(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサで実行可能なプログラムコードを格納するメモリと、プロセッサと、を含むシステムであって、
前記プロセッサで実行できるプログラムコードを前記プロセッサが実行して、前記システムに、
生体組織に第１の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第１方向にせん断波を生成し、
第２方向で前記生体組織内に集束超音波パルスを送信し、
前記集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第１の一つ以上の超音波信号を受信し、
前記受信した第１の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内でせん断波を検出し、
前記検出したせん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セットを特定し、
生体組織に第２の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第３方向にせん断波を生成し、
第４方向で前記生体組織内に第２の集束超音波パルスを送信し、
前記第２の集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第２の一つ以上の超音波信号を受信し、
前記受信した第２の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内の前記第２せん断波を検出し、
前記検出した第２せん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第２セットを特定し、
前記第１セット及び第２セットの少なくとも一つのせん断波伝播特性に基づいて、少なくとも一つのせん断波伝播特定の第３セットを特定し、
前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを表示すること、
を行わせる、システム。
【請求項２】
前記せん断波の検出は、一つ以上の時間位置において受信した前記超音波信号の間の相関、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、又は絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）を計算することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも一つの伝播特性の第１セット又は第２セットの特定は、一つ以上の場合（instance）において検出した前記せん断波の間の相関、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、又は絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）を計算することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサで実行可能なプログラムコードを前記プロセッサが更に実行して、前記システムに、
振動子から前記第２方向に第３の集束超音波パルスを送信させ、この送信が、前記第２方向で前記生体組織内に前記集束超音波パルスを送信してから、当該集束超音波パルスが超音波場の最深位置から前記振動子に戻るまでの間に行われる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記送信された集束超音波パルスは、コード化波形信号を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コード化波形信号は、チャープコード、バーカーコード、ゴーレイコード、又はアダマールコードのうちの一つを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セット、第２セット、又は第３セットは、
前記検出したせん断波の一つ以上に対応する伝播速度と、
実数（ｂ）と前記せん断波伝播速度の二乗（ｃ２）の積（ｂｃ２）と、のうちの一つ以上を含み、
前記せん断波伝播速度は、前記生体組織の変位の二次時間導関数と前記生体組織の変位の二次空間導関数の比の平方根に基づいて計算される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セット、第２セット、又は第３セットは、
前記検出したせん断波の一つ以上に対応する伝播速度と、
実数（ｂ）と前記せん断波伝播速度の二乗（ｃ２）の積（ｂｃ２）と、のうちの一つ以上を含み、
前記せん断波伝播速度の二乗は、前記生体組織の変位の二次時間導関数と前記生体組織の変位の二次空間導関数の比に基づいて計算される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記せん断波の検出は、前記生体組織の変位を特定することを含み、
前記生体組織の変位の特定は、組織カラードプラ速度の時間積分を計算することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
プロセッサで実行可能なプログラムコードを格納する持続的媒体であって、前記プログラムコードは、
生体組織に第１の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第１方向にせん断波を生成し、
第２方向で前記生体組織内に集束超音波パルスを送信し、
前記集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第１の一つ以上の超音波信号を受信し、
前記受信した第１の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内でせん断波を検出し、
前記検出したせん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セットを特定し、
生体組織に第２の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第３方向にせん断波を生成し、
第４方向で前記生体組織内に第２の集束超音波パルスを送信し、
前記第２の集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第２の一つ以上の超音波信号を受信し、
前記受信した第２の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内で前記第２せん断波を検出し、
前記検出した第２せん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第２セットを特定し、
前記第１セット及び第２セットの少なくとも一つのせん断波伝播特性に基づいて、少なくとも一つのせん断波伝播特定の第３セットを特定し、
前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを表示すること、を行うようにデバイスによって実行され得る、媒体。
【請求項１１】
