(57)【要約】      （修正有）【課題】求められた組織性状値が、正しい計測によって得られたかどうかを容易に判断可能な超音波診断装置を提供する。【解決手段】波探触子により超音波を送受信する送信部１０２および受信部１０３と、受信信号から被検体の断層画像を生成する断層画像処理部１０４と、受信信号から被検体の各組織の動きを追跡し、追跡位置情報を出力する組織追跡部１１０と、追跡位置情報から被検体組織の歪みを算出し、歪みの分布画像を生成する歪み算出部１１１と、歪みの分布から組織性状値を算出し、組織性状値の分布画像を生成する組織性状値算出部１１２と、断層画像と歪みの分布画像または組織性状値の分布画像を合成する画像合成部１０６と、合成された画像を表示する表示部１０７とを備え、超音波の送受信中は、歪みの分布画像と断層画像とを重畳して表示し、超音波の送受信の停止中は、組織性状値の分布画像と断層画像とを重畳して表示する超音波診断装置。【選択図】図１
2008212548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体へ超音波を送信するために、超音波探触子を駆動する送信部と、
前記超音波が前記被検体において反射することにより得られる超音波エコーを、前記超音波探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記受信信号から前記被検体の断層画像を生成する断層画像処理部と、
前記受信信号から前記被検体の各組織の動きを追跡し、追跡位置情報を出力する組織追跡部と、
前記追跡位置情報から前記被検体組織の歪みを算出し、歪みの分布画像を生成する歪み算出部と、
前記歪みの分布から組織性状値を算出し、前記組織性状値の分布画像を生成する組織性状値算出部と、
前記断層画像と前記歪みの分布画像または前記組織性状値の分布画像を合成する画像合成部と、
前記合成された画像を表示する表示部と、
を備え、
前記送信部および受信部による超音波の送受信中は、前記歪みの分布画像と断層画像とを合成することにより前記歪みの分布画像と断層画像とを重畳して表示し、
前記超音波の送受信の停止中は、前記組織性状値の分布画像と断層画像とを合成することにより前記組織性状値の分布画像と断層画像とを重畳して表示する超音波診断装置。
【請求項２】
前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶する記憶部をさらに備え、
前記超音波の送受信中、前記記憶部は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶し、
前記超音波の送受信の停止中、前記組織性状値の分布画像データと、前記組織性状値の分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶する記憶部をさらに備え、
前記超音波の送受信中、前記記憶部は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶し、
前記超音波の送受信の停止中、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記組織性状値の分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記画像合成部は、前記表示部の第２の領域に前記断層画像と前記歪みの分布画像または前記組織性状値の分布画像とを重畳して表示する画像データ、および、前記表示部の第１の領域に、前記歪みの分布画像および前記組織性状値の分布画像が重畳していない断層画像を表示する画像データを生成する請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、
前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第２の領域上またはその近傍にある場合には、前記組織性状値の分布画像データと、前記組織性状値の分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記画像合成部は、前記表示部における操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、
前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第１の領域上またはその近傍にある場合には、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記組織性状値の分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記記憶部は、前記歪みの分布画像のデータを記憶し、
前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、
前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第２の領域上またはその近傍にある場合には、前記歪みの分布画像のデータと、前記歪みの分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記歪みの分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記記憶部は、前記歪みの分布画像のデータを記憶し、
