(57)【要約】【課題】超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減すること。【解決手段】超音波を送受信するプローブと、前記プローブの受信信号を演算処理する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出する受信波推定部と、前記受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新する反射率分布データ更新部と、前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、を備え、前記受信波推定部による算出と前記反射率分布データ更新部による更新とを繰り返し実行する、超音波測定装置である。【選択図】図１４
2018108141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信するプローブと、
前記プローブの受信信号を演算処理する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出する受信波推定部と、
前記受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新する反射率分布データ更新部と、
前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
を備え、
前記受信波推定部による算出と前記反射率分布データ更新部による更新とを繰り返し実行する、超音波測定装置。
【請求項２】
前記反射率分布データ更新部は、前記受信信号と前記推定受信信号の差となる差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、当該反射率残差分布を合成することで前記反射率分布を更新する、
請求項１に記載の超音波測定装置。
【請求項３】
前記反射率分布データ更新部は、前記差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、所与の高反射条件を満たす反射率部分から前記反射率残差分布を求める、
請求項２に記載の超音波測定装置。
【請求項４】
前記繰り返し実行することは、前記繰り返しの回数が増加するに従って、閾値を低減することで前記高反射条件を徐々に緩和することを含む、
請求項３に記載の超音波測定装置。
【請求項５】
前記繰り返し実行することは、前記高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に前記繰り返しを終了することを含む、
請求項４に記載の超音波測定装置。
【請求項６】
前記繰り返し実行することは、所定回数の前記繰り返しを行った場合に前記繰り返しを終了することを含む、
請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項７】
前記超音波画像生成部は、前記反射率分布に、前記高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を前記超音波画像として生成する、
請求項３〜５の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項８】
前記反射率分布データ更新部は、前記受信信号を観測値とし、前記反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うことで前記更新を行う、
請求項１〜７の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項９】
前記繰り返し実行することは、前記プローブが１フレーム分の超音波を送受信して得られた前記受信信号について複数回繰り返すことである、
請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項１０】
前記繰り返し実行することは、前のフレームに係る前記反射率分布を後のフレームで利用することにより、フレーム間を跨いで前記反射率分布を連綿と更新することを含む、
請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波測定装置。
【請求項１１】
超音波を送受信するプローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、
対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出するステップと、前記プローブの受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新するステップとを繰り返すことと、
前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成することと、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波測定を行う超音波測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の超音波素子（超音波振動子）が配列された超音波プローブを用いて超音波ビームを走査し、生体や構造体内部の様子を画像化して診断や検査に用いる超音波測定装置が知られている。
【０００３】
超音波画像の生成において問題となるアーチファクト（虚像）の１つに、サイドローブによるアーチファクトがある。サイドローブの方向に強い反射体が存在すると、強反射体で反射した不要波を受信してしまい画質の劣化を招く。この問題を解決するための技術として、画像化にあたって行う受信ビームフォーミング処理に際し、所望の方向以外の方向からの不要波に対して感度を持たないように各素子で受信した受信信号を加算する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術は、所望の方向以外の方向からの反射波に対する感度を最小化する重みを算出し、受信信号の加算に用いるものであり、実際に生体内に存在する反射体の位置やその反射率は考慮していない。そのため、アーチファクトの低減効果が不十分な場合があった。
【０００６】
本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであり、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、超音波を送受信するプローブと、前記プローブの受信信号を演算処理する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出する受信波推定部と、前記受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新する反射率分布データ更新部と、前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、を備え、前記受信波推定部による算出と前記反射率分布データ更新部による更新とを繰り返し実行する、超音波測定装置である。
【０００８】
また、第１１の発明として、超音波を送受信するプローブを用いて超音波測定を行う超音波測定装置の制御方法であって、対象領域の所与の反射率分布に対する前記超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出するステップと、前記プローブの受信信号と前記推定受信信号との差に基づいて前記反射率分布を更新するステップとを繰り返すことと、前記反射率分布を用いて前記対象領域の超音波画像を生成することと、を含む制御方法を構成してもよい。
【０００９】
