(57)【要約】【課題】  被検体内の任意の診断部位における音速値（局所音速値）を高精度で算出することが可能な超音波診断装置及び超音波診断方法を提供する。【解決手段】  少なくとも格子点ＸＲＯＩと各格子点Ａ１，Ａ２，…との間の音速はそれぞれ一定と仮定する。本発明では、格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波（それぞれＷＡ１，ＷＡ２，…）の（Ｔ及び遅延時間ΔＴ）を既知として、格子点ＸＲＯＩと格子点Ａ１，Ａ２，…の位置関係から格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値を求める。具体的には、ホイヘンスの原理により、格子点ＸＲＯＩからの仮想受信波ＷＸと格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波を仮想的に合成した仮想合成受信波ＷＳＵＭが一致することを利用して、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭとの差が最小となる仮定音速を格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値と判定する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と、前記着目領域における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、
前記着目領域における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記着目領域から受信される受信波を演算する第１の演算手段と、
前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記各格子点から受信される受信波を求め、前記各格子点の受信波を合成して合成受信波を得る第２の演算手段と、
前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定手段と、
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記局所音速値判定手段が、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点と前記超音波探触子の間の領域における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、
前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記求めた受信波を合成して第１の合成受信波を得る合成受信波取得手段と、
前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射されて前記複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波をそれぞれ求め、前記求めた受信波を合成して第２の合成受信波を得る演算手段と、
前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定手段と、
を備える超音波診断装置。
【請求項４】
前記局所音速値判定手段が、前記第１の合成受信波と前記第２の合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
前記被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、前記超音波探触子から前記着目領域に超音波を送信したときに前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点から受信される受信波を前記仮定音速に基づいて求め、前記格子点からの受信波を合成して合成受信波を得る演算手段と、
前記格子点からの受信波から遅延を求めて前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算手段と、
前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定手段と、
を備える超音波診断装置。
【請求項６】
前記音速判定指数演算手段が、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つに基づいて前記音速判定指数を求める請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
前記被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射され、前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波を前記仮定音速に基づいてそれぞれ求める演算手段と、
前記複数の格子点からの受信波から遅延を求め、前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算手段と、
前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定手段と、
を備える超音波診断装置。
【請求項８】
前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に格子点を設定する格子点設定手段を更に備える請求項１から７のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記被検体内の局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス及び受信フォーカスの少なくとも一方の処理を施すことによって、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備える請求項１から８のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記局所音速値の判定結果を表示する表示手段を更に備える請求項１から８のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
前記表示手段が、前記局所音速値の判定結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示する請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の判定結果を表示する請求項１０記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記被検体内の局所音速値の判定結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える請求項１１又は１２記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から得られた超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と、前記着目領域における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、
前記着目領域における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記着目領域から受信される受信波を演算する第１の演算工程と、
前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記各格子点から受信される受信波を求め、前記各格子点の受信波を合成して合成受信波を得る第２の演算工程と、
前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定工程と、
を備える超音波診断方法。
【請求項１５】
前記局所音速値判定工程では、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定する、請求項１４記載の超音波診断方法。
【請求項１６】
超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から得られた前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点と前記超音波探触子の間の領域における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、
前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記求めた受信波を合成して第１の合成受信波を得る合成受信波取得工程と、
前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射されて前記複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波をそれぞれ求め、前記求めた受信波を合成して第２の合成受信波を得る演算工程と、
前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定工程と、
を備える超音波診断方法。
【請求項１７】
前記局所音速値判定工程では、前記第１の合成受信波と前記第２の合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定する、請求項１６記載の超音波診断方法。
【請求項１８】
被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、超音波探触子から前記着目領域に超音波を送信したときに前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点から受信される受信波を前記仮定音速に基づいて求め、前記格子点からの受信波を合成して合成受信波を得る演算工程と、
前記格子点からの受信波から遅延を求めて前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算工程と、
前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定工程と、
を備える超音波診断方法。
【請求項１９】
前記音速判定指数演算工程では、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つに基づいて前記音速判定指数を求める請求項１８記載の超音波診断方法。
【請求項２０】
被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、超音波を前記被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射され、前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波を前記仮定音速に基づいてそれぞれ求める演算工程と、