前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、
前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第１の領域上またはその近傍にある場合には、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記歪みの分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、
前記歪みの分布画像を前記断層画像に重畳して表示する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記超音波の送受信中、操作者の指令に基づき、前記組織性状値の分布画像を前記歪みの分布画像と切り替えて断層画像に重畳して表示する請求項１から８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記超音波の送受信中の停止中、操作者の指令に基づき、前記歪みの分布画像を前記組織性状値の分布画像と切り替えて断層画像に重畳して表示する請求項１から９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
操作者の指令に基づき、前前記歪みの分布画像と断層画像とを重畳して表示している状態、または、前記組織性状値の分布画像と断層画像とを重畳して表示している状態において、断層画像のみを表示する請求項１から１０のいずれかに記載の超音波診断装置。
【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、被検体組織の動きを追跡し、追跡波形から被検体組織の弾性率を求める超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波を被検体に照射し、そのエコー信号に含まれる情報を解析することにより、被検体を非侵襲的に検査する。従来から広く用いられている超音波診断装置は、エコー信号の強度を対応する画素の輝度に変換することにより、被検体の構造を断層画像として得ている。これにより、被検体の内部の構造を知ることができる。
【０００３】
これに対し、近年、エコー信号の主に位相を解析することによって、被検体の組織の動きを精密に測定し、組織の歪みや弾性率、粘性率などの物理的（性状）特性を求めることが試みられている。
【０００４】
特許文献１は、一定間隔で送受信された超音波のエコー信号の位相差を用いて、被検体の局所領域の瞬間的な移動量を求め、移動量を加算していくことによって、被検体組織を高精度に追跡する方法を開示している。図９を用いて、特許文献１に開示された被検体組織の追跡方法を説明する。被検体の同一個所に向けてΔＴの間隔で超音波パルスを送信し、得られた反射エコーを電気信号に変換した受信信号をそれぞれｙ（ｔ）、ｙ（ｔ＋ΔＴ）とする。ｔは送信時刻を０とした受信時間である。探触子からある距離（深度）ｘに位置する計測点から得られるエコー信号とその受信時刻ｔｘとの間には、音速をＣとすると、下記式（１）の関係が成り立つ。
ｔｘ＝ｘ／（Ｃ／２）                ・・・  （１）
【０００５】
このときｙ（ｔｘ）とｙ（ｔｘ＋ΔＴ）との間の位相差をΔθ、ｔｘ付近での超音波の中心周波数をｆとすると、この期間ΔＴにおける計測点の移動量Δｘは、以下の式（２）で表される。
Δｘ＝−Ｃ・Δθ／４πｆ          ・・・  （２）
【０００６】
式（２）から求められる移動量ΔＸを元の計測点位置ｘに加算することにより、計測点のΔＴ後の位置ｘ’は以下の式（３）によって求められる。
ｘ’＝ｘ＋Δｘ                    ・・・  （３）
【０００７】
この演算を繰り返すことによって、被検体内の計測点の位置を追跡していくことができる。たとえば、ｘ’の位置から反射されたエコーの受信時刻をｔｘ’とし、続いて送受信された受信信号をｙ（ｔ＋２ΔＴ）とすると、ｙ（ｔｘ’＋ΔＴ）とｙ（ｔｘ’＋２ΔＴ）の位相差から式（１）および式（２）の演算により、２ΔＴ後の計測点の位置ｘ”を求めることができる。
【０００８】
特許文献２は、特許文献１の方法をさらに発展させ、被検体組織、特に動脈血管壁の弾性率を求める方法を開示している。この方法によれば、まず、図１０（ａ）に示すように、探触子１０１から被検体２３０の血管２２２へ向けて超音波を送信し、血管２２２の血管壁上に設定した計測点ＡおよびＢからのエコー信号を特許文献１の方法により解析することにより、計測点ＡおよびＢの動きを追跡する。図１０（ｂ）は、計測点ＡおよびＢの追跡波形ＴＡおよびＴＢを示している。また、心電波形ＥＣＧも合わせて示している。
【０００９】