前記せん断波の検出は、一つ以上の時間位置において受信した前記超音波信号の間の相関、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、又は絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）を計算することを含む、請求項１０に記載の媒体。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの伝播特性の第１セット又は第２セットの特定は、一つ以上のインスタンスにおいて検出した前記せん断波の間の相関、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、又は絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）を算出することを含む、請求項１０に記載の媒体。
【請求項１３】
振動子から前記第２方向に第３の集束超音波パルスを送信することを更に含み、この送信は、前記第２方向で前記生体組織内に前記集束超音波パルスを送信してから、当該集束超音波パルスが超音波の音場（フィールド）の最深位置から前記振動子に戻るまでの間に行われる、請求項１０に記載の媒体。
【請求項１４】
前記送信された集束超音波パルスは、コード化波形信号を含む、請求項１０に記載の媒体。
【請求項１５】
生体組織に第１の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第１方向にせん断波を生成し、
第２方向で前記生体組織内に集束超音波パルスを送信し、
前記集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第１の一つ以上の超音波信号を受信し、
前記受信した第１の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内でせん断波を検出し、
前記検出したせん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セットを特定し、
生体組織に第２の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第３方向に第２せん断波を生成し、
第４方向で前記生体組織内に第２の集束超音波パルスを送信し、
前記第２の集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第２の一つ以上の超音波信号を受信し、
受信した第２の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内で第２せん断波を検出し、
前記検出した第２せん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第２セットを特定し、
前記第１セット及び第２セットの少なくとも一つのせん断波伝播特性に基づいて、少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを特定し、
前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを表示する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ（超音波イメージング方法及び装置）」の名称で２０１１年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４６９，２９５号の優先権を主張するものであり、前記仮特許出願は、その開示内容全体を本願明細書の一部として援用する。
【０００２】
本明細書に記載したシステム及び方法は、概して超音波イメージングの分野に関する。より具体的には、下記に記載した実施形態は、組織内でせん断波の速度を測定する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
病的状態は、生理的状態に然るべき状態よりも硬化した軟組織を生じ得る。したがって、医師は、触診法を利用して身体内の硬組織を見つけることで病的状態を識別する。例えば、乳癌は、健康な乳房組織よりも概して硬いことが知られており、触診法で硬いしこりとして検知できる。
【０００４】
組織内のせん断波の伝播速度と組織の剛性（ヤング率又はせん断弾性率）の関係は下記の式で表される。
【数１】
0005882447.tif 000002
上式において、ｃはせん断波の伝播速度、Ｅはヤング率、ρは組織密度である。したがって、癌又は他の病的状態は、組織の中を通るせん断波の伝播速度を測定することによって組織内で検知できる。
【０００５】
せん断波は、組織に強い超音波パルスを付与することによって組織の内部に生成され得る。超音波パルスは、高振幅で存続期間が長く（例えば、１００マイクロ秒程度）なり得る。超音波パルスが音響放射力を生成し、この音響放射力が組織を押すことで、超音波パルスの方向に沿って組織の層をスライドさせる。組織のこのようなスライド（せん断）移動は、低周波数（例えば、１０〜５００Ｈｚ）のせん断波と見なすことができ、超音波パルスの方向に垂直な方向に伝播し得る。超音波パルスは、組織内で１５４０ｍ／ｓの速度で伝播できる。ただし、せん断波は、組織内でよりゆっくりと、約１〜１０ｍ／ｓのオーダーで伝播する。
【０００６】
組織の動きは概ね軸方向（すなわち、超音波パルスの方向）に沿っているため、せん断波は、従来の超音波ドプラ技術を用いて検出することができる。この点で、超音波ドプラ技術は、軸方向の速度の検出に最も適している。これに代えて、せん断波は、音響放射力によって生じる組織変位を測定することで検出されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／４６９，２９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
せん断波の伝播速度を正確に測定するためには、高速で、又は毎秒数千フレームという速いフレームレートでせん断波を追跡する必要がある。フレーム内の画像は、数百の超音波ラインで構成することができる。通常の超音波イメージングの一般的なフレームレートは、約５０フレーム／秒であるが、このフレームレートは、せん断波の伝播を追跡するには遅すぎる。したがって、良好な信号対雑音比及び優れた空間解像度を維持しながら、フレームレートを上昇させる必要がある。また、組織の硬さの表示を効果的に提供する必要もある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的にかなう好適な方法は、生体組織に第１の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第１方向にせん断波を生成し、第２方向で前記生体組織内に集束超音波パルスを送信し、前記集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第１の一つ以上の超音波信号を受信し、前記受信した第１の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内でせん断波を検出し、前記検出したせん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セットを特定し、生体組織に第２の超音波パルスを付与して、前記生体組織内で第３方向に第２せん断波を生成し、第４方向で前記生体組織内に第２の集束超音波パルスを送信し、前記第２の集束超音波パルスに反応して生成された、前記生体組織からの第２の一つ以上の超音波信号を受信し、受信した第２の一つ以上の超音波信号に基づいて、前記生体組織内で第２せん断波を検出し、前記検出した第２せん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性の第２セットを特定し、前記第１セット及び第２セットの少なくとも一つのせん断波伝播特性に基づいて、少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを特定し、前記少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットを表示する、ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】音響放射力によるせん断波の生成を示す図である。
