(57)【要約】本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す初期位相曲線を算出するステップ（Ａ）と、前記波動の進行方向に初期位置を設け、前記初期位置に計測点を割り当てるステップ（Ｂ）と、前記初期位相曲線上の初期位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｃ）と、前記被計測物に対して波動を複数回照射することにより、前記参照信号に対する前記受信信号の位相変化を示す位相曲線をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記各位相曲線との交点を前記計測点が移動した位置としてそれぞれ求めるステップ（Ｄ）とを包含する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す初期位相曲線を算出するステップ（Ａ）と、
前記波動の進行方向に初期位置を設け、前記初期位置に計測点を割り当てるステップ（Ｂ）と、
前記初期位相曲線上の初期位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｃ）と、
前記被計測物に対して波動を複数回照射することにより、前記参照信号に対する前記受信信号の位相変化を示す位相曲線をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記各位相曲線との交点を前記計測点が移動した位置としてそれぞれ求めるステップ（Ｄ）と、
を包含する位置追跡方法。
【請求項２】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、最新の受信信号と前記最新の受信信号から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線に加算することによって算出する請求項１に記載の位置追跡方法。
【請求項３】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる最新の受信信号と最新から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記最新の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する請求項１に記載の位置追跡方法。
【請求項４】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｃ）における初期位置の位相は、複数の位相のサンプリングデータの値をもとに、補間により求める請求項１から３のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項５】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、ステップ（Ｄ）における交点の算出は、複数の位相のサンプリングデータから求めた近似直線または近似曲線と前記移動直線との交点を求める請求項１から４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項６】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、
前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、
前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、
前記第１の位相曲線上の第１の位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、
前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、
前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を前記計測点が移動した第２の位置として求めるステップ（Ｆ）と、
を包含し、
前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置としてステップ（Ｂ）からステップ（Ｅ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する位置追跡方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号から前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線に加算することによって算出する請求項６に記載の位置追跡方法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記第２の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する請求項６に記載の位置追跡方法。
【請求項９】
前記ステップ（Ｅ）において、前記複数のサンプリング点のうちの１つは、前記計測点に最も近接したサンプリング点である請求項８に記載の位置追跡方法。
【請求項１０】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差の符号に応じて、前記第２の位相曲線の一部をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記第２の位相曲線の一部との交点を前記計測点が移動した位置として求める請求項９に記載の位置追跡方法。
【請求項１１】
前記ステップ（Ｂ）において、前記第１の位相曲線は前記第１の受信信号のみに基づいて算出される請求項６から１０のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１２】
前記ステップ（Ｂ）は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点における位相を求めることによって前記第１の位相曲線の一部を求める請求項６から１１のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１３】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、
前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、
前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、
前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうち、前記第１の位置にもっとも近接したサンプリング点を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、
前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、
前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を求め、前記交点と前記第１の位置に最も近接したサンプリング点との距離を前記計測点の位置に加算することによって得られる第２の位置を前記計測点の移動後の位置として決定するステップ（Ｆ）と、
を包含し、
前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置として前記ステップ（Ｂ）からステップ（Ｆ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する位置追跡方法。
【請求項１４】
前記ステップ（Ｅ）は、
前記第１の位置に最も近接したサンプリング点において得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求めるステップ（Ｅ１）と、
前記ステップ（Ｅ１）において求めた位相差を、前記第１の位相曲線上の前記最も近接したサンプリング点における位相に加算することによって、前記最も近接したサンプリング点における第２の受信信号の位相を求めるステップ（Ｅ２）と、
前記最も近接したサンプリング点に隣接する複数のサンプリング点との位相差を求めるステップ（Ｅ３）と、
前記ステップ（Ｅ２）において求めた位相および前記ステップ（Ｅ３）において求めた位相差に基づいて、近似直線または近似曲線を前記第２の位相曲線として求めるステップ（Ｅ４）と、
を含む請求項１３に記載の位置追跡方法。
【請求項１５】
距離−位相平面の距離軸の単位が長さの単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとし、前記波動の伝播速度をＣとした場合、前記移動直線の傾きは−４πｆ／Ｃである請求項１から１４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１６】
距離−位相平面の距離軸の単位が受信時間の単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとした場合、前記移動直線の傾きは−２πｆである請求項１から１４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１７】
被計測物に対して波動を照射する送信部と、
前記被計測物による反射波を受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記送信部および前記受信部と連動し、請求項１から１６のいずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部と、
を備えた被計測物の位置追跡装置。
【請求項１８】
探触子を用いて被計測物に対して超音波を送信する送信部と、
前記被計測物から得られる反射波を前記探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記送信部および前記受信部と連動し、請求項１から１６のいずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部と、
を備え、追跡部で求めた計測点の位置に基づき、前記被計測物の形状特性および性状特性の少なくとも一方を計測する超音波診断装置。
【請求項１９】
前記性状特性は、前記被計測物の歪み量、弾性率、粘性率のいずれかである請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
前記被計測物に加わる応力変化に関する信号を受け取り、前記追跡部で求めた計測点の位置から前記被計測物の弾性率を求める弾性率算出部をさらに備えた請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２１】
前記被計測物は血管壁であり、前記応力変化に関する信号は、血圧波形である請求項２０に記載の超音波診断装置。
【請求項２２】
前記被計測物は血管壁であり、前記性状特性は、内中膜複合体厚（ＩＭＴ）および脈波速度（ＰＷＶ）の少なくとも一方を含む動脈硬化診断指標である請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２３】
前記被計測物は心臓であり、前記形状特性は収縮拡張特性である請求項１８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、対象物に対して繰り返し波動を照射し、反射波動を用いて対象物の位置を追跡する位置追跡方法、位置追跡装置、および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１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、得られたエコー信号を電気信号に変換した受信信号をｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）とする。ｔは送信時刻を０とした受信時間である。探触子からの距離（以下、単に距離という）ｘと送信時刻を基準とした受信信号の受信時間ｔの間には、音速をＣとすると、下記式（１）の関係が成り立つ。【０００５】  ｔ＝ｘ／（Ｃ／２）            ・・・（１）【０００６】  時間の関数である受信信号ｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）は、式（１）を用いて距離の関数であるｙ１（ｘ）、ｙ２（ｘ）に変換することができる。今、距離Ｘの位置に計測点があり、ΔＴ間に計測点が超音波の進行方向と平行にΔＸ移動したとする。特許文献１によれば、この計測点のΔＴ間の移動量ΔＸを求めるために、ｙ１（Ｘ）およびｙ２（Ｘ）を周波数ｆの参照信号を用いて直交検波する。直交検波により得られた位相差をΔθとすると、以下の式（２）の関係が成り立つ。【０００７】  ΔＸ＝−Ｃ・Δθ／４πｆ      ・・・（２）【０００８】  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。【０００９】  Ｘ’＝Ｘ＋ΔＸ              ・・・（３）【００１０】  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。例えば、続いて送受信された受信信号をｙ３（ｘ）とすると、ｙ２（Ｘ’）とｙ３（Ｘ’）の間の位相差Δθ’を式（２）に代入し、得られたΔＸ’を式（３）へ代入することによって、２ΔＴ後の計測点の位置Ｘ”を求めることができる。【００１１】  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２（ａ）に示すように、探触子１０１から被検体１０４の血管壁１０２へ向けて超音波を送信し、血管壁１０２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２（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。【００１２】  図２（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、動脈中に血液が押し出され、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。【００１３】  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。【００１４】  ε＝ΔＷ／Ｗｓ              ・・・（４）【００１５】  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。【００１６】  Ｅｒ＝ΔＰ／ε＝ΔＰ・Ｗｓ／ΔＷ      ・・・（５）【００１７】  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。図２（ａ）に示すように、血管壁１０２中に粥腫１０３が生じている場合、粥腫１０３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。【００１８】  また、非特許文献１に記載されている粘性率μも本計測により求めることができる。粘性率μは次式で示され、血管壁の組織性状を示す重要な指標である。【００１９】  Ｐ＝μｄε／ｄｔ＋Ｅε
【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
【非特許文献１】金井浩著、日本音響学会編、「音・振動のスペクトル解析」、コロナ社、ＩＳＢＮ４−３３９−０１１０５−３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】  しかしながら、特許文献１に示された方法では、多くの反射源からのエコーが重なりあった状態で受信されると、受信信号の位相が乱れ、計測点を正確に追跡することができない。特に、生体組織は散乱体であるため、それが原因で正確な追跡が行えず、弾性率などの組織性状を正確に計測することができない場合がある。【００２１】  本発明では、多くの反射源からのエコーが重なりあい、受信信号の位相が乱れた状態でも、精度よく計測点の位置を追跡できる位置追跡方法、位置追跡装置および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】
