(57)【要約】【課題】弾性画像及び弾性画像に精度良く対応する圧縮情報を提供して、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させる。【解決手段】被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で取得された超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める弾性情報演算手段と、現時刻における前記弾性情報を取得時刻の異なる過去の連続する複数の前記弾性情報を用いて平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された前記弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、前記平滑化の対象となった前記弾性情報のそれぞれの取得時刻における前記被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報を平滑化してなる圧縮情報を前記弾性画像と共に表示することを特徴とする。【選択図】  図６
2014000454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める手段と、取得時刻の異なる前記弾性情報を平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、
前記平滑化の対象となる弾性情報のそれぞれの取得時刻における、前記被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報を平滑化して、前記弾性画像と共に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記弾性画像に関心領域を設定する手段を有し、設定された前記関心領域内の前記計測点を、前記圧力の変化に応じて変位する前記被検体の組織に追従させ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】
被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める手段と、取得時刻の異なる前記弾性情報を平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、
前記平滑化処理手段は、前記被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報が同等な状態で取得した弾性情報間で平滑化をおこなうことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
前記平滑化処理は、平滑化の対象となる弾性情報又は／及び圧縮情報の加算平均処理、中央値を求める処理、又はパーシスタンス処理のいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記圧縮情報は、前記被検体の体表面に加わる圧力、前記被検体の組織に加わる圧力、前記被検体の組織の変位、又は前記被検体の組織の歪みのいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記圧縮情報は、ＥＣＧ波形における位相もしくは振幅値、又は血流ドプラによる血流速度のいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記弾性情報は、前記被検体の組織の変位、歪み又は弾性率のいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記平滑化処理手段は、前記圧縮情報が設定範囲内の時に取得された前記弾性情報間でのみ、前記平滑化処理をおこなうことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【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、被検体の組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像及びこれに対応する圧縮情報を精度良くユーザに提供し、診断における鑑別性を向上させることができる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置では、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、被検体の対象組織に探触子２を当てて一定の応力を加え、５％〜２０％程度の歪みが生じた状態で０．２％〜１％程度の微少な歪み変化を生じさせながら、組織の硬さ又は軟らかさを表す歪みや弾性率などの弾性情報を演算している。そして、その弾性情報に応じて、例えば色相や輝度により階調を付けた弾性画像を生成して表示している。検査者は、この弾性画像により組織の弾性情報を認識して、組織の良悪性を鑑別することとなる。
【０００３】
ここで、非特許文献１に記載されているように、組織の弾性は一般に非線形性の特性を有しており、図３のような応力−歪みの関係を持っている。弾性率はこの特性曲線の傾きで与えられるため、絶対的な圧縮状態（歪みε、圧力（応力）σ）に依存して弾性率は変化する。また、同文献に示されるように、この非線形性の程度が組織毎に異なるため、歪みの条件が５％か２０％かによって、乳管がんと繊維組織の弾性率の大小関係が入れ替わるなど、良悪性鑑別を高精度に行うためには、図４に示すように、絶対的な圧縮状態を基準にして評価することが必要となる。
【０００４】
ところで、弾性画像を生成する際に、例えば特許文献１などに記載されているように、過去に演算された、つまり取得時刻の異なる弾性情報間でパーシスタンス処理などの平滑化をおこない、ノイズ成分を除去した高いＳ／Ｎ比の弾性画像を生成することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５５８３２４号公報
【非特許文献１】Krouskop T, et al : Elastic Moduli of Breast and Prostate Tissues  Under Compression.Ultrasonic Imaging 20 : 260-274, 1998.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている平滑化処理を用いて生成された弾性画像では、組織の鑑別を精度良くおこなえない場合がある。
【０００７】
すなわち、上述のように生体組織は圧縮に対して非線形の応答を示し、圧縮の程度に応じて硬さが変化するので、組織を鑑別する際には、弾性画像に表れる組織の硬さを、この弾性画像が得られた時の圧縮状態と対応付けて評価する必要がある。しかし、特許文献１の技術では、このような事実は考慮されていないため、例えば、現時刻での圧縮状態とは異なる圧縮状態下において得られた過去の弾性情報との間で平滑化処理がおこなわれ、現時刻での圧縮状態とは厳密には相関しない弾性画像が生成される。
【０００８】
さらに、この弾性画像は、現時刻の圧縮状態に至るまでの圧縮状態の変動状況に依存した画像となるため、確定的な診断が妨げられる場合がある。
【０００９】
本発明は、弾性画像及び弾性画像に精度良く対応する圧縮情報を提供して、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置の第１態様は、被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める手段と、取得時刻の異なる弾性情報を平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、平滑化の対象となる弾性情報のそれぞれの取得時刻における、被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報を平滑化して、弾性画像と共に表示することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本態様では、平滑化された弾性情報に基づいた弾性画像を表示すると共に、この平滑化の対象となった弾性情報のそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化して表示している。したがって、ノイズ成分を除去した高いＳ／Ｎ比の弾性画像を提供しつつ、この弾性画像と精度良く相関する圧縮情報を提供することができる。その結果、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることができる。
【００１２】
この場合において、弾性画像に関心領域を設定する手段を有し、設定された関心領域内の計測点を、圧力の変化に応じて変位する被検体の組織に追従させることが望ましい。
【００１３】
つまり、被検体の組織は加えられる圧力の変化に応じて変位するので、関心部である鑑別対象の組織に関心領域を設定した場合に、例えば、圧縮状態の変化によって関心領域内に鑑別対象とは異なる周囲組織が遷移してきて、鑑別対象組織と周囲組織の弾性情報を混合して平滑化処理した結果、弾性画像の空間分解能の劣化を招く恐れがある。しかし、これによれば、関心領域内の計測点を被検体の組織の変化に追従させているので、常に同一の鑑別対象組織の弾性情報を計測し、この弾性情報同士で平滑化処理をおこなうので、弾性画像の空間分解能の劣化を抑制することができる。
【００１４】
また、本願発明の超音波診断装置の第２態様は、被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める手段と、取得時刻の異なる弾性情報を平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、平滑化処理手段は、被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報が同等な状態で取得した弾性情報間で平滑化をおこなうことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本態様では、圧縮情報が同等な状態、つまり同じ圧縮状態で得られた弾性情報のみを対象として平滑化をおこない、平滑化された弾性情報に基づく弾性画像を表示している。したがって、この弾性画像が表示された際に同時に表示される圧縮情報は、上述の第１態様のような平滑化をおこなわずとも、弾性画像に表れる組織の硬さなどの弾性情報に精度良く相関したものとなる。その結果、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることができる。
【００１６】
この場合において、平滑化処理手段は、圧縮情報が設定範囲内の時に取得された弾性情報間でのみ、平滑化処理をおこなうことが望ましい。
【００１７】
これによれば、計測された全ての弾性情報に対して平滑化処理をおこなうのではなく、圧縮情報が設定範囲内、つまり、鑑別に必要な基準圧縮状態を満たしたときに計測された弾性情報にのみ平滑化処理をおこなうので、圧縮状態が設定範囲内の弾性情報のみを確保しておけばよく、必要とするメモリ量を節約することができる。また、この圧縮情報の設定範囲は、ユーザが任意に選択することが可能である。
【００１８】
また、第１態様及び第２態様の超音波診断装置において、以下の態様を適宜採用することができる。すなわち、平滑化処理としては、平滑化の対象となる弾性情報又は／及び圧縮情報の加算平均処理、中央値を求める処理、又はパーシスタンス処理のいずれか一つを適宜採用することができる。
【００１９】
また、圧縮情報としては、被検体の体表面に加わる圧力、被検体の組織に加わる圧力、被検体の組織の変位、被検体の組織の歪み、ＥＣＧ波形における位相、ＥＣＧ波形における振幅値、又は血流ドプラによる血流速度のいずれか一つを適宜採用することができる。
