(57)【要約】  生体などの測定対象物の視野内に異なる音速を持つ複数の組織が混在している場合に，高精度に弾性率や粘性等の硬さを測定する。対象物の組織内の音速の不均一性を検出する手段として，変位生成部１０の変位生成用ビーム生成部１３から変位生成用送波ビームを超音波探触子１に印加し，生体組織内に集束超音波を照射し，ずり波を発生させる。変位検出部２０の変位検出用送波ビーム生成部２２と変位検出用受波ビーム演算部２３を用いて検出した，ずり波の複数の位置の変位時間波形から，例えば積分値と最大振幅値等の少なくとも２つの情報を得る。変位検出部２０の不均一性検知部２６により，これら２つの情報に基づき，組織構造に起因する音速の不均一性に関する物理量を検出し，表示部５に表示する。
2012077579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，
前記対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，
前記対象物からのエコー信号を受波し，前記超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，
前記変位検出部は，検出した前記ずり波変位の時間波形に基づき，前記対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する，
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，
前記不均一性検知部は，前記ずり波の変位の時間波形から少なくとも２つの情報を得，得られた前記２つの情報から前記時間波形の幅を計算し，前記不均一性を評価する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性は前記対象物の構造に起因するずり波の音速の不均一性である，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性は周波数分散性に起因するずり波の音速の不均一性である，
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，
前記ずり波の変位の時間波形から得られる前記２つの情報は，前記ずり波の変位の時間波形の積分値および最大振幅値である，
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，
前記ずり波の変位の時間波形から得られる前記２つの情報は，前記ずり波の変位の時間波形の半値幅および最大振幅値である，
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，
前記不均一性検知部は，前記ずり波のピークの数を計算し，前記不均一性を評価する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性検知部は，
前記ずり波の変位に対する空間的に微分演算を行う，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１に記載の超音波診断装置であって，
前記変位生成部は，前記超音波集束ビームの集束点を設定する焦点位置設定部を有する，ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項９記載の超音波診断装置であって，
前記焦点位置設定部は，前記対象物内の異なる位置に，前記超音波集束ビームの集束点を設定可能である，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
超音波により対象物の診断を行う超音波診断装置であって，
前記対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，
前記対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，
前記対象物からのエコー信号を受波し，前記超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，
前記変位生成部は，前記超音波集束ビームを生成する変位生成用送波ビーム生成部と，前記超音波集束ビームの周波数を設定するビーム周波数設定部を有し，
前記変位検出部は，検出した前記ずり波変位に基づき，前記対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性検知部は，前記ずり波の変位の時間波形から少なくとも２つの情報を得，得られた前記２つの情報から前記時間波形の幅を計算し，予め設定された閾値を用いて前記不均一性を評価する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性検知部が評価する前記不均一性は，前記対象物の構造に起因する音速の不均一性，または周波数分散性に起因するずり波の音速の不均一性である，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の超音波診断装置であって，
前記不均一性検知部は，前記対象物の構造に起因する音速の不均一性を評価した後に，周波数分散性に起因するずり波の音速の不均一性を評価する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の超音波診断装置であって，
前記変位生成部は，前記変位生成用送波ビーム生成部が生成する超音波集束ビームの照射ビーム時間を設定するビーム時間設定部を更に有し，
前記変位検出部は，検出したずり波変位の時間波形に基づき，前記対象物の硬さのスペクトルを算出する硬さスペクトル計算部を更に有する，
ことを特徴とする超音波診断装置。
【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内部の音速に関する不均一性を検出する超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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，従事者はプローブを被検体表面に押し当てて圧迫し，生体などの測定対象物の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に限られるという課題がある。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。【０００３】
そこで，超音波集束ビームを用いて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弾性率やヤング率といった弾性率を算出したりする。この技術を用いると，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。【０００４】
測定範囲内の組織に音速に関する不均一性が存在すると，測定された弾性率は複数のずり波の伝搬速度を含んだ値となる。音速の不均一性の要因となるものとして，組織構造，周波数分散性，振幅，粒子速度などがある。例えば，周波数分散性に関しては，非特許文献１，非特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２００４０６８１８４
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｄｅｆｆｉｅｕｘ他，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．３，２００９．
