(57)【要約】【課題】生体組織の弾性特性の計測を簡単にすること目的とする。【解決手段】ユーザの手の運動によってプローブ１０にパルス振動１６が与えられ、プローブ１０の振動によって被検体１４に振動が与えられることで、被検体１４の組織にせん断波が励振される。パルス振動は、ユーザが被検体１４に当接させたプローブ１０を把持した状態で、ユーザが自らの手によってプローブ１０を介して被検体１４に圧力を加えた直後にその圧力を弱め、被検体１４に衝撃を与えることで発生させることができる。超音波診断装置は、被検体１４にパルス振動１６が与えられると共に、プローブ１０において超音波を送受信させ、プローブ１０で受信された超音波に基づいて生体組織の弾性率分布を計測する。【選択図】図１
2015198843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの手の運動によって生体組織に振動を与えるプローブと、
前記プローブに超音波を送受信させる送受信部と、
前記送受信部から出力された受信データに基づいて、前記生体組織の断層フレームデータを生成するフレームデータ生成部と、
前記フレームデータ生成部によって時間経過と共に生成された複数の断層フレームデータに基づいて、前記生体組織の断層面における弾性特性を求める演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記複数の断層フレームデータに基づいて、せん断波の伝搬特性を求める伝搬特性解析部と、
前記伝搬特性に対して、せん断波の反射波成分を除去または低減するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理後の前記伝搬特性に基づいて、前記弾性特性を求める弾性特性解析部と、
を備え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、
前記プローブは、
線状に配列された複数の振動素子を備え、
前記送受信部は、
前記プローブに平面波を送信させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記伝搬特性解析部は、
前記複数の断層フレームデータに基づいて、前記生体組織の深さ方向位置ｙおよび時間ｔに対して前記生体組織のｙ軸方向粒子速度を対応付けたｙｔ分布を、前記伝搬特性として求めるｙｔ分布演算部を備え、
前記フィルタ処理部は、
前記ｙｔ分布に対して二次元高速フーリエ変換を施して、波数ｋおよび角周波数ωに対するせん断波の分布を表すｋω分布を求める変換部と、
前記ｋω分布に対してフィルタ演算を施すフィルタ演算部と、
前記フィルタ演算が施された前記ｋω分布に対し、前記二次元高速フーリエ変換についての逆変換を施して、前記フィルタ処理後の前記伝搬特性を求める逆変換部と、
を備え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、
前記フィルタ演算は、
前記ｋω分布の第２象限および第４象限における値を低減または除去する演算を含む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、生体組織の弾性特性を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織の弾性率を計測する超音波診断装置が広く用いられている。弾性率は、弾性変形する物体に与えられた応力を、その物体の歪みで割った値として定義され、物体の変形し難さを表す。一般に、癌、動脈硬化、肝硬変等の疾患がある組織は、その弾性率が他の組織の弾性率と異なる。そのため、弾性率を計測することで疾患を発見できる場合が多い。
【０００３】
特許文献１および２に記載されているように、弾性率を計測する超音波診断装置には、振動体によって生体組織にせん断波（剪断波）を発生させると共に、超音波の送受信によって断層面における超音波データを取得するものがある。この超音波診断装置では、超音波データに基づいて断層面におけるせん断波の伝搬速度分布が求められ、断層面における弾性率の分布が求められる。
【０００４】
また、シングルプローブを振動体によって振動させることで、生体組織にせん断波を発生させて、せん断波の伝搬速度をシングルプローブで計測する超音波診断装置がある。この装置では、超音波ビーム軸上の平均的な弾性率が計測される。
【０００５】
