(57)【要約】【課題】安定して被検体の異なる組織間の境界の画像を生成する超音波診断装置を実現する。【解決手段】超音波診断装置２０を、被検体１８との間で繰り返し超音波を送受信して計測された超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位における組織の超音波画像を生成する手段と、この超音波画像を表示する表示手段と、を有して構成する。そして、取得時刻の異なる一対の超音波断層データに基づいて被検体の断層部位の複数の計測点における超音波断層データの相関値、又は相関値のばらつきを求め、これを閾値との比較で区分して組織間の境界画像３０を生成し、超音波画像と共に表示手段に表示することを特徴とする。【選択図】図４
2008154626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体との間で繰り返し超音波を送受信して計測された超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位における組織の超音波画像を生成する手段と、該超音波画像を表示する表示手段と、を有してなる超音波診断装置において、
取得時刻の異なる一対の前記超音波断層データに基づいて前記被検体の断層部位の複数の計測点における前記超音波断層データの相関値を求め、該相関値に基づいて前記組織間の境界画像を生成して、前記超音波画像と共に前記表示手段に表示することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記複数の計測点における前記超音波断層データの相関値は、前記取得時刻の異なる一対の前記超音波断層データの１次元方向又は２次元方向の相関処理に基づいて求める自己相関値であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記境界画像は、各計測点における前記相関値、及び各計測点における前記相関値のばらつきの少なくとも一方を、計測点ごとに設定閾値と比較して区分し、隣接する計測点と区分が異なる箇所を画像化したものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記相関値のばらつきは、各計測点における相関値と、該計測点の周囲計測点における相関値との標準偏差及び分散のいずれか一方であることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波画像は、前記被検体の断層部位の超音波断層画像又は／及び弾性画像であり、該弾性画像は、前記被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された取得時刻の異なる一対の前記超音波断層データに基づいて、前記被検体の断層部位の複数の計測点における前記超音波断層データの変位を求め、該変位に基づいて生成される画像であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記各計測点における変位、及び前記各計測点における変位のばらつきの少なくとも一方を、計測点ごとに設定閾値と比較して区分し、隣接する計測点と区分が異なる箇所を画像化し、前記境界画像と共に前記表示手段に表示してなることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記変位のばらつきは、各計測点における変位と、該計測点の周囲計測点における変位との標準偏差及び分散のいずれか一方であることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記弾性画像は、前記複数の計測点の設定閾値との比較により区分された一方にのみ表示されてなることを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記被検体の組織は血管であり、該血管内の血流部位と、前記血管内に形成された病変部位との境界部の境界画像が生成されてなることを特徴とする請求項１乃至８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、超音波診断装置に係り、具体的には、被検体の断層像上の異なる組織間の境界を画像として表示することができる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な超音波診断装置は、超音波の送受信を制御する超音波送受信制御手段と、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、この超音波受信手段からの反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体内の超音波層データを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系列の超音波断層データを表示する画像表示手段とを有して構成されていた。そして、被検体内部の組織の構造を例えばＢモード像として表示していた。