図１０（ｂ）に示すように、追跡波形ＴＡおよびＴＢは心電波形ＥＣＧに一致した周期性を有している。これは、心臓の心拍周期に一致して、動脈が拡張および収縮することを示している。具体的には、心電波形ＥＣＧ中にＲ波と呼ばれる大きなピークが見られる際、心臓の収縮が開始し、心臓の収縮によって、動脈中に血流が押し出され、血圧が上昇する。この血圧によって急激に血管壁が広げられる。したがって、心電波形ＥＣＧにＲ波が現れた後、動脈が急激に拡張し、追跡波形ＴＡおよびＴＢも急激に立ち上がる。その後、心臓はゆっくり拡張するので、動脈がゆっくり収縮し、追跡波形ＴＡおよびＴＢも徐々に元に戻る。このような動きを動脈は繰り返している。
【００１０】
追跡波形ＴＡおよびＴＢの差は計測点ＡＢ間の厚さ変化波形Ｗとなる。厚さ変化波形Ｗの最大変化量をΔＷとし、計測点ＡＢ間の初期化時（心拡張末期）の基準厚さをＷｓとすると、計測点ＡＢ間の最大歪み量εは以下の式（４）で求められる。
ε＝ΔＷ／Ｗｓ                        ・・・  （４）
【００１１】
この歪みは血管壁に加わる血圧差によるものであるから、このときの血圧差をΔＰとすると、計測点ＡＢ間の弾性率Ｅｒは以下の式で表される。
Ｅｒ＝ΔＰ／ε＝ΔＰ・Ｗｓ／ΔＷ        ・・・  （５）
【００１２】
したがって、弾性率Ｅｒを断層画像上の複数点に対して計測することにより、弾性率の分布画像が得られる。
【００１３】
図１０（ａ）に示すように、血管２２２の血管壁中に粥腫２２０が生じている場合、粥腫２２０とその周りの血管壁組織とでは弾性率が異なる。したがって、弾性率の分布画像が得られれば粥腫の性状、特に易破裂性などの診断に重要な情報が得られる。
【００１４】
このようにして求められた弾性率は、血管の径方向弾性率と呼ばれる。円筒形状を有する血管壁には径方向弾性率Ｅｒのほかに、周方向弾性率Ｅθ、軸方向弾性率Ｅｚの３種類の弾性率が存在する。特許文献２によって求められる弾性率Ｅｒは、血管壁の径方向の弾性率であり、圧力が加わる方向である血管壁の径方向において血管壁の歪みを検出し、その歪みと圧力とから弾性率を算出している。
【００１５】
非特許文献１は、血管壁の周方向の弾性率Ｅθを算出する方法を開示している。非特許文献１によれば、血管壁は同心円状の３層構造を備えるため、径方向弾性率Ｅｒよりも周方向弾性率Ｅθの方が血管壁の組織性状をより正しく反映する。非特許文献１は、以下の式（５）を用いて周方向弾性率Ｅθを求めている。ここで、ｈ０は血管壁の径方向の初期厚さであり、ｒ０は血管の初期半径である。
Ｅθ＝−（１／２）（ｒ０／ｈ０＋１）（ΔＰ／ε）    ・・・  （５）
【００１６】
また、非特許文献２に記載されている、次式で示される、粘性率μも血管壁の組織性状を示す重要な指標である。
Ｐ＝μｄε／ｄｔ＋Ｅε                              ・・・  （６）
【００１７】
このようにして求めた弾性率や粘性率などの組織性状特性値を見やすく表示することも超音波診断装置では重要である。特許文献３は、白黒断層画像の血流部分を血流速度に応じた色調で表示し、組織部分を組織性状値に応じた他の色調で表示する超音波診断装置を開示している。また、画面上に２つの断層画像を表示し、一方の断層画像の血流部分を血流速度に応じた色調で表示し、他方の断層画像の組織部分を組織性状値に応じた他の色調で表示する超音波診断装置を開示している。これにより、血流と、組織性状と、断層画像との関係が分かりやすくなり、生体内組織の病変の診断を的確に行なうことができる。
【００１８】
また、特許文献４は、血流の速度変動を解析し、その血流が脈動波か、定常波か、流れ無しかを識別してカラー画像化し、従来の血流カラー画像と切り替えて表示する超音波診断装置を開示している。
【特許文献１】特開平１０−５２２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２２９０７８号公報
【特許文献３】特開平６−２９２６７０号公報
【特許文献４】特開平５−２６１１００号公報
【非特許文献１】長谷川，金井他「不均一な壁厚を有する管の局所弾性率計測法」 J Med Ultrasonics Vol.28, No.1(2001) pp.J3-J13
【非特許文献２】金井浩「音・振動のスペクトル解析」コロナ社、ＩＳＢＮ４−３３９−０１１０５−３、日本音響学会編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
弾性率や粘性率などの組織性状値は、組織の歪み量と組織に歪みを与える圧力によって求められる。しかし、これらの値は独立して計測されるため、組織性状値が異常である場合、その原因が歪み量にあるのか圧力にあるのかは、組織性状値から判断することは困難である。原因が特定できないと、正しい計測を行うことも困難となる。
【００２０】
