(57)【要約】  超音波像と超音波診断装置以外の医療診断装置で撮像したリファレンス像とのの対比観察を的確に行えるようにするため、超音波探触子１により加えられた圧迫状態におけるスキャン面の生体部位の歪み分布を求める変位・歪み演算部１２と、この変位・歪み演算部により求めた歪み分布に基づいて超音波像を補正して非圧迫状態の補正超音波像を生成する非圧迫画像生成部５を設けること、あるいは変位・歪み演算部１２により求めた歪み分布に基づいて、リファレンス像に超音波像と同等の歪みを付加した補正リファレンス像を生成する圧迫画像作成部４０を設けたことを特徴とする。
2008075740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の体表に押し当てて前記被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子を介して受信された反射エコー信号のＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子のスキャン面における超音波像を構成する超音波像生成手段と、前記超音波像を画面に表示する表示手段とを備えてなる超音波診断装置であって、
計測時間が異なる一対の前記ＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子により加えられた圧迫状態における前記スキャン面の生体部位の歪み分布を求める歪み演算手段と、
該歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて、前記生体部位に圧力が加えられていない非圧迫状態の補正超音波像を生成する補正超音波像生成手段を設け、
前記表示手段は、前記補正超音波像を画面に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
さらに、予め画像診断装置で撮像された超音波像以外のボリューム画像データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波像に対応した断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファレンス像生成手段とを備え、
前記表示手段は、前記補正超音波像を前記リファレンス像と同一画面に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波診断装置において、
前記歪み演算手段は、前記表示画面に表示された前記超音波像に設定される関心領域の歪み分布を求め、
前記補正超音波像生成手段は、前記歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記関心領域における歪みを除去するように前記超音波像を補正して前記補正超音波像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
さらに、前記超音波探触子により前記被検体の体表部に加えられる圧力を計測する圧力計測手段と、該圧力計測手段により計測された圧力計測値に基づいて前記関心領域の生体部位に作用する圧力分布を求める圧力演算手段とを備え、
前記補正超音波像生成手段は、前記圧力演算手段により求められた前記関心領域の前記圧力分布と前記関心領域の前記歪み分布に基づいて、前記関心領域の生体部位の弾性率分布を求めて、該求めた前記弾性率分布に基づいて圧迫状態における前記関心領域の生体部位の歪みを除去して前記超音波像を拡大補正する拡大率分布を求める拡大率算出手段と、該拡大率算出手段により求めた拡大率分布に基づいて圧迫状態における前記超音波像を拡大補正して非圧迫状態における前記補正超音波像を生成する拡大処理手段を有してなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記拡大率算出手段は、前記関心領域を格子状に複数の微小領域に分け、圧迫状態における前記圧力分布及び前記歪み分布に基づいて各微小領域の弾性率を求め、前記各微小領域の弾性率に基づいて該微小領域の歪みを除去する拡大率を求め、
前記拡大処理手段は、前記拡大率算出手段により求められた拡大率に基づいて、圧迫状態における前記微小領域を拡大補正して前記補正超音波像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波診断装置おいて、
前記歪み演算手段は、前記関心領域の深度方向のみの前記歪み分布を求め、
前記拡大率算出手段は、前記関心領域の深度方向のみの前記弾性率分布を求めて、前記関心領域の深度方向のみの前記拡大率分布を求めることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記表示手段は、前記補正超音波像と前記リファレンス像を並べて又は重ね合わせて表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
被検体の体表に押し当てて前記被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子を介して受信された反射エコー信号のＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子のスキャン面における超音波像を構成する超音波像生成手段と、予め画像診断装置で撮像された超音波像以外のボリューム画像データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波像に対応した断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファレンス像生成手段と、前記超音波像と前記リファレンス像を同一画面に表示する表示手段とを備えてなる超音波診断装置であって、
計測時間が異なる一対の前記ＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子により加えられた圧迫状態における前記スキャン面の生体部位の歪み分布を求める歪み演算手段と、
該歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記リファレンス像を補正し、歪みを有した補正リファレンス像を生成する補正リファレンス像生成手段を設け、
前記表示手段は、前記超音波像と前記補正リファレンス像を同一画面に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記歪み演算手段は、前記表示画面に表示された前記超音波像に設定される関心領域の歪み分布を求め、
前記補正リファレンス像生成手段は、前記歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記関心領域における前記リファレンス像を縮小処理して前記補正リファレンス像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記歪み演算手段は、前記表示画面に表示された前記超音波像に設定される関心領域の歪み分布を求め、
さらに、前記超音波探触子により前記被検体の体表部に加えられる圧力を計測する圧力計測手段と、該圧力計測手段により計測された圧力計測値に基づいて前記関心領域の生体部位に作用する圧力分布を求める圧力演算手段とを備え、
前記補正リファレンス像生成手段は、前記圧力演算手段により求められた前記関心領域の前記圧力分布と前記関心領域の前記歪み分布に基づいて、前記関心領域の生体部位の弾性率分布を求めて、該求めた前記弾性率分布に基づいて前記関心領域の前記リファレンス像を補正する縮小率分布を求める縮小率算出手段と、該縮小率算出手段により求めた縮小率分布に基づいて前記リファレンス像を縮小補正して前記補正リファレンス像を生成する縮小処理手段を有してなることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波診断装置において、
前記縮小率算出手段は、前記関心領域を格子状に複数の微小領域に分け、圧迫状態における前記圧力分布及び前記歪み分布に基づいて各微小領域の弾性率を求め、前記各微小領域の弾性率に基づいて該微小領域の歪みを前記リファレンス像に付加する縮小率を求め、
前記縮小処理手段は、前記縮小率算出手段により求められた縮小率に基づいて、前記微小領域に対応する前記リファレンス像の微小領域を縮小補正して前記補正リファレンス像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の超音波診断装置において、
前記縮小率算出手段は、前記関心領域の画素ごとに前記縮小率分布を求め、
前記縮小処理手段は、前記縮小率算出手段により求められた縮小率分布に基づいて、前記関心領域に対応する前記リファレンス像を画素単位で縮小補正して前記補正リファレンス像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の超音波診断装置において、