【非特許文献２】Ｃｈｅｎ他，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎ．  Ｆｅｒｒｏ．Ｆｒｅｑ．Ｃｏｎｔｒ．，Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．1，２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来，ずり波速度の推定する際，組織構造に起因する音速の不均一性は考慮されていない。すなわち，測定範囲内の組織ではずり波速度が同じであると仮定されている。従って，測定視野内に異なる音速を持つ組織が混在している場合では，平均化されたずり波の伝搬速度，および弾性率を測定していることになる。組織構造に起因する音速の不均一性を画像化し，診断できれば，正常組織と悪性組織との違いを識別する方法の１つとなり得る。【０００８】
本発明の目的は，超音波送受信によって測定対象物内部の音速に関する不均一性を検出することが可能な超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため，本発明においては，対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，対象物からのエコー信号を受波し，超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，変位検出部は，検出したずり波変位の時間波形に基づき，対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する構成の超音波診断装置を提供する。【００１０】
また，上記の目的を達成するため，本発明においては，超音波により対象物の診断を行う超音波診断装置であって，対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，対象物からのエコー信号を受波し，超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，変位生成部は，超音波集束ビームを生成する変位生成用送波ビーム生成部と，超音波集束ビームの周波数を設定するビーム周波数設定部を有し，変位検出部は，検出したずり波変位に基づき，対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する構成の超音波診断装置を提供する。【００１１】
すなわち，上記の目的を達成するため，本発明の好適な態様においては，組織内の音速の不均一性を検出する手段として，生体組織内に集束超音波を照射し，ずり波を発生さ，発生したずり波の複数の位置の変位時間波形に対し，それぞれの波形から少なくとも２つの情報を得て，組織構造に起因する音速の不均一性に関する物理量を測定し，表示する構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，超音波集束ビームによって生じたずり波の波形形状から，組織構造に起因する音速に関する不均一性を画像化することによって，測定対象内に音速の不均一な部位があるかどうかを診断することができる。【００１３】
また，組織構造に起因する音速に関する不均一性の他，周波数分散性，振幅が原因となる音速の不均一性を画像化し，診断することが可能となる。更に，バーストチャープ法の適用により，より高精度な不均一性の評価ができる。【００１４】
さらには，不均一性の度合いから正常組織と悪性組織とを識別すること診断方法への応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１〜４における，超音波診断装置のシステム構成図である。
【図２】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３】実施例１に係る，超音波のビーム生成を説明する図である。
【図４】実施例１に係る，超音波ビーム送受信のシーケンスを示す図である。
【図５Ａ】実施例１に係る，音速が均一な組織の場合のずり波変位を説明する図である。
【図５Ｂ】実施例１に係る，音速が均一な組織の場合のずり波変位の時間波形を説明する図である。
【図６】実施例１に係る，音速が不均一な組織の場合のずり波変位の時間波形を説明する図である。
【図７】実施例１における不均一性測定時のフローチャートを示す図である。
【図８】実施例１に係る，ＲＯＩの大きさを決定するパラメータを説明する図である。
【図９】実施例１に係る，不均一性の表示画面の例を説明する図である。
【図１０Ａ】実施例２における不均一性の計算方法の一例を説明する図である。
【図１０Ｂ】実施例２における不均一性の計算方法の他の例を説明する図である。
【図１１】実施例３における不均一性測定時のフローチャートを示す図である。
【図１２】実施例３に係る，音速が不均一な組織の場合のずり波変位の時間波形を説明する図である。
【図１３】実施例４におけるずり波速度と周波数との関係を示す図である。
【図１４】実施例５における超音波診断装置のシステム構成図である。
【図１５】実施例５における超音波探触子による測定図である。
【図１６】実施例５における超音波診断装置の処理シーケンスを示す図である。
【図１７Ａ】実施例５に係る，音速が均一な組織の場合のずり波変位のスペクトル分布を示す図である。
【図１７Ｂ】実施例５に係る，音速が不均一な組織の場合のずり波変位のスペクトル分布を示す図である。
【図１８】実施例５に係る，バーストチャープ法を利用した不均一性測定時のフローチャートを示す図である。
【図１９】実施例５に係る，変位とずり波伝搬の方向を説明する図である。
【図２０】実施例５に係る，不均一性の表示画面の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下，本発明の実施例を図面に従い説明する。図１に実施例１〜４に係る装置全体構成を示す。
【００１７】
同図において，図示しない被検体に向かって超音波ビームの送受信をする超音波探触子１，被検体内に変位を生じさせる変位生成部１０，被検体内に生じた変位を検出する変位検出部２０，および，変位生成部１０と変位検出部２０を制御するための中央制御部３から成る構成である。超音波探触子１が送受切替え部として機能する送受切替えスイッチ２を介して変位生成用送波ビーム生成部１３，変位検出用送波ビーム生成部２２，および，変位検出用受波ビーム演算部２３に接続されている。ビーム周波数設定部１４は，変位生成用送波ビーム生成部１３からの超音波集束ビームの周波数を設定する。なお，図示を省略したが，中央制御部３は，直接あるいは間接的に送受切替え部として機能する送受切替えスイッチ２も制御する。
【００１８】
まず，変位生成部１０について説明する。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の素子毎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，変位生成用超音波ビームが照射される。変位生成用超音波ビームの照射開始時間と終了時間はビーム周波数設定部１４で設定される。ここで，ビーム周波数とは，変位生成用超音波ビームの照射の繰り返し周波数のことを示している。
【００１９】
次に，変位検出部２０について説明する。変位生成用超音波ビームの照射後，被検体内組織の変位を検出するための変位検出用超音波ビームが照射される。変位生成用の超音波ビームと同様，変位検出用送波ビーム生成部２２は変位検出用送波波形生成部２１で作られた波形を用いて，超音波探触子１の素子毎の送波信号に遅延時間や重みを与えて，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，変位検出用受波ビーム演算部２３に送られる。変位検出用受波ビーム演算部２３の出力は検波部２５において，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の信号処理の後，不均一性検知部２６で不均一性に関する値が計算される。検波部２５，および，不均一性検知部２６の出力はスキャンコンバータ４において画像信号に変換され，表示部５において，硬さを示す数値や画像として表示される。
【００２０】
なお，同図に示すブロックの一部である中央制御部３，不均一性検知部２６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。
【実施例１】
【００２１】
