(57)【要約】【課題】  指定された深さ範囲によっては、視認性が高まらない限度がある。【解決手段】  本発明の被検体情報取得装置は、反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、前記複数の受信信号を用いて固定の重みで加算処理し、第１の分布情報を取得する手段と、前記複数の受信信号を用いて適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する手段と、前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像情報を出力する表示制御手段と、を有し、前記表示制御手段は、ユーザーにより入力された、前記音響特性に関する分布を表示する深さ範囲の情報を受け、前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１と第２の分布情報とが合成された合成画像を、前記音響特性に関する分布として画像情報を出力する。【選択図】  図１
2014042726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に弾性波を送信し、被検体内の各位置で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
前記複数の受信信号を用いて固定の重みで加算処理し、前記被検体内の各位置からの反射波に対応する信号を走査線信号として複数取得し、前記複数の走査線信号を用いて第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、前記被検体内の音響特性に関する分布を示す画像を表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
を有し、
前記表示制御手段は、
ユーザーにより入力された、前記音響特性に関する分布を表示する前記被検体内の深さ範囲の情報を受け、
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された合成画像を、前記音響特性に関する分布を示す画像として前記表示手段に表示させるための画像情報を出力することを特徴とする被検体情報取得装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、
前記深さ範囲の情報を受け、前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合に、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像又は前記合成画像を表示させるための画像情報を出力する第１のモードと、
前記深さ範囲の情報を受けた場合に、前記深さ範囲に対応する領域の前記第１の分布情報の画像を表示させるための画像情報を出力する第２のモードと、
を選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
【請求項３】
前記表示制御手段は、
前記深さ範囲の情報を受け、前記深さ範囲が所定の範囲と同じもしくは広い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第１の分布情報の画像を表示させるための画像情報を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
【請求項４】
前記表示制御手段は、
前記ユーザーにより入力された深さ範囲と、前記音響特性に関する分布を表示するための前記表示手段の画面内の表示エリアと、の関係により、前記音響特性に関する分布の表示倍率を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項５】
前記表示制御手段は、
前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像又は前記合成画像を表示させる場合に、
前記深さ範囲に対応する領域を少なくとも含む範囲の前記第１の分布情報の画像と、前記範囲の第１の分布情報の画像内における前記深さ範囲に対応する領域を示すガイドと、を表示させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項６】
前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、注目方向に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項７】
前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、深さ方向の注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項８】
前記表示制御手段は、
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記合成画像を、前記音響特性に関する分布として前記表示手段に表示させるための画像情報を出力し、
前記深さ範囲に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成比率を変化させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
【請求項９】
被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像を表示手段に表示する表示方法であって、
前記取得された分布情報は、
被検体に弾性波を送信し被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる受信信号を用いて固定の重みで加算処理し、前記被検体内の各位置からの反射波に対応する信号である走査線信号を複数取得し、複数の前記走査線信号を用いることで得られる第１の分布情報と、
