(57)【要約】【課題】非侵襲で軟骨の状態を定量的に評価するための解析データを生成する超音波解析装置、超音波解析方法、および超音波解析プログラムを提供する。【解決手段】超音波解析装置は、軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出部と、前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出部と、前記第１のエコー抽出部により抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出部と、前記第２のエコー抽出部により抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出部と、前記第１の特徴量算出部により算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2017110361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出部と、
前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出部と、
前記第１のエコー抽出部により抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出部と、
前記第２のエコー抽出部により抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出部と、
前記第１の特徴量算出部により算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波解析装置において、
前記第１の特徴量算出部は、前記第１の特徴量として、前記第１の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の時間波形から、第１の振幅値を算出し、
前記第２の特徴量算出部は、前記第２の特徴量として、前記第２の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の時間波形から、第２の振幅値を算出し、
前記解析データ生成部は、前記第１の振幅値と前記第２の振幅値との比または差をとることにより、前記解析データを生成する
超音波解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波解析装置において、
前記第１の振幅値は、前記第１の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の振幅最大値、振幅積分値、振幅中央値、振幅平均値、または振幅最頻値のいずれかであり、
前記第２の振幅値は、前記第２の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の振幅最大値、振幅積分値、振幅中央値、振幅平均値、または振幅最頻値のいずれかである、
超音波解析装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波解析装置において、
前記第１の特徴量算出部は、前記第１の特徴量として、前記第１の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号から、第１の周波数特性を算出し、
前記第２の特徴量算出部は、前記第２の特徴量として、前記第２の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号から、第２の周波数特性を算出し、
前記解析データ生成部は、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性との差異に基づいて、前記解析データを生成する、
超音波解析装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波解析装置において、
前記第１の特徴量算出部は、前記第１の特徴量として、前記第１の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号から、振幅の第１の周波数特性を算出し、
前記第２の特徴量算出部は、前記第２の特徴量として、前記第２の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号から、振幅の第２の周波数特性を算出し、
前記解析データ生成部は、前記振幅の第１の周波数特性値と前記振幅の第２の周波数特性の値との比または差をとることにより、前記解析データを生成する、
超音波解析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波解析装置において、
前記解析データ生成部は、前記エコー信号の周波数特性において特定の周波数に対応する前記振幅の第１の周波数特性の値と前記振幅の第２の周波数特性の値との比または差をとることにより、前記解析データを生成する、
