(57)【要約】  【課題】  超音波エコーを受信することによって複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号に基づいて、反射体の組織性状を検出する。  【解決手段】  この超音波撮像装置は、被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から反射された超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子１０と、該複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号の内で、上記被検体内の領域に関する少なくとも一群の受信信号間の相互的な関係に基づいて、上記領域における組織性状に関する情報を生成する組織性状画像データ生成手段２とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から反射された超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子と、
前記複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号の内で、前記被検体内の領域に関する少なくとも一群の受信信号間の相互的な関係に基づいて、前記領域における組織性状に関する情報を生成する組織性状情報生成手段と、
を具備する超音波撮像装置。
【請求項２】
前記相互的な関係が、前記少なくとも一群の受信信号の空間強度分布又は統計量である、請求項１記載の超音波撮像装置。
【請求項３】
前記組織性状情報生成手段が、前記一群の受信信号を検波して、検波された前記少なくとも一群の受信信号間の相互的な関係を求める、請求項１又は２超音波撮像装置。
【請求項４】
前記組織性状情報生成手段が、前記相互的な関係を表す量をパラメータとして用いることにより、前記領域に関する組織性状を表す画像データを生成する組織性状画像データ生成部を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記組織性状画像データ生成部が、前記領域について、前記パラメータに対応する色を割り当てることにより前記領域に関する組織性状を表す画像データを生成する、請求項４記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記組織性状画像データ生成部が、硬部組織を表すパラメータを有する領域と、軟部組織を表すパラメータを有する領域とに、互いに異なる色を割り当てる、請求項５記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号について位相整合を施すことにより、前記領域に関するＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成手段をさらに具備する請求項１〜６のいずれか１項記載の超音波撮像装置。
【請求項８】
前記複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号について位相整合を施すと共に、前記相互的な関係を表す量をパラメータとして用いることにより、組織性状別に表されたＢモード画像をそれぞれ表す複数種類の組織性状別Ｂモード画像データを生成する手段をさらに具備する請求項１〜７のいずれか１項記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記複数種類の組織性状別Ｂモード画像データに基づいて、複数の組織性状別Ｂモード画像を画面に表示させる手段をさらに具備する請求項８記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
前記複数種類の組織性状別Ｂモード画像データの各々についてゲインを調整すると共に、ゲインを調整された複数種類の組織性状別Ｂモード画像データを重ね合わせることにより、合成Ｂモード画像データを生成する手段をさらに具備する請求項８又は９記載の超音波撮像装置。
【請求項１１】
前記Ｂモード画像データによって表される画像と前記領域に関する組織性状を表す画像データによって表される画像とを重ね合わせることにより、合成画像データを生成する手段をさらに具備する請求項７記載の超音波撮像装置。
【請求項１２】
前記組織性状別Ｂモード画像データによって表される組織性状別Ｂモード画像と、該組織性状別Ｂモード画像に表された領域に関する組織性状を表す画像データによって表される画像とを重ね合わせることにより、合成画像データを生成する手段をさらに具備する請求項８記載の超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記合成Ｂモード画像データによって表される合成Ｂモード画像と、該合成Ｂモード画像に表された領域に関する組織性状を表す画像データによって表される画像とを重ね合わせることにより、合成画像データを生成する手段をさらに具備する請求項１０記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信して生体内の臓器や骨等の撮像を行うことにより、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断に用いられる超音波撮像装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子（プローブ）が用いられる。このような超音波用探触子から、複数の超音波の合波によって形成される超音波ビームを被検体に向けて送信すると、超音波ビームは、被検体内部における音響インピーダンスが異なる領域、即ち、組織の境界において反射される。そのようにして生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーの強度に基づいて画像を構成することにより、被検体内部の様子を画面に再現することができる。
【０００３】
このように、一般的な超音波画像は、組織間の音響インピーダンスの差を利用して被検体内の組織の形状を表すものである。そのため、肝臓のように、超音波の波長に近いサイズの多数の反射体から構成される臓器の超音波画像においては、超音波エコーの干渉によって明るい点と暗い点とが散在するスペックルパターンの成分が主に現れる。そのような超音波画像においては、臓器内部の組織に腫瘍等が含まれていても、組織の輪郭に明確な反射面が見られないので、正常組織と異常組織との違いがスペックルパターンの差によってしか判断できない。そのため、腫瘍等の組織性状の判断や、それに基づく医療診断が困難である。また、骨部近傍のように、筋肉等の軟部組織や、骨、腱、髄核等の硬部組織が複雑に入り組んでいる領域についても、軟部組織を硬部組織から分離して視認することは極めて困難である。そこで、超音波画像を生成するに際して、超音波エコーの強度以外の要素を用いることが検討されている。そのような要素として、複数の超音波トランスデューサによってそれぞれ受信された複数の超音波エコー信号の相互関係を表す統計的性質（統計量）を利用することが考えられる。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、超音波画像において、非コヒーレント加算信号に基づく表示を抑制することにより、伝播時間のばらつきにより位相整合信号が非コヒーレント加算されて画像が劣化するのを防ぐために、取得したエコー信号を、従来のコヒーレントな受信ビームを形成するように設定された時間遅延を用いる受信信号処理経路と、例えば、時間遅延をゼロとすることにより非コヒーレント加算が適用されるように設定された時間遅延を用いる受信信号処理経路との両方の処理経路において処理し、それによって得られたコヒーレント加算信号と非コヒーレント加算信号とに基づいて超音波画像を生成することが開示されている（第１頁）。また、特許文献１においては、コヒーレンス度に基づいて画像を生成し、これをＢモード画像上にオーバーレイしてカラーマップすることも行われている（第２３頁）。ここで、コヒーレンス度とは、位相整合された信号（コヒーレントに加算された信号Ａ）と位相整合されていない信号（非コヒーレントに加算された信号Ｂ）との類似の程度のことであり、信号Ａと信号Ｂとの差や、信号Ａの信号Ｂに対する比等によって表される。
