(57)【要約】【課題】弾性波の受信波形データから高反射体などの特異領域の存在し得る位置を検出可能な技術を提供する。また、弾性波診断による特異領域の検出を支援するための技術を提供する。さらに、特異領域の物性値を推定可能な技術を提供する。【解決手段】信号処理装置は、被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う。この信号処理装置は、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関値算出部（００９）と、前記走査線上の複数の位置の中から、相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出部（０１０）と、を備える。【選択図】図４
2010051782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、
前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記相関変化位置抽出部は、前記特異領域が存在し得る位置として前記相関値が第１の値から第２の値に変化した位置を抽出することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１の走査線と前記第２の走査線との所定の相関は、該第１の走査線と該第２の走査線との相関値が０．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記第１の走査線と前記第２の走査線とは隣接する走査線であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記相関変化位置抽出部から出力された前記特異領域が存在し得る位置を前記被検体の断層像に重畳して表示する画像処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記走査線間相関算出部は、
前記走査線上に注目位置を設定し、前記第１の走査線と前記第２の走査線それぞれの受信波形データから前記注目位置を基準とする所定幅の領域の波形データを抽出し、前記抽出した波形データ間の相関値を算出することにより、前記注目位置の相関値を得るものであり、
前記注目位置を移動させることによって、前記走査線上の複数の位置それぞれの相関値を算出するものであることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記相関変化位置抽出部は、相関値が所定の設定値よりも小さい位置を、相関値が前記所定の値と異なる値となる位置とみなして、前記特異領域が存在し得る位置として抽出することを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記相関変化位置抽出部は、前記相関値に基づいて前記特異領域が存在し得る位置の第１の候補を抽出した後、前記第１の候補の周辺領域のエコー強度を取得し、前記周辺領域の中でエコー強度が所定の値よりも高くなる位置を、前記第１の候補の代わりに、前記特異領域が存在し得る位置として出力することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記第１の走査線上の第１の位置が前記特異領域が存在し得る位置として抽出された場合に、前記第１の位置よりも浅い部分における前記第１の走査線と前記第２の走査線とのエコー強度の比と、前記第１の位置よりも深い部分における前記第１の走査線と前記第２の走査線とのエコー強度の比と、を用いて、前記第１の位置における物性パラメータを算出する物性算出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記
載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記特異領域が存在し得る位置および／または前記物性パラメータの値を前記断層像とともに表示し、
前記物性パラメータの値に応じて、前記特異領域が存在し得る位置および／または前記物性パラメータの値の表示形態を異ならせることを特徴とする請求項９に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記相関変化位置抽出部から出力された特異領域が存在し得る位置に送信フォーカスが合うように送信ビームが形成され、該送信ビームに基づく受信波形データが前記走査線間相関算出部による相関値の算出に用いられることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
被検体内からの弾性波の反射信号を受信して得られた信号を画像を形成するために信号処理する信号処理装置であって、
前記反射信号の少なくとも２本の近接する走査線の受信波形データから該近接する走査線間の相関値を算出し、出力する走査線間相関算出部と、
前記相関値の変化から前記被検体内の深さ方向の位置情報を抽出するとともに、前記変化の後の相関値に基づいて前記被検体内の特異領域の種類を鑑別する鑑別部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１３】
被検体内部に弾性波である超音波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う超音波装置であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、
前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、高反射体が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出部と、
を備えることを特徴とする超音波装置。
【請求項１４】
被検体内部で反射される複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置の制御方法であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出工程と、
前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出工程と、
を含むことを特徴とする信号処理装置の制御方法。
【請求項１５】
被検体内部で反射される複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成する超音波装置の制御方法であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出工程と、
前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、高反射体の存在位置の候補として抽出する相関変化位置抽出工程と、
を含むことを特徴とする超音波装置の制御方法。
【請求項１６】
被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複
数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について算出する走査線間相関算出部と、
所定の深さについて算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理を、適用し、その変換処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１７】
前記処理部は、前記特異領域のサイズが異なる複数の変換処理を、前記相互相関値の走査方向の分布に対して適用し、各変換処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定することを特徴とする請求項１６に記載の信号処理装置。
【請求項１８】
被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、
前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置候補として抽出する相関変化位置抽出部と、
