(57)【要約】  超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、送受信部で生成された受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ受信データと同一のデータを第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する複素データ生成部と、第１の複素データおよび第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成するＢモード処理部と、第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する位相差演算部と、第２の位相差を用いて第１の位相差を補正する位相差補正部と、補正された第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部とを備える。
2017077916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブと、
前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、
前記送受信部で生成された前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する複素データ生成部と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成するＢモード処理部と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する位相差演算部と、
前記第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する位相差補正部と、
補正された前記第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部と
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の遮断周波数が、前記第２の遮断周波数より高い請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２の位相差に基づいて、前記第１の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部をさらに備えた請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記折り返し回数決定部は前記第１の中心周波数、前記第２の中心周波数、前記第１の遮断周波数および前記第２の遮断周波数に基づいて少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、前記少なくとも１つの折り返し回数の候補から前記第１の位相差の折り返し回数を決定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記折り返し回数決定部は、前記第２の位相差の正負を判定し、
前記第１の中心周波数をＣ１、前記第２の中心周波数をＣ２としてＣ1／Ｃ２の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、
前記第２の位相差が正である場合、前記第２の位相差をθ２、折り返し回数の候補をｎ、任意の値である調整値をＷ１、Ｗ２として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
前記第２の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、前記第１の位相差をθ１として、
評価関数Δｅ（ｎ）＝｜θ１＋２πｎ−（Ｃ１／Ｃ２）×θ２｜
の値が最小となるｎを前記第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記位相差補正部は、被検体の測定対象組織の代表点における第２の複素データの位相情報のみから演算された第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記送受信部は、互いに位相が反転した第１のパルス信号および第２のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、
前記複素データ生成部は、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの和信号から前記第１の複素データを生成し、且つ、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの差信号から前記第２の複素データを生成する請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
予め、複数の前記超音波プローブ毎に設定された第１の中心周波数条件、第２の中心周波数条件、第１の遮断周波数条件および第２の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、
前記直交検波メモリに保存された前記複数の直交検波条件から前記超音波プローブに応じた前記直交検波条件を選択し且つ前記直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように前記複素データ生成部を制御する装置制御部とを備えた請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
被検体の測定対象組織の前記変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、
前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する工程と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成する工程と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する工程と、
前記第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する工程と、
補正された前記第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程と
を含む超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、被検体の測定対象組織の変位量を演算する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、アレイトランスデューサを内蔵した超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを走査し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を電気的に処理することによりＢ（brightness）モード画像が生成される。【０００３】
さらに、血管壁等の測定対象組織の動きをトラッキングするために、フレーム間の測定対象組織の変位量を演算するということが行われている。
このような演算においては、超音波プローブから被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰返し行われる。超音波を送受信するごとに、受信データを整相加算し、さらに、直交検波することで、位相情報を含む複素データが得られる。得られた複素データの位相情報からフレーム間の位相差が得られ、この位相差から変位量を演算することで、フレーム間の測定対象組織の動きをトラッキングすることができる。【０００４】