前記複数の受信信号を用いて前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことにより得られる第２の分布情報と、
を含み、
ユーザーにより入力された、前記音響特性に関する分布を表示する前記被検体内の深さ範囲の情報を受け、
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された合成画像を、前記音響特性に関する分布を示す画像として表示するステップを有することを特徴とする表示方法。
【請求項１０】
前記深さ範囲の情報を受け、前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合に、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像又は前記合成画像を表示する第１のモードと、
前記深さ範囲の情報を受け、前記深さ範囲に対応する領域の前記第１の分布情報の画像を表示する第２のモードと、
を選択可能に実行することを特徴とする請求項９に記載の表示方法。
【請求項１１】
前記深さ範囲が所定の範囲と同じもしくは広い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第１の分布情報の画像を表示することを特徴とする請求項９又は１０に記載の表示方法。
【請求項１２】
前記ユーザーにより入力された深さ範囲と、前記音響特性に関する分布を表示するための前記表示手段の画面内の表示エリアと、の関係により、前記音響特性に関する分布の表示倍率を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の表示方法。
【請求項１３】
前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像又は前記合成画像を表示する場合に、
前記深さ範囲に対応する領域を少なくとも含む範囲の前記第１の分布情報の画像と、前記範囲の第１の分布情報の画像内における前記深さ範囲に対応する領域を示すガイドと、を表示することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の表示方法。
【請求項１４】
前記第２の分布情報は、前記複数の受信信号を用いて、注目方向に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように適応型信号処理が行われることにより得られる分布情報であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の表示方法。
【請求項１５】
前記第２の分布情報は、前記複数の受信信号を用いて、深さ方向の注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように適応型信号処理が行われることにより得られる分布情報であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の表示方法。
【請求項１６】
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記合成画像を、前記音響特性に関する分布として表示し、
前記深さ範囲に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成比率を変化させることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の表示方法。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の表示方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラムに関する。特に、被検体に弾性波を送信し、被検体からの反射波を受信することにより得られる分布情報を表示するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体情報取得装置である超音波診断装置の分野では、パルスエコー法によって、超音波（弾性波）を送信して、被検体内部で反射した反射波を受信し、超音波エコー画像を取得する装置が知られている。特許文献１には、超音波を受信することにより得られる複数の受信信号を用いて整相加算や包絡線検波等の処理を行うことにより超音波画像（特に動画）を生成する装置が開示されている。特許文献１では、ユーザーが、拡大表示させたい領域を関心領域ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として指定すると、表示手段にはその領域の拡大画像が表示される。また、ユーザーは拡大画像のデータにフィルタ処理を行うかどうかを指示できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、表示された拡大画像は、拡大前の画像と同じく、整相加算を行った後の走査線信号（エコーデータ）に対して包絡線検波を行うことにより取得した画像である。しかしながら、このような処理で得られる画像は、拡大しても視認性が高まらない限度があることが考えられる。
【０００５】
また、拡大操作と類似の操作として、ユーザーが被検体内の観察したい深さ（超音波ビームの送信方向における距離）の範囲を指定する場合がある。このように深さ範囲を指定した場合、指定された深さ範囲と、表示手段の画面内の表示エリアと、に応じて画像の表示倍率が変化する。つまり、表示エリアのサイズが決まっている場合、観察する深さ方向の範囲として、浅い位置まで指定した場合のほうが、深い位置まで指定した場合よりも、被検体内の画像は拡大して表示される。この場合、拡大操作と同様の課題が生じ、指定された深さ範囲によっては、視認性が高まらない限度があることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、ユーザーが観察する深さ方向の範囲を指定する場合において、より高解像度な画像を表示手段に表示させるための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】