本実施例では，図２に示されるように，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超音波ビームを集束する場合について説明する。ここでは，所望の断層面内において，変位生成用超音波ビーム（＝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。【００２２】
図３の上段，下段に示すように，超音波のビーム生成は，各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。焦点に変位生成用超音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，変位生成用超音波ビームの照射が止められると，変位量が緩和される。図２において，模式的に示すように，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水平方向にずり波が発生する。【００２３】
次に，図４を用いて，超音波探触子１よる超音波ビームの送受波方法について説明する。図４に，変位生成用送波ビーム，変位検出用送波ビーム，変位検出用受信ビームの照射シーケンスを示す。変位検出用送波ビーム，変位検出用受信ビームの順に照射し，ずり波の変位を検出する演算に使用する参照信号を得る。ＯＮ／ＯＦＦは例えば，電圧の振幅値で制御され，ＯＮを１，ＯＦＦを０とする。今後，特に指示がない場合は，ＯＮが１，ＯＦＦが０を意味する。送波ビームはＯＮとなるときに，照射される。なお，受波ビームをＯＮにするとは，送受波切替えスイッチ２において，変位検出用送波ビーム生成部２２と超音波探触子１の接続を切り離し，変位検出用受波ビーム演算部２３と超音波探触子１の接続を行い，受波信号の取得，ビーム生成のための整相加算演算を行うことである。【００２４】
最初に，変位検出用送波ビームと変位検出用受波ビームが順にＯＮとなり超音波探触子１から参照信号を得る。参照信号を得た後，焦点Ｆに変位生成用送波ビームを照射し，ずり波を発生させる。このとき，変位生成用送波ビームの照射のＰＲＦｐ（繰返し送信されるパルスの周波数）をビーム周波数設定部１４で設定し，周波数ＰＲＦpで複数回照射する。本技術では，変位生成用送波ビームのキャリア信号の周波数ではなく，ＯＮとＯＦＦの周波数ＰＲＦpを制御して，不均一性を測定していることが特徴である。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。図４では，例として変位生成用送波ビームの照射回数を３回としているが回数はこれに限らない。照射回数が多い方が，ＰＲＦｐの帯域幅が狭くなり，変位生成用送波ビームの周波数に対する分解能が向上する。その一方，照射回数が1回であることも多く，以下の図５や６は照射回数1回の場合を例にして変位の時間変化を示している。これは以下の理由による。通常の送波条件では，方位方向のビーム幅は１ｍｍ程度であり，ずり波の音速が1m/sの場合，PRFpは1kHzの場合，ずり波を生成するための放射圧が生成する幅（方位方向のビーム幅）と波長が等しくなる。つまり変位を大きくするためには，PRFpは1kHz以下であることが望ましい。しかしPRFpを1ｋHz以下すなわち1msより長くすると，温度上昇のリスクが増大する。放射圧は圧力の二乗に比例し，温度上昇は圧力の二乗と照射時間の積に比例するので，放射圧と温度上昇の比は照射時間に反比例する。よって過度に長い照射時間は安全性と大きな変位量を得ることを両立するのに適していない。これらのことを考慮すると照射回数は1回であることが望ましい。変位生成用ビームの照射後，ずり波の変位を検出するため，変位検出用送波ビームと変位検出用受波ビームが順にＯＮとなる。【００２５】
図１の検波部２５において，バンドパスフィルタ等などの通常の信号処理演算が行われ，変位検出用送受波ビームによって得られた信号から，ＰＲＦｐに相当する信号が抽出される。バンドパスフィルタ等による処理は省略することも可能である。ずり波の変位は，先に得た参照信号と，変位生成用送波ビームの照射後に変位検出用送受波ビームによって得られた信号とを用いて算出される。変位の算出には，周知技術である相関演算，位相差検波などが用いられ，変位検出の演算は不均一性検知部２６で行われる。変位検出用送受波ビームを繰り返し周波数ＰＲＦｄで繰り返しＯＮとし，ずり波変位（数μｍ〜数十μｍ）の時間波形を検出する。ＰＲＦｄ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，変位を検出するラスタがずり波の変位の方向と同じ場合は，ＰＲＦｄをずり波の周波数の２倍以上とする。
ＰＲＦｄは変位検出用送波波形生成部２１で設定する。【００２６】
図５Ａ〜図６に変位検出位置におけるずり波変位（＝ずり波の振幅値）の時間変化を示す。変位検出位置は，例えば図５Ａのように，ずり波の伝搬方向に沿っており，かつ，等間隔に並ぶ複数位置ｘ１，ｘ２，ｘ３とする。ここで，焦点の位置をｘ＝０とし，ｘ１＜ｘ２＜ｘ３とする。【００２７】
まず，図５Ａ，図５Ｂを用いてずり波の伝搬経路上の組織が組織構造に起因する音速が均一な構造を有する場合について説明する（Ｔａｂａｒｕ他，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ. ３０，２００９，ｐｐ．５２５−５２６参照）。ここで音速とは，ずり波の伝搬速度を意味する。焦点Ｆで発生したずり波は，伝搬しながら位置ｘ１，ｘ２，ｘ３の順に到達するため，各位置ｘで観測される変位の時間波形がピークとなる時間ｔ１，ｔ２，ｔ３はｔ１＜ｔ２＜ｔ３となる。図５Ｂに示すように，ずり波の音速（＝伝搬速度）ｃは位置ｘ（ｎ）を縦軸，ピークとなる時間ｔ（ｎ）を横軸としたときの傾きから，後で詳述する不均一性検知部２６で推定する。ただし，ｎは正の整数であり，図５Ａ，図５Ｂでは，ｎ＝１，２，３である。そして推定したずり波の伝搬速度を用いて，ヤング率やずり波弾性率等の弾性率が計算される。例えば，ずり波の音速ｃ，組織密度ρからずり弾性率（＝ρｃ２），またはずりポアソン比を０．５と仮定し，ヤング率（＝Ｅ：３ρｃ２）等の弾性率が計算可能である。【００２８】
次に，図６を用いて，ずり波の伝搬経路上で２つの異なる音速を有する組織が混在している場合について説明する。この場合，０＜ｘ＜ｘ１の間にずり波の音速ｃ１，ｃ２（ｃ１＞ｃ２）の組織が混在しているとする。このとき，焦点Ｆから発生したずり波が変位検出位置ｘ１に到達するまでの時刻ｔ１＿１は，音速ｃ１を有する組織を通過した時刻が音速ｃ２を有する組織を通過した時刻ｔ１＿２よりも早くなる。従って，位置ｘ１でのずり波変位の時間波形には２つのピーク値が現れる。位置ｘ２，ｘ３についても同様に時間波形は２つのピーク値を有する。【００２９】
ここでは，検出位置の数は３つとしているが，検出位置の数はこれに限らない。位置ｘの間隔Δｘは，ずり波の波長λに対して十分小さい間隔例えば，１／１０λとする。ただし，波長はｃ／ＰＲＦｐで計算される。望ましくは，波長を計算するときに用いるずり波の音速ｃは不均一性を測定する対象部位において想定される最小の速度，もしくは，必要とするずり波速度分解能で決まるずり波速度の差（Δｃ＝ｃ１−ｃ２）のうち，小さい方の値を用いる。【００３０】
図６に示すように，組織構造に起因する音速に関して均一な組織の場合に比べ，組織構造に起因する音速が不均一な組織ではずり波変位の時間波形は複数のずり波変位の波形が時間方向にシフトして足し合された波形となるため，波形の幅が広くなる。したがって，図６の位置ｘ１における幅ｄ２は，図５Ａの位置ｘ１における幅ｄ１よりも大きい値となる。これらｄ１とｄ２は例えば，半値幅や―６ｄＢ幅と定義される。【００３１】
本実施例においては，図１の不均一性検知部２６において，複数のずり波変位の時間波形から少なくとも２つの情報を得て，構造に起因する音速の不均一性の評価を行う。不均一性の評価方法としては，例えば，上述したずり波変位の時間波形の幅の広がり度合いを計算する。この時間波形の幅は，例えば，ずり波変位の時間波形から２つの情報量として，積分値と最大振幅値を求め，積分値を最大値で割った値と定義する。【００３２】