【０００３】
これに対して、近年、超音波探触子の超音波送受信面にて、被検体の体表面から用手的な方法にて外力を与え、組織を圧迫し、取得時刻の異なる一対（例えば、時間的に隣接する２フレーム）の超音波断層データの相関演算を利用して、各点における変位を求めることが知られている。また、その変位を空間微分することにより歪みを計測し、この歪みデータを画像化する手法が知られている。
【０００４】
さらに、外力による応力分布と歪みデータから、組織のヤング率等に代表される弾性情報を画像化する手法が現実的になってきている。
【０００５】
ところで、特許文献１には、関心領域（ＲＯＩ）内の計測点ごとの弾性情報を設定閾値に基づいて２値化し、閾値より大きい領域と小さい領域の２つの領域の境界線を画像化することで、弾性の異なる組織の輪郭を画像化することが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１３５９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、例えば、一対の超音波断層データの取得時間間隔中にＲＯＩの中から外へと移動する組織、あるいは圧迫に対して形態を維持できない組織などのように弾性情報が的確に得られないような組織を含んでいる場合に、組織間の境界を明確に画像化できないおそれがある。
【０００８】
そこで、特許文献１の技術のような弾性情報に基づく組織間の境界画像の生成ではなく、他の手段を用いて安定的に異なる組織間の境界画像を生成することが望まれる。
【０００９】
本発明の課題は、安定して被検体の異なる組織間の境界の画像を生成する超音波診断装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、被検体との間で繰り返し超音波を送受信して計測された超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位における組織の超音波画像を生成する手段と、この超音波画像を表示する表示手段と、を有して構成されている。そして、取得時刻の異なる一対の超音波断層データに基づいて被検体の断層部位の複数の計測点における超音波断層データの相関値を求め、この相関値に基づいて組織間の境界画像を生成して、超音波画像と共に表示手段に表示することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、例えば、弾性情報が的確に得られないような状況下であったとしても、取得時刻の異なる一対の超音波断層データから、複数の計測点ごとに超音波断層データの相関値が求められる。そして、この相関値は、計測点ごとの組織の変位の程度を表す値であるので、相関値に基づいて安定して異なる組織間の境界画像を生成することができる。
【００１２】
この場合において、複数の計測点における超音波断層データの相関値は、取得時刻の異なる一対の超音波断層データの１次元方向又は２次元方向の相関処理に基づいて求める自己相関値とすることができる。
【００１３】
２次元方向に相関処理をおこなえば、相関値の精度を向上することができる。また、２次元方向の相関処理は処理負荷が大きいため、相関値の精度と処理速度とのバランスなどを考慮して、適宜１次元方向と２次元方向の相関処理を組み合わせて用いることも可能である。
【００１４】
また、上述の境界画像は、各計測点における相関値、及び各計測点における相関値のばらつきの少なくとも一方を、計測点ごとに設定閾値と比較して区分し、隣接する計測点と区分が異なる箇所を画像化したものとすることが好ましい。
【００１５】
つまり、例えば、血管内の血栓やプラークなどの病変部位は、周囲を動きの激しい血流で囲まれているため、病変部位の領域内における各計測点の相関値は比較的安定しているのに対して、血流の部位の領域内における各計測点の相関値は、ランダムな安定していない値となる。このような場合には、単に相関値を設定閾値と比較して区分するのではなく、相関値から相関値のばらつきを求め、この相関値のばらつきを設定閾値と比較して、閾値より大きな領域と閾値より小さな領域に区分し、この区分の境界に相当する箇所を境界画像として画像化するのが好適である。
【００１６】
この場合における相関値のばらつきは、各計測点における相関値と、この計測点の周囲計測点における相関値との標準偏差及び分散のいずれか一方とすることができる。つまり、例えば、ある注目計測点の相関値のばらつきは、この注目計測点の相関値と、この注目計測点の周囲のｎ点の計測点の相関値を併せたｎ＋１点の相関値を母集団とする標準偏差又は分散とすることができる。なお、標準偏差又は分散の母集団の範囲は任意に設定可能である。
【００１７】
