(57)【要約】【課題】簡易にスペックル解析を行うことができ、迅速に解析結果を表示することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】この超音波診断装置は、超音波の検出信号をディジタル信号に変換する送受信部と、該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを生成する信号処理手段と、包絡線データに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、包絡線データに基づいてスペックル解析結果データを生成するスペックル解析手段と、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を表示部に表示する表示手段と、超音波画像に関心領域を設定するために用いられる関心領域設定手段とを具備し、スペックル解析手段が、包絡線データを格納するメモリと、設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果を生成する演算手段とを含む。【選択図】図１
2008142448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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る複数の検出信号をディジタル信号に変換する送受信部と、
該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納する格納部と、
前記信号処理手段又は前記格納部から供給される包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記信号処理部又は前記格納部から供給される包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成するスペックル解析手段と、
前記画像データ生成手段によって生成された画像データと、前記スペックル解析手段部によって生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を表示部に表示する表示手段と、
前記表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定するために用いられる関心領域設定手段と、
を具備し、前記スペックル解析手段が、少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納するメモリと、前記メモリに格納されている包絡線データの内で前記関心領域設定手段を用いて設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果を生成する演算手段とを含む、超音波診断装置。
【請求項２】
前記演算手段が、包絡線データの値に関するヒストグラム、確率密度分布及びレイリー分布を算出し、算出された確率密度分布及びレイリー分布に基づいてスペックル解析結果データを生成する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記演算手段が、確率密度分布とレイリー分布との類似度を表す第１のパラメータと、レイリー分布に対する確率密度分布のばらつき具合を表す第２のパラメータとを算出する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記演算手段が、包絡線データの取り得る値をＡ、確率密度分布をＰ（Ａ）、レイリー分布をＲ（Ａ）としたときに、Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）の平均値を第１のパラメータとして算出し、（１−Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ））の絶対値の平均値を第２のパラメータとして算出する、請求項３記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記演算手段によって用いられる演算式、及び／又は、前記表示部に表示すべきスペックル解析結果の種類を設定するために用いられるスペックル解析操作部をさらに具備する請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項６】
スペックル解析結果を前記表示部に表示する際の更新レートを設定するために用いられるスペックル解析操作部をさらに具備する請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記メモリが、少なくとも前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データを格納し、前記演算手段が、前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データの内で前記関心領域設定手段を用いて設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果データを生成する、請求項１〜５のいずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項８】
複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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る複数の検出信号をディジタル信号に変換する超音波診断装置において用いられるデータ解析方法であって、
