(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形する被検体の生体組織における三次元領域に対して超音波の送信を行なってエコー信号を受信する超音波プローブと、
前記エコー信号に基づいて、被検体の弾性に関する物理量のデータからなる物理量データを作成する物理量データ作成部と、
前記三次元領域の前記物理量データから作成された基準であって生体組織の変形条件が同一の範囲内である複数の断面の物理量データにおける物理量の平均を基準として用いて、階調化データを前記物理量データに基づいて作成する階調化データ作成部と、
生体組織の弾性に応じた表示形態の弾性画像であって、前記階調化データに基づく弾性画像を表示させる表示画像制御部と、
を備え、
生体組織の変形条件が同一の範囲内である前記複数の断面は、前記三次元領域において階調化データの作成対象となる断面のうち一部である
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記階調化データ作成部は、隣接する複数断面の前記物理量データにおける物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なう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】
前記階調化データ作成部は、被検体における各断面において生体組織が同じ弾性を有する部分の物理量が同一の範囲内にある断面を対象として算出された物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なう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】
前記超音波プローブには、該超音波プローブによる被検体の体表面に対する圧迫とその弛緩の圧力を検出する圧力センサが設けられ、
前記階調化データ作成部は、前記圧力センサの検出値が同一の範囲内にある断面を対象として算出された物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なう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】
被検体の三次元領域に対して超音波の送信を行なってエコー信号を受信する超音波プローブと、
前記エコー信号に基づいて、被検体の弾性に関する物理量のデータからなる物理量データを作成する物理量データ作成部と、
前記三次元領域における複数の断面の前記物理量データにおける物理量の平均を基準として、前記各断面の階調化データを前記物理量データに基づいて作成する階調化データ作成部と、
生体組織の弾性に応じた表示形態の弾性画像であって、前記階調化データに基づく弾性画像を表示させる表示画像制御部と、
を備え、
前記三次元領域における前記複数の断面は、前記三次元領域において階調化データの作成対象となる全ての断面であり、
前記階調化データ作成部は、被検体における各断面において生体組織が同じ弾性を有する部分の物理量が同一になるような係数を前記各断面の物理量データに乗算して得られた乗算値の平均を基準として前記階調化データの作成を行なう
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
前記表示画像制御部は、前記弾性画像として、複数断面の２Ｄ画像を並列表示させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記表示画像制御部は、前記弾性画像として、３Ｄ画像を表示させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
コンピュータに、
超音波プローブにより、変形する被検体の生体組織における三次元領域に対して超音波の送信を行なって受信されたエコー信号に基づいて、被検体の弾性に関する物理量のデータからなる物理量データを作成する物理量データ作成機能と、
前記三次元領域の前記物理量データから作成された基準であって生体組織の変形条件が同一の範囲内である複数の断面の物理量データにおける物理量の平均を基準として用いて、階調化データを前記物理量データに基づいて作成する階調化データ作成機能と、
生体組織の弾性に応じた表示形態の弾性画像であって、前記階調化データに基づく弾性画像を表示させる表示画像制御機能と、
を実行させ、
生体組織の変形条件が同一の範囲内である前記複数の断面は、前記三次元領域において階調化データの作成対象となる断面のうち一部である
ことを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の弾性画像を表示可能な超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のＢモード画像と、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像とを合成して表示させる超音波診断装置が、例えば特許文献１などに開示されている。この種の超音波診断装置において、弾性画像は次のようにして作成される。先ず、生体組織に対し、例えば超音波プローブによる圧迫とその弛緩を繰り返すなどして生体組織を変形させながら超音波の送受信を行ってエコー信号を取得する。そして、得られたエコー信号に基づいて、生体組織の弾性に関する物理量を算出し、この物理量に応じた色を有する弾性画像を作成する。