ところが、トラッキングが可能となる測定対象組織の動きの最大速度は、繰り返し周波数に応じて制限され、この最大速度を超える速度で測定対象組織が動くと、折り返しが生じ、トラッキングの結果に誤差が生じるおそれがある。このような折り返しを防止するには、フレームレートを上げることが考えられるが、フレームレートを上げると、観察領域が狭くなる、あるいは、Ｂモード画像の画質が低下するという問題がある。
そこで、特許文献１には、超音波プローブから被検体に低周波の超音波パルスと高周波の超音波パルスをそれぞれ送信し、低周波の超音波パルスにより得られたフレーム間の位相差を用いて、高周波の超音波パルスにより得られたフレーム間の位相差の折り返しを防止する超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１１３３７７号公報
【発明の概要】
【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の超音波診断装置のように、低周波の超音波パルスと高周波の超音波パルスをそれぞれ送信すると、フレームレートが半減するおそれがある。【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、フレームレートを維持しつつ測定対象組織の変位量を精度良く演算することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法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】
【０００８】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、送受信部で生成された受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ受信データと同一のデータを第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する複素データ生成部と、第１の複素データおよび第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成するＢモード処理部と、第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する位相差演算部と、第２の位相差を用いて第１の位相差を補正する位相差補正部と、補正された第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部とを備えるものである。【０００９】
また、第１の遮断周波数が、第２の遮断周波数より高いことが好ましく、第２の位相差に基づいて、第１の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部をさらに備えることも好ましい。【００１０】
折り返し回数決定部は第１の中心周波数、第２の中心周波数、第１の遮断周波数および第２の遮断周波数に基づいて少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、少なくとも１つの折り返し回数の候補から第１の位相差の折り返し回数を決定することができる構成としても良い。【００１１】
また、折り返し回数決定部は、第２の位相差の正負を判定し、第１の中心周波数をＣ１、第２の中心周波数をＣ２としてＣ1／Ｃ２の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、第２の位相差が正である場合、第２の位相差をθ２、折り返し回数の候補をｎ、任意の値である調整値をＷ１、Ｗ２として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
第２の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、第１の位相差をθ１として、
評価関数Δｅ（ｎ）＝｜θ１＋２πｎ−（Ｃ１／Ｃ２）×θ２｜
の値が最小となるｎを第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定することができる。【００１２】
位相差補正部は、被検体の測定対象組織の代表点における第２の複素データの位相情報のみから演算された第２の位相差を用いて第１の位相差を補正する構成としても良い。
送受信部は、互いに位相が反転した第１のパルス信号および第２のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、複素データ生成部は、第１のパルス信号に対応する受信データと第２のパルス信号に対応する受信データの和信号から第１の複素データを生成し、且つ、第１のパルス信号に対応する受信データと第２のパルス信号に対応する受信データの差信号から第２の複素データを生成する構成とすることもできる。【００１３】
予め、複数の超音波プローブ毎に設定された第１の中心周波数条件、第２の中心周波数条件、第１の遮断周波数条件および第２の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、直交検波メモリに保存された複数の直交検波条件から超音波プローブに応じた直交検波条件を選択し且つ直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように複素データ生成部を制御する装置制御部とを備える構成としても良い。
被検体の測定対象組織の変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する構成とすることもできる。【００１４】
また、この発明に係る超音波診断装置の制御方法は、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ受信データと同一のデータを第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する工程と、第１の複素データおよび第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成する工程と、第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する工程と、第２の位相差を用いて第１の位相差を補正する工程と、補正された第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程とを含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ受信データと同一のデータを第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成し、第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算し、第２の位相差を用いて第１の位相差を補正し、補正された第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算するので、フレームレートを維持しつつ測定対象組織の変位量を精度良く演算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】受信部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】複素データ生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】Ｂモード処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図４Ｂ】Ｍモード処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】弾性指標演算処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】第１の中心周波数および第１の遮断周波数を示すグラフである。
【図７】第２の中心周波数および第２の遮断周波数を示すグラフである。
【図８Ａ】中心周波数を１０ＭＨｚに設定したＢモード画像の一例を示す図である。
