(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織の異なる複数の点に焦点位置を設定する焦点位置設定部と、
前記複数の焦点位置に対して集束ビームを、所望の変位検出点に変位検出ビームを照射し、前記変位検出ビームの前記生体組織からのエコー信号を受信する超音波探触子と、
前記エコー信号から、前記変位検出点における前記生体組織の変位を検出する変位検出部とを有し、
前記超音波探触子は、前記複数の焦点位置の生体組織を変位させてそれぞれずり波を生じさせ、前記変位検出点で前記ずり波が増幅する干渉が生じる照射タイミングで、前記複数の焦点位置に対して交互に前記集束ビームを照射することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記超音波探触子が前記集束ビームを送波する時間を設定する送波ビーム時間設定部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記変位検出部は、前記エコー信号に基づいて前記生体組織の硬さを算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記算出された硬さを表示する表示部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記送波ビーム時間設定部は、前記異なる複数の焦点位置への前記集束ビームのＯＮとＯＦＦの切替え周期が同じになるように送波時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記送波ビーム時間設定部は、前記異なる複数の焦点位置への前記集束ビームのＯＮとＯＦＦの切替え周期が異なるように送波時間を設定することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記送波ビーム時間設定部は、前記異なる複数の焦点位置の少なくとも一つへの前記集束ビームのＯＮとＯＦＦの切替え時間が、周期または位相のチャープ信号となるように送波時間を設定することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記送波ビーム時間設定部は、前記異なる複数の焦点位置の少なくとも一つへの前記集束ビームの前記ＯＮとＯＦＦの切替え時間が、周期または位相のチャープ信号となるように送波時間を設定することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記異なる複数の焦点位置は、２つであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記複数の焦点位置は、前記超音波探触子に対して可変であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記複数の焦点位置間の距離は、前記集束ビームの前記焦点位置におけるビーム幅よりも大きく、検波可能なずり波の伝搬距離の最大値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
生体組織の異なる複数の点に焦点位置を設定する焦点位置設定部と、
前記複数の焦点位置に対して集束ビームを照射する集束ビーム用超音波探触子と、
所望の変位検出点に変位検出ビームを照射し、前記変位検出ビームの前記生体組織からのエコー信号を受信する変位検出ビーム用超音波探触子と、
前記エコー信号から、前記変位検出点における前記生体組織の変位を検出する変位検出部とを有し、
前記集束ビーム用超音波探触子は、前記複数の焦点位置の生体組織を変位させてそれぞれずり波を生じさせ、前記変位検出点で前記ずり波が増幅する干渉が生じる照射タイミングで、前記複数の焦点位置に対して交互に前記集束ビームを照射することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
生体組織の変位を検出するための変位検出用ビームを送信する変位検出用ビーム生成装置と接続可能な超音波診断装置において、
生体組織の異なる複数の点に焦点位置を設定する焦点位置設定部と、
前記複数の焦点位置に対して集束ビームを照射し、前記変位検出ビームの前記生体組織からのエコー信号を受信する超音波探触子と、
前記エコー信号から、変位検出ビームが照射された位置における前記生体組織の変位を検出する変位検出部とを有し、
前記超音波探触子は、前記複数の焦点位置の生体組織を変位させてそれぞれずり波を生じさせ、前記変位検出用ビームが照射される位置において前記ずり波が増幅する干渉が生じる照射タイミングで、前記複数の焦点位置に対して交互に前記集束ビームを照射することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
生体組織に超音波を送信し、前記生体組織からのエコー信号を受信する超音波探触子を備えた超音波診断装置を用いた、生体の組織の硬さ測定方法において、
前記超音波探触子を介して、前記生体組織の第１の焦点位置に、前記組織を変位させる第１の集束ビームを、前記生体組織の第２の焦点位置に、第２の集束ビームを送信する工程と、
前記第１及び第２の集束ビームの照射後の前記生体組織の位置を測定するための変位検出用ビームを、所望の変位検出点に送信し、前記変位検出用ビームの前記生体組織からのエコー信号を受信する工程と、
受信した前記変位検出用ビームのエコー信号に基づいて、前記干渉したずり波による前記生体組織の変位を検出する工程とを含み、
前記第１及び第２の集束ビームは、前記第１及び第２の焦点位置の生体組織を変位させてそれぞれずり波を生じさせ、前記変位検出点で前記ずり波が増幅する干渉が生じる照射タイミングで、交互に照射されることを特徴とする生体の硬さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波送受信によって被検体内部の硬さの違いを検出する超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乳癌や肝硬変、血管障害などの診断方法として、医者の触診の代わりとして、超音波エコー信号から被検体内部の硬さを診断する方法（エラストグラフィー技術）がある。エラストグラフィー技術による硬さの診断では、従事者はプローブを被検体表面に押し当てて圧迫し、生体内部の組織に変位を生じさせる（以下、これを従来方式と呼ぶ）。圧迫による生体組織の圧縮前後のエコー信号から、圧縮方向の変位が推定され、変位の空間微分量である歪みが求められる。さらに、歪と応力から硬さに関する値、例えばヤング率が算出される。この従来方式では、撮像対象が、体表からの圧迫が容易なところに存在する臓器に限られるという課題がある。例えば、体表と肝臓の間には、介在層としてすべり面が存在するため、肝臓に十分な変位を生じさせるような圧迫を行うことは困難である。このため従来方式では、肝臓の内部の硬さをエラストグラフィー技術で算出することは難しい。【０００３】
そこで、超音波の集束ビームを被検体内部に照射することにより、被検体内部に放射圧を印加し、介在層の影響を抑えて対象組織を変位させ、硬さの診断をする技術がある。例えば、特許文献１に記載されるARFI(Acoustic Radiation Force Imaging)や非特許文献１に記載されるSSI(Supersonic Shear Imaging)がある。これらの技術では、集束ビームの進む方向に生じる組織の変位量を推定してヤング率などを算出したり、変位に伴って集束ビームの進む方向とは垂直な方向に生じるずり波の速度推定からずり弾性率を算出したりする。ずり弾性率は、ヤング率に比べて、組織の種類に応じて取りうる値の範囲が広いので、より高精度な診断が期待される。この技術を用いると、上記のすべり面などの介在層の影響を低減する効果以外に、超音波によって組織を変位させるため、手技依存性の少ない診断が期待される。【０００４】
一方、非特許文献２では、周波数の異なる２つの集束ビームを被検体に照射して、周波数の差分であるビート信号を受信し、ビート信号のスペクトルのピーク値から血管の硬さを診断できる可能性を示している。ここでは、血管形状をリングと仮定しており、リングの固有振動数がヤング率に依存していることを適用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４００６８１８４号
【非特許文献１】M.Tanter他、Ultrasound  in  Med.&Biol.、Vol.34、No.9、pp.1373-1386、2008.
【非特許文献２】X.Zhang他、Proc.of  the  2007  IEEE  Ultrasonics  Symposium、pp.1717-1719、2007.
