(57)【要約】【課題】コンベックス型の超音波プローブを用いたせん断波の伝播解析において空間解像度の低下および解析結果の信頼性低下を抑止する。【解決手段】関心領域内に複数の観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算部と、複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する機械的特性算出部とを備え、前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるよう設定する。【選択図】図６
2020178905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理装置であって、
被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させるプッシュ波送信部と、
前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波送信部と、
前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換する検出波受信部と、
前記関心領域内に複数の観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算部と、
複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する機械的特性算出部と
を備え、
前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるよう設定する
ことを特徴とする超音波信号処理装置。
【請求項２】
前記整相加算部は、前記関心領域内に存在する複数の互いに平行な直線上に複数の前記観測点を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波信号処理装置。
【請求項３】
複数の前記直線は、前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置における前記超音波プローブの表面の接線と直交する
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波信号処理装置。
【請求項４】
複数の前記直線のそれぞれは、前記超音波プローブの表面に存在する振動子それぞれの中心近傍を通過する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の超音波信号処理装置。
【請求項５】
前記検出波送信部は、前記関心領域に近接する点に最近接する前記超音波プローブ上の振動子を前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置として検出波を送信する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項６】
前記検出波送信部が前記検出波の送信のために用いる送信振動子列の位置に応じて、前記観測点を設定可能な範囲を示す測定可能範囲を決定する測定範囲判定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置。
【請求項７】
前記関心領域が前記測定可能範囲に含まれない場合に、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項８】
前記関心領域が前記測定可能範囲の内側と外側とに跨る場合に、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の超音波信号処理装置。
【請求項９】
前記関心領域の少なくとも一部が前記測定可能範囲に含まれない場合に、前記関心領域に近接する点に最近接する前記超音波プローブ上の振動子を前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置として検出波を送信する、または、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する、のいずれの処理を行うかの選択をユーザから受け付ける入力部を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波信号処理装置。
【請求項１０】
コンベックス型の超音波プローブと、
請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波信号処理装置と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理方法であって、
被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させ、
前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、
前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換し、
前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるように複数の前記観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成し、
複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
【請求項１２】
コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記超音波信号処理は、
被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させ、
前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、
前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換し、
前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるように複数の前記観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成し、
複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法に関し、特に、せん断波を用いた組織内のせん断波の伝播速度解析、および、組織の弾性率測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを構成する複数の振動子から被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信し、得られた電気信号に基づいて被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成して表示する医療用検査装置である。
【０００３】
近年、この超音波診断の技術を応用した組織の弾性率計測（ＳＷＳＭ：Shear Wave Speed Measurement、以後「超音波弾性率計測」とする)が広く検査に用いられている。臓器や体組織内に発見された腫瘤の硬さを非侵襲かつ簡易に計測することができるために、癌のスクリーニング検査において腫瘍の硬さを調べることや、肝臓疾患の検査において肝線維化の評価に用いることができ有用である。
【０００４】
この超音波弾性率計測では、被検体内の関心領域（ＲＯＩ：Region  of  Interest）を定めると共に、複数の振動子から被検体内の特定部位に超音波を集束させたプッシュ波（集束超音波、又は、ＡＲＦＩ：Acoustic  Radiation  Force  Impulse）を送信した後、検出用の超音波（以後、「検出波」とする）の送信と反射波の受信とを複数回繰り返して、プッシュ波の音響放射圧により生じたせん断波の伝播解析を行うことにより組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−９７２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
せん断波の伝播解析を行うためには、被検体内の複数の位置において変位を検出する必要がある。しかしながら、コンベックス型のプローブを用いた場合、各素子の感度が向上するように各素子の正面方向に変位検出の対象となる観測点を設けると、観測点がプローブから放射状に広がる直線上に配置される。したがって、せん断波の伝播方向における観測点間の距離がプローブからの距離に依存して拡がるため、プローブからの距離が遠い深部ほど空間分解能が低下し、せん断波の伝播速度の精度低下が起きる課題がある。
【０００７】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、超音波弾性率計測においてコンベックス型のプローブを用いた場合の弾性率計測結果の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る超音波信号処理装置は、コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理装置であって、被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させるプッシュ波送信部と、前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波送信部と、前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換する検出波受信部と、前記関心領域内に複数の観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算部と、複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する機械的特性算出部とを備え、前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるよう設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、上記構成により、せん断波の伝播方向における観測点間の距離が観測点とプローブとの距離が長くなっても広がらないため、深部における空間分解能の低下が発生しない。したがって、関心領域とプローブとの位置関係によるせん断波の伝播速度の精度低下を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る超音波診断装置１００におけるせん断波伝播解析を含むＳＷＳシーケンスの概要を示す概略図である。
【図２】超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、プッシュ波生成部１０３で発生させるプッシュ波の送信焦点Ｆの位置を示す模式図、（ｂ）は、検出波生成部１０４で発生させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、送信ビームフォーマ部１０５の構成を示す機能ブロック図、（ｂ）は、受信ビームフォーマ部１０７の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）は、検出波送信の概要を示す模式図、（ｂ）は、反射検出波受信の概要を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、遅延処理部１０７３１において、超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図、（ｂ）は、速度算出部１０９における伝播解析の概要を示す模式図である。
【図７】超音波診断装置１００におけるＳＷＳＭ処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、Ｂモード画像生成のための超音波送信の概要を示す模式図、（ｂ）は、Ｂモード画像生成のための反射超音波受信の概要を示す模式図である。
