(57)【要約】  超音波の拡散減衰が受信信号に与える影響を抑制して、吸収減衰を精度よく計測することのできる超音波診断装置を提供する。  探触子から対象物に対して第１および第２の超音波ビームを送信する。対象物の少なくとも所定の計測点５０についての第１および第２の超音波ビームによる受信信号をそれぞれ得る。このとき第１の超音波ビームと第２の超音波ビームは、周波数および焦点深さがそれぞれ異なるように設定する。減衰特性算出部は、所定の計測点５０について得た、第１の超音波ビームによる受信信号と第２の超音波ビームによる受信信号とを用いて対象物の減衰特性を求める。
2017068892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探触子と、
前記探触子から撮像範囲内の対象物に対して第１および第２の超音波ビームを送信させる送信部と、
前記対象物からの超音波を受信した前記探触子の出力から、前記対象物の所定の計測点について前記第１および第２の超音波ビームによる受信信号をそれぞれ得る受信部と、
前記対象物の組織の減衰特性を算出する減衰特性算出部とを有し、
前記第１の超音波ビームと前記第２の超音波ビームは、周波数および焦点深さがそれぞれ異なり、
前記減衰特性算出部は、前記所定の計測点についての前記第１の超音波ビームによる受信信号と前記第２の超音波ビームによる受信信号とを用いて前記対象物の減衰特性を求めることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記第２の超音波ビームの周波数は、前記第１の超音波ビームの周波数よりも小さく、前記第２の超音波ビームの焦点深さは、前記第１の超音波ビームの焦点深さよりも深く設定されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記第１および２の超音波ビームの周波数および焦点深さは、前記計測点における前記第１の超音波ビームの拡散度合いと前記第２の超音波ビームの拡散度合いとが一致するように設定されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置であって、前記拡散度合いとは、前記第１および第２の超音波ビームの拡散後の単位面積当たりのエネルギーであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項３に記載の超音波診断装置であって、前記計測点もしくは計測点を含む計測領域の設定を操作者から受け付ける受付部をさらに有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記送信部による前記超音波ビームの送信時または前記受信部による前記超音波ビームの受信時に、前記超音波ビームの周波数帯域を制御する帯域制御部をさらに有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記第１および第２の超音波ビームは、合成されて一つの超音波ビームとして送信されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波診断装置であって、前記減衰特性算出部は、前記受信部の前記受信信号から前記第１の超音波の周波数の帯域の受信信号と、前記第２の超音波の周波数の帯域の受信信号とを抽出し、抽出後の受信信号を用いて前記減衰特性を求めることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項５に記載の超音波診断装置であって、前記受付部が受け付けた計測点の位置において、前記第１および第２の超音波ビームの拡散度合いを一致させるための前記第１および第２の超音波ビームのそれぞれの焦点深さを、予め求めておいた、前記計測点の位置と前記第１および第２の超音波ビームのそれぞれの焦点深さとの関係に基づいて求め、前記送信部に設定する制御部をさらに有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記減衰特性は、減衰率、または減衰率の時間変化であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記第１および第２の超音波ビームによる前記受信信号のうち一方を用いて、前記撮像範囲の画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記減衰特性算出部は、前記減衰特性、または、前記減衰特性に別途求めておいた前記対象物の診断情報を組み合わせた情報を、評価指標とし、前記評価指標の値の計測日毎の変化、または、変化率を表示部にグラフまたは画像の形態で表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の超音波診断装置であって、前記減衰特性算出部は、前記評価指標の値を範囲分けして、その範囲の組織性状の深刻度合いを示す表示を、前記グラフと共に表示部に表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の超音波診断装置であって、前記送信部は、前記撮像範囲の複数の方向に前記第１および第２の超音波ビームをそれぞれ送信し、
前記減衰特性算出部は、前記第１および第２の超音波ビームが照射された領域を２次元に複数の範囲に分割し、前記範囲ごとに前記減衰特性を算出し、前記減衰特性の２次元分布を生成することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１５】
撮像範囲内の対象物に対して、周波数および焦点深さがそれぞれ異なる第１および第２の超音波ビームを送信し、
前記対象物からの超音波を受信し、前記対象物の所定の計測点について前記第１および第２の超音波ビームによる受信信号をそれぞれ得て、
前記所定の計測点についての前記第１の超音波ビームによる受信信号と前記第２の超音波ビームによる受信信号とを用いて前記対象物の減衰特性を求めることを特徴とする減衰特性計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の超音波診断装置に係り、検査対象の減衰率を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）に代表される医療用の画像表示装置は、目視できない生体内の情報を数値または画像の形態で提示する装置として広く利用されている。中でも超音波を利用した画像表示装置は、他の装置と比較して高い時間分解能を備えており、拍動下の心臓を滲みなく画像化できる性能を持つ。また、小型装置で対象物への探触子の接地だけで検査可能な簡便性と、被曝等のダメージを受けない非侵襲性の特長から、通常診断のみならず、術中、救急、在宅、健診など広範囲の用途で利用されている。【０００３】
超音波診断装置は、検査対象に向けて超音波を送信し、散乱体からの反射信号を受信して画像を構成する。基本的には送受信に要する時間と音速から散乱体までの距離を計測し、受信音圧に基づく輝度の空間分布を構成することで超音波画像が生成される。【０００４】