【非特許文献３】H.Yamamoto  and  S.Haginuma、Rept.Natl.Food  Res.Inst、No.44  pp.20-24、1984.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波の集束ビームを被検体内に送波させると、被検体内で生じる音響エネルギーが大きいため、生体組織に対する影響が大きい。また、安全性を考慮して音響エネルギーを小さくすると、組織の変位が小さくなってしまい、ペネトレーション（ずり波の伝搬距離）の低下をもたらすことになる。そこで、高感度、かつ、安全性を考慮した撮像技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、組織に変位を生じさせることにより、それに伴って生じるずり波を励起する。そのために、組織の２カ所を焦点とする超音波の集束ビームを送波する。その際、各焦点に対する集束ビームがバーストチャープ信号（実施例１にて、説明する）となるように、ＯＮ／ＯＦＦの切替え周期をスイープさせながら超音波送受信を行う。２焦点への集束ビームのＯＮ／ＯＦＦのタイミングが交互であり、かつ、２つの焦点の距離が、切替え周期と組織固有のずり波速度によって決まる波長λの（ｎ＋１／２）倍（ｎは負でない整数）となったとき、２つの波が干渉し合い、大きな振幅が得られる。また、切替え周期が組織の硬さと形状に固有の周波数となったときに、振幅が大きくなる。これらの方法により、小さな超音波の強度で、変位量を大きくする。この結果、放射圧を用いたエラストグラフィー撮像の感度を向上させることができる。さらに、バーストチャープを用いて送信することにより、切替え周期の帯域を広くすることが容易であるので、測定対象部位で高い感度が得られる切替え周期を幅広く探索することができる。また、焦点の数と位置を任意に設定可能にすることで、広い診断領域をカバーすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バーストチャープ信号を用いて、複数の集束超音波によって生じるずり波同士を干渉させ、ずり波の振幅値を大きくすることができるので、送波に対する組織の変位量（以下、これを送波感度とも呼ぶ）を向上することが可能である。また、集束箇所を複数とすることで、被検体内に生じるエネルギーを分散させることができ、熱的作用および機械的作用に関して安全性の向上を実現できる。また、バーストチャープを用いて送信すると、切替え周期の帯域を広くすることが可能であり、測定部位で高い送波感度が得られる切替え周期で送波することによって、ロバスト性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図
【図２】実施例１の超音波探触子による測定方法を示す説明図
【図３】実施例１の超音波探触子による超音波のビームフォーミングを説明する図
【図４】実施例１の集束ビームによる被検体組織の変位と緩和の時間変化を示すグラフ
【図５】実施例１における測定方法のシーケンスを説明する図
【図６】(ａ)〜（ｃ）実施例１における２焦点の距離と温度上昇との関係を説明する図
【図７】（ａ）実施例１の測定方法で生じるずり波のペネトレーションを示すグラフ、（ｂ）実施例１の測定方法で２焦点に集束ビームを照射した場合と、１焦点に集束ビームを照射した場合の、被検体組織の変位と音響インテンシティとの関係を示すグラフ
【図８】（ａ）実施例１の技術による各焦点から発生するずり波の波形と干渉したずり波の波形を、送波感度を重視の観点で説明する図、（ｂ）安全性重視の観点で説明する図
【図９】実施例１の被検体組織の変位方向とずり波伝搬方向を説明する図
【図１０】実施例１の硬さ測定方法を示すフローチャート
【図１１】（ａ）および（ｂ）実施例１の硬さ測定結果の表示方法を説明する図
【図１２】実施例２における測定方法のシーケンスを説明する図
【図１３】実施例２における別の測定方法のシーケンスを説明する図
【図１４】（ａ）〜（ｃ）実施例３の８焦点について測定を行う方法を説明する図
【図１５】実施例３における測定方法のシーケンスを説明する図
【図１６】（ａ）実施例３で用いるリング状のアレイ探触子の斜視図、（ｂ−１）および（ｂ−２）アレイ探触子を用いて２焦点の測定方法を説明する図
【図１７】実施例４の２つの超音波探触子を用いる超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図
【図１８】（ａ）および（ｂ）実施例４の２つの超音波探触子を用いた測定方法を説明する図
【図１９】実施例４で用いることができる２焦点固定型の超音波トランスデューサの先端部の構成を説明する図
【図２０】（ａ）および（ｂ）実施例５において、組織を球体と仮定した場合の共振周波数のスペクトル分布と固有振動数との関係を示すグラフ
【図２１】実施例５の超音波診断装置のシステム構成を示すブロック図
【図２２】実施例５における合計撮像時間と温度上昇との関係を示すグラフ
【図２３】（ａ−１）１焦点に集束ビームを照射して組織を変形させて、複数の位置（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）で測定した変位と時間の関係を示すグラフ、（ａ−２）変位がピークとなる時間と各観測位置との関係を線形近似した直線を示すグラフ、（ｂ−１）実施例５における２焦点に集束ビームを照射した場合の観測点Ａ，Ｂを説明する図、（ｂ−２）その時の観測点Ａ，Ｂの変位と時間の関係を示すグラフ、（ｂ−３）各観測位置に対する変位量の絶対値とずり波の伝搬方向を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の例を説明する。
図１に実施形態の超音波診断装置の全体構成を示す。この超音波診断装置は、図示しない被検体に向かって超音波ビームの送受信をする超音波探触子１、被検体内に変位を生じさせる変位生成部１０、被検体内に生じた変位を検出する変位検出部２０、および、変位生成部１０と変位検出部２０を制御するための中央制御部３と、送受切替スイッチ２と、デジタルスキャンコンバータ４とを備えている。
【００１１】
変位生成部１０は、変位生成用送波波形生成部１１と、焦点位置設定部１２と、変位生成用送波ビーム生成部１３と、ビーム時間設定部１４とを含んでいる。変位検出部２０は、変位検出用送波波形生成部２１と、変位検出用送波ビーム生成部２２と、変位検出用受波ビーム演算部２３と、検波部２５と、硬さスペクトル計算部２６とを含んでいる。
【００１２】
超音波探触子１は、送受切替スイッチ２を介して、変位生成用送波ビーム生成部１３、ビーム時間設定部１４、変位検出用送波ビーム生成部２２、および、変位検出用受波ビーム演算部２３に接続されている。超音波探触子１内には、電気信号を超音波信号に変換する複数の素子が並べて配置されている。
【００１３】
まず、変位生成部１０の各部の動作について説明する。変位生成用送波波形生成部１１は、予め定められた変位生成用の送波波形を生成する。変位生成用送波ビーム生成部１３は、変位生成用送波波形生成部１１で作られた波形を用いて、超音波探触子１の素子毎に受け渡す送波信号を生成する。このとき、変位生成用送波ビーム生成部１３は、素子毎の送波信号に所定の遅延時間や重みを与えることにより、超音波探触子１から送信される超音波ビームが、焦点位置設定部１２で設定された位置に集束するように送波信号を生成する。変位生成用送波ビーム生成部１３からの送波信号（電気信号）は、超音波探触子１に受け渡される。超音波探触子１は、送波信号を超音波信号に変換する。これにより、図示しない被検体に向かって、変位生成用超音波ビームが照射される。このとき、焦点位置設定部１２は、所定の複数の焦点（焦点Ｆ１，Ｆ２）を設定し、ビーム時間設定部１４は、複数の焦点（焦点Ｆ１，Ｆ２）に、所定の切り替え周期で、交互に繰り返し変位生成用超音波ビームが照射されるように（バーストチャープ信号）、変位生成用超音波ビームの照射開始時間と終了時間を設定する。変位生成部１０の各部の動作は、中央制御部３によって制御されている。
【００１４】
次に、変位検出部２０の各部の動作について説明する。変位生成用超音波ビームの照射後、被検体内組織の変位を検出するために、変位検出用超音波ビームが照射される。変位検出用送波ビーム生成部２２は、変位生成用の超音波ビームと同様、変位検出用送波波形生成部２１で作られた波形を用いて、超音波探触子１の素子毎に受け渡す送波信号を生成する。このとき、変位検出用送波ビーム生成部２２は、素子毎の送波信号に所定の遅延時間や重みを与えることにより、超音波探触子１から送信される変位検出用の超音波ビームが、所望の変位検出点に集束するように送波信号を生成する。超音波探触子１は、この送波信号を受け取って、変位検出用超音波ビームを所望の変位検出点に照射する。
【００１５】
照射された変位検出用超音波ビームの一部は、被検体内で反射してエコー信号となって探触子１に戻る。エコー信号は、超音波探触子１において電気信号に変換される。変位検出用受波ビーム演算部２３は、超音波探触子１の受波信号を取得し、ビームフォーミングのための整相加算演算を行う。変位検出用受波ビーム演算部２３の出力は、検波部２５において、包絡線検波や、ｌｏｇ圧縮や、バンドパスフィルタによるフィルタリング、ゲインコントロールなどの信号処理が行われた後、硬さスペクトル計算部２６で硬さに関する値が計算される。検波部２５、および、硬さスペクトル計算部２６の出力は、スキャンコンバータ４において画像信号に変換され、表示部５において、硬さを示す数値や画像として表示される。変位検出部２０の動作は、中央制御部３によって制御されている。
【実施例１】
【００１６】
