(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の連続する複数の画像を入力する画像入力部と、
前記画像入力部で入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する変位量計算部と、
前記変位量計算部で計算された前記変位量を用いて変位量累積値を更新する累積値更新部と、
前記累積値更新部で更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力部と、
前記変位量に応じて前記変位量累積値の更新度合を制御する更新度合制御部と、を有することを特徴とする画像解析システム。
【請求項２】
前記更新度合制御部は、前記変位量が小さい時は前記変位量累積値の前記更新度合も小さくなるように、かつ、前記変位量が大きい時は前記変位量累積値の前記更新度合も大きくなるように制御する請求項１に記載の画像解析システム。
【請求項３】
前記出力部は、
前記変位量累積値を前記出力画像に変換する第１画像変換部と、
前記第１画像変換部で変換された前記出力画像を表示する表示部と、を有する請求項１又は２に記載の画像解析システム。
【請求項４】
前記変位量の第１閾値及び前記更新度合の下限値が設定されている時、
前記更新度合制御部は、前記変位量が前記第１閾値より小さい場合に前記更新度合を前記下限値に設定するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項５】
前記更新度合制御部は、予め、前記変位量の前記第１閾値及び前記更新度合の前記下限値を設定する第１設定部を有する請求項４に記載の画像解析システム。
【請求項６】
前記変位量の第２閾値及び前記更新度合の上限値が設定されている時、
前記更新度合制御部は、前記変位量が前記第２閾値より大きい場合に前記更新度合を前記上限値に設定するものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項７】
前記更新度合制御部は、予め、前記変位量の前記第２閾値及び前記更新度合の前記上限値を設定する第２設定部を有する請求項６に記載の画像解析システム。
【請求項８】
前記累積値更新部は、前記変位量累積値を更新する時、同じ符号の前記変位量、又は前記変位量の絶対値を用いる請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項９】
前記変位量計算部は、更に、前記変位量の信頼性を評価する信頼性評価部を有し、
前記更新度合制御部は、前記信頼性評価部によって評価された前記変位量の信頼性を前記更新度合に加味する請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項１０】
前記変位量計算部は、更に、前記隣接画像が連続的関係にあるかどうかを判定する連続性判定部を有し、
前記更新度合制御部は、前記連続性判定部による判定結果が連続的関係でなかった場合に前記変位量累積値をリセットする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項１１】
前記累積値更新部は、前回更新された前記変位量累積値に第１係数を乗じた値と、今回計算された前記変位量に第２係数を乗じた値との和を、新しい変位量累積値とするものであり、
前記更新度合制御部は、前記変位量が小さい時は前記第２係数を前記第１係数に対して相対的に小さく、また、前記変位量が大きい時は前記第２係数を前記第１係数に対して相対的に大きく、前記変位量に応じて前記第２係数及び前記第１係数を制御する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項１２】
前記更新度合制御部は、更に、前記変位量累積値を微分して歪み、又は弾性関係値を算出する弾性関係値算出部を有し、
前記出力部は、
前記弾性関係値算出部で算出された前記歪み又は弾性関係値を前記出力用画像に変換する第２画像変換部と、
前記第２画像変換部で変換された前記出力画像を表示する表示部と、を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像解析システム。
【請求項１３】
対象物の連続する複数の画像を入力する入力ステップと、
前記入力ステップで入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する計算ステップと、
前記計算ステップで計算された前記変位量に応じて前記変位量累積値の更新度合を制御する制御ステップと、
前記変位量及び前記制御ステップで制御された前記変位量累積値の更新度合を用いて変位量累積値を更新する累積ステップと、
前記累積ステップで更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力ステップと、を有することを特徴とする画像解析方法。
【請求項１４】
対象物の連続する複数の画像を入力する手順と、
前記入力手順で入力された前記複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して前記対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、
前記計算手順で計算された前記変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、
前記変位量及び前記制御手順で制御された前記更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、
前記累積手順で更新された前記変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とをコンピュータに実行させるための画像解析プログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像解析プログラムを記録したコンピュータに読取可能な記録媒体。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像解析システム、又は請求項１４に記載の画像解析プログラムを備えることを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の動きに基づく解析情報を取得して出力する、例えば表示する画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置、詳しくは、超音波画像等の画像の動き（変位）に基づく解析情報を取得して出力する、例えば表示する場合に、応答性を維持しながら安定性を向上させる画像解析システム、画像解析方法、画像解析方法を実行する画像解析プログラム、及び画像解析システム又は画像解析プログラムを備える超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、連続的な画像を入力し、その動きを解析して解析結果を表示することが行われている。
特に、超音波診断装置やシステム等の超音波医療機器において、エラストグラフィと呼ばれる手法がある。エラストグラフィでは、まず、生体をプローブで圧迫、揺らしながら画像を取得する。そして、取得した画像間の動き（変位）を順次計算し、変位を微分することで組織弾性に関わる種々の推定値を計算して、それらを連続的に表示している。
【０００３】
しかしながら、例えば、検査技師（操作者）の手によってプローブを揺らす場合、その揺れ幅は、必ずしも一定とはならない。一方、組織弾性推定値は変位量の微分から求めるので、特に揺れ幅が小さいと組織弾性が正しく計算できないことがあるという欠点があった。
また、プローブを揺らすことで弾性画像を取得しているので、常に手を動かしている必要があり、しかも、表示が常に変動してしまうので、なかなか落ち着いて画像を観察できないという欠点があった。
このため、これらの欠点を解消するために、従来より種々の試みがなされている（特許文献１、２及び３参照）。
【０００４】
特許文献１では、上述した欠点、特に組織弾性が正しく計算できないことがあるという欠点に対処するために、被検体の対象組織の複数のＲＦ信号フレームデータに基づいて、対象組織の各位置の歪み又は弾性率に計算して複数の弾性フレームデータを生成し、これらの弾性フレームデータから弾性画像を生成して表示する超音波診断装置において、複数の弾性フレームデータの信頼性を評価し、評価結果に応じて、複数の弾性フレームデータを加算の調整を行う技術を提案している。そして、特許文献１では、この加算調整は、複数の弾性フレーム（画像）データを加算平均する際に、信頼性の評価結果によって重み付けの係数を変えたり、弾性フレームデータのフレーム数を変えることによって行われている。
こうして、特許文献１では、信頼性の評価結果に応じて最適な弾性画像を表示することができるとしている。
【０００５】