超音波解析装置。
【請求項７】
請求項５に記載の超音波解析装置において、
前記解析データ生成部は、前記エコー信号の周波数特性において第１の特定周波数と第２の特定周波数で特定される特定周波数区間における、前記振幅の第１の周波数特性の値と前記振幅の第２の周波数特性の値との傾きをとることにより、前記解析データを生成する、
超音波解析装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の超音波解析装置において、
前記振幅の第１の周波数特性の値は、前記第１の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の振幅の周波数特性の最大値、積分値、中央値、平均値、または最頻値のいずれかであり、
前記振幅の第２の周波数特性の値は、前記第２の着目部位に対応する所定区間の前記エコー信号の振幅の周波数特性の最大値、積分値、中央値、平均値、または最頻値のいずれかである、
超音波解析装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の超音波解析装置において、
前記軟骨の厚さを計算する厚さ計算部を備え、
前記解析部は、前記軟骨の厚さに基づいて、前記エコー信号の強度を補正する、
超音波解析装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の超音波解析装置において、
前記第１の着目部位および前記第２の着目部位は、それぞれ、軟骨表面および軟骨下骨表面である、
超音波解析装置。
【請求項１１】
軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出ステップと、
前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出ステップと、
前記第１のエコー抽出ステップにより抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出ステップと、
前記第２のエコー抽出ステップにより抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出ステップと、
前記第１の特徴量算出ステップにより算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成ステップと、
を備えたことを特徴とする超音波解析方法。
【請求項１２】
軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出ステップと、
前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出ステップと、
前記第１のエコー抽出ステップにより抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出ステップと、
前記第２のエコー抽出ステップにより抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出ステップと、
前記第１の特徴量算出ステップにより算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする超音波解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軟骨の状態を解析するための解析データを生成する超音波解析装置、超音波解析方法、および超音波解析プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟骨の状態を解析するための各種情報を生成する装置が提案されている。例えば、特許文献１の装置は、超音波信号を送受信するプローブを膝表面に当接させ、膝内部からのエコー信号を解析する。【０００３】
特許文献１の装置は、深度方向のエコー信号のレベルに基づいて、軟骨の厚さを推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の装置では、非侵襲で軟骨の状態を定量的に評価するための解析データを得ることができなかった。【０００６】
そこで、本発明は、非侵襲で軟骨の状態を定量的に評価するための解析データを生成する超音波解析装置、超音波解析方法、および超音波解析プログラム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】