また、相関値自体を設定閾値と比較して区分し、隣接する計測点と区分が異なる箇所を画像化したものを境界画像としてもよいし、この境界画像と、上述の相関値のばらつきに基づく境界画像とを組み合わせて表示することも可能である。
【００１８】
このように、上述した超音波診断装置は、被検体の血管部位に対して適用し、この血管内の血流部位と、血管内に形成された病変部位との境界部の境界画像を生成する場合に特に好適である。
【００１９】
また、上述した超音波画像としては、被検体の断層部位のいわゆるＢモード像である超音波断層画像又は／及び弾性画像とすることができる。この弾性画像は、被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で計測された取得時刻の異なる一対の超音波断層データに基づいて、被検体の断層部位の複数の計測点における超音波断層データの変位を求め、この変位に基づいて生成される画像とすることができる。
【００２０】
いわゆるＢモード像に対して境界画像を重ねて表示することにより、Ｂモード像で被検体の断層部位における組織の全体構造を把握しながら、例えば病変部位などのような注目すべき組織と周囲組織との境界画像、言い換えれば病変部位の輪郭画像で病変部位の特定が容易になる。また、このような画像に、組織の硬さ又は軟らかさに相関する弾性情報を重ねて表示することにより、検査者が治療法を選択する上での有用な診断画像を提供できる場合がある。
【００２１】
上述のように、被検体の組織に加わる圧力が変化する過程で超音波断層データが計測される場合は、各計測点における変位、及び各計測点における変位のばらつきの少なくとも一方を、計測点ごとに設定閾値と比較して区分し、隣接する計測点と区分が異なる箇所を画像化し、上述の境界画像と共に表示手段に表示してもよい。
【００２２】
ここで、変位のばらつきは、上述の相関値のばらつきと同様に、各計測点における変位と、この計測点の周囲計測点における変位との標準偏差及び分散のいずれか一方とすることができる。
【００２３】
このように、各計測点の変位が求められるような場合には、変位及び変位のばらつきの少なくとも一方に基づく境界画像を生成して、上述の相関値などに基づく境界画像と適宜組み合わせて表示させることで、検査者に提供する境界画像の精度をより一層向上することができる。
【００２４】
また、被検体の組織の弾性画像を表示する場合、全ての計測点に対して弾性画像を表示するのではなく、計測点のうち上述した設定閾値との比較により区分された一方の領域にのみ表示することもできる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安定して被検体の異なる組織間の境界の画像を生成する超音波診断装置を実現することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明の超音波診断装置の一実施形態を示すブロック図である。超音波診断装置２０は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像を得ると共に組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示する機能を有するものである。
【００２８】
超音波診断装置２０は、図１に示すように、超音波送受信制御回路１と、送信回路２と、超音波の探触子３と、受信回路４と、整相加算回路５と、信号処理部６と、白黒スキャンコンバータ７と、ＲＦ信号フレームデータ選択部８と、変位計測部９と、境界部位検出部１０と、歪み量及び弾性率演算回路１１と、カラースキャンコンバータ１２と、切替え加算器１３と、画像表示器１４と、制御部１５と、キーボード１６とを具備して構成されている。
【００２９】
この超音波診断装置２０は、キーボード１６及び制御部１５を介して、外部の操作者によって適宜操作されるようになっている。
【００３０】
図１に示すように被検体１８に当接して用いられる超音波の探触子３は、図示は省略したがその中に超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する多数の振動子を短冊状に配列して形成されたものであり、機械式又は電子的にビーム走査を行って被検体に超音波を送信し、また反射エコーを受信する。各振動子は、一般に、送信回路２から供給されるパルス波、又は連続波の送波信号を超音波に変換して発射する機能と、被検体の内部から発射する超音波を受けて電気信号の受波信号に変換して出力する機能を有して形成される。
【００３１】
ここで、本実施形態では、探触子３を用いて被検体を圧迫しながら超音波診断装置を動作させる場合を例に説明する。被検体の圧迫動作は、探触子３で超音波送受信を行ないつつ、被検体１８の診断部位の体腔内に効果的に応力分布を与える目的で、図２に示すように、探触子３の超音波送受信面２１と、この送受信面に面を合わせて圧迫板２２を装着し、探触子３の超音波送受信面２１と圧迫板２２にて構成される圧迫面を被検体の体表に接触させ、圧迫面を用手的に上下動させて被検体を圧迫させるものである。