また、特許文献２には、上述した欠点に対処するために、被検体の断層部位のＲＦ信号フレームデータを生成し、取得時刻の異なる一対のＲＦ信号フレームデータに基づいて断層部位の計測点の組織の硬さ又は軟らかさの程度を表す弾性情報のフレームデータを生成し、生成された弾性フレームデータの各計測点の弾性情報ごとに、隣接する計測点を含めた複数の計測点の弾性情報の分布の急峻度に応じて重み付けを行い、重み付けされた複数の弾性フレームデータの弾性情報を平滑化し、平滑化された弾性フレームデータに基づいて弾性画像を生成して表示器に表示する超音波診断装置が開示されている。そして、特許文献２では、この重み付けは、弾性情報の分布の急峻度をあらかじめ定められた閾値に基づいて２値化して弾性フレームデータのノイズ領域を検出し、検出されたノイズ領域の弾性情報を除去することによって行われている。
特許文献２では、組織の変位情報以外の情報(ノイズ)を除き、生成時刻の異なる複数の弾性フレームデータを平滑化して得られる弾性画像の画質を向上させることができるとしている。
【０００６】
一方、特許文献３では、上述した欠点、特に、画像の観察が難しいという欠点に対処するために、被検体の断層面の組織のＲＦ信号フレームデータに基づいて断層面の組織の変位を計測して変位フレームデータを生成し、生成された変位フレームデータに基づいて断層面の組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性情報を演算して生成された弾性フレームデータに基づいて弾性画像を生成して表示する超音波診断装置において、弾性画像を複数枚記憶しておき、かつ、変位フレームデータ、弾性フレームデータ及び被検体の断層面の組織に加わる圧力の少なくとも１つに基づいて被検体の断層面の組織の適正な圧迫周期を計算して検出し、記憶した弾性画像から圧迫周期に基づいて適切なものを選んで表示する技術を提案している。
こうして、特許文献３では、被検体の断層面の組織の圧迫状態を考慮して診断に適した弾性画像を選別して提供することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８９８８０９号公報
【特許文献２】再公表ＷＯ２００９／１０４５２５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２０６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、信頼性もしくは変位量によって加算係数を調整して弾性画像を表示しようとしているが、微分後の弾性データに対しての平均を取るため、精度向上が難しいという課題があった。また、特許文献１の技術では、重み付けはあっても平均であるため、低ノイズを目指して平均枚数を増やすと応答性が悪くなるという課題が残った。更に、特許文献１の技術では、複数枚の弾性画像を必ず記憶しておく必要があるので、メモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。また、特許文献１の技術では、動きがない時に弾性像を止めようとしても、平均枚数分のフレーム経過後の対応ができないという課題もあった。
【０００９】
また、特許文献２に開示の技術では、基本的に、変位等の弾性情報の分布の急峻度に応じて平均する時の重み付けを変えており、重み付けは、変位等の弾性情報の分布の急峻度が大きい所をノイズとして除去することで行っているが、急峻度を使うことにより、急な動きをした（孤立）点の影響を除いて、弾性情報の中に混じったノイズを低減させるのが目的であり、直接的に弾性情報の精度向上につながらないという課題があった。また、特許文献２の技術では、特許文献１の技術と同様に、平均化するためのフレーム数を増やすと、応答性が悪くなるし、メモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。
【００１０】
一方、特許文献３に開示の技術は、ユーザに対して、いったん撮影をフリーズ（停止）させる手順と、選択されたフレームが本当に適切かどうかを確認する手順とを求めるものである。このため、特許文献３の技術では、これらの手順を圧迫動作中に並行実施するのは難しく、圧迫操作→装置操作という２段階、必要なら圧迫操作→装置操作→再圧迫操作という３段階の作業が要求されると言う課題があった。
しかも、特許文献３の技術では、選択された弾性画像が不適切な場合は、改めて別の適切なフレームを探して選択し直したり、あるいは再度エラストグラフィ撮影を必要とするという課題もあった。したがって、特許文献３の技術では、利便性を十分に改善できているとは言えないという課題があった。更に、特許文献３の技術では、複数枚の弾性画像を必ず記憶しておく必要があるので、記憶フレーム数に応じてメモリ消費量が増えてしまうという課題もあった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて、画像の動き変化に対する解析情報の安定性を向上させながら、しかも応答性を維持することができ、また、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示することができ、さらに、その実現にあたってメモリ消費量をできる限り抑えることができる画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置を提供することを目的としている。
即ち、本発明の第１の目的は、画像の動きに基づく解析情報を、安定的に出力する、例えば表示させる技術を提供することである。また、本発明の第２の目的は、その際、動きに対する応答性を維持する技術を提供することである。また、本発明の第３の目的は、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示する技術を提供することである。また、本発明の第４の目的は、さらに、その実現にあたってメモリ消費量をできる限り抑える技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１〜第４の目的を達成するために、本発明の第１の態様の画像解析システムは、対象物の連続する複数の画像を入力する画像入力部と、画像入力部で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する変位量計算部と、変位量計算部で計算された変位量を用いて変位量累積値を更新する累積値更新部と、累積値更新部で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力部と、変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する更新度合制御部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上記第１〜第４の目的を達成するために、本発明の第２の態様の画像解析方法は、対象物の連続する複数の画像を入力する入力ステップと、入力ステップで入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する計算ステップと、計算ステップで計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する制御ステップと、変位量及び制御ステップで制御された変位量累積値の更新度合を用いて変位量累積値を更新する累積ステップと、累積ステップで更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する出力ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
上記第１〜第４の目的を達成するために、本発明の第３の態様の画像解析プログラムは、対象物の連続する複数の画像を入力する手順と、入力手順で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、計算手順で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、変位量及び制御手順で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、累積手順で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とをコンピュータに実行させるための画像解析プログラムである。
上記第１〜第４の目的を達成するために、本発明の第４の態様の記録媒体は、上記第３の態様の画像解析プログラムを記録したコンピュータに読取可能な記録媒体である。
【００１５】
ここで、上記各態様において、更新度合制御部は、変位量が小さい時は変位量累積値の更新度合も小さくなるように、かつ、変位量が大きい時は変位量累積値の更新度合も大きくなるように制御することが好ましい。
また、出力部は、変位量累積値を出力画像に変換する第１画像変換部と、第１画像変換部で変換された出力画像を表示する表示部と、を有することが好ましい。
また、変位量の第１閾値、及び更新度合の下限値が設定されている時、更新度合制御部は、変位量が第１閾値より小さい場合に更新度合を下限値に設定するものであることが好ましい。
また、更新度合制御部は、予め、変位量の第１閾値及び更新度合の下限値を設定する第１設定部を有することが好ましい。
【００１６】
また、変位量の第２閾値、及び更新度合の上限値が設定されている時、更新度合制御部は、変位量が第２閾値より大きい場合に更新度合を上限値に設定するものであることが好ましい。