前記位置候補を基準として設定される注目領域について算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理を、適用し、その変換処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する処理部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１９】
被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置の制御方法であって、
第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について算出する走査線間相関算出工程と、
所定の深さについて算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理工程と、前記変換処理工程による処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する推定工程と、
を含むことを特徴とする信号処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波である超音波を用いて試料の断層像もしくは三次元像を取得する信号処理装置、超音波装置にかかり、特に高反射体などの特異領域の検出を行なう信号処理装置、超音波装置に関する。
【０００２】
また本発明は、弾性波である超音波を用いて試料の断層像もしくは三次元像を取得する信号処理装置の制御方法及び超音波装置の制御方法にかかり、特に高反射体などの特異領域の検出を行なう信号処理装置の制御方法及び超音波装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の一般的な弾性波である超音波を用いて断層像を得る装置は、弾性波である超音波を試料に送信するための送信部と、反射波を受信するための受信部と、送受信波を走査するための走査手段とを有する。さらに、受信した反射信号を輝度信号に変換、可視化するための手段が設けられる。そして、以上の手段によって得られた時系列断層画像を用いて試料の内部を観察することが行われている。また、上記装置の一つの形態においては、上記走査手段によって超音波を上下左右に走査し三次元像を得ることも行われている。
【０００４】
ところで、超音波による観察の検査対象物の１つとして生体が挙げられる。超音波が有するリアルタイム性、簡便さ、非侵襲性などが有利な点となり、生体の内部を観察するのに超音波がよく用いられている。
【０００５】
生体内を観察するのに用いられる超音波は、複数の電気機械変換素子（主には圧電素子）によって送受信される。
【０００６】
送信時は、フォーカス位置において超音波の位相が一致するように時間をずらして複数の素子に電気信号を与えることで、フォーカス位置において収束する超音波を発生させる。このような駆動により発生した超音波が通過する領域は、駆動した複数素子の中央の位置とフォーカス位置とを結んだ直線を中心とする領域となり、これを送信ビームと称することがある。受信時は、受信した超音波により複数の素子で発生した電気信号に対して、フォーカス位置に対応する時間遅れを補正し加算することで、フォーカス位置における超音波の反射信号の取得を行なう。複数の素子からの電気信号を加算したものは超音波の波形を保持した受信波形データとなる。次にこの受信波形データの包絡線を取得すること（包絡線検波ともいう）で受信波形データを強度データに変換する。最終的にこの強度データを表示する画像のピクセルに合わせてデータの間引きや丸め、さらに必要に応じて補間を行なうことで画像を形成する。なお、受信時のフォーカス位置はリアルタイムに変化させることが可能である。また、先ほどの送信ビームに対して、受信処理によって生じるフォーカス位置の領域を受信ビームと称することがある。
【０００７】
このような送受信の制御を行なうことで、超音波診断装置は観察したい部分に対して超音波を送信し、その反射波を受信することで生体内部を画像化することが可能となる。なお、これらの送信ビームならびに、受信ビームによって取得される直線状の領域を走査線と呼び、この走査線のデータを複数本並べることで画像を形成する。
【０００８】
上記のような原理によって超音波は生体内を非侵襲的に画像化することができるため、体内の様々な様態を検出する目的で超音波は広く使われている。その中の一つに結石のような高反射体の検出がある。医療現場でよく行なわれている結石の検出方法の一つは、結
石の後方側、つまり探触子から遠い側、より深い部位の画像に音響陰影が生じているかどうかによって、結石を検出する手法である。なお音響陰影とは高反射体の後方には超音波パルスが届かず、また受信ビームが高反射体で遮られるため、高反射体の後方の画像が形成されず生じる影の部分である。
【０００９】
特許文献１では、走査線の密度を設定するために、隣接する走査線の相関を取得し、その結果によって送信ビームフォーマもしくは受信ビームフォーマを制御する超音波装置が開示されている。また、特許文献２では、画像データに基づいて組織の輪郭を抽出する超音波装置が開示されている。
【００１０】
また特許文献３では、反射波の位相情報を用いることにより断層像における線状境界あるいは３次元情報における境界面を検出する超音波映像化装置が開示されている。具体的な手段としては、指定された位置から走査線同士の相互相関関数が最大となる時間を求め、その時間から求められる位置をつなぐことで被検体内の輪郭情報及び物体の連続する境界を表示するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３３９６９６号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９１５５号公報
【特許文献３】特開平４−３１７６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、高反射体の位置、大きさ、形状によっては上記の音響陰影が生じにくい場合があり、その際には高反射体の抽出は困難となる。一つには先ほども述べた受信時のフォーカス位置をリアルタイムに移動する技術を採用する場合である。この技術は観察対象の全ての深さにおいて受信ビームを細くすることが可能であり、そのため画像全体の解像度が向上する効果を有する。図１を参照して説明する。図１において１００は高反射体、１０１は受信フォーカス、１０２は受信ビームである。例えば高反射体１００よりも深い位置に受信フォーカス１０１を設定した場合、高反射体が存在する深さでは受信ビーム１０２の幅が広がり、その結果高反射体の横をすり抜けた超音波を受信してしまう。それゆえ、高反射体１００による音響陰影が生じにくくなり、音響陰影の探索は難しくなる。また高反射体の大きさや形状によっては高反射体にフォーカスしたビームの反射波（反射エコー又は反射信号ともいう）の強度が小さくなる場合がある。例えば高反射体の大きさが小さい場合（例えば高反射体の形状を球で近似した場合に直径が１ｍｍ以下である場合）には検出器で検出される反射波の強度が小さくなる。また形状が不均一（一部に平面や凹凸を含む場合、非対称な形状の場合等）であって最も反射率の高い反射面が検出器側に存在しない場合には検出器で検出される反射波の強度が小さくなる。即ち高反射体であっても検出信号は小さい場合がある。このような場合は高反射体が存在する位置とその周囲とで得られる反射波の信号強度の差が小さくなる。
【００１３】
さらに、先述の通り、最終的な画像データは、素子毎に受信した超音波信号を次のように加工することで得られる。即ち、（１）時間遅れ補正ならびに加算処理によって受信波形データと、（２）包絡線の取得により強度データとを得て、（３）強度データに対する間引き・丸め・補間を行い、画像データを得る。しかし、このような処理過程で、超音波信号から多くの情報が失われてしまう場合がある。例えば、高反射体からの反射エコー強度と面状の組織界面からの反射エコー強度とが同程度である場合、画像上では組織界面からの反射エコーの中に高反射体からの反射エコーが埋もれてしまう場合がある。図２Ａから図３Ｂはその様子を模式的に示した図である。図２Ａは模擬的な組織１０３の中に高反