【０００７】
本発明の被検体情報取得装置は、被検体に弾性波を送信し、被検体内の各位置で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
前記複数の受信信号を用いて固定の重みで加算処理し、前記被検体内の各位置からの反射波に対応する信号を走査線信号として複数取得し、前記複数の走査線信号を用いて第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、前記被検体内の音響特性に関する分布を示す画像を表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
を有し、
前記表示制御手段は、
ユーザーにより入力された、前記音響特性に関する分布を表示する前記被検体内の深さ範囲の情報を受け、
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された合成画像を、前記音響特性に関する分布を示す画像として前記表示手段に表示させるための画像情報を出力することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の表示方法は、被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像を表示する表示方法であって、
前記取得された分布情報は、
被検体に弾性波を送信し被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる受信信号を用いて固定の重みで加算処理し、前記被検体内の各位置からの反射波に対応する信号である走査線信号を複数取得し、複数の前記走査線信号を用いることで得られる第１の分布情報と、
前記複数の受信信号を用いて前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことにより得られる第２の分布情報と、
を含み、
ユーザーにより入力された、前記音響特性に関する分布を表示する前記被検体内の深さ範囲の情報を受け、
前記深さ範囲が所定の範囲より狭い場合は、前記深さ範囲に対応する領域の前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された合成画像を、前記音響特性に関する分布を示す画像として表示するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、適応型信号処理を用いて取得した画像を表示することで、指定された深さ方向の範囲に対応する領域の画像として、より高解像度な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の適用可能な被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。
【図２】固定型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。
【図３】適応型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態の表示方法のフローを示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における深さ指定の例を説明するための模式図である。
【図６】第１の実施形態における表示の例を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態において、第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像とを比較した図である。
【図８】第１の実施形態において表示手段に表示される画面の一例を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態において深さと合成率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。
【００１２】
なお、本発明において、弾性波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波、と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に弾性波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した弾性波）を受信して、被検体内の分布情報を画像データとして取得する装置を含む。取得される被検体内の音響特性に関する分布情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。また、本発明において走査線とは、探触子から送信される弾性波の進行方向に形成される仮想的な線を示す。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、本発明の基本的な装置構成及び処理フローについて説明する。
【００１４】
（被検体情報取得装置の基本的な構成）
本発明の被検体情報取得装置の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明を適用できる被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の変換素子００２を有する探触子００１、受信回路系００５、送信回路系００３、固定型信号処理ブロック００６、適応型信号処理ブロック００７、表示制御手段００８を備える。さらに本発明の被検体情報取得装置は、表示手段００９、入力手段０１０、システム制御部００４を備える。
【００１５】
探触子００１は弾性波を被検体内の複数の位置に送信して、反射波を受信する送受信器であり、弾性波を電気信号に変換する変換素子００２を複数有する。
【００１６】