また、更新度合制御部は、予め、変位量の第２閾値及び更新度合の上限値を設定する第２設定部を有することが好ましい。
また、累積値更新部は、変位量累積値を更新する時、同じ符号の変位量、又は変位量の絶対値を用いることが好ましい。
また、変位量計算部は、更に、変位量の信頼性を評価する信頼性評価部を有し、更新度合制御部は、信頼性評価部によって評価された変位量の信頼性を記更新度合に加味することが好ましい。
また、変位量計算部は、更に、隣接画像が連続的関係にあるかどうかを判定する連続性判定部を有し、更新度合制御部は、連続性判定部による判定結果が連続的関係でなかった場合に変位量累積値をリセットすることが好ましい。
【００１７】
また、累積値更新部は、前回更新された変位量累積値に第１係数を乗じた値と、今回計算された変位量に第２係数を乗じた値との和を、新しい変位量累積値とするものであり、
更新度合制御部は、変位量が小さい時は第２係数を第１係数に対して相対的に小さく、また、変位量が大きい時は第２係数を第１係数に対して相対的に大きく、変位量に応じて第２係数及び第１係数を制御することが好ましい。
また、累積値更新部は、更に、変位量を微分して歪み又は弾性関係値を算出する弾性関係値算出部を有し、出力部は、弾性関係値算出部で算出された歪み又は弾性関係値を出力用画像に変換する第２画像変換部と、第２画像変換部で変換された出力画像を表示する表示部と、を有することが好ましい。
【００１８】
上記第１〜第４の目的を達成するために、本発明の第５の態様の超音波診断装置は、上記第１の態様の画像解析システム、又は上記第３の態様の画像解析プログラムを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上述の各態様及び後述の実施形態から明らかなように、変位量累積値に基づいて画像の動きを計算するので、本発明の第１の目的であった、安定的に解析情報を出力する、例えば画像を表示させる技術を提供できる。即ち、本発明では、変位量の累積に基づくので、動きがないことを理由とした未表示領域はないし、微分前の変位データを累積するので精度向上しやすい。
また、本発明によれば、その際、変位量累積値の更新度合を変位量に基づいて制御することで、本発明の第２の目的であった、動きに対する応答性を維持できる。即ち、本発明では、動きが速い時は追従速度が自動的に上がるので応答性が良い。
【００２０】
また、本発明によれば、動きをゆっくりさせることで追従が遅くなり、また止めることで減衰なくそれまでの変位量累積値を保持するようになるので、本発明の第３の目的である、ユーザに対して自然な手順で適切な解析情報、例えばその画像を提示できる。即ち、本発明では、フレーム間隔は直近なので計算精度は落ちないし、動きを止める際に画像が自然に、しかも時間制限なく止まるので別操作の必要なくゆっくり観察できる。
しかも、本発明によれば、上記はいずれも、変位量累積値と最新変位量との２フレーム分の作業領域を用いれば計算できることから、本発明の第４の目的である、実現にあたってのメモリ消費量を抑える技術として提供できる。即ち、本発明では、追加的なメモリ使用量は累積フレーム画像１枚で済む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る画像解析システムを有する超音波診断装置の構成の一例を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像解析システムの構成の一例を概念的に示すブロック図である。
【図３】図２に示す画像解析システムで実施される画像解析方法の一例を概念的に示すフローチャートである。
【図４】図１に示す超音波診断装置において構成されるエラストグラフィーシステムを模式的に説明する説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図４に示すエラストグラフィーシステムにおける生体に対するプローブの状態を説明する説明図であり、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は、それぞれ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応してモニタに表示される従来の弾性画像表示の一例であり、（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）は、それぞれ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応してモニタに表示される本発明の弾性画像表示の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る画像解析システム、画像解析方法、画像解析プログラム、及び超音波診断装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の超音波診断装置の構成の一実施例を概念的に示すブロック図である。
同図に示すように、超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、超音波プローブ１２に接続される送信部１４及び受信部１６と、Ａ／Ｄ変換部１８と、断層画像生成部２０と、弾性画像生成部２４と、出力制御部２６と、表示部（モニタ）２８と、プリンタ２９と、制御部３０と、操作部３２と、格納部３４とを有する。なお、弾性画像生成部２４、出力制御部２６、表示部２８及びプリンタ２９は、本発明に係る画像解析システム２２を構成する。
【００２３】
超音波プローブ１２は、通常の超音波診断装置に用いられる探触子３６を有する。
探触子３６は、１次元又は２次元アレイ状に配列された複数の素子、即ち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、検査対象物（以下、被検体という）の超音波画像の撮像の際に、それぞれ送信部１４から供給される駆動信号に従って超音波ビームを被検体に送信すると共に、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。本実施形態では、探触子３６の複数の超音波トランスデューサの内の一組を成す所定数の超音波トランスデューサの各々は、１つの超音波ビームの各成分を発生し、一組の所定数の超音波トランスデューサは、被検体に送信する１つの超音波ビームを発生する。
【００２４】
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素子、即ち振動子によって構成される。即ち、探触子３６は、複数の超音波素子として複数の振動子が１次元又は２次元アレイ状に配列された振動子アレイということができる。
【００２５】
このような振動子の電極に、パルス状又は連続波状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状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。
【００２６】
送信部１４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部３０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設定される音速または音速の分布に従い、探触子３６の一組の所定数の超音波トランスデューサ（以下、超音波素子という）から送信される超音波ビーム成分が１つの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組を成す複数の超音波素子に供給する。
【００２７】
受信部１６は、制御部３０からの制御信号に応じて、探触子３６の各超音波素子によって超音波ビームと被検体との間の相互作用によって発生された超音波エコーを被検体から受信して、受信信号、即ち超音波素子毎のアナログ素子信号を増幅して出力し、増幅されたアナログ素子信号をＡ／Ｄ変換部１８に供給する。
Ａ／Ｄ変換部１８は、受信部１６に接続され、受信部１６から供給されたアナログ素子信号を、デジタル素子データに変換する。Ａ／Ｄ変換部１８は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル素子データを断層画像生成部２０に供給する。
【００２８】
断層画像生成部２０は、制御部３０による制御下で、Ａ／Ｄ変換部１８から供給された素子データから音線信号（受信データ）を生成し、この音線信号から超音波画像を生成するものである。
断層画像生成部２０は、整相加算部３８、検波処理部４０、ＤＳＣ４２、画像作成部４４、および、画像メモリ４６を有する。
【００２９】
整相加算部３８は、制御部３０において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、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、素子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、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（ＲＦデータ又は音線信号：超音波エコーのＲＦ信号）が生成される。