超音波解析装置は、軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出部と、前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出部と、前記第１のエコー抽出部により抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出部と、前記第２のエコー抽出部により抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出部と、前記第１の特徴量算出部により算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成部と、を備えたことを特徴とする。【０００８】
この構成によれば、超音波解析装置は、軟骨に関する第１の着目部位（例えば軟骨表面）と、軟骨に関する第２の着目部位（例えば軟部組織を含む軟骨下骨表面）のエコー信号の特徴量の差異に基づいて（例えば両者の強度の比を算出することで）、解析データを生成する。これにより、軟部組織による減衰等の影響を排除することができ、軟骨の状態を定量的に評価するための解析データを生成することができる。【０００９】
あるいは、超音波解析方法は、軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出ステップと、前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出ステップと、前記第１のエコー抽出ステップにより抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出ステップと、前記第２のエコー抽出ステップにより抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出ステップと、前記第１の特徴量算出ステップにより算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成ステップと、を備えたことを特徴とする。【００１０】
あるいは、超音波解析プログラムは、軟骨を内部に含む被検体の表面から該内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、前記軟骨に関する第１の着目部位に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する第１のエコー抽出ステップと、前記エコー信号から、前記軟骨に関する第２の着目部位に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する第２のエコー抽出ステップと、前記第１のエコー抽出ステップにより抽出された第１のエコーデータから、前記エコー信号に関する第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出ステップと、前記第２のエコー抽出ステップにより抽出された第２のエコーデータから、前記エコー信号に関する第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出ステップと、前記第１の特徴量算出ステップにより算出された第１の特徴量と前記第２の特徴量算出部により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、前記軟骨の状態を示す解析データを生成する解析データ生成ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、非侵襲で軟骨の状態を定量的に評価するための解析データを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】超音波解析装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】プローブの被検体に対する当接態様を示す図である。
【図３】振動子の走査状態を示す模式図である。
【図４】解析部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図５】超音波解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】超音波信号が深度方向の所定位置で焦点を結ぶ状況を示す図である。
【図７】超音波解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】各処理において算出されたデータを示す図である。
【図９】第２実施形態に係る解析部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】第３実施形態に係る解析部の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、超音波解析装置の主要構成を示すブロック図である。図２は、プローブの被検体に対する当接態様を示す図である。図３は、振動子の走査状態を示す模式図である。
【００１４】
超音波解析装置は、情報処理装置１と、プローブ２と、表示器７と、を備えている。本実施形態では、被検体の一例として人の膝の内部の解析対象物（軟骨）を解析する超音波解析装置、超音波解析方法、および超音波解析プログラムについて説明する。