第１又は第１１の発明によれば、対象領域の所与の反射率分布に対する超音波の伝搬を計算することで推定受信信号を算出し、受信信号と推定受信信号との差に基づいて反射率分布を更新する処理（以下、「反射率分布生成処理」という）を繰り返し行うことができる。そして、繰り返しの結果得られた反射率分布を用いて、対象領域の超音波画像を生成することができる。これによれば、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができ、超音波画像の高画質化が実現できる。
【００１０】
また、第２の発明として、前記反射率データ更新部は、前記受信信号と前記推定受信信号の差となる差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、当該反射率残差分布を合成することで前記反射率分布を更新する、第１の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１１】
第２の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに受信信号と推定受信信号との差分信号に基づいて反射率残差分布を求め、求めた反射率残差分布を反射率分布に合成して更新することができる。
【００１２】
また、第３の発明として、前記反射率データ更新部は、前記差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、所与の高反射条件を満たす反射率部分から前記反射率残差分布を求める、第２の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１３】
第３の発明によれば、差分信号を用いた受信ビームフォーミング処理を行い、求めた反射率分布のうちの所与の高反射条件を満たす反射率部分から反射率残差分布を求めることができる。
【００１４】
また、第４の発明として、前記繰り返し実行することは、前記繰り返しの回数が増加するに従って、閾値を低減することで前記高反射条件を徐々に緩和することを含む、第３の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１５】
第４の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しの回数が増加するに従って閾値を低減することで、高反射条件を徐々に緩和しながら反射率分布生成処理を繰り返すことができる。
【００１６】
また、第５の発明として、前記繰り返し実行することは、前記高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に前記繰り返しを終了することを含む、第４の発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１７】
第５の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに閾値を低減した結果、高反射条件が所定の限界閾値条件に達した場合に、反射率分布生成処理の繰り返しを終了することができる。
【００１８】
また、第６の発明として、前記繰り返し実行することは、所定回数の前記繰り返しを行った場合に前記繰り返しを終了することを含む、第１〜第４の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００１９】
第６の発明によれば、反射率分布生成処理を所定回数繰り返した場合に、反射率分布生成処理の繰り返しを終了できる。
【００２０】
また、第７の発明として、前記超音波画像生成部は、前記反射率分布に、前記高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を前記超音波画像として生成する、第３〜第５の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００２１】
第７の発明によれば、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに高反射条件を満たす反射率部分に基づき更新して得た反射率分布に、高反射条件を満たさない反射率部分の分布を合成した画像を超音波画像として生成することができる。
【００２２】
また、第８の発明として、前記反射率データ更新部は、前記受信信号を観測値とし、前記反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うことで前記更新を行う、第１〜第７の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００２３】
第８の発明によれば、受信信号を観測値とし、反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行って反射率分布を更新することができる。
【００２４】
また、第９の発明として、前記繰り返し実行することは、前記プローブが１フレーム分の超音波を送受信して得られた前記受信信号について複数回繰り返すことである、第１〜第８の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００２５】
第９の発明によれば、１フレーム分の超音波を送受信して得られた受信信号について反射率分布生成処理を複数回繰り返すことにより、処理対象のフレーム（以下「処理フレーム」という）に係る超音波画像を生成することができる。
【００２６】
また、第１０の発明として、前記繰り返し実行することは、前のフレームに係る前記反射率分布を後のフレームで利用することにより、フレーム間を跨いで前記反射率分布を連綿と更新することを含む、第１〜第８の何れかの発明の超音波測定装置を構成してもよい。
【００２７】
第１０の発明によれば、前のフレームで得た反射率分布を後のフレームで利用することで反射率分布生成処理を繰り返しながら、処理フレームで更新した反射率分布を用いて当該処理フレームの超音波画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】超音波測定装置のシステム構成例を示す図。
【図２】超音波測定を簡略的に示す模式図。
【図３】対象領域の一例を示す図。
【図４】従来法で得た超音波画像の一例を示す図。
【図５】超音波画像生成処理のおおまかな流れを示す図。
【図６】各素子の受信波の一例を示す図。
【図７】各素子の受信波に係るベースバンド信号の一例を示す図。
【図８】受信ＢＦ処理結果の一例を示す図。
【図９】反射率残差分布の一例を示す図。
【図１０】超音波の伝搬モデルを説明する模式図。
【図１１】各素子の推定受信波の一例を示す図。
【図１２】各素子の推定受信波に係るベースバンド信号の一例を示す図。
【図１３】実施形態の超音波画像生成処理で得た超音波画像の一例を示す図。
【図１４】超音波測定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図１５】超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】変形例１における超音波画像生成処理で得た超音波画像の一例を示す図。
【図１７】変形例１における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】対象領域の他の例を示す模式図。
【図１９】従来法で得た超音波画像の他の例を示す図。
【図２０】変形例１の超音波画像生成処理で得た超音波画像の他の例を示す図。
【図２１】変形例１の超音波画像生成処理で得た超音波画像の他の例を示す図。
【図２２】変形例２における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。
