者が最終的に選ぶ構成をとることで，均一度以外の基準を弾性率測定位置の選定に加えることが出来る。その結果，例えば疾患と疑われる部分の近くを選ぶことや，骨など強力な超音波を当てたくない場所を避けることが可能となる。【００６４】
更に，別の変形実施例を図２２と２３を用いて説明する。この例では，骨や血管など変性生成用の超音波を照射することを避けた方が良い部位をより精密に決定する方法である。例えば，図２２の（ａ）に示す位置に変位生成用ビームの焦点を設定したとする。その場合，開口径と周波数から変位生成用送波ビームの形状が計算できる。これに生体の減衰率を推定した値を加えて，強力超音波に曝される位置を推定する。【００６５】
図２３に示したシステム構成では，この演算は，図２１のシステム構成に更に追加された，変位生成用ビーム伝播経路推定部６２によって計算される。次に，操作者が入力部６１から入力した，骨などの照射を避けた方が良い位置と，強力超音波に曝される位置を，画像上で比較する。照射を避ける部位と変位生成用ビームの重なりが，一定の閾値を超えた場合，この変位生成用ビームの焦点位置は望ましくないと判定される。この操作を画像上全体で順番に行うと，弾性率計測に適した部位と，適さない部位を分けることが出来る。【００６６】
この結果は例えば，図２２の（ｂ）の一点鎖線で示す領域のように画像上に表示することが出来る。この一点鎖線で示す領域は，照射を避ける部位から推定した弾性率計測推奨位置である。一方，歪の均一度から決定した弾性率計測推奨位置を図２２の（ｂ）に点線で示す。この二種類の弾性率計測推奨位置から，装置が最終的な弾性率計測位置を決定するか，操作者が弾性率計測位置を判断することが出来る。なお，変位生成用送波ビーム形状の推定は，一般的な減衰率を用いても良いし，第一超音波送受波部２０でのエコー信号から推定した値を用いても良い。【００６７】
なお，ここまでの説明では，測定対象は被検体内としたが，超音波探触子と被検体の間にカプラ（高分子ゲルなどの材料からない）などの弾性率が既知の材料を挟み，ROI_sはカプラを含むように設定，ROI_eの少なくとも１つはカプラ内に設定する方法も有効である。弾性率が既知な測定点を含めることで，測定精度を大幅に改善することが出来る。【００６８】
また，ここまで均一度に関しては，多くの説明をしていないが，ROI_ｓの中での歪最大値と最小値の差の1〜10％程度以下である場合は，実効的に均一であると扱って良い。ROI_eの数が少ない時は，均一とみなすバラつき値は小さい方が望ましいが，ROI_eの数が大きい時は，最小二乗フィッティングによって，精度が担保されるので，多少ばらつきが多くでも有効な測定が可能となる。すなわち，本実施例，及び他の実施例において，均一とは実質的に均一であると扱えるほぼ均一の場合を含んでいる点留意されたい。
【実施例２】
【００６９】
実施例２は，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部２４と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域１の内部に含まれる領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部３４と，歪み情報に基づく歪み画像と弾性率を表示する表示部７と，歪み情報に基づき弾性率を検出する，少なくとも１つの弾性率検出位置を選定する測定位置選定部４０を有し，測定位置選定部４０は，歪みの分布が均一となる弾性率検出位置を１箇所選定し，集束ビームを照射する異なる２つの焦点位置が，選定された弾性率検出位置から決定される超音波診断装置に関する。【００７０】
また，本実施例は，上記の超音波診断装置であって，変位生成部は集束ビームの送波時間を設定するビーム時間設定部１４を有し，ビーム時間設定部１４は，異なる２つの焦点位置に照射する集束ビームのＯＮ／ＯＦＦ切替え周期が同じで，かつ，ＯＮ／ＯＦＦ切替え周期が，周期または位相のチャープ信号となるように変化させながら送波時間を設定する超音波診断装置に関している。【００７１】
すなわち，第２の実施例として，バーストチャープ法を用いた弾性率の計測をする超音波診断装置，超音波診断システムについて説明する。【００７２】
図１０に実施例２を実施するための超音波診断システムの全体構成の一具体例を示す。図１の実施例１のシステム構成と異なる構成部は，変位生成部１０に，ビーム時間設定部１４が追加され，かつ，弾性率演算部に代え，硬さスペクトル計算部３５が設置されたことである。ずり波変位演算部３２の出力は，硬さスペクトル計算部３５に入力され，硬さに関する値が計算される。
この硬さスペクトル計算部３５は，処理部として機能する中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）におけるプログラム実行により実現することができる。【００７３】
図１１，図１２等を用いて，バーストチャープ法による変位生成用の集束ビームの送波方法について説明する。図１１に示す，被検体組織の焦点Ｆ１と焦点Ｆ２にて，交互に変位を生じさせるように２つの変位生成用送波ビームを制御する。各焦点への変位生成用送波ビームの照射のＯＮ／ＯＦＦは中央制御部３において制御され，ＯＮ／ＯＦＦの切替え時間は新たに追加したビーム時間設定部１４にて設定される。【００７４】
