(57)【要約】  【課題】  超音波画像全体に含まれるスペックル情報を解析し、その解析結果を動画像表示することができる超音波観測装置等を提供する。  【解決手段】  超音波観測装置本体は、超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって原データを生成する受信処理手段２６と、受信処理手段２６によって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成すると共に、生成したスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル解析手段２９と、スペックル解析手段２９における解析結果を表示する表示手段３４とを具備する。【選択図】  図１
2006212054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって原データを生成する受信処理手段と、
前記受信処理手段によって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成すると共に、生成したスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル解析手段と、
前記スペックル解析手段における解析結果を表示する表示手段と、
を具備する超音波観測装置。
【請求項２】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、前記スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行って、解析結果を示すスペックル解析結果画像データを生成するスペックル画像解析手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、前記スペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から交互に出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段の第１及び第２の出力端子から入力される１フレーム分のスペックル画像データをそれぞれ格納するための第１及び第２の格納部と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段と、前記少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段と、前記受信処理手段によって生成された原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段と、前記第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段からの周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段からの周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段と、前記少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力する第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段と、前記周波数処理手段から入力されるスペックル画像データをフレーム毎に切り換えて２つの格納
部に出力する第２のスイッチ手段と、前記２つの格納部に格納されたスペックル画像データの値の１フレーム毎の差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記スペックル解析手段が、前記受信処理手段によって生成された原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段と、前記受信処理手段によって生成された原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段と、前記第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段によって周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段によって周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出してスペックル画像差分データを生成する第１の差分演算手段と、前記第１の差分演算手段から出力されるスペックル画像差分データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の格納部に出力するスイッチ手段と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値との差分を算出する第２の差分演算手段とを含んでいる、請求項１記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記周波数処理手段が、所定の窓幅の区間について１ライン分のスペックル信号に対して波形／周波数変換処理を行い、波形／周波数変換処理によって得られた周波数成分の積分値を窓幅の中心の代表値としたとき、窓幅を変化させて１ライン分の代表値を求める処理を全ライン分のスペックル信号に対して行う、請求項４〜７のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記スペックル画像生成手段が、原データにおいて抽出された極大点又は極小点と、極大点と極小点との平均点と、極大点間、極小点間、又は、平均点間を補間することによって求められた補間点との内の少なくとも１つに基づいて構造物画像データを生成し、原データによって表される値から構造物画像データによって表される値を引くことによりスペックル画像データを生成する、請求項２〜７のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記スペックル画像生成手段が、補間点を基準として超音波画像を４つの２次元領域に分割し、それぞれの領域において選択された４つの極大点又は極小点又は極大点と極小点との平均点を用いて４点補間処理を行うことにより、前記補間点の画素値を求める、請求項９記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記スペックル画像生成手段が、正方補間マスクを用いることにより、前記４つの極大点又は極小点又は平均点を選択する、請求項９又は１０記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記スペックル画像生成手段が、扁平補間マスクを用いることにより、４つの極大点又は極小点又は平均点を選択する、請求項９又は１０記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記スペックル画像生成手段が、正方補間マスクを用いることによって選択された４つの極大点又は極小点又は平均点に基づく画素値と、扁平補間マスクを用いることによって選択された４つの極大点又は極小点又は平均点に基づく画素値とを比較することにより、前記補間点の画素値を求める、請求項９又は１０記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
前記スペックル画像生成手段が、原データにおいて抽出された極大点又は極小点又は平均点の画素値と、該点と補間点との距離、又は、該距離の２乗、又は、該距離の３乗とに基づいて、前記補間点の画素値を求める、請求項９記載の超音波観測装置。
【請求項１５】
前記スペックル解析手段を動作させるためのスペックル解析モードボタンを有する操作手段を更に具備する、請求項１〜１４のいずれか１項記載の超音波観測装置。
【請求項１６】
前記スペックル画像生成手段により生成されたスペックル画像、及び前記スペックル解析手段によって生成されたスペックル画像解析結果画像の一方を選択する画像選択手段を更に具備し、
前記操作手段が、前記画像選択手段に前記スペックル画像と前記スペックル画像解析結果画像との内の一方をオペレータに選択させるための制御ボタンを有する、
請求項１５記載の超音波観測装置。
【請求項１７】
原データによって表される原画像と前記スペックル解析手段によって生成されたスペックル画像解析結果画像とをサイズを変えて並べた並列画像を生成するディジタルスキャンコンバータ手段を更に具備し、
前記操作手段が、前記ディジタルスキャンコンバータ手段に前記原画像及び前記スペックル画像解析結果画像のサイズをオペレータに選択させるもう１つの制御ボタンを更に有する、
請求項１５又は１６記載の超音波観測装置。
【請求項１８】
超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、
前記スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル画像解析手段と、
を具備する画像処理装置。
【請求項１９】