送信回路系００３は、システム制御部００４からの制御信号に従って、注目位置や注目方向に応じた遅延時間や振幅を有する複数の送信信号を生成する送信信号生成手段である。この送信信号は複数の変換素子００２によって弾性波に変換され、弾性波ビームとして探触子００１から被検体へと送信される。被検体内部の対象物（反射界面や反射体）で反射された弾性波（反射波）は、複数の変換素子００２によって受信され複数の受信信号に変換される。受信信号は受信回路系００５に入力される。
【００１７】
受信回路系００５は、複数の受信信号を増幅し、複数のデジタル信号（デジタル化された受信信号）に変換する受信信号処理手段である。ここで、本発明では、変換素子００２が出力したアナログの受信信号だけでなく、増幅やデジタル変換等の処理を行った信号も受信信号と表現する。受信回路系００５から出力された複数のデジタル信号は、固定型信号処理ブロック００６及び適応型信号処理ブロック００７に入力される。
【００１８】
固定型信号処理ブロック００６は、本発明における固定型信号処理手段に相当する図２は、固定型信号処理ブロック００６内の構成を示している。固定型信号処理ブロック００６内では、まず、整相加算手段である遅延加算回路０１１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号に対して加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理により、走査線信号が複数取得される。なお、この加算処理の際に複数のデジタル信号にそれぞれ重みを乗じた上で加算処理することも可能である。この重みは観察位置や送受信の条件によって変化するが、あらかじめ決められた（固定された）重みを用いることが多い。この整相加算処理は、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。次に、包絡線検波手段である包絡線検波回路０１２が、複数の走査線信号を用いて包絡線検波を行い、第１の分布情報を取得する。固定型信号処理ブロック００６で得られた第１の分布情報は、表示制御手段００８に入力される。
【００１９】
適応型信号処理ブロック００７は、本発明における適応型信号処理手段に相当する。適応型信号処理は、受信信号に応じて、その処理パラメータを適応的に変化させる処理である。特に、適応型信号処理の一つであるＣａｐｏｎ法（拘束付電力最小化規範（ＣＭＰ：Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ）ともいう）は、複数の入力信号に対して、注目方向や注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理する方法である。このような適応型信号処理は空間解像度を向上させる効果がある。適応型信号処理ブロック００７は、深さ方向と、深さ方向に垂直な方向と、のうち少なくとも一つの方向の解像度を向上させた電力強度分布を第２の分布情報として出力する。ここで、深さ方向とは、探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向であり、走査線方向である。適応型信号処理の詳細は、図３を用いて後述する。
【００２０】
表示制御手段００８は、固定型信号処理ブロック００６から第１の分布情報が入力され、適応型信号処理ブロック００７から第２の分布情報が入力される。そして、表示制御手段００８は表示手段００９に表示用の画像情報を出力する。この表示制御手段００８から出力される画像情報を基に、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像が表示手段００９に表示される。表示制御手段００８が行う詳細な処理内容は図４を用いて後述する。なお、表示制御手段００８は、第１の分布情報の画像情報、第２の分布情報の画像情報、第１と第２の分布情報の合成画像情報に対して、エッジ強調やコントラスト調整などの各種画像処理を行い、輝度データの画像情報を出力する。
【００２１】
表示手段００９は、表示制御手段００８から入力された画像情報をもとに画像を表示する。ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。
【００２２】
入力手段０１０は、ユーザーが、深さ方向の範囲（以下、「深さ範囲」ともいう）を指定するための手段である。入力手段０１０としては、マウスやキーボード等のポインティングデバイスや、ペンタブレットタイプ、表示手段００９表面に取り付けたタッチパッド等で構成される。また、装置に設けられたダイヤルやボタンでもよい。ユーザーは、表示手段００９に表示された第１の分布情報の画像を参照しながら、入力手段０１０を用いて深さ範囲の指定を行っても良い。なお、表示手段００９、入力手段０１０は、本発明の被検体情報処理装置が有する構成とはせずに、別に用意してから夫々を本発明の被検体情報取得装置に接続しても良い。また、本発明において、深さ範囲の指定とは、被検体表面をゼロとし被検体表面からの距離を指定することで被検体表面から所定の深さの範囲を指定してもよい。また、被検体表面からの深さではなく、被検体内における第１の所定深さから第２の所定深さまでの範囲を指定してもよい。
【００２３】
（適応型信号処理の詳細）
ここで、本発明の適応型信号処理ブロック００７が行う処理について説明する。図３は、適応型信号処理ブロック００７内の構成を示している。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ適応型信号処理ブロック００７内の構成が異なる。以下、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて、それぞれ本発明の適用可能な適応型信号処理ブロック００７内の構成の例を説明する。
【００２４】
まず、図３（ａ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。Ｐｒｏｃ．Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ．ｐｐ．４８９−４９２（Ｍａｒ．２００５）には、このような深さ方向に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理の手法が記載されている。