【図２Ａ】いくつかの実施形態の超音波イメージングシステムを示す図である。
【図２Ｂ】いくつかの実施形態に係る複合画像プロセッサの図である。
【図３】従来の超音波イメージングシステムの図である。
【図４】複数の超音波送信／受信ビームを示す図である。
【図５】超音波送信ビーム及び複数の超音波受信ビームを示す図である。
【図６】二乗したせん断波伝播速度のカラーコーディング図である。
【図７】二乗したせん断波伝播速度のカラーコーディング図である。
【図８】音響放射力によるせん断波の生成及びせん断波の伝播を示す図である。
【図９】せん断波のスライド移動を示す図である。
【図１０】せん断波の伝播を示す図である。
【図１１】せん断波の伝播を示す図である。
【図１２】組織内の、二乗したせん断波伝播速度の色分け画像の例を示す図である。
【図１３】音響放射力によって引き起こされる組織変位を示す図である。
【図１４】ＲＧＢ表現で構成されたカラーコーディングバーによる、二乗したせん断波速度ｃ２のスケール図である。
【図１５】超音波振動子を基準とした超音波座標系を示す図である。
【図１６】ステアリングされた音響放射力を示す図である。
【図１７】ステアリングされた超音波ビームを示す図である。
【図１８】ステアリングされた超音波ビームを示す図である。
【図１９】第１の超音波ビームステアリング角度におけるせん断波特性を示す図である。
【図２０】第２の超音波ビームステアリング角度におけるせん断波特性を示す図である。
【図２１】第３の超音波ビームステアリング角度におけるせん断波特性を示す図である。
【図２２】いくつかの実施形態に係るせん断波特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態について、付属の図面の図を参照しながら説明する。図において、同様の参照番号は図面全体を通じて同様の要素を表す。本発明の実施形態を詳しく説明する前に、実施形態は、その応用において、下記の説明に記載された例、又は図面に記載された例の詳細内容に限定されないことを理解されたい。各種の用途及び各種の方式で他の実施形態を実施又は実行することができる。また、本明細書で用いる表現及び用語は、説明を目的としたものであり、限定と見なされるべきではないことも理解されたい。本明細書において「含む」、「から成る」、又は「有する」、及びその変化形を用いる場合は、その後に列挙した項目及びその等価物を包含すると共に、追加の項目をも含むことが意図される。「搭載された」、「接続された」、及び「結合された」という表現は、幅広い意味で用いられ、搭載、接続、及び結合を直接的に行うことと、間接的に行うことの両方を含む。また、「接続される」及び「結合される」ことは、物理的若しくは機械的な接続又は結合に限定されない。
【００１２】
音響放射力は、図１に示すように、強い超音波パルス１２０によって生成される。超音波パルス１２０は、高振幅であると共に、長い存続期間（例えば、１００マイクロ秒程度）を示す。超音波パルス１２０は、超音波振動子アレイ１１０から送信される。超音波パルス１２０は、生体組織１６０内で焦点１３０に集束され、その焦点１３０において組織１６０を圧迫する音響放射力となる。超音波パルス１２０は、複数回に亘って送信されてよく、送信された複数の超音波パルスは、それぞれ異なる焦点に集束されてよい。
【００１３】
組織１６０は、主に、超音波パルス１２０の軸方向に押されて、横方向、又は軸方向以外の方向（すなわち、垂直方向）に伝播し得るせん断波１４０，１５０を生成する。せん断波１４０，１５０の伝播速度は、組織１６０の硬さ（ヤング率又はせん断弾性率）によって異なる。数式１に示されるように、組織が硬いほど、せん断波の伝播速度が速くなる。癌などの病的状態は、組織をより硬くするため、伝播速度を特定することによってその状態を診断できる。例えば、せん断波伝播速度は、組織の状態に応じて、１ｍ／ｓから１０ｍ／ｓまで変化し得る。
【００１４】
せん断波は組織の移動（又は動作）によって特徴付けられるため、せん断波は、超音波ドプラ技術（例えば、ＵＳ４５７３４７７，ＵＳ４６２２９７７，ＵＳ４６４１６６８，ＵＳ４６５１７４２，ＵＳ４６５１７４５，ＵＳ４７５９３７５，ＵＳ４７６６９０５，ＵＳ４７６８５１５，ＵＳ４７７１７８９，ＵＳ４７８０８３７，ＵＳ４７９９４９０，ＵＳ４９６１４２７を参照）で検出できる。この組織運動（動作）を検出するために、組織に向かって複数回、超音波パルスを送信すると、その超音波は、組織内の散乱体によって散乱されて、超音波振動子によって受信超音波信号として受信される。超音波アレイ振動子からの受信超音波信号は、集束及びステアリングのための遅延若しくは相回転、又はその両方の適用後に、フィルタリング、増幅、デジタル化、アポタイズ（apotize）、及びビーム成形（すなわち、可算）される。これらの処理ステップは、順序を入れ替えることができる。受信したビーム成形済みのＲＦ超音波信号は、直交復調されて、複素ドプラＩ−Ｑ信号になる。カラードプラ法において、超音波は、パルス繰り返し周波数（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＰＲＦ）で送信され、速度は、受信超音波信号の周波数シフト（ドプラシフト周波数）として検出される。受信超音波は、送信された超音波の周波数と同じ周波数の同相（０度）基準信号及び直交（９０度）基準信号と混合される。
【００１５】
一般に、複素Ｉ−Ｑ信号は、ドプラシフト周波数の導出に利用されるが、これは、ドプラシフト周波数と血流速度とが下記の関係を有するためである。
【数２】
0005882447.tif 000003
上式において、Δｆはドプラシフト周波数、ｆｔは送信周波数、ｖは血流速度、θは超音波ビーム方向と速度ベクトルとが成す角度、ｃＳは音速である。したがって、ドプラシフト周波数は、速度方向と超音波ビーム方向の間の角度に左右されるものであり、超音波カラードプラシステムが取得できる測定値である。
【００１６】
カラードプラの場合は、サンプリング信号数を数個に限定することができる。したがって、通常は、自己相関技法を利用して、Ｉ−Ｑ信号間の位相差を特定し、その後でドプラシフト周波数及び速度を次のように求める。カラードプラのＩ−Ｑ信号ｚ（ｍ）＝ｘ（ｍ）＋ｊｙ（ｍ）を利用して、下記の数式に示すように「自己相関」ｒを算出する。ここで、ｚ（ｍ）は複素Ｉ−Ｑドプラ信号、ｘ（ｍ）は同相（実数）信号、ｙ（ｍ）は直角位相（虚数）信号で、ｍは信号番号を表し、ｊは虚数単位、＊は複素共役を表す。
【数３】
0005882447.tif 000004
【００１７】
ｒの実数（Ｒｅ  ａｌ（ｒ））部と虚数（Ｉｍ  ａｇ（ｒ））部とを用いて、下記の式に示すようにφを求める。