前記縮小率算出手段は、前記関心領域の画素ごとに前記縮小率分布を求め、
前記縮小処理手段は、前記関心領域に対応する前記リファレンス像の深度方向の一又は隣り合う複数の画素ごとの縮小率に基づいて、前記リファレンス像を画素単位で縮小補正して前記補正リファレンス像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の超音波診断装置において、
前記縮小処理手段は、前記隣り合う複数の画素の輝度情報を合成して一の画素に縮小することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記表示手段は、前記超音波像と前記補正リファレンス像を同一画面に並べて又は重ね合わせて表示することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、具体的には、超音波探触子を被検体の体表に押し当てて撮像する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像診断装置の１つである超音波診断装置は、ハンドリングが容易で、かつ無侵襲で任意の断面をリアルタイムに観察できるため、診断に非常に多く利用されている。【０００３】
しかし、超音波診断では、計測感度を向上させるために、被検体の体表に超音波探触子を押し当てて超音波を送受していることから、超音波探触子により加えられる圧迫力により被検体内部の臓器などの生体部位が変形し、歪みを有する超音波像になる。【０００４】
ところで、超音波像によって生体各部の部位の距離、面積、体積等を計測して診断に利用することが提案されているが、超音波像の歪みはそれらの計測の精度に悪影響を及ぼすことがある。【０００５】
また、一般に、超音波像はＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などで撮像される断層像よりも画質が劣る。そこで、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの超音波診断装置以外の画像診断装置で撮像されたＣＴ像やＭＲ像をリファレンス像とし、超音波像をリファレンス像と対比しながら、総合的に診断することにより、診断の信頼性を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、  ＣＴ像やＭＲ像のマルチスライス画像データ（以下、ボリューム画像データという。）から超音波像のスキャン面と同一断面の断層像を切出して、リファレンス像として表示画面に描画するようにしている。【０００６】
しかし、ＭＲＩ像又はＣＴ像などのリファレンス像は、被検体に圧迫を加えないで撮像されるから、歪みを有する超音波像とリファレンス像の臓器等の生体部位の形状が一致しない場合が生じ、対比観察による診断の信頼性が損なわれる場合がある。【０００７】
例えば、乳線のように柔らかい部位を撮像した超音波像は、探触子により加えた圧迫により生体組織の歪みが顕著に現れるが、リファレンス画像にはそのような歪みが生じない。【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９８４１４  Ａ１
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は、超音波探触子を被検体の体表に押し当てて撮像した歪みを有する超音波像の歪みを補正する、若しくは超音波像と対比観察できるようリファレンス像を補正することにある。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、被検体の体表に押し当てて前記被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子を介して受信された反射エコー信号のＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子のスキャン面における超音波像を構成する超音波像生成手段と、前記超音波像を画面に表示する表示手段とを備えてなる超音波診断装置であって、計測時間が異なる一対の前記ＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子により加えられた圧迫状態における前記スキャン面の生体部位の歪み分布を求める歪み演算手段と、該歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記生体部位に圧力が加えられていない非圧迫状態の補正超音波像を生成する補正超音波像生成手段を設け、前記表示手段は、前記補正超音波像を画面に表示することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、超音波像は、被検体の体表に超音波探触子を押し当てて超音波を送受していることから、超音波探触子により加えられる圧迫力により被検体内部の臓器などの生体部位が変形あるいは歪んだ超音波像が生成されるので、生体各部の部位の距離や面積などを計測しようとする場合に誤差が生ずる。
【００１２】
そこで、本発明の第１の態様では、超音波探触子により加えられた圧迫状態におけるスキャン面の生体部位の歪み分布を求め、求めた歪み分布に基づいて歪みを除去するように超音波像を補正して生体部位に圧力が加えられていない非圧迫状態の補正超音波像を生成するようにしているから、超音波像に基づいて生体各部の部位の距離、面積、体積等を計測する場合の精度を向上することができる。
【００１３】
この場合において、前記歪み演算手段は、前記表示画面に表示された前記超音波像に設定される関心領域の歪み分布を求め、前記補正超音波像生成手段は、前記歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記関心領域における歪みが均等な歪み分布になるように前記超音波像を拡大補正して前記補正超音波像を生成する構成とすることができる。
【００１４】
また、第１の態様に加えて、予め画像診断装置で撮像された超音波像以外のボリューム画像データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波像に対応した断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファレンス像生成手段とを備え、前記表示手段は、前記補正超音波像を前記リファレンス像と同一画面に表示すること構成とすることができる。
【００１５】
このように構成することにより、非圧迫状態の補正超音波像がリファレンス像と同一画面に表示されるから、補正超音波像とリファレンス像の臓器等の生体部位の形状を略一致させることができる。その結果、超音波像と超音波診断装置以外の医療診断装置で撮像したリファレンス像とを対比観察して行う超音波診断の的確性を向上することができる。
【００１６】
さらに、第１の態様に加えて、前記超音波探触子により前記被検体の体表部に加えられる圧力を計測する圧力計測手段と、該圧力計測手段により計測された圧力計測値に基づいて前記関心領域の生体部位に作用する圧力分布を求める圧力演算手段とを備え、前記補正超音波像生成手段は、前記圧力演算手段により求められた前記関心領域の前記圧力分布と前記関心領域の前記歪み分布に基づいて、前記関心領域の生体部位の弾性率分布を求めて、該求めた前記弾性率分布に基づいて圧迫状態における前記関心領域の生体部位の歪みを除去して前記超音波像を拡大補正する拡大率分布を求める拡大率算出手段と、該拡大率算出手段により求めた拡大率分布に基づいて圧迫状態における前記超音波像を拡大補正して非圧迫状態における前記補正超音波像を生成する拡大処理手段を有してなる構成とすることが好ましい。
【００１７】
また、この場合において、前記拡大率算出手段は、前記関心領域を格子状に複数の微小領域に分け、圧迫状態における前記圧力分布及び前記歪み分布に基づいて各微小領域の弾性率を求め、前記各微小領域の弾性率に基づいて該微小領域の歪みを除去する拡大率を求め、前記拡大処理手段は、前記拡大率算出手段により求められた拡大率に基づいて、圧迫状態における前記微小領域を拡大補正して前記補正超音波像を生成する構成とすることができる。
【００１８】
また、前記歪み演算手段は、前記関心領域の深度方向のみの前記歪み分布を求め、前記拡大率算出手段は、前記関心領域の深度方向のみの前記弾性率分布を求めて、前記関心領域の深度方向のみの前記拡大率分布を求める構成とすることができる。すなわち、超音波探触子による圧迫力は、深度方向の成分が大きく、深度方向に直交する方向の成分は小さいことから、深度方向のみの補正歪み分布を求めることにより計算時間を短縮できる。
【００１９】