射体１０４を設置したものである。模擬的な組織１０３の上面に超音波探触子００１を設置し、超音波の送受信を行なう。図２Ａ中のＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´の深さからの反射エコー強度を模式的にプロットしたグラフが図２Ｂである。図２Ｂのグラフ中、横軸の中央付近に高反射体が設置されている。グラフを見て分かるように高反射体からのエコーは周辺組織の反射エコーから突出している。次に、図３Ａは、高反射体を設置せずに層状の組織１０５を設置した模擬的な組織１０３である。層状の組織１０５は高反射体よりも反射率が低く設定されている。図３Ａ中のＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´の深さからの反射エコー強度を模式的にプロットしたグラフが図３Ｂである。図３Ｂのグラフ中、凡例「高反射体Ａ−Ａ´」で示される実線は、図２Ｂの高反射体からの反射エコー強度を重ねてプロットしたものである。このグラフを見て分かるように、反射率の低い層状の組織からの反射エコー強度であっても、反射率の高い高反射体からの反射エコー強度と同程度の強度を有している。このように、反射エコーの強度のみでは高反射体が存在するのかそうでないのかを判別することは難しい。即ち高反射体が存在しない場合でもある程度の強度を有する信号が検出される場合がある。
【００１４】
さらに、微小散乱体からの反射エコーの干渉によってスペックルパターンが生じ、その中に高反射体の反射エコーが混在する場合には、微小散乱体のみに起因する信号を選択的に抽出して他の信号と鑑別することは困難である。特に高反射体が小さく点状のエコーとして画像上に現れる場合は高反射体の鑑別がより困難となる。
【００１５】
なお、特許文献３に記載されている超音波映像化装置は、指定された位置から走査線間の相互相関関数が最大となる時間ずれを有する位置を求め、この位置をつないで境界を表示しようとする装置である。従って、高反射体が点状のエコーとして存在する場合（隣接する走査線上にエコーが検出されない場合）には、当該点状のエコーにはつなぐべき他の位置が周囲に存在しない（高反射体位置の一点が存在するのみ）こととなる。このため、特許文献３に記載されている手法を適応して高反射体を抽出することは困難である。
【００１６】
上記のような場合に、高反射体の有無ならびに位置情報を抽出するには、画像データを使用するよりもさらに高反射体特有の特徴を考慮した感度の高い技術が必要となる。
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、弾性波の受信波形データから高反射体などの特異領域の存在し得る位置を検出可能な技術を提供することを目的とする。また本発明は、超音波診断による特異領域の検出を支援するための技術を提供することを目的とする。さらに本発明は、特異領域の物性値を推定可能な技術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】
【００１８】
本発明に係る信号処理装置は、被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係る信号処理装置は、被検体内からの弾性波の反射信号を受信して得られた信号を画像を形成するために信号処理する信号処理装置であって、前記反射信号の少なくとも２本の近接する走査線の受信波形データから該近接する走査線間の相関値を算出し、出力する走査線間相関算出部と、前記相関値の変化から前記被検体内の深さ方向の位置情報を抽出するとともに、前記変化の後の相関値に基づいて前記被検体内の特異領域の種類を
鑑別する鑑別部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明に係る超音波装置は、被検体内部に弾性波である超音波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う超音波装置において、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、高反射体が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る信号処理装置の制御方法は、被検体内部で反射される複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置の制御方法であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出工程と、前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置として抽出する相関変化位置抽出工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明に係る超音波装置の制御方法は、被検体内部で反射される複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成する超音波装置の制御方法であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出工程と、前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、高反射体の存在位置の候補として抽出する相関変化位置抽出工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る信号処理装置は、被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について算出する走査線間相関算出部と、所定の深さについて算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理を、適用し、その変換処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する処理部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係る信号処理装置は、被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について、算出する走査線間相関算出部と、前記走査線上の複数の位置の中から、前記相関値が所定の値と異なる値となる位置を、特異領域が存在し得る位置候補として抽出する相関変化位置抽出部と、前記位置候補を基準として設定される注目領域について算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理を、適用し、その変換処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する処理部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係る超音波装置の制御方法は、被検体内部に弾性波のビームを走査して複数の走査線の受信波形データを取得し、該複数の走査線の受信波形データから前記被検体の断
層像を形成するために信号処理を行う信号処理装置の制御方法であって、第１の走査線と、該第１の走査線と所定の相関を有する第２の走査線との間の受信波形データの相関値を、該走査線上の複数の位置について算出する走査線間相関算出工程と、所定の深さについて算出された相互相関値の走査方向の分布に対して、所定サイズの特異領域の両端に落ち込みを持つ第１の分布形状を前記特異領域の中心位置に落ち込みを持つ第２の分布形状へと変換する変換処理工程と、前記変換処理工程による処理の結果を用いて特異領域が存在し得る位置を推定する推定工程と、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、典型的には弾性波である超音波の受信波形データから高反射体などの特異領域の存在位置の候補を検出することができ、超音波診断による特異領域の検出を支援することができる。さらに本発明に係る超音波装置によれば、特異領域の物性値を推定することが可能となる。特に微小な高反射体を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】受信ビームの幅の広がりを説明するための図。