整相加算部３８は、受信データを検波処理部４０に供給する。
【００３０】
検波処理部４０は、整相加算部３８で生成された受信データに対し、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すことにより、あるいは、直交検波（ＩＱ検波）を施してＩＱ複素数データ（以下、ＩＱデータとする）としてS/N比を向上させて雑音を低減させた後、振幅情報に変換することにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像データ（Ｂモード振幅画像データ）を生成する。
ＤＳＣ（digital scan converter）４８は、検波処理部４０で生成されたＢモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データに変換（ラスター変換）する。
【００３１】
画像作成部４４は、ＤＳＣ４２から入力されるＢモード画像データに階調処理等の各種の必要な画像処理を施して検査や表示等の出力に供するためのＢモード画像データを作成した後、作成された検査用又は表示用Ｂモード画像データを表示のために出力制御部２６に出力する、或いは画像メモリ４６に格納する。
画像メモリ４６は、画像作成部４４で作成された検査用Ｂモード画像データを一旦格納する。画像メモリ４６に格納された検査用Ｂモード画像データは、必要に応じて、表示部２８で表示するために、又はプリンタ２９からハードコピー画像を出力するために出力制御部２６に読み出される。
【００３２】
画像解析システム２２は、被検体組織の超音波画像等の画像の動き（変位）に基づく解析情報、例えば、歪みや弾性関係値、もしくはそれらを画像化した弾性画像等の出力画像を取得して出力するためのもので、具体的には、プローブ１２を被検体に押し当てたり緩めたりすることを繰り返して、被検体の組織を圧迫、弛緩することにより被検体の組織の硬さを検査し、評価するためのエラストグラフィーシステム（図４参照）を構成するものである。
画像解析システム２２は、弾性画像生成部２４、出力制御部２６、表示部２８及びプリンタ２９から構成される。
ここで、弾性画像生成部２４は、本発明の最も特徴的な部分であって、検波処理部４０でＩＱ（直交）検波処理されたＩＱデータに基づいて被検体組織の硬さ及び柔らかさを表す弾性画像等を生成するものであるが、その詳細については、後述する。
【００３３】
出力制御部２６、表示部２８及びプリンタ２９は、画像解析システム２２の出力部５８（図２参照）を構成するものであるが、上述したように、断層画像生成部２０で生成された断層画像を表示する際にも共用される。
出力制御部２６は、断層画像生成部２０の画像作成部４４によって画像処理が施された検査用Ｂモード画像信号に基づいて断層画像（超音波画像）を表示部２８に表示させる、又は弾性画像生成部２４の画像変換部５６（図２参照）で生成され、画像化された弾性画像を表示部２８に表示させる。もしくは、出力制御部２６は、断層画像及び弾性画像を重ねて或いは並べて表示部２８に表示させても良い。
表示部２８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイやモニタ等を含んでおり、出力制御部２６の制御の下で、超音波画像（Ｂモード画像）又は弾性画像を、もしくは両者を重ねて或いは並べて表示する。
プリンタ２９は、レーザプリンタやインクジェットプリンタ等を含んでおり、出力制御部２６の制御の下で、超音波画像（Ｂモード画像）又は後述する変位量（変位量蓄積値）や弾性画像を、もしくは両者を重ねて或いは並べてハードコピー画像として出力する。
【００３４】
制御部３０は、操作者により操作部３２から入力された指令に基づいて超音波診断装置１０の各部の制御を行う。
ここで、制御部３０は、操作者によって操作部３２を介して種々の情報、特に、断層画像生成部２０の整相加算部３８で用いられる遅延時間算出に必要な情報及び弾性画像生成部２４の処理に必要な種々の情報の入力が行われた際に、操作部３２から入力された上述の種々の情報を、必要に応じて、送信部１４、受信部１６、断層画像生成部２０、及び画像解析システム２２の弾性画像生成部２４、並びに出力制御部２６等の各部に供給する。
【００３５】
操作部３２は、操作者が入力操作を行うためのものであり、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。
また、操作部３２は、操作者が必要に応じて各種の情報、特に上述の遅延時間算出に用いられるプローブ１２の探触子３６の複数の超音波素子、被検体の検査対象領域の音速、超音波ビームの焦点位置、探触子３６の送信開口及び受信開口等に関する情報、並びに弾性画像の生成処理に関する種々の情報等を入力操作するための入力装置を備えている。
【００３６】
格納部３４は、操作部３２から入力された各種の情報、特に、上述のプローブ１２、音速、焦点位置、送信開口及び受信開口等に関する情報、断層画像や弾性画像の生成処理に関する情報等や、送信部１４、受信部１６、断層画像生成部２０、画像解析システム２２の弾性画像生成部２４、及び出力制御部２６等の制御部３０で制御される各部の処理や動作に必要な情報、並びに、各部の処理や動作を実行させるための動作プログラムや処理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等の記録媒体を用いることができる。
なお、断層画像生成部２０の整相加算部３８、検波処理部４０、ＤＳＣ４２、画像作成部４４、画像解析システム２２の弾性画像生成部２４の各部、及び出力制御部２６は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【実施形態１】
【００３７】
図２に、本発明に係る画像解析システムの実施形態１の構成の一例のブロック図を概念的に示す。また、図３に、図２に示す画像解析システムで実施される実施形態１の画像解析方法の一例のフローチャートを概念的に示す。
ここでは、本発明の画像解析システム２２、特にその弾性画像生成部２４を、図２及び図３に基づいて詳細に説明する。
なお、図２に示す実施形態１の画像解析システム２２は、本発明の超音波診断装置１０内に組み込まれて、超音波画像撮影及び診断に用いられているが、本発明はこれに限定されず、本発明の超音波診断装置１０から独立したものであっても良く、画像の動きに基づく解析情報を取得して出力するものであれば、どのようなものにも適用可能である。例えば、本発明の画像解析システムは、Ｘ戦動画撮影装置、及び光音響イメージング装置等に適用可能であり、Ｘ戦動画撮影、及び光音響イメージング等に用いることができる。
【００３８】
本発明の画像解析システム２２は、図１に示す超音波診断装置１０内に組み込まれて、図４に示すエラストグラフィーシステムを構成するものである。図２に示すように、画像解析システム２２は、画像入力部４８と、変位量計算部５０と、更新度合制御部５２と、累積値更新部５４と、画像変換部５６と、出力制御部２６と、表示部２８と、プリンタ２９と、メモリ６０を有する。
ここで、画像入力部４８と、変位量計算部５０と、更新度合制御部５２と、累積値更新部５４と、画像変換部５６とは、弾性画像生成部２４を構成し、画像変換部５６と、出力制御部２６と、表示部２８と、プリンタ２９とは、出力部５８を構成する。
【００３９】
図２に示す画像入力部４８は、図３に示す画像データ入力ステップＳ１０を実施する部分であって、被検体の対象物（検査対象物）の、好ましくは動きの異なる、連続する複数の画像を入力するものである。具体的には、画像入力部４８は、画像の、好ましくは動きの異なる、連続的な画像データ（Ｉ）の中から２枚の画像（フレーム画像データＡ、Ｂ）を画像解析システム２２内に入力するためのものである。
画像解析システム２２で行われる処理は、連続的な処理であるので、最新の画像を順次入れ替える方式が望ましい。ここでは、入力された２枚の画像（フレーム画像データＡ、Ｂ）は、メモリ６０に参照可能に格納されるのが好ましい。したがって、図３に示す画像解析方法を実施する場合、特に、画像解析プログラムによって実施する場合には、画像データ入力ステップＳ１０は、入力画像ＡとＢとのフレーム画像データがメモリ６０に配置され、参照可能な状態になることを意味する。
【００４０】
なお、図１に示す例のように、本発明の画像解析システム２２をサブシステムとして上位システムの超音波診断装置１０に組み込む場合には、好ましくは動きの異なる、画像であれば、上位システムに入力された画像や上位システムで生成された画像の一部のみを取り込み、それらを一連の「連続的な画像データ」とみなしてもよい。
なお、以下では、画像解析システム２２の各部（各構成要素）で行われる処理は、対応する各ステップが行われる処理であるので、各構成要素の処理として説明し、各ステップの処理としての説明は省略する。
【００４１】