該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成するステップ（ａ）と、
ステップ（ａ）において生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納部に格納するステップ（ｂ）と、
ステップ（ａ）において生成され、又は、ステップ（ｂ）において格納部に格納された包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成するステップ（ｃ）と、
ステップ（ｃ）において生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示部に表示するステップ（ｄ）と、
前記表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定するステップ（ｅ）と、
少なくとも１フレーム分の包絡線データをメモリに格納しておき、前記メモリに格納されている包絡線データの内でステップ（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成するステップ（ｆ）と、
ステップ（ｃ）において生成された画像データと、ステップ（ｆ）において生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を前記表示部に表示するステップ（ｇ）と、
を具備するデータ解析方法。
【請求項９】
ステップ（ｆ）が、包絡線データの値に関するヒストグラム、確率密度分布及びレイリー分布を算出し、算出された確率密度分布及びレイリー分布に基づいてスペックル解析結果データを生成することを含む、請求項８記載のデータ解析方法。
【請求項１０】
ステップ（ｆ）が、確率密度分布とレイリー分布との類似度を表す第１のパラメータと、レイリー分布に対する確率密度分布のばらつき具合を表す第２のパラメータとを算出することを含む、請求項９記載のデータ解析方法。
【請求項１１】
ステップ（ｆ）が、包絡線データの取り得る値をＡ、確率密度分布をＰ（Ａ）、レイリー分布をＲ（Ａ）としたときに、Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）の平均値を第１のパラメータとして算出し、（１−Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ））の絶対値の平均値を第２のパラメータとして算出することを含む、請求項１０記載のデータ解析方法。
【請求項１２】
ステップ（ｆ）において用いられる演算式、及び／又は、前記表示部に表示すべきスペックル解析結果の種類を設定するステップをさらに具備する請求項８〜１１のいずれか１項記載のデータ解析方法。
【請求項１３】
スペックル解析結果を前記表示部に表示する際の更新レートを設定するステップをさらに具備する請求項８〜１２のいずれか１項記載のデータ解析方法。
【請求項１４】
ステップ（ｆ）が、前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データを前記メモリに格納しておき、前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データの内でステップ（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果データを生成することを含む、請求項８〜１３のいずれか１項記載のデータ解析方法。
【請求項１５】
複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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る複数の検出信号をディジタル信号に変換する超音波診断装置において用いられるデータ解析プログラムであって、
該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成する手順（ａ）と、
手順（ａ）において生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納部に格納する手順（ｂ）と、
手順（ａ）において生成され、又は、手順（ｂ）において格納部に格納された包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する手順（ｃ）と、
手順（ｃ）において生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示部に表示する手順（ｄ）と、
オペレータの操作に従って、前記表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定する手順（ｅ）と、
少なくとも１フレーム分の包絡線データをメモリに格納しておき、前記メモリに格納されている包絡線データの内で手順（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成する手順（ｆ）と、
手順（ｃ）において生成された画像データと、手順（ｆ）において生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を前記表示部に表示する手順（ｇ）と、
をＣＰＵに実行させるデータ解析プログラム。
【請求項１６】
手順（ｆ）が、包絡線データの値に関するヒストグラム、確率密度分布及びレイリー分布を算出し、算出された確率密度分布及びレイリー分布に基づいてスペックル解析結果データを生成することを含む、請求項１５記載のデータ解析プログラム。
【請求項１７】