前記複数の格子点からの受信波から遅延を求め、前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算工程と、
前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定工程と、
を備える超音波診断方法。
【請求項２１】
前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に格子点を設定する格子点設定工程を更に備える請求項１４から２０のいずれか１項記載の超音波診断方法。
【請求項２２】
前記被検体内の局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス及び受信フォーカスの少なくとも一方の処理を施すことによって、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程を更に備える請求項１４から２１のいずれか１項記載の超音波診断方法。
【請求項２３】
前記局所音速値の判定結果を表示手段に表示する表示工程を更に備える請求項１４から２１のいずれか１項記載の超音波診断方法。
【請求項２４】
前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程と、
前記局所音速値の判定結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて前記表示手段に表示する工程と、
を更に備える請求項２３記載の超音波診断方法。
【請求項２５】
前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程と、
前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の判定結果を前記表示手段に表示する工程と、
を更に備える請求項２３記載の超音波診断方法。
【請求項２６】
前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記被検体内の局所音速値の判定結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える指示入力をオペレータから受け付けて、前記表示モードを切り替える表示モード切替工程を更に備える請求項２４又は２５記載の超音波診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置及び超音波診断方法に係り、特に超音波を用いて被検体の超音波画像を撮影して表示する超音波診断装置及び超音波診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて被検体内の一部（診断部位）における音速値（以下、局所音速値という。）を測定する試みがなされている。例えば、送信用と受信用の２個の振動子を向かい合わせて配置し、振動子間の距離と超音波の伝播時間から被検体内における音速値を求める方法や、所定距離間隔で配置された２組の振動子をそれぞれ送信用・受信用として、振動子間の超音波の伝播時間と送波・受波角度と各組の振動子間の距離とから伝播速度を求める方法が提案されている。
【０００３】
また、特許文献１には、下記のような局所音速値の測定方法が開示されている。特許文献１では、送波振動子から被検体内に出射角度を変えながら超音波を送波し、受波振動子により入射角度を変えながら受波して、送波から受波までの経過時間を全てメモリに格納しておく。次に、仮想的な音速分布を設定し、その音速分布に基づいて各出射角度・入射角度ごとに経過時間を計算する。そして、経過時間の計算値と実測値の差が最小になるように仮想的な音速分布を修正し、最終的に得られた音速分布によって被検体内の音速値を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９５９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
音速値が一定の媒質からなる被検体ＯＢＪ１内の音速値Ｖは下記のようにして算出することができる。図１４（ａ）に示すように、被検体ＯＢＪ１内の反射点（領域）Ｘ１ＲＯＩから超音波探触子３００Ａまでの距離をＬとすると、反射点Ｘ１ＲＯＩで超音波が反射されてから反射点Ｘ１ＲＯＩの直下の素子３０２Ａ０で受信されるまでの経過時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／Ｖである。素子３０２Ａ０からＸ方向（素子３０２Ａの配列方向）に距離Ｘ離れた位置にある素子３０２Ａｉで受信されるまで経過時間をＴ＋ΔＴとすると、素子３０２Ａ０と３０２Ａｉとの間の遅延時間ΔＴは下記の式（１）により表される。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
従って、超音波が送波されて反射点Ｘ１ＲＯＩで時間Ｔ後に反射された後、各素子により受信されるまでの経過時間［２Ｔ，２Ｔ+ΔＴ］を測定することにより、反射点Ｘ１Ｒ
ＯＩまでの距離Ｌと速度Ｖを一意に求めることができる。
【０００８】
なお、反射点Ｘ１ＲＯＩからの超音波が明確に判別できる場合には、位置関係が既知の異なる２素子において測定された経過時間からＬとＶを求めることができる。しかしながら、一般に各素子３０２Ａから出力される超音波検出信号は無数の反射点からの信号が干渉した結果であり、特定の反射点からの信号のみを弁別することが困難である。このため、実際には、反射点Ｘ１ＲＯＩ近傍の着目領域における再構築画像の空間周波数、シャープネス及びコントラストから、反射点Ｘ１ＲＯＩまでの距離Ｌ、遅延時間ΔＴ及び音速値Ｖを一意に求めることとなる。
【０００９】
上記のように、被検体内の音速が一定の場合には、音速値を求めることが可能であるが、図１４（ｂ）に示す被検体ＯＢＪ２のように、内部の音速が一定でない場合には、上記の方法では、反射点（領域）Ｘ２ＲＯＩまでの距離Ｌ及び音速値Ｖ，Ｖ´を求めることは困難である。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被検体内の任意の診断部位における音速値（局所音速値）を高精度で算出することが可能な超音波診断装置及び超音波診断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と、前記着目領域における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、前記着目領域における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記着目領域から受信される受信波を演算する第１の演算手段と、前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記各格子点から受信される受信波を求め、前記各格子点の受信波を合成して合成受信波を得る第２の演算手段と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定手段とを備える。
【００１２】
上記第１の態様によれば、Ｂモード画像を生成するときに得られる振幅画像、ＲＦデータ又は各超音波トランスデューサ素子により受信した受信波のデータを用いることにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することができる。上記のようにして求めた局所音速値を用いることにより、被検体内の病変の検出をより精確に行うことができる。また、上記第１の態様では、局所音速値を測定するために、超音波の送信、受信専用の構成を必要としない。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る超音波診断装置は、上記第１の態様において、前記局所音速値判定手段が、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定するようにしたものである。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点と前記超音波探触子の間の領域における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記求めた受信波を合成して第１の合成受信波を得る合成受信波取得手段と、前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射されて前記複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波をそれぞれ求め、前記求めた受信波を合成して第２の合成受信波を得る演算手段と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定手段とを備える。
【００１５】
上記第３の態様によれば、被検体内の着目領域で反射される超音波の音線追跡を行って、超音波探触子の各素子に直接到達する受信波を用いて、着目領域における局所音速値を行うことにより、局所音速値をより少ない処理で、精確に算出することが可能になる。
【００１６】
本発明の第４の態様に係る超音波診断装置は、上記第３の態様において、前記局所音速値判定手段が、前記第１の合成受信波と前記第２の合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定するようにしたものである。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、前記超音波探触子から前記着目領域に超音波を送信したときに前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点から受信される受信波を前記仮定音速に基づいて求め、前記格子点からの受信波を合成して合成受信波を得る演算手段と、前記格子点からの受信波から遅延を求めて前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算手段と、前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定手段とを備える。
【００１８】
上記第５の態様によれば、被検体内の浅い層から順に局所音速値を判定することにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様に係る超音波診断装置は、上記第５の態様において、前記音速判定指数演算手段が、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つに基づいて前記音速判定指数を求めるようにしたものである。
【００２０】
本発明の第７の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射され、前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波を前記仮定音速に基づいてそれぞれ求める演算手段と、前記複数の格子点からの受信波から遅延を求め、前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算手段と、前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定手段とを備える。