【００３２】
圧迫の方法としては、例えば、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、被検体１８に探触子３を当てて一定の応力を加え、５％〜２０％程度の歪みが生じるように初期圧迫した状態で、さらに０．２％〜１％程度の微少な歪み変化を生じさせるように加圧と減圧を繰り返すことができる。
【００３３】
超音波送受信制御回路１は、探触子３の複数の振動子を駆動する超音波パルスの送信タイミングを制御して、被検体１８内に設定される焦点に向けて超音波ビームを形成するようになっている。また、超音波送受信制御回路１は、探触子３の振動子の配列方向に電子的に超音波ビームを走査するようになっている。また、送信回路２は、探触子３を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成すると共に、内蔵された送波整相加算回路によって送信される超音波の収束点をある深さに設定するものである。
【００３４】
一方、探触子３は、被検体１８内から発生する反射エコー信号を受信して受信回路４に出力する。受信回路４は、超音波送受信制御回路１から入力されるタイミング信号に従って反射エコー信号を取り込んで、所定ゲインでの増幅などの受信処理を行う。増幅された各振動子の数に対応した数の反射エコー信号は、それぞれ独立した反射エコー信号として整相加算回路５に入力され、整相加算回路５で位相が制御され、一点又は複数の収束点に対して超音波ビームが形成される。
【００３５】
整相加算回路５において整相加算された反射エコー信号（以下、超音波断層データという。）は、信号処理部６に入力され、ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理がなされる。なお、整相加算回路５において生成される超音波断層データの高周波（ＲＦ）信号は、複合復調したＩ、Ｑ信号であっても良い。このようにして、探触子３で超音波ビームを被検体１８の体内の一定方向に走査し、一枚の断層像に対応した超音波断層データを得るようになっている。
【００３６】
信号処理部６により処理された超音波断層データは白黒スキャンコンバータ７に導かれ、ここにおいてディジタル信号に変換されるとともに、超音波ビームの走査面に対応した２次元の断層像データに変換される。すなわち、白黒スキャンコンバータ７は、運動組織を含む被検体１８内のＲＦ信号フレームデータを超音波周期で取得し、そのフレームデータを画像に変換して表示するために、テレビ同期で読み出すための断層走査手段及びシステムの制御を行うための手段となるものである。具体的には、信号処理部６からの反射エコー信号をディジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器と、このＡ/Ｄ変換器でディジタル化された断層像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、これらの動作を制御するコントローラなどから構成されている。
【００３７】
これらの信号処理部６と白黒スキャンコンバータ７によって断層像の画像再構成手段が構成される。白黒スキャンコンバータ７から出力される断層像データは、切替え加算器１３を介して画像表示器１４に供給されて断層像が表示されるようになっている。
【００３８】
画像表示器１４は、白黒スキャンコンバータ７によって得た時系列の断層像データ、すなわちＢモード断層像を表示するもので、切替え加算器１３を介して入力される画像データをアナログ信号に変換するＤ/Ａ変換器と、このＤ/Ａ変換器からのアナログビデオ信号を入力して画像として表示するカラーテレビモニタとからなる。
【００３９】
また、本実施形態においては、整相加算回路５の出力側から分岐してＲＦ信号フレームデータ選択部８と、変位計測部９と、境界部位検出部１０と、歪み量及び弾性率演算回路１１などが設けられている。また、境界部位検出部１０及び歪み量及び弾性率演算回路１１の後段にはカラースキャンコンバータ１２が設けられ、白黒スキャンコンバータ７とカラースキャンコンバータ１２との出力側には切替え加算器１３が設けられている。
【００４０】
ＲＦ信号フレームデータ選択部８は、整相加算回路５から超音波診断装置のフレームレートで経時的に次々と出力されるＲＦ信号フレームデータをＲＦ信号フレームデータ選択部８に備えられたフレームメモリ内に順次確保し（現在確保されたＲＦ信号フレームデータをＲＦ信号フレームデータＮとする）、超音波診断装置の制御命令に従って時間的に過去のＲＦ信号フレームデータＮ−１、Ｎ−２、Ｎ−３・・・Ｎ−Ｍの中から１つのＲＦ信号フレームデータを選択し（これをＲＦ信号フレームデータＸとする）、変位計測部９に一対のＲＦ信号フレームデータＮとＲＦ信号フレームデータＸを出力する役割を担うものである。
【００４１】