半値幅より，複数のずり波変位の時間波形から少なくとも２つの情報，すなわち，積分値と最大振幅値を求め，この積分値を最大振幅値で割った値を時間波形の幅として用いた方が良いのは以下の理由による。半値幅は最大振幅の半分の値をとる２点を波形の中で探し，その２つの点と点の距離（今回の場合は横軸が時間となるので，２つの時刻間の時間差）を幅とする計算方法である。このため，図６に示すような二つのピークをもつような波形の場合，２つのピークの間の凹みが，最大振幅の半分を下回った場合，最大振幅の半分の値をとる点が４つ以上出現してしまうことになる。もし二つのピークがほぼ等しい場合は，４つ以上の半値を取る点が得られても，その中で時刻が最も早いものと遅いものの差を取れば半値幅を得ることは出来るが，実際には二つのピークの振幅が必ずしも等しいとは限らないので，伝搬に伴い半値幅がずり波の速度が速い成分もしくは遅い成分片側だけの半値幅になったり，両方を含んだピークの半値幅になったりするので，定量的に求めた半値幅が，定性的に同じ現象を追跡している訳では無くなってしまう可能性がある。また，図６の波形の例ではノイズが入っていないが，ノイズが入っている状態で最大振幅を探すと，ノイズの大きさによって，最大振幅の値の見積もりに誤差が含まれ，半値の推定にも誤差が含まれる。この結果，信号対雑音比が悪い場合には半値幅でビーム幅を推定するのは必ずしも好ましく無い。ここまでは半値幅を例に説明したが，最大変位に対して，一定の変位を取る場所を時間波形上で探す操作，例えば-20dB幅や-40dB幅などで時関波形の幅を推定しても原理的には上記の二つの課題を克服出来ない。【００３３】
そこで，本実施例では積分値を最大振幅で割った値を時間波形の幅を示す指標として用いる。まず積分値であれば，時間波形が複数のピークに分裂してもその影響が少ない。また積分操作は高周波成分を抑制するローパスフィルタと同じ機能をするので，ノイズの影響を受けにくい。【００３４】
図６の不均一は生体中の場所によって音速が異なる効果と，後の実施例で説明されるずり波音速の周波数分散の効果が混ざってしまう場合がある。照射回数を1回で，かつなるべく単一の周波数成分をもったずり波を作るには，変位生成用送波ビームの振幅をハニング波形などのように立上がりと立下りが滑らかな形状となるようにした方が望ましい。図４の例では矩形波の例であるが，矩形波はPRFｐ以外にも３PRFｐや５PRFｐなどPRFｐの奇数倍の成分も多く含んでしまう。これらの成分を抑制するには，ハニング波形を用いる方法が有効であることは周知のとおりである。【００３５】
次に，図７のフローチャートを用いて，本実施例の不均一性検知部２６において，構造に起因する音速の不均一性を測定評価する処理フローについて説明する。上述したように，不均一性検知部２６の処理フローは，ＣＰＵのプログラム処理によって実現可能である。まず，ステップＳ００で診断を開始する。次に，ステップＳ０２において，断層像を表示する。表示する断層像は，例えばＢモード像，または，歪み量などの硬さに関する画像とする。ステップＳ０４では，不均一性を測定する範囲（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定する。【００３６】
測定するＲＯＩにおいて，ずり波伝搬方向の幅（この場合，方位方向の幅）は，ずり波の有効伝搬距離から決定される。また，測定するＲＯＩのずり波伝搬方向に垂直な幅（この場合，深さ方向の幅）は，変位生成用送波ビームの伝搬する方向，例えば図２では体内の深さ方向の音源の幅から決定される。ずり波は減衰しながら伝搬するため，ある伝搬距離を超えると超音波診断装置の変位検出限界値を超える。変位検出限界となる距離を有効伝搬距離と呼ぶ。ただし，変位検出限界値は，超音波診断装置のダイナミックレンジや変位検出用超音波ビームの周波数などのパラメータで決まる。ずり波の有効伝搬距離は，変位生成用送波ビームの音響インテンシティ，変位生成用送波ビームのＦ値（＝焦点距離／開口径），変位生成用送波ビームの周波数，変位生成用送波ビームが伝搬する方向の音源の幅，変位生成用送波ビームの照射時間，ずり波の最大変位量などのパラメータから決定することができる。【００３７】
例えば，図８には，周波数２ＭＨｚ，照射時間１ｍｓ，瞬時的な音響インテンシティ１ｋＷ／ｃｍ２の場合の，有効伝搬距離，最大変位量，Ｆ値，および，音源の幅との関係を示している。これらのパラメータは測定対象となる組織毎に実験的または計算的に予め決定されており，図示しない記憶媒体等に記憶されている。測定する部位や変位生成用送波ビームの照射パラメータ等によって，中央制御部３が記憶媒体から最適なＲＯＩの大きさを決定する。【００３８】
もしくは，ＲＯＩのずり波伝搬方向は実験的または計算的に予め決定される値，例えば３０λ（λはずり波の波長）より小さい値とする。【００３９】
ＲＯＩの位置は，術者がステップＳ０２のステップで表示部５に表示した断層像を見て，図示しないキーボード，トラックボール，マウス等の入力デバイスを介して術者が決定してもよいし，または，中央制御部３が図示しない記憶装置（メモリ）等から，肝臓，乳腺などの測定部位に応じた位置を読み出し，決定してもよい。術者が手動で設定する場合では，血管などを避けてＲＯＩを設定することが可能である。次に，ステップＳ０６において，ずり波の変位が測定され，続いて，ステップＳ０８で構造に起因する音速の不均一性が計算される。ステップＳ１０で，測定された不均一性を示す値，例えば，上述した時間波形の幅が断層像と共に表示部５の画面に表示される。断層像は，ステップＳ０２で表示した断層像と同じ，もしくは，不均一性評価の直前または直後の時刻に撮像した断層像とする。【００４０】
図９に，不均一性，すなわち時間波形の幅の表示部５による表示例を示した。不均一性の値（＝時間波形の幅）を表示する位置は， 例えば，ＲＯＩの近く，もしくは，図９の上段に示すように表示部５の画面上の断層像の横とする。時間波形の幅は例えばＲＯＩ内の各位置ｘ（ｎ）で計算された時間波形の幅の平均値として表示される。このとき，標準偏差等を時間波形の幅の平均値と共に表示し，術者が測定精度を確認する指標としてもよい。【００４１】
別の表示方法では，時間波形の幅はＲＯＩ内にカラーで表示される。その際，図９の中段に示すように時間波形の幅に対応するカラーバーが同じ画面内に表示され，術者は測定部位の不均一度合を視覚的に判断することができる。カラーバーは，予め測定部位に応じたスケーリング値が，図示しない記憶装置等から中央制御部３を介して読みだされ，スケーリングされる。また，各位置ｘ（ｎ）における時間波形の幅Ｄに対し，ずり波の伝搬ｘに関する空間微分，すなわちｄＤ／ｄｘを計算し，空間的な時間波形の幅の情報をＲＯＩ内にマッピングすることも可能である。そのときの画面には，例えば図９下段に示すように，ＲＯＩ内に時間波形の幅の空間微分を表すカラーマップと，時間波形の幅の空間微分に対応するカラーバーが表示される。空間微分値を表示することによって，より空間分解能の高い不均一性を診断することが可能になる。【００４２】
図７のステップＳ１２で，終了する信号が図示しない入力デバイスを介して入力されると，ステップＳ１４で不均一性の測定が終了する。また，ステップＳ０４で設定したＲＯＩ内で再度測定したい場合や，別の位置にＲＯＩを設定して測定したい場合には，ステップＳ０４やステップＳ０６に戻り，引き続き不均一性が評価される。２つ以上の複数の位置を測定した場合には，カラーバーのスケーリングを測定された複数の不均一性の値に応じて，変更してもよい。同じＲＯＩで測定した場合，ステップＳ１０において，例えば図９上段に表示される時間波形の幅は測定毎の結果，および各測定の平均値などとする。また，複数の位置にＲＯＩを設定した場合では，図９上段において，ＲＯＩ１，ＲＯＩ２のように番号をつけ，断層像内にＲＯＩの位置情報と，得られた時間波形の幅の結果を対応できるようにしてもよい。図９中段や図９下段に示す例では，断層像内に複数のＲＯＩと時間波形の幅の結果が表示される。【００４３】