超音波画像は、体表に近い浅部領域は、高感度かつ高分解能に形成できるが、深部領域では高周波成分が減衰するため、超音波画像の感度および分解能が共に低下する。そのため、特許文献１および特許文献２では、高周波成分が浅部領域に収束し、低周波成分が深部領域に収束するように、複数の周波数成分を送信し、着目する病変部位の感度低下を防ぐ技術が提案されている。具体的には、特許文献１では、送信に広帯域のチャープ波を送信し、浅部から高周波帯域、深部からは低周波帯域の信号を取得して画像を生成している。また、特許文献２では、浅部には高周波送信、深部には低周波送信を行い、特許文献１と同様に、浅部側と深部側とで形成した画像を合成して全体像を取得している。【０００５】
また、超音波診断装置により被検体組織の減衰特性を計測する技術も提案されている。例えば、特許文献３には、異なる周波数の２以上の超音波を被検体に送信し、得られた受信信号の強度差を求めることにより、被検体の周波数依存の減衰定数を求めて画像表示することが開示されている。また、特許文献４には、２以上の周波数の超音波が合成された合成超音波を位相変調して２回以上送信し、得られた受信信号を減算処理することにより、高周波を相殺した後、減衰量を算出する技術が開示されている。これにより、超音波の伝搬時に発生した高調波が、減衰量の算出に影響を及ぼすという現象を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５８６７０号公報
【特許文献２】特開平０３−２６１４６３号公報
【特許文献３】特公平３−２４８６８号公報
【特許文献４】特許５３４９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査対象の内部を伝搬する超音波は、その経路で主に吸収、散乱、および、拡散の現象により減衰する。吸収は、伝搬に伴う超音波の振動エネルギーが、摩擦等の影響により熱的に損失する現象である。散乱は、超音波の波長と同程度のサイズを持つ構造体において、送信信号が多方向に分散する現象である。散乱によるエネルギーの損失はないが、一方向への送受信を行う超音波撮像装置においては、分散した信号の一部しか取得できないため、減衰の一因となる。医用超音波診断装置において汎用的に利用される周波数帯域（１ＭＨｚ−２０ＭＨｚ）においては、超音波の減衰の要因は、散乱よりも吸収の影響が支配的であるとされている。一方、拡散は、送信時の焦点位置以降で伝搬方向が広がる現象である。拡散は、散乱同様にエネルギーの損失はないが、散乱と同様に一方向への送受信においては、拡散したエネルギーの一部しか取得できないため、やはり減衰の一因となる。このように、一言で減衰と言っても、その要因は、吸収、散乱、拡散に分けられ、評価する内容に応じて、適切な計測手法を選択する必要がある。【０００８】
本願の目的は、超音波の拡散による減衰が受信信号に与える影響を抑制して、吸収による減衰を精度よく計測することのできる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、探触子と、探触子から撮像範囲内の対象物に対して第１および第２の超音波ビームを送信させる送信部と、対象物からの超音波を受信した探触子の出力から、対象物の所定の計測点について第１および第２の超音波ビームによる受信信号をそれぞれ得る受信部と、受信信号を用いて対象物の組織の減衰特性を算出する減衰特性算出部とを有する。第１の超音波ビームと第２の超音波ビームは、周波数および焦点深さがそれぞれ異なる。減衰特性算出部は、所定の計測点についての第１の超音波ビームによる受信信号と第２の超音波ビームによる受信信号とを用いて対象物の減衰特性を求める。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超音波診断装置によれば、超音波の拡散減衰が受信信号に与える影響を抑制して、組織性状に強く関係する吸収減衰を高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１および２の超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態１の第１および第２の超音波ビームの周波数および焦点位置が異なることを示す説明図である。
【図３】実施形態２の超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）実施形態２の超音波診断装置の送信および受信の方位方向と撮像範囲と計測領域を示す説明図、（ｂ）実施形態２の第１送受シーケンスと第２送受シーケンスの一例を示す説明図である。
【図５】実施形態２の表示部の表示形態の一例を示す図である。
【図６】実施形態２の第２送受シーケンスの詳しい処理工程を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２の減衰率を線形フィッティングにより求めることを説明するグラフである。
【図８】（ａ）比較例の受信信号の深度（ｘ）方向の音圧の変化を示すグラフ、（ｂ）実施形態２の第１および第２の超音波ビームの受信信号の深度（ｘ）方向の音圧の変化を示すグラフである。
【図９】実施形態２において、計測される減衰率の誤差の分布を、第１および第２の超音波ビームの焦点深さの組み合わせについて示すマップである。
【図１０】実施形態２において計測される減衰率と、対象物（ファントム）の真の減衰率とのずれを示すグラフである。
【図１１】（ａ）実施形態２の超音波診断装置の送信および受信の方位方向と撮像範囲と計測領域を示す説明図、（ｂ）実施形態２の第１送受シーケンスと第２送受シーケンスの別の例を示す説明図である。
【図１２】実施形態２の表示部の表示形態の一例を示す図である。
【図１３】（ａ）は実施形態３の減衰率(α）と伝搬距離(深度）（ｘ）との積の変化を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）を深度方向に分割した範囲ごとに線形フィッティングした結果を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の範囲ごとに減衰率に応じて色情報を割り当てた一次元カラーマップを示す説明図である。
【図１４】実施形態３の表示部の表示形態の一例を示す図である。
【図１５】（ａ）実施形態３の超音波診断装置の送信および受信の方位方向と撮像範囲と計測領域を示す説明図、（ｂ）実施形態３の第２送受シーケンスの二つの例を示す説明図である。
【図１６】実施形態３の表示部の表示形態の一例を示す図である。
【図１７】実施形態３の表示部の表示形態の一例を示す図である。
【図１８】実施形態３において、第２の超音波ビームの受信信号で画像生成部が画像生成を行うことを示す説明図である。
【図１９】実施形態４において、第１の超音波ビームと第２の超音波ビームとを合成した超音波ビームを示す説明図である。
【図２０】実施形態４の第２送受シーケンスの詳しい処理工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明者らは、生体組織の性状評価を精度よく行うためには、組織性状と強く関連する吸収減衰を精度よく計測する必要があることを見出した。本実施形態では、吸収減衰を精度よく計測するために、超音波の拡散減衰が受信信号に与える影響を抑制する。具体的には、所定の計測点における拡散が同程度となるように、送信する超音波の周波数ごとに焦点位置を設定する。
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
＜＜実施形態１＞＞