【図８Ｂ】中心周波数を６ＭＨｚに設定したＢモード画像の一例を示す図である。
【図９Ａ】中心周波数を１０ＭＨｚに設定したＭモード画像の一例を示す図である。
【図９Ｂ】中心周波数を６ＭＨｚに設定したＭモード画像の一例を示す図である。
【図１０Ａ】遮断周波数を１．５ＭＨｚに設定したＢモード画像の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】遮断周波数を３．５ＭＨｚに設定したＢモード画像の一例を示す図である。
【図１１】第１の位相差の補正の例を示すグラフである。
【図１２】別の第１の位相差の補正の例を示すグラフである。
【図１３】さらに別の第１の位相差の補正の例を示すグラフである。
【図１４】折り返しが生じた第１の位相差を示すグラフである。
【図１５】折り返しが生じていない第２の位相差を示すグラフである。
【図１６】補正後の第１の位相差を示すグラフである。
【図１７Ａ】折り返しが生じたＭモード画像の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】折り返しが生じていないＭモード画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ１Ａを内蔵する超音波プローブ１を備え、この超音波プローブ１に送受信部２を介して複素データ生成部３が接続されている。複素データ生成部３には、Ｂモード処理部４Ａ、Ｍ（motion）モード処理部４Ｂおよび弾性指標演算処理部５が並列に接続され、これらＢモード処理部４Ａ、Ｍモード処理部４Ｂおよび弾性指標演算処理部５に表示制御部６を介して表示部７が接続されている。
【００１８】
送受信部２は、超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａに接続された送信部８および受信部９と、これら送信部８および受信部９に接続された送受信制御部１０を有している。
送受信部２の送受信制御部１０、複素データ生成部３、Ｂモード処理部４Ａ、Ｍモード処理部４Ｂ、弾性指標演算処理部５および表示制御部６に装置制御部１１が接続されている。さらに、装置制御部１１に、プローブ種類検知部１２、直交検波条件メモリ１３、操作部１４および格納部１５がそれぞれ接続されている。
【００１９】
超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａは、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信部８から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
【００２０】
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００２１】
送受信部２は、超音波ビームの送受信を行うもので、送受信部２の送信部８は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、送受信制御部１０からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、アレイトランスデューサ１Ａの複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００２２】
送受信部２の受信部９は、図２に示されるように、増幅部１６とＡ／Ｄ（analog／digital）変換部１７とビームフォーマ１８とが順次直列に接続された構成を有している。受信部９は、アレイトランスデューサ１Ａの各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅部１６で増幅し、Ａ／Ｄ変換部１７でＡ／Ｄ変換した後、送受信制御部１０からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ビームフォーマ１８で受信データにそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、整相加算され超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。
【００２３】
送受信制御部１０は、装置制御部１１から伝送される各種の制御信号に基づき、被検体への超音波パルスの送信と被検体からの超音波エコーの受信が繰り返し行われるように、送信部８および受信部９を制御する。
【００２４】
複素データ生成部３は、直交検波により振幅情報と位相情報を含む複素データを生成するものであり、図３に示されるように、直交検波部１９の出力端に第１複素データメモリ２０および第２複素データメモリ２１が並列に接続された構成を有している。
直交検波部１９は、送受信部２で生成された受信データに第１の中心周波数のキャリア信号を混合し、第１の遮断周波数を用いてフィルタリングすることで、第１の複素データを生成する。また、直交検波部１９は、送受信部２で生成された受信データと同一のデータに、第１の中心周波数よりも低い第２の中心周波数のキャリア信号を混合し、第１の中心周波数より低い第２の遮断周波数を用いてフィルタリングすることで、第２の複素データを生成する。
また、第１の複素データメモリ２０は、直交検波部１９で生成された第１の複素データをフレーム毎に順次保存し、第２の複素データメモリ２１は、直交検波部１９で生成された第２の複素データをフレーム毎に順次保存する。
【００２５】
Ｂモード処理部４Ａは、図４Ａに示されるように、振幅演算部２２Ａと信号処理部２３ＡとＤＳＣ（Digital Scan Converter）２４Ａと画像処理部２５Ａとが順次直列に接続された構成を有している。
振幅演算部２２Ａは、複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データからそれぞれ振幅情報を取り出し、信号処理部２３Ａは、振幅演算部２２Ａで取り出された第１の複素データおよび第２の複素データの双方の振幅情報を用い、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
【００２６】
ＤＳＣ２４Ａは、信号処理部２３Ａで生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部２５Ａは、ＤＳＣ２４Ａから入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部６に出力する。
なお、Ｂモード処理部４Ａは、第１の複素データに含まれる振幅情報、あるいは、第２の複素データに含まれる振幅情報のいずれか一方のみを用いても、Ｂモード処理をすることができる。
【００２７】
Ｍモード処理部４Ｂは、図４Ｂに示されるように、振幅演算部２２Ｂと信号処理部２３ＢとＤＳＣ２４Ｂと画像処理部２５Ｂとが順次直列に接続された構成を有している。
振幅演算部２２Ｂは、複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データからそれぞれ振幅情報を取り出し、信号処理部２３Ｂは、振幅演算部２２Ｂで取り出された第１の複素データおよび第２の複素データの双方の振幅情報を用い、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施し、さらに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報を生成し、ＤＳＣ２４Ｂは、指定された１走査線上の断層画像情報が時間軸上に並ぶように画像信号に変換し、Ｍモード画像信号を生成する。Ｍモード画像は、横軸に時間軸を示し、縦軸に輝度で表示された測定対象組織の断層画像を示し、測定対象組織の変位量に応じて断層画像が縦軸の方向に変化するものである。
【００２８】
画像処理部２５Ｂは、ＤＳＣ２４Ｂから入力されるＭモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｍモード画像信号を表示制御部６に出力する。