本実施例１では、図２に示されるように、リニアアレイ型の超音波探触子１を用い、これを被検体の体表面に接触させ、２つの焦点に変位生成用超音波ビーム（以下、集束ビームとも記述する）を集束する場合について説明する。２つの焦点は、体内の目的断層面において、異なる２つのラスタ上（走査線上）にあり、かつ、体表面から同じ深さにある。各焦点で集束する超音波のビームフォーミングは、図３に示すように、各焦点と超音波探触子１の各素子１００との位置の間の距離を求め、素子間での距離差を対象物の音速で割ることにより算出される遅延時間を、変位生成用送波ビーム生成部１３が、素子１００毎の送波信号に与えて送波を行うことにより実現する。【００１７】
焦点に集束ビームが照射されると、伝搬に伴う超音波の吸収や散乱に応じて放射圧が生じる。通常では焦点において放射圧が最大となり、焦点領域の生体組織に、被検体表面と垂直な方向に変位が生じる。また、集束ビームの照射が止められると、変位量が緩和される（図４）。この放射圧の生成によって、集束点を起点として被検体表面と平行な方向にずり波が発生し伝搬する（図２）。【００１８】
次に、本特許で提案するバーストチャープ法による集束ビームの送波方法について説明する。本実施例１では、１つの超音波探触子１から、図２に示す被検体組織の焦点Ｆ１と焦点Ｆ２に対して、交互に集束ビームを照射することにより、焦点Ｆ１，Ｆ２に交互に変位を生じさせる。各焦点への集束ビームの照射のＯＮ／ＯＦＦの切替えタイミングは、ビーム時間設定部１４にて設定され、２焦点への照射の開始および終了は中央制御部３において制御される。【００１９】
焦点Ｆ１、Ｆ２へ交互に集束ビームを照射する際の、集束ビーム照射の切り替えタイミングについて図５を用いて説明する。実施例１では、図５のように、被検体組織の焦点Ｆ１と焦点Ｆ２に交互に繰り返し集束ビームを照射しながら、１つの焦点へ超音波ビームが照射される照射時間を徐々に低減していく。すなわち、焦点Ｆ１から焦点Ｆ２へ超音波ビームの照射を切り替える周期（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｍ・・Ｔend、ｍは、照射の繰り返しの回数）を、繰り返し回数ｍが大きくなるにつれ低減（スイープ）させる。実際には、探触子１に受け渡す電気信号（送波信号）の焦点位置を切り替え周期Ｔｍで切り替える（以下、これをバーストチャープ法と呼ぶ）。図５では、切替え周期ＴｍとＴ（ｍ+１）との間隔ΔＴｍ（＝Ｔ（ｍ＋１）−Ｔｍ）が負の定数のときの変位生成送波ビームのシーケンスを示している。【００２０】
なお、図５において、変位生成用送波ビームとは、変位生成用送波ビーム生成部１３が超音波探触子に受け渡す電気信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示し、変位検出用送受波ビームとは、変位検出用送波ビーム生成部２２が超音波探触子１に受け渡す電気信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示す。変位検出用受波ビームは、変位検出用受波ビーム演算部２３が超音波探触子１から受け取る電気信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示す。ビーム時間設定部１４および送受切り替えスイッチ２の動作により、超音波探触子１には、図５のシーケンスに示したタイミングにより、焦点Ｆ１および焦点Ｆ２に交互に集束ビームを送信するための変位生成用送波ビームが受け渡され、所定の位置の変位を検出するために検出用超音波ビームを送信するための変位検出用送波ビームが受け渡される。被検体内で反射して超音波探触子１に戻ってきたエコー信号は、図５の変位検出用受波ビームのＯＮ／ＯＦＦタイミングで変位検出用受波ビーム演算部２３により受け取られる。実際には、変位検出用受波ビームをＯＮにする動作は、送受波切替スイッチ２において、変位検出用送波ビーム生成部２２と超音波探触子１の接続を切り離し、変位検出用受波ビーム演算部２３と超音波探触子１の接続を行い、受波信号の取得、ビームフォーミングのための整相加算演算を行う動作である。【００２１】
図５を用いて、バーストチャープ法による集束ビームの送波方法をさらに詳しく説明する。初めの集束ビームが照射される時刻をｔ＝０とする。送受切替スイッチ２は、ｔ＝０において変位生成用送波ビーム生成部１３と探触子１とを接続し、探触子１に変位生成用送波ビーム（電気信号）を受け渡し、焦点Ｆ１への集束ビームを照射（ＯＮ（＝１））にさせ、焦点Ｆ１で変位を生じさせる。このとき、焦点Ｆ２への集束ビームの照射はＯＦＦ（＝０）の状態である。これにより、焦点Ｆ１からずり波が伝搬する。このとき焦点Ｆ１への集束ビームは、時刻ｔが０≦ｔ≦Ｔ１において、常にＯＮの状態である。次に、時刻ｔ＝Ｔ１において、ビーム時間設定部１４および焦点位置設定部１２の動作により、変位生成用送波ビームの波形が切り替えられ、焦点Ｆ１の集束ビームをＯＦＦにすると同時に、焦点Ｆ２の集束ビームをＯＮにし、焦点Ｆ２において変位が生じさせる。これにより、焦点Ｆ２からずり波が伝搬する。よって、時刻ｔがＴ１≦ｔ≦Ｔ１＋Ｔ１においては、焦点Ｆ１への集束ビームがＯＦＦで、焦点Ｆ２への集束ビームがＯＮとなっている。このとき、２つの焦点Ｆ１から焦点Ｆ２への集束ビームの切替え周期はＴ１（Ｔｍ、ｍ＝１）である。【００２２】
ｍ＝１回目の集束ビームの照射が終了すると、送受切り替えスイッチ２が変位検出用送波ビーム生成部２２と探触子１を接続する。探触子は、変位検出用の集束ビームを所定の位置に照射する。次に、送受波切替スイッチ２において、変位検出用送波ビーム生成部２２と超音波探触子１の接続を切り離し、変位検出用受波ビーム演算部２３と超音波探触子１の接続を行う。変位検出用受波ビーム演算部２３は所定の位置からの超音波信号のエコー信号の受波信号を取得し、ビームフォーミングのための整相加算演算を行う。【００２３】
次に、ｍ＝２回目の集束ビームの照射を行う。集束ビームの切替え周期（照射時間）Ｔ２（Ｔｍ、ｍ＝２）をＴ１よりも所定の時間だけ短くして、焦点Ｆ１とＦ２への集束ビームの照射と変位検出を行う。各焦点へのバースト信号（集束ビーム）の音響インテンシティの大きさは、Ｔ１と同じでもよいし、異なっていてもよい。これを所定の回数まで照射時間（切り替え周期）Ｔｍを短くしながら繰り返し行う。【００２４】
集束ビームの照射に伴い、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２で発生したずり波は伝搬しながらお互いに干渉し合い、打消しあったり、増幅しあったりする。一方、各焦点では変位と同時に熱が発生する。【００２５】
次に、２焦点間の距離の好適な範囲について説明する。図２において、２焦点間の距離をｄとする。ｄの値が小さくなる、すなわち、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２との距離が近くなるにつれて、ずり波が干渉する度合いは大きくなる。しかし、焦点の距離が近くなると、熱伝導によって焦点の間の領域の温度上昇Ｅが焦点での温度よりも大きくなる可能性があり、被検体組織に与える影響が大きく安全性上の望ましくない。逆に、ｄを大きくすると、温度上昇は抑えられ、安全性は向上するが、干渉の度合いが小さくなってしまう。したがって、ｄの最適値は、２焦点の間の領域における温度上昇の最大値が、各焦点での温度上昇の最大値と同等であり、かつ、ずり波の干渉が起きる値である。具体的には、最適値ｄは、焦点の深さ、集束ビームの照射時間、周波数、診断部位（生体の音速、超音波吸収、熱伝導率などに影響を与える）などに依存する。生体の熱伝導率は約０．６Ｗ／ｍ／Ｋであるので、照射時間が数１ｍｓのとき、焦点付近で温度上昇している範囲は、集束ビームの幅と同程度であり、２焦点の間の領域の温度上昇の最大値を、各商店での温度上昇の最大値と同等にするためには、集束ビームの幅と同等以上の距離ｄが必要である。これを具体的に図６（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）では、集束ビームの幅は集束型トランスデューサのビーム幅にほぼ等しく、焦点位置における超音波のエネルギー密度が初めてゼロになる領域（円）の直径とした場合の、距離ｄと温度上昇Ｅとの関係を示す。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した各焦点における温度上昇の波形からわかるように、温度上昇は焦点Ｆ１，Ｆ２の位置において最大となり、ビーム幅ｄよりも離れた場所ではゼロとなる。したがって、図６（ａ）のように距離ｄがビーム幅よりも大きい場合、ならびに、図６（ｂ）のように距離ｄがビーム幅と等しい場合、各焦点における温度上昇の最大値と、各温度上昇を足し合わせた全体の温度上昇の最大値は同じである。一方、図６（ｃ）のように距離ｄがビーム幅よりも小さいとき、全体の温度上昇の最大値は、点線で示されている各焦点位置での温度上昇の最大値よりもΔＥだけ増加する。したがって、距離ｄをビームの幅と同等以上とすれば温度上昇に関する安全性が保たれることがわかる。【００２６】
ここで、測定する際の最適値ｄの設定について説明する。例えば、肝臓の診断の場合、焦点深度が４ｃｍ、Ｆナンバーが１、キャリア周波数が２ＭＨｚのとき、ビーム幅は１．８ｍｍとなる。ただし、Ｆナンバーは焦点深度／開口径、ビーム幅は（２．４４＊Ｆナンバー＊キャリア信号の波長）として計算する。また、ビームの照射時間、すなわち切替え周期Ｔｍの平均値を１８０μｓ、ずり波の速度が１ｍ／ｓのとき、ずり波の波長λは約０．２ｍｍである。さらに、このキャリア周波数において、実験データにより検波可能なずり波の伝搬距離の最大値はおよそ６ｍｍである。これらの値から、ｄの値は、ビーム幅、最大伝搬距離、ずり波の波長λを用いて、１０λ＜ｄ＜３０λとなるように設定する。同様に、乳部の診断の場合、焦点の深さが２ｃｍ、Ｆナンバーが１、キャリア周波数が７ＭＨｚのとき、ビーム幅は０．５ｍｍと計算される。切替え周期の平均値が１１０μｓ、ずり波の速度１ｍ／ｓであるとき、ずり波の波長λは約０．１ｍｍである。また、このキャリア周波数において、実験データにより検波可能なずり波の伝搬距離の最大値はおよそ３ｍｍである。したがって、５λ＜ｄ＜３０λとなるようにｄを設定する。中央制御部３により、この値ｄは図示しないメモリから読み取られて、焦点位置設定部１２に設定される。さらに、設定したｄの値と予測されるずり波速度の値から、切替え周期に関する値が決定される。【００２７】