【図２】高反射体が存在する擬似組織モデルとその反射エコー強度を示す図。
【図３】層状の組織が存在する擬似組織モデルとその反射エコー強度を示す図。
【図４】本発明の実施例１の超音波装置のブロック図。
【図５】相互相関を算出する手法を説明する図。
【図６】隣接する走査線について説明するための図。
【図７】断層像および高反射体の位置情報の表示例。
【図８】相互相関をプロットしたグラフ。
【図９】本発明の実施例２の超音波装置のブロック図。
【図１０】本発明の実施例３の超音波装置のブロック図。
【図１１】本発明の実施例４の超音波装置のブロック図。
【図１２】実施例４における送信フォーカスの変更動作を説明するための図。
【図１３】本発明の相関値を求める際の一手順を説明するフローチャート。
【図１４】本発明の実施例５の超音波装置のブロック図。
【図１５】本発明の実施例５の高反射体位置と相互相関との関連をモデル化した図。
【図１６】本発明の実施例５における処理結果を示した図。
【図１７】本発明の実施例６における超音波装置のブロック図。
【図１８】本発明の実施例６における処理の位置手順を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明において弾性波とは超音波を含む振動波を意味する。
【００２９】
本発明において特異領域とは、被検体内において周囲とは異なる状態の領域をいう。例えば周囲と組成、構造、物性等が異なる領域であって、層状組織を有する領域や典型的には石灰化等により超音波に対して高反射体となっている領域をいう。
【００３０】
本発明において検出する１つの目標である微小な高反射体の大きさは、当該高反射体を球の形状で近似した場合に当該球の直径が２ｍｍ以下のものをいう。さらに１ｍｍ以下、特に１００μｍ以下のものをいう。微小な高反射体を球の形状で近似した場合に当該球の直径が２ｍｍ以下になると、従来の方法では、反射波自体が小さくなり検出が困難になる、或いは反射波の信号が周囲の信号に紛れて鑑別が困難になる。
【００３１】
また本発明においては、走査線間の相関値（相互相関値ともいう）の低下する位置を抽出することにより高反射体の有無の検出を行う。そのため、高反射体がない状態においてある一定以上の相関値を有している走査線同士のデータを使用すれば、微小な高反射体の
検出が可能である。発明者らの知見によれば、例えば、０.５程度の相互相関を有する走
査線同士であっても高反射体の検出が可能である。
【００３２】
高反射体の検出の精度を向上させるためにはさらに相互相関の高い走査線を用いるのが好ましい。例えば近接する２本の走査線又は隣接する２本の走査線が相互相関の高い走査線となり得る。
【００３３】
本発明において上記相互相関を算出する対象となる第１の走査線と第２の走査線との関係は以下の条件を満たす関係にあるものを意味する。即ち上記第１の走査線と第２の走査線との相関値は、被検体内の高反射体が存在しない領域において第１の走査線と第２の走査線との相関値が０．５以上である関係にあるものである。そして当該相関値は好ましくは０．７以上、最適には０．９以上であることが本発明においては適している。
【００３４】
ここで上記第１の走査線と第２の走査線との相関値についてさらに説明する。第１の走査線と第２の走査線との相関値が１．０である場合、第１の走査線と第２の走査線とは同一の波（信号）であることを意味する。また第１の走査線と第２の走査線との相関値が０である場合は第１の走査線と第２の走査線とは大きく（典型的には全く）異なる波（信号）であることを意味する。そして走査線の間の相関値が高いほど、反射波（反射エコー、反射信号）の発生した領域の音響インピーダンスの分布の状態が類似していることを意味する。超音波による画像化を行う場合、隣接する走査線はビーム幅の範囲内で重複する領域があると相関値が一定の値を有するため、ビーム幅の範囲で重複する領域が得られるビーム間隔でビームを送信することが好ましい。
【００３５】
本発明は前記相関値が０．５以上である場合に、高反射体により、一方の走査線が反射された場合に、前記相関値（高反射体により反射される前の相関値）と高反射体の位置よりも深い位置での第１の走査線と第２の走査線との相関値との有意差を得ることができる。
【００３６】
また本発明は、被検体内で一定の反射率を有する反射体として高反射体（特に微小な石灰化部分等）と層状組織との鑑別が可能である。（大きな高反射体は従来の手法であっても反射が大きい領域が大きい為鑑別可能）
【００３７】
本発明によれば近接または隣接する走査線間の相関値の変化から高反射体又は層状組織が存在し得る位置を特定し、その位置よりも浅い位置及び深い位置での相関値の変化に基づいて高反射体と層状組織とを鑑別できる。即ち、（微小な）高反射体の場合には近接または隣接する２本の走査線のうち一方のみが当該（微小な）高反射体によって反射され、他方は反射されない。これに対して層状組織の場合には（微小な）高反射体よりも充分大きい為、近接または隣接する２本の走査線の両方が反射されることとなる。そうすると、（微小な）高反射体の場合には、近接または隣接する２本の走査線の相関値は、高反射体の存在する位置までは大きな値を示し、（微小な）高反射体の存在する位置よりも深い位置では、前記相関値が小さくなる。一方、層状組織の場合には、近接または隣接する２本の走査線の相関値は、層状組織の存在する位置までは大きな値を示し、さらに層状組織の存在する位置よりも深い位置でも、相関値は殆ど変化しない（変化量が少ない）。
【００３８】
このように本発明によれば高反射体又は層状組織の存在する位置を基準として、近接または隣接する２本の走査線の相関値が前記位置よりも深い位置で小さくなった場合には高反射体、変化がない、又は少ない場合には層状組織であると鑑別し得る。そして本発明の信号処理装置又は超音波装置には必要に応じて上記鑑別方法に基づいて高反射体と層状組織とを鑑別する鑑別部を設けることができる。
【００３９】
本発明者らの知見によれば、上記第１の走査線と第２の走査線とは互いに相関が強い（大きい）関係にあることが好ましく、典型的には隣接している２本の走査線が好ましい。しかし、前記相関値の関係を満たす場合には、第１の走査線と第２の走査線とは必ずしも隣接している必要は無く、これらの走査線の間に別の走査線が存在していても良い。従って上記関係を満たす範囲で近接する２本の走査線も利用することができる。
【００４０】
図１３に本発明の相関値を求める際の一手順を説明するフローチャートを示す。まず、走査線を形成（Ｓ４００）する前提として、高反射体のない領域での第１の走査線と第２の走査線との間の相関値は０．５以上であることが必要である。次いで上記条件を満たす送信ビームを形成し、被検体に送信する（Ｓ４０１）。被検体内の特定の位置からの反射波を受信（Ｓ４０２）して、被検体内の深さ方向の相関値を算出し、予め設定した設定値と比較する（Ｓ４０４）。比較結果が所定の条件を満たす場合には位置情報を取得する（Ｓ４０５）。比較結果が所定の条件を満たさない場合には、（Ｓ４００）に戻って再度深さ方向の先に反射波を受信した位置とは異なる位置の反射波を受信する。この一連の工程は、被検体の深さ方向の位置を全て検査するか、または比較結果が所定の条件を満たすまで繰り返される。Ｓ４０５の工程で位置情報を取得した後に当該情報を画像に重畳する（Ｓ４０６）。上記手順は一例であって本発明は上記手順に限られるものではない。
【００４１】
次に、本発明における相関フィルタリング処理について図１５を用いて説明する。所定の深さ（情報を取得しようとしているある注目深さ）について算出された相互相関値の走査方向（走査線と略垂直に交わる方向）の分布をみると、高反射体が存在する深さ、もしくはそれより深い位置においては、高反射体が１つであっても、複数個所で相関値の低下が生じることがある。図１５は高反射体の両端で相関値が低下するモデルを表している。図１５の符号４０１は、高反射体の存在位置に落ち込みを持つ関数ｆを示している。この関数ｆは、高反射体のサイズが十分に小さいと仮定した場合の理想的な相互相関値分布を示すものということができる。相互相関値分布が関数ｆのようなプロファイルを示す場合には、特異領域である高反射体の位置を精度良く特定できる。しかし現実には、高反射体は有限の大きさをもち複数の走査線を反射するために、関数ｆのようなプロファイルは得られず、符号４０２で示す相互相関値分布ｇのように高反射体の両端２箇所で相関値の低下が現れる。