複数回測定を行う際に，プローブの動きや被検体の体動のため，前後する不均一性測定時で，撮像される部位がずれ，それに伴いＲＯＩの位置情報も空間的にずれる可能性がある。複数回測定する場合には，ＲＯＩの位置情報は例えば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，ＲＯＩの位置情報を随時補正することも可能である。【００４４】
以上説明した時間波形の幅などの不均一性の測定方法において，変位生成用超音波ビームの伝搬方向は体表に対して垂直な方向の他，斜め方向としてもよい。ただし，変位検出用送波ビーム生成部２２では，変位検出用受波ビーム演算部２３に入力される受波ビームに対して，受波ビームの方向とずり波の進む方向が平行とならないように，また，なるべく両者が直交するように制御する。ずり波の伝搬方向が変位方向，すなわち，変位生成用送波ビームの方向に対して直交する方向であるので，受波ビームの伝搬方向とずり波の伝搬方向が平行であると，変位に対する検出感度を失ってしまうからである。そのため，変位生成用超音波ビームの伝搬方向は，望ましくは体表面に対して垂直となるように設定する。【００４５】
図７のステップＳ０４において，ＲＯＩのサイズを，有効伝搬距離や音源の幅で決定されるサイズに設定するのではなく，術者が図示しない入力デバイスを介して所望の大きさに設定するようにしてもよい。このとき，もし，所望の大きさが最適なＲＯＩのサイズよりも大きい場合には，最適なＲＯＩの位置をずらしながら，各位置でＳ０６とＳ０８を施行するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４６】
不均一性検知部２６において，複数のずり波変位の時間波形から不均一性の評価を行うための，第２の実施例について，図１０Ａ，図１０Ｂを用いて説明する。【００４７】
図１０Ａに示すように，１つの方法では，ずり波変位の時間波形１０１を周知である任意の関数，例えば，多項式関数，指数関数，ガウシアン関数などを用いてフィッティングした後，ローパスフィルタ等を用いてノイズ除去する。その後，フィッティングした波形１０２のピーク値ｄｐから―６ｄＢ小さい値を閾値とする半値幅Ｗを計算する。フィッティングする前にノイズ除去処理をしてもよいし，ノイズ除去処理を省くことも可能である。フィッティング後，または，ノイズ除去後に実施例１で記した時間波形の幅を計算してもよい。半値幅Ｗの他，フィッティング後の変位波形がピークとなる時間ｔｐ，変位のピーク値ｄｐ，変位波形の中心位置（時間）をパラメータとする関数から不均一性に関する値を算出してもよい。本例においては不均一性の評価ために，ずり波変位の時間波形から得られる２つの情報としては，例えば，ピーク値と半値幅Ｗが用いられる。【００４８】
また，別の方法としては，図１０Ｂに示すように，下記の数式１をずり波変位の時間波形１０３にフィッティングさせる。【００４９】
ｙ＝Ａ１＊ｅｘｐ（‐（ｔ−Ｔa）＾２／ａｌｐｈａ１）
＋Ａ２＊ｅｘｐ（‐（ｔ−Ｔｂ）＾２／ａｌｐｈａ２） - - - （１）
このとき，評価値は，数式１の式中のパラメータであるＡ１，Ａ２，Ｔa，Ｔｂ，ａｌｐｈａ１，ａｌｐｈａ２とするか，もしくは２つ以上のパラメータを用いた演算の結果とする。例えば，ずり波変位の時間波形１０３から得られる２つの情報としてＴａ−Ｔｂや，Ｔａ−Ｔｂ／（（Ａ１＋Ａ２）／２）を不均一性の評価値とする。数式１でフィッティングした後に，周知である任意の関数（多項式関数，指数関数，ガウシアン関数など）を用いてさらにフィッティングし，半値幅Ｗを計算してもよい。【００５０】
各位置ｘ（ｎ）に対し，数式１を用いて対応する時間Ｔａ（ｎ）とＴｂ（ｎ）を計算し，ｘ（ｎ）とＴａ（ｎ）との関係からずり波の音速ｃ１，また，ｘ（ｎ）とＴｂ（ｎ）との関係からずり波の音速ｃ２を推定することも可能である。ずり波速度の推定は，例えば図５Ｂを用いて説明した方法が使用できる。このように，数式１を用いて組織構造に起因する音速の不均一があった場合に，数式１などを用いてフィッティングし，２つのピーク値の時間を計算できれば，どれくらい速度の異なる媒質が存在するのか，定量化することができる。不均一性の表示方法として，２つのずり波の音速ｃ１，ｃ２を表示したり，ｃ１とｃ２の差を表示したりすることもできる。【００５１】
ＲＯＩ内に３つ以上の異なる音速を持つ場所がある場合には，ずり波の時間波形のピーク値も３つ以上となる。数式１の関数は，ピークの数に応じて設定する。【００５２】
また，別の不均一性の評価方法として，不均一性を表す値はずり波変位の時間波形のピークの個数としてもよい。図６の例では個数は２個である。ピークの個数は，フィッティング後，またはノイズ除去後の波形から算出される。
【実施例３】
【００５３】
第３の実施例として，周波数分散に起因する音速の不均一性の評価を行う方法を図１１，図１２を用いて説明する。【００５４】
音速の不均一性の要因となるものとして，組織構造，周波数分散性，振幅，粒子速度などがある。実施例１では，組織構造に起因する音速の不均一性の評価方法について説明した。周波数分散性に起因する音速の不均一性がある場合，変位生成用送波ビームの照射の繰り返し周波数ＰＲＦｐが帯域幅を持っている場合に，ずり波速度が変化する。本実施例では，この周波数分散性に起因する音速の不均一性に着目する。【００５５】
図１１に，組織構造に起因する音速の不均一性が存在しない場合に，周波数分散性に起因する音速の不均一性の測定評価を行う実施例３の処理フローを示す。ステップＳ００，Ｓ０２，Ｓ０４，Ｓ０６に関しては，図７に示した実施例１の処理フローと同様なので説明を省く。ここでは，説明を簡単にするため，１つのＲＯＩ内でのみ不均一性を測定する場合に限定するが，実施例１と同様にＲＯＩを動かして不均一性の測定を行ってもよい。【００５６】
ステップＳ２０において，ＲＯＩ内において組織構造に起因する音速の不均一性が存在するか否かを判断する。判断する方法としては，例えば，ＲＯＩ内の時間波形の幅や時間波形の幅の空間微分（ｄＤ／ｄｘ）に関する標準偏差，最大値と最小値との差，平均値と，予め測定対象部位毎に決められている閾値とを比較する。判断は，不均一性検知部２６を実現するプログラム処理にて行うことができる。閾値は測定部位毎に図示しないメモリに記憶されており，中央制御部３から読みだすようにしてもよいし，図示しない入力デバイス等を介して術者が入力するようにしてもよい。【００５７】
もし，組織構造に起因する音速の不均一性が存在すると判断された場合には，ステップＳ２２において，実施例１と同様の方法で速度に関する不均一性が表示部５に表示される。【００５８】
もし，組織構造に起因する音速の不均一性が存在しないと判断された場合には，周波数分散性に起因する音速の不均一性を測定するため，ステップＳ２４においてＰＲＦｐ（ｍ）（ｍ＝１，２，３・・・）が設定される。周波数分散性に起因する音速の不均一性を測定するには，少なくとも２種類以上のＰＲＦｐで変位生成用送波ビームを照射し，ずり波の変位を測定する必要がある。従って，Ｓ２４で設定するＰＲＦｐをＳ０６のずり波の変位測定で使用したＰＲＦｐと異なる値と設定すれば，ｎは１以上の任意の整数となる。また，Ｓ２４で設定するＰＲＦｐがＳ０６のずり波の変位測定で使用したＰＲＦｐを含む場合には，ｎは２以上の任意の整数である。【００５９】
周波数分散性に起因する音速の不均一性が存在する場合，例えば，２種類のＰＲＦｐで変位生成用送波ビームを送波し，ずり波検出位置ｘ（ｎ）においてずり波の変位測定を行うと，図１２のような時間波形が得られる。図１２のずり波変位の時間波形のようにＰＲＦｐ（１）とＰＲＦｐ（２）で送波した場合を比較すると，ずり波変位がピークとなる時間が変化する。これは，ＰＲＦｐが変わると，同一媒体内を伝搬するずり波速度が変化するためである。従って，波形１と波形２を足し合わせた波形には，複数の時間でピーク値が現れる。【００６０】
図１１のステップＳ２８で行われる周波数分散性に起因する音速の不均一性の評価において，構造に起因する音速の不均一性の評価方法と同様の方法が適用される。不均一の評価結果はＳ２２で画像化される。画像化の方法は，例えば，実施例１と同様の方法（ステップＳ１０）が適用される。【００６１】