また、本発明の第２の態様は、被検体の体表に押し当てて前記被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子を介して受信された反射エコー信号のＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子のスキャン面における超音波像を構成する超音波像生成手段と、予め画像診断装置で撮像された超音波像以外のボリューム画像データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている前記ボリューム画像データから前記超音波像に対応した断層像データを抽出してリファレンス像を再構成するリファレンス像生成手段と、前記超音波像と前記リファレンス像を同一画面に表示する表示手段とを備えてなる超音波診断装置であって、計測時間が異なる一対の前記ＲＦ信号フレームデータに基づいて前記超音波探触子により加えられた圧迫状態における前記スキャン面の生体部位の歪み分布を求める歪み演算手段と、該歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記リファレンス像を補正し、歪みを有した補正リファレンス像を生成する補正リファレンス像生成手段を設け、前記表示手段は、前記超音波像と前記補正リファレンス像を同一画面に表示することを特徴とする。
【００２０】
すなわち、本発明の第２の態様は、第１の態様に代えて、リファレンス像を圧迫状態の歪みを有する超音波像に合わせた歪みを有する補正リファレンス像を生成して、画面に表示することにより的確な対比観察を可能としたのである。
【００２１】
また、本発明の第２の態様において、前記歪み演算手段は、前記表示画面に表示された前記超音波像に設定される関心領域の歪み分布を求め、前記補正リファレンス像生成手段は、前記歪み演算手段により求めた歪み分布に基づいて前記関心領域における前記リファレンス像を縮小処理して前記補正リファレンス像を生成する構成とすることができる。
【００２２】
さらに、前記超音波探触子により前記被検体の体表部に加えられる圧力を計測する圧力計測手段と、該圧力計測手段により計測された圧力計測値に基づいて前記関心領域の生体部位に作用する圧力分布を求める圧力演算手段とを備え、前記補正リファレンス像生成手段は、前記圧力演算手段により求められた前記関心領域の前記圧力分布と前記関心領域の前記歪み分布に基づいて、前記関心領域の生体部位の弾性率分布を求めて、該求めた前記弾性率分布に基づいて前記関心領域の前記リファレンス像を補正する縮小率分布を求める縮小率算出手段と、該縮小率算出手段により求めた縮小率分布に基づいて前記リファレンス像を縮小補正して前記補正リファレンス像を生成する縮小処理手段を有してなる構成とすることができる。
【００２３】
この場合において、前記縮小率算出手段は、前記関心領域を格子状に複数の微小領域に分け、圧迫状態における前記圧力分布及び前記歪み分布に基づいて各微小領域の弾性率を求め、前記各微小領域の弾性率に基づいて該微小領域の歪みを前記リファレンス像に付加する縮小率を求め、前記縮小処理手段は、前記縮小率算出手段により求められた縮小率に基づいて、前記微小領域に対応する前記リファレンス像の微小領域を縮小補正して前記補正リファレンス像を生成する構成とすることができる。
【００２４】
また、前記縮小率算出手段は、前記関心領域の画素ごとに前記縮小率分布を求め、前記縮小処理手段は、前記縮小率算出手段により求められた縮小率分布に基づいて、前記関心領域に対応する前記リファレンス像を画素単位で縮小補正して前記補正リファレンス像を生成する構成とすることができる。あるいは、前記縮小率算出手段は、前記関心領域の画素ごとに前記縮小率分布を求め、前記縮小処理手段は、前記関心領域に対応する前記リファレンス像の深度方向の一又は隣り合う複数の画素ごとの縮小率に基づいて、前記リファレンス像を画素単位で縮小補正して前記補正リファレンス像を生成する構成とすることができる。この場合に、前記縮小処理手段は、前記隣り合う複数の画素の輝度情報を合成して一の画素に縮小する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例の超音波診断装置を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の超音波診断装置に用いられる超音波探触子の一実施例を示す構成図である。
【図３】図１の実施例の拡大処理部における動作の一例を説明する図である。
【図４】図１の実施例の拡大処理部における動作フローの一例を示す図である。
【図５】図１の実施例の超音波診断装置による画像の表示態様を模式的に示す図である。
【図６】本発明の他の実施例の超音波診断装置の概略ブロック図である。
【図７】図６の実施例の縮小処理の動作を説明する図である。
【図８】図６の実施例の縮小処理の動作の一例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の超音波診断装置を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の一実施例の超音波診断装置の概略ブロック図である。図１に示す超音波診断装置１００は、図示していない被検体に押し当てて被検体との間で超音波を送受信する超音波探触子１が備えられている。超音波探触子１は、図２（Ａ）に示すように、超音波送受信面に配列された複数の超音波振動子１Ａを備えて構成されている。各超音波振動子１Ａは後述の送受信回路２の駆動によって順次スキャンされ、超音波ビームを被検体内のスキャン面に照射するとともに、被検体内のスキャン面から発生する反射エコー波を受信するようになっている。【００２８】
送受信回路２は、超音波探触子１の各超音波振動子１Ａに超音波を発生させるための超音波パルスを生成して出力するとともに、超音波送波ビームの収束点を任意の深さに設定するようになっている。また、送受信回路２は、複数の超音波振動子１Ａで受信した各反射エコー信号を所定のゲインで増幅した後、整相加算回路３に出力するようになっている。整相加算回路３は、各反射エコー信号の位相を整相して、一点又は複数の収束点からの超音波受波ビームを形成して、ＲＦ信号を出力するようになっている。【００２９】
整相加算回路３から出力されるＲＦ信号は、超音波像作成手段である超音波フレームデータ作成部４に入力され、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の各種処理がなされた後に、超音波フレームデータが作成されるようになっている。超音波フレームデータ作成部４から出力される超音波フレームデータは、補正超音波像作成手段である非圧迫画像作成部５を介してスキャンコンバータ６に入力されるようになっている。また、超音波フレームデータ作成部４から出力される超音波フレームデータは、非圧迫画像作成部５をバイパスしてスキャンコンバータ６に直接入力されるようになっている。超音波フレームデータを、非圧迫画像作成部５を介してスキャンコンバータ６に入力させるか、非圧迫画像作成部５をバイパスしてスキャンコンバータ６に入力させるかは、制御部２４を介して操作卓２５の操作によって選択できるようになっている。【００３０】
スキャンコンバータ６は、入力されるＡ／Ｄ変換された超音波フレームデータを、超音波周期で超音波像データ（断層像データ）に変換してフレームメモリに格納し、テレビジョン方式の周期で超音波像データを順次読み出すようになっている。そして、読み出された超音波像データは、画像の表示手段である切換加算器８を介して画像表示部７に出力されるようになっている。画像表示部７では、入力される超音波像データをＤ／Ａ変換した後に、断層像の超音波像を画面に表示するようになっている。このようにして、超音波探触子１により超音波ビームがスキャンされるスキャン面における超音波像（Ｂモード像）がスキャンコンバータ６により再構成されて画像表示部７の画面に表示されるようになっている。【００３１】
一方、整相加算回路３から出力されるＲＦ信号は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に入力される。ＲＦ信号フレームデータ選択部１１では、スキャン面における計測時間が異なる一対のＲＦ信号フレームデータを選択して記憶する。一対のＲＦ信号フレームデータの時間間隔は任意に設定される。ＲＦ信号フレームデータ選択部１１により選択された一対のＲＦ信号フレームデータは、変位・歪み演算部１２に入力される。【００３２】
変位・歪み演算部１２は、入力される一対のＲＦ信号フレームデータに基づいて、１次元もしくは２次元相関処理を実行し、スキャン面における各計測点の変位もしくは移動ベクトルを求める。そして、各計測点の変位を空間微分して、各計測点の歪みを求め、そのスキャン面における歪み分布を歪みフレームデータとして求めて非圧迫画像作成部５に出力するようになっている。【００３３】
一方、超音波探触子１には、図２（Ａ）に示すように、例えば、超音波探触子１の被検体と当接する面に圧力センサ１Ｂが設けられている。圧力センサ１Ｂの出力は、圧力計測部１５に入力されている。圧力計測部１５は、圧力センサ１Ｂと協働して超音波探触子１により被検体の体表に加えられる圧迫（圧力）を計測するようになっている。計測された圧力は、圧力フレームデータ作成部１６に入力され、被検体内部の各計測点における圧力を推定し、スキャン面における圧力分布を求めて、超音波像の各計測点に対応づけた圧力フレームデータを作成するようになっている。圧力フレームデータ作成部１６で作成された圧力フレームデータは、非圧迫画像作成部５に入力されている。【００３４】