前記スペックル画像解析手段が、前記スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行って、解析結果を示すスペックル解析結果画像データを生成する、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記スペックル画像解析手段が、スペックル画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から交互に出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段の第１及び第２の出力端子から入力される１フレーム分のスペックル画像データをそれぞれ格納するための第１及び第２の格納部と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２１】
前記原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段を具備し、
前記スペックル画像解析手段が、前記少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段とを含んでいる、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２２】
前記原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段と、前記原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段とを具備し、
前記スペックル画像解析手段が、前記第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処
理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段からの周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段からの周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２３】
前記原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段を具備し、
前記スペックル画像解析手段が、前記少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力する第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段と、前記周波数処理手段から入力されるスペックル画像データをフレーム毎に切り換えて２つの格納部に出力する第２のスイッチ手段と、前記２つの格納部に格納されたスペックル画像データの値の１フレーム毎の差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２４】
前記原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段と、前記原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段とを具備し、
前記スペックル画像解析手段が、前記第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段によって周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段によって周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出してスペックル画像差分データを生成する第１の差分演算手段と、前記第１の差分演算手段から出力されるスペックル画像差分データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の格納部に出力するスイッチ手段と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値との差分を算出する第２の差分演算手段とを含んでいる、請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２５】
コンピュータを、超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、前記スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル画像解析手段として機能させるための画像処理プログラム。
【請求項２６】
前記スペックル画像解析手段が、前記スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行って、解析結果を示すスペックル解析結果画像データを生成する、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【請求項２７】
前記スペックル画像解析手段が、スペックル画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から交互に出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段の第１及び第２の出力端子から入力される１フレーム分のスペックル画像データをそれぞれ格納するための第１及び第２の格納部と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【請求項２８】
前記スペックル画像解析手段が、前記原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるス
ペックル画像データの一方を選択して出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段とを含んでいる、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【請求項２９】
前記スペックル画像解析手段が、前記原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段からの周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段からの周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【請求項３０】
前記スペックル画像解析手段が、前記原データの異なる周波数帯域成分に基づいてスペックル画像データを生成する少なくとも２つのスペックル画像生成手段から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力する第１のスイッチ手段と、前記第１のスイッチ手段から入力されるスペックル画像データに対して周波数処理を施す周波数処理手段と、前記周波数処理手段から入力されるスペックル画像データをフレーム毎に切り換えて２つの格納部に出力する第２のスイッチ手段と、前記２つの格納部に格納されたスペックル画像データの値の１フレーム毎の差分を算出する差分演算手段とを含んでいる、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【請求項３１】
前記スペックル画像解析手段が、前記原データの低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成手段から入力される第１のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第１の周波数処理手段と、前記原データの高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成手段から入力される第２のスペックル画像データに対して周波数処理を施す第２の周波数処理手段と、前記第１の周波数処理手段によって周波数処理が施された第１のスペックル画像データの値と前記第２の周波数処理手段によって周波数処理が施された第２のスペックル画像データの値との差分を算出してスペックル画像差分データを生成する第１の差分演算手段と、前記第１の差分演算手段から出力されるスペックル画像差分データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の格納部に出力するスイッチ手段と、前記第１の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値と前記第２の格納部に格納されたスペックル画像差分データの値との差分を算出する第２の差分演算手段とを含んでいる、請求項２５記載の画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送信し、超音波エコーを受信することによって得られた超音波画像信号に基づいて超音波画像を生成するのに用いられる超音波観測装置、画像処理装置、及び、画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がな
い。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像は、次のような原理で画像を生成する撮像技術である。超音波は、構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーが生じた反射点や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の輪郭を抽出することができる。
【０００４】
ところで、生体のように構造的に不均一な被写体が撮像された超音波画像においては、輝部及び／又は暗部が散在するパターンが現れる。このようなパターンはスペックルパターンと呼ばれており、例えば、内臓等の内部に存在する不均一な組織によって反射された超音波エコーが干渉することにより発生する。このスペックルパターンは、一種の虚像であるので、描出された構造物の輪郭等が不鮮明になることが多い。