【００２１】
上記第７の態様によれば、被検体内の浅い層から順に音線追跡を繰り返して、局所音速値を判定することにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することが可能になる。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る超音波診断装置は、上記第１から第７の態様のいずれかにおいて、前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に格子点を設定する格子点設定手段を更に備える。
【００２３】
本発明の第９の態様に係る超音波診断装置は、上記第１から第８の態様のいずれかにおいて、前記被検体内の局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス及び受信フォーカスの少なくとも一方の処理を施すことによって、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備える。
【００２４】
本発明の第１０の態様に係る超音波診断装置は、上記第１から第８の態様のいずれかにおいて、前記局所音速値の判定結果を表示する表示手段を更に備える。
【００２５】
本発明の第１１の態様に係る超音波診断装置は、上記第１０の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記局所音速値の判定結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示するようにしたものである。
【００２６】
本発明の第１２の態様に係る超音波診断装置は、上記第１０の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の判定結果を表示するようにしたものである。
【００２７】
本発明の第１３の態様に係る超音波診断装置は、上記第１１又は第１２の態様において、前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記被検体内の局所音速値の判定結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える。
【００２８】
上記第１０から第１３の態様によれば、上記した効果に加え、オペレータが局所音速値の判定結果を観察するための手段を提供することができる。
【００２９】
本発明の第１４の態様に係る超音波診断方法は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から得られた超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された格子点と、前記着目領域における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、前記着目領域における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記着目領域から受信される受信波を演算する第１の演算工程と、前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目領域に送信したときに前記各格子点から受信される受信波を求め、前記各格子点の受信波を合成して合成受信波を得る第２の演算工程と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定工程とを備える。
【００３０】
本発明の第１５の態様に係る超音波診断方法は、前記局所音速値判定工程で、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定するようにしたものである。
【００３１】
本発明の第１６の態様に係る超音波診断方法は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から得られた前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点と前記超音波探触子の間の領域における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記求めた受信波を合成して第１の合成受信波を得る合成受信波取得工程と、前記着目領域における仮定音速を仮定して、前記仮定音速と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射されて前記複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波をそれぞれ求め、前記求めた受信波を合成して第２の合成受信波を得る演算工程と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定する局所音速値判定工程とを備える。
【００３２】
本発明の第１７の態様に係る超音波診断方法は、上記第１６の態様の局所音速値判定工程で、前記第１の合成受信波と前記第２の合成受信波の間の誤差が最小になる受信波の演算に使用した仮定音速を、前記着目領域における局所音速値と判定するようにしたものである。
【００３３】
本発明の第１８の態様に係る超音波診断方法は、被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、超音波探触子から前記着目領域に超音波を送信したときに前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点から受信される受信波を前記仮定音速に基づいて求め、前記格子点からの受信波を合成して合成受信波を得る演算工程と、前記格子点からの受信波から遅延を求めて前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算工程と、前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定工程とを備える。
【００３４】
本発明の第１９の態様に係る超音波診断方法は、上記第１８の態様の音速判定指数演算工程で、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つに基づいて前記音速判定指数を求めるようにしたものである。
【００３５】
本発明の第２０の態様に係る超音波診断方法は、被検体内のある着目領域における仮定音速を仮定して、超音波を前記被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から前記着目領域に送信された超音波の音線を追跡し、前記着目領域で反射され、前記着目領域よりも浅い領域に設定された複数の格子点を通って前記複数の超音波トランスデューサに到達する受信波を前記仮定音速に基づいてそれぞれ求める演算工程と、前記複数の格子点からの受信波から遅延を求め、前記遅延に基づいて前記着目領域における画像を生成し、該画像に基づいて音速判定指数を求める音速判定指数演算工程と、前記音速判定指数に基づいて前記着目領域における局所音速値を判定し、前記局所音速値の判定を、浅い領域の格子点から順に繰り返すことにより、前記被検体内の局所音速値を判定する局所音速値判定工程とを備える。
【００３６】
本発明の第２１の態様に係る超音波診断方法は、上記第１４から第２０の態様のいずれかにおいて、前記被検体内の音速が略一様な領域の境界に格子点を設定する格子点設定工程を更に備える。
【００３７】
本発明の第２２の態様に係る超音波診断方法は、上記第１４から第２１の態様のいずれかにおいて、前記被検体内の局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス及び受信フォーカスの少なくとも一方の処理を施すことによって、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程を更に備える。
【００３８】
本発明の第２３の態様に係る超音波診断方法は、上記第１４から第２１の態様のいずれかにおいて、前記局所音速値の判定結果を表示手段に表示する表示工程を更に備える。
【００３９】
本発明の第２４の態様に係る超音波診断方法は、上記第２３の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程と、前記局所音速値の判定結果を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて前記表示手段に表示する工程とを更に備える。
【００４０】
本発明の第２５の態様に係る超音波診断方法は、上記第２３の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成工程と、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記局所音速値の判定結果を前記表示手段に表示する工程とを更に備える。
【００４１】
本発明の第２６の態様に係る超音波診断方法は、上記第２４又は第２５の態様において、前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記被検体内の局所音速値の判定結果を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える指示入力をオペレータから受け付けて、前記表示モードを切り替える表示モード切替工程を更に備える。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、Ｂモード画像を生成するときに得られる振幅画像、ＲＦデータ又は各超音波トランスデューサ素子により受信した受信波のデータを用いることにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することができる。上記のようにして求めた局所音速値を用いることにより、被検体内の病変の検出をより精確に行うことができる。また、本発明では、局所音速値を測定するために、超音波の送信、受信専用の構成を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る局所音速値の演算処理を模式的に示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図４】本発明の第１の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態に係る局所音速値の演算処理を模式的に示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図８】本発明の第３の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算手順を模式的に示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る音線追跡による受信波の受信時刻の算出処理を示すフローチャート