【０００５】
特許文献１によれば、コヒーレンス度に基づいて受信信号を取捨選択することにより、超音波画像の画質を改善することは期待できる。しかしながら、反射体の組織性状や超音波ビームに対する角度を求めることは行われていない。また、位相整合前の信号（即ち、上記の信号Ａ又は信号Ｂを構成する複数の受信信号）に対する解析は行われていない。
【０００６】
また、特許文献２には、屈折や多重反射等によって受信信号の波形が歪んでしまった場合においても、そのような歪みが画質に影響するのを抑制するために、配列された複数の振動子それぞれの励振信号及びこれらの振動子が被検体からの超音波反射波を受波して得られた受信信号に個別の遅延時間を与えることにより送信及び受信の指向性を超音波に付与し、この指向性を付与した超音波で被検体内部を走査して超音波画像を得る超音波撮像装置において、受信信号の歪みを振動子ごとに評価する受信信号評価部と、その評価結果に従って励振信号の強度と受信信号の増幅率との少なくとも一方を制御する口径制御部とを具備し、複数の受信信号の波形類似性、相関係数、強度等を利用して受信信号の歪みの程度を評価する超音波診断装置が開示されている（第１頁）。
【０００７】
特許文献２によれば、受信信号の波形の歪みをパラメータとすることにより、超音波画像の画質を改善することは期待できる。しかしながら、特許文献２においても、やはり、反射体の組織性状や超音波ビームに対する角度を求めることは行われていない。また、受信信号の強度が波形の類似性を表すものとして使用されているが、種々の統計的性質は利用されていない。
【０００８】
特許文献３には、任意の位置における所定開口による一回の受信により、検出対象の方位ないし変位を検出すると共に、高い分解能を得たり、実際に受信していない開口に対応する受信信号に相当する信号を得るために、開口内に達した波動をその開口内の位置の情報を伴って受信する受信器と、受信器で得られた受信信号を、開口内の位置を変数とする複数種類の重み付け関数それぞれで重み付け処理を行う重み付け処理部と、重み付け処理部における重み付け処理により得られた複数の重み付け受信信号に基づいて、開口に達した波動の伝播方向、もしくはその波動を生成した波源の位置を求める演算を含む演算を行う演算部とを備える波動受信装置が開示されている（第１頁）。
【０００９】
特許文献３によれば、受信信号を開口内の位置に応じて重み付けすることにより、検出対象の方向や位置を検出することはできるが、複数の超音波トランスデューサから得られる受信信号相互間の性質や統計量は利用されておらず、対象物体の組織性状を識別することはできない。
【００１０】
特許文献４には、生体組織を透過した超音波の空間的な広がりの情報を利用して生体組織の微視的な構造を解析するために、生体組織に対して超音波を送波する送波手段と、生体組織を透過して広がった超音波を受波して超音波の強度分布を求める強度分布取得手段と、得られた強度分布に基づき生体組織の評価値を算出する評価値演算手段とを具備する生体組織評価装置が開示されている（第１頁）。
【００１１】
しかしながら、特許文献４においては、超音波振動子間における強度分布が求められているが、透過による干渉現象を利用しているため、超音波ビームの奥行き方向に関する情報を得ることができず、組織内部の性質については、積分情報として得られるだけである。また、超音波の干渉が生じる物体以外については、情報を得ることができない。
【００１２】
また、特許文献５には、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、均質な組織構造の中にある微小な異常病変を観察するために、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、該解析演算手段より抽出し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（第２頁）。
しかしながら、特許文献５においては、位相整合後の信号の強度統計量を画像化することは行われているが、素子レベルの信号については触れられていない。
【特許文献１】特表２００２−５３４１８４号公報（第１頁、第２３頁）
【特許文献２】特開平１１−２３５３４１号公報（第１頁）
【特許文献３】特開平１０−２５８０５２号公報（第１頁）
【特許文献４】特開平８−１１７２２５号公報（第１頁）
【特許文献５】特開２００３−６１９６４号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように、上記の特許文献１〜５によれば、超音波画像の画質改善は期待できるものの、反射体の組織性状を求めることはできない。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波エコーを受信することによって複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号に基づいて、反射体の組織性状を検出することを第１の目的とする。また、本発明は、反射体の組織を表す超音波エコー信号と、スペックル成分を表す超音波エコー信号とを分離することにより、反射体の組織をわかりやすく描出することを第２の目的とする。さらに、本発明は、軟部組織及び硬部組織を明確に区別して表すことにより、医療診断に適した画像表示を行うことを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波撮像装置は、被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から反射された超音波を受信することにより受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子と、該複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力された複数の受信信号の内で、上記被検体内の領域に関する少なくとも一群の受信信号間の相互的な関係に基づいて、上記領域における組織性状に関する情報を生成する組織性状情報生成手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の受信信号間の相互的な関係を表す量をパラメータとして用いることにより、被検体内の組織の性状に関する情報を求めることができる。従って、Ｂモード画像によって表される被検体内の組織の形状だけでなく、そのようにして求められた組織の性状の違いを画像化する等して利用することにより、超音波画像を用いた医療診断の質や効率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】
【００１６】
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、本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る超音波撮像装置は、超音波用探触子１０と、操作卓１１と、制御部１２と、記録部１３と、送受信位置設定部１４と、送信遅延制御部１５と、駆動信号発生部１６と、送受信切換部１７とを含んでいる。
【００１７】