手順（ｆ）が、確率密度分布とレイリー分布との類似度を表す第１のパラメータと、レイリー分布に対する確率密度分布のばらつき具合を表す第２のパラメータとを算出することを含む、請求項１６記載のデータ解析プログラム。
【請求項１８】
手順（ｆ）が、包絡線データの取り得る値をＡ、確率密度分布をＰ（Ａ）、レイリー分布をＲ（Ａ）としたときに、Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）の平均値を第１のパラメータとして算出し、（１−Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ））の絶対値の平均値を第２のパラメータとして算出することを含む、請求項１７記載のデータ解析プログラム。
【請求項１９】
オペレータの操作に従って、手順（ｆ）において用いられる演算式、及び／又は、前記表示部に表示すべきスペックル解析結果の種類を設定する手順をさらにＣＰＵに実行させる請求項１５〜１８のいずれか１項記載のデータ解析プログラム。
【請求項２０】
オペレータの操作に従って、スペックル解析結果を前記表示部に表示する際の更新レートを設定する手順をさらにＣＰＵに実行させる請求項１５〜１９のいずれか１項記載のデータ解析プログラム。
【請求項２１】
手順（ｆ）が、前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データを前記メモリに格納しておき、前記表示部に表示されている超音波画像と同一フレームの包絡線データの内で手順（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果データを生成することを含む、請求項１５〜２０のいずれか１項記載のデータ解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。さらに、本発明は、そのような超音波診断装置においてデータの解析を行うデータ解析方法及びデータ解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用に用いられる超音波診断装置においては、通常、超音波用探触子（プローブ）を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波エコーの強度に基づいて被検体の組織に関する画像情報が得られる。超音波診断装置によれば、超音波を利用して音響的に生体を計測するので、生体内の臓器の組織性状を非侵襲的に診断することができる。
【０００３】
例えば、超音波診断装置を用いて肝臓の組織性状診断を行うことにより、肝硬変の早期発見が可能となる。肝硬変とは、肝細胞の破壊と再生とが繰り返されることにより肝臓内に繊維化組織が増えて肝臓が硬化及び縮小する症状をいうが、撮像された肝臓の超音波画像において超音波エコーの強度パターンに特徴が生じるので、肝硬変の症状の進行度を目視確認することができる。
【０００４】
超音波診断装置を用いた組織性状診断は、多数の微小散乱体から反射されるエコー信号の相互干渉によって現れるスペックルのパターンに基づいて行われる場合がある。例えば、肝臓が正常状態であると、超音波画像におけるスペックルパターンは均一となる。一方、肝硬変の症状が進んだ状態においては、超音波画像におけるスペックルパターンは不均一となる。しかしながら、そのような目視による評価は、診断者の経験によるところが大きいので、近年においては、スペックルパターンの統計的性質を利用して、スペックルパターンの均一性を定量的に評価することが望まれている。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、超音波診断装置によって得られるスペックルパターンを利用した組織性状診断の研究が記載されている。非特許文献１によれば、一般に、無数のランダムな散乱体からのエコー信号の状態を確率密度分布関数として表し、その確率密度分布関数がレイリー（Rayleigh）分布に従うか否かによって、肝臓の状態を診断することができる。さらに、非特許文献１には、そのような統計的手法を画像フィルタとして実現することが記載されている。
【０００６】
また、非特許文献２には、均一な散乱媒質から得られるＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）信号の包絡振幅のヒストグラムがレイリー分布となることを利用して、レイリー分布関数の特徴に着目したＲＯＩ（Region of Interest：関心領域）の分割化によるＲＦ信号の包絡振幅のヒストグラム解析を行うことが記載されている。
【０００７】
さらに、超音波診断装置を用いた組織性状診断に関連する技術として、特許文献１には、被検体部位から発生するエコー信号の強度又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、該解析演算手段に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。この超音波診断装置によれば、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、肝硬変の進行度をはじめ、均質な組織構造の中にある微小な異常病変を観察することが可能になると記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、超音波の送受波により得られたエコーデータに基づいて超音波画像を形成する画像形成手段と、閾値レベルを変化させながら超音波画像を２値化処理することにより、複数の２値化画像を生成する２値化処理手段と、２値化画像毎にラベリング処理を施して高輝度又は低輝度をもった独立領域の個数を求める領域計数手段と、閾値レベル毎の独立領域の個数を表すスペックル評価グラフを作成するグラフ作成手段とを含む超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、組織の性状に応じてスペックルの現れ方（又はスペックルパターン）が異なる現象を利用して、組織の診断を行うことができると記載されている。