【００２０】
また、弾性情報としては、被検体の組織の変位、歪み又は弾性率のいずれか一つを適宜採用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、弾性画像及び弾性画像に精度良く対応する圧縮情報を提供して、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図である。
【図２】超音波探触子により対象組織に圧迫を加える圧縮操作の一例を説明する図である。
【図３】乳腺、脂肪組織の応力−歪み線図の一例を示す図である。
【図４】基準圧縮状態を設定して、組織の鑑別をおこなう一例を説明する図である。
【図５（Ａ）】超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図５（Ｂ）】圧迫板及び圧力センサを備えた超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図５（Ｃ）】圧迫板に参照変形体を備えた超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図６】被検体に加える圧力を変化させる過程で得られた弾性フレームデータを計測した時刻と、その時の圧縮状態との関係をプロットしたグラフの一例を示す図である。
【図７】弾性画像と、平滑化処理後の圧縮情報及び平滑化処理後の弾性情報代表値の大きさの関係をプロットしたグラフとを示す図である。
【図８】圧縮状態の変化の過程で変位する被検体の組織に追従させて自動的に計測点を変更することを説明する図である。
【図９】同一の圧縮状態で得られた弾性情報間で加算平均化処理を施して、関心部の境界部が滲み込まず弾性画像の空間分解能を劣化を防ぐ一例を示す図である。
【図１０】ＲＯＩにおける応力σの情報を圧縮情報として適用し、弾性情報との関係を評価する一例を示す図である。
【図１１】頚動脈及び頚動脈内のプラークの弾性情報を診断する場合の診断画像の一例を示す図である。
【図１２】ＥＣＧ波形の一例を示す図である。
【図１３】超音波ドプラによる血流速度の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】診断基準となる圧縮状態を予め設定しておいて、その条件下での弾性情報によって鑑別をおこなう一例を示す図である。
【図１５】弾性画像を２画面で表示する一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図である。図１に示すように被検体１に当接して用いられる超音波の探触子２は、図５（Ａ）に示すように、被検体１との間で超音波を送信及び受信する複数の振動子が整列された超音波送受信面２１を有して形成されている。探触子２は、送信回路３から供給される超音波パルスにより駆動され、機械式又は電子的にビーム走査を行うようになっている。送受信制御回路４は、探触子２の複数の振動子を駆動する超音波パルスの送信タイミングを制御して、被検体１内に設定される焦点に向けて超音波ビームを形成するようになっている。また、送受信制御回路４は、探触子２の振動子の配列方向に電子的に超音波ビームを走査するようになっている。
【００２５】
一方、探触子２は、被検体１内から発生する反射エコー信号を受信して受信回路５に出力する。受信回路５は、送受信制御回路４から入力されるタイミング信号に従って、反射エコー信号を取り込んで増幅などの受信処理を行う。受信回路５により受信処理された反射エコー信号は、整相加算回路６において複数の振動子により受信された反射エコー信号の位相を制御し、一点又は複数の収束点に対して超音波受波ビームを形成する。整相加算回路６において整相加算された反射エコー信号（以下、超音波断層データという。）は、信号処理部７に入力され、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理がなされる。なお、整相加算回路６において生成される超音波断層データの高周波（ＲＦ）信号は、複合復調したＩ、Ｑ信号であっても良い。このようにして、探触子２で超音波ビームを被検体１の体内で一定方向に走査し、一枚の断層像に対応した超音波断層データを得るようになっている。
【００２６】
信号処理部７により処理された超音波断層データは白黒スキャンコンバータ８に導かれ、ここにおいてディジタル信号に変換されるとともに、超音波ビームの走査面に対応した２次元の断層像データに変換される。すなわち、白黒スキャンコンバータ８は、運動組織を含む被検体１内のＲＦ信号フレームデータを超音波周期で取得し、そのフレームデータを画像に変換して表示するために、テレビ同期で読み出すための断層走査手段及びシステムの制御を行うための手段となるもので、信号処理部７からの反射エコー信号をディジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器と、このＡ/Ｄ変換器でディジタル化された断層像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、これらの動作を制御するコントローラなどから構成されている。これらの信号処理部７と白黒スキャンコンバータ８によって断層像の画像再構成手段が構成される。白黒スキャンコンバータ８から出力される断層像データは、切替加算部９を介して画像表示器１０に供給されて断層像が表示されるようになっている。
【００２７】
画像表示器１０は、白黒スキャンコンバータ８によって得た時系列の断層像データを表示するもので、切替加算部９を介して入力される画像データをアナログ信号に変換するＤ/Ａ変換器と、このＤ/Ａ変換器からのアナログビデオ信号を入力して画像として表示するカラーテレビモニタとからなる。
【００２８】
一方、整相加算回路６から出力される超音波断層データは、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に導かれる。ＲＦ信号フレームデータ選択部１１は、超音波ビームの走査面（断層面）に対応するＲＦ信号群を、フレームデータとして複数フレーム分を選択してメモリなどに格納する。変位演算部１２は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に格納されている取得時刻が異なる複数対のフレームデータを順次取り込み、取り込んだ一対のフレームデータに基づいて断層面における複数の計測点の変位ベクトルを求め、変位フレームデータとして歪み／弾性率演算部１３及び平滑化処理部１４に出力するようになっている。
【００２９】
歪み／弾性率演算部１３は、入力される変位フレームデータに基づいて断層面における複数の計測点の歪みを求め、歪みフレームデータとして平滑化処理部１４に出力するようになっている。また、歪み／弾性率演算部１３は、圧力計測部１９から被検体に加えられた圧力計測データを取り込み、被検体各部の応力分布を求め、先に求めた歪みフレームデータと応力分布とから弾性率を求め、弾性フレームデータとして、平滑化処理部１４に出力するようになっている。圧力計測部１９は、図５（Ｂ）に示すように、超音波送受信面２１に合わせて装着された圧迫板２２上に備えられた圧力センサ２３の出力信号を取り込み、被検体１の体表面に加えられた圧力を計測し、計測した圧カデータを歪み／弾性率演算部１３及び平滑化処理部１４に送出する。なお、圧力計測は、図５（Ｃ）に示すように、圧迫板２２の前面に装着された参照変形体２４を装着した探触子２を用い、参照変形体２４の変位フレームデータに基づいて体表面に加えられた圧力を計測するようにすることもできる。これらの圧力計測法は、特開２００５−１３２８３号公報又は特開２００５−６６０４１号公報に記載されている。
【００３０】
そして、本実施例の特徴部である平滑化処理部１４は、詳しくは後述するが、変位演算部１２から入力される変位フレームデータ、歪み／弾性率演算部１３から入力される歪みフレームデータ、弾性フレームデータのうちのいずれかと、圧力計測部１９から入力される圧力計測データとに基づいて平滑化処理をおこない、弾性データ処理部１５へ出力する。
【００３１】
弾性データ処理部１５は、平滑化処理部１４から入力される弾性フレームデータに座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理を施して、カラースキャンコンバータ１６に送出するようになっている。
【００３２】
カラースキャンコンバータ１６は、弾性データ処理部１５から出力される弾性フレームデータを変換してカラーの弾性画像を生成し、切替加算部９を介して画像表示器１０に表示させるようになっている。つまり、カラースキャンコンバータ１６は、予め設定された弾性（変位、歪み又は弾性率）の上限値及び下限値の範囲に基づいて、弾性画像に階調化（例えば、２５６階調）された赤、緑、青などの色相コードを付与する。例えば、弾性フレームデータの弾性率が大きく計測された硬い領域は青色コードに変換し、逆に弾性率が小さく計測された柔らかい領域は赤色コードに変換する。なお、カラースキャンコンバータ１６に代えて、白黒スキャンコンバータを用いることができる。この場合は、弾性率が大きく計測された硬い領域は輝度を明るく、逆に弾性率が小さく計測された柔らかい領域は輝度を暗くするなどにより、弾性率の分布を表すことができる。
【００３３】
また、切替加算部９は、白黒スキャンコンバータ８から出力される白黒の断層像データと、カラースキャンコンバータ１６から出力されるカラーの弾性画像データとを入力し、両画像を切り替えていずれか一方を表示させる機能と、両画像の一方を半透明にして加算合成して画像表示器１０に重ねて表示させる機能と、両画像を並べて表示させる機能を有して形成されている。また、シネメモリ部１８は、切替加算部９から出力される画像データをメモリに格納し、制御インターフェイス部１７からの指令に従って、過去の画像データを呼び出して画像表示器１０に表示するようになっている。さらに、選択された画像データをＭＯなどの記録メディアへ転送することが可能になっている。
【００３４】
次に、このように構成される本実施形態の基本的な動作について説明する。まず、探触子２により被検体１に加える圧力を変化させながら、被検体１に超音波ビームを走査するとともに、走査面からの反射エコー信号を連続的に受信する。そして、整相加算回路６から出力されるＲＦ信号に基づいて、信号処理部７及び白黒スキャンコンバータ８により断層像が再構成され、切替加算部９を介して画像表示器１０に表示される。
【００３５】
一方、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１は、被検体１に加えられる圧力が変化する過程で、ＲＦ信号を取り込んでフレームレートに同期させてフレームデータを繰り返し取得し、内蔵されたフレームメモリ内に時系列順に保存する。そして、取得時刻が異なる一対の反射エコー信号からなるフレームデータを単位として、連続的に複数対のフレームデータを選択して変位演算部１２に出力する。変位演算部１２は、選択された一対のフレームデータを1次元もしくは２次元相関処理し、走査面における各計測点の変位を計測して変位フレームデータを生成する。この変位ベクトルの検出法としては、例えば、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレームから探索し、これに基づいて計測点の変位を求める周知のブロックマッチング法を適用できる。また、一対のＲＦ信号フレームデータの同一領域における自己相関を計算して変位を算出することができる。
【００３６】
変位演算部１２で求められた変位フレームデータは、歪み／弾性率演算部１３に入力され、各計測点の歪みや弾性率などの、予め設定された弾性情報を演算して、必要な弾性情報フレームデータを平滑化処理部１４に出力する。歪みの演算は、周知のように変位を空間微分することによって計算される。
【００３７】