超音波用探触子１０は、被検体に当接させて用いられることにより、被検体に向けて超音波ビームを送信及び受信する。超音波用探触子１０は、印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを送信すると共に、伝播する超音波エコーを受信して受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサ１０ａ、１０ｂ、…を含んでいる。これらの超音波トランスデューサ１０ａ、１０ｂ、…は、１次元又は２次元状に配列されてトランスデューサアレイを構成している。
【００１８】
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体等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成されている。このような振動子の電極に、パルス状の電気信号又は連続波の電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体は伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状の超音波又は連続波の超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝播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。
【００１９】
或いは、超音波トランスデューサとして、変換方式の異なる複数種類の素子を用いても良い。例えば、超音波を送信する素子として上記の振動子を用い、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにする。光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器やファイバブラッググレーティングによって構成される。
【００２０】
操作卓１１は、オペレータが命令や情報を超音波撮像装置に入力する際に用いられる。操作卓１１は、キーボードや、調整ツマミや、マウスを含むポインティングデバイス等を含んでいる。
制御部１２は、例えば、ＣＰＵ及びソフトウェアによって構成されており、操作卓１１から入力された命令や情報に基づいて、超音波撮像装置の各部を制御する。記録部１３には、制御部１２を構成するＣＰＵに動作を実行させるプログラム等が記録されている。
【００２１】
送受信位置設定部１４は、被検体内の所定の領域を超音波ビームによって走査するために、超音波用探触子１０から送信される超音波ビームの送信方向及び受信方向並びに焦点の深さと、超音波トランスデューサアレイの開口径（即ち、使用される複数の超音波トランスデューサ）を設定する。また、送信遅延制御部１５は、送受信位置設定部１４によって設定された超音波ビームを送信するために、複数の超音波トランスデューサに与えられる遅延時間を設定する。
【００２２】
駆動信号発生部１６は、複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給される複数の駆動信号を発生する複数の駆動回路によって構成されている。これらの駆動回路は、送信遅延制御部１５において設定された遅延時間に基づいて、駆動信号を発生する。
送受信切換部１７は、制御部１１の制御の下、超音波用探触子１０に駆動信号を供給する送信モードと、超音波用探触子１０から受信信号を出力する受信モードとを切り換える。
【００２３】
また、本実施形態に係る超音波撮像装置は、前置増幅器（ＰＲＥＡＭＰ）２０と、Ａ／Ｄ変換器２１と、受信遅延制御部２２と、Ｂモード画像データ生成手段１と、組織性状画像データ生成手段２と、画像合成部３０と、画像データ記憶部３１と、画像処理部３２と、表示部３３とを含んでいる。
【００２４】
前置増幅器２０及びＡ／Ｄ変換器２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａ、１０ｂ、…に対応する複数のチャンネルを有しており、複数の超音波トランスデューサからそれぞれ出力される受信信号を入力し、各受信信号に対して前置増幅及びアナログ／ディジタル変換を行う。
【００２５】
受信遅延制御部２２は、超音波エコーの受信方向及び焦点深度に応じた複数の遅延パターン（位相整合パターン）を有しており、複数の受信信号に与えられる遅延パターンを、送受信位置設定部１４によって設定された受信方向及び焦点深度に応じて選択し、位相整合部２３及び空間強度分布解析部２６に供給する。
【００２６】
Ｂモード画像データ生成手段１は、位相整合部２３と、Ｂモード画像生成部２４とを含んでいる。
位相整合部２３は、受信遅延制御部２２から供給された遅延パターンに基づいて、Ａ／Ｄ変換された複数の受信信号（受信データ）にそれぞれ遅延を与え、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音線信号（音線データ）が形成される。
【００２７】
Ｂモード画像データ生成部２４は、位相整合部２３において形成された音線データに対して包絡線検波処理及びＳＴＣ（センシティビティ・タイム・ゲイン・コントロール）を施すことにより、Ｂモード画像データを生成する。
【００２８】
一方、組織性状画像データ生成手段２は、信号前処理部２５と、空間強度分布解析部２６と、組織性状画像データ生成部２７とを含んでいる。
信号前処理部２５は、Ａ／Ｄ変換された複数の受信信号について、必要に応じて以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に示す強度補正を行う。
【００２９】
（ｉ）素子感度補正
超音波トランスデューサアレイを製造する際に生じる超音波トランスデューサの性能のばらつきを補正する。この補正は、標準反射源を用いて超音波用探触子１０から超音波ビームの送受信を行うことにより、予め各超音波トランスデューサの特性を測定して補正テーブルを作成しておき、受信信号の処理時に、その補正テーブルを用いることによって行うことができる。
【００３０】
（ｉｉ）立体角強度補正
超音波トランスデューサアレイにおいては、開口の端に位置する超音波トランスデューサほど、超音波エコーの反射位置に対する立体角が小さくなるので、見かけの受信強度が小さくなる。そのため、受信深度（超音波エコーの反射位置の深さ）、各超音波トランスデューサとの位置関係、及び、開口によって定まる超音波トランスデューサ間の受信立体角の差に応じて、受信信号について強度補正を行う。
【００３１】
（ｉｉｉ）距離補正
受信深度と各超音波トランスデューサとの位置関係によって変化する超音波エコーの距離減衰量を補正する。補正量は観察部位によって変わるので、観察部位に応じた標準値をデフォルト値として予め設定しておいて、表示された画像を見ながらオペレータが設定値を調整するようにしても良い。
【００３２】
さらに、信号前処理部２５は、補正された受信信号に対して、スムージング、包絡線検波等の処理を行い、それらの受信信号をディジタル信号に変換する。このように、組織性状画像生成のためのデータ解析の前に包絡線検波処理を行うことにより、ノイズによる影響を抑制することができると共に、その後の処理における計算量を低減することができる。また、後述するように、生成された組織性状画像データを、そのままＢモード画像データに重ね合わせることができるようになる。
【００３３】
空間強度分布解析部２６は、信号前処理部２５において処理された複数の受信信号の内で、同一の位相整合線上にある複数の受信信号の空間強度分布（以下において、単に強度分布という）を求め、それを解析して種々の統計量を算出する演算処理を行う。これらの同一位相整合線上にある複数の受信信号は、受信遅延制御部２２から供給される遅延パターンに基づいて決定される。後述するように、それらの統計量は、反射体の組織性状に関する質的な情報を表している。ここで、反射体の組織性状には、反射体の表面が硬い（例えば、骨部や、腱や、靭帯）又は軟らかい（例えば、皮膚や筋肉）といった表面状態（表面性状）の他に、均一な内部組織であることや、スペックルパターン等も含まれる。