図１のように、実施形態１の超音波診断装置は、探触子１０と、送信部１０１と、受信部１０２と、減衰特性算出部１４とを備えている。探触子１０は、対象物に対して超音波を送信し、対象物からの超音波を受信する。送信部（以下、送信ビームフォーマと呼ぶ）２１は、図２のように探触子１０から対象物に対して第１の超音波ビーム１０１および第２の超音波ビーム１０２を送信させる。受信部（以下、受信ビームフォーマと呼ぶ）２２は、超音波を受信した探触子１０の出力から、対象物の所定の点についての第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２による受信信号をそれぞれ得る（受信ビームフォーミング）。減衰特性算出部１４は、受信ビームフォーマ２２が得た受信信号を用いて対象物の組織の減衰特性を算出する。すなわち、減衰特性算出部１４は、図２の対象物の所定の計測点５０について受信ビームフォーマ２２が得た、第１の超音波ビーム１０１による受信信号と第２の超音波ビーム１０２による受信信号との比または差を求めることにより、対象物の減衰特性を求める。対象物の組織の減衰特性は、上記受信信号の比または差に対応している。減衰特性算出部１４の算出する減衰特性としては、減衰率や、減衰率の時間変化率等、減衰に関する指標であればどのようなものであってもよい。
【００１５】
このとき、送信ビームフォーマ２１は、第１および第２の超音波ビーム１０１、１０２のそれぞれの焦点深さｄ１、ｄ２を、それぞれの周波数ｆ１、ｆ２に応じて予め定めた異なる位置になるように送信する（送信ビームフォーミング）。これにより、計測点５０における第１および第２の超音波ビーム１０１の拡散が同程度となるよう設定することができる。
【００１６】
このような構成にすることにより、第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２は、所定の計測点における拡散の度合いが同程度となるため、拡散減衰の影響を軽減して、吸収減衰を計測することができる。以下、さらに説明する。
【００１７】
第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２の焦点深さより深い領域での拡散は、焦点に近い領域ではフレネル回折により、焦点から離れた領域ではフラウンホーファ回折等により生じ、その拡散角度は、それぞれの超音波ビームの周波数ｆ１、ｆ２に依存する。そのため、それぞれの超音波ビームの拡散角度と、その焦点深さから計測点５０までの距離とによって、超音波エネルギーの拡散度合いが異なる。本実施形態では、計測点５０における第１および第２の超音波ビームの拡散度合いが同一になるように、第１および第２の超音波ビームの周波数および焦点深さを設定する。
【００１８】
ここでいう拡散度合いは、単位面積を有する計測点５０に到達する第１および第２の超音波ビームの拡散後の単位面積当たりのエネルギーをいう。計測点５０に到達する時点で、第１および第２の超音波ビームの単位面積当たりのエネルギーが同一になるように、第１および第２の超音波ビームの周波数および焦点深さを設定することにより、拡散による減衰の影響を抑制し、吸収による減衰を精度よく計測することが可能になる。
【００１９】
第１および第２の超音波ビームの拡散度合いが、計測点５０において一致するように設定した場合、第２の超音波ビーム１０２の周波数ｆ２は、第１の超音波ビーム１０１の周波数ｆ１よりも小さく、第２の超音波ビーム１０２の焦点深さｄ２は、第１の超音波ビーム１０１の焦点深さｄ１よりも深くなる。
【００２０】
なお、第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２の拡散度合いを一致させる計測点５０は、予め定めた深さに設定することが可能である。この場合、計測点５０において拡散度合いが一致するように、予め計算または実験により求めておいた、周波数ｆ１、ｆ２および焦点深さｄ１、ｄ２を送信ビームフォーマ２１に設定しておく。
【００２１】
また、計測点５０を含む計測領域４３の設定を操作者から受け付ける受付部２５と、制御部２３とを超音波診断装置が備える構成にすることも可能である。この場合、受付部２５が受け付けた計測領域４３の計測点５０の深さに合わせて、拡散度合いが一致する周波数ｆ１、ｆ２および焦点深さｄ１、ｄ２を、制御部２３が、計算により、または予め求めておいたテーブル等を参照して求める。これにより、操作者が所望の深さに設定した計測点５０に応じて、周波数ｆ１、ｆ２および焦点深さｄ１、ｄ２を設定できる。
【００２２】
なお、第１および第２の超音波ビーム１０１、１０２は、対象物の同一の計測点５０に向けて送信されるように設定する。また、第１および第２の超音波ビーム１０１、１０２を送信する順番は、どのような順番であってもよい。
【００２３】
また、第１および第２の超音波ビーム１０１、１０２は、別々の超音波ビームとして送信することも可能であるし、２つの超音波ビームを合成して一つの超音波ビームとして送信し、受信時にそれぞれの周波数の受信信号を抽出する構成にすることも可能である。
【００２４】
また、第１および第２の超音波ビームの周波数特性によっては、伝搬過程で発生する非線形成分が、例えば第１の超音波ビームによる受信信号に含まれ、第２の超音波ビームによる受信信号には含まれないという、不均衡が発生する可能性がある。例えば、１MHｚから５MHｚの受信周波数帯域を持つ探触子１０を用い、周波数が２MHｚの第２の超音波ビーム１０２と、周波数が４MHzの第１の超音波ビーム１０１を送信した場合、周波数２MHｚの超音波ビームの送信に伴って発生する周波数４MHｚの非線形成分（第２次高調波）は、探触子１０の受信帯域に含まれるが、周波数４MHｚの超音波ビームの送信に伴う８MHｚの非線形成分は受信周波数帯域に含まれない。このような不均衡が、受信信号に含まれた場合、減衰計測の誤差要因となる。これを回避するため、送信ビームフォーマ２１による超音波ビーム１０１，１０２の送信時または受信ビームフォーマ２２による超音波の受信時に、超音波ビームの周波数帯域を制御する帯域制御部をさらに配置することが可能である。具体的には、例えば、帯域制御部は、受信ビームフォーマ２２に配置された所定の狭帯域の受信フィルタを含み、受信信号を受信フィルタに通過させることにより狭帯域化し、周波数２MHｚの第２の超音波ビーム１０２の送信に対する受信信号から周波数４MHｚ付近の非線形成分を除去する。または、帯域制御部は、送信ビームフォーマ２１の第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２の周波数特性に合わせて、送信波数を増加させて、送信される超音波ビーム１０１，１０２を狭帯域化する送信波数調整部を含んでもよい。送信波数調整部が、超音波ビーム１０１，１０２を狭帯域化することにより、発生する高調波の帯域を狭めることができるため、超音波ビームの周波数によって非線形成分が探触子１０の受信帯域に含まれたり、含まれなかったりする不均衡を軽減できる。このように帯域制御部を配置することにより、伝搬過程で発生する非線形成分に起因する計測誤差を軽減することができる。
【００２５】
以下、実施形態２以降により、実施形態の超音波診断装置を具体的に説明する。
【００２６】
＜＜実施形態２＞＞
本発明の実施形態２の超音波診断装置および減衰率の計測法について、以下説明する。
【００２７】