【数４】
0005882447.tif 000005
【００１８】
通常、ｔａｎ−１は、−０．５πから０．５πのみを提供するため、複素座標の複素値ｒの位置を利用して、−πからπの範囲のφを導出できる。次に、位相（すなわち、カラードプラ位相）φが、下記の数式に示すようにドプラシフト周波数に相関される。
【数５】
0005882447.tif 000006
【００１９】
受信した複素ベースバンド超音波信号間の相関をこのように取得して、組織の速度又は移動を検出する。
【００２０】
組織の移動は、移動を監視するために、複数の超音波ビーム（例えば、図５の５４０，５４５，５５０）によって組織領域のフィールド内の複数の横方向のポイントで検出される。この移動には、複数の横方向のポイント（又は複数の超音波ビーム）におけるせん断波の動きが反映されている。このため、検出した組織移動からせん断波の横方向の伝播速度を割り出すことができる。
【００２１】
これに代えて、せん断波は、図１３に記載したように、音響放射力によって引き起こされる組織変位を測定することによって検出でき、その音響放射力は、強力な超音波パルスによって引き起こされる。組織１３１０は、音響放射が付与される前には位置１３２０に存在し、音響放射力が付与された後、位置１３３０に移動する。強力な超音波パルスによって生じる組織変位を測定するために、超音波振動子１３０５から組織に向かって超音波パルスが送出されると、超音波パルスは、組織内の散乱体から散乱されて、振動子１３０５に送り返され、当該振動子１３０５によって受信超音波信号として受信される。超音波パルスがある深さで集束されると、集束されない超音波パルスと比べ、結果的に得られる受信超音波信号の信号対雑音比が向上する。組織から受け取った超音波信号間の相関関係を利用して、音響放射力に起因する組織１３１０の変位１３４０（位置１３２０から位置１３３０までの変位）を取得でき、その後、組織１３１０を追跡することができる。これにより、超音波パルスは、音響放射力によってせん断波が生成された後、せん断波を追跡することができる。
【００２２】
第１の超音波パルスから生じ、且つ、音響放射力が付与される前に組織１３１０から受け取る超音波信号と、音響放射力が付与された後で第２の超音波パルスから生じる受信超音波信号とを相互相関させて、受信超音波信号の間の最大一致を見つけ出す。この最大一致は、組織と、音響放射力に起因する組織変位とを追跡するための最大相関値を求めることによって特定できる。したがって、組織変位が観察又は測定されたときに、せん断波が検出される。変位及び組織速度は、変位が組織速度ｖＳの時間積分∫ｖＳｄｔである点で関係付けることができる。したがって、組織変位は、カラードプラ速度の時間積分を計算することによって取得できる。受信超音波信号は、ＲＦ（無線周波数）信号、ＩＦ（中間周波数）信号、又は復調後のベースバンド信号であってよい。これに代えて、変位を更に微分して、組織の歪みを求めてもよく、この歪みを更に利用して、せん断波伝播速度を検出できる。
【００２３】
前項における信号の相関ＣＣ（ｔ，τ）は、下記の数式で表せる。
【数６】
0005882447.tif 000007
上式において、ＣＣ（ｔ，τ）：相互相関、Ｓ１（ｔ’）：第１の超音波送信からの受信信号、Ｓ２（ｔ’−τ）：第２の超音波送信からの受信超音波信号、Ｗ：ウィンドウ長さ、ｔ：時間、ｔ’：時間、τ：時間変位である。最大相互相関（又は最大一致）となる時間変位値τにより組織変位が決まる。補間関数（例えば、三次スプライン）を用いた信号の補間を相互相関前に実行することで、空間解像度を上げることができる。
【００２４】
相互相関は、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、又は絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）を用いて次のように置換できる。
【数７】
0005882447.tif 000008
【数８】
0005882447.tif 000009
【数９】
0005882447.tif 000010
【数１０】
0005882447.tif 000011
Ｓ１は、第１の超音波送信から受信した変位前の超音波信号、Ｓ２は、第２の超音波送信から受信した変位後の超音波信号である。Ｎ：信号ウィンドウ内の信号数。ｋ：信号数別のウィンドウ変位、τに相当。ｌ：ウィンドウの位置。ｐは実数。ＳＡＤ，ＳＳＤ，ＳＣＤ，ＳＰＤの場合、組織変位は、ＳＡＤ，ＳＳＤ，ＳＣＤ，ＳＰＤがそれぞれ最小（すなわち最大一致）となるｋの値に基づいて決定される。
【００２５】
図８及び図９を用いて、せん断波の生成及び検出について詳細に説明する。強い超音波パルス８２０が、超音波振動子８１０，９１０から一回又は複数回、組織８６０，９６０に付与されると、超音波パルスから生じる音響放射力によって引き起こされるせん断波の振幅が増大する。せん断波は、組織内で極めて短時間のうちに減衰するため、振幅が大きくなるにつれて伝播距離が長くなる。一つ以上の超音波パルスは、一つの焦点、又は異なる複数の焦点に集束されてよい。超音波パルスは、組織の層を圧迫する音響放射力を生成するため、組織の移動８３０，９１０は、図９に示すように、主に軸（垂直）方向に生じる。組織層の移動９１０は、隣接する組織層の移動９２０，９２５を主に軸方向に発生させる。そして、組織層の移動９２０，９２５は、更に次の組織層の移動９３０，９３５を生じ、この移動が、更に隣接する組織層の移動９４０，９４５を引き起こす。この連続した組織移動が、図８に示すような横（水平）方向におけるせん断波８４０，８５０の伝播である。音響放射力によって引き起こされる組織の移動（又は動き）は、主に軸方向に沿ったものであるため、この動きは、軸方向の動きを感知するカラードプラ技法で検出できる。
【００２６】
例えば、カラードプラ技法は、前述したように、またこの分野において知られているように、複数の超音波パルスを送受信し、受信した超音波信号間の位相差を特定して、自己相関技術を用いて組織又は血流の速度を算出するものである。速度に加えて、カラードプラ信号の分散値（variance）やパワーを算出してもよい。移動している組織及び血液の従来の表示と同様に、上記のパラメータの一つを利用して、図１０及び図１１に示すようにせん断波を表示してもよい。せん断波１０４０（１１４０），１０５０（１１５０）が、ある一つの時間を表すカラードプラフレーム内で特定されると、その次の瞬間、又は次のフレームにおいて、せん断波１０６０（１１６０），１０７０（１１７０）が特定されると想定される。せん断波の画像フレームをより多く取得することで、せん断波を追跡して、せん断波伝播ムービーを作成することができる。代替の実施形態において、音響放射力に起因する組織の変位を検出してもよい。
【００２７】
図１０及び図１１に、２つの時点におけるせん断波の伝播状態を示す。矢印１０８０，１０９０で示したような局部のせん断波伝播速度は、２つの時点におけるせん断波の２つの画像を相関させることによって求められる。より多くのせん断波の画像フレームを利用して、より多くの画像領域内でせん断波の伝播を追跡することで、後述するように、二次元画像内に局部のせん断波伝播速度、又は二乗したせん断波伝播速度を表示できる。
【００２８】
第１フレームの信号Ｓ１と第２フレームの信号Ｓ２の相関係数（ＣＣＶ）は、下記のように、スペックルトラッキングとして取得できる。
【数１１】