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算手順を模式的に示す図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る音線追跡による受信波の受信時刻の算出処理を示すフローチャート
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る局所音速値の演算処理を示すフローチャート
【図１４】局所音速値の演算処理を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面に従って本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００４５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
【００４６】
図１に示す超音波診断装置１０は、超音波探触子３００から被検体ＯＢＪに超音波ビームを送信して、被検体ＯＢＪによって反射された超音波ビーム（超音波エコー）を受信し、超音波エコーの検出信号から超音波画像を作成・表示する装置である。
【００４７】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００は、操作入力部２００からの操作入力に応じて超音波診断装置１０の各ブロックの制御を行う。
【００４８】
操作入力部２００は、オペレータからの操作入力を受け付ける入力デバイスであり、操作卓２０２とポインティングデバイス２０４とを含んでいる。操作卓２０２は、文字情報（例えば、患者情報）の入力を受け付けるキーボードと、振幅画像（Ｂモード画像）を単独で表示するモードと局所音速値の判定結果を表示するモードとの間で表示モードを切り替える表示モード切り替えボタンと、ライブモードとフリーズモードとの切り替えを指示するためのフリーズボタンと、シネメモリ再生を指示するためのシネメモリ再生ボタンと、超音波画像の解析・計測を指示するための解析・計測ボタンとを含んでいる。ポインティングデバイス２０４は、表示部１０４の画面上における領域の指定の入力を受け付けるデバイスであり、例えば、トラックボール又はマウスである。なお、ポインティングデバイス２０４としては、タッチパネルを用いることも可能である。
【００４９】
格納部１０２は、ＣＰＵ１００に超音波診断装置１０の各ブロックの制御を制御するための制御プログラムが格納する記憶装置であり、例えば、ハードディスク又は半導体メモリである。
【００５０】
表示部１０４は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ又は液晶ディスプレイであり、超音波画像（動画及び静止画）の表示、及び各種の設定画面を表示する。
【００５１】
超音波探触子３００は、被検体ＯＢＪに当接させて用いるプローブであり、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３０２を備えている。超音波トランスデューサ３０２は、送信回路４０２から印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体ＯＢＪに送信すると共に、被検体ＯＢＪから反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。
【００５２】
超音波トランスデューサ３０２は、圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極が形成されて構成された振動子を含んでいる。上記振動子を構成する圧電体としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb (lead) zirconate titanate）のような圧電セラミック、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）のような高分子圧電素子を用いることができる。上記振動子の電極に電気信号を送って電圧を印加すると圧電体が伸縮し、この圧電体の伸縮により各振動子において超音波が発生する。例えば、振動子の電極にパルス状の電気信号を送るとパルス状の超音波が発生し、振動子の電極に連続波の電気信号を送ると連続波の超音波が発生する。そして、各振動子において発生した超音波が合成されて超音波ビームが形成される。また、各振動子により超音波が受信されると、各振動子の圧電体が伸縮して電気信号を発生する。各振動子において発生した電気信号は、超音波の検出信号として受信回路４０４に出力される。
【００５３】
なお、超音波トランスデューサ３０２としては、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いることも可能である。例えば、超音波を送信する素子として上記圧電体により構成される振動子を用いて、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにしてもよい。ここで、光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器又はファイバブラッググレーティングである。
【００５４】
次に、ライブモード時における超音波診断処理について説明する。ライブモードは、被検体ＯＢＪに超音波探触子３００を当接させて超音波の送受信を行うことによって得られた超音波画像（動画）の表示、解析・計測を行うモードである。
【００５５】
超音波探触子３００が被検体ＯＢＪに当接されて、操作入力部２００からの指示入力により超音波診断が開始されると、ＣＰＵ１００は、送受信部４００に制御信号を出力して、超音波ビームの被検体ＯＢＪへの送信、及び被検体ＯＢＪからの超音波エコーの受信を開始させる。ＣＰＵ１００は、超音波トランスデューサ３０２ごとに超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信方向とを設定する。
【００５６】
更に、ＣＰＵ１００は、超音波ビームの送信方向に応じて送信遅延パターンを選択するとともに、超音波エコーの受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する。ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２によって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。上記送信遅延パターン及び受信遅延パターンは予め格納部１０２に格納されている。ＣＰＵ１００は、格納部１０２に格納されているものの中から送信遅延パターン及び受信遅延パターンを選択し、選択した送信遅延パターン及び受信遅延パターンに従って、送受信部４００に制御信号を出力して超音波の送受信制御を行う。
【００５７】
送信回路４０２は、ＣＰＵ１００からの制御信号に応じて駆動信号を生成して、該駆動信号を超音波トランスデューサ３０２に印加する。このとき、送信回路４０２は、ＣＰＵ１００によって選択された送信遅延パターンに基づいて、各超音波トランスデューサ３０２に印加する駆動信号を遅延させる。ここで、送信回路４０２は、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波が超音波ビームを形成するように、各超音波トランスデューサ３０２に駆動信号を印加するタイミングを調整する（遅延させる）。なお、複数の超音波トランスデューサ３０２から一度に送信される超音波が被検体ＯＢＪの撮像領域全体に届くように、駆動信号を印加するタイミングを調節するようにしてもよい。
【００５８】
受信回路４０４は、各超音波トランスデューサ３０２から出力される超音波検出信号を受信して増幅する。上記のように、各超音波トランスデューサ３０２と被検体ＯＢＪ内の超音波反射源との間の距離がそれぞれ異なるため、各超音波トランスデューサ３０２に反射波が到達する時間が異なる。受信回路４０４は遅延回路を備えており、ＣＰＵ１００によって選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速（以下、仮定音速という。）又は音速の分布に従って、反射波の到達時刻の差（遅延時間）に相当する分、各検出信号を遅延させる。次に、受信回路４０４は、遅延時間を与えた検出信号を整合加算することにより受信フォーカス処理を行う。超音波反射源ＸＲＯＩと異なる位置に別の超音波反射源がある場合には、別の超音波反射源からの超音波検出信号は到達時刻が異なるので、上記加算回路で加算することにより、別の超音波反射源からの超音波検出信号の位相が打ち消し合う。これにより、超音波反射源ＸＲＯＩからの受信信号が最も大きくなり、フォーカスが合う。上記受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（以下、ＲＦ信号という。）が形成される。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換器４０６は、受信回路４０４から出力されるアナログのＲＦ信号をデジタルＲＦ信号（以下、ＲＦデータという。）に変換する。ここで、ＲＦデータは、受信波（搬送波）の位相情報を含んでいる。Ａ／Ｄ変換器４０６から出力されるＲＦデータは、信号処理部５０２とシネメモリ６０２にそれぞれ入力される。
【００６０】
シネメモリ６０２は、Ａ／Ｄ変換器４０６から入力されるＲＦデータを順次格納する。また、シネメモリ６０２は、ＣＰＵ１００から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記ＲＦデータに関連付けて格納する。
【００６１】
信号処理部５０２は、上記ＲＦデータに対して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control）によって、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、包絡線検波処理を施し、Ｂモード画像データ（超音波エコーの振幅を点の明るさ（輝度）により表した画像データ）を生成する。
【００６２】
信号処理部５０２によって生成されたＢモード画像データは、通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものである。このため、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５０４は、上記Ｂモード画像データを通常の画像データ（例えば、テレビジョン信号の走査方式（ＮＴＳＣ方式）の画像データ）に変換（ラスター変換）する。画像処理部５０６は、ＤＳＣ５０４から入力される画像データに、各種の必要な画像処理（例えば、階調処理）を施す。
【００６３】
画像メモリ５０８は、画像処理部５０６から入力される画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換器５１０は、画像メモリ５０８から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部１０４に出力する。これにより、超音波探触子３００によって撮影された超音波画像（動画）が表示部１０４に表示される。