【０００９】
肝臓等の組織性状診断は、例えば、健康診断において行われることもあり、短時間で評価結果が取得できることが望ましい。また、診断者又は受診者が容易に理解できる評価結果が取得できることが望ましい。しかしながら、上記の文献に開示されている技術における信号処理は極めて複雑であり、短時間で評価結果を取得することは困難である。また、評価結果が容易に理解できるとは言い難い。
【特許文献１】特開２００３−６１９６４号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−４１６１７号公報（第５頁、図４）
【非特許文献１】神山直久、外２名、「超音波信号の統計情報を利用したTissue Characterization−肝臓の組織性状診断にむけて−」、MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY、２００３年３月、第２１巻、第２号、ｐ．１１２−１１６
【非特許文献２】藤井康友、外８名、「肝の超音波組織性状診断に関する研究−ラット繊維化肝におけるＲＯＩの分割化によるＲＦ信号の包絡振幅のヒストグラム解析−」、J Med Ultrasonics、２００１年、第２８巻、第４号、ｐ．Ｊ６８１−Ｊ６９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、エコー信号に基づいて得られた情報を用いて簡易にスペックル解析を行うことができ、かつ、迅速に解析結果を表示することが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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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複数の検出信号をディジタル信号に変換する送受信部と、該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成する信号処理手段と、信号処理手段によって生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納する格納部と、信号処理手段又は格納部から供給される包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、信号処理部又は格納部から供給される包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成するスペックル解析手段と、画像データ生成手段によって生成された画像データと、スペックル解析手段部によって生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を表示部に表示する表示手段と、表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定するために用いられる関心領域設定手段とを具備し、スペックル解析手段が、少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納するメモリと、メモリに格納されている包絡線データの内で関心領域設定手段を用いて設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果を生成する演算手段とを含む。
【００１２】
また、本発明の１つの観点に係るデータ解析方法は、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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複数の検出信号をディジタル信号に変換する超音波診断装置において用いられるデータ解析方法であって、該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納部に格納するステップ（ｂ）と、ステップ（ａ）において生成され、又は、ステップ（ｂ）において格納部に格納された包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成するステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）において生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示部に表示するステップ（ｄ）と、表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定するステップ（ｅ）と、少なくとも１フレーム分の包絡線データをメモリに格納しておき、メモリに格納されている包絡線データの内でステップ（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成するステップ（ｆ）と、ステップ（ｃ）において生成された画像データと、ステップ（ｆ）において生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を表示部に表示するステップ（ｇ）とを具備する。
【００１３】