また、変位演算部１２で求められた変位フレームデータも、平滑化処理部１４に入力される。そして、平滑化処理部１４は、後述する各実施例で説明するように、圧力計測部１９から出力される圧力情報などの被検体１に対する圧縮情報と、被検体１の組織の弾性情報とを用いて、複数の弾性情報間で平滑化処理をおこなう。平滑化処理された弾性情報は、弾性データ処理部１５を介してカラースキャンコンバータ１６に入力されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００３８】
以下に、本実施形態の超音波診断装置の特徴部である平滑化処理部１４について、具体的な実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３９】
図６は、探触子２により被検体１に加える圧力を変化させる過程で得られた弾性フレームデータを計測した時刻と、その時の圧縮状態との関係を黒丸印のプロットで示した一例である。
【００４０】
図６に示すようにして弾性フレームデータが取得された場合に、従来の平滑化技術では、例えば、過去の４フレームとの間で平滑化処理をすると、現時刻ｔにおいては、図の白抜き三角で示す過去の圧縮状態で計測された弾性フレームデータが、現時刻ｔで得られた弾性フレームデータと平滑化処理され、弾性画像が生成される。すると、現時刻での圧縮状態よりも強い圧縮状態で得られた弾性フレームデータの寄与を受けるため、この弾性画像に表れる組織の硬さ又は軟らかさを示す弾性情報と、現時刻での圧縮状態とは厳密には相関しないものとなる。
【００４１】
また、例えば時刻ｔと同様の圧縮状態である時刻（ｔ−９）では、図の白抜き四角で示す過去の圧縮状態で計測された弾性フレームデータとの間で平滑化処理がなされ、弾性画像が生成される。すると、時刻（ｔ−９）での弾性情報は、時刻ｔの場合と異なり、時刻（ｔ―９）よりも弱い圧縮状態で得られた弾性フレームデータの寄与を受けることとなる。すなわち、任意の時刻に計測された弾性情報は、計測時刻に至るまでの圧縮状態の変化の経緯に依存して変化することになる。したがって、任意の時刻における絶対的な圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係は高精度ではなく、確定的に診断を下せない場合が生じる。
【００４２】
これに対して本実施例は、絶対的な圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係を高精度に求めることを試みるものであり、例えば、平滑化処理として過去４フレームの弾性フレームデータとの間で平滑化処理をおこなうと同時に、この平滑化の対象となった弾性フレームデータのそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化するものである。
【００４３】
つまり、本実施例の平滑化処理部１４は、まず、現時刻ｔにおける弾性情報としての弾性フレームデータ及び圧縮情報としての圧力情報に加え、例えば過去４回分の弾性フレームデータ及び圧力情報を平滑化処理部１４に備えられたメモリに確保する。メモリに確保された圧力情報及び弾性フレームデータのそれぞれは以下のように定義される。
【００４４】
圧力情報：Ｐ（ｔ），Ｐ（ｔ−１），Ｐ（ｔ−２），Ｐ（ｔ−３），Ｐ（ｔ−４）
弾性フレームデータ：Ｅｉ,ｊ（ｔ），Ｅｉ,ｊ（ｔ−１），Ｅｉ,ｊ（ｔ−２），Ｅｉ,ｊ（ｔ−３），Ｅｉ,ｊ（ｔ−４） (ｉ,ｊは計測点の座標)
次に、圧力情報及び弾性フレームデータのそれぞれについて平滑化処理として加算平均処理をおこなう。平滑化処理後の圧力情報をＰ´（ｔ）、平滑化処理後の弾性情報をＥ´ｉ,ｊ（ｔ）(ｉ,ｊは計測点の座標)と定義すると、Ｐ´（ｔ）及びＥ´ｉ,ｊ（ｔ）は以下のように演算される。
（数式１）
Ｐ´（ｔ）={Ｐ（ｔ）+Ｐ（ｔ−１）+Ｐ（ｔ−２）+Ｐ（ｔ−３）+Ｐ（ｔ−４）}／５
（数式２）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−１）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−３）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−４）}／５
そして、平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ）及び平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は弾性データ処理部１５に入力され、上述したように座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理が施される。さらにカラースキャンコンバータ１６などで処理が施されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００４５】
このとき、弾性画像上に関心領域（以下、ＲＯＩという）を設定すると、ＲＯＩ内の計測点における平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）の値の平均値などの代表値 ＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞が演算される。そして、図７に示すように、弾性画像に加えて平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報代表値＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞の大きさの関係であるＰ´（ｔ）−＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞がグラフとしてプロットされるようになっている。
【００４６】
ここで、このグラフ上では、現時刻における圧力情報と弾性情報の状態が一見して把握可能になるように、例えば、現時刻のプロットの色相を変えたり、形を変えたりすることが可能である。
【００４７】
また、弾性画像に設定されたＲＯＩ内の計測点を、圧縮状態の変化に応じて変位する被検体の組織に追従させて自動的に変更することも可能である。つまり、変位演算部１２で演算されたＲＯＩ内の計測点の変位の情報を利用することにより、鑑別対象となる組織の変位をトラッキングすることが可能である。これにより、図８に示すように弾性画像の座標系に対して、圧縮過程でＲＯＩの占める座標領域は移動することになるが、上記変位情報を利用すれば、図８下部に示すように、同一の組織領域の移動先の座標、つまり、Ｐ−４,Ｐ−３,Ｐ−２,Ｐ−１,Ｐをトラッキングして追従することが可能である。この方法を利用することにより、平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように求められる。
（数式３）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ−１,ｊ−１（ｔ−１）+Ｅｉ−２,ｊ−２（ｔ−２）+Ｅｉ−３,ｊ−３（ｔ−３）+Ｅｉ−４,ｊ−４（ｔ−４）}／５
すると、同一組織の弾性情報同士で平滑化処理を行うことができ、鑑別対象組織とその周囲組織の弾性情報が混合されることがなくなり、弾性画像の空間分解能の劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施例では、弾性情報として弾性率の弾性フレームデータを平滑化処理する例を説明したが、弾性率以外に変位フレームデータ、歪みフレームデータを用いることも可能であり、さらに、公知の手段を用いて粘性率、応力、ポアソン比、関心組織間の歪みの比などの弾性に関する情報を用いることも可能である。以下の実施例においても、弾性率の弾性フレームデータを代表に用いて説明するが、それには限られない。
【００４９】
また、以上の処理は、任意の時刻ｔにおいてリアルタイムに処理可能であり、圧縮状態と弾性情報の関係のグラフや弾性画像を表示することにより、圧縮の操作に対する弾性の応答をリアルタイムに検査者に提供することができる。さらに、本発明は乳腺領域や、前立腺、甲状腺など、様々な生体組織に対して適用することが可能である。
【００５０】
本実施例によれば、弾性フレームデータ間で平滑化処理をおこなうと同時に、この平滑化の対象となった弾性フレームデータのそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化して過去の圧縮状態の寄与を反映させることにより、圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係の確定度を向上させることができる。
【００５１】
また、鑑別対象組織の計測点をトラッキングして座標を変換した後に、弾性情報の加算平均をとるように処理することにより、鑑別対象組織とその周囲組織の弾性情報が混合されてしまうことによる弾性画像の空間分解能の劣化を回避することができる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例では、同等の圧縮状態で計測された弾性情報を用いて現時刻の弾性情報を高精度に計測することを試みるものである。実施例１と同様に図６に示すようにして弾性フレームデータが取得された場合に、平滑化処理部１４は、まず、例えば過去７３回分の圧力情報及び弾性フレームデータの計測結果をメモリに確保する。メモリ確保されたデータは、以下のように定義される。
【００５３】
圧力情報：Ｐ（ｔ−１）,Ｐ（ｔ−２）,Ｐ（ｔ−３）,・・・,Ｐ（ｔ−７３）
弾性フレームデータ：Ｅｉ,ｊ（ｔ−１）,Ｅｉ,ｊ（ｔ−２）,Ｅｉ,ｊ（ｔ−３）,・・・,Ｅｉ,ｊ（ｔ−７３）
次に、平滑化処理部１４は、現時刻ｔにおける圧力情報Ｐ（ｔ）と同等の圧縮状態を実現した過去の圧力情報を検索する。図６の場合は、時刻ｔ−９,ｔ−２２,ｔ−５４,ｔ−６３がそれに該当するものとして選出される。
【００５４】
そして、当該時刻における弾性フレームデータを用いて、平滑化処理をおこなう。平滑化処理後の弾性情報：Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように演算される。
（数式４）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−９）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−５４）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−６３）}／５ (ｉ,ｊは計測点の座標)
次に、上述の圧力情報Ｐ（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）が弾性データ処理部１５に入力されて、座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理が施される。さらにカラースキャンコンバータ１６などで処理が施されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００５５】
このとき、実施例１と同様に、弾性画像に加えて、圧力情報Ｐ（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報代表値＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞の大きさの関係：Ｐ（ｔ）−＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞がグラフとしてプロットされるようになっている。
【００５６】
以上の処理は、任意の時刻ｔにおいてリアルタイムに処理可能であり、圧縮状態と弾性情報の関係のグラフ、弾性画像を表示することにより、圧縮の操作に対する弾性の応答をリアルタイムに検査者に提供することができる。