【００２５】
ここで、複数の受信信号に対して適応型信号処理を適用した場合の処理についてＣａｐｏｎ法を例にして述べる。
【００２６】
まず複数の受信信号から相関行列を算出するところまでを説明する。最初に、遅延処理回路２０１が、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理（整相処理）を実施する。このようにして算出されるのが、複素表現された受信信号である。ここでｋ番目の素子からの受信信号を処理して得られた信号のｓサンプル目をｘｋ［ｓ］として、ｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］を以下のように定義する。なお、ここでＭは素子数である。
【００２７】
【数１】
2014042726.tif 000003
【００２８】
次にこの入力ベクトルＸ［ｓ］を用いて適応型信号処理部であるＣａｐｏｎ回路２０２が、相関行列Ｒｘｘを算出する。
【００２９】
【数２】
2014042726.tif 000004
【００３０】
式中の右肩のＨは複素共役転置を表し、右肩の＊は複素共役を表す。Ｅ［・］は時間平均を算出する処理であり、サンプルの番号（ここではｓ）を変化させ、その平均を算出することを意味する。
【００３１】
次に、Ｃａｐｏｎ回路２０２は、注目方向以外から探触子に到達する相関性干渉波による影響を抑圧するために、相関行列Ｒｘｘに対して空間平均法を適用し、平均相関行列Ｒ’ｘｘを求める。
【００３２】
【数３】
2014042726.tif 000005
【００３３】
ここでＲｎｘｘは相関行列Ｒｘｘの中の部分行列を表しており、Ｒｘｘの対角成分上を移動し、Ｒｘｘの（ｎ、ｎ）成分をその１番目の対角成分とする位置にあるＫ×Ｋのサイズの行列である。Ｚｎはそれぞれの部分行列を加算する際の係数であり、Ｚｎの総和が１になるように調整される。
【００３４】
Ｃａｐｏｎ法では、ある拘束条件下で出力電力を最小化するための複素ウェイトを求める。複素ウェイトは、複素ベクトルで表現されるウェイト（重み）である。注目方向からの弾性波の受信信号に対する感度を１に拘束した状態で、出力電力を最小化するための最適な複素ウェイトＷｏｐｔはＣａｐｏｎ法においては以下の式で求められる。
【００３５】
【数４】
2014042726.tif 000006
【００３６】
Ｃは拘束ベクトルであり、素子の位置と注目方向に応じて変化するものである。ただし、受信信号に対して整相遅延処理を実施している場合は、平均相関行列のサイズ（この場合はＫ）において、すべての値が１であるベクトルとして構わない。
【００３７】
また、複素ウェイトＷｏｐｔを用いて、算出された電力Ｐｍｉｎは以下のように求まる。この算出された電力Ｐｍｉｎが、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。
【００３８】
【数５】
2014042726.tif 000007
【００３９】
このように、Ｃａｐｏｎ回路２０２は受信信号から相関行列、さらには平均相関行列を求め、その逆行列を用いて複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力分布を取得できる。この複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力は、注目方向からの弾性波の信号に対して感度を１にし、それ以外の方向から到達する弾性波の信号を抑圧した場合のウェイトや電力である。つまり、Ｃａｐｏｎ法では注目方向からの弾性波の信号を選択的に抽出することが可能で、その結果として深さ方向に直交する方向の空間分解能を向上することが出来る。
【００４０】
なお、逆行列を直接求めずに、平均相関行列に対するＱＲ分解と後退代入処理によっても、電力は算出可能である。このように、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いて、受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向に垂直な方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。
【００４１】
次に、図３（ｂ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の２つ目の例を示す。
【００４２】
図３（ｂ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。このような深さ方向の空間分解能を向上するため、適応型信号処理に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）を組み合わせる手法がある。Ｈｉｒｏｆｕｍｉ  Ｔａｋｉ，Ｋｏｕｓｕｋｅ  Ｔａｋｉ，Ｔａｋｕｙａ  Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ  Ｙａｍａｋａｗａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ  Ｓｈｉｉｎａ  ａｎｄ  Ｔｏｒｕ  Ｓａｔｏ：Ｃｏｎｆ  Ｐｒｏｃ  ＩＥＥＥ  Ｅｎｇ  Ｍｅｄ  Ｂｉｏｌ  Ｓｏｃ．２０１０；１：５２９８−５３０１．に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法）と、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法と、を適用した手法について記載されている。
【００４３】
ＦＤＩ法は、受信信号を周波数ごとに分解し、分解された信号の位相を注目位置に応じて変化させることで、注目位置における受信電力を推定する方法である。なお、位相の変化量はある基準位置から注目位置までの距離と周波数に対応した波数の積とからあらかじめ決定できる。