【００４２】
ここで、理想的な関数ｆが相互相関値分布ｇに変換されて観察されていると考え、このような変換行列をＨとすると、下記の式で関係を表せる。
ｇ＝Ｈｆ
なお、変換行列Ｈはビーム幅と高反射体のサイズに応じて変化する行列である。想定される高反射体のサイズに対応するフィルタリングパラメータを与えることで、変換行列Ｈを算出することが可能である。また異なるサイズに対応したフィルタリングパラメータを用いて、各サイズに対応した変換行列Ｈを算出することができる。なお、想定する高反射体のサイズは２ｍｍ以下が好ましいが、２ｍｍ以上のサイズに対応するパラメータを設定することも可能である。
【００４３】
上記関係により、ある注目深さについて算出した相互相関値分布ｇと与えられた変換行列Ｈとから、理想的な関数ｆを推定できることがわかる。この推定処理が、本発明の相関フィルタリング処理に相当する。すなわち、相関フィルタリング処理は、ある注目深さについて算出された相互相関値分布ｇから、高反射体の位置に落ち込みを持つ関数ｆを推定する処理である。言い換えると、相関フィルタリング処理は、所定サイズの高反射体の両端に落ち込みを持つ第１の関数（第１の分布形状）を高反射体の中心位置に落ち込みを持つ第２の関数（第２の分布形状）へと変換する変換処理を、ある注目深さについて算出された相互相関値の走査方向の分布ｇに対し適用する処理である。また、相関フィルタリング処理は、高反射体の中心位置に落ち込みを持つ第２の関数（第２の分布形状）を高反射
体の両端に落ち込みを持つ第１の関数（第１の分布形状）へ変換する処理の逆変換を、上記相互相関値分布ｇに対して適用する処理ということもできる。このように、複数の走査線から算出された相互相関値分布ｇに対して相関フィルタリング処理を適用することにより、高反射体の存在位置を明確化することができる。
【００４４】
上記のように高反射体のサイズに応じて変換行列Ｈが異なるため、相関フィルタリング処理は高反射体のサイズに依存する処理である。高反射体のサイズが既知の場合は、そのサイズに対応する相関フィルタリング処理を行えばよい。高反射体のサイズが未知の場合は、想定する高反射体のサイズを変化させて（フィルタリングパラメータを変化させて）相関フィルタリング処理を複数回行うことが好ましい。この場合、複数のフィルタリング処理の結果すべてを表示してもよいし、それらの結果を比較して最適な結果のみを採用・表示してもよい。なおこれらの比較結果から、高反射体のサイズを推定することも可能である。
【００４５】
上記相関フィルタリング処理においては、ウィナーフィルタ（Wiener filter）を始め
とする各種逆フィルタの設計手法によるフィルタ処理が適用可能である。また単純なパターンマッチングの手法を用いることも可能である。 
【００４６】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。また弾性波として超音波を用いた装置、方法について説明する。
【００４７】
［実施例１］
以下、実施例１では隣接する走査線の相互相関を算出し、相関が設定値以下になる位置情報を示す超音波装置について説明する。
【００４８】
図４は本発明の実施例１に係る超音波装置のシステム概略図である。この超音波装置は、通常の超音波断層像を生成・表示するための機能と、生体内の高反射体を検出し、その存在位置の候補を表示するための機能（走査線間相関算出部００９、相関変化位置抽出部０１０）とを有する。後者の機能は、例えば結石や微小石灰化領域の検出などに利用される。
【００４９】
（断層像の生成・表示）
まず、図４を用いて断層像を表示するまでの流れを説明する。本実施例の超音波装置は複数の振動子００２を有する超音波探触子００１が接続されたシステムである。超音波を送信する位置（送信フォーカス）が設定されると、システム制御部００４から送信回路系００３にその設定情報が送られる。送信回路系００３はその情報に基づいて、時間遅延ならびに強度を決定した後、超音波探触子００１内の複数の振動子００２を駆動するための電気信号を送信する。この電気信号は振動子００２において変位に変換され、被検体内部を超音波として伝播する。このようにして送信された超音波は被検体内で直線的な音圧分布を形成する。これを送信ビームと呼ぶ。被検体内を伝播した超音波は被検体内の音響的性質により散乱・反射されたエコーとして振動子００２に戻ってくる。このエコーが振動子００２により電気信号に変換され、受信回路系００５に入力される。受信回路系００５では、システム制御部００４から与えられた受信フォーカス位置に関する情報を元に時間遅延量を算出し、入力された時系列の電気信号に対して時間遅延処理を行なった後、それらを加算する。この処理によって被検体内の受信フォーカス位置における反射波（反射エコーともいう）を選択的に抽出することが出来る。このような処理によって形成される受信感度を有する領域を送信ビームに対して受信ビームと称する。
【００５０】
このようにして得られた時系列の受信波形データは受信回路系００５から断層信号処理系００６に送られる。断層信号処理系００６では、入力された時系列の受信波形データに
対して必要であればバンドパスフィルタなどのフィルタ処理を行なった後、データの包絡線を検出し強度データとして出力する。この強度データは画像処理系（画像処理部）００７に送信される。画像処理系００７は、システム制御部００４から送られた送信ビームならびに受信ビームの位置情報と強度データとを使用して、表示画像のピクセルに合わせてデータを間引き、丸め、若しくは補間し、観察領域内の各位置での輝度信号を生成する。このような一連の動作によって１本の走査線に対する画像が形成される。送信ビームと受信ビームの方向や位置を変化させ、再度同様な処理を行なうことによって被検体内の違う領域に走査線を形成する。このようにして観察領域内に複数本の走査線を形成することで観察領域の断層像を形成することが可能となる。画像処理系００７は、このようにして得られた断層像を画像表示装置００８に送信し表示する。
【００５１】
なお、ここでは１本の送信ビームと１本の受信ビームによって形成される走査線を一例として説明した。しかし、本発明はこれに限らず、１回の送信に対して複数の受信ビームを形成して複数の走査線を同時に形成する手法にも本発明が適用可能である。また、本発明は２次元の断層像に限るものではなく３次元的な領域を観察する場合にも適用可能である。
【００５２】
（高反射体の検出・表示）
次に、図４から図６を用いて、高反射体を検出し、その存在位置の候補を表示するための処理について説明する。
【００５３】
図４に示すように、超音波装置は、走査線間相関算出部００９と相関変化位置抽出部０１０とを備える。受信回路系００５によって生成された時系列の受信波形データが走査線間相関算出部００９に送られる。走査線間相関算出部００９は、受信波形データとシステム制御部００４から送られる走査線位置の情報から、隣接する走査線間の時間軸に沿った相互相関を算出する。図５にその概念図を示す。第１の走査線の受信波形データ１０６をＳ１（ｒ）、隣接する第２の走査線の受信波形データ１０７をＳ２（ｒ）とする。走査線間相関算出部００９は、走査線上に注目位置（注目深さ）を設定し、それぞれの受信波形データから注目位置を基準とする所定幅の領域の波形データを抽出し、その抽出した波形データ間の相互相関算出１０８を行なう。この演算により注目位置の相関値（相互相関値ともいう）が得られる。そして、注目位置を深さ方向に（受信波形データとしては時間軸方向に）移動させながら上記演算を繰り返すことで、走査線上の複数の位置（深さ）についての相関値を求めることができる。このように求めた相関値の深さ方向の変化を表すのが図４のグラフ１０９である。例えば、相関値は、式１のＹ（τ）のτに関する最大値として求める。