図１２に変位生成用送波ビーム，および，変位検出用送受信ビームのシーケンスを示す。ここでは，切替え周期Ｔｍの値を大きい値から小さい値へスイープさせた場合，すなわち切替え周期ＴｍとＴ（ｍ+１）との間隔ΔＴｍ（＝Ｔ（ｍ+１）−Ｔｍ）が負の定数のときの変位生成用送波ビームのシーケンスを示している。なお，本明細書において，この生成用超音波ビームの送波方法をバーストチャープ法と呼ぶ。一方，変位検出用送受信ビームの照射のＯＮ／ＯＦＦは中央制御部３が第二超音波送受信部３０を制御することにより行われる。【００７５】
初めの変位生成用送波ビームが照射される時刻をｔ＝ ０ とする。まず，変位検出用送受信ビームがＯＮ（＝１）となり，参照信号が取得される。この参照信号はずり波変位演算部３２におけるずり波変位の算出に用いられる。次に，焦点Ｆ２への変位生成用送波ビームがＯＦＦ（＝０）の状態で，焦点Ｆ１への変位生成用送波ビームをＯＮ（＝１）にして，焦点Ｆ１で変位が生じ，ずり波が伝搬する。焦点Ｆ１への変位生成用送波ビームは０≦ｔ≦Ｔ１において，常にＯＮの状態である。さらに次に，時刻ｔ＝Ｔ１のとき，焦点Ｆ１の変位生成用送波ビームがＯＦＦとなる。このとき，焦点Ｆ２の変位生成用送波ビームがＯＮとなり，焦点Ｆ２において変位が生じ，ずり波が伝搬する。焦点Ｆ１への変位生成用送波ビームがＯＦＦ，かつ，焦点Ｆ２への変位生成用送波ビームはＴ１≦ｔ≦Ｔ１＋Ｔ１において，ＯＮとなっている。上記のシーケンスにおいて，２つの変位生成用送波ビームの切替え周期はＴ１である。２つの焦点への変位生成用送波ビームの照射が終了すると，次に，変位検出用送受信ビームがＯＮ（＝１）となる。【００７６】
変位生成用送波ビームのＯＮ／ＯＦＦの切替え周期Ｔｍを変更して，２つの焦点への変位生成用送波ビームの照射と変位検出用送受信ビームの送受信を繰り返す。ここで，ｍは焦点Ｆ１と焦点Ｆ２がｍ回目にＯＮとなる周期を表しており，ｍ ＝１，２，３，・・・である。各焦点へのバースト信号の音響インテンシティの大きさは同じでもよいし，異なっていてもよい。変位生成用送波ビームの照射に伴い，焦点Ｆ１と焦点Ｆ２で発生したずり波は伝搬しながらお互いに干渉し合い，打消しあったり，増幅しあったりする。一方，各焦点では変位と同時に熱が発生する。【００７７】
図１１において，２焦点間の距離をｄとする。ｄの値が小さくなる，すなわち，焦点Ｆ１と焦点Ｆ２との距離が近くなるにつれて，干渉する度合いは大きくなる。しかし，焦点の距離が近くなると，熱伝導によって焦点間の温度上昇Ｅが焦点での温度よりも大きくなり，安全性が低下する。逆に，ｄを大きくすると，温度上昇は抑えられ，安全性は向上するが，干渉の度合いが小さくなってしまう。したがって，ｄの最適値は温度上昇の最大値が各焦点での温度上昇の最大値と同等であり，かつ，波の干渉が起きる値である。したがって，最適値ｄは焦点の深さ，変位生成用送波ビームの照射時間，周波数，診断部位（生体の音速，超音波吸収，熱伝導率などに影響を与える）などに依存する。生体の熱伝導率は約０．６ Ｗ／ｍ／Ｋであるので，照射時間が数１ｍｓのとき，焦点付近で温度上昇している範囲は，変位生成用送波ビームの幅と同程度であり，変位生成用送波ビームの幅と同等以上の距離ｄが必要である。ここでは，変位生成用送波ビームの幅は集束型トランスデューサのビーム幅にほぼ等しく，焦点位置における超音波のエネルギー密度が初めてゼロになる領域（円）の直径とする。【００７８】
図１５に距離ｄと温度上昇Ｅとの関係を示す。各焦点における温度上昇の波形１０４からわかるように，温度上昇は焦点位置において最大値となり，ビーム幅ｄよりも離れた場所ではゼロとなる。したがって，同図の中段と上段にそれぞれ示すように，距離ｄがビーム幅よりも等しいか大きい時，各焦点における温度上昇の最大値と，各温度上昇を足し合わせた全体の温度上昇の最大値Ｅ＿ｍａｘは同じである。また，同図の下段に示すように，距離ｄがビーム幅よりも小さいとき，全体の温度上昇の最大値Ｅ＿ｍａｘは，点線で示されている各焦点位置での温度上昇の最大値よりもΔＥだけ増加する。したがって，距離ｄをビームの幅と同等以上とすれば温度上昇に関する安全性が保たれることがわかる。【００７９】
ここで，測定する際の最適値ｄの設定について説明する。例えば，肝臓の診断の場合，焦点深度が４ｃｍ，Ｆ値が１，キャリア周波数が２ＭＨｚのとき，ビーム幅は１．８ｍｍとなる。ただし，Ｆ値は焦点深度／開口径，ビーム幅は（２．４４＊Ｆ値＊キャリア信号の波長）として計算する。また，ビームの照射時間，すなわち切替え周期の平均値を１８０μｓ，ずり波の伝搬速度が１ｍ／ｓのとき，ずり波の波長λは約０．２ｍｍである。さらに，このキャリア周波数において，実験データにより検波可能なずり波の伝搬距離の最大値はおよそ６ｍｍである。これらの値から，ｄの値は，ビーム幅，最大伝搬距離，ずり波の波長を用いて，１０λ＜ｄ＜３０λとなるように設定する。同様に，乳部の診断の場合，焦点の深さが２ｃｍ，Ｆ値が１，キャリア周波数が７ＭＨｚのとき，ビーム幅は０．５ｍｍと計算される。切替え周期の平均値が１１０μｓ，ずり波の伝搬速度１ｍ／ｓであるとき，ずり波の波長λは約０．１ｍｍである。また，このキャリア周波数において，実験データにより検波可能なずり波の伝搬距離の最大値はおよそ３ｍｍである。したがって，５λ＜ｄ＜３０λとなるようにｄを設定する。中央制御部３により，この値ｄは図示しないメモリから読み取られて，焦点位置設定部１２に設定される。さらに，設定したｄの値と予測されるずり波の伝搬速度の値から，切替え周期に関する値が決定される。【００８０】