このように振動体によって生体組織にせん断波を発生させる超音波診断装置の他、音響放射圧によって生体組織にせん断波を発生させる超音波診断装置がある。この超音波診断装置では、高エネルギーの超音波がプローブから送信され、音響放射圧によって生体組織にせん断波を発生させる。それと共に、超音波の送受信によって断層面における超音波データが取得され、超音波データに基づいて断層面におけるせん断波の伝搬速度分布が求められ、さらに、弾性率の分布が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１−００４６６１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１−００１７７６号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１３−０７３３０４号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Thomas Deffieux, Jean-Luc Gennisson, Jeremy Bercoff, and Mickael Tanter, “ On the Effects of Reflected Waves in Transient Shear Wave Elastography ”, IEEE Transactions on ultrasocics, ferroelectrics, and frequency control, vol.58, No.10, October pp. 2032-2035, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生体組織に振動体によって振動を与えることで、生体組織にせん断波を発生させる超音波診断装置では、振動を発生させるための機構が必要となるため構成が複雑となる。また、音響放射圧によって生体組織にせん断波を発生させる超音波診断装置では、高エネルギーの超音波が用いられるため、超音波に対する反射係数が大きい部位の計測が困難となる。
【０００９】
本発明は、生体組織の弾性特性の計測を簡単にすること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ユーザの手の運動によって生体組織に振動を与えるプローブと、前記プローブに超音波を送受信させる送受信部と、前記送受信部から出力された受信データに基づいて、前記生体組織の断層フレームデータを生成するフレームデータ生成部と、前記フレームデータ生成部によって時間経過と共に生成された複数の断層フレームデータに基づいて、前記生体組織の断層面における弾性特性を求める演算部と、を備え、前記演算部は、前記複数の断層フレームデータに基づいて、せん断波の伝搬特性を求める伝搬特性解析部と、前記伝搬特性に対して、せん断波の反射波成分を除去または低減するフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、前記フィルタ処理後の前記伝搬特性に基づいて、前記弾性特性を求める弾性特性解析部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、ユーザの手の運動によってプローブを介して生体組織に振動が与えられるプローブを備える。これによって、振動を発生させるための機構を設けなくとも、生体組織にせん断波を発生させることができる。したがって、超音波診断装置の構成が簡単となり計測が容易となる。複数の断層フレームデータに基づいて、せん断波の伝搬特性を求め、伝搬特性から弾性特性を求める際に、プローブ方向に向かうせん断波の反射波成分の寄与を低減または除去することで、求められる弾性特性の精度が向上する。そこで、本発明は、せん断波の伝搬特性に対して、せん断波の反射波成分を除去または低減するフィルタ処理を施すフィルタ処理部を備えている。
【００１２】
望ましくは、前記プローブは、線状に配列された複数の振動素子を備え、前記送受信部は、前記プローブに平面波を送信させる。
【００１３】
本発明においては、プローブが複数の振動素子を備えており、プローブに平面波を送信させる。例えば、複数の振動素子が直線状に配列されている場合には、複数の振動素子に同一のタイミングで同一強度の超音波を送信させることで平面波が送信される。プローブに平面波を送信させることで、１回の超音波の送受信によって１フレーム分の断層フレームデータが生成され、フレームレートが高くなる。
