(57)【要約】【課題】超音波診断装置において、遅延処理条件（ディレイデータ）の計算に用いられる最適な生体内音速を組織に応じて特定できるようにする。【解決手段】複数の生体内音速に基づく複数の受信遅延データを順次設定しながらプリスキャンを行うことにより、複数のフレームが生成される。最適音速演算部２６では、各フレーム上におけるビーム走査方向に沿った輝度波形ごとに波形解析が実行され、複数のフレームに対する複数の波形解析結果の相互比較により最適音速マップが求められる。制御部２２では、それに基づいて本スキャン用の受信遅延データが計算される。具体的には、上記波形解析において、高輝度部（ピーク部）用の波形解析及び低輝度部（凹部）用の波形解析が実行される。これにより、高輝度部用の最適音速マップ及び低輝度部用の最適音速マップが求められる。【選択図】図１
2015173728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する超音波ビームの走査を繰り返すことにより複数のフレームを生成する生成手段と、
前記生成手段に対して複数の仮音速に基づく複数の遅延処理条件をフレーム単位で試行的に順次設定することにより複数の仮フレームが生成されるようにするプリスキャン制御手段と、
前記各仮フレームにおける所定方向に沿った少なくとも１つの参照データ列に対して像の先鋭度を評価するための波形解析を実行し、これにより前記複数の仮フレームに対する複数の波形解析結果を得る波形解析手段と、
前記複数の波形解析結果に基づいて、最適音速を演算する最適音速演算手段と、
前記生成手段に対して前記最適音速に基づく本スキャン用遅延処理条件を設定する本スキャン制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置おいて、
前記所定方向はビーム走査方向であり、
前記波形解析手段は、前記参照データ列における複数の位置において局所波形解析を実行し、これにより前記波形解析結果を構成する局所波形解析値列が求められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記波形解析手段は、前記各仮フレーム上で深さ方向に並ぶ複数の参照データ列に対して個別的に波形解析を実行し、これにより前記波形解析結果を構成する局所波形解析値行列が得られる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記波形解析手段は、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１の波形解析を実行することにより前記複数の仮フレームに対応する複数の第１局所波形解析値行列を得る第１波形解析手段と、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して前記第１の波形解析とは異なる第２の波形解析を実行することにより前記複数の仮フレームに対応する複数の第２局所波形解析値行列を得る第２波形解析手段と、
を含み、
前記最適音速演算手段は、前記複数の第１局所波形解析値行列及び前記複数の第２局所波形解析値行列に基づいて前記最適音速を演算する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記第１の波形解析では山状のピーク部ごとに先鋭度が解析され、
前記第２の波形解析では凹状の低輝度部ごとに先鋭度が解析される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記第２の波形解析では、前記低輝度部が有する両エッジに対して個別的に勾配が解析され、それらの勾配に基づいて当該低輝度部全体の先鋭度が解析される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、
前記複数の第１局所波形解析値行列に基づいて、ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第１最適音速マップを生成する手段と、
前記複数の第２局所波形解析値行列に基づいて、前記ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第２最適音速マップを生成する手段と、
を含み、
前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップに基づいて前記本スキャン用の最適音速が求められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップを合成して合成マップを生成する手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、前記合成マップを構成する複数の最適音速に対して集約処理を施すことにより、前記本スキャン用遅延処理条件を規定する１又は複数の最適音速を演算する手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記波形解析手段は、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１のフィルタ処理を行う第１のローパスフィルタと、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して、前記第１のフィルタ処理よりも強い効果の第２のフィルタ処理を行う第２のローパスフィルタと、
を更に含み、
前記第１波形解析手段は、前記第１のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１の波形解析を実行し、
前記第２波形解析手段は、前記第２のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第２の波形解析を実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置に関し、特に遅延処理条件を規定する最適な生体内音速を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は医療分野において用いられ、生体に対する超音波の送受波によって超音波画像を形成する装置である。超音波の送受波は、通常、複数の振動素子によって行われる。具体的には、送信時において、送信フォーカス点に対応した送信遅延処理条件に従った複数の送信信号が複数の振動素子に供給され、これにより送信ビームが形成される。受信時においては、生体内からの反射波（エコー）が複数の振動素子によって受波され、複数の振動素子から出力された複数の受信信号に対して、受信遅延処理条件に従った整相加算処理が実行され、これにより受信ビームデータが生成される。そして、整相加算後の複数の受信ビームデータに基づいて超音波画像が形成される。なお、受信時においては受信フォーカス点を近距離からビーム軸上に沿って深い方向へ動的に変化させる受信ダイナミックフォーカスが適用されるのが一般的である。
【０００３】
受信時における整相加算処理について詳しく説明すると、複数の受信信号に対する遅延処理のために、遅延処理条件を規定する遅延データ（遅延時間）が用いられる。その遅延データは、受信ダイナミックフォーカス及び受信ビームスキャンを実現するためのデータであり、複数の振動素子に対応したデータセットにより構成される。遅延データの計算にあたっては、通常、生体内の音速として一定値が採用される。例えば、その値は１５３０ｍ／ｓである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６４５３１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、生体内の超音波の音速は、生体内組織の性状に依存して変化する。一律の音速を前提として計算された遅延データを用いると、実際の診断状況によっては適切な受信フォーカスを実現できず、受信感度や画像分解能が低下する問題が生じる。これに関し、特許文献１に記載された超音波診断装置では、走査面上の個々の小領域ごとに、遅延データ計算用の音速を変化させた場合におけるコントラスト値の変化を求め、各小領域についてコントラスト値が最大となる音速を各小領域の最適音速として採用している。コントラスト値は明暗の差を表すものであるため、石灰化組織等の高輝度組織に対する最適音速を演算するには適している。しかしながら、浸潤性がん等の低輝度組織（ある程度の広がりをもった低エコー組織）では輝度が元々低いため、コントラスト値を用いる手法は、低輝度組織に対する最適音速の演算には適していない。そのため、低輝度組織の観察に適さない音速が設定されてしまう可能性がある。このように、従来においては、性状の異なる複数の組織（例えば高輝度組織及び低輝度組織）の観察に適する遅延処理条件を生成して、複数の組織の像をともに優良化することが困難であった。なお、上記においては受信処理について説明したが、送信処理においても同様の問題を指摘できる。