先に述べたとおり，実施例２では切替え周期を変化させながら，２つの焦点で生じたずり波が干渉して振幅が大きくなるときの切替え周期を求め，弾性率の測定を行う。干渉波が増幅する条件について説明する。切替え周期Ｔｍの逆数を切替え周波数（繰り返し周波数）ｆｍと表わし，ｆｍ＝ １／Ｔｍとする。ここで，干渉波が増幅して変位量の絶対値がピーク値（極大値）となる条件は，２焦点の距離ｄが波長λの（ｎ＋１／２）倍となった場合であり，図１３の曲線１０３，および，数式１で表わすことができる。このときの切替え周波数ｆｍをｆＭ（ｎ）で表わす。
ｋ＊ｄ ＝(２πｆＭ（ｎ）／ｃ)＊ｄ = ２π(ｎ＋１／２)‐‐‐(数式１)
ただし，ｋは波数（＝２π／λ），ｃはずり波の伝搬速度，ｎは０もしくは正の整数（ｎ＝０，１，２，・・・)である。ずり波の伝搬速度は，組織性状に固有の値である。【００８１】
ピーク値となる切替え周期Ｔｍの値をＴＭ（ｎ）とすると，ＴＭ（ｎ）＝１／ｆＭ（ｎ）であるので，数式１から数式２のように導出される。
ＴＭ（ｎ）= ｄ／ｃ＊（２／（２ｎ＋１）） ‐‐‐（数式２）
例えば，ｎ＝１， ｄ＝２［ｍｍ］であるとき，ｃ＝１［ｍ／ｓ］ではＴＭ（１）＝１．３［ｍｓ］（ｆＭ（１）＝７５０［Ｈｚ］）となり，ｃ = ５［ｍ／ｓ］では，ＴＭ（１）= ０．３［ｍｓ］（ｆＭ（１）＝３．８［ｋＨｚ］）となる。先に記述したように，ずり波の伝搬速度ｃは組織の硬さに依存し，硬いほどｃは大きくなるので，ＴＭ（ｎ）の値から，ずり波の伝搬速度，および，弾性率等の組織の硬さを推定することが可能となる。変位生成用送波ビームのＯＮ／ＯＦＦ切替え周期であるＴｍは，数十Ｈｚ〜数ｋＨｚの範囲で制御するのが望ましい。また，大きなｎに対するＴＭ（ｎ）から硬さを推定した方が，変位生成用の集束ビームの合計照射時間を短縮することができ，温度上昇を抑制することができる。温度上昇を抑制するため，各焦点への変位生成用送波ビームの合計照射時間が１ｍｓ以下となるように，各焦点への変位生成用送波ビームの照射のＯＮ／ＯＦＦが中央制御部３において制御されることが望ましい。【００８２】
また，本技術では，変位生成用送波ビームのキャリア信号の周期ではなく，ＯＮとＯＦＦの時間制御により弾性率の測定をしていることが特徴である。したがって，キャリアの周波数を高くすることで，ビームの幅が狭く，高い空間分解能で撮像ができる。【００８３】
硬さスペクトル計算部３５では，ずり波変位演算部３２からの出力信号に対してスペクトル解析をして，振幅値が最大値となるｆＭとそれに対応するＴＭを算出し，ずり波の伝搬速度，弾性率，ずり弾性率等の硬さに関する値を計算する。【００８４】
本技術を用いると，各焦点に対する音響インテンシティが等しい場合，１つの焦点のみに変位生成用送波ビームを照射した場合に比べて，２つの焦点から発生するずり波を干渉させた場合の方が，より大きな変位を得ることができる。【００８５】
図１６に，１つの焦点から発生するずり波の信号波形，および２つの焦点から発生するずり波の干渉波形を示す。ここで，１つの焦点に変位生成用送波ビームを照射し，ずり波の変位を観測できる時の最小の振幅を１とする。例えば，図１６の（ａ）のように，各焦点への変位生成用送波ビームによって発生するずり波の振幅が１のとき，切替え周期がＴＭのとなったとき，図１６の（ｂ）に示すように，干渉波の振幅は干渉前の振幅よりも大きくなり（理想的には２倍），送波に対する変位の生成効率，すなわち送波感度が高くなる。また，安全性を重視したい場合には，図１６の（ｃ），（ｄ）に見るように，振幅０．５とすることにより，各焦点への変位生成用送波ビームの音響インテンシティを小さくする。干渉する前のずり波の振幅が１より小さいとき，ずり波の変位を測定することができない。しかし，干渉する前のずり波の振幅が０．５より大きい場合では，切替え周期がＴＭのとき干渉波の振幅は大きくなり（理想的には２倍），振幅が１以上となるので変位を検出することができる。【００８６】
また，周波数や変位生成用送波ビームの形状などが同じ場合，上述した変位生成用の変位生成用送波ビームの振幅を制御して音響インテンシティを小さくする方法の他，変位生成用送波ビームがＯＮとなる時間Ｔｍのうち，最後のｎ％（ｎは正の実数）だけＯＦＦとなる時間を設けて，安全性を向上させる方法もある。この場合，ＯＦＦとなる時間を設けても切換え周期Ｔｍは変わらないことに注意する。【００８７】
図１４に示すように，変位検出点の設定は観測点Ａのような場所に設定し，極力，観測点Ｂのように変位が極小となる場所を取らないように工夫する必要がある。これは変位生成用送波ビームの照射のＯＮが一度だけのような過渡的な現象を観察する場合には，この考慮はそれほど重要では無い。しかし２焦点を音源とするずり波の干渉を用いる場合，変位量の絶対値（＝振幅値）の極大点と極小点が交互に分布するので，変位をモニタリングするラスタは変位量の絶対値の極大点となると推定される場所を選ぶか，もしくは複数点モニタリング点を設定し，極大点が観測点に含まれるような工夫をする。複数点モニタリングする場合には，極大点での変位と極小点における変位の絶対値の差分値を変位量としてもよい。【００８８】
図１７を用いて実施例２におけるハイブリッド方式の処理フローについて説明する。ステップＳ００〜Ｓ０４，および, ステップＳ１０〜Ｓ１４は実施例１における図３の処理フローと同じであるので説明を省略する。ステップＳ０６とステップＳ０８は実施例１と異なる処理についてのみ説明する。【００８９】