【００５７】
本実施例では、圧縮情報として現時刻において取得された圧力情報Ｐ（ｔ）をそのまま適用することを示したが、実施例１の方法に従い、平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ） を以下のようにして演算して適用してもよい。
（数式５）
Ｐ´（ｔ）={Ｐ（ｔ）+Ｐ（ｔ−９）+Ｐ（ｔ−２２）+Ｐ（ｔ−５４）+Ｐ（ｔ−６３）}／５
また、本実施例では、同一の圧縮状態を過去の圧力情報から検索することを示したが、実際には、圧縮状態が完全に一致することはまれであり、圧縮状態が同等であると判定する所定の許容範囲（圧縮状態範囲）を設定することが必要になる。つまり、この範囲をΔＰと表記するならば、現時刻における圧力状態Ｐ（ｔ）に対して、Ｐ（ｔ）±ΔＰの範囲に入る過去の圧縮状態を検索し、その条件を満たす弾性フレームデータの間で平滑化処理を行うようになっている。
【００５８】
さらに、この幅を一定の値に設定するのではなく、例えば、現時刻のＰ（ｔ）の値に対して１０％以内、つまり、Ｐ（ｔ）±０．１×Ｐ（ｔ）を同一圧縮状態と判定する圧縮状態範囲に設定してもよい。
【００５９】
また、過去の圧力情報から、現時刻のＰ（ｔ）の大きさに最も近い状態から例えば４つの圧縮状態を検索し、平滑処理のために適用するようになっていてもよい。
【００６０】
本実施例によれば、同一の圧縮状態で得られた弾性情報のみの間で平滑化処理を施すので、従来の方法のように、異なる圧縮状態の間で計測された弾性情報が混合されてしまい、現在の圧縮状態と弾性画像との相関関係の精度が低下することを防ぐことができる。
【００６１】
また、図９に示すように、同一の圧縮状態で得られた弾性情報で加算平均化処理を施すので、鑑別対象組織である関心部が占める座標領域が同等であり、関心部の境界部が滲み込まず弾性画像の空間分解能を劣化させることを防ぐことができる。
【００６２】
上記実施例１、２においては、複数のフレームの弾性情報を利用することにより高いＳ／Ｎを実現することを目的として、特に過去の弾性フレームデータから４フレーム分を検索して、平滑化処理を行う例を示したが、平滑化処理に加える過去のフレーム数は、４フレームに限らないことは言うまでもない。
【実施例３】
【００６３】
上記実施例１、２では、平滑化処理として加算平均を演算することを例に示したが、本実施例のように、例えば、過去の弾性フレームデータと現在の弾性フレームデータの間で、中央値を求めて、現時刻の平滑化処理後の弾性フレームデータを求めるようになっていてもよい。つまり、例えば、実施例２の場合の平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように演算される。
（数式６）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）=ｍｅｄｉａｎ{Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−９）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−５４）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−６３）}
ここで、ｍｅｄｉａｎ{ }は、{ }内の数値の母集団の中央値を求める処理を表すものとする。
【００６４】
この方法によれば、瞬時的な手ぶれなどの不適当な圧縮が加えられた時刻の弾性フレームデータのノイズを効果的に除去することができる。
【００６５】
また、平滑化処理として、例えば、1フレーム過去の平滑化処理後の情報と現在の情報が所定の割合Ｃ（Ｃ＜１．０）で合成される、いわゆるパーシスタンス処理を圧力情報、及び、弾性情報の両方に施しても良い。パーシスタンス処理後の圧力情報及び弾性情報は以下のように演算される。
（数式７）
Ｐ´（ｔ）=（１−Ｃ）×Ｐ（ｔ）+Ｃ×Ｐ´（ｔ−１）
（数式８）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）=（１−Ｃ）×Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｃ×Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ−１）
その他、過去の複数の弾性情報と圧力情報の両者に、それぞれ同等の統計的な処理を施すことにより、高いＳ／Ｎを実現する方法を採用することができる。
【実施例４】
【００６６】
実施例１〜３では、圧縮状態の指標として、探触子と生体表皮の接触面に加えられた圧力情報を用いることを説明したが、本実施例は、圧力情報以外の圧縮情報を用いて課題を解決する例を示すものである。
【００６７】
例えば、図１０に示すように、ＲＯＩにおける応力σの情報を圧縮情報として適用し、弾性情報との関係を評価するようになっていてもよい。上記応力σの評価には様々な方法があるが、表面に加えられた圧力情報と、生体内部に生成された歪みの情報を基にして、生体内部に伝播する応力分布を推定する方法などが提案されており、このような公知の方法に従って応力の情報を取得すればよい。
【００６８】
また、圧力センサーレスの方法で応力を計測する公知の方法を採用してもよい。また、応力の情報は、必ずしも応力の次元（ｋＰａ）として得る必要はなく、応力に相関したインデックスとして絶対的な圧縮状態を評価するようになっていてもよい。
【００６９】
また、圧縮情報として、歪みや変位の情報を利用することも可能である。すなわち、断層像であるＢ−ｍｏｄｅ画像もしくは弾性画像など、装置上の画像を利用して、関心部にＲＯＩを設定し、圧縮ゼロの状態において、装置上で歪みをリセットする処理を装置インターフェイスから入力する。リセットした状態から圧縮を開始し、ＲＯＩ内の微小歪み変化を積算する。つまり、微少歪み変化の積算値は、ε（ｔ）=ΣΔε（ｔ）で表され、演算された積算値を上述の実施例と同様に、弾性画像と、弾性情報と歪みの関係としてプロットして表示すればよい。また、関心領域を複数設定し、それらの特性曲線を同時にプロットして表示してもよい。
【００７０】
ここでは、歪みの積算値を求めてプロットする例を示したが、同様の処理を変位の情報を用いて行うことができる。つまり、図１における変位演算部１２から出力される変位情報に対して、上述の歪みの場合と同様に、圧縮ゼロの状態から変位の積算を求めることにより、圧縮情報として利用することができる。
【００７１】
さらに、上記変位情報は、探触子に装着された磁気センサなどから取得するようになっていてもよく、例えば、ＲＶＳ（リアルタイムバーチャルソノグラフィ）の方法により実際に実現されている。また、レーザー変位計などを用いて構成するようになっていてもよい。
【００７２】
本実施例のように、圧力情報以外の情報に基づいて絶対的な圧縮状態を評価することでも、上述の圧力情報を代表に説明した実施例と同様の方法に従って、本発明の課題を解決することができる。
【実施例５】
【００７３】
最近では、動脈硬化の程度や血管内のプラークの硬さ、深部静脈血栓の硬さなど、血管周辺部の組織の弾性の評価も可能になってきており、特に拍動による対象組織の圧縮を利用して、上記組織の弾性情報を計測する試みが主流となってきている。しかし、例えば血管壁などは１ｍｍ前後の薄い組織であるため、弾性情報の評価を行う際に、弾性画像の空間分解能は非常に重要となるが、例えば、図１１に示すような頚動脈の評価などでは、拍動により血管が拡張、収縮するために、弾性画像内において、血管壁の座標が大きく変化することになる。
【００７４】
したがって、従来の方法により過去の弾性情報と加算平均処理などの平滑化処理を行った場合、上記説明と同様、血管壁の弾性情報に、血流や筋の弾性情報などの異なる組織の弾性情報が混合してしまうために、弾性情報の評価精度が極度に劣化してしまう。
【００７５】
そこで本実施例は、上述の実施例における圧縮情報の代替になる情報として、ＥＣＧの情報を利用することを試みるものである。
【００７６】
図１２は、代表的なＥＣＧ波形を示す図である。血管壁の移動量と方向は、拍動に同期しており、ＥＣＧ波形の同一位相では、血管は同一の位置にあると同時に、同一の圧縮状態にあると言える。そこで、本実施例は、ＥＣＧ波形の同一の位相で得られた弾性情報の間で、平滑化処理を施すものである。
【００７７】
つまり、ＥＣＧ波形のＴ波の立ち上がりにおいて、現時刻ｔの弾性情報Ｅｉ,ｊ（ｔ） が計測されたとする。このとき、過去の弾性フレームデータの中から、ＥＣＧの同一位相で計測された弾性情報を検索する。同図では、時刻ｔａ,ｔｂがＥＣＧの同一位相として認識され、その時刻において得られた弾性情報、Ｅｉ,ｊ（ｔａ）,Ｅｉ,ｊ（ｔｂ） が求められる。
【００７８】
次に、例えば、平滑化処理として過去２フレームとの間での加算平均化処理が設定されていれば、現時刻の平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）を以下のように演算する。
（数式９）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔａ）+Ｅｉ,ｊ（ｔｂ）}／３
そして、弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）が得られた後の処理は上述の実施例と同様に処理され、弾性画像などが画像表示器１０に表示される。
【００７９】
本実施例では、ＥＣＧの同一位相で計測された弾性情報を検索して、この弾性情報間で平滑化処理をおこなう例を示したが、位相まで厳密に一致した弾性情報を選出するのではなく、ＥＣＧの振幅が一致した弾性情報の間で安定化処理を行うようになっていてもよい。また、ＥＣＧ波形を利用する場合、ＥＣＧトリガーでデータ取得のタイミングにトリガーを掛けることが可能であり、これにより同一位相での弾性情報を積極的に取得するよう制御することができる。
【００８０】
また、圧縮情報の同定にＥＣＧ波形を利用することに代えて、ドプラによる血流速度の経時変化の情報を利用することも可能である。
【００８１】
つまり、弾性の評価と同時にドプラ計測をおこない、図１１に示すように、血管内部にドプラのＲＯＩを設定すれば、図１３に示すような血流速度の時間変化を求めることができる。そして、この血流速度の時間変化の情報をＥＣＧ波形の代わりに適用すれば、同様に同一の圧縮状態下で計測された弾性情報を選出することができる。
【実施例６】
【００８２】
上述の実施例では、圧縮状態に対して条件を課すことなく、任意の時刻ｔにおいて平滑化処理を施すことを示したが、本実施例は、診断基準となる圧縮状態を予め設定しておいて、その条件下での弾性情報によって鑑別を行うものである。以下、この方法を詳細に説明する。
【００８３】
例えば、絶対的な圧縮状態に対して、図１４に示すような基準圧縮状態を設定したとする。つまり、基準圧縮状態（ＡｋＰａ〜ＢｋＰａ）を設定する。このとき、上記基準圧縮状態を満たした時刻は、（ｔ−７２）,（ｔ−６９）,（ｔ−６５）,・・・,（ｔ−２０）であり、これらの時刻において計測された弾性情報のみに基づいて弾性情報の平滑化処理が適用されるようになっている。上記基準圧縮状態を満たさなかった時刻に計測された弾性情報は、同一圧縮状態の検索処理に基づいた平滑化処理を施さないようになっている。
【００８４】
この場合において、図１５のように、弾性画像を２画面で表示するようにし、例えば左の画面では上記基準圧縮状態を満たして構築された弾性画像を表示し、右の画面では、現時刻ｔにおいて得られた弾性画像をリアルタイム表示するようになっていてもよい。このようにしたとき、圧縮状態が基準圧縮状態を満たしたときのみ、左の弾性画像がアップデートされることになる。また、リアルタイム表示の右の画面で、計測断面を探したり、圧縮方向を調整したりするなどの計測条件の確認をすることができる。
【００８５】