【００４４】
つまり、ＦＤＩ法と適応型信号処理とを組み合わせることは、各周波数成分に分解された受信信号に対して、あらかじめ決定された固定の位相変化量・重みではなく、適応型信号処理によって信号に応じて算出された位相変化量・重みを用いて、注目位置における受信電力を推定することになる。
【００４５】
さらに、パルス波のように広い周波数帯域を有する弾性波の受信信号に対して周波数平均法を用いる際には、参照信号によって受信信号のホワイトニングを行うとよい。
【００４６】
図３（ｂ）では、まず、整相加算手段である遅延加算回路３０１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号の加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理は、固定型信号処理ブロック００６内の整相加算と同じであり、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。
【００４７】
次に、ＦＤＩ適応処理部であるＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２が、遅延加算回路３０１から出力された走査線信号を入力信号として受け取る。そして、この走査線信号から、１回で処理する時間分、つまり処理レンジ分の信号を抽出する。
【００４８】
次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、抽出した信号をフーリエ変換し周波数ごとの成分（Ｘｓ１、Ｘｓ２、Ｘｓ３、・・・、ＸｓＮ）に分割する。一方で、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２には、不図示の参照信号記憶部から少なくとも１つの参照信号が入力される。そして、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、参照信号のフーリエ変換を行い、参照信号を周波数ごとの成分（Ｘｒ１、Ｘｒ２、Ｘｒ３、・・・、ＸｒＮ）に分割する。
【００４９】
次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、下記式に示すホワイトニング処理を行う。
【００５０】
【数６】
2014042726.tif 000008
【００５１】
ここでＸｗｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）はホワイトニング処理後の周波数ごとの成分、ηは安定化のための微小量、＊は複素共役を意味する。ホワイトニング処理された各周波数成分からなるベクトルＸｆを用いて、相関行列Ｒを算出する。
Ｘｆ＝［ＸＷ１，ＸＷ２，・・・，ＸＷＮ］Ｔ
Ｒ＝ＸｆＸｆＴ＊
なおＴは転置を意味する。ここで相関行列ＲはＮ×Ｎのサイズを有する行列となる。次に相関行列Ｒから部分行列を抽出し、それらを平均化する周波数平均法を適用する。
【００５２】
【数７】
2014042726.tif 000009
【００５３】
Ｒ’は周波数平均相関行列、ＲｍはＲｍｉｊを要素に持つ相関行列Ｒの部分行列である。このようにして周波数平均相関行列Ｒ’が算出される。
【００５４】
次に、拘束ベクトルＣが、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２に入力される。拘束ベクトルＣは、処理レンジ内での位置ｒに応じて変化するベクトルであり、以下の式で定義される。
Ｃ＝［ｅｘｐ（ｊｋ１ｒ），ｅｘｐ（ｊｋ２ｒ），・・・，ｅｘｐ（ｊｋ（Ｎ−Ｍ＋１）ｒ）］
これらの周波数平均相関行列Ｒ’ならびに拘束ベクトルＣを用いて、処理レンジ内の電力強度分布Ｐ（ｒ）を算出する。この算出された電力Ｐ（ｒ）が、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。
【００５５】
【数８】
2014042726.tif 000010
【００５６】
η’Ｅは逆行列算出を安定させるために加算した対角行列である。
【００５７】
このように、本例では、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いて、ＦＤＩ法及び適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。
【００５８】
次に、図３（ｃ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の３つ目の例を示す。遅延処理回路４０１は、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理を実施しデジタル信号を出力する。Ｃａｐｏｎ回路４０２は、遅延処理されたデジタル信号を入力としＣａｐｏｎ処理を行う。先ほどと同様の処理は省略するが、最終的にＣａｐｏｎ回路４０２は以下の式で算出される信号Ｙ［ｓ］を出力する。ここでＸ‘［ｓ］はｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］からＷｏｐｔのサイズに合わせたベクトルを抽出したものである。
【００５９】
【数９】
2014042726.tif 000011
【００６０】
この出力Ｙ［ｓ］は注目位置に応じた反射波形の位相情報まで保持しているため、この後のＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行うことが可能となる。ＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ回路３０２では入力された信号Ｙ［ｓ］に対してＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行い電力強度分布を出力する。
【００６１】
このような処理を行うことで、深さ方向に直交する方向ならびに深さ方向の解像度が向上した電力強度分布を得ることが出来る。