本発明は、求められた組織性状値が、正しい計測によって得られたかどうかを容易に判断することのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の超音波診断装置は、被検体へ超音波を送信するために、超音波探触子を駆動する送信部と、前記超音波が前記被検体において反射することにより得られる超音波エコーを、前記超音波探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記受信信号から前記被検体の断層画像を生成する断層画像処理部と、前記受信信号から前記被検体の各組織の動きを追跡し、追跡位置情報を出力する組織追跡部と、前記追跡位置情報から前記被検体組織の歪みを算出し、歪みの分布画像を生成する歪み算出部と、前記歪みの分布から組織性状値を算出し、前記組織性状値の分布画像を生成する組織性状値算出部と、前記断層画像と前記歪みの分布画像または前記組織性状値の分布画像を合成する画像合成部と、前記合成された画像を表示する表示部とを備え、前記送信部および受信部による超音波の送受信中は、前記歪みの分布画像と断層画像とを合成することにより前記歪みの分布画像と断層画像とを重畳して表示し、前記超音波の送受信の停止中は、前記組織性状値の分布画像と断層画像とを合成することにより前記組織性状値の分布画像と断層画像とを重畳して表示する。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶する記憶部をさらに備え、前記超音波の送受信中、前記記憶部は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶し、前記超音波の送受信の停止中、前記組織性状値の分布画像データと、前記組織性状値の分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶する記憶部をさらに備え、前記超音波の送受信中、前記記憶部は、前記断層画像のデータおよび前記組織性状値の分布画像のデータを記憶し、前記超音波の送受信の停止中、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記組織性状値の分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記画像合成部は、前記表示部の第２の領域に前記断層画像と前記歪みの分布画像または前記組織性状値の分布画像とを重畳して表示する画像データ、および、前記表示部の第１の領域に、前記歪みの分布画像および前記組織性状値の分布画像が重畳していない断層画像を表示する画像データを生成する。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第２の領域上またはその近傍にある場合には、前記組織性状値の分布画像データと、前記組織性状値の分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、前記画像合成部は、前記表示部における操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第２の領域上またはその近傍にある場合には、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記組織性状値の分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記組織性状値の分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記記憶部は、前記歪みの分布画像のデータを記憶し、前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第１の領域上またはその近傍にある場合には、前記歪みの分布画像のデータと、前記歪みの分布画像に対応した前記断層画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記歪みの分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記記憶部は、前記歪みの分布画像のデータを記憶し、前記画像合成部は、前記表示部の操作者の指示する位置にカーソルを表示する画像を生成し、前記超音波の送受信の停止中、前記カーソルが第１の領域上またはその近傍にある場合には、前記断層画像のデータと、前記断層画像に対応した前記歪みの分布画像のデータとを前記記憶部から読み出し、前記歪みの分布画像を前記断層画像に重畳して表示する。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記超音波の送受信中、操作者の指令に基づき、前記組織性状値の分布画像を前記歪みの分布画像と切り替えて断層画像に重畳して表示する。
【００３０】
ある好ましい実施形態において、前記超音波の送受信中の停止中、操作者の指令に基づき、前記歪みの分布画像を前記組織性状値の分布画像と切り替えて断層画像に重畳して表示する。
【００３１】
ある好ましい実施形態において、操作者の指令に基づき、前前記歪みの分布画像と断層画像とを重畳して表示している状態、または、前記組織性状値の分布画像と断層画像とを重畳して表示している状態において、断層画像のみを表示する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の超音波診断装置によれば、超音波の送受信を行い、計測を行っている間は断層画像に歪みの分布画像が重畳して表示される。このため、計測中、被検体の各組織の位置が正しく追跡されているかどうかの判断を行うことができる。したがって計測が信頼性の高いものかどうかを容易に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明による超音波診断装置の実施形態を説明する。図１は本発明による超音波診断装置の一実施形態のブロック図を示している。超音波診断装置は、送信部１０２、受信部１０３、断層画像処理部１０４、画像合成部１０６、組織追跡部１１０、歪み算出部１１１、表示部として機能するモニタ１０７、断層画像メモリ１２０、歪み画像メモリ１２１、弾性率メモリ１２２、制御部１００およびユーザーインターフェース１２５を備える。