【０００６】
本発明の目的は、超音波診断装置において、遅延処理条件の計算に用いられる最適な生体内音速を特定することである。あるいは、本発明の目的は、性状の異なる複数の組織の観察に適する遅延処理条件を生成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る超音波診断装置は、被検体に対する超音波ビームの走査を繰り返すことにより複数のフレームを生成する生成手段と、前記生成手段に対して複数の仮音速に基づく複数の遅延処理条件をフレーム単位で試行的に順次設定することにより複数の仮フレームが生成されるようにするプリスキャン制御手段と、前記各仮フレームにおける所定方向に沿った少なくとも１つの参照データ列に対して像の先鋭度を評価するための波形解析を実行し、これにより前記複数の仮フレームに対する複数の波形解析結果を得る波形解析手段と、前記複数の波形解析結果に基づいて、最適音速を演算する最適音速演算手段と、前記生成手段に対して前記最適音速に基づく本スキャン用遅延処理条件を設定する本スキャン制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、複数の仮音速に基づいて計算された複数の遅延処理条件を試行的に順次適用することにより、仮音速がそれぞれ異なる複数のフレームが生成される。像の先鋭度は、遅延処理条件を規定する生体内音速に依存して変化する。それ故、仮音速がそれぞれ異なる複数のフレームについて、波形解析を実行して像の先鋭度を評価する。この波形解析による評価は、複数の生体内音速の評価に相当する。従って、波形解析結果を利用することにより、複数の生体内音速の中から、像を先鋭化できる最適な生体内音速が特定される。
【０００９】
望ましくは、前記所定方向はビーム走査方向であり、前記波形解析手段は、前記参照データ列における複数の位置において局所波形解析を実行し、これにより前記波形解析結果を構成する局所波形解析値列が求められる。
【００１０】
望ましくは、前記波形解析手段は、前記各仮フレーム上で深さ方向に並ぶ複数の参照データ列に対して個別的に波形解析を実行し、これにより前記波形解析結果を構成する局所波形解析値行列が得られる。
【００１１】
望ましくは、前記波形解析手段は、前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１の波形解析を実行することにより前記複数の仮フレームに対応する複数の第１局所波形解析値行列を得る第１波形解析手段と、前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して前記第１の波形解析とは異なる第２の波形解析を実行することにより前記複数の仮フレームに対応する複数の第２局所波形解析値行列を得る第２波形解析手段と、を含み、前記最適音速演算手段は、前記複数の第１局所波形解析値行列及び前記複数の第２局所波形解析値行列に基づいて前記最適音速を演算する。
【００１２】
望ましくは、前記第１の波形解析では山状のピーク部ごとに先鋭度が解析され、前記第２の波形解析では凹状の低輝度部ごとに先鋭度が解析される。
【００１３】
望ましくは、前記第２の波形解析では、前記低輝度部が有する両エッジに対して個別的に勾配が解析され、それらの勾配に基づいて当該低輝度部全体の先鋭度が解析される。
【００１４】
例えば、ピーク部は、生体内の高輝度組織（例えば石灰化組織等）に対応する。本発明では、そのピーク部を１つのかたまりとして捉えて高輝度組織の像の先鋭度を評価する。この評価結果を利用することにより、高輝度組織の像を先鋭化できる最適な生体内音速が特定される。一方、低輝度部は、生体内の低輝度組織（例えば浸潤性がん等）に対応する。その低輝度部は、輝度変化の大きい部分（低輝度部の境界部分）と輝度変化の小さい部分とを含む。輝度勾配は像の先鋭度を反映しているため、輝度変化が小さい部分よりも、輝度変化の大きい部分の方が、像の先鋭度の評価に適している。それ故、低輝度部については、輝度変化の大きい部分（低輝度部の境界部分）を積極的に評価する。このように、性状が異なる高輝度組織及び低輝度組織について、それぞれの性状に適した手法によって先鋭度を評価することにより、それぞれの組織に適した生体内音速を特定することができる。
【００１５】
望ましくは、前記最適音速演算手段は、前記複数の第１局所波形解析値行列に基づいて、ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第１最適音速マップを生成する手段と、前記複数の第２局所波形解析値行列に基づいて、前記ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第２最適音速マップを生成する手段と、を含み、前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップに基づいて前記本スキャン用の最適音速が求められる。
【００１６】
望ましくは、前記最適音速演算手段は、前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップを合成して合成マップを生成する手段を含む。合成処理（統合処理）は、例えば、音速値の平均化、音速値の中央値の採用、音速値の最大値の採用等である。
【００１７】
望ましくは、前記最適音速演算手段は、前記合成マップを構成する複数の最適音速に対して集約処理を施すことにより、前記本スキャン用遅延処理条件を規定する１又は複数の最適音速を演算する手段を含む。
【００１８】
望ましくは、前記波形解析手段は、前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１のフィルタ処理を行う第１のローパスフィルタと、前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して、前記第１のフィルタ処理よりも強い効果の第２のフィルタ処理を行う第２のローパスフィルタと、を更に含み、前記第１波形解析手段は、前記第１のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１の波形解析を実行し、前記第２波形解析手段は、前記第２のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第２の波形解析を実行する。これにより、ノイズを除去するとともに、ピーク部の輝度勾配が緩やかになるのを防止して、ピーク部についての先鋭度の評価精度の低下を軽減又は防止できる。また、低輝度部についてはノイズをより効果的に除去することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、超音波診断装置において、遅延処理条件の計算に用いられる最適な生体内音速を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の一例を示すブロック図である。
【図２】高輝度組織及び低輝度組織の一例を示す模式図である。
【図３】高輝度組織及び低輝度組織における輝度変化の一例を示す図である。
【図４】受信フォーカス点と高輝度組織の輝度変化との関係を説明するための図である。
【図５】低輝度組織の輝度変化を説明するための図である。
【図６】受信フレーム列の一例を示す模式図である。
【図７】高輝度組織の先鋭度の求め方を説明するための図である。
【図８】高輝度部音速マッピングデータの求め方を説明するための図である。
【図９】高輝度部音速マッピングデータの一例を示す模式図である。
【図１０】低輝度組織の先鋭度の求め方を説明するための図である。
【図１１】低輝度部音速マッピングデータの一例を示す模式図である。
【図１２】音速マッピングデータの統合処理を説明するための図である。
【図１３】本実施形態に係る超音波診断装置のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】最適音速特定処理のプロセスを示すフローチャートである。