次に、変位検出部２０の硬さスペクトル計算部２６における、硬さに関する値の算出方法について説明する。本実施例では、切替え周期Ｔｍを変化させながら、２つの焦点Ｆ１，Ｆ２で生じたずり波が干渉して振幅が大きくなるときの切替え周期を求め、硬さの測定を行う。ここで、干渉波が増幅する条件について説明する。切替え周期Ｔｍの逆数を切替え周波数（繰り返し周波数）ｆｍと表わし、ｆｍ＝１／Ｔｍとする。ここで、干渉波が増幅して変位量の絶対値がピーク値（極大値）となる条件は、２焦点の距離ｄが波長λの（ｎ＋１／２）倍となった場合であり、下記の式（１）で表わすことができる（図７（ａ））。このときの切替え周波数ｆｍをｆＭ（ｎ）で表わす。
ｋ＊ｄ＝（２πｆＭ（ｎ）／ｃ）＊ｄ=２π（ｎ＋１／２）  ・・・（１）
ただし、ｋは波数（＝２π／λ）、ｃはずり波速度、ｎは０もしくは正の整数（ｎ＝０、１、２、・・・)である。ずり波速度ｃは、組織性状に固有の値である。【００２８】
ピーク値となる切替え周期Ｔｍの値をＴＭ（ｎ）とすると、ＴＭ（ｎ）＝１／ｆＭ（ｎ）であるので、式（１）から下記の式（２）のように導出される。
ＴＭ（ｎ）=ｄ／ｃ＊（２／（２ｎ＋１））                ・・・（２）【００２９】
例えば、ｎ＝１、ｄ＝２［ｍｍ］であるとき、ｃ＝１［ｍ／ｓ］ではＴＭ（１）＝１．３［ｍｓ］（ｆＭ（１）＝７５０［Ｈｚ］）となり、ｃ＝５［ｍ／ｓ］では、ＴＭ（１）＝０．３［ｍｓ］（ｆＭ（１）＝３．８［ｋＨｚ］）となる。【００３０】
先に記述したように、ずり波速度ｃは組織の硬さに依存し、硬いほどｃは大きくなるので、ＴＭ（ｎ）の値から、組織の硬さを推定することが可能となる。【００３１】
２焦点Ｆ１，Ｆ２間の集束ビームのＯＮとＯＦＦの切替え周期Ｔｍは、数Ｈｚ〜数ｋＨｚの範囲で制御するのが望ましい。【００３２】
本発明では、集束ビームのキャリア信号の周期ではなく、２焦点Ｆ１，Ｆ２間の切替え周期Ｔｍ、すなわちＯＮとＯＦＦの時間制御により硬さ測定をしていることが特徴である。したがって、キャリアの周波数を高くすることで、ビームの幅が狭く、高い空間分解能で撮像ができる。【００３３】
具体的には、硬さスペクトル解析部２６では、検波部２５からの出力信号に対してスペクトル解析をして、振幅値が最大値となるｆＭとそれに対応するＴＭを算出し、硬さに関する値を計算する。【００３４】
本発明の技術を用いると、図７（ｂ）に示すように、各焦点に対する音響インテンシティが等しい場合、１つの焦点のみに集束ビームを放射した場合に比べて、２つの焦点から発生するずり波を干渉させた場合の方が、より大きな変位を得ることができる。【００３５】
図８（ａ）に、１つの焦点から発生するずり波の信号波形と、２つの焦点から発生するずり波の干渉波形を示す。ただし、図８（ａ）において、１つの焦点に集束ビームを照射し、ずり波の変位を観測できる時の最小の振幅を１としている。例えば、図８（ａ）のように、各焦点への集束ビームによって発生するずり波の振幅が１のとき、切替え周期がＴＭとなったとき、干渉波の振幅は干渉前の振幅よりも大きくなり（理想的には２倍）、送波に対する変位の生成効率、すなわち送波感度が高くすることができる。また、安全性を重視したい場合には、図８（ｂ）のように各焦点への集束ビームの音響インテンシティを小さくする。干渉する前のずり波の振幅が１より小さいとき、ずり波の変位を測定することができないが、干渉する前のずり波の振幅が０．５より大きい場合では、切替え周期がＴＭのとき干渉波の振幅は大きくなり（理想的には２倍）、振幅が１以上となるので変位を検出することができる。【００３６】
また、周波数や集束ビームの形状などが同じ場合、上述した変位生成用の集束ビームの振幅を制御して音響インテンシティを小さくする方法の他、集束ビームがＯＮとなる時間Ｔｍのうち、最後のｎ％（ｎ：正の実数）だけＯＦＦとなる時間を設けて、安全性を向上させる方法もある。この場合、ＯＦＦとなる時間を設けても切換え周期Ｔｍは変化させないことに注意する。【００３７】
本実施例の硬さ測定方法において、２焦点Ｆ１，Ｆ２を結ぶ線分は、体表面に対して平行とする場合に限られるわけではなく、体表面に対して傾斜させてもよい。ただし、変位検出用送波ビーム生成部２２では、変位検出用受波ビーム演算部２３に入力される受波ビームに対して、受波ビームの方向とずり波の進む方向が平行とならないように、また、なるべく両者が直交するように制御する。その理由は、図９に示すように、ずり波の伝搬方向が、変位方向、すなわち、変位生成用集束ビームの方向に対して直交する方向となるので、受波ビームの伝搬方向とずり波の伝搬方向が平行であると、変位に対する検出感度を失ってしまうからである。そのため、２焦点Ｆ１，Ｆ２を結ぶ線分は、望ましくは体表面に対して平行となるように設定し、体表面に垂直（同じラスタ上）とならないように設定する。【００３８】
また、変位検出用の超音波ビームを照射する変位検出点は、図９のＡのような場所に設定し、極力Ｂのように変位が極小となる場所を取らないように工夫する必要がある。このような考慮は、集束ビームの照射を１焦点にのみ行う場合のように、ずり波の伝搬を過渡的な現象として観察する場合には、それほど重要では無い。しかし、本実施例のように２焦点に集束ビームを照射し、２焦点を音源とするずり波の干渉による変位を検出する場合、変位量の絶対値（＝振幅値）の極大点と極小点が交互に分布するので、変位をモニタリングするラスタは、変位量の絶対値の極大点となると推定される場所を選ぶか、もしくは複数点モニタリング点を設定し、極大点が観測点に含まれるような工夫をすることが望ましい。複数点モニタリングする場合には、極大点での変位と極小点における変位の絶対値の差分値を変位量としてもよい。【００３９】
図１０に、本実施例の超音波診断装置による硬さ診断方法のフローチャートを示す。測定方法は、１組の焦点について測定を行う方法と、断層面内のある領域において、複数の焦点の組の位置に対して、スキャンしながら測定を行う方法がある。【００４０】
まず、１組の焦点について測定を行う方法について説明する。ステップＨ０で診断を開始する。ステップＨ１では、先に変位検出用の超音波を送受信して撮像した画像を表示する。表示する画像は、Ｂモード画像や従来方式で撮像されたエラストグラフィー像とする。【００４１】
次に、ステップＨ２で２焦点Ｆ１，Ｆ２を設定する。２焦点は、２焦点の中心点（ここでは各組の２焦点間を結ぶ直線の中心点とする）をＰＯＩ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として設定し、２焦点間の距離ｄを設定する。ＰＯＩは操作者によって、ステップＨ１で表示された画像を見ながら、図示しない入力装置（キーボード、マウス、タッチパネル等）を用いて設定することも可能であるし、また、撮像した画像の輝度値や組織の形状などに基づいて計算される推定値を自動で焦点位置設定部１２に設定するようにしてもよい。自動で２焦点を設定する場合にはステップＨ１を省いてもよい。操作者が手動で設定する場合では、血管などを避けて焦点を設定することが可能である。ここで、２焦点間の距離は、先述したとおり、２つのずり波が干渉し合う距離よりも小さく、また、各焦点に照射される集束ビームの幅よりも大きい値とする。操作者が焦点位置を決定する場合には、先に記述した距離ｄの最適値（もしくは最適な距離ｄの最大値と最小値）が画面に表示されて、これに基づいて位置を決定する。距離ｄが設定されると、予想されるずり波の速度から、式（２）のｎの値や最適な観測点が決定する。ここで、観測点は、ずり波の伝搬距離内において、ずり波の変位の絶対値の極大点、または極大点を含む複数位置に基づいて決まる。決定したｎや観測位置を画面に表示するようにしてもよい。【００４２】
次に、ステップＨ３において、２焦点Ｆ１、Ｆ２間の集束ビーム照射時間の切替え周期Ｔｍの初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴを設定する。初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄは、測定部位や２つの焦点間の距離ｄに対して式（２）を満たす範囲でピークが得られる値を設定する。この設定値は、測定部位、深度、焦点間の距離などに応じて、自動で設定されるようにしてもよいし、操作者が入力装置を用いて設定するようにしてもよい。逆に、ｎや観測点を先に決めて、距離ｄを決定するようにしてもよい。ただし、距離ｄは上述した範囲内の値である。この場合、ステップＨ３とステップＨ２の順序は逆になる。【００４３】
ステップＨ４−１では、測定範囲を設定する。まず、ずり波の観測点（変位検出点）を設定する。観測点の設定は、自動で設定されるか、または、操作者により入力装置で設定される。また、観測点上でのずり波伝搬の振幅（数μｍ〜数十μｍ）の検波に用いるラスタとラスタ上のサンプリング点が決定される。各ラスタにおいて、変位検出用ビームの受信のＰＲＦ（繰返し送信されるパルスの周波数）は、予想されるずり波の周波数に対してナイキスト定理を満たすように設定する。例えば、ラスタがずり波の変位の方向と同じ場合は、ＰＲＦをずり波の周波数の２倍以上とする。【００４４】