なお、Ｍモード処理部４Ｂは、第１の複素データに含まれる振幅情報、あるいは、第２の複素データに含まれる振幅情報のいずれか一方のみを用いても、Ｍモード処理をすることができる。
【００２９】
弾性指標演算処理部５は、位相差演算部２６と位相差補正部２７と変位量演算部２８とが順次直列に接続されると共に位相差演算部２６の出力端に折り返し回数決定部３０が接続され、さらに、変位量演算部２８に弾性指標演算部３１が接続された構成を有している。
位相差演算部２６は、第１の複素データメモリ２０にフレーム毎に順次保存された第１の複素データにそれぞれ含まれる位相情報を比較することで、フレーム間の第１の位相差を演算する。また、位相差演算部２６は、第２の複素データメモリ２１にフレーム毎に順次保存された第２の複素データにそれぞれ含まれる位相情報を比較することで、フレーム間の第２の位相差を演算する。
【００３０】
折り返し回数決定部３０は、位相差演算部２６で演算された第２の位相差に基づいて、第１の位相差に生じている折り返しの回数を決定する。
位相差補正部２７は、折り返し回数決定部３０が決定した第１の位相差の折り返しの回数および位相差演算部２６で演算された第２の位相差に基づいて、第１の位相差を補正する。
変位量演算部２８は、位相差補正部２７で補正された第１の位相差を用いて、血管壁等の被検体の測定対象組織のフレーム間の変位量を演算し、弾性指標演算部３１および表示部７に出力する。
【００３１】
弾性指標演算部３１は、変位量演算部２８で演算された測定対象組織の変位量を用いて、測定対象組織の弾性率、ストレイン、スティフネスパラメータ、径変化量等の弾性指標を演算し、表示部７に出力する。
表示制御部６は、Ｂモード処理部４Ａにより生成されたＢモード画像信号に基づいて、表示部７にＢモード画像を表示させると共に、Ｍモード処理部４Ｂにより生成されたＭモード画像信号に基づいて、表示部７にＭモード画像を表示させる。また、変位量演算部２８で演算された変位量に応じて変化する測定対象組織の動きを、Ｍモード画像上に表示しても良いし、弾性指標演算部３１により演算された弾性指標を表示部７に表示しても良い。
表示部７は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部６の制御の下で、Ｂモード画像およびＭモード画像を表示する。
【００３２】
プローブ種類検知部１２は、送受信部２に接続された超音波プローブ１の種類を検知し、検知した超音波プローブ１の種類の情報を装置制御部１１に出力する。
直交検波条件メモリ１３は、複数の超音波プローブに対してそれぞれ設定された複数の直交検波条件を予め保存している。複数の直交検波条件は、検知された超音波プローブの周波数帯域に適した直交検波を行うようにするためのものである。
【００３３】
装置制御部１１は、操作者により操作部１４から入力された指令に基づいて、送受信制御部１０、複素データ生成部３、Ｂモード処理部４Ａ、Ｍモード処理部４Ｂ、弾性指標演算処理部５、表示制御部６およびプローブ種類検知部１２の制御を行う。
また、操作部１４は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１５は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
【００３４】
ここで、複素データ生成部３の直交検波部１９の動作について説明する。
図６は、超音波プローブ１の周波数帯域Ｐおよび被検体からの超音波エコーの周波数帯域Ｅを示すグラフであり、横軸に超音波の周波数、縦軸に超音波の強度を示している。超音波プローブ１は、周波数帯域Ｐの範囲内で超音波を送信し、周波数帯域Ｅの範囲内で超音波エコーを受信する。
直交検波部１９は、装置制御部１１の制御の下で、第１の中心周波数Ｃ１および第１の遮断周波数Ｆ１を用いて受信データを直交検波し、第１の複素データを生成する。このとき、第１の中心周波数Ｃ１に第１の遮断周波数Ｆ１を加算した値から、第１の中心周波数Ｃ１に第１の遮断周波数Ｆ１を減算した値までを帯域幅とするフィルタが設定される。
【００３５】
また、直交検波部１９は、第１の中心周波数Ｃ１および第１の遮断周波数Ｆ１を用いて直交検波した受信データと同一の受信データを第２の中心周波数Ｃ２および第２の遮断周波数Ｆ２を用いて直交検波し、第２の複素データを生成する。このとき、図７に示されるように、第２の中心周波数Ｃ２に遮断周波数Ｆ２を加算した値から、第２の中心周波数Ｃ２に第２の遮断周波数Ｆ２を減算した値までを帯域幅とするフィルタが設定される。
【００３６】
ここで、第１の中心周波数Ｃ１および第１の遮断周波数Ｆ１として、高解像度で高精度の変位量を得ることができるように、高周波域の第１の中心周波数Ｃ１と小さな第１の遮断周波数Ｆ１が設定され、第２の中心周波数Ｃ２および第２の遮断周波数Ｆ２としては、ＳＮ（signal noise）比が高く且つ折り返しノイズに対してロバストネスが高くなるように、第１の中心周波数Ｃ１よりも低い第２の中心周波数Ｃ２と、第１の遮断周波数Ｆ１よりも小さい第２の遮断周波数Ｆ２が設定される。
【００３７】
図８Ａは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を１０ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＢモード画像であり、図８Ｂは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を６ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＢモード画像である。比較的高周波域に中心周波数を設定した図８ＡのＢモード画像の方が図８ＢのＢモード画像よりも高い解像度を有している。
図９Ａは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を１０ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＭモード画像であり、図９Ｂは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を６ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＭモード画像である。比較的高周波域に中心周波数を設定した図９ＡのＭモード画像の方が図９ＢのＭモード画像よりも高い解像度を有している。
【００３８】
図１０Ａは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を６ＭＨｚ、遮断周波数を１．５ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＢモード画像であり、図１０Ｂは、フレームレートを５０フレーム／秒、中心周波数を６ＭＨｚ、遮断周波数を３．５ＭＨｚに設定して作成された頸動脈のＢモード画像である。図１０Ａと図１０Ｂを比較すると、図１０ＢのＢモード画像において、血管内腔〜内膜境界間に切れ目Ｓが生じている。これは、遮断周波数が比較的大きいことから、フィルタの帯域幅が広がり、ＳＮ比が低くなって低周波領域のノイズの影響を受けているためである。一方、比較的小さな遮断周波数を設定した図１０ＡのＢモード画像においては、ＳＮ比が高いことから、図１０Ｂに示したような切れ目Ｓが生じていない。
【００３９】
複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データに含まれる位相情報を用いて、弾性指標演算処理部５の位相差演算部２６がフレーム間の第１の位相差および第２の位相差を演算する。
複素データＺは、ｔを時間、ｄをサンプリング深さ、実部をＩ（ｔ，ｄ）、虚部をＱ（ｔ，ｄ）として、
Ｚ＝Ｉ＋ｊＱ
と表される。そして、フレーム間の位相差をΔθとすると、Δθは、ΔＴをフレーム間時間、すなわち、１／フレームレート、Ｄを複素データのサンプリング点の深さ方向の距離間隔とし、深さ方向のＲＯＩ（region of interest）毎の複素データＺを用いて以下の式（１）により演算することができる。