ちなみに、生体組織の弾性に関する物理量としては、例えば生体組織の歪みなどを算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１８１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記弾性画像を作成する一手法として、この弾性画像を作成する断面における前記物理量の平均値を算出し、この平均値を基準として階調化データを作成し、この階調化データに基づく弾性画像を作成する手法がある。このような弾性画像の作成手法を用いて、３Ｄの弾性画像やボリュームデータに基づく直交三断面の弾性画像を作成する場合、断面毎に前記物理量の平均値を算出して前記階調化データを作成する。ここで、例えば、硬い部分の占める割合が多くなると、前記物理量として歪みを算出している場合、歪みの平均値は小さくなる。従って、断面毎に前記物理量の平均値が異なる場合がある。このようなことから、前記３Ｄの弾性画像や前記直交三断面の弾性画像において、生体組織で同じ弾性を有する部分が異なる色で表示される場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するためになされた第１の観点の発明は、被検体の三次元領域に対して超音波の送信を行なってエコー信号を受信する超音波プローブと、前記エコー信号に基づいて、被検体の弾性に関する物理量のデータからなる物理量データを作成する物理量データ作成部と、前記三次元領域の前記物理量データから作成された基準を用いて、階調化データを前記物理量データに基づいて作成する階調化データ作成部と、生体組織の弾性に応じた表示形態の弾性画像であって、前記階調化データに基づく弾性画像を表示させる表示画像制御部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置である。
【０００６】
第２の観点の発明によれば、第１の観点の発明において、前記エコー信号は、変形する被検体の生体組織に対する超音波の送信が行なわれて受信されたものであり、前記階調化データ作成部は、生体組織の変形条件が同一の範囲内である断面の物理量データにおける物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【０００７】
第３の観点の発明は、第１又は２の観点の発明において、前記複数断面は前記三次元領域において階調化データの作成対象となる断面のうち一部である超音波診断装置である。
【０００８】
第４の観点の発明は、第３の観点の発明において、前記階調化データ作成部は、隣接する複数断面の前記物理量データにおける物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【０００９】
第５の観点の発明は、第３の観点の発明において、前記階調化データ作成部は、被検体における各断面において生体組織が同じ弾性を有する部分の物理量が同一の範囲内にある断面を対象として算出された物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１０】
第６の観点の発明によれば、第３の観点の発明において、前記超音波プローブには、該超音波プローブによる被検体の体表面に対する圧迫とその弛緩の圧力を検出する圧力センサが設けられ、前記階調化データ作成部は、前記圧力センサの検出値が同一の範囲内にある断面を対象として算出された物理量の平均を基準として前記階調化データの作成を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１１】
第７の観点の発明は、第１又は２の観点の発明において、前記複数断面は前記三次元領域において階調化データの作成対象となる全ての断面である超音波診断装置である。
【００１２】
第８の観点の発明は、第７の観点の発明において、前記階調化データ作成部は、被検体における各断面において生体組織が同じ弾性を有する部分の物理量が同一になるような係数を前記各断面の物理量データに乗算して得られた乗算値の平均を基準として前記階調化データの作成を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１３】
第９の観点の発明は、第１〜８のいずれか一の観点の発明において、前記表示画像制御部は、前記弾性画像として、複数断面の２Ｄ画像を並列表示させることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１４】
第１０の観点の発明は、第１〜８のいずれか一の観点の発明において、前記表示画像制御部は、前記弾性画像として、３Ｄ画像を表示させることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１５】
第１１の観点の発明は、コンピュータに、超音波プローブにより、被検体の三次元領域に対して超音波の送信を行なって受信されたエコー信号に基づいて、被検体の弾性に関する物理量のデータからなる物理量データを作成する物理量データ作成機能と、前記三次元領域の前記物理量データから作成された基準を用いて、階調化データを前記物理量データに基づいて作成する階調化データ作成機能と、生体組織の弾性に応じた表示形態の弾性画像であって、前記階調化データに基づく弾性画像を表示させる表示画像制御機能と、を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
【発明の効果】
【００１６】