次に、ステップＨ４−２において、相関演算（後のずり波の変位検出の際に行う）に使用する参照信号を取得する。参照信号は、測定範囲内のラスタに対して、後に記述するステップＨ６−１と同様の変位検出用ビームの送受信により取得する。また、ステップＨ１で表示するＢモード像の信号データを用いて参照信号としてもよい。この場合、ステップＨ４−２の工程を省くことができる。【００４５】
ステップＨ５では、Ｔ１＝Ｔｓｔａｒｔの切替え周期でバーストチャープ信号（集束ビーム）を２焦点Ｆ２，Ｆ２に交互に送信し、２焦点でずり波を発生させる。【００４６】
ステップＨ６−１では、ステップＨ４−１で設定した測定範囲内において、ずり波を観測するための変位検出用ビームの送受信を行う。各測定点での変位検出は、バーストチャープ信号がＯＦＦとなってから、すべての観測点においてずり波が到来して通り抜けるまでの間、常に検出してもよいし、また、ずり波が到来して通り抜けるまでの時間を、予め焦点と観測点との距離と推定されるずり波速度から求めておき、その時間だけ検出するようにしてもよい。後者の方が、ＰＲＦを高くすることができるので、高精度な変位検出が可能である。受波信号に対して、検波部２５において、バンドパスフィルタなどの信号処理でｆｍに相当する信号を抽出したあと、周知されている相関演算を行いずり波の変位を計算する。相関演算は、参照信号と変位検出用ビームにより受信した時間毎のエコー信号を用いて計算する。この計算により、各観測点におけるずり波振幅の時間波形が得られる。【００４７】
ステップＨ１０では、直前の切替え周期ＴｍがＴｅｎｄかどうかを判定する。Ｔｅｎｄではなければ、再びステップＨ４−２やステップＨ５に戻って、次のＴｍ＋１の切替え周期でバーストチャープ信号を送信する。ステップＨ４−２に戻った場合は、参照信号を再び取得するので、測定中の焦点位置のずれによる相関演算のロバスト性が大きい。２つの焦点の位置の移動をステップＨ５に戻った場合は、測定時間を短縮することができる。【００４８】
Ｔｅｎｄの場合は、ステップＨ６−２の工程において、Ｂモード像や従来方式で撮像されたエラストグラフィー像を撮像する。図５のシーケンスには、撮像のシーケンスは図示していない。ステップＨ１で表示した画像を用いる場合は、ステップＨ６−２の工程を省くこともできる。【００４９】
ステップＨ７において、異なる切換え周期（または切換え周波数）に対する変位量の絶対値の関係からスペクトル解析し、ピークとなる周波数ｆＭと周期ＴＭから硬さに関する値を計算して、結果を画面に表示する。なお、観測点（変位検出点）を複数設定した場合、スペクトル解析をする観測点は、ずり波の変位量の絶対値のピークが最も大きい値をもつ観測点の時間波形を用いる。【００５０】
計算結果は、ステップＨ１やステップＨ６−２で撮像されたＢモード像、または、従来方式で撮像されたエラストグラフィー像と同じ画面に数値として表示する。表示する硬さの値は、ＴＭに対応するずり波速度ｃ、ずり波速度から計算されるずり弾性率やヤング率等を用いる。また、Ｔｍもしくはｆｍを横軸、変位量・ひずみ量・輝度値などを縦軸としたグラフを、Ｂモード画像や既存のエラストグラフィー画像と同一の画面上に２画面で表示してもよいし、切替えて表示するようにしてもよい。さらには、図１１（ａ）のように、２焦点Ｆ１，Ｆ２の位置、距離ｄを、画像に重畳して表示したり、集束ビーム照射時間の切替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴと合わせて、画面内に表示させたりしてもよい。これにより、操作者は、表示される画像やグラフを見て、２焦点の位置、距離ｄ、替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴなどの測定パラメータを変えて、再測定することができる。【００５１】
ステップＨ８で、測定を終了するかどうかを操作者が判断する。２焦点の位置や、切替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴ、測定範囲に関する値を再度設定しなおして、測定する場合には、ステップＨ２、ステップＨ３、またはステップＨ４−１に戻って診断しなおすことができる。再度測定しない場合はステップＨ９で測定を終了する。【００５２】
ここで、Ｔｍを変えて測定している間に被検体が動いた場合の、動きによる焦点の位置を補正する方法について説明する。ステップＨ１０から、ステップＨ４−２に戻って参照信号を取得する際に、ステップＨ２で設定した焦点位置および推定される焦点位置の移動位置を含む２次元データを超音波送受信により取得し、ステップＨ１で表示したＢモード像のデータの中で該当範囲のデータや、以前のステップＨ−２で取得した２次元データとを用いて周知のベクトルマッチング法などを用いて、焦点の移動量のベクトルを算出する。算出した移動量のベクトルから現在の２焦点の位置を計算して、ステップＨ１で取得したＢモード像に重畳させて２焦点の位置の軌跡を画面に表示することによって、操作者は被検体の動きを観察することができる。また、ステップＨ−２でフレーム内全てのデータを取得して、そのうちの該当範囲のデータを用いて移動量を計算してもよい。この場合、位置の軌跡の表示と共に、フレームのＢモード像も更新するようにしてもよい。【００５３】
移動した２焦点の位置に合わせて参照信号も補正される。移動量の計算は、各切換え周期Ｔｍに対する変位検出の後に毎回行うか、複数個のＴｍの後に行うようにしてもよい。ステップＨ４−２において、毎回移動量を計算した場合、動きに対するロバスト性が高くなる。また、複数のＴｍに対する変位検出の後に移動量を計算する場合は、測定時間を短くできるため、動きがあまりない場合には有効である。ステップＨ４−２で焦点位置の軌跡を表示する他、ステップＨ７の硬さを表示する際に、移動量の軌跡、ステップＨ２で設定した焦点位置と最終的な焦点位置、ステップＨ２で設定した焦点位置と最終的な位置のベクトルなどを表示してもよい。また、焦点位置の補正なしの場合の測定結果と補正をした場合の測定結果を同じ画面上に隣り合うように２つ表示させたり、切替えて表示させてりしてもよい。操作者は、測定する場所が移動しても硬さがあまり変わらないことを確認したり、測定結果にばらつきがあることなどを確認することができる。【００５４】
１組の焦点に対して複数回測定を繰り返した場合、例えば、一番新しく測定された結果のみの数値を表示させることも可能であるし、また、測定毎の結果を図示しない記録媒体に記憶させて、複数測定結果の数値を列挙したり、表・グラフ等を用いて表示させることも可能である。また、複数測定結果の平均値や分散値等を表示してもよい。平均値や分散値は、同じ２焦点に対する測定毎の結果の値、または、空間的に異なる２焦点で測定した結果を用いる。数値として表示する他、複数個所における測定結果をグレースケールの輝度値やカラーマップとして２次元的に表示する方法もある。この場合、Ｂモード像にカラーマップとして重畳して表示したり、Ｂモード画像や従来方式によるエラストグラフィー画像と同一の画面上に２画面で表示してもよいし、切替えて表示するようにしてもよい。カラーバーを表示させてもよい。また、数値と一緒に表示してもよい。表示させる２次元画像は、一番新しく測定された結果のみ用いて表示させてもよいし、複数測定結果の平均値を表示させてもよい。【００５５】
次に、断層面内のある領域において、複数の焦点の組を設定し、これらの焦点の組の位置に対してスキャンしながら測定を行う方法について説明する。ただし、先に説明したスキャンをしないで測定する場合のフローチャートと異なる部分を中心に説明する。【００５６】
図１０のステップＨ２では、複数の２焦点の組をＬＯＩ（Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）またはＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として設定する。２焦点の組の中心点は、ＬＯＩの場合、ある直線上に設定され、ＲＯＩの場合は四角や測定部位の輪郭の形状等の上に設定される。ＬＯＩやＲＯＩは操作者が入力装置を用いて入力してもよい。また、ステップＨ１で表示される断層像から測定部位の輪郭などを画像処理で抽出してＬＯＩやＲＯＩを自動で設定することも可能である。ＬＯＩとＲＯＩの設定のあと、各組の２焦点の距離、焦点の組の個数、および複数の焦点の組の中心点間の距離が設定される。ただし、各組の２焦点の距離は先述した範囲内とする。また、各焦点の組の距離は、各焦点の組で伝搬するずり波同士が重ならないように設定する。このとき、ずり波の伝搬距離＞集束ビームのビーム幅であるので、各焦点の組の測定時に生じる温度上昇はお互いに干渉しない。操作者が入力する場合は、設定可能な各組の２焦点の距離、焦点の組の個数、および複数の焦点の組の中心点間の距離を表示させる。焦点の組の中心は、等間隔に配置するように設定してもよいし、等間隔に配置しなくてもよい。【００５７】
ステップＨ４−１において、各焦点の組に対する測定範囲を、自動、もしくは、操作者により入力装置で設定する。また、各焦点の組に対する測定する順序を設定する。設定をする際には、隣り合う順番の２焦点の組はできるだけ離れた場所（例えば、左上と右下）を選ぶ。これは、できるだけ各２焦点への集束ビームの放射による生体の温度上昇への影響を避けるためである。【００５８】
ステップＨ５、ステップＨ６−１の工程において、ステップＨ４−１で設定された順番で、各焦点の組に対して切換え周期Ｔｍのバーストチャープ信号の送信、および、変位検出を行う。ステップＨ７で表示する際には、例えば、ステップＨ６−２で撮像したＢモード像に重畳してカラーマップとして重畳してカラーマップ表示したり、Ｂモード画像と同一の画面上に２画面で表示してもよいし、切替えて表示するようにしてもよい。カラーバーを表示してもよい。また、ＬＯＩ、ＲＯＩ、焦点の位置を表示してもよい。操作者は、測定する場所によって硬さがあまり変わらないことを確認したり、場所によってばらつきがあることなどを確認する。また、表示された２次元の硬さに関する結果に関して、操作者が入力装置を用いてＲＯＩ内の任意の点を指示した場合、画面に硬さに関する値が表示されるようにしてもよい。また、複数の焦点の組に対する測定結果の平均値や分散値を計算して、画面に表示させてもよい。【００５９】