【００３４】
組織性状画像データ生成部２７は、空間強度分布解析部２６によって算出された種々の統計量をパラメータとして用いることにより、被検体内の反射体の組織性状を表す情報として、組織性状画像データを生成する。組織性状画像データは、超音波画像を画面に表示する際における色信号を表しており、組織性状画像において、反射体の表面性状や内部組織が、色分けして表示される。
組織性状画像データ生成手段２における画像生成の原理については、後で詳しく説明する。
【００３５】
画像合成部３０は、Ｂモード画像データ生成部２４において生成されたＢモード画像データと、組織性状画像データ生成部２７において生成された組織性状画像データとに基づいて、Ｂモード画像の対応する領域に組織性状画像が重ね合わせられた合成画像データを生成する。組織性状画像が重ね合わせられるＢモード画像上の領域は、画像合成部３０によって自動的に決定されても良いし、操作卓１１を用いることにより、オペレータがマニュアル指定しても良い。
【００３６】
画像データ記憶部３１は、生成された合成画像データを記憶する。また、画像処理部３２は、合成画像データについて、走査変換や階調処理等を含む所定の画像処理を施すことにより、画面表示用の画像データを生成する。表示部３３は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、画像処理部３２において画像処理が施された画像データに基づいて、超音波画像を表示する。
【００３７】
次に、組織性状画像を生成する原理について説明する。
まず、図２の（ａ）に示すように、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅを含む超音波トランスデューサアレイを用いて、反射体１０１に向けて超音波ビームを送信し、深度Ｄに位置する反射体１０１の表面において反射された超音波エコーを受信する場合を考える。図２の（ｂ）は、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅにおける超音波エコーの受信波形を表している。なお、図２の（ｂ）において、横軸は、時刻（ｔ）を示しており、縦軸は、受信信号の電圧を示している。また、図２の（ｃ）は、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅから出力される受信信号の強度分布を表している。図２の（ｃ）において、横軸は超音波トランスデューサ（素子）の位置を示し、縦軸は、受信信号の強度を示している。
【００３８】
反射点１０１ａにおいて反射した超音波エコーは、図２の（ｂ）に示すように、反射点１０１ａの正面に位置する超音波トランスデューサ１０ｃによってまず受信され、その後、超音波トランスデューサ１０ｂ及び１０ｄ、超音波トランスデューサ１０ａ及び１０ｅによって順に受信される。このとき、反射体１０１が、骨部のように、超音波エコーをあまり散乱させることなく反射する物体である場合には、超音波エコーは、図２の（ｃ）に示すように、超音波トランスデューサ１０ｃの位置をピークとする強度分布で、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅに受信される。以下において、そのような反射体（反射面）のことを、正反射体（正反射面）という。
Ｂモード画像を生成する場合には、同じ位相整合線Ｌ１上の受信信号に所定の遅延時間を与えて加算する。それにより、反射点１０１ａを含む領域に関する超音波情報を表す音線信号ＳＬが形成される。
【００３９】
次に、軟部組織のように、超音波を散乱し易い反射体に向けて超音波ビームを送信する場合について考える。以下において、そのような反射体（反射面）のことを散乱反射体（散乱反射面）という。図３の（ａ）に示すように、深度Ｄに位置する散乱反射体１０２に向けて超音波ビームを送信すると、その超音波ビームは、反射点１０２ａにおいて様々な方向に反射される。そのようにして生じた超音波エコーは、図３の（ｂ）に示すように、深度Ｄ及び反射点１０２ａの位置に応じたタイミングで、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅによって受信される。これらのタイミングは、図２の（ｂ）に示す超音波エコーの受信波形と同様に、位相整合線Ｌ１上に乗っているので、Ｂモード画像を生成するために位相整合を行うと、図２の（ｂ）に示すのと同様の音線信号ＳＬが形成される。
【００４０】
しかしながら、超音波ビームが散乱反射体によって反射された場合には、超音波エコーの強度が様々な方向に分散してしまうので、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅから出力される受信信号の強度分布は、図３の（ｃ）に示すように、比較的平坦なものとなる。
【００４１】
次に、正反射体が、超音波トランスデューサアレイに対して傾いている場合について考える。図４の（ａ）に示すように、深度Ｄに位置する正反射体１０３に向けて超音波ビームを送信すると、その超音波ビームは、正反射体１０３の傾きに応じて、超音波ビームが送信された方向とは異なる方向に反射される。そのようにして生じた超音波エコーは、深度Ｄ及び反射点１０３ａの位置に応じたタイミングで、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅによって受信される。図４の（ｂ）に示すように、これらのタイミングは、図２の（ｂ）に示す超音波エコーの受信波形と同様に、位相整合線Ｌ１上に乗っているので、位相整合を行うと、やはり、図２の（ｂ）に示すのと同様の音線信号ＳＬが形成される。
【００４２】
しかしながら、超音波ビームが、超音波トランスデューサアレイに対して傾いている反射体によって反射された場合には、超音波エコーの伝播方向が変化しているので、図４の（ｃ）に示すように、超音波トランスデューサ１０ａ〜１０ｅから出力される受信信号の強度分布において、ピークがシフトする。
【００４３】
このように、受信信号を位相整合する場合には、超音波エコーの反射位置（組織の境界）を表す音線信号が一様に決定されるが、複数の受信信号の相互関係（例えば、強度分布）に注目することにより、反射体の組織性状や傾きを求めることが可能になる。即ち、複数の受信信号の相互関係は、組織の境界に関する質的な情報を表すと言える。特に、骨部の反射率は軟部組織の１００倍程度に及ぶので、各受信信号レベルで解析することは容易であり、硬部組織と軟部組織とを十分に判別することができる。また、性状が均一な部位のように輪郭が明確でない領域であっても、所定以上の振幅を有する受信信号が検出される領域については、それらの受信信号の相互関係に着目することにより、性状が均一である等の組織性状の特性を求めることができる。
【００４４】
次に、複数の受信信号の相互関係に基づいて組織性状を画像化する方法について、図５を参照しながら説明する。
まず、図１に示す空間強度分布解析部２６は、解析対象となる領域（解析領域）に関する複数の受信信号の強度分布を求める。即ち、横軸をトランスデューサの位置座標とし、縦軸を受信信号の強度とするグラフにおいて、超音波トランスデューサアレイの内、開口径ＤＡに含まれる複数の超音波トランスデューサから出力された同位相整合線上の受信信号の強度をプロットする。次に、その強度分布図において、横軸をデータ数値と読み替え、縦軸を度数と読み替える。図５に示すように、それによって得られた関係図を、以下において、確率変数ｘと確率密度関数ｆ（ｘ）との関係を表す度数分布図として取り扱う。
【００４５】
図５において、曲線（１）は、度数分布がある値に集中している場合、即ち、超音波ビームが正反射体によって反射された場合における度数分布を表している。また、曲線（２）は、度数がランダムに分布している場合、即ち、超音波ビームが散乱反射体によって反射された場合における度数分布を表している。さらに、比較のために示す曲線（３）は、超音波ビームが複数の方向に同一強度で反射された仮想的な場合における度数分布を表している。