【００３０】
図１は、本実施形態における超音波測定装置１０のシステム構成例を示す図である。超音波測定装置１０は、超音波測定を利用して被検体２の生体情報を取得するためのものであり、後述する反射波データや操作情報等を画像表示するための手段および操作入力のための手段を兼ねるタッチパネル１２と、操作入力をするためのキーボード１４と、超音波プローブ（探触子）１６と、処理装置３０とを備える。
【００３１】
処理装置３０には、制御基板３１が搭載されており、タッチパネル１２、キーボード１４、超音波プローブ１６等の装置各部と信号送受可能に接続されている。制御基板３１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の各種集積回路の他、ＩＣメモリーやハードディスク等による記憶媒体３３と、外部装置とのデータ通信を実現する通信ＩＣ３４とが搭載されている。超音波測定装置１０は、処理装置３０においてＣＰＵ３２等が記憶媒体３３に記憶されているプログラムを実行することにより、超音波測定をはじめとする生体情報の取得に必要な処理を行う。
【００３２】
具体的には、超音波測定装置１０は、処理装置３０の制御により超音波プローブ１６から被検体２へ超音波ビームを送信し、その反射波を受信して超音波測定を行う。そして、超音波プローブ１６の受信信号を増幅・信号処理し、被検体２の生体内構造の位置情報や経時変化等の反射波データを生成する。超音波測定は所定周期で行われる。１周期に係る測定単位を「フレーム」と呼ぶ。また、「受信信号」を厳密に定義すると、超音波測定に際し超音波プローブ１６において各超音波素子１６１（図２を参照）で受信した受信波のことと、反射波データを生成するにあたり受信波から取り出されるベースバンド信号のこととの２つの意味があるが、本実施形態における「受信信号」は何れの意味であってもよい広義の意味である。
【００３３】
反射波データには、いわゆるＢモードの画像が少なくとも含まれるが、その他のいわゆるＡモード、Ｍモード、カラードップラーモードの各モードの画像が含まれることとしてもよい。Ａモードは、第１軸を超音波ビームの送受信方向に沿った受信信号のサンプリング点列とし、第２軸を各サンプリング点での反射波の受信信号強度（反射率）として、反射波の振幅（Ａモード画像）を表示するモードである。また、Ｂモードは、超音波ビームを所定のスキャン範囲内で走査させながら得た反射波振幅（Ａモード画像）を輝度値に変換することで可視化した、生体内構造の二次元の超音波画像（Ｂモード画像）を表示するモードである。
【００３４】
図２は、超音波プローブ１６を対象物の表面に当てて超音波測定している状態を簡略的に示す模式図である。超音波プローブ１６は、列状に等間隔で配置された複数（ｎ個）の超音波素子（超音波振動子）１６１を内蔵しており、例えば、リニアスキャン方式で超音波測定を行う。すなわち、超音波プローブ１６は、超音波素子（以下、単に「素子」ともいう）１６１の配列方向に超音波ビームの入射位置をずらしながら、互いに平行な複数の走査線Ｌに沿って超音波ビームを送受信することで矩形のスキャン範囲Ｒを走査する。なお、スキャン方式はリニアスキャン方式に限らず、例えばセクタースキャン方式等の他の走査方式を採用する場合にも同様に適用が可能である。
【００３５】
ここで、超音波ビームのスキャン方向をｘ方向、これと直交する走査線Ｌの方向をｚ方向と定義する。ｚ方向は、生体表面からの深さ方向に対応する。実際に超音波測定装置１０が行う超音波測定では、超音波プローブ１６が被検体２の生体表面（図１では頸部）に当てられ、スキャン範囲に相当する対象領域が画像化される。なお、超音波プローブ１６が当てられる部位は頸部に限らず、手首、腕、腹部等、測定（診断）の目的に応じた被検体２の部位としてよい。
【００３６】
この超音波測定の測定結果に基づき超音波プローブ１６の受信信号から超音波画像を生成する際、処理装置３０は、受信ビームフォーミング（ＢＦ；Beam Forming）処理を行ってサンプリング点毎に各素子１６１の受信信号を整相加算する。これにより各素子１６１の受信信号が各サンプリング点における反射率を表す二次元データとされ、当該二次元データに検波処理や対数変換処理等の必要な処理を施してサンプリング点毎に輝度値を得ることで、対象領域の超音波画像を生成できる。なお、隣接する複数の超音波素子１６１が１つのチャンネルを構成して超音波の送受信を行う場合は、チャンネル毎に得られる受信信号を整相加算することで超音波画像を生成できる。
【００３７】
［原理］
超音波ビームの送受信に際しては、走査線Ｌに沿って放射される音圧の高いメインローブと併せて、走査線Ｌの方向から外れた斜めの方向にも感度の低い超音波ビームが放射されている（サイドローブ）。そのため、サイドローブの方向に反射体が存在すると、その虚像（アーチファクト）が超音波画像内に現れて画質を悪化させる問題がある。例えば図３に示すように、実体として２つの反射体Ｏ１１，Ｏ１３が存在する対象領域の超音波測定を行って超音波画像を生成すると、図４に示すように、生成される超音波画像には反射体Ｏ１１，Ｏ１３の周辺にアーチファクトが現れる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、以下説明する原理で超音波画像を生成することで、超音波画像に現れるアーチファクトの低減を図る。図５は、超音波画像生成処理のおおまかな流れを示す図である。本実施形態の超音波画像生成処理では、所与の反射率分布データ５４０に基づいて対象領域中の超音波の伝搬を計算し、推定受信信号を算出するステップと、受信信号と推定受信信号との差に基づいて反射率分布データ５４０を更新するステップとを含む処理（反射率分布生成処理）を繰り返す。所与の反射率分布データ５４０は、各サンプリング点の反射率を定めた対象領域内の反射率分布を表し、フレーム毎に各サンプリング点の値が「０」に初期化される。そして、反射率分布生成処理の繰り返しは、処理フレームにおける１フレーム分の超音波プローブ１６の受信信号を用いてフレーム毎に複数回行い、複数回繰り返したことで得られた反射率分布データ５４０から、当該処理フレームにおける超音波画像を生成する。
【００３９】
はじめに、１フレーム分の超音波測定を行って反射波を受信する（ステップＳ１）。その後初回の反射率分布生成処理を行い、初期化された反射率分布データ５４０を更新する。すなわち先ず、ステップＳ１において各素子１６１で受信した受信波からベースバンド信号を取り出す（ステップＳ３）。そして、差分検出処理を行い（ステップＳ５）、受信ＢＦ処理を行う（ステップＳ７）。ステップＳ５の差分検出処理は、ステップＳ３で取り出されたベースバンド信号と、後述するステップＳ１５で取り出されるベースバンド信号との差を求め、各ベースバンド信号の差分信号を出力する処理である。ベースバンド信号の差分信号を算出することにより、信号帯域を制限してデータ量を削減した上で、各素子１６１の受信波（受信信号とも言える）と推定受信波（推定受信信号とも言える）との比較が行える。なお、初回の差分検出処理では、推定受信波に係るベースバンド信号を初期値「０」として差分信号を算出し、ステップＳ３で得た受信波に係るベースバンド信号をそのまま後段の受信ＢＦ処理へと渡す。
【００４０】
図６は、ステップＳ１で受信される受信波の一例を示す図である。図６では、図３に示す対象領域の反射体Ｏ１１を通る中央の走査線Ｌに沿って超音波ビームを送受信した結果、各素子１６１で受信した受信波の受信波形例を示している。また、図７は、図６の受信波から取り出したベースバンド信号の大きさを示す図である。図６および図７において横軸は受信時刻（深さに相当する）を、縦軸は、超音波プローブ１６における配列順に各素子１６１に割り振られた素子番号を表し、個々の信号波形が、縦軸に示す素子番号の素子１６１で受信した受信波およびそれから取り出したベースバンド信号に対応する。