【数１】
2010051782.tif 000003
なお、Ｒは注目深さ（注目位置）、Δｒは相互相関を取得する幅を示す。注目深さＲを変化させることで深さ方向の相互相関を算出する。Δｒは送信する超音波の波長程度から波長の数十倍の範囲で設定される。
【００５４】
また、相互相関は、受信波形データに対してヒルベルト変換を実施した解析信号をＴ１（ｒ）、Ｔ２（ｒ）とすると、式２により求めることも可能である。
【数２】
2010051782.tif 000004
【００５５】
図５は、第１の走査線上に高反射体１００が存在している例を示している。高反射体１００よりも深い位置での相互相関１０９が低下することがわかる。
【００５６】
図６を用いて隣接する走査線について説明する。図６は超音波探触子００１と被検体内で形成された５本の走査線２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、さらに高反射体２００を模式的に表した図である。例えば走査線２０１のデータを取得した後、走査線２０２のデータを取得した場合、走査線２０１、２０２は互いに隣接しているため、走査線間相関算出部００９は走査線２０１、２０２間の相互相関を算出する。例えば走査線の取得順が走査線２０１、走査線２０３、走査線２０５、走査線２０２、走査線２０４という順であった場合は、走査線２０２を初めて取得した場合に隣接する走査線のデータを取得したことになる。従って、その時点で走査線間相関算出部００９が走査線２０１、２０２間の相互相関値を算出する。
【００５７】
走査線間相関算出部００９は２本の走査線の受信波形データの相互相関を時間軸に沿って（被検体の深さに沿って）算出する。隣接する走査線は観察領域の一部が互いに重なるように設定されているため、高い相関を示すのが一般的である。例えば走査線２０４と走査線２０５との相互相関は被検体の深い位置まである一定以上の値を有する。しかし、走査線２０２と走査線２０３に注目すると、走査線２０３の途中に高反射体２００が存在する。このため、走査線２０２と走査線２０３の相互相関は、高反射体２００よりも浅い部分では、走査線２０４、２０５の相互相関と同様にある一定以上の値を有するが、高反射体２００よりも深い部分では相互相関が低下する。このような性質を有する深さに沿った相関値を走査線間相関算出部００９から相関変化位置抽出部０１０に送信する。
【００５８】
上記のように、被検体内に高反射体が存在すると、その高反射体の位置（深さ）において相関値の低下がみられる。典型的には、高反射体の位置（深さ）において相関値が第１の値から第２の値に変化する。そこで本実施例の相関変化位置抽出部０１０は、相関値が所定の条件よりも一定の値以上（大きく）低下する位置を抽出する。そして、その抽出した位置を高反射体の存在位置の候補として出力する。
【００５９】
また、高反射体が１つの走査線の深さ方向に各々離間して複数存在する場合であっても、各々の高反射体の位置（深さ）で相関値は、高反射体が存在しない場合と比較すれば相関値の変化量は大きいと考えられるので、高反射体の存在位置の候補となり得る。
【００６０】
相関値が所定の値（所定の条件も含む）と異なっている（典型的には大きく低下している）か否かは、例えば、深さ方向に沿った相関値の変化率（低下率）が所定値より大きいか否かで判定することができる。あるいは、相関値と所定の設定値（スレッショルド）とを比較し、相関値が設定値よりも小さくなった位置を、相関値が所定の条件よりも大きく
低下した位置とみなしてもよい。本実施例では後者の判定手法を採用する。以下詳しく述べる。
【００６１】
相関変化位置抽出部０１０は、システム制御部００４から送信された走査線の位置情報と設定値（閾値）、走査線間相関算出部００９から送信された走査線の深さに沿った相互相関を算出し入力値とする（走査線間相関算出工程）。そして、相関値が設定値以下になる位置を抽出し（相関変化位置抽出工程）、画像処理系００７に送信する。画像処理系００７に送信される位置情報には、少なくとも横方向位置（走査方向位置）と深さとが含まれている。
【００６２】
画像処理系００７は入力された位置情報を断層画像上に重畳し、画像表示装置００８に送信する。図７Ａ、図７Ｂは、相関変化位置抽出部から得られた位置情報の表示例であり、相互相関の低下が検出された位置を矢印２０１や線分２０２などのマーカーで表示した例を示している。なお、この他にも断層像の色相を変化させる、丸で囲むなど、検出された位置が操作者に伝わる表現であればどのようなものでもよい。
【００６３】
以下では、図２Ａ、図８Ａ、図８Ｂを用いて本実施例の効果について説明する。図２Ａは先ほども述べた通り、模擬的な組織１０３の中に高反射体１０４を設置したものである。図８Ａは、図２Ａ中のＢ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´断面付近における隣接走査線間の相互相関の値をプロットしたグラフである。横軸が横方向（走査方向）位置を示し、縦軸が相互相関の値を示している。横軸の中央付近に高反射体１０４が設置されている。Ｂ−Ｂ´、Ｃ−Ｃ´断面はいずれも高反射体１０４よりも深い位置にあるため、高反射体が存在する位置、すなわち横軸の中央付近で隣接走査線間の相互相関が低下していることが分かる。
【００６４】
このように高反射体１０４が存在する場合、高反射体よりも深い部分では隣接走査線間の相互相関が有意に低下する。そのため隣接走査線間の相互相関が低下する位置を抽出することで高反射体１０４の存在する位置候補を示すことが可能となる。即ち仮に高反射体に起因する反射エコー自体の強度は小さいものであったとしても隣接する走査線間の相互相関の関係に基づいて上記のように制御／処理を行うことにより高反射体１０４の存在する位置候補を示すことが可能となる。
【００６５】
なお、相互相関が低下する位置を抽出するための設定値（閾値）は、同じ深さにおける相互相関の値、例えばＢ−Ｂ´断面における相互相関の平均値から標準偏差のＸ倍を減じた値を初期値とする。そして、この値を下回った相互相関を有する位置を高反射体の存在する位置候補とする。図８Ａの設定値１１０はＣ−Ｃ´断面のデータに対するＸ＝２の場合の値であり、設定値１１１はＢ−Ｂ´断面のデータに対するＸ＝２の場合の値である。また、設定値１１２はＣ−Ｃ´断面のデータに対するＸ＝３の場合の値であり、設定値１１３はＢ−Ｂ´断面のデータに対するＸ＝３の場合の値を示している。図８Ａの例では、Ｘの値を２から３程度に設定しておくことが望ましい。もちろん、このＸの値は別途制御画面から入力される値に変更することも可能である。Ｘの値を小さくすれば、より高い感度で高反射体を検出可能である。Ｘの値を大きくすれば、より高い特異度で高反射体を検出可能となる。
【００６６】
図８Ｂは、図３Ａで示した層状の組織に対して同様の処理を行なった場合の相互相関の値を、図８Ａで示した高反射体の相互相関の値と重ねてプロットしたグラフである。このグラフを見て分かるように、高反射体が存在する場合は相互相関が低下しているが、層状組織の場合は相互相関が低下していないことが分かる。反射エコーの強度がほぼ等しいレベルであっても（図３Ｂ参照）、このように相互相関では明確な違いが生じることが理解できる。これは、反射エコーの強度を輝度値として表示した画像上では高反射体の鑑別が困難な場合であっても、本実施例の相互相関を算出する手法では高反射体が存在する位置
候補を抽出できることを意味している。
【００６７】
以上、説明したように本実施例においては、隣接する走査線の受信波形データの相互相関を深さ方向に算出し、その値の変化する位置を表示することにより、高反射体の存在位置候補を抽出することができる。
【００６８】
［実施例２］
以下、実施例２では、高反射体の位置検出に隣接走査線間の相互相関だけでなく、強度も使用する場合の例について説明を行なう。
【００６９】
図９は本実施例の超音波装置のシステム概略図である。断層像を表示する信号の流れは実施例１と同じであるため省略する。
【００７０】