上記観点の発明によれば、前記三次元領域の前記物理量データから作成された基準を用いて、前記階調化データが作成され、この階調化データに基づく弾性画像が表示されるので、同じ基準で作成された階調化データに基づく弾性画像において、生体組織で同じ弾性を有する部分を同じ表示形態で表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の実施形態の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置の超音波プローブの概略構成を示す斜視図である。
【図３】物理量データの作成の説明図である。
【図４】図１に示す超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す表示制御部における弾性画像データ作成部の構成を示すブロック図である。
【図６】Ｂモード画像と弾性画像とが合成された超音波画像が表示された表示部を示す図である。
【図７】階調化処理の一例の説明図である。
【図８】階調化処理の他例の説明図である。
【図９】複数の断面を対象にして歪みの平均値を算出する理由を説明する図である。
【図１０】歪みの平均値の算出と階調化データの作成の説明図である。
【図１１】生体組織が同じ弾性を有する部分の説明図である。
【図１２】第一実施形態の第一変形例における歪みの平均値の算出と階調化データの作成の説明図である。
【図１３】第一実施形態の第一変形例における歪みの平均値の算出と階調化データの作成の説明図である。
【図１４】超音波プローブに圧力センサが設けられた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】第二実施形態の変形例における乗算値データの作成の説明図である。
【図１６】第三実施形態において超音波の送受信を行なう断面を示す図である。
【図１７】第三実施形態において超音波画像が表示された表示部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、Ｂモードデータ作成部４、物理量データ作成部５、表示制御部６、表示部７、制御部８、操作部９及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１０を備える。
【００１９】
前記超音波プローブ２は、生体組織に対して超音波を送信しそのエコーを受信する。前記超音波プローブ２は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例である。この超音波プローブ２を生体組織の表面に当接させた状態で圧迫と弛緩を繰り返して、生体組織を変形させながら超音波の送受信を行なって取得されたエコー信号に基づいて、後述のように弾性画像が作成される。
【００２０】
前記超音波プローブ２の概略構成について図２に基づいて説明する。前記超音波プローブ２は、メカニカル３Ｄプローブであり、振動子アレイ２００、ダンパー２１０、モーター２２０を有し、これらを保護ケース２３０に収容することにより構成されている。前記振動子アレイ２００は、例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス等の圧電材料によって形成される複数の振動子２００ａが、第一方向ａに沿って配列されることにより構成されている。かかる振動子アレイ２００の一部の振動子２００ａを複数駆動することにより、超音波ビームが送信されるようになっている。そして、駆動する振動子２００ａを順次切り換えることにより、第一方向ａに電子的走査を行い、一フレーム分のエコー信号が得られるようになっている。
【００２１】
前記ダンパー２１０は、前記振動子アレイ２００を駆動させて超音波ビームを被検体に送信した後に、前記振動子アレイ２００の自由振動を抑制するものである。また、前記ダンパー２１０は、吸音効果を有する材料を用いて構成され、前記ダンパー２１０から後方のプローブケーブル３００との接続側への超音波の不必要な伝搬を抑制するようになっている。
【００２２】
前記モーター２２０は、前記振動子アレイ２００を、機械的に前記振動子２００ａの配列方向（前記第一方向ａ）と直交する第二方向ｂに移動させる。これにより、第二方向ｂにおいて、複数フレーム分のエコー信号が得られ、三次元領域Ｘについてのボリュームデータを得ることができるようになっている。
【００２３】
ちなみに、超音波の送受信方向は、図２に示すように第三方向ｃとする。ここで、第一方向ａと第二方向ｂとを含む平面をａｂ平面と云い、第二方向ｂと第三方向ｃとを含む平面をｂｃ平面と云い、第一方向ａと第三方向ｃとを含む平面をａｃ平面と云うものとする。
【００２４】
ただし、前記超音波プローブ２はこのようなメカニカル３Ｄプローブに限られるものではなく、電子的に第一方向ａ及び第二方向ｂに走査を行なう３Ｄプローブであってもよい。
【００２５】
前記送受信部３は、前記制御部８からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ２を所定の走査条件で駆動させて音線毎の超音波の走査を行なう。本例では、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２に、第一方向ａへの電子的走査を行なわせ、また前記モーター２２０を駆動させて第二方向ｂへの機械的走査を行なわせる。
【００２６】
また、送受信部３は、前記超音波プローブ２で受信したエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行なう。前記送受信部３で信号処理されたエコー信号は、前記Ｂモードデータ作成部４及び前記物理量データ作成部５に出力される。