【図９】Ｂモード画像生成のための超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は、測定可能範囲と関心領域との関係を示す概略図、（ｂ）は、検出波送信の概要を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は、Ｂモード画像生成と同様の方法による観測点と関心領域との関係を示す概略図、（ｂ）は、実施の形態に係る関心領域との関係を示す概略図である。
【図１２】変形例２に係るＳＷＳＭ処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
≪発明を実施するための形態に至った経緯≫
発明者は、コンベックス型プローブを用いた超音波弾性計測において、測定精度を関心領域の深さに依存して低下させないために各種の検討を行った。
【００１２】
上述の通り、超音波弾性計測では、プッシュ波によって被検体内にせん断波を励起して、せん断波の伝播状態を計測することによって弾性率測定を行う。なぜならば、組織の弾性率（ヤング率）は、せん断波の伝播速度の２乗に略比例するからである。そこで、超音波弾性計測では、プッシュ波の送信に続けて、検出波の送受信を繰り返し行うことにより、被検体内の変位を検出し、その時系列的変化を解析することによりせん断波の波面の位置を推定する。そして、波面の移動速度をせん断波の移動速度として算出を行う。せん断波の波面の位置推定としては、被検体内に複数の観測点を設け、各観測点において変位量が最大（ピーク）となった時刻（以下、「ピーク時刻」と呼ぶ）を検出して、ピーク時刻に観測点をせん断波の波面を通過したとみなす方法がある。
【００１３】
せん断波の速度は、観測点間の距離をピーク時刻の差で除することにより算出される。したがって、観測点間の距離が広がるほど、せん断波の伝播速度が空間的に平均化され距離分解能の低下が生じる。また、観測点における変位の検出精度は、観測点における変位の大きさと、観測点からの反射検出波の信号対雑音比（ＳＮＲ；Signal to Noise Ratio）のみならず、反射検出波の強度（振幅）にも依存する。したがって、観測点からの反射超音波のＳＮＲが何らかの原因で低い場合、または、観測点の検出波反射率が低く反射超音波が微弱な場合には変位の検出精度が低下し、せん断波の伝播速度について信頼性が低下する場合がある。特に、せん断波の伝播速度の精度を向上させるために関心領域を狭矮化して関心領域全体の伝播速度平均を算出する、いわゆるポイント型の測定において、せん断波の速度解析に使用できる観測点の数が不足すると、せん断波の伝播速度について信頼性が低下する、または、せん断波の速度解析が行えないという課題が発生する。
【００１４】
一方で、コンベックス型のプローブを用いる場合、図１１（ａ）に示すように、各振動子の正面方向に観測点を設けることが一般的である。すなわち、コンベックス型プローブの表面を構成する円弧の中心点から、放射状に広がる直線上に観測点を設ける。この理由は、上述したように、振動子はその正面方向の感度が最も高いため、音響線信号のＳＮＲを向上させるために有効な手法であるからである。しかしながら、せん断波の伝播方向であるｘ方向における観測点間の距離は深さに応じて広くなるため、図１１（ａ）に示すように、同じ面積である２つの関心領域ｒｏｉ１と関心領域ｒｏｉ２に対して、深さに起因してｘ方向における観測点間の距離が異なる。より具体的には、関心領域ｒｏｉ２では、関心領域ｒｏｉ１に対してｘ方向における観測点間の距離が広く、かつ、観測点の数が少ない。したがって、せん断波の伝播速度が伝播方向に平均化され距離分解能が低下するとともに、音響線信号の信号品質（振幅およびＳＮＲ）が低い場合に、観測点の数が不足してせん断波の伝播解析が困難となるリスクが高くなる。そこで、発明者は、コンベックス型プローブを用いる場合の検出波の送受信方法および観測点の設定方法について検討を行い、本開示に係る超音波信号処理装置、超音波診断装置、および、超音波信号処理方法に想到するに至ったものである。
【００１５】
以下、実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
≪実施の形態≫
超音波診断装置１００は、超音波弾性率計測法により組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出する処理を行う。図１は、超音波診断装置１００における、超音波弾性率計測法によるＳＷＳシーケンスの概要を示す概略図である。図１中央の枠に示すように、超音波診断装置１００の処理は、「基準検出波パルス送受信」、「プッシュ波パルス送信」、「検出波パルス送受信」、「弾性率算出」の工程から構成される。
【００１７】
「基準検出波パルス送受信」の工程では、超音波プローブに基準検出波パルスｐｗｐ０を送信して、複数の振動子に被検体中の関心領域ｒｏｉに対応する範囲に検出波ｐｗ０の送信と反射波ｅｃの受信とを行わせて、組織の初期位置の基準となる音響線信号を生成する。
【００１８】
「プッシュ波パルス送信」の工程では、超音波プローブにプッシュ波パルスｐｐｐを送信して、複数の振動子に被検体内の特定部位に超音波を収束させたプッシュ波ｐｐを送信させて、関心領域ｒｏｉを通過するせん断波を励起させる。
【００１９】
その後、「検出波パルス送受信」の工程で、超音波プローブに検出波パルスｐｗｐｌを送信し、複数の振動子に検出波ｐｗｌの送信と反射波ｅｃの受信とを複数回行わせることで、関心領域ｒｏｉにおけるせん断波の伝播状態を計測する。「弾性率算出」の工程では、まず、せん断波の伝播に伴う組織の変位分布ｐｔ１を時系列に算出して、次に、変位分布ｐｔ１の時系列な変化から組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出するせん断波伝播解析を行い、最後に、弾性率を表示する。
【００２０】
以上に示した、プッシュ波ｐｐ送信に基づく１回のせん断波の励起に伴う一連の工程を、「ＳＷＳシーケンス」（ＳＷＳ：Shear Wave Speed）と呼ぶ。
【００２１】
＜超音波診断システム１０００＞
１．装置概要
実施の形態に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００について、図面を参照しながら説明する。図２は、実施の形態に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図２に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信し、その反射波を受信する複数の振動子（振動子列）１０１ａが先端表面に列設された超音波プローブ１０１（以下、「プローブ１０１」とする）、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波信号を生成する超音波診断装置１００、検査者からの操作入力を受け付ける操作入力部１０２、超音波画像を画面上に表示する表示部１１３を有する。プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１１３は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。
【００２２】
次に、超音波診断装置１００に外部接続される各要素について説明する。
【００２３】
２．プローブ１０１
プローブ１０１は、円弧状に配列された複数の振動子１０１ａからなる振動子列（１０１ａ）を有する、いわゆるコンベックス型プローブである。プローブ１０１は、後述の送信ビームフォーマ部１０５から供給されたパルス状の電気信号（以下、「送信信号」とする）をパルス状の超音波に変換する。プローブ１０１は、プローブ１０１の振動子表面を被検体表面に超音波ジェル等を介して当てた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ１０１は、被検体からの複数の反射検出波（以下、「反射波」とする）を受信し、複数の振動子１０１ａによりこれら反射波をそれぞれ電気信号に変換して超音波診断装置１００に供給する。
【００２４】
３．操作入力部１０２
操作入力部１０２は、検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け、超音波診断装置１００の制御部１１２に出力する。
【００２５】
操作入力部１０２は、例えば、表示部１１３と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。この場合、表示部１１３に表示された操作キーに対してタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置１００の各種設定・操作を行うことができ、超音波診断装置１００がこのタッチパネルにより操作可能に構成される。また、操作入力部１０２は、例えば、各種操作用のキーを有するキーボードや、各種操作用のボタン、レバー等を有する操作パネルやマウス等であってもよい。
【００２６】
＜超音波診断装置１００の構成概要＞
次に、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について説明する。
【００２７】
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０６、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０５と、プローブ１０１で受信した反射波に基づき、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０７を有する。
【００２８】
また、複数の振動子１０１ａにプッシュ波パルスｐｐｐを送信させるプッシュ波生成部１０３、プッシュ波パルスｐｐｐに続き検出波パルスｐｗｐｌを複数（ｍ）回送信させる検出波生成部１０４を有する。
【００２９】
また、受信ビームフォーマ部１０７が出力する音響線信号を保存するデータ格納部１０８、音響線信号に基づいて関心領域ｒｏｉにおけるせん断波の伝播解析を行う速度算出部１０９、音響線信号からＢモード画像を生成するＢモード画像生成部１１０、Ｂモード画像と伝播解析結果の少なくとも一方から表示画像を構成して表示部１１３に表示させる表示制御部１１１、さらに、操作入力部１０２からの操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを設定するとともに、各構成要素を制御する制御部１１２を備える。
【００３０】
このうち、マルチプレクサ部１０６、送信ビームフォーマ部１０５、受信ビームフォーマ部１０７、プッシュ波生成部１０３、検出波生成部１０４、速度算出部１０９、制御部１１２は、超音波信号処理回路１５０を構成する。
【００３１】
超音波信号処理回路１５０を構成する各要素、速度算出部１０９、Ｂモード画像生成部１１０、表示制御部１１１は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ(Graphics Processing Unit)などのプロセッサとソフトウェアにより実現される構成であってもよく、特にＧＰＵを用いた構成はＧＰＧＰＵ（General-Purpose computing on Graphics Processing Unit）と呼ばれる。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
【００３２】
データ格納部１０８は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＢＤ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１０８は、超音波診断装置１００と接続される記憶装置であってもよい。
【００３３】