次に、本発明の特徴部である変位計測部９は、詳細は後述するが、図４に示すように、ＲＦ信号フレームデータ選択部８によって選択された一対のＲＦ信号フレームデータに基づいて変位フレームデータと相関フレームデータを生成するものである。このようにして生成された相関フレームデータは、境界部位検出部１０へ出力され、変位フレームデータは歪み量及び弾性率演算回路１１へ出力されるようになっている。
【００４２】
また、本発明の特徴部である境界部位検出部１０は、詳細は後述するが、変位計測部９から出力される相関フレームデータに基づいて、被検体の断層部位における異なる組織間の境界を表す画像を生成するものである。
【００４３】
歪み量及び弾性率演算回路１１は、変位計測部９から出力される変位フレームデータから断層像上の各計測点の歪み量及び弾性率を演算して歪み量もしくは弾性率の数値データ（弾性フレームデータ）を生成し、カラースキャンコンバータ１２に出力するものである。
【００４４】
歪み量及び弾性率演算回路１１において行なう歪みの演算については、例えば、その変位を空間微分することによって計算上で求めるものとする。また、弾性率の内の一つである、例えばヤング率Ｙｍの演算については、以下の式に示すように、各演算点における応力（圧力）を各演算点における歪み量で除することにより求める。
【００４５】
以下の数式において、ｉ、ｊの指標は、フレームデータの座標を表す。
Ｙｍｉ、ｊ＝圧力（応力）ｉ、ｊ／（歪み量ｉ、ｊ）  （ｉ、ｊ＝１、２、３、・・・）
ここで、体表に与えられた圧力は、体表と圧迫機構との接触面に圧力センサーを介在させ、この圧力センサーによって直接的に計測したり、本願の出願人が先に出願した特開２００５−６６０４１号公報に記載されたような方法で計測したりすることができる。
【００４６】
なお、歪み量及び弾性率演算回路１１は、算出された弾性フレームデータに座標変面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理や、フレーム間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を施し、処理後の弾性フレームデータを歪み量として出力しても良い。
【００４７】
カラースキャンコンバータ１２は、図５に示すように、階調化回路１２１と、色相変換回路１２２とから構成され、超音波診断装置の制御部１５からの命令もしくは歪み量及び弾性率演算回路１１から出力される弾性フレームデータの中の階調化選択範囲とする上限値及び下限値を入力し、境界部位検出部１０から出力される境界トレースフレームデータを用いて、その弾性フレームデータから弾性画像データとして赤、緑、青などの色相情報を付与する色相変換処理を含むものである。また、カラースキャンコンバータ１２は白黒スキャンコンバータ７でも良く、例えば歪が大きく計測された領域は、弾性画像データ内の該領域の輝度を明るくさせ、逆に歪が小さく計測された領域は、弾性画像データ内の該領域の輝度を暗くさせるようにしても良い。
【００４８】
カラースキャンコンバータ１２内の階調化回路１２１では、歪み量及び弾性率演算回路１１から出力される弾性フレームデータと境界部位検出１０から出力される境界トレースフレームデータより、トレースされた領域内の弾性フレームデータのみを、超音波診断装置の制御部１５からの命令もしくは階調化を行う領域内における弾性フレームデータの要素データの値の大小に応じて２５５段階に変換し、それ以外の領域はリジェクトして弾性階調化フレームデータを生成するものである。この際、階調化を行う領域は超音波診断装置の制御部１５より設定された関心領域（ＲＯＩ）内であるが、操作者によって任意に変更することが可能である。
【００４９】
カラースキャンコンバータ１２内の色相変換回路１２２は、例えば、弾性階調化フレームデータにおいて、歪が大きく計測された領域については、弾性画像フレームデータ内の該当領域を赤色コードに変換し、逆に歪が小さく計測された領域については、弾性画像フレームデータ内の該当領域を青色コードに変換するようになっており、トレース領域外の場合は、黒色に変換するようになっている。
【００５０】
切替え加算器１３は、白黒スキャンコンバータ７からの白黒の断層像データとカラースキャンコンバータ１２から出力された弾性画像フレームデータとを入力し、両画像を加算又は切り替える手段となるもので、白黒の超音波断層画像データだけ又はカラーの弾性画像データだけを出力したり、あるいは両画像データを加算合成して出力したり、両画像を並べて表示するように切り替えるようになっている。また、例えば、本願の出願人が先に出願した特開２００４−１３５９２９号公報に記載されているように、白黒断層像にカラーの断層画像を半透明的に重畳して表示するようにしても良い。この時、白黒断層像とは一般的なＢモード画像に限らず、受信信号の高調波成分を画像化したティシューハーモニック断層像を用いても良い。
【００５１】