【００４６】
空間強度分布解析部２６は、この度数分布に基づいて、以下の（１）〜（５）に示す統計量を算出する。
（１）平均
度数の定量的特性を表す値として、平均が用いられる。超音波トランスデューサアレイの正面方向から伝播する超音波エコーを受信すると、通常は平均がゼロ（中央）となるが、反射体が超音波トランスデューサアレイに対して傾いている場合には、平均が中央から端部にずれてくる。平均としては、通常の算術平均（相加平均）の他に、メディアン（中央値）やモード（最頻値）も用いられる。なお、これらの算術平均、メディアン、モードの大小関係は、度数の分布状態に応じて変化するので、度数のばらつきを推定する際に用いることもできる。
【００４７】
（１−１）メディアン
度数を最小値から順に並べた場合において、データ数の中央に位置する値のことをいう。データ数が偶数個である場合には、中央の２つの値の算術平均が用いられる。
（１−２）モード
度数の中で、最も頻度の高い値のことをいう。
【００４８】
（２）分散
分散は、度数のばらつきを示す尺度の１つであり、各検出データと算術平均との差である偏差の２乗和を、データ数（又は、データ数−１）で割ることによって求められる。曲線（１）のように、度数分布が正規分布に近く、ピークが立っている場合には、分散の値が小さくなる。反対に、曲線（２）のように、度数分布がランダムである場合や、曲線（３）のように、度数分布が一様である場合には、分散の値は大きくなる。
【００４９】
（３）歪度
歪度とは、度数の平均の周りにおける非対称の度合いを表す尺度であり、次式により求められる。
歪度＝（偏差の３乗和／データ数）／標準偏差の３乗
歪度がゼロとは、度数分布が偏っていないことを表し、この場合に、算術平均とメディアンとモードとが等しくなる。また、歪度が正とは、度数分布が負に偏っていることを表し、この場合に、算術平均＞メディアン＞モードという関係になる。さらに、歪度が負とは、度数分布が正に偏っていることを表し、この場合に、算術平均＜メディアン＜モードという関係になる。
【００５０】
（４）尖度
尖度とは、度数の平均の周りにおける集中度（尖っている度合い）を表す尺度であり、次式により求められる。
尖度＝（偏差の４乗和／データ数）／標準偏差の４乗
ここで、平均が０であり、分散が１である標準正規分布においては、尖度が３となる。そのため、尖度は、数値３を基準として評価される。即ち、尖度が３である場合に、度数分布は正規分布に近い状態になっている。また、尖度が３より小さくなるほど、度数分布は平坦な状態となる。さらに、尖度が３より大きくなるほど、度数分布は平均周りが尖った状態となる。
【００５１】
（５）ｐ−ｖ値、隣接素子間の２乗平均等
曲線（２）のように、度数がランダムに分布している場合には、ランダムの度合いを示す尺度も算出される。そのような尺度として、例えば、図５に示すように、曲線（２）における山（ｐｅａｋ）と谷（ｖａｌｌｅｙ）の間隔（ｐ−ｖ値）や、隣接する超音波トランスデューサ間における度数の差分２乗平均等が用いられる。これらの尺度は、値が大きいほど超音波エコーが不定状態にあり、スペックル成分が大きいことを示す。
【００５２】
図１に示す組織性状画像データ生成部２７は、空間強度分布解析部２６において算出された統計量をパラメータとして、解析領域に対応する超音波画像上の表示領域に所定の色を割り当てることにより、組織性状画像データを生成する。例えば、図６の曲線（４）に示すように、分散が所定の閾値より小さい領域（正反射体）に青系の色を割り当てることとし、分散や尖度の値に応じて、対応する表示領域に割り当てる色の濃度や彩度を変化させる。また、図６の曲線（５）に示すように、分散が所定の閾値よりも大きい領域（散乱反射体）の表示領域に、赤系の色を割り当てることとする。さらに、図７の曲線（６）に示すように、ｐ−ｖ値や隣接素子間の２乗平均が所定の閾値よりも大きい領域（スペックルパターンや、境界内部の均一な組織）には、黄系の色を割り当てる。
【００５３】
図８は、Ｂモード画像と組織性状画像との合成画像を模式的に示している。図８に示す超音波画像において、骨部１１１や腱及び靭帯１１２の表面は、組織性状（例えば、硬さ）に応じて異なる色によって表示されている。また、筋肉組織１１３や、スペックル領域１１４も、他の領域とは異なる色によってそれぞれ表示されている。さらに、各領域の内部において、同じ性状を有する領域（均一な組織）は同じ色によって表示されている。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、分散等の正反射度を表す統計量に基づいて、組織の輪郭の性状（明確な反射面か否か、硬さ又は軟らかさ等）を求めることができ、ｐ−ｖ値等のコヒーレンシーを表す統計量に基づいて、明確な反射面を有しないスペックルパターンや内部組織の性状を求めることができる。また、そのように求められた組織性状（正反射体、散乱反射体、スペックルパターン、均一な組織等）を組織性状に応じて色分けすることにより、異なる組織が互いに分離された、見やすい超音波画像を表示することができる。そのため、特に、骨部等の周辺においては、骨による超音波の多重反射が生じても、組織性状が画像化されているため、腱や筋肉等の異なる組織を判別し易くなる。また、肝臓のようにスペックル成分を多く含む臓器においても、スペックルパターンと実際の組織とを明確に分離して表示することができる。さらに、スペックルパターンが微妙に異なる複数のスペックル部が隣接している場合であっても、それらのスペックル部を区別して表示することにより、組織性状の差を表すことが可能である。従って、そのような超音波画像を用いることにより、医療診断の質や効率を向上させることが可能になる。
【００５５】
以上説明した本実施形態においては、Ｂモード画像データ生成手段１と組織性状画像データ生成手段２とにおいて、異なる信号前処理を行っているが、共通の信号前処理を行っても良い。例えば、図１に示す信号前処理部２５を、Ｂモード画像データ生成手段１と組織性状画像データ生成手段２とに分岐する前に配置すれば良い。なお、その場合には、そのような信号前処理を、受信信号のＡ／Ｄ変換前に行っても良いし、Ａ／Ｄ変換後に行っても良い。
【００５６】
また、本実施形態においては、反射体の組織性状を表す情報として、組織性状を色分け表示するための画像データ（色信号）を生成しているが、その他にも、様々な種類の情報を生成することができる。例えば、画像処理技術を用いることにより、反射体の組織性状を質感の違いによって可視化するための画像データを生成しても良い。また、反射体の組織性状を必ずしも画像化する必要はなく、例えば、統計量に基づいて得られた反射体の組織性状を表す情報をＢモード画像データに付帯させておいても良い。さらに、統計量そのものを反射体の組織性状を表す情報として用いても良い。
【００５７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置について説明する。図９は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図９に示すように、この超音波撮像装置は、図１に示す超音波撮像装置に対して、反射率補正部４０をさらに有している。その他の構成については、図１に示す超音波撮像装置と同様である。
反射率補正部４０は、空間強度分布解析部２６によって算出された統計量をパラメータとして用いることにより、Ｂモード画像データ生成部２４に対して、Ｂモード画像データを補正するための補正量を与える。
【００５８】