【図１５】変形例１に係る最適音速特定処理のプロセスを示すフローチャートである。
【図１６】変形例２に係る最適音速特定処理のプロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、本発明の実施形態に係る超音波診断装置の一例を示す。超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、人体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。
【００２２】
図１において、プローブ１０は、診断領域に対して超音波を送受する送受波器である。プローブ１０は、超音波を送受波する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子によって超音波ビームが形成される。超音波ビームは繰り返し電子的に走査され、これによりビーム走査面が順次形成される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査等が知られている。なお、プローブ１０としては、振動素子が所定方向に一列に配置された一次元プローブ、又は、振動素子が二次元に配置された二元プローブが用いられる。また、プローブ１０としては、ｃＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer：IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr. Vol45 pp.678-690 May 1998等）と呼ばれる半導体による振動素子が用いられてもよい。
【００２３】
送信部１２は送信ビームフォーマーである。送信部１２は、送信時において、プローブ１０の各振動素子に応じた遅延処理を施して各振動素子に対応した送信信号を形成し、各振動素子に対して送信信号を供給する。これにより、超音波の送信ビームが形成される。送信時においては送信ビームフォーカス制御が実行される。また、送信部１２は、口径制御ができるようになっている。受信時において、生体内からの反射波がプローブ１０によって受波されると、これにより、プローブ１０から複数の受信信号が受信部１４に出力される。
【００２４】
受信部１４は受信ビームフォーマーである。受信部１４は、受信時において、複数の振動素子から得られる複数の受信信号に対して整相加算処理等を施すことにより、受信ビームを形成する。すなわち、受信部１４は、各振動素子から得られる受信信号に対して、各振動素子に対する遅延処理条件に従って遅延処理を施し、複数の振動素子から得られる複数の受信信号を加算処理することにより受信ビームを形成する。遅延処理条件は、受信遅延データ（遅延時間）によって規定される。受信時においては、受信ダイナミックフォーカス制御が実行される。複数の振動素子に対応する受信遅延データセット（遅延時間のセット）は制御部２２から供給される。遅延時間は制御部２２によって生体内音速に基づいて計算される。
【００２５】
送信部１２及び受信部１４の作用により、送信ビーム及び受信ビーム（両者併せて超音波ビーム）が電子的に走査される。これによりビーム走査面が構成される。ビーム走査面は複数のビームデータに相当し、それらは受信フレーム（受信フレームデータ）を構成する。なお、各ビームデータは深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。超音波ビームの電子走査を繰り返すことにより、受信部１４から時間軸上に並ぶ複数の受信フレームが出力される。それらは受信フレーム列を構成する。
【００２６】
なお、送信機能及び受信機能を切り替えるための送受信切替部（図示しない）が設けられている。送受信切替部は、送信時において、送信部１２からの送信信号を各振動素子に供給する。また、送受信切替部は、受信時において、複数の振動素子から得られる複数の受信信号を受信部１４に供給する。
【００２７】
信号処理部１６は受信フレーム列に対する処理を実行するモジュールであり、例えば、検波回路、信号圧縮回路、ゲイン調整回路、フィルタ処理回路等を含むものである。信号圧縮回路は、例えば２の２０乗もある受信信号のダイナミックレンジを比較的小さいダイナミックレンジに圧縮する。信号圧縮は対数関数でも良いし、指数関数でも良いし、シグモイド関数でも良い。フィルタ処理回路は、例えば境界の先鋭化を目的としたエンハンス処理等を行う。
【００２８】
画像形成部１８は、座標変換機能及び補間処理機能等を有するデジタルスキャンコンバータにより構成されている。画像形成部１８は、受信フレーム列に基づいて、複数の表示フレームによって構成される表示フレーム列を形成する。表示フレーム列を構成する個々の表示フレームはＢモード断層画像のデータである。例えば、プローブ１０がコンベックスタイプの場合、画像形成部１８は、長方形状のデータを扇形状の超音波画像に変換する。表示フレーム列は、液晶モニタ等の表示部２０に出力されて表示される。これにより、リアルタイムでＢモード断層画像が動画像として表示される。画像生成部１８は、ガンマ補正処理部を備えていてもよい。このガンマ補正処理部は、ガンマ曲線によって表示階調を補正する。表示部２０は、超音波画像が表示されて操作者によって診断可能な画像が表示されればよいので、アナログ出力、デジタル出力のいずれの表示技術であてもよい。
【００２９】
制御部２２はＣＰＵ及び動作プログラムにより構成され、図１に示めされている各構成の動作を制御する。本実施形態に係る超音波診断装置は、通常の本スキャンモードの他、最適な生体内音速（最適音速）を特定するためのテスト動作モードを有している。制御部２２は、そのテスト動作モードにおいて制御を行う機能を有している。その具体的な制御内容については後に詳述する。
【００３０】
制御部２２には操作部２４が接続されている。操作部２４はキーボードやトラックボール等を有する。ユーザは操作部２４を用いて、超音波画像を撮像するためのパラメータを入力することが可能である。また、本実施形態では、ユーザは操作部２４を使用してテスト動作モードの実行を指示することが可能である。テスト動作モードは、通常の超音波診断を実行する前、又は、通常の超音波診断を行っている途中において、ユーザの指示により実行されるものである。なお、制御部２２が、「プリスキャン制御手段」及び「本スキャン制御手段」の一例に相当する。
【００３１】
最適音速演算部２６は、本スキャン前のプリスキャン時において機能するものであり、本スキャン時におけるディレイデータ演算（遅延処理条件演算）の基礎をなす最適音速を特定する機能を有する。具体的には、最適音速演算部２６は、高輝度部音速演算部２８、低輝度部音速演算部３０及び統合処理部３２を備えている。最適音速演算部２６は、最適音速を特定するとき、すなわち、テスト動作モードの実行時に機能するものである。テスト動作モードが実行されると、最適音速演算部２６には、複数の生体内音速に基づいて計算された複数の受信遅延データを適用することにより生成された受信フレーム列が供給される。最適音速演算部２６は、当該受信フレーム列に基づいて、受信遅延データ計算用の最適音速を特定する。なお、最適音速演算部２６が、「波形解析手段」及び「最適音速演算手段」の一例に相当する。また、高輝度部音速演算部２８が「第１波形解析手段」の一例に相当し、低輝度部音速演算部３０が「第２波形解析手段」の一例に相当する。以下、最適音速演算部２６の各部について説明する。
【００３２】
高輝度部音速演算部２８は、受信フレーム列に基づいて、石灰化組織等の高輝度組織の像を先鋭化するための最適音速を特定する。高輝度部音速演算部２８は、受信フレーム列のそれぞれについて、超音波ビームの走査方向における輝度（エコー強度）の変化を示す輝度波形の変曲点を検出し、隣接する変曲点間で輝度勾配を演算する。続いて、高輝度部音速演算部２８は、受信フレームごとに、輝度波形においてピークを形成する部分（輝度波形の凸状部分）の頂点の両側の輝度勾配を総合評価することにより、ピーク部の先鋭度を演算する。そして、高輝度部音速演算部２８は、受信フレームごとの先鋭度に基づいて、高輝度組織の像を先鋭化するための最適音速を特定する。高輝度部音速演算部２８は、個々の座標（画素）ごとに受信フレーム列中で先鋭度が最大となる受信フレームを特定し、当該受信フレームに対応する生体内音速を高輝度組織に対する最適音速として特定する。また、高輝度部音速演算部２８は、輝度勾配が閾値以下となる座標の生体内音速を無効値に設定してもよい。そして、高輝度部音速演算部２８は、各座標における最適音速を示す高輝度部音速マッピングデータを生成する。