また、切替え加算器１３から出力される画像データを、図示していないメモリに格納し、制御部１５などの指令に従って、過去の画像データを呼び出して画像表示器１４に表示するようになっていてもよい。さらに、選択された画像データをＭＯなどの記録メディアへ転送するようになっていてもよい。
【００５２】
次に、このように構成される本実施形態の超音波診断装置の基本的な動作について説明する。まず、探触子３により被検体１８に加える圧力を変化させながら、被検体１８に超音波ビームを走査するとともに、走査面からの反射エコー信号を連続的に受信する。そして、整相加算回路５から出力されるＲＦ信号に基づいて、信号処理部６及び白黒スキャンコンバータ７により超音波断層画像が再構成され、切替え加算器１３を介して画像表示器１４に表示される。
【００５３】
一方、ＲＦ信号フレームデータ選択部８は、被検体１８に加えられる圧力が変化する過程で、ＲＦ信号を取り込んでフレームレートに同期させてフレームデータを繰り返し取得し、内蔵されたフレームメモリ内に時系列順に保存する。そして、取得時刻が異なる一対の反射エコー信号からなるフレームデータを単位として、連続的に複数対のフレームデータを選択して変位演算部９に出力する。
【００５４】
変位演算部９は、選択された一対のフレームデータに基づいて、変位フレームデータと相関フレームデータを生成し、相関フレームデータは境界部位検出部１０へ、変位フレームデータは歪み量及び弾性率演算回路１１へと出力する。
【００５５】
境界部位検出部１０に入力された相関フレームデータは、各種処理がなされて境界トレースフレームデータとしてカラースキャンコンバータ１２へ出力される。
【００５６】
一方、変位フレームデータは、歪み量及び弾性率演算回路１１に入力され、各計測点の歪みや弾性率などの、予め設定された弾性情報を演算して、必要な弾性フレームデータがカラースキャンコンバータ１２に出力される。
【００５７】
境界トレースフレームデータ及び弾性フレームデータは、カラースキャンコンバータ１２に入力されて、被検体の組織の境界画像及び弾性画像が生成され、切替え加算器１３を介して画像表示器１４に表示される。
【００５８】
以下に、本実施形態の超音波診断装置の特徴部である変位計測部９及び境界部位検出部１０について、詳細に説明する。
【００５９】
まず、変位計測部９は、図４に示すように、上述の背景技術で説明した特許文献１に記載されている境界画像を生成するために必要な変位フレームデータだけではなく、相関フレームデータをも生成している。
【００６０】
具体的には、ＲＦ信号フレームデータ選択部８によって選択された一対のＲＦ信号フレームデータに基づいて、例えば設定された関心領域（ＲＯＩ）内の計測点ごとに、ＲＦ信号の１次元もしくは２次元相関処理を実行し、断層像上の各計測点の変位もしくは移動ベクトル（変位の方向と大きさ）を計測し、変位フレームデータと相関フレームデータを生成している。
【００６１】
この移動ベクトルの検出法としては、例えば、特開平５−３１７３１３号公報に記載されたようなブロック・マッチング法やグラジェント法がある。ブロック・マッチング法は、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックにもっとも近似しているブロックを前フレームから探索し、これらを参照して予測符号化を行うものである。
【００６２】
相関値は、例えば、一対のＲＦ信号の自己相関関数で演算することができる。自己相関関数は、一対のＲＦ信号にどの程度の類似性があるかを表す関数であり、例えば、両信号波形が完全に一致していれば相関値は１で、両信号波形がずれるにしたがって小さくなり、完全に不一致になると０になるものである。したがって、相関値は計測点ごとの組織の変位の程度を表す値となる。
【００６３】
ここで、２次元方向に相関処理をおこなえば、相関値の精度を向上することができるが、２次元方向の相関処理は処理負荷が大きいため、相関値の精度と処理速度とのバランスなどを考慮して、適宜１次元方向と２次元方向の相関処理を組み合わせて用いることも可能であるし、相関窓の範囲は適宜設定可能である。
【００６４】
このようにして各計測点の相関値である相関フレームデータが演算されると、次に、境界部位検出部１０は、相関フレームデータから相関値のばらつきを表す標準偏差フレームデータを演算する。
【００６５】
例えば、ある注目する計測点における相関値と、その周囲の設定領域内の計測点における相関値の全てを母集団として標準偏差又は分散を演算し、これを注目計測点におけるばらつきの値とするものである。また、このようにして演算された標準偏差又は分散を、設定領域内の計測点の集合のばらつきの値としてもよい。そして、計測点ごと、あるいは計測点の集合ごとに同様の演算をすることにより標準偏差フレームデータが生成される。
【００６６】