まず、図１を用いて、実施形態２の超音波診断装置の構成について説明する。実施形態２の超音波診断装置は、実施形態１と同様に、探触子１０、送信ビームフォーマ２１、受信ビームフォーマ２２、減衰特性算出部１４と、受付部２５と、制御部２３とを備えている。これらに加えて、実施形態２の超音波診断装置は、画像生成部１３と、メモリ２４と、表示部１５とを備えている。送信ビームフォーマ２１と受信ビームフォーマ２２とメモリ２４は、超音波の送受信を探触子１０に行わせる送受信部１１を構成している。また、画像生成部１３と、減衰特性算出部１４は、受信信号を処理する信号処理部１２を構成している。
【００２８】
メモリ２４には、計測点５０を設定可能な複数の位置の情報が予め格納されている。また、メモリ２４には、設定可能な計測点５０の位置ごとに、周波数ｆ１の第１の超音波ビーム１０１と周波数ｆ２の第２の超音波ビーム１０２との拡散度合いを一致させるための、第１の超音波ビーム１０１の焦点深さｄ１と第２の超音波ビーム１０２の焦点深さｄ２の組み合わせが、テーブルまたは関数として予め格納されている。ｄ１、ｄ２の値は、予め計算により、または、実験により求めた値である。周波数ｆ１、ｆ２は、予め定めた値に固定しておくことも可能であるし、周波数ｆ１、ｆ２を所定の範囲から操作者の操作により、または撮影条件により制御部２３が選択可能とすることも可能である。周波数ｆ１、ｆ２を所定の範囲内で選択可能とする場合には、選択可能なｆ１とｆ２の組み合わせごとに、設定可能な計測点５０のそれぞれについて、第１および第２の超音波ビームこれらの焦点深さｄ１、ｄ２の値が、テーブルまたは関数として予めメモリ２４に格納されている。
【００２９】
なお、図１には、本実施形態の超音波診断装置の重要な部分のみを示し、従来の超音波診断装置と同様の構成については図示を省略している。
【００３０】
次に、図１の超音波診断装置の各部の動作を図３のフローチャート等を参照しながら説明する。
【００３１】
本実施形態の超音波診断装置では、操作者が探触子１０を把持して、図４に示す対象物（検査対象）１００を含む撮像範囲４２の超音波画像を取得し、それを見ながら対象物１００の減衰率を計測すべき領域を探索する工程（ステップ３００〜３０５）と、対象物１００の減衰率を計測する工程（ステップ３０６〜３１０）の２段階である。各工程のうち、減衰計測モードの開始（ステップ３００）、ＲＯＩ入力受け付け（ステップ３０４、３０５）、計測開始（ステップ３０６）、停止（ステップ３１０）の処理は、受付部２５により、汎用的な仕組みにより操作者から操作を受け付けることにより実行される。例えば、受付部２５が操作パネル（不図示）を有し、操作者が操作パネルを操作することにより受け付けるように構成することができる。また、受付部２５が、表示部１５の表示画面上に配置したタッチパネル（不図示）を備え、操作者が表示画面を見ながらタッチパネルをタッチすることにより受け付けるように構成することができる。また、受付部２５が、通信回線等を介して、外部機器と接続され、超音波診断装置とは離れた位置の操作者から操作を受け付ける構成にすることも可能である。
【００３２】
まず、操作者は、受付部２５を介して、減衰率計測モードの開始を指示すると、制御部２３は、これを受け付け（ステップ３００）、制御部２３に内蔵されるメモリに予め格納されている減衰率計測プログラムを読み込んで実行することにより、各部の動作を制御し、以下の各ステップの動作を実現させる。
【００３３】
まず、制御部２３は、予め定めておいた第１送受シーケンスの条件をメモリ２４から読みこみ、これを送信ビームフォーマ２１に設定する。第１送受シーケンスの条件としては、送信焦点深さ、送信方向の角度範囲（撮像範囲４２）および角度間隔、受信走査線の角度範囲および角度間隔等が含まれる。制御部２３は、第１送受シーケンスを送信ビームフォーマ２１および受信ビームフォーマ２２に実行させる（ステップ３０１）。第１送受シーケンスでは、送信ビームフォーマ２１は、探触子１０を構成する複数の振動子に、設定された送信焦点深さに焦点を結ぶように、それぞれ遅延量を設定した送信信号をＡ／Ｄ変換器（不図示）を介して受け渡す。探触子１０の各振動子では、電気信号が音響信号に変換され、設定された送信焦点深さに送信焦点をもつ所定の超音波ビームが送信される。撮像範囲４２の組織等で反射された超音波（エコー）は、再び探触子１０の各振動子で受信され、Ｄ／Ａ変換機（不図示）を介して受信ビームフォーマ２１に入力される。受信ビームフォーマ２１は、各振動子の出力を、所定の受信走査線上の受信焦点に焦点を合わせるように遅延させた後加算することにより、受信信号を生成する（ビームフォーミング）。これを受信走査線上の複数の受信焦点について順次繰り返す（ダイナミックフォーカシング）。例えば、予め定めた深さに送信焦点をもつ超音波ビームを、図４（ａ）に示すように、撮像範囲４２の送信方向（方位方向：Ｌ０からＬＮ）に順次送信し、送信のたびに、送信方向に一致した受信走査線について受信信号を取得する。
【００３４】
生成された受信信号は、送受信部１１から信号処理部１２の画像生成部１３に送られ、ゲイン調整、対数圧縮、包絡線検波など、公知の超音波診断装置内で用いられる画像生成処理が行われ、対象物１００を含む撮像範囲４２の内部の形態情報を表す超音波画像５１が出力される（ステップ３０２）。図５のように、超音波画像５１は、表示部１５の表示画面の左側領域に配置した画像表示領域５２に表示される（ステップ３０３）。
【００３５】
なお、送信焦点は、必ずしも撮像範囲４２の内部になくてもよく、送信焦点が探触子１０よりも手前側に送信方向に対して仮想的に位置する超音波ビームを送信してもよい。
【００３６】
制御部２３は、上記ステップ３０１〜３０３の動作を、ステップ３０４において操作者がＲＯＩ入力の操作を行うまで繰り返す。これにより、操作者は、表示部１５の超音波画像５１を見て、対象物１００の組織の断層像を把握することができる。また、操作者は、減衰率を計測すべき領域（ＲＯＩ）が見つかるまで、探触子１０を所望の位置に移動させながら、その位置の超音波画像５１を随時表示させることができる。
【００３７】
操作者は、表示された超音波画像を見て、減衰率を計測すべき領域が見つかったならば、計測領域（ＲＯＩ）４３を受付部２５を操作して、超音波画像５１上に入力する（ステップ３０４）。制御部２３は、入力されたＲＯＩ４３を受け付ける（ステップ３０５）。ここでは一例として、図４（ａ）のように、Ｌｎの方向にＲＯＩ４３が設定されている。
【００３８】
操作者が、減衰率の計測の開始を、受付部２５を介して指示したならば（ステップ３０６）、制御部１１は、第２送受シーケンスを実行する（ステップ３０７）。
【００３９】
第２送受シーケンス３０７の動作について、図６のフローチャートを用いて詳しく説明する。制御部１１は、まず、設定されたＲＯＩ４３の中心位置を算出し、この位置を計測点５０とする（ステップ６０１）。そして、算出した計測点５０に対応する第１の超音波ビーム１０１の周波数ｆ１および焦点深さｄ１と第２の超音波ビーム１０２の周波数ｆ２および焦点深さｄ２の組み合わせを、メモリ２４から読み出す（ステップ６０２）。読み出された組み合わせは、計測点５０において、第１の超音波ビーム１０１の拡散度合いと第２の超音波ビーム１０２の拡散度合いを同一にするための条件である。
【００４０】