また、超音波診断をフリーズさせた後、診断に適用する基準圧縮状態を満たして構築された最終画像が静止画として一枚だけ自動保存されるようになっていてもよく、フリーズ後に、基準圧縮状態を変更しても、その変更後の基準圧縮状態で同様の平滑化処理が遂行できるようにすることも可能である。また、この最終画像に例えば「診断用画像」などの表示を付すなどして、検査者が診断に適した画像を容易に認識できるようにすることも可能である。
【００８６】
また、本実施例における上記基準圧縮状態は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの種々の入力デバイスによって、グラフ上でカーソルを動かして任意に設定、変更することができる。
【００８７】
本実施例によれば、基準圧縮状態を満たしたときに計測された弾性フレームデータのみを確保しておけばよく、必要とするメモリ量を節約することができる。
【００８８】
また、実施例１〜６において、図１４の特定部位３０内の弾性情報のように圧縮状態があまり変化していない過程で計測された弾性情報を、平滑化処理の対象から除外することにより、平滑化処理後の弾性情報の精度をさらに向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 被検体
２ 探触子
３ 送信回路
４ 送受信制御回路
５ 受信回路
６ 整相加算回路
７ 信号処理部
８ 白黒スキャンコンバータ
９ 切替加算部
１０ 画像表示器
１１ ＲＦ信号フレームデータ選択部
１２ 変位演算部
１３ 歪み／弾性率演算部
１４ 平滑化処理部
１５ 弾性データ処理部
１６ カラースキャンコンバータ
１７ 制御インターフェイス部
１８ シネメモリ部
１９ 圧力計測部
２１ 超音波送受信面
２２ 圧迫板
２３ 圧力センサ
２４ 参照変形体
３０ 特定部位
【図１】
2014000454.tif 000003
【図２】
2014000454.tif 000004
【図３】
2014000454.tif 000005
【図４】
2014000454.tif 000006
【図５（Ａ）】
2014000454.tif 000007
【図５（Ｂ）】
2014000454.tif 000008
【図５（Ｃ）】
2014000454.tif 000009
【図６】
2014000454.tif 000010
【図７】
2014000454.tif 000011
【図８】
2014000454.tif 000012
【図９】
2014000454.tif 000013
【図１０】
2014000454.tif 000014
【図１１】
2014000454.tif 000015
【図１２】
2014000454.tif 000016
【図１３】
2014000454.tif 000017
【図１４】
2014000454.tif 000018
【図１５】
2014000454.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月11日(2013.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で取得された超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める弾性情報演算手段と、現時刻における前記弾性情報を取得時刻の異なる過去の連続する複数の前記弾性情報を用いて平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された前記弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、
前記平滑化の対象となった前記弾性情報のそれぞれの取得時刻における前記被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報を平滑化してなる圧縮情報を前記弾性画像と共に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記弾性画像に関心領域を設定する手段を有し、設定された前記関心領域内の前記計測点を前記圧力の変化に応じて変位する前記被検体の組織に追従させ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】
前記平滑化処理は、平滑化の対象となる弾性情報又は／及び圧縮情報の加算平均処理、中央値を求める処理、又はパーシスタンス処理のいずれか一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４】
前記圧縮情報は、前記被検体の体表面に加わる圧力、前記被検体の組織に加わる圧力、前記被検体の組織の変位、又は前記被検体の組織の歪みのいずれか一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５】
前記圧縮情報は、ＥＣＧ波形における位相もしくは振幅値、又は血流ドプラによる血流速度のいずれか一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６】
前記弾性情報は、前記被検体の組織の変位、歪み又は弾性率のいずれか一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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、被検体の組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像及びこれに対応する圧縮情報を精度良くユーザに提供し、診断における鑑別性を向上させることができる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波診断装置では、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、被検体の対象組織に探触子２を当てて一定の応力を加え、５％〜２０％程度の歪みが生じた状態で０．２％〜１％程度の微少な歪み変化を生じさせながら、組織の硬さ又は軟らかさを表す歪みや弾性率などの弾性情報を演算している。そして、その弾性情報に応じて、例えば色相や輝度により階調を付けた弾性画像を生成して表示している。検査者は、この弾性画像により組織の弾性情報を認識して、組織の良悪性を鑑別することとなる。
【０００３】
ここで、非特許文献１に記載されているように、組織の弾性は一般に非線形性の特性を有しており、図３のような応力−歪みの関係を持っている。弾性率はこの特性曲線の傾きで与えられるため、絶対的な圧縮状態（歪みε、圧力（応力）σ）に依存して弾性率は変化する。また、同文献に示されるように、この非線形性の程度が組織毎に異なるため、歪みの条件が５％か２０％かによって、乳管がんと繊維組織の弾性率の大小関係が入れ替わるなど、良悪性鑑別を高精度に行うためには、図４に示すように、絶対的な圧縮状態を基準にして評価することが必要となる。
【０００４】
ところで、弾性画像を生成する際に、例えば特許文献１などに記載されているように、過去に演算された、つまり取得時刻の異なる弾性情報間でパーシスタンス処理などの平滑化をおこない、ノイズ成分を除去した高いＳ／Ｎ比の弾性画像を生成することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６５５８３２４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Krouskop T, et al : Elastic Moduli of Breast and Prostate TissuesUnder Compression. Ultrasonic Imaging 20 : 260-274, 1998.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている平滑化処理を用いて生成された弾性画像では、組織の鑑別を精度良くおこなえない場合がある。
【０００８】
すなわち、上述のように生体組織は圧縮に対して非線形の応答を示し、圧縮の程度に応じて硬さが変化するので、組織を鑑別する際には、弾性画像に表れる組織の硬さを、この弾性画像が得られた時の圧縮状態と対応付けて評価する必要がある。しかし、特許文献１の技術では、このような事実は考慮されていないため、例えば、現時刻での圧縮状態とは異なる圧縮状態下において得られた過去の弾性情報との間で平滑化処理がおこなわれ、現時刻での圧縮状態とは厳密には相関しない弾性画像が生成される。
【０００９】
さらに、この弾性画像は、現時刻の圧縮状態に至るまでの圧縮状態の変動状況に依存した画像となるため、確定的な診断が妨げられる場合がある。
【００１０】
本発明は、弾性画像及び弾性画像に精度良く対応する圧縮情報を提供して、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で取得された超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位の複数の計測点における弾性情報を順次求める弾性情報演算手段と、現時刻における弾性情報を取得時刻の異なる過去の連続する複数の弾性情報を用いて平滑化する平滑化処理手段と、平滑化処理された弾性情報に基づいて弾性画像を生成して表示する手段とを備え、平滑化の対象となった前記弾性情報のそれぞれの取得時刻における被検体の組織に加わる圧力に相関する圧縮情報を平滑化してなる圧縮情報を弾性画像と共に表示することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明は、平滑化された弾性情報に基づいた弾性画像を表示すると共に、この平滑化の対象となった弾性情報のそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化して表示している。したがって、ノイズ成分を除去した高いＳ／Ｎ比の弾性画像を提供しつつ、この弾性画像と精度良く相関する圧縮情報を提供することができる。その結果、表示された圧縮情報を参照することにより、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弾性画像及び弾性画像に精度良く対応する圧縮情報を提供して、組織鑑別の精度ないし信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図である。
【図２】超音波探触子により対象組織に圧迫を加える圧縮操作の一例を説明する図である。
【図３】乳腺、脂肪組織の応力−歪み線図の一例を示す図である。
【図４】基準圧縮状態を設定して、組織の鑑別をおこなう一例を説明する図である。
【図５（Ａ）】超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図５（Ｂ）】圧迫板及び圧力センサを備えた超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図５（Ｃ）】圧迫板に参照変形体を備えた超音波探触子の一例を示す外観図である。
【図６】被検体に加える圧力を変化させる過程で得られた弾性フレームデータを計測した時刻と、その時の圧縮状態との関係をプロットしたグラフの一例を示す図である。
【図７】弾性画像と、平滑化処理後の圧縮情報及び平滑化処理後の弾性情報代表値の大きさの関係をプロットしたグラフとを示す図である。
【図８】圧縮状態の変化の過程で変位する被検体の組織に追従させて自動的に計測点を変更することを説明する図である。
【図９】同一の圧縮状態で得られた弾性情報間で加算平均化処理を施して、関心部の境界部が滲み込まず弾性画像の空間分解能を劣化を防ぐ一例を示す図である。
【図１０】ＲＯＩにおける応力σの情報を圧縮情報として適用し、弾性情報との関係を評価する一例を示す図である。
【図１１】頚動脈及び頚動脈内のプラークの弾性情報を診断する場合の診断画像の一例を示す図である。