【００３４】
制御部１００は超音波診断装置の各構成要素を制御する。ユーザーインターフェース１２５は、キーボードやトラックボール、スイッチ、ボタンなどによって構成され、超音波診断装置の動作に関する操作者の指令を制御部１００へ入力する。また、以下において説明するように、モニタ１０７にカーソルを表示させ、操作者が、ユーザーインターフェース１２５によって、カーソルを所望の位置へ移動させることにより、モニタ１０７に表示された画像上におけるカーソルの位置情報を得ることができる。
【００３５】
送信部１０２は、制御部１００の指示を受けて、指定されたタイミングで探触子１０１を駆動する高圧信号を発生する。探触子１０１は、送信部１０２で発生した送信信号を超音波に変換して被検体に照射する。
【００３６】
受信部１０３は、探触子１０１により、被検体内部から反射してきた超音波エコーを検出し、電気的な受信信号に変換する。探触子１０１内には複数の電気音響変換素子が配置され、送受信に使用する電気音響変換素子の選択および、電気音響変換素子に電圧を与えるタイミングを調整することによって送受信する超音波の偏向角およびフォーカスを制御する。受信部１０３は、受信信号を増幅するとともに、各電気音響変換素子で受信した受信信号にあらかじめ定められた遅延を与えて加算することにより、特定の位置（フォーカス）または方向（偏向角）からの超音波のみを検出する。超音波の送受信は一般的には毎秒十数回から数十回行われる。
【００３７】
断層画像処理部１０４は、フィルタ、検波器、対数増幅器などからなり、受信信号の主に振幅を解析して、被検体の内部構造を断層画像として画像化する。受信信号を受け取るたびに断層画像を生成するため、断層画像は、一般的に、毎秒十数回から数十回更新される。
【００３８】
組織追跡部１１０は、受信信号を記憶するメモリ、受信信号間の位相差から式（１）を用いて超音波の送受信方向に沿う被検体組織の移動量を求める移動量演算部、求められた移動量を式（２）に示すように元の位置に加算して移動後の位置を求める位置追跡演算部からなり、被検体組織の超音波の送受信方向に沿う方向の動きを追跡し、追跡位置情報を算出する。追跡位置情報は一般的には、受信信号を受け取るたび、つまり、毎秒十数回から数十回更新される。
【００３９】
歪み算出部１１１は組織追跡部１１０で得られた被検体組織の複数の計測点の追跡位置情報から式（３）に示す歪みを算出し、その分布を画像化する。歪みの分布画像も受信信号を受け取るたび、つまり、毎秒十数回から数十回更新される。
【００４０】
超音波診断装置は、力または圧力取得部１１３から被検体組織に変形を生じさせた力または圧力に関する情報を受け取る。例えば、被検体が動脈血管壁を含み、血管壁の弾性率を計測する場合には、血管壁の変形をもたらしているのは、血管を流れる血液の圧力変化である。したがって、力または圧力取得部１１３として血圧計を用い、血圧に関する情報を受け取ることが好ましい。また、ユーザーインターフェース１２５を用いて操作者が血圧値を入力してもよい。被検体は、静止臓器であってもよい、この場合、外部から圧力や振動を加えることによって静止臓器を変形させ、弾性率を計測する。力または圧力取得部１１３は、被検体に外部から加えた圧力を計測する圧力計である。
【００４１】
組織性状値算出部１１２は、歪み算出部１１１で得られた歪みと、力または圧力取得部１１３で得られた力または圧力の値から、弾性率を算出し、その分布を画像化する。血管を測定対象とする場合には、弾性率は、式（４）に示す径方向弾性率や、式（５）に示すような周方向弾性率である。また、弾性率に加えて、あるいは弾性率に替えて式（６）に示す粘性率を求めてよい。
【００４２】
式（４）および式（５）にしたがって、動脈血管壁の弾性率を計測する場合、たとえば、弾性率は、一心周期中の最高血圧値と最低血圧値との差を利用して求められる。したがって、弾性率の分布画像は１心拍毎に作成され、更新される。外部から圧力や振動を加える場合には外部から加えた圧力や振動の周期ごとに弾性率が更新される。
【００４３】
画像合成部１０６は、断層画像と、歪み画像または弾性率の分布画像の一方と、あるいは、両方とを合成し、合成した画像をモニタ１０７に表示する。画像合成部１０６は、合成した画像と、ＥＣＧなどの生体信号波形や、文字、数値、カーソルやＲＯＩ枠、スケールなどのグラフィックキャラクタなどとをさらに合成してもよい。断層画像メモリ１２０、歪み画像メモリ１２１および弾性率画像メモリ１２２はそれぞれ、断層画像のデータ、歪み画像のデータおよび弾性率のデータを記憶する。
【００４４】
なお、本発明の実施の形態では、図１において独立したブロック図として示したが、この限りではなく、例えば、制御部１００、断層画像処理部１０４、組織追跡部１１０、歪み算出部１１１、組織性状値算出部１１２、画像合成部１０６などはＣＰＵ上で実行されるソフトウェアとして実現してもよい。