【００３３】
低輝度部音速演算部３０は、受信フレーム列に基づいて、浸潤性がん等の低輝度組織（ある程度の広がりをもった低エコー組織）の像を先鋭化するための最適音速を特定する。低輝度部音速演算部３０は、受信フレーム列のそれぞれについて、超音波ビームの走査方向における輝度の変化を示す輝度波形の変曲点を検出し、隣接する変曲点間で輝度勾配を演算する。低輝度部音速演算部３０は、受信フレームごとに、輝度波形中の低輝度部（輝度波形の凹状部分）の両側のエッジ部分（輝度変化の大きい部分）の輝度勾配を個別に評価することにより、個々のエッジ部分の先鋭度を個別に演算する。なお、低輝度部のエッジ部分は低輝度部の境界部分に相当する。そして、低輝度部音速演算部３０は、受信フレームごとの先鋭度に基づいて、低輝度組織の像を先鋭化するための最適音速を特定する。低輝度部音速演算部３０は、個々の座標ごとに受信フレーム列中で先鋭度が最大となる受信フレームを特定し、当該受信フレームに対応する生体内音速を低輝度組織に対する最適音速として特定する。また、低輝度部音速演算部３０は、輝度勾配が閾値以下となる座標の生体内音速を無効値として設定してもよい。そして、低輝度部音速演算部３０は、各座標における最適音速を示す低輝度部音速マッピングデータを生成する。
【００３４】
統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータと低輝度部音速マッピングデータとを統合することにより統合音速マッピングデータを生成する。この統合音速マッピングデータは、受信遅延データの計算のために制御部２２に供給される。
【００３５】
制御部２２は、最適音速に基づいて受信遅延データセットを演算する機能を有している。本実施形態においては、制御部２２は、統合音速マッピングデータに基づいて、ビーム方位ごとに受信ダイナミックフォーカスを実現するために、受信点深さごとに受信遅延データを演算する。受信遅延データは、受信点において受信ビームを収束させるために、複数の受信信号間における遅延時間差を規定するものである。本実施形態においては、最適音速に基づいて受信遅延データセットが計算されるが、複数の生体内音速に対応する複数の受信遅延データセットを予め求めておき、最適音速が特定されたならば、制御部２２は、最適音速に対応する受信遅延データセットを選択するようにしてもよい。なお、送信遅延データセットが計算されてもよい。
【００３６】
最適音速演算部２６は、専用のハードウェアによって構成されてもよいし、ソフトウェアの機能として実現されてもよい。最適音速演算部２６をソフトウェアの機能として実現する場合、図示しないＣＰＵ等のプロセッサが、図示しない記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、最適音速演算部２６の各部の機能が実現される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る最適音速演算部２６による具体的な処理について説明する。まず、図２を参照して、Ｂモード断層画像に表された組織の像について説明する。図２に示すＢモード断層画像には、一例として、石灰化組織等の高輝度組織５２と、浸潤性がん等の低輝度組織５４（ある程度の広がりをもった低エコー組織）と、が表されている。高輝度組織５２及び低輝度組織５４は、それぞれ性状が異なる組織である。
【００３８】
図３を参照して、高輝度組織及び低輝度組織の輝度変化について説明する。図３（ａ）に示す受信フレーム５０には、高輝度組織５２と低輝度組織５４とが表されている。受信フレーム５０における一方の方向は超音波ビームの走査方向θに対応し、他方の方向は深さ方向に対応する。図３（ｂ）に示されている輝度波形は、高輝度組織５２における走査方向θの輝度変化を示すものである。輝度波形中において輝度Ｌが高くなってピークを形成するピーク部（凸状部分）が高輝度組織５２に対応する。図３（ｃ）に示されている輝度波形は、低輝度組織５４における走査方向θの輝度変化を示すものである。輝度波形中において、輝度Ｌが低くて輝度変化が小さい低輝度部（凹状部分）が低輝度組織５４に対応する。図３（ｃ）中の破線で示すように、低輝度部の境界部分（エッジ部分）では輝度Ｌの変化が大きくなる。このように、輝度波形において、高輝度組織５２ではピーク部を形成し、低輝度組織５４では凹状部分を形成する。高輝度組織５２と低輝度組織５４とでは、輝度変化の態様が異なる。
【００３９】
ここで、超音波ビームのフォーカス点と組織の輝度Ｌとの関係について説明する。図４に、受信フォーカス点と高輝度組織の輝度Ｌとの関係を示す。受信遅延データ計算用の生体内音速が生体内の実際の伝搬音速と同じ場合、図４（ａ）に示すように、所望の位置（高輝度組織５２の位置）と受信フォーカス点５６とを合致させることができる。この場合、走査方向θの輝度波形中において、高輝度組織５２に対応するピーク部が急峻、すなわち、輝度Ｌの勾配が大きくなる。つまり、走査方向θに対する像の空間分解能が向上する。一方、受信遅延データ計算用の生体内音速が生体内の実際の伝搬音速と比べて遅い場合又は速い場合、図４（ｂ）又は図４（ｃ）に示すように、受信フォーカス点５６が、所望の位置（高輝度組織５２の位置）よりも浅い位置又は深い位置に形成される。この場合、輝度波形中のピーク部の勾配は緩やかになり、走査方向θに対する像の空間分解能が低下する。その結果、高輝度組織５２の像がぼやけた感じとなる。
【００４０】
また、図５に、受信フォーカス点と低輝度組織の輝度Ｌとの関係を示す。受信遅延データ計算用の生体内音速が生体内の実際の伝搬速度と同じ場合、図５（ａ）に示すように、走査方向θの輝度波形中において、低輝度組織５４に対応する凹状部分のエッジ部分（図中、破線で囲む部分）が急峻、すなわち、輝度Ｌの勾配が大きくなる。つまり、走査方向θに対する像の空間分解能が向上する。一方、受信遅延データ計算用の生体内音速が生体内の実際の伝搬音速と比べて遅い場合又は速い場合、図５（ｂ）又は図５（ｃ）に示すように、輝度波形中のエッジ部分の勾配は緩やかになり、走査方向θに対する像の空間分解能が低下する。その結果、低輝度組織５４の像がぼやけた感じとなる。
【００４１】
図４及び図５に示すように、受信遅延データ計算用の生体内音速に依存して、走査方向θに対する像の空間分解能が変化する。本実施形態では、この点に着目し、走査方向θに対する輝度変化（輝度勾配）を評価することにより、高輝度組織及び低輝度組織のそれぞれに適した生体内音速を特定する。
【００４２】
図６に、テスト動作モード（プリスキャンモード）実行時に生成される受信フレーム列の一例を示す。受信フレーム５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，・・・，５０ｎは、生体内音速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・，Ｖｎに基づいて計算された複数の受信遅延データセットを順次適用することにより生成されたものである。各受信フレームは同一走査面から生成されており、つまり同一の組織構造を示すものである。例えば、受信フレーム５０ａは、生体内音速Ｖ１に基づいて計算された受信遅延データセットを適用することにより生成されたものである。このように、計算上の生体内音速をｎ段階に変えることにより、生体内音速が異なるｎ個の受信フレームが生成される。テスト動作モード実行時には、制御部２２は、生体内音速Ｖ１〜Ｖｎに対応する複数の受信遅延データセットを受信部１４に順次供給する。受信部１４は、複数の受信信号に対して、当該複数の受信遅延データセットに従って整相加算処理等を順次施すことにより、受信フレーム５０ａ〜５０ｎを生成する。
【００４３】
次に、図７を参照して、高輝度部音速演算部２８の具体的な処理について説明する。図７（ａ）に示されている受信フレーム５０には、高輝度組織５２が表されている。図７（ｂ）に示されている波形は、高輝度組織５２における走査方向θの輝度波形の一部である。深さ方向に複数の輝度波形が存在し、個々の輝度波形について以下の処理が適用される。高輝度部音速演算部２８は、輝度波形の変曲点Ｐａ（極大点），Ｐｂ（極小点），Ｐｃ（極小点）を検出し、隣り合う変曲点間の輝度勾配（ΔＬ／Δθ）を演算する。そして、高輝度部音速演算部２８は、ピーク部Ｐ（凸状部分）の頂点（極大点Ｐａ）の両側の輝度勾配に基づいて、ピーク部Ｐの先鋭度を演算する。
【００４４】