ここで、再び図２及び図４を参照しながら、同じ表面性状を有する正反射体１０１及び１０３に、同じ強度の超音波ビームを送信する場合について考える。図４の（ａ）に示すように、正反射体１０３が超音波ビームの入射方向に対して傾いていると、超音波ビームは、入射方向とは異なる方向に反射されてしまうため、その一部しか超音波トランスデューサ１０ａ、１０ｂ、…に受信されない場合が生じる。その結果、受信信号の強度が小さくなるので、本来、強い正反射体であるにもかかわらず、弱い拡散分布としてしか認識されなくなってしまう。そのため、本実施形態においては、反射体の傾きに基づいて、Ｂモード画像データが反射体表面の真の反射率を表すように、データ値を補正する。
【００５９】
反射率補正部４０は、反射率補正用パラメータに対応する補正量が記録された反射率補正用テーブルを有しており、空間強度分布解析部２６によって算出された各解析領域に関するパラメータに対応する補正量を、Ｂモード画像データ生成部２４に出力する。反射率補正用パラメータとしては、モードや尖度等を用いることができる。例えば、モードがゼロの場合とは、図２の（ａ）に示すように反射体が傾いていないことを表しており、その場合には、Ｂモード画像データの補正量もゼロとなる。また、モードの絶対値が大きくなるほど、図４の（ａ）に示すように反射体の傾きは大きくなるので、Ｂモード画像データの補正量も大きくなる。
【００６０】
反射率補正用テーブルは、例えば、次のようにして作成することができる。即ち、標準反射源の傾きを変化させて超音波用探触子１０から超音波ビームの送受信を行い、それによって得られた受信信号を用いてパラメータ（例えば、モード）を算出する。一方、標準反射源の傾きに応じて生じた超音波ビームの検出強度の減少率を求め、その減少率を補正量として、標準反射源の傾きを介してパラメータと関連付ければ良い。
このように、本実施形態によれば、真の反射率、即ち、正確な音響インピーダンスの差に基づいてＢモード画像表示することができる。
【００６１】
また、反射率補正用パラメータによって求められた反射体の傾きを、Ｂモード画像における輪郭補正（補間）に用いても良い。それにより、輪郭の連続性を向上させることができるので、反射体の形状が明確に表れた、見やすい超音波画像を生成することができる。
【００６２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置について説明する。図１０は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、この超音波撮像装置は、図１に示す超音波撮像装置における組織性状画像データ生成手段２の替わりに、組織性状画像データ生成手段３を有している。その他の構成については、図１に示す超音波撮像装置と同様である。
【００６３】
組織性状画像データ生成手段３は、信号前処理部２５と、ヒストグラム解析部５０と、組織性状画像データ生成部５１とを有している。ヒストグラム解析部５０は、信号前処理部２５によって強度補正された複数の受信信号の内、同一位相整合線上にある複数の受信信号に基づいてヒストグラムを作成することにより、反射体の組織性状の特性を表す統計量を算出する。また、組織性状画像データ生成部５１は、算出された統計量をパラメータとして用いることにより、組織性状画像データを生成する。
【００６４】
以下において、ヒストグラム解析部５０及び組織性状画像データ生成部５１の動作について、詳しく説明する。
図１１は、第１の例に係るヒストグラム解析部５０及び組織性状画像データ生成部５１（図１０）の動作を示すフローチャートである。
図１１のステップＳ１１において、解析対象となる反射体上の領域（解析領域）に関する受信信号について、図１２の（ａ）に示すような強度分布を求め、さらに、その強度分布に基づいて、図１２の（ｂ）に示すヒストグラムを作成する。ここで、図１２の（ａ）は、超音波トランスデューサアレイの内、開口径ＤＡに含まれる複数の超音波トランスデューサから出力された受信信号の強度分布を示している。
【００６５】
次に、ステップＳ１２において、作成されたヒストグラムを、値の範囲（ヒストグラムの横軸）が０〜１となるように規格化する。
次に、ステップＳ１３及びＳ１４において、規格化されたヒストグラムの分布状態を、ベータ分布を用いて定量化する。ベータ分布は、形状パラメータα及びβを用いて、Ｘ〜Ｂ（α、β）と表され、ベータ分布における確率密度関数ｆ（ｘ）、原点の周りのｒ次のモーメント（積率）、平均Ｅ（ｘ）、分散ＶＡＲ（ｘ）、及び、モードＭＯＤは、次式（１）〜（５）によって表される。
【数１】
2006122666.tif 000003
【００６６】
ベータ分布を求めるために、まず、ステップＳ１３おいて、規格化されたヒストグラムから、次式（６）及び（７）を用いて標本平均ｘＡＶＥ及び分散σ２を求める。
【数２】
2006122666.tif 000004
【００６７】
次に、ステップＳ１４において、次式（８）及び（９）を用い、モーメント法によりベータ分布パラメータα及びβを推定により求める。
【数３】
2006122666.tif 000005
これにより、ベータ分布に近似する分布が求められる。
【００６８】
ステップＳ１５において、図１３に示すように、ベータ分布パラメータをクラス化し、α及びβの値に応じて、解析領域に対応する超音波画像上の表示領域に所定の色を割り当てることにより、組織性状画像データを生成する。する。ここで、図１３における「Ｕ字」、「Ｊ字」、「一山」とは、ベータ分布における確率密度関数の形状を表している。
【００６９】
（ｉ）α＜１、β＜１の場合
この場合には、図１４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、確率密度関数ｆ（ｘ）はＵ字型となる。これは、図１２の（ａ）に示すように、受信信号の強度分布においてピークが立っており、反射体表面が超音波を正反射する硬部組織であることを表している。そこで、そのような解析領域に対応する表示領域の組織性状画像データに、青系の色を割り当てることとする。その際に、図１４の（ａ）又は（ｂ）に示すように、｜α×β｜の値が小さいほど、確率密度関数ｆ（ｘ）のＵ字勾配が急になり、強い正反射を表すので、濃い青色を割り当てるようにする。反対に、図１４の（ｃ）に示すように、｜α×β｜の値が大きいほど、確率密度関数のＵ字勾配が緩やかになり、正反射が弱くなるので、薄い青色を割り当てるようにする。
【００７０】
（ｉｉ）（α−１）×（β−１）≦０の場合
この場合には、図１５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、確率密度関数はＪ字型となる。これは、受信信号の強度分布において、ある程度ピークが立っている正反射であるが、強度のピーク中心が、トランスデューサアレイの開口外にあることを表している。例えば、図１６に示す強度分布が得られる場合に、超音波トランスデューサの開口径ＤＡを変化させることにより、ヒストグラムは、図１７の（ａ）〜（ｄ）のように変化する。
【００７１】
この場合には、解析領域に対応する表示領域の組織性状画像データには青系の色を割り当てても良いし、反射体の角度を上記（ｉ）の場合から区別するために、緑系の色を割り当てても良い。また、図１５の（ａ）又は（ｂ）に示すように、｜α／β｜の値が１から離れるほどＪ字の勾配が急になり、強い正反射を表すので、濃い青色又は緑色を割り当てるようにする。反対に、図１５の（ｃ）又は（ｄ）に示すように、｜α／β｜の値が１に近いほど、Ｊ字の勾配が緩やか（例えば、勾配０）になり、弱い正反射を表すので、薄い青色又は緑色を割り当てるようにする。
【００７２】
（ｉｉｉ）α＞１、β＞１の場合