【００１４】
望ましくは、前記伝搬特性解析部は、前記複数の断層フレームデータに基づいて、前記生体組織の深さ方向位置ｙおよび時間ｔに対して前記生体組織のｙ軸方向粒子速度を対応付けたｙｔ分布を、前記伝搬特性として求めるｙｔ分布演算部を備え、前記フィルタ処理部は、前記ｙｔ分布に対して二次元高速フーリエ変換を施して、波数ｋおよび角周波数ωに対するせん断波の分布を表すｋω分布を求める変換部と、前記ｋω分布に対してフィルタ演算を施すフィルタ演算部と、前記フィルタ演算が施された前記ｋω分布に対し、前記二次元高速フーリエ変換についての逆変換を施して、前記フィルタ処理後の前記伝搬特性を求める逆変換部と、を備える。
【００１５】
本発明におけるフィルタ処理部は、ｋω分布に対して演算を行うことで、フィルタ処理が実行される。これによって、フィルタ処理に要する演算が容易になる。
【００１６】
望ましくは、前記フィルタ演算は、前記ｋω分布の第２象限および第４象限における値を低減または除去する演算を含む。
【００１７】
本発明によれば、ｋω平面の第２象限および第４象限という単純に仕切られた領域において、各フィルタ係数が設定される。これによって、フィルタ演算に際してはｋω分布の値と、その値が属する象限との関係によってフィルタ係数が定まるため、フィルタ演算が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、生体組織の弾性特性の計測を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】複数の断層フレームデータを概念的に示す図である。
【図３】ｎ−１個の粒子速度分布と、ｙｔ平面との関係を概念的に示す図である。
【図４】ｙｔ分布の例を示す図である。
【図５】ｋω分布の例を示す図である。
【図６】ｋω平面におけるフィルタ係数の分布の例を示す図である。
【図７】フィルタ処理後のｙｔ分布の例を示す図である。
【図８】ｙ軸上伝搬速度分布を求める処理を説明する図である。
【図９】ｙ＝ｙｊにおける時間軸上の粒子速度ｖ０（ｔ）、および、ｙ＝ｙｊ＋ｄにおける時間軸上の粒子速度ｖｄ（ｔ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１には、本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成が示されている。この超音波診断装置は、ユーザの手の運動によってプローブ１０にパルス振動１６を与え、プローブ１０の振動によって被検体１４に振動を与えてその組織にせん断波を励振するものである。プローブ１０に与えられるパルス振動１６は、例えば、１０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数帯域を有するものとする。このようなパルス振動は、ユーザが被検体１４に当接させたプローブ１０を把持した状態で、ユーザが自らの手によってプローブ１０を介して被検体１４に圧力を加えた直後にその圧力を弱め、被検体１４に衝撃を与えることで発生させることができる。超音波診断装置は、被検体１４にパルス振動１６が与えられると共に、プローブ１０において超音波を送受信させ、プローブ１０で受信された超音波に基づいて生体組織の弾性率分布を計測する。
【００２１】
図１を参照して超音波診断装置の構成および動作について説明する。プローブ１０は、複数の振動素子１２を備えている。複数の振動素子１２は、被検体１４に当接させる面に沿ってｘ軸方向に配列されている。送信部２０は、制御部２２による制御に従い、プローブ１０から被検体１４に平面波１８が送信されるように、各振動素子１２に送信信号を出力する。各振動素子１２は、送信部２０から出力された送信信号に応じて超音波を発生する。例えば、各振動素子１２に出力される送信信号の強度および出力タイミングを同一とし、各振動素子１２に同一強度の超音波を同時に発生させることで、プローブ１０の当接面と平行な波面を有する平面波１８が発生する。なお、複数の振動素子１２が直線状に配列されていない場合には、各振動素子１２の位置に応じて、各振動素子１２に発生させる超音波の強度、各振動素子に超音波を発生させるタイミングを調整してもよい。
【００２２】