具体的には、高輝度部音速演算部２８は、以下の式（１）に従ってピーク部Ｐの先鋭度を演算する。
ピーク部の先鋭度＝｛ΔＬ１＋（−）ΔＬ２｝／（Δθ１＋Δθ２）・・・（１）
【００４５】
ΔＬ１は、極大点Ｐａの輝度Ｌａと極小点Ｐｂの輝度Ｌｂとの差（Ｌａ−Ｌｂ）（＞０）である。
ΔＬ２は、極小点Ｐｃの輝度Ｌｃと極大点Ｐａの輝度Ｌａとの差（Ｌｃ−Ｌａ）（＜０）である。
Δθ１は、走査方向θにおける極大点Ｐａの位置θａと極小点Ｐｂの位置θｂとの差であり、位置θａと位置θｂとの間の画素数に相当する。
Δθ２は、走査方向θにおける極大点Ｐａの位置θａと極小点Ｐｃの位置θｃとの差であり、位置θａと位置θｂとの間の画素数に相当する。
【００４６】
なお、ここでいう画素は、走査面上の座標（受信点又はサンプル点）に相当するものである。以下の説明においても同様である。
【００４７】
（Δθ１＋Δθ２）はピーク部Ｐの幅に相当し、（ΔＬ１＋（−）ΔＬ２）はピーク部の輝度Ｌの大きさに相当する。また、（ΔＬ１／Δθ１）は、ピーク部Ｐの頂点の一方側の輝度勾配に相当し、｛（−）ΔＬ２／Δθ２｝は、ピーク部Ｐの頂点の他方側の輝度勾配に相当する。従って、式（１）で求められる先鋭度は、ピーク部Ｐを１つの凸状部分のかたまりとして評価したときの評価値に相当する。このように、高輝度部音速演算部２８は、輝度波形の谷（極小点Ｐｂ）と谷（極小点Ｐｃ）との間に形成されるピーク部Ｐを評価対象とし、そのピーク部Ｐの先鋭度を求めている。
【００４８】
高輝度部音速演算部２８は、ピーク部Ｐの各画素（各座標）について同じ先鋭度を採用する。図７（ｂ）に示す例では、高輝度部音速演算部２８は、極小点Ｐｂと極小点Ｐｃとの間の各画素の先鋭度に、式（１）によって求められた同じ先鋭度を採用する。例えば、極小点Ｐｂと極小点Ｐｃとの間に１０個の画素が存在する場合、高輝度部音速演算部２８は、それら１０個の画素について同じ先鋭度を採用する。
【００４９】
高輝度部音速演算部２８は、図６に示す受信フレーム５０ａ〜５０ｎのそれぞれについて、画素ごとに先鋭度を演算する。
【００５０】
そして、高輝度部音速演算部２８は、画素ごとに、受信フレーム５０ａ〜５０ｎの中で先鋭度が最大となる受信フレームを特定し、特定した受信フレームに対応する生体内音速を高輝度組織に対する最適音速として特定する。例えば図８に示すように、高輝度部音速演算部２８は、受信フレーム５０ａ〜５０ｎについて同じ画素Ａの先鋭度Ａ１〜Ａｎを比較する。例えば先鋭度Ａ１〜Ａｎの中で、受信フレーム５０ｃの先鋭度Ａ３が最大の場合、高輝度部音速演算部２８は、受信フレーム５０ｃに対応する生体内音速Ｖ３を、画素Ａにおける最適音速として特定する。高輝度部音速演算部２８は、画素ごとに最適音速を特定し、各画素における最適音速を示す高輝度部音速マッピングデータ６０を生成する。
【００５１】
図３及び図４を参照して説明したように、輝度波形中のピーク部（凸状部分）は高輝度組織に対応し、受信遅延データ計算用の生体内音速に依存してピーク部の先鋭度が変化する。従って、ピーク部の先鋭度が最大となる受信フレームを特定することにより、高輝度組織の像を先鋭化することができる最適音速が特定される。
【００５２】
高輝度部音速演算部２８は、いずれの受信フレームにおいても先鋭度が０（零）となる画素の生体内音速を無効値に設定してもよい。また、高輝度部音速演算部２８は、全受信フレームにおける全画素の先鋭度の平均値を演算し、先鋭度が平均値の定数倍以下となる画素の生体内音速を無効値に設定してもよい。これにより、ノイズが除去されて、生体内音速の特定精度の低下が抑制される。
【００５３】
図９に、高輝度部音速マッピングデータ６０の一例を示す。高輝度部音速マッピングデータ６０において、ハッチングで示されている画素の値が、高輝度部音速演算部２８によって特定された最適音速である。それ以外の画素の値は、無効値に設定されている。
【００５４】
次に、図１０を参照して、低輝度部音速演算部３０の具体的な処理について説明する。図１０（ａ）に示されている受信フレーム５０には、低輝度組織５４が表されている。図１０（ｂ）に示されている波形は、低輝度組織５４における走査方向θの輝度波形の一部である。低輝度部音速演算部３０は、輝度波形の変曲点Ｐｄ（極大点），Ｐｅ（極小点），Ｐｆ（極小点），Ｐｇ（極大点）を検出し、隣り合う変曲点間の輝度勾配（ΔＬ／Δθ）を、低輝度部（凹状部分）のエッジ部分の輝度勾配として演算する。例えば、極大点Ｐｄと極小点Ｐｅとの間の波形部分が、低輝度部のエッジ部分Ｓ１に相当し、極小点Ｐｆと極大点Ｐｇとの間の波形部分が、低輝度部のエッジ部分Ｓ２に相当するものとする。また、エッジ部分Ｓ１は低輝度組織５４の境界部分５４ａに対応し、エッジ部分Ｓ２は低輝度組織５４の境界部分５４ｂに対応している。低輝度部音速演算部３０は、低輝度部の両側のエッジ部分Ｓ１，Ｓ２の輝度勾配を個別に演算する。すなわち、低輝度部音速演算部３０は、エッジ部分Ｓ１の輝度勾配をエッジ部分Ｓ１の先鋭度として演算し、エッジ部分Ｓ２の輝度勾配をエッジ部分Ｓ２の先鋭度として演算する。
【００５５】
具体的に説明すると、低輝度部音速演算部３０は、走査方向θに輝度波形の勾配を見たときに、輝度波形の下り部分（エッジ部分Ｓ１）の輝度勾配の絶対値、つまり、輝度波形の山（極大点Ｐｄ）と谷（極小点Ｐｅ）との間の輝度勾配（ΔＬ３／Δθ３）の絶対値を、エッジ部分Ｓ１の先鋭度として演算する。また、低輝度部音速演算部３０は、輝度波形の上り部分（エッジ部分Ｓ２）の輝度勾配の絶対値、つまり、輝度波形の谷（極小点Ｐｆ）と山（極大点Ｐｇ）との間の輝度勾配（ΔＬ４／Δθ４）の絶対値を、エッジ部分Ｓ２の先鋭度として演算する。
【００５６】
ΔＬ３は、極大点Ｐｄの輝度Ｌｄと極小点Ｐｅの輝度Ｌｅとの差（Ｌｅ−Ｌｄ）（＜０）である。
Δθ３は、走査方向θにおける極大点Ｐｄの位置θｄと極小点Ｐｅの位置θｅとの差であり、位置θｄと位置θｅとの間の画素数に相当する。
ΔＬ４は、極小点Ｐｆの輝度Ｌｆと極大点Ｐｇの輝度Ｌｇとの差（Ｌｇ−Ｌｆ）（＞０）である。
Δθ４は、走査方向θにおける極小点Ｐｆの位置θｆと極大点Ｐｇの位置θｇとの差であり、位置θｆと位置θｇとの間の画素数に相当する。
【００５７】
そして、低輝度部音速演算部３０は、エッジ部分の各画素について同じ先鋭度を採用する。図１０（ｂ）に示す例では、低輝度部音速演算部３０は、極大点Ｐｄと極小点Ｐｅとの間の各画素の先鋭度に輝度勾配（ΔＬ３／Δθ３）の絶対値を採用し、極小点Ｐｆと極大点Ｐｇとの間の各画素の先鋭度に輝度勾配（ΔＬ４／Δθ４）の絶対値を採用する。
【００５８】
低輝度部音速演算部３０は、図６に示す受信フレーム５０ａ〜５０ｎのそれぞれについて、画素ごとに先鋭度を演算する。
【００５９】
そして、低輝度部音速演算部３０は、画素ごとに、受信フレーム５０ａ〜５０ｎの中で先鋭度が最大となる受信フレームを特定し、特定した受信フレームに対応する生体内音速を低輝度組織に対する最適音速として特定する。一例として、ある画素について受信フレーム５０ａの輝度勾配が最大となる場合、低輝度部音速演算部３０は、受信フレーム５０ａに対応する生体内音速Ｖ１を、当該画素における最適音速として特定する。低輝度部音速演算部３０は、画素ごとに最適音速を特定し、各画素における最適音速を示す低輝度部音速マッピングデータを生成する。
【００６０】
図３及び図５を参照して説明したように、輝度波形中の低輝度部（凹状部分）は低輝度組織に対応し、受信遅延データ計算用の生体内音速に依存してエッジ部分の先鋭度が変化する。従って、輝度波形中の変曲点間（互いに隣り合う極小点と極大点との間）をエッジ部分として捉え、そのエッジ部分の輝度勾配（先鋭度）が最大となる受信フレームを特定することにより、低輝度組織の像を先鋭化することができる最適音速が特定される。
【００６１】
低輝度部音速演算部３０は、いずれの受信フレームにおいても輝度勾配（先鋭度）が０（零）となる画素の生体内音速を無効値に設定してもよい。また、低輝度部音速演算部３０は、全受信フレームにおける全画素の輝度勾配の平均値を演算し、輝度勾配が平均値の定数倍以下となる画素の生体内音速を無効値に設定してもよい。これにより、ノイズが除去されて、生体内音速の特定精度の低下が抑制される。
【００６２】
図１１に、低輝度部音速マッピングデータの一例を示す。低輝度部音速マッピングデータ６２において、ハッチングで示されている画素の値が、低輝度部音速演算部３０によって特定された最適な生体内音速の値である。それ以外の画素の値は、無効値に設定されている。
【００６３】