【００６４】
なお、本実施形態では、受信回路４０４において受信フォーカス処理が施された検出信号をＲＦ信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をＲＦ信号としてもよい。この場合、複数の超音波トランスデューサ３０２から出力される複数の超音波検出信号が、受信回路４０４において増幅され、増幅された検出信号、即ち、ＲＦ信号が、Ａ／Ｄ変換器４０６においてＡ／Ｄ変換されることによってＲＦデータが生成される。そして、上記ＲＦデータは、信号処理部５０２に供給されるとともに、シネメモリ６０２に格納される。受信フォーカス処理は、信号処理部５０２においてデジタル的に行われる。
【００６５】
次に、シネメモリ再生モードについて説明する。シネメモリ再生モードは、シネメモリ６０２に格納されているＲＦデータに基づいて超音波診断画像の表示、解析・計測を行うモードである。
【００６６】
操作卓２０２のシネメモリ再生ボタンが押下されると、ＣＰＵ１００は、超音波診断装置１０の動作モードをシネメモリ再生モードに切り替える。シネメモリ再生モード時には、ＣＰＵ１００は、オペレータからの操作入力により指定されたＲＦデータの再生をシネメモリ再生部６０４に指令する。シネメモリ再生部６０４は、ＣＰＵ１００からの指令に従って、シネメモリ６０２からＲＦデータを読み出して、画像信号生成部５００の信号処理部５０２に送信する。シネメモリ６０２から送信されたＲＦデータは、信号処理部５０２、ＤＳＣ５０４及び画像処理部５０６において所定の処理（ライブモード時と同様の処理）が施されて画像データに変換された後、画像メモリ５０８及びＤ／Ａ変換器５１０を経て表示部１０４に出力される。これにより、シネメモリ６０２に格納されたＲＦデータに基づく超音波画像（動画又は静止画）が表示部１０４に表示される。
【００６７】
ライブモード又はシネメモリ再生モード時において、超音波画像（動画）が表示されているときに操作卓２０２のフリーズボタンが押下されると、フリーズボタン押下時に表示されている超音波画像が表示部１０４に静止画表示される。これにより、オペレータは、着目領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の静止画を表示させて観察することができる。
【００６８】
操作卓２０２の計測ボタンが押下されると、オペレータからの操作入力により指定された解析・計測が行われる。データ解析計測部１０６は、各動作モード時に計測ボタンが押下された場合に、Ａ／Ｄ変換器４０６又はシネメモリ６０２から、画像処理が施される前のＲＦデータを取得し、当該ＲＦデータを用いてオペレータ指定の解析・計測（例えば、組織部の歪み解析（硬さ診断）、血流の計測、組織部の動き計測、又はＩＭＴ（内膜中膜複合体厚：Intima-Media Thickness）値計測）を行う。データ解析計測部１０６による解析・計測結果は、画像信号生成部５００のＤＳＣ５０４に出力される。ＤＳＣ５０４は、データ解析計測部１０６による解析・計測結果を超音波画像の画像データに挿入して表示部１０４に出力する。これにより、超音波画像と解析・計測結果とが表示部１０４に表示される。
【００６９】
また、表示モード切り替えボタンが押下されると、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に局所音速値の判定結果を重畳して表示するモード（例えば、局所音速値に応じて色分け又は輝度を変化させる表示、又は局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）、Ｂモード画像と局所音速値の判定結果の画像を並べて表示するモードの間で表示モードが切り替わる。これにより、オペレータは、局所音速値の判定結果を観察することで、例えば、病変を発見することができる。
【００７０】
なお、局所音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス処理及び受信フォーカス処理の少なくとも一方を施すことにより得られたＢモード画像を表示部１０４に表示してもよい。
【００７１】
［局所音速値の演算処理］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る局所音速値の演算処理を模式的に示す図である。
【００７２】
図２（ｂ）に示すように、被検体ＯＢＪ内の着目領域ＲＯＩを代表する格子点をＸＲＯＩ、格子点ＸＲＯＩよりも浅い（即ち、超音波トランスデューサ３０２に近い）位置にＸＹ方向に等間隔で配置された格子点をＡ１，Ａ２，…とし、少なくとも格子点ＸＲＯＩと各格子点Ａ１，Ａ２，…との間の音速はそれぞれ一定と仮定する。
【００７３】
本実施形態では、格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波（それぞれＷＡ１，ＷＡ２，…）の（Ｔ及び遅延時間ΔＴ）が既知として、格子点ＸＲＯＩと格子点Ａ１，Ａ２，…の位置関係から格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値を求める。具体的には、ホイヘンスの原理により、格子点ＸＲＯＩからの受信波ＷＸと格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波を仮想的に合成した受信波ＷＳＵＭが一致することを利用する。
【００７４】
ここで、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値を求めるときの演算に使用する格子点Ａ１，Ａ２，…の範囲及び個数は予め決めておく。ここで、局所音速値演算に使用する格子点の範囲が広いと局所音速値の誤差が大きくなり、狭いと仮想受信波との誤差が大きくなるため、格子点の範囲はこれらの兼ね合いで決める。
【００７５】
格子点Ａ１，Ａ２，…のＸ方向の間隔は、分解能と処理時間の兼ね合いで決定される。格子点Ａ１，Ａ２，…のＸ方向の間隔は、一例で１ｍｍから１ｃｍである。
【００７６】
格子点Ａ１，Ａ２，…のＹ方向の間隔が狭いと誤差計算における誤差が大きくなり、広いと局所音速値の誤差が大きくなる。格子点Ａ１，Ａ２，…のＹ方向の間隔は、超音波画像の画像分解能の設定に基づいて決定される。格子点Ａ１，Ａ２，…のＹ方向の間隔は、一例で１ｃｍである。
【００７７】
なお、格子点Ａ１，Ａ２，…の間隔が広い場合、合成波の演算（後述）が困難になるため、補間によって細かい格子点を生成するようにすればよい。
【００７８】
以下、本実施形態に係る局所音速値の演算処理について、図３及び図４のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００７９】
本実施形態では、まず、図３に示すように、事前に被検体ＯＢＪ内に設定されたすべての格子点における最適音速値を判定する（ステップＳ１０）。ここで、最適音速値とは、画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、各格子における実際の局所音速値とは必ずしも一致しない。ステップＳ１０における最適音速値の判定方法としては、例えば、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散などから判定する方法（例えば、特開平８-３１７９２６号公報）を適用することができる。
【００８０】
次に、各格子点における最適音速値に基づいて、各格子における局所音速値を判定する（ステップＳ１２）。
【００８１】
最適音速値に基づいて局所音速値を判定する方法を説明する。まず、図４に示すように、格子点ＸＲＯＩにおける最適音速値に基づいて、格子点ＸＲＯＩを反射点とした時の仮想的な受信波ＷＸの波形が算出される（ステップＳ２０）。
【００８２】
次に、格子点ＸＲＯＩにおける仮定音速の初期値が設定される（ステップＳ２２）。そして、仮定音速が１ステップ変更されて（ステップＳ２４）、仮想的な合成受信波ＷＳＵＭが算出される（ステップＳ２６）。格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値をＶと仮定すると、格子点ＸＲＯＩから伝播した超音波が格子点Ａ１，Ａ２，…に到達するまでの時間はＸＲＯＩＡ１／Ｖ，ＸＲＯＩＡ２／Ｖ，…となる。ここで、ＸＲＯＩＡ１，ＸＲＯＩＡ２，…は、それぞれ格子点Ａ１，Ａ２，…と格子点ＸＲＯＩとの間の距離である。格子点Ａ１，Ａ２，…における最適音速値はステップＳ１０により既知のため、各格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波は予め求めることができる。従って、格子点Ａ１，Ａ２，…からそれぞれ遅延ＸＲＯＩＡ１／Ｖ，ＸＲＯＩＡ２／Ｖ，…で発した反射波（超音波エコー）を合成することにより、仮想合成受信波ＷＳＵＭを求めることができる。
【００８３】
なお、実際には、素子データ（ＲＦ信号）上で上記処理を行うため、格子点ＸＲＯＩから格子点Ａ１，Ａ２，…に到達するまでの時間（それぞれＴ１，Ｔ２，…）は下記の式（２）により表される。ここで、ＸＡ１，ＸＡ２，…は、それぞれ格子点Ａ１，Ａ２，…と格子点Ｘとの間のスキャン方向（Ｘ方向）の距離である。また、Δｔは格子点のＹ方向時間間隔である。
【００８４】
【数２】
2010099452.tif 000004
【００８５】
上記Ｔ１，Ｔ２，…に、格子点ＸＲＯＩと同音線の格子点Ａｎから格子点ＸＲＯＩに到達するまでの時間（Δt／２）を足した遅延で各格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波を合成することにより、仮想合成受信波ＷＳＵＭを求めることができる。
【００８６】
ここで、格子点をＹ方向に時間軸で等間隔（Δｔ）に設定する場合、空間上での間隔は必ずしも等間隔にはならない。従って、各格子点に超音波が到達するまでの時間を計算するときに、式（２）においてΔｔ／２の代わりに補正したΔｔ／２を用いてもよい。ここで、補正したΔｔ／２は、例えば、格子点ＸＲＯＩと同音線の格子点Ａｎに比べたＡ１，Ａ２，…の深さ（Ｙ方向の距離）の差をＶで除算した値をΔｔ／２から加算・減算した値である。各格子点Ａ１，Ａ２，…の深さはそれより浅い格子点において局所音速が既知であることから求められる。
【００８７】
また、仮想合成受信波ＷＳＵＭの算出は、実際に格子点Ａ１，Ａ２，…から遅延ＸＲＯＩＡ１／Ｖ，ＸＲＯＩＡ２／Ｖ，…で発した既定のパルス波（それぞれＷＡ１，ＷＡ２，…）を重ね合わせることにより行う。
【００８８】
次に、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭの誤差が算出される（ステップＳ２８）。仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭの誤差は、互いの相互相関をとる方法、仮想受信波ＷＸに仮想合成受信波ＷＳＵＭから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、又は逆に仮想合成受信波ＷＳＵＭに仮想受信波ＷＸから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法により算出される。ここで、仮想受信波ＷＸから遅延を得るには、格子点ＸＲＯＩを反射点とし、音速Ｖで伝播した超音波が各素子に到着する時刻を遅延とすればよい。また、仮想合成受信波ＷＳＵＭから遅延を得るには、隣り合う素子間での合成受信波の位相差から等位相線を抽出し、その等位相線を遅延とするか、又は単に各素子の合成受信波の最大（ピーク）位置の位相差を遅延としてもよい。また、各素子からの合成受信波の相互相関ピーク位置を遅延としてもよい。位相整合加算時の誤差は、整合加算後の波形のpeak to peakとする方法、又は包絡線検波した後の振幅の最大値とする方法により求められる。