非圧迫画像作成部５は、本発明の特徴部であり、拡大率算出部２１と拡大処理部２２を備えて構成されている。拡大率算出部２１は、変位・歪み演算部１２から入力される歪み分布の歪みを除去するため、超音波探触子１により生体部位に圧力が加えられていない非圧迫状態を仮定して、各計測点の歪みの補正量である拡大率を算出する。そして、拡大率算出部２１により求められた拡大率は、拡大処理部２２に入力され、超音波フレームデータ作成部４から出力される超音波フレームデータ（超音波像）の各計測点の例えば画素数を拡大率に応じて拡大して、補正超音波フレームデータ（補正超音波像）を作成するようになっている。補正超音波フレームデータは、スキャンコンバータ６により超音波像データ（断層像データ）に変換されて、切換加算器８を介して画像表示部７に出力されるようになっている。非圧迫画像作成部５の詳細構成については、動作とともに後述する。【００３５】
次に、画像表示部７に表示されるリファレンス像を作成する構成について説明をする。本実施例の超音波診断装置１００とは別体として設置される例えばＸ線ＣＴ装置あるいはＭＲＩ装置等からなる医療用画像診断装置２００から、同一の被検体を撮像してなるボリューム画像データ（マルチスライス画像）が画像メモリ３１に格納されるようになっている。【００３６】
一方、超音波探触子１には、図２（Ａ）に示すように、位置センサ１Ｃが内蔵されている。位置センサ１Ｃは、超音波探触子１の３次元の位置及び傾き等を検出できるようになっている。これにより、超音波像を撮像する際、位置センサ１Ｃから超音波探触子１の位置及び傾きに対応する信号が出力され、この信号は位置検出部３２を介してスキャン面算出部３３に入力されるようになっている。【００３７】
すなわち、位置センサ１Ｃは、例えば磁気信号を検知するセンサから構成されている。また、被検体が横臥する図示していないベッドの近くに、図示していない磁場ソースが設置されている。そして、磁場ソースから３次元空間に形成される磁場（基準座標系）を位置センサ１Ｃが検知して、超音波探触子１の３次元の位置及び傾きを検知するようになっている。なお、位置センサ１Ｃと磁場ソースとからなる位置センサシステムは、磁石式に限らず、例えば光を利用したシステムなど、公知の位置センサシステムを用いることができる。【００３８】
スキャン面算出部３３は、位置検出部３２から出力される超音波探触子１の位置及び傾きの検出信号に基づき、超音波像に対応するスキャン面（断層面）の基準座標系における位置及び傾きを演算するようになっている。演算により求めたスキャン面の位置及び傾きはリファレンス像作成部３４に出力される。【００３９】
リファレンス像作成部３４は、画像メモリ３１に格納されている同一被検体のボリューム画像データからスキャン面の位置及び傾きに対応する断層面における２次元画像データを抽出してリファレンス像データを作成し、切換加算器８に出力するようになっている。【００４０】
画像表示部７には、操作卓２５からの指令により切換加算器８を操作して、超音波像と補正超音波像とリファレンス像を種々の組み合わせで表示されるようになっている。すなわち、例えば、表示画面の全体に超音波像と補正超音波像とリファレンス像のいずれかを選択表示するようにすること、補正超音波像とリファレンス像を表示画面に並べて表示するようにすること、あるいは、補正超音波像とリファレンス像を表示画面に重ね合わせて表示すること、等の表示モードを選択できるようになっている。【００４１】
次に、本実施例の特徴部である非圧迫画像作成部５の詳細構成を、動作とともに説明する。通常、超音波像は、被検体の体表に超音波探触子１を押し当てて超音波を送受していることから、超音波探触子１により加えられる圧迫力により被検体内部の臓器などの生体部位が変形あるいは歪んだ超音波像が生成される。一方、超音波像と対比観察するリファレンス像は、被検体に圧迫力を加えないで、つまり大気圧のみが加わった状態で撮像されるので、リファレンス像には歪みがない。したがって、超音波像とリファレンス像を並べて、あるいは重ね合わせて表示すると、臓器等の生体部位の形状が一致しない場合が生じる。その結果、超音波像とリファレンス像との的確な対比観察を妨げることになる。そこで、本実施例では、非圧迫画像作成部５において、圧迫状態で撮像された超音波像の歪みを補正して、非圧迫状態における補正超音波像を生成して、リファレンス像との的確な対比観察を可能にしている。【００４２】
まず、変位・歪み演算部１２において、圧迫状態で計測されたＲＦ信号フレームデータの各計測点の歪みを演算して、歪み分布を表す歪みフレームデータを作成している。この歪みフレームデータは、悪性腫瘍などの診断で用いる通常の弾性画像を作成する際の歪み演算をそのまま適用することができる。すなわち、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１内に記憶された一対のＲＦ信号フレームデータを用いて、各計測点の変位及び歪みを演算する。例えば、現時点で記憶されたＲＦ信号フレームデータをＮとした場合、制御部２４からの制御命令に従って時間的に過去のＲＦ信号フレームデータ（Ｎ−１）、（Ｎ−２）、（Ｎ−３）、……、（Ｎ−Ｍ）の中から１つのＲＦ信号フレームデータＸが、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１にて選択される。そして、選択されたＲＦ信号フレームデータＸが、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に一時的に記憶される。【００４３】
変位・歪み演算部１２は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１からＲＦ信号フレームデータＮ、Ｘを並列的に取り込み、その一対のＲＦ信号フレームデータＮ、Ｘを１次元もしくは２次元相関処理を実行して、各計測点（ｉ，ｊ）の変位もしくは移動ベクトルを求める。ここで、ｉ，ｊは自然数であり、２次元座標を表すものである。求めた各計測点（ｉ，ｊ）の変位を空間微分して、各計測点の歪みε（ｉ，ｊ）を求めて、歪みの２次元分布である歪みフレームデータを算出する。算出された歪みフレームデータは、拡大率算出部２１に入力される。【００４４】
拡大率算出部２１は、変位・歪み演算部１２から入力される歪みフレームデータと、圧力フレームデータ作成部１６から入力される圧力フレームデータに基づいて、圧迫状態で撮像された超音波像の歪みを除去する歪み補正量を求めるようになっている。本実施例における歪み補正量は、非圧迫状態における補正超音波像を生成するために、各計測点における画素の面積（画素数）を拡大する拡大率として設定している。非圧迫画像作成部５の処理を実行させるか否かの指令は、操作卓２５から制御部２４を介して入力される。【００４５】
非圧迫画像作成部５の拡大率算出部２１と拡大処理部２２の詳細構成を説明するにあたり、本実施例の特徴部の原理を説明する。変位・歪み演算部１２で算出される歪みは、被検体の各計測点に作用する圧力の大きさ、及び各計測点の生体組織の硬さ軟らかさに相関する相対的な物理量である。つまり、圧力の大きさに応じて歪みが大きくなる一方で、各計測点の生体組織が軟らかければ歪みが大きくなり、硬ければ歪みが小さくなる関係にある。【００４６】
ところで、生体組織の硬さ軟らかさを表す弾性率は、圧迫力の大きさにかかわらず生体組織に固有の絶対的な物理量であるから、歪み分布に基づいて弾性率分布を求めれば、各計測点の硬さ軟らかさを反映した歪み補正量を求めることができる。そこで、本実施例は、圧迫状態の各計測点の歪みに基づいて各計測点の弾性率を求め、求めた各計測点の弾性率に基づいて、超音波探触子による圧迫力が「０」、つまり大気圧下における非圧迫状態の各計測点の歪みを求めるようにしている。そして、圧迫状態の各計測点の歪み分布と非圧迫状態の各計測点の歪み分布とから歪み補正量として拡大率を求め、その拡大率分布に基づいて圧迫状態の超音波像を補正すれば、リファレンス像に対応した補正超音波像を精度よく生成することができる。【００４７】
以下、具体例で説明する。まず、弾性率の一つとしてヤング率を例に説明する。各計測点Ｐｉ，ｊを超音波像の画素の座標（ｉ，ｊ）とし、各画素（ｉ，ｊ）のヤング率Ｅｉ，ｊは、圧力変化ΔＰｉ，ｊと、変位・歪み演算部１２で演算された歪みεｉ，ｊを用いて次式（１）で定義される。
Ｅｉ，ｊ＝ΔＰｉ，ｊ／εｉ，ｊ    ……        （１）
ここで、ヤング率Ｅｉ，ｊは、圧力には無関係の生体組織の固有値であることから、超音波探触子１を被検体に当接させた圧迫状態の歪みεｉ，ｊを有する超音波像を、非圧迫状態に補正するための全歪み量である補正歪み量ε´ｉ，ｊは、式（１）のヤング率Ｅｉ，ｊから逆算して次式（２）により求めることができる。【００４８】