周波数分散性に起因する音速の不均一性を測定する際，ビーム周波数設定部１４により設定されるＰＲＦｐ（ｍ）は，好ましくは４０Ｈｚ〜数ｋＨｚとする。また，ＰＲＦｐ（ｍ）の間隔ΔＰＲＦｐ（ｍ）＝ＰＲＦｐ（ｍ＋１）―ＰＲＦｐ（ｍ）は，等間隔または任意の関数に従って設定する。好ましくは，間隔は数１００Ｈｚとする。【００６２】
周波数分散性に起因する音速の不均一性の評価は，構造に起因する音速の不均一性の評価をしないで試行することも可能である。この場合，図１１のステップＳ０６，Ｓ２０を省くことができる。【００６３】
ここでは，周波数分散性に起因する音速の不均一性をずり波の変位量（振幅）に起因する音速の不均一性評価に適応することも可能である。変位生成用送波ビームの超音波強度と生成されるずり波の変位量（振幅）との関係に非線形性があるため，ずり波の変位量（振幅）が音速の不均一性を生じる原因となりうる。ＰＲＦｐ（ｍ）を変化させる代わりに，変位生成用送波ビームの超音波強度を変化させたときの変位生成用送波ビームの超音波強度を変化させることによって，振幅に起因する音速の不均一性を評価することが可能となる。【００６４】
本実施例では，組織構造に起因する音速の不均一性の評価後に，周波数分散性に起因する音速の不均一性を評価したが，逆に周波数分散性に起因する音速の不均一性を評価した後に組織構造に起因する音速の不均一性を評価するようにしてもよい。さらには，周波数分散性，組織構造，振幅のうち必要な項目において，任意の測定順序で不均一性の評価を行ってもよい。【００６５】
また，周波数分散性に起因する音速の不均一性を評価するための変位生成用送波ビームを照射する際，２種類以上の変位生成用送波ビームの照射の繰り返し周波数ＰＲＦｐで照射する代わりに，広帯域な周波数特性を持つ，すなわち，複数のＰＲＦｐを含むパルス波的な変位生成用送波ビームを１回のみ照射し，不均一性に関するパラメータ（時間波形の幅，ずり波速度など）を算出するようにしてもよい。パルス波的な変位生成用送波ビームは，例えばコーデックされた変位生成用送波ビームを用いることができる。これにより，変位生成用送波ビームの照射回数，および，ずり波の検出回数が１回で良いため，診断時間を短縮することができる。特に，実施例１で述べたように，変位生成用送波ビームの振幅の立上がりと立下りの形状を制御することで，ハニング波形のようにPRFｐが主体とな場合と，矩形波のようにPRFｐ以外にも３PRFｐや５PRFｐなどPRFｐの奇数倍の成分も含む場合で比較することで，組織構造に起因する音速の不均一性の評価と，周波数分散性に起因する音速の不均一性の評価を独立して行うことが出来るようになる。
【実施例４】
【００６６】
上述の実施例３のステップＳ２８における周波数分散性に起因する音速の不均一評価方法の別の方法を実施例４として説明する。ＰＲＦｐ（ｍ）に対して，検出位置ｘ得られたずり波の変位の時間波形からずり波の音速ｃ（ｍ）が推定される。【００６７】
図１３に，ずり波の音速ｃ（ｍ）と，変位生成用送波ビームの照射の繰り返し周波数ＰＲＦｐ（ｍ）との関係を示すグラフ１０４を示している。周波数分散性に起因する音速の不均一性は，例えば，ずり波の音速の差ｄｃ（＝ｃ（ｍ）−ｃ（１）もしくはｃ（ｍ）−ｃ（ｍ−１））として計算される。または，ｄｃにずり波の変位波形の中心位置（時間）を掛け算した値とする。または，ｄｃにずり波の変位波形がピークとなる時間ｔｐを掛け算した値とする。中心位置（時間）や変位波形がピークとなる時間ｔｐは，ずり波の変位波形，ずり波の変位波形をフィッティングした波形，ずり波の変位波形をフィッティングした後，ノイズ除去した波形から算出される。本実施例における音速の不均一性の検出は，上述の実施例同様，図１の不均一性検知部２６におけるプログラム処理にて実現できることは言うまでもない。【００６８】
本実施例では，周波数分散性に起因する音速の不均一性の測定と同時に，ずり波速度の周波数，すなわち，変位生成用送波ビームの照射の繰り返し周波数依存性と，周波数に対する平均的なずり波速度を同時に測定することが可能となる。
【実施例５】
【００６９】
続いて，第５の実施例として，バーストチャープ法を用いて，構造に起因する音速の不均一性を検出する超音波診断装置について説明する。【００７０】
図１４に本実施例を実施するためのシステム構成図を示す。実施例１〜４まで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１５が，変位検出部２０に硬さスペクトル計算部２８が追加されたことである。ビーム時間設定部１５は，変位生成用送波ビーム生成部１３が生成する変位生成用送波ビームの照射時間を設定する。変位検出部２０において，変位検出用受波ビーム演算部２３の出力は検波部２５において，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の信号処理の後，硬さスペクトル計算部２８でずり波変位のスペクトル情報が計算される。硬さスペクトル計算部２８で計算されたずり波変位のスペクトル情報は，不均一性検知部２６へ入力され，不均一性検知部２６で不均一性に関する値が計算される。【００７１】
次に，図１５を用いて，バーストチャープ法による変位生成用送波ビームの送波方法について説明する。図１５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放射のＯＮ／ＯＦＦは中央制御部３において制御され，ＯＮ／ＯＦＦの切替え時間はビーム時間設定部１６にて設定される。【００７２】
図１６に変位生成用送波ビーム生成部１３による変位生成用送波ビーム，および，変位検出用送波ビーム生成部２２と変位検出用受波ビーム演算部２３による変位検出用送受波ビームのシーケンスを示す。ここでは，Ｔｍの値を大きい値から小さい値へスイープさせる手法を，バーストチャープ法と呼ぶ。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送波ビームのシーケンスを示している。ここで，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。【００７３】
まず，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。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。【００７４】
バーストチャープ法による変位生成用送波ビームの照射が終了すると，次に，変位検出用の送波ビーム，受波ビームの順にＯＮとなる。【００７５】
続いて，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，変位生成用送波ビームの照射と変位検出を行う。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。【００７６】
図１５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，診断部位などに依存する。【００７７】
診断部位は，生体の音速，超音波吸収，熱伝導率などに影響を与える。例えば，肝臓の場合ｄの範囲は１０λ＜ｄ＜３０λとし，乳腺の場合は５λ＜ｄ＜３０λとする。【００７８】
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速度の値から，切替え周期に関する値が決定される。【００７９】
先に述べたとおり，本実施例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，構造に起因する音速の不均一性の検出を行う。干渉波が増幅する条件について説明する。
まず，構造に起因する音速の不均一性がない場合について説明する。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，数式２で表わすことができ，図示すると図１７Ａの波形１０５Ａに示す通りである。このときの切替え周波数ｆｍを，ｆＭ（ｎ）で表わす。【００８０】
ｋ＊ｄ ＝（２πｆＭ（ｎ）／ｃ)＊ｄ = ２π（ｎ＋１／２）- - -（２）