なお、実施の形態に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０６が不要な構成もあるし、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０５や受信ビームフォーマ部１０７、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。
【００３４】
＜超音波診断装置１００の各部構成＞
次に、超音波診断装置１００に含まれる各ブロックの構成について説明する。
【００３５】
１．制御部１１２
一般に、表示部１１３にプローブ１０１によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるＢモード画像が表示されている状態において、操作者は、表示部１１３に表示されているＢモード画像を指標として、被検体内の解析対象位置を指定し操作入力部１０２に入力する。制御部１１２は、操作入力部１０２から操作者により指定された情報を入力として解析対象範囲である関心領域ｒｏｉを設定する。ここで、被検体の機械的特性は関心領域ｒｏｉ全体に対して１つの値を取得するため、関心領域ｒｏｉはその内側に機械的特性を取得する対象となる位置を複数含まない程度に狭い範囲であることが好ましい。または、制御部１１２は、関心領域ｒｏｉをプローブ１０１にある複数の振動子１０１ａからなる振動子列（１０１ａ）の位置を基準に設定してもよい。例えば、関心領域ｒｏｉは、複数の振動子１０１ａからなる振動子列（１０１ａ）の中心から少し離れた振動子１０１ａの正面方向に設定されてもよい。
【００３６】
また、制御部１１２は、操作入力部１０２からの指令に基づき、後述する超音波診断装置１００の他のブロックの制御を行う。
【００３７】
２．プッシュ波生成部１０３
プッシュ波生成部１０３は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を取得し、関心領域ｒｏｉの近傍に特定点を設定する。そして、複数の振動子１０１ａに送信ビームフォーマ部１０５からプッシュ波パルスｐｐｐを送信させることにより、複数の振動子１０１ａに特定点（以下、「送信焦点ＦＰ」とする。）に対応する被検体中の特定部位に超音波ビームが集束するプッシュ波ｐｐを送信させる。これにより、被検体中の特定部位にせん断波を励起させる。
【００３８】
具体的には、プッシュ波生成部１０３は、関心領域ｒｏｉを示す情報に基づき、プッシュ波の送信焦点ＦＰの位置とプッシュ波ｐｐｐを送信させる振動子列（以後、「プッシュ波送信振動子列Ｐｘ」とする）を以下に示すように決定する。
【００３９】
図３（ａ）は、プッシュ波生成部１０３で発生させるプッシュ波ｐｐｐの送信焦点ＦＰの位置を示す模式図である。本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、送信焦点ＦＰの列方向送信焦点位置ｆｘは振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子の正面方向に存在するものとした。ここで、送信焦点ＦＰの列方向送信焦点位置ｆｘと関心領域ｒｏｉとは列方向距離ｒxを隔てているものとした。また、深さ方向送信焦点位置ｆｚは、関心領域ｒｏｉの最小深さｒz1と最大深さｒz2との間の値である構成とした。
【００４０】
また、プッシュ波送信振動子列Ｐｘは、深さ方向送信焦点位置ｆｚに基づき設定される。本実施の形態では、プッシュ波パルス送信振動子列Ｐｘの長さは複数の振動子１０１ａの一部の列の長さａとする構成とした。
【００４１】
送信焦点ＦＰの位置と、プッシュ波送信振動子列Ｐｘを示す情報は、プッシュパルスｐｐｐのパルス幅ＰＷ、印加開始時刻ＰＴとともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０５に出力される。また、印加開始時刻ＰＴの時間間隔ＰＩを含めてもよい。なお、プッシュ波パルスｐｐｐのパルス幅ＰＷ、印加開始時刻ＰＴ、及び時間間隔ＰＩについては後述する。
【００４２】
なお、関心領域ｒｏｉと送信焦点ＦＰとの位置関係は上記に限られず、被検体の検査すべき部位の形態等により適宜変更してもよい。
【００４３】
なお、プッシュ波による超音波ビームが「集束」するとは、超音波ビームが絞られフォーカスビームであること、すなわち、超音波ビームに照射される面積が送信後に減少し特定の深さにおいて最小値を採ることを指し、超音波ビームが１点にフォーカスされる場合に限られない。この場合、「送信焦点ＦＰ」とは、超音波ビームが集束する深さにおける超音波ビームの列方向中心を指す。
【００４４】
３．検出波生成部１０４
検出波生成部１０４は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、複数の振動子１０１ａに送信ビームフォーマ部１０５から検出波パルスｐｗｐｌを複数回送信させることにより超音波ビームが関心領域ｒｏｉを通過するよう、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに属する複数の振動子１０１ａに検出波ｐｗを送信させる。具体的には、検出波生成部１０４は、関心領域ｒｏｉを示す情報に基づき、超音波ビームが関心領域ｒｏｉを通過するよう、検出波パルスｐｗｐｌを送信させる振動子列（以後、「検出波送信振動子列Ｔｘ」とする）を決定する。このとき、検出波パルスｐｗｐｌの送信回数（ｍ）は、例えば、３０〜１００としてもよい。また、検出波パルスｐｗｐｌの送信間隔は、例えば、１００μｓｅｃ〜１５０μｓｅｃとしてもよい。しかしながら、これらの印加条件は、上記に限定されず適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００４５】
図３（ｂ）は、検出波生成部１０４で発生させる検出波パルスｐｗｐｌの構成概要を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、検出波生成部１０４は平面波である検出波が、関心領域ｒｏｉの全域を通過するように検出波パルス送信振動子列Ｔｘを設定する。検出波パルス送信振動子列Ｔｘの長さａは、送信焦点ＦＰの列方向送信焦点位置ｆｘを列方向中心とし、関心領域ｒｏｉを含む検出波受信領域幅W以上に設定されることが好ましい。本例では、検出波受信領域幅Wは検出波パルス送信振動子列Ｔｘの列方向の端部を両端として設定される。検出波ｐｗは平面波であるので深さ方向であるｚ方向に伝播する。したがって、関心領域ｒｏｉは、ｘ方向両端において距離βだけマージンを持って超音波照射領域Ａｘに含まれる。また、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは、その両端となる振動子１０１ａの正面方向とｚ方向とのなす角φの絶対値が所定の最大値φmax以下となるような構成としてもよい。なお、検出波は平面波に限られず、関心領域ｒｏｉを送信波が通過すればよく、平面波以外の非集束波であってもよいし、関心領域ｒｏｉの深さに対して十分に深い位置（例えば、関心領域ｒｏｉの３倍の深さ）で集束する集束波であってもよい。
【００４６】
検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスｐｗｐｌのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０５に出力される。
【００４７】
４．送信ビームフォーマ部１０５
送信ビームフォーマ部１０５は、マルチプレクサ部１０６を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うために、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たるプッシュ波送信振動子列Ｐｘ又は検出波送信振動子列Ｔｘに含まれる複数の振動子各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する回路である。
【００４８】
図４（ａ）は、送信ビームフォーマ部１０５の構成を示す機能ブロック図である。図４（ａ）に示すように、送信ビームフォーマ部１０５は、駆動信号発生部１０５１、遅延プロファイル生成部１０５２、駆動信号送信部１０５３を含む。
【００４９】
（１）駆動信号発生部１０５１
駆動信号発生部１０５１は、プッシュ波生成部１０３又は検出波生成部１０４からの送信制御信号のうち、プッシュ波送信振動子列Ｐｘ又は検出波送信振動子列Ｔｘを示す情報、プッシュ波パルスｐｐｐのパルス幅ＰＷ、印加開始時刻ＰＴを示す情報、検出波パルスｐｗｐｌのパルス幅、印加開始時刻を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する振動子１０１ａの一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信させるためのパルス信号ｓｐを発生する回路である。
【００５０】
（２）遅延プロファイル生成部１０５２
遅延プロファイル生成部１０５２では、プッシュ波生成部１０３から得られる送信制御信号のうち、プッシュ波送信振動子列Ｐｘと送信焦点ＦＰの位置を示す情報とに基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める印加開始時刻ＰＴからの遅延時間ｔｐｐｋ（ｋは、１から振動子１０１ａの数ｋｍａｘまでの自然数）を振動子毎に設定して出力する回路である。また、遅延プロファイル生成部１０５２は、検出波生成部１０４から得られる送信制御信号のうち、検出波送信振動子列Ｔｘを示す情報に基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める印加開始時刻ＰＴからの遅延時間ｔｐｔｋ（ｋは、１から振動子１０１ａの数ｋｍａｘまでの自然数）を振動子毎に設定して出力する。これにより、遅延時間分だけ振動子毎に超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカスを行う。
【００５１】
（３）駆動信号送信部１０５３
駆動信号送信部１０５３は、駆動信号発生部１０５１からのパルス信号ｓｐと遅延プロファイル生成部１０５２からの遅延時間ｔｐｐｋとに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、プッシュ波送信振動子列Ｐｘに含まれる各振動子にプッシュ波を送信させるためのプッシュ波パルスｐｐｐを供給するプッシュ波送信処理を行う。プッシュ波送信振動子列Ｐｘは、マルチプレクサ部１０６によって選択される。
【００５２】
生体に物理的変位を起こすプッシュ波には、通常のＢモード表示等に用いる送信パルスに比して格段に大きなパワーが求められる。即ち、パルサ（超音波発生器）に与える駆動電圧として、Ｂモード画像の取得では通常３０〜４０Ｖでも成立する場合があるのに対して、プッシュ波では、例えば、５０Ｖ以上を要する。また、Ｂモード画像の取得では、送信パルス長は数μｓｅｃ程度であるが、プッシュ波には１送信あたり数百μｓｅｃの送信パルス長を必要とする場合もある。
【００５３】
本実施の形態では、駆動信号送信部１０５３からプッシュ波パルスｐｐｐが印加開始時刻ＰＴに複数の振動子１０１ａに送信される。プッシュ波パルスｐｐｐは、所定のパルス幅ＰＷ（時間長）を有し所定の電圧振幅（＋Ｖ〜−Ｖ）、所定周波数からなるバースト信号からなる。具体的には、パルス幅ＰＷは、例えば、１００〜２００μｓｅｃ、周波数は、例えば、６ＭＨｚ、電圧振幅は、例えば、＋５０Ｖ〜−５０Ｖとしてもよい。しかしながら、印加条件は上記に限定されないことは言うまでもない。
【００５４】
また、駆動信号送信部１０５３は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、検出波送信振動子列Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための検出波パルスｐｗｐｌを供給する検出波送信処理を行う。検出波送信振動子列Ｔｘは、マルチプレクサ部１０６によって選択される。しかしながら、検出波パルスｐｗｐｌ供給に係る構成には上記に限定されず、例えば、マルチプレクサ部１０６を用いない構成としてもよい。