【００４１】
ここで、図６および図７に示すように、超音波プローブ１６の各素子１６１において反射体Ｏ１１からの反射波が最初に到達するのは反射体Ｏ１１に最も近い中央の素子１６１であり、その両側の素子１６１には、それよりも遅れて到達する。反射体Ｏ１１との距離が最も離れた両端の素子１６１には、反射波は最後に到達する。図５のステップＳ７で行う受信ＢＦ処理では、各素子１６１からのベースバンド信号に上記距離差に応じた遅延をかけて位相を揃え、その上でそれらを加算する処理を走査線Ｌ毎に行うことで、各サンプリング点における反射率を得る。
【００４２】
図８は、受信ＢＦ処理結果を示す図である。これを画像化したＢモード画像が従来法で得られる超音波画像（図４）である。図８に示すように、受信ＢＦ処理の結果得られる対象領域の反射率は、反射体Ｏ１１，Ｏ１３の位置で大きい。しかし、反射体Ｏ１１，Ｏ１３の周辺にアーチファクトとなる反射率成分が分布している。
【００４３】
ところで、通常のアーチファクトは、実体（反射体）からの反射波よりも弱い反射波が当該実体の方向とは異なる方向から返ってきたように見えるため、アーチファクトに係る反射率は、実体の反射率よりも小さくなる。したがって、受信ＢＦ処理結果から反射率の高い領域を抽出することで、アーチファクト部分の反射率分布を取り除いた、実体に対する反射波の可能性が高い領域を選び出す効果が期待できる。
【００４４】
そこで、続く図５のステップＳ９では反射率残差分布算出処理を行い、受信ＢＦ処理結果から反射率残差分布を求める。具体的には、受信ＢＦ処理結果である各サンプリング点の反射率が所与の高反射条件を満たす反射率部分の分布を求める。例えば、「反射率が判定用閾値以上であること」を高反射条件とし、当該高反射条件を満たすサンプリング点を抽出する。そして、抽出した各サンプリング点の反射率分布を反射率残差分布として得る。
【００４５】
判定用閾値は、予め定められる初回判定用閾値を初期値とし、反射率分布生成処理の繰り返しの回数が増加するに従って、例えば所定量ずつ低減するように設定される。このように判定用閾値を段階的に低減させることで、繰り返しのたびに高反射条件を徐々に緩和していくことができる。そして、判定用閾値を下限判定用閾値以下まで低減させた場合に、高反射条件が所定の限界閾値条件に達したとして、処理フレームについての反射率分布生成処理の繰り返しを終える。下限判定用閾値は、予め所定値として設定しておくのでもよいし、初回の受信ＢＦ処理結果における反射率の最大値を用い、フレーム毎に設定するのでもよい。例えば、当該最大値から４０［ｄＢ］の範囲を特定し、その下限値を下限判定用閾値としてもよい。
【００４６】
さて、図９は、図８に示す初回の受信ＢＦ処理結果から求めた反射率残差分布を示す図である。初回の反射率残差分布算出処理では、測定結果を受信ＢＦ処理することで得た対象領域の反射率分布のうちの高い反射率部分の分布が、反射率残差分布として求まる。図９の例では、アーチファクト部分の反射率分布が概ね取り除かれ、反射率残差分布として、実体である２つの反射体Ｏ１１，Ｏ１３の反射率分布が得られている。
【００４７】
続いて、図５に示すように、求めた反射率残差分布を反射率分布データ５４０に加算することで合成し、これを更新する（ステップＳ１１）。初回の反射率分布生成処理に先立ち反射率分布データ５４０は初期化されているため、初回の更新では、ステップＳ９で求めた反射率残差分布が反射率分布データ５４０とされる。
【００４８】
続いて、更新後の反射率分布データ５４０に基づき、対象領域中の超音波の伝搬を計算し、推定受信信号である各素子１６１の推定受信波を算出する（ステップＳ１３）。
【００４９】
図１０は、超音波の伝搬モデルを説明する模式図である。図１０では、ｎ個の素子１６１のうちのｉ番目の素子１６１を送信素子、ｊ番目の素子１６１を受信素子として、送信素子から送信されてｋ番目の反射体（Ｏ２）で反射し、受信素子で受信される超音波の伝搬経路を示している。図１０の伝搬モデルを用い、受信素子に至る伝搬経路を伝搬する超音波の伝搬波形を送信素子と反射体の全ての組合せについて求めて重ねることで、当該受信素子における受信波を算出することができる。ここで、送信素子から受信素子までの超音波の伝搬距離ｐｌは、送信素子から反射体Ｏ２までの距離ｌ（ｉ，ｋ）と、反射体Ｏ２から受信素子までの距離ｌ（ｊ，ｋ）とを用いて次式（１）で表される。
【数１】
2018108141.tif 000003
【００５０】
実際の伝搬計算は、対象領域をメッシュ状に分割して超音波の伝搬シミュレーションを行う。各送信素子からの伝搬をｉ（ｉ＝１〜ｎ）、各メッシュ部分をｋ（ｋ＝１〜ｎｋ）とすると、受信素子の受信波ｒｊは、次式（２）で表すことができる。式（２）において、αはメッシュ部分ｋの反射率を表し、ａｔｔは伝搬距離ｐｌに応じた減衰を表し、ｐｕｌｓｅは送信波形を表す。送信波形ｐｕｌｓｅは、伝搬距離ｐｌに応じた遅延と、送信フォーカスのための送信遅延時間ｄｅｌａｙを考慮して設定される。ｃは音速を表す。図５のステップＳ１３では、全ての素子１６１について式（１），（２）に従って受信波ｒｊを算出し、各素子１６１の推定受信波として得る。
【数２】
2018108141.tif 000004
【００５１】
なお、伝搬計算に用いる伝搬モデルは、図１０に示した伝搬モデルに限らず、多重反射を考慮して複数の反射体間の伝搬パスを加えるとか、反射体表面の指向性の効果を伝搬方向に依存した反射率として現す等、超音波画像の画質に影響を与える要因を適宜取り込んだ伝搬モデルを用いるとしてよい。或いは、対象領域に存在する各反射体の透過率が事前にわかれば、これを考慮して伝搬モデルを構築しておくこともできる。
【００５２】
図５の説明に戻る。伝搬計算を行って各素子１６１の推定受信波を算出したならば、当該推定受信波からベースバンド信号を取り出す（ステップＳ１５）。その後ステップＳ５に移行し、２回目の反射率分布生成処理に係る差分検出処理を行う。
【００５３】
ここで、ステップＳ１３での伝搬計算の結果得られる推定受信波は、もしも仮に反射率分布データ５４０が実際の対象領域の反射率分布と一致していれば、ステップＳ１において各素子１６１で受信した受信波と一致する。ステップＳ１５で取り出した推定受信波に係るベースバンド信号も、ステップＳ３において取り出した受信波に係るベースバンド信号と一致する。図１１は、図６と同じ走査線Ｌについて算出した各素子１６１の推定受信波を示す図であり、図１２は、図１１の推定受信波から取り出したベースバンド信号の大きさを示す図である。本例では、前段の反射率残差分布算出処理において対象領域に存在する２つの反射体Ｏ１１，Ｏ１３の反射率分布が反射率残差分布として得られていることから、反射率分布データ５４０は、対象領域の反射率分布とほぼ一致している。したがって、推定受信波およびそれから取り出したベースバンド信号は、図６の受信波および図７のベースバンド信号とほぼ一致した波形となる。よって、２回目の差分検出処理で得られる差分信号はほぼ「０」となり、反射率分布データ５４０はその後のステップＳ１１で変動せず収束する。
【００５４】
そして、このように実際の対象領域の反射率分布とほぼ一致した反射率分布データ５４０が得られれば、この反射率分布データ５４０を画像化することで、アーチファクトを除去或いは低減した超音波画像の生成が実現できる。図１３は、図９の反射率残差分布で更新された反射率分布データ５４０を用い、各サンプリング点の反射率を輝度値に変換して生成した超音波画像を示す図である。図１３に示すように、反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成することにより、アーチファクトの少ない超音波画像を生成することができる。