式（２）において、Ｐ１ｉ，ｊは圧力フレームデータ作成部１６で作成される圧力分布である。また、Ｐ０は、超音波探触子１を被検体から離して非圧迫状態における各計測点（ｉ，ｊ）の圧力、つまり大気圧であり、全ての計測点（ｉ，ｊ）で同一である。
ε´ｉ，ｊ ＝（Ｐ１ｉ，ｊ−Ｐ０）／Ｅｉ，ｊ      ……   （２）
また、圧力Ｐ１ｉ，ｊは超音波探触子１の深度方向で減衰するが、深度方向と直交するライン方向に関しては変化を無視できるものと仮定する。【００４９】
（２）式の補正歪み量ε´ｉ，ｊを用い、圧力がＰ０からＰ１へ変化した際の超音波層像の歪みを除去するための各画素（ｉ，ｊ）の拡大率Ａｉ，ｊを、次式（３）で定義する。式（３）に示すように、歪みが無い場合は、拡大率Ａｉ，ｊが「１」になる。
Ａｉ，ｊ ＝（１＋ε´ｉ，ｊ）
＝{１＋（Ｐ１ｉ，ｊ−Ｐ０）／Ｅｉ，ｊ}  ……  （３）
ここで、圧力は超音波探触子１の深度方向にのみ変化すると仮定したことから、深度方向に各画素（ｉ，ｊ）を拡大率Ａｉ，ｊで拡大補正することにより、非圧迫状態における補正超音波像を推定することができる。【００５０】
拡大率算出部２１は、変位・歪み演算部１２から出力される歪みフレームデータと圧力フレームデータ作成部１６から出力される圧力フレームデータを用いて、（１）式に示す演算により弾性率フレームデータを算出する。続いて、（２）と（３）式で示す演算により最終的に拡大率フレームデータを算出する。【００５１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に、拡大処理部２２における処理の一例の説明図を示す。図３（Ａ）は、拡大率算出部２１から入力される拡大率データで、超音波フレームデータの座標に対応させて拡大率Ａｉ，ｊが格納された拡大率フレームデータＭＦＤを示す。図示例は、拡大率フレームデータＭＦＤを簡易的に示したもので、そのフレームメモリのライン方向Ｘには各画素の座標Ｘ１〜Ｘ７が割り振られ、深さ方向Ｙには各画素の座標Ｙ１〜Ｙ９が割り振られている。そして、例えば、座標（１，９）の画素の拡大率Ａ１，９は１．０、座標（２，８）の拡大率Ａ２，８は２．０、座標（３，４）の拡大率Ａ３，４は１．５、座標（５，８）の拡大率Ａ５，８は１．５が格納されている。【００５２】
図３（Ｂ）は、超音波フレームデータ作成部４から入力される超音波フレームデータを示している。超音波フレームデータＵＦＤは、超音波探触子１によって圧迫状態で作成されたスキャン面の超音波フレームデータである。図３（Ｃ）は、超音波フレームデータＵＦＤを拡大率フレームデータＭＦＤに基づき補正して得られた補正超音波像フレームデータＤＦＤを示している。【００５３】
拡大処理部２２で補正超音波像フレームデータＤＦＤを作成する手順は、次の通りである。まず、拡大率フレームデータＭＦＤの各座標の拡大率Ａｉ，ｊを読み出す。この読み出しは、ライン方向Ｘは例えばライン座標Ｘ１からＸ７の方向に順次行い、深さ方向Ｙは深度が大きい深度座標Ｙ９から深度が小さい深度座標Ｙ１の方向に順次行なう。【００５４】
図３（Ａ）の説明では、深さ方向Ｙの読み出しにおいて、深度座標Ｙ９から読み出すようにしているが、読出し開始の深度座標はライン座標Ｘごとに、深度の浅い任意の深度座標Ｙに設定することができるようになっている。これは、歪みの生じている部分を被検体の体表から近い部分に特定して補正超音波像フレームデータＤＦＤの作成時間を短縮するためである。読出し開始の深度座標の設定は、例えば図１に示す制御インターフェース部２３によって設定できるようになっている。【００５５】
図３（Ａ）に示すように、ライン座標Ｘ１においては、深度座標Ｙ９からＹ１までの拡大率Ａｉ，ｊは全て１．０であるから、ライン座標Ｘ１における各深度座標の画素の拡大処理は行う必要がないと判断される。そして、超音波フレームデータＵＦＤのライン座標Ｘ１における深度座標Ｙ９からＹ１の輝度情報は、そのまま補正超音波像フレームデータＤＦＤの対応する座標に転写される。【００５６】
ライン座標Ｘ２においては、深度座標Ｙ９からＹ１までの拡大率Ａｉ，ｊの読み出しにあたって、まず、深度座標Ｙ９における拡大率Ａｉ，ｊは１．０であるから、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ９の輝度情報は、そのまま補正超音波像フレームデータＤＦＤの深度座標Ｙ９の画素に転写される。次に、深度座標Ｙ８における拡大率Ａｉ，ｊは２．０であるから、この画素を２．０倍に拡大する必要があると判断される。そして、超音波フレームデータＤＦＤの深度座標Ｙ８の輝度情報が、補正超音波像フレームデータＤＦＤの深度座標Ｙ８と深度座標Ｙ７の画素に転写される。これにより、超音波フレームデータの深度座標Ｙ８における画素は体表方向（深度方向と逆の方向）に２．０倍に拡大される。次に、深度座標Ｙ７、Ｙ６における拡大率Ａ２，７、Ａ２，６はそれぞれ１．０であるから、この画素については拡大処理の必要がないと判断される。この場合、補正超音波像フレームデータＤＦＤの深度座標Ｙ７には、既に深度座標Ｙ８の拡大処理によって画素情報が書き込まれているから、深度座標Ｙ７，Ｙ６の画素の輝度情報は補正超音波像フレームデータＤＦＤの深度座標Ｙ６、Ｙ５の画素に移し変えて転写される。【００５７】
上述したように、拡大率Ａｉ，ｊが整数の場合は、補正超音波像フレームデータＤＦＤの輝度情報は、その各画素に対する超音波フレームデータＵＦＤの画素の輝度情報をそのままあるいは画素を移し変えて転写すればよい。しかし、拡大率Ａｉ，ｊが小数部分を含む場合は、超音波フレームデータＵＦＤの複数の画素を合成して、補正超音波像フレームデータＤＦＤの輝度情報とする必要がある。この場合の合成式は、超音波フレームデータＵＦＤの拡大率Ａｉ，ｊをａ１，ａ２，ａ３，・・・とし、輝度情報ＵＦＤをＩ１，Ｉ２，Ｉ３，・・・とすると、次式（４）で表す式となる。
（ＤＦＤの輝度情報） =（ａ１の小数部分）×Ｉ１ 
＋（ａ２の小数部分）×Ｉ２ 
＋（ａ３の小数部分）×Ｉ３  
＋ ・・・・                      ・・・・（４）【００５８】
例えば、ライン座標Ｘ２の深度座標Ｙ５における拡大率Ａ２，５は１．６であり、深度座標Ｙ４における拡大率Ａ２，４は１．４である。これらの画素はそれぞれ１．６倍、１．４倍に拡大する必要があると判断される。一方、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて既に深度座標Ｙ５には拡大処理により輝度情報が書き込まれているから、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ５、Ｙ４の輝度情報は、深度座標Ｙ４、Ｙ３、Ｙ２の画素に移し変えて転写される。このとき、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて深度座標Ｙ４の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ５の輝度情報が転写される。次に、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて深度座標Ｙ３の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ５とＹ４の輝度情報の合成値が転写される。つまり、式（４）を用いて、（ＵＦＤのＹ５の輝度情報）×（０．６）＋（ＵＦＤのＹ４の輝度情報）×（０．４）のように合成される。最後に、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて深度座標Ｙ２の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ４の輝度情報が転写される。【００５９】
ライン座標Ｘ５においては、ライン座標Ｘ５の深度座標Ｙ８における拡大率Ａ５，８は１．５であり、深度座標Ｙ７における拡大率Ａ５，７は１．０である。これらの画素はそれぞれ１．５倍、１．０倍に拡大する必要があるが、画素は整数倍でしか存在しない。【００６０】
そこで、まず、拡大処理部２２は、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて深度座標Ｙ８の画素に、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ８の輝度値を転写する。【００６１】
深度座標Ｙ７の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ７とＹ８の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ８の画素は１．５倍に拡張されているため、０．５倍分、深度座標Ｙ７に押し出される。そのため、深度座標Ｙ７の画素は、（ＵＦＤのＹ７の輝度情報）×（０．５）＋（ＵＦＤのＹ８の輝度情報）×（０．５）として合成される。【００６２】