制御部２３は、送信ビームフォーマ２１に周波数ｆ１および焦点深さｄ１、および、操作者が設定したＲＯＩ４３の方向（ここではＬｎ）を設定する。これにより、送信ビームフォーマ２１は、探触子１０の各振動子に焦点深さｄ１に焦点を結ぶように遅延を掛けた、周波数ｆ１の送信信号を受け渡す。これにより、探触子１０から周波数ｆ１および焦点深さｄ１の第１の超音波ビーム１０１が送信方向Ｌｎに向かって送信され、撮像範囲４２の組織等で反射された超音波（エコー）は探触子１０によって受信される。制御部２３は、受信ビームフォーマ２２に、探触子１０の各振動子の出力から周波数ｆ１の信号を抽出させ、少なくともＲＯＩ４３内の受信走査線の受信焦点について焦点を合わせるように、振動子ごとに遅延させた後加算させることにより、受信信号を順次生成させる（ステップ６０３）。生成した受信信号は、メモリ２４に格納する。
【００４１】
つぎに、制御部２３は、送信ビームフォーマ２１に周波数ｆ２および焦点深さｄ２、および、操作者が設定したＲＯＩ４３の方向（ここではＬｎ）を設定し、探触子１０から周波数ｆ２および焦点深さｄ２の第２の超音波ビーム１０２を送信方向Ｌｎに向かって送信させる。撮像範囲４２の組織等で反射された超音波（エコー）は探触子１０によって受信される。受信ビームフォーマ２２は、探触子１０の各振動子の出力から周波数ｆ２の信号を抽出し、少なくともＲＯＩ４３内の受信走査線の受信焦点について焦点を合わせた受信信号を順次生成する（ステップ６０４）。生成した受信信号は、メモリ２４に格納する。
【００４２】
つまり、図２に示すように、周波数ｆ１の第１の超音波ビーム１０１は、撮像範囲４２の浅部領域の焦点深さｄ１に送信焦点を持つように送信される。一方、周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２の第２の超音波ビーム１０２は、撮像範囲４２の深部領域の焦点位置ｄ２に送信焦点を持つように送信される。これは、拡散の影響が周波数に応じて異なり、高周波ほど拡散による広がり角（指向角θ）が小さい、すなわち、減衰の影響が小さいことに基づく。一例として、式（１）は、平面状の圧電単板で作成された探触子を想定した場合での指向角θを算出する式であり、Ｄが圧電単板の幅、λが、超音波の波長である。
【数１】
2017068892.tif 000003
式（１）から、高周波ほど指向角が小さくなることが判る。よって、高周波（ｆ１）の第１の超音波ビーム１０１の焦点深さｄ１よりも、低周波（ｆ２）の第２の超音波ビーム１０２の焦点深さｄ２を深く設定することにより、焦点深さｄ１、ｄ２よりも深い位置にある計測点５０に到達した時点の超音波の拡散度合いを同等にすることができる。よって、第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２を照射された計測点５０についてそれぞれ得た受信信号は、拡散による減衰作用が同等であり、吸収による減衰作用の反映した信号強度（例えば音圧）を有する。
【００４３】
減衰特性算出部１４は、ＲＯＩ４３内の複数の受信焦点について、第１の超音波１０１の送受信で得た受信信号（以下、Ｒｘ（ｆ１、ｄ１）と表す）および第２の超音波１０２の送受信で得た受信信号（Ｒｘ（ｆ２、ｄ２）と表す）をメモリ２４から読み出して、以下のように、減衰特性を算出する（ステップ３０８）。まず、減衰特性算出部１４は、ガウシアンフィルタや移動平均フィルタなど汎用的な平滑化フィルタにより、受信信号（Ｒｘ（ｆ１、ｄ１）、Ｒｘ（ｆ２、ｄ２））の雑音成分を除去する（ステップ６０５）。そして、下式（２）を用いて、同一の受信焦点における２つの受信信号の音圧比率を計算し、求めた音圧比率を用いて、式（３）により、減衰率（α）と距離（ｘ）との積（すなわち、減衰した音圧）を算出することができる（ステップ６０６）。なお、式（３）において、距離（ｘ）は、探触子１０からその受信焦点までの伝搬距離（＝深さ）である。
【数２】
2017068892.tif 000004
【数３】
2017068892.tif 000005
減衰特性算出部１４は、図７のように、式（３）によりＲＯＩ４３内の各受信焦点について得た減衰率（α）と伝搬距離（ｘ）との積（α・ｘ）を縦軸に、伝搬距離（ｘ）を横軸とするグラフにプロファイルし、得られた減衰プロファイルに対して線形フィッティングを実行し、勾配の数値（α）を算出する。これにより、減衰率（α）を算出する（ステップ６０７）。
【００４４】
算出した減衰率（α）は、図３のステップ３０９において、表示部１５に表示する（ステップ３０９）。例えば、図５に示すように、表示部１５の表示画面の右側領域に配置した計測表示領域５３に減衰率(α）の値を縦軸、減衰率を計測した時刻を横軸とするグラフにプロットして表示することが可能である。そして、図３のステップ３１０において、操作者が計測停止の指示をするまで、ステップ３０１〜３０８を繰り返し行って、減衰率（α）をその都度求めて、図５の計測表示領域５３に表示する。これにより、操作者が減衰率の計測を所望するＲＯＩ４３の減衰率（α）の変化をグラフとして表示することができる。また、グラフの下に、減衰率(α）の、予め設定した時間範囲における数値変動（標準偏差や分散などの統計値）を同時に表示することも可能である。
【００４５】
このように、表示部１５の左側領域には画像表示領域５２が配置され、画像生成部１３で生成された画像５１および計測領域（ＲＯＩ）４３が表示され、右側領域には計測領域（ＲＯＩ）４３における減衰率の計測結果が表示される。画像と計測結果は、ステップ３１０において操作者が計測停止の指示をするまで随時更新される。さらに、減衰率(α）の計測結果の数値変動（標準偏差や分散などの統計値）を同時に表示することにより、操作者は、時間軸上での結果の推移を見ることができる。この表示部１５の表示画面を見ることより、操作者は、ステップ３０５において計測領域（ＲＯＩ）４３を設定する際に、画像５１を確認しながら明らかな構造物（血管や組織境界）を避けることが可能である。更に、数値変動が安定的に低値になるタイミングを待つことで、信頼性が高い高精度な減衰率（α）の計測結果を取得できる。
【００４６】
また、減衰率(α）を用いた診断の効率を向上させるために有効な表示５４〜５６を表示部１５に表示することも可能である。図５の例では、測表示領域５３にその減衰率（α）の値が示す疾患病態が、深刻か、正常か、その中間かを示すカラーバー５４〜５６を表示している。そして、減衰率（α）の平均値を示す破線６０と、その数値を表示部１５に表示する。これにより、破線６０の示す減衰率の平均値が、カラーバー５４〜５６のどの領域に含まれるかを、操作者が認識することにより、疾患病態が深刻かどうかを把握できる。よって、健診など多くの患者を診断する場合でも、病態が深刻かどうかを視覚的に短時間で判断できるため、診断効率を向上させることができる。カラーバー５４〜５６が示す減衰率の範囲は、予め実験や統計的に病態の深刻度との関係を求めて設定しておく。
【００４７】
なお、図５の計測表示領域５３のグラフは、減衰率（α）が短時間で大きく変化する場合も、見やすく表示するために、所定の時間間隔Δｔごとに減衰率の平均とその最大値と最小値を算出し、平均値を黒丸５７で、最大値と最小値をそれぞれバー５８および５９で表示している。なお、本実施形態の減衰率（α）の表示方法は、図５の表示方法に限定されるものではなく、単に、計測時刻ごとに減衰率(α）をプロットしてもよい。
【００４８】