0005882447.tif 000012
上式において、Ｓ１ｘ，ｚは、第１フレームのｘ，ｚにおける超音波信号、Ｓ２ｘ＋Ｘ，ｚ＋Ｚは、第２フレームのｘ＋Ｘ，ｚ＋Ｚにおける超音波信号で、
0005882447.tif 000013
は、第１フレームの信号のウィンドウ内の平均信号値、
0005882447.tif 000014
は、第２フレームの信号のウィンドウ内の平均信号値である。座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は、図１５において、超音波振動子１５１０を基準に示されている。縦軸ｙは、図１５の紙面に対して垂直であるが、説明のために若干異なる状態で図示されている。
【００２９】
最大相関係数が得られる変位Ｘ，Ｚは、適正なスペックルトラッキング及び距離を決定し、ひいては速度（すなわち時間に応じた距離）を決定する。
【００３０】
１Ｄの場合と同様に、相関係数は、下記のように、絶対差の和（ＳＡＤ）、二乗差の和（ＳＳＤ）、絶対三乗差の和（ＳＣＤ）、及び絶対べき乗差の和（ＳＰＤ）で置き換えることができる。
【数１２】
0005882447.tif 000015
【数１３】
0005882447.tif 000016
【数１４】
0005882447.tif 000017
【数１５】
0005882447.tif 000018
ｐは実数、ｍ及びｎは整数である。２Ｄスペックルトラッキングを１Ｄスペックルトラッキングに近似化して、せん断波伝播速度及び二乗したせん断波伝播速度を得ることもできる。数式は、変位の測定に用いたものと同様である。
【００３１】
これに代えて、せん断波の式（１６）を利用して、下記のようにせん断波伝播速度を導出してもよい。
【数１６】
0005882447.tif 000019
【００３２】
上式において、ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ、ρは組織密度、μはせん断弾性率、ｕｉは変位ベクトルであり、図１５に示すように、ｘは横座標、ｙは縦座標、ｚは軸座標である。非圧縮性材料において、ヤング率Ｅ及びせん断弾性率μは下記の関係にある。
【数１７】
0005882447.tif 000020
したがって、二乗したせん断波伝播速度は、次式に示すように、密度に対するせん断弾性率の比として取得できる。
【数１８】
0005882447.tif 000021
数式１６内の変位成分ｕｚの一つは、上述したように、相互相関によって求めることができる。数式１６のｚ成分を数式１８に組み込むことによって、せん断波伝播速度の二乗及び速度が、次のように得られる。
【数１９】
0005882447.tif 000022
且つ、
【数２０】
0005882447.tif 000023
したがって、せん断波伝播速度は、変位の二次時間導関数と変位の二次空間導関数の比の平方根として取得される。同様に、せん断波伝播速度の二乗は、変位の二次時間導関数と変位の二次空間導関数の比として取得される。縦方向の変位の空間導関数
0005882447.tif 000024
は、他の空間導関数と比べて無視できる大きさであると考えられるため、せん断波伝播速度の二乗及びせん断波伝播速度は、他の測定値から取得されてよい。
【００３３】
せん断波周波数を監視及び追跡、更に言うと高速又は速いフレームレートで追跡することが望ましい。フレームレートを高速化するために、幅広の集束超音波パルス５２０を送信することができ、図５に示すように、複数の超音波信号５４０，５４５，５５０を同時に受信できる。既に説明したように、受信した超音波ビームを利用して、せん断波を検出し、そのせん断波からせん断波伝播特性（すなわち速度及び二乗速度）を導き出す。集束された送信超音波ビーム５２０は、せん断波の検出中に、結果的に得られる受信超音波ビームの良好な信号対雑音比を維持することに特によく適合できる。
【００３４】
一部の実施形態において、複数の超音波ビーム（パルス）を同時に付与して、組織フィールドに送信し、図４に示すように、送信超音波パルス毎に複数の超音波ビーム（パルス）を受信することでフレームレートが向上する。図４において、超音波パルス４２０，４３０は、超音波振動子アレイ４１０から生体組織４８０に向かって同時に送信される。各送信超音波パルス４２０，４３０に対して、複数の超音波受信信号４４０，４４５，４６５，４６０，４６５，４７０が同時に受信される。複数の超音波パルスは、同時に、又は略同一のタイミングで送信されてよい。複数の超音波パルスは同時に送信されてよい。あるいは、第２の超音波パルスは、第１の超音波パルスが送信された後で、その第１の超音波パルスが超音波場の最深部から超音波振動子に戻るまでの間に送信されてもよい。この送信方法により、フレームレートが向上する。
【００３５】
図４に、同時に送信された２つの超音波パルスの例を示すが、２つより多くの送信超音波パルスも利用できる。一部の実施形態において、同時の複数の超音波信号の分離を向上させるために、コード化された超音波波形を送信してもよい。例えば、チャープコード、バーカーコード、ゴーレイコード、又はアダマールコードを用いて、超音波パルスをより適切に分離することができる。繰り返すが、既に説明した方法を利用して受信信号を分析することで、複数のポイントにおける組織移動を特定し、特定した組織移動からせん断波伝播特性を導出する。
【００３６】
せん断波の画像は、イメージングフィールド内の複数のポイントで検出された運動（又は速度）に基づいて生成できる。超音波の後の送受信シーケンスにより、複数の時点におけるせん断波の複数の画像を生成できる。次に、せん断波の画像間の相関を計算して、せん断波伝播速度及びその速度の二乗を前述したように求める。これに代えて、音響放射力によって生じる組織変位を特定し、その変位の二次時間導関数と二次空間導関数の比の平方根としてせん断波伝播速度を算出する。同様に、せん断波伝播速度の二乗は、前記変位の二次時間導関数と二次空間導関数の比として算出される。
【００３７】
一部の実施形態において、検出したせん断波の伝播速度（ｃ）を表示することができる。一部の実施形態において、検出したせん断波の伝播速度の二乗（ｃ２）を表示してもよい。有利な点として、伝播速度の二乗（ｃ２）は、数式１に示したように、伝播速度（ｃ）よりも密接にヤング率又はせん断弾性率に対して関連付けできる。したがって、伝播速度の二乗（ｃ２）は、実際の硬さについての効率的な代用表現を提供できる。一部の実施形態において、伝播速度の二乗（ｃ２）は、３倍した値で表示されてもよい。組織密度が１ｇ／ｃｍ３に近い場合、この数値（すなわち、３ｃ２）は、実際のヤング率に近くなり得る。一部の実施形態では、任意の実数（ｂ）と二乗伝播速度（ｃ２）の積（ｂｃ２）が表示されてよい。組織の密度は未知で推測せざるを得ないことから、実際の硬さの判断は難しく、間違いを生じやすい。
【００３８】
カラーコーディング技法、グレースケール技法、又はグラフィックコーディング技法を利用して、せん断波伝播特性（すなわち、速度ｃ又は二乗速度ｃ２）をユーザに提示することができる。一部の実施形態において、組織内のせん断波の伝播速度の二乗（ｃ２）は、二次元カラー画像で表示される。一部の実施形態において、グラフィックコーディング画像及び二次元画像の少なくともいずれかを利用して、伝播速度ｃ又は二乗速度ｃ２を提示してよい。
【００３９】