ステップＳ０６では，焦点Ｆ１と焦点Ｆ２の位置が設定される。２焦点の位置は，例えば，２焦点の中心点（ここでは各組の２焦点間を結ぶ直線の中心点とする）がＰＯＩ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として設定され，さらに，２焦点間の距離が設定される。ここで，２焦点間の距離は，先述したとおり，２つのずり波が干渉し合う距離よりも小さく，また，各焦点に照射される変位生成用送波ビームの幅よりも大きい値とする。【００９０】
例えば，最適な弾性率測定位置が図４の（ａ）のＰ（ｘ１，ｙ１）と選定された場合，ＰＯＩの座標はＰＯＩ（ｘ１，ｙ１）と決定され，また，距離はｌｘと決定される。ＰＯＩと距離の情報は焦点位置設定部１２に設定される。このとき，２焦点の座標は，Ｆ（ｘ１−Δｘ，ｙ１）とＦ（ｘ１＋Δｘ，ｙ１）である。ただし，Δｘ＝ｌｘ／２である。【００９１】
また，フィルタＧを用いて画像処理を行い，最適な領域Ｒ（ｎ）を選定した場合，最適な弾性率測定位置がＲ（ｎ）の重心位置Ｐ（ｘ２，ｙ２）と選定された場合，ＰＯＩの座標はＰＯＩ（ｘ２，ｙ２）と決定され，また，距離はｌｘと決定される。ＰＯＩと距離の情報は焦点位置設定部１２に設定される。【００９２】
距離が設定されると，予想されるずり波の速度から，数式１や数式２のｎの値や最適な観測点が決定する。ここで，観測点は，ずり波の伝搬距離内において，ずり波の変位の絶対値の極大点，または極大点を含む複数位置に基づいて決まる。観測点は図示しない記憶媒体から読み出され設定される。また，観測点上でのずり波伝搬の振幅（数μｍ〜数十μｍ）の検波に用いるラスタとラスタ上のサンプリング点が決定される。各ラスタにおいて，変位検出用ビームの受信のＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency：繰返し送信されるパルスの周波数）は，予想されるずり波の周波数に対してナイキスト定理を満たすように設定する。例えば，ラスタがずり波の変位の方向と同じ場合は，ＰＲＦをずり波の周波数の２倍以上とする。決定したｎや観測位置を画面に表示するようにしてもよい。【００９３】
ステップＳ２０では，２焦点への変位生成用送波ビーム照射の切替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ，最終値Ｔｅｎｄ，および間隔ΔＴを設定する。初期値Ｔｓｔａｒｔ，最終値Ｔｅｎｄは，測定部位や２つの焦点間の距離ｄに対して数式１や数式２を満たす範囲でピークが得られる値を設定する。初期値Ｔｓｔａｒｔ，最終値Ｔｅｎｄ，および間隔ΔＴは，中央制御部２において，測定部位，深度，焦点間の距離などに応じて，図示しない記憶媒体から読み出されビーム時間設定部 
１４に設定される。【００９４】
次に，ステップＳ２２において，ずり波伝搬の振幅の検波をするラスタ上において，ずり波の変位検出の際に行う相関演算に使用する参照信号を取得した後，Ｔ１＝Ｔｓｔａｒｔの切替え周期でバーストチャープ信号を送信し，２つの焦点でずり波を発生させる。【００９５】
ステップＳ２４では，ずり波伝搬の振幅の検波をするラスタ上において，ずり波を検波するための超音波信号を受信する。各測定点での変位検出は，バーストチャープ信号がＯＦＦとなってから，すべての観測点においてずり波が到来して通り抜けるまでの間，常に検出してもよいし，また，ずり波が到来して通り抜けるまでの時間を，予め焦点と観測点との距離と推定されるずり波速度から求めておき，その時間だけ検出するようにしてもよい。後者の方が，ＰＲＦを高くすることができるので，高精度な変位検出が可能である。受波信号に対して，第二超音波送受信部３０において，バンドパスフィルタなどの信号処理でｆｍに相当する信号を抽出したあと，ずり波変位演算部３２において，周知されている相関演算等を行いずり波の変位を計算する。相関演算は，参照信号と変位検出用ビームにより受信した時間毎のエコー信号を用いて行われる計算である。この計算により，各観測点におけるずり波振幅の時間波形が得られる。【００９６】
ステップＳ２６では，直前の切替え周期ＴｍがＴｅｎｄかどうかを判定する。Ｔｅｎｄではなければ，ステップＳ２２に戻って，次のＴｍ＋１の切替え周期でバーストチャープ信号を送信する。ステップＳ２２において，再び参照信号を取得する場合，測定中の焦点位置のずれによる相関演算のロバスト性が大きい。また，Ｔｍ＋１の切替え周期以降のバーストチャープ信号の送信については，参照信号の取得を省き，１番始めに取得した参照信号を用いて相関演算を行うようにすれば，測定時間を短縮することができる。【００９７】
Ｔｅｎｄの場合は，図１７のステップＳ０８において，硬さスペクトル計算部３５において，ずり波の伝搬速度，弾性率，ずり弾性率等の硬さに関する値が計算される。図１７のステップＳ１２で診断を終了しない場合にはステップＳ０２，ステップＳ０８，ステップＳ２０，もしくはステップＳ２２に戻る。【００９８】
以降，バーストチャープ法による弾性率の測定方法のバリエーションについて述べる。【００９９】
図１３のように１組の２焦点の弾性率測定に対して，ピークが複数個観測できる場合には，複数個の切替え周期ＴＭ（ｎ）から数式２を用いて算出した複数個のｃの値の平均値から推定することも可能である。また，ピークとなる切替え周期ＴＭ（ｎ）の間隔ΔＴＭ＝ＴＭ（ｎ＋１）−ＴＭ（ｎ）から弾性率を推定したり，もしくは，複数個の切替え周期の間隔ΔＴＭの平均値から弾性率を推定したりすることも可能である。ここで，ΔＴＭは数式２から数式３のように導出される。
ΔＴＭ＝ｄ／ｃ＊(−４／(（２ｎ＋１)＊（２ｎ＋３））)‐‐‐(数式３)