【００８９】
次に、ステップＳ２４からＳ３０が繰り返されて、全ての仮定音速の値での演算が終了すると（ステップＳ３０のＹｅｓ）、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値が判定される（ステップＳ３２）。ホイヘンスの原理を厳密に適用した場合、上記ステップＳ２６において求めた仮想合成受信波ＷＳＵＭの波形は、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値をＶと仮定した場合の仮想受信波（反射波）ＷＸの波形と等しくなる。ステップＳ３２では、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭとの差が最小になる仮定音速の値を格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値と判定する。
【００９０】
本実施形態によれば、Ｂモード画像を生成するときに得られる振幅画像、ＲＦデータ又は各超音波トランスデューサ素子により受信した受信波のデータを用いることにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することができる。上記のようにして求めた局所音速値を用いることにより、被検体内の病変の検出をより精確に行うことができる。また、本実施形態によれば、局所音速値を測定するために、超音波の送信、受信専用の構成を必要としない。
【００９１】
なお、上記の方法（仮想合成受信波形算出、仮想受信波形との誤差算出、音速判定）の代わりに、格子点ＸＲＯＩの最適音速と格子点Ａ１，Ａ２，…の最適音速値を入力として格子点ＸＲＯＩにおける音速値を出力とするテーブルを利用してもよい。
【００９２】
また、異なる間隔、異なる範囲の格子点を用いて、局所音速値の判定を複数回行うようにしてもよい。
【００９３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００９４】
図５及び図６に示すように、本実施形態は、浅い層の格子点から順に（Ａ１０，Ａ２０，…，Ａ１１，Ａ２１，…，Ａ１Ｎ，Ａ２Ｎ，…の順に）局所音速値を判定することにより、着目領域（格子点ＸＲＯＩ）における局所音速値を判定するようにしたものである。ここで、ある深さの格子点（Ａ１Ｎ，Ａ２Ｎ，…）から１段浅い層の格子点（Ａ１Ｎ−１，Ａ２Ｎ−１，…）までの局所音速値はそれぞれ一定と仮定する。また、一番浅い層の格子点（Ａ１０，Ａ２０，…）から超音波探触子３００までの局所音速値はそれぞれ一定と仮定する。
【００９５】
以下、本実施形態に係る局所音速値の演算処理について、図７のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００９６】
本実施形態では、図７に示す局所音速値の演算処理を浅い層の格子点から順に実施してゆく。局所音速値の演算するときには、ある深さの格子点の音速値判定のために、それより浅い深さの格子点からの受信波が必要である。従って、深さＮの格子点（Ａ１Ｎ，Ａ２Ｎ，…）における局所音速値を判定するために深さＮ−１の全格子点（Ａ１Ｎ−１，Ａ２Ｎ−１，…）からの受信波をメモリ（格納部１０２）に保持しておく。深さＮの全格子点の処理終了した後に深さＮ−１の受信波を破棄し、代わりに深さＮの全格子点の受信波を保持する。
【００９７】
なお、一番浅い層の格子点（Ａ１０，Ａ２０，…）における受信波及び局所音速値は単純な方法で求められる。
【００９８】
局所音速値の演算に用いる格子点の範囲、及び格子点のＸＹ方向の間隔は、上記第１の実施形態と同様に予め決めておく。なお、異なる間隔、異なる範囲の格子点を用いて、局所音速値の判定を複数回行うようにしてもよい。
【００９９】
次に、図７に示すように、格子点ＸＲＯＩにおける仮定音速の初期値が設定される（ステップＳ５０）。そして、仮定音速が１ステップ変更されて（ステップＳ５２）、格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波と、仮定音速から得られる遅延から格子点ＸＲＯＩからの仮想合成受信波ＷＳＵＭが算出される（ステップＳ５４）。
【０１００】
次に、仮想合成受信波ＷＳＵＭから格子点ＸＲＯＩ周辺の遅延カーブが設定される（ステップＳ５６）。仮想合成受信波ＷＳＵＭから遅延カーブを設定する方法としては、例えば、仮想合成受信波の等位相線を抽出する方法、最大振幅位置を抽出する方法、相互相関ピーク位置を抽出する方法を適用することができる。
【０１０１】
なお、仮想合成受信波ＷＳＵＭを計算しないで、各格子点Ａ１，Ａ２，…における遅延の下での受信波をそのまま遅延カーブとして、全ての遅延カーブについて整合加算してもよい。
【０１０２】
また、各格子点Ａ１，Ａ２，…における受信波をそのまま遅延カーブとして整合加算した各格子点Ａ１，Ａ２，…の信号について、格子点ＸＲＯＩから格子点Ａ１，Ａ２，…の距離に基づく遅延に従って更に整合加算してもよい。本実施形態では、格子点Ａ１，Ａ２，…を仮想素子と見なして、各仮想素子における受信信号を各仮想素子からの受信波を整合加算した結果として求めた後、格子点ＸＲＯＩから各仮想素子への反射波が均一音速媒質を伝播した波との仮定の下、当該反射波の受信時刻及び遅延を求めることにより、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値を判定する。
【０１０３】
次に、遅延カーブに基づいて格子点ＸＲＯＩ周辺の超音波画像（Ｂモード画像）が生成され（ステップＳ５８）、格子点ＸＲＯＩ周辺の画像から音速判定指数が算出される（ステップＳ６０）。ここで、音速判定指数とは、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つ基づいて求めた音速を判定するための指数である。なお、音速判定指数の計算は、全仮定音速の画像生成後（ステップＳ６２の後）に行ってもよい。
【０１０４】
次に、ステップＳ５２からＳ６２が繰り返されて、全ての仮定音速の値での演算が終了すると（ステップＳ６２のＹｅｓ）、上記音速判定指数に基づいて格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値が判定される（ステップＳ６４）。
【０１０５】
本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の浅い層から順に局所音速値を判定することにより、被検体内の局所音速値を高精度で判定することができる。
【０１０６】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１０７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算手順を模式的に示す図である。
【０１０８】
以下の説明では、超音波トランスデューサ３０２が配置された素子面Ｓ２に平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直な方向（被検体ＯＢＪの深さ方向）をＹ方向とする。
【０１０９】
図８に示すように、被検体ＯＢＪ内の領域Ａ内の着目領域ＲＯＩを代表する格子点をＸＲＯＩとし、被検体ＯＢＪ内の格子点ＸＲＯＩよりも浅い（即ち、超音波トランスデューサ３０２に近い）位置にＸ方向に等間隔に配置された格子点をＡ１，Ａ２，…，Ａｎ，…とする。格子点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ，…を結ぶ直線（以下、境界面Ｓ１）と被検体ＯＢＪ内の格子点ＸＲＯＩとの間の領域を領域Ａとし、境界面Ｓ１と超音波探触子３００の素子面Ｓ２との間の領域を領域Ｂとする。領域Ａと領域Ｂの中における音速はそれぞれ一定と仮定する。
【０１１０】
本実施形態では、格子点Ａ１，Ａ２，…から超音波探触子３００の素子面Ｓ２に至る領域の局所最適音速（環境音速）が略同じ場合、又は格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波が互いに同じ場合、又は該受信波が近似的に同じと見なせる場合、又は該受信波がゆるやかに変化する場合に、各格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波を重ね合わせて仮想的な受信波を合成して各素子の受信時刻を求める代わりに、図８に示すように、格子点ＸＲＯＩと格子点Ａ１，Ａ２，…との間の領域Ａにおける音速（仮定音速）と領域Ｂにおける環境音速に基づいて、スネル（Snell）の法則に従って領域ＡとＢとの境界面で屈折する音線を追跡することにより各素子における受信時刻を求める。
【０１１１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算処理を示すフローチャートである。
【０１１２】
まず、被検体ＯＢＪ内に設定された格子点Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波に基づいて領域Ｂにおける最適音速値（環境音速）ＶＢが算出される（ステップＳ７０）。そして、超音波トランスデューサ３０２から＋Ｙ方向に送信された超音波が領域ＡとＢとの間の境界面Ｓ１で−Ｙ方向に反射されて超音波トランスデューサ３０２に戻るまでの時間（受信時刻）ＴＢが測定されて、下記の式（３）により、上記環境音速ＶＢと受信時刻ＴＢから領域Ｂの深さＤＢが算出される。
【０１１３】
ＤＢ＝ＴＢ×ＶＢ／２      …（３）
ここで、最適音速値とは、画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、各格子における実際の局所音速値とは必ずしも一致しない。ステップＳ７０における最適音速値の判定方法としては、例えば、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散などから判定する方法（例えば、特開平８-３１７９２６号公報）を適用することができる。
【０１１４】
次に、領域Ａにおける局所音速値（仮定音速）の初期値ＶＡが設定される（ステップＳ７２）。そして、仮定音速ＶＡが１ステップ変更される（ステップＳ７４）。そして、格子点ＸＲＯＩとＹ方向に並ぶ（Ｘ座標が同じ）格子点Ａｎから＋Ｙ方向に送信された超音波が格子点ＸＲＯＩで−Ｙ方向に反射されて格子点Ａｎに戻るまでの時間（受信時刻）ＴＡが測定されて、下記の式（４）により、上記仮定音速ＶＡと受信時刻ＴＡから領域Ａの深さＤＡが算出される。
【０１１５】
ＤＡ＝ＴＡ×ＶＡ／２      …（４）