【００５５】
図３（ｂ）は、検出波送信の概要を示す模式図である。検出波送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に対しては遅延時間ｔｐｔｋを適用し、検出波送信振動子列Ｔｘから検出波パルスｐｗｐｌが送信される。これにより、図５（ａ）に示すように、検出波送信振動子列Ｔｘ中の各振動子から被検体深さ方向（ｚ方向）に進行する平面波が送信される。検出波が到達する被検体内の範囲に対応し検出波送信振動子列Ｔｘを含む平面内の領域が検出波照射領域Ａｘとなる。
【００５６】
送信ビームフォーマ部１０５は、プッシュ波パルスｐｐｐ送信後に、検出波生成部１０４からの送信制御信号に基づき検出波パルスｐｗｐｌを複数回送信する。１回のプッシュ波パルスｐｐｐ送信後に、同一の検出波送信振動子列Ｔｘから複数回行われる一連の検出波パルスｐｗｐｌ送信の各回を「送信イベント」と称呼する。
【００５７】
５．受信ビームフォーマ部１０７
受信ビームフォーマ部１０７は、複数回の検出波パルスｐｗｐｌの各々に対応して複数の振動子１０１ａにおいて時系列に受信された被検体組織からの反射波に基づき、検出波照射領域Ａｘ内かつ関心領域ｒｏｉ内に存在する複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータｄｓｌ（ｌは１からｍまでの自然数、番号を区別しない場合は音響線信号フレームデータｄｓｌとする）のシーケンスを生成する回路である。すなわち、受信ビームフォーマ部１０７は、検出波パルスｐｗｐｌを送信した後、プローブ１０１で受信した反射波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。ここで、ｉは関心領域ｒｏｉにおけるｘ方向の座標を示す自然数であり、ｊはｚ方向の座標を示す自然数である。なお、「音響線信号」とは、受波信号（ＲＦ信号）を整相加算処理した信号である。
【００５８】
図４（ｂ）は、受信ビームフォーマ部１０７の構成を示す機能ブロック図である。受信ビームフォーマ部１０７は、入力部１０７１、受波信号保持部１０７２、整相加算部１０７３を備える。
【００５９】
（１）入力部１０７１
入力部１０７１は、マルチプレクサ部１０６を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１において反射波に基づき受波信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。ここで、受波信号ｒｆｋ（ｋは１からｎまでの自然数である）とは、検出波パルスｐｗｐｌの送信に基づいて各振動子にて受信された反射波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したいわゆるＲＦ信号であり、受波信号ｒｆｋは各受波振動子ｒｗｋにて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列（受波信号列）から構成されている。
【００６０】
入力部１０７１は、受波振動子ｒｗｋの各々が得た反射波に基づいて、送信イベントごとに各受波振動子ｒｗｋに対する受波信号ｒｆｋの列を生成する。受波振動子列はプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子列から構成されており、制御部１１２からの指示に基づきマルチプレクサ部１０６によって選択される。本例では、複数の振動子１０１ａの全部が受波振動子列として選択される構成とした。これにより、反射検出波受信の概要を示す図６（ｂ）に示すように、１回の受信処理により検出波照射領域Ａｘ内全域に存する観測点からの反射波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生成することができる。生成された受波信号ｒｆｋは、受波信号保持部１０７２に出力される。
【００６１】
（２）受波信号保持部１０７２
受波信号保持部１０７２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。受波信号保持部１０７２は、送信イベントに同期して入力部１０７１から、各受波振動子ｒｗｋに対する受波信号ｒｆｋを入力し、１枚の音響線信号フレームデータが生成されるまでこれを保持する。
【００６２】
なお、受波信号保持部１０７２は、データ格納部１０８の一部であってもよい。
【００６３】
（３）整相加算部１０７３
整相加算部１０７３では、送信イベントに同期して関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊから、検出波パルス受信振動子列Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｐｋが受信した受波信号ｒｆｋに遅延処理を施した後、全ての受信振動子Ｒｐｋについて加算して音響線信号ｄｓを生成する回路である。ここで、観測点Ｐｉｊは、列方向（ｘ方向）における間隔が、関心領域ｒｏｉの深さ方向（ｚ方向）の位置に依存しないよう配置される。すなわち、列方向（ｘ方向）の位置が同一で深さ方向（ｚ方向）が異なる２つの関心領域ｒｏｉにおいて、観測点Ｐｉｊの列方向（ｘ方向）における間隔は同一となるように配される。具体的には、観測点Ｐｉｊは、深さ方向（ｚ方向）に延伸する互いに平行な直線上に、ｚ方向に等間隔に配される。なお、深さ方向（ｚ方向）に延伸する互いに平行な直線のそれぞれは、いずれかの受信振動子Ｒｐｋの中心を通る直線であるとしてもよい。これにより、図１１（ｂ）に示すように、浅い関心領域ｒｏｉ３に対しても深い関心領域ｒｏｉ４に対しても観測点のｘ方向の間隔が同じとなり、また、関心領域ｒｏｉの面積が同一であれば含まれる観測点の数も等しくなる。なお、観測点Ｐｉｊは、深さ方向（ｚ方向）に延伸する互いに平行な直線上に１つずつ設けられるとしてもよく、この場合において、複数の観測点のｚ方向位置は同一であることが好ましい。検出波パルス受信振動子列Ｒｘはプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる受信振動子Ｒｐｋから構成されており、制御部１１２からの指示に基づき整相加算部１０７３とマルチプレクサ部１０６によって選択される。本例では、反射波受信振動子列Ｒｘとして、各送信イベントにおける検出波パルス送信振動子列Ｔｘを構成する振動子を少なくとも全て含む振動子列が選択される構成とした。
【００６４】
整相加算部１０７３は、受波信号ｒｆｋに対する処理を行うための遅延処理部１０７３１、加算部１０７３２を備える。
【００６５】
ａ）遅延処理部１０７３１
遅延処理部１０７３１は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号ｒｆｋから、観測点Ｐｉｊと受信振動子Ｒｐｋ各々との間の距離の差を音速値で除した受信振動子Ｒｐｋ各々への反射超音波の到達時間差（遅延量）により補償して、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく受信振動子Ｒｐｋに対応する受信信号として同定する回路である。
【００６６】
・送信時間の算出
遅延処理部１０７３１は、送信イベントに対応して、観測点Ｐｉｊまでの送信経路を特定し、その距離を音速で除して送信時間を算出する。送信経路としては、例えば、検出波送信振動子列Ｔｘの中心から観測点Ｐｉｊまでの直線経路とすることができる。なお、送信経路はこれに限られず、例えば、検出波送信振動子列Ｔｘの中心から観測点Ｐｉｊと同じ深さの任意の点までの最短経路としてもよい。
【００６７】
・受信時間の算出
遅延処理部１０７３１は、送信イベントに対応して、観測点Ｐｉｊについて、観測点Ｐｉｊで反射され検出波受信振動子列に含まれる受信振動子に到達するまでの受信経路を特定し、その距離を音速で除して送信時間を算出する。受信経路としては、例えば、観測点Ｐｉｊから受信振動子までの直線経路とすることができる。
【００６８】
・遅延量の算出
次に、遅延処理部１０７３１は、送信時間と受信時間とから各受信振動子への総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、各受信振動子に対する受波信号列ｒｆｋに適用する遅延量を算出する。
【００６９】
・遅延処理
次に、遅延処理部１０７３１は、各受信振動子に対する受波信号列ｒｆｋから、遅延量に相当する受波信号ｒｆｋ（遅延量を差引いた時間に対応する受波信号）を、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受信振動子に対応する信号として同定する。
【００７０】
遅延処理部１０７３１は、送信イベントに対応して、受波信号保持部１０７２から受波信号ｒｆｋを入力として、関心領域ｒｏｉ内に位置する全ての観測点Ｐｉｊについて、各受信振動子Ｒｐｋに対する受波信号ｒｆｋを同定する。
【００７１】
ｂ）加算部１０７３２
加算部１０７３２は、遅延処理部１０７３１から出力される受信振動子Ｒｐｋに対応して同定された受波信号ｒｆｋを入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号ｄｓｉｊを生成する回路である。
【００７２】
さらに、各受信振動子Ｒｐｋに対応して同定された受波信号ｒｆｋに対し、受信アポダイゼーション（重み数列）を乗じた後加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号ｄｓｉｊを生成してもよい。受信アポダイゼーションは、検出波受振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｋに対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。受信アポダイゼーションは、例えば、検出波受振動子列Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう設定され、受信アポダイゼーションの分布の中心軸は検出波受振動子列中心軸Ｒｘｏと一致し、分布は中心軸に対し対称な形状をなす。分布の形状は特に限定されない。なお、受信アポダイゼーションは上述の場合に限られず、例えば、送信振動子列Ｔｘの列方向中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう設定されてもよい。
【００７３】
加算部１０７３２は、関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号ｄｓｉｊを生成して音響線信号フレームデータｄｓｌを生成する。
【００７４】
そして、送信イベントに同期して検出波パルスｐｗｐｌの送受信を繰り返し、全ての送信イベントに対する音響線信号フレームデータｄｓｌを生成する。生成された音響線信号フレームデータｄｓｌは、送信イベントごとにデータ格納部１０８に出力され保存される。
【００７５】
６．速度算出部１０９
速度算出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスから、関心領域ｒｏｉ内の組織の変位を検出し、せん断波の速度を算出する回路である。
【００７６】
速度算出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスに含まれる１フレームの音響線信号フレームデータｄｓｌと、基準となる音響線信号フレームデータ（基準音響線信号フレームデータ）ｄｓ０とを取得する。基準音響線信号フレームデータｄｓ０とは、各送信イベントに対応する音響線信号フレームデータｄｓｌにおけるせん断波による変位を抽出するための基準となる信号であり、具体的には、プッシュ波パルスｐｐｐ送信前に関心領域ｒｏｉから取得した音響線信号のフレームデータである。そして、速度算出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｌと基準音響線信号フレームデータｄｓ０との差分から、各観測点Ｐｉｊそれぞれの変位を検出する。そして、速度算出部１０９はこの処理を繰り返すことで、観測点Ｐｉｊそれぞれの変位の時系列変化を検出し、観測点Ｐｉｊにおける変位のピーク時刻Ｔｉｊを検出する。