【図１２】ＥＣＧ波形の一例を示す図である。
【図１３】超音波ドプラによる血流速度の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】診断基準となる圧縮状態を予め設定しておいて、その条件下での弾性情報によって鑑別をおこなう一例を示す図である。
【図１５】弾性画像を２画面で表示する一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図である。図１に示すように被検体１に当接して用いられる超音波の探触子２は、図５（Ａ）に示すように、被検体１との間で超音波を送信及び受信する複数の振動子が整列された超音波送受信面２１を有して形成されている。探触子２は、送信回路３から供給される超音波パルスにより駆動され、機械式又は電子的にビーム走査を行うようになっている。送受信制御回路４は、探触子２の複数の振動子を駆動する超音波パルスの送信タイミングを制御して、被検体１内に設定される焦点に向けて超音波ビームを形成するようになっている。また、送受信制御回路４は、探触子２の振動子の配列方向に電子的に超音波ビームを走査するようになっている。
【００１７】
一方、探触子２は、被検体１内から発生する反射エコー信号を受信して受信回路５に出力する。受信回路５は、送受信制御回路４から入力されるタイミング信号に従って、反射エコー信号を取り込んで増幅などの受信処理を行う。受信回路５により受信処理された反射エコー信号は、整相加算回路６において複数の振動子により受信された反射エコー信号の位相を制御し、一点又は複数の収束点に対して超音波受波ビームを形成する。整相加算回路６において整相加算された反射エコー信号（以下、超音波断層データという。）は、信号処理部７に入力され、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理がなされる。なお、整相加算回路６において生成される超音波断層データの高周波（ＲＦ）信号は、複合復調したＩ、Ｑ信号であっても良い。このようにして、探触子２で超音波ビームを被検体１の体内で一定方向に走査し、一枚の断層像に対応した超音波断層データを得るようになっている。
【００１８】
信号処理部７により処理された超音波断層データは白黒スキャンコンバータ８に導かれ、ここにおいてディジタル信号に変換されるとともに、超音波ビームの走査面に対応した２次元の断層像データに変換される。すなわち、白黒スキャンコンバータ８は、運動組織を含む被検体１内のＲＦ信号フレームデータを超音波周期で取得し、そのフレームデータを画像に変換して表示するために、テレビ同期で読み出すための断層走査手段及びシステムの制御を行うための手段となるもので、信号処理部７からの反射エコー信号をディジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器と、このＡ/Ｄ変換器でディジタル化された断層像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、これらの動作を制御するコントローラなどから構成されている。これらの信号処理部７と白黒スキャンコンバータ８によって断層像の画像再構成手段が構成される。白黒スキャンコンバータ８から出力される断層像データは、切替加算部９を介して画像表示器１０に供給されて断層像が表示されるようになっている。
【００１９】
画像表示器１０は、白黒スキャンコンバータ８によって得た時系列の断層像データを表示するもので、切替加算部９を介して入力される画像データをアナログ信号に変換するＤ/Ａ変換器と、このＤ/Ａ変換器からのアナログビデオ信号を入力して画像として表示するカラーテレビモニタとからなる。
【００２０】
一方、整相加算回路６から出力される超音波断層データは、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に導かれる。ＲＦ信号フレームデータ選択部１１は、超音波ビームの走査面（断層面）に対応するＲＦ信号群を、フレームデータとして複数フレーム分を選択してメモリなどに格納する。変位演算部１２は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１に格納されている取得時刻が異なる複数対のフレームデータを順次取り込み、取り込んだ一対のフレームデータに基づいて断層面における複数の計測点の変位ベクトルを求め、変位フレームデータとして歪み／弾性率演算部１３及び平滑化処理部１４に出力するようになっている。
【００２１】
歪み／弾性率演算部１３は、入力される変位フレームデータに基づいて断層面における複数の計測点の歪みを求め、歪みフレームデータとして平滑化処理部１４に出力するようになっている。また、歪み／弾性率演算部１３は、圧力計測部１９から被検体に加えられた圧力計測データを取り込み、被検体各部の応力分布を求め、先に求めた歪みフレームデータと応力分布とから弾性率を求め、弾性フレームデータとして、平滑化処理部１４に出力するようになっている。圧力計測部１９は、図５（Ｂ）に示すように、超音波送受信面２１に合わせて装着された圧迫板２２上に備えられた圧力センサ２３の出力信号を取り込み、被検体１の体表面に加えられた圧力を計測し、計測した圧カデータを歪み／弾性率演算部１３及び平滑化処理部１４に送出する。なお、圧力計測は、図５（Ｃ）に示すように、圧迫板２２の前面に装着された参照変形体２４を装着した探触子２を用い、参照変形体２４の変位フレームデータに基づいて体表面に加えられた圧力を計測するようにすることもできる。これらの圧力計測法は、特開２００５−１３２８３号公報又は特開２００５−６６０４１号公報に記載されている。
【００２２】
そして、本実施例の特徴部である平滑化処理部１４は、詳しくは後述するが、変位演算部１２から入力される変位フレームデータ、歪み／弾性率演算部１３から入力される歪みフレームデータ、弾性フレームデータのうちのいずれかと、圧力計測部１９から入力される圧力計測データとに基づいて平滑化処理をおこない、弾性データ処理部１５へ出力する。
【００２３】
弾性データ処理部１５は、平滑化処理部１４から入力される弾性フレームデータに座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理を施して、カラースキャンコンバータ１６に送出するようになっている。
【００２４】
カラースキャンコンバータ１６は、弾性データ処理部１５から出力される弾性フレームデータを変換してカラーの弾性画像を生成し、切替加算部９を介して画像表示器１０に表示させるようになっている。つまり、カラースキャンコンバータ１６は、予め設定された弾性（変位、歪み又は弾性率）の上限値及び下限値の範囲に基づいて、弾性画像に階調化（例えば、２５６階調）された赤、緑、青などの色相コードを付与する。例えば、弾性フレームデータの弾性率が大きく計測された硬い領域は青色コードに変換し、逆に弾性率が小さく計測された柔らかい領域は赤色コードに変換する。なお、カラースキャンコンバータ１６に代えて、白黒スキャンコンバータを用いることができる。この場合は、弾性率が大きく計測された硬い領域は輝度を明るく、逆に弾性率が小さく計測された柔らかい領域は輝度を暗くするなどにより、弾性率の分布を表すことができる。
【００２５】
また、切替加算部９は、白黒スキャンコンバータ８から出力される白黒の断層像データと、カラースキャンコンバータ１６から出力されるカラーの弾性画像データとを入力し、両画像を切り替えていずれか一方を表示させる機能と、両画像の一方を半透明にして加算合成して画像表示器１０に重ねて表示させる機能と、両画像を並べて表示させる機能を有して形成されている。また、シネメモリ部１８は、切替加算部９から出力される画像データをメモリに格納し、制御インターフェイス部１７からの指令に従って、過去の画像データを呼び出して画像表示器１０に表示するようになっている。さらに、選択された画像データをＭＯなどの記録メディアへ転送することが可能になっている。
【００２６】
次に、このように構成される本実施形態の基本的な動作について説明する。まず、探触子２により被検体１に加える圧力を変化させながら、被検体１に超音波ビームを走査するとともに、走査面からの反射エコー信号を連続的に受信する。そして、整相加算回路６から出力されるＲＦ信号に基づいて、信号処理部７及び白黒スキャンコンバータ８により断層像が再構成され、切替加算部９を介して画像表示器１０に表示される。
【００２７】
一方、ＲＦ信号フレームデータ選択部１１は、被検体１に加えられる圧力が変化する過程で、ＲＦ信号を取り込んでフレームレートに同期させてフレームデータを繰り返し取得し、内蔵されたフレームメモリ内に時系列順に保存する。そして、取得時刻が異なる一対の反射エコー信号からなるフレームデータを単位として、連続的に複数対のフレームデータを選択して変位演算部１２に出力する。変位演算部１２は、選択された一対のフレームデータを1次元もしくは２次元相関処理し、走査面における各計測点の変位を計測して変位フレームデータを生成する。この変位ベクトルの検出法としては、例えば、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレームから探索し、これに基づいて計測点の変位を求める周知のブロックマッチング法を適用できる。また、一対のＲＦ信号フレームデータの同一領域における自己相関を計算して変位を算出することができる。
【００２８】
変位演算部１２で求められた変位フレームデータは、歪み／弾性率演算部１３に入力され、各計測点の歪みや弾性率などの、予め設定された弾性情報を演算して、必要な弾性情報フレームデータを平滑化処理部１４に出力する。歪みの演算は、周知のように変位を空間微分することによって計算される。
【００２９】
また、変位演算部１２で求められた変位フレームデータも、平滑化処理部１４に入力される。そして、平滑化処理部１４は、後述する各実施例で説明するように、圧力計測部１９から出力される圧力情報などの被検体１に対する圧縮情報と、被検体１の組織の弾性情報とを用いて、複数の弾性情報間で平滑化処理をおこなう。平滑化処理された弾性情報は、弾性データ処理部１５を介してカラースキャンコンバータ１６に入力されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００３０】
以下に、本実施形態の超音波診断装置の特徴部である平滑化処理部１４について、具体的な実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３１】
図６は、探触子２により被検体１に加える圧力を変化させる過程で得られた弾性フレームデータを計測した時刻と、その時の圧縮状態との関係を黒丸印のプロットで示した一例である。
【００３２】
図６に示すようにして弾性フレームデータが取得された場合に、従来の平滑化技術では、例えば、過去の４フレームとの間で平滑化処理をすると、現時刻ｔにおいては、図の白抜き三角で示す過去の圧縮状態で計測された弾性フレームデータが、現時刻ｔで得られた弾性フレームデータと平滑化処理され、弾性画像が生成される。すると、現時刻での圧縮状態よりも強い圧縮状態で得られた弾性フレームデータの寄与を受けるため、この弾性画像に表れる組織の硬さ又は軟らかさを示す弾性情報と、現時刻での圧縮状態とは厳密には相関しないものとなる。
【００３３】
また、例えば時刻ｔと同様の圧縮状態である時刻（ｔ−９）では、図の白抜き四角で示す過去の圧縮状態で計測された弾性フレームデータとの間で平滑化処理がなされ、弾性画像が生成される。すると、時刻（ｔ−９）での弾性情報は、時刻ｔの場合と異なり、時刻（ｔ―９）よりも弱い圧縮状態で得られた弾性フレームデータの寄与を受けることとなる。すなわち、任意の時刻に計測された弾性情報は、計測時刻に至るまでの圧縮状態の変化の経緯に依存して変化することになる。したがって、任意の時刻における絶対的な圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係は高精度ではなく、確定的に診断を下せない場合が生じる。