プローブ１０から送信された超音波は被検体１４内において反射し、各振動素子１２で受信される。各振動素子１２は、受信された超音波を電気信号である受信信号に変換して受信部２４に出力する。受信部２４は、制御部２２による制御に従い、各振動素子１２から出力された受信信号を取得し、増幅、直交検波等の処理を施す。これによって、受信部２４は、複数の振動素子１２に対応する複数チャネルの受信ベースバンドデータを生成し、各受信ベースバンドデータを受信データ記憶部２６に記憶させる。ここで、各受信ベースバンドデータは、同相成分Ｉおよび直交成分Ｑを含む。ＩＱ平面におけるベクトル（Ｉ，Ｑ）の位相角は、受信信号の位相角を表す。
【００２３】
整相加算部２８は、受信データ記憶部２６に記憶された複数チャネルの受信ベースバンドデータを整相加算して、複数のｙ軸方向受信ビームデータを生成する。これら複数のｙ軸方向受信ビームデータは、被検体１４の深さ方向（ｙ軸方向）に向けられてｘ軸方向に並ぶ複数の受信ビームに対応する。ｙ軸方向受信ビームデータは、整相加算前の受信ベースバンドデータと同様、同相成分および直交成分を含んでいる。整相加算部２８は、各ｙ軸方向受信ビームデータをフレームデータ生成部３０および断層画像生成部４３に出力する。なお、このような整相加算は、例えば、上記特許文献３に記載されている。
【００２４】
フレームデータ生成部３０は、整相加算部２８から出力された各ｙ軸方向受信ビームデータに基づいて、超音波の１回の送受信に対応して、１つの断層フレームデータを生成する。制御部２２、送信部２０、プローブ１０、および受信部２４は、被検体１４に対する超音波の送受信を繰り返し行う。整相加算部２８およびフレームデータ生成部３０は、時間経過と共に繰り返し行われた複数回の超音波の送受信に対応して、時間経過と共に複数の断層フレームデータを生成する。フレームレートは、例えば、１秒当たり１０００フレーム以上、５０００フレーム以下である。フレームデータ生成部３０は、各断層フレームデータを伝搬特性解析部３３に出力する。
【００２５】
図２には、フレームデータ生成部３０によって生成された複数の断層フレームデータが概念的に示されている。この図では、時間ｔ０から時間ｔ０＋（ｎ−１）・δの間に、時間δの間隔でｎ個の断層フレームデータＦ０〜Ｆｎ−１が生成された例が示されている。各断層フレームデータは、ｘ軸方向に配列された複数の受信ビームに対応する複数のｙ軸方向受信ビームデータ４８を含む。
【００２６】
各断層フレームデータにはｘｙ座標が対応付けられている。すなわち、１つのｙ軸方向受信ビームデータ４８には、対応する受信ビームのｘ座標が対応付けられている。また、１つのｙ軸方向受信ビームデータ４８の時間軸ｔ’には、ｙ座標が対応付けられている。ここで、生体組織における超音波の速さをｃとすれば、ｙ＝ｃ・ｔ’／２の関係がある。１つの断層フレームデータにおける点（ｘ、ｙ）のデータは、同相成分Ｉ（ｘ，ｔ’）および直交成分Ｑ（ｘ，ｔ’）を含む。ここで、ｔ’＝２ｙ／ｃである。
【００２７】
次に、複数の断層フレームデータに基づいて、被検体１４のｘｙ断層面における弾性率分布を求め、弾性画像データを生成する構成および処理について説明する。弾性画像データは、ｘｙ断層面における弾性率分布を色彩等によって示す画像を弾性画像として表す。弾性率分布は、伝搬特性解析部３３、フィルタ処理部３７、および弾性特性解析部３８によって構成された演算部４２の演算によって求められる。
【００２８】
速度分布演算部３１およびｙｔ分布演算部３２は伝搬特性解析部３３を構成し、生体組織の深さ方向位置ｙおよび時間ｔに対して、生体組織粒子の速度のｙ軸方向成分を対応付けたｙｔ分布を伝搬特性として求める。
【００２９】
速度分布演算部３１は、時間を前後して連続して取得された２つの断層フレームデータについて、ｘｙ断層面上の各点に対応する生体組織粒子の振動の位相差Δφを求める。図２に示された例では、これら２つの断層フレームデータは、時間ｔ＝ｔ０＋ｉ・δに取得された断層フレームデータＦｉ、および、時間ｔ＝ｔ０＋（ｉ＋１）・δに取得された断層フレームデータＦｉ＋１である。ここで、ｉは０〜ｎ−１のうちのいずれかの整数である。位相差Δφは、各点におけるｙ軸方向受信ビームデータ４８の同相成分および直交成分を用いて、次の（数１）に基づいて求められる。
【００３０】
【数１】