【０００５】
特許文献１には、被検体に超音波パルスを照射することにより断層像を得る超音波診断装置において、被検体部位から発生するエコー信号の強度あるいは振幅情報の統計的性質を用いて特定の信号を抽出する解析演算手段と、該解析演算手段によって抽出された結果を表示する表示手段とを備える超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、スペックルパターンの統計的性質を利用して画像の平滑化を行い、微小構造物を抽出することにより、肝硬変の進行度等のように、均質な組織構造の中にある微小な異常病変を観察することが可能になる。
【０００６】
また、特許文献２には、超音波画像上において関心領域が設定され、その関心領域内の画像に対して閾値をスキャンさせながら二値化処理が実行され、閾値毎の二値化画像に対して高輝度の島の個数が演算され、そのヒストグラムとしてスペックル評価グラフが作成される超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、作成されるスペックル評価グラフは組織性状を反映したものであるため、このグラフの形態を数値解析することによって組織診断が可能になる。なお、特許文献２には、二値化処理に先立って、スペックルを強調する処理（ベース成分を除外する処理）を施すこと、及び、二値化処理前の画像と二値化処理後の画像とを同時に表示することも開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６１９６４号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−４１６１７号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、スペックルには組織性状に関係する情報が含まれていると考えられるが、上記の特許文献１、２は、設定された関心領域内を解析するものであり、スペックルの静止画像を表示するものである。しかしながら、スペックルに含まれている組織性状に関係する情報を更に有効活用するためには、超音波画像全体に含まれるスペックル情報を解析し、その解析結果を動画像表示することができる機能が、ユーザから望まれている。
【０００９】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波画像全体に含まれるスペックル情報を解析し、その解析結果を動画像表示することができる超音波観測装置、画像処理装置、及び、画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波観測装置は、超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって原データを生成する受信処理手段と、受信処理手段によって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成すると共に、生成したスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル解析手段と、スペックル解析手段における解析結果を表示する表示手段とを具備する。
【００１１】
また、本発明の１つの観点に係る画像処理装置は、超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル画像解析手段とを具備する。
【００１２】
さらに、本発明の１つの観点に係る画像処理プログラムは、コンピュータを、超音波トランスデューサから送信された超音波ビームが被検体から反射されて生じる超音波エコーに基づいて得られる受信信号を処理することによって生成された原データに基づいてスペックル画像データを生成するスペックル画像生成手段と、スペックル画像生成手段において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行うスペックル画像解析手段として機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スペックル画像のフレーム間差分を画像化したスペックル解析結果画像、１フレーム分のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度又は高周波数成分強度の深度による変化を画像化したスペックル解析結果画像、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化を画像化したスペックル解析結果画像、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度の深度による変化又は第１のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度の深度による変化のフレーム間の変化を画像化したスペックル解析結果画像、及び、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化のフレーム間の変化を画像化したスペックル解析結果画像を生成し、動画像として表示させることができるので、医師による医療診断を容易にすると共に診断効率を良くすることができ、医療診断の質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波観測装置を示すブロック図である。この超音
波観測装置は、超音波を送受信する超音波用探触子１０と、超音波の送受信を制御すると共に、超音波エコーを検出することにより取得された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置本体とを含んでいる。
【００１５】
超音波用探触子１０は、複数の超音波トランスデューサが配列された超音波トランスデューサアレイを含んでいる。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）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：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等
の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成することによって作製されている。このような超音波トランスデューサの電極に、パルス状の電気信号或いは連続波電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体が伸縮して超音波を発生する。そこで、複数の超音波トランスデューサを電子的に制御して、それぞれの超音波トランスデューサからパルス状或いは連続的な超音波を発生させる。これにより、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成され、被検体が電子的に走査される。また、複数の超音波トランスデューサは、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。このような超音波用探触子１０は、ケーブルを介して超音波観測装置本体に接続される。
【００１６】
超音波用探触子１０としては、複数の超音波トランスデューサが１次元に配列されたリニアアレイプローブや、被検体内を扇状に走査可能なセクタプローブや、複数の超音波トランスデューサが凸面上に配列されたコンベックスアレイプローブ等が用いられる。また、複数の超音波トランスデューサが２次元に配列された２次元アレイプローブを用いても良い。この場合には、超音波用探触子を機械的に移動させることなく異なる複数の断面に関する超音波画像を得ることができる。さらに、超音波内視鏡において、ラジアル走査を行う体腔内探触子を用いても良い。ラジアル走査は、超音波の送信方向を回転させ、受信した超音波信号をその回転に同期して画像化する走査方式であり、探触子の周囲３６０°を一度に表示することが可能である。その場合には、探触子を回転させながら超音波を送信するメカニカルラジアルプローブを用いても良いし、探触子自体を回転させることなく、電子制御によって超音波の送信方向を回転させる電子ラジアルプローブを用いても良い。
【００１７】
超音波観測装置本体は、制御部２０と、走査制御部２１と、駆動信号発生部２２と、送受信切換部２３と、信号処理部２４と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器２５と、位相整合部２６と、１次メモリ２７と、スペックル解析部２９と、画像選択部３０と、ＤＳＣ（ディジタルスキャンコンバータ）３１と、２次メモリ３２と、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器３３と、表示部３４と、操作卓３５と、記録部３６とを含んでいる。
ここで、制御部２０は、コンピュータ（ＣＰＵ）とソフトウェアとによって構成されており、超音波観測装置本体の各部を制御している。また、スペックル解析部２９と画像選択部３０とＤＳＣ３１とは、本発明に係る画像処理装置を構成している。
【００１８】