【００１５】
情報処理装置１は、例えばコンピュータ等からなる。情報処理装置１は、送受信部３と、制御部４と、操作部５と、信号処理部６と、を備えている。
【００１６】
操作部５は、マウス、キーボード、またはタッチパネル等からなり、ユーザからの操作を受け付ける。操作部５は、例えば超音波信号の送信設定に関する操作を受け付ける。
【００１７】
制御部４および信号処理部６は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサからなる。制御部４は、受け付けた送信設定に関する操作に応じて、送信周波数、パルス幅、または入力電圧等の設定を行う。送受信部３は、制御部４により設定された内容で、プローブ２から超音波信号を送信させる。
【００１８】
図２および図３（Ａ）に示すように、プローブ２は、ユーザにより、膝表面（軟部組織９０３の表面）９０４に当接される。軟部組織９０３は、皮膚および筋肉等を含む体内部分であり、軟骨９０１よりも被検体の表面側に存在する部位である。軟骨９０１は、軟骨下骨９１１に付着しており、軟骨下骨９１１は、骨（海綿骨）９０２に結合した組織である。
【００１９】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、プローブ２は、送受信面内で機械的に２次元（被検体の表面に沿う方向であるＸ方向およびＹ方向）に走査される振動子２０を備えている。振動子２０は、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向に走査されながら被検体の表面から内部に向けて深度方向（Ｚ方向）に超音波信号を送信し、被検体の内部からのエコー信号を受信する。これにより、プローブ２は、所定領域における被検体の内部で反射したエコー信号を受信する。
【００２０】
送受信部３は、プローブ２で受信したエコー信号をデジタル信号に変換し、信号処理部６へ出力する。信号処理部６は、エコーデータ生成部６１と、メモリからなる記憶部（メモリ）６２と、解析部６３とを備えている。
【００２１】
エコーデータ生成部６１は、エコー信号に所定処理を行い、エコー信号からエコーデータを生成する。
【００２２】
第１の実施形態では、エコーデータ生成部６１は、エコー信号の時間波形からエコーデータを生成する。エコーデータ生成部６１は、包絡検波処理を行い、エコー信号の振幅値（強度）を表すエコーデータを生成する。また、エコーデータ生成部６１は、このエコーデータの生成時に、入力振幅値に対して出力振幅値を対数的に抑えるログ圧縮処理を行ってもよい。生成されたエコーデータ（またはログ圧縮処理されたエコーデータ）は、記憶部６２に記憶される。すなわち、エコーデータは、Ｘ方向、Ｙ方向、および深度方向（Ｚ方向）の各位置についてのエコー信号の振幅値を示すデータとなる。
【００２３】
解析部６３は、記憶部６２からエコーデータを読み出して、軟骨の状態を解析するための解析データを生成する。また、解析部６３は、エコーデータに対応した画像データを生成する。これら解析データおよび画像データは、モニタ等からなる表示器７で表示される。なお、解析部６３は、記憶部６２からエコーデータを読み出しているが、これに限定されるものではなく、図１の点線矢印に示すように、エコーデータ生成部６１から直接エコーデータの入力を受けて、解析データを生成してもよい。
【００２４】
解析部６３は、図１に示すように、第１の位置検出部６１１と、第２の位置検出部６１２と、第１のエコー抽出部６２１と、第２のエコー抽出部６２２と、第１の特徴量算出部６３１と、第２の特徴量算出部６３２と、解析領域設定部６４０と、解析データ生成部６５０とを備える。
【００２５】
第１の位置検出部６１１は、解析対象物（軟骨）の第１の着目部位（軟骨下骨表面）の位置を検出する。
【００２６】
第２の位置検出部６１２は、解析対象物（軟骨）の第２の着目部位（軟骨表面）の位置を検出する。
【００２７】
第１のエコー抽出部６２１は、被検体（人の膝）の表面から内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、解析対象物（軟骨）に関する第１の着目部位（軟骨下骨表面）に対応する所定区間の第１のエコーデータを抽出する。
【００２８】
第２のエコー抽出部６２２は、被検体（人の膝）の表面から内部に送信された超音波信号の、該被検体の内部からのエコー信号から、解析対象物（軟骨）に関する第２の着目部位（軟骨表面）に対応する所定区間の第２のエコーデータを抽出する。
【００２９】
第１の特徴量算出部６３１は、第１のエコー抽出部６２１により抽出された第１のエコーデータから、エコー信号に関する第１の特徴量を算出する。本実施形態では、第１の特徴量として、振幅値（最大振幅値）を例に挙げて説明する。
【００３０】