【００２２】  本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す初期位相曲線を算出するステップ（Ａ）と、前記波動の進行方向に初期位置を設け、前記初期位置に計測点を割り当てるステップ（Ｂ）と、前記初期位相曲線上の初期位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｃ）と、前記被計測物に対して波動を複数回照射することにより、前記参照信号に対する前記受信信号の位相変化を示す位相曲線をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記各位相曲線との交点を前記計測点が移動した位置としてそれぞれ求めるステップ（Ｄ）とを包含する。【００２３】  ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、最新の受信信号と前記最新の受信信号から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線に加算することによって算出する。【００２４】  ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる最新の受信信号と最新から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記最新の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する。【００２５】  ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｃ）における初期位置の位相は、複数の位相のサンプリングデータの値をもとに、補間により求める。【００２６】  ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、ステップ（Ｄ）における交点の算出は、複数の位相のサンプリングデータから求めた近似直線または近似曲線と前記移動直線との交点を求める。【００２７】  本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、前記第１の位相曲線上の第１の位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を前記計測点が移動した第２の位置として求めるステップ（Ｆ）とを包含し、前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置としてステップ（Ｂ）からステップ（Ｅ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する。【００２８】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号から前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線に加算することによって算出する。【００２９】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記第２の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する。【００３０】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記複数のサンプリング点のうちの１つは、前記計測点に最も近接したサンプリング点である。【００３１】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差の符号に応じて、前記第２の位相曲線の一部をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記第２の位相曲線の一部との交点を前記計測点が移動した位置として求める。【００３２】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｂ）において、前記第１の位相曲線は前記第１の受信信号のみに基づいて算出される。【００３３】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｂ）は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点における位相を求めることによって前記第１の位相曲線の一部を求める。【００３４】  本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうち、前記第１の位置にもっとも近接したサンプリング点を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を求め、前記交点と前記第１の位置に最も近接したサンプリング点との距離を前記計測点の位置に加算することによって得られる第２の位置を前記計測点の移動後の位置として決定するステップ（Ｆ）とを包含し、前記ステップ（Ｅ）における第���の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置として前記ステップ（Ｂ）からステップ（Ｆ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する。【００３５】  ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）は、前記第１の位置に最も近接したサンプリング点において得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求めるステップ（Ｅ１）と、前記ステップ（Ｅ１）において求めた位相差を、前記第１の位相曲線上の前記最も近接したサンプリング点における位相に加算することによって、前記最も近接したサンプリング点における第２の受信信号の位相を求めるステップ（Ｅ２）と、前記最も近接したサンプリング点に隣接する複数のサンプリング点との位相差を求めるステップ（Ｅ３）と、前記ステップ（Ｅ２）において求めた位相および前記ステップ（Ｅ３）において求めた位相差に基づいて、近似直線または近似曲線を前記第２の位相曲線として求めるステップ（Ｅ４）とを含む。【００３６】  ある好ましい実施形態では、距離−位相平面の距離軸の単位が長さの単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとし、前記波動の伝播速度をＣとした場合、前記移動直線の傾きは−４πｆ／Ｃである。【００３７】  ある好ましい実施形態では、距離−位相平面の距離軸の単位が受信時間の単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとした場合、前記移動直線の傾きは−２πｆである。【００３８】  本発明の位置追跡装置は、計測物に対して波動を照射する送信部と、前記被計測物による反射波を受信し、受信信号を生成する受信部と、上記いずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部とを備える。【００３９】  本発明の超音波診断装置は、探触子を用いて被計測物に対して超音波を送信する送信部と、前記被計測物から得られる反射波を前記探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記送信部および前記受信部と連動し、上記いずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部とを備え、追跡部で求めた計測点の位置に基づき、前記被計測物の形状特性および性状特性の少なくとも一方を計測する。【００４０】  ある好ましい実施形態において、前記性状特性は、前記被計測物の歪み量、弾性率、粘性率のいずれかである。【００４１】  ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記被計測物に加わる応力変化に関する信号を受け取り、前記追跡部で求めた計測点の位置から前記被計測物の弾性率を求める弾性率算出部をさらに備える。【００４２】  ある好ましい実施形態において、前記被計測物は血管壁であり、前記応力変化に関する信号は、血圧波形である。【００４３】  ある好ましい実施形態において、前記被計測物は血管壁であり、前記性状特性は、内中膜複合体厚（ＩＭＴ）および脈波速度（ＰＷＶ）の少なくとも一方を含む動脈硬化診断指標である。【００４４】  ある好ましい実施形態において、前記被計測物は心臓であり、前記形状特性は収縮拡張特性である。
【発明の効果】
【００４５】  本発明の位置追跡方法によれば、多くの反射源からの反射波動が重なりあった状態で受信され、受信信号の位相が乱れていても、精度よく被計測物中に設定した計測点の動きを正確に追跡することができる。また、本発明の超音波診断装置によれば、被検体組織の歪みや弾性率、粘性率などの組織性状を精度よく計測したり、被検体組織の収縮拡張といった運動機能を精度よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】超音波エコー信号の位相差から組織の追跡を行う方法を説明する図である。
【図２】（ａ）は、血管壁の弾性率を求める様子を示す模式図であり、（ｂ）は、血管壁から得られる追跡波形を用いて歪み量を求める方法を説明する図である。
【図３】従来の位相差から計測点の位置を追跡する方法を説明する図である。
【図４】直交検波回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の位置追跡方法の第１の実施形態を説明する図である。
【図６】位相曲線の計時変化を示す図である。
【図７】第１の実施形態による位置追跡方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】距離方向に不連続な位相の補正方法を示す図である。
【図９】位相曲線のオフセットを説明する図である。
【図１０】位相曲線の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】位相曲線の算出方法の他の例を示す図である。
【図１２】位相曲線と移動直線との交点を求める方法の一例を説明する図である。
【図１３】本発明による位置追跡方法のデジタル信号処理による手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の位置追跡方法の第２の実施形態による手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１４に示す手順を説明する図である。
【図１６】第２の実施形態による位置追跡方法を簡略化した方法の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１６に示す手順を説明する図である。
【図１８】第２の実施形態による位置追跡方法を簡略化した他の方法の手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１８に示す手順を説明する図である。
【図２０】本発明による超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０の超音波診断装置のモニタに表示される画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】  １００  制御部
１０１  探触子
１０２  送信部
１０３  受信部
１０４  断層画像処理部
１０５  組織追跡部
１０６  画像合成部
１０７  モニタ
１０８  弾性率算出部
１１１  血圧計
１１２  血圧計制御および血圧値取り込み部
１２０  メモリ
１２１  メモリ
２００  断層画像
２０１  弾性率画像
２０２  断層画像用反射強度スケール
２０３  弾性率画像スケール
２０４  生体信号波形
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】（第１の実施形態）
まず、図３を参照しながら、特許文献１に示された従来の方法における問題点を説明する。図３は、波動（特許文献１では超音波）を送信し、送信される波動の進行方向に配置された２つの点反射源において反射する反射波動を解析した結果を示している。図３の上段は、ある時刻Ｔ＝０において送信した波動の反射波動を電気信号に変換した受信信号ｙ１（ｔ）を式（１）を用いて距離の関数に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）として示している。中段はΔＴ後に再び波動を送信し、同じ点反射源から得られた受信信号ｙ２（ｔ）を、同様に距離の関数ｙ２（ｘ）として示している。受信信号ｙ１（ｘ）およびｙ２（ｘ）には、２つの反射源それぞれからの反射波動である波連ｗ１およびｗ２が含まれる。これら波連の長さよりも２つの点反射源の間隔のほうが短いため、波連ｗ１とｗ２とは重なっている。また、２つの点反射源は同じ速度で送受信源（特許文献１では探触子）に近づいているものとしている。このため、送信時刻を基準とすると、受信信号ｙ２（ｘ）中の波連ｗ１とｗ２は、受信信号ｙ１（ｘ）中の波連ｗ１とｗ２よりも早く受信される。【００４９】  図３の下段は、これら２つの受信信号ｙ１（ｘ）およびｙ２（ｘ）を、図４に示す検波回路を用いてそれぞれ直交検波を行い、その出力である複素受信信号Ｉ（ｘ）およびＱ（ｘ）に逆正接演算を行うことによって得られた位相θ１（ｘ）およびθ２（ｘ）を示している。直交検波の参照周波数には受信信号の搬送波周波数を用いている。また、位相θｎ（ｘ）が距離方向に連続するように、直交検波によって得られた位相に対して、±２ｎπ（ｎは正の整数）を加え、補正を行っている。このθｎ（ｘ）を位相曲線と呼ぶ。【００５０】  特許文献１に示す方法では、この２本の位相曲線の同一距離における位相差Δθから式（２）に示した演算を行って移動量ΔＸを求め、式（３）に示すように移動量ΔＸを直前の位置Ｘに加えることにより追跡位置を求める。例えば、ある時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ１に設定した計測点のΔＴ後の距離Ｘ１’は、距離Ｘ１における位相差Δθ１を式（２）に代入して移動量ΔＸ１を求め、この移動量ΔＸ１をＸ１に加算することによって求められる。同様の演算を行うことによって距離Ｘ３に設定した計測点のΔＴ後の距離Ｘ３’を求めることができる。【００５１】  単一の波連が支配的な個所、つまり、図３における波連ｗ１およびｗ２中にある距離Ｘ１およびＸ３に設定した計測点の移動量ΔＸ１およびΔＸ３は、この方法を用いて正確に求めることが可能であり、これらの計測点の位置を逐次追跡できる。波連ｗ１およびｗ２内では位相が等しいからである。しかし、２つの波連が重なり合った個所、例えば、図３の時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ２に設定した計測点は、正確に追跡することができない。これは、２つの波連の重なりの程度が距離とともに変化するため、位相が平坦ではないこと、および、被計測物の波動の進行方向への移動は受信信号を距離−位相平面に変換した場合には位相の増減だけでないという理由による。例えば、図３の下段に示すように、位相曲線θ１（ｘ）に対し、位相曲線θ２（ｘ）は上方向に移動するだけでなく、左方向にも移動している。このため、位相差Δθ２は位相差Δθ１およびΔθ３に比べ大きく検出され、距離Ｘ２の移動量ΔＸ２が大きく計算される。図３では、被計測物が送受信源に近づいているので、位相曲線θ１（ｘ）に対し、位相曲線θ２（ｘ）は左上方向へ移動しているが、被計測物が送受信源から遠ざかる場合には、位相曲線θ２（ｘ）は右下方向へ移動する。また、波連ｗ２の位相がｗ１よりも進んでいるため、図３の下段では右上がりの曲線となっているが、波連ｗ２の位相がｗ１よりも遅れる、つまり図３の下段の図は右下がりの曲線となることもある。この場合には、移動量ΔＸ２が小さく計算される。このように、送信時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ２にある計測点は正しく追跡できない。つまり、追跡誤差が発生する。【００５２】  本発明では、このような追跡誤差を低減することができる。図５を参照しながら、本発明による位置追跡方法を説明する。本発明による位置追跡方法では、被計測物の波動の送受信方向への移動は、受信信号を距離−位相平面に変換した場合には、位相の増減だけではなく、距離方向へも変化し、かつこれらの変化量が連動するという関係を利用する。具体的には、ΔＴ間における被計測物の波動の送受信方向への移動量、つまりΔＴの時間差をもって送受信した受信信号間の波連の移動量と受信信号を直交検波して得られたΔＴ間の位相の変化は式（２）の関係を満たしており、式（２）を変形すると、式（６）が得られる。【００５３】  Δθ／ΔＸ＝−４πｆ／Ｃ              ・・・（６）【００５４】  図５の上段、中段および下段は、図３と同様の条件でそれぞれ作成した受信信号ｙ１（ｘ）、受信信号ｙ２（ｘ）および位相曲線θ１（ｘ）、θ２（ｘ）を示している。受信信号間は式（６）の関係を満足するはずであるため、時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において計測点の初期位置を決定すれば、距離Ｘ１に設定した計測点の動きは、図５の下段に示す距離−位相平面において（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通る傾きが式（６）の直線、つまり式（７）の直線となる。したがって、距離Ｘ１に設定した計測点Ｘ１の動きは、式（７）によって表される直線を満たす。【００５５】  θ＝−４πｆ（ｘ−Ｘ１）／Ｃ＋θ１（Ｘ１）    ・・・（７）【００５６】  以下、この直線を移動直線と呼ぶ。ここで、ｆは直交検波で用いた参照信号の周波数である。【００５７】  したがって、ΔＴ後の計測点の波動の進行方向における距離Ｘ１’は、式（７）に示す移動直線と位相曲線θ２（ｘ）の交点の距離となる。