【００２７】
前記Ｂモードデータ作成部４は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、ＢモードデータＢＤを作成する。このＢモードデータＢＤは、前記Ｂモードデータ作成部４から前記表示制御部６へ出力される。
【００２８】
前記物理量データ作成部５は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に基づいて、生体組織における弾性に関する物理量データＳＤを作成する（物理量データ作成機能）。前記物理量データ作成部５は、例えば特開２００８−１２６０７９号公報に記載されているように、二つのフレームにおける各音線上のエコーデータに相関ウィンドウを設定し、この相関ウィンドウ間で相関演算を行なって前記弾性に関する物理量を算出し、前記三次元領域Ｘにおける各面について前記物理量データＳＤを作成する。前記物理量データ作成部５は、前記物理量として、生体組織の変形による歪みＳを算出する。前記物理量データＳＤは、生体組織における各部の歪みＳからなるデータである。
【００２９】
より詳細には、前記物理量データ作成部５は、図３に示すように、隣り合う二フレームのエコーデータｅＤ１，ｅＤ２に基づいて、前記三次元領域Ｘにおける一つの面の物理量データＳＤを作成する。前記物理量データ作成部５は、前記エコーデータｅＤ１，ｅＤ２の各音線について複数設定された相関ウィンドウのうち、前記各エコーデータｅＤ１，ｅＤ２について第一方向ａにおいて同一座標の音線上のデータに基づいて歪みＳを算出して物理量データＳＤの作成を行なう。前記物理量データ作成部５は本発明における物理量データ作成部の実施の形態の一例であり、前記物理量データ作成機能は本発明における弾性データ作成機能の実施の形態の一例である。
【００３０】
前記表示制御部６には、前記Ｂモードデータ作成部４からのＢモードデータＢＤ及び前記物理量データ作成部５からの物理量データＳＤが入力されるようになっている。前記表示制御部６は、図４に示すようにメモリ６１、Ｂモード画像データ作成部６２、弾性画像データ作成部６３、表示画像制御部６４を有している。
【００３１】
前記メモリ６１には、前記ＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤが記憶される。前記ＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤは、音線毎のデータとして前記メモリ６１に記憶される。そして、このメモリ６１には、前記三次元領域Ｘにおける複数の断面のＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤが記憶される。
【００３２】
前記メモリ６１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリで構成されている。ちなみに、前記ＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤは、前記ＨＤＤ１０にも記憶されるようになっていてもよい。
【００３３】
ここで、後述のＢモード画像データ及び弾性画像データに変換される前のエコー信号（エコー信号に基づいて作成されるデータを含む）をローデータ（Ｒａｗ  Ｄａｔａ）と云うものとする。前記メモリ６１又は前記ＨＤＤ１０に記憶されるＢモードデータＢＤ及び物理量データＳＤは、ローデータである。
【００３４】
前記ＨＤＤ１０には、ローデータとして前記送受信部３で整相加算されたエコー信号が記憶されるようになっていてもよい。
【００３５】
前記Ｂモード画像データ作成部６２は、前記ＢモードデータＢＤを、スキャンコンバータにより走査変換して、エコーの信号強度に応じた輝度情報を有するＢモード画像データを作成する。前記Ｂモード画像データにおける輝度情報は所定の階調（例えば２５６階調）からなる。
【００３６】
前記弾性画像データ作成部６３は、図５に示すように階調化データ作成部６３１、３Ｄデータ作成部６３２、走査変換部６３３を有する。前記階調化データ作成部６３１は、後述するように、前記物理量データＳＤに基づいて階調化データＧＤを作成する（階調化データ作成機能）。前記階調化データ作成部６３１は、前記三次元領域Ｘの各断面について前記階調化データＧＤを作成し、ボリュームデータとしての階調化データを得る。前記階調化データ作成部６３１は、本発明における階調化データ作成部の実施の形態の一例であり、前記階調化データ作成機能は、本発明における階調化データ作成機能の実施の形態の一例である。
【００３７】
前記３Ｄデータ作成部６３２は、前記階調化データＧＤに基づいて、生体組織において所定の硬さ以上の硬さを有する部分についてボリュームレンダリング等の手法を用いて３Ｄデータを作成する。前記走査変換部６３３は、前記階調化データＧＤをスキャンコンバータにより走査変換して２Ｄの弾性画像データを作成し、また前記３Ｄデータをスキャンコンバータにより走査変換して３Ｄの弾性画像データを作成する。前記弾性画像データは所定の階調（例えば２５６階調の色相情報）からなる。
【００３８】