せん断波伝播速度の二乗ｃ２の小さい方の値は赤色を用いてコード化されてよく、ｃ２の大きい方の値は青色を用いてコード化されてよい。例えば、図６に示す判例には、赤色の組織領域が小さいｃ２値（例えば、１ｍ２／ｓ２）に対応するせん断波を含み、青色の組織領域が大きいｃ２値（例えば、１００ｍ２／ｓ２）に対応するせん断波を含むことが示されている。実施形態は、色基準のコーディングに限定されない。組織内のせん断波伝播特性の画像は、グレースケールや、図形（例えば、垂直線、水平線、斜影線、密度が異なるドットパターン等）と色との各種の組み合わせを用いてコード化されてよい。
【００４０】
伝播速度の二乗（ｃ２）を求めた後、ｃ２は、図６に示すように、色の波長に基づいて線形にコード化できる。例えば、組織領域内のｃ２が５０ｍ２／ｓ２であると判明した場合、その組織領域は、黄色６３０を用いて表示されてよい。
【００４１】
これに代えて、せん断波伝播速度の二乗（ｃ２）のカラーコーディングは、図７に示すように定義されてよい。二乗した断波伝播速度の小さい方の値に対応する組織領域が青７１０として表示され、前述の二乗した速度の大きい方の値に対応する領域が赤７２０として表示されてもよい。異なるコーディング方法を利用して、せん断波の伝播速度の二乗（ｃ２）又は伝播速度ｃを提示することもできる。例えば、カラーコーディングは、色相、輝度、及び他の色特性に基づいたものであってよい。カラーコード化スケールに、せん断波伝播速度の二乗又は同速度の、図６及び図７とは異なる最大値及び最小値を提示してもよい。したがって図６及び図７における１００ｍ２／ｓ２の最大二乗速度及び１ｍ２／ｓ２の最小二乗速度は、例示のみを目的としたもので、請求項の範囲を限定するものではない。他の値が、コーディングスケールの最大値又は最小値を表してもよい。
【００４２】
赤、緑、及び青（ＲＧＢ）の値に基づいたカラーコーディングを利用して、図１４に示すようにせん断波の伝播速度ｃ又はその二乗（ｃ２）を表してもよい。本例（図１４）において、組織内のせん断波伝播速度の二乗（ｃ２）は、ＲＧＢの値１４２０，１４３０，１４４０に基づくカラーコーディングバー１４１０に従って表示される。二乗したせん断波伝播速度は、本例において、カラーコーディングバー１４１０内に２５６色で表される通り、２５６個の値を持つ。最小の二乗速度ｃ２（０）１４１２は、Ｒ（０）１４２２と、Ｇ（０）１４３２と、Ｂ（０）１４４２の組み合わせから成る色によって表される。中央の二乗速度ｃ２（１２７）１４１５は、Ｒ（１２７）１４２５と、Ｇ（１２７）１４３５と、Ｂ（１２７）１４４５の組み合わせから成る色で表される。最大の二乗速度ｃ２（２５５）１４１８は、Ｒ（２５５）１４２８と、Ｇ（２５５）１４３８と、Ｂ（２２５）１４４８の組み合わせから成る色で表される。本例において、Ｒ（２５５）は、赤指数２５５に対応する赤色を示すのみであり、必ずしも最も明るい赤色である２５５の赤色値を示すわけではない。同様に、Ｇ（２５５）は、緑指数２５５に対応する緑色を表し、Ｂ（２５５）は、青指数２５５に対応する青色を表す。
【００４３】
これに代えて、赤、緑、青、黄を用いて、カラーコーディングバーを定義してもよい。また、色相に基づいたカラーコーディングバーも利用できる。
【００４４】
図１２に、ヒトの軟組織（例えば、胸部）内のせん断波伝播速度の二乗ｃ２を表示するカラーコード化画像１２６０の例を示す。カラーコーディングスケール１２５０が図示されており、カラーコード１２１０（すなわち、赤色を表すコード、ただしこの白黒の文書では白として表示されている）は、二乗したせん断波伝播速度の値が小さいものを表し、カラーコード１２２０（すなわち、青色を表すコード、ただしこの白黒の文書では斜影線として表示されている）は、二乗したせん断波伝播速度の値が大きいものを表す。
【００４５】
コーディングスケール１２５０に基づき、カラーコード化画像１２６０は、伝播速度の二乗ｃ２の大きい領域１２８０を含むことが判る。せん断波伝播速度の二乗ｃ２はヤング率に比例するため、領域１２８０に対応する組織領域は硬くなっている可能性が高い。腫瘍は一般に硬いため、画像１２６０は病的状態を示すと想定される。
【００４６】
カラーコーディング法は、伝播速度の二乗値が大きいせん断波を含む領域と、伝播速度の二乗値が小さいせん断波を含む領域との間の効率的な区別を提供する。したがって、カラーコーディング法は、軟組織領域内の硬い組織領域の効率的な識別を可能にする。せん断波伝播速度又はその二乗を表示する画像は、例えば、Ｂモード画像や複合Ｂモード画像のような超音波の通常の画像、並びにカラードプラ画像及びスペクトルドプラ画像の少なくともいずれかと組み合わせる（例えば、重ね合わせる）ことができる。これに代えて、せん断波伝播速度の二乗、又は伝播速度は数値的に表示されてよい。一部の実施形態において、せん断波伝播速度の二乗は、グレースケールで表示されても、又は色ではなく図形等を用いる他のグラフィックコーディング法に基づいて表示されてもよい。例えば、グレースケールコーディング法を用いて、せん断波伝播速度又はせん断波伝播速度の二乗の値が小さいものを黒色、又は暗いグレーで表示し、せん断波伝播速度又はせん断波伝播速度の二乗の値が大きいものを明るいグレー、又は白色で表示することができる。
【００４７】
図３に、Ｂモードイメージング、ドプラスペクトル、及びカラードプライメージングを用いる従来の超音波診断イメージングシステムの図を示す。このシステムは、他のイメージングモード、例えば、弾性イメージング、３Ｄイメージング、リアルタイム３Ｄイメージング、組織ドプライメージング、組織ハーモニックイメージング、コントラストイメージング等を含むことができる。超音波信号は、送受信スイッチ３２０を介して送信機／送信ビームフォーマ３１０によって駆動される超音波プローブ３３０から送信される。プローブ３２０は、超音波振動子の素子アレイで構成することができ、その各素子が、送信機／送信ビームフォーマ３１０によって、異なる遅延時間を用いて個別に駆動されることで、送信超音波ビームが集束され且つステアリングされる。受信ビームフォーマ３４０は、スイッチ３２０を介してプローブ３３０から受信超音波信号を受け取り、その信号３２５を処理する。受信ビームフォーマ３４０が、信号に遅延処理及び位相処理の少なくともいずれかを行い、その結果得られた信号は、受信超音波ビームを集束させ且つステアリングするように加算される。受信ビームフォーマ３４０は、アポディゼーション、増幅、及びフィルタリングを適用してもよい。
【００４８】
代替の実施形態において、音響放射力のための超音波ビーム１６２０は、図１６に示すように、超音波ビーム角度ステアリングのための適切な遅延を与えることによってステアリングできる。一例として、超音波ビーム１６２０は、図１６の右側にステアリングされる。せん断波は、図１７及び図１８に示すように、ステアリングされた送信超音波ビーム１７２０，１８２０，１８３０を利用して検出されてもよい。
【００４９】
せん断波伝播速度及び速度の二乗は、前述したように全ての画像ポイントにおいて、２つ以上のステアリング角度で送信された超音波ビームを用いて特定することができる。このとき、所定の画像ポイントについてのせん断波伝播速度、又はせん断波伝播速度の二乗は、その所定の画像ポイントに特定された２つ以上の各速度又は各二乗速度に基づいて（例えば、速度を平均することで）求められてよい。このプロセスにより、結果的に得られる画像の精度を改善できる。
【００５０】