【００４０】
【数１】
2017077916.tif 000003
【００４１】
このように位相差演算部２６により演算された第１の位相差について、第２の位相差に基づいて、弾性指標演算処理部５の折り返し回数決定部３０が第１の位相差の折り返しの回数を決定する。
折り返し回数決定部３０は、第１の位相差の折り返し回数の候補を求め、複数の折り返し回数の候補が求められた場合、これら複数の折り返し回数の候補から折り返し回数を決定する。
【００４２】
まず、折り返し回数決定部３０は、第１の中心周波数をＣ１、第２の中心周波数をＣ２とし、比Ｃ１／Ｃ２の整数部分を折り返し回数の最大値として、折り返し回数の候補を求める。具体的には、絶対値が比Ｃ１／Ｃ２の整数部分以下となるすべての整数が折り返し回数の候補となる。例えば、比Ｃ１／Ｃ２の整数部分が２である場合、折り返し回数の候補は、０，１，２，−１，−２である。
次に、第２の位相差の正負を判定し、第２の位相差が正である場合、第２の位相差をθ２、折り返し回数の候補をｎ、ノイズ等を考慮したしきい値の調整値をＷ１、Ｗ２として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2                  ・・・（２）
を満たす折り返し回数の候補ｎを求める。調整値Ｗ１、Ｗ２は、π／４程度の値とすることができる。そして、調整値Ｗ１、Ｗ２により、折り返し回数が変化する位相差区間に互いに位相差が重複する境界領域を設定している。
式（２）に折り返し回数の候補をそれぞれ代入し、式（２）を満たす折り返し回数の候補が１つである場合は、その折り返し回数の候補ｎを第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する。一方、複数の折り返し回数の候補が式（２）を満たす場合、第１の位相差をθ１として、
評価関数Δｅ（ｎ）＝｜θ１＋２πｎ−（Ｃ１／Ｃ２）×θ２｜          ・・・（３）
にこれら複数の折り返し回数の候補ｎをそれぞれ代入し、評価関数の値が最小となる折り返し回数の候補ｎを第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する。
【００４３】
ここで、式（３）の（Ｃ１／Ｃ２）×θ２は、第１の中心周波数Ｃ１と第２の中心周波数Ｃ２との比が、第１の位相差θ１と第２の位相差θ２との比とほぼ等しくなると仮定する場合に概算される仮の第１の位相差αを示している。式（３）の評価関数に複数の折り返し回数の候補ｎをそれぞれ代入し、それぞれの評価関数の値を比較し、２πｎを加算後の第１の位相差θ１と仮の第１の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる折り返し回数の候補ｎを第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する。
【００４４】
一方、第２の位相差θ２の正負を判定し、第２の位相差θ２が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2                  ・・・（４）
を満たす折り返し回数の候補ｎを求める。このとき、式（４）にそれぞれの折り返し回数の候補を代入し、式（４）を満たす折り返し回数の候補が１つである場合は、その折り返し回数の候補を第１の位相差θ１の折り返し回数Ｎとして決定する。一方、複数の折り返し回数の候補ｎが式（４）を満たす場合、式（３）にこれら複数の折り返し回数の候補ｎをそれぞれ代入し、評価関数の値が最小となる折り返し回数の候補ｎを第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する。
【００４５】
折り返し回数決定部３０が決定した第１の位相差θ１の折り返し回数Ｎおよび第２の位相差θ２に基づいて、位相差補正部２７が第１の位相差θ１を補正する。具体的には、第１の位相差θ１にＮ回折り返しが生じているときは、第１の位相差θ１に２πＮを加算し、第１の位相差に−Ｎ回折り返しが生じているときは、第１の位相差に２πＮを減算するという補正をする。
【００４６】
図１１は、第１の中心周波数Ｃ１を１０ＭＨｚ、第２の中心周波数Ｃ２を６ＭＨｚとし、位相差演算部２６により、負の第１の位相差θ１、正の第２の位相差θ２が演算され、折り返し回数が変化する位相差区間に設定された境界領域Ａに第２の位相差θ２が位置しないという例を示している。
まず、折り返し回数決定部３０により、比Ｃ１／Ｃ２の整数部分が１であることから、全ての折り返し回数の候補である０，１，−１が求められる。そして、図１１に示されるように、θ２は正であるので、式（２）に各値を代入すると、式（２）を満たす２つの折り返し回数の候補である０，１が求められる。
これら２つの折り返し回数の候補を式（３）にそれぞれ代入すると、ｎ＝１のときに２π×１を加算後の第１の位相差θ１と仮の第１の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部３０は、第１の位相差θ１に生じた折り返しの回数Ｎが１回であると決定する。
このように、第１の位相差θ１に１回折り返しが生じているので、位相差補正部２７が第１の位相差θ１に位相β＝２π×１を加算するという補正をする。
【００４７】
図１２は、第１の中心周波数Ｃ１を１０ＭＨｚ、第２の中心周波数Ｃ２を６ＭＨｚとし、位相差演算部２６により、負の第１の位相差θ１、正の第２の位相差θ２が演算され、境界領域Ａに第２の位相差θ２が位置しているという例を示している。
まず、折り返し回数決定部３０により、比Ｃ１／Ｃ２の整数部分が１であることから、全ての折り返し回数の候補である０，１，−１が求められる。そして、図１２に示されるように、θ２は正であるので、式（２）に各値を代入すると、式（２）を満たす２つの折り返し回数の候補である０，１が求められる。
これら２つの折り返し回数の候補を式（３）にそれぞれ代入すると、ｎ＝１のときに２π×１を加算後の第１の位相差θ１と仮の第１の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部３０が第１の位相差θ１に生じた折り返しの回数が１回であると決定する。
このように、第１の位相差θ１に１回折り返しが生じているので、位相差補正部２７が第１の位相差θ１に位相β＝２π×１を加算するという補正をする。
【００４８】
図１３は、第１の中心周波数Ｃ１を１０ＭＨｚ、第２の中心周波数Ｃ２を６ＭＨｚとし、位相差演算部２６により、正の第１の位相差θ１、正の第２の位相差θ２が演算され、境界領域Ａに第２の位相差θ２が位置しているという例を示している。
まず、折り返し回数決定部３０により、比Ｃ１／Ｃ２の整数部分が１であることから、全ての折り返し回数の候補である０，１，−１が求められる。そして、図１３に示されるように、θ２は正であるので、式（２）に各値を代入すると、式（２）を満たす２つの折り返し回数の候補である０，１が求められる。
これら２つの折り返し回数の候補を式（３）にそれぞれ代入すると、ｎ＝０のときに２π×０を加算後の第１の位相差θ１と仮の第１の位相差αとが最も近くなり、評価関数の値が最小となる。従って、折り返し回数決定部３０が第１の位相差θ１に生じた折り返し回数が０回、すなわち、折り返しが生じていないと決定する。この場合、位相差補正部２７が第１の位相差θ１に位相β＝２π×０を加算するという補正をする。
【００４９】
このように、調整値Ｗ１、Ｗ２により設定された境界領域Ａを考慮することで、ノイズ等の影響で計算誤差が生じた場合であっても、折り返し回数決定部３０が第１の位相差θ１の折り返し回数を誤ることがなく、位相差補正部２７が第１の位相差θ１を正確に補正することができる。
なお、上述したように、第１の位相差と第２の位相差は、受信部９で生成された受信データと同一のデータを用いて、直交検波部１９によりそれぞれ演算された第１の複素データおよび第２の複素データから取り出されている。このため、演算に用いられた受信データにノイズの有無の差異が生じることが少なく、受信データのノイズの有無の差異による補正の誤差が生じることも防止されている。