前記表示画像制御部６４は、前記Ｂモード画像データ及び前記弾性画像データに基づいて、図６に示すように、前記三次元領域Ｘにおける直交三断面の２Ｄの超音波画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を前記表示部７に表示させる（表示画像制御機能）。前記表示画像制御部６４は、本発明における表示画像制御部の実施の形態の一例であり、前記表示画像制御機能は、本発明における表示画像制御機能の実施の形態の一例である。
【００３９】
ここで、直交三断面とは互いに交わる前記ａｂ平面、前記ｂｃ平面及び前記ａｃ平面である。本例において、前記超音波画像Ｇ１は前記ａｃ平面についての画像であり、前記超音波画像Ｇ２は前記ｂｃ平面についての画像であり、前記超音波画像Ｇ３は前記ａｂ平面についての画像である。
【００４０】
前記各超音波画像Ｇ１〜Ｇ３は、Ｂモード画像ＢＧと弾性画像ＥＧとが合成された画像である。前記表示画像制御部６４は、前記Ｂモード画像データ及び前記カラー弾性画像データを加算処理することによって合成し、超音波画像Ｇ１〜Ｇ３の画像データを作成する。
【００４１】
前記弾性画像ＥＧは、前記２Ｄの弾性画像データに基づく画像であり、生体組織の弾性に応じた表示形態として、弾性に応じた色を有する。前記弾性画像ＥＧは、本発明において階調化データに基づく弾性画像の実施の形態の一例である。
【００４２】
ちなみに、超音波の送受信面と平行ではないｂｃ平面及びａｂ平面については、ボリュームデータとしての階調化データＧＤに基づいて前記ｂｃ平面及びａｂ平面の階調化データＧＤを作成し、この階調化データＧＤに基づく弾性画像データを作成して弾性画像ＥＧを表示する。なお、ｂｃ平面及びａｂ平面のＢモード画像についても、ｂｃ平面及びａｂ平面のＢモードデータＢＧを作成して、このＢモードデータＢＧに基づくＢモード画像ＢＧを表示する。
【００４３】
また、前記表示画像制御部６４は、前記超音波画像Ｇ１〜Ｇ３とともに３Ｄ弾性画像ＥＧ３Ｄを前記表示部７に表示させる。この３Ｄ弾性画像は、前記３Ｄの弾性画像データに基づく画像であり、例えば生体組織において所定の硬さ以上に硬い部分の立体画像である。
【００４４】
前記表示部７は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）などで構成される。前記制御部８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成され、前記ＨＤＤ１０に記憶された制御プログラムを読み出し、前記物理量データ作成機能、前記階調化データ作成機能及び前記表示画像制御機能をはじめとする前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。
【００４５】
前記操作部９は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。
【００４６】
さて、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。前記送受信部３は、前記超音波プローブ２から被検体の生体組織へ超音波を送信させ、そのエコー信号を取得する。この時、前記超音波プローブ２により、被検体への圧迫とその弛緩を繰り返して生体組織を変形させながら超音波の送受信を行なう。また、前記超音波プローブ２は、三次元領域Ｘについて超音波の走査を行なう。
【００４７】
超音波の送受信により得られたエコー信号は前記送受信部３で信号処理された後、前記Ｂモードデータ作成部４及び前記物理量データ作成部５に入力される。そして、前記Ｂモードデータ作成部４は前記ＢモードデータＢＤの作成を行ない、前記物理量データ作成部５は前記物理量データＳＤの作成を行なう。前記ＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤは前記メモリ６１又は前記ＨＤＤ１０に記憶される。
【００４８】
次に、前記Ｂモード画像データ作成部６２及び前記弾性画像データ作成部６３が、前記メモリ６１又は前記ＨＤＤ１０に記憶された前記ＢモードデータＢＤ及び前記物理量データＳＤに基づいて、Ｂモード画像データ及びカラー弾性画像データをそれぞれ作成する。そして、前記表示画像制御部６４が図６に示すように前記超音波画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及び前記３Ｄ弾性画像ＥＧ３Ｄを前記表示部７に表示させる。
【００４９】
前記弾性画像データの作成について詳しく説明する。階調化データ作成部６３１は、前記物理量データＳＤに基づいて階調化データＧＤを作成する。具体的には、階調化データ作成部６３１は、相関ウィンドウ毎に算出された歪みＳのデータをＮ階調（例えばＮ＝２５６）に階調化する処理を行なって階調値Ｇのデータからなる階調化データＧＤを作成する。前記階調化データ作成部６３１は、複数の断面について算出された歪みＳの平均値ＳＡＶを基準として階調化処理を行なう。
【００５０】
前記階調化データ作成部６３１は、前記平均値ＳＡＶを基準とした階調化処理として、歪みＳが平均値ＳＡＶと等しい場合に前記階調値Ｇ＝Ｎ／２となるような階調化処理を行なう。例えば、Ｎ＝２５６である場合、平均値ＳＡＶは階調値Ｇ＝１２８となる。
【００５１】
ちなみに、例えば図７に示すように、最小の階調値ＧＭＩＮは、最小の歪みＳＭＩＮに設定され、最大の階調値ＧＭＡＸ＝Ｎは、最大の歪みＳＭＡＸに設定される。ただし、最小の階調値ＧＭＩＮ及び最大の階調値ＧＭＡＸはこれに限られるものではない。例えば、図８に示すように、最小の階調値ＧＭＩＮが、平均値ＳＡＶよりもΔＳ小さい歪みＳｓに設定され、最大の階調値ＧＭＡＸが、平均値ＳＡＶよりもΔＳ大きい歪みＳｌに設定されてもよい。この場合、歪みＳｓ以下の歪みについては最小の階調値ＧＭＩＮとなり、歪みＳｌ以上の歪みについては最大の階調値ＧＭＡＸとなる。