なお、受信フレームからノイズを除去し、輝度波形中の注目部分（ピーク部、及び、低輝度部のエッジ部分）以外の部分が評価されないように、高輝度部音速演算部２８及び低輝度部音速演算部３０は、受信フレームに対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）を適用してデータを平滑化してもよい。高輝度部音速演算部２８及び低輝度部音速演算部３０は、ローパスフィルタが適用された後の受信フレームを対象にして輝度勾配（先鋭度）を演算して最適音速を特定する。この場合、高輝度部音速演算部２８は、低輝度組織用のローパスフィルタよりも相対的に効果の弱いローパスフィルタを受信フレームに適用する。それとは逆に、低輝度部音速演算部３０は、高輝度組織用のローパスフィルタよりも相対的に効果の強いローパスフィルタを受信フレームに適用する。高輝度組織についてはピーク部の先鋭度が評価対象となる。従って、相対的に効果の強いローパスフィルタを適用すると、評価対象のピーク部の勾配が緩やかになり、先鋭度の評価精度が低下してしまう可能性がある。従って、高輝度部音速演算部２８では、相対的に効果の弱いローパスフィルタを適用する。一方、低輝度部はある程度の広がりをもって存在しているため、相対的に強い効果のローパスフィルタを適用したとしても低輝度部の広がりに対する影響が少ない。従って、ノイズがより効果的に除去されるように、低輝度部音速演算部３０では、相対的に効果の強いローパスフィルタを適用する。
【００６４】
高輝度部音速演算部２８及び低輝度部音速演算部３０は、一例として、各深さに対応する走査方向のデータ列を対象にして、各深さにおける各画素の先鋭度を演算する。または、高輝度部音速演算部２８及び低輝度部音速演算部３０は、特定の深さに対応する走査方向のデータ列を対象にして、当該特定の深さにおける各画素の先鋭度を演算してもよい。または、高輝度部音速演算部２８及び低輝度部音速演算部３０は、関心領域（ＲＯＩ）内における走査方向のデータ列を対象にして、当該関心領域に含まれる各画素の先鋭度を演算してもよい。この場合、関心領域（ＲＯＩ）以外の領域に対しては、予め設定された生体内音速に基づく受信遅延データセットを適用してもよい。
【００６５】
次に、図１２を参照して、統合処理部３２の具体的な処理について説明する。統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータ６０と低輝度部音速マッピングデータ６２とを統合することにより、統合音速マッピングデータ７０を生成する。例えば、統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータ６０に低輝度部音速マッピングデータ６２を上書きして更新することにより統合音速マッピングデータ７０を生成する。または、統合処理部３２は、低輝度部音速マッピングデータ６２に高輝度部音速マッピングデータ６０を上書きして更新することにより統合音速マッピングデータ７０を生成してもよい。上書きする側のマッピングデータの生体内音速が無効値の場合、統合処理部３２は、無効値によって上書き更新せずに、上書きされるマッピングデータの生体内音速値を採用する。
【００６６】
統合処理の結果、同じ画素に、高輝度部音速マッピングデータ６０の値と低輝度部音速マッピングデータ６２の値とが重なった場合、統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータ６０の値を採用することが好ましい。一般的に、高輝度組織のサイズは低輝度組織のサイズよりも小さい。そのため、重なっている画素に低輝度部音速マッピングデータ６２の値を採用してしまうと、高輝度組織の像が低輝度組織の像内に埋没していまい、高輝度組織についての受信感度や画像分解能が低下してしまう可能性があるからである。低輝度組織については、一部に対して高輝度部音速マッピングデータ６０の値を適用したとしても、その一部についてのみ受信感度や空間分解能が低下し、他の部分の受信感度や空間分解能は影響を受けずに済む。
【００６７】
統合処理部３２は、統合音速マッピングデータ７０を走査方向θに平均化することにより、深さ方向の各画素における最適音速を示す１次元の最適音速値列（深さ別音速マッピングデータ７２）を生成してもよい。統合処理部３２は、統合音速マッピングデータ７０を深さ方向に平均化することで、走査方向θの各画素における最適音速を示す１次元の最適音速値列（走査位置別音速マッピングデータ７４）を生成してもよい。さらに、統合処理部３２は、統合音速マッピングデータの全平均値７６を全画素の代表値として求めてもよい。統合処理部３２は、平均値に代えて、最適音速の中央値又は最大値を用いて、深さ別音速マッピングデータ７２、走査位置別音速マッピングデータ７４、及び、代表値を求めてもよい。また、深さ別音速マッピングデータ７２及び走査位置別音速マッピングデータ７４において、隣り合う画素における音速値の差が閾値以上の場合には、統合処理部３２は、その画素の音速値に対してフィルタを適用することにより、音速値を平滑化してもよい。
【００６８】
統合音速マッピングデータ７０、深さ別音速マッピングデータ７２、走査位置別音速マッピングデータ７４、及び、全平均値７６は、制御部２２に供給される。制御部２２は、統合音速マッピングデータ７０、深さ別音速マッピングデータ７２、走査位置別音速マッピングデータ７４、又は、全平均値７６に基づいて、最適受信遅延データセットを演算する。なお、制御部２２は、無効値が設定された画素については、予め設定された音速を用いて受信遅延データを演算してもよい。本スキャン時において、制御部２２は、最適受信遅延データセットを受信部１４に供給する。受信部１４は、複数の受信信号に対して、最適受信遅延データセットに従って整相加算処理等を施すことにより、受信フレームを生成する。平均化された深さ別音速マッピングデータ７２、走査位置別音速マッピングデータ７４又は全平均値７６を用いて受信遅延データセットを演算することにより、全画素の生体内音速を示す統合音速マッピングデータ７０を用いて受信遅延データセットを演算する場合と比べて、計算量が減るため、制御部２２の負荷が減少する。それとは逆に、統合音速マッピングデータ７０を用いた場合、個々の画素ごとに受信遅延データセットが演算されるため、他の音速マッピングデータを用いる場合と比べて、像の空間分解能がより向上する。
【００６９】
また、超音波ビームの走査面に含まれる組織の位置関係に応じて、受信遅延データ計算用の音速マッピングデータを選択してもよい。例えば、高輝度組織と低輝度組織とが走査方向θに横並びに存在している場合、走査位置別音速マッピングデータ７４に基づいて受信遅延データセットを演算することが好ましい。走査位置別音速マッピングデータ７４は、走査方向θの各画素における最適音速を示しているため、横並びに存在する個々の組織の先鋭化に適した受信遅延データセットが演算されるからである。なお、統合処理部３２は、組織の位置関係に応じて、統合音速マッピングデータ７０の平均化の方向を変えて平均化を行ってもよい。平均化の方向は、例えばユーザが操作部２４を用いて指定するようにすればよい。
【００７０】
次に、図１３及び図１４を参照して、本実施形態に係る超音波診断装置の動作について説明する。図１３には、メインルーチンが示されている。まず、本スキャン（超音波診断）に先立って、最適音速の特定処理（テスト動作モード）を実行するのか否かが判断される（Ｓ０１）。ユーザが操作部２４を用いて最速音速特定処理の実行を指示することにより（Ｓ０１，Ｙｅｓ）、最速音速の特定処理が実行される（Ｓ０２）。ステップＳ０２では、後述する図１４の各工程が実行される。これにより、最適音速が求められるので、その最適音速に基づいて、受信遅延データセットが演算される。そして、本スキャンが実行される（Ｓ０３）。本スキャンでは、受信部１４によって、最適音速に基づいて計算された受信遅延データセットに従った整相加算処理が実行される。そして、信号処理部１６及び画像形成部１８による処理が実行されて表示フレーム列が形成され、表示フレームが表示部２０に表示される。ステップＳ０１で最速音速の特定処理を行わないと判定された場合には（Ｓ０１，Ｎｏ）、本スキャンが実行される。なお、本スキャン中に、ユーザが最速音速の特定処理を指示した場合、割り込み処理として、ステップＳ０２の処理が実行されてもよい。
【００７１】