【００７７】
次に、速度算出部１０９は、図６（ｂ）の模式図に示すように、せん断波の進行方向に隣接する２つの観測点ＰｉｊiとＰ（ｉ＋１）ｊi+1それぞれの変位のピーク時刻ＴｉｊとＴ（ｉ＋１）ｊi+1から、せん断波の伝播速度ｖｉｊを算出し、その代表値を関心領域におけるせん断波の伝播速度として算出する。代表値としては、例えば、平均値や中央値が挙げられる。なお、図６（ｂ）の横軸のｄ軸は、せん断波の進行経路を示す距離軸である。
【００７８】
そして、速度算出部１０９は、伝播速度を関心領域ｒｏｉと対応付けて弾性率データｅｌｆを生成し、表示制御部１１１に出力する。
【００７９】
７．Ｂモード画像生成部１１０
Ｂモード画像生成部１１０は、音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスから、Ｂモード断層画像を生成する回路である。
【００８０】
Ｂモード画像生成部１１０は、音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスに含まれる１フレームの音響線信号フレームデータｄｓｌを取得する。そして、Ｂモード画像生成部１１０は、包絡線検波、対数圧縮を行って音響線信号フレームデータｄｓｌを輝度信号フレームデータｂｌｌに変換し、表示制御部１１１に出力する。
【００８１】
８．表示制御部１１１
表示制御部１１１は、Ｂモード断層画像、または、Ｂモード断層画像に弾性率情報を重畳した画像を生成し、表示部１１３に表示させる回路である。
【００８２】
表示制御部１１１は、輝度信号フレームデータｂｌｌをＢモード画像生成部１１０から、弾性率データｅｌｆを速度算出部１０９から、それぞれ取得し、座標変換を行って、Ｂモード画像、あるいは、Ｂモード画像上に弾性率データを重畳した画像を生成する。
【００８３】
＜超音波診断装置１００の動作＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００の統合ＳＷＳシーケンスの動作について説明する。
【００８４】
１．動作の概要
図７は、超音波診断装置１００における統合ＳＷＳシーケンスの工程を示すフローチャートである。超音波診断装置１００によるＳＷＳシーケンスは、関心領域ｒｏｉを設定する工程、基準検出波送受信を行い、以後の各送信イベントに対応するせん断波による変位を抽出するための基準音響線信号フレームデータｄｓ０を取得する工程、プッシュ波パルスｐｐｐを送信して被検体内の特定部位ＦＰに集束するプッシュ波ｐｐを送信して被検体中にせん断波励起する工程、関心領域ｒｏｉを通過する検出波ｐｗｐｌの送受信を複数回繰り返す検出波パルスｐｗｐｌ送受信する工程、せん断波伝播解析を行いせん断波の伝播速度と弾性率を算出する弾性率算出の工程から構成される。
【００８５】
２．ＳＷＳシーケンスの動作
以下、公知の方法に基づき被検体の組織からの反射成分に基づき組織が描画されたＢモード画像が表示部１１３に表示された後の超音波弾性率計測処理の動作を説明する。
【００８６】
なお、Ｂモード画像のフレームデータは、プッシュ波パルスｐｐｐを送信されることなく、送信ビームフォーマ部１０５及び受信ビームフォーマ部１０７においてされた超音波の送受信に基づいて被検体の組織からの反射成分に基づき時系列に音響線信号のフレームデータが生成され、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理がされて輝度信号へと変換された後、輝度信号を直交座標系に座標変換して生成する。詳細については後述する。表示制御部１１１は被検体の組織が描画されたＢモード画像を表示部１１３に表示させる。
【００８７】
まず、ステップＳ１０では、ユーザからの操作入力に基づいて関心領域を設定する。より具体的には、表示部１１３にプローブ１０１によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるＢモード画像が表示されている状態において、制御部１１２は、操作入力部１０２から操作者により指定された情報を入力として、被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉをプローブ１０１の位置を基準に設定する。
【００８８】
操作者による関心領域ｒｏｉの指定は、例えば、表示部１１３にデータ格納部１０８に記録されている最新のＢモード画像を表示し、タッチパネル、マウスなどの入力部（図示しない）を通して関心領域ｒｏｉを指定することによりされる。ここでは、関心領域ｒｏｉは、例えば、Ｂモード画像の列方向の中央から離れた一定範囲とする。
【００８９】
次に、ステップＳ２０では、制御部１１２は、プッシュパルスの送信条件を設定する。具体的には、プッシュ波生成部１０３が、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を取得、プッシュ波パルスｐｐｐの送信焦点ＦＰの位置とプッシュ波送信振動子列Ｐｘを設定する。本例では、図３（ａ）に示すように、プッシュ波送信振動子列Ｐｘは、複数の振動子１０１ａの一部とした。また、列方向送信焦点位置ｆｘはプッシュ波送信振動子列Ｐｘの列方向中心位置ｗｃと一致し、深さ方向送信焦点位置ｆｙは関心領域ｒｏｉの近傍に存在する構成とした。しかしながら、検出波照射領域Ａｘと送信焦点ＦＰとの位置関係は上記に限られず、被検体の検査すべき部位の形態等により適宜変更してもよい。
【００９０】
送信焦点ＦＰの位置と、プッシュ波送信振動子列Ｐｘを示す情報は、プッシュ波パルスｐｐｐのパルス幅ＰＷ、印加開始時刻ＰＴとともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０５に出力される。
【００９１】
次に、ステップＳ３０において、関心領域内に観測点Ｐｉｊを設定する。本例では、図６（ａ）に示すように、いずれかの受信振動子Ｒｐｋの中心を通りｚ方向に延伸する直線上に、ｚ方向に等間隔に配される。
【００９２】
次に、ステップＳ４０において、基準検出波パルスの送受信を行い、取得した基準音響線信号フレームデータを保存する。具体的には、関心領域Ｒｏｉ内に、検出波パルスを送信させ、ステップＳ３０で設定した観測点Ｐｉｊについて、音響線信号フレームデータを生成して、基準音響線フレームデータとしてデータ格納部１０８に保存する。
【００９３】
次に、ステップＳ５０において、プッシュパルスを送信する。具体的には、送信ビームフォーマ部１０５は、プッシュ波生成部１０３より取得した送信焦点ＦＰの位置とプッシュ波送信振動子列Ｐｘを示す情報、プッシュ波パルスｐｐｐのパルス幅ＰＷ、印加開始時刻ＰＴからなる送信制御信号に基づき送信プロファイルを生成する。送信プロファイルは、プッシュ波送信振動子列Ｐｘに含まれる各送信振動子に対するパルス信号ｓｐと遅延時間ｔｐｋからなる。そして、送信プロファイルに基づき各送信振動子にプッシュ波パルスｐｐｐを供給する。各送信振動子は被検体内の特定部位に集束するパルス状のプッシュ波ｐｐを送信する。
【００９４】
次に、ステップＳ６０において、関心領域ｒｏｉに検出波パルスｐｗｐｌを複数回送受信し、取得した音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスを保存する。具体的には、送信ビームフォーマ部１０５は、検出波送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に被検体に向けて検出波パルスｐｗｐｌを送信させ、受信ビームフォーマ部１０７は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘに含まれる振動子により受信した反射波ｅｃに基づき音響線信号フレームデータｄｓｌを生成する。プッシュ波ｐｐの送信終了の直後から、例えば、秒間１万回、上記処理を繰り返し行う。これにより、せん断波の発生直後から伝播が終わるまでの間、関心領域ｒｏｉ内の音響線信号フレームデータｄｓｌを繰り返し生成する。生成された音響線信号フレームデータｄｓｌのシーケンスはデータ格納部１０８に出力され保存される。
【００９５】
より具体的には、以下の処理を行う。まず、受信ビームフォーマ部１０７は、関心領域ｒｏｉ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。次に、受信ビームフォーマ部１０７は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘを設定し、観測点Ｐｉｊからの反射検出波が、検出波パルス受信振動子列Ｒｘに含まれる受波振動子Ｒｗｋのそれぞれに到達する受信時間を算出する。そして、受信ビームフォーマ部１０７は、送信時間と受信時間とから、観測点Ｐｉｊごと、かつ、受波振動子Ｒｗｋごとの、遅延量を算出し、音響線信号フレームデータｄｓｌから、観測点Ｐｉｊごとに、観測点Ｐｉｊからの受信信号を同定する。次に、受信ビームフォーマ部１０７は、観測点Ｐｉｊごとに同定した受信信号を重みづけ加算し、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を算出する。ここで、重み付けは、例えば、検出波パルス受信振動子列Ｒｘのｘ方向の中心に位置する振動子に対する重み付けが最大となるような、受信アポダイゼーションがなされる。受信ビームフォーマ部１０７は、算出した音響線信号をデータ格納部１０８に保存する。
【００９６】
次に、ステップＳ７０において、送信イベント毎に関心領域ｒｏｉ内の各観測点Ｐｉｊの変位を検出し、せん断波の到達時刻を特定する。具体的には、第１の送信イベントにおいて、観測点Ｐｉｊごとに、音響線信号フレームデータｄｓｌと、基準音響線信号フレームデータｄｓ０との相関処理を行って、観測点Ｐｉｊそれぞれに対する位置変位量を検出する。さらに、この処理をすべての相関イベントに対して行うことで、観測点Ｐｉｊごとに、送信イベント毎の変位量を検出する。そして、観測点Ｐｉｊごとに、変位の大きさが最大となる送信イベントを特定し、送信イベントが行われた時刻をピーク時刻として特定する。
【００９７】
次に、ステップＳ８０において、せん断波の伝播解析を行う。具体的には、ステップＳ７０で特定した観測点Ｐｉｊごとのピーク時刻を指標として、列方向に隣接する２つの観測点Ｐｉｊを対応付け、その距離をピーク時刻の時間差で除することにより、せん断波の伝播速度を推定する。実施の形態では、図６（ｂ）に示すように、列方向に並ぶ観測点Ｐ１、観測点Ｐ２、観測点Ｐ３、観測点Ｐ４、観測点Ｐ５、について、横軸にせん断波の伝播経路軸ｄ、縦軸にピーク時刻をプロットする。そして、観測点間の傾き（＝観測点間の距離÷ピーク時刻の時間差）を算出することで、せん断波の伝播速度を推定する。
【００９８】
最後に、ステップＳ９０において、せん断波の伝播情報をＢモード画像に重畳表示する。具体的には、例えば、弾性率の値をＢモード画像に重畳する。なお、弾性率の値はＢモード画像の外側に表示してもよいし、せん断波の伝播情報をＢモード画像に色情報として重畳してもよい。他の表示態様としては、例えば、Ｂモード画像上に記号、アイコン等の位置を示す情報を重畳し、示された位置の弾性率の値をＢモード画像の外側に付加するものが挙げられる。なお、表示態様としてはこれに限られず、例えば、Ｂモード画像上の位置から引き出し線をＢモード画像の外に引き出して弾性率を表示してもよい。
【００９９】
以上により、図７に示したＳＷＳシーケンスの処理が終了する。以上の超音波弾性率計測処理により、ＳＷＳシーケンスによる弾性率データｅｌｆを算出することができる。
【０１００】
３．Ｂモード画像の生成
Ｂモード画像のフレームデータは、プッシュ波パルスｐｐｐを送信されることなく、送信ビームフォーマ部１０５及び受信ビームフォーマ部１０７においてされた超音波の送受信に基づいて被検体の組織からの反射成分に基づき時系列に音響線信号のフレームデータが生成され、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理がされて輝度信号へと変換された後、輝度信号を直交座標系に座標変換して生成する。ここで、超音波の送受信及び整相加算の動作自体は検出波の送受信及び整相加算の動作と同様であるので、以下、差異点について説明する。