さらに、本発明の１つの観点に係るデータ解析プログラムは、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサにそれぞれ供給して超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信した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複数の検出信号をディジタル信号に変換する超音波診断装置において用いられるデータ解析プログラムであって、該ディジタル信号に対して受信フォーカス処理及び包絡線検波処理を施すことにより包絡線データを順次生成する手順（ａ）と、手順（ａ）において生成された少なくとも１フレーム分の包絡線データを格納部に格納する手順（ｂ）と、手順（ａ）において生成され、又は、手順（ｂ）において格納部に格納された包絡線データに基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する手順（ｃ）と、手順（ｃ）において生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示部に表示する手順（ｄ）と、オペレータの操作に従って、表示部に表示されている超音波画像に関心領域を設定する手順（ｅ）と、少なくとも１フレーム分の包絡線データをメモリに格納しておき、メモリに格納されている包絡線データの内で手順（ｅ）において設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいて、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成する手順（ｆ）と、手順（ｃ）において生成された画像データと、手順（ｆ）において生成されたスペックル解析結果データとに基づいて、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果を表示部に表示する手順（ｇ）とをＣＰＵに実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スペックル解析手段が、メモリに格納されている包絡線データの内で関心領域設定手段を用いて設定された関心領域に対応する包絡線データに基づいてスペックル解析結果を生成することにより、エコー信号に基づいて得られた情報を用いて簡易にスペックル解析を行うことができ、かつ、迅速に解析結果を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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診断装置の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１は、超音波用探触子１０と、送受信部２０と、画像生成部３０と、表示部４０と、入力部５０と、制御部６０と、格納部７０と、走査制御部８０とを含んでいる。
【００１６】
超音波用探触子１０は、コンベックスタイプ、リニアスキャンタイプ又はセクタスキャンタイプ等の被検体に当接させて用いられるプローブであっても良いし、経食道タイプのプローブであっても良いし、メカラジアル又は電子ラジアルタイプの超音波内視鏡であっても良い。この超音波用探触子１０は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０ａを備えている。これらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体に送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。
【００１７】
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素子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る。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮によって、それぞれの振動子からパルス状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、伝搬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、超音波の検出信号として出力される。
【００１８】
あるいは、超音波トランスデューサとして、超音波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。
【００１９】
送受信部２０は、送信回路２１と、受信回路２２と、Ａ／Ｄ変換器２３とを含んでいる。また、画像生成部３０は、信号処理部３１と、シネメモリ３２と、Ｂモード画像データ生成部３３と、スペックル解析部３４と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）３５と、Ｄ／Ａ変換器３６とを含んでいる。
【００２０】
送信回路２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａにそれぞれ印加される複数の駆動信号を生成するが、その際に、走査制御部８０によって選択された送信遅延パターンに基づいて複数の駆動信号にそれぞれの遅延時間を与えることができる。ここで、送信回路２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように、複数の駆動信号の遅延量を調節して超音波用探触子１０に供給するようにしても良いし、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように、複数の駆動信号を超音波用探触子１０に供給するようにしても良い。
【００２１】