次に、上記仮定音速ＶＡ及び環境音速ＶＢに基づいて、格子点ＸＲＯＩにおいて反射されて超音波トランスデューサ３０２に到達する受信波の音線追跡が実行され、上記受信波の受信時刻が算出される（ステップＳ７６）。なお、ステップＳ７６の音線追跡の処理については後述する。
【０１１６】
次に、ステップＳ７０においてＡ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波Ｗ１と、ステップＳ７６の音線追跡により算出された受信波Ｗ２との誤差が算出される（ステップＳ７８）。ステップＳ７８において、受信波Ｗ１とＷ２の誤差を算出する方法としては、互いの相互相関をとる方法、Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波Ｗ１に音線追跡により算出された受信波Ｗ２から得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、又は逆に音線追跡により算出された受信波Ｗ２にＡ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波Ｗ１から得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法がある。ここで、Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波Ｗ１から遅延を得るには、格子点ＸＲＯＩを反射点とし、音速Ｖで伝播した超音波が各素子に到着する時刻を遅延とすればよい。また、音線追跡により算出された受信波Ｗ２から遅延を得るには、隣り合う素子の受信波を合成して得られた合成受信波の位相差から等位相線を抽出し、その等位相線を遅延とするか、又は単に各素子の合成受信波の最大（ピーク）位置の位相差を遅延としてもよい。また、各素子からの合成受信波の相互相関ピーク位置を遅延としてもよい。位相整合加算時の誤差は、整合加算後の波形のpeak to peakとする方法、又は包絡線検波した後の振幅の最大値とする方法により求められる。
【０１１７】
次に、ステップＳ７４からＳ８０が繰り返されて、すべての仮定音速の値での演算が終了すると（ステップＳ８０のＹｅｓ）、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値が判定される（ステップＳ８２）。ステップＳ８２では、ステップＳ７０においてＡ１，Ａ２，…，Ａｎ，…から受信される受信波Ｗ１と、ステップＳ７６の音線追跡により算出された受信波Ｗ２との受信時刻の差（差の絶対値）が最小になる仮定音速ＶＡの値が格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値と判定される。
【０１１８】
以下、ステップＳ７６の音線追跡による受信波の受信時刻の算出処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
【０１１９】
まず、格子点ＸＲＯＩからの超音波の出射角Θの初期値が設定されるとともに、パラメータｎがｎ＝０に設定される（ステップＳ９０）。そして、出射角Θが１ステップ変更されてΘ＝Θ＋ΔΘ（ΔΘ：所定の角度）に更新され、パラメータｎがｎ＝ｎ＋１に更新される（ステップＳ９２）。
【０１２０】
次に、格子点ＸＲＯＩから更新後の出射角Θで出射した超音波が領域Ａと領域Ｂとの間の境界面Ｓ１に到達するまでの超音波の伝播時間ＴＡＲと、境界面Ｓ１上の超音波の到達位置Ｘ′が算出される（ステップＳ９４）。
【０１２１】
格子点ＸＲＯＩにおけるＸ座標をＸ０、点Ｘ′におけるＸ座標をＸ′とすると、格子点ＸＲＯＩと点Ｘ′との間のＸ方向の距離ＸＡは、下記の式（５）により求められる。
【０１２２】
ＸＡ＝｜Ｘ′−Ｘ０｜＝ＤＡ×tanΘ      …（５）
また、格子点ＸＲＯＩから出射した超音波が境界面Ｓ１上の点Ｘ′に到達するまでの伝播時間ＴＡＲは、下記の式（６）により求められる。
【０１２３】
ＴＡＲ＝ＤＡ／ＶＡ／cosΘ              …（６）
次に、格子点ＸＲＯＩから出射角Θで出射して境界面Ｓ１上の点Ｘ′に到達した超音波が、点Ｘ′から領域Ｂに出射するときの出射角Θ′がスネルの法則により算出される。そして、点Ｘ′から出射角Θ′で出射した超音波が超音波探触子３００の素子面Ｓ２に到達するまでの超音波の伝播時間ＴＢＲと、境界面Ｓ２上の超音波の到達位置Ｘ″が算出される（ステップＳ９６）。
【０１２４】
ここで、点Ｘ′からの出射角度Θ′は、下記の式（７）により求められる。
【０１２５】
Θ′＝arcsin（ＶＢ×sinΘ／ＶＡ）      …（７）
また、点Ｘ″におけるＸ座標をＸ″とすると、点Ｘ′と点Ｘ″との間のＸ方向の距離ＸＢは、下記の式（８）により求められる。
【０１２６】
ＸＢ＝｜Ｘ″−Ｘ′｜＝ＤＢ×tanΘ′    …（８）
また、点Ｘ′から出射した超音波が境界面Ｓ２上の点Ｘ″に到達するまでの伝播時間ＴＢＲは、下記の式（９）により求められる。
【０１２７】
ＴＢＲ＝ＤＢ／ＶＢ／cosΘ′            …（９）
次に、素子面Ｓ２から出射された超音波が格子点ＸＲＯＩで反射されて素子面Ｓ２に戻るまでの時間ＴＳＵＭ（＝ＴＡＴ＋ＴＢＴ＋ＴＡＲ＋ＴＢＲ）が算出され、上記超音波の到達位置Ｘ″とともにｎ番目の受信時刻データＤｎとして格納される（ステップＳ９８）。
【０１２８】
ここで、ＴＡＴ及びＴＢＴは、超音波トランスデューサ３０２から＋Ｙ方向に送信された超音波が領域それぞれＡ及びＢを伝播するのに要する時間である。送信時間ＴＡＴ及びＴＢＴは、それぞれ下記の式（１０）及び（１１）により求められる。
【０１２９】
ＴＡＴ＝ＴＡ／２                     …（１０）
ＴＢＴ＝ＴＢ／２                     …（１１）
次に、ステップＳ９２からＳ１００が繰り返されて、すべての出射角Θ（例えば、超音波探触子３００の素子面Ｓ２で受信可能な範囲の角度。｜Θ｜＜９０°）の値での演算が実行される（ステップＳ１００のＹｅｓ）。
【０１３０】
次に、上記ステップＳ９０からＳ１００までの処理により、各出射角Θに求められた受信時刻データＤｎ（ｎ＝１，２，…）の中から超音波到達位置（受信位置）Ｘ″が素子面Ｓ２上の素子（超音波トランスデューサ３０２）の位置に最も近い（例えば、点Ｘ″のＸ座標と最も近い素子のＸ座標との間の差の絶対値が所定値以下となる）受信時刻データＤｎが抽出される。そして、抽出された受信時刻データＤｎが当該素子（受信波の到達位置Ｘ″に最も近い超音波トランスデューサ３０２）における受信時刻データとしてメモリ（格納部１０２）に格納される（ステップＳ１０２）。
【０１３１】
図９の処理では、ステップＳ１０２において格納された受信時刻データを用いて領域Ａ（格子点ＸＲＯＩ）おける局所音速値の判定が行われる。
【０１３２】
本実施形態では、各格子点からの受信波が重ね合わされた結果、受信波が互いに打ち消し合う経路を省き、強めあう経路についてのみ、超音波の伝播時間ＴＳＵＭを算出する。具体的には、被検体ＯＢＪ内の着目領域ＲＯＩの格子点ＸＲＯＩで反射される超音波の音線追跡を行って、超音波探触子３００の各素子に直接到達する（又は最も近い位置に到達する）受信波の受信時刻のみを、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値の判定に使用する。本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値を、より少ない処理で、精確に算出することが可能になる。
【０１３３】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１３４】
本実施形態は、上記図９のステップＳ７６の音線追跡において、超音波探触子３００から送信された超音波が格子点ＸＲＯＩで反射されて超音波探触子３００の素子面Ｓ２に到達するまでの時間（受信時刻）を、素子面Ｓ２上のすべての素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）について算出するようにしたものである。
【０１３５】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算手順を模式的に示す図である。
【０１３６】
本実施形態では、まず、図１１に示すように、着目領域ＲＯＩの格子点ＸＲＯＩと超音波探触子３００の各素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）とを結ぶ直線の音線Ｌを仮定し、超音波がこの音線Ｌに沿って素子Ｃｎに到達した場合の伝播時間ＴＲを算出する。
【０１３７】
次に、音線Ｌと境界面Ｓ１との交点Ｘ′を±Ｘ方向に所定量ΔＸ移動させることにより音線（それぞれＬ（＋）及びＬ（−））を設定し、超音波が音線Ｌ（＋）及びＬ（−）に沿って素子Ｃｎに到達した場合の伝播時間ＴＲ＋及びＴＲ−をそれぞれ算出する。
【０１３８】
次に、上記伝播時間ＴＲとＴＲ＋及びＴＲ−とを比較することにより、超音波の伝播時間ＴＲが減少するような点Ｘ′の移動方向を判定する。
【０１３９】
次に、伝播時間ＴＲが減少する方向に点Ｘ′を移動させることにより得られた音線（Ｌ（＋）又はＬ（−））について同様の演算を繰り返すことにより、格子点ＸＲＯＩから超音波探触子３００の各素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）に到達する超音波の音線を特定する。そして、超音波探触子３００から＋Ｙ方向に送信された超音波が、上記の処理により特定された音線に沿って各素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）に到達するまでの受信時刻ＴＳＵＭを算出する。
【０１４０】
上記のように、本実施形態では、超音波探触子３００のすべての素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）について音線を求めることができ、局所音速値の判定をより高精度に行うことが可能になる。
【０１４１】
以下、本発明の第４の実施形態に係る音線追跡処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
【０１４２】
まず、演算対象の素子位置ＣｎがＣ０に設定される（ステップＳ１１０）。次に、演算対象の素子位置ＣｎがＣｎ＋１に更新される（ステップＳ１１２）。
【０１４３】
次に、格子点ＸＲＯＩから超音波探触子３００の素子Ｃｎに至る直線の音線Ｌが設定される。そして、格子点ＸＲＯＩから出力された超音波が上記音線Ｌに沿って素子面Ｓ２に到達するまでの伝播時間ＴＲが算出される（ステップＳ１１４）。
【０１４４】
格子点ＸＲＯＩのＸ座標をＸ０、素子ＣｎのＸ座標をＸＣｎ、領域ＡとＢとの境界面Ｓ１と音線Ｌとの交点Ｘ′のＸ座標をＸ′とすると、格子点ＸＲＯＩと点Ｘ′との間のＸ方向の距離ＸＡと、点Ｘ′と素子Ｃｎとの間のＸ方向の距離ＸＢは、下記の式（１２）及び（１３）により求められる。
【０１４５】
ＸＡ＝｜Ｘ′−Ｘ０｜ ＝｜ＸＣｎ−Ｘ０｜×ＤＡ／（ＤＡ＋ＤＢ）    …（１２）
ＸＢ＝｜ＸＣｎ−Ｘ′｜＝｜ＸＣｎ−Ｘ０｜×ＤＢ／（ＤＡ＋ＤＢ）    …（１３）