この場合には、図１８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、確率密度関数ｆ（ｘ）は単峰（一山）型となる。これは、即ち、受信信号の強度分布が正規分布であり、反射体表面が超音波を散乱反射する軟部組織であることを表している。そこで、そのような解析領域に対応する表示領域の組織性状画像データに、赤系の色を割り当てることとする。その際に、図１８の（ａ）又は（ｂ）に示すように、｜α×β｜の値が大きいほど確率密度関数ｆ（ｘ）の山が急になり、強度分布のばらつきが小さく均一な拡散面を表すので、濃い赤色を割り当てるようにする。反対に、図１８の（ｃ）に示すように、｜α×β｜の値が小さいほど確率密度関数ｆ（ｘ）の山が緩やかになり、強度分布のばらつきが大きくなるので、薄い赤色を割り当てるようにする。或いは、ある設定された閾値よりも｜α×β｜の値が小さい領域については、黄系の色を割り当てても良い。そのような領域は、スペックル成分を表すことが多い。
【００７３】
次に、第２の例に係るヒストグラム解析部５０及び組織性状画像データ生成部５１（図１０）の動作について説明する。
この例においては、第１の例において説明したのと同様に、解析領域に関する受信信号について強度分布を求めてヒストグラムを作成し、それを規格化することによって得られたヒストグラムに基づいて、各種の統計量を算出する。統計量としては、モード、メディアン、四分位偏差、歪度、頻度等が用いられる。ここで、四分位偏差とは、度数の散布度を表す指標であり、四分位偏差ＱＲは、第１四分位数Ｘ０．２５及び第３四分位数Ｘ０．７５を用いて、次式によって求められる。なお、四分位数とは、データを小さい方から整列した場合に、度数を４等分する位置における値のことであり、第１四分位数は小さい方から２５％に位置する値であり、第３四分位数は小さい方から７５％に位置する値である。
ＱＲ＝（Ｘ０．７５−Ｘ０．２５）／２
また、その他の統計量については、第１の実施形態において説明したものと同様である。
【００７４】
次に、算出された統計量に基づいて、解析領域に対応する表示領域に所定の色を割り当てることにより、組織性状画像データを生成する。
（ｉ）分散σ２、四分位偏差、又は、尖度が閾値より小さい場合
度数分布が平均付近に集中している状態においては、これらの統計量は小さくなる。この場合には、解析領域が散乱反射面であるとして、対応する表示領域の組織性状画像データに赤系の色を割り当てる。なお、この場合には、ベータ分布は正規分布（単峰型）となる。
【００７５】
（ｉｉ）分散σ２、四分位偏差、又は、尖度が閾値より大きい場合
度数分布の平均からのばらつきが大きい状態においては、これらの統計量は大きくなる。この場合には、解析領域が反射面であるとして、対応する表示領域の組織性状画像データに青系の色を割り当てる。なお、この場合には、ベータ分布は、Ｕ字型又はＪ字型となる。
ここで、上記（ｉ）又は（ｉｉ）においては、例えば、図５の曲線（３）のように、度数が一様分布であるときの各統計量を閾値として用いても良い。また、統計量の大きさに応じて、割り当てられた色の濃さや彩度を変化させても良い。
【００７６】
次に、第３の例に係るヒストグラム解析部５０及び組織性状画像データ生成部５１（図１０）の動作について説明する。この例においては、第１の例において説明したのと同様にベータ分布を求め、その分布形状に応じて、使用される統計量を選択する。即ち、そのベータ分布の形状が、単峰型又はＪ字である場合には、解析領域は散乱反射面と考えられるので、パラメータとして分散を用いる。一方、図１９に示すように、ベータ分布の形状がＵ字型である場合には、データを図の破線において２つの領域Ａ及びＢに分割し、Ａ及びＢの各領域について算出された分散の平均値をパラメータとして用いる。
【００７７】
形状を認識する際には、パターンマッチングや、最小２乗法等を用いた類似度判定や、統計パラメータの理論値との類似度判定を行っても良い。その場合には、統計パラメータとして、モード、メディアン、平均周りのｒ次モーメントを用いることができる。
【００７８】
次に、本発明の第４の実施形態に係る超音波撮像装置について説明する。図２０は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図２０に示すように、この超音波撮像装置は、図１に示す超音波撮像装置における組織性状画像データ生成手段２の替わりに、組織性状画像データ生成手段４を有している。その他の構成については、図１に示す超音波撮像装置と同様である。
【００７９】
組織画像データ生成手段４は、図１に示す組織画像データ生成手段２に対して、ヒストグラム解析部５０及びアルゴリズム選択部６０をさらに有しており、組織性状画像データ生成部２７の替わりに、組織性状画像データ生成部６１を有している。ヒストグラム解析部５０の動作については、本発明の第３の実施形態において説明したものと同様である。
【００８０】
アルゴリズム選択部６０は、空間強度分布解析部２６における解析の結果求められた統計量（強度分布解析情報）と、ヒストグラム解析部５０における解析の結果求められた統計量（ヒストグラム解析情報）との内から、組織性状画像データを生成するために用いられる統計量と、その統計量の種類に応じた組織性状画像データ生成のためのアルゴリズムとを、組織性状画像データ生成部６１に与える。組織性状画像データ生成部６１は、与えられたアルゴリズムを用いて統計量を処理することにより、組織性状画像データを生成する。統計量の種類に応じたアルゴリズムは、本発明の第１及び第３の実施形態において説明したものと同様である。
【００８１】
強度分布解析情報とヒストグラム解析情報との内のいずれを使用するかについては、超音波トランスデューサアレイの開口に応じた受信信号の数や、送信超音波ビームの強度等の条件に応じて予め設定しておいても良い。また、統計量の種類に応じて、強度分布解析情報とヒストグラム解析情報とを組み合わせて使用するように予め設定しておいても良い。例えば、反射体の組織性状を表す統計量（分散等）については、ヒストグラム解析情報を用い、反射体の傾きを表す統計量（尖度等）については、強度分布解析情報を用いるようにする。或いは、操作卓１１を用いて入力されるオペレータの命令によって、使用される統計量を選択するようにしても良い。その場合には、表示部３３に表示された超音波画像を見ながら、オペレータが命令を入力できるようにしても良い。
このように、強度分布解析情報とヒストグラム解析情報とを組み合わせて用いることにより、診断により適した超音波画像を表示することが可能になる。
【００８２】
次に、本発明の第５の実施形態に係る超音波撮像装置について説明する。図２１は、本実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
図２１に示すように、この超音波撮像装置は、図１に示す超音波撮像装置に対して、組織性状別Ｂモード画像データ生成部７０及びゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１をさらに有している。また、この超音波撮像装置は、図１に示す画像合成部３０の替わりに、画像合成部７２を有している。その他の構成については、図１に示す超音波撮像装置と同様である。
【００８３】
組織性状別Ｂモード画像データ生成部７０は、位相整合部２３において形成された音線データに対して包絡線検波処理及びＳＴＣを施すことによりＢモード画像データを生成すると共に、空間強度分布解析部２６によって算出された種々の統計量をパラメータとして用いることにより、Ｂモード画像データを組織性状ごとに分離する。それにより、複数種類の組織性状別Ｂモード画像データが生成される。例えば、第１の実施形態において説明したのと同様に統計量として分散を算出し、Ｂモード画像データを、分散が所定の閾値よりも小さい領域（正反射体）と大きい領域（散乱反射体）とに分離する。その結果、骨部等の硬部組織を表すＢモード画像データと、筋肉組織や靭帯等の軟部組織を表すＢモード画像データとが生成される。或いは、統計量としてｐ−ｖ値や隣接素子間の２乗平均を用いることにより、Ｂモード画像データを、肝臓等の臓器を表すＢモード画像データと、その内部に生じたスペックルパターンの領域を表すＢモード画像データとに分離する。これらの組織性状別Ｂモード画像データは、直接、或いは、ゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１を介して画像合成部７２に出力される。