走査制御部２１は、制御部２０の制御の下で、超音波を送信する方向に応じて、超音波用探触子１０に含まれる複数の超音波トランスデューサを駆動するための駆動信号に与えられる遅延時間を設定する。また、走査制御部２１は、超音波用探触子１０としてメカニカルラジアルプローブを用いる場合には、探触子を回転させるモータの動作を制御すると共に、その動作と同期して超音波の送信方向を制御する。
【００１９】
駆動信号発生部２２は、超音波用探触子１０に含まれる複数の超音波トランスデューサにそれぞれ対応する複数のパルサを含んでいる。各パルサは、走査制御部２１の制御の下で、設定されたタイミングで駆動信号を発生する。これにより、複数の超音波トランスデューサから、超音波が所定の時間差をもってそれぞれ発生する。
【００２０】
送受信切換部２３は、駆動信号発生部２２において発生した駆動信号の超音波用探触子１０への入力と、後述する信号処理部２４における受信信号の取り込みとを、制御部２０の制御に従って所定のタイミングで切り換える。このように受信信号の読み取り時間帯を限定することにより、被検体の特定の深さから反射された超音波エコー信号が検出される。
【００２１】
信号処理部２４は、複数の超音波トランスデューサにそれぞれ対応する複数のチャンネルを含んでいる。これらのチャンネルの各々は、対応する超音波トランスデューサから出力された受信信号を所定のタイミングで取り込み、増幅、ナイキストフィルタ処理等の信号処理を行う。
Ａ／Ｄ変換器２５は、信号処理部２４において処理されたアナログ信号をディジタル変換することにより、受信データを生成する。
【００２２】
位相整合部２６は、ディジタル変換された複数の受信データに遅延をかけ、それらを加算することにより、受信フォーカス処理を行う。これにより、所定の音線方向に焦点が絞り込まれた受信ビームを表す受信データ（音線データ）が生成される。
さらに、音線データによって表される波形について検波を行うことにより、超音波画像を構成する複数の画素における輝度値を表す画像データが得られる。以下において、この画像データのことを原データという。
１次メモリ２７は、位相整合部２６において得られた原データを順次記憶する。この原データは、被検体内の構造物に関する情報と、スペックルパターンに関する情報とを含んでいる。
【００２３】
スペックル解析部２９は、制御部２０の制御の下で動作し、１次メモリ２７から読み出した原データに基づいて１フレーム毎にスペックル画像データを生成するスペックル画像生成部４１と、スペックル画像生成部４１において生成されたスペックル画像データによって表されるスペックル画像の解析を行い、その解析結果を示すスペックル解析結果画像データを生成するスペックル画像解析部４２とを備えている。
【００２４】
図２は、スペックル解析部２９のスペックル画像解析部４２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、スペックル画像解析部４２は、制御部２０の制御の下で、スペックル画像生成部４１から入力されるスペックル画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から交互に出力するスイッチ５１と、スイッチ５１の第１の出力端子から入力される１フレーム分のスペックル画像データを格納するための第１のスペックル画像メモリ５２と、スイッチ５１の第２の出力端子から入力される１フレーム分のスペックル画像データを格納するための第２のスペックル画像メモリ５３と、第１のスペックル画像メモリ５２から入力される１フレーム分のスペックル画像データの値と第２のスペックル画像メモリ５３から入力される１フレーム分のスペックル画像データの値との差分を算出することにより、スペックルのフレーム間変化（原データにおける極大点及び極小点のフレーム間の変化）を画像化したスペックル解析結果画像データを生成する差分演算部５４とを含んでいる。
【００２５】
画像選択部３０は、制御部２０の制御の下で、１次メモリ２７から入力される原データと、スペックル画像生成部４１から入力されるスペックル画像データと、スペックル画像解析部４２から入力されるスペックル解析結果画像データとの内から、ＤＳＣ３１に出力する画像データを選択する。
【００２６】
ＤＳＣ３１は、走査フォーマットを変換することにより、画像切換部３０によって選択された画像データについて、超音波ビームの走査空間における画像データを物理空間にお
ける表示用のＢモード画像データに変換する。即ち、ＤＳＣ３１は、画像表示範囲に対応するリサンプリングと、超音波の走査方式に対応する座標変換及び補間を行う。例えば、リニア走査によって得られた画像データには、リニア画像を生成するための補間処理が施される。また、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査によって得られた画像データには、極座標変換及び補間処理が施される。
【００２７】
また、ＤＳＣ３１は、制御部２０の制御の下で、原データとスペックル解析結果画像データとが画像選択部３０によって選択されて入力されてきた場合には、原データによって表される原画像とスペックル解析結果画像とを合成した合成画像データを生成したり、原画像とスペックル解析結果画像とを並列に並べた並列画像データを生成したりする処理も行う。
ここで、ＤＳＣ３１は、並列画像データを生成する場合には、原画像とスペックル解析結果画像とを同サイズで並べた第１モード並列画像データと、原画像のサイズをスペックル解析結果画像のサイズよりも大きくして並べた第２モード並列画像データと、原画像のサイズをスペックル解析結果画像のサイズよりも小さくして並べた第３モード並列画像データとの内から、１つを選択して生成する。
【００２８】
なお、ＤＳＣ３１よりも前段に、距離減衰を補正するためのＳＴＣ（センシティビティタイムコントロール）を設けたり、ＤＳＣ３１よりも後段に、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形な階調処理等の画像処理を施す画像処理部を設けたりしても良い。
【００２９】
２次メモリ３２は、ＤＳＣ３１から入力される表示用のＢモード画像データを、例えば、ラスタスキャンが可能な形式で記憶する。また、Ｄ／Ａ変換器３３は、２次メモリ３２から読み出された画像データをアナログ信号に変換して出力する。
表示部３４は、例えば、ラスタスキャン方式のＣＲＴディスプレイ又はＬＣＤディスプレイであり、アナログ変換された画像信号に基づいて超音波画像を表示する。
【００３０】
操作卓３５は、超音波観測装置本体に種々の命令や情報を入力する際に用いられる。操作卓３５は、スペックル解析部２９におけるスペックル解析の開始を指示するためのスペックル解析モードボタン４４や、画像選択部３０における画像選択を指示するための画像選択部制御ボタン４５や、ＤＳＣ３１における合成画像／並列画像の選択及び並列画像モードの選択を指示するためのＤＳＣ制御ボタン４６や、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスや、マウス等のポインティングデバイスや、調節ツマミや、入力ボタン等を含んでいる。
【００３１】
記録部３６は、超音波観測装置本体に含まれるＣＰＵ（制御部２０）に動作を実行させるための基本プログラム及び種々の処理を行うための制御プログラム（ソフトウェア）や、それらの処理に用いられる情報等を記録している記録媒体である。なお、記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、外付けハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いても良い。
【００３２】
次に、図１に示す超音波観測装置の動作について、図１〜図５を参照しながら説明する。
例えば、原画像とスペックル解析結果画像とを同サイズで並べた第１モード並列画像を表示部３４に表示させる場合には、ユーザは、操作卓３５のスペックル解析モードボタン４４を押下し、画像選択部制御ボタン４５を用いて画像選択部３０に原画像及びスペックル解析結果画像の選択を指示すると共に、ＤＳＣ制御ボタン４６を用いてＤＳＣ３１に第１モード並列画像の生成を指示する。
【００３３】
その後、ユーザが超音波撮像を開始すると、図１に示す超音波用探触子１０は、制御部２０の制御の下で、超音波ビームを送信し、リニア走査や、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査等の走査方式によって被検体を走査する。この超音波ビームが被検体内に存在する反射体によって反射され、複数の超音波エコーが超音波用探触子１０によって受信される。受信された超音波エコーは、超音波用探触子１０において電気信号に変換され、受信信号として超音波観測装置本体に入力される。
【００３４】
超音波観測装置本体に入力された複数の受信信号は、信号処理部２４において所定の信号処理を施され、Ａ／Ｄ変換後に位相整合処理及び検波処理を施されて、原データとして一旦１次メモリ２７に記憶される。そして、１フレーム分の原データ（フレームデータ）が１次メモリ２７に蓄積されると、それらの原データはスペックル解析部２９に出力される。
【００３５】
図３は、蓄積された原データによって表される超音波画像（原画像）を示している。また、図４に示す曲線（１）は、図３の一点鎖線Ａ−Ａ’に示す領域に関する原データ（輝度値）を表しており、曲線（２）は、一点鎖線Ａ−Ａ’における構造物に関する信号を表している。図４に示すように、位相整合を施されたままの原データは、構造物を表す信号と、それと重複するスペックルパターンを表す信号とを含んでいる。そのため、図３に示すように、原画像には構造物とスペックルパターンとが混在している。