2015198843.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｉ１およびＱ１は、先に取得された断層フレームデータにおける、点（ｘ，ｙ）に対応する同相成分および直交成分である。Ｉ２およびＱ２は、後に取得された断層フレームデータにおける、点（ｘ，ｙ）に対応する同相成分および直交成分である。（数１）は、ＩＱ平面上の２つのベクトル（Ｉ１，Ｑ１）および（Ｉ２，Ｑ２）がなす角を表す。このような処理に従って、速度分布演算部３１は、ｘｙ断層面上の各点に対応する生体組織粒子の振動について位相差Δφを求める。
【００３２】
速度分布演算部３１は、次の（数２）に基づいて、ｘｙ断層面上の各点における生体組織粒子の速度のｙ軸方向成分ｖを求める。以下、生体組織粒子の速度のｙ軸方向成分ｖを、単に粒子速度ｖとする。
【００３３】
【数２】
2015198843.tif 000004
【００３４】
ｃは生体組織における超音波の速さであり、ω０は、プローブ１０で送受信される超音波の角周波数である。このような処理によって、速度分布演算部３１は、断層フレームデータＦ０およびＦ１に対して粒子速度のｘｙ断層面における分布を求め、これを時間ｔ＝ｔ０における粒子速度分布とする。同様に、断層フレームデータＦ１およびＦ２に対して粒子速度分布を求め、これを時間ｔ＝ｔ０＋δにおける粒子速度分布とし、断層フレームデータＦ２およびＦ３に対して粒子速度分布を求め、これを時間ｔ＝ｔ０＋２δにおける粒子速度分布とする。すなわち、速度分布演算部３１は、断層フレームデータＦｉおよびＦｉ＋１に対して粒子速度分布を求め、これを時間ｔ＝ｔ０＋ｉ・δにおける粒子速度分布とする。このようにして、速度分布演算部３１は、時間ｔ０〜時間ｔ０＋（ｎ−２）・δについて、ｎ−１個の粒子速度分布を求める。なお、速度分布演算部３１は、断層フレームデータＦｉおよびＦｉ＋１に対して粒子速度分布を求め、これを時間ｔ＝ｔ０＋（ｉ＋１）・δにおける粒子速度分布としてもよい。
【００３５】
ｙｔ分布演算部３２は、ｎ−１個の粒子速度分布に基づいて、複数の受信ビームの位置に対応する複数のｘ座標値のそれぞれについて、ｙｔ分布を求める。ｙｔ分布は、生体組織の深さ方向位置ｙおよび時間ｔに対して粒子速度を対応付けた分布である。図３には、ｎ−１個の粒子速度分布と、ｙｔ分布が求められるｙｔ平面５０との関係が概念的に示されている。図３では、ｎ−１個の粒子速度分布が、速度分布平面Ｖ０〜Ｖｎ−２によって示されている。速度分布平面上の各点（ｘ，ｙ）には、その点における粒子速度ｖ（ｘ、ｙ）が対応付けられている。ここで、ｘ座標値ｘｊについてのｙｔ分布は、ｘ＝ｘｊで表されるｙｔ平面５０と、速度分布平面Ｖ０〜Ｖｎ−２との各交線５２上の各点における粒子速度によって形成される。
【００３６】
図４には、１つのｘ座標値についてのｙｔ分布の例が示されている。横軸は生体組織の深さ方向位置（ｙ座標値）を示し、縦軸は時間ｔを示している。この図は、塗りつぶしが薄い程、粒子速度が大きいことを示す。このｙｔ分布には、時間が経過するに従って生体組織の深い方向に移動していく進行波成分５４が現れている。また、時間が経過するに従って生体組織の浅い方向（ｙ軸負方向、すなわち、プローブ１０に向かう方向）に移動していく反射波成分５６も認められる。
【００３７】
ｙｔ分布演算部３２は、受信ビームが存在する総てのｘ座標値のそれぞれについてｙｔ分布を求め、各ｙｔ分布をフィルタ処理部３７に出力する。
【００３８】
フィルタ処理部３７は、変換部３４、フィルタ演算部３５および逆変換部３６を備え、次のような処理によって、反射波成分を各ｙｔ分布から低減または除去する。すなわち、変換部３４は、ｙｔ分布に対して、非特許文献１に記載されている二次元高速フーリエ変換処理を施してｋω分布を求める。ここで、ｋω分布は、ｙ軸方向の波数ｋおよび角周波数ωに対して、せん断波の強度を対応付けた分布である。波数は、ｙ軸方向の単位距離当たりの位相回転量であり、伝搬定数とも称される。
【００３９】
図５には、ｋω分布の例が示されている。横軸ωは、せん断波の角周波数ωを示し、縦軸は、せん断波の波数ｋを示している。このｋω分布は、塗りつぶしが薄い程、その領域の成分が大きいことを示す。ｋω分布における第１象限および第３象限は、位相速度ω／ｋが正である進行波成分の分布を示し、ｋω分布における第２象限および第４象限は、位相速度ω／ｋが負である反射波成分の分布を示す。図５に示される例では、第１象限および第３象限における進行波成分が支配的であるものの、第２象限および第４象限における反射波成分も認められる。