【００６２】
なおここでは適応型信号処理の例としてＣａｐｏｎ法の処理について述べたが、他の適応型信号処理である、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法などにおいても本発明の効果が同様に得られる。
【００６３】
（表示方法）
以下、本実施形態の表示方法のフローについて図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の表示方法を説明するためのフローチャートである。
【００６４】
まず、Ｓ１０１で表示制御手段００８は、ユーザーからの深さ方向の範囲指定があるかどうか（深さ範囲情報が入力されているかどうか）を確認する。ユーザーは、マウス等の入力手段０１０を用いて観察したい深さ範囲を指定することが可能である。システム制御部００４には入力手段０１０から、指定された深さ範囲の情報が入力され、システム制御部００４は表示制御手段００８に、指定された深さ範囲の情報をユーザーからの「深さ範囲情報」として出力する。ここで、上述したように、深さ範囲としては、被検体表面をゼロとした場合の被検体表面から所定の深さまでの範囲を示していてもよいし、また、被検体内における第１の所定深さから第２の所定深さまでの範囲を示していてもよい。表示制御手段００８は、ユーザーにより入力された深さ範囲と、表示手段００９の画面内における被検体情報を表示する表示エリアのサイズと、の関係で表示倍率を決定する。表示倍率とは、実際の被検体内の観察領域の大きさに対する、前記観察領域の超音波画像の表示の大きさの倍率を示す。
【００６５】
Ｓ１０１でＹＥＳの場合Ｓ１０２のステップに進み、入力された深さ範囲が、所定の範囲より狭いかどうか比較する。比較するための所定の範囲は、予め装置毎に定められていても良いし、ユーザーにより任意の範囲が設定されても良い。
【００６６】
Ｓ１０２において、入力された深さ範囲が所定の深さより狭い（浅い）場合は、Ｓ１０３のステップに進む。Ｓ１０３では、表示制御手段００８は、入力された深さ範囲に対応する領域の、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報とが合成された合成画像、を表示させるための画像情報を表示手段００９に出力する。表示手段００９は、入力された画像情報に基づき画像表示を行う。
【００６７】
また、Ｓ１０２において、入力された深さ範囲が所定の範囲より広い（深い）場合は、Ｓ１０４のステップに進む。Ｓ１０４では、表示制御手段００８は、入力された深さ範囲に対応する領域の第１の分布情報の画像を表示させるための画像情報を、表示手段００９に出力し、表示手段００９は、入力された画像情報に基づき画像表示を行う。
【００６８】
ここで、本実施形態における、ユーザーにより入力される深さ範囲と、表示エリアと、の関係について詳細に説明する。本実施形態では、Ｓ１０３において、入力された深さ範囲に対応する領域の画像として、第２の分布情報の画像を表示する場合について説明する。
【００６９】
図５は、指定された深さ範囲の例を説明するための図である。図５の左図は、被検体１００内において深さ方向にＡ、Ｂ、Ｃ、３つの範囲の例を示しており、図５の右図は、対応する被検体１００内の第１の分布情報の画像を示している。また図６は、深さ範囲Ａ、Ｂ、Ｃに対応する領域の画像が、表示エリアに表示された場合の例を示す。図６（ａ）は深さ範囲Ａに対応する領域の画像、図６（ｂ）は深さ範囲Ｂに対応する領域の画像、図６（ｃ）は深さ範囲Ｃに対応する領域の画像、を示している。また、深さ範囲の閾値として用いられる所定の範囲（図４のＳ１０２参照）は、図５に示す被検体１００の半分の深さ（仮にＸｍｍとする）の範囲が、装置に予め設定されているものとする。
【００７０】
まず、図５において、ユーザーにより深さ範囲Ａが指定された場合について説明する。深さ範囲Ａの場合、所定の範囲Ｘｍｍより広い（深い）ため、Ｓ１０４のステップに進む。そして、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像として、図６（ａ）に示すように、第１の分布情報の画像が表示される。これは、深さ範囲ＡがＸｍｍより広いため、表示エリアに、深さ範囲Ａの深さ方向における画像を全て表示する場合、表示倍率が大きくないためである。よって、深さ範囲Ａを表示する場合は、通常のＢモード画像である第１の分布情報の画像でも解像度は悪くないため、深さ範囲Ａに対応する領域の第１の分布情報の画像を表示するとよい。
【００７１】
次に、深さ範囲Ｂが指定された場合について説明する。深さ範囲Ｂの場合、所定の範囲Ｘｍｍより狭い（浅い）。よって、Ｓ１０３のステップに進む。そして、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像として、図６（ｂ）に示すように、深さ範囲Ｂに対応する領域の第２の分布情報の画像が表示される。これは、深さ範囲ＢがＸｍｍより狭いため、表示エリアのサイズとの関係で表示倍率が大きくなるためである。よって、深さ範囲Ｂを表示する場合は、視認性を向上するため、高解像度な第２の分布情報の画像を表示するとよい。図６（ｂ）の第２の分布情報の画像は、適応型信号処理として、Ｃａｐｏｎ法の処理（図３（ａ）の例）を行い取得した。
【００７２】
ここで、深さ範囲Ｂにおいて、本実施形態を適用した画像と、本実施形態を適用していない画像と、を比較する。図７（ａ）は、Ｃａｐｏｎ法を行うことにより取得した第２の分布情報の画像であり、図７（ｂ）は、通常のＢモード画像である第１の分布情報の画像である。いずれも深さ範囲Ｂに対応する同じ領域を表示している。これを見ると分かるように、表示倍率によっては、単純に第１の分布情報の画像を表示しても解像度が悪く視認性が低下する。しかしながら、適応型信号処理を行って取得した第２の分布情報の拡大画像は解像度が向上していることが分かる。
【００７３】