【００３６】
次に、スペック解析部２９のスペックル画像生成部４１は、図４に示す原データから、構造物画像データを抽出する。そのために、まず、スペックル画像生成部４１は、原データにおける極大点を表す信号及び極小点を表す信号を求める。極大点を表す信号は、図４に示すように、曲線（３）に示す原データによって表される各点における微分値を求め、それらの微分値の内から微分値がプラスからマイナスに変化する点を求め、さらに、それらの点の間を線形補間することによって得られる。同様に、極小点を表す信号は、曲線（３）に示す原データによって表される各点における微分値の内から微分値がマイナスからプラスに変化する点を求め、それらの点の間を線形補間することによって得られる。図４において、曲線（４）は、極大点を表す信号を示しており、曲線（５）は、極小点を表す信号を示している。
【００３７】
ここで、原データにおける極大点又は極小点を抽出する際に、原データにおける微分値に基づいて単純に判定を行うと、スペックルによって生じた極大／極小点と、構造物によって生じた極大／極小点とを混同してしまう場合が起こる。そこで、ある極大点又は極小点を採用するか否かの判定条件として、直前に抽出された極大点又は極小点との距離を算出し、その距離が送信された超音波の波長よりも長い場合には、その点を採用しないといった条件を付加することが望ましい。
【００３８】
次に、スペックル画像生成部４１は、極大点を表す信号と極小点を表す信号との平均値を表す信号を求める。図５の曲線（６）は、平均値を表す信号を示している。この平均値を表す信号が、撮像領域における構造物の超音波画像（構造物画像）を表す構造物画像データとなる。さらに、スペックル画像生成部４１は、原データによって表される値から構造物画像データによって表される値を差し引くことにより、スペックル画像データを算出する。その際には、それらの差の値に、必要に応じてオフセット値を加算しても良い。オフセット値としては、予め超音波観測装置に設定されている固定値を用いても良いし、ユーザによって入力された値を用いても良い。
このような演算処理を、１枚分のフレームデータについて行うことにより、図６の（ａ）に示すスペックル画像と、図６の（ｂ）に示す構造物画像とを分離して取得することができる。
【００３９】
ここで、本実施形態において、構造物を表す信号を得る際に、一般的なフィルタ処理ではなく、原データにおける極大点や極小点を用いるのは、次のような理由による。即ち、撮像領域に表出されるスペックルパターンの大きさ（スペックルサイズ）は、撮像領域の深さによって異なっている。そのため、原データについて一律にフィルタ処理を行うと、スペックルを除去しきれなかったり、反対に、構造物を表す信号まで除去してしまったりする場合が生じるからである。
【００４０】
スペックル画像生成部４１は、生成したスペックル画像データによって表される値（スペックル画像データ値）と、構造物画像データによって表される値（構造物画像データ値）とに基づいて、次式を用いて混合データの値（混合データ値）を算出する。
混合データ値＝構造物画像データ値×Ｋ＋スペックル画像データ値×（１−Ｋ）
ここで、Ｋは、構造物画像とスペックル画像との混合比率を表しており、ユーザにより操作卓３５を用いて、０≦Ｋ≦１の範囲で所望の値が入力される。これにより、図７に示すように、構造物とスペックルパターンとが所望の割合で混合された混合画像を得ることができる。なお、Ｋ＝０の場合には、混合画像はスペックルパターンのみの画像（即ち、スペックル画像）となり、Ｋ＝１の場合には、混合画像は構造物のみの画像（即ち、構造物画像）となる。
【００４１】
スペックル画像生成部４１によって生成されたスペックル画像を表すスペックル画像データは、スペックル画像解析部４２において、フレーム毎にスイッチ５１により切り換えられて、第１及び第２のスペックル画像メモリ５２及び５３に交互に格納される。第１及び第２のスペックル画像メモリ５２及び５３に新たなスペックル画像データが格納される毎に、第１及び第２のスペックル画像メモリ５２及び５３からそれぞれ出力される２つのスペックル画像データの差分が差分演算部５４において算出されることにより、原データにおける極大点及び極小点のフレーム間の変化情報（スペックルのフレーム間変化情報）を示すスペックル解析結果画像データとしてのスペックル画像のフレーム間差分画像データが生成される。
【００４２】
画像選択部３０は、原画像及びスペックル解析結果画像の選択を指示する制御部２０からの制御信号に従って、１次メモリ２７から入力される原データと、スペックル画像解析部４２から入力されるスペックル解析結果画像データ（スペックル画像のフレーム間差分画像データ）とを選択して、ＤＳＣ３１に出力する。
【００４３】
ＤＳＣ３１は、第１モード並列画像の生成を指示する制御部２０からの制御信号に従って、画像選択部３０から入力される原データ及びスペックル解析結果画像データに基づいて、原画像とスペックル解析結果画像とを同サイズで並べた第１モード並列画像を生成する。
【００４４】
ＤＳＣ３１で生成された第１モード並列画像を表す画像データは、Ｄ／Ａ変換器３３によってアナログ信号に変換されて、表示部３４に出力される。これにより、原画像とスペックル解析結果画像（スペックル画像のフレーム間差分画像）とを同サイズで並べた第１モード並列画像が表示部３４に表示される。このとき、原画像及びスペックル解析結果画像はフレーム毎に連続して表示することができるため、原画像とスペックル解析結果画像とを同サイズで並べた第１モード並列画像を動画像として表示部３４に表示することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、スペックル画像のフレーム間差分画像を生成して、表示部３４に動画像として表示することができる。また、原画像とスペックル解析結果画像とを合成した合成画像や、原画像とスペックル解析結果画像とを並べた並列画像を、ユーザの好みに応じて、表示部３４に表示させることができる。従って、診断目的
に応じて適切な動画像を画面に表示させることにより、医師による診断を容易にして、診断の質を向上させることが可能になる。
【００４６】
次に、図２に示すスペックル解析部２９の他の構成について、図８から図１０を参照しながら説明する。
図８に示すスペックル解析部２９においては、スペックル画像生成部４１は、１次メモリ２７から入力される原データによって表される画像信号の低周波数成分を抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ）６１と、ＬＰＦ６１により抽出された低周波数成分に基づいて第１のスペックル画像データを生成する第１のスペックル画像生成部６２と、１次メモリ２７から入力される原データによって表される画像信号の高周波数成分を抽出するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６３と、ＨＰＦ６３により抽出された高周波数成分に基づいて第２のスペックル画像データを生成する第２のスペックル画像生成部６４とを含んでいる。
【００４７】
ここで、ＬＰＦ６１及びＨＰＦ６３は、図９に示すような周波数特性を有する。即ち、原信号帯域（原データによって表される画像信号の周波数帯域）のほぼ中心周波数をカットオフ周波数として、ＬＰＦ６１は原信号帯域から低周波数帯域のみを抽出し、ＨＰＦ６３は原信号帯域から高周波数帯域のみを抽出する。
【００４８】
また、スペックル画像解析部４２は、制御部２０の制御の下で、第１及び第２のスペックル画像生成部６２及び６４から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力端子から出力するスイッチ６５と、スイッチ６５から入力される１フレーム分のスペックル画像データに対して、以下に示す周波数処理を施すことにより、１フレーム分のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度又は高周波数成分強度の深度による変化を画像化する周波数処理部６６とを含んでいる。
【００４９】
図１０に示すように、周波数処理部６６は、１フレーム分のスペックル画像データからスペックル信号を１ライン毎に抽出した後に、抽出した１ライン分のスペックル信号に対して、中心ｔ及び窓幅Ｗの区間について波形／周波数変換処理（ＦＦＴ処理やwavelet処
理等）を行う。その後、周波数処理部６６は、波形／周波数変換処理により得られた周波数成分の積分値を算出し、算出した積分値を中心ｔ（時間又は距離）の代表値とする。周波数処理部６６は、このような波形／周波数変換処理をＷ／２＜ｔ＜Ｔ−Ｗ／２（Ｔは、１ライン分の時間又は距離）の範囲で行って、各中心ｔの代表値を算出する。また、周波数処理部６６は、０＜ｔ＜Ｗ／２及びＴ−Ｗ／２＜ｔ＜Ｔの範囲では、窓幅Ｗを可能な範囲で変化させてこのような波形／周波数変換処理を行って、代表値を算出する。このようにして０＜ｔ＜Ｔにおける代表値を全ライン分算出することにより、１フレーム分のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度又は高周波数成分強度の深度による変化を画像化した低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データが、スペックル解析結果画像データとして得られる。
【００５０】
次に、図２に示すスペックル解析部２９の更に他の構成について、図１１を参照しながら説明する。