図１４には、図１３のステップＳ０２で示した最適音速の特定処理が示されている。最適音速の特定処理を実行する前に、観察対象が超音波ビームの走査面に含まれるように、ユーザはプローブ１０の位置決めを行う。例えば、ユーザは、表示部２０に表示された表示フレームを見ながらプローブ１０の位置決めを行う。ここでは、図２に示す高輝度組織５２及び低輝度組織５４を観察対象とし、ユーザは、それらが走査面に含まれるようにプローブ１０の位置決めを行う。位置決め後、ユーザが操作部２４を用いて最適音速の特定処理の実行を指示すると、超音波が送受されて仮スキャンが実行される（Ｓ１０）。例えば、生体内音速Ｖ１〜Ｖｎに対応する複数の受信遅延データセットが制御部２２から受信部１４に供給され、当該複数の受信遅延データセットに従った整相加算処理等が受信部１４によって実行される。これにより、生体内音速Ｖ１〜Ｖｎに対応する受信フレーム列が生成される（Ｓ１１）。そして、最適音速演算部２６は、受信フレームごとに各画素の先鋭度を演算し（Ｓ１２）、先鋭度に基づいて各画素の最適音速を特定する（Ｓ１３）。最適音速演算部２６は、最適音速を示す高輝度部音速マッピングデータと低輝度部音速マッピングデータとを生成し、更に、統合音速マッピングデータや深さ別音速マッピングデータ等を生成する。一例として深さ別音速マッピングデータが制御部２２に供給され、制御部２２は、その深さ別音速マッピングデータに基づいて本スキャン用の受信遅延データセットを演算する（Ｓ１４）。そして、図１３に示す本スキャン（ステップＳ０３）が実行される。
【００７２】
以上のように、本実施形態では、受信フレーム列のそれぞれについて、走査方向における輝度波形に基づいて像の先鋭度（像のぼけ度）を演算し、先鋭度が最大となる受信フレームに対応する生体内音速を最適音速として特定する。この最適音速を用いることにより受信遅延条件を良好にできるので、像の空間分解能を向上させることが可能となる。つまり、輝度波形から演算された先鋭度は像の空間分解能を反映している。従って、先鋭度が最大となる受信フレームを特定することにより、像の空間分解能を向上させることができる音速が特定される。
【００７３】
また、高輝度組織及び低輝度組織のそれぞれの特徴を考慮して先鋭度を演算して評価することにより、高輝度組織及び低輝度組織のそれぞれの像を先鋭化するための最適音速を特定することが可能となる。高輝度組織は輝度波形中においてピーク部（凸状部分）として出現する。そのため、そのピーク部を１つのかたまりとして捉えて先鋭度を演算して評価することにより、高輝度組織用の最適音速を特定することが可能となる。また、低輝度組織は輝度波形中において凹状部分として出現する。そのため、その凹状部分の両側エッジ部分の先鋭度を個別に演算して評価することにより、低輝度組織用の最適音速を特定することが可能となる。これにより、高輝度組織及び低輝度組織の両方の観察に適する受信遅延データセットを生成することが可能となる。従って、性状の異なる複数の組織が同一の走査面に含まれる場合であっても、各組織の像を先鋭化するための最適音速を特定して各組織の像の空間分解能を向上させることが可能となる。
【００７４】
なお、高輝度部音速演算部２８は、低輝度部音速演算部３０と同じ演算方法によって先鋭度を演算してもよい。つまり、高輝度部音速演算部２８は、ピーク部の頂点の両側の先鋭度を個別に演算して先鋭度を評価してもよい。
【００７５】
（変形例１）
次に、変形例１について説明する。変形例１では、統合処理部３２は、高輝度部音速演算部２８によって求められた高輝度部音速マッピングデータ、又は、低輝度部音速演算部３０によって求められた低輝度部音速マッピングデータのいずれか一方を、最適音速マッピングデータとして選択する。
【００７６】
例えば、高輝度組織又は低輝度組織のいずれか一方のみが超音波ビームの走査面に存在している場合、存在していない組織に対応する音速マッピングデータは不要である。この場合、存在している組織に対応する音速マッピングデータを用いて受信遅延データセットを演算すればよい。例えば、浸潤性がんが走査面上に存在しておらず、石灰化組織が走査面上に存在しているのであれば、高輝度部音速マッピングデータを選択すればよい。それとは逆に、石灰化組織が走査面上に存在しておらず、浸潤性がんが走査面上に存在しているのであれば、低輝度部音速マッピングデータを選択すればよい。
【００７７】
音速マッピングデータの選択は、ユーザが行ってもよいし、統合処理部３２が行ってもよい。ユーザが音速マッピングデータを選択する場合、ユーザは操作部２４を用いて、高輝度組織又は低輝度組織のいずれか一方を指定する。これにより、指定された組織に対応する音速マッピングデータが選択される。統合処理部３２は、ユーザによって選択された音速マッピングデータを最適音速マッピングデータとして採用する。統合処理部３２が音速マッピングデータを選択する場合、統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータ及び低輝度部音速マッピングデータのうち無効値の画素数が少ない音速マッピングデータを最適音速マッピングデータとして採用する。選択された最適音速マッピングデータは制御部２２に供給される。制御部２２では、最適音速マッピングデータに基づいて受信遅延データが演算される。
【００７８】
統合処理部３２は、選択された最適音速マッピングデータに基づいて、深さ別音速マッピングデータ、走査位置別音速マッピングデータ、又は、最適音速マッピングデータの全平均値を求めてもよい。生成されたマッピングデータは制御部２２に供給され、制御部２２では、供給されたマッピングデータに基づいて受信遅延データが演算される。
【００７９】
なお、ユーザが音速マッピングデータを選択した場合、最適音速演算部２６は、高輝度部音速マッピングデータ又は低輝度部音速マッピングデータのうち、ユーザによって選択された音速マッピングデータを生成し、ユーザによって選択されなかった音速マッピングデータを生成しなくてもよい。
【００８０】
次に、図１５に示すフローチャートを参照して、変形例１に係る処理について説明する。図１５に示す処理は、図１３のステップＳ０２で示した最適音速の特定処理に対応する。最適音速の特定処理を実行する前に、ユーザは操作部２４を用いて、高輝度部音速マッピングデータ又は低輝度部音速マッピングデータのうち、最適音速マッピングデータとして使用する音速マッピングデータを選択する（Ｓ２０）。例えば、ユーザは、表示部２０に表示されている表示フレームを見ながら、表示フレームに表された組織（走査面に含まれる組織）に対応する音速マッピングデータを選択すればよい。そして、上述した実施形態と同様に、仮スキャンが実行され（Ｓ２１）、複数の生体内音速に対応する受信フレーム列が生成され（Ｓ２２）、受信フレームごとに各画素の先鋭度が演算され（Ｓ２３）、先鋭度に基づいて各画素の最適音速が特定される（Ｓ２４）。そして、最適音速演算部２６によって、高輝度部音速マッピングデータ及び低輝度部音速マッピングデータが生成され、ステップＳ２０にて選択された音速マッピングデータが制御部２２に供給される。制御部２２において、選択された音速マッピングデータに基づいて、本スキャン用の受信遅延データセットが演算される（Ｓ２５）。そして、図１３に示す本スキャン（ステップＳ０３）が実行される。
【００８１】
なお、統合処理部３２が最適音速マッピングデータを選択する場合、ステップＳ２０の処理は省略される。この場合、無効値の画素数が少ない音速マッピングデータが統合処理部３２によって選択されて制御部２２に供給される。
【００８２】
以上のように、走査面に存在する組織に対応する音速マッピングデータを最適音速マッピングデータとして採用することにより、高輝度部音速マッピングデータと低輝度部音速マッピングデータとを統合した統合音速マッピングデータを採用するよりも、遅延処理条件を良好にすることができる。これにより、像の空間分解能を向上させることが可能となる。
【００８３】
（変形例２）
次に、変形例２について説明する。変形例２では、統合処理部３２は、統合音速マッピングデータにおける無効値の画素数をカウントする。無効値の画素数が所定の閾値以上の場合、統合処理部３２は、最適な生体内音速が無効であることを示す無効情報を制御部２２に出力する。この場合、制御部２２は、最適音速特定処理の前に使用されていた受信遅延データセットを受信部１４に供給する。例えば、制御部２２は、デフォルトの生体内音速に基づく受信遅延データセットを受信部１４に供給する。
【００８４】