ここで、図１に示す例では、超音波診断装置１０の断層画像生成部２０の検波処理部４０で生成されたＩＱデータを、画像解析システム２２の画像入力部４８に入力される連続的な画像データとしているが、本発明は、これに限定されず、図１に点線で示すように、Ａ／Ｄ変換部１８でＡ／Ｄ変換され、断層画像生成部２０に入力される素子データであっても良いし、断層画像生成部２０の整相加算部３８で整相加算され、検波処理部４０に入力されるＲＦデータであっても良いし、検波処理部４０から出力されたＢモード画像データ、又は、画像作成部４４から出力される検査用又は出力用Ｂモード画像データであっても良い。
なお、これらの、好ましくは動きの異なる、連続する画像データとしてＩＱデータ、素子データ、ＲＦデータ、各種のＢモード画像データが、一旦、画像解析システム２２外の外部メモリや画像メモリ４６に格納される場合には、連続する２枚の画像データ（Ａ、Ｂ）を外部メモリや画像メモリ４６から読み出して、画像入力部４８に入力するようにしても良い。
【００４２】
変位量計算部５０は、図３に示す変位量計算ステップＳ１２を実施する部分であって、画像入力部４８で入力された、好ましくは動きの異なる、複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算するものである。具体的には、変位量計算部５０は、画像入力部４８に入力された２つの画像Ａ及びＢ間の変位量（変位量データｆ）を計算するためのものである。即ち、２つの画像ＡとＢの位置合わせするということである。
画像位置合わせ方法については、特に制限的では無く、従来公知の画像位置合わせ方法を始めとして、種々の位置合わせ方法を用いることができる。画像位置合わせ方法としては、例えば、ブロックマッチング法やグラジェント法等を用いて、画像位置毎、例えば画素（ピクセル）毎の対応点を追跡する手法等を挙げることができる。なお、ブロックマッチング法は、画像を、例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、現フレームの関心領域内のブロックに着目し、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、これらを参照して差分を求めることにより、変位量を計算する処理を行うものである。これらの方法については様々な文献において周知であることから、ここでの説明は省略する。
なお、こうして変位量計算部５０で計算された変位量は、画像フレームに対応するピクセル毎の変位量を記録した変位量データｆなどとしてメモリ６０に格納されるのが好ましい。
なお、変位量計算部５０は、信頼性評価部６２及び連続性評価部６４を設けておくのが好ましい。信頼性評価部６２及び連続性評価部６４については、本発明の実施形態２及び３として後述する。
【００４３】
更新度合制御部５２は、図３に示す更新度合制御ステップＳ１４を実施する部分であって、変位量計算部５０で計算された変位量に応じて累積値更新部５４で更新する変位量累積値の更新度合を制御するものである。具体的には、更新度合制御部５２は、変位量計算部５０で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合αを制御するためのものである。即ち、更新度合制御部５２では、計算された変位量に応じて制御される更新度合αを設定する。
更新度合制御部５２では、更新度合αを定めるために、まず、フレーム単位の代表変位量Ｖを計算する。代表変位量Ｖとしては、画像全体の平均をとってもよいし、画像端もしくは画像中央のような特定領域の平均などとしてもよい。平均ではなく、中央値などの他の統計量を用いても構わないのは、勿論である。
【００４４】
更新度合αは、例えば、ｔを時間（時刻）とする時、基準量をＳとすると、下記式（１）で表すことができる。
α（ｔ）＝|Ｖ（ｔ）|／Ｓ                                ………（１）
ここで、基準量Ｓは、更新度合α（ｔ）を規格化するためのものである。本発明では、更新度合α（ｔ）を０〜１に規格化する場合には、実験等によって、例えば、|Ｖ（ｔ）|／Ｓの最大値が１となるように、又は１に近く、１を超えないように、基準量Ｓを設定するのが好ましい。この時、同時に、基準量Ｓを、|Ｖ（ｔ）|／Ｓの最小値が、０となるように、又は０に近く、０より小さくならないように設定するのが好ましい。
このように、更新度合α（ｔ）を設定することにより、動き（変位）が大きい時、今までの変位量蓄積値に対して、最新のフレームの変位の情報、即ち変位量を重く又は大きく反映させることができ、動き（変位）が小さい時、今までの変位量蓄積値に対して、最新のフレームの変位の情報、即ち変位量を軽く即ち小さく反映させることができる。
【００４５】
ところで、被検体の組織が硬い場合や、検査技師（操作者）によるプローブ１２の揺動が小さい、又は停止されている場合には、ほとんど動かないので、ほとんど動きがない時を考慮して、更新度合α（ｔ）を、基準値Ｓ１に対して、変位量蓄積値に組み入れる変位量の下限閾値Ｓ０を設けて、更新度合α（ｔ）の下限値を０とする下記式（２）で表してもよい。
α（ｔ）＝０                          ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|＜Ｓ０
＝（|Ｖ（ｔ）|−Ｓ０）／Ｓ１  ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|≧Ｓ０  ………（２）
一方、動きが激しいときを考慮して、更新度合α（ｔ）を、変位量蓄積値に組み入れる変位量の上限閾値Ｓ２を設け、更新度合α（ｔ）の上限値を１とし、上限値Ｓ２を基準値とする下記式（３）で表してもよい。
α（ｔ）＝（|Ｖ（ｔ）|）／Ｓ２    ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|＜Ｓ２
＝１                      ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|≧Ｓ２  ………（３）
なお、代表変位量Ｖがある上限値を超えたとき、変位計算がうまくいかないことが考えられる場合には、逆にαを小さくする仕組みを組み合わせることもできる。
なお、更新度合αの下限値及び上限値は、それぞれ０及び１に設定されているが、これに限定される訳ではない。
上述した変位量の下限閾値及び上限閾値、並びに、更新度合αの下限値及び上限値は、更新度合制御部５２内の設定部６６によって設定しておくのが好ましい。なお、これらの値は、画像解析システム２２の内部のメモリ６０、又は外部のメモリ等に格納しておき、必要に応じて設定部６６に呼び出して設定するようにしても良いし、操作部３２から入力するようにしても良い。
【００４６】
あるいは、本発明においては、更に、基準値Ｓを動的に決定してもよい。例えば、基準値Ｓ（ｔ）を、下記式（４）のように設定することにより、最大変位量を基準値Ｓに置くことができるし、特に、更新度合α（ｔ）を下記式（５）とすることにより、過去の最大変位量に基づく変位量を維持することができる。
Ｓ（ｔ）＝ｍａｘ｛Ｖ（ｔ）｝                            ………（４）
α（ｔ）＝１      ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|≧Ｓ（ｔ）
＝０      ｉｆ  |Ｖ（ｔ）|＜Ｓ（ｔ）            ………（５）
また、上記では、更新度合α（ｔ）を画像に対して一律の値としたが、画像を複数のセグメントｎ（ｎは２以上の整数）に分割して、セグメント毎の更新度合α（ｎ，ｔ）としても良いし、特に、画素毎の更新度合α（ｘ，ｙ，ｔ）としても良い。これらの場合、代表変位量Ｖをセグメントや画素毎の設定等にしても良い。
【００４７】
累積値更新部５４は、図３に示す累積値更新ステップＳ１６を実施する部分であって、更新度合制御部５２で制御された更新度合及び変位量計算部５０で計算された変位量を用いて変位量累積値を更新するものである。具体的には、累積値更新部５４は、更新度合制御部５２で制御された更新度合α及び変位量計算部５０で計算された変位量ｆを用いて、変位量累積値Ｆを更新するためのものである。
即ち、画像のセグメント又は画素の位置をｘｙ２次元座標で表し、時間（時刻）をｔで表す時、変位量累積値をＦ（ｘ，ｙ，ｔ）で、変位量をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）で表すことができるので、更新度合をα（ｔ）で表すと、変位量累積値Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）は、下記式（６）に従って更新することができる。
Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝｛１−α（ｔ）｝・Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）
＋α（ｔ）・|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|        ………（６）