受信回路系００５は受信波形データを出力する。走査線間相関算出部００９は入力される受信波形データから隣接走査線間の相互相関を算出する。走査線間相関算出部００９は相互相関を出力し、相関変化位置抽出部０１０は相関値が変化する位置を高反射体の存在位置の第１の候補として抽出する。次に相関変化位置抽出部０１０は、第１の候補の周辺領域のエコー強度を取得するために、相関値が変化する位置周辺の強度データと相関値が変化する位置に最近接するかもしくは通過する走査線の強度データとを断層信号処理系００６から受け取る。相関変化位置抽出部０１０は、強度データから相関値が変化する位置周辺の強度の平均値を算出し、相関値が変化する位置の周辺で強度が前記平均値よりも高くなる部分の深さを求める。そして、相関変化位置抽出部０１０は、強度から求めた深さ情報を、相関値から求めた深さ情報の代わりに、高反射体候補の位置情報として出力する。画像処理系００７はこの位置情報を受け取り、実施例１と同様に、入力された位置情報を断層画像上に重畳し、画像表示装置００８に送信する。
【００７１】
深さ方向に関しては、相互相関よりも強度の方が変化度合いが高い。そこで本実施例では、相互相関によって高反射体の存在する候補位置を抽出した後、その候補位置の周辺の強度データを使用して深さ方向の位置を絞り込む。このようにすることで、実施例１よりもさらに精度良く高反射体の存在位置候補を抽出可能である。
【００７２】
［実施例３］
以下、実施例３では隣接する走査線の受信波形データから相互相関値を算出し、高反射体の存在位置候補を抽出し、さらに隣接する走査線の強度比から高反射体の物性値を推定する超音波装置について説明する。
【００７３】
図１０Ａは本実施例の超音波装置のシステム概略図である。図１０Ｂは図１０Ａのハッチング領域の構成を詳しく示す図である。断層像を表示する処理は前述の実施例と同様である。走査線間相関算出部０２１は隣接する走査線の受信波形データの相互相関を出力する。相関変化位置抽出部０２３は相関値が設定値以下となる位置を検出し、その位置情報を画像処理系００７と物性算出部０２２に送信する。
【００７４】
物性算出部０２２は相関変化位置抽出部０２３から出力された位置（以下、「第１の位置」という）の周辺の強度データを断層信号処理系００６から受け取る。次に、物性算出部０２２は強度データのうち第１の位置よりも浅い部分の走査線の強度と、その走査線と同じ位置の隣接する走査線との強度比である第１の強度比αを求める。ついで、第１の位置よりも深い部分の走査線の強度とその走査線と同じ位置の隣接する走査線の強度比である第２の強度比βを求める。近傍との強度比を使う理由を以下に述べる。超音波は伝播に伴って減衰するため、深さ方向の強度をそのまま比較してしまうとこの減衰による影響で算出した物性値がばらつく可能性がある。注目する位置の近傍、特に同様の深さにある強
度との比を取ることにより、減衰による影響を抑制することが可能となる。
【００７５】
これらの強度比α、βの値を使用して、擬似電力透過係数Ｔｐ、擬似電力反射係数Ｒｐ、擬似音響インピーダンスＺ、を以下の式３で算出する。
【数３】
2010051782.tif 000005
なお、Ｚ０は生体の一般的な音響インピーダンスを代入すればよく、１．３５×１０６から１．７×１０６［ｋｇ／ｍ２・ｓ］程度の値が用いられる。 
【００７６】
これらの物性値を物性算出部０２２は画像処理系００７へと出力する。画像処理系００７は、擬似電力透過係数Ｔｐ、擬似電力反射係数Ｒｐ、擬似音響インピーダンスＺのうち指定されたパラメータを利用する。そして画像処理系００７は、これらの物性パラメータを、相関変化位置抽出部０２３にて抽出された位置もしくは断層像の表示エリアの外側に表示するように画像信号を生成し、画像表示装置００８でその画像信号を表示する。
【００７７】
さらに、擬似電力透過係数Ｔｐ、擬似電力反射係数Ｒｐ、擬似音響インピーダンスＺの３つのパラメータには別途設定される基準値を設け、その範囲によって表示形態を異ならせる。具体的には、パラメータの値の高低によって、高反射体の位置を示すマーカーの色を変化させる、太さを変化させる、表示されているパラメータの表示色の変化や字体の変化などである。このように表示を変化させることで、高反射体の物性値を表現することができる。操作者は、このような表示を見ることで、高反射体の位置候補を知るだけでなくその物性も直感的に理解できるため、被検体の観察や高反射体の検出やその他の操作を効率的に行なうことができる。
【００７８】
ここでは例として生体内の結石の種類による物性値の変化について説明する。結石の組成がカルシウムアパタイト９５％、シュウ酸カルシウム２水和物５％の場合、音響インピーダンスが４．２ｋｇ／ｍ２・ｓである。シュウ酸カルシウム１水和物の場合は音響インピーダンスが９．２ｋｇ／ｍ２・ｓとなる。異なる音響インピーダンスＺ１、Ｚ２を有する物質が接する界面におけるエネルギーの反射率Ｒは、
Ｒ＝｜（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｚ２＋Ｚ１）｜２
である。それぞれの組成を有する結石のエネルギー透過率Ｔ（＝１−Ｒ）は、生体の平均
的音響インピーダンスを約１．５ｋｇ／ｍ２・ｓとすると、それぞれ７７．６％、４８．２％となる。結石よりも深い位置から戻ってくる反射エコーは、結石の界面を４回透過することとなり、Ｔ４で求めることができ、それぞれ３６．３％、５４％のエネルギーとなる。このように、結石であっても組成が違う場合、反射エコーの強度が変化することが分かる。
【００７９】
［実施例４］
以下、実施例４では高反射体の位置候補によって送信フォーカスを変化させる超音波装置について述べる。図１１Ａは本実施例の超音波装置のシステム概念図であり、図１１Ｂは図１１Ａのハッチング領域の構成を詳しく示す図である。断層像を表示するところは、前述の実施例と同様であるため省略する。本実施例では相関変化位置抽出部０２３によって算出された位置情報をシステム制御部００４に出力する（図中では矢印０３１で表示）。この位置情報を入力されたシステム制御部００４はその位置に送信フォーカスを設定した走査線を形成するように送信回路系００３に信号を送信する。このように設定された走査線の受信波形データは再度走査線間相関算出部０２１に入力され、物性算出部０２２によって物性が算出される。
【００８０】
この効果について図１２を用いて説明する。図１２は被検体内に高反射体２００が存在する様子を模式的に表した図である。通常の断層像を表示するために形成される送信ビーム３０２は送信フォーカス深さ３０１に設定されている。この場合、高反射体２００の横を抜けて送受信される信号があるため、高反射体２００の物性を反映した反射波と横を抜けて送受信される反射波とが混在した信号を受信することとなる。しかし、本実施例のように高反射体２００の位置を抽出し、その位置に送信フォーカスを合わせるように設定した送信ビーム３０３を形成すると、送信ビーム３０２と比較して、送信ビームの幅に占める高反射体２００の割合が増加する。つまり、受信する反射波のなかで高反射体２００の物性を反映した反射波の割合が増大する。これにより、高反射体２００の存在位置ならびにその物性をより正確に算出することが可能となる。
【００８１】
なお、位置情報に送信フォーカスを合わせるように設定された送信ビーム３０３は、通常の断層像を表示するための送受信ビームとは別に形成すれば断層像の画質を落とさずに物性値が算出可能となる。また、断層像を表示するための送受信ビームの送信フォーカス位置を修正することで形成すればフレームレートを落とさずに物性の算出精度を向上させることが可能である。
【００８２】
［実施例５］
実施例５では、特異領域である高反射体の位置をさらに精度良く抽出できる超音波装置について述べる。
【００８３】
まず図８Ａに注目する。高反射体は１つであるが、相互相関値の低下は高反射体を挟むように２ヶ所で生じている。高反射体の端部に超音波ビームが位置する場合に相互相関値が低下するため、相互相関値の低下した２ヶ所の位置が高反射体の両端部に対応した位置を表すと考えられる。つまり相互相関値の低下した位置と高反射体の位置との関係は、高反射体のサイズと超音波ビームの幅とに関連していることとなる。本実施例の超音波装置は、このような現象を利用して、高反射体の位置をさらに精度良く抽出する。
【００８４】