受信回路２２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａからそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器２３は、受信回路２２によって増幅されたアナログの検出信号をディジタルの検出信号（本願においては、「ＲＦデータ」ともいう）に変換する。Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるＲＦデータは、信号処理部３１に入力される。信号処理部３１は、走査制御部８０によって選択された受信遅延パターンに基づいて、ＲＦデータによって表される複数の検出信号にそれぞれの遅延時間を与え、それらの検出信号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って、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線データが形成される。
【００２２】
走査制御部８０は、制御部６０の制御の下で、超音波ビームの送信方向又は超音波エコーの受信方向を順次設定し、設定された送信方向に応じて送信遅延パターンを選択する送信制御機能と、設定された受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する受信制御機能とを有している。
【００２３】
ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ１０ａによって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンである。複数の送信遅延パターン及び複数の受信遅延パターンが、メモリ等に格納されている。
【００２４】
さらに、信号処理部３１は、音線データに対して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control：センシティビティ・タイム・ゲイン・コントロール）によって、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、ローパスフィルタ等によって包絡線検波処理を施すことにより、包絡線データを生成する。
【００２５】
信号処理部３１によって生成された包絡線データは、シネメモリ３２に順次格納されると共に、Ｂモード画像データ生成部３３に供給される。シネメモリ３２は、少なくとも１フレーム分、より好ましくは複数フレーム分の包絡線データを蓄積するためのメモリ容量を有している。Ｂモード画像データ生成部３３は、包絡線データに対して、Ｌｏｇ（対数）圧縮やゲイン調整等のプリプロセス処理を施してＢモード画像データを生成し、生成されたＢモード画像データをＤＳＣ３５に出力する。
【００２６】
スペックル解析部３４は、包絡線メモリ３４１と、演算部３４２とを含んでいる。包絡線メモリ３４１は、オペレータがスペックル解析操作部５２を操作してスペックル解析を指示すると、ライブモードにおいては信号処理部３１から供給される包絡線データを格納し、フリーズモードにおいてはシネメモリ３２から供給される包絡線データを格納する。演算部３４２は、包絡線メモリ３４１から包絡線データを読み出して、読み出された包絡線データに対して所定の演算処理を行うことにより、スペックル解析結果を表すスペックル解析結果データを生成し、生成されたスペックル解析結果データをＤＳＣ３５に出力する。
【００２７】
本実施形態においては、演算部３４２が、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（データ解析プログラム）とによって構成されるが、演算部３４２をディジタル回路又はアナログ回路で構成しても良い。また、信号処理部３１、Ｂモード画像データ生成部３３、ＤＳＣ３５、制御部６０、及び、走査制御部８０も、ＣＰＵ及びソフトウェアによって構成されるが、信号処理部３１、Ｂモード画像データ生成部３３、及び、ＤＳＣ３５は、ディジタル回路又はアナログ回路で構成することもできる。上記のソフトウェアは、ハードディスク又はメモリ等によって構成された格納部７０に格納されている。また、格納部７０に、走査制御部８０によって選択される送信遅延パターン及び受信遅延パターンを格納するようにしても良い。
【００２８】
ＤＳＣ３５は、Ｂモード画像データ生成部３３によって生成されたＢモード画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う超音波画像データに変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、超音波画像データを生成する。さらに、ＤＳＣ３５は、超音波画像データに基づいて表示用の画像データを生成する。また、ＤＳＣ３５は、オペレータがスペックル解析を指示した際に、１つの画面内に超音波画像とスペックル解析結果とを表示するために、超音波画像データとスペックル解析結果データとを合成して表示用の画像データを生成する。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換器３６は、ＤＳＣ３５から出力される表示用の画像データをアナログの画像信号に変換して表示部４０に出力する。これにより、表示部４０において、超音波画像及び必要に応じてスペックル解析結果を含む超音波診断画面が表示される。
【００３０】
入力部５０は、オペレータが超音波診断装置１を操作するために用いられる操作卓５１と、スペックル解析を行う際に、オペレータが指示を入力するために用いられるオペレータインタフェース手段としてのスペックル解析操作部５２とを含んでいる。
【００３１】