ここで、Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）は、今回更新された変位量累積値を表し、ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）は、今回計算された変位量を表し、Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）は、今回更新された変位量累積値を表す。
【００４８】
なお、上記式（６）において、更新度合α（ｔ）は、正規化されているので、Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）と|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|との係数の和が１になるように調整されている。このため、今回計算された変位量ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）が小さく、代表変位量Ｖが小さい場合、更新度合α（ｔ）も小さくなるように制御されるので、|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|の係数のα（ｔ）は、Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）の係数の｛１−α（ｔ）｝に比べて相対的に小さくなるように更新度合制御部５２によって制御されることになる。一方、変位量ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）が大きく、代表変位量Ｖが大きい場合、更新度合α（ｔ）も大きくなるように制御されるので、|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|の係数のα（ｔ）は、Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）の係数の｛１−α（ｔ）｝に比べて相対的に大きくなるように更新度合制御部５２によって制御されることになる。
【００４９】
なお、累積値更新部５４は、上記式（６）によって変位量累積値Ｆを更新するものに限定されず、上記式（７）に従って、変位量累積値Ｆを更新しても良い。
Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝Ｃ１・Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）
＋Ｃ２・|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|        ………（７）
上記式（７）において、代表変位量Ｖが小さい時は係数Ｃ２は係数Ｃ１に対して相対的に小さくなり、代表変位量Ｖが大きい時は、係数Ｃ２は係数Ｃ１に対して相対的に大きくなるように、代表変位量Ｖに応じて係数Ｃ１及び係数Ｃ２は更新度合制御部５２によって制御されるのが好ましい。
【００５０】
しかしながら、上記式（６）及び（７）の片側を固定して、例えば上記式（７）において、Ｃ１を１に固定して、Ｃ２をα（ｔ）とすることにより、変位量累積値Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）を、例えば、下記式（８）のようにすることもできる。
Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）
＋α（ｔ）・|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|        ………（８）
本発明において、「相対的な大小」というのは、例えば、上記式（８）において、ある代表変位量Ｖに対するαに対して、別の大きさの異なる代表変位量Ｖに対するαの相対的な大きさを問題にしているものであり、必ずしも「α＞１」や「α＜１」を意味するのではないのは言うまでもない。
更に、変位量累積値Ｆの位置（画素位置等）は、フレーム毎に動くので、変位量計算部５０の計算結果を参照して、上記式（６）を、下記式（９）のように表しても良い。
Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝｛１−α（ｔ）｝・Ｆ（ｘ’，ｙ’，ｔ−１）
＋α（ｔ）・|ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）|        ………（９）
ここで、ｘ’は、ｘの移動前の位置を表し、ｙ’は、ｙの移動前の位置を表す。
【００５１】
ここで、本発明において更新度合制御及び変位量蓄積値更新を行う理由、即ち、上述した更新度合制御部５２による更新度合制御ステップＳ１４及び累積値更新部５４による蓄積値更新ステップＳ１６における本発明の意義について詳細に説明する。
本発明は、変位量を観測する系に対して提案するものである。
まず、単一時刻の観測値のＳ／Ｎ比を向上させる方策として、観測値を累積させることが考えられる。もっとも簡単な式は、単純な総和（積分）を取るものである。つまり、ｆ（ｔ）を時刻ｔの計測値、Ｆ（ｔ）を時刻ｔの累積値とすれば、下記式（１０）のようになる。
Ｆ（ｔ）＝Ｆ（ｔ−１）＋ｆ（ｔ）                      ………（１０）
【００５２】
このようにすることで、単一時刻のｆ（ｔ）ではなく、多数の観測結果の集大成としてのＦ（ｔ）を扱うことでＳ／Ｎ比を向上させることができるようになる。
但し、上記のようにｆ（ｔ）を単純に積算していくと、今回のように画像の動き両ｖ（ｔ）に対してｆ（ｔ）＝ｖ（ｔ）としているときに、例えば、画像が上下に揺れるような解析において、Ｆ（ｔ）の期待値がゼロになってかえってＳ／Ｎ比向上の効率が悪くなってしまう。つまり、ｆ（ｔ）の符号が途中で反転することで、最終的に動きの相和量がゼロ付近に収束してしまうのである。
【００５３】
そこで、本発明では、特に、画像の動きｖ（ｔ）に対して、例えば、ｆ（ｔ）＝|ｖ（ｔ）|（あるいは、ｆ（ｔ）＝ｖ（ｔ）  ｉｆ  ｖ（ｔ）≧０、  ｆ（ｔ）＝０  ｉｆ  ｖ（ｔ）＜０などでも良い。）と置くことにより、画像の正味の動き量を見積もることにより、Ｓ／Ｎ向上の効率を維持することを提案しているのである。
しかしながら、これらの式ままでは不十分である。つまり、時間経過と共に応答性が徐々に悪くなること、特に、有限な値までしか格納できないコンピュータシステムではＦ（ｔ）が発散してしまう危険性があることから、観測時間がある程度以上に長くなり得る系では実用的ではない。
【００５４】
このため、一般的にＩＩＲの一種として知られている累積系では、下記式（１１）のように代替することができる。
Ｆ（ｔ）＝（１−α）・Ｆ（ｔ−１）＋α・ｆ（ｔ）      ………（１１）
ここで「α」は更新比率である。しかし、αを静的に固定してしまうと、動的な観測の変動に対応し切れないことがあると知られている。例えば、αを小さく設定すると出力の安定性は良化するが、代わりに応答性が悪化する。逆に、αを大きく設定すると応答性が良化するが、安定性が悪化する。また、特に動きがないとき、Ｆ（ｔ）は時間と共に減衰してしまう。
【００５５】
そこで、さらに「α」を解析的手法によって制御する「適応フィルタ」と呼ぶ技術が存在する。すなわち、αを時刻によって可変として下記式（１２）のように改良する。
Ｆ（ｔ）＝｛１−α（ｔ）｝・Ｆ（ｔ−１）＋α（ｔ）・ｆ（ｔ）………（１２）
ここで、適応フィルタの「α(t)」をいかに決めるかは様々な研究があり、例えばモデル式を当てはめて誤差を最小化するように解析的に決める手法などが知られている。
本発明は、そのような研究の一成果であって、動き解析を行う画像処理に対して、簡便に、しかも、良好な出力を示すような、上記の「適応フィルタ」の１つを提案するものである。即ち、良好な出力を期待できる大きな変動に対しては、大きな「α」を設定することで、安定性を損なうことなく、ユーザが期待するであろう応答性を良化させることができる。また、ユーザが応答性をむしろ期待しないであろう小さな変動に対しては、小さな「α」を設定することで、安定性を良化させ、しかも、Ｆ（ｔ）の減衰を防ぐことができる。
【００５６】
なお、前述したように、ｆ（ｔ）に入力するｖ（ｔ）の符号を限定することで、良好なＦ（ｔ）を得ようというのも本発明の提案の１つである。
加えて、例えば、本実施形態で示す下記式（１３）では、ｖ（ｔ）＝０の時、自動的にα（ｔ）＝０となることも特徴である。なお、Ｔは、規格化のための基準値である。
α（ｔ）＝|ｖ（ｔ）|／Ｔ    （ｉｆ  |ｖ（ｔ）|＜Ｔ）、
１    （ｉｆ  |ｖ（ｔ）|≧Ｔ）              ………（１３）
即ち、この時、下記式（１４）のようになって、Ｆ（ｔ）が減衰せず、直前の値を保持するようになる。
Ｆ（ｔ）＝｛１−α（ｔ）｝・Ｆ（ｔ−１）＋α（ｔ）・ｆ（ｔ）
＝Ｆ（ｔ−１）                                ………（１４）
【００５７】
即ち、動きを止めた場合、それまでの累積値が保存されるようになるので、例えば、外的に動きを与えながら観測を行っていた場合、外的な動きを停止させることで、画像を止めることができるようになる。つまり、外的な動きを与えて良好な画像が得た後、ゆっくりとその外的な動きを停止させることで、別途新しい動作を付与することなく、その良好な画像を落ち着いて観察できるようになるのである。したがって、本発明により、ユーザに対して自然な操作で適切な画像を簡単に得られる方法を提示したことになる。