ここで、１組の焦点のときと同様、測定している間に断層面内で各焦点の組の位置が動く可能性がある。そこで、１つの組の測定の場合と同様、２回目以降のステップＨ４−２で各焦点の組が移動したベクトル量を計算し、参照信号を更新させる。ステップＨ７では、図１１（ｂ）に示すように、計算で求めた移動したベクトル量に従って、焦点の位置や硬さを表示する位置を補正し、最終的な各組の焦点の位置を表示させてもよい。また、移動量のベクトルは１組のみの測定のときと同様、切替え周期Ｔｍを変更する際に更新しながら焦点位置の軌跡をＢモード像に重畳して表示してもよい。【００６０】
以降、実施例１による硬さの測定方法のバリエーションについて述べる。【００６１】
図７（ａ）のように１組の２焦点の硬さ測定に対して、ピークが複数個観測できる場合には、複数個の切替え周期ＴＭ（ｎ）から式（２）を用いて算出した複数個のｃの値の平均値から推定することも可能である。また、ピークとなる切替え周期ＴＭ（ｎ）の間隔ΔＴＭ＝ＴＭ（ｎ＋１）−ＴＭ（ｎ）から硬さを推定したり、もしくは、複数個の切替え周期の間隔ΔＴＭの平均値から硬さを推定したりすることも可能である。ここで、ΔＴＭは式（２）から下記式（３）のように導出される。
ΔＴＭ＝ｄ／ｃ＊（−４／（（２ｎ＋１）＊（２ｎ＋３）））・・（３）【００６２】
また、上述の実施例１では、２焦点Ｆ１，Ｆ２への集束ビームが交互に照射（ＯＮ／ＯＦＦ）されるように制御したが、同時に照射（ＯＮ／ＯＦＦ）されるように制御して、２焦点Ｆ１，Ｆ２に同時刻に変位を生じさせることも可能である。この場合は、干渉波が増幅してピーク値を持つ条件は、２焦点の距離ｄがずり波の波長λの（ｎ＋１）倍のときであるので、式（１）に対応して、式（４）のようになる。
ｋ＊ｄ=(２πｆ／ｃ)＊ｄ=２π(（ｎ＋１）            ・・・（４）【００６３】
また、高精度な硬さの測定方法として、１回目に、切替え周期の間隔ΔＴを粗く設定して測定し、ＴＭを求め、次の測定で、ＴＭの付近の切替え周期でΔＴをより細かい設定にしてより詳細なＴＭの値を求めるようにしてもよい。【００６４】
また、上述の実施例１では、各切替え周期Ｔｍで２焦点Ｆ１，Ｆ２に１回づつの集束ビームを照射して、次の切替え周期Ｔ（ｍ＋１）へ変更したが、これに限られるものではなく、同じ切替え周期Ｔｍで２焦点Ｆ１，Ｆ２に交互に複数回集束ビームの照射を繰り返した後に、次の切替え周期Ｔ（ｍ＋１）に設定するようにしてもよい。同じＴｍで複数回交互に照射を繰り返すことにより、より感度の高い測定が可能となる。【００６５】
上述の実施例１では、切替え周期Ｔｍの値を大きい値から小さい値に変化させたが、逆に小さい値から大きい値に変化させることも可能である。また、ΔＴｍは、固定値以外にも、等比級数など、ある関数に基づいて変更することも可能である。【００６６】
さらに、実施例１では、ピーク値（極大値）から硬さを推定する方法について説明したが、極小値を用いてもよい。その場合、図７（ａ）において、ｋｄ＝２π、４π、・・・の値を用いる。また、極大値と極小値の間隔から推定することも可能である。極大値と極小値の間隔は、式（３）で示されるピーク値の間隔ΔＴＭの１／２倍となるので、ピーク値の間隔を測定するよりも時間を短縮することができる。【００６７】
さらに、実施例１では、２つの焦点に集束ビームを照射する方法について説明したが、生体内の１つの直線上に、等間隔に２つ以上の複数の焦点を設定し（例えば４個）、１つおきの各焦点に対して焦点Ｆ１または焦点Ｆ２と同じシーケンスで集束ビームを照射する（例えば、４つの焦点に対して、端から順に図５の焦点Ｆ１のシーケンス、焦点Ｆ２のシーケンス、焦点Ｆ１のシーケンス、焦点Ｆ２のシーケンス）ことも可能である。これによって、干渉し合う波の数が増えるので、さらに安全性を保ちながら感度を向上させることができる。【００６８】
実施例１では、集束ビームのＯＮ／ＯＦＦの切替え周波数ｆｍをスイープさせながら超音波送受信を行ったが、特定の切替え周波数ｆｍのみを用いて測定を行うことも可能である。例えば、測定は、図１２の方法で行う。この場合、バーストチャープ法による硬さの診断で得られたずり波速度ｃから最適な焦点間の距離ｄ、特定の切替え周波数に設定して測定することで、さらに高精度な測定をすることができる。【００６９】
さらに、切替え周波数ｆｍを固定して、焦点間の距離ｄを変化させて測定する方法も考えられる。この方法では、集束ビームの集束位置を変化させることができるので、より安全な測定が可能となる。【００７０】
また、バーストの切替え周波数ｆｍを切り替えてビームを送信する代わりに、複数のｆｍを含むランダム波を用いることにより、集束ビームの照射、および変位検出用ビームの送受信を１回とすることもできる。ずり波の変位計算後にスペクトル解析を行い、複数のｆｍに対する変位を計算する。これにより、測定時間を短くすることができる。【００７１】
測定対象は、例えば、肝臓、胸部、血管などが挙げられる。
【実施例２】
【００７２】
実施例２では、２つの焦点のうち、１つの焦点に対する集束ビームのビーム照射時間の切替え周期を一定に保ちながら、もう一方の焦点へのビーム照射時間の切替え周期のみを変化させる。すなわち、位相をスイープさせる方法である。【００７３】
図１２を用いて実施例２について説明する。図１２の集束ビームのシーケンスに示しているように、焦点Ｆ１、および、焦点Ｆ２がＯＮとなっている時間幅をＴａ（固定）とする。また、焦点Ｆ１への集束ビームがＯＮとなってから、焦点Ｆ２への集束ビームがＯＮとなるまでの時間幅Ｔｍの値をＴ１（＝Ｔｓｔａｒｔ＝Ｔａ）、Ｔ２、Ｔ３、…、のように一定の間隔ΔＴで徐々に小さくしていくように制御する。この方法では、焦点Ｆ１への切替え周期の値の設定を変更しなくてよいので、測定時間が短縮できる。【００７４】
２焦点それぞれにおいて、集束ビームがＯＮとなっている時間幅はどちらもＴａであるので、２焦点における音響エネルギー、および、変位量は同じとなる。【００７５】
また、図１３のように焦点Ｆ１、焦点Ｆ２がＯＮとなっている時間幅（照射時間）をＴｂに固定して、Ｔｂを十分に短く設定することによって、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２がＯＮとなっている時間が重ならないようにすることも可能である。この場合、２つの焦点への集束ビームを分けて照射することができるので、ビーム間の干渉の影響がない。焦点Ｆ１への集束ビームがＯＮとなってから、焦点Ｆ２への集束ビームがＯＮとなるまでの時間をＴｍ、（Ｔｍ＝Ｔ１（＝Ｔｓｔａｒｔ）、Ｔ２、Ｔ３、…）のように一定の間隔ΔＴで除々に小さくする。Ｔｍの値は徐々に大きくしていく方法も可能である。図１０のフローチャートのステップＨ３では、初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴの他、ＴａやＴｂを設定する。
【実施例３】
【００７６】
本実施例では、測定部位の２次元的な硬さの診断を行うために、複数個所に集束させて測定を行う場合について説明する。図１４には同心円上にある８つの集束点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８について測定を行った場合の集束ビームの照射方向、および、それに伴って生じるずり波の伝搬方向を示している。本実施例では、焦点数を８点としているが、焦点数はこれに限らない。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、２焦点の組のバリエーションを示している。例えば、図１４（ａ）では、隣り合う点、すなわち、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２、焦点Ｆ２と焦点Ｆ３、焦点Ｆ３と焦点Ｆ４、・・・が組となる。これらの組の測定は、組織形状の輪郭の硬さを測定したい場合に特に有効である。また、図１４（ｂ）では、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２、焦点Ｆ２と焦点Ｆ３、焦点Ｆ３と焦点Ｆ４、・・・は対向する２焦点の組である。この場合では、測定部位の内部の硬さを測定したい場合に有用である。対応する組はこれらに限らず、図１４（ｃ）のように、１つおきの焦点を組としてもよいし、それ以外の組み合わせも可能である。【００７７】
図１４(ａ)、（ｂ）、（ｃ）それぞれに対する結果の表示方法は、２対の組で測定された硬さの測定値の平均値や分散値を表示してもよいし、輝度画像やカラーマッピングで２次元表示してもよい。また、図１４(ａ)、（ｂ）、（ｃ）の２種類以上のバリエーションの測定値の平均値や分散値、２次元表示などを表示してもよい。ここで、先述したとおり、それぞれの組の２焦点を結ぶ線分は、体表面に対して垂直方向、すなわち、超音波探触子１の同じラスタ上に位置しないように配置する。【００７８】
測定箇所と対になる組は、操作者が入力装置によって決定してもよいし、先に撮像された画像から推定される個所に設定するようにしてもよい。また、本実施例では、同心円状に焦点を設けたが、形状はこれに限らない。いくつかの形状の情報、例えば、円、四角形に関する情報を診断装置内の図示しないメモリに保存しておき、操作者が画面上で自由に移動や変形をして、上記の組を決定するようにしてもよい。さらに、操作者がそれぞれの点を入力する任意形状としてもよい。【００７９】