【００５０】
このように位相差補正部２７により補正された第１の位相差を用いて、弾性指標演算処理部５の変位量演算部２８が、測定対象組織の変位量を演算する。
各フレーム間の速度をｖ、変位量をΔｘ、音速をＣ０、角速度をω０＝２πＣ１、あるいは、ω０＝２πＣ２として、以下の式（５）、（６）により各フレーム間の速度ｖおよび変位量Δｘを演算することができる。
【００５１】
【数２】
2017077916.tif 000004
【００５２】
【数３】
2017077916.tif 000005
そして、演算された変位量Δｘに応じてＲＯＩをフレーム間で調整し、位相差の計算を繰り返すことで測定対象組織の変位量をトラッキングすることができる。
なお、速度ｖは、位相差θに比例するため、位相差に折り返しが生じていると、実際の測定対象組織とは逆方向に動いていると演算してしまい、次のフレーム間のＲＯＩの設定位置を間違い、測定対象組織のトラッキングに失敗することとなる。
【００５３】
このように変位量演算部２８で演算された測定対象組織の変位量を用いて、弾性指標演算部３１が、測定対象組織の弾性率、ストレイン、スティフネスパラメータ、径変化量等の弾性指標を演算する。
変位量演算部２８で演算された測定対象組織の変位量、弾性指標演算部３１で演算された測定対象組織の弾性指標を、Ｂモード画像、Ｍモード画像に測定対象組織の弾性指標として併せて表示させることができる。
【００５４】
次に、この実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を説明する。
まず、送受信部２の送信部８からの駆動信号に従って超音波プローブ１のアレイトランスデューサ１Ａの複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信部９に出力され、受信部９の増幅部１６で増幅され、Ａ／Ｄ変換部１７でＡ／Ｄ変換された後、ビームフォーマ１８で整相加算されて、受信データが生成される。
【００５５】
この受信データが複素データ生成部３の直交検波部１９において、第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波されると共に、この受信データと同一のデータが第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波され、第１の複素データおよび第２の複素データが生成される。
このとき、プローブ種類検知部１２が超音波プローブ１の種類を検知し、装置制御部１１が、超音波プローブ１の種類に基づいて、直交検波条件メモリ１３に予め保存された複数の直交検波条件のうち最適な直交検波条件を選択し、直交検波部１９を制御する。また、装置制御部１１は、超音波プローブ１の種類に加え、基本波、ハーモニック、コンパウンドハーモニック等のモード条件、観察部位の観察条件（プリセット）に基づいて、直交検波部１９を制御することもできる。
なお、操作者が操作部１４を操作することにより、超音波プローブ１の周波数帯域に応じて、第１の中心周波数、第１の遮断周波数、第２の中心周波数および第２の遮断周波数を調節することもできる。
【００５６】
Ｂモード処理部４Ａの振幅演算部２２Ａにおいて、複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データの振幅情報が取り出され、信号処理部２３Ａで取り出された振幅情報に包絡線検波処理が施されてＢモード画像信号となり、ＤＳＣ２４Ａおよび画像処理部２５Ａを経て表示制御部６に出力され、表示制御部６によりＢモード画像が表示部７に表示される。
【００５７】
また、Ｍモード処理部４Ｂの振幅演算部２２Ｂにおいて、複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データの振幅情報が取り出され、信号処理部２３Ｂで取り出された振幅情報に包絡線検波処理が施されて断層画像情報が生成され、装置制御部１２を介して指定された１走査線上の断層画像情報がＤＳＣ２４Ｂにより時間軸上に並ぶように表されることでＭモード画像信号となり、画像処理部２５Ｂを経て表示制御部６に出力され、表示制御部６によりＭモード画像が表示部７に表示される。
【００５８】
弾性指標演算処理部５の位相差演算部２６において、複素データ生成部３で生成された第１の複素データおよび第２の複素データの位相情報を用いて、式（１）により、第１の位相差θ１および第２の位相差θ２が演算される。折り返し回数決定部３０が、位相差演算部２６により演算された第２の位相差に基づき、式（２）〜（４）を用いて、第１の位相差の折り返し回数Ｎを決定する。折り返し回数決定部３０が決定した折り返し回数Ｎと第２の位相差θ２に基づいて、位相差補正部２７が第１の位相差θ１を補正する。
【００５９】
図１４は、第１の中心周波数Ｃ１により得られた第１の複素データの位相情報を用いて、位相差演算部２６が演算したフレーム間の第１の位相差θ１の例を示しており、横軸にフレーム、縦軸に位相差を示している。この第１の複素データが、高周波域の第１の中心周波数Ｃ１により得られたものであることから、図１４に示されるように、第１の位相差θ１に折り返しＡｉが生じている。
一方、図１５は、第２の中心周波数Ｃ２により得られた第２の複素データの位相情報を用いて、位相差演算部２６が演算したフレーム間の第２の位相差θ２の例を示している。この第２の複素データが、第１の中心周波数Ｃ１よりも低い第２の中心周波数Ｃ２により得られたものであることから、折り返しノイズに対してロバストネスが高く、図１５に示されるように、第２の位相差θ２には、図１４に示したような折り返しＡｉが生じていない。
図１６は、折り返し回数決定部３０が式（２）〜（４）を用いて、図１４に示した第１の位相差θ１の折り返し回数Ｎを決定し、位相差補正部２７が折り返し回数Ｎおよび図１５に示した第２の位相差θ２を用いて第１の位相差θ１を補正した例を示している。補正前の波形Ｒにおいて折り返しが生じているが、位相差補正部２７により補正された波形Ｄにおいては折り返しが解消されている。
【００６０】
変位量演算部２８が、位相差補正部２７により補正された第１の位相差θ１を用いて、式（５）、（６）により、測定対象組織の変位量を演算し、この変位量を用いて弾性指標演算部３１が測定対象組織の弾性指標を演算する。そして、図１７Ａおよび図１７Ｂに示されるように、演算された測定対象組織の変位量に応じて変化する測定対象組織の動き、および、演算された弾性指標をＭモード画像と共に表示することができる。図１７Ａおよび図１７ＢのＭモード画像において横軸方向に描かれている白い線が、測定対象組織の動きをトラッキングした軌跡を示しており、Ｍモード画像の下側に描かれたグラフが、測定対象組織の速度、弾性指標である径変化量およびストレインを示している。
折り返しが生じた第１の位相差θ１を補正せずにＭモード画像を生成すると、図１７Ａに示されるように、Ｍモード画像上に折り返しＡｉが生じ、演算された測定対象組織の変位量に誤差が生じることで、測定対象組織の動きを正確にトラッキングすることが困難となり、また、測定対象組織の径変化量およびストレインなどの弾性指標を正確に演算することが困難となる。一方、上述したように、位相差補正部２７が第１の位相差θ１を補正することで、図１７Ｂに示されるように、フレームレートを上げたり、Ｍモード画像の解像度を下げたりすることなく、測定対象組織の動きを精度良くトラッキングでき、また、測定対象組織の弾性指標を精度良く演算することができる。
【００６１】
なお、操作者が操作部１４を操作することにより、Ｂモード画像、Ｍモード画像を表示部７に併せて表示することができ、また、図１７Ａおよび図１７Ｂに示したように、測定対象組織の弾性指標を併せて表示することもできる。
【００６２】
また、第２の複素データを生成する際に、測定対象組織の代表点、例えば、血管壁の深さ中央点、血管の内腔〜内膜境界深さの点などの１点、または、複数点を定め、この代表点における第２の複素データの第２の位相差θ２を用いて、第１の位相差θ１を補正することができる。