【００５５】
しかし、現実には、対象領域に存在する実体の反射率は本例のように全て同程度とは限らない。また、一定程度以上の反射率を有する実体の数も不明である。そのため、ある程度の反射率がありながらも実体として存在する対象領域に対する反射率分布は、反射率分布生成処理を１回行っただけで、全ての領域で高反射条件を満たすことは稀である。２回目以降の反射率分布生成処理の繰り返しは、このように未だ高反射条件を満たしていない実体部分の反射率分布を反射率分布データ５４０に反映していくために行う。すなわち、反射率分布生成処理の繰り返しのたびに反射率残差分布算出処理で用いる判定用閾値を段階的に低減させていくことによって、差分信号に残った実体部分に係る反射率成分を反射率残差分布として求め、反射率分布データ５４０に加算することで合成していく。この結果、実体ではない虚像を排除しつつ、一定程度以上の反射率を有する実体を徐々に抽出していくことが可能となり、アーチファクトが生じない、或いは、アーチファクトを低減した反射率分布データ５４０を生成することができる。
【００５６】
［機能構成］
図１４は、超音波測定装置１０の機能構成例を示すブロック図である。超音波測定装置１０は、処理装置３０と、超音波プローブ１６とを備え、処理装置３０は、操作入力部３１０と、表示部３３０と、通信部３５０と、演算処理部３７０と、記憶部５００とを備える。
【００５７】
超音波プローブ１６は、複数の超音波素子１６１を配列して備え、処理装置３０（より詳細には演算処理部３７０の超音波測定制御部３７１）からのパルス電圧に基づいて超音波を送信する。そして、送信した超音波の反射波を受信し、各素子１６１で受信した受信波を超音波測定制御部３７１へ出力する。
【００５８】
操作入力部３１０は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作入力信号を演算処理部３７０へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ、トラックパッド、マウス等により実現できる。図１ではタッチパネル１２やキーボード１４がこれに該当する。
【００５９】
表示部３３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置によって実現され、演算処理部３７０からの表示信号に基づく各種表示を行う。図１ではタッチパネル１２がこれに該当する。
【００６０】
通信部３５０は、演算処理部３７０の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部３５０の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。図１では通信ＩＣ３４がこれに該当する。
【００６１】
演算処理部３７０は、例えば、ＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現される。そして、演算処理部３７０は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ、操作入力部３１０からの操作入力信号、超音波プローブ１６の受信信号等に基づき各種の演算処理を実行して、被検体２の生体情報を算出する。図１ではＣＰＵ３２がこれに該当する。なお、演算処理部３７０を構成する各部は、専用のモジュール回路等のハードウェアで構成することとしてもよい。
【００６２】
この演算処理部３７０は、超音波測定制御部３７１と、受信信号処理部４００とを含む。
【００６３】
超音波測定制御部３７１は、超音波プローブ１６とともに超音波測定部２０を構成し、この超音波測定部２０によって超音波測定が行われる。超音波測定制御部３７１は、公知技術を用いて実現できる。すなわち、超音波測定制御部３７１は、超音波プローブ１６による超音波パルスの送信タイミングを制御し、送信タイミングでパルス電圧を発生させて超音波プローブ１６へ出力する。その際、送信遅延処理を行って各素子１６１へのパルス電圧の出力タイミングの調整を行う。また、各素子１６１で受信した受信波の増幅やフィルター処理を行って、処理後の各素子１６１の受信波（測定結果）を受信信号処理部４００のベースバンド信号取得部４１０へ出力する。
【００６４】
受信信号処理部４００は、ベースバンド信号取得部４１０と、差分検出部４２０と、受信ＢＦ処理部４３０と、反射率残差分布算出部４４０と、反射率分布データ更新部４５０と、受信波推定部４６０と、超音波画像生成部４７０とを含む。
【００６５】
ベースバンド信号取得部４１０は、超音波測定制御部３７１から入力される各素子１６１の受信波からベースバンド信号を取り出し、差分検出部４２０へ出力する。また、このベースバンド信号取得部４１０には、処理フレームにおける前回の反射率分布生成処理で受信波推定部４６０が算出した各素子１６１の推定受信波が入力される。ベースバンド信号取得部４１０は、この各素子１６１の推定受信波からベースバンド信号を取り出し、差分検出部４２０へ出力する。
【００６６】
差分検出部４２０は、差分検出処理を行って各素子１６１の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を算出し、受信ＢＦ処理部４３０へ出力する。
【００６７】
受信ＢＦ処理部４３０は、受信ＢＦ処理を行って各素子１６１の差分信号を整相加算し、反射率残差分布算出部４４０へ出力する。
【００６８】
反射率残差分布算出部４４０は、受信ＢＦ処理部４３０が各素子１６１の差分信号について行った受信ＢＦ処理結果から反射率が判定用閾値以上のサンプリング点を抽出することで、高反射条件を満たす反射率残差分布を求める。求めた反射率残差分布は、反射率分布データ更新部４５０へ出力される。この反射率残差分布算出部４４０は、高反射条件設定部４４１と、限界閾値条件判定部４４３とを備える。
【００６９】
高反射条件設定部４４１は、各フレームにおいて反射率分布生成処理の繰り返し回数が増加するのに従って判定用閾値を初回判定用閾値から所定量ずつ低減させて設定する。反射率分布生成処理の繰り返し回数と、判定用閾値を低減させるタイミングとは、任意に定めることができる。例えば、繰り返し回数１回ごとに判定用閾値を徐々に低減させるとしてもよいし、繰り返し回数２回ごとに判定用閾値を低減させるとしてもよい。限界閾値条件判定部４４３は、各フレームにおいて判定用閾値が下限判定用閾値以下となったことを限界閾値条件として判定する。
【００７０】
反射率分布データ更新部４５０は、反射率残差分布を反射率分布データ５４０に合成し、反射率分布データ５４０を更新する。
【００７１】
受信波推定部４６０は、反射率分布データ更新部４５０が更新した反射率分布データ５４０に基づいて対象領域における超音波の伝搬計算を行い、各素子１６１の推定受信波を算出してベースバンド信号取得部４１０に出力する。
【００７２】
超音波画像生成部４７０は、反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成する。
【００７３】
記憶部５００は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この記憶部５００には、超音波測定装置１０を動作させ、超音波測定装置１０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。図１では、制御基板３１に搭載されている記憶媒体３３がこれに該当する。なお、演算処理部３７０と記憶部５００との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部５００は、超音波測定装置１０とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。