【０１０１】
図８（ａ）は、Ｂモード画像のフレームデータを作成するための超音波パルスの構成概要を示す模式図である。図８（ａ）に示すように、超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３のそれぞれに対し、超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３それぞれの中心軸ａｘ１、ａｘ２、ａｘ３に直交する波面を有する平面波が送出されるように送信振動子列Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３のそれぞれを設定する。なお、超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３は、振動子列１０１ａの表面から所定の距離以下である任意の場所が超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３の少なくとも１つに含まれるように設定される。なお、超音波照射領域の数は３に限られず、任意の数であってよい。
【０１０２】
図８（ｂ）は、Ｂモード画像のフレームデータを作成するための対象領域Ｂｘを示す模式図である。図８（ｂ）に示すように、音響線信号を作成する対象である対象領域Ｂｘは、超音波照射領域Ａｘ１に含まれる部分対象領域Ｂｘ１、超音波照射領域Ａｘ２に含まれる部分対象領域Ｂｘ２、超音波照射領域Ａｘ３に含まれる部分対象領域Ｂｘ３から構成される。なお、対象領域Ｂｘは全体として、振動子列１０１ａの表面から所定の距離以下である場所の集合として規定される。なお、部分対象領域の数は３に限られず、任意の数であってよい。また、図８（ｂ）では、部分対象領域Ｂｘ１、Ｂｘ２、Ｂｘ３はその一部が重複するとなっているが、重複領域が存在しないように部分対象領域を設定してもよい。
【０１０３】
図９は、受信ビームフォーミングにおける反射超音波受信の概要を示す。Ｂモード画像の処理では、図９に示すように、対象領域Ｂｘに含まれる複数の観測点Ｑｍｎから受信振動子列Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｐｋが受信した受波信号ｒｆｋに遅延処理を施した後、全ての受信振動子Ｒｐｋについて加算して音響線信号ｄｓを生成する。観測点Ｑｍｎは、振動子列１０１ａが配される円弧の中心から放射状に配される。具体的には、観測点Ｑｍｎは、振動子列１０１ａ表面に等間隔に設けられた複数の点の１つを通り、当該点における振動子列１０１ａ表面の接線に直交する直線上に、等間隔に配置される。言い換えると、観測点Ｑｍｎは、振動子列１０１ａ表面を構成する円弧の中心から放射状に広がる直線と、円弧の中心から同心円状に広がる円弧との交点上に配される。なお、各直線は、いずれかの振動子１０１ａの中心を通り、当該振動子１０１ａの正面方向に延伸していることが好ましい。観測点Ｐｉｊが存在しうる範囲の列方向の幅は受信振動子列Ｒｘの幅を越えないのに対し、観測点Ｑｍｎが存在しうる範囲は深さに応じて広がるため、観測点Ｑｍｎが存在しうる範囲は観測点Ｐｉｊが存在しうる範囲より広くなる。一方で、列方向（ｘ方向）における観測点Ｑｍｎ間の間隔は、深さ方向（ｚ方向）の位置が深いほど広くなり、振動子列１０１ａから遠ざかるほど列方向の空間分解能は低下する。
【０１０４】
Ｂモード画像のフレームデータの作成動作は、以下の通りとなる。まず、送信ビームフォーマ部１０５において、上述した通りの超音波照射領域Ａｘ１への超音波の送信を行い、受信ビームフォーマ部１０７において、上述した部分対象領域Ｂｘ１内の観測点Ｑｍｎの音響線信号が生成される。次に、送信ビームフォーマ部１０５において、上述した超音波照射領域Ａｘ２への超音波の送信を行い、受信ビームフォーマ部１０７において、上述した部分対象領域Ｂｘ２内の観測点Ｑｍｎの音響線信号が生成される。次に、送信ビームフォーマ部１０５において、上述した通りの超音波照射領域Ａｘ３への超音波の送信を行い、受信ビームフォーマ部１０７において、上述した部分対象領域Ｂｘ３内の観測点Ｑｍｎの音響線信号が生成される。これにより音響線のフレームデータが生成される。そして、Ｂモード画像生成部１１０において、音響線信号に対して包絡線検波と対数圧縮を行うことで、観測点Ｑｍｎごとの輝度信号のフレームデータに変換される。そして、表示制御部１１１は、輝度信号のフレームデータにおける観測点Ｑｍｎの位置を表示用の直交座標系に変換し、Ｂモード画像を生成して表示する。Ｂモード画像のフレームデータを作成するための方法は上記に限らず、通常のフォーカス送信で画像のフレームデータを作成してもよい。
【０１０５】
＜まとめ＞
以上の構成により、関心領域の深さにかかわらず、せん断波の伝播方向である列方向における観測点間の距離が変化しない。したがって、関心領域が深い位置に存在しても、列方向において観測点間の距離が過大となることによる速度の検出精度の低下を抑止することができる。
【０１０６】
また、上記構成では、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子の正面方向であるｚ方向に検出波を平面波として送出するとした。したがって、超音波照射領域Ａｘ内、特に、列方向中心近傍において、振動子の正面方向と平面波の振動方向が一致するため超音波の振幅が大きく高精度な音響線信号を生成することができる。
【０１０７】
≪変形例１≫
上述したように、Ｂモード画像の列方向の幅は深さに応じて広がるのに対して観測点Ｐｉｊが存在しうる範囲の列方向の幅は深さにかかわらず一定である。したがって、Ｂモード画像の生成可能な範囲は関心領域ｒｏｉの設定可能な範囲よりも広くなる。実施の形態では、振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子が列中心となるように、検出波の送受信を行うものとした。しかしながら、この構成では、深さが大きく画像の中心から遠い場所について、Ｂモード画像が取得されているにもかかわらず対象領域ｒｏｉとして設定できない領域が発生することがある。
【０１０８】
変形例１では、Ｂモード画像が取得可能な領域内のいずれの場所においても関心領域ｒｏｉを設定可能とする構成とした。
【０１０９】
＜検出波の送受信制御＞
図１０（ａ）は、関心領域ｒｏｉと、振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域Ａｐとの関係を示す模式図である。
【０１１０】
図１０（ａ）に示すように、検出波の超音波照射領域Ａｐは、振動子列１０１ａの列方向中心位置を通りｚ方向に延伸する中心軸Pｃを中心軸とし、幅Pｗを有している。観測点は検出波の超音波照射領域Ａｐ内に設定する必要があるため、観測点が設定可能な測定可能範囲は、検出波の超音波照射領域Ａｐ内部全域である。これに対しＢモード画像の対象領域Ｂｘは列方向において測定可能範囲である超音波照射領域Ａｐより広域であるため、Ｂモード画像を基に設定した関心領域ｒｏｉが測定可能範囲の内部に存在しない場合がある。具体的には、関心領域ｒｏｉと中心軸Pｃとの列方向距離ｄｘが超音波照射領域Ａｐの幅Pｗに対し、ｄｘ＞Pｗ／２を満たす場合に関心領域ｒｏｉが測定可能範囲に存在せず、観測点Ｐｉｊが設定できない。
【０１１１】
図１０（ｂ）は、変形例１における検出波の送受信領域を示す模式図である。図１０（ｂ）に示すように、検出波生成部は、関心領域ｒｏｉの全域を通過するように検出波パルス送信振動子列Ｔｘを設定する。具体的には、振動子列１０１ａ表面を構成する円弧の中心を通り、ｚ方向（中心軸Pｃおよび中心軸Pｃと平行なPｃ’）に対して角度θをなす中心軸Pnを中心軸とし、幅Pｗを有する超音波照射領域Ａｎを設定する。これにより、超音波照射領域Ａｎの内部が測定可能範囲となる。なお、中心軸Pnは、検出波パルス送信振動子列Ｔｘの中央に位置する振動子Ｒｈ表面を通過し、かつ、中心軸ｐｈは、振動子Ｒｈにおける振動子列１０１ａの接線と直交する。このとき、検出波ｐｗは、中心軸Pnの延伸する向きに伝播する平面波となるように送信ビームフォーミングを行う。すなわち、変形例１では、振動子Ｒｈを振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子であるとみなした上で実施の形態１と同様の送信ビームフォーミングを行う。
【０１１２】
また、受信ビームフォーミングでは、図１０（ｂ）に示すように、観測点Ｐｉｊは、中心軸Pnと平行な複数の直線上に等間隔に配置される。具体的には、観測点Ｐｉｊは、中心軸Pnと平行な複数の直線と、中心軸Pnに直交する直線との交点に配置される。なお、中心軸Pnと平行な直線のそれぞれは、いずれかの受信振動子Ｒｐｋの中心を通る曲線であるとしてもよい。
【０１１３】
なお、プッシュパルスの送信焦点ＦＰについても、中心軸Pn上に移動する、としてもよい。具体的には、中心軸Pn上かつ関心領域ｒｏｉと深さを同じくする位置を、プッシュパルスの送信焦点ＦＰとする。プッシュパルスの送信ビームフォーミングにおいても、中心軸Pn上の振動子Ｒｈを送信振動子列の中央であるとし、中心軸Pnに沿ってプッシュパルスを送信するとしてもよい。なお、プッシュパルスを中心軸Pnに沿って送信する場合は、せん断波の振動方向が中心軸Pnと平行な向きになるため、観測点は、中心軸Pnと直交する直線上に設けることが好ましい。
【０１１４】
＜まとめ＞
以上の構成によっても、関心領域の深さにかかわらず、せん断波の伝播方向である列方向における観測点間の距離が変化しない。したがって、関心領域が深い位置に存在しても、列方向において観測点間の距離が過大となることによる速度の検出精度の低下を抑止することができる。
【０１１５】
また、上記構成では、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子からｚ方向の近傍に関心領域が存在しなくても、関心領域の全域を超音波照射領域内に存在させることができる。したがって、Ｂモード画像が取得可能な領域であれば、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子からｚ方向に存在しない位置においても、せん断波の伝播解析を行うことができる。
【０１１６】
また、上記構成では、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子の正面方向の近傍に関心領域が存在するよう送信振動子列Ｔｘを設定するものとした。したがって、超音波照射領域Ａｎ内、特に、送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子の正面方向近傍において、超音波の振幅が大きく高精度な音響線信号を生成することができる。
【０１１７】
さらに、上記構成では、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子の正面方向にプッシュパルスの送信焦点ＦＰを設定するものとした。したがって、関心領域とプッシュパルスの送信焦点ＦＰとを過度にならない程度に接近させることができるため、関心領域内のせん断波の振幅を大きく設定することで伝播解析の精度を向上させることができる。
【０１１８】
≪変形例２≫
変形例１でも上述したように、Ｂモード画像の生成可能な範囲は関心領域ｒｏｉの設定可能な範囲よりも広くなる。変形例１では、検出波の送受信について送信振動子列Ｔｘの位置を移動させるものとしたが、以下のような制御も可能である。
【０１１９】
変形例２においても、Ｂモード画像が取得可能な領域内のいずれの場所においても関心領域ｒｏｉを設定可能とする構成とした。
【０１２０】
＜検出波の送受信制御＞