【００５２】
ここで、複数の断面を対象にして前記平均値ＳＡＶを算出する理由について図９に基づいて説明する。図９において、ドット（ｄｏｔ）で示された円の領域Ｃは例えば腫瘍など周りの生体組織Ｔに比べて硬い部分である。そして、前記円の領域Ｃを断面Ｐα及び断面Ｐβが通っており、前記断面Ｐβよりも前記断面Ｐαの方が前記円の領域Ｃを多く含んでいる。
【００５３】
円の領域Ｃにおける弾性が一様であり、周りの生体組織Ｔにおける弾性も一様である場合、仮に前記断面Ｐα及び前記断面Ｐβのそれぞれについて歪みの平均値ＳＡＶα，ＳＡＶβを算出した場合、断面Ｐαの平均値ＳＡＶαと断面Ｐβの平均値ＳＡＶβとでは異なる値になる。従って、前記平均値ＳＡＶαを基準として階調化データを作成し、断面Ｐαについて得られた弾性画像と、前記平均値ＳＡＶβを基準として階調化データを作成し、断面Ｐβについて得られた弾性画像とでは、前記円の領域Ｃは異なる色で表示される。
【００５４】
一方、前記断面Ｐα及び断面Ｐβの両断面を対象にして歪みの平均値ＳＡＶを算出し、この平均値ＳＡＶを基準として前記断面Ｐα及び前記断面Ｐβのそれぞれについて階調化データを作成した場合、基準となる平均値ＳＡＶは前記断面Ｐαと前記断面Ｐβとで同じなので、前記断面Ｐαについて得られる弾性画像と前記断面Ｐβについて得られる弾性画像において、前記円の領域Ｃが同じ色で表示される。
【００５５】
次に、前記平均値ＳＡＶの算出及び前記階調化データＧＤの作成について詳しく説明する。前記階調化データ作成部６３１は、先ず前記三次元領域Ｘにおいて、階調化データＧＤの作成対象となる断面のうち一部の複数断面の物理量データＳＤを対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶを算出する。本例では、前記階調化データ作成部６３１は、隣接する複数断面の物理量データＳＤを対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶを算出する。この平均値ＳＡＶは、各断面において相関ウィンドウ毎に算出された歪みＳの平均値を、隣接する複数断面を対象にして算出することにより得られた値である。
【００５６】
例えば、前記階調化データ作成部６３１は、図１０に示すように、三次元領域Ｘにおける断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６のうち、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の物理量データＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３を対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶ１を算出する。また、前記階調化データ作成部６３１は、断面Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の物理量データＳＤ４，ＳＤ５，ＳＤ６を対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶ２を算出する。このようにして、前記三次元領域Ｘについて複数の平均値ＳＡＶが得られると、前記階調化データ作成部６３１は、各平均値ＳＡＶを基準にして各断面について階調化データＧＤを作成する。例えば、前記階調化データ作成部６３１は、前記平均値ＳＡＶ１を基準にして前記断面Ｐ１の物理量データＳＤ１における歪みＳを階調化して前記断面Ｐ１についての階調化データＧＤ１を作成する。また、同様に前記階調化データ作成部６３１は、前記平均値ＳＡＶ１を基準にして、物理量データＳＤ２に基づいて階調化データＧＤ２を作成し、物理量データＳＤ３に基づいて階調化データＧＤ３を作成する。さらに、前記階調化データ作成部６３１は、前記平均値ＳＡＶ２を基準にして、物理量データＳＤ４に基づいて階調化データＧＤ４を作成し、物理量データＳＤ５に基づいて階調化データＧＤ５を作成し、前記物理量データＳＤ６に基づいて階調化データＧＤ６を作成する。このように、前記階調化データ作成部６３１は、ある平均値ＳＡＶの算出対象となった各断面について、その平均値ＳＡＶを基準として階調化データＧＤを作成する。
【００５７】
ここで、平均値ＳＡＶを算出する対象となる断面の数について説明する。生体組織の圧迫とその弛緩を繰り返しながら前記三次元領域Ｘについて超音波の送受信を行なう場合、この三次元領域Ｘにおける各断面において、同じ弾性を有する部分であっても生体組織の変形量が大きく異なる場合がある。例えば、圧迫時や弛緩時よりも、圧迫から弛緩へ移行する時の方が、圧迫或いは弛緩の速度や圧力が小さく、生体組織の変形量は小さい。このように同じ弾性を有する部分の変形量が異なる断面における歪みＳの平均値ＳＡＶを算出してこれを基準にして階調化データＧＤを作成した場合、その階調化データＧＤに基づく弾性画像は、生体組織の弾性を正確に反映していない恐れがある。従って、前記階調化データ作成部６３１は、生体組織の変形条件が同一の範囲になっている隣接する複数の断面について、前記平均値ＳＡＶを算出する。
【００５８】