本実施形態のステップ６０７において、算出した減衰率(α）と伝搬距離（ｘ）との積を縦軸、伝搬距離（ｘ）すなわち深度を横軸にとり、プロットしたグラフを図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）は、第１の超音波ビーム１０１の周波数ｆ１＝４ＭＨＺ、送信焦点深度３０ｍｍ、第２の超音波ビーム１０２の周波数ｆ２＝２ＭＨＺ、送信焦点深度９０ｍｍとした場合のそれぞれの受信信号Ｒｘ（４ＭＨｚ、３０ｍｍ）、Ｒｘ（２ＭＨｚ、９０ｍｍ）の音圧と、式（３）により求めた減衰率（α）と距離（ｘ）との積を示している。一方、図８（ａ）は、比較例として、第１の超音波ビーム１０１と第２の超音波ビーム１０２の送信焦点深度を、いずれも３０ｍｍとした場合のそれぞれの受信信号Ｒｘ（４ＭＨｚ、３０ｍｍ）、Ｒｘ（２ＭＨｚ、３０ｍｍ）の音圧と、式（３）により求めた減衰率（α）と距離（ｘ）との積を示している。
【００４９】
本実施形態の図８（ｂ）のグラフにより、低周波ｆ２の第２の超音波ビーム１０２の送信焦点深度ｄ２を、高周波ｆ１の第１の超音波ビーム１０１の送信焦点深度ｄ１よりも深くしたことにより、第２の超音波ビーム１０２の受信信号Ｒｘ（２ＭＨｚ、９０ｍｍ）の音圧が、図８（ａ）の比較例よりも深い領域まで大きく、拡散減衰の影響が軽減できていることがわかる。その結果、減衰した音圧を示す減衰率（α）と距離（ｘ）との積のプロファイルは、図８（ａ）の焦点位置が一致している場合に比べて勾配が大きくなっており、低周波ｆ２の第２の超音波ビーム１０２の拡散による減衰作用を抑止できていることがわかる。よって、本実施形態により、低周波ｆ２の第２の超音波ビーム１０２の送信焦点深度を、高周波ｆ１の第１の超音波ビーム１０１の送信焦点深度よりも深くしたことにより、拡散による減衰の影響を抑制し、減衰率（α）の過小評価を修正できることが判る。
【００５０】
なお、減衰特性算出部１４は、ステップ６０６において、ＲＯＩ４３の外側にある受信走査線上の受信信号についても、式（２）、（３）により、減衰率（α）と伝搬距離（ｘ）との積（α・ｘ）を算出することが可能である。この場合、ステップ６０７において線形フィッティングを実行する範囲は、ＲＯＩ４３に限定せず、ＲＯＩ４３の外側のα・ｘまで含めて行うことも可能であるが、探触子１０に近い近距離音場での波動場の乱れと、探触子１０から遠い遠距離音場での感度低下、更に計測対象の位置とを考慮してフィッティング範囲を決定することが望ましい。例えば肝臓を対象とする場合、体表面から２０ｍｍ付近に肝表面が位置すること、４ＭＨｚの感度が約１００ｍｍ程度に限界があることを考慮して、３０ｍｍ付近から８０ｍｍ付近の範囲をフィッティング範囲とすることが妥当である。
【００５１】
なお、波動場の乱れや深部感度の低下は線形フィッティングの精度に強く影響するため、図７に示すフィッティングの際の近似精度を表す指標（例えば相関値Ｒ、最小二乗誤差）は、減衰率計測の信頼性を判断する指標として有効である。よって、近似精度を表す指標を減衰率等とともに表示部１５に表示することも好ましい。
【００５２】
上述してきたように、本実施形態の超音波診断装置では、周波数によって拡散の度合いが異なる現象を抑制し、吸収による減衰を精度よく求めた減衰率を表示することができる。
【００５３】
また、図３のフローのステップ３０１〜３０８の動作（シーケンス）は、図４（ｂ）にその送受タイミングを示すように、画像生成の第１送受シーケンスと減衰率の計測の第２送受シーケンスが繰り返される。よって、画像生成と減衰率計測が、同時に繰り返し実行できるという効果も得られる。このシーケンスは、画像生成と特定の領域における計測とを両立する手法として、例えばドプラ血流計測やＭモード計測に類似する方式である。（Ｍモードとは、特定の方向に送受信して得た輝度情報を時系列に表示する表示形態。）
【００５４】
なお、図３のステップ３０１の第１送受シーケンスとしては、上述したように複数の方向に順次送信ビームを送信して、受信走査線について受信信号を得て、一つの撮像範囲について画像生成するシーケンスであったが、本実施形態は、このシーケンスに限られるものではない。例えば、送信回数を低減してフレームレートを向上するために、焦点を持たない平面波送信を送信することも可能である。その場合、一回の送信で超音波を撮像範囲４２の全体に伝搬させ、探触子１０で取得した受信信号から伝搬方向等を解析して画像生成を行なう。
【００５５】
本実施形態の超音波診断装置の効果を実験により確認するため、第１の超音波ビーム１０１の周波数ｆ１を４ＭＨｚ、第２の超音波ビーム１０２の周波数ｆ２を２ＭＨｚとし、それぞれの送信焦点深度ｄ１、ｄ２を変化させて、予め吸収による減衰率が既知の生体模擬ファントムを対象物（検査対象）として、本実施形態の超音波診断装置で減衰率αを測定した。その結果を図９に示す。図９は、焦点深度ｄ１を横軸、焦点深度ｄ２を縦軸とする二次元マップ上に、計測によりも求めた減衰率αと、既知の生体模擬ファントムの吸収による減衰率との誤差を濃淡で示したものである。誤差が小さい領域は、図９の左側中央（すなわち、ｄ１＜ｄ２の範囲）に集中している。このことから、低周波数ｆ２の第２の超音波ビーム１０２の焦点深度ｄ２を、高周波数ｆ１の第１の超音波ビーム１０１の焦点深度ｄ１よりも深く設定する本実施形態の超音波診断装置は、拡散減衰の影響を軽減して、吸収による減衰率を精度よく計測できることが裏付けられた。
【００５６】
また、図１０には、周波数ｆ１＝４ＭＨｚ、周波数ｆ２＝２ＭＨｚ、ｄ１＝２０ｍｍ、ｄ２＝９０ｍｍに設定した本実施形態の超音波診断装置で、吸収による減衰率が予めわかっているファントムの減衰率を計測した結果を示している。図１０のように、本実施形態の超音波診断装置を用いることにより、高精度に吸収による減衰率が計測できていることを示す結果が得られた。
【００５７】
また、画像生成の第１送受シーケンスと減衰率の計測の第２送受シーケンスの動作タイミングは、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、１回の第１送受シーケンスに対し、複数の送信方向（受信走査線方向）について第２送受シーケンスを行うことも可能である。これにより、対象物１００の位置ずれの影響を抑制しながら、減衰計測用のデータ（受信信号）を複数の送信方向（受信走査線）について取得することが可能である。取得したデータ（受信信号）を加算平均して減衰率算出に用いることで、雑音を抑制した高感度な計測を実現することができる。
【００５８】
なお、本実施形態の超音波診断装置では、減衰率という対象物１００の物性値を計測する装置であるが、対象物１００が生体である場合、ファントムのように予め減衰率が明らかな物質から構成されているわけではない上、生体組織の対象物１００をすべて取り出して別の計測方法で減衰率を計測することは不可能である。そのため、本実施形態の超音波診断装置で計測された減衰率の計測精度は、対象物１００である生体から摘出した切片や病理診断によって別の方法で測定した減衰率との整合（誤差）を求めること検証するのが限界である。すなわち、生体内の減衰率を実計測結果と比較することは困難である。また、生体内での音響特性は、患者ならびにその組織（対象物１００）毎に異なることが知られており、このことが、超音波診断装置で計測された減衰率の精度保証が難しい要因の一つである。一方、病態の進行度を判断する上では、計測結果の変化率が極めて重要であり、物性値の正確性よりも計測の再現性が重要視されることも少なくない。また、このような検査数値（計測された減衰率）に関しては、患者毎に正常域が異なる。このような状況を考慮し、表示部１５の表示画面に表示する減衰率を、あえて減衰率と明示せずに、図１２のように、評価指標（例えば脂肪指標）と表示し、時間経過（検査日毎）の評価指標（減衰率）の値の推移を示すグラフ１２１等を表示する表示形態も有効である。また、評価指標の変化率を示すグラフ１２２は、計測精度や正常域における個人差の影響を排除することができるため、評価指標（減衰率）の特徴を操作者に表示する表示態様として、診断上で極めて有効である。