深度座標Ｙ６における拡大率Ａ５，６は１．０である。深度座標Ｙ６の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ６とＹ７の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ７の画素は０．５倍分、深度座標Ｙ６に押し出されるため、深度座標Ｙ６の画素は、（ＵＦＤのＹ６の輝度情報）×（０．５）＋（ＵＦＤのＹ７の輝度情報）×（０．５）として合成される。【００６３】
深度座標Ｙ５における拡大率Ａ５，５は１．５である。深度座標Ｙ５の画素には、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ５とＹ６の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、（ＵＦＤのＹ５の輝度情報）×（０．５）＋（ＵＦＤのＹ６の輝度情報）×（０．５）のように合成される。そして、補正超音波像フレームデータＤＦＤにおいて深度座標Ｙ４の画素には、１．０倍分の超音波フレームデータＵＦＤの深度座標Ｙ５の輝度値が転写される。【００６４】
このように、上述した処理をライン座標Ｘ７に至るまで繰り返すことにより、図３（Ｃ）に示す補正超音波像フレームデータＤＦＤが作成される。この補正超音波像フレームデータＤＦＤはフレーム単位で図１に示したスキャンコンバータ６に出力され、画像表示部７の画面に非圧迫状態の補正超音波像が表示される。【００６５】
図４に、上述した拡大処理部２２の処理動作の一例にフローチャートを示す。図４のステップＳ１にて、フレームメモリのライン座標Ｘを１に初期化する。次に、ステップＳ２にて、ライン座標Ｘがライン数の最大値Ｎ以下か否かを判定する。ライン座標Ｘが最大値Ｎ以下の場合は、ステップＳ３に進んで、拡大処理の原点深度Ｙ０（Ｘ）を決める。原点深度Ｙ０（Ｘ）は、図１に示す制御インターフェース部２３により設定されるもので、図３の例では深度座標Ｙ９である。次に、ステップＳ４にて、ライン座標Ｘに１を加算してライン座標Ｘを１つ進める。そして、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４を繰り返し、ライン座標Ｘが最大値Ｎより大きくなるまで続けられる。つまり、ステップＳ２〜Ｓ４の処理により、フレームメモリ上において拡大処理する原点深度Ｙ０（Ｘ）がライン座標Ｘ毎に設定される。【００６６】
そして、ライン座標Ｘ毎に原点深度Ｙ０（Ｘ）を決める処理が終了した場合は、ステップＳ５に進み、フレームメモリのライン座標Ｘを１に初期化する。次に、ステップＳ６にて、ライン座標Ｘが最大値Ｎ以下か否かを判断する。ライン座標Ｘが最大値Ｎ以下である場合には、ステップＳ７に進んで、超音波フレームデータＵＦＤの座標ｙと、補正超音波像フレームデータＤＦＤの座標ｙ２と、ｙ２を算出する際に利用する一次変数ｙ３を、それぞれ原点深度Ｙ０（Ｘ）に初期設定する。次いで、ステップＳ８にて、ｙ３の値に１を加算して、ステップＳ９にて、ｙが１以上であるか否かを判定する。ｙが１以上と判定された場合には、ステップＳ１０にて、拡大後の深度ｙ３を（ｙ３−Ａ（ｘ，ｙ））により求める。ここで、Ａ（ｘ，ｙ）は拡大率フレームデータの座標（ｘ，ｙ）における拡大率を示しており、上述のＡｉ，ｊと同じである。次いで、ステップＳ１１にて、ｙ２がｙ３以上であるか否かを判定する。【００６７】
ステップＳ１１の判定で、ｙ２がｙ３以上と判定された場合には、ステップＳ１２にて、超音波フレームデータＵＦＤにおける画素Ｂ（ｘ，ｙ）の輝度情報を出力画像である補正超音波像フレームデータＤＦＤの対応する画素Ｃ（ｘ，ｙ２）に転送する。次いで、ステップＳ１３にて、超音波フレームデータＵＦＤの深度座標ｙの深度を１つ浅くしてステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１では、前と同様に、ｙ２がｙ３以上であるか否かを判定し、ｙ２がｙ３未満の場合、ステップＳ１４に進んで、補正超音波像フレームデータＤＦＤの深度座標ｙを１つ浅くして、ステップＳ９に戻る。このようにして、ステップＳ９にて、ｙが１以上と判定された場合は、ｙが１未満となるまで、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の処理が繰り返される。【００６８】
ステップＳ９の判定で、ｙが１未満と判定された場合は、ステップＳ１５に進んで、Ｘに１が加算されてライン座標Ｘを１つ進めて、ステップＳ６に戻って上述の処理が繰り返される。つまり、ステップＳ６にて、Ｘが最大値Ｎ以下か否かを判断し、最大値Ｎ以下ならば上述した動作が繰り返され、最大値Ｎを超えた場合には処理を終了する。【００６９】
このように、図４に示す手順で拡大処理を実行することにより、図３（Ｃ）に示す補正超音波像フレームデータを作成することができる。【００７０】
図５に、本実施例の超音波診断装置により画像表示部７に表示される画像の一例を示す。図５に示すように、画像表示部７の画面の左上の表示領域に圧迫状態で撮像された超音波像ＯＳＰが、左下の表示領域に補正された非圧迫状態の補正超音波像ＵＳＰが、右下の表示領域にリファレンス像ＲＦＰが表示され、さらに、右上の表示領域に補正超音波像ＵＳＰとリファレンス像ＲＦＰを重ね合わせた合成画像ＣＭＰが並べて表示されている。【００７１】
このように、本実施例によれば、図５に示す合成画像ＣＭＰを観察することにより、補正超音波像ＵＳＰとリファレンス像ＲＦＰとの例えば臓器等の対応位置や形状関係を的確に観察できる。【００７２】
また、本実施例の図５に示す画像表示部７の画面には、図４のステップＳ３に示した、拡大の原点深度Ｙ（０）を設定する機能を持たせている。すなわち、操作者は超音波像ＯＳＰ上において、マウス操作にて拡大原点深度Ｙ（０）のライン座標Ｘを設定することができる。また、歪みを除去する歪み補正範囲を関心領域ＲＯＩとして設定することができるようになっている。このＲＯＩは、画面に表示された指定ボタンＳＳＴをクリックすることにより、固定されるようになっている。歪み補正範囲ＲＯＩは、図３（Ａ）に示した補正の対象となる領域（メモリ上の領域）として設定することにより、局部的に発生する歪みの部分を特定し、拡大率算出部２１及び拡大処理部２２における演算処理時間を短縮させることができる。【００７３】
なお、歪み補正範囲であるＲＯＩの設定は、例えば、超音波像ＯＳＰ上においてポインティングデバイスなどによりＲＯＩの境界線を描画させ、その境界線の情報を超音波像フレームデータの座標に対応付けし、図１に示す制御インターフェース部２３から非圧迫画像作成部５に入力するようにする。【００７４】
以上述べたように、本実施例によれば、超音波探触子１により加えられた圧迫状態におけるスキャン面の生体部位の歪み分布を変位・歪み演算部１２で求め、求めた歪み分布に基づいて歪みを除去するように、非圧迫画像作成部５で超音波像を補正して生体部位に圧力が加えられていない非圧迫状態の補正超音波像を生成するようにしているから、超音波像に基づいて生体各部の部位の距離、面積、体積等を計測する場合の精度を向上することができる。【００７５】
また、非圧迫状態の補正超音波像がリファレンス像と同一画面に表示することができるから、補正超音波像とリファレンス像の臓器等の生体部位の形状を略一致させることができ、超音波像と超音波診断装置以外の医療診断装置で撮像したリファレンス像とを対比観察して行う超音波診断の的確性を向上することができる。【００７６】
さらに、圧力計測部１５と、圧力計測部１５により計測された圧力計測値に基づいてＲＯＩの生体部位に作用する圧力分布を求める圧力フレームデータ作成部１６を設け、非圧迫画像作成部５においてＲＯＩの圧力分布と歪み分布に基づいて、ＲＯＩの生体部位の弾性率分布を求め、求めた弾性率分布に基づいて圧迫状態におけるＲＯＩの生体部位の歪みを除去して超音波像を拡大補正する拡大率分布を求め、求めた拡大率分布に基づいて圧迫状態における超音波像を拡大補正するようにしているから、圧迫状態における超音波像の歪みを精度よく除去した補正超音波像を得ることができる。【００７７】
また、超音波探触子１による圧迫力は、深度方向の成分が大きく、深度方向に直交する方向の成分は小さいことに鑑み、変位・歪み演算部１２及び拡大率算出部２１は、ＲＯＩの深度方向のみの歪み分布及び弾性率分布を求めて、ＲＯＩの深度方向のみの拡大率分布を求めるようにしているから、計算時間を短縮できる。【００７８】
さらに、上述の実施例１では、画素単位で拡大して補正超音波像を作成するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、複数画素からなる微小領域を設定し、微小領域単位で拡大して補正超音波像を作成することができる。すなわち、拡大率算出部２１は、関心領域を格子状に複数の微小領域に分け、圧迫状態における圧力分布及び歪み分布に基づいて各微小領域の弾性率を求め、各微小領域の弾性率に基づいて微小領域の歪みを除去する拡大率を求める。また、拡大処理部２２は、拡大率に基づいて圧迫状態における微小領域を拡大補正して補正超音波像を生成する構成とする。【００７９】