ただし，ｋは波数（＝２π／λ），ｃはずり波の速度，ｎは０もしくは正の整数（ｎ＝０，１，２，・・・)である。  
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２から数式３のように導出される。【００８１】
ＴＭ（ｎ）= ｄ／ｃ＊（２／（２ｎ＋１））          - - - （３）
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］），ｃ = １．２［ｍ／ｓ］では，ＴＭ（１）= １．１［ｍｓ］（ｆＭ（１）＝９００［Ｈｚ］）となる。ＴＭ（ｎ）の値，２焦点間の距離ｄから，ずり波速度ｃを算出することができる。変位生成用送波ビームのＯＮ／ＯＦＦ切替え周期であるＴｍは，数Ｈｚ〜数ｋＨｚの範囲で制御するのが望ましい。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の時間制御により不均一性を検出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。【００８２】
次に，構造に起因する音速の不均一性がある場合について説明する。例えば，２つの異なる音速を持つ媒質をずり波が通過した場合について説明する。
図１７Ｂに示すように，ずり波変位の絶対値とｆｍとの関係を示すグラフにおいて，ｆＭ（ｎ）＿ｃ１のときにずり波の音速ｃ１に対応するピークが現れ，また，ｆＭ（ｎ）＿ｃ２のときにずり波の音速ｃ２に対応するピークが存在することになる。ｃ２＞ｃ１において，ｆＭ（ｎ＋１）＿ｃ１＞ｆＭ（ｎ＋１）＿ｃ２であるとき，不均一性を検出することが可能である。不均一性検知部２６では，実施例１〜４における時間波形の幅に相当する不均一性のパラメータとして，例えば，スペクトル分布の幅を計算する。スペクトル分布の幅の計算は，変位量の絶対値をｆｍ方向に積分した値／変位量の絶対値のピーク値のように計算する。【００８３】
異なる音速の数が２つ以上の場合にも，上記の方法を適用可能である。【００８４】
図１４の硬さスペクトル計算部２８では，検波部２５からの出力信号に対してスペクトル解析をして，スペクトル情報を不均一性検知部２６へ出力する。【００８５】
変位検出点の設定は図１９の波形１０６の観測点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。【００８６】
図１８に本実施例のバーストチャープ法による構造に起因する音速の不均一性診断のフローチャートを示す。ステップＳ００〜Ｓ０４，Ｓ１２，Ｓ１４は実施例１における不均一性測定時のフローチャートと同じであるので説明を省略する。【００８７】
Ｓ３０では，２焦点Ｆ１とＦ２の位置，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。
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）をＰＯＩ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として設定し，また，２焦点間の距離を設定する。ＰＯＩは操作者によって，ステップＳ０２で表示された画像を見ながら，図示しないキーボード，マウス，タッチパネル等の入力装置を用いて設定することも可能であるし，また，撮像した画像の輝度値や組織の形状などに基づいて計算される推定値を自動で焦点位置設定部１２に設定するようにしてもよい。操作者が手動で設定する場合では，血管などを避けて焦点を設定することが可能である。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。操作者が焦点位置を決定する場合には，先に記述した距離ｄの最適値，もしくは最適な距離ｄの最大値と最小値が画面に表示されて，これに基づいて位置を決定する。距離が設定されると，予想されるずり波の速度から，数式３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。観測点の設定は，自動で設定されるか，または，操作者により入力装置で設定される。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（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。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３を満たす範囲でピークが得られる値を設定する。この設定値は，測定部位，深度，焦点間の距離などに応じて，自動で設定されるようにしてもよいし，操作者が入力装置を用いて設定するようにしてもよい。【００８８】
次に，ステップＳ３２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焦点でずり波を発生させる。【００８９】
ステップＳ０６では，ずり波を観測するための変位検出用ビームの送受信を行う。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。受波信号にたいして，検波部２５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，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計算する。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。【００９０】
ステップＳ３４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Ｓ３２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Ｓ３２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。【００９１】
Ｔｅｎｄの場合は，図１８のステップＳ０８において，不均一性の評価が行われる。硬さスペクトル計算部２８から出力されるスペクトル情報は，ステップＳ０６でずり波の変位測定を行う度に不均一性検知部２６へ出力されるようにしてもよいし，ステップＳ３４においてＴｅｎｄと判定された後に，全てのＴｍで変位測定を行った後にまとめて不均一性検知部２６へ出力されるようにしてもよい。前述したとおり，不均一性の評価値は，不均一性検知部２６において計算されたスペクトル分布の幅である。図１８のステップＳ１０において，測定された不均一性を示す値，例えば，スペクトル分布の幅が断層像と共に表示部５の画面に表示される。【００９２】
図２０に示すように，計算結果は，断層像１０７と同じ画面に数値として表示する。また，２焦点の位置Ｆ１とＦ２，距離ｄを，断層像１０７に重畳して表示したり，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と合わせて画面内に表示させたりしてもよい。これにより，操作者は，表示される画像やグラフを見て，２焦点の位置，距離ｄ，替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ，最終値Ｔｅｎｄ，および間隔ΔＴなどの測定パラメータを変えて，再測定することができる。図示は省略するが，実施例１の図９の中段に示すように，別の表示方法では，スペクトル分布の幅はＲＯＩ内にカラーで表示される。その際，スペクトル分布の幅に対応するカラーバーが同じ画面内に表示され，術者は測定部位の不均一度合を視覚的に判断することができる。カラーバーは，予め測定部位に応じたスケーリング値が，図示しない記憶装置等から中央制御部３を介して読みだされ，スケーリングされる。また，各位置ｘ（ｎ）におけるスペクトル分布の幅Ｄ＿Ｓに対し，ずり波の伝搬ｘに関する空間微分，すなわちｄＤ＿Ｓ／ｄｘを計算し，空間的なスペクトル分布の幅の情報をＲＯＩ内にマッピングすることも可能である。そのときの画面には，ＲＯＩ内にスペクトル分布の幅の空間微分を表すカラーマップと，スペクトル分布の幅の空間微分に対応するカラーバーが表示される。空間微分値を表示することによって，より空間分解能の高い不均一性を診断することが可能になる。以降，バーストチャープ法による構造に起因する音速の不均一性の検出方法のバリエーションについて述べる。【００９３】