さらに次の移動先の距離Ｘ”は、式（７）に示す移動直線と位相曲線θ３（ｘ）（不図示）の交点の距離となる。距離Ｘ２およびＸ３についても同様である。図５に示すように、波連の重なり合いに関係なく、受信信号波形の山の部分を正確に追跡できることがわかる。【００５８】  従来の方法によれば、同一距離における位相差から式（２）を用いて位相差から移動量を求めていたが、波が重なり合い位相が乱れた場合には、移動量に誤差が含まれてしまう。これに対し、本発明による位置追跡方法では、初期位置を決定して、初期位置の移動を表す移動直線、式（７）を位相曲線を規定する距離−位相平面にプロットする。このため、波が重なり合い位相が乱れた場合でも、位相���線と移動直線との交点として、計測点の移動を求めることができる。【００５９】  図６は、図３と同じ条件の反射源が一定速度で送受信源へ近づく方向に移動し、ΔＴ間隔で波動の送受信を行ったときの、位相曲線θｎ（ｘ）の推移と、初期位置として距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に設定した計測点の移動直線である。計測点は、送信時刻Ｔ＝０のときの位相曲線θ１（ｘ）上において定まる距離および位相を初期位置として定まる。距離Ｘ２に設定した計測点の動きを示す直線をみると、位相が斜めになった個所を正確に追跡できていることから、受信信号において波が重なり合っている個所を追跡できていることがわかる。このように本発明による位置追跡方法によれば、多くの反射源からのエコーが重なりあった状態で受信され、受信信号の位相が乱れた状態でも、精度よく計測点の動きを追跡することができる。【００６０】  また、本発明による位置追跡方法は特許文献１に示された方法と異なり、移動量を次々加算していくわけではないため、求める追跡位置に誤差が蓄積されていないという効果がある。なお、本発明における直交検波の参照周波数ｆは、一般的には送信パルスの中心周波数や受信信号の搬送波周波数に近い周波数を用いるが、送信パルスの中心周波数や受信信号の搬送波周波数とは関係なく自由に設定することができる。また、本発明では、あらかじめ決められた単一周波数ｆの参照信号に対する位相を求められればよく、位相検出手段は直交検波に限るものではない。例えば、領域を区切ったフーリエ変換などによって位相を求めてもよい。さらに、式（７）では、距離方向の単位を長さの単位としたが、式（１）を用いて送信時間を基準とした時間の単位とすることができ、その場合には、式（７）の移動直線は、初期位置をｔ１とすると、式（８）のように表すことができる。【００６１】  θ＝−２πｆ（ｔ−ｔ１）＋θ１（ｔ１）      ・・・（８）【００６２】  次に、図５、７、８および９を参照して、本発明による位置追跡方法の具体的な手順を説明する。まず、ステップＳ３０１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）を得る。次にステップＳ３０２に示すように、受信信号ｙ１（ｘ）の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行う。次にステップＳ３０３に示すように、得られた複素受信信号に逆正接演算を行うことによって、波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相曲線θ１（ｘ）を求める。ここで得られた位相曲線は図８に示すように、−πとπの間で不連続となる場合があるため、図８において点線で示したように±２πの加算を行い、位相曲線が連続するように補正する。また、被計測物の位置を追跡するために、以下において説明するように、繰り返して波動を照射し、位相曲線を求める。このため、図９に示すように、ある位相曲線と直前に求めた位相曲線との位相差が、概ね±π以内となるように位相曲線全体に±２ｎπ（ｎは正の整数）の加算を行う。図９に示すように、直前の位相曲線をθ１（ｘ）とすると、今求めるべき位相曲線θ２’（ｘ）はθ１（ｘ）に対してπ以上の位相差を有している。このため、θ２’（ｘ）全体に−２π��加算（２πを減算）したθ２（ｘ）を正しい位相曲線とする。【００６３】  次に、ステップＳ３０４に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。具体的には、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３０７に示すように、受信信号中の初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３０７が実行される。計測点は１つでもよく、複数であってもよい。例えば図５において、距離３．７５ｍｍ、４．１ｍｍおよび４．５ｍｍ付近に初期位置Ｘ１、Ｘ２およびＸ３を設定し、それぞれ計測点を割り当てる。【００６４】  次に、ステップＳ３０８に示すように、位相曲線θ１（ｘ）上の初期位置を通り、参照信号の周波数ｆおよび波動の伝播速度Ｃで定まる移動直線（式（７））を決定する。たとえば、図５において、位相曲線θ１（ｘ）上の初期位置Ｘ１、Ｘ２およびＸ３を通り、傾き−４πｆ／Ｃを有する直線をそれぞれ決定する。【００６５】  次に、再びステップＳ３０１、Ｓ３０２およびＳ３０３を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号から波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相曲線θ２（ｘ）を求める。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３０４からステップＳ３０５へ進む。そして、今求めた位相曲線θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。ステップＳ３０６に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、新しい計測点の位置を決定する。【００６６】  以降、ステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５およびＳ３０６を繰り返し、波動の被計測物への照射、位相曲線の決定、移動直線と位相曲線との交点の算出、計測点の位置の決定を繰り返す。【００６７】  また、適当な間隔で計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を出力する。これにより、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出するたびに計測点の位置を初期化し、初期化された位置を通る移動直線が求められる。【００６８】  特許文献２に開示されているように血管壁の弾性率を計測する場合、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号には、例えば心電計（ＥＣＧ）のＲ波などによる心拍同期信号を用いることができる。また、特許文献２では、計測点の初期位置は超音波の音響線上である距離方向において等間隔に複数点設定する。このような手順を繰り返し行うことで、正確に被検体組織を追跡することができる。【００６９】  次に、具体的な位相曲線の算出方法を説明する。本発明による位置追跡方法を用いて位置を追跡する場合、実際の装置においては、受信信号を直交検波の前または後でサンプリングし、デジタル信号として処理を行ってもよい。このため、得られる位相曲線は連続した曲線ではなく、波動の進行方向において所定の間隔で設定されたサンプリング点における受信信号の参照信号に対する位相を示す位相データ群となる。一般的に、サンプリング点は、固定しており、被計測物の位置を追跡する間も移動しない。【００７０】  まず、図１０に示すように、計測点の追��位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合、あるいは第１回目の受信信号から位相曲線θ１（ｘ）を算出する場合には、受信信号を直交検波し、得られた複素受信信号に逆正接演算を行うことによって、サンプリング点Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄにおける参照信号に対する位相を求める。図１０において、位相曲線θ１（ｘ）上の白丸が（○）サンプリング点である。前述したように位相曲線θ１（ｘ）は実際にはサンプリング点においてのみデータが存在する。つまり、位相データ群である。【００７１】  第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）を求める場合、各サンプリング点における第１回目の受信信号から得られた位相曲線を示す第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）、θ１（Ｘｂ）、θ１（Ｘｃ）およびθ１（Ｘｄ）と、第２回目の受信信号の位相との位相差Δφａ、Δφｂ、ΔφｃおよびΔφｄをそれぞれ求める。位相差は直交検波後の第２回目の複素受信信号と１回目の複素受信信号の複素共役との積に対して逆正接演算を行うことにより求めることができる。次に、図１０において矢印で示すように、各サンプリング点における第１回目の受信信号から得られた位相曲線を示す第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）、θ１（Ｘｂ）、θ１（Ｘｃ）およびθ１（Ｘｄ）に求めた位相差Δφａ、Δφｂ、ΔφｃおよびΔφｄを加算する。これにより、θ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）、θ２（Ｘｃ）およびθ２（Ｘｄ）からなる位相曲線θ２（ｘ）を示す第２位相データ群を得ることができる。このとき、被計測物の移動が部分的に速いと位相が−πと＋πとの間で不連続となる場合がある。この場合には、図８および図９を参照して説明したように、±２πの加算を行って位相が連続するように補正する。同様に、第３位相データ群を求める場合には、第２回目の受信信号と第３回目の受信信号の位相差を第２位相データ群に加算する。以下同様である。【００７２】  また、他の方法によって、位相曲線θ２（ｘ）を求めてもよい。図１１に示すように、第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）を求める場合、第１回目の受信信号から得られた第１位相データ群のいずれかのサンプリング点における位相と、第２回目の受信信号のそのサンプリング点における位相との位相差を求める。例えば、サンプリング点Ｘａにおいて位相差Δφａを求める。次にサンプリング点Ｘａにおける第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）に位相差Δφａを加算することにより、第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）のサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）を求めることができる。【００７３】  続いて、位相曲線θ２（ｘ）において隣接するサンプリング点間の位相差Δφｂ’、Δφｃ’およびΔφｄ’を求め、位相曲線θ２（ｘ）のサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）に順に加算することによって、θ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）、θ２（Ｘｃ）およびθ２（Ｘｄ）からなる位相曲線θ２（ｘ）を示す第２位相データ群を得ることができる。同様に、第３位相データ群を求める場合には、いずれかのサンプリング点における第２回目の受信信号と第３回目の受信信号の位相差からその位置の第３位相データを求め、第３回目の受信信号における、隣接するサンプリング点間の位相差を加算することにより第３位相データ群を求める。以下同様��ある。【００７４】  次に、図１２を参照しながら、位相曲線と移動直線との交点の求め方の一例を説明する。位相曲線は前述したように、サンプリング点における位相のみが求められた位相データ群である。位相曲線θ１を算出した時、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号が検出されたとすると、初期化位置Ｘ１およびＸ２に計測点が設定される。このとき、初期化位置がＸ１のようにサンプリング点に一致している場合には、距離−位相平面で（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通る移動直線１が算出される。【００７５】  初期化位置がＸ２に示すようにサンプリング点に一致しない場合、前後（図中では左右）のサンプリング点ＸｄおよびＸｅの間は位相が直線的に変化するとして直線を仮定し、その直線上のＸ２の位置における位相を求め、距離−位相平面でその位置を通る位相直線２を算出する。【００７６】  次の受信信号に基づいて、位相曲線θ２（ｘ）を示す位相データ群を求めた後、移動直線と、位相曲線θ２（ｘ）との交点を算出する。このとき、位相曲線θ２（ｘ）上においてサンプリング点が連続しているわけではないので、ほとんどの場合、移動直線との交点とサンプリング点とは一致しない。このため、サンプリング点の間は位相が直線的に変化するとして直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を移動先とする。図１２に示すように、位相曲線θ２（ｘ）上のサンプリング点ＸａおよびＸｂを２点として直線を仮定し、求めた直線と移動直線１との交点Ｘ１’を求める。同様に、位相曲線θ２（ｘ）上のサンプリング点ＸｄおよびＸｅを２点として直線を仮定し、求めた直線と移動直線２との交点Ｘ２’を求める。図１２に示すように、計測点Ｘ１の移動量ΔＸ１は計測点Ｘ２の移動量ΔＸ２よりも大きい。つまり、この計測物は伸張している。このように、本発明では図５に示すような対象物全体が平行移動する場合に限らず、対象物が波動の進行方向に対して圧縮あるいは伸張していても、各計測点の位置を正確に追跡することができる。【００７７】  なお、位相データ群から位相曲線を近似する補間方法は、一次直線に限られず、最小二乗法を用いた曲線、スプライン曲線など、すべての補間方法を適用することが可能である。【００７８】  このようなデジタル信号処理を行う場合の本発明による位置追跡方法を、図１２および図１３を参照しながら、さらに説明する。まず、ステップＳ３５１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）を得る。次にステップＳ３５２に示すように、受信信号ｙ１（ｘ）の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行う。直交検波の前あるいは後でサンプリングを行うことによって、得られた複素受信信号はデジタルの複素データ群となる。以降の信号処理はすべてデジタルで行われる。【００７９】  次にステップＳ３５３に示すように、得られた複素データ群を用いて、位相データ群θ１（ｘ）を求める。直前に位相データ群を求めていない場合には、複素データ群に逆正接演算を行うことによって、各サンプリング点における位相を示す位相データ群を求める。直前の位相データ群を求めている場合には、図１０または図１１を参照して説明した方法を用いて、位相データ群を求める。【００８０】  次に、ステップＳ３５４に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３５８に示すように、初期位置Ｘ１に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３５８が実行される。計測点は１つでもよく、複数であってもよい。次にステップＳ３５９に示すように、位相データ群θ１（ｘ）上の計測点の位置である初期位置の位相値を前述した方法により算出する。さらに、ステップＳ３６０に示すように、位相データ群θ１（ｘ）上の計測点の位置である初期位置を通り、参照信号の周波数ｆおよび波動の伝播速度Ｃで定まる傾きを有する移動直線（式（７））を決定する。【００８１】  ここで求められた位相データ群θ１（ｘ）は、ステップ３６１に示すように、１回前の位相データ群としてメモリに記憶される。また、直交検波の結果である複素データ群は、ステップ３６２に示すように、１回前の複素データ群としてメモリに記憶される。【００８２】  次に、再びステップＳ３５１、Ｓ３５２およびＳ３５３を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号から波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相データ群θ２（ｘ）を求める。位相データ群θ２は、位相データ群θ１（ｘ）を用い、図１０または図１１を参照して説明した方法により、求められる。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３５４からステップＳ３５５へ進む。【００８３】  ステップ３５５に示すように、位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は前述した通りである。ステップＳ３５６に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、新しい計測点の位置を決定する。ここで求められた位相データ群θ２（ｘ）は、ステップ３６１に示すように、１回前の位相データ群としてメモリに記憶される。また、複素データ群は、ステップ３６２に示すように、１回前の複素データ群としてメモリに記憶される。【００８４】  以降、ステップＳ３５１、Ｓ３５２、Ｓ３５３、Ｓ３５４、Ｓ３５５、Ｓ３５６、Ｓ３６１およびＳ３６２を繰り返し、波動の被計測物への照射、位相データ群の決定、移動直線と位相データ群との交点の算出、計測点の位置の決定を繰り返す。また、適当な間隔で計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を出力する。これにより、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出するたびに計測点の位置を初期化し、初期化された位置を通る移動直線が求められる。【００８５】（第２の実施形態）