【００４５】
以上のように構成された超音波診断装置の動作について、図１から図８を参照しながら説明する。
【００４６】
図２から図５は、血管壁の組織性状を表す値である弾性率を計測した結果の一例を表示したモニタ１０７の画面であり、画面上に粥腫２２０のある血管壁２２２の軸方向に平行な断面の計測画面を示している。また、図６から図８は超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。
【００４７】
まず、超音波の送受信を行い、計測を行っている間（ライブ状態ともいう）の動作を説明する。
【００４８】
図６に示すように、超音波診断装置は、超音波の送受信を行い（Ｓ１０１）、受信信号を逐次取得する。組織追跡部１１０は、受信信号を受け取り、被検体組織の位置情報を逐次算出する（Ｓ１０２）。歪み算出部１１１は位置情報から組織の歪みを求め、さらに歪みの分布画像を逐次生成する（Ｓ１０４）。また、断層画像処理部１０４は受信信号から断層画像を逐次生成する。このようにして生成した、断層画像および歪みの分布画像は画像合成部１０６において合成され、モニタ１０７に表示される。
【００４９】
図２は、計測中のモニタ１０７の画面の例を示している。図２に示すように、断層画像２００上の同じ位置に歪みの分布画像２０１が重畳して表示される。断層画像２００は通常の超音波診断装置同様、１秒間に十数回から数十回更新され、歪み画像２０１も１秒間に十数回から数十回更新される。歪み画像２０１と断層画像２００の更新周期は、通常一致するが異なっていてもよい。
【００５０】
図２に示すように、受信信号と断層画像の輝度の対応を示す断層画像用反射強度スケール２１０、歪みの大きさと色調の対応を表す歪み画像用歪みスケール２１１、心電波形などの生体信号波形２１４なども表示される。断層画像２００のデータおよび歪みの画像２０１のデータは、それぞれ断層画像メモリ１２０および歪み画像メモリ１２１に記憶される（Ｓ１０８、Ｓ１０６）。
【００５１】
また、計測中は表示されないが、組織性状値算出部１１２は、組織の歪みから弾性率を算出し、弾性率の分布画像を生成する。生成した弾性率の分布画像のデータは弾性率画像メモリ１２２に記憶される（Ｓ１０９）。前述したように弾性率の分布画像は１心拍に１回生成される。
【００５２】
このように本実施形態の超音波診断装置は、計測中に歪みの分布画像をリアルタイムで逐次更新しながら表示する。このため、計測中に被検体中の各組織の位置が正しく追跡できているかどうかを判断することができる。
【００５３】
超音波の送受信の停止中、つまり計測が終了、あるいは、中断した状態（フリーズ状態ともいう）では、メモリに記憶された画像データを読み出し、モニタ１０７に表示する。図７に示すように、まず、弾性率画像メモリ１２２から最新の弾性率の分布画像のデータを読み出し（Ｓ１１１）、また、断層画像メモリ１２０から最新の弾性率の分布画像と対応する断層画像のデータを読み出す（Ｓ１１２）。これらの画像データは合成され（Ｓ１１３）、モニタ１０７に表示される。
【００５４】
ここで対応とは、同時刻または時間的に対応していることを言う。時相が一致しているとも言う。最高血圧値および最低血圧値にもとづいて動脈血管壁の弾性率の分布画像を得ている場合には、弾性率の分布画像は一心周期中に１回生成される。この画像は、一心周期中の最高血圧値および最低血圧値および一心周期中の組織の最大歪みに基づいている。したがって、断層画像は、弾性率の分布画像と同じ心周期に得られたものであれば時間的に対応しているといえる。一般的には、心電図によって心周期の同期を取るため、同じ心周期中のＲ波のタイミングに一致した断層画像を選択してもよい。
【００５５】
図３は、計測が終了、あるいは、中断した状態のモニタ１０７の画面の例を示している。最新の弾性率の分布画像２０２と対応した断層画像２００とが重畳して表示される。さらに、受信信号と断層画像の輝度の対応を示す断層画像用反射強度スケール２１０、弾性率とカラーの対応を表す弾性率の分布画像用弾性率スケール２１２、心電波形などの生体信号波形２１４なども表示される。
【００５６】
計測が終了、あるいは、中断した状態では、過去に取得した画像をメモリ１２０〜１２２から次々に読み出して表示することができる。弾性率の分布画像２０２は１心拍に１枚しか生成されないため、弾性率の分布画像２０２を１枚ずつ弾性率画像メモリ１２２から読み出し、弾性率の分布画像２０２と対応する断層画像２００のみを断層画像メモリ１２０から選択して読み出し、断層画像２００上に弾性率の分布画像２０２を重畳して表示する。
【００５７】
あるいは、断層画像２００を１枚ずつ断層画像メモリ１２０より読み出し、その断層画像２００を含む心拍から算出された弾性率の分布画像２０１を弾性率画像メモリ１２２より読み出し、断層画像２００上に弾性率の分布画像２０２を重畳して表示するようにしてもよい。
【００５８】
上述の形態では、断層画像に歪みの分布画像または弾性率の分布画像が重畳された画像のみをモニタ１０７に表示しているが、断層画像のみを別に表示する２画面モードの表示を採用してもよい。
【００５９】