第２の特徴量算出部６３２は、第２のエコー抽出部６２２により抽出された第２のエコーデータから、エコー信号に関する第２の特徴量を算出する。本実施形態では、第２の特徴量として、振幅値（最大振幅値）を例に挙げて説明する。
【００３１】
解析領域設定部６４０は、軟骨の状態を示す解析データの生成に必要となる解析領域（後述するような、超音波信号が軟骨下骨表面または軟骨表面に対して略垂直に照射された解析領域）を設定する。
【００３２】
解析データ生成部６５０は、第１の特徴量算出部６３１により算出された第１の特徴量と第２の特徴量算出部６３２により算出された第２の特徴量との差異に基づいて、解析領域設定部６４０で設定された解析領域において、軟骨の状態を示す解析データを生成する。
【００３３】
図４は、解析部６３の機能的構成の一例を示すブロック図である。図５および図７は、超音波解析装置（超音波解析方法、または、当該超音波解析方法に関する各種処理を実行する超音波解析プログラム）の動作を示すフローチャートである。図６は、超音波信号が深度方向の所定位置で焦点を結ぶ状況を示す図である。
【００３４】
解析部６３は、振幅補正部６０１と、面フィッティング処理部６６０と、軟骨厚さ分布算出部６７０と、をさらに備えている。また、第１の特徴量算出部６３１は、第１のエコー抽出部６２１により抽出された第１のエコーデータに基づいて、時間的な振幅特性を算出する第１の振幅特性算出部６３１Ａからなる。また、第２の特徴量算出部６３２は、第２のエコー抽出部６２２により抽出された第２のエコーデータに基づいて、時間的な振幅特性を算出する第２の振幅特性算出部６３２Ａからなる。
【００３５】
図５および図７の各フローチャートを参照しながら、解析部６３の動作について説明する。まず、上述したように、送受信部３は、プローブ２の振動子２０から、超音波信号を送信する（Ｓ１０１）。また、送受信部３は、エコー信号を受信する（Ｓ１０２）。
【００３６】
そして、第１の位置検出部６１１、第２の位置検出部６１２、および振幅補正部６０１は、それぞれ記憶部６２からエコーデータを読み出す。ここでは、第１の位置検出部６１１、第２の位置検出部６１２、および振幅補正部６０１は、所定のＹ方向の位置のエコーデータについて、Ｘ方向およびＺ方向の２次元分布のエコーデータＤ（Ｘ，Ｚ）を読み出す。
【００３７】
第１の位置検出部６１１は、第１の位置（軟骨下骨表面の位置）Ｚｂ（Ｘ）を検出し、第２の位置検出部６３２は、第２の位置（軟骨表面の位置）Ｚｃ（Ｘ）を検出する（Ｓ１０３）。
【００３８】
軟骨下骨表面の位置Ｚｂ（Ｘ）および軟骨表面の位置Ｚｃ（Ｘ）の検出手法は、どのようなものであってもよいが、本実施形態では、例えば軟骨９０１で超音波信号が反射しない特性を利用し、コストマップおよび最小コスト経路探索の手法を用いる。
【００３９】
コストマップは、深度方向に連続する複数のエコーデータ（第１領域）の平均振幅値と、当該第１領域の深度方向に隣接する第２領域の平均振幅値との差を各位置のコストとして、全ての位置について当該コストを算出したものである。
【００４０】
最小コスト経路探索は、例えばダイクストラ法等のアルゴリズムにより、コストマップから最小コストとなる経路を探索する。探索された経路が、例えば軟骨下骨表面の位置Ｚｂ（Ｘ）に対応する。
【００４１】
軟骨９０１では、超音波信号が反射しないため、エコー信号の振幅値が極めて小さい領域となる。したがって、第１領域または第２領域の深度方向の幅を、想定される軟骨９０１の厚さに対応する値としてコストマップを作成することで、軟骨９０１と軟骨下骨９１１との境界面を正確に検出することができる。
【００４２】
ただし、第２の位置検出部６１２は、第１の位置検出部６１１で検出された軟骨下骨表面の位置Ｚｂ（Ｘ）から、想定される軟骨９０１の厚さに相当する厚さ分のエコーデータを記憶部６２から読み出する。これにより、探索領域を狭くすることで、計算負荷を抑えることができる。
【００４３】
振幅補正部６０１は、送信される超音波信号の深度方向のビーム特性に応じて、振幅補正を行う。図６に示すように、プローブ２から送信される超音波信号は、深度方向の所定の焦点位置Ｐで焦点を結ぶようになっている。したがって、焦点位置Ｐでは、エコー信号のＳＮ比が最も高く、焦点位置Ｐから離れるにしたがってＳＮ比が低下する。そこで、振幅補正部６０１は、深度方向の各位置におけるエコーデータに、所定の係数（焦点位置Ｐから離れるほど値が高くなる係数）を乗算する。補正後のエコーデータＤｃｒ（Ｘ，Ｚ）は、第１のエコー抽出部６２１および第２のエコー抽出部６２２に出力される。なお、本実施形態では、振幅補正部６０１による振幅補正が行われる態様を説明したが、振幅補正は行われない構成（すなわち、振幅補正部６０１の無い構成）であってもよい。
【００４４】