第１の実施形態の方法によれば、移動直線の算出は計測点の位置を初期化する場合にのみ算出する。つまり、移動直線は計測点の位置を初期化したときの位相曲線に基づいて算出されている。これは、移動直線と位相曲線との交点から追跡位置を算出するためには、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線との位相関係が保たれている必要があることを意味する。このため、図１０に示すように、全サンプリング点の位相差を１回前の位相データ群に順次加算する、あるいは、図１１に示すように、あるサンプリング点の位相差を１回前のサンプリング点に加算して基準となるサンプリング点を算出する、という方法で、計測点の位置を初期化したときの位相曲線に対する最新の位相曲線の位相関係を保っている。つまり、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線との間には何本かの位相曲線が存在し、これら位相曲線間の位相差を累積したものが、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線の位相関係を示す。【００８６】  これに対し、本実施形態では位相曲線を求めるたびに移動直線も算出する。図１４および図１５を参照して本実施形態による位置追跡方法を説明する。以下、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号を検波することにより得られる複素受信信号、位相曲線、などについても同様である。信号処理をデジタルで行う場合には、複素受信信号および位相曲線は複素データ群および位相データ群である。【００８７】  まずステップＳ３７１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３７２に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素受信信号を得る。以下、本実施形態では、デジタル信号処理を行うため、直交検波の前あるいは後でサンプリングを行なっており、得られた第２の複素受信信号はデジタルの第２の複素データ群となっている。【００８８】  次に、ステップＳ３７３に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３８０に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３８０が実行される。図１５では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。次に、ステップＳ３８１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。【００８９】  次に、再びステップＳ３７１およびＳ３７２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波し、第２の複素データ群を求める。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３７３からステップＳ３７４へ進む。【００９０】  ステップ３７４に示すように、メモリに記憶した第１��複素データ群に対し逆正接演算を行い、第１の位相データ群（第１の位相曲線）を求める。図１５では、第１の位相データ群は、θ１（ｘ）として示されている。ステップＳ３７５に示すように、第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。具体的には、位置Ｘ１の前後のサンプリング点θ１（Ｘｂ）およびθ１（Ｘｃ）を通る直線を仮定し、線形補間によりＸ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。【００９１】  続いてステップＳ３７６に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群上の計測点（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線Ｌを求める。次にステップＳ３７７に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）を算出する。第２の位相データ群の算出方法は、第１の実施形態において図１０あるいは図１１を参照して説明したように、第２の位相データ群θ２（ｘ）は第１の位相データ群θ１（ｘ）に基づいて算出する。【００９２】  次にステップ３７８に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は図１２を参照して説明した通りである。交点は、図１５では（Ｘ１’，θ２（Ｘ１’））で示される。ステップＳ３７９に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、計測点はＸ１からＸ１’へ移動する。【００９３】  次に、ステップＳ３８１に示すように、第２の複素データ群を第１の複素データ群として、メモリに記録さする。【００９４】  以降、ステップＳ３７１からＳ３７９およびＳ３８１を繰り返す。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波し、第２の複素データ群を求める。ステップ３７４に示すように、メモリに記憶した第１の複素データ群に対し逆正接演算を行い、第１の位相データ群（第１の位相曲線）を求める。図１５では、第１の位相データ群は、θ１’（ｘ）として示されている。【００９５】  メモリに記憶されていた第１の複素データ群は、直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）の算出に用いられた１回前の第２の複素データ群である。しかし、直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）は、第１の位相データ群θ１（ｘ）に基づいて、図１０あるいは図１１に示す方法によって算出されているのに対して、第１の位相データ群θ１’（ｘ）は、メモリに記憶した第１の複素データ群に対し逆正接演算を行い求められる。このため、位相が異なる可能性があり、第１の位相データ群θ１’（ｘ）と直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）とは必ずしも一致しない。【００９６】  次に、ステップＳ３７５に示すように、第１の位相データ群θ１’（ｘ）上の計測点の位置Ｘ１’における位相θ１’（Ｘ１’）を求める。具体的には、位置Ｘ１’の前後のサンプリング点θ１’（Ｘｂ）およびθ１’（Ｘｃ）を通る直線を仮定し、線形補間によりＸ１’における位相θ１’（Ｘ１’）を求める。【００９７】  続いてステップＳ３７６に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群θ１’（ｘ）上の計測点（Ｘ１’，θ１’（Ｘ１’））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線Ｌ’を求める。次にステップＳ３７７に示すように、第２の位相データ群θ２’（ｘ）を算出する。第２の位相データ群θ２��（ｘ）は、前述したように、第１の位相データ群θ１’（ｘ）に基づいて算出する。【００９８】  次にステップ３７８に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は図１２を参照して説明した通りである。交点は、図１５では（Ｘ１’’，θ２’（Ｘ１’’））で示される。ステップＳ３７９に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、計測点はＸ１’からＸ１’’へ移動する。【００９９】  このように、本実施形態によれば、一回前の位相曲線に合わせて移動直線を毎回計算し直すため、最新の位相曲線と２回以上前の位相曲線の位相関係は必要ない。これにより、途中で発生したノイズや誤差が後々まで影響を及ぼすことを少なくすることができるという効果が得られる。【０１００】  以下、図１６および図１７を参照しながら、本実施形態による位置追跡方法を簡略化した方法を説明する。以下の説明においても、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号に対応して得られる複素受信信号、複素データ群、位相曲線、位相データ群などについても同様である。まずステップＳ３１０に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３１１に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素データ群を得る。【０１０１】  次に、ステップＳ３１２に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３１３に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３１３が実行される。図１７では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。ステップＳ３２１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。【０１０２】  次に、再びステップＳ３１０、Ｓ３１１およびＳ３１２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波する。これにより第２の複素データ群が得られる。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３１２からステップＳ３１４へ進む。【０１０３】  ステップＳ３１４に示すように、第１の複素データ群から第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。具体的には、まず、前後のサンプリング点ＸｂとＸｃの複素データ群を逆正接演算して位相データθ１（Ｘｂ）とθ１（Ｘｃ）を求める。θ１（Ｘｂ）とθ１（Ｘｃ）の間は直線を仮定し、線形補間によりＸ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。このとき、図１７に示すように、計測点位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃの位相θ１（Ｘｃ）を０とおいてもよい。続いてステップＳ３１５に示すように、距離−位相平面上で、（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線を求める。【０１０４】  次に、ステップＳ３１６に示すように、計測点位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃにおける第１および第２の受信信号の値である位相データθ１（ｘ）と位相データθ２（ｘ）またはθ２’（ｘ）との位相差Δφを求める。具体的には、サンプリング点Ｘｃにおける第１の複素データ群と第２の複素データの複素共役の積を逆正接演算して、位相差Δφを求める。ステップＳ３１７、Ｓ３１８、Ｓ３１８’に示すように、位相差Δφが正である場合には、計測点の移動先は距離が小さくなる方向である。図１７ではθ２（ｘ）がこのパターンに相当し、計測点位置Ｘ１から左側に向かって、交点を探索する。図１７に示すように第２の位相データ群のサンプリング点ＸｃとＸｂとの位相差Δφ１を求める。具体的には、第２の複素データのサンプリング点ＸｂとＸｃの複素共役の積を逆正接演算して、位相差Δφ１を求める。第１の位相データ群のサンプリング点Ｘｃにおける位相θ１（Ｘｃ）に位相差Δφを加算することによって第２の位相データ群のサンプリング点Ｘｃにおける位相θ２（Ｘｃ）が求まる。また、さらに位相差Δφ１を加算することによりサンプリング点Ｘｂにおける位相θ２（Ｘｂ）が求まる。【０１０５】  θ２（Ｘｂ）とθ２（Ｘｃ）との間に直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を求める。交点がサンプリング点ＸｂとＸｃとの間にない場合には、第２の受信信号のサンプリング点ＸｂとＸａとの位相差Δφ２を求め、位相θ２（Ｘｂ）に位相差Δφ２を加算することによりサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）が求まる。θ２（Ｘａ）とθ２（Ｘｂ）との間に直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を求める。交点がＸａとＸｂ間にない場合には、さらに距離が小さくなる方向に、同様の処理を行い、交点Ｘ１’を求める。ステップＳ３２０に示すように、求めた交点Ｘ１’の位置を次の計測点の位置と決定する。【０１０６】  ステップＳ３１９、Ｓ３１９’に示すように、位相差Δφが負である場合には、計測点の移動先は距離が大きくなる方向である。図１７ではθ２’（ｘ）がこのパターンに相当し、計測点位置Ｘ１から右側に向かって、Ｘｂ−Ｘｃ間、Ｘｃ−Ｘｄ間の順で第２の位相データ群θ２’（ｘ）を求め、交点を探索し、ステップＳ３２０に示すように、求めた交点Ｘ１’の位置を次の計測点の位置と決定する。【０１０７】  次に、ステップＳ３２１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。このような方法によって、図７に示すように全てのサンプリング点の位相を求めることなく、位相差Δφの符号に応じて位相曲線の一部、具体的には、必要な位相のみを求めつつ、計測点の移動先を求めることができる。このため、計算量を削減できる。特に、多くの計算量を必要とする逆正接演算を削減することができる。【０１０８】  なお、図１６および図１７を参照して説明した手順では、図１１に示す手順で位相曲線上の一部分のサンプリング点のデータを求めていることになる。第１の位相曲線θ１（ｘ）がある程度求まっている場合には、図１１に示す手順の替わりに、図１０に示す手順で位相曲線上のサンプリング点のデータを求めてもよい。【０１０９】  次に、図１８および図１９を参照しながら、図１６および図１７を参照して説明した位置追跡方法をさらに簡略化した他の手順を説明する。以下の説明でも、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号に対応して得られる複素受信信号、複素データ群、位相曲線、位相データ群などについても同様である。まずステップＳ３３０に示すよう、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３３１に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素データ群を得る。【０１１０】  次に、ステップＳ３３２に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３３３に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３３３が実行される。図１９では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。次に、ステップＳ３３９が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。【０１１１】  次に、再びステップＳ３３０、Ｓ３３１およびＳ３３２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波する。これにより、第２の複素データ群が得られる。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３３２からステップＳ３３４へ進む。【０１１２】  ステップＳ３３４に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１に最も近いサンプリング点（Ｘｃ，θ１（Ｘｃ））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線を求める。次に、第２の複素データ群から第２の位相データ群を算出し、移動直線との交点を算出する。ステップＳ３３５に示すように、位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃにおける第２の位相データ群と、第１の位相データ群との位相差Δφを求める。ステップＳ３３６に示すように、第２の位相データ群から、サンプリング点ＸｃとＸｂの位相差Δφ２およびサンプリング点ＸｃとＸｄの位相差Δφ１を求める。位相差Δφ、Δφ１、Δφ２から、最小２乗法などを用いて、Ｘｃ付近の第２の位相データ群θ２（ｘ）の近似直線を算出する。【０１１３】  ステップＳ３３７に示すように、この近似直線と移動直線との交点を求める。ステップＳ３３８に示すように、交点位置と計測点の位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃの間の距離ΔＸを移動量とし算出する。初期位置Ｘ１にΔＸを加算することにより、計測点の次の位置であるＸ１’が求まる。次に、ステップＳ３３９が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。ステップＳ３３０、Ｓ３３１、Ｓ３３２，Ｓ３３４からＳ３３８，Ｓ３３９を繰り返し実行することにより、より少ない計算量で計測点の位置を追���することができる。特に、多くの計算量を必要とする逆正接演算を削減することができる。【０１１４】  なお、近似直線を求める方法は３点から最小２乗法を用いる方法に限らず、２点から近似直線を求めてもよいし、さらに多くの点を用いてもよい。また、直線近似に限らず、高次曲線や他の曲線としてもよい。さらに、Δφの符号によって、Δφが正の場合には移動先は距離が小さくなる方向なので、直前位置Ｘ１より距離が小さくなる方向、つまりθ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）およびθ２（Ｘｃ）を用い、Δφが負の場合には移動先は距離が大きくなる方向なので、直前位置Ｘ１より距離が大きくなる方向、つまりθ２（Ｘｂ）とθ２（Ｘｃ）とθ２（Ｘｄ）を用いるなど区別してもよい。【０１１５】（第３の実施形態）