また，２焦点への変位生成用送波ビームのＯＮ／ＯＦＦが交互になるように制御したが，同時にＯＮ／ＯＦＦとなるように制御して同時刻に変位を生じさせることも可能である。この場合は，干渉波が増幅してピーク値を持つ条件はｄが波長λの（ｎ＋１）倍のときであるので，数式１に対応して，数式４のようになる。
ｋ＊ｄ= (２πｆ／ｃ）＊ｄ  ＝  ２π（ｎ＋１） ‐‐‐（数式４）
高精度な弾性率の測定方法として，１回目に，切替え周期の間隔ΔＴを粗く設定して測定し，ＴＭを求め，次の測定で，ＴＭの付近の切替え周期でΔＴをより細かい設定にしてより詳細なＴＭの値を求めるようにしてもよい。【０１００】
また，各切替え周期Ｔｍについて１回のＯＮ／ＯＦＦ制御で次の切替え周期Ｔ（ｍ＋１）へ変更するのではなく，同じＴｍに対して数回ＯＮ／ＯＦＦを繰り返した後に次の切替え周期に設定するようにしてもよい。同じＴｍに対して数回ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより，より感度の高い測定が可能となる。【０１０１】
Ｔｍの値を大から小に変化させたが，逆に小から大に変化させることも可能であるし，ΔＴｍは固定値以外にも，等比級数など，任意の関数に基づいて変更することも可能である。【０１０２】
さらに，ピーク値（極大値）から弾性率を推定する方法について説明したが，極小値を用いてもよい。その場合，図１３において，ｋｄ＝２π，３π，・・・の値を用いる。また，極大値と極小値の間隔から推定することも可能である。極大値と極小値の間隔は，数式３で示されるピーク値の間隔ΔＴＭの１／２倍となるので，ピーク値の間隔を測定するよりも時間を短縮することができる。【０１０３】
さらに，２つの焦点に集変位生成用送波ビームを照射する方法について説明したが，生体内の１つの直線上に，等間隔に２つ以上の複数の焦点を設定し（例えば４個），１つおきの各焦点に対して焦点Ｆ１または焦点Ｆ２と同じシーケンスで変位生成用送波ビームを照射する（例えば，４つの焦点に対して，端から順に図１２の焦点Ｆ１のシーケンス，焦点Ｆ２のシーケンス，焦点Ｆ１のシーケンス，焦点Ｆ２のシーケンス）ことも可能である。これによって，干渉し合う波の数が増えるので，さらに安全性を保ちながら感度を向上させることができる。【０１０４】
さらに，切替え周波数を固定して，焦点間の距離ｄを変化させて測定する方法も考えら得られる。この方法では，変位生成用送波ビームの集束位置を変化させることができるので，より安全な測定が可能となる。【０１０５】
また，バーストの切替え周波数ｆｍを切り替えてビームを送信する代わりに，複数のｆｍを含むランダム波を用いることにより，変位生成用送波ビームの照射，および変位検出用ビームの送受信を１回とすることもできる。ずり波の変位計算後にスペクトル解析を行い，複数のｆｍに対する変位を計算する。これにより，測定時間を短くすることができる。【０１０６】
また，焦点数を３つ以上にした場合においても，バーストチャープ法を適用すれば，波の干渉性を利用することにより，各焦点で音響インテンシティを保ったまま，ずり波の変位を大きくすることが可能になり，したがって，安全性やずり波変位検出感度を向上させることが可能になる。焦点数が大きくなるほど，バーストチャープ法の効果は大きくなる。
【実施例３】
【０１０７】
次に，第３の実施例として，実施例１と実施例２を組み合わせたハイブリッド方式について説明する。図示しない実施例３のシステム構成は，図１のシステム構成に，図１０のビーム時間設定部１４，および，硬さスペクトル計算部３５が追加された構成となっている。ずり波変位演算部３２からの出力信号は，並列に設置された弾性率演算部３４と硬さスペクトル計算部３５の両方に入力される構成になっている。また，中央制御部３はビーム時間設定部１４，および硬さスペクトル計算部３５の両方に接続されている。並列配置された弾性率演算部３４と硬さスペクトル計算部３５は，操作者によって，どちらか一方を選択して使用する。本明細書において、弾性率演算部３４、硬さスペクトル計算部３５を、弾性率演算部と総称する場合がある。【０１０８】
実施例３では，図１７に示した，ハイブリッド方式の処理フローのステップＳ０８において，実施例１で説明した方法（すなわち，ずり波の観測位置ｘ（ｎ）とずり波の変位が最大となる時刻ｔ（ｎ）との関係），および，実施例２で説明したバーストチャープ法のいずれかの方法で弾性率測定を行う。どちらの方法で弾性率測定を行うかは，例えば，操作者によって図示しない入力デバイス等を用いて決定される。また，別の方法では，例えば，ステップＳ０６で選定された弾性率測定位置の深さ，ずり波生成用の超音波ビームのキャリア周波数，ずり波生成用の超音波ビームのＦ値（＝焦点距離／開口径），ずり波生成用の超音波ビームの照射時間，測定部位（乳腺，肝臓，前立腺，血管等）等 によって自動で決定される。自動で決定される場合は，中央制御部３において，弾性率測定位置の深さ，ずり波生成用の超音波ビームのキャリア周波数，測定部位に応じた最適な弾性率の測定方法が図示しない記憶媒体から読み出されるようになっている。実施例１と実施例２を組合せることにより，例えば，より安全な測定が必要な部位（血管の近く等），もしくは，超音波探触子１の使用できるチャンネル数が少なく照射する集束超音波ビームの音響インテンシティがある閾値より小さい際に，バーストチャープ法を適用したりすることが可能となる。【０１０９】
ずり波生成用の超音波ビームの照射時間がある閾値より小さい場合，ずり波生成用の超音波ビームのＦ値がある閾値より大きい場合，弾性率測定位置の体表からの深さがある値より大きい場合，もしくは，これらの値とずり波生成用の超音波ビームのキャリア周波数との関数で表される値がある閾値より大きい場合，バーストチャープ法が適用される。