図２は、図１に示すスペックル解析操作部におけるボタン配置の一例を示す図である。本実施形態においては、スペックル解析操作部５２に、各種の命令やデータを入力するための文字入力キー５２１と、ライブモードとフリーズモードとの切換えを指示するためのフリーズボタン５２２と、超音波画像内にＲＯＩ（Region of Interest：関心領域）を設定するための設定ボタン５２３と、ＲＯＩを特定するためのトラックボール５２４と、ＲＯＩの設定を保存するための保存ボタン５２５と、ＲＯＩの設定を削除するためのキャンセルボタン５２６と、スペックル解析を指示するためのスペックル解析ボタン５２７とが設けられている。これらのボタンを押下することによって、その指示が制御部６０に通知され、制御部６０が各部を制御する。
【００３２】
本実施形態に係る超音波診断装置においては、ライブモードとフリーズモードとが存在し、それらのいずれのモードにおいてもスペックル解析を行うことが可能である。ここで、それぞれのモードにおける超音波診断装置の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３３】
ライブモードとは、超音波用探触子が超音波の送受信を行うことによって順次得られる検出信号に基づいて動画像の表示を行うモードをいう。ライブモードにおいては、順次得られる検出信号に基づいて信号処理部３１から出力される包絡線データに基づいて、超音波画像データが生成される。同時に、シネメモリ３２は、信号処理部３１から出力される包絡線データを順次格納する。
【００３４】
オペレータは、ライブモードにおいて動画像を観察している際に、図２に示すフリーズボタン５２２を押下することによって、フリーズモードに移行して所望の静止画像を取得することができる。シネメモリ３２には、少なくとも１フレーム分の包絡線データが蓄積されているので、フリーズモードにおいては、被検体の撮像を必要とせずに、シネメモリ３２から読み出された包絡線データに基づいて超音波画像データが生成される。
【００３５】
以下においては、フリーズモードにおいてスペックル解析を行う手順の一例を説明する。まず、ライブモードにおいて、オペレータが、図２に示すフリーズボタン５２２を押下することによって、超音波画像として所望の静止画像を取得する。
【００３６】
図３は、表示部に表示される超音波診断画面の一例を示す図である。超音波診断画面９０は、検査日付９１と、患者情報９２と、超音波画像９３と、スペックル解析結果９４とを含んでいる。超音波画像９３には、ＲＯＩが表示されている。なお、スペックル解析結果９４は、スペックル解析が行われた場合にのみ表示される。
【００３７】
オペレータは、図２に示す設定ボタン５２３を押下した後、トラックボール５２４を操作することによって、超音波画像中においてＲＯＩを特定すべき箇所を探索し、保存ボタン５２５を押下することによってＲＯＩを設定する。次に、オペレータがスペックル解析ボタン５２７を押下すると、スペックル解析部３４においてスペックル解析が行われる。
【００３８】
フリーズモードにおいてスペックル解析ボタン５２７が押下されると、表示部４０に表示されている超音波画像のフレームと同一のフレームの包絡線データが、シネメモリ３２から読み出されて包絡線メモリ３４１に格納される。さらに、演算部３４２が、包絡線メモリ３４１に格納されている一群の包絡線データの内で、超音波画像において設定されたＲＯＩと同一の領域に対応する包絡線データを、包絡線メモリ３４１から読み出す。
【００３９】
演算部３４２は、読み出された包絡線データの値、即ち、包絡線の振幅（以下、「輝度値」ともいう）Ａに基づいてヒストグラムＨｉ（Ａ）を算出し、ヒストグラムＨｉ（Ａ）に基づいて確率密度分布Ｐ（Ａ）を算出し、確率密度分布Ｐ（Ａ）に基づいてレイリー分布Ｒ（Ａ）を算出する。減衰がない場合において、レイリー分布Ｒ（Ａ）は、次式（１）で表すことができる。
【数１】
2008142448.tif 000003
ここで、式（１）におけるパラメータ（レイリー係数）φは、受信強度の期待値＜Ａ２＞の１／２であり、受信強度に比例する。
さらに、演算部３４２は、レイリー分布に対する確率密度分布の比の値Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）を算出する。
【００４０】
例えば、包絡線データが８ビットの精度で量子化されているとすれば、輝度値Ａの取り得る値は、０〜２５５のいずれかとなる。図４に、輝度値Ａ＝０〜２５５について、レイリー分布に対する確率密度分布の比の値Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）の一例を示す。演算部３４２は、Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ）の平均値をパラメータＫとして算出し、（１−Ｐ（Ａ）／Ｒ（Ａ））の絶対値の平均値をパラメータＨとして算出する。パラメータＫは、式（２）によって表され、パラメータＨは、式（３）によって表される。
【数２】
2008142448.tif 000004
【数３】
2008142448.tif 000005
ここで、パラメータＫは、確率密度分布Ｐ（Ａ）とレイリー分布Ｒ（Ａ）との類似度を表しており、パラメータＨは、レイリー分布Ｒ（Ａ）に対する確率密度分布Ｐ（Ａ）のばらつき具合を表している。
【００４１】
確率密度分布Ｐ（Ａ）、レイリー分布Ｒ（Ａ）、パラメータＫ及びＨは、スペックル解析結果データとして、ＤＳＣ３５に出力される。ＤＳＣ３５は、超音波画像データとスペックル解析データとを合成して表示用の画像データを生成し、表示用の画像データをＤ／Ａ変換器３６に出力する。Ｄ／Ａ変換器３６は、入力された表示用の画像データをアナログの画像信号に変換して表示部４０に出力する。
【００４２】