【００７４】
また、記憶部５００には、超音波測定プログラム５１０と、受信波データ５２０と、推定受信波データ５３０と、反射率分布データ５４０と、超音波画像データ（反射波データ）５５０とが格納される。
【００７５】
演算処理部３７０は、超音波測定プログラム５１０を読み出して実行することにより、超音波測定制御部３７１や受信信号処理部４００等の機能を実現する。なお、これらの機能部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログラムの一部を省略することができる。
【００７６】
受信波データ５２０は、超音波測定の結果各素子１６１で受信した受信波をフレーム毎に記憶する。受信信号データということもできる。また、推定受信波データ５３０は、反射率分布生成処理の過程で行う超音波の伝搬計算で得た各素子１６１の推定受信波をフレーム毎に記憶する。推定受信信号データということもできる。
【００７７】
反射率分布データ５４０は、フレーム毎に初期化・更新される対象領域内の反射率分布を記憶する。
【００７８】
超音波画像データ５５０は、超音波測定の測定結果に基づきフレーム毎に生成された超音波画像である各フレームのＢモード画像のデータを記憶する。
【００７９】
［処理の流れ］
図１５は、本実施形態における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。ここで説明する処理は、例えば、ユーザーにより超音波プローブ１６が被検体２の生体表面に当てられ、所定の測定開始操作入力が為されると開始される。なお、本処理は、演算処理部３７０が記憶部５００から超音波測定プログラム５１０を読み出して実行し、超音波測定装置１０の各部を動作させることで実現できる。
【００８０】
図１５に示すように、本実施形態の超音波画像生成処理では、フレーム毎にループＡの処理を繰り返す（ステップＳ１０１〜ステップＳ１３９）。そして、ループＡでは先ず、反射率分布データ５４０を初期化する（ステップＳ１０３）。また、初回の反射率分布生成処理において各素子１６１の推定受信波として用いる初期値「０」を推定受信波データ５３０に格納して設定するとともに（ステップＳ１０５）、判定用閾値を初期値である初回判定用閾値として設定する（ステップＳ１０７）。
【００８１】
以上の初期設定の後、超音波測定部２０が、１フレーム分の超音波測定を開始する（ステップＳ１０９）。ここでの処理により、処理フレームの測定結果（各素子１６１の受信波）が受信波データ５２０へ格納されていく。
【００８２】
その後は、反射率分布生成処理であるステップＳ１１１〜ステップＳ１３５の処理を複数回繰り返す。すなわち先ず、走査線Ｌ毎にループＢの処理を実行する（ステップＳ１１１〜ステップＳ１２５）。そして、ループＢでは先ず、ベースバンド信号取得部４１０が、処理対象の走査線（処理走査線）Ｌに係る各素子１６１の受信波を受信波データ５２０から読み出し、当該受信波からベースバンド信号を取り出す（ステップＳ１１３）。また、処理フレームについての前回の反射率分布生成処理において後段のステップＳ１３５で算出された各素子１６１の推定受信波を推定受信波データ５３０から読み出し、当該推定受信波からベースバンド信号を取り出す（ステップＳ１１５）。ここでの処理を処理フレームについて初回に行うときには、ステップＳ１０５で推定受信波データ５３０に格納された初期値「０」が読み出され、取り出されるベースバンド信号も初期値「０」となる。
【００８３】
続いて、当該処理走査線Ｌについて一定時間のサンプリングを行い、各サンプリング点を順次処理対象点としてループＣの処理を実行する（ステップＳ１１７〜ステップＳ１２３）。ループＣでは先ず、差分検出部４２０が差分検出処理を行い、ステップＳ１１３で取り出された各素子１６１の受信波に係るベースバンド信号と、ステップＳ１１５で取り出された各素子１６１の推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を素子１６１毎に算出する（ステップＳ１１９）。その後、受信ＢＦ処理部４３０が受信ＢＦ処理を行い、ステップＳ１１９で算出された各素子１６１の差分信号を整相加算する（ステップＳ１２１）。
【００８４】
このループＣの処理を繰り返し、処理走査線Ｌのサンプリングを終えたならば、処理走査線ＬについてのループＢの処理を終える。そして、全ての走査線を処理対象としてループＢの処理を行ったならば、ステップＳ１２７に移行する。
【００８５】
そして、ステップＳ１２７では、反射率残差分布算出部４４０が反射率残差分布算出処理を行い、ステップＳ１２１の受信ＢＦ処理結果から高反射条件を満たす反射率残差分布を求める。その後、反射率分布データ更新部４５０が、反射率残差分布を反射率分布データ５４０に合成して更新する（ステップＳ１２９）。
【００８６】
続いて、高反射条件設定部４４１が、現在の判定用閾値が下限判定用閾値以下か否かを判定する。そして、下限判定用閾値より大きい場合には（ステップＳ１３１：ＮＯ）、現在の判定用閾値から予め定められる所定値を減算して判定用閾値を再設定する（ステップＳ１３３）。そして、受信波推定部４６０が、反射率分布データ５４０を用いて対象領域における超音波の伝搬計算を行い、走査線Ｌ毎に各素子１６１の推定受信波を算出する（ステップＳ１３５）。ここでの処理により、各素子１６１の推定受信波が推定受信波データ５３０へ格納されていく。その後ステップＳ１１１に戻り、反射率分布生成処理の次の繰り返しを行う。
【００８７】
一方、現在の判定用閾値が下限判定用閾値以下であれば（ステップＳ１３１：ＹＥＳ）、超音波画像生成部４７０が、反射率分布データ５４０に設定されている各サンプリング点の反射率を輝度値に変換して超音波画像を生成する（ステップＳ１３７）。生成された超音波画像は、適宜表示部３３０に表示制御される。以上で処理フレームについての超音波画像生成処理を終える。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態によれば、各素子１６１の受信波から得た対象領域の反射率分布をもとに高反射条件を満たす反射率分布を求め、所与の反射率分布データ５４０を生成することができる。また、この反射率分布データ５４０に基づいて対象領域における超音波の伝搬を計算し、各素子１６１の推定受信波を算出することができる。そして、各素子１６１の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号を受信ＢＦ処理して反射率残差分布を求め、これを合成することで更新した反射率分布データ５４０から各素子１６１の推定受信波を算出する処理を繰り返し行うことができる。これによれば、反射率分布データ５４０を実際の対象領域の反射率分布に近づけて収束させることができる。また、このようにして得た反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成できる。したがって、超音波画像に現れるアーチファクトを効果的に低減することができ、超音波画像の高画質化が実現できる。
【００８９】
なお、上記実施形態では、高反射条件が限界閾値条件に達した場合に反射率分布生成処理の繰り返しを終了することとしたが、各素子１６１の受信波に係るベースバンド信号と推定受信波に係るベースバンド信号との差分信号が「０」に近づき、当該差分信号が予め定められる所定値以下まで十分小さくなった時点で終了する構成としてもよい。これによれば、実際の対象領域の反射率分布とほぼ一致した反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成することができるので、アーチファクトを確実に低減できる。