次に、深さ範囲Ｃが指定された場合について説明する。深さ範囲Ｃの場合、所定の範囲Ｘｍｍより狭い。よって、深さ範囲Ｂの場合と同様に、Ｓ１０３のステップに進む。つまり、被検体内の音響特性に関する分布を示す画像として、図６（ｃ）に示すように、深さ範囲Ｃに対応する領域の第２の分布情報の画像が表示される。
【００７４】
このように、本実施形態では、表示制御手段００８が、ユーザーにより入力された深さ範囲と、表示手段００９の画面内における表示エリアのサイズと、の関係で表示倍率を決定する。そして、その表示倍率に応じて、第１の分布情報の画像、第２の分布情報の画像、第１及び第２の分布情報の合成画像、のうち、いずれの画像を表示するかが決まる。
【００７５】
また、本実施形態では、深さ範囲に対応する領域の画像を表示した場合に、同じ画面内に第１の分布情報の画像をサムネイル表示することが好ましい。この場合、第１の分布情報の画像は、深さ範囲に対応する領域を含んだ広い範囲の領域を表示する。
【００７６】
図８に、本実施形態の表示の一例を示している。図８に示す表示画面内において、右側の画像が、深さ範囲に対応する領域の画像（本例では、図５の深さ範囲Ｂに対応する領域の第２の分布情報の画像）であり、左上の画像がサムネイル画像１１１である。
【００７７】
サムネイル画像１１１として表示される第１の分布情報の画像は、ユーザーにより指定された深さ範囲に対応する領域を少なくとも含んでおり、超音波の送受信により取得可能な範囲の領域（図５の右図に示す範囲の画像）を表示するとよい。
【００７８】
また、サムネイル表示する場合、サムネイル画像１１１内において、ユーザーにより指定された深さ範囲に対応する領域を示すガイドを表示することが好ましい。図７では、サムネイル画像１１１内に、前記深さ範囲に対応する領域を示すガイド１１２として、点線を表示している。この点線のように、サムネイル画像内における指定された深さ範囲を示すガイドを表示することで、ユーザーは、どの深さ範囲の画像が表示されているのかが把握しやすくなるため好ましい。
【００７９】
また、本実施形態において、表示制御手段００８は、ユーザーにより入力された深さ範囲の情報を受けた場合に、上述してきた図４の表示フローのモードをオフすることも可能である。つまり、深さ範囲が所定の範囲より狭い場合に深さ範囲に対応する領域の第２の分布情報の画像又は合成画像を表示するモード（第１のモード）と、深さ範囲に関係なく第１の分布情報の画像を表示するモード（第２のモード）と、を表示制御手段００８は、選択的に実行可能であることが好ましい。この第２のモードの場合、ユーザーより入力された深さ範囲の情報を受けると、前記深さ範囲に対応する領域の第１の分布情報の画像が表示される。
【００８０】
第１のモードと第２のモードとは、切替えボタンやスイッチ等の入力手段０１０を介して、ユーザーからの入力により選択可能に構成されていることが好ましい。このように、モード選択ができることにより、ユーザーの好みで表示される画像を変更することができ、使い勝手がより向上する。
【００８１】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、ユーザーにより入力された深さ範囲が所定の範囲より狭い場合に、前記深さ範囲に対応する領域の第１及び第２の分布情報の合成画像を表示することを特徴とする。それ以外は第１の実施形態と同じである。本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。また、表示方法の概略は図４で説明したフローと基本的に同じであるため、以下では、第１の実施形態とは異なる部分に絞って説明する。
【００８２】
本実施形態は、ユーザーからの深さ範囲の情報を受け、図４のＳ１０３のステップで、前記深さ範囲に対応する領域の、第１の分布情報と第２の分布情報とが合成された合成画像を表示する。第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像との合成比率は５０：５０のように予め決められていても良いし、ユーザーが任意に設定しても良い。また、深さ範囲に応じて合成比率を変化させても良い。
【００８３】
図９に、深さ範囲と合成率との関係の一例を示す。図９では、深さ範囲が第１の所定範囲より小さい場合は、第１と第２の分布情報の合成率は一定である。この場合、深さ範囲が狭いので、第２の分布情報の画像の合成率は高い（合成画像における第１の分布情報の画像の割合が低く、第２の分布情報の画像の割合が高い）。そして、深さ範囲が第１の所定範囲以上で第２の所定範囲より小さい場合は、深さ範囲が広くなるに従って第２の分布情報の画像の合成率を低くしている（合成画像中における第第１の分布情報の画像の割合が高くし、２の分布情報の画像の割合を低くする）。さらに、深さ範囲が第２の所定値以上の場合は、第１と第２の分布情報の合成率を一定としている。この場合、深さ範囲が広いため、第２の分布情報の画像の合成率を低くしている。
【００８４】
このように深さ範囲に応じて合成率を変化させることにより、第１の分布情報と第２の分布情報とをよりスムーズで違和感のなく切り替えることが可能であり、ユーザーの操作性の向上が望める。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００８６】
００１  探触子
００２  変換素子
００３  送信回路系
００４  システム制御部
００５  受信回路系
００６  固定型信号処理ブロック
００７  適応型信号処理ブロック
００８  表示制御手段
００９  表示手段
０１０  入力手段
【図１】
2014042726.tif 000012
【図２】
2014042726.tif 000013
【図３】
2014042726.tif 000014
【図４】
2014042726.tif 000015
【図９】
2014042726.tif 000016
【図５】
2014042726.tif 000017
【図６】
2014042726.tif 000018
【図７】
2014042726.tif 000019
【図８】
2014042726.tif 000020