標準偏差又は分散は、図６Ａに示すように、母集団の相関値がばらついている場合には大きな値となり、図６Ｂに示すように、母集団の相関値がばらついていない場合に小さな値となるものである。したがって、標準偏差フレームデータは、ある計測点における被検体の組織が、周囲の組織と集団で同様に変位しているのか、それともばらばらに変位しているのか、あるいは、変位が大きすぎて相関演算がエラーとなり相関値にランダムな値が帰ってきているのか、などを表す指標値となる。
【００６７】
なお、図６Ａ、Ｂにおいて、横軸は相関値であり、縦軸は出現回数である。また、本実施形態では、標準偏差又は分散を例に説明したが、これに限らず、相関値のばらつきを表す演算処理であれば適宜適用することができる。
【００６８】
標準偏差フレームデータが演算されたら、続いて超音波診断装置の制御部１５から入力される設定閾値である信号ＳＤｔｈに基づいて、各計測点あるいは複数計測点の集合を、その標準偏差又は分散がＳＤｔｈより大きいか、あるいは小さいかによって区分する。例えば、図７に示すように、ＳＤｔｈより大きな場合は１、小さな場合は０として２値化することができる。図７は、各計測点を、１又は０で２値化した様子を表す模式図である。なお、上記設定閾値ＳＤｔｈは、キーボード、マウス、タッチパネルなどの種々の入力デバイスによって、任意に設定、変更することが可能である。
【００６９】
そして、各計測点を縦方向及び横方向に順にトレースしていき、図７において斜線を付して示すように、隣接計測点と値が異なる箇所は、異なる組織間の境界とみなして、境界トレースフレームデータが生成される。なお、この説明では、縦方向及び横方向に順にトレースして、値が０から１、又は１から０になった時に、１の計測点に境界画像を生成する例を示したが、これに限らず、値が変わる境界の両方の計測点に境界画像を生成するなど、各種のアルゴリズムを用いて境界トレースフレームデータを生成することができる。
【００７０】
また、閾値を設けるのではなく、輪郭抽出法、例えば一次微分、二次微分などでも可能である。また、操作者が相関画像上をトレースしても良い。このようにして生成された境界トレースフレームデータはカラースキャンコンバータ１２に出力される。
【００７１】
図８は、本発明の超音波診断装置を用いて被検体の血管、血管周辺の組織及び血管内に形成された血栓やプラークなどの病変部位を撮像した場合の画像を模式的に説明する図である。
【００７２】
図８Ａは、境界画像を生成していない状態での断層部位の模式図である。図８Ａに示すように、血管２５の内部には血栓２６が形成されており、血管内部領域２７には、図の矢印で示す方向に血液が流れているとする。血管２５の上方及び下方には、血管周辺組織２８が存在しており、図中の破線２９は関心領域（ＲＯＩ）である。
【００７３】
血管２５、血栓２６及び血管周辺組織２８は、探触子３による圧迫前後も形態を維持しており、圧迫に対する変位は集団的挙動で、かつ変位量は比較的少ない。したがって、相関値のばらつきは少なくなる。これに対して、血管内部領域２７は、血液が流れているだけなで圧迫前後で形態が維持できないし、血流の影響により変位量は大きいので、相関演算エラーとなり相関値がランダムとなる。これによって、相関値のばらつきは大きくなる。
【００７４】
図８Ｂは、境界画像を生成して画像化した様子を示す模式図である。このように、相関値のばらつきの大きい血管内部領域２７と、相関値のばらつきの小さい血管２５、血栓２６とのそれぞれの間に境界画像３０が生成される。
【００７５】
このように、本実施形態は、一対のＲＦ信号フレームデータ間で各計測点の相関を取り、フレームデータ取得間隔内で変化の激しい領域と、安定した領域を区別するため、相関値のばらつきを利用して対象部位を自動トレースしているので、例えば血流のように動きが激しくて変位量が求められず、弾性情報が求められないような状況下においても、安定して異なる組織間の境界の画像を生成することができる。
【００７６】
なお、上述の説明のように、各計測点の相関値のばらつきに基づいて病変部位などの対象部位の境界画像を生成するだけではなく、例えば、相関値自体を設定閾値によって２値化し、これに基づいて境界画像を生成することも可能である。さらに、変位計測部９で演算された変位量や、変位量のばらつきに基づいて境界画像を生成することもできる。
【００７７】
また、上述の説明では、探触子３による圧迫方向に沿った１次元方向の相関処理によって相関値や変位量を演算する例を示したが、これに限らず、圧迫に対して垂直方向の相関処理をおこなって、相関値、変位量又はこれらのばらつきなどを求めることもできる。
【００７８】
図９は、異なる２つの条件で得られた境界トレースフレームデータを合成して合成トレース画像を生成する例を示す図である。図９Ａは、例えば圧迫方向に沿った１次元方向に相関処理をして得られた相関値のばらつきに基づいて生成された境界画像３０の例を示す図である。また、図９Ｂは、圧迫方向に対して垂直方向に相関処理をして得られた変位量のばらつきに基づいて生成された境界画像３０の例を示す図である。なお、この図において線図３１は、実際に血栓が存在する部位を模式的に表したものである。
【００７９】