【００５９】
なお、本実施形態の減衰率計測において本質的な部分は、計測点における拡散が同等になるように、送信周波数に応じて送信焦点位置を変更することにある。そのため、上記説明では、例示的に第１および第２の超音波ビームの周波数が、２ＭＨｚおよび４ＭＨｚである場合について示したが、使用する周波数の値、およびその組み合わせは、上記例に限定されない。また、対象物（検査対象）１００も、例示した肝臓に限られるものではなく、超音波信号が到達する範囲にある生体組織は検査対象となる。
【００６０】
また、装置実装の簡易化を図るために、第１の超音波ビームと第２の超音波ビームとして、同一の周波数帯域の超音波を用い、送信焦点位置のみを変更することも可能である。この場合、受信ビームフォーマ２２が第１の超音波ビームの受信信号をビームフォーミングする際に、探触子の出力信号から高周波帯域をバンドパスフィルタ等により抽出してビームフォーミングを行い、第２の超音波ビームの受信信号をビームフォーミングする際に、探触子の出力信号から低周波帯域をバンドパスフィルタで抽出する。これにより、減衰率計測に必要な周波数の異なる受信信号を取得できる。なお、送信する超音波の周波数帯域の中心周波数は、受信ビームフォーマ２２が抽出する周波数帯域の中心付近に設定するのが適切である。このように、同一の周波数帯域の超音波を第１および第２の超音波ビームとして用いる構成は、周波数を送信のたびに切替える構成よりも実装コストの面で有利であり、様々な超音波診断装置への適合性が高まる。
【００６１】
以上に説明した実施形態により、拡散の影響を抑制した高精度な減衰率計測が実現される。また画像生成と減衰率計測を同時に行なう送受信シーケンスおよび表示形態を含めることで、計測領域の適切な設定と診断の迅速化が実現される。その結果、性状評価機能を備えた超音波診断による、診断確度の向上と検査効率の向上が期待できる。
【００６２】
＜＜実施形態３＞＞
本発明の実施形態３の超音波診断装置に説明する。
【００６３】
実施形態２では、ＲＯＩ４３の領域内について減衰率の計測を行ったが、実施形態３の超音波診断装置は、減衰特性算出部１４が、ＲＯＩ４３の範囲のみならず、撮像範囲４２の全体に対して拡張して減衰率の計測を行う。実施形態３の超音波診断装置の装置構成は、実施形態２の図１の構成と同様である。以下、実施形態２の超音波診断装置の動作と異なる点について説明し、実施形態２と同様の動作については説明を省略する。
【００６４】
実施形態３では、図３のステップ３０７の第２送受シーケンスにおいて、実施形態２と同様に、所定の方位方向（例えばＬ０）を送信方向として第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２を送信し、送信方向と同一の方位の受信走査線について受信信号を生成する。計測点５０の設定は、実施形態２と同様に行う。実施形態２では、減衰特性算出部１４が式（２）、（３）により減衰率（α）と伝搬距離（ｘ）との積（すなわち、減衰した音圧信号）を算出し、そのプロファイルに線形フィッティングを行うことにより、ＲＯＩ４３についての減衰率（α）（勾配）を算出する構成であった（図７参照）。本実施形態３では、減衰特性算出部１４は、実施形態２と同様に求めた減衰率（α）と伝搬距離（ｘ）との積（すなわち、減衰した音圧信号）のプロファイル（図１３（ａ）参照）を、深度方向（伝搬距離ｘの方向）について複数の範囲を設定して細分化し（図１３（ｂ）参照）、それぞれの範囲ごとに線形フィッティングを実行して減衰率(α）を算出する。これにより、ＲＯＩ４３のみならず、深度方向（ｘ）に設定した範囲ごとに減衰率の分布を算出することができる。減衰率の値の大小に色を割り当てるカラーコードを予め用意しておく。減衰特性算出部１４は、算出した減衰率（α）の値を、カラーコードを参照して色情報に変換することにより、図１３（ｃ）のように、深度（ｘ）の方向の減衰率分布を表す１次元カラーマップを生成する（ステップ３０８）。
【００６５】
実施形態３では、上記ステップ３０７，３０８の動作を、撮像範囲４２の各方位方向について順次実行し、各方位方向について減衰率分布を表す１次元カラーマップを形成する。そして、１次元カラーマップを各方位方向に並べて配置することにより、図１４のように、減衰率の２次元カラーマップを生成し、表示部１５に表示する。２次元カラーマップは、検査対象（対象物）１００の性状（減衰率）を、空間的な領域や範囲として視覚的に捉えることができるため、操作者は、性状（減衰率）を容易に把握することができ、診断に用いるのに好適である。
【００６６】
減衰率の２次元カラーマップを生成するために、ステップ３０７において各方位方向に第１の超音波ビーム１０１および第２の超音波ビーム１０２を送信する順番(シーケンス）について図１５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）に示した撮像範囲４２の方位方向Ｌ０〜ＬＮにそれぞれ第１および第２の超音波ビーム１０１，１０２を送信する。この場合、図１５（ｂ）のＡまたはＢのシーケンスを用いることができる。
【００６７】
図１５（ｂ）のＡに示したシーケンスは、まず撮像範囲４２の特定の方向（Ｌ０）に向けて、第１の超音波ビーム１０１と、第２の超音波ビーム１０２を順次送信し、それぞれ受信信号を受信し、続いて方位方向が僅かにずれた方向（Ｌ１）に向けて、同様の送受信を実行する。以降、撮像範囲４２の全ての方位方向Ｌ２〜ＬＮで実行する。このシーケンスは、所定の方位方向に第１の超音波ビーム１０１と第２の超音波ビーム１０２の送受信を行うごとに、減衰特性算出部１４は、その方向の１次元のカラーマップを形成することができる。よって、最後の方向（ＬＮ）に送受信を行った後、ＬＮの方位方向について１次元カラーマップを生成したならば、方位方向Ｌ０〜ＬＮの全ての１次元カラーマップを並べて配置することで、２次元カラーマップを生成できる。
【００６８】
一方、図１５（ｂ）のＢに示したシーケンスは、方位方向の全体（Ｌ０からＬＮ）にまず第１の超音波ビーム１０１の送受信を実行し、続いて第２の超音波ビーム１０２の送受信を実行する。その後、減衰特性算出部１４が、各方向について、減衰率の１次元カラーマップを生成した後、２次元カラーマップを形成する。Ｂのシーケンスは、同じ周波数の超音波ビームを連続して送信することができるため、送信ごとの周波数の切替が不要であり、送信ビームフォーマ２２の動作を簡素化できる。Ｂのシーケンスは、超音波ビームの空間の各方位の精度良い送信の動作に重点を置いた送受信方法である。
【００６９】
また、別の表示形態として、ステップ３０１、３０２で生成した画像と重畳して、減衰率の二次元カラーマップを図１６のように表示することも可能である。例えば、ステップ３０１，３０２で生成したＢモード画像に、減衰率の２次元カラーマップを半透明化した状態で重畳させることができる。