【００４０】
ｋω分布が求められた後、フィルタ演算部３５は、ｋω分布の第２象限及び第４象限における分布を低減し、または０に置き換えるフィルタ演算を行う。すなわち、フィルタ演算においては、ｋ＞０かつω＜０の第２象限の値、および、ｋ＜０かつω＞０の第４象限の値に０以上１未満のフィルタ係数が乗ぜられる。そして、ｋ＞０かつω＞０の第１象限の値、および、ｋ＜０かつω＜０の第３象限の値にフィルタ係数として１が乗ぜられる。図６には、ｋω平面上でのフィルタ係数の分布が例示されている。この図では、第１象限および第３象限のフィルタ係数が１に設定され、第２象限および第４象限のフィルタ係数が０に設定されている。  
【００４１】
逆変換部３６は、フィルタ演算が施されたｋω分布に対して二次元高速フーリエ変換処理についての逆変換処理を施して、フィルタ処理後のｙｔ分布を生成し、弾性特性解析部３８に出力する。
【００４２】
このような処理によって、フィルタ処理部３７は、受信ビームが存在する総てのｘ座標値のそれぞれについて求められた各ｙｔ分布に対してフィルタ処理を施し、フィルタ処理後の各ｙｔ分布を弾性特性解析部３８に出力する。
【００４３】
図７には、ある１つのｘ座標値に対して求められたフィルタ処理後のｙｔ分布の例が示されている。このｙｔ分布では、図４に示されるｙｔ分布に見られるような反射波成分５６が除去されている。
【００４４】
弾性特性解析部３８は、次のような処理によって、受信ビームが存在する総てのｘ座標値のそれぞれについて、ｘｙ断層面におけるｙ軸上の各点におけるｙ軸方向へのせん断波伝搬速度（ｙ軸上伝搬速度分布）を求める。図８には、１つのｘ座標値について、ｙ軸上伝搬速度分布を求める処理を説明するためのｙｔ分布が示されている。弾性特性解析部３８は、ｙ＝ｙｊにおける時間軸上の粒子速度ｖ０（ｔ）＝ｖ（ｙｊ，ｔ）を抽出する。さらに、弾性特性解析部３８は、そこからｙ軸正方向に距離ｄだけ離れたｙ＝ｙｊ＋ｄにおける時間軸上の粒子速度ｖｄ（ｔ）＝ｖ（ｙｊ＋ｄ，ｔ）を抽出する。図９（ａ）には、粒子速度ｖ０（ｔ）が示されている。また、図９（ｂ）には、粒子速度ｖｄ（ｔ）が示されている。
【００４５】
弾性特性解析部３８は、次の（数３）に従い、粒子速度ｖ０（ｔ）と、粒子速度ｖｄ（ｔ＋τ）との相関関数Ｒ（τ）を求める。
【００４６】
【数３】
2015198843.tif 000005
【００４７】
相関関数Ｒ（τ）は、粒子速度ｖ０（ｔ）の波形と、粒子速度ｖｄ（ｔ）の波形をｔ軸負方向にτだけ平行移動した波形とが近似する度合を表す。弾性特性解析部３８は、τを変化させながら各τについて相関関数Ｒ（τ）を求め、相関関数Ｒ（τ）が最大となるときのτの値を、ｙ＝ｙｊからｙ＝ｙｊ＋ｄにかけての伝搬時間Ｔとする。弾性特性解析部３８は、ＣＳ＝ｄ／Ｔを演算し、このＣＳをｙ＝ｙｊ（またはｙｊ＋ｄ）におけるｙ軸方向へのせん断波伝搬速度とする。
【００４８】
弾性特性解析部３８は、ｙ座標値ｙｊを生体組織の範囲に亘って変化させ、ｘｙ断層面におけるｙ軸上の各点についてこのような処理を行う。これによって弾性特性解析部３８は、１つのｘ座標値について１つのｙ軸上伝搬速度分布を求める。
【００４９】
弾性特性解析部３８は、受信ビームが存在する総てのｘ座標値のそれぞれについて、ｙ軸上伝搬速度分布を求め、ｘｙ断層面におけるせん断波速度分布を求める。このようにして求められるせん断波速度分布は、ｘｙ断層面における各点に対し、せん断波のｙ軸方向への伝搬速度を対応付けた分布である。
【００５０】
すなわち、図３に示されている１つのｙｔ平面５０から、１つのｙ軸上伝搬速度分布が求められ、受信ビームが存在する総てのｘ座標値のそれぞれについて求められたｙ軸上伝搬速度分布の集合によって、ｘｙ断層面におけるせん断波速度分布が形成される。
【００５１】
弾性特性解析部３８は、ｘｙ断層面におけるせん断波速度分布に基づいて、ｘｙ断層面における弾性率分布を求める。この処理は、ｘｙ断層面における各点のせん断波伝搬速度ＣＳを用いて、次の（数４）に基づいて弾性率Ｅを求めることで行われる。
【００５２】
【数４】
2015198843.tif 000006
【００５３】