【実施例４】
【０１１０】
実施例４は，被検体に超音波ビームを送信し，エコー信号を受信する超音波探触子を用いる超音波診断装置であって，第一の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，領域１内の歪み情報を演算する歪み演算部と，被検体内に集束ビームを放射して，被検体内の組織を変位させる変位生成部１０と，第二の変位検出用ビームを放射し，受波した被検体からのエコー信号に基づき，集束ビームにより生じるずり波の変位を検出して，領域１の内部に含まれる領域２内の弾性率を検出する弾性率演算部３４と，歪み情報に基づく歪み画像と弾性率を表示する表示部７と，歪み情報に基づき弾性率を検出する，少なくとも１つの弾性率検出位置を選定する測定位置選定部４０を有し，測定位置選定部４０は，歪みの分布が均一となる弾性率検出位置を複数箇所選定し，集束ビームを照射する少なくとも１つの焦点位置が，測定位置選定部４０において選定された複数箇所の弾性率検出位置から決定される超音波診断装置に関する。【０１１１】
すなわち，実施例１〜実施例３では，測定位置選定部４０から出力される弾性率測定を行う最適な位置は１つであったが，第４の実施例では，測定位置選定部４０から出力される弾性率測定を行う最適な位置が複数である超音波診断装置の構成の一具体例について説明する。【０１１２】
実施例４では，カーネルＫを作成して弾性率測定位置の選定を行う場合，歪みの標準偏差Ｓ（ｘ，ｙ）がある閾値以下となるカーネルＫの位置Ｐ（ｘ，ｙ）の全てが測定位置選定部４０から出力されるようになっている。また，カーネルＫを作成して歪み量の最大値と最小値の差の計算を行う場合，歪み量の最大値と最小値の差Ｍａｘ−ｍｉｎ（ｘ，ｙ）がある閾値以下となるカーネルＫの位置Ｐ（ｘ，ｙ）の全てが測定位置選定部４０から出力されるようになっている。また，フィルタＧを作成して画像処理を行う場合，フィルタＧより大きい領域を持つ領域Ｒ（ｎ）の全てが測定位置選定部４０から出力されるようになっている。閾値は，中央制御部３によって図示しない記憶媒体等から読み出されるか，もしくは，操作者によって図示しない記録媒体を介して入力される。【０１１３】
図１８に示すように，測定位置選定部４０から出力される位置ＰがＰ（ｘ１，ｙ１），Ｐ（ｘ２，ｙ２），Ｐ（ｘ３，ｙ３）の３つの場合について説明する。測定位置選定部４０から出力される位置Ｐの数は３つに限られず，２以上の整数である。実施例４では，測定位置選定部４０において，位置Ｐ同士の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が計算され，位置情報と共に距離の情報も中央制御部３に出力されるようになっている。中央制御部３では，３つの位置Ｐに対する焦点位置Ｆを焦点位置設定部１２に出力する。このとき，中央制御部３から出力される焦点位置の順序は焦点間の距離の大きさによって制御される。図１８の例では，Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１である。中央制御部３は前後する時刻に出力する２つの焦点位置Ｆ間の距離が大から小となるように，出力する３つの焦点位置Ｆの順序を決定する。実施例４におけるハイブリッド方式では，３つの集束位置に対して１箇所ずつ弾性率の測定を行い，１回の弾性率の測定が行われる度に弾性率画像を更新する。【０１１４】
図１８の例を用いて，実施例４におけるハイブリッド方式の処理フローについて説明する。ここでは，実施例１に適用した場合について説明する。また，実施例１と異なる部分のみについて説明する。また，位置Ｐ（ｘ１，ｙ１），Ｐ（ｘ２，ｙ２），Ｐ（ｘ３，ｙ３）に対して決定された焦点ＦをＦ（ｘ１−Δｘ，ｙ１），Ｆ（ｘ２−Δｘ，ｙ２），Ｆ（ｘ３−Δｘ，ｙ３）とする。【０１１５】
図３のステップＳ０６において，上述した３つの位置が選定され，また距離が演算される。次に，図３のステップＳ０８において，中央制御部３から焦点位置設定部１２に焦点Ｆ（ｘ１−Δｘ，ｙ１）が出力され，焦点Ｆ（ｘ１−Δｘ，ｙ１）に変位生成用送波ビームである集束ビームが照射されて弾性率測定が行われる。ステップＳ１０で弾性率画像が表示された後，ステップＳ１２で測定が終了されなかった場合，ステップＳ０８に戻り，次にＦ（ｘ３−Δｘ，ｙ３）が中央制御部３から焦点位置設定部１２に出力され，焦点Ｆ（ｘ３−Δｘ，ｙ３）に集束ビームを照射して弾性率測定が行われる。【０１１６】
ステップＳ１０で弾性率画像が表示された後，ステップＳ１２で測定が終了されなかった場合，ステップＳ０８に戻り，次にＦ（ｘ２−Δｘ，ｙ２）が中央制御部３から焦点位置設定部１２に出力され，焦点Ｆ（ｘ２−Δｘ，ｙ２）に集束ビームを照射して弾性率測定が行われる。ステップＳ１０で弾性率画像が表示された後，ステップＳ１２で測定が終了されなかった場合，ステップＳ０２に戻っての歪み分布の測定が行われ，再度，ステップＳ０６において複数の弾性率測定位置が選定される。このとき，複数の弾性率測定位置を再度選定するのではなく，先の時刻に選定された３つの位置を使用するようにしてもよい。【０１１７】
このように，ステップＳ０６において弾性率測定を行う位置を複数個所選定することによって，計算時間や測定時間の短縮が可能となる。また，弾性率測定をする時刻が前後する２つの弾性率測定位置において，２番目以降の位置は，前の時刻に照射された焦点位置から距離が離れている位置が選択されるため，それぞれの位置に対応する焦点位置に集束ビームを照射するときに生じる温度上昇が他の焦点位置の温度上昇に及ぼす影響を最小限にすることが可能である。また，連続して同じ場所に集束ビームを照射しないので，局所的な熱の温度上昇を小さくすることが可能である。【０１１８】