変形例２に係る処理について、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。図１６に示す処理は、図１３のステップＳ０２で示した最適音速の特定処理に対応する。上述した実施形態と同様に、仮スキャンが実行される（Ｓ３０）。これにより、複数の生体内音速に対応する受信フレーム列が生成され（Ｓ３１）、受信フレームごとに各画素の先鋭度が演算され（Ｓ３２）、先鋭度に基づいて各画素の最適音速が特定される（Ｓ３３）。統合処理部３２は、高輝度部音速マッピングデータと低輝度部音速マッピングデータとを統合して統合音速マッピングデータを生成し、統合音速マッピングデータにおける無効値の画素数をカウントする。無効値の画素数が閾値未満の場合（Ｓ３４，Ｙｅｓ）、統合処理部３２は統合音速マッピングデータを制御部２２に供給する。制御部２２は、統合音速マッピングデータに基づいて本スキャン用の受信遅延データセットを演算する（Ｓ３５）。一方、無効値の画素数が閾値以上の場合（Ｓ３４，Ｎｏ）、統合処理部３２は無効情報を制御部２２に出力する。制御部２２は、最適音速特定処理の前に使用されていた受信遅延データセットを、本スキャン用の受信遅延データセットとして受信部１４に供給する（Ｓ３６）。そして、図１３に示す本スキャン（ステップＳ０３）が実行される。
【００８５】
以上のように、統合音速マッピングデータにおいて無効値の画素数が閾値以上となる場合であっても、最適音速特定処理前に使用されていた受信遅延データを用いることで、観察対象の超音波画像を形成することができる。なお、変形例１，２を組み合わせてもよい。この場合、統合処理部３２は、選択された最適音速マッピングデータにおける無効値の画素数をカウントし、その画素数に応じた処理（ステップＳ３５又はステップＳ３６の処理）を行えばよい。
【００８６】
上記の実施形態及び変形例では、信号処理部１６による処理後の信号に基づいて最適音速を特定するようにしたが、信号処理部１６による処理前の信号に基づいて最適音速を特定するようにしてもよい。また、デジタルスキャンコンバート後の信号に基づいて最適音速を特定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０  プローブ、１２  送信部、１４  受信部、１６  信号処理部、１８  画像形成部、２０  表示部、２２  制御部、２４  操作部、２６  最適音速演算部、２８  高輝度部音速演算部、３０  低輝度部音速演算部、３２  統合処理部。
【図１】
2015173728.tif 000003
【図２】
2015173728.tif 000004
【図３】
2015173728.tif 000005
【図４】
2015173728.tif 000006
【図５】
2015173728.tif 000007
【図６】
2015173728.tif 000008
【図７】
2015173728.tif 000009
【図８】
2015173728.tif 000010
【図９】
2015173728.tif 000011
【図１０】
2015173728.tif 000012
【図１１】
2015173728.tif 000013
【図１２】
2015173728.tif 000014
【図１３】
2015173728.tif 000015
【図１４】
2015173728.tif 000016
【図１５】
2015173728.tif 000017
【図１６】
2015173728.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月7日(2015.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する超音波ビームの走査を繰り返すことにより複数のフレームを生成する生成手段と、
前記生成手段に対して複数の仮音速に基づく複数の遅延処理条件をフレーム単位で試行的に順次設定することにより複数の仮フレームが生成されるようにするプリスキャン制御手段と、
前記各仮フレームにおける所定方向に沿った少なくとも１つの参照データ列に対して像の先鋭度を評価するための第１の波形解析を実行することにより、前記複数の仮フレームに対する複数の第１波形解析結果を得る第１波形解析手段と、
前記各仮フレームにおける前記所定方向に沿った少なくとも１つの参照データ列に対して像の先鋭度を評価するための波形解析であって前記第１の波形解析とは異なる第２の波形解析を実行することにより、前記複数の仮フレームに対する複数の第２波形解析結果を得る第２波形解析手段と、
前記複数の第１波形解析結果及び前記複数の第２波形解析結果に基づいて、最適音速を演算する最適音速演算手段と、
前記生成手段に対して前記最適音速に基づく本スキャン用遅延処理条件を設定する本スキャン制御手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記所定方向はビーム走査方向であり、
前記第１波形解析手段は、前記参照ビーム列における複数の位置において第１の局所波形解析を実行し、これにより前記第１波形解析結果を構成する第１局所波形解析値列が求められ、
前記第２波形解析手段は、前記参照ビーム列における複数の位置において第２の局所波形解析を実行し、これにより前記第２波形解析結果を構成する第２局所波形解析値列が求められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記第１波形解析手段は、前記各仮フレーム上で深さ方向に並ぶ複数の参照データ列に対して個別的に第１の波形解析を実行し、これにより前記第１波形解析結果を構成する第１局所波形解析値行列が得られ、
前記第２波形解析手段は、前記各仮フレーム上で深さ方向に並ぶ複数の参照データ列に対して個別的に第２の波形解析を実行し、これにより前記第２波形解析結果を構成する第２局所波形解析値行列が得られる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記第１の波形解析では山状のピーク部ごとに先鋭度が解析され、
前記第２の波形解析では凹状の低輝度部ごとに先鋭度が解析される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記第２の波形解析では、前記低輝度部が有する両エッジに対して個別的に勾配が解析され、それらの勾配に基づいて当該低輝度部全体の先鋭度が解析される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、
前記複数の仮フレームに対応する複数の第１局所波形解析値行列に基づいて、ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第１最適音速マップを生成する手段と、
前記複数の仮フレームに対応する複数の第２局所波形解析値行列に基づいて、前記ビーム走査面上の各位置での最適音速を表す第２最適音速マップを生成する手段と、
を含み、
前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップに基づいて前記本スキャン用の最適音速が求められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、前記第１最適音速マップ及び前記第２最適音速マップを合成して合成マップを生成する手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波診断装置において、
前記最適音速演算手段は、前記合成マップを構成する複数の最適音速に対して集約処理を施すことにより、前記本スキャン用遅延処理条件を規定する１又は複数の最適音速を演算する手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の超音波診断装置において、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１のフィルタ処理を行う第１のローパスフィルタと、
前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して、前記第１のフィルタ処理よりも強い効果の第２のフィルタ処理を行う第２のローパスフィルタと、
を更に含み、
前記第１波形解析手段は、前記第１のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第１の波形解析を実行し、
前記第２波形解析手段は、前記第２のフィルタ処理後の前記各仮フレーム上の複数の参照データ列に対して第２の波形解析を実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。