例えば、第１の超音波パルスは、前述したように、生体組織内で第１方向にせん断波を生成するように生体組織に付与されてよい。次に、集束超音波パルスが、第２方向に沿って生体組織内に送出される。この後、集束超音波パルスに応じて生成された一つ以上の第１超音波信号を生体組織から受信し、受信した一つ以上の第１超音波信号に基づいて、生体組織内のせん断波を検出する。次に、視野内の各画像ピクセルに検出されたせん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性（例えば、せん断波伝播速度及びその速度の二乗の少なくともいずれか）の第１セットを特定する。
【００５１】
図１９に、前述したように特定された少なくとも一つのせん断波伝播特性の第１セットの画像１９５０を示す。図１９によれば、集束超音波パルスは、生体組織内に０度のビームステアリング角度で送信されている。第１セットは、画像１９５０内の各ポイントのせん断波伝播特性の値から成る。すなわち、画像１９５０内の所定のポイントについて特定されたせん断波伝播特性の値が、そのポイントを表す画像ピクセルの割り当て値を決定する。
【００５２】
次に、生体組織に第２の超音波パルスが、生体組織内で第３方向に第２せん断波を生成するように生体組織に付与されてよく、第２の集束超音波パルスは、第４方向に沿って生体組織内に送信される。そして、第２の集束超音波パルスに応じて生成された一つ以上の第２超音波信号を生体組織から受信し、受信した一つ以上の第２超音波信号に基づいて、生体組織内の第２せん断波を検出する。次に、視野内の各画像ピクセルに検出された第２せん断波に対応する少なくとも一つのせん断波伝播特性（例えば、せん断波伝播速度及びその速度の二乗の少なくともいずれか）の第２セットを特定する。
【００５３】
図２０に、前述したように特定された少なくとも一つのせん断波伝播特性の第２セットの画像２０５０を示す。図２０の例の集束超音波パルスは、左に１０度のビームステアリング角度で生体組織内に送信されている。第２セットは、画像２０５０内の各ポイントのせん断波伝播特性の値から成り、画像２０５０内の所定のポイントについて特定されたせん断波伝播特性の値が、そのポイントを表す画像ピクセルの割り当て値を決定する。
【００５４】
加えて、図２１に、右に１０度（すなわち、−１０度）のビームステアリング角度で生体組織内に送信された集束超音波パルスを用いて前述したように特定された少なくとも一つのせん断波伝播特性の第３セットの画像２１５０を示す。ここでも、前記第３セットは、画像２１５０内の各ポイントのせん断波伝播特性の値から成り、画像２１５０内の所定のポイントについて特定されたせん断波伝播特性の値が、そのポイントを表す画像ピクセルの割り当て値を決定する。
【００５５】
次に、せん断波伝播特性の第４セットが、特定された前記セットのせん断波伝播特性に基づいて特定される。本例によれば、所定のポイントについて特定されたせん断波伝播特性値を平均して、その所定のポイントについての複合せん断波伝播特性値を求める。次に、画像が生成されるが、ここでは、各所定のポイントの前記複合値を利用して、その所定のポイントを表す画像ピクセルの割り当て値を決定する。
【００５６】
図１９〜図２１を参照して説明したように生体組織内に生成されるせん断波は、付与された音響放射力の方向に応じて各種の方向に伝播でき、これらのせん断波の一つ以上は、同一方向に伝播し得る。
【００５７】
図２２に、前述したような複合値に基づいて生成された画像２２５０を示す。例えば、領域（すなわち、ピクセル）１９７０，２０７０，２１７０において特定されたせん断波速度（すなわち、Ｃ１９７０、Ｃ２０７０、及びＣ２１７０）の平均を計算して、平均せん断波速度Ｃ２２７０＝（Ｃ１９７０＋Ｃ２０７０＋Ｃ２１７０）／３を求め、この平均せん断波速度を用いて、領域（すなわち、ピクセル）２２７０の画像ピクセル値を得る。これに代えて、領域（すなわち、ピクセル）２２１０における画像ピクセル値は、二乗したせん断速度の平均（Ｃ２２７０）２＝（（Ｃ１９７０）２＋（Ｃ２０７０）２＋（Ｃ２１７０）２））／３に基づいて求められてもよい。
【００５８】
したがって、画像２２５０の領域２２１０を構成する画像ピクセルの値は、画像１９５０，２０５０，２１５０に表されたせん断波伝播特定値に基づいている。ただし、画像１９５０，２０５０，２１５０の視野が異なるため、画像２２５０の一部の領域は、画像１９５０，２０５０，２１５０のうちの二つのみ又は一つのみに基づいて決定される。例えば、領域２２２０は、画像１９５０及び２０５０内に表されたせん断波伝播特性値に基づいた値を持つ画像ピクセルで構成され、領域２２３０は、画像１９５０及び２１５０内に表されたせん断波伝播特性値に基づいた値を持つ画像ピクセルで構成され、領域２２４０は、画像２０５０のせん断波伝播特性値に基づいた値を持つ画像ピクセルで構成され、領域２２６０は、画像２１５０のせん断波伝播特性値に基づいた値を持つ画像ピクセルで構成される。
【００５９】
異なる超音波スペックル信号は異なるステアリング角度によって生じるため、前述した平均化により、せん断波伝播速度及びその二乗の算出精度がより効果的に向上する。異なる超音波ビームステアリング角度により、相関性の低い超音波信号、又は無相関の超音波信号が生成される。無相関の信号を平均することにより、信号内の無相関雑音が低減するため、相関した信号を平均するよりも測定精度が向上する。したがって、前述したビームステアリング技法は、せん断波伝播速度又は伝播速度の二乗の測定精度を向上させる。
【００６０】
上記では平均化について説明したが、所定のポイントの複数の伝播特性値に任意の数学関数を適用して、その所定のポイントについての複合値を求めてもよい。上記の説明では、測定精度を向上させるために、３つのビームステアリング角度を利用することも考察した。ただし、ビームステアリング角度の数は２つであっても、又は３つより多くてもよい。また、ビームステアリング角度は、０度、１０度、−１０度以外の角度であってもよい。せん断波を生成するための超音波パルスのビームステアリング角度は、生成されたせん断波の検出に用いられる集束超音波パルスのビームステアリング角度と異なる角度であってよい。
【００６１】
処理された信号３４５は、ドプラスペクトルプロセッサ３５０、カラードプラプロセッサ３６０、及びＢモード画像プロセッサ３７０に結合される。ドプラスペクトルプロセッサ３５０は、ドプラ信号プロセッサとスペクトル分析器とを含み、ドプラ流速信号を処理して、ドプラスペクトル３５５を算出及び出力する。カラードプラプロセッサ３６０は、受信信号３４５を処理して、速度、パワー、及び分散値の信号３６５を算出及び出力する。Ｂモード画像プロセッサ３７０は、受信信号３４５を処理して、Ｂモード画像３７５、又は振幅検出による信号の振幅を算出及び出力する。
【００６２】
ドプラスペクトル信号３５５、カラードプラプロセッサ信号（速度、出力、及び分散値）３６５、及びＢモードプロセッサ信号３７５は、これらの信号を走査変換信号に変換するスキャンコンバータ３８０に結合される。スキャンコンバータ３８０の出力は、超音波画像を表示するディスプレイモニタ３９０に結合される。
【００６３】