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２に対応して，数式４のようになる。【００９４】
ｋ＊ｄ= (２πｆ／ｃ)＊ｄ = ２π（ｎ＋１）           - - - （４）
高精度な音速の不均一性の測定方法として，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。このように替え周期の間隔ΔＴの値を細かくしていくことによって，より厳密な速度の違いを検知することができ，高精度な音速の不均一性の評価ができる。【００９５】
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。【００９６】
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，ある関数に基づいて変更することも可能である。【００９７】
さらに，ピーク値（極大値）から音速の不均一性を測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１７の波形１０５Ａにおいて，ｋｄ＝２π，３π，・・・の値を用いる。【００９８】
さらに，２つの焦点に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１７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。【００９９】
さらに，切替え周期を固定して，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，生体内の温度上昇が小さくなり，安全な測定が可能となる。【０１００】
また，バーストの切替え周波数ｆｍを切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。【０１０１】
これまで，組織構造に起因する音速の不均一性の評価方法としてバーストチャープ法を適用することについて説明した。バーストチャープ法は，組織構造に起因する音速の不均一性があると判定され，具体的なずり波速度を推定する際に適用することも可能である。例えば，測定するＲＯＩ内に２つの異なるずり波速度を持つ構造物が混ざっており，実施例２の数式１から計算されたパラメータを用いてずり波速度ｃ１，ｃ２が推定されたとする。その際，より高精度な測定をするためにバーストチャープ法が適用される。まず，ずり波速度ｃ１とｃ２に対応するＴＭ１とＴＭ２が数式３から計算される。次に，ＴＭの付近の切替え周期とで細かいΔＴを設定し，より詳細なＴＭの値を求めることにより，より精密なずり波速度ｃ１とｃ２を測定することができる。なお，ずり波速度ｃ１とｃ２は実施例２の数式１から推定する他，本実施例におけるｆＭ（ｎ）＿ｃ１，および，ｆＭ（ｎ）＿ｃ２から推定することも可能である。【０１０２】
実施例２のように，変位量の絶対値をフィッティング，ノイズ除去処理した後の波形に関して，半値幅，振幅値，ｆｍに関するパラメータを算出し，これらのパラメータ，もしくは複数のパラメータを用いて計算した値，任意の閾値などを用いて，不均一性に関する評価を行ってもよい。【０１０３】
また，２つの異なる変位生成用送波ビームの照射の繰り返し周波数ＰＲＦｐ（１）とＰＲＦｐ（２）で周波数分散性に起因する音速の不均一性を評価する場合も同様に，上記と同様に変位量の絶対値とｆｍとの関係からスペクトル分布の幅を計算することが可能である。さらに，振幅に起因する不均一性の評価に適用してもよい。【０１０４】
以上，本発明の実施例として，対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，前記対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，対象物からのエコー信号を受波し，超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，変位検出部は，検出したずり波変位の時間波形に基づき，対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する構成の超音波診断装置，並びに，超音波により対象物の診断を行う超音波診断装置であって，対象物内からのエコー信号を送受信する超音波探触子と，対象物内に超音波集束ビームを放射して組織を変位させる変位生成部と，対象物からのエコー信号を受波し，超音波集束ビームにより生じるずり波変位の時間波形を複数の位置で検出する変位検出部とを備え，変位生成部は，超音波集束ビームを生成する変位生成用送波ビーム生成部と，超音波集束ビームの周波数を設定するビーム周波数設定部を有し，変位検出部は，検出した前記ずり波変位に基づき，対象物の不均一性を評価する不均一性検知部を有する構成の超音波診断装置を詳細に説明した。【０１０５】
上記全ての実施例において，ずり波を生成する際，変位生成用送波ビームの代わりに，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，血管や心臓等の体動等の周知の方法を用いてもよい。【０１０６】
また，ステップＳ０４で設定するＲＯＩの大きさにおいて，ずり波伝搬方向の幅（この場合，方位方向の幅）は，ずり波の有効伝搬距離から決定されると記載した。また，測定するＲＯＩのずり波伝搬方向に垂直な幅（この場合，深さ方向の幅）は，変位生成用送波ビームの伝搬する方向，例えば図２では体内の深さ方向の音源の幅から決定されると記載した。別のＲＯＩの大きさの設定方法として，ＲＯＩの大きさを，ステップＳ０４で記載した大きさよりも大きく設定し，変位生成用送波ビームを照射する位置をずらしながらずり波を発生させることにより，スキャニングしながらＲＯＩ内の不均一性の検査することも可能である。【０１０７】
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，シリコンなどの周知の圧電素子や静電素子を用いる。【０１０８】
また，変位生成用送波ビームを伝搬方向に複数個所照射することによって，ずり波の仮想的な平面波を生成し，有効伝搬距離を長くすることも可能である。【０１０９】
また，表示部５に表示された断層像内の不均一性を表す画像のピクセル情報（輝度値など）に対し，図示しない画像処理部において，周囲組織と均一度合いがことなる部分を画像処理により抽出して，病変組織（腫瘍）と推定される部位を画面上に示すようにしてもよい。周囲組織と均一度合いがことなる部分の抽出には，表示部５に表示される画像を用いる他，不均一性検知部２６で計算した不均一性を示す量に対して，同検知部で信号処理により抽出することも可能である。病変組織と判断された場所について，さらに，既存の機能診断手法（ドプラ法）などを用いて解析を行うようにしてもよい。【０１１０】
上述した各種の実施例の測定対象は，例えば，肝臓，乳腺，血管，前立腺などが挙げられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…超音波探触子，２…送受切替えスイッチ，３…中央制御部，４…デジタルスキャンコンバータ，５…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…ビーム周波数設定部 ，１５…ビーム時間設定部，２０…変位検出部，２１…変位検出用送波波形生成部，２２…変位検出用送波ビーム生成部，２３…変位検出用受波ビーム演算部，２５…検波部，２６…不均一性検知部，２８…硬さスペクトル計算部，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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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