図４および図５は、２画面モードで表示する場合の計測中のモニタ１０７の画面の例および計測が終了、あるいは、中断した状態のモニタ１０７の画面の例を示している。
【００６０】
計測中の動作は、図６を参照して説明した通りである。図４に示すように、第１の領域２０３’には断層画像２０３のみが表示され、第２の領域２０４’には断層画像２０４上に歪みの分布画像２０１を重畳して表示する。断層画像２０３と断層画像２０４とは同一である。断層画像２０３および断層画像２０４は通常の超音波診断装置同様、１秒間に十数回から数十回更新され、歪みの分布画像２０１も１秒間に十数回から数十回更新される。
【００６１】
また、受信信号と断層画像の輝度の対応を示す断層画像用反射強度スケール２１０、歪みと色調との対応を表す歪み画像用歪みスケール２１１、心電波形などの生体信号波形２１４なども表示される。断層画像２０３および２０４は断層画像メモリ１２０に、歪み画像２０１は歪み画像メモリ１２１に記憶される。また、ライブ状態では表示されないが、組織性状値算出部１１２は弾性率の分布画像も生成し、弾性率画像メモリ１２２に記憶される。弾性率の分布画像は１心拍に１回生成される。
【００６２】
計測が終了、あるいは、中断した状態では、図５に示すように、モニタ１０７の第１の領域２０３’には断層画像２０３のみを表示し、第２の領域２０４’には、断層画像２０４上に弾性率の分布画像２０２を重畳して表示する。第１の領域２０３’に断層画像２０３のみを表示することを除けば、図７に示す手順と同様の手順により図５に示す表示を行うことができる。
【００６３】
また、断層画像を２つ表示させていることを利用して、弾性率の分布画像と歪みの分布画像とを切り替えて表示させてもよい。具体的には、図５および図８に示すように、まず、断層画像メモリ１２０から最新の断層画像のデータを読み出し、最新の断層画像を第１の領域２０３’および第２の領域２０４’に表示する（Ｓ１２１）。表示した断層画像に対応する弾性率の分布画像のデータを弾性率画像メモリ１２２から読み出し、第２の領域２０４’に位置する断層画像２０４上に弾性率の分布画像２０２を重畳して表示してもよい。また、ユーザーインターフェース１２５を用いて操作者が移動させることのできるカーソル２１５をモニタ１０７の画面に表示する。
【００６４】
制御部１００は、カーソル２１５の位置を取得し（Ｓ１２２）、カーソル２１５が第１の領域２０３’上あるいはその近傍に位置しているかどうかを判定する（Ｓ１２３）。カーソル２１５が第１の領域２０３’上あるいはその近傍にある場合には、断層画像のデータを１枚ずつ断層画像メモリ１２０より読み出し（Ｓ１２５）、断層画像と対応する弾性率の分布画像のデータを弾性率画像メモリ１２２から選択して読み出す（Ｓ１２６）。第１の領域２０３’には断層画像のみを、第２の領域２０４’には弾性率の分布画像２０２を断層画像２０４に重畳して表示するように画像データを合成し、モニタ１０７に表示する（Ｓ１２７）。このとき、第２の断層画像２０４は常に弾性率の分布画像２０２に対応した断層画像であってもよい。
【００６５】
カーソル２１５が第１の領域２０３’上あるいはその近傍にない場合には、カーソル２１５が第２の領域２０４’上 あるいはその近傍に位置しているかどうかを判定する（Ｓ１２４）。カーソル２１５が第２の領域２０４’上あるいはその近傍にある場合には、弾性率の分布画像を弾性率画像メモリ１２２から読み出し（Ｓ１２８）、読み出した弾性率の分布画像に対応する断層画像のみを断層画像メモリ１２０から選択して読み出す（Ｓ１２９）。第１の領域２０３’には断層画像のみを、第２の領域２０４’には弾性率の分布画像２０２を断層画像２０４に重畳して表示するように画像データを合成し、モニタ１０７に表示する（Ｓ１３０）。このとき、第１の領域２０３’には、第２の領域０２４’に表示している弾性率の分布画像が得られた心周期における複数の断層画像を逐次断層画像メモリ１２０から読み出し、表示してもよい。
【００６６】
カーソルが、第１の領域２０３’にも第２の領域２０４’にもない場合には、操作者からの入力を待ち受けるため、カーソル位置を取得するまで（Ｓ１２２）待機する。
【００６７】
また、カーソルが、第１の領域２０３’にある場合には、歪みの分布画像を第２の領域２０４’に表示してよい。この場合には、たとえば、断層画像のデータを１枚ずつ断層画像メモリ１２０より読み出し、断層画像と対応する歪みの分布画像のデータを歪み画像メモリ１２１から読み出す。第１の領域２０３’には断層画像のみを、第２の領域２０４’には歪みの分布画像を断層画像２０４に重畳して表示するように画像データを合成し、モニタ１０７に表示する。
【００６８】
あるいは、カーソルが、第１の領域２０３’にある場合、歪みの分布画像を１枚ずつ歪み画像メモリ１２１より読み出し、歪みの分布画像に対応する断層画像のデータを断層画像メモリ１２０から読み出してもよい。
【００６９】
一般に断層画像も歪み分布画像も受信信号を受け取るたびに作成されるため、断層画像と歪みの分布画像とは時間的に同期している。しかし、同期していない場合には、断層画像または歪みの分布画像と時間的に対応した他方の画像をメモリから読み出し、表示すればよい。
【００７０】