超音波送受信をする２焦点の組の順序は、図１４（ａ）において、Ｆ１とＦ２、Ｆ２とＦ３、Ｆ３とＦ４の順に時計回りとしてもよいし、反時計回りとしてもよい。また、Ｆ１とＦ２、Ｆ３とＦ４、Ｆ５とＦ６といったように１つ置きに設定してもよい。図１４（ｂ）や図１４（ｃ）についても測定する組の順序を制御することができる。【００８０】
図１０のフローチャートに対して、本実施例３では、すべての２焦点の組に対する測定が終了するまでステップＨ５、ステップＨ６−１、ステップＨ６−２を繰り返すプロセスを追加すれば良い。焦点の組の設定は、自動、または操作者が設定する。操作者が設定する場合には、ステップＨ２で設定する。【００８１】
次に、実施例３のバリエーションについて説明する。【００８２】
フレームレートを向上するために、図１４（ｂ）における焦点Ｆ１と焦点Ｆ２、焦点Ｆ５と焦点Ｆ６のように２つの焦点を結ぶ線分同士が直交する対の場合、ずり波の伝搬方向が９０度異なるため、図１５のシーケンスのように１組のバーストチャープのシーケンスの中に、もう一方の組のバーストチャープを組み合わせることができる。例えば、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２への集束ビームに対する切替え周期をＴ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｍとする。この時、焦点Ｆ５と焦点Ｆ６への集束ビームに対する切替え周期をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・、Ｓｍとする（Ｓｍ＝ｎ＊Ｔｍ、ｎは正の実数）。ただし、Ｔｍ≠Ｓｍとする。このように、各組に対する切替え周波数が異なると、発生するずり波の周波数も異なる。両者の切替え周波数が、それぞれの帯域幅の中に入っていなければ変位計測後にフィルタ処理によって分離することが可能である。【００８３】
このとき、各組の焦点間の距離は以下のように設定する。例えば、ずり波速度ｃが両者の焦点の組の間でほぼ同じであると仮定すると、ずり波速度ｃ＝波長／切替え周期（＝波長＊切替え周波数）の関係から、切替え周期ＳｍがＴｍのＮ倍のとき、波長もＮ倍となる。そこで、Ｓｍ＝Ｎ＊Ｔｍの場合では、焦点Ｆ５と焦点Ｆ６の距離を焦点Ｆ１と焦点Ｆ２の距離のＮ倍に設定すると、焦点Ｆ１と焦点Ｆ２と同程度のずり波速度に対する測定ができる。焦点Ｆ１と焦点Ｆ２がＯＮとなっている時間と焦点Ｆ５と焦点Ｆ６がＯＮとなっている時間は同じにしてもよいし、異なっていてもよい。図１２において、焦点Ｆ２と焦点Ｆ５への集束ビームがＯＦＦとなる時刻を同じ時間にすることよって、ＯＦＦとなった直後に変位検出用ビームを送波することができる。【００８４】
変位検出用の超音波ビームの方向は、２つのずり波が観測できる最適な位置、すなわち、２つのずり波の進む方向のどちらにも変位検出用の超音波ビームが平行とならないように、また、できるだけ直交するように制御される。【００８５】
また、図１０のフローチャートに対しては、ステップＨ２において、直交する２組の焦点を指定し、１組の焦点の距離をもう一方の対のＮ倍の距離になるように設定する。さらに、ステップＨ３では、２焦点への集束ビームの照射時間の切替え周期の初期値Ｔｓｔａｒｔ、最終値Ｔｅｎｄ、および間隔ΔＴを設定すると、ステップＨ２で指定したＮ倍の距離に対応した組について、切替え周期の初期値Ｓｓｔａｒｔ、最終値Ｓｅｎｄ、および間隔ΔＳが自動で設定される。【００８６】
さらなるバリエーションとして、乳部について測定を行う場合、リニアアレイ型の探触子の代わりに、図１６（ａ）に示すようなリング状アレイ探触子２００を乳部の全周を囲むように取り付けて、硬さの診断をすることが可能である。複数のリング状アレイ探触子の各探触子１１０はリング状アレイ探触子２００の円周上に配置しており、リング状アレイ探触子の各探触子１１０に対して電子的に遅延を加えることにより、リングの内側の場所にある被検体内の任意の場所に集束ビームを集束することができる。このようにして、例えば図１６（ｂ−１）のように被検体内のある円周上にある２つの異なる焦点Ｆ１とＦ２に対して、集束ビームを放射して、硬さに関する値を測定する方法が挙げられる。各焦点への集束ビームの照射の際、各焦点に対して円の中心と反対側の探触子群を使用することによって、近くの探触子を使うよりもより多くの探触子を使用することができ、所望のビーム形状を作りやすい。また、図１６（ｂ−２）のように、２焦点が円の中心に対して反対方向に位置する場合には、集束ビームをそれぞれ反対方向から照射することができるので、ビーム間の干渉を小さくすることができる。したがって、リング状アレイ探触子の各探触子１１０を用いると、図１４に示した円周に沿った硬さの診断が、より効率的に行える。
【実施例４】
【００８７】
図１７を用いて実施例４について説明する。本実施例では、変位生成用と検出用の２つの超音波探触子を使用する。送波用の探触子と受波用の探触子の位置はそれぞれ単独で移動させることが可能である。測定において、例えば、図１８（ａ）のように、変位生成用超音波探触子６と変位検出用超音波探触子７との間に被検体を置き、変位生成用超音波探触子６では集束ビームの送信、変位検出用超音波探触子７では変位検出用超音波ビームの送受信を行う。また、図１８（ｂ）のように探触子同士の角度があらかじめ固定された状態で２つの探触子を被検体表面に設置するようにしてもよい。設置の方法や、２つの超音波探触子の位置関係は、目的とする測定部位や変位を検出しやすい最適な方法とする。【００８８】
変位生成用超音波探触子６は、リニアアレイ型の探触子を用いてもよい。また、図１９に示すような、２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００を使用してもよい。図１９は、２焦点固定型の超音波トランスデューサの断面形状を示している。２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００は、同じ曲率（すなわち焦点距離）、かつ、同じ開口径を持つ２つの凹面型トランスデューサＡ、Ｂに対して、開口面を平行にして並べた状態で、開口面の中心位置を距離ｄだけ離して組み合わせた構造となる。ただし、両トランスデューサが重なり合う部分は取り除かれる。これにより、２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００を体表面に接触させたとき、体内の目的断層面において、２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００から同じ深さで、かつ、変位検出用超音波探触子７の長軸方向（電子走査方向）に距離ｄだけ離れた２点に集束ビームを照射することが可能となる。ここで、被検体内の２焦点位置よりも深い位置で、かつ、２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００の中心軸上に、２つの焦点への照射された集束ビームが交差する場所が存在する。そのため、２焦点への集束ビームを同時にＯＮとすると、交差する位置Ｆ’においても、変位が生じる可能性がある。これを避けるため、２つの凹面型トランスデューサＡ、Ｂを組み合わせる際に、所望の断層面を中心として正負に同じ角度だけ回転させてから接着することも可能である。これにより、２つの集束ビームが交差する点同士はねじれの位置関係となるため、２つの焦点においてのみ変位を生じさせることが可能となる。ただし、回転角度に応じて焦点間の距離ｄは、回転させないときの距離ｄよりも小さい値となる。【００８９】
２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００は焦点の距離ｄが固定されているので、距離を変更したい場合には、いくつかの組み合わせの２焦点型トランスデューサを予め準備しておき、診断する部位や条件によって、その都度トランスデューサを選択して用いる。【００９０】
体表面に対する変位生成用超音波探触子６の位置の調整は、リニアアレイ型の超音波探触子を使用する場合では、焦点位置設定部１２において設定された焦点に、電子的に制御される。また、２焦点固定型の超音波トランスデューサを使用した場合には、機械的に制御してもよいし、操作者自身が、固定具やステージなどを利用して２焦点固定型の超音波トランスデューサの位置調整をすることも可能である。【００９１】
ここで、２焦点は、操作者によって、先に撮像したＢモード画像や従来方式で撮像されたエラストグラフィー画像を見ながら、図示しない入力装置（キーボード、マウス、タッチパネル等）を用いて決定することも可能であるし、また、撮像した画像の輝度値や組織の形状などに基づいて計算される推定値を焦点位置設定部１２に設定されるようにしてもよい。焦点位置の調整を操作者自身が行った場合、焦点位置設定部１２、および、図１０のフローチャートのステップＨ２の工程は省略する。【００９２】
また、送波用と受波用の超音波探触子が別々であるので、変位検出用受波ビームが焦点位置のスキャンを終わった直後に、次の変位生成送波ビームを送波することも可能であり、時間の短縮ができる。また、送受切替スイッチ２を介さないので、集束ビームと変位検出用の送受波のキャリア周波数を別々にすることが可能であり、したがって、集束ビームの送波と同時に、変位検出用ビームの送受波を行うことができる。これによって、変位が最も大きい状態をモニタリングすることが可能であるし、フレームレートを向上することが出来る。【００９３】
固定型の超音波トランスデューサは、２点以上の複数の焦点を持つトランスデューサとしてもよい。しかし、焦点の個数が増えるにつれて、同じ入力電圧に対して、各焦点における集束超音波の音響インテンシティが小さくなり、したがって、変位量も小さくなる。また、２焦点固定型の超音波トランスデューサ３００の他、所望の撮像面内の空間において、２焦点を持つ構造の焦点固定型の超音波トランスデューサを使用することもできる。ただし、縦方向（体表に対して垂直な方向）に２焦点が並んだ構造の超音波トランスデューサは除かれる。