図１４は本実施例における超音波装置のシステム概略図を示した図である。前述の実施例のシステムと違う部分に絞って説明する。超音波装置は、相関フィルタリング処理部０５０を備える。走査線間相関算出ブロック００９から相関フィルタリング処理部０５０へ深さごとの相関値が出力される。相関フィルタリング処理部０５０は、システム制御部００４から入力されたパラメータを用いて、相関値を相関フィルタリング処理する。相関フ
ィルタリング処理した結果（の極小値）が閾値以下であれば、相関フィルタリング処理部０５０は、その位置情報を画像処理系００７に送信する。画像処理系００７は、その位置情報を断層像に重畳して画像表示装置００８に表示する。なお、相関フィルタリング処理部０５０は、相関フィルタリング処理した結果の平均値からその標準偏差のＸ倍を減じた値を上記閾値として用いることができる。このＸの値は不図示の制御画面においてユーザが変更することも可能である。Ｘの値を小さくすれば、より高い感度で高反射体を抽出可能であり、Ｘの値を大きくすれば、より高い特異度で高反射体を検出可能となる。
【００８５】
次に相関フィルタリング処理について図１５を用いて説明する。図１５は高反射体の両端で相互相関値が低下するモデルを表したものである。本実施例において、高反射体の位置に落ち込みを持つ関数ｆ（符号４０１）が相互相関値分布ｇ（符号４０２）に変換されて観察されたと考え、このような変換行列をＨとすると、下記の式で関係が表される。なお式中のｎは雑音ベクトルである。
ｇ＝Ｈｆ＋ｎ
【００８６】
ウィナーフィルタ（Wiener filter）を用いて、相互相関値分布ｇから関数ｆの推定値
ｆｓを算出する。
ｆｓ＝Ｗｇ
Ｗ＝ＦＨＴ（ＨＦＨＴ＋Ｎ）−１
Ｆ＝Ｅ［ｆｆＴ］
Ｎ＝Ｅ［ｎｎＴ］
０＝Ｅ［ｆｎＴ］
ただし、Ｅ［・］は期待値であり、ｆとｎは無相関であるとする。
【数４】
2010051782.tif 000006
ただし、Ｐｎは相互相関値が低下していない部分で算出し、Ｐｓ＋Ｐｎ＝ｇＴｇとする。
【００８７】
図１６はこのようにして求めた結果である。図中の点線で表されたグラフは隣接走査線間の相互相関値である。実線で表されたグラフは上記のウィナーフィルタを用いて算出した高反射体の位置に落ち込みを持つ関数の推定値である。このように、本実施例の超音波装置によれば、相互相関値分布では複数の位置で低下が見られるものであっても、高反射体の位置をより精度良く推定することが可能であることが分かる。
【００８８】
また、式中のｐは高反射体のサイズに対応した値である。システム制御部００４が異なるｐの値を相関フィルタリング処理部に与えることで、それぞれのｐの値に対応したサイ
ズを有する高反射体の位置候補が抽出される。つまり、本実施例の超音波装置は、高反射体の位置をより精度良く推定するだけでなく、抽出された高反射体のサイズを推定することが可能である。このようにして推定された高反射体のサイズを画像上に候補位置とともに表示することで、より信頼性の高い超音波装置を提供することができる。
【００８９】
複数の高反射体が近接して存在する場合は、高反射体間の距離と超音波ビーム幅との関係によって処理結果が変化する。つまり、複数の高反射体が個別に抽出されるか、複数の高反射体が一つの高反射体として認識される（複数の高反射体の最外縁で代表されるサイズの高反射体として抽出される）。いずれにせよ、複数の高反射体が近接して存在する場合でも高反射体の抽出を行なうことは可能であり、本発明の効果を得ることができる。
【００９０】
［実施例６］
実施例６では、相関フィルタリング処理を行う領域を絞った超音波装置について説明する。
【００９１】
図１７は本実施例の超音波装置のシステム概略図である。前述の実施例のシステムと違う点に絞って説明する。走査線間相関算出ブロック００９によって算出された相互相関値が相関変化位置抽出ブロック０１０と相関フィルタリング処理部０５０とに送られる。相関変化位置抽出ブロック０１０は、相互相関値が所定値以下になる部分を抽出し、それを位置候補として相関フィルタリング処理部０５０に送る。相関フィルタリング処理部０５０は、相関変化位置抽出ブロック０１０から送られた位置候補の周辺の相互相関値（走査線間相関算出ブロック００９から送信された）を用いて、相関フィルタリング処理を行い特異領域が存在し得る位置を出力する。
【００９２】
これらのステップをさらに図１８を用いて説明する。走査線間相関算出ブロック００９が、ある注目深さについて相互相関値を算出する（Ｓ２１０）。相関変化位置抽出ブロック０１０が、相互相関値が所定値以下かどうかを判断する（Ｓ２１１）。もし相互相関値が所定値よりも高い場合、つまり高反射体が無い場合は、次の深さ位置もしくは次の走査線に処理を移行する（Ｓ２１２）。相互相関値が所定値以下の場合、相関変化位置抽出ブロック０１０は、現在の位置（走査線）及び注目深さを位置候補として相関フィルタリング処理部０５０に送信する。相関フィルタリング処理部０５０は、この位置候補を基準とする所定範囲（例えば位置候補を中心とする幅数十ｍｍの領域）を注目領域に設定し、この注目領域で得られた相互相関値をデータ化する（Ｓ２１３）。次に相関フィルタリング処理部０５０は、システム制御部００４から送信されたフィルタリングパラメータを用いて相関フィルタリング処理を行う（Ｓ２１４）。相関フィルタリング処理の結果が所定の条件を満たす（例えば、極小値が閾値以下である）場合（Ｓ２１５のＹＥＳ）、相関フィルタリング処理部０５０は、高反射体が存在すると判断し、特異領域の候補としてその位置情報を画像処理系００７に出力する（Ｓ２１６）。またシステム制御部００４から画像処理系００７にはフィルタリングパラメータもしくはサイズ情報が入力される。画像処理系００７は高反射体の位置情報とサイズ情報を断層像に重畳して表示する（Ｓ２１７）。このとき高反射体の位置情報とサイズ情報は、数値で表示してもよいし、断層像と色や彩度を異ならせることで表示してもよい。なおステップＳ２１４では、相関フィルタリング処理部０５０は、異なる高反射体サイズに対応した複数のフィルタリングパラメータを用いて相関フィルタリング処理を行う。システム制御部で定められた範囲内でフィルタリングパラメータを変化させても高反射体が認められない場合は（Ｓ２１５のＮＯ）、処理を終了し、次の深さ位置、もしくは次の走査線に処理を移行する（Ｓ２１２）。
【００９３】
このような処理を行うことで、高反射体の位置候補周辺の限られたデータに対してのみ相関フィルタリング処理を行なうことになり、全ての領域に対して相関フィルタリング処理を行う場合と比較して処理規模を低減させることが可能となる。その一方で位置候補に
対しては相関フィルタリング処理を行うため、相関フィルタリング処理を行わない場合と比べてより精度の高い位置抽出が可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
００９、０２１…走査線間相関算出部；０１０、０２３…相関変化位置抽出部；１０６…第１の走査線の受信波形データ；１０７…第２の走査線の受信波形データ；１０９…相互相関；２００…高反射体
【図１】
2010051782.tif 000007
【図２】
2010051782.tif 000008
【図３】
2010051782.tif 000009
【図４】
2010051782.tif 000010
【図５】
2010051782.tif 000011
【図６】
2010051782.tif 000012
【図７】
2010051782.tif 000013
【図８】
2010051782.tif 000014
【図９】
2010051782.tif 000015
【図１０】
2010051782.tif 000016
【図１１】
2010051782.tif 000017
【図１２】
2010051782.tif 000018
【図１３】
2010051782.tif 000019
【図１４】
2010051782.tif 000020
【図１５】
2010051782.tif 000021
【図１６】
2010051782.tif 000022
【図１７】
2010051782.tif 000023
【図１８】
2010051782.tif 000024