そして、図９Ｃは、これらの両画像から、どちらか一方の条件を満たす領域をトレースして得られた合成トレース画像の例を示す図である。合成トレース方法としては、ここで示したように２つの条件のうちどちらか一方を満たす領域をトレースする方法だけでなく、両方の条件を満たす領域をトレースする方法でも良い。また、ここでは、２つの条件での合成を示したが、これに限らずさらに他の条件で得られた境界画像との合成をしてもよいし、いずれの条件での画像を合成するかは適宜設定できる。
【００８０】
このように、複数の条件での画像を組み合わせることにより、画像表示器１４に表示される境界画像３０は、実際の血栓部位に対して近似していくので、精度を向上させることができる。
【００８１】
また、本実施形態では、変位計測部９と歪み量及び弾性率演算回路１１などによって弾性情報を取得しており、図１０は、境界画像と弾性画像とを用いて合成画像を生成する例を示す図である。図１０Ａは、Ｂモード画像に境界画像を重畳した状態を模式的に示している。また図１０Ｂは、Ｂモード画像に弾性画像を重畳した状態を模式的に示している。
【００８２】
そして、これらの両図を合成することにより、図１０Ｃに示すように、境界画像３０によりトレースされた領域内に相当する箇所にのみ、弾性画像を重畳した合成画像を得ることもできる。このように、本発明の超音波診断装置は、境界画像を生成して、Ｂモード画像などの超音波断層画像及び弾性画像などからなる超音波画像に適宜組み合わせて表示することができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、探触子３で被検体を圧迫しながら計測をおこない、歪み量及び弾性率演算回路１１などで弾性フレームデータを取得し、弾性画像をも生成する例を用いて説明してきたがこれらは必須ではない。例えば、上述の血管内のように拍動に伴って圧力変化が生じる場合や、呼吸に伴って圧力変動が生じる場合は、この圧力変動に応じて組織が変位するので、外部圧迫をしなくても、境界画像を生成することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、診断対象を血管や血管の内部に形成された血栓とする例について説明してきたが、これに限らず、本発明は、例えば、大腸、小腸、食道などの体腔内の組織に対しても適用することができる。
【００８５】
また、一対のＲＦ信号フレームデータの選択は、フレームレートなどを考慮して連続するデータとしてもよいし、一定の間隔を離したデータとしてもよく、適宜選択可能である。また、上述の境界画像は、超音波診断をする一連の流れの中でリアルタイムに表示させることも可能であるし、ＲＦ信号フレームデータを一旦メモリなどに格納してオフラインで生成して表示させることも可能である。
【００８６】
また、境界画像に対して特定の色相を付したり、該当箇所を矢印などで指しながら「境界画像」などの表示を表示させたり、検査者が異なる組織間の境界を一見して把握可能な診断に適した表示をおこなうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の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】探触子の構成を示す図である。
【図３】被検体に対する圧迫の方法を説明する図である。
【図４】変位計測部、境界部位検出部、歪み及び弾性率演算回路を説明する図である。
【図５】カラースキャンコンバータを説明する図である。
【図６】標準偏差又は分散を説明するためのヒストグラム図である。
【図７】相関値のばらつきを２値化し、自動トレースを実施した例を示す図である。
【図８】（Ａ）は境界画像を生成していない状態での断層部位の模式図であり、（Ｂ）は境界画像を生成して画像化した様子を示す模式図である。
【図９】異なる２つの条件で得られた境界トレースフレームデータを合成して合成トレース画像を生成する例を示す図である。
【図１０】境界画像と弾性画像とを用いて合成画像を生成する例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  超音波送受信制御回路
２  送信回路
３  探触子
４  受信回路
５  整相加算回路
６  信号処理部
７  白黒スキャンコンバータ
８  ＲＦ信号フレームデータ選択部
９  変位計測部
１０  境界部位検出部
１１  歪み量及び弾性率演算回路
１２  カラースキャンコンバータ
１３  切替え加算器
１４  画像表示器
１５  制御部
１６  キーボード
１８  被検体
２０  超音波診断装置
２５  血管
２６  血栓
２７  血管内部領域
２８  血管周辺組織
３０  境界画像
【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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