図１１に示すスペックル解析部２９は、スペックル画像解析部４２が、１フレーム分のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と高周波数成分強度との差の深度による変化を画像化する点で、図８に示すスペックル解析部２９と異なる。即ち、スペックル画像解析部４２は、第１の周波数処理部７５と、第２の周波数処理部７６と、差分演算部７７とを含んでいる。
【００５１】
第１の周波数処理部７５は、第１のスペックル画像生成部７５から入力される第１のスペックル画像データに対して、図１０に示す周波数処理を施すことにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度の深度による変化を表す低周波数成分強度画像デー
タを生成する。
第２の周波数処理部７６は、第２のスペックル画像生成部７４から入力される第２のスペックル画像データに対して、図１０に示す周波数処理を施すことにより、第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度の深度による変化を表す高周波数成分強度画像データを生成する。
差分演算部７７は、第１のスペックル画像生成部７５から入力される低周波数成分強度画像データの値と第２のスペックル画像生成部７６から入力される高周波数成分強度画像データの値との差分を算出することにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化を画像化したスペックル解析結果画像データを生成する。
【００５２】
次に、図２に示すスペックル解析部２９の更に他の構成について、図１２を参照しながら説明する。
図１２に示すスペックル解析部２９は、スペックル画像解析部４２が、スペックル画像に含まれる低周波数成分強度又は高周波数成分強度のフレーム間の変化を画像化する点で、図８及び図１１に示すスペックル解析部２９と異なる。即ち、スペックル画像解析部４２は、第１のスイッチ８５と、周波数処理部８６と、第２のスイッチ８７と、第１の周波数処理メモリ８８と、第２の周波数処理メモリ８９と、差分演算部９０とを含んでいる。
【００５３】
第１のスイッチ８５は、制御部２０の制御の下で、第１及び第２のスペックル画像生成部８２及び８４から入力されるスペックル画像データの一方を選択して出力端子から出力する。
周波数処理部８６は、第１のスイッチ８５から入力される第１又は第２のスペックル画像データに対して、図１０に示す周波数処理を施すことにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度の深度による変化を表す低周波数成分強度画像データ、又は、第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度の深度による変化を表す高周波数成分強度画像データを生成する。
【００５４】
第２のスイッチ８７は、制御部２０の制御の下で、周波数処理部８６から入力される低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から交互に出力する。
第１の周波数処理メモリ８８は、第２のスイッチ８７の第１の出力端子から入力される低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データを格納する。第２の周波数処理メモリ８９は、第２のスイッチ８７の第２の出力端子から入力される低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データを格納する。
【００５５】
差分演算部９０は、第１の周波数処理メモリ８８から読み出した低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データの値と、第２の周波数処理メモリ８８から読み出した低周波数成分強度画像データ又は高周波数成分強度画像データの値との差分を算出することにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度の深度による変化又は第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度の深度による変化のフレーム間の変化を画像化したスペックル解析結果画像データを生成する。これにより、動いている対象を捉えることができる。
【００５６】
次に、図２に示すスペックル解析部２９の更に他の構成について、図１３を参照しながら説明する。
図１３に示すスペックル解析部２９は、スペックル画像解析部４２が、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化のフレーム間の変化を画像化する点で、図８、図１１及び図１２に示すスペックル解析部２９と異なる。即ち、スペックル画像解析部４２は、第１の周波
数処理部９５と、第２の周波数処理部９６と、第１の差分演算部９７と、スイッチ９８と、第１の周波数処理メモリ９９と、第２の周波数処理メモリ１００と、第２の差分演算部１０１とを含んでいる。
【００５７】
第１の周波数処理部９５は、第１のスペックル画像生成部９２から入力される第１のスペックル画像データに対して、図１０に示す周波数処理を施すことにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度の深度による変化を表す低周波数成分強度画像データを生成する。
第２の周波数処理部９６は、第２のスペックル画像生成部９４から入力される第２のスペックル画像データに対して、図１０に示す周波数処理を施すことにより、第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度の深度による変化を表す高周波数成分強度画像データを生成する。
【００５８】
第１の差分演算部９７は、第１のスペックル画像生成部９５から入力される低周波数成分強度画像データの値と第２のスペックル画像生成部９６から入力される高周波数成分強度画像データの値との差分を算出することにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化を表す低・高周波数成分強度差画像データを生成する。
【００５９】
第１のスイッチ９８は、制御部２０の制御の下で、第１の差分演算部９７から入力される低・高周波数成分強度差画像データをフレーム毎に切り換えて第１及び第２の出力端子から出力する。
第１の周波数処理メモリ９９は、第１のスイッチ９８の第１の出力端子から入力される低・高周波数成分強度差画像データを格納する。第２の周波数処理メモリ１００は、第１のスイッチ９８の第２の出力端子から入力される低・高周波数成分強度差画像データを格納する。
【００６０】
第２の差分演算部１０１は、第１の周波数処理メモリ９９から読み出した低・高周波数成分強度差画像データの値と、第２の周波数処理メモリ１００から読み出した低・高周波数成分強度差画像データの値との差分を算出することにより、第１のスペックル画像に含まれる低周波数成分強度と第２のスペックル画像に含まれる高周波数成分強度との差の深度による変化のフレーム間の変化を画像化したスペックル解析結果画像データを生成する。
【００６１】
以上の説明においては、図２のスイッチ５１、図１２の第２のスイッチ８７及び図１３のスイッチ９８は、制御部２０の制御の下で動作させたが、走査制御部２１の制御の下で動作させても良い。
また、図８、図１１、図１２及び図１３に示すスペックル解析部２９は、原信号帯域を低周波数帯域と高周波数帯域とに分けて周波数処理を施したが、原信号帯域を３つ以上の帯域（例えば、低周波数帯域、中間周波数帯域及び高周波数帯域の３つ等）に分けて周波数処理を施しても良い。
【００６２】
さらに、図１にスペックル画像生成部４１は、以下に示すような２次元マスク処理を用いてスペックル画像を生成しても良い。図８に示す第１及び第２のスペックル画像生成部６２及び６４と、図１１に示す第１及び第２のスペックル画像生成部７２及び７４と、図１２に示す第１及び第２のスペックル画像生成部９２及び９４についても同様である。
【００６３】
図１４は、２次元マスク処理を用いてスペックル画像を生成するスペックル画像生成方法を示すフローチャートである。このスペックル画像生成方法は、リニア走査を行うことによって取得された原データについて行われ、その際に、２次元マスク処理を用いること
を特徴としている。
図１４のステップＳ１１において、図１に示すスペックル画像生成部４１は、１次メモリ２７に蓄積された原データに基づいて、原画像における極大点を抽出する。極大点は、例えば、次に方法によって抽出することができる。図１５に示すように、ある画素Ｙｎに着目し、画素Ｙｎの画素値（輝度値）Ｄ（Ｙｎ）と、その周囲に位置する画素Ｙ１〜Ｙ８の画素値Ｄ（Ｙｎ１）〜Ｄ（Ｙｎ８）とを比較する。そして、画素値Ｄ（Ｙｎ）が周囲の画素の画素値よりも大きいとき、即ち、次の関係式Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ１）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ２）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ３）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ４）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ５）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ６）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ７）、Ｄ（Ｙｎ）＞Ｄ（Ｙｎ８）の全てが満たされるとき、Ｙｎは極大点であると判断される。