ここで、ρは生体組織の密度であり、軟組織の場合、およそ１０００ｋｇ／ｍ３である。弾性特性解析部３８は、ｘｙ断層面における弾性率分布を弾性画像生成部４０に出力する。弾性画像生成部４０は、弾性率分布に基づいて弾性画像データを生成し、画像合成部４４に出力する。弾性画像データが示す弾性画像は、例えば、弾性率が大きい領域を青色、弾性率が小さい領域を赤色、弾性率がこれらの中間の値である領域を緑色、黄色等の中間色で表す。弾性率は、色彩の他、塗りつぶし模様、数値、三次元グラフ等で表されてもよい。
【００５４】
次に、断層画像生成部４３が、整相加算部２８から出力された各ｙ軸方向受信ビームデータに基づいて、ｘｙ断層面における断層画像データを生成する処理について説明する。断層画像生成部４３は、ｘ軸方向に並ぶ複数の受信ビームに対応する各ｙ軸方向受信ビームデータに基づいて、ｘｙ断層面における断層画像データを生成し、画像合成部４４に出力する。断層画像生成部４３は、超音波の１回の送受信に対応して、１画像分の断層画像データを生成する。断層画像生成部４３は、時間経過と共に繰り返し行われる複数回の超音波の送受信に対応して、複数画像分の断層フレームデータを生成し、画像合成部４４に出力する。
【００５５】
画像合成部４４は、断層画像生成部４３から出力された断層画像データ、および、弾性画像生成部４０から出力された弾性画像データに基づいて、断層画像に弾性画像を重ねた画像を示す断層・弾性画像データを生成し、表示部４６に出力する。表示部４６は、断層・弾性画像データに基づく画像を表示する。これによって、ユーザは、断層画像と共に弾性率分布を把握することができ、癌、動脈硬化、肝線維化、肝硬変等の診断が可能となる。
【００５６】
なお、上記では、各振動素子１２に同一強度の超音波を同時に発生させることで、プローブ１０の当接面と平行な波面を有する平面波１８を発生させる例について説明した。このような構成の他、制御部２２によって送信部２０および受信部２４を制御し、プローブ１０において１本または複数本の超音波ビームを形成し、この超音波ビームをｘｙ断層面で走査してもよい。この場合、各振動素子１２には、超音波ビームが形成されるように遅延時間が調整された送信信号が入力される。また、超音波ビームがｘｙ断層面を１回走査するごとに、フレームデータ生成部３０において１つの断層フレームデータが生成され、断層画像生成部４３において１画像分の断層画像データが生成される。
【００５７】
本実施形態に係る超音波診断装置では、ユーザの手の運動によってプローブにパルス振動が与えられ、プローブの振動によって被検体に振動を与えて生体組織にせん断波が励振される。これによって、振動を発生させる機構が要されないため、超音波診断装置の構成が簡単となり、計測が容易となる。せん断波の周波数成分は、ユーザの手加減によって簡単に調整することができる。また、音響放射圧によって生体組織にせん断波を発生させる場合に比べて、超音波のエネルギーは小さくてもよい。これによって、超音波に対する反射係数が大きい部位の計測が容易となる。
【００５８】
さらに、フィルタ処理部によって、せん断波の反射波成分が低減または除去されるため、弾性率分布の計測精度が向上する。この処理は、ｋω分布に対してフィルタ係数を乗ずるものであるため処理が簡単である。また、ｋω平面の第２象限および第４象限という単純に仕切られた領域において、各フィルタ係数が設定される。これによって、フィルタ処理に際してはｋω分布の値と、その値が属する象限との関係によってフィルタ係数が定まるため、フィルタ演算が容易となる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  プローブ、１２  振動素子、１４  被検体、１６  パルス振動、１８  平面波、２０  送信部、２２  制御部、２４  受信部、２６  受信データ記憶部、２８  整相加算部、３０  フレームデータ生成部、３１  速度分布演算部、３２  ｙｔ分布演算部、３３  伝搬特性解析部、３４  変換部、３５  フィルタ演算部、３６  逆変換部、３７  フィルタ処理部、３８  弾性特性解析部、４０  弾性画像生成部、４２  演算部、４３  断層画像生成部、４４  画像合成部、４６  表示部、４８  受信ビームデータ、５０  ｙｔ平面、５２  ｙｔ平面と速度分布平面との交線、５４  進行波成分、５６  反射波成分。
【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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