なお、上記は、単純なＩＩＲの拡張として適応フィルタの提案例を示したが、別の様々なフィルタなどに対しても、本発明の本質的構成に基づけば、「ｖ」に対して画像変化を制御するような仕組みを簡単に構築することもできる。
本発明において更新度合制御部５２及び更新度合制御ステップＳ１４、並びに累積値更新部５４及び蓄積値更新ステップＳ１６は、以上のように構成される。
【００５８】
続いて、出力部５８を構成する画像変換部５６は、図３に示す画像変換ステップＳ１８を実施する部分であって、累積値更新部５４で更新された変位量累積値を出力画像に変換するものである。具体的には、画像変換部５６は、累積値更新部５４で更新された変位量累積値（累積値データ）Ｆをそのまま、もしくは他の物理量に変換して画像化して、出力部５８の表示部２８のモニタやプリンタ２９に出力するために、変換画像、例えば弾性画像等に変換するためのものである。
画像変換部５６では、例えば、変位量累積値Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）の大きい所を「赤」、小さい所を「青」となるようにスペクトル的に色を変化させてカラー画像化してもよい。
また、画像変換部５６における変換の過程として、画像変換部５６の内部に弾性関係値算出部６８を設けて、変位量累積値Ｆからいったん別の物理量を求めてもよい。例えば、同一の撮影物の変形画像であれば、弾性関係値算出部６８において、変位量累積値Ｆを微分して歪みとし、組織弾性関係値にいったん変換してもよい。その後、このような弾性関係値をルックアップテーブル（ＬＵＴ）などを用いて、最終的に表示すべきカラー画像に変換しても良い。
なお、弾性関係値算出部６８は、画像変換部５６内では無く、画像変換部５６の前段、例えば、累積値更新部５４の内部に設けても良い。
【００５９】
出力部５８を構成する表示部２８は、図３に示す画像表示ステップＳ２０を実施する部分であって、画像変換部５６で変換された弾性画像等の出力画像を表示するものである。具体的には、表示部２８は、画像変換部５６で変換された弾性画像等の変換画像の画像データを出力制御部２６を表示用画像データに変換した後、例えば、ディスプレイやモニタに表示するためのものである。
また、出力部５８を構成するプリンタ２９は、画像変換部５６で変換された弾性画像等の変換画像の画像データを出力制御部２６をハードコピー画像データに変換した後、ハードコピー画像として出力するためのものである。
弾性画像等の出力画像は、表示部２８に表示しても良いし、プリンタ２９から出力しても良いし、両方を行っても良い。
なお、表示部２８及びプリンタ２９では、弾性画像等の出力画像の画像データを数値とみなしてテキストあるいは表形式で出力しても良いし、累積値更新部５４で更新された変位量累積値Ｆの数値自体を画像変換部５６で画像化することなく、そのままテキストあるいは表形式で出力しても良い。
【００６０】
メモリ６０は、本実施形態１の画像解析システム２２で用いられるデータ、及び生成されるデータ等を読み出し可能に格納しておくためのものである。メモリ６０に格納されるデータとしては、例えば、画像入力部４８に入力されたＩＱデータ、ＲＦデータ、Ｂモード画像データ、又は素子データ等の、好ましくは動きの異なる、複数の入力画像データＩ、入力画像データＩから選択された、好ましくは動きの異なる、画像データＡ及びＢ、変位量計算部５０で計算された変位量データｆ、更新度合制御部５２の設定部６６に設定される設定値、例えば、変位量の上限閾値及び下限閾値、更新度合αの上限値及び下限値、基準値Ｓ、Ｓ１等、累積値更新部５４で更新された変位量累積値Ｆ、画像変換部５６で変換された変換画像（画像データ）、その内部の弾性関係値算出部６８で算出された歪みや、弾性関係値、それらが画像化変換された弾性画像等、画像解析システム２２の各部及びそこで実行される各ステップを制御するのに必要な種々の制御データ等を挙げることができる。
なお、メモリ６０に格納された各種のデータは、必要に応じて、画像解析システム２２の各部に読み出されるのは、勿論である。
本発明の実施形態１の画像解析システム２２は、基本的に以上のように構成される。
【実施形態２】
【００６１】
実施形態１の画像解析システム２２のような累積系は、以降の時間全体に影響を及ぼすため、信頼できない値は紛れ込まないようにした方が良い。
このため、本実施形態２においては、変位量計算部５０内に信頼性評価部６２を設け、変位量計算ステップＳ１２における変位量計算において信頼度を評価し、信頼できない値を除外するのが好ましい。
変位量計算部５０（変位量計算ステップＳ１２）の変位量計算において、例えば、ブロックマッチング法を使っている場合、各画素に対し、複数の変位量候補に対する「確からしさ」を得て、その数値が最も高いところを、変位量とする。そこで、その「確からしさ」を信頼度Ｒと見做して、更新度合制御部５２において参照し、例えば信頼度Ｒがある設定された閾値より小さければ、αを所定下限値、例えば０にするようにしてもよい。
また、例えば、Ｂモード画像の場合、画素ごとの輝度は、エコー信号（ＲＦ信号）強度に対応するので、画素ごとに、あるいは画像全体で、ある閾値より暗い画素点、又は画像の場合は更新しないようにしても良い。
【実施形態３】
【００６２】
実施形態１の画像解析システム２２のような累積系は、画像に連続性がある場合に有効である。
このため、本実施形態３においては、変位量計算部５０内に連続性評価部６４を設け、変位量計算ステップＳ１２における変位量計算において、入力された隣接画像データＡ及びＢの連続性を評価し、連続性がない場合には、累積値更新部５４の変位量累積値Ｆ（Ｆ（ｘ，ｙ，ｔ−１）をリセットすることが好ましい。
変位量計算部５０（変位量計算ステップＳ１２）の変位量計算において、例えば、実施形態２の信頼性評価部６２で、画像全体の信頼性Ｒが小さい時、画像に連続性がないと判断して一旦変位量累積値Ｆをリセットする構成としても良い。
なお、変位量累積値Ｆをリセットした場合、画像をホワイトアウト又はブラックアウトさせてもよい。また、変位量累積値Ｆのリセット時のみだけの配慮でなく、起動時を含むリセット直後しばらく、画像をホワイトアウトやブラックアウトから徐々にフェードインさせてもよい。同じように、信頼度Ｒが下がったときなどに徐々にフェードアウトさせてもよい。
【実施形態４】
【００６３】
図２に示す画像解析システム２２を内蔵する図１に示す超音波診断装置１０を、エラストグラフィシステムとして構成した超音波撮像装置の実施例を図４を参照して説明する。
図４に示すように、超音波診断装置１０からなるエラストグラフィシステム７０、即ち超音波撮像装置には、超音波を送受信するためのプローブ１２が付いており、これを生体７２に接触させて連続的に超音波を送信し、受信信号を取得する。特に、エラストグラフィシステム７０では、プローブ１２を生体７２に接触させて軽く上下に揺すりながら連続フレームの超音波受信信号を取得する。
こうして取得された超音波受信信号は、図１に示す超音波診断装置１０の断層画像生成部２０、弾性画像生成部２４、及び出力制御部２６からなるプロセッサ７４に送られ、整相加算や直交検波などの処理を経てＩＱデータ（ＩＱ複素数データ）やそれを輝度（振幅）変換したＢモード画像データに変換される。プロセッサ７４の各部の処理については、図１に示す超音波診断装置１０の説明において詳述されているので、ここでの説明は省略する。ここでは、例えばＢ画像データが入力され、メモリ６０に保存されており、それを処理するものとして説明する。
なお、図４においては、例えば、生体７２、プロセッサ７４内の隣接するフレームのデジタル画像、及びモニタ２８の薄い網点は、被検体組織の画素を示し、濃い網点は、例えば、硬い組織の画素を示すものとする。
【００６４】
ここで、本発明の画像解析システムを組み込んだ超音波撮像装置のエラストグラフィでは、上記メモリ６０に保存された隣同士のフレームデータ（時刻Ｔ＝ｔ−１とＴ＝ｔ）に対して、本発明の画像解析システムを組み込んだプロセッサ７４が処理を実行する。
なお、本発明の画像解析システム２２が行う画像解析方法の各ステップをコンピュータが実行可能な画像解析プログラムとしている場合には、プロセッサ７４には、画像解析プログラムが格納されているものとする。
プロセッサ７４では、弾性画像生成部２４の変位量計算部５０（変位量計算ステップＳ１２）において、隣接フレームデータ同士を比較して、画像位置合わせ、即ち、生体組織部位をフレームの各画素に対応させて隣接フレーム間の対応付けを取ることで、部位ごとの変位量を計算する。
なお、ここで、求めた変位量をさらに補正してもよい。例えば、メディアンフィルタや移動平均などの様々なノイズ除去処理を施してもよいし、あるいは、例えば、圧力モデルに応じて、変位量を補正してもよい。
【００６５】
ところで、従来は、ここで求めた変位量を微分するなどして、弾性関係値に変換してから様々な処理を実施していたが、本発明では、弾性画像生成部２４の累積値更新部５４（累積値更新ステップＳ１６）において、得られた変位量を累積して、変位量累積値としている。このとき、例えば、弾性画像生成部２４の更新度合制御部５２（更新度合制御ステップＳ１４）において、実施形態１で述べたような手法で、更新度合を可変させて変位量累積値を計算する。