【００６４】
次に、図１４のステップＳ１２において、スペックル画像生成部４１は、抽出された極大点を補間するために、正方補間マスク又は扁平補間マスクを用いた４点補間により補間点の画素値を算出する。
【００６５】
図１６は、正方補間マスクを用いて４点補間を行う方法を説明するための図であり、斜線部分は、ステップＳ１１において抽出された極大点を示している。図１６の（ａ）に示すように、補間点Ｙの画素値を算出するために用いられる４点を求めるためには、まず、補間点Ｙを中心として、周囲の画素を４つの象限に分ける。そして、図１６の（ｂ）に示す正方補間マスクＭ１、Ｍ２、…を、マスクサイズが小さい方から順次用いることにより、第Ｉ象限〜第ＩＶ象限の中から、補間点Ｙに近い極大点をそれぞれ探索する。図１６の（ａ）に示す画素Ｙ１〜Ｙ４は、第Ｉ象限〜第ＩＶ象限においてそれぞれ探索された極大点を示している。
【００６６】
次に、探索された極大点の画素Ｙ１〜Ｙ４の位置及び画素値Ｄ（Ｙ１）〜Ｄ（Ｙ４）に基づいて、補間点Ｙの画素値Ｄ（Ｙ）を算出する。そのために、画素Ｙ１の画素値Ｄ（Ｙ１）と、画素Ｙ２の画素値Ｄ（Ｙ２）とを用いて、画素Ｙを含む１つの軸上の点ＹＡにおける画素値Ｄ（ＹＡ）を加重平均法により算出すると共に、画素Ｙ３の画素値Ｄ（Ｙ３）と、画素Ｙ４の画素値Ｄ（Ｙ４）とを用いて、画素Ｙを含む１つの軸上の点ＹＢにおける画素値Ｄ（ＹＢ）を算出する。さらに、点ＹＡ及びＹＢの位置並びに画素値Ｄ（ＹＡ）及びＤ（ＹＢ）を用いて、補間点Ｙの画素値Ｄ（Ｙ）を加重平均法により算出する。
【００６７】
図１７は、扁平補間マスクを用いて４点補間を行う方法を説明するための図である。本実施形態においては、図の垂直方向（即ち、被検体における深さ方向）に長い非正方マスクを用いている。図１７の（ａ）に示すように、補間点Ｙの画素値を算出するために用いられる４点を求めるためには、まず、補間点Ｙを中心として、周囲の画素を４つの象限に分ける。そして、図１７の（ｂ）に示す扁平補間マスクＭ１’、Ｍ２’、…を、マスクサイズが小さい方から順次用いることにより、第Ｉ象限〜第ＩＶ象限の中から、補間点Ｙに近い極大点をそれぞれ探索する。図１７の（ａ）において、画素Ｙ５〜Ｙ８は、第Ｉ象限〜第ＩＶ象限における極大点をそれぞれ示している。
次に、探索された極大点の画素Ｙ５〜Ｙ８の位置及び画素値Ｄ（Ｙ５）〜Ｄ（Ｙ８）に基づいて、補間点Ｙの画素値Ｄ（Ｙ）’を加重平均法により算出する。画素値Ｄ（Ｙ）’の算出方法については、正方補間マスクにおけるのと同様である。
【００６８】
次に、図１４のステップＳ１３において、正方補間マスクを用いて算出された画素値Ｄ（Ｙ）と、扁平補間マスクを用いて算出された画素値Ｄ（Ｙ）’とに基づいて、補間データを生成する。
ここで、正方補間マスクを用いることによって補間処理された画像は、横線における連続性は良好であるが、斜め線における連続性はあまり良くない。一方、扁平補間マスクを用いることのよって補間処理された画像は、斜め線の連続性は良好であるが、横線におけ
る連続性はあまり良くない。そこで、本実施形態においては、正方補間マスクを用いて算出された画素値Ｄ（Ｙ）と、扁平補間マスクを用いて算出された画素値Ｄ（Ｙ）’とを比較し、画素値が大きい方の値を、補間点Ｙにおける画素値として採用することにより、補間データを生成する。
【００６９】
次に、ステップＳ１４において、ステップＳ１３において生成された補間データを用いることにより、ステップＳ１１において抽出された極大点のデータについて補間処理を施す。それによって生成された画像データが、撮像領域における構造物の超音波画像（構造物画像）を表す構造物画像データとなる。
【００７０】
次に、ステップＳ１５において、原データによって表される値から、ステップＳ１４において生成された構造物画像データによって表される値を差し引くことにより、スペックル画像を表すスペックル画像データを生成する。
このスペックル画像生成方法によれば、正方補間マスク及び扁平補間マスクを用いることによって得られた画素値に基づいて補間処理を行うことにより、横線及び斜め線における連続性が良好な構造画像を得ることができる。従って、そのような構造画像を用いることにより、構造物との分離性の良いスペックル画像を得ることができる。
【００７１】
このスペックル画像生成方法の変形例として、図１４に示すステップＳ１２及びＳ１３において、正方補間マスクと扁平補間マスクとの内のいずれか一方を用いることにより、補間データを生成しても良い。正方補間マスクを用いる場合には、横線における連続性の良好な構造物画像を取得でき、扁平補間マスクを用いる場合には、斜め線における連続性の良好な構造物画像を取得できる。或いは、ステップＳ１３において補間データを生成する際に、正方補間マスクを用いることによって得られた画素値と、扁平補間マスクを用いることによって得られた画素値と、それらの画素値を比較することによって選択された画素値との内のいずれを用いるかを選択できるようにしても良い。それにより、ユーザの所望の構造物画像を取得することができる。
【００７２】
さらにまた、図１にスペックル画像生成部４１は、以下に示すような２次元マスク処理を用いてスペックル画像を生成しても良い。図８に示す第１及び第２のスペックル画像生成部６２及び６４と、図１１に示す第１及び第２のスペックル画像生成部７２及び７４と、図１２に示す第１及び第２のスペックル画像生成部９２及び９４についても同様である。
図１８は、２次元マスク処理を用いてスペックル画像を生成する他のスペックル画像生成方法を示すフローチャートである。このスペックル画像生成方法は、セクタ走査や、コンベックス走査や、ラジアル走査を行うことによって取得された原データについて行われ、その際に、２次元マスク処理を用いることを特徴としている。
【００７３】
図１８のステップＳ２１において、図１に示すスペックル画像生成部４１は、１次メモリ２７に蓄積された原データに基づいて、原画像における極大点を抽出する。次に、ステップＳ２２において、スペックル画像生成部４１は、正方補間マスクを用いた４点補間により極大点を補間する補間点の画素値を算出することによって、補間データを生成する。なお、ステップＳ２１における極大点の抽出処理、及び、ステップＳ２２における画素値の算出処理については、図１４のステップＳ１１及びＳ１２において、図１５及び図１６を参照しながら説明したものと同様である。
【００７４】
次に、ステップＳ２３において、ステップＳ２２において生成された補間データを用いることにより、ステップＳ２１において抽出された極大点のデータについて補間処理を施し、さらに、超音波の走査方式に応じた極座標変換処理（走査変換処理）を施す。それにより、セクタ画像や、コンベックス画像や、ラジアル画像を表す画像データが生成される
。そのような画像データが、撮像領域における構造物画像を表す構造物画像データとなる。
【００７５】
次に、ステップＳ２４において、原データによって表される値から構造物画像データによって表される値を差し引くことにより、スペックル画像を表すスペックル画像データを生成する。
このスペックル画像生成方法によれば、横線における連続性が良好な正方補間マスクを用いることによって算出された画素値に基づいて補間処理及び極座標変換を行うことにより、連続性の良好な構造画像を得ることができる。従って、そのような構造画像を用いることにより、構造物との分離性の良いスペックル画像を得ることができる。
【００７６】
以上説明した２つのスペックル画像生成方法においては、極大値を用いた４点補間を行うことにより、補間点の画素値を算出しているが、それ以外の方法を用いて画素値を算出しても良い。例えば、図１９に示すように、補間点Ｙから所定の範囲内（例えば、補間点Ｙを中心とする円Ｃ１の内部）に含まれる極大点Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３…の画素値を用いても良い。この場合には、次式（１）によって補間点Ｙの画素値Ｄ（Ｙ）を算出することができる。式（１）において、ｄ１、ｄ２、ｄ３は、補間点Ｙと極大点Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３との距離をそれぞれ表している。
Ｄ（Ｙ）＝（１／ｄ１）（１／ｄ１＋１／ｄ２＋１／ｄ３）×Ｙ１
＋（１／ｄ２）（１／ｄ１＋１／ｄ２＋１／ｄ３）×Ｙ２
＋（１／ｄ３）（１／ｄ１＋１／ｄ２＋１／ｄ３）×Ｙ３        …（１）
この方法によれば、画素Ｙの画素値を算出する際に用いられる極大点の画素を探索する時間を短縮することができる。
【００７７】
或いは、式（１）の替わりに、式（２）又は式（３）を用いて画素Ｙの画素値を算出しても良い。
Ｄ（Ｙ）＝（１／ｄ１２）（１／ｄ１２＋１／ｄ２２＋１／ｄ３２）×Ｙ１
＋（１／ｄ２２）（１／ｄ１２＋１／ｄ２２＋１／ｄ３２）×Ｙ２
＋（１／ｄ３２）（１／ｄ１２＋１／ｄ２２＋１／ｄ３２）×Ｙ３  …（２）
Ｄ（Ｙ）＝（１／ｄ１３）（１／ｄ１３＋１／ｄ２３＋１／ｄ３３）×Ｙ１
＋（１／ｄ２３）（１／ｄ１３＋１／ｄ２３＋１／ｄ３３）×Ｙ２
＋（１／ｄ３３）（１／ｄ１３＋１／ｄ２３＋１／ｄ３３）×Ｙ３  …（３）