このように本発明の超音波診断装置によれば、超音波の送受信を行い、計測を行っている間は断層画像に歪みの分布画像が重畳して表示される。このため、計測中、被検体の各組織の位置が正しく追跡されているかどうかの判断を行うことができる。具体的には、被検体の体動が大きいために正しい計測ができていない場合や、探触子と被検体との接触状態が良好ではない状態にあることを容易に判断することが可能となる。また、歪みの分布画像が正しく得られているのに、弾性率の分布画像が不適切である場合には、力または圧力取得部が正しく力や圧力を計測できていないと判断することができる。
【００７１】
したがって、正しい計測が行われていることを確認した後、計測データを記憶したり、正しい計測が可能になった時刻を記録することができる。計測終了後、弾性率の分布画像を表示させる場合には、正しい計測が行われた期間のみの弾性率の分布画像を表示させたり、弾性率の分布画像が正確に求められたものであることを容易に認識することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、計測中、断層画像に歪みの分布画像を重畳して表示しているが、歪みの分布画像を常に表示している必要はなくユーザーインターフェース１２５を用いた操作者の指令により、弾性率の分布画像を表示してもよい。また、計測の終了後または中断中、断層画像に弾性率の分布画像を重畳して表示しているが、弾性率の分布画像を常に表示している必要はなく、ユーザーインターフェース１２５を用いた操作者の指令により、歪みの分布画像を表示してもよい。
【００７３】
また、図３および図４に示すように、歪みの分布画像または弾性率の分布画像が重畳された断層画像のみをモニタ１０７に表示する場合、常に、歪みの分布画像または弾性率の分布画像を表示する必要はなく、ユーザーインターフェース１２５を用いた操作者の指令により、歪みの分布画像または弾性率の分布画像を表示させない状態を選択できるようにしてもよい。これにより、断層画像により表示される組織の形状と歪みまたは弾性率を表す値を容易に対応付けることができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、組織性状値として弾性率を求めたが、式（６）にしたがって弾性率の替わりに、あるいは、弾性率に加えて粘性率を求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、被検体の組織性状値を計測することのできる超音波診断装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による超音波診断装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置の計測中におけるモニタ画面の一例を示す図である。
【図３】図１に示す超音波診断装置の計測終了後におけるモニタ画面の一例を示す図である。
【図４】図１に示す超音波診断装置の計測中におけるモニタ画面の他の例を示す図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置の計測終了後におけるモニタ画面の他の例を示す図である。
【図６】図１に示す超音波診断装置の計測中の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す超音波診断装置の計測終了後の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す超音波診断装置の計測終了後の他の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】位相差から組織の位置の追跡を行う原理を示す図である。
【図１０】（ａ）は超音波診断装置を用いて血管壁を計測する手順を説明している。（ｂ）は計測により得られる追跡波形および厚さ変化波形の一例を示している。
【符号の説明】
【００７７】
１００  制御部
１０１  探触子
１０２  送信部
１０３  受信部
１０４  断層画像処理部
１０６  画像合成部
１０７  モニタ
１１０  組織追跡部
１１１  歪み算出部
１１２  組織性状値算出部
１１３  力または圧力取得部
１２０  断層画像メモリ
１２１  歪み画像メモリ
１２２  弾性率画像メモリ
２００  断層画像
２０１  歪みの分布画像
２０２  弾性率の分布画像
２０３、２０４  断層画像
２０３’  第１の領域
２０４’  第２の領域
２１０  断層画像用反射強度スケール
２１１  歪み画像用歪みスケール
２１２  弾性率の分布画像用弾性率スケール
２１４  生体信号波形
２１５  カーソル
【図１】
2008212548.tif 000003
【図２】
2008212548.tif 000004
【図３】
2008212548.tif 000005
【図４】
2008212548.tif 000006
【図５】
2008212548.tif 000007
【図６】
2008212548.tif 000008
【図７】
2008212548.tif 000009
【図８】
2008212548.tif 000010
【図９】
2008212548.tif 000011
【図１０】
2008212548.tif 000012