上述の実施例１では、超音波探触子１の圧力を検知するのに、図２（Ａ）に示したように、超音波探触子１に圧力センサ１Ｂを設けた例を説明した。本発明は、これに限らず、例えば図２（Ｂ）に示すように、弾性率が判っている参照変形体１Ｄを超音波振動子１Ａの超音波送受面に設ける構成にすることができる。これによれば、超音波振動子１Ａを被検体の体表に押し当てて撮像したとき、参照変形体１Ｄの超音波像が得られるので、参照変形体１Ｄの歪みを計測すれば、超音波探触子１により加えられる圧力を次式（５）で算出することができる。
（圧力）＝（参照変形体の歪み）／（参照変形体の弾性率）          （５）【００８０】
なお、被検体の深度方向の圧力の減衰は、経験値などのデータを用いて推定することができる。
【実施例２】
【００８１】
実施例１では、超音波画像を歪みのない状態に補正した補正超音波画像をリファレンス画像と対比観察するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、次に説明する本実施例２のように、リファレンス像に超音波像と同様の歪みを付与して対比観察するようにしても同様の効果を得ることができる。【００８２】
図６に、本発明の超音波診断装置の本実施例２のブロック図を示す。図６において、図１と同一の機能構成を有するブロックには、同一の符号を付して説明を省略する。図６において図１と異なる点は、まず、超音波フレームデータ作成部４から出力される超音波フレームデータは、スキャンコンバータ６と切換加算器８を介して画像表示部７に入力されるようになっている。これにより、超音波探触子１によって加えられた歪みを有する超音波像がそのまま画像表示部７に表示される。【００８３】
リファレンス像を圧迫状態の超音波像に補正するための圧迫画像作成部４０は、縮小率算出部４１と縮小処理部４２を備えて構成される。縮小率算出部４１には変位・歪み演算部１２から歪みフレームデータが入力され、かつ、圧力フレームデータ作成部１６から圧力フレームデータが入力されている。縮小処理部４２には、リファレンス像作成部３４で作成されたリファレンス像が入力されている。縮小処理部４２は、縮小率算出部４１から入力される縮小率分布データに基づいてリファレンス像を縮小し、圧迫状態の超音波像と同様の歪みを有するリファレンス像を切換加算器８を介して画像表示部７に出力するようになっている。【００８４】
ここで、縮小率算出部４１の詳細構成について、動作とともに説明する。本実施例においても、超音波探触子1の圧迫による生体組織の変位及び歪みは、深度方向のみに発生し、深度方向に直交するライン方向の変位及び歪みは無視できるほど小さいと仮定する。また、リファレンス像を超音波像に合わせて深度方向に歪ませるためには、深度方向の画素を間引いて、例えば同一輝度の深度方向の画素数を少なくする処理が必要である。そこで、本実施例の縮小処理は、深度方向の複数画素からなる微小領域Ｓｉ，Ｊを単位として行う。すなわち、微小領域Ｓｉ，ｊのライン方向は１個の画素、深度方向は操作卓２５から予め入力設定される複数（n）個の画素を有する。【００８５】
したがって、縮小率算出部４１は、変位・歪み演算部１２から入力される歪みフレームデータに基づいて、設定された微小領域Ｓｉ，ｊごとに、平均歪みεＳ（ｉ，ｊ）を求めるようになっている。また、圧力フレームデータ作成部１６から入力される圧力フレームデータに基づいて、微小領域Ｓｉ，ｊごとに、平均弾性率ＥＳ（ｉ，ｊ）を求めるようになっている。そして、前述の式（２）により補正歪み量ε´ｉ，ｊを求め、次式（６）により、リファレンス像の深度方向の縮小率Ｒｉ，ｊを求める。
Ｒｉ，ｊ＝（１−ε´ｉ，ｊ）
＝{１−（Ｐ１ｉ，ｊ−Ｐ０）／ＥＳ（ｉ，ｊ）}  ……  （６）【００８６】
縮小処理部４２は、縮小率算出部４１で算出された縮小率Ｒｉ，ｊに応じて、リファレンス像作成部３４から入力されるリファレンス像の微小領域Ｓｉ，ｊの画素数を減少させることにより、圧迫状態の超音波像の歪みに合わせてリファレンス像に歪みを付与して補正リファレンス像を作成する。【００８７】
作成された補正リファレンス像は、切換加算器８を介して画像表示部７に出力され、図５に示したのと同様に、少なくとも、超音波像と補正リファレンス像とが並べて、又は重ね合わせて表示されるようになっている。【００８８】
次に、縮小処理部４２における超音波像とリファレンス像の座標位置合せについて説明する。実施例１で説明したように、リファレンス像は、リファレンス像作成部３４において超音波像のスキャン面と同一の断層像を切り出して作成される。このとき、被検体を基準として３次元空間座標系における超音波像とリファレンス像の座標位置合せが行われる。その結果、画像表示部７に表示される超音波像ＵＳＰとリファレンス像ＲＦＰは、それぞれ図７（Ａ）と図７（Ｂ）に示すように、概ね画面の同じ位置に表示される。また、超音波像ＵＳＰ上で設定される歪み補正範囲ＲＯＩについても、リファレンス像ＲＦＰ上の概ね同じ位置に設定できる。【００８９】
しかし、縮小処理部４２における補正リファレンス像の補正精度を高めるために、超音波像とリファレンス像に共通に表れる線又は領域を基準として設定することが望ましい。また、超音波探触子１により加えられる圧力は、被検体の深度が深くなるにつれて減衰して無視できる値になる。そこで、図７（Ａ）に示すように、画像上のＲＯＩ内で深度が深い位置に、観察可能な異なる生体組織の境界に基準線Ｂを設定することにより、補正精度を高めることができる。【００９０】
基準線Ｂの設定は、ＲＯＩの設定の場合と同様に、操作者が画像表示部７に超音波像ＵＳＰを表示し、制御インターフェース部２３から指令を入力して行なう。なお、基準線Ｂは、実施例１における原点深度Ｙ０（Ｘ）と同じ技術的な意義を有する。【００９１】
縮小処理部４２は、設定された基準線Ｂを基点として、縮小率算出部４１により求められた縮小率Ｒｉ，ｊに応じて、微小領域Ｓｉ，ｊにおける画素数を減少させて補正リファレンス像を作成する。補正リファレンス像の作成は、図３（Ａ）〜（Ｃ）で説明したと同様に、縮小率フレームデータ、超音波フレームデータＵＦＤ、補正リファレンスフレームデータをフレームメモリに格納して行なう。また、画素数は自然数であるから、縮小率Ｒｉ，ｊが小数部を含む場合は１つの微小領域Ｓｉ，ｊの画素数を縮小率Ｒｉ，ｊに応じて減少できない場合が起こる。この場合は、深度方向に隣接する微小領域Ｓｉ，ｊ−１、微小領域Ｓｉ，ｊ＋１との間で調整する。【００９２】
このように、補正リファレンス像を作成することにより、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、超音波像ＯＳＰの生体部位５０に対応するリファレンス像の生体部位５１に歪みが付与されて、超音波像ＯＳＰの生体部位５０に一致した形状の生体部位５２を有する補正リファレンス像ＲＦＰ*が作成される。したがって、超音波像と補正リファレンス像の対比観察を的確に行うことができる。
【実施例３】
【００９３】
実施例２では、微小領域に基づいてリファレンス像を補正したが、ライン毎にリファレンス像を補正することができる。【００９４】
具体的には、図８（Ａ）に示すように、ライン座標Ｘ１、Ｘ２においては、深度座標Ｙ１からＹ９までの縮小率Ｒｉ，ｊは全て１．０であるから、ライン座標Ｘ１、Ｘ２における各深度座標の画素の縮小処理は行う必要がないと判断される。そして、リファレンス像フレームデータＲＦＤのライン座標Ｘ１、Ｘ２における深度座標Ｙ１からＹ９の輝度情報は、そのまま補正リファレンス像フレームデータＯＦＤの対応する座標に転写される。すなわち、実施例１では、深い深度座標Ｙ９から浅い深度座標Ｙ１に向って拡大処理を行なったが、縮小処理の場合は逆に浅い深度座標Ｙ１から深い深度座標Ｙ９に向って縮小処理を行う。【００９５】
ライン座標Ｘ３においては、まず、深度座標Ｙ１〜Ｙ３における縮小率Ｒｉ，ｊは１．０であるから、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ１〜Ｙ３の輝度情報は、そのまま補正リファレンス像フレームデータＯＦＤの深度座標Ｙ１〜Ｙ３の画素に転写される。次に、深度座標Ｙ４、Ｙ５における縮小率Ｒｉ，ｊは０．５であるから、この画素を０．５倍に縮小する必要がある。よって、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ４、Ｙ５の輝度情報が、補正リファレンス像フレームデータＯＦＤの深度座標Ｙ４の画素に転写される。具体的には、深度座標Ｙ４の画素は、（ＯＦＤのＹ４の輝度情報）×（０．５）＋（ＯＦＤのＹ５の輝度情報）×（０．５）として合成される。【００９６】
次に、深度座標Ｙ６における縮小率Ｒ３，６は１．０であるから、この画素については縮小処理を行なわず、縮小によって空いた深度座標Ｙ５の画素に転写される。同様にして、深度座標Ｙ９まで縮小処理を行なわず、画素が転写される。【００９７】