【００３４】
これに対して本実施例は、絶対的な圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係を高精度に求めることを試みるものであり、例えば、平滑化処理として過去４フレームの弾性フレームデータとの間で平滑化処理をおこなうと同時に、この平滑化の対象となった弾性フレームデータのそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化するものである。
【００３５】
つまり、本実施例の平滑化処理部１４は、まず、現時刻ｔにおける弾性情報としての弾性フレームデータ及び圧縮情報としての圧力情報に加え、例えば過去４回分の弾性フレームデータ及び圧力情報を平滑化処理部１４に備えられたメモリに確保する。メモリに確保された圧力情報及び弾性フレームデータのそれぞれは以下のように定義される。
【００３６】
圧力情報：Ｐ（ｔ），Ｐ（ｔ−１），Ｐ（ｔ−２），Ｐ（ｔ−３），Ｐ（ｔ−４）
弾性フレームデータ：Ｅｉ,ｊ（ｔ），Ｅｉ,ｊ（ｔ−１），Ｅｉ,ｊ（ｔ−２），Ｅｉ,ｊ（ｔ−３），Ｅｉ,ｊ（ｔ−４） (ｉ,ｊは計測点の座標)
次に、圧力情報及び弾性フレームデータのそれぞれについて平滑化処理として加算平均処理をおこなう。平滑化処理後の圧力情報をＰ´（ｔ）、平滑化処理後の弾性情報をＥ´ｉ,ｊ（ｔ）(ｉ,ｊは計測点の座標)と定義すると、Ｐ´（ｔ）及びＥ´ｉ,ｊ（ｔ）は以下のように演算される。
（数式１）
Ｐ´（ｔ）={Ｐ（ｔ）+Ｐ（ｔ−１）+Ｐ（ｔ−２）+Ｐ（ｔ−３）+Ｐ（ｔ−４）}／５
（数式２）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−１）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−３）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−４）}／５
そして、平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ）及び平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は弾性データ処理部１５に入力され、上述したように座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理が施される。さらにカラースキャンコンバータ１６などで処理が施されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００３７】
このとき、弾性画像上に関心領域（以下、ＲＯＩという）を設定すると、ＲＯＩ内の計測点における平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）の値の平均値などの代表値 ＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞が演算される。そして、図７に示すように、弾性画像に加えて平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報代表値＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞の大きさの関係であるＰ´（ｔ）−＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞がグラフとしてプロットされるようになっている。
【００３８】
ここで、このグラフ上では、現時刻における圧力情報と弾性情報の状態が一見して把握可能になるように、例えば、現時刻のプロットの色相を変えたり、形を変えたりすることが可能である。
【００３９】
また、弾性画像に設定されたＲＯＩ内の計測点を、圧縮状態の変化に応じて変位する被検体の組織に追従させて自動的に変更することも可能である。つまり、変位演算部１２で演算されたＲＯＩ内の計測点の変位の情報を利用することにより、鑑別対象となる組織の変位をトラッキングすることが可能である。これにより、図８に示すように弾性画像の座標系に対して、圧縮過程でＲＯＩの占める座標領域は移動することになるが、上記変位情報を利用すれば、図８下部に示すように、同一の組織領域の移動先の座標、つまり、Ｐ−４,Ｐ−３,Ｐ−２,Ｐ−１,Ｐをトラッキングして追従することが可能である。この方法を利用することにより、平滑化処理後の弾性情報
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように求められる。
（数式３）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ−１,ｊ−１（ｔ−１）+Ｅｉ−２,ｊ−２（ｔ−２）+Ｅｉ−３,ｊ−３（ｔ−３）+Ｅｉ−４,ｊ−４（ｔ−４）}／５
とすると、同一組織の弾性情報同士で平滑化処理を行うことができ、鑑別対象組織とその周囲組織の弾性情報が混合されることがなくなり、弾性画像の空間分解能の劣化を抑制することができる。
【００４０】
すなわち、弾性画像に関心領域を設定する手段を有し、設定された関心領域内の計測点を、圧力の変化に応じて変位する被検体の組織に追従させる。つまり、被検体の組織は加えられる圧力の変化に応じて変位するので、関心部である鑑別対象の組織に関心領域を設定した場合に、例えば、圧縮状態の変化によって関心領域内に鑑別対象とは異なる周囲組織が遷移してきて、鑑別対象組織と周囲組織の弾性情報を混合して平滑化処理した結果、弾性画像の空間分解能の劣化を招く恐れがある。しかし、関心領域内の計測点を被検体の組織の変化に追従させれば、常に同一の鑑別対象組織の弾性情報を計測し、この弾性情報同士で平滑化処理をおこなうので、弾性画像の空間分解能の劣化を抑制することができる。
【００４１】
また、本実施例では、弾性情報として弾性率の弾性フレームデータを平滑化処理する例を説明したが、弾性率以外に変位フレームデータ、歪みフレームデータを用いることも可能であり、さらに、公知の手段を用いて粘性率、応力、ポアソン比、関心組織間の歪みの比などの弾性に関する情報を用いることも可能である。以下の実施例においても、弾性率の弾性フレームデータを代表に用いて説明するが、それには限られない。
【００４２】
また、以上の処理は、任意の時刻ｔにおいてリアルタイムに処理可能であり、圧縮状態と弾性情報の関係のグラフや弾性画像を表示することにより、圧縮の操作に対する弾性の応答をリアルタイムに検査者に提供することができる。さらに、本発明は乳腺領域や、前立腺、甲状腺など、様々な生体組織に対して適用することが可能である。
【００４３】
本実施例によれば、弾性フレームデータ間で平滑化処理をおこなうと同時に、この平滑化の対象となった弾性フレームデータのそれぞれの取得時刻における圧縮情報も平滑化して過去の圧縮状態の寄与を反映させることにより、圧縮状態の情報と弾性情報の間の関係の確定度を向上させることができる。
【００４４】
また、鑑別対象組織の計測点をトラッキングして座標を変換した後に、弾性情報の加算平均をとるように処理することにより、鑑別対象組織とその周囲組織の弾性情報が混合されてしまうことによる弾性画像の空間分解能の劣化を回避することができる。
【実施例２】
【００４５】
本実施例では、同等の圧縮状態で計測された弾性情報を用いて現時刻の弾性情報を高精度に計測することを試みるものである。実施例１と同様に図６に示すようにして弾性フレームデータが取得された場合に、平滑化処理部１４は、まず、例えば過去７３回分の圧力情報及び弾性フレームデータの計測結果をメモリに確保する。メモリ確保されたデータは、以下のように定義される。
【００４６】
圧力情報：Ｐ（ｔ−１）,Ｐ（ｔ−２）,Ｐ（ｔ−３）,・・・,Ｐ（ｔ−７３）
弾性フレームデータ：Ｅｉ,ｊ（ｔ−１）,Ｅｉ,ｊ（ｔ−２）,Ｅｉ,ｊ（ｔ−３）,・・・,Ｅｉ,ｊ（ｔ−７３）
次に、平滑化処理部１４は、現時刻ｔにおける圧力情報Ｐ（ｔ）と同等の圧縮状態を実現した過去の圧力情報を検索する。図６の場合は、時刻ｔ−９,ｔ−２２,ｔ−５４,ｔ−６３がそれに該当するものとして選出される。
【００４７】
そして、当該時刻における弾性フレームデータを用いて、平滑化処理をおこなう。平滑化処理後の弾性情報：Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように演算される。
（数式４）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−９）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−５４）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−６３）}／５ (ｉ,ｊは計測点の座標)
次に、上述の圧力情報Ｐ（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）が弾性データ処理部１５に入力されて、座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理などの様々な画像処理が施される。さらにカラースキャンコンバータ１６などで処理が施されて弾性画像が生成され、画像表示器１０に表示される。
【００４８】
このとき、実施例１と同様に、弾性画像に加えて、圧力情報
Ｐ（ｔ）と平滑化処理後の弾性情報代表値＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞の大きさの関係：Ｐ（ｔ）−＜Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）＞がグラフとしてプロットされるようになっている。
【００４９】
以上の処理は、任意の時刻ｔにおいてリアルタイムに処理可能であり、圧縮状態と弾性情報の関係のグラフ、弾性画像を表示することにより、圧縮の操作に対する弾性の応答をリアルタイムに検査者に提供することができる。
【００５０】
本実施例では、圧縮情報として現時刻において取得された圧力情報Ｐ（ｔ）をそのまま適用することを示したが、実施例１の方法に従い、平滑化処理後の圧力情報Ｐ´（ｔ） を以下のようにして演算して適用してもよい。
（数式５）
Ｐ´（ｔ）={Ｐ（ｔ）+Ｐ（ｔ−９）+Ｐ（ｔ−２２）+Ｐ（ｔ−５４）+Ｐ（ｔ−６３）}／５
また、本実施例では、同一の圧縮状態を過去の圧力情報から検索することを示したが、実際には、圧縮状態が完全に一致することはまれであり、圧縮状態が同等であると判定する所定の許容範囲（圧縮状態範囲）を設定することが必要になる。つまり、この範囲をΔＰと表記するならば、現時刻における圧力状態Ｐ（ｔ）に対して、Ｐ（ｔ）±ΔＰの範囲に入る過去の圧縮状態を検索し、その条件を満たす弾性フレームデータの間で平滑化処理を行うようになっている。
【００５１】
さらに、この幅を一定の値に設定するのではなく、例えば、現時刻のＰ（ｔ）の値に対して１０％以内、つまり、Ｐ（ｔ）±０．１×Ｐ（ｔ）を同一圧縮状態と判定する圧縮状態範囲に設定してもよい。
【００５２】
また、過去の圧力情報から、現時刻のＰ（ｔ）の大きさに最も近い状態から例えば４つの圧縮状態を検索し、平滑処理のために適用するようになっていてもよい。
【００５３】
本実施例によれば、同一の圧縮状態で得られた弾性情報のみの間で平滑化処理を施すので、従来の方法のように、異なる圧縮状態の間で計測された弾性情報が混合されてしまい、現在の圧縮状態と弾性画像との相関関係の精度が低下することを防ぐことができる。
【００５４】
また、図９に示すように、同一の圧縮状態で得られた弾性情報で加算平均化処理を施すので、鑑別対象組織である関心部が占める座標領域が同等であり、関心部の境界部が滲み込まず弾性画像の空間分解能を劣化させることを防ぐことができる。