以上の説明においては，実施例１に適用した場合について説明したが，実施例２，実施例３の場合においても同様に，出力される焦点位置の順序が制御される。
【実施例５】
【０１１９】
実施例５では，実施例１〜実施例３における別の弾性率測定位置選定方法について説明する。ここでは，実施例１のシステム構成を前提にして説明する。また，カーネルＫとフィルタＧの大きさが弾性率測定を行う領域ＲＯＩ＿ｅと同じ場合について説明する。【０１２０】
実施例５では，図１９の（ａ）に示すように，カーネルＫまたはフィルタＧの大きさはｙ方向に半分に縮小されて，弾性率測定位置を選定するための信号処理が行われる。ここで，＋ｙ方向は変位生成用送波ビームである集束ビームの伝搬方向であり，＋ｘ方向はずり波の伝搬方向である。先に述べたとおり，ＲＯＩ＿ｅのｙ方向の長さは，変位生成用ビームの深さ方向の幅で決定される。ｙ方向の大きさが半分に縮小されたカーネルＫ，または，フィルタＧをカーネルＫ’，または，フィルタＧ’と呼ぶ。カーネルＫ，または，フィルタＧの深さ方向の長さがｌｙ，方位方向の長さがｌｘのとき，カーネルＫ’，または，フィルタＧ’の深さ方向の長さはｌｙ／２，方位方向の長さはｌｘとなる。深さ方向の長さは望ましくは，変位生成用送波ビームの深さ方向の幅の１／２の値である。【０１２１】
カーネルＫ’を作成して計算を行う場合，歪みの標準偏差Ｓ’（ｘ，ｙ）がある閾値以下となるカーネルＫ’の位置Ｐ’（ｘ，ｙ）の全てが計算によって導出される。また，カーネルＫ’を作成して歪み量の最大値と最小値の差の計算を行う場合，歪み量の最大値と最小値の差Ｍａｘ−ｍｉｎ（ｘ，ｙ）がある閾値以下となるカーネルＫ’の位置Ｐ’（ｘ，ｙ）の全てが計算によって導出される。また，フィルタＧ’を作成して画像処理を行う場合，フィルタＧ’より大きい領域を持つ領域Ｒ’（ｎ）（ｎは正の整数），及びＲ’（ｎ）の重心位置Ｐ’（ｘ，ｙ）の全てが画像処理によって導出される。閾値は，中央制御部３によって図示しない記憶媒体等から読み出されて自動で設定されるか，もしくは，操作者によって図示しない記録媒体を介して入力されて手動で設定される。【０１２２】
カーネルＫ’，または，フィルタＧ’を用いて信号処理して弾性率測定位置Ｐ’（ｘ，ｙ）が計算された後，測定位置選定部４０において，深さ方向にカーネルＫ’，または，フィルタＧ’が連続するような２つの位置Ｐ’（ｘ，ｙ）が探索される。例えば，２つの位置Ｐ’ （ｘ，ｙ）は１つの位置がＰ１’（ｘ’，ｙ’）のとき，もう一方の位置はＰ２’（ｘ’，ｙ’＋ｌｙ／２）である。深さ方向にカーネルＫ’，または，フィルタＧ’が連続するような２つの位置が見つかった場合，連続する２つの位置情報Ｐ１’（ｘ’，ｙ’），Ｐ２’（ｘ’，ｙ’＋ｌｙ／２）が測定位置選定部４０から中央制御部３に出力される。また，中央制御部３では，位置Ｐ１’とＰ２’に基づき焦点の位置Ｆ’が計算される。【０１２３】
図１９の（ａ）に示すようにＦ’のｘ座標はｘ’−ｌｘ／２であり，ｙ座標はｙ’＋ｌｙ／４である。ここで，ｌｘ／２はずり波の伝搬距離の半分の距離に相当する値である。また，ｙ’＋ｌｙ／４は位置Ｐ１’とＰ２’のｙ座標の中点，すなはち，弾性率測定を行う領域ＲＯＩ＿ｅの深さ方向の長さの半分に相当する値である。焦点Ｆ’の情報は焦点位置設定部１２に入力され，焦点Ｆ’に変位生成用送波ビームが照射される。また，焦点Ｆ’からｘ方向に伝搬するずり波の変位が検出される。【０１２４】
弾性率演算部３４において，ＲＯＩ＿ｅ内の弾性率が計算される際，焦点Ｆ’より浅い場所の弾性率，および，焦点Ｆ’よりも深い場所の弾性率の２つの弾性率が計算される。実施例５では，１箇所あたりの弾性率測定で，図２０に示すように２つの歪みε’，ε’’と，これらの歪みに対応する２つの弾性率Ｅ’，Ｅ’’との関係を調べることが可能である。従って，２組の歪みと弾性率から，２つの応力が計算される。上述したようにカラースケール設定部５０において，歪みのカラースケールが弾性率のカラースケールへ変換される。２組の歪みと弾性率の対応を把握することで，ε’とε’’の間の歪みに関する弾性率の推定がＥ’とＥ’’から内挿補間で求めることが出来る。同様に，求めたい歪みがε’とε’’の間にないときは，外挿補間でもとめることも可能である。２つの応力から内挿や外挿などの線形補間した値を用いることによって，変換の精度を向上させることが可能である。一般的には外挿より内挿のほうが精度が良いので，ε’とε’’はなるべく異なる値であるほうが，広い範囲で弾性率の推定精度が向上する。そのためには，図では２つのＲＯＩが隣接する場合で説明を行ったが，空間的に離れていても良い。一回のずり波の生成で，２つのＲＯＩをずり波が伝播すればよいのである。勿論既に記述したように，ずり波の発生箇所と計測箇所があまり離れてしまうと，信号対雑音比が低下してしまうので，ＲＯＩの設定の仕方には，この２つの観点（歪みが異なることと，信号対雑音比）を考慮する必要がある。また，２つの歪みε’，ε’’と，これらの歪みに対応する２つの弾性率Ｅ’，Ｅ’’との関係をＥ＝σ／εで表される曲線にフィッティングさせて応力の値１つを計算するようにしてもよい。フィッティング処理は，カラースケール設定部５０，もしくは，中央制御部３で行われ，フィッティングの演算は図示しない中央処理部のプログラム処理で行われる。深さ方向に連続する２つのカーネルＫ’，または，フィルタＧ’が存在しない場合，カーネルやフィルタの大きさ，または，閾値が自動または手動で変更される。また，深さ方向に連続する２つのカーネルＫ’，または，フィルタＧ’が存在しない場合，カーネルＫ，フィルタＧを用いて，再度信号処理を行って弾性率測定位置を選定し，実施例１，実施例２，実施例３の方法で弾性率測定が実施されるようにしてもよい。【０１２５】