【実施例５】
【００９４】
本実施例では、癌などの組織を球体と仮定したとき場合の共振周波数から硬さの診断をする方法について説明する。例えば、ずり波弾性率μに対する球体の固有共振周波数は図２０のようなスペクトル分布を持つ（非特許文献３）。図中の縦軸の０と交差するときの周波数を共振周波数とすると、正常部位（μ＝１）に比べて癌（μ＝３０）のずり波弾性率が３０倍大きいとき、共振周波数が約７倍大きくなることがわかる。【００９５】
図２１に本実施例のシステム構成図を示す。実施例１と異なるのは、硬さスペクトル計算部２６が、スペクトル解析部３０、硬さ演算部位大きさ推定部３２、硬さ演算部３１とから構成されている点である。球体の共振周波数から硬さの診断をする場合、硬さ演算部位大きさ推定部３２では、Ｂモード画像や従来方式で撮像されたエラストグラフィー画像から球の半径ｒを画像処理によって求める。半径ｒは操作者によって入力してもよい。スペクトル解析部３０にて、ピーク値となる切換え周波数ｆＭを解析した後、硬さ演算部３１において、半径ｒと切換え周波数ｆＭからずり波弾性率などの硬さの値を計算する。硬さ演算部位大きさ推定部３２で推定された半径ｒは数値、もしくは、半径ｒを持つ円として表示部５に表示し、また、ピークの周波数とずり波弾性率を表示する。【００９６】
ここでは球体について説明したが、円、楕円体、リング等、診断部位に最適な形状の固有共振周波数を用いることも可能である。【００９７】
これらの実施例において、測定に要する時間について考察する。ここで、図２２に示すように、被検体内の温度上昇は集束ビームの照射時間、照射時間間隔に依存する。音響インテンシティが同じ場合でも、バーストチャープ法による１回の集束ビームの照射時間が長く、複数の集束ビーム照射の時間間隔が短いほど温度の上昇の上昇率は大きくなる。生体の安全性を保つためには、最大温度上昇が１℃より小さくなるように照射時間や照射時間間隔を制御する。【００９８】
数百μｓ〜数ｍｓの切替え周期でバーストチャープ法によるビームの送波を行った場合の温度上昇について考える。例えば、生体の熱伝導率に基づく計算から、音響インテンシティが１ｋＷ／ｃｍ２、生体の減衰率が０．５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ、照射時間が１ｍｓのとき、最大上昇温度は約０．１℃程度と見積もられる。また、計算結果から最大上昇温度からビーム照射前の初期の状態の温度に戻るまでの時間（緩和時間）はおよそ５ｓである。したがって、温度に対する安全性を保つためには、ある焦点の組に対するバーストチャープ法によるビーム送波の終了時刻から、同じ焦点の組に対する次のバーストチャープの送信開始時刻までの時間間隔を常に５ｓ以上にするか、上昇温度が１℃になるまでの間、バーストチャープ信号の送信を複数回送信して測定を行う必要がある。これを実施例１の図５を例に説明する。ここでは、参照信号の取得は初めの１回のみとする。【００９９】
バーストチャープ信号の照射時間をＴＢ、変位検出用ビームの送受信時間をＴ０（２）、変位検出用ビームの送波後から次のバーストチャープ信号が照射されるまでの時間をＴ０（３）、最後の変位検出用ビームの受信が終了した時刻から次の測定までの時間（待機時間）をＴ０（４）とする。【０１００】
まず、１つの焦点の組について測定を行う場合について考える。測定時間を最も短くするには、Ｔ０（３）を０とする。このとき、Ｔｍの個数ｍは１℃／（１回のビーム照射による温度上昇Ｅ１）で決まる。したがって、Ｅ１が０．１℃の場合、ｍ＝１０となる。Ｔ０（１）、およびＴＢ＋Ｔ０（２）、図２２のステップＨ７の断層像取得時間を全て約１０ｍｓであるとすると（１０＋１０＊１０＋１０）＝１２０ｍｓで測定が終了する。このとき、フレームレートは１／１２０ｍｓ＝８Ｈｚとなる。ただし、測定後には温度が約１℃上昇しているので、再び元の温度になるまで次の測定は開始せずに待機状態（Ｔ０（４）＝約５秒間）になる。待機時間に他の部位の測定を行うようにしてもよい。【０１０１】
安全性を重視する場合、Ｔ０（３）を５秒とすれば、温度が測定開始時と同じ温度になるので、ｍは温度上昇に関係なく決定できる。この場合、測定時間はほぼｍに比例し、例えばｍ＝５のとき、５＊５＝２５秒となり、フレームレートは０．０４となる。また、待機時間を設けなくても次の測定を行うことができる。【０１０２】
Ｔ０（３）は０から５秒の範囲で設定することができる。Ｔ０（３）が小さければ、測定時間は短くなるが、Ｔｍの個数が制限され、待機時間が長くなる。また、Ｔ０（３）が大きければ、測定可能なＴｍの個数が増え、待機時間が短くなるが、測定時間が長くなる。【０１０３】
複数の焦点の組をスキャンして測定する場合について考える。焦点の組の数を１０とする。Ｔ０（３）＝０とした場合、上述の１つの焦点の組の場合に対して、（１０＋１０＊１０＊１０＋１０）＝１０２０ｍｓとなる。このときフレームレートは０．１となる。また、Ｔ０（３）＝５秒のとき、各焦点の組における温度上昇が他の焦点の組に影響しなければ、Ｔ０（３）の間に複数の組の測定を行うことができる。したがって、フレームレートは１つ焦点の組の場合の測定時間と同じとなる。【０１０４】
測定の際には、音響インテンシティ、ＴＢ、Ｔ０（３）などのパラメータに対する、最高上昇温度、緩和時間、温度上昇領域などの情報を、予め図示しない記録媒体に記憶しておき、最適なフレームレートで測定するように中央制御部３で制御する。待機時間になったら、画面表示や音で操作者に知らせるようにしてもよい。また、図１０のステップＨ３の工程において、測定の所要時間、設定可能なＴｍの個数、待機時間、Ｔａｌｌ＝（測定の所要時間＋待機時間）等を表示してもよい。【０１０５】
次に、硬さ測定における誤差について検討する。図２３（ａ−１）、（ａ−２）には、１焦点に集束ビームを照射して組織を変形させて、発生したずり波の変位を、ずり波の伝搬方向で等間隔の複数の位置（例えばＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４）で測定し、変位と時間の関係を導出する方法を示す。この方法では、図２３（ａ−２）のように、変位がピークとなる時間と各観測位置との関係を線形近似したときの直線の傾きからずり波の速度ｃを推定することができる。その際、変位波形に点線で示される雑音が存在し、ピーク値を求める際の誤差となる。誤差を小さくするには、サンプリング周波数を高くして、ピーク値を算出する際にできるだけ多くのデータを使用する方法が考えられる。しかし、この方法では、ピーク値を求める演算に使用できる波形信号のデータはピーク値付近のデータに限られる。また、別の方法として波形全体でフィッティングをする方法があるが、この場合、変位波形全てのデータを使用することができるが、変位波形の形状を仮定しなければならないので、ピークの位置がずれる可能性がある。また、変位波形の雑音をローパスフィルタで除去する場合、波形そのものの形も変形するので、ピーク位置がずれてしまう可能性がある。【０１０６】
次に、本実施例で提案する２焦点バーストチャープ法における誤差について図２３（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）を用いて説明する。例えば図２３（ｂ−１）において、ある切替え周期Ｔｍのとき、観測位置Ａにおいては変位量の絶対値が極大値となり、観測位置Ｂでは変位量の絶対値が極小値となる（図２３（ｂ−２））。ずり波の変位方向の複数の観測位置でモニタリングする場合、各観測位置に対する変位量の絶対値は、例えば図２３（ｂ−３）のような曲線となる。先述したとおり、切替え周期Ｔｍを変化させたときに、変位量の絶対値がピークとなるとき（図７（ａ））の切換え周期ＴＭからずり波速度を推定する。この方法において、図２３（ｂ−２）に示されるように、変位波形に点線で示される雑音が存在し、極大値を計算する際に誤差となる。ここで、雑音を除去するために変位の絶対値の積分値を計算することが可能である。例えば、観測点Ａに対する積分値は０でない値であるのに対して、観測点Ｂに対する積分値はほぼゼ０になる。この積分演算では、波形信号のデータ全てを使用することができ、また、波形形状の変化などを考慮する必要がない。したがって、提案手法では図２３（ａ−１）、（ａ−２）の方法に比べ、多くのデータを使用して硬さの測定ができるため誤差が小さいといえる。【０１０７】
これらのすべての実施例において、リニアアレイ型の探触子の代わりに２次元探触子を使用してもよい。また、探触子には、セラミック、高分子、半導体の探触子などを使用するが、これらに限らない。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、超音波装置分野に適応可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…超音波探触子、２…送受切替スイッチ、３…中央制御部、４…デジタルスキャンコンバータ、５…表示部、１０…変位生成部、１１…変位生成用送波波形生成部、１２…焦点位置設定部、１３…変位生成用送波ビーム生成部、１４…ビーム時間設定部、２０…変位検出部、２１…変位検出用送波波形生成部、２２…変位検出用送波ビーム生成部、２３…変位検出用受波ビーム演算部、２５…検波部、２６…硬さスペクトル計算部、３０…スペクトル解析部、３１…硬さ演算部、３２…硬さ演算部位大きさ推定部、１００…超音波探触子１の各素子、１１０…リング状アレイ探触子の各探触子、２００…リング状アレイ探触子、３００…２焦点固定型の超音波トランスデューサ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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