これまで説明してきた本発明の位置追跡方法は、音波や電波、光波、レーザーなどを用いて種々の移動する被計測物の位置を追跡する方法に応用することが可能である。以下、本発明の位置追跡方法を利用した、被検体組織の組織特性、特に弾性率を計測する超音波診断装置を説明する。【０１１６】  図１７は、本発明による超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。図１７に示すように、超音波診断装置は、送信部１０２、受信部１０３、断層画像処理部１０４、組織追跡部１０５、画像合成部１０６、弾性率算出部１０８、メモリ１２０、１２１を備えている。また、これら構成要素を制御するための制御部１００を備えている。図示していないが、制御部１００には、キーボードやトラックボール、スイッチ、ボタン、キーといった入力手段や、ＬＣＤディスプレイなどの出力手段も接続されている。【０１１７】  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計測物である被検体に照射するとともに、被検体内部から反射してきた超音波エコーを電気信号に変換する。探触子１０１内には複数の圧電変換素子が配置され、使用する圧電変換素子の選択および、圧電変換素子に電圧与えるタイミングや電圧を個々に変化させることによって送受信する超音波の走査線位置、偏向角およびフォーカスを制御する。【０１１８】  受信部１０３は、受信信号を増幅するとともに、各圧電変換素子で受信された信号に適切な遅延を加えて加算することで定められた位置（フォーカス）または方向（偏向角）からの超音波のみを検出（ビームフォーミング）する。【０１１９】  断層画像処理部１０４は、フィルタ、検波器、対数増幅器、走査変換器などからなり、受信信号の主に振幅を解析して、被検体の内部構造を画像化する。【０１２０】  組織追跡部１０５は、送信部１０２および受信部１０３と連動し、本発明による位置追跡方法を用いて、超音波の音響線の方向である超音波の送受信方向に平行な方向の被検体組織に設定された複数の計測点の動きを追跡する。組織追跡部１０５は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＣＰＵ、メモリなどを含み、本発明による位置追跡方法の各ステップを実行するためのプログラムが記録されるとともに、必要に応じてプログラムが読み出され、実行される。【０１２１】  血圧計１１１は、被検体の血圧を計測し、計測した血圧値を弾性率算出部１０８に出力する。弾性率算出部１０８は追跡した被検体組織の動きから式（３）で示される歪み量を計算し、得られた歪み量と血圧値から、式（４）で示される弾性率を算出するとともに、その弾性率を数値や２次元分布画像として出力する。画像合成部１０６は、少なくとも断層画像と弾性率画像や弾性率値のいずれか一方を合成し、モニタ１０７に表示する。メモリ１２１は追跡位置情報、つまり被検体組織の動き、または歪み量、弾性率の少なくともいずれかを記憶し、超音波送受信停止時（以下フリーズ状態という）に弾性率値を再計算する際に読み出される。メモリ１２０は断層画像を記憶し、フリーズ状態のときに弾性率に同期した断層画像が読み出される。【０１２２】  図１８は、モニタ１０７に表示される画面の一例であって、血管壁の弾性率を計測した結果の一例を示している。図１８において、モニタ上には血管壁のモノクロ断層画像２００に重畳して、対応する部位の弾性率の分布を表す二次元弾性率画像２０１がカラーで表示される。二次元弾性率画像２０１は、血管壁の前壁外膜２２０、前壁中膜２２１、前壁内膜２２２、血管内腔２２３、後壁内膜２２４、後壁中膜２２５および後壁外膜２２６が含まれるように観察領域が設定される。【０１２３】  超音波送受信時（以下ライブ状態という）は、モノクロ断層画像２００は従来の超音波診断装置同様に数１０フレーム／秒ごとに更新表示される。一方、弾性率画像２０１は１心拍に１回更新表示される。フリーズ状態では、メモリ１２１より被検体組織の動き情報または歪み量、弾性率が読み出され、それをもとに弾性率が再計算されて表示されるとともに、メモリ１２０よりそのときの弾性率に同期した断層画像が読み出されて表示される。【０１２４】  モノクロ断層画像２００は、反射強度に応じたモノクロ諧調で表示されており、反射強度を示すスケール２０２が合わせて示されている。また、弾性率画像２０１は、弾性率の値に応じた色調で表示されており、弾性率の値を示すスケール２０３が合わせて示される。また、モノクロ断層画像２００の下方には、心電波形などの生体信号波形２０４が示されている。【０１２５】  本発明によれば、被検体内に設定した計測点の位置を正確に追跡できるため、被検体内の各部の弾性率およびその分布を正確に求めることができる。したがって、本発明による超音波診断装置を用いることによって、動脈血管壁の硬化の度合いやその分布を測定したり、動脈血管壁に生じた病変を発見することが可能となる。【０１２６】  なお、本発明に示す追跡方法によれば、正確な被検体組織の追跡が行えるので、最終的に計測される値は弾性率や歪み量に限るものではなく、これ以外の計測指標、例えば、粘性率μや、動脈硬化診断に用いられている内中膜複合体厚（ＩＭＴ）、局所的な脈波伝播速度（ＰＷＶ）などの指標や、心臓の収縮拡張機能なども高い精度で計測することが可能である。【０１２７】  本発明による位置追跡方法は医用の超音波診断装置に限られず、種々の被測定対象物の位置を追跡する方法として様々な分野へ適用することが可能である。【０１２８】  例えば超音波を用いる探傷装置や非破壊検査装置、魚群探知機、ソナー、電磁波を用いる航空機管制レーダーや気象観測レーダー、軍事用レーダー、可視、赤外、紫外線などのレーザー光を用いた距離計や変位計など、あらゆる波動を用いたあらゆる物体追跡装置に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】  本発明による位置追跡方法は、上記超音波診断装置をはじめ、種々の被測定対象物の位置を追跡する方法として様々な分野へ適用することが可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月5日(2007.3.5)
【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】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す初期位相曲線を算出するステップ（Ａ）と、
前記波動の進行方向に初期位置を設け、前記初期位置に計測点を割り当てるステップ（Ｂ）と、
前記初期位相曲線上の初期位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｃ）と、
前記被計測物に対して波動を複数回照射することにより、前記参照信号に対する前記受信信号の位相変化を示す位相曲線をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記各位相曲線との交点を前記計測点が移動した位置としてそれぞれ求めるステップ（Ｄ）と、
を包含する位置追跡方法。
【請求項２】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、最新の受信信号と前記最新の受信信号から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線に加算することによって算出する請求項１に記載の位置追跡方法。
【請求項３】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる最新の受信信号と最新から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記最新の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する請求項１に記載の位置追跡方法。
【請求項４】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｃ）における初期位置の位相は、複数の位相のサンプリングデータの値をもとに、補間により求める請求項１から３のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項５】
前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、ステップ（Ｄ）における交点の算出は、複数の位相のサンプリングデータから求めた近似直線または近似曲線と前記移動直線との交点を求める請求項１から４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項６】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、
前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、
前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、
前記第１の位相曲線上の第１の位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、
前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、
前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を前記計測点が移動した第２の位置として求めるステップ（Ｆ）と、
を包含し、
前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置としてステップ（Ｂ）からステップ（Ｅ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する位置追跡方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号から前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線に加算することによって算出する請求項６に記載の位置追跡方法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記第２の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する請求項６に記載の位置追跡方法。
【請求項９】
前記ステップ（Ｅ）において、前記複数のサンプリング点のうちの１つは、前記計測点に最も近接したサンプリング点である請求項８に記載の位置追跡方法。
【請求項１０】
前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差の符号に応じて、前記第２の位相曲線の一部をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記第２の位相曲線の一部との交点を前記計測点が移動した位置として求める請求項９に記載の位置追跡方法。
【請求項１１】
前記ステップ（Ｂ）において、前記第１の位相曲線は前記第１の受信信号のみに基づいて算出される請求項６から１０のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１２】
前記ステップ（Ｂ）は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点における位相を求めることによって前記第１の位相曲線の一部を求める請求項６から１１のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１３】
被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、
被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、
前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、
前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、
前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうち、前記第１の位置に最も近接したサンプリング点を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、
前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、
前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を求め、前記交点と前記第１の位置に最も近接したサンプリング点との距離を前記計測点の位置に加算することによって得られる第２の位置を前記計測点の移動後の位置として決定するステップ（Ｆ）と、
を包含し、
前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置として前記ステップ（Ｂ）からステップ（Ｆ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する位置追跡方法。
【請求項１４】
前記ステップ（Ｅ）は、
前記第１の位置に最も近接したサンプリング点において得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求めるステップ（Ｅ１）と、
前記ステップ（Ｅ１）において求めた位相差を、前記第１の位相曲線上の前記最も近接したサンプリング点における位相に加算することによって、前記最も近接したサンプリング点における第２の受信信号の位相を求めるステップ（Ｅ２）と、
前記最も近接したサンプリング点に隣接する複数のサンプリング点との位相差を求めるステップ（Ｅ３）と、
前記ステップ（Ｅ２）において求めた位相および前記ステップ（Ｅ３）において求めた位相差に基づいて、近似直線または近似曲線を前記第２の位相曲線として求めるステップ（Ｅ４）と、
を含む請求項１３に記載の位置追跡方法。
【請求項１５】
距離−位相平面の距離軸の単位が長さの単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとし、前記波動の伝播速度をＣとした場合、前記移動直線の傾きは−４πｆ／Ｃである請求項１から１４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１６】
距離−位相平面の距離軸の単位が受信時間の単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとした場合、前記移動直線の傾きは−２πｆである請求項１から１４のいずれかに記載の位置追跡方法。
【請求項１７】
被計測物に対して波動を照射する送信部と、
前記被計測物による反射波を受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記送信部および前記受信部と連動し、請求項１から１６のいずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部と、