【００９０】
［変形例１］
その他にも、反射率分布生成処理の繰り返しの回数は、予め定められる所定回数（例えば２０回等）としてもよい。また、上記実施形態では、反射率分布生成処理を複数回繰り返して得られる反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成することとした。これに対し、複数回の繰り返しの後、処理フレームについての最終回の反射率分布生成処理で高反射条件を満たさないとした反射率部分の分布を、反射率分布データ５４０に加算して合成するとしてもよい。そして、当該合成後の反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成するとしてもよい。例えば、図１３に示した反射率分布データ５４０に、この反射率分布データ５４０に係る反射率残差分布を求めた際の低反射率分布を合成することで生成した超音波画像を図１６に示す。
【００９１】
反射率分布生成処理の繰り返しの回数が少ないと、対象領域に存在する反射率の低い実体部分の反射率分布が高反射条件を満たさないまま繰り返しが終了してしまい、当該反射率分布が反射率分布データ５４０に反映されない場合がある。その一方で、繰り返しのたびに超音波の伝搬計算を行うことから、繰り返しの回数を増やせばその分処理時間が増大してしまう。
【００９２】
ここで、反射率分布生成処理を所定回数繰り返しても高反射条件を満たさなかった実体の反射率分布は、最終回の反射率残差分布算出処理において受信ＢＦ処理結果から抽出されなかったサンプリング点の反射率分布（以下、「低反射率分布」という）に含まれる。したがって、反射率分布生成処理の繰り返しの後、最終的に残った低反射率分布を反射率分布データ５４０に合成することで、超音波画像において当該実体を描出することができる。ただし、この場合、低反射率分布にはアーチファクト部分の反射率分布も含まれ得る。しかし、当初のアーチファクト部分の反射率分布の一部は、それまでに繰り返された反射率分布生成処理の結果反射率残差分布から消失している。したがって、本変形例１においても、従来法と比べてアーチファクトの少ない超音波画像を生成することができる。よって、変形例１によれば、反射率分布生成処理の繰り返し回数を調整することで処理時間を短縮しつつ、超音波画像に現れるアーチファクトを低減できる。
【００９３】
図１７は、変形例１における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１７において、上記実施形態と同様の処理工程には同一の符号を付して説明は省略する。
【００９４】
図１７に示すように、変形例１では、フレーム毎にループＤの処理を繰り返す（ステップＳ２０１〜ステップＳ２４７）。そして、ステップＳ１２９において反射率残差分布を反射率分布データ５４０に合成して更新した後、反射率分布生成処理を所定回数繰り返したか否かを判定する（ステップＳ２４１）。所定回数繰り返していなければ（ステップＳ２４１：ＮＯ）、ステップＳ１３３に移行する。一方、所定回数繰り返した場合には（ステップＳ２４１：ＹＥＳ）、処理フレームについて直前に行ったステップＳ１２７で高反射条件を満たさなかった低反射率分布を反射率分布データ５４０に合成し、これを更新する（ステップＳ２４３）。その後、ステップＳ２４３で更新した反射率分布データ５４０を用いて超音波画像を生成する（ステップＳ２４５）。
【００９５】
ここで、比較検討するために、図１８に示すように縦に２つずつ並んだ４つの反射体Ｏ３１〜Ｏ３４が存在する対象領域を想定し、超音波測定を行った場合の対象領域の超音波画像を生成した。４つの反射体Ｏ３１〜Ｏ３４のうち左下の反射体Ｏ３２を弱反射体とし、それ以外の３つの反射体Ｏ３１，Ｏ３３，Ｏ３４を強反射体とした。図１９は、従来法で得た当該対象領域の超音波画像を示す図であり、図２０および図２１は、変形例１の超音波画像生成処理で得た当該対象領域の超音波画像を示す図である。図２０は反射率分布生成処理の繰り返し回数を１５回とし、図２１は２５回とした場合の超音波画像をそれぞれ示している。図１９に示すように、従来法で得た超音波画像では、強反射体Ｏ３１の周囲に現れたアーチファクトに隠れてその下方の弱反射体Ｏ３２が観察できない。一方、反射率分布生成処理の繰り返しの回数を増やしていくと、図２０および図２１に示すようにアーチファクトはだんだんと低減していき、図２１の超音波画像では、弱反射体Ｏ３２が視認できる。
【００９６】
なお、反射率分布データ５４０に低反射率分布を合成するのではなく、反射率分布データ５４０から生成した画像に低反射率分布から生成した画像を合成し、超音波画像を生成するとしてもよい。
【００９７】
またその場合は、合成に先立ち、反射率分布データ５４０から生成した画像または低反射率分布から生成した画像の何れか一方に所定のフィルターを適用し、或いは、双方の画像に異なるフィルターを適用してもよい。また、適用するフィルターは、ユーザーの操作入力に従って決定してもよい。
【００９８】
例えば、超音波画像の表示にあたっては、生体組織の境界や臓器の輪郭部分の把握がし易い表示が望ましい。その一方で、生体組織の内部や臓器内部の領域については、スペックルノイズを抑えた表示が求められている。ここで、反射率分布データ５４０は、対象領域内の反射率の高い実体部分の反射率分布、具体的には、組織境界や臓器の輪郭部分の反射率分布を多く含む。すなわち、反射率分布データ５４０は、対象領域における生体内構造を表している。これに対し、低反射率分布は、組織内部や臓器内部の反射率分布を多く含む。そこで、低反射率分布から生成した画像に対してスペックルリダクションフィルター等を適用して平滑化処理を行う一方、反射率分布データ５４０から生成した画像に対しては、エッジを強調するフィルター処理を行うとしてもよい。これによれば、生体内構造の輪郭を強調しつつ、スペックルノイズの発生を抑えた見易い超音波画像を生成することができる。
【００９９】
［変形例２］
上記実施形態や変形例１では、フレーム毎に反射率分布生成処理を複数回繰り返すこととした。これに対し、各フレームで行う反射率分布生成処理は１回とし、前のフレームで得た反射率分布データ５４０を後のフレームで利用することによって、フレーム間を跨いで反射率分布データ５４０を連綿と更新することとしてもよい。
【０１００】
例えば、超音波プローブ１６を当てる位置を動かさずに対象領域の超音波画像を観察する等の使用態様では、対象領域の画像が大きく変化しない。このような場合では、前のフレームで得た反射率分布データ５４０を更新していくことで、反射率分布データ５４０を実際の対象領域の反射率分布に近づけて収束させることができ、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
また、この場合において、フレーム毎に更新される反射率分布データ５４０の分散値を信頼度として用い、所定のフィルター処理や重み付けを行うことで、フレーム間の画像変化を滑らかにしたり、ノイズを低減することができる。
【０１０２】
その一例として、各素子１６１の受信波を観測値ｙとし、反射率分布データ５４０の反射率分布を状態変数とするカルマンフィルター処理を行うとしてもよい。カルマンフィルターは、次式（３）の状態方程式と、次式（４）の観測方程式とから定義される。式（３），（４）において、Ｆは時間遷移の線形モデル、Ｇは雑音モデル、Ｈは観測モデル、ｗは観測ノイズ、ｖはプロセス誤差を表す。なお、カルマンフィルターは、反射率分布データ５４０の全域に適用してもよいし、その代表値に適用するとしてもよい。
ｘ（ｋ＋１）＝Ｆｘ（ｋ）＋Ｇｗ  ・・・（３）
ｙ（ｋ）＝Ｈｘ（ｋ）＋ｖ  ・・・（４）
【０１０３】