【００５５】
上記実施例１、２においては、複数のフレームの弾性情報を利用することにより高いＳ／Ｎを実現することを目的として、特に過去の弾性フレームデータから４フレーム分を検索して、平滑化処理を行う例を示したが、平滑化処理に加える過去のフレーム数は、４フレームに限らないことは言うまでもない。
【実施例３】
【００５６】
上記実施例１、２では、平滑化処理として加算平均を演算することを例に示したが、本実施例のように、例えば、過去の弾性フレームデータと現在の弾性フレームデータの間で、中央値を求めて、現時刻の平滑化処理後の弾性フレームデータを求めるようになっていてもよい。つまり、例えば、実施例２の場合の平滑化処理後の弾性情報
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）は、以下のように演算される。
（数式６）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）=ｍｅｄｉａｎ{Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−９）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−２２）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−５４）+Ｅｉ,ｊ（ｔ−６３）}
ここで、ｍｅｄｉａｎ{ }は、{ }内の数値の母集団の中央値を求める処理を表すものとする。
【００５７】
この方法によれば、瞬時的な手ぶれなどの不適当な圧縮が加えられた時刻の弾性フレームデータのノイズを効果的に除去することができる。
【００５８】
また、平滑化処理として、例えば、1フレーム過去の平滑化処理後の情報と現在の情報が所定の割合Ｃ（Ｃ＜１．０）で合成される、いわゆるパーシスタンス処理を圧力情報、及び、弾性情報の両方に施しても良い。パーシスタンス処理後の圧力情報及び弾性情報は以下のように演算される。
（数式７）
Ｐ´（ｔ）=（１−Ｃ）×Ｐ（ｔ）+Ｃ×Ｐ´（ｔ−１）
（数式８）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）=（１−Ｃ）×Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｃ×Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ−１）
その他、過去の複数の弾性情報と圧力情報の両者に、それぞれ同等の統計的な処理を施すことにより、高いＳ／Ｎを実現する方法を採用することができる。
【実施例４】
【００５９】
実施例１〜３では、圧縮状態の指標として、探触子と生体表皮の接触面に加えられた圧力情報を用いることを説明したが、本実施例は、圧力情報以外の圧縮情報を用いて課題を解決する例を示すものである。
【００６０】
例えば、図１０に示すように、ＲＯＩにおける応力σの情報を圧縮情報として適用し、弾性情報との関係を評価するようになっていてもよい。上記応力σの評価には様々な方法があるが、表面に加えられた圧力情報と、生体内部に生成された歪みの情報を基にして、生体内部に伝播する応力分布を推定する方法などが提案されており、このような公知の方法に従って応力の情報を取得すればよい。
【００６１】
また、圧力センサーレスの方法で応力を計測する公知の方法を採用してもよい。また、応力の情報は、必ずしも応力の次元（ｋＰａ）として得る必要はなく、応力に相関したインデックスとして絶対的な圧縮状態を評価するようになっていてもよい。
【００６２】
また、圧縮情報として、歪みや変位の情報を利用することも可能である。すなわち、断層像であるＢ−ｍｏｄｅ画像もしくは弾性画像など、装置上の画像を利用して、関心部にＲＯＩを設定し、圧縮ゼロの状態において、装置上で歪みをリセットする処理を装置インターフェイスから入力する。リセットした状態から圧縮を開始し、ＲＯＩ内の微小歪み変化を積算する。つまり、微少歪み変化の積算値は、ε（ｔ）=ΣΔε（ｔ）で表され、演算された積算値を上述の実施例と同様に、弾性画像と、弾性情報と歪みの関係としてプロットして表示すればよい。また、関心領域を複数設定し、それらの特性曲線を同時にプロットして表示してもよい。
【００６３】
ここでは、歪みの積算値を求めてプロットする例を示したが、同様の処理を変位の情報を用いて行うことができる。つまり、図１における変位演算部１２から出力される変位情報に対して、上述の歪みの場合と同様に、圧縮ゼロの状態から変位の積算を求めることにより、圧縮情報として利用することができる。
【００６４】
さらに、上記変位情報は、探触子に装着された磁気センサなどから取得するようになっていてもよく、例えば、ＲＶＳ（リアルタイムバーチャルソノグラフィ）の方法により実際に実現されている。また、レーザー変位計などを用いて構成するようになっていてもよい。
【００６５】
本実施例のように、圧力情報以外の情報に基づいて絶対的な圧縮状態を評価することでも、上述の圧力情報を代表に説明した実施例と同様の方法に従って、本発明の課題を解決することができる。
【実施例５】
【００６６】
最近では、動脈硬化の程度や血管内のプラークの硬さ、深部静脈血栓の硬さなど、血管周辺部の組織の弾性の評価も可能になってきており、特に拍動による対象組織の圧縮を利用して、上記組織の弾性情報を計測する試みが主流となってきている。しかし、例えば血管壁などは1ｍｍ前後の薄い組織であるため、弾性情報の評価を行う際に、弾性画像の空間分解能は非常に重要となるが、例えば、図１１に示すような頚動脈の評価などでは、拍動により血管が拡張、収縮するために、弾性画像内において、血管壁の座標が大きく変化することになる。
【００６７】
したがって、従来の方法により過去の弾性情報と加算平均処理などの平滑化処理を行った場合、上記説明と同様、血管壁の弾性情報に、血流や筋の弾性情報などの異なる組織の弾性情報が混合してしまうために、弾性情報の評価精度が極度に劣化してしまう。
【００６８】
そこで本実施例は、上述の実施例における圧縮情報の代替になる情報として、ＥＣＧの情報を利用することを試みるものである。
【００６９】
図１２は、代表的なＥＣＧ波形を示す図である。血管壁の移動量と方向は、拍動に同期しており、ＥＣＧ波形の同一位相では、血管は同一の位置にあると同時に、同一の圧縮状態にあると言える。そこで、本実施例は、ＥＣＧ波形の同一の位相で得られた弾性情報の間で、平滑化処理を施すものである。
【００７０】
つまり、ＥＣＧ波形のＴ波の立ち上がりにおいて、現時刻
ｔ の弾性情報Ｅｉ,ｊ（ｔ） が計測されたとする。このとき、過去の弾性フレームデータの中から、ＥＣＧの同一位相で計測された弾性情報を検索する。同図では、時刻
ｔａ,ｔｂがＥＣＧの同一位相として認識され、その時刻において得られた弾性情報、Ｅｉ,ｊ（ｔａ）,Ｅｉ,ｊ（ｔｂ） が求められる。
【００７１】
次に、例えば、平滑化処理として過去２フレームとの間での加算平均化処理が設定されていれば、現時刻の平滑化処理後の弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）を以下のように演算する。
（数式９）
Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）={Ｅｉ,ｊ（ｔ）+Ｅｉ,ｊ（ｔａ）+Ｅｉ,ｊ（ｔｂ）}／３
そして、弾性情報Ｅ´ｉ,ｊ（ｔ）が得られた後の処理は上述の実施例と同様に処理され、弾性画像などが画像表示器１０に表示される。
【００７２】
本実施例では、ＥＣＧの同一位相で計測された弾性情報を検索して、この弾性情報間で平滑化処理をおこなう例を示したが、位相まで厳密に一致した弾性情報を選出するのではなく、ＥＣＧの振幅が一致した弾性情報の間で安定化処理を行うようになっていてもよい。また、ＥＣＧ波形を利用する場合、ＥＣＧトリガーでデータ取得のタイミングにトリガーを掛けることが可能であり、これにより同一位相での弾性情報を積極的に取得するよう制御することができる。
【００７３】
また、圧縮情報の同定にＥＣＧ波形を利用することに代えて、ドプラによる血流速度の経時変化の情報を利用することも可能である。
【００７４】
つまり、弾性の評価と同時にドプラ計測をおこない、図１１に示すように、血管内部にドプラのＲＯＩを設定すれば、図１３に示すような血流速度の時間変化を求めることができる。そして、この血流速度の時間変化の情報をＥＣＧ波形の代わりに適用すれば、同様に同一の圧縮状態下で計測された弾性情報を選出することができる。
【実施例６】
【００７５】
上述の実施例では、圧縮状態に対して条件を課すことなく、任意の時刻ｔにおいて平滑化処理を施すことを示したが、本実施例は、診断基準となる圧縮状態を予め設定しておいて、その条件下での弾性情報によって鑑別を行うものである。以下、この方法を詳細に説明する。
【００７６】
例えば、絶対的な圧縮状態に対して、図１４に示すような基準圧縮状態を設定したとする。つまり、基準圧縮状態（ＡｋＰａ〜ＢｋＰａ）を設定する。このとき、上記基準圧縮状態を満たした時刻は、（ｔ−７２）,（ｔ−６９）,（ｔ−６５）,・・・,（ｔ−２０）であり、これらの時刻において計測された弾性情報のみに基づいて弾性情報の平滑化処理が適用されるようになっている。上記基準圧縮状態を満たさなかった時刻に計測された弾性情報は、同一圧縮状態の検索処理に基づいた平滑化処理を施さないようになっている。
【００７７】
この場合において、図１５のように、弾性画像を２画面で表示するようにし、例えば左の画面では上記基準圧縮状態を満たして構築された弾性画像を表示し、右の画面では、現時刻ｔにおいて得られた弾性画像をリアルタイム表示するようになっていてもよい。このようにしたとき、圧縮状態が基準圧縮状態を満たしたときのみ、左の弾性画像がアップデートされることになる。また、リアルタイム表示の右の画面で、計測断面を探したり、圧縮方向を調整したりするなどの計測条件の確認をすることができる。
【００７８】
また、超音波診断をフリーズさせた後、診断に適用する基準圧縮状態を満たして構築された最終画像が静止画として一枚だけ自動保存されるようになっていてもよく、フリーズ後に、基準圧縮状態を変更しても、その変更後の基準圧縮状態で同様の平滑化処理が遂行できるようにすることも可能である。また、この最終画像に例えば「診断用画像」などの表示を付すなどして、検査者が診断に適した画像を容易に認識できるようにすることも可能である。
【００７９】
また、本実施例における上記基準圧縮状態は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの種々の入力デバイスによって、グラフ上でカーソルを動かして任意に設定、変更することができる。
【００８０】
本実施例によれば、基準圧縮状態を満たしたときに計測された弾性フレームデータのみを確保しておけばよく、必要とするメモリ量を節約することができる。
【００８１】
また、実施例１〜６において、図１４の特定部位３０内の弾性情報のように圧縮状態があまり変化していない過程で計測された弾性情報を、平滑化処理の対象から除外することにより、平滑化処理後の弾性情報の精度をさらに向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 被検体
２ 探触子
３ 送信回路
４ 送受信制御回路
５ 受信回路
６ 整相加算回路
７ 信号処理部
８ 白黒スキャンコンバータ
９ 切替加算部
１０ 画像表示器
１１ ＲＦ信号フレームデータ選択部
１２ 変位演算部
１３ 歪み／弾性率演算部
１４ 平滑化処理部
１５ 弾性データ処理部
１６ カラースキャンコンバータ
１７ 制御インターフェイス部
１８ シネメモリ部
１９ 圧力計測部
２１ 超音波送受信面
２２ 圧迫板
２３ 圧力センサ
２４ 参照変形体
３０ 特定部位