第１のエコー抽出部６２１は、入力されたエコーデータＤｃｒ（Ｘ，Ｚ）のうち、軟骨下骨表面の位置Ｚｂ（Ｘ）に対応するエコーデータを抽出する。より詳細には、第１のエコー抽出部６２１は、軟骨下骨表面の位置Ｚｂ（Ｘ）を含む深度方向の所定区間（例えば１．０μｓｅｃ分）の第１のエコーデータを抽出する（Ｓ１０４）。抽出された第１のエコーデータＤｃｒｂ（Ｘ，Ｚ）は、第１の特徴量算出部６３１（第１の振幅特性算出部６３１Ａ）に出力される。
【００４５】
同様に、第２のエコー抽出部６２２は、入力されたエコーデータＤｃｒ（Ｘ，Ｚ）のうち、軟骨表面の位置Ｚｃ（Ｘ）に対応するエコーデータを抽出する。より詳細には、第２のエコー抽出部６２２は、軟骨表面の位置Ｚｃ（Ｘ）を含む深度方向の所定区間（例えば０．６μｓｅｃ分）の第２のエコーデータを抽出する（Ｓ１０４）。抽出された第２のエコーデータＤｃｒｃ（Ｘ，Ｙ）は、第２の特徴量算出部６３２（第２の振幅特性算出部６３２Ａ）に出力される。
【００４６】
第１の特徴量算出部６３１は、抽出された第１のエコーデータＤｃｒｂ（Ｘ，Ｚ）のうち、最大振幅値（第１の特徴量）Ｒｂ（Ｘ）と、当該最大値振幅値Ｒｂ（Ｘ）に対応する最大値位置Ｚｂ２（Ｘ）とを算出する（Ｓ１０５）。
【００４７】
同様に、第２の特徴量算出部６３２は、抽出された第２のエコーデータＤｃｒｃ（Ｘ，Ｚ）のうち、最大振幅値（第２の特徴量）Ｒｃ（Ｘ）と、当該最大振幅値Ｒｃ（Ｘ）に対応する最大値位置Ｚｃ２（Ｘ）とを算出する（Ｓ１０５）。
【００４８】
解析部６３（第１の特徴量算出部６３１および第２の特徴量算出部６３２）は、以上の最大振幅値および最大値位置の検出処理を、Ｙ方向の各位置を変更して、全てのエコーデータについて行う（Ｓ１０５）。これにより、送受信面内の全ての位置について、軟骨下骨表面の最大振幅値とその深度方向の最大値位置、および軟骨表面の最大振幅値とその深度方向の最大値位置、が記憶部６２に記憶される（Ｓ１０６）。
【００４９】
次に、図４に示すように、曲面フィッティング処理部６６０は、記憶部６２から軟骨下骨表面の最大値位置Ｚｂ２（Ｘ，Ｙ）および軟骨表面の最大値位置Ｚｃ２（Ｘ，Ｙ）を読み出す。
【００５０】
図８（Ａ）は、軟骨下骨表面の最大値位置Ｚｂ２（Ｘ，Ｙ）を示す図であり、図８（Ｂ）は、軟骨表面の最大値位置Ｚｃ２（Ｘ，Ｙ）を示す図である。面フィッティング処理部６６０は、例えば最小二乗法を用いて例えば曲面（又は平面）の近似を行う（Ｓ２０１）。その結果、図８（Ｃ）に示すような軟骨下骨表面の近似曲面が算出される。また、図８（Ｄ）に示すような軟骨表面の近似曲面が算出される。
【００５１】
そして、軟骨厚さ分布算出部６７０は、軟骨下骨表面の近似曲面と、軟骨表面の近似曲面と、の差分と、軟骨内の音速（例えば１６３０ｍ／ｓ）と、から各位置の軟骨９０１の厚さを計算する。算出された軟骨厚さ分布は、表示器７に表示される。ユーザは、軟骨９０１の厚さ分布を参照することで、軟骨９０１の状態を把握することができる。
【００５２】
解析領域設定部６４０は、軟骨厚さ分布算出部６７０で算出された、軟骨下骨表面の近似曲面、および軟骨表面の近似曲面の各入力に基づいて、それぞれ平坦面となる領域、すなわち、超音波信号が略垂直に入射された（垂直を含む所定入射角度範囲内の）第１の領域および第２の領域を検出する。その結果、図８（Ｅ）に示すような軟骨下骨表面のうち、超音波信号が略垂直に入射された第１の領域が算出される。また、図８（Ｆ）に示すような軟骨表面のうち、超音波信号が略垂直に入射された第２の領域が算出される。
【００５３】
解析領域設定部６４０は、図８（Ｇ）に示すように、軟骨下骨表面のうち、超音波信号が略垂直に入射された第１の領域であり、かつ、軟骨表面のうち、超音波信号が略垂直に入射された第２の領域を検出する。解析領域設定部６４０は、当該検出した領域を解析領域として設定する（Ｓ２０２）。
【００５４】
解析データ生成部６５０は、図８（Ｈ）に示すように、設定された解析領域のエコーデータの最大振幅値Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）を記憶部６２から読み出す。また、解析データ生成部６５０は、図８（Ｉ）に示すように、設定された解析領域のエコーデータの最大振幅値Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）を記憶部６２から読み出す。
【００５５】
そして、解析データ生成部６５０は、解析領域における軟骨下骨表面の最大振幅値Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）と軟骨表面の最大振幅値Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）との比Ｒｃｂ（Ｘ、Ｙ）＝Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）／Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）を算出する。さらに、解析データ生成部６５０は、解析領域内の各比の平均値を算出して、図８（Ｊ）に示すように、規格化した値Ｒｃｂ（ｍｅａｎ）を算出する。この規格化された値は、軟部組織９０３の減衰等を相殺した軟骨９０１の状態を示す解析データとなる。これにより、解析領域設定部６５３は、軟部組織９０３の減衰等を相殺した軟骨９０１の状態を示す解析データを生成する（Ｓ２０３）。