図５は、図３に示す超音波診断画面に含まれているスペックル解析結果の一例を示す図である。図５に示すように、スペックル解析結果には、輝度値Ａのヒストグラムから求められた確率密度分布Ｐ（Ａ）が、対応するレイリー分布Ｒ（Ａ）と共に表示され、さらに、パラメータＫ及びＨの値も表示される。図５において、実線が確率密度分布Ｐ（Ａ）を示しており、破線がレイリー分布Ｒ（Ａ）を示している。
【００４３】
次に、スペックル解析結果に基づいて得られる組織性状に関する情報について、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、スペックル解析結果の３つの例を示す図である。
【００４４】
図６Ａにおいては、ヒストグラムから求められた確率密度分布Ｐ（Ａ）が、レイリー分布Ｒ（Ａ）とほぼ一致している。そのような場合には、パラメータＫがほぼ１となり、パラメータＨがほぼ０となって、超音波画像中のＲＯＩに写し出されている肝臓等の組織が正常であると判定される。
【００４５】
図６Ｂにおいては、ヒストグラムから求められた確率密度分布Ｐ（Ａ）が、折れ線グラフのようになっており、レイリー分布Ｒ（Ａ）から乖離している。そのような場合には、パラメータＫがほぼ１となり、パラメータＨが０と１との中間の値となって、ＲＯＩが狭いためにサンプル数が不足していると判定される。従って、オペレータは、ＲＯＩを拡大して十分なサンプル数を確保した後、再度スペックル解析をやり直すことができる。
【００４６】
図６Ｃにおいては、ヒストグラムから求められた確率密度分布Ｐ（Ａ）が、滑らかな曲線ではあるが、レイリー分布Ｒ（Ａ）から乖離している。そのような場合には、パラメータＫが１より大きくなり、パラメータＨが０と１との中間の値となって、超音波画像中のＲＯＩに写し出されている肝臓等の組織に硬化部があると判定される。従って、例えば、肝硬変等の疑いがあるとの診断をすることができる。
【００４７】
以上において、パラメータＫのしきい値ＴＫと、パラメータＨのしきい値ＴＨとを予め設定しておき、これらのパラメータをそれぞれのしきい値と比較することにより、自動的に判定を行うようにしても良い。例えば、ＴＫ＝１．１５、ＴＨ＝０．３と設定しておき、Ｋ≦ＴＫかつＨ≦ＴＨであれば組織が正常であると判定し、Ｈ＞ＴＨである場合には、Ｋ＞ＴＫであれば組織に異常があると判定し、Ｋ≦ＴＫであればサンプル数が不足していると判定するようにしても良い。
【００４８】
本実施形態によれば、オペレータが、ライブモード又はフリーズモードにおける超音波画像に基づいてＲＯＩを設定することにより、被検体における所望の部位のスペックル解析を容易に行うことができ、超音波画像及びそれに対応するスペックル解析結果をリアルタイムで表示することができる。
【００４９】
また、オペレータが、スペックル解析操作部の文字入力キー等を操作することによって、スペックル解析においてレイリー分布やパラメータ等を算出する際に用いられる演算式を任意に設定できるようにしても良い。例えば、レイリー分布を算出する際に、周波数減衰を反映させた演算式を設定することにより、より精度の高いスペックル解析を行うことができる。あるいは、オペレータが、スペックル解析結果として表示されるグラフやパラメータの種類を設定できるようにしても良い。
【００５０】
さらに、ライブモードにおいてスペックル解析結果を表示する際に、フレームレートが高い場合には、スペックル解析結果を読み取ることが困難になる。そこで、オペレータが、スペックル解析操作部の文字入力キー等を操作することによって、スペックル解析結果を表示部に表示する際の更新レートを設定できるようにしても良い。その結果、超音波画像のフレームレートが高くても、スペックル解析結果を容易に読み取ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すスペックル解析操作部におけるボタン配置の一例を示す図である。
【図３】表示部に表示される超音波診断画面の一例を示す図である。
【図４】レイリー分布に対する確率密度分布の比の値を示す図である。
【図５】図３に示す超音波診断画面に含まれているスペックル解析結果の一例を示す図である。
【図６Ａ】スペックル解析結果の第１の例を示す図である。
【図６Ｂ】スペックル解析結果の第２の例を示す図である。
【図６Ｃ】スペックル解析結果の第３の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  超音波診断装置
１０  超音波用探触子
２０  送受信部
２１  送信回路
２２  受信回路
２３  Ａ／Ｄ変換器
３０  画像生成部
３１  信号処理部
３２  シネメモリ
３３  Ｂモード画像データ生成部
３４  スペックル解析部
３４１  包絡線メモリ
３４２  演算部
３５  ＤＳＣ
３６  Ｄ／Ａ変換器
４０  表示部
５０  入力部
５１  操作卓
５２  スペックル解析操作部
５２１  文字入力キー
５２２  フリーズボタン
５２３  設定ボタン
５２４  トラックボール
５２５  保存ボタン
５２６  キャンセルボタン
５２７  スペックル解析ボタン
６０  制御部
７０  格納部
８０  走査制御部
９０  超音波診断画面
９１  検査日付
９２  患者情報
９３  超音波画像
９４  スペックル解析結果
【図１】
2008142448.tif 000006
【図２】
2008142448.tif 000007
【図３】
2008142448.tif 000008
【図４】
2008142448.tif 000009
【図５】
2008142448.tif 000010
【図６Ａ】
2008142448.tif 000011
【図６Ｂ】
2008142448.tif 000012
【図６Ｃ】
2008142448.tif 000013