式（２）又は式（３）を用いる場合には、式（１）を用いる場合と比較して、画素Ｙに近い極大点の影響を受け易くなる。
【００７８】
また、以上説明した２つのスペックル画像生成方法においては、原画像における極大点を用いることにより構造物画像データを生成しているが、極大点の替わりに、極小点や、極大点と極小点間の平均点を用いても良い。
【００７９】
さらに、図１に示すスペックル画像生成部４１は、スペックル画像データ及び構造物画像データに対して、以下に示すような周波数帯域分割処理を施しても良い。図８に示す第１及び第２のスペックル画像生成部６２及び６４と、図１１に示す第１及び第２のスペックル画像生成部７２及び７４と、図１２に示す第１及び第２のスペックル画像生成部９２及び９４についても同様である。
なお、ここでいう周波数帯域分割処理とは、超音波画像を複数の周波数帯域に分割し、所望の周波数成分を強調する画像処理のことである。
【００８０】
図２０に示すように、スペックル画像生成部４１において生成されたスペックル画像デ
ータ又は構造物画像データ（以下、「画像データＤＴ（０）」と称する。）は、ダウンサンプリング部７０１において間引きされると共に、間引きされたデータに、ナイキストフィルタ処理等のフィルタ処理が施される。このような処理を繰り返すことにより、空間周波数成分が低いダウンサンプリングデータＤＴ（１）、ＤＴ（２）、…、ＤＴ（Ｎ）が順次生成される。
【００８１】
次に、アップサンプリング部７０２において、ｎ番目のダウンサンプリングデータＤＴ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）に０値のデータが挿入されると共に、平滑化フィルタ処理等のフィルタ処理が施される。これにより、隣接する（ｎ−１）番目のデータと同じサイズのアップサンプリングデータＤＴ（ｎ）’が得られる。
【００８２】
次に、減算部７０３において、（ｎ−１）番目のダウンサンプリングデータＤＴ（ｎ−１）と、隣接するｎ番目のアップサンプリングデータＤＴ（ｎ）’との間で減算処理が行われる。これにより、減算データＤＳ（０）〜ＤＳ（Ｎ−１）が得られる。これらの減算データＤＳ（０）〜ＤＳ（Ｎ−１）は、画像データＤＴ（０）に含まれる空間周波数成分ｆ０〜ｆＮをＮ個の周波数帯域に分割した周波数成分をそれぞれ含むデータ群である。例えば、減算データＤＳ（ｎ）（ｎ＝０〜Ｎ−１）には、周波数成分ｆｎ〜ｆｎ＋１が含まれている。
【００８３】
次に、掛算部７０４において、減算データＤＳ（０）、ＤＳ（１）、…、ＤＳ（Ｎ−１）に、重み付け係数ｋ０、ｋ１、…、ｋＮ−１がそれぞれ掛算される。さらに、重み付け係数が掛算されたデータＤＳ（ｎ）’（ｎ＝１〜Ｎ−１）は、アップサンプリング部７０５において、元の画像データＤＴ（０）とデータサイズが等しくなるようにアップサンプリングされる。
【００８４】
このようにデータのサイズを揃えられたデータＤＳ（０）、及び、ＤＳ（１）’、ＤＳ（２）’、…、ＤＳ（Ｎ−１）’は、加算部７０６において加算される。これにより、空間周波数帯域ごとに重み付けされたデータＤＴＥＮが生成される。さらに、この重み付けされたデータＤＴＥＮ及び元の画像データＤＴ（０）は、掛算部７０７において、所定の重み付け係数ＫＦＲ及び（１−ＫＦＲ）をそれぞれ掛算され、加算部７０８において加算される。このようにして、周波数強調処理された画像データＤＴＯＵＴが生成されて、スペックル画像解析部４２及び画像選択部３０（図１）に出力される。
【００８５】
掛算部７０４において用いられる重み付け係数ｋ０〜ｋＮ−１は、処理される画像データの特性に応じて設定される。重み付け係数ｋ０〜ｋＮ−１は、超音波周波数や、被検体の深度や、観察部位等のパラメータに対応付けて、図１に示す記録部３６に予め記録しておいても良いし、ユーザが任意の値を入力しても良い。前者の場合には、それらのパラメータに応じて適切な重み付け係数が設定され、後者の場合には、ユーザの所望の周波数強調効果を得ることができる。
【００８６】
このような周波数帯域分割処理をスペックル画像データに施す場合には、重み付け係数ｋ４及びｋ５付近を小さくして、周波数が比較的低い成分を抑制することにより、大きなサイズのスペックルが低減される。それにより、合成画像において、特に組織部が見やすい画像を得ることができる。一方、このような周波数帯域分割処理を構造物画像データに施す場合には、重み付け係数ｋ０及びｋ１付近を大きくして、周波数が比較的高い成分を強調することにより、構造物のエッジを明瞭にする効果を得ることができる。
【００８７】
また、図１に示すスペックル画像生成部４１は、このような周波数帯域分割処理以外にも、種々の画像処理を行っても良い。具体的には、平滑化フィルタ処理や、ラプラシアンフィルタ処理等が挙げられる。図８に示す第１及び第２のスペックル画像生成部６２及び
６４と、図１１に示す第１及び第２のスペックル画像生成部７２及び７４と、図１２に示す第１及び第２のスペックル画像生成部９２及び９４についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、医療や構造物の非破壊検査に用いられる超音波診断装置において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る超音波観測装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示すスペックル解析部２９のスペックル画像解析部４２の構成を示すブロック図である。
【図３】原データによって表される原画像を示す図である。
【図４】図３の一点鎖線Ａ−Ａ’に示す領域に関する原データを表す図である。
【図５】構造物画像データを抽出する方法を説明するための図である。
【図６】原画像から分離されたスペックル画像及び構造物画像を表す図である。
【図７】スペックル画像と構造物画像との混合画像を表す図である。
【図８】図１に示すスペックル解析部２９の他の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示すＬＰＦ６１及びＨＰＦ６３の周波数特性を説明するための図である。
【図１０】図８に示す周波数処理部６６における周波数処理を説明するための図である。
【図１１】図１に示すスペックル解析部２９の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１に示すスペックル解析部２９の他の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１に示すスペックル解析部２９の他の構成を示すブロック図である。
【図１４】超音波画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１５】画素の極大点を抽出する方法を説明するための図である。
【図１６】正方補間マスクを用いて４点補間を行う方法を説明するための図である。
【図１７】扁平補間マスクを用いて４点補間を行う方法を説明するための図である。
【図１８】他の超音波画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１９】補間点の画素値を算出するための別の方法を説明するための図である。
【図２０】周波数帯域分割処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  超音波用探触子
２０  制御部
２１  走査制御部
２２  駆動信号発生部
２３  送受信切換部
２４  信号処理部
２５  Ａ／Ｄ変換器
２６  位相整合部
２７  １次メモリ
２９  スペックル解析部
３０  画像切換部
３１  ＤＳＣ
３２  ２次メモリ
３３  Ｄ／Ａ変換器
３４  表示部
３５  操作卓
３６  記録部
４１、６２、６４、７２、７４、８２、８４、９２、９４  スペックル画像生成部
４２  スペックル画像解析部
４４  スペックル解析モードボタン
４５  画像選択部制御ボタン
４６  ＤＳＣ制御ボタン
５１、６５、７７、８５、８７、９８  スイッチ
５２、５３  スペックル画像メモリ
５４、９０、９７、１０１  差分演算部
６１、７１、８１、９１  ＬＰＨ
６３、７３、８３、９３  ＨＰＦ
６６、７５，７６、８６、９５、９６  周波数処理部
８８、８９、９９、１００  周波数処理メモリ
【図１】
2006212054.tif 000003
【図２】
2006212054.tif 000004
【図４】
2006212054.tif 000005
【図５】
2006212054.tif 000006
【図８】
2006212054.tif 000007
【図９】
2006212054.tif 000008
【図１０】
2006212054.tif 000009
【図１１】
2006212054.tif 000010
【図１２】
2006212054.tif 000011
【図１３】
2006212054.tif 000012
【図１４】
2006212054.tif 000013
【図１５】
2006212054.tif 000014
【図１６】
2006212054.tif 000015
【図１７】
2006212054.tif 000016
【図１８】
2006212054.tif 000017
【図１９】
2006212054.tif 000018
【図２０】
2006212054.tif 000019
【図３】
2006212054.tif 000020
【図６】
2006212054.tif 000021
【図７】
2006212054.tif 000022