このように、縮小率Ｒｉ，ｊが小数部分を含む（１．０以下）場合は、リファレンス像フレームデータＲＦＤの複数の画素を合成して、補正リファレンス像フレームデータＯＦＤの輝度情報とする必要がある。【００９８】
また、ライン座標Ｘ５においては、まず、深度座標Ｙ１〜Ｙ３における縮小率Ｒｉ，ｊは１．０であるから、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ１〜Ｙ３の輝度情報は、そのまま補正リファレンス像フレームデータＯＦＤの深度座標Ｙ１〜Ｙ３の画素に転写される。【００９９】
ライン座標Ｘ５の深度座標Ｙ４における縮小率Ｒ５，４は０．５であり、深度座標Ｙ５における縮小率Ｒ５，５は１．０である。縮小処理部４２は、深度座標Ｙ４の画素には、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ４とＹ５の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ４の画素は０．５倍に縮小されているため、０．５倍分、深度座標Ｙ４の画素情報が不足する。そのため、深度座標Ｙ４の画素は、（ＯＦＤのＹ４の輝度情報）×（０．５）＋（ＯＦＤのＹ５の輝度情報）×（０．５）として合成される。【０１００】
深度座標Ｙ５における縮小率Ｒ５，５は１．０である。深度座標Ｙ５の画素には、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ５とＹ６の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ５の画素は０．５倍分、深度座標Ｙ４に押し出されるため、深度座標Ｙ５の画素は、（ＯＦＤのＹ５の輝度情報）×（０．５）＋（ＯＦＤのＹ６の輝度情報）×（０．５）として合成される。【０１０１】
深度座標Ｙ６における縮小率Ｒ５，６は１．０である。深度座標Ｙ６の画素には、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ６とＹ７の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ６の画素は０．５倍分、深度座標Ｙ５に押し出されるため、（ＯＦＤのＹ６の輝度情報）×（０．５）＋（ＯＦＤのＹ７の輝度情報）×（０．５）のように合成される。【０１０２】
深度座標Ｙ７における縮小率Ｒ５，７は０．８である。深度座標Ｙ７の画素には、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ７とＹ８の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ７の画素は０．５倍分、深度座標Ｙ６に押し出されるため、（ＯＦＤのＹ７の輝度情報）×（０．３）＋（ＯＦＤのＹ８の輝度情報）×（０．７）のように合成される。【０１０３】
深度座標Ｙ８における縮小率Ｒ５，７は１．０である。深度座標Ｙ８の画素には、リファレンス像フレームデータＲＦＤの深度座標Ｙ８とＹ９の輝度情報の合成値が転写される。具体的には、深度座標Ｙ８の画素は０．７倍分、深度座標Ｙ７に押し出されるため、（ＯＦＤのＹ７の輝度情報）×（０．１）＋（ＯＦＤのＹ８の輝度情報）×（０．９）のように合成される。【０１０４】
上述した処理をライン座標Ｘ７に至るまで繰り返すことにより、図８（Ｃ）に示す補正リファレンス像フレームデータＯＦＤが作成される。この補正リファレンス像フレームデータＯＦＤはフレーム単位で出力され、画像表示部７の画面に補正リファレンス像が表示される。【０１０５】
すなわち、本実施例によれば、縮小率算出部４１は、関心領域ＲＯＩの画素ごとに縮小率分布を求め、縮小処理部４２は、関心領域ＲＯＩに対応するリファレンス像の深度方向の一又は隣り合う複数の画素ごとの縮小率に基づいて、リファレンス像を画素単位で縮小補正して補正リファレンス像を生成する。この場合、縮小処理部４２は、隣り合う複数の画素の輝度情報を合成して一の画素に縮小するようにすることができる。【０１０６】
このように、補正リファレンス像を作成することにより、図７（Ａ），（Ｂ）に示した例と同様に、超音波像ＯＳＰの生体部位５０に対応するリファレンス像の生体部位５１に歪みが付与されて、超音波像ＯＳＰの生体部位５０に一致した形状の生体部位５２を有する補正リファレンス像ＲＦＰ*が作成される。したがって、超音波像と補正リファレンス像の対比観察を的確に行うことができる。
【実施例４】
【０１０７】
実施例１では、圧力Ｐ１ｉ，ｊの圧迫状態の歪みεｉ，ｊを、各計測点における弾性率Ｅｉ，ｊを用いて圧力Ｐ０における非圧迫状態の超音波像に補正するために、各画素（ｉ，ｊ）の拡大率Ａｉ，ｊを式（３）で求めて、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す手順で、非圧迫状態における補正超音波像を作成する例を示した。【０１０８】
また、実施例２、３では、リファレンス像に圧迫状態の超音波像の歪みを付与するため、各画素（ｉ，ｊ）の縮小率Ｒｉ，ｊを式（６）で求めて、圧迫状態における補正リファレンス像を作成する例を示した。【０１０９】
本発明の実施例４では、弾性率Ｅｉ，ｊを用いずに、補正超音波像又は補正リファレンス像を作成するようにして、演算処理時間を短縮することを特徴とする。つまり、超音波探触子１の圧迫力により生ずる生体組織の歪みは、生体組織に加えられる圧力と、生体組織の弾性率に関係するが、生体組織の弾性率は各組織固有の絶対的な値である。したがって、生体組織の歪みは、生体組織に加えられる圧力に依存して変動することから、超音波探触子１により加えられる圧迫力が一定であるとき、又は一定の範囲内に収まっていると仮定すれば、補正歪み量ε´ｉ，ｊは一定又は一定の範囲内に収まる。そこで、実施例１の拡大率算出部２１は、変異・歪み演算部１２から出力される各計測点における歪みεｉ，ｊの分布に基づいて、次式（７）に基づいて、拡大率Ａｉ，ｊを求めるようにすればよい。同式において、αは歪みεｉ，ｊを補正歪み量ε´ｉ，ｊに変換するために、圧迫状態に応じて設定される補正係数である。なお、補正係数αは、補正超音波像とリファレンス像を対比して、あるいは重ね合わせて表示したときに、２つの像のずれ具合に応じて可変設定することができる。
Ａｉ，ｊ＝（１＋α・εｉ，ｊ）                    （７）【０１１０】
このようにして求めた拡大率に基づいて、実施例１の場合と同様に、原点深度Ｙ（０）における歪みを基準として、各計測点の画素数を拡大率Ａｉ，ｊに応じて増加することにより、実施例１と同様の補正超音波像を作成することができる。【０１１１】
また、実施例２、３の縮小率算出部４１は、変位・歪み演算部１２から出力される各計測点における歪みεｉ，ｊの分布に基づいて、次式（８）に基づいて、縮小率Ｒｉ，ｊを求めるようにすればよい。同式において、βは歪みεｉ，ｊを補正歪み量ε´ｉ，ｊに変換するために、圧迫状態に応じて設定される補正係数である。なお、補正係数βは、超音波像と補正リファレンス像を対比して、あるいは重ね合わせて表示したときに、２つの像のずれ具合に応じて可変設定することができる。
Ｒｉ，ｊ＝（１−β・εｉ，ｊ）                    （８）【０１１２】
さらに、補正係数α、βは、圧力フレームデータ作成部１６から出力される圧力分布に基づいて、可変設定することが好ましい。【０１１３】
このように、本実施例によれば、圧迫状態の圧力Ｐ１ｉ，ｊが一定の範囲内である場合は、一定の精度で歪みを除去した補正超音波像又は補正リファレンス像を得ることができる。【０１１４】
また、弾性率の演算及び／又は圧力分布の演算を省略できるから、超音波像又はリファレンス像の補正処理の時間を短縮することができる。【０１１５】
なお、上述した各実施例１〜４では、超音波像としてＢモード像を例として説明したが、本発明の超音波像はＢモード像に限定されることはなく、例えば、ＣＦＭ画像、弾性像等の他の画像であっても適用できる。【０１１６】
また、変位・歪み演算部１２で演算した歪み分布、又は拡大率算出部２１で算出した弾性情報の分布に基づいて、カラー弾性像データを構成する弾性像構成部を設けることができる。そして、カラースキャンコンバータを設けて、弾性像構成部から出力されるカラー弾性像データをカラー弾性像に変換することにより、画像表示部７の画面にカラー弾性像を表示することができる。そして、切換加算器８により、超音波像とカラー弾性画像を重ね合わせたり、並べて表示させたりすることができる。【０１１７】
また、実施例１の場合は、拡大処理部２２によってカラー弾性像を拡大処理し、拡大されたカラー弾性像を画像表示部７の画面に表示することもできる。
【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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【国際調査報告】
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