ここまで実施例１のシステムに基づき説明したが，実施例２，実施例３においても同様の方法で適用可能である。また，カーネルの大きさを深さ方向に半分とする以外に，１／ｍ（ｍは正の整数）と縮小することも可能である。１／ｍ（ｍは正の整数）に縮小すると，弾性率演算部３４で計算される，弾性率と歪みの組がｍ倍になるので，平均化して計算される応力の精度を向上させることが可能である。弾性率測定の際にハイブリッド方式を適用する場合，２焦点の位置は，例えば図１９の（ａ）のＦ’（ｘ’−ｌｘ／２，ｙ’＋ｌｙ／４），Ｆ’’（ｘ’＋ｌｘ／２，ｙ’＋ｌｙ／４）に設定される。【０１２６】
さらに，図１９の（ｂ）のようにｘ方向，すなわち，ずり波の伝搬方向にカーネルＫやフィルタＧの大きさを半分に縮小するようにしてもよい。このとき，縮小されたカーネルＫ’やフィルタＧ’の方位方向の長さは望ましくは，ずり波の伝搬距離の１／２の値である。【０１２７】
ずり波の伝搬方向にカーネルＫやフィルタＧの大きさを半分に縮小する場合，ハイブリッド方式を用いて弾性率を測定する際に，それぞれのｎに対し，ピーク値となる切替え周期Ｔｍの値であるＴＭ（ｎ）の値は２つとなる。これは，２つの焦点の間に２種類の異なるずり波の伝搬速度を持つ媒質が存在するためである。ここで，数式２のように，ＴＭ（ｎ）はずり波の伝搬速度に反比例する。また，ずり波の伝搬速度は歪みが小さいほど速くなるので，歪みが小さい領域において，より小さなＴＭ（ｎ）が得られる。したがって，２つの領域の歪みとずり波速度，すなわち，歪みと弾性率を識別することが可能となる。【０１２８】
各実施例の測定対象である被検体は，例えば，肝臓，乳腺，血管，前立腺などの生体が挙げられる。各実施例は，ずり波を用いた弾性率計測と歪カラー画像を合成する手法であるが，歪カラー画像の取得が，弾性率計測に先立った行われることが，特徴の一つである。歪カラー画像の取得を先に行うことで，弾性率計測に適した場所を選ぶことが可能となり，弾性率計測の精度と，弾性率計測に基づいた合成画像の精度を大きく向上することが出来る。【０１２９】
以上，本発明の種々の実施例について説明してきたが，本発明はこれらの実施例に限定されるものなく，様々な変形例が含まれうることは言うまでもない。上述した実施例は本発明のより良い理解のために説明したものであり，本発明はそれに限定されるもので無い。また，ある実施例構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり，ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。例えば，実施例４と実施例５を組合せることも可能である。【０１３０】
また，各実施例において，ずり波を生成する際，超音波集束ビームの代わりに，機械駆動（ＤＣモータ，振動ポンプなど），手動圧迫，電気パルスによる圧迫，心臓や血管等の生体組織の動き等の周知の方法を用いてもよい。また，リニアアレイ型の探触子の代わりに２次元探触子を使用してもよい。また，超音波探触子１の各素子は，例えばセラミック，高分子を材料とする圧電素子，シリコンの静電気力を利用した振動子等に変更してもよい。【０１３１】
また，変位生成用送波ビームを変位生成用送波ビームの伝搬方向に沿った複数個所に照射することによって，ずり波の平面波を生成し，ずり波の伝搬距離を長くすることも可能である。また，変位の検出において，相関演算の他，相互相関演算，最小二乗和，ドプラ法などの周知の計算方法を用いて変位の計算が行われるようにしてもよい。【０１３２】
なお，上述した各実施例の構成，機能，処理部等は，それらの一部又は全部を専用のハードウェア構成，あるいはソフトウェア構成，あるいはそれらを共用した構成としても良いことは言うまでもない。【０１３３】
以上種々の実施例を詳述したが，本明細書は，特許請求の範囲に記載した請求項の発明以外に種々の発明を含んでいる。
【符号の説明】
【０１３４】
１…超音波探触子，
２…送受切替スイッチ，
３…中央制御部，
４…カラーＤＳＣ，
５…白黒ＤＳＣ，
６…合成部，
７…表示部，
１０…変位生成部，
１１…変位生成用送波波形生成部，
１２…焦点位置設定部，
１３…変位生成用送波ビーム生成部，
１４…ビーム時間設定部，
２０…第一超音波送受信部，
２２…変位演算部，
２４…歪み演算部，
３０…第二超音波送受信部，
３２…ずり波変位演算部，
３４…弾性率演算部，
３５…硬さスペクトル計算部，
４１…歪み画像，
４２…カーネルＫ，
４３…弾性率カラースケール，
４４…フィルタＧ，
４５…Ｂモード像，
４６…弾性率画像，
４７…弾性率（絶対値，最大−最小），
４０…測定位置選定部，
５０…カラースケール設定部，
６０…弾性率測定位置演算部，
６１…入力部，
６２…変位生成用ビーム伝搬経路推定部，
１００…超音波探触子１の各素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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