【００８４】
ゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１は、複数種類の組織性状別Ｂモード画像データの各々についてゲインを調整し、さらに、それらを合成することにより、合成Ｂモード画像データを生成する。ゲインの大きさは、組織性状に応じて、又は、パラメータとして用いられた統計量に応じて予め設定されていても良いし、画面に表示された合成Ｂモード画像を見ながら、ユーザが所望の値を設定しても良い。例えば、骨部や靭帯や筋肉組織等の様々な組織が表された画像に対して（図８参照）、散乱反射体を表すＢモード画像データのゲインをゼロにすることにより、図２２の（ａ）に示すように、骨部を抽出するＢモード画像データが生成される。或いは、正反射体を表すＢモード画像データのゲインを低くし、散乱反射体を表すＢモード画像データのゲインを高くすることにより、図２２の（ｂ）に示すように、筋肉組織や靭帯等を明確に表示するＢモード画像データが生成される。このように、本実施形態においては、Ｂモード画像において任意の組織を強調することが可能となる。
【００８５】
さらに、ゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１は、組織性状別Ｂモード画像データごとに、所定の色信号を割り当てても良い。それらを合成することにより、図２２の（ｃ）に示すように、骨部や靭帯や筋肉組織等の組織の各々を明確に識別可能な合成Ｂモード画像データが生成される。
【００８６】
画像合成部７２は、Ｂモード画像生成部２４において生成された通常のＢモード画像データと、組織性状画像データ生成部２７において生成された組織性状画像データと、組織性状別Ｂモード画像データ生成部７０において生成された組織性状別Ｂモード画像データ又はゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１において生成された合成Ｂモード画像データとに基づいて、合成画像データを生成する。例えば、任意の組織を抽出する組織性状別Ｂモード画像データとその組織に関する組織性状画像データとを重ね合わることにより、任意の組織をさらに見やすく表示することができる。また、合成Ｂモード画像データと、合成Ｂモード画像に表される複数の組織に対応する組織性状画像データとを重ね合わせることにより、各組織を明確に識別させることが可能となる。
【００８７】
或いは、画像合成部７２は、組織性状別Ｂモード画像データ生成部７０から出力された組織性状別Ｂモード画像データに基づいて、１種類の組織性状別Ｂモード画像のみを表示する画面を生成しても良いし、複数の組織性状別Ｂモード画像を並べて表示する画面を生成しても良いし、通常のＢモード画像又は組織性状ごとに色分けされた合成画像と所望の組織性状別Ｂモード画像とを並べて表示する画面を生成しても良い。
【００８８】
本発明の第５の実施形態においては、図１に示す超音波撮像装置に対して組織性状別Ｂモード画像を生成する機能を付加したが、図９、図１０、及び、図２０に示す超音波撮像装置に対して、組織性状別Ｂモード画像データ生成部７０及びゲイン調整・Ｂモード画像合成部７１を追加しても構わない。
【００８９】
以上説明したように、本発明の第１〜第５の実施形態によれば、複数の受信信号の空間強度分布や統計量といった信号相互の関係や性質を用いることにより、被検体内における奥行き方向の各位置の組織性状を、簡単な計算によってリアルタイムに画像化することができる。また、第１〜第５の実施形態における組織性状画像データ生成手段は、一般的な超音波撮像装置に拡張機能として追加することができるので、安価にシステムを構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、超音波を送受信して生体内の臓器や骨等の撮像を行うことにより、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波撮像装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】正反射体に向けて超音波を送受信した場合における受信信号の強度分布を表す図である。
【図３】散乱反射体に向けて超音波を送受信した場合における受信信号の強度分布を表す図である。
【図４】傾きのある正反射体に向けて超音波を送受信した場合における受信信号の強度分布を表す図である。
【図５】受信信号の空間強度分布を表す図である。
【図６】受信信号の空間強度分布と組織性状画像データに割り当てられる色との関係を説明するための図である。
【図７】受信信号の空間強度分布と組織性状画像データに割り当てられる色との関係を説明するための図である。
【図８】Ｂモード画像と組織性状画像との合成画像を表す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第１の例に係るヒストグラム解析部及び組織性状画像データ生成部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】受信信号の空間強度分布と、それに基づいて作成されたヒストグラムを示す図である。
【図１３】クラス化されたベータ分布のパラメータを示す表である。
【図１４】ベータ分布がＵ字型となる場合を示す図である。
【図１５】ベータ分布がＪ字型となる場合を示す図である。
【図１６】ベータ分布がＪ字型となる場合における空間強度分布を示す図である。
【図１７】図１６に示す空間強度分布に対応するヒストグラムである。
【図１８】ベータ分布が単峰（一山）型となる場合を示す図である。
【図１９】第３の例に係るヒストグラム解析部及び組織性状画像データ生成部の動作を説明するための図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態に係る超音波撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態に係る超音波撮像装置によって生成される組織性状別Ｂモード画像及び合成Ｂモード画像を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  Ｂモード画像データ生成手段
２〜４  組織性状画像データ生成手段
１０  超音波用探触子
１０ａ、１０ｂ、…  超音波トランスデューサ
１１  操作卓
１２  制御部
１３  記録部
１４  送受信位置設定部
１５  送信遅延制御部
１６  駆動信号発生部
１７  送受信切換部
２０  前置増幅器
２１  Ａ／Ｄ変換器
２２  受信遅延制御部
２３  位相整合部
２４  Ｂモード画像生成部
２５  信号前処理部
２６  空間強度分布解析部
２７、５１、６１  組織性状画像データ生成部
３０、７２  画像合成部
３１  画像データ記憶部
３２  画像処理部
３３  表示部
４０  反射率補正部
５０  ヒストグラム解析部
６０  アルゴリズム選択部
７０  組織性状別Ｂモード画像データ生成部
７１  ゲイン調整・Ｂモード画像合成部
１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ  反射点
１０１、１０３  正反射体
１０２  散乱反射体
１１１  骨部
１１２  腱及び靭帯
１１３  筋肉組織
１１４  スペックル領域
【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８】
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【図２２】
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