本変形例では、関心領域ｒｏｉが振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域Ａｐの内部に存在するか否かを判定する。具体的には、図１０（ａ）に示すように、振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域Ａｐに関心領域ｒｏｉが含まれているか否かを判定する。そして、関心領域ｒｏｉの全域が超音波照射領域Ａｐに含まれる場合には、実施の形態で記載したように、超音波照射領域Ａｐ内を平面波がｚ方向に伝播するように検出波を送信し、観測点Ｐｉｊは、深さ方向（ｚ方向）に延伸する互いに平行な直線上に、ｚ方向に等間隔に配される。一方で、関心領域ｒｏｉの全域または一部が超音波照射領域Ａｐに含まれない場合には、Ｂモード画像作成のための音響線取得と同様の方法で、検出波の送受信を行う。具体的には、図８（ａ）に示すように、超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３それぞれの中心軸ａｘ１、ａｘ２、ａｘ３に直交する波面を有する平面波が送出されるように超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３を設定し、関心領域ｒｏｉが含まれる超音波照射領域に対して検出波の送信を行う。そして、図９に示すように、振動子列１０１ａが配される円弧の中心から放射状に観測点Ｐｉｊを配置する。なお、観測点Ｐｉｊは、ｘ方向に隣接する観測点Ｐｉｊのｚ方向位置（深さ）が同一となるように設定してもよい。
【０１２１】
なお、関心領域ｒｏｉが超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３のうち２つに跨る場合は、超音波照射領域Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３のいずれか１つに対して検出波の送信を行った後、関心領域のうち当該超音波照射領域に含まれる観測点からの受信を行い、他の１つに対して検出波の送信を行った後、関心領域のうち当該超音波照射領域に含まれる観測点からの受信を行う、を繰り返してもよい。より具体的には、関心領域ｒｏｉが超音波照射領域Ａｘ１とＡｘ２との２つに跨っている場合、以下のように送受信を行う。まず、超音波照射領域Ａｘ１に対して検出波の送信を行った後に、反射検出波を受信し、関心領域ｒｏｉと超音波照射領域Ａｘ１との重複領域内に設定した観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する。続けて、超音波照射領域Ａｘ２に対して検出波の送信を行った後に、反射検出波を受信し、関心領域ｒｏｉと超音波照射領域Ａｘ２との重複領域内に設定した観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する。この検出波送受信を交互に行い、関心領域ｒｏｉ全体に検出波の送受信を行う。
【０１２２】
＜まとめ＞
以上の構成によっても、超音波プローブの振動子列の中央に位置する振動子の正面方向近傍に関心領域が存在する場合には、関心領域の深さにかかわらず、せん断波の伝播方向である列方向における観測点間の距離が変化しない。したがって、関心領域が深い位置に存在しても、列方向において観測点間の距離が過大となることによる速度の検出精度の低下を抑止することができる。
【０１２３】
また、上記構成によっても、Ｂモード画像が取得可能な領域であれば、検出波の送信振動子列Ｔｘの中心となる振動子からｚ方向に存在しない位置においても、せん断波の伝播解析を行うことができる。
【０１２４】
また、上記構成では、関心領域がプッシュパルスの送信焦点ＦＰから遠ざかった位置に存在する場合は、Ｂモード画像に関する音響線取得と同様、コンベックス型プローブに適した放射状に観測点を配置する。関心領域から遠い位置ではせん断波の振幅が小さく伝播解析の精度の向上に限りがあるため、上述した処理でも速度の検出精度が低下しづらい。したがって、せん断波の速度の検出精度向上が見込める場所について精度向上を図ることができ、精度向上の効率化を図ることができる。
【０１２５】
≪変形例３≫
変形例１、変形例２では、関心領域ｒｏｉが振動子列１０１ａの列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域Ａｐの内部にない場合に、それぞれ、送信振動子列Ｔｘの位置を移動させる、Ｂモード画像に係る音響線信号取得と同様に観測点を設定する、により、関心領域ｒｏｉを設定可能とする構成とした。
【０１２６】
変形例３は、これら変形例１、変形例２のいずれを用いるかをユーザが選択できるインターフェースを提供する構成を備える。
【０１２７】
＜動作＞
図１２は、変形例３に係る統合ＳＷＳシーケンスの工程を示すフローチャートである。
【０１２８】
まず、ステップＳ１０１では、ユーザからの操作入力に基づいて関心領域を設定する。より具体的には、表示部１１３にプローブ１０１によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるＢモード画像が表示されている状態において、制御部は、操作入力部から操作者により指定された情報を入力として、被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉをプローブの位置を基準に設定する。このとき、関心領域ｒｏｉが振動子列の列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域Ａｐの内部に存在しない場合に、変形例１のように検出波の送受信について送信振動子列Ｔｘの位置を移動させるか否かの入力を併せて受け付ける。
【０１２９】
次に、ステップＳ２１０において、超音波診断装置の制御部は、接続されている超音波プローブの種別を判定する。超音波プローブがリニア型プローブである場合には、ステップＳ２６０の処理に進む。一方、超音波プローブがコンベックス型プローブである場合には、ステップＳ２２０の処理に進む。
【０１３０】
超音波プローブがコンベックス型プローブである場合、ステップＳ２２０において、超音波診断装置の制御部は、振動子列の列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域の範囲を検出する。図１０に示すように、検出波の超音波照射領域は、振動子列の列方向中心位置を通りｚ方向に延伸する中心軸Pｃを中心軸とし、幅Pｗを有している。
【０１３１】
次に、ステップＳ２３０において、超音波診断装置の制御部は、関心領域ｒｏｉの全域がステップＳ２２０で検出した超音波照射領域に含まれるか否かを判定する。関心領域ｒｏｉの全域が超音波照射領域に含まれている場合は、ステップＳ２６０の処理に進む。一方で、関心領域ｒｏｉの一部または全部が超音波照射領域に含まれない場合は、ステップＳ２４０の処理に進む。
【０１３２】
次に、ステップＳ２４０において、超音波診断装置の制御部は、検出波の送受信について送信振動子列Ｔｘの位置を移動させるか否かを判定する。ステップＳ１０１で送信振動子列Ｔｘの位置を移動させる旨の入力を得ている場合は、ステップＳ２５０の処理に進む。一方、ステップＳ１０１で送信振動子列Ｔｘの位置を移動させない旨の入力を得ている場合は、ステップＳ２７０の処理に進む。
【０１３３】
次に、ステップＳ２５０において、超音波診断装置の制御部は、検出波の送受信について送信振動子列Ｔｘの中心及び超音波照射領域の中心軸を変更する。具体的には、変形例１にて上述したように、関心領域ｒｏｉの全域を通過するように、振動子列表面を構成する円弧の中心を通り、ｚ方向に対して角度θをなす中心軸Pnを中心軸とし、幅Pｗを有する超音波照射領域Ａｎを設定する。
【０１３４】
次に、ステップＳ２６０において、超音波診断装置の整相加算部は、関心領域ｒｏｉ内に観測点を設定する。具体的には、超音波診断装置の整相加算部は、超音波照射領域の中心軸と平行な直線と、ｘ方向に延伸する直線との交点上に観測点を設置する。したがって、ステップＳ２５０で超音波照射領域の中心軸を変更している場合には、図１０（ｂ）に示すように、ｚ方向に対して角度θをなす直線と、ｘ方向に対して角度θをなす直線との交点上に観測点が設置される。一方、ステップＳ２１０でリニア型プローブと判定された場合、または、ステップＳ２３０で関心領域ｒｏｉが振動子列の列方向中心位置における振動子が列中心となる場合の検出波の超音波照射領域内に存在すると判定された場合は、超音波照射領域の中心軸はｚ方向に延伸する直線なので、ｚ方向に延伸する直線とｘ方向に延伸する直線との交点上に観測点が設置される。
【０１３５】
また、ステップＳ２７０では、超音波診断装置の整相加算部は、関心領域ｒｏｉ内に観測点を設定する。具体的には、超音波診断装置の整相加算部は、Ｂモード画像生成のための音響線取得と同様、超音波プローブ表面を構成する円弧の中心から放射状に延びる直線と、当該中心から同心円状に広がる円弧との交点上に観測点設置する。
【０１３６】
ステップＳ３００では、プッシュパルスの送信とそれに続く検出波の送受信、および、せん断波の伝播解析を行う。詳細については、検出波の送受信プロファイルがすでに決定されていることを除いて実施の形態に係るステップＳ２０からＳ９０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１３７】
＜まとめ＞
以上の構成によっても、超音波プローブの振動子列の中央に位置する振動子の正面方向近傍に関心領域が存在する場合には、関心領域の深さにかかわらず、せん断波の伝播方向である列方向における観測点間の距離が変化しない。したがって、関心領域が深い位置に存在しても、列方向において観測点間の距離が過大となることによる速度の検出精度の低下を抑止することができる。
【０１３８】
また、上記構成によれば、関心領域が超音波プローブの振動子列の中央に位置する振動子の正面方向近傍に存在しない場合に、検出波の送信方向を変更するか、Ｂモード画像生成のための超音波送受信と同様の検出波送受信を行うかの選択が可能となる。したがって、せん断波の伝播解析の精度を向上させたい場合は検出波の送信方向を変更する一方で、Ｂモード画像との対応付けのためＢモード画像生成のための超音波送受信と同じ条件で検出波を送受信することもでき、用途に合わせた利用が可能となる。
【０１３９】
≪実施の形態に係るその他の変形例≫
（１）実施の形態及び各変形例では、せん断波の伝播方向における観測点間の距離が関心領域ｒｏｉとプローブとの距離に係らず一定であるとしたが、例えば、関心領域ｒｏｉとプローブとの距離が大きくなるほどせん断波の伝播方向における観測点間の距離が小さくなる、としてもよい。具体的には、例えば、Ｂモード画像における最深部より深い点から各振動子に対して放射状に延びる直線上に、観測点を設けるとしてもよい。この構成によっても、せん断波の伝播方向における観測点間の距離が過度に大きくなる箇所が発生しないため、空間解像度の低下の抑止の効果と、観測点数の不足の抑止の効果を得ることができる。
【０１４０】
（２）実施の形態及び各変形例では、関心領域ｒｏｉ内に深さ方向に複数の観測点を設けるとしたが、例えば、関心領域ｒｏｉ内において、観測点が列方向にのみ並び深さ方向に並ばない構成としてもよい。この場合において、複数の観測点は、例えば、同じ深さに設定するとしてもよい。または、例えば、複数の観測点は、プッシュパルスの送信中心軸と直交する向きに並ぶ、すなわち、プッシュパルスによる押圧方向と直交する向きに並ぶとしてもよい。これにより、せん断波の伝播解析をより簡略化させ、演算量を低減させることができる。
【０１４１】
（３）各変形例では、関心領域ｒｏｉ内の観測点の設け方を変更した際にプッシュパルスの送信方法及び検出波の送信方法を変更するとしたが、例えば、プッシュパルスの送信方法を実施の形態と同一としてもよいし、検出波の送信方法を実施の形態と同一としてもよい。さらに、プッシュパルスの送信方法及び検出波の送信方法のいずれか又は両方を、実施の形態とも変形例とも異なる公知の方法としてもよく、検出波の受信における観測点の設定方法が上述した通りであれば、同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