カルマンフィルター処理を行うと、フレーム間で反射率分布データ５４０の変化が小さい場合に、更新前の反射率分布データ５４０を信頼して更新後の反射率分布データ５４０が補正される。したがって、反射率分布データ５４０を安定させることができ、フレーム間での超音波画像のちらつきを抑えることができる。カルマンフィルター処理は、反射率分布データ５４０を更新する処理の後段の処理ということができるため、反射率分布データ５４０の更新処理の一部ととらえることができる。なお、超音波プローブ１６の静止時は時間変化がないため式（３）の時間遷移の線形モデルＦは不要であるが、超音波プローブ１６の移動量を検出して時間遷移の線形モデルＦに反映することで、超音波プローブ１６が動かされた場合の追従性が向上する。
【０１０４】
超音波プローブ１６の移動量は、例えば、更新前の反射率分布データ５４０（前のフレームで更新した反射率分布データ５４０）と、更新後の反射率分布データ５４０（処理フレームで更新した反射率分布データ５４０）とを比較することで検出できる。すなわち、反射率分布データ５４０は、上記のように主として生体組織の境界や臓器の輪郭部分の反射率分布を含み、対象領域における生体内構造を表していることから、更新前後の反射率分布データ５４０を比較することで、該当するフレーム間における超音波プローブ１６の移動量を検出することができる。
【０１０５】
図２２は、変形例２における超音波画像生成処理の流れを示すフローチャートである。なお、図２２において、上記実施形態と同様の処理工程には同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０６】
図２２に示すように、変形例２では、フレーム毎にループＥの処理を繰り返す（ステップＳ３０１〜ステップＳ３５１）。そして、ステップＳ１２９で反射率分布データ５４０を更新した後、カルマンフィルター処理を行う（ステップＳ３３０）。また、変形例２では、ステップＳ１３５において伝搬計算を行った後、ステップＳ３４９に移行する。ステップＳ３４９では、処理フレームにおいてステップＳ１２９で更新し、ステップＳ３３０のカルマンフィルター処理で補正された反射率分布データ５４０を用い、超音波画像を生成する。なお、ステップＳ３４９に先立ち、変形例１のように、処理フレームについて行ったステップＳ１２７で高反射条件を満たさなかった低反射率分布を反射率分布データ５４０に合成してもよい。或いは、補正後の反射率分布データ５４０から生成した画像と、低反射率分布から生成した画像とを合成し、超音波画像を生成するとしてもよい。
【０１０７】
［その他の変形例］
上記実施形態等では、図１５等のステップＳ１３３で行う判定用閾値の再設定を、現在の判定用閾値から予め定められる所定値を減算することで行うとした。そして、今回の繰り返しに係る受信ＢＦ処理結果において反射率が現在の判定用閾値以上であることを高反射条件として、反射率残差分布を求めることとした。これに対し、今回の繰り返しに係る受信ＢＦ処理結果のうちの反射率の最大値を用い、「反射率が当該最大値から例えば１０％以内であること」を高反射条件として、反射率残差分布を求めるようにしてもよい。或いは、超音波プローブ１６が送受信する超音波ビームのビーム径を用い、「今回の繰り返しに係る受信ＢＦ処理結果において反射率が最大であるサンプリング点を中心とした、直径がビーム径の範囲内であること」を高反射条件とし、当該範囲内のサンプリング点を抽出して反射率残差分布を求めるとしてもよい。
【０１０８】
また、これら高反射条件を、ユーザーの操作入力に従って可変に設定してもよい。すなわち、上記所定値や割合（例えば上記した「１０％」）の数値をユーザーが指定できるようにしてもよい。或いは、ユーザーの操作入力に従って超音波ビームのビーム径を設定する構成とし、ユーザーが指定したビーム径に応じて反射率残差分布を求めるとしてもよい。
【０１０９】
また、素子１６１毎に受信波形と推定受信波形とを比較し、コヒーレント性を評価する処理を行ってもよい。散乱信号が重畳した反射波を受信した場合、スペックルノイズによる画質の低下を招く。ここで、反射波に散乱信号が重畳している場合、各受信時刻で受信波と推定受信波との差が大きくばらつくため、コヒーレント性は低下する。したがって、ばらつきの大小からコヒーレント性の低い領域を特定でき、対象領域内の組織境界と散乱領域とを判別することができる。そこで、コヒーレント性の低い散乱領域をスペックル領域とし、反射率分布データ５４０の更新に際してスペックル領域をマスクすることによって、当該領域の反射率分布が更新されないようにしてもよい。或いは、反射率残差分布についてスペックル領域を平滑化処理し、その上で反射率分布データ５４０に合成するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態等では、超音波プローブ１６のスキャン範囲の全域を対象領域とし、当該対象領域の超音波画像を生成することとした。これに対し、スキャン範囲の一部の領域を対象領域として超音波画像を生成する構成としてもよい。この場合には、例えば、スキャン範囲内の任意の領域を選択する領域選択操作を受け付ける。そして、ユーザーが当該領域選択操作を入力した場合には、選択された領域を対象領域として、その超音波画像を生成する。選択する領域は矩形の領域でもよいし、扇状の領域であってもよく、形状は特に限定されない。これによれば、スキャン範囲よりも狭い領域を対象領域とすることができるので、伝搬計算の計算量を削減でき、１回の反射率分布生成処理に要する処理時間の高速化が実現できる。
【０１１１】
また、フレーム毎に生成される超音波画像を全て超音波画像データ５５０に格納して保存しておくのではなく、ユーザーが保存指示操作を入力したときのフレームの超音波画像（静止画）のみを保存するとしてもよい。
【０１１２】
またその場合、保存指示操作が入力された保存時のフレームについてのみ上記実施形態等の超音波画像生成処理を行い、保存時以外のフレームでは従来法により超音波画像を生成するとしてもよい。或いは、保存時のフレームでの反射率分布生成処理の繰り返しの回数を多くし、保存時以外のフレームでの反射率分布生成処理の繰り返しの回数を少なくして上記実施形態の超音波画像生成処理を行うとしてもよい。また、保存時以外のフレームでは反射率分布データ５４０を間引いて用い、伝搬計算を行うようにしてもよい。
【０１１３】
また、本発明の超音波測定装置は、上記した実施形態等のように超音波測定を利用して生体内の対象領域の超音波画像を生成する場合に限らず、例えば、生体以外の構造体の内部の領域を対象領域として超音波画像を生成し、その検査等に用いる場合にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…超音波測定装置、１６…超音波プローブ、１６１…超音波素子、２０…超音波測定部、３０…処理装置、３１０…操作入力部、３３０…表示部、３５０…通信部、３７０…演算処理部、３７１…超音波測定制御部、４００…受信信号処理部、４１０…ベースバンド信号取得部、４２０…差分検出部、４３０…受信ＢＦ処理部、４４０…反射率残差分布算出部、４４１…高反射条件設定部、４４３…限界閾値条件判定部、４５０…反射率分布データ更新部、４６０…受信波推定部、４７０…超音波画像生成部、５００…記憶部、５１０…超音波測定プログラム、５２０…受信波データ、５３０…推定受信波データ、５４０…反射率分布データ、５５０…超音波画像データ、２…被検体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【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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