図２Ａに、いくつかの実施形態に係るせん断波プロセッサ２９５を含む超音波イメージングシステムの構成要素の図を示す。図２Ａの超音波システムは、生体組織に強い超音波パルスを送信して、生体組織を圧迫する音響放射力を生成する。せん断波は、生体組織が圧迫された後、組織内で生成されて伝播する。次に、超音波システムは、超音波パルスを送信及び受信することで、生体組織内でせん断波が伝播するときにそのせん断波を追跡する。複数の受信超音波ビームは、受信ビームフォーマ２４０で同時に形成することができる。同様に、複数の送信超音波ビームは、送信機／送信ビームフォーマ２１０で同時に形成できる。受信ビームフォーマ２４０から受信した超音波信号を処理して、組織変位、ドプラ速度、相関関係、せん断波伝播速度、及び二乗せん断波伝播速度の少なくともいずれかを前述したように取得する。せん断波プロセッサ２９５は、既に説明したせん断波処理方法を実行できる。せん断波プロセッサ２９５は、受信ビームフォーマ２４０からの出力２４５を受信する。出力２９７は、せん断波速度データや、他のせん断波特性を含む。例えば、せん断波プロセッサ２９５が、せん断波の伝播速度又は伝播速度の二乗をスキャンコンバータ２８０に出力すると、せん断波伝播速度、又はせん断波伝播速度の二乗の表示が、Ｂモード画像、カラードプラ画像、又はスペクトルドプラ画像と共に、複合画像プロセッサ２８５を介してディスプレイモニタ２９０に出力される。
【００６４】
Ｂモード信号の場合、Ｂモード画像プロセッサからのデータ２７５は、受信超音波ビーム毎に処理されたビーム信号から成るラインデータであり、表示用の垂直方向と水平方向の距離関係が正しい全画像ピクセルに対応する信号を含んでいるとは限らない。ラインデータは、超音波ビーム方向のベクトルデータであってもよく、必ずしも（ｘ，ｚ）表示の方向にはない。スキャンコンバータ２８０が、ラインデータを二次元（ｘ，ｚ）に補間して、全ての画像ピクセルに超音波画像データを埋め込む。また、カラードプラデータ２６５も、受信カラードプラビーム毎に処理されたビーム信号から成るラインデータであり、表示用の垂直方向と水平方向の正しい距離関係を有する全画像ピクセルの信号を含んでいるとは限らない。スキャンコンバータ２８０が、ラインデータを二次元（ｘ，ｚ）に補間して、全てのカラードプラ画像ピクセルに、走査変換されたカラードプラ画像データを埋め込む。同様に、せん断波データ２９７もラインデータであってよいため、走査変換が必要になり得る。スキャンコンバータ２８０は、ラインデータを二次元（ｘ，ｚ）に補間して、全てのせん断波画像ピクセルに、走査変換されたせん断波画像データを埋め込む。
【００６５】
複合画像プロセッサ２８５は、複数のビームステアリング角度で取得したせん断波特性（例えば、せん断波速度、せん断波速度の二乗）の複数の画像を受け取り、複合画像、例えば、平均化画像、又は複数の画像に基づいて算出された画像を計算する。２つのビームステアリング角度における画像信号の平均化の場合、画像位置（ｘ，ｚ）の複合画像信号Ｉｘ，ｚは、その同一の画像位置（ｘ，ｚ）において第１のビームステアリング角度で取得した画像信号Ｉ１，ｘ，ｚと、同一の画像位置（ｘ，ｚ）における第２のビームステアリング角度での画像信号Ｉ２，ｘ，ｚとから取得できる。画像信号Ｉｘ，ｚは、せん断波速度又は二乗したせん断波速度のいずれかであってよい。
【数２１】
0005882447.tif 000025
３つのビームステアリング角度における画像を平均する場合は、第１画像Ｉ１，ｘ，ｚ、第２画像Ｉ２，ｘ，ｚ、及び第３画像Ｉ３，ｘ，ｚの平均を、各画像位置（ｘ，ｚ）において次のように算出する。
【数２２】
0005882447.tif 000026
これに代えて、複合画像は、各画像ピクセル位置（ｘ，ｚ）における複数のビームステアリング角度での複数の画像Ｉ１，ｘ，ｚ，Ｉ２，ｘ，ｚ，・・・の関数ｆとして次のように算出することができる。
【数２３】
0005882447.tif 000027
複合画像プロセッサ２８５は、画像プロセッサ２８４と、複数の画像を格納する複数のメモリ２８１，２８２，２８３とで構成できる。複数の画像を用いて、せん断波特性（例えば、せん断波速度、又はせん断波速度の二乗）の複合画像を図２Ｂに示すように算出する。
【００６６】
前述の説明は二次元の画像に関する。ただし、平均化又は数学的画像関数ｆは、せん断波伝播特性（例えば、せん断波速度、又はせん断波速度の二乗）の三次元画像（すなわち、体積）において実行することができる。
【００６７】
送信機２１０は、振動子素子用の信号に、集束及びビームステアリングのための時間遅延を適用できる送信ビームフォーマを含んでよい。例えば、送信時間遅延の第１セットを生成するか、又はメモリから呼び出して、送信遅延テーブルに読み込むと共に、受信時間遅延／位相の第１セットを生成するか、又はメモリから呼び出して、受信遅延テーブルに読み込む。その後、第１せん断波画像（すなわち、せん断波速度、又はせん断波速度の二乗）を、第１のビームステアリング角度で取得する。次に、送信時間遅延の第２セットを生成するか、又はメモリから呼び出して、送信遅延テーブルに読み込むと共に、受信時間遅延／位相の第２セットを生成するか、又はメモリから呼び出して、受信遅延テーブルに読み込む。そして、第２せん断波画像を第２のビームステアリング角度で取得する。このプロセスは、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマが各遅延テーブルを更新するときに複数回継続して行われ、複数のせん断波画像が、複数のビームステアリング角度で取得される。
【００６８】
せん断波プロセッサ２９５は、汎用の中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）、図形処理装置（ＧＰＵ）、及びディスクリート（discreet）電子機器のうちの少なくともいずれかを含むことができる。
【００６９】
図２Ａに、いくつかの実施形態に係る論理アーキテクチャを示す。実際の実装構成は、異なる方式で設けられる追加の要素や異なる要素を含むことができる。他の配置構成が、他の実施形態と組み合せて用いられてもよい。また、図２Ａのシステムの各構成要素は、任意の数の他の公衆網及び私設網の少なくともいずれかを介して互いに通信する、任意の数の演算装置によって実施されてよい。このような演算装置の２つ以上は、互いにリモートに設けられてよく、いずれか既知の方式のネットワーク若しくは専用接続、又はその両方を介して互いに通信することができる。前記システムは、本明細書に記載した機能及び各種他の機能を提供するのに適したハードウェア及びソフトウェアの少なくともいずれかを任意の個数で含むことができる。例えば、図２Ａのシステムの実施例で用いた全ての演算装置は、本明細書に記載したように演算装置を動作させるプログラムコードを実行するプロセッサを含んでよい。
【００７０】
本明細書に説明したシステム及びプロセッサは全て、一つ以上の持続的コンピュータ可読媒体に格納されたプログラムコードで具現することができる。このような媒体としては、例えば、フロッピィディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ブルーレイディスク、フラッシュドライブ、磁気テープ、及びソリッドステートランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）記憶装置が挙げられる。したがって、実施形態は、ハードウェアとソフトウェアのいずれか特定の組み合わせに限定されるものではない。
【００７１】
一つ以上の実施形態について説明した。ただし、当業者には各種の変形物が明らかであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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