【００５６】
なお、解析データ生成部６５０は、軟骨下骨表面の最大振幅値（第１の特徴量）と軟骨表面の最大振幅値（第２の特徴量）との比を算出する例を示したが、例えば軟骨下骨表面の最大振幅値と軟骨下骨表面の振幅値との差を算出することでも解析データを生成することができる。
【００５７】
また、解析データ生成部６５０は、軟骨９０１における吸収係数を仮定して、軟骨厚さ分布算出部６７０が算出した軟骨９０１の厚さに基づいて、振幅値Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）および振幅値Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）を補正してもよい。さらに、解析データ生成部６５０は、軟部組織９０３における吸収係数を仮定して、軟部組織９０３の厚さ（軟骨表面位置までの距離）に基づいて、振幅値Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）および振幅値Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）を補正してもよい。
【００５８】
また、解析データ生成部６５０は、面フィッティング処理部６６０で算出された軟骨下骨表面および軟骨表面の近似面に対する傾斜角に応じて振幅値Ｒｂ（Ｘ，Ｙ）および振幅値Ｒｃ（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ補正してもよい。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、超音波解析装置の他の実施形態を説明する。図９は、解析部６３の機能的構成を示すブロック図である。図４と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図９に示す解析部６３は、第１の特徴量算出部６３１と、第２の特徴量算出部６３２と、解析データ生成部６５０と、周波数特定部６５１とが、図４に示すものと異なっている。第１の特徴量算出部６３１は、第１の周波数特性算出部６３１Ｂを備えている。第２の特徴量算出部６３２は、第２の周波数特性算出部６３２Ｂを備えている。
【００６０】
図４の例では、第１の特徴量算出部６３１および第２の特徴量算出部６３２は、それぞれ時間領域（Ｚ方向）の信号（エコーデータ）の最大振幅値を検出して、解析データ生成部６５０は、これら最大振幅値の比を算出する態様であったが、図９の例では、第１の特徴量算出部６３１（第１の周波数特性算出部６３１Ｂ）が、第１の特徴量として、第１の着目部位（軟骨下骨表面）に対応する所定区間のエコー信号から、第１の周波数特性（例えば、振幅の周波数特性）を算出し、第２の特徴量算出部６３２（第２の周波数特性算出部６３２Ｂ）が、第２の特徴量として、第２の着目部位（軟骨表面）に対応する所定区間のエコー信号から、第２の周波数特性（例えば、振幅の周波数特性）を算出し、解析データ生成部６５０が、第１の周波数特性と第２の周波数特性との差異に基づいて（例えば、両者の比または差をとることにより）、解析データを生成する。
【００６１】
より具体的には、第１の周波数特性算出部６３１Ｂは、抽出されたエコーデータＤｃｒｂ（Ｘ，Ｚ）を例えばＦＦＴ処理して第１の周波数特性を算出し、当該第１の周波数特性において強度（本実施例では振幅の値とする）Ｑｂ（Ｘ）とその周波数Ｆｂ（Ｘ）とを出力する。同様に、第２の周波数特性算出部６３２Ｂは、抽出されたエコーデータＤｃｒｃ（Ｘ，Ｚ）を例えばＦＦＴ処理して第２の周波数特性を算出し、当該第２の周波数特性において強度（本実施例では振幅の値とする）Ｑｃ（Ｘ）とその周波数Ｆｃ（Ｘ）とを出力する。
【００６２】
そして、周波数特定部６５１は、第１の周波数特性算出部６３１Ｂおよび第２の周波数特性算出部６３２Ｂにより算出された周波数領域の周波数（以下、特定周波数といい、ここではｆ０とする）を特定する。解析データ生成部６５０は、周波数特定部６５１により特定された特定周波数ｆ０対応する振幅の第１の周波数特性の値と振幅の第２の周波数特性の値との比を算出する。特定周波数ｆ０は、例えば１５ＭＨｚであり、５ＭＨｚ乃至２０ＭＨｚの間であることが好ましい。これにより、解析部６３は、周波数による軟部組織９０３の減衰の違いの影響を排除することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、超音波解析装置の他の実施形態を説明する。図１０は、解析部６３の機能的構成を示すブロック図である。図９と共通する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図１０に示す解析部６３は、解析データ生成部６５０と、周波数区間特定部６５２とが、図９に示すものと異なっている。