を備えた被計測物の位置追跡装置。
【請求項１８】
探触子を用いて被計測物に対して超音波を送信する送信部と、
前記被計測物から得られる反射波を前記探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、
前記送信部および前記受信部と連動し、請求項１から１６のいずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部と、
を備え、追跡部で求めた計測点の位置に基づき、前記被計測物の形状特性および性状特性の少なくとも一方を計測する超音波診断装置。
【請求項１９】
前記性状特性は、前記被計測物の歪み量、弾性率、粘性率のいずれかである請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
前記被計測物に加わる応力変化に関する信号を受け取り、前記追跡部で求めた計測点の位置から前記被計測物の弾性率を求める弾性率算出部をさらに備えた請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２１】
前記被計測物は血管壁であり、前記応力変化に関する信号は、血圧波形である請求項２０に記載の超音波診断装置。
【請求項２２】
前記被計測物は血管壁であり、前記性状特性は、内中膜複合体厚（ＩＭＴ）および脈波速度（ＰＷＶ）の少なくとも一方を含む動脈硬化診断指標である請求項１８に記載の超音波診断装置。
【請求項２３】
前記被計測物は心臓であり、前記形状特性は収縮拡張特性である請求項１８に記載の超音波診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に対して繰り返し波動を照射し、反射波動を用いて対象物の位置を追跡する位置追跡方法、位置追跡装置、および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１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、得られたエコー信号を電気信号に変換した受信信号をｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）とする。ｔは送信時刻を０とした受信時間である。探触子からの距離（以下、単に距離という）ｘと送信時刻を基準とした受信信号の受信時間ｔの間には、音速をＣとすると、下記式（１）の関係が成り立つ。
【０００５】
ｔ＝ｘ／（Ｃ／２）                ・・・  （１）
【０００６】
時間の関数である受信信号ｙ１（ｔ）、ｙ２（ｔ）は、式（１）を用いて距離の関数であるｙ１（ｘ）、ｙ２（ｘ）に変換することができる。今、距離Ｘの位置に計測点があり、ΔＴ間に計測点が超音波の進行方向と平行にΔＸ移動したとする。特許文献１によれば、この計測点のΔＴ間の移動量ΔＸを求めるために、ｙ１（Ｘ）およびｙ２（Ｘ）を周波数ｆの参照信号を用いて直交検波する。直交検波により得られた位相差をΔθとすると、以下の式（２）の関係が成り立つ。
【０００７】
ΔＸ＝−Ｃ・Δθ／４πｆ          ・・・  （２）
【０００８】
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。
【０００９】
Ｘ’＝Ｘ＋ΔＸ                    ・・・  （３）
【００１０】
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。例えば、続いて送受信された受信信号をｙ３（ｘ）とすると、ｙ２（Ｘ’）とｙ３（Ｘ’）の間の位相差Δθ’を式（２）に代入し、得られたΔＸ’を式（３）へ代入することによって、２ΔＴ後の計測点の位置Ｘ”を求めることができる。
【００１１】
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２（ａ）に示すように、探触子１０１から被検体３０４の血管壁３０２へ向けて超音波を送信し、血管壁３０２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２（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。
【００１２】
図２（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、動脈中に血液が押し出され、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。
【００１３】
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。
【００１４】
ε＝ΔＷ／Ｗｓ                        ・・・  （４）
【００１５】
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。
【００１６】
Ｅｒ＝ΔＰ／ε＝ΔＰ・Ｗｓ／ΔＷ        ・・・  （５）
【００１７】
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。図２（ａ）に示すように、血管壁３０２中に粥腫３０３が生じている場合、粥腫３０３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。
【００１８】
また、非特許文献１に記載されている粘性率μも本計測により求めることができる。粘性率μは次式で示され、血管壁の組織性状を示す重要な指標である。
【００１９】
Ｐ＝μｄε／ｄｔ＋Ｅε
【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
【非特許文献１】金井浩著、日本音響学会編、「音・振動のスペクトル解析」、コロナ社、ＩＳＢＮ４−３３９−０１１０５−３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１に示された方法では、多くの反射源からのエコーが重なりあった状態で受信されると、受信信号の位相が乱れ、計測点を正確に追跡することができない。特に、生体組織は散乱体であるため、それが原因で正確な追跡が行えず、弾性率などの組織性状を正確に計測することができない場合がある。
【００２１】
本発明では、多くの反射源からのエコーが重なりあい、受信信号の位相が乱れた状態でも、精度よく計測点の位置を追跡できる位置追跡方法、位置追跡装置および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】
【００２２】
本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す初期位相曲線を算出するステップ（Ａ）と、前記波動の進行方向に初期位置を設け、前記初期位置に計測点を割り当てるステップ（Ｂ）と、前記初期位相曲線上の初期位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｃ）と、前記被計測物に対して波動を複数回照射することにより、前記参照信号に対する前記受信信号の位相変化を示す位相曲線をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記各位相曲線との交点を前記計測点が移動した位置としてそれぞれ求めるステップ（Ｄ）とを包含する。
【００２３】
ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、最新の受信信号と前記最新の受信信号から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線に加算することによって算出する。
【００２４】
ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｄ）において、最新の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる最新の受信信号と最新から１回前の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を最新から１回前の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記最新の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する。
【００２５】
ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、前記ステップ（Ｃ）における初期位置の位相は、複数の位相のサンプリングデータの値をもとに、補間により求める。
【００２６】
ある好ましい実施形態では、前記受信信号は離散化および量子化されたデジタルデータであり、ステップ（Ｄ）における交点の算出は、複数の位相のサンプリングデータから求めた近似直線または近似曲線と前記移動直線との交点を求める。
【００２７】
本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、前記第１の位相曲線上の第１の位置を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を前記計測点が移動した第２の位置として求めるステップ（Ｆ）とを包含し、前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置としてステップ（Ｂ）からステップ（Ｅ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する。
【００２８】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号から前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線に加算することによって算出する。
【００２９】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の位相曲線は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうちの１つにおいて得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求め、求めた位相差を前記第１の位相曲線上の前記１つのサンプリング点における位相に加算することによって求めた値に、前記第２の受信信号の深さ方向の位相差を順次加算することにより算出する。
【００３０】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記複数のサンプリング点のうちの１つは、前記計測点に最も近接したサンプリング点である。
【００３１】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）において、前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差の符号に応じて、前記第２の位相曲線の一部をそれぞれ算出し、前記移動直線と前記第２の位相曲線の一部との交点を前記計測点が移動した位置として求める。
【００３２】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｂ）において、前記第１の位相曲線は前記第１の受信信号のみに基づいて算出される。
【００３３】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｂ）は、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点における位相を求めることによって前記第１の位相曲線の一部を求める。
【００３４】
本発明の位置追跡方法は、被計測物に対して波動を繰り返し照射し、被計測物から得られる反射波動に基づく受信信号を解析することによって被計測物に設けた計測点の運動を追跡する位置追跡方法であって、被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第１の受信信号を得るステップ（Ａ）と、前記第１の受信信号の、前記波動の進行方向における参照信号に対する位相変化を表す第１の位相曲線を算出するステップ（Ｂ）と、前記波動の進行方向に第１の位置を設け、前記第１の位置に計測点を割り当てるステップ（Ｃ）と、前記波動の進行方向に設けられた複数のサンプリング点のうち、前記第１の位置に最も近接したサンプリング点を通り、前記参照信号の周波数に基づく値を傾きとする移動直線を決定するステップ（Ｄ）と、前記被計測物に対して波動を照射し、前記参照信号に対する第２の受信信号の位相変化を示す第２の位相曲線を算出するステップ（Ｅ）と、前記移動直線と前記第２の位相曲線との交点を求め、前記交点と前記第１の位置に最も近接したサンプリング点との距離を前記計測点の位置に加算することによって得られる第２の位置を前記計測点の移動後の位置として決定するステップ（Ｆ）とを包含し、前記ステップ（Ｅ）における第２の受信信号および前記ステップ（Ｆ）における前記第２の位置を前記第１の受信信号および前記第１の位置として前記ステップ（Ｂ）からステップ（Ｆ）を繰り返すことにより、計測点の位置を追跡する。
【００３５】
ある好ましい実施形態では、前記ステップ（Ｅ）は、前記第１の位置に最も近接したサンプリング点において得られる前記第２の受信信号と前記第１の受信信号との位相差を求めるステップ（Ｅ１）と、前記ステップ（Ｅ１）において求めた位相差を、前記第１の位相曲線上の前記最も近接したサンプリング点における位相に加算することによって、前記最も近接したサンプリング点における第２の受信信号の位相を求めるステップ（Ｅ２）と、前記最も近接したサンプリング点に隣接する複数のサンプリング点との位相差を求めるステップ（Ｅ３）と、前記ステップ（Ｅ２）において求めた位相および前記ステップ（Ｅ３）において求めた位相差に基づいて、近似直線または近似曲線を前記第２の位相曲線として求めるステップ（Ｅ４）とを含む。
【００３６】
ある好ましい実施形態では、距離−位相平面の距離軸の単位が長さの単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとし、前記波動の伝播速度をＣとした場合、前記移動直線の傾きは−４πｆ／Ｃである。
【００３７】
ある好ましい実施形態では、距離−位相平面の距離軸の単位が受信時間の単位である場合には、前記参照信号の周波数をｆとした場合、前記移動直線の傾きは−２πｆである。
【００３８】
本発明の位置追跡装置は、計測物に対して波動を照射する送信部と、前記被計測物による反射波を受信し、受信信号を生成する受信部と、上記いずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部とを備える。
【００３９】
本発明の超音波診断装置は、探触子を用いて被計測物に対して超音波を送信する送信部と、前記被計測物から得られる反射波を前記探触子を用いて受信し、受信信号を生成する受信部と、前記送信部および前記受信部と連動し、上記いずれかに規定される位置追跡方法を用いて前記被計測物に設定された計測点の位置を追跡する追跡部とを備え、追跡部で求めた計測点の位置に基づき、前記被計測物の形状特性および性状特性の少なくとも一方を計測する。
【００４０】
ある好ましい実施形態において、前記性状特性は、前記被計測物の歪み量、弾性率、粘性率のいずれかである。
【００４１】
ある好ましい実施形態において、超音波診断装置は、前記被計測物に加わる応力変化に関する信号を受け取り、前記追跡部で求めた計測点の位置から前記被計測物の弾性率を求める弾性率算出部をさらに備える。
【００４２】
ある好ましい実施形態において、前記被計測物は血管壁であり、前記応力変化に関する信号は、血圧波形である。
【００４３】
ある好ましい実施形態において、前記被計測物は血管壁であり、前記性状特性は、内中膜複合体厚（ＩＭＴ）および脈波速度（ＰＷＶ）の少なくとも一方を含む動脈硬化診断指標である。
【００４４】
ある好ましい実施形態において、前記被計測物は心臓であり、前記形状特性は収縮拡張特性である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の位置追跡方法によれば、多くの反射源からの反射波動が重なりあった状態で受信され、受信信号の位相が乱れていても、精度よく被計測物中に設定した計測点の動きを正確に追跡することができる。また、本発明の超音波診断装置によれば、被検体組織の歪みや弾性率、粘性率などの組織性状を精度よく計測したり、被検体組織の収縮拡張といった運動機能を精度よく評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
(第１の実施形態)