測定対象組織が血管の場合、血管壁の中央辺りを代表点として演算した第２の位相差θ２を用い、血管壁の全領域における第１の位相差θ１を補正し、この血管の変位量Δｘを演算することができる。測定対象組織が動脈壁の場合、厚み変化（ひずみ）は、並進運動の１／１０以下であり、測定対象組織の位相の変化は並進運動が寄与する分がほとんどである。この並進運動は、測定対象組織の深さ方向の変化が少なく、折り返しが生じる回数の決定に用いられる第２の位相差θ２は、このような代表点における複素データのみを用いて演算することができる。
このように、測定対象組織の代表点において、検波処理、位相差の演算をすることで、測定対象組織の全体について演算する場合と比較して、計算量を５０％程度削減することができる。
【００６３】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、送受信部２の送受信制御部１０が１種類のパルス信号を用いて超音波ビームの送受信を行っていたが、互いに反転した第１のパルス信号および第２のパルス信号を用いてパルスインバージョン法による超音波ビームの送受信を行うことができる。
実施の形態２では、第１のパルス信号に対応する受信データと第２のパルス信号に対応する受信データの和信号を第１の中心周波数Ｃ１、第１の遮断周波数Ｆ１で直交検波することで第１の複素データを演算し、第１のパルス信号に対応する受信データと第２のパルス信号に対応する受信データの差信号を第２の中心周波数Ｃ２、第２の遮断周波数Ｆ２で直交検波することで第２の複素データを演算する。
【００６４】
このようなパルスインバージョン法を用いることで、帯域幅が広く且つ距離分解能が高い非線形の高調波が得られる、歪みは音圧の２乗に比例するため方位分解能が高くなることからサイドローブアーチファクトを抑えられる、高調波は伝搬距離が長くなるほど蓄積されることから体表に蓄積するエコーを抑えられる、という利点が得られる。従って、さらに高精度且つノイズの影響を抑えて測定対象組織の変位量の演算をすることが可能となる。
【００６５】
また、パルスインバージョン法を用いると、第１のパルス信号および第２のパルス信号を送信することから、フレームレートが半減する。さらに、従来の方法、すなわち、低周波の超音波パルスと高周波の超音波パルスをそれぞれ送信すると、パルスインバージョン法に対してさらにフレームレートが半減し、フレームレートが１／４となってしまう。
しかしながら、上述のように、第１の中心周波数Ｃ１および第２の中心周波数Ｃ２を用いて直交検波することで、パルスインバージョン法によりフレームレートが半減するが、これよりさらにフレームレートが低下することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  超音波プローブ、１Ａ  アレイトランスデューサ、２  送受信部、３  複素データ生成部、４Ａ  Ｂモード処理部、４Ｂ  Ｍモード処理部、５  弾性指標演算処理部、６  表示制御部、７  表示部、８  送信部、９  受信部、１０  送受信制御部、１１  装置制御部、１２  プローブ種類検知部、１３  直交検波条件メモリ、１４  操作部、１５  格納部、１６  増幅部、１７  Ａ／Ｄ変換部、１８  ビームフォーマ、１９  直交検波部、２０  第１複素データメモリ、２１  第２複素データメモリ、２２Ａ，２２Ｂ  振幅演算部、２３Ａ，２３Ｂ  信号処理部、２４Ａ，２４Ｂ  ＤＳＣ、２５Ａ，２５Ｂ  画像処理部、２６  位相差演算部、２７  位相差補正部、２８  変位量演算部、３０  折り返し回数決定部、３１  弾性指標演算部、Ｐ，Ｅ  周波数帯域、Ｃ１  第１の中心周波数、Ｃ２  第２の中心周波数、Ｆ１  第１の遮断周波数、Ｆ２  第２の遮断周波数、θ１  第１の位相差、θ２  第２の位相差、α  仮の第１の位相差、β  位相、Ａ  境界領域、Ｓ  切れ目、Ａｉ  折り返し、Ｄ，Ｒ  波形、Ｎ  折り返し回数。
【図１】
2017077916.tif 000006
【図２】
2017077916.tif 000007
【図３】
2017077916.tif 000008
【図４Ａ】
2017077916.tif 000009
【図４Ｂ】
2017077916.tif 000010
【図５】
2017077916.tif 000011
【図６】
2017077916.tif 000012
【図７】
2017077916.tif 000013
【図８Ａ】
2017077916.tif 000014
【図８Ｂ】
2017077916.tif 000015
【図９Ａ】
2017077916.tif 000016
【図９Ｂ】
2017077916.tif 000017
【図１０Ａ】
2017077916.tif 000018
【図１０Ｂ】
2017077916.tif 000019
【図１１】
2017077916.tif 000020
【図１２】
2017077916.tif 000021
【図１３】
2017077916.tif 000022
【図１４】
2017077916.tif 000023
【図１５】
2017077916.tif 000024
【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月13日(2018.4.13)
【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】
超音波プローブと、
前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、
前記送受信部で生成された前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する複素データ生成部と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成するＢモード処理部と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する位相差演算部と、
前記第２の位相差に基づいて前記第１の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部と、
前記第２の位相差および前記第１の位相差の折り返し回数を用いて前記第１の位相差を補正する位相差補正部と、
補正された前記第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部と
を備え、
前記折り返し回数決定部は、
前記第２の位相差の正負を判定し、
前記第１の中心周波数をＣ１、前記第２の中心周波数をＣ２としてＣ1／Ｃ２の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、
前記第２の位相差が正である場合、前記第２の位相差をθ２、折り返し回数の候補をｎ、任意の値である調整値をＷ１、Ｗ２として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
前記第２の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、前記第１の位相差をθ１として、
評価関数Δｅ（ｎ）＝｜θ１＋２πｎ−（Ｃ１／Ｃ２）×θ２｜
の値が最小となるｎを前記第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の遮断周波数が、前記第２の遮断周波数より高い請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記位相差補正部は、被検体の測定対象組織の代表点における第２の複素データの位相情報のみから演算された第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送受信部は、互いに位相が反転した第１のパルス信号および第２のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、