【００６４】
周波数区間特定部６５２は、第１の周波数特性算出部６３１Ｂおよび第２の周波数特性算出部６３２Ｂにより算出された周波数領域の特定区間（帯域）の周波数（以下、特定周波数区間といい、ここでは第１の特定周波数ｆ１から第２の特定周波数ｆ２までの周波数の区間＜ｆ１−ｆ２＞とする。ただし、ｆ１＜ｆ２である）を特定する。
【００６５】
解析データ生成部６５０は、周波数区間特定部６５２により特定された特定周波数区間＜ｆ１−ｆ２＞における振幅値の比をとり、さらに、第１の特定周波数ｆ１と第２の特定周波数ｆ２の区間における、振幅の第１の周波数特性の値および振幅の第２の周波数特性の値との各傾きを算出し、この傾きの差異に基づいて（例えば、両者の比または差をとることにより）、解析データを生成する。第１特定の周波数ｆ１は、例えば１０ＭＨｚであり、特定の周波数ｆ２は、１５ＭＨｚである。この構成によれば、周波数による軟部組織９０３の減衰の違い等の影響を排除して、軟骨の状態を正確に解析するための解析データを得ることができる。
【００６６】
なお、解析データ生成部６５０は、振幅の周波数特性の値の比において、解析領域設定部６４０で設定された解析領域内のすべての比の周波数特性について平均を算出し、平均の比の周波数特性において、特定周波数区間＜ｆ１−ｆ２＞の各周波数特性の傾きを算出することが望ましい。
【００６７】
（第１の変形例）
上記第１の実施形態においては、解析部６３（解析データ生成部６５０）は、各最大振幅値の比をとることにより、解析データを生成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、最大振幅値の差をとるなど、比較する最大振幅値の差異に基づいて、解析データを生成してもよい。
【００６８】
（第２の変形例）
上記第１の実施形態においては、解析部６３（解析データ生成部６５０）は、各最大振幅値の比をとることにより、解析データを生成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、最大振幅値の代わりに、振幅積分値、振幅中央値、振幅平均値、または振幅最頻値の差異に基づいて、解析データを生成してもよい。
【００６９】
（第３の変形例）
上記第２の実施形態においては、解析部６３（解析データ生成部６５０）は、特定周波数ｆ０における各周波数特性（振幅の周波数特性）の値の比をとることにより、解析データを生成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、特定周波数ｆ０における各周波数特性（振幅の周波数特性）の値の差をとるなど、比較する周波数特性の値の差異に基づいて、解析データを生成してもよい。
【００７０】
（第４の変形例）
上記第３の実施形態においては、解析部６３（解析データ生成部６５０）は、各周波数特性の特定周波数区間＜ｆ１−ｆ２＞における振幅の値の傾き（または、振幅の値の比の傾き）をとることにより、解析データを生成していたが、これに限定されるものではなく、例えば、振幅の値の傾き（または、振幅の値の比の傾き）の差をとるなど、比較する振幅の傾き（または、振幅の値の比の傾き）の比の差異に基づいて、解析データを生成してもよい。
【００７１】
（第５の変形例）
上記第２または第３の実施形態においては、解析部６３（解析データ生成部６５０）は、各振幅の値を用いて、解析データを生成していたが、特定周波数区間＜ｆ１−ｆ２＞における各振幅の周波数特性の積分値、振幅の中央値、振幅の平均値、または振幅の最頻値を用いて、解析データを生成してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…情報処理装置
２…プローブ
３…送受信部
４…制御部
５…操作部
６…信号処理部
７…表示器
２０…振動子
６０…解析部
６１…エコーデータ生成部
６２…記憶部
６０１…振幅補正部
６１１…第１の位置検出部
６１２…第２の位置検出部
６２１…第１のエコー抽出部
６２２…第２のエコー抽出部
６３１…第１の特徴量算出部
６３２…第２の特徴量算出部
６４０…解析領域設定部
６５０…解析データ生成部
６５１…周波数特定部
６５２…周波数区間特定部
６６０…面フィッティング処理部
６７０…軟骨厚さ分布算出部
９０１…軟骨
９０２…骨（海綿骨）
９０３…軟部組織
９０４…膝表面
９１１…軟骨下骨
【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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【国際調査報告】
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