また、伝播時間ＴＲは、下記の式（１４）により求められる。
【０１４６】
【数３】
2010099452.tif 000005
【０１４７】
次に、点Ｘ′を＋Ｘ方向に所定量ΔＸずらした点Ｘ′（＋）と、点Ｘ′を−Ｘ方向に所定量ΔＸずらした点Ｘ′（−）がそれぞれ設定される。格子点ＸＲＯＩから点Ｘ′（＋）を通って素子Ｃｎに至る音線をＬ（＋）に沿って格子点ＸＲＯＩから素子Ｃｎに到達する超音波の伝播時間ＴＲ＋と、格子点ＸＲＯＩから点Ｘ′（−）を通って素子Ｃｎに至る音線をＬ（−）に沿って格子点ＸＲＯＩから素子Ｃｎに到達する超音波の伝播時間ＴＲ−とが算出される。
【０１４８】
ここで、伝播時間ＴＲ＋は、上記の式（１４）に、ＸＡ＝ＸＡ＋ΔＸ，ＸＢ＝ＸＢ−ΔＸをそれぞれ代入することにより求められる。一方、伝播時間ＴＲ−は、上記の式（１４）に、ＸＡ＝ＸＡ−ΔＸ，ＸＢ＝ＸＢ＋ΔＸをそれぞれ代入することにより求められる。
【０１４９】
次に、上記のようにして算出された伝播時間ＴＲとＴＲ＋及びＴＲ−とが比較されて、伝播時間ＴＲが減少するような点Ｘ′の移動方向の判定が行われる（ステップＳ１１６）。ステップＳ１１６では、ＴＲ−≧ＴＲ＞ＴＲ＋の場合には点Ｘ′の移動方向が＋Ｘ方向に設定される。一方、ＴＲ−＜ＴＲ≦ＴＲ＋の場合には点Ｘ′の移動方向が−Ｘ方向に設定される。
【０１５０】
なお、±Ｘ方向のどちらの方向に移動しても伝播時間ＴＲが減少しない場合（即ち、ＴＲ≦ＴＲ−かつＴＲ≦ＴＲ＋の場合）には（ステップＳ１１８のＹｅｓ）、超音波探触子３００の素子面Ｓ２から送信された超音波が格子点ＸＲＯＩで反射されて上記音線Ｌに沿って素子Ｃｎに到達するまでの伝播時間ＴＳＵＭが算出され、素子Ｃｎにおける受信時刻データとしてメモリ（格納部１０２）に格納される（ステップＳ１２６）。
【０１５１】
ステップＳ１１８のＮｏの場合、伝播時間ＴＲが減少すると判定された方向（以下、減少方向という。）に点Ｘ′が所定量ΔＸずらされる（ステップＳ１２０）。また、格子点ＸＲＯＩから出射した超音波が、ステップＳ１２０においてずらされた点Ｘ′と格子点ＸＲＯＩ及び素子Ｃｎとを結んで得られる音線に沿って素子Ｃｎに至るときの伝播時間（具体的には、ステップＳ１１６のＴＲ−とＴＲ＋のうち小さい方の値）が伝播時間ＴＲとして保持される。
【０１５２】
次に、点Ｘ′を減少方向に更にΔＸずらした点Ｘ′（２）と格子点ＸＲＯＩ及び素子Ｃｎとを結んで得られる音線Ｌ（２）が設定される。そして、格子点ＸＲＯＩから出射した超音波が、音線Ｌ（２）に沿って素子Ｃｎに至るときの伝播時間ＴＲ′が算出される（ステップＳ１２２）。なお、図８に示す例では、＋Ｘ方向を減少方向として示している。
【０１５３】
次に、伝播時間ＴＲ′とステップＳ１２０において保持されたＴＲとが比較される（ステップＳ１２４）。ＴＲ′＜ＴＲの場合には（ステップＳ１２４のＹｅｓ）、ステップＳ１２０に戻る。
【０１５４】
一方、ＴＲ′≧ＴＲの場合には（ステップＳ１２４のＮｏ）、超音波探触子３００から送信された超音波が、格子点ＸＲＯＩで反射されて、ステップＳ１２０において設定された音線に沿って素子Ｃｎに到達する間での時間ＴＳＵＭが算出され、素子Ｃｎにおける受信時刻データとしてメモリ（格納部１０２）に格納される（ステップＳ１２６）。
【０１５５】
ステップＳ１１２からＳ１２８の処理が繰り返されて、超音波探触子３００上のすべての素子Ｃｎ（ｎ＝１，２，…）に対して上記の演算が実行される。
【０１５６】
なお、点Ｘ′を動かしたときの素子面Ｓ２上における到達位置ＸＣの位置を随時計算してゆき、求める素子位置に最も近づいたときのＸ′及びＸＣを採用してもよい。
【０１５７】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１５８】
本実施形態は、上記図１０又は図１２に示した方法により求めた受信時刻データを遅延カーブとして使用して、浅い層の格子点から順に局所音速値の演算処理を実施することにより、被検体ＯＢＪ内の所望の着目領域における局所音速値を求めるものである（図５参照）。
【０１５９】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る被検体内の局所音速値の演算処理を示すフローチャートである。
【０１６０】
本実施形態では、浅い層の格子点から順に局所音速値の演算処理を実施してゆく。局所音速値を演算するときには、格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値判定のために、格子点ＸＲＯＩよりも浅い深さの格子点からの受信波が必要である。従って、深さＮの格子点（Ａ１Ｎ，Ａ２Ｎ，…）における局所音速値を判定するために深さＮ−１の全格子点（Ａ１Ｎ−１，Ａ２Ｎ−１，…）からの受信波をメモリ（格納部１０２）に保持しておく。深さＮの全格子点の処理終了した後に深さＮ−１の受信波を破棄し、代わりに深さＮの全格子点の受信波を保持する。
【０１６１】
最も浅い層の格子点Ａ１０，Ａ２０，…における最適音速値（環境音速）は、被検体ＯＢＪ内に設定された格子点Ａ１０，Ａ２０，…から受信される受信波に基づいて求められる。
【０１６２】
局所音速値の演算に用いる格子点の範囲、及び格子点のＸＹ方向の間隔は、上記第１の実施形態と同様に予め決めておく。なお、異なる間隔、異なる範囲の格子点を用いて、局所音速値の判定を複数回行うようにしてもよい。
【０１６３】
次に、図１３に示すように、格子点ＸＲＯＩにおける仮定音速の初期値ＶＡが設定される（ステップＳ１３０）。そして、仮定音速が１ステップ変更されて（ステップＳ１３２）、上記仮定音速ＶＡ及び環境音速（即ち、最も浅い層の環境音速）ＶＢに基づいて、格子点ＸＲＯＩにおいて反射されて超音波トランスデューサ３０２に到達する受信波の音線追跡が実行され、上記受信波の受信時刻が算出される（ステップＳ１３４）。なお、ステップＳ１３４の音線追跡の処理は、上記図１０又は図１２と同様である。
【０１６４】
次に、上記ステップＳ１３４において求められた受信波の受信時刻から格子点ＸＲＯＩ周辺の遅延カーブが設定される（ステップＳ１３６）。
【０１６５】
次に、上記遅延カーブに基づいて格子点ＸＲＯＩ周辺の超音波画像（Ｂモード画像）が生成され（ステップＳ１３８）、格子点ＸＲＯＩ周辺の画像から音速判定指数が算出される（ステップＳ１４０）。ここで、音速判定指数とは、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つ基づいて求めた音速を判定するための指数である。なお、音速判定指数の計算は、全仮定音速の画像生成後（ステップＳ１４２の後）に行ってもよい。
【０１６６】
次に、ステップＳ１３２からＳ１４２が繰り返されて、すべての仮定音速の値での演算が終了すると（ステップＳ１４２のＹｅｓ）、上記音速判定指数に基づいて格子点ＸＲＯＩにおける局所音速値が判定される（ステップＳ１４４）。
【０１６７】
次に、上記図１３の処理が最も浅い層から順に繰り返し実行されて、より深い層の格子点（Ａ１１，Ａ２１，…，Ａ１２，Ａ２２，…，Ａ１Ｎ，Ａ２Ｎ，…）における局所音速値を順次求めることにより、被検体ＯＢＪ内の所望の着目領域ＲＯＩ（格子点ＸＲＯＩ）における局所音速値を算出する。
【０１６８】
本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の浅い層から順に音線追跡を繰り返して、局所音速値を判定することにより、被検体ＯＢＪ内の局所音速値を高精度で判定することが可能になる。
【０１６９】
なお、上記の各実施形態では、格子点のＸＹ方向の間隔を等間隔としたが、音速がほぼ均一な領域の境界に格子点を配置するために、非等間隔でもよい。音速がほぼ均一な領域は、振幅画像において輝度が等しい領域に略一致していると考えられることから、平均輝度が閾値以上変化する境界に沿って格子点を配置してもよい。また、音響インピーダンスが異なる組織境界にて輝度が大きくなることから、輝度が周りより閾値以上大きくなる箇所に沿って格子点を配置してもよい。また、微分フィルタ等によって（Ｂモード画像における輝度の）エッジを検出し、そのエッジに沿って格子点を設定してもよい。また、ユーザがＢモード画像を見ながらポインティングデバイス２０４等を用いて領域ＡとＢの境界及び境界上の格子点の配置を設定できるようにしてもよい。
【０１７０】
上記の各実施形態は超音波トランスデユーサが２次元に配置されている場合や、超音波トランスデューサが平面でなく任意の曲面状に配置されている場合にも適用できる。
【０１７１】
また、上記の各実施形態によって求めた各領域（格子点）の最適音速、又は受信波形、又は遅延カーブに従って、送信フォーカス及び受信フォーカスのうちの少なくとも一方の処理を施すことによりＢモード画像を再構築しても良い。
【０１７２】
また、上記の各実施形態では、単位面積当りの格子点数が所定数以上となるように、又は横方向に所定以上の密度で格子点が並ぶように、格子点設定のための閾値を調整する。
【０１７３】
なお、上記の実施形態において、格子点Ａ１，Ａ２，…及び格子点ＸＲＯＩにおける環境音速を求めるとき、又は格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波から格子点ＸＲＯＩにおける局所音速を求めるときに、単に環境音速のみ又は局所音速のみに基づいて受信波を決定するのではなく、隣り合う素子によって検出された超音波検出信号の相互相関をとることにより、遅延を調整しながら、コントラスト及びシャープネスの判定を行って受信波を決定するようにしてもよい。これにより、受信波の波形を滑らかにすることができ、音速判定の精度をより向上させることができる。
【０１７４】
また、環境音速判定処理又は局所音速判定処理において、受信フォーカスだけでなく、送信フォーカスも変化させるようにしてもよい。格子点ＸＲＯＩに対して仮定された局所音速値によって決定される仮想合成受信波から遅延を求め、該遅延に従って受信フォーカスを行ったり、又は格子点ＸＲＯＩに対して仮定された環境音速によって決定される遅延に従って受信フォーカスを行うだけでなく、送信フォーカスも実施することにより、音速の判定精度をより向上させることができる。例えば、格子点ＸＲＯＩに実際に超音波を送信するときの各素子からの超音波の送信タイミングに加える遅延を変更するようにしてもよいし、超音波ビーム（送信波）の開口合成時の仮想的な送信遅延を変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１７５】
１０…超音波診断装置、１００…ＣＰＵ、１０２…格納部、１０４…表示部、１０６…データ解析部、２００…操作部、２０２…操作卓、２０４…ポインティングデバイス、３００…超音波探触子、３０２…超音波トランスデューサ（素子）、４００…送受信部、４０２…送信回路、４０４…受信回路、４０６…Ａ／Ｄ変換器、５００…画像信号生成部、５０２…信号処理部、５０４…ＤＳＣ、５０６…画像処理部、５０８…画像メモリ、５１０…Ｄ／Ａ変換器、６００…再生部、６０２…シネメモリ、６０４…シネメモリ再生部
【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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