まず、図３を参照しながら、特許文献１に示された従来の方法における問題点を説明する。図３は、波動（特許文献１では超音波）を送信し、送信される波動の進行方向に配置された２つの点反射源において反射する反射波動を解析した結果を示している。図３の上段は、ある時刻Ｔ＝０において送信した波動の反射波動を電気信号に変換した受信信号ｙ１（ｔ）を式（１）を用いて距離の関数に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）として示している。中段はΔＴ後に再び波動を送信し、同じ点反射源から得られた受信信号ｙ２（ｔ）を、同様に距離の関数ｙ２（ｘ）として示している。受信信号ｙ１（ｘ）およびｙ２（ｘ）には、２つの反射源それぞれからの反射波動である波連ｗ1およびｗ２が含まれる。これら波連の長さよりも２つの点反射源の間隔のほうが短いため、波連ｗ1とｗ２とは重なっている。また、２つの点反射源は同じ速度で送受信源（特許文献１では探触子）に近づいているものとしている。このため、送信時刻を基準とすると、受信信号ｙ２（ｘ）中の波連ｗ１とｗ２は、受信信号ｙ１（ｘ）中の波連ｗ１とｗ２よりも早く受信される。
【００４７】
図３の下段は、これら２つの受信信号ｙ１（ｘ）およびｙ２（ｘ）を、図４に示す検波回路を用いてそれぞれ直交検波を行い、その出力である複素受信信号Ｉ（ｘ）およびＱ（ｘ）に逆正接演算を行うことによって得られた位相θ１（ｘ）およびθ２（ｘ）を示している。直交検波の参照周波数には受信信号の搬送波周波数を用いている。また、位相θｎ（ｘ）が距離方向に連続するように、直交検波によって得られた位相に対して、±２ｎπ（ｎは正の整数）を加え、補正を行っている。このθｎ（ｘ）を位相曲線と呼ぶ。
【００４８】
特許文献１に示す方法では、この２本の位相曲線の同一距離における位相差Δθから式（２）に示した演算を行って移動量ΔＸを求め、式（３）に示すように移動量ΔＸを直前の位置Ｘに加えることにより追跡位置を求める。例えば、ある時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ１に設定した計測点のΔＴ後の距離Ｘ１’は、距離Ｘ１における位相差Δθ１を式（２）に代入して移動量ΔＸ１を求め、この移動量ΔＸ１をＸ１に加算することによって求められる。同様の演算を行うことによって距離Ｘ３に設定した計測点のΔＴ後の距離Ｘ３’を求めることができる。
【００４９】
単一の波連が支配的な個所、つまり、図３における波連ｗ１およびｗ２中にある距離Ｘ１およびＸ３に設定した計測点の移動量ΔＸ１およびΔＸ３は、この方法を用いて正確に求めることが可能であり、これらの計測点の位置を逐次追跡できる。波連ｗ１およびｗ２内では位相が等しいからである。しかし、２つの波連が重なり合った個所、例えば、図３の時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ２に設定した計測点は、正確に追跡することができない。これは、２つの波連の重なりの程度が距離とともに変化するため、位相が平坦ではないこと、および、被計測物の波動の進行方向への移動は受信信号を距離−位相平面に変換した場合には位相の増減だけでないという理由による。例えば、図３の下段に示すように、位相曲線θ１（ｘ）に対し、位相曲線θ２（ｘ）は上方向に移動するだけでなく、左方向にも移動している。このため、位相差Δθ２は位相差Δθ１およびΔθ３に比べ大きく検出され、距離Ｘ２の移動量ΔＸ２が大きく計算される。図３では、被計測物が送受信源に近づいているので、位相曲線θ１（ｘ）に対し、位相曲線θ２（ｘ）は左上方向へ移動しているが、被計測物が送受信源から遠ざかる場合には、位相曲線θ２（ｘ）は右下方向へ移動する。また、波連ｗ２の位相がｗ１よりも進んでいるため、図３の下段では右上がりの曲線となっているが、波連ｗ２の位相がｗ１よりも遅れる、つまり図３の下段の図は右下がりの曲線となることもある。この場合には、移動量ΔＸ２が小さく計算される。このように、送信時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において距離Ｘ２にある計測点は正しく追跡できない。つまり、追跡誤差が発生する。
【００５０】
本発明では、このような追跡誤差を低減することができる。図５を参照しながら、本発明による位置追跡方法を説明する。本発明による位置追跡方法では、被計測物の波動の送受信方向への移動は、受信信号を距離−位相平面に変換した場合には、位相の増減だけではなく、距離方向へも変化し、かつこれらの変化量が連動するという関係を利用する。具体的には、ΔＴ間における被計測物の波動の送受信方向への移動量、つまりΔＴの時間差をもって送受信した受信信号間の波連の移動量と受信信号を直交検波して得られたΔＴ間の位相の変化は式（２）の関係を満たしており、式（２）を変形すると、式（６）が得られる。
【００５１】
Δθ／ΔＸ＝−４πｆ／Ｃ                      ・・・  （６）
【００５２】
図５の上段、中段および下段は、図３と同様の条件でそれぞれ作成した受信信号ｙ１（ｘ）、受信信号ｙ２（ｘ）および位相曲線θ１（ｘ）、θ２（ｘ）を示している。受信信号間は式（６）の関係を満足するはずであるため、時刻Ｔ＝０で送信した波動の受信信号において計測点の初期位置を決定すれば、距離Ｘ１に設定した計測点の動きは、図５の下段に示す距離−位相平面において（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通る傾きが式（６）の直線、つまり式（７）の直線となる。したがって、距離Ｘ１に設定した計測点Ｘ１の動きは、式（７）によって表される直線を満たす。
【００５３】
θ＝−４πｆ（ｘ−Ｘ１）／Ｃ＋θ１（Ｘ１）    ・・・  （７）
【００５４】
以下、この直線を移動直線と呼ぶ。ここで、ｆは直交検波で用いた参照信号の周波数である。
【００５５】
したがって、ΔＴ後の計測点の波動の進行方向における距離Ｘ１’は、式（７）に示す移動直線と位相曲線θ２（ｘ）の交点の距離となる。さらに次の移動先の距離Ｘ”は、式（７）に示す移動直線と位相曲線θ３（ｘ）（不図示）の交点の距離となる。距離Ｘ２およびＸ３についても同様である。図５に示すように、波連の重なり合いに関係なく、受信信号波形の山の部分を正確に追跡できることがわかる。
【００５６】
従来の方法によれば、同一距離における位相差から式（２）を用いて位相差から移動量を求めていたが、波が重なり合い位相が乱れた場合には、移動量に誤差が含まれてしまう。これに対し、本発明による位置追跡方法では、初期位置を決定して、初期位置の移動を表す移動直線、式（７）を位相曲線を規定する距離−位相平面にプロットする。このため、波が重なり合い位相が乱れた場合でも、位相曲線と移動直線との交点として、計測点の移動を求めることができる。
【００５７】
図６は、図３と同じ条件の反射源が一定速度で送受信源へ近づく方向に移動し、ΔＴ間隔で波動の送受信を行ったときの、位相曲線θｎ（ｘ）の推移と、初期位置として距離Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に設定した計測点の移動直線である。計測点は、送信時刻Ｔ＝０のときの位相曲線θ１（ｘ）上において定まる距離および位相を初期位置として定まる。距離Ｘ２に設定した計測点の動きを示す直線をみると、位相が斜めになった個所を正確に追跡できていることから、受信信号において波が重なり合っている個所を追跡できていることがわかる。このように本発明による位置追跡方法によれば、多くの反射源からのエコーが重なりあった状態で受信され、受信信号の位相が乱れた状態でも、精度よく計測点の動きを追跡することができる。
【００５８】
また、本発明による位置追跡方法は特許文献１に示された方法と異なり、移動量を次々加算していくわけではないため、求める追跡位置に誤差が蓄積されていないという効果がある。なお、本発明における直交検波の参照周波数ｆは、一般的には送信パルスの中心周波数や受信信号の搬送波周波数に近い周波数を用いるが、送信パルスの中心周波数や受信信号の搬送波周波数とは関係なく自由に設定することができる。また、本発明では、あらかじめ決められた単一周波数ｆの参照信号に対する位相を求められればよく、位相検出手段は直交検波に限るものではない。例えば、領域を区切ったフーリエ変換などによって位相を求めてもよい。さらに、式（７）では、距離方向の単位を長さの単位としたが、式（１）を用いて送信時間を基準とした時間の単位とすることができ、その場合には、式（７）の移動直線は、初期位置をｔ１とすると、式（８）のように表すことができる。
【００５９】
θ＝−２πｆ（ｔ−ｔ１）＋θ１（ｔ１）        ・・・（８）
【００６０】
次に、図５、７、８および９を参照して、本発明による位置追跡方法の具体的な手順を説明する。まず、ステップＳ３０１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）を得る。次にステップＳ３０２に示すように、受信信号ｙ１（ｘ）の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行う。次にステップＳ３０３に示すように、得られた複素受信信号に逆正接演算を行うことによって、波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相曲線θ１（ｘ）を求める。ここで得られた位相曲線は図８に示すように、−πとπの間で不連続となる場合があるため、図８において点線で示したように±２πの加算を行い、位相曲線が連続するように補正する。また、被計測物の位置を追跡するために、以下において説明するように、繰り返して波動を照射し、位相曲線を求める。このため、図９に示すように、ある位相曲線と直前に求めた位相曲線との位相差が、概ね±π以内となるように位相曲線全体に±２ｎπ（ｎは正の整数）の加算を行う。図９に示すように、直前の位相曲線をθ１（ｘ）とすると、今求めるべき位相曲線θ２’（ｘ）はθ１（ｘ）に対してπ以上の位相差を有している。このため、θ２’（ｘ）全体に−２πを加算（２πを減算）したθ２（ｘ）を正しい位相曲線とする。
【００６１】
次に、ステップＳ３０４に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。具体的には、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３０７に示すように、受信信号中の初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３０７が実行される。計測点は１つでもよく、複数であってもよい。例えば図５において、距離３．７５ｍｍ、４．１ｍｍおよび４．５ｍｍ付近に初期位置Ｘ１、Ｘ２およびＸ３を設定し、それぞれ計測点を割り当てる。
【００６２】
次に、ステップＳ３０８に示すように、位相曲線θ１（ｘ）上の初期位置を通り、参照信号の周波数ｆおよび波動の伝播速度Ｃで定まる移動直線（式（７））を決定する。たとえば、図５において、位相曲線θ１（ｘ）上の初期位置Ｘ１、Ｘ２およびＸ３を通り、傾き−４πｆ/Ｃを有する直線をそれぞれ決定する。
【００６３】
次に、再びステップＳ３０１、Ｓ３０２およびＳ３０３を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号から波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相曲線θ２（ｘ）を求める。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３０４からステップＳ３０５へ進む。そして、今求めた位相曲線θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。ステップＳ３０６に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、新しい計測点の位置を決定する。
【００６４】
以降、ステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５およびＳ３０６を繰り返し、波動の被計測物への照射、位相曲線の決定、移動直線と位相曲線との交点の算出、計測点の位置の決定を繰り返す。
【００６５】
また、適当な間隔で計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を出力する。これにより、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出するたびに計測点の位置を初期化し、初期化された位置を通る移動直線が求められる。
【００６６】
特許文献２に開示されているように血管壁の弾性率を計測する場合、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号には、例えば心電計（ＥＣＧ）のＲ波などによる心拍同期信号を用いることができる。また、特許文献２では、計測点の初期位置は超音波の音響線上である距離方向において等間隔に複数点設定する。このような手順を繰り返し行うことで、正確に被検体組織を追跡することができる。
【００６７】
次に、具体的な位相曲線の算出方法を説明する。本発明による位置追跡方法を用いて位置を追跡する場合、実際の装置においては、受信信号を直交検波の前または後でサンプリングし、デジタル信号として処理を行ってもよい。このため、得られる位相曲線は連続した曲線ではなく、波動の進行方向において所定の間隔で設定されたサンプリング点における受信信号の参照信号に対する位相を示す位相データ群となる。一般的に、サンプリング点は、固定しており、被計測物の位置を追跡する間も移動しない。
【００６８】
まず、図１０に示すように、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合、あるいは第１回目の受信信号から位相曲線θ１（ｘ）を算出する場合には、受信信号を直交検波し、得られた複素受信信号に逆正接演算を行うことによって、サンプリング点Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄにおける参照信号に対する位相を求める。図１０において、位相曲線θ１（ｘ）上の白丸が（○）サンプリング点である。前述したように位相曲線θ１（ｘ）は実際にはサンプリング点においてのみデータが存在する。つまり、位相データ群である。
【００６９】
第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）を求める場合、各サンプリング点における第１回目の受信信号から得られた位相曲線を示す第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）、θ１（Ｘｂ）、θ１（Ｘｃ）およびθ１（Ｘｄ）と、第２回目の受信信号の位相との位相差Δφａ、Δφｂ、ΔφｃおよびΔφｄをそれぞれ求める。位相差は直交検波後の第２回目の複素受信信号と１回目の複素受信信号の複素共役との積に対して逆正接演算を行うことにより求めることができる。次に、図１０において矢印で示すように、各サンプリング点における第１回目の受信信号から得られた位相曲線を示す第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）、θ１（Ｘｂ）、θ１（Ｘｃ）およびθ１（Ｘｄ）に求めた位相差Δφａ、Δφｂ、ΔφｃおよびΔφｄを加算する。これにより、θ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）、θ２（Ｘｃ）およびθ２（Ｘｄ）からなる位相曲線θ２（ｘ）を示す第２位相データ群を得ることができる。このとき、被計測物の移動が部分的に速いと位相が−πと＋πとの間で不連続となる場合がある。この場合には、図８および図９を参照して説明したように、±２πの加算を行って位相が連続するように補正する。同様に、第３位相データ群を求める場合には、第２回目の受信信号と第３回目の受信信号の位相差を第２位相データ群に加算する。以下同様である。
【００７０】
また、他の方法によって、位相曲線θ２（ｘ）を求めてもよい。図１１に示すように、第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）を求める場合、第１回目の受信信号から得られた第１位相データ群のいずれかのサンプリング点における位相と、第２回目の受信信号のそのサンプリング点における位相との位相差を求める。例えば、サンプリング点Ｘａにおいて位相差Δφａを求める。次にサンプリング点Ｘａにおける第１位相データ群の位相θ１（Ｘａ）に位相差Δφａを加算することにより、第２回目の受信信号から位相曲線θ２（ｘ）のサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）を求めることができる。
【００７１】
続いて、位相曲線θ２（ｘ）において隣接するサンプリング点間の位相差Δφｂ’、Δφｃ’およびΔφｄ’を求め、位相曲線θ２（ｘ）のサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）に順に加算することによって、θ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）、θ２（Ｘｃ）およびθ２（Ｘｄ）からなる位相曲線θ２（ｘ）を示す第２位相データ群を得ることができる。同様に、第３位相データ群を求める場合には、いずれかのサンプリング点における第２回目の受信信号と第３回目の受信信号の位相差からその位置の第３位相データを求め、第３回目の受信信号における、隣接するサンプリング点間の位相差を加算することにより第３位相データ群を求める。以下同様である。
【００７２】