本発明では、ここで、ノイズに左右されやすい後段微分前に変位量を累積することで、出力のＳ／Ｎ比を効率的に向上できる。また、出力の質に対応する変位量に基づく適応とすることで、安定性と応答性とを両立できる。なお、変位（速度）の符号を片側に限定して積算することで、プローブの動きが上下反転したポイントにおいても良好な変位量累積値を維持することができる。
【００６６】
次に、求めた変位量累積値Ｆを各音線上で微分し、平均値で規格化する等をすれば、部位間の相対的な組織弾性に相当するデータ（歪み）が得られる。その理由は、均一な圧迫に対して、硬い個所の変位量の微分量は相対的に小さく、軟らかい個所の変位量の微分量は相対的に大きくなるからである。なお、例えば、逆数をとったり比を取ってから対数を取るなど、弾性関係値にはいくつかの変形が考えられるが、基本的には歪みに基づく値である。
エラストグラフィでは、弾性画像生成部２４の画像変換部５６（画像変換ステップＳ１８）において、最終的に上記弾性データを色相変換して、弾性データをカラー画像として扱うのが一般的である。そこで、画像表示ステップＳ２０においては、メモリ６０上に生成されたカラー画像データが表示部２８、即ちモニタ等の表示装置に転送され、視覚化された組織弾性画像が表示される。こうして、順次生成されていく弾性像の動画をモニタで確認する。
【００６７】
ここで、上述した通り、図４（ａ）に示すように、ユーザはプローブ１２を生体７２に接触させて軽く上下に揺すりながら画像を観察するのであるが、従来は、図４（ｄ）に示すように、モニタ２８上に良好な観察用画像が得られたと思っても、直ぐにその観察用画像が置き換わってしまったり、或いは、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、プローブ１２を停止すると、図４（ｅ）及び（ｆ）に示すように、画像が徐々に減衰したり、フェードアウトしてしまうため、ユーザは、一旦装置のフリーズボタンなどを別途操作し、記憶されたフレームを呼び出して得られた画像が適切かどうかを再確認する必要があった。
【００６８】
しかしながら、本発明により、図４（ａ）に示すように、ユーザはプローブ１２を揺することで、図４（ｇ）に示すように、応答性よく良好な観察用画像を得られやすくなり、しかも、所望の画像が得られた場合、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、プローブ１２を停止するだけで、図４（ｈ）及び（ｉ）に示すように、現在モニタ２８に表示されている画像が維持されるようになる。この際、画像が突然止まるのではなく、プローブ１２の動きが遅くなるに連れて、図４（ｈ）及び（ｉ）に示すように、画像の変化が徐々に減少する形を取ることができる。また、画像を実際にフリーズさせているわけではなく、例えば、呼吸や拍動などに対する画像の動きはモニタ２８に反映させることができるので、画像の止まり方が自然であると言える。
【００６９】
そのため、ユーザは、装置やシステムの追加的操作の必要なく、適切な画像を自然に、かつ、ゆっくりと観察できるようになる。もちろん、然る後、フリーズボタンなどを操作することで、現在モニタに表示されている所望の画像を保存することもできる。
本発明の画像解析システムを組み込んだ超音波撮像装置のエラストグラフィシステム７０は、基本的に以上のように構成されるが、例えば、従来方法に習熟したユーザなど、このエラストグラフィの機能を望まない場合に備え、本発明による機能や構成、即ち弾性画像生成部２４をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）できるようにしても良いのは言うまでもない。
【００７０】
なお、本発明に係る画像解析方法は、図３に示すように、まず、画像データの入力ステップ１０において、対象物の、好ましくは動きの異なる連続する複数の画像を入力する。
次に、変位量の計算ステップＳ１２において、入力ステップＳ１０で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する。
次に、更新度合の制御ステップＳ１４において、計算ステップＳ１２で計算された変位量に応じて、後の変位量の累積ステップＳ１６において更新される変位量累積値の更新度合を制御する。
【００７１】
次に、変位量の累積ステップＳ１６において、計算ステップＳ１２で計算された変位量及び制御ステップＳ１４で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する。
次に、出力ステップにおいて、累積ステップＳ１６で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する。
具体的には、出力ステップの画像変換ステップＳ１８においては、累積ステップＳ１６で更新された変位量累積値を変換画像に変換し、その画像表示ステップＳ２０では、画像変換ステップＳ１８で変換された変換画像をモニタ等の表示部２８に表示する。
こうして、本発明の画像解析方法を実施することができる。
【００７２】
また、上述した本発明に係る画像解析方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、必要に応じてコンパイルし、この画像解析プログラムをメモリ（記録媒体）等に記憶して他の情報処理手段によって実行させれば、本発明に係る画像解析システムと同様の機能を実現することができる。
すなわち、本発明の画像解析プログラムは、画像解析のための以下の複数の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、複数の手順は、対象物の、好ましくは連続する複数の画像を入力する手順と、入力手順で入力された複数の画像の隣接画像間の変位を順次解析して対象物の位置毎の変位量を計算する手順と、計算手順で計算された変位量に応じて変位量累積値の更新度合を制御する手順と、変位量及び制御手順で制御された更新度合を用いて変位量累積値を更新する手順と、累積手順で更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する手順とを含む。
また、本発明は、上記画像解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良いことは言うまでもない。
【００７３】
また、本発明の画像解析システム２２及び超音波診断装置１０は、メモリ６０又は制御部３０に付属した図示を省略したメモリに格納された画像解析プログラムによって制御される。すなわち、制御部によってメモリから画像解析プログラムが読み出され、この画像解析プログラムに従って、更新された変位量累積値をそのまま、又は出力画像もしくは他の物理量に変換して出力する機能が実行される。
なお、画像解析プログラムは、このように内蔵メモリや制御部に付属のメモリに格納されるものに限定されず、この画像解析プログラムを、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなど、本発明の画像解析システム及び超音波診断装置に着脱可能に構成されるメモリ媒体（リムーバブル媒体）に記録しておき、リムーバブル媒体に対応するインターフェイスを介して本装置に読み込むように構成してもよい。
【００７４】
以上、本発明の画像解析システム及びこれを組み込んだ超音波診断装置、並びに画像解析方法について詳細に説明したが、本発明は上記種々の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
例えば、図１及び図２に示す各構成要素をハードウエアとして構成しても良いし、コンピュータ等で実行されるソフトウエアとして構成しても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１０    超音波診断装置
１２    超音波プローブ
１４    送信部
１６    受信部
１８    Ａ／Ｄ変換部
２０    断層画像生成部
２２    画像解析システム
２４    弾性画像生成部
２６    出力制御部
２８    表示部（モニタ）
２９    プリンタ
３０    制御部
３２    操作部
３４    格納部
３６    探触子
３８    整相加算部
４０    検波処理部
４２    ＤＳＣ
４４    画像作成部
４６    画像メモリ
４８    画像入力部
５０    変位量計算部
５２    更新度合制御部
５４    累積値更新部
５６    画像変換部
５８    出力部
６０    メモリ
６２    信頼性評価部
６４    連続性判定部
６６    設定部
６８    弾性関係算出部
７０    エラストグラフィシステム
７２    生体
７４    プロセッサ
【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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