生体組織の変形条件とは、生体組織に対して圧迫や弛緩によって変形を与える時の速度や圧力などをいう。階調化データ作成部６３１は、このような生体組織の変形条件が同一の範囲にあり、生体組織において同じ弾性を有する部分の歪みが同一の範囲になっている隣接する複数の断面について、前記平均値ＳＡＶを算出する。例えば、上記図１０の例において、前記断面Ｐ１〜Ｐ３は、同じ弾性を有する部分の歪みが同一の範囲Ｓａ〜Ｓｂになっている断面であり、前記断面Ｐ４〜Ｐ６は、同じ弾性を有する部分の歪みが同一の範囲Ｓｃ〜Ｓｄになっている断面である。従って、前記階調化データ作成部６３１において、生体組織の変形条件が同一の範囲になっている前記断面Ｐ１〜Ｐ３及び前記断面Ｐ４〜Ｐ６を対象にして算出された歪みの平均値ＳＡＶを基準として、前記断面Ｐ１〜Ｐ３及び断面Ｐ４〜Ｐ６の階調化データが作成されることになる。
【００５９】
一つの平均値ＳＡＶの算出対象を、隣接する断面とした理由は、隣接する断面であれば、互いに近い時間内にエコー信号が受信されているため、生体組織の変形条件が同一の範囲になっている可能性が高いからである。
【００６０】
ちなみに、前記Ｓａ〜Ｓｂの範囲及び前記Ｓｃ〜Ｓｄの範囲は、生体組織の弾性をできるだけ正確に反映した弾性画像が得られるように、広くなりすぎないような範囲に設定される。
【００６１】
一つの平均値ＳＡＶを算出する対象となる断面の数として、生体組織の変形条件が同一の範囲となる数が、予めデフォルトで設定されていてもよく、操作者によって前記操作部９において入力されることにより設定されてもよい。ちなみに、上記図１０の例では、一つの平均値ＳＡＶを算出する対象となる断面の数は「３」に設定されている。
【００６２】
以上説明した本例の超音波診断装置１によれば、断面毎ではなく、生体組織において複数の断面の物理量データＳＤにおける平均値ＳＡＶを基準として階調化データＧＤが作成され、この階調化データＧＤに基づく弾性画像が表示されるので、生体組織で同じ弾性を有する部分を同じ色で表示させることができる。
【００６３】
次に、第一実施形態の変形例について説明する。上記説明では、設定された数の隣接する断面を対象として前記平均値ＳＡＶを算出しているが、例えば一定の速度や圧力で圧迫と弛緩が行なわれない場合、隣接する断面の変形条件が異なる範囲になる場合がある。そこで、本例では、前記階調化データ作成部６３１は、前記三次元領域Ｘ内の各断面において生体組織が同じ弾性を有する部分の歪みが同一の範囲内にある断面を対象として前記平均値ＳＡＶを算出する。これにより、生体組織の変形条件が同一の範囲内である断面の平均値を算出することができる。
【００６４】
生体組織が同じ弾性を有する部分は、例えば皮下脂肪の部分である。前記階調化データ作成部６３１は、図１１に示すように、物理量データＳＤにおいて、体表面から所定の深さｄの部分ｆを生体組織が同じ弾性を有する部分とし、この部分ｆにおける歪みの平均値ＳｆＡＶを各断面毎に算出する。そして、前記階調化データ作成部６３１は、前記平均値ＳｆＡＶが同一の範囲内にある断面を対象として前記平均値ＳＡＶを算出する。
【００６５】
例えば、図１２及び図１３において、三次元領域Ｘにおける断面Ｐ１〜Ｐ６のうち、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５における部分ｆの平均値ＳｆＡＶが所定の範囲Ｓｍ〜Ｓｏになっており、断面Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６における部分ｆの平均値ＳｆＡＶが所定の範囲Ｓｐ〜Ｓｒになっているとする。この場合、前記階調化データ作成部６３１は、図１２に示すように、前記部分ｆの平均値ＳｆＡＶが同一の範囲Ｓｍ〜Ｓｏになっている前記断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５の物理量データＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ５を対象として歪みＳの平均値ＳＡＶ３を算出する。また、前記階調化データ作成部６３１は、図１３に示すように、前記部分ｆの平均値ＳｆＡＶが同一の範囲Ｓｐ〜Ｓｒになっている前記断面Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６の物理量データＳＤ３，ＳＤ４，ＳＤ６を対象として歪みＳの平均値ＳＡＶ４を算出する。このように、前記部分ｆの平均値ＳｆＡＶがＳｍ〜Ｓｏになっている断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５について平均値ＳＡＶ３が算出され、前記部分ｆの平均値ＳｆＡＶがＳｐ〜Ｓｒになっている断面Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６について平均値ＳＡＶ４が算出されるので、生体組織の変形条件が同一の範囲内である断面の平均値ＳＡＶが算出される。
【００６６】
そして、前記階調化データ作成部６３１は、図１２に示すように、前記平均値ＳＡＶ３を基準にして、前記断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５についての階調化データＧＤ１，ＧＤ２，ＧＤ５を作成する。また、前記階調化データ作成部６３１は、図１３に示すように、前記平均値ＳＡＶ４を基準にして、前記断面Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６についての階調化データＧＤ３，ＧＤ４，ＧＤ６を作成する。
【００６７】