（４）実施の形態では、超音波診断装置１００がプッシュ波パルス送信の工程に先立って基準検出波パルス送受信の工程を行い、変位検出部が、音響線信号フレームデータｄｓｌと、基準検出波パルス送受信で形成された基準音響線信号フレームデータｄｓ０との差分に基づいて、観測点Ｐｉｊの変位Ｐｔｉｊを検出する、とした。しかしながら、組織の変位量の検出方法はこの場合に限られない。例えば、超音波診断装置は基準検出波パルス送受信の工程を行わず、基準音響線信号フレームデータｄｓ０の生成を行わない。そして、変位検出部は、音響線信号フレームデータｄｓｌと、１つ前の送信イベントで取得された音響線フレームデータｄｓ（ｌ−１）との差分に基づいて、観測点Ｐｉｊの変位Ｐｔｉｊの、送信イベント間での変化量ΔＰｔｉｊを検出する。そして、観測点Ｐｉｊごとに、変位Ｐｔｉｊにおける複数の送信イベント間の変化量ΔＰｔｉｊを積算することで、観測点Ｐｉｊの変位Ｐｔｉｊを生成する、としてもよい。なお、送信イベント間での変化量ΔＰｔｉｊの検出は連続する２つの送信イベント間とは限らず、任意の２つの音響線信号フレームデータｄｓｌの差分から、観測点Ｐｉｊの変位Ｐｔｉｊの変化量ΔＰｔｉｊを算出してもよい。
【０１４３】
（５）実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、その構成要素の全部又は一部を、１チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよいし、コンピュータのプログラムで実現してもよいし、その他どのような形態で実施してもよい。例えば、プッシュ波生成部と検出波生成部とを１チップで実現してもよいし、受信ビームフォーマ部を１チップで実現し、速度検出部等を別のチップで実現してもよい。
【０１４４】
集積回路で実現する場合、典型的には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１４５】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０１４６】
さらには、半導体技術の進歩、又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
【０１４７】
また、各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、記憶媒体に書き込まれたプログラムと、プログラムを読み込んで実行するコンピュータとで実現されてもよい。記憶媒体は、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭなどいかなる記録媒体であってもよい。また、本発明に係る超音波診断装置は、ネットワークを経由してダウンロードされるプログラムと、プログラムをネットワークからダウンロードして実行するコンピュータとで実現されてもよい。
【０１４８】
（６）以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【０１４９】
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【０１５０】
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【０１５１】
≪補足≫
（１）実施の形態に係る超音波信号処理装置は、コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理装置であって、被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させるプッシュ波送信部と、前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波送信部と、前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換する検出波受信部と、前記関心領域内に複数の観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算部と、複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出する機械的特性算出部とを備え、前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるよう設定することを特徴とする。
【０１５２】
また、実施の形態に係る超音波信号処理方法は、コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理方法であって、被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させ、前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換し、前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるように複数の前記観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成し、複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出することを特徴とする。
【０１５３】
また、実施の形態に係るプログラムは、コンベックス型の超音波プローブを用いて被検体内にせん断波を励起しせん断波の伝播状態を解析する超音波信号処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記超音波信号処理は、被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プローブに送信させ、前記プッシュ波の送信に続き、前記被検体内の解析対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超音波を受信して受信信号に変換し、前記関心領域におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離を、前記関心領域より前記超音波プローブに近い領域を前記関心領域とした場合におけるせん断波の伝播方向に沿った観測点間の距離以下となるように複数の前記観測点を設定し、複数の前記観測点のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成し、複数の前記観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、前記関心領域における前記被検体の機械的特性を算出することを特徴とする。
【０１５４】
本開示によれば、上記構成により、せん断波の伝播方向における観測点間の距離が観測点とプローブとの距離が長くなっても広がらないため、深部における空間分解能の低下が発生しない。したがって、関心領域とプローブとの位置関係によるせん断波の伝播速度の精度低下を抑止することができる。
【０１５５】
（２）また、上記（１）の超音波信号処理装置は、前記整相加算部は、前記関心領域内に存在する複数の互いに平行な直線上に複数の前記観測点を設定する、としてもよい。
【０１５６】
上記構成により、せん断波の伝播方向における観測点間の距離が観測点とプローブとの距離に依存しないため、上述した効果を簡易な構成により確実に得ることができる。
【０１５７】
（３）また、上記（２）の超音波信号処理装置は、複数の前記直線は、前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置における前記超音波プローブの表面の接線と直交する、としてもよい。
【０１５８】
上記構成により、検出波の伝播方向と交差する向きに観測点が設けられるため効率的にせん断波の伝播解析を行うことができる。
【０１５９】
（４）また、上記（２）または（３）の超音波信号処理装置は、複数の前記直線のそれぞれは、前記超音波プローブの表面に存在する振動子それぞれの中心近傍を通過する、としてもよい。
【０１６０】
上記構成により、それぞれの振動子を基準として音響線信号の演算が行えるため、効率的に整相加算が行えるとともにＳＮＲを向上させることができる。
【０１６１】
（５）また、上記（１）〜（４）の超音波信号処理装置は、前記検出波送信部は、前記関心領域に近接する点に最近接する前記超音波プローブ上の振動子を前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置として検出波を送信する、としてもよい。
【０１６２】
上記構成により、関心領域内に十分な強度の検出波を照射することができ、音響線信号の強度やＳＮＲを向上させることができる。
【０１６３】
（６）また、上記（１）〜（５）の超音波信号処理装置は、前記検出波送信部が前記検出波の送信のために用いる送信振動子列の位置に応じて、前記観測点を設定可能な範囲を示す測定可能範囲を決定する測定範囲判定部をさらに備える、としてもよい。
【０１６４】
上記構成により、送信振動子列を基準として観測点を設定する場合に、関心領域内に観測点が設定されないことを抑止することができる。
【０１６５】
（７）また、上記（６）の超音波信号処理装置は、前記関心領域が前記測定可能範囲に含まれない場合に、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する、としてもよい。
【０１６６】
上記構成により、送信振動子列を基準として観測点を設定する際に関心領域内に観測点が設定されない状況が発生した場合に、他の方法で観測点を設定することができる。
【０１６７】
（８）また、上記（６）または（７）の超音波信号処理装置は、前記関心領域が前記測定可能範囲の内側と外側とに跨る場合に、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する、としてもよい。
【０１６８】
上記構成により、送信振動子列を基準として観測点を設定する際に関心領域内に観測点が設定されない領域が発生した場合に、他の方法で観測点を設定することができる。
【０１６９】
（９）また、上記（６）の超音波信号処理装置は、前記関心領域の少なくとも一部が前記測定可能範囲に含まれない場合に、前記関心領域に近接する点に最近接する前記超音波プローブ上の振動子を前記検出波の送信に用いる送信振動子列の中心位置として検出波を送信する、または、前記整相加算部は、複数の前記観測点のうち１以上の位置を、前記超音波プローブの表面の接線の１つに沿った方向における複数の前記観測点の間の距離が当該観測点と前記超音波プローブとの距離に応じて広がるように変更する、のいずれの処理を行うかの選択をユーザから受け付ける入力部を備える、としてもよい。
【０１７０】
上記構成により、送信振動子列を基準として観測点を設定する際に関心領域内に観測点が設定されない領域が発生した場合に、観測点をどのように設定するかをユーザが選択することができる。
を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本開示に係る超音波診断装置、および、超音波信号処理方法は、超音波を用いた被検体の機械的特性の測定に有用である。そのため、組織や物質の機械的特性の測定精度を向上させることが可能となり、医療診断機器や非破壊検査装置等において高い利用可能性を持つ。
【符号の説明】
【０１７２】
１００    超音波診断装置
１０１    超音波プローブ
１０１ａ  振動子
１０２    操作入力部
１０３    プッシュ波生成部
１０４    検出波生成部
１０５    送信ビームフォーマ部
１０６    マルチプレクサ部
１０７    受信ビームフォーマ部
１０８    データ格納部
１０９    速度算出部
１１０    Ｂモード画像生成部
１１１    表示制御部
１１２    制御部
１１３    表示部
１５０    超音波信号処理回路
１０００    超音波診断システム
【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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