【００７０】
また、図１３（ｂ）の減衰率(α）の値を範囲ごとにカラーマップにする方法の他に、減衰率(α）の時間変化率を各範囲について図１２のグラフ１２２のように求め、変化率の大きさを表示指標としてカラーマップを生成することも可能である。変化率の大きさを色で表すカラーマップの表示例を図１７に示す。図１７のように、減衰率の変化率を評価指標とする画像は、病態進展を把握する上で有効である。
【００７１】
なお、本実施形態では、画像生成のためのステップ３０２の第１送受信シーケンスを全方位に行って、それとは別に、減衰率計測のためにステップ３０７で全方位に第２送受信シーケンスを行うため、送受信回数が多くなり、フレームレートが低下する。そこで、図１８に示すように、低周波数ｆ２の第２の超音波ビームの送受信で得た受信信号を用いて、ステップ３０２の画像生成を行う構成にすることが可能である。この構成によれば画像生成のための第１送受信シーケンスを省略できるため、フレームレートを向上させることができ、実施形態２と同等のフレームレートを維持することができる。また、第２の超音波ビーム１０２の受信信号を用いて画像生成を行うことにより、深部の感度を向上させることができる。なお、第１の超音波ビーム１０１の周波数ｆ１の受信信号でも充分な感度が得られる場合には、第１の超音波ビーム１０１の受信信号を画像生成に利用することも可能である。
【００７２】
また、上述してきた説明により、減衰率の大きさまたは減衰率の変化率を色で表す２次元カラーマップが得られるが、第１の送受信シーケンスおよび第２の送受信シーケンスを更にスライス方向に展開して行うことにより、スライス方向の各平面について２次元カラーマップを生成することができる。得られた２次元カラーマップをスライス方向に並べて配置することにより、３次元カラーマップを生成することも可能である。
【００７３】
以上説明したように、実施形態３により、減衰率の２次元分布または３次元分布を表示することができるため、検査対象（対象物）１００の性状（減衰率）を撮像範囲の全体について観察することが可能になるため、診断精度の向上が期待できる。
【００７４】
＜＜実施形態４＞＞
本発明の実施形態４の超音波診断装置について説明する。実施形態４の超音波診断装置は、図１９のように、実施形態１〜３で用いた第１及び第２の超音波ビーム１０１，１０２を合成した超音波ビーム１０３を生成し、１回で送信し、受信する。実施形態４の超音波診断装置の構成は、実施形態２の図１の構成と同様であるが、減衰特性算出部１４にバンドパスフィルタ機能が追加されている点が実施形態２とは異なる。以下、実施形態４の超音波診断装置の動作について、実施形態２の図３および図６のフローと異なる点について以下説明する。同様の動作については説明を省略する。
【００７５】
実施形態４では、図３のステップ３０７の第２送受シーケンスおよびステップ３０８の減衰率計測処理において、図６のフローの代わりに、図２０のフローを実行する。図２０のフローは、図６の第１および第２の超音波ビーム１０１、１０２を送受信するステップ６０３、６０４の代わりに、第１および第２の超音波ビームを合成した超音波ビーム１０３を送受信するステップ２０１と、バンドパスフィルタにより受信信号から２つの帯域を抽出するステップ２０２とを備えている。図２０の他のステップは、図６のステップと同様である。
【００７６】
図２０のステップ２０１において、送信ビームフォーマ２１は、図１９に示すように、周波数ｆ１で焦点深さｄ１の第１の超音波ビーム１０１と、周波数ｆ２で焦点深さｄ２の第２の超音波ビーム１０２とを合成した超音波ビーム１０３が探触子１０から送信されるように、探触子１０の各振動子に受け渡す送信信号を生成する。合成後の超音波ビーム１０３は、周波数ｆ１の成分と、周波数ｆ２の成分を含む帯域幅をもち、周波数ｆ１の成分は焦点深さがｄ１であり、周波数ｆ２の成分が焦点深さがｄ２である。撮像範囲４２内の組織等で反射された超音波ビーム１０３のエコーは、探触子１０の各振動子に受信され、受信ビームフォーマ２２は、各振動子の出力を受信走査線上の各受信焦点について焦点が合わせるように遅延後加算して受信信号を生成する。
【００７７】
次に、減衰特性計測部１４は、バンドパスフィルタの機能により、受信信号から二つの帯域ｆ１とｆ２の信号を抽出する。これにより、第１および第２の超音波ビームをそれぞれ送信する実施形態２と同様の２つの周波数ｆ１、ｆ２の受信信号を得ることができる。その後の処理のステップ６０５，６０７は、実施形態２、３に記載の内容と同様に行う。これにより、ＲＯＩ４３または撮像範囲４２の全体について減衰率を求め、表示することができる。
【００７８】
なお、合成された超音波ビーム１０３の周波数帯域の中心周波数は、減衰率の算出に用いる２つの周波数ｆ１、ｆ２の中間付近に設定するのが強度バランスの観点から望ましい。
【００７９】
実施形態４の超音波診断装置は、超音波ビームの送信回数を低減でき、しかも、高精度な減衰率計測を実現できる。すなわちフレームレート向上させることができ、しかも、他の実施形態と同様に、拡散による減衰を抑制した高精度な減衰率計測が可能である。よって、精度よく計測された減衰率やその変化率等を表示指標とする画像を、高フレームレートで表示することができるため、操作者による診断の精度向上が期待できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…探触子、１１…送受信部、１２…信号処理部、１３…画像生成部、１４…減衰特性算出部、１５…表示部、２１…送信部（送信ビームフォーマ）、２２…受信部（受信ビームフォーマ）、２３…制御部、２５…受付部、４２…撮像範囲、４３…計測領域（ＲＯＩ）、５０…計測点、５１…超音波画像１０１…第１の超音波ビーム、１０２…第２の超音波ビーム、１０３…合成された超音波ビーム
【図１】
2017068892.tif 000006
【図２】
2017068892.tif 000007
【図３】
2017068892.tif 000008
【図４】
2017068892.tif 000009
【図５】
2017068892.tif 000010
【図６】
2017068892.tif 000011
【図７】
2017068892.tif 000012
【図８】
2017068892.tif 000013
【図９】
2017068892.tif 000014
【図１０】
2017068892.tif 000015
【図１１】
2017068892.tif 000016
【図１２】
2017068892.tif 000017
【図１３】
2017068892.tif 000018
【図１４】
2017068892.tif 000019
【図１５】
2017068892.tif 000020
【図１６】
2017068892.tif 000021
【図１７】
2017068892.tif 000022
【図１８】
2017068892.tif 000023
【図１９】
2017068892.tif 000024
【図２０】
2017068892.tif 000025
【国際調査報告】
2017068892.tif 000026
2017068892.tif 000027
2017068892.tif 000028