ただし、前記部分ｆの平均値を算出する代わりに、前記超音波プローブ２による被検体の体表面に対する圧迫とその弛緩の圧力を、前記三次元領域Ｘの各断面について検出し、その検出値が同一の範囲内にある断面を対象として歪みＳの平均値ＳＡＶを算出するようにしてもよい。この場合、図１４に示すように、前記超音波プローブ２に、この超音波プローブ２による被検体の体表面に対する圧迫とその弛緩の圧力を検出する圧力センサ２１を設ける。この圧力センサ２１は、本発明の圧力センサの実施の形態の一例である。
【００６８】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第一実施形態と異なる事項について説明する。
【００６９】
この第二実施形態においては、前記階調化データ作成部６３１は、前記三次元領域Ｘにおける全ての断面（階調化データＧＤの作成対象となる断面）を対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶを算出する。
【００７０】
前記超音波プローブ２は、電子的に前記第一方向ａ及び前記第二方向ｂに走査を行なう３Ｄプローブであることが好ましい。そして、前記超音波プローブ２により、同時に前記三次元領域Ｘの全体に対して超音波の送受信を行なうことが好ましい。これにより、前記三次元領域Ｘにおける生体組織の変形条件が同一になる。
【００７１】
本例によっても、第一実施形態と同様に、前記平均値ＳＡＶを基準として作成された階調化データＧＤに基づく弾性画像において、生体組織で同じ弾性を有する部分は同じ色で表示される。
【００７２】
次に、第二実施形態の変形例について説明する。例えば、前記超音波プローブ２がメカニカル３Ｄプローブであり、前記三次元領域Ｘの全ての断面について、生体組織の変形条件が同一ではない場合、前記階調化データ作成部６３１は、生体組織が同じ弾性を有する部分の歪みＳの平均値が同一になるような係数ｋを前記各断面の物理量データに乗算する。例えば、前記階調化データ作成部６３１は、体表面から深さｄの部分ｆ（図１１参照）の平均値ＳｆＡＶが、前記三次元領域Ｘにおける全ての断面で同一になるような係数ｋを前記各断面の物理量データに乗算して乗算値データＭＤを作成する。この乗算値データＭＤは、本発明における乗算値の実施の形態の一例である。そして、前記階調化データ作成部６３１は、前記三次元領域Ｘにおける全ての断面の乗算値データＭＤの平均値ＳＡＶ′を算出し、この平均値ＳＡＶ′を基準にして階調化データＧＤを作成する。
【００７３】
具体例について説明する。例えば、図１５に示すように、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，Ｐｎについて階調化データを作成する場合、前記階調化データ作成部６３１は、断面Ｐ１の物理量データＳＤ１には、係数ｋ１を乗算して乗算値データＭＤ１を作成し、断面Ｐ２の物理量データＳＤ２には、係数ｋ２を乗算して乗算値データＭＤ２を作成し、断面Ｐ３の物理量データＳＤ３には、係数ｋ３を乗算して乗算値データＭＤ３を作成し、断面Ｐｎの物理量データＳＤｎには、係数ｋｎを乗算して乗算値データＭＤｎを作成する。
【００７４】
前記係数ｋ１〜ｋｎは、物理量データＳＤ１〜ＳＤｎを構成する各歪みＳのデータに乗算されて前記乗算値データＭＤ１〜ＭＤｎが作成される。前記乗算値データＭＤ１〜ＭＤｎにおいて、同じ弾性を有する部分の歪みの値は同一になっている。
【００７５】
次に、前記階調化データ作成部６３１は、乗算値データＭＤ１〜ＭＤｎの平均値ＳＡＶ′を算出し、この平均値ＳＡＶ′を基準として階調化データＧＤ（階調化データＧＤ１〜ＧＤｎ、図示省略）を作成する。
【００７６】
このような変形例によれば、前記三次元領域Ｘの全ての断面について生体組織の変形条件が同一になっていなくても、全ての断面を対象にして算出された歪みの平均値ＳＡＶ′に基づいて作成された階調化データＧＤに基づく弾性画像は、生体組織の弾性を正確に反映した画像となる。
【００７７】
（第三実施形態）
次に、第三実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第一、第二実施形態と異なる事項について説明する。
【００７８】
本例においては、電子的に前記第一方向ａ及び前記第二方向ｂに走査を行なう３Ｄプローブである前記超音波プローブ２により、図１６に示すように、直交する二断面Ｐγ，Ｐδに同時に超音波の送受信を行なう。前記階調化データ作成部６３１は、前記断面Ｐγ，Ｐδを対象にして歪みＳの平均値ＳＡＶを算出して階調化データＧＤを作成する。そして、図１７に示すように、前記断面Ｐγ，Ｐδについて、弾性画像ＥＧとＢモード画像ＢＧとが合成された超音波画像Ｇγ，Ｇδが前記表示部７に並列に表示される。
【００７９】
以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記物理量データ作成部５は、生体組織の弾性に関する物理量として、歪みの代わりに生体組織の変形による変位や弾性率などを算出してもよく、また他の公知の手法によって生体組織の弾性に関する物理量を算出してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  超音波診断装置
２  超音波プローブ
５  物理量データ作成部
２１  圧力センサ
６４  表示画像制御部
６３１  階調化データ作成部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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