前記複素データ生成部は、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの和信号から前記第１の複素データを生成し、且つ、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの差信号から前記第２の複素データを生成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
予め、複数の前記超音波プローブ毎に設定された第１の中心周波数条件、第２の中心周波数条件、第１の遮断周波数条件および第２の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、
前記直交検波メモリに保存された前記複数の直交検波条件から前記超音波プローブに応じた前記直交検波条件を選択し且つ前記直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように前記複素データ生成部を制御する装置制御部とを備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
被検体の測定対象組織の前記変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波プローブと、
前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する送受信部と、
前記送受信部で生成された前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する複素データ生成部と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成するＢモード処理部と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する位相差演算部と、
被検体の測定対象組織の代表点における前記第２の複素データの位相情報のみから前記位相差演算部により演算された前記第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する位相差補正部と、
補正された前記第１の位相差を用いて前記被検体の測定対象組織の変位量を演算する変位量演算部と
を備える超音波診断装置。
【請求項８】
前記第１の遮断周波数が、前記第２の遮断周波数より高い請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記第２の位相差に基づいて、前記第１の位相差の折り返し回数を決定する折り返し回数決定部をさらに備えた請求項７または８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記折り返し回数決定部は前記第１の中心周波数、前記第２の中心周波数、前記第１の遮断周波数および前記第２の遮断周波数に基づいて少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、前記少なくとも１つの折り返し回数の候補から前記第１の位相差の折り返し回数を決定する請求項９に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記送受信部は、互いに位相が反転した第１のパルス信号および第２のパルス信号を用いてパルスインバージョン法により超音波ビームの送受信を行い、
前記複素データ生成部は、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの和信号から前記第１の複素データを生成し、且つ、前記第１のパルス信号に対応する受信データと前記第２のパルス信号に対応する受信データの差信号から前記第２の複素データを生成する請求項７〜１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
予め、複数の前記超音波プローブ毎に設定された第１の中心周波数条件、第２の中心周波数条件、第１の遮断周波数条件および第２の遮断周波数条件からなる複数の直交検波条件を保存した直交検波条件メモリと、
前記直交検波メモリに保存された前記複数の直交検波条件から前記超音波プローブに応じた前記直交検波条件を選択し且つ前記直交検波条件に基づいて複素データの生成が行われるように前記複素データ生成部を制御する装置制御部とを備えた請求項７〜１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
被検体の測定対象組織の前記変位量を用いて、測定対象組織の弾性指標を演算する弾性指標演算部をさらに有する請求項７〜１２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、
前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する工程と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成する工程と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する工程と、
前記第２の位相差に基づいて前記第１の位相差の折り返し回数を決定する工程と、
前記第２の位相差および前記第１の位相差の折り返し回数を用いて前記第１の位相差を補正する工程と、
補正された前記第１の位相差を用いて被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程と
を含み、
前記第１の位相差の折り返し回数を決定する工程は、
前記第２の位相差の正負を判定し、
前記第１の中心周波数をＣ１、前記第２の中心周波数をＣ２としてＣ1／Ｃ２の整数部分を折り返し回数の候補の最大値とし、
前記第２の位相差が正である場合、前記第２の位相差をθ２、折り返し回数の候補をｎ、任意の値である調整値をＷ１、Ｗ２として、
π×(C2/C1)×(2n+1)+W1>θ2≧π×(C2/C1)×(2n-1)-W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
前記第２の位相差が負である場合、
π×(C2/C1)×(2n+1)-W1≦θ2<π×(C2/C1)×(2n-1)+W2
を満たす少なくとも１つの折り返し回数の候補を求め、
複数の折り返し回数の候補が求められた場合、前記第１の位相差をθ１として、
評価関数Δｅ（ｎ）＝｜θ１＋２πｎ−（Ｃ１／Ｃ２）×θ２｜
の値が最小となるｎを前記第１の位相差の折り返し回数Ｎとして決定する超音波診断装置の制御方法。
【請求項１５】
超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームを送受信し且つ前記超音波プローブから出力される受信信号を処理して受信データを生成する工程と、
前記受信データを第１の中心周波数および第１の遮断周波数を用いて直交検波して振幅情報と位相情報を含む第１の複素データを生成し且つ前記受信データと同一のデータを前記第１の中心周波数より低い第２の中心周波数および第２の遮断周波数を用いて直交検波して第２の複素データを生成する工程と、
前記第１の複素データおよび前記第２の複素データの少なくともいずれか一方の振幅情報を用いてＢモード画像を生成する工程と、
前記第１の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第１の位相差を演算し且つ前記第２の複素データの位相情報を用いてフレーム間の第２の位相差を演算する工程と、
被検体の測定対象組織の代表点における前記第２の複素データの位相情報のみから演算された前記第２の位相差を用いて前記第１の位相差を補正する工程と、
補正された前記第１の位相差を用いて前記被検体の測定対象組織の変位量を演算する工程と
を含む超音波診断装置の制御方法。
【国際調査報告】
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