次に、図１２を参照しながら、位相曲線と移動直線との交点の求め方の一例を説明する。位相曲線は前述したように、サンプリング点における位相のみが求められた位相データ群である。位相曲線θ１を算出した時、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号が検出されたとすると、初期化位置Ｘ１およびＸ２に計測点が設定される。このとき、初期化位置がＸ１のようにサンプリング点に一致している場合には、距離−位相平面で（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通る移動直線１が算出される。
【００７３】
初期化位置がＸ２に示すようにサンプリング点に一致しない場合、前後（図中では左右）のサンプリング点ＸｄおよびＸｅの間は位相が直線的に変化するとして直線を仮定し、その直線上のＸ２の位置における位相を求め、距離−位相平面でその位置を通る位相直線２を算出する。
【００７４】
次の受信信号に基づいて、位相曲線θ２（ｘ）を示す位相データ群を求めた後、移動直線と、位相曲線θ２（ｘ）との交点を算出する。このとき、位相曲線θ２（ｘ）上においてサンプリング点が連続しているわけではないので、ほとんどの場合、移動直線との交点とサンプリング点とは一致しない。このため、サンプリング点の間は位相が直線的に変化するとして直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を移動先とする。図１２に示すように、位相曲線θ２（ｘ）上のサンプリング点ＸａおよびＸｂを２点として直線を仮定し、求めた直線と移動直線１との交点Ｘ１’を求める。同様に、位相曲線θ２（ｘ）上のサンプリング点ＸｄおよびＸｅを２点として直線を仮定し、求めた直線と移動直線２との交点Ｘ２’を求める。図１２に示すように、計測点Ｘ１の移動量ΔＸ１は計測点Ｘ２の移動量ΔＸ２よりも大きい。つまり、この計測物は伸張している。このように、本発明では図５に示すような対象物全体が平行移動する場合に限らず、対象物が波動の進行方向に対して圧縮あるいは伸張していても、各計測点の位置を正確に追跡することができる。
【００７５】
なお、位相データ群から位相曲線を近似する補間方法は、一次直線に限られず、最小二乗法を用いた曲線、スプライン曲線など、すべての補間方法を適用することが可能である。
【００７６】
このようなデジタル信号処理を行う場合の本発明による位置追跡方法を、図１２および図１３を参照しながら、さらに説明する。まず、ステップＳ３５１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、受信信号ｙ１（ｘ）を得る。次にステップＳ３５２に示すように、受信信号ｙ１（ｘ）の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行う。直交検波の前あるいは後でサンプリングを行うことによって、得られた複素受信信号はデジタルの複素データ群となる。以降の信号処理はすべてデジタルで行われる。
【００７７】
次にステップＳ３５３に示すように、得られた複素データ群を用いて、位相データ群θ１（ｘ）を求める。直前に位相データ群を求めていない場合には、複素データ群に逆正接演算を行うことによって、各サンプリング点における位相を示す位相データ群を求める。直前の位相データ群を求めている場合には、図１０または図１１を参照して説明した方法を用いて、位相データ群を求める。
【００７８】
次に、ステップＳ３５４に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３５８に示すように、初期位置Ｘ１に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３５８が実行される。計測点は１つでもよく、複数であってもよい。次にステップＳ３５９に示すように、位相データ群θ１（ｘ）上の計測点の位置である初期位置の位相値を前述した方法により算出する。さらに、ステップＳ３６０に示すように、位相データ群θ１（ｘ）上の計測点の位置である初期位置を通り、参照信号の周波数ｆおよび波動の伝播速度Ｃで定まる傾きを有する移動直線（式（７））を決定する。
【００７９】
ここで求められた位相データ群θ１（ｘ）は、ステップ３６１に示すように、１回前の位相データ群としてメモリに記憶される。また、直交検波の結果である複素データ群は、ステップ３６２に示すように、１回前の複素データ群としてメモリに記憶される。
【００８０】
次に、再びステップＳ３５１、Ｓ３５２およびＳ３５３を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく受信信号から波動の進行方向における参照信号に対する位相を示す位相データ群θ２（ｘ）を求める。位相データ群θ２は、位相データ群θ１（ｘ）を用い、図１０または図１１を参照して説明した方法により、求められる。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３５４からステップＳ３５５へ進む。
【００８１】
ステップ３５５に示すように、位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は前述した通りである。ステップＳ３５６に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、新しい計測点の位置を決定する。ここで求められた位相データ群θ２（ｘ）は、ステップ３６１に示すように、１回前の位相データ群としてメモリに記憶される。また、複素データ群は、ステップ３６２に示すように、１回前の複素データ群としてメモリに記憶される。
【００８２】
以降、ステップＳ３５１、Ｓ３５２、Ｓ３５３、Ｓ３５４、Ｓ３５５、Ｓ３５６、Ｓ３６１およびＳ３６２を繰り返し、波動の被計測物への照射、位相データ群の決定、移動直線と位相データ群との交点の算出、計測点の位置の決定を繰り返す。また、適当な間隔で計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を出力する。これにより、計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出するたびに計測点の位置を初期化し、初期化された位置を通る移動直線が求められる。
【００８３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の方法によれば、移動直線の算出は計測点の位置を初期化する場合にのみ算出する。つまり、移動直線は計測点の位置を初期化したときの位相曲線に基づいて算出されている。これは、移動直線と位相曲線との交点から追跡位置を算出するためには、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線との位相関係が保たれている必要があることを意味する。このため、図１０に示すように、全サンプリング点の位相差を１回前の位相データ群に順次加算する、あるいは、図１１に示すように、あるサンプリング点の位相差を１回前のサンプリング点に加算して基準となるサンプリング点を算出する、という方法で、計測点の位置を初期化したときの位相曲線に対する最新の位相曲線の位相関係を保っている。つまり、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線との間には何本かの位相曲線が存在し、これら位相曲線間の位相差を累積したものが、最新の位相曲線と計測点の位置を初期化したときの位相曲線の位相関係を示す。
【００８４】
これに対し、本実施形態では位相曲線を求めるたびに移動直線も算出する。図１４および図１５を参照して本実施形態による位置追跡方法を説明する。以下、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号を検波することにより得られる複素受信信号、位相曲線、などについても同様である。信号処理をデジタルで行う場合には、複素受信信号および位相曲線は複素データ群および位相データ群である。
【００８５】
まずステップＳ３７１に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３７２に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素受信信号を得る。以下、本実施形態では、デジタル信号処理を行うため、直交検波の前あるいは後でサンプリングを行なっており、得られた第２の複素受信信号はデジタルの第２の複素データ群となっている。
【００８６】
次に、ステップＳ３７３に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３８０に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３８０が実行される。図１５では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。次に、ステップＳ３８１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。
【００８７】
次に、再びステップＳ３７１およびＳ３７２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波し、第２の複素データ群を求める。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３７３からステップＳ３７４へ進む。
【００８８】
ステップ３７４に示すように、メモリに記憶した第１の複素データ群に対し逆正接演算を行い、第１の位相データ群（第１の位相曲線）を求める。図１５では、第１の位相データ群は、θ１（ｘ）として示されている。ステップＳ３７５に示すように、第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。具体的には、位置Ｘ１の前後のサンプリング点θ１（Ｘｂ）およびθ１（Ｘｃ）を通る直線を仮定し、線形補間によりＸ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。
【００８９】
続いてステップＳ３７６に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群上の計測点（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線Ｌを求める。次にステップＳ３７７に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）を算出する。第２の位相データ群の算出方法は、第１の実施形態において図１０あるいは図１１を参照して説明したように、第２の位相データ群θ２（ｘ）は第１の位相データ群θ１（ｘ）に基づいて算出する。
【００９０】
次にステップ３７８に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は図１２を参照して説明した通りである。交点は、図１５では（Ｘ１’，θ２（Ｘ１’））で示される。ステップＳ３７９に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、計測点はＸ１からＸ１’へ移動する。
【００９１】
次に、ステップＳ３８１に示すように、第２の複素データ群を第１の複素データ群として、メモリに記録さする。
【００９２】
以降、ステップＳ３７１からＳ３７９およびＳ３８１を繰り返す。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波し、第２の複素データ群を求める。ステップ３７４に示すように、メモリに記憶した第１の複素データ群に対し逆正接演算を行い、第１の位相データ群（第１の位相曲線）を求める。図１５では、第１の位相データ群は、θ１’（ｘ）として示されている。
【００９３】
メモリに記憶されていた第１の複素データ群は、直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）の算出に用いられた１回前の第２の複素データ群である。しかし、直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）は、第１の位相データ群θ１（ｘ）に基づいて、図１０あるいは図１１に示す方法によって算出されているのに対して、第１の位相データ群θ１’（ｘ）は、メモリに記憶した第１の複素データ群に対し逆正接演算を行い求められる。このため、位相が異なる可能性があり、第１の位相データ群θ１’（ｘ）と直前の第２の位相データ群θ２（ｘ）とは必ずしも一致しない。
【００９４】
次に、ステップＳ３７５に示すように、第１の位相データ群θ１’（ｘ）上の計測点の位置Ｘ１’における位相θ１’（Ｘ１’）を求める。具体的には、位置Ｘ１’の前後のサンプリング点θ１’（Ｘｂ）およびθ１’（Ｘｃ）を通る直線を仮定し、線形補間によりＸ１’における位相θ１’（Ｘ１’）を求める。
【００９５】
続いてステップＳ３７６に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群θ１’（ｘ）上の計測点（Ｘ１’，θ１’（Ｘ１’））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線Ｌ’を求める。次にステップＳ３７７に示すように、第２の位相データ群θ２’（ｘ）を算出する。第２の位相データ群θ２’（ｘ）は、前述したように、第１の位相データ群θ１’（ｘ）に基づいて算出する。
【００９６】
次にステップ３７８に示すように、第２の位相データ群θ２（ｘ）と移動直線との交点を算出する。交点の算出方法は図１２を参照して説明した通りである。交点は、図１５では（Ｘ１’’，θ２’（Ｘ１’’））で示される。ステップＳ３７９に示すように、算出した交点を計測点の移動先として決定する。つまり、計測点はＸ１’からＸ１’’へ移動する。
【００９７】
このように、本実施形態によれば、一回前の位相曲線に合わせて移動直線を毎回計算し直すため、最新の位相曲線と２回以上前の位相曲線の位相関係は必要ない。これにより、途中で発生したノイズや誤差が後々まで影響を及ぼすことを少なくすることができるという効果が得られる。
【００９８】
以下、図１６および図１７を参照しながら、本実施形態による位置追跡方法を簡略化した方法を説明する。以下の説明においても、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号に対応して得られる複素受信信号、複素データ群、位相曲線、位相データ群などについても同様である。まずステップＳ３１０に示すように、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３１１に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素データ群を得る。
【００９９】
次に、ステップＳ３１２に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３１３に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３１３が実行される。図１７では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。ステップＳ３２１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。
【０１００】
次に、再びステップＳ３１０、Ｓ３１１およびＳ３１２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波する。これにより第２の複素データ群が得られる。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３１２からステップＳ３１４へ進む。
【０１０１】
ステップＳ３１４に示すように、第１の複素データ群から第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。具体的には、まず、前後のサンプリング点ＸｂとＸｃの複素データ群を逆正接演算して位相データθ１（Ｘｂ）とθ１（Ｘｃ）を求める。θ１（Ｘｂ）とθ１（Ｘｃ）の間は直線を仮定し、線形補間によりＸ１における位相θ１（Ｘ１）を求める。このとき、図１７に示すように、計測点位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃの位相θ１（Ｘｃ）を０とおいてもよい。続いてステップＳ３１５に示すように、距離−位相平面上で、（Ｘ１，θ１（Ｘ１））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線を求める。
【０１０２】
次に、ステップＳ３１６に示すように、計測点位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃにおける第１および第２の受信信号の値である位相データθ１（ｘ）と位相データθ２（ｘ）またはθ２’（ｘ）との位相差Δφを求める。具体的には、サンプリング点Ｘｃにおける第１の複素データ群と第２の複素データの複素共役の積を逆正接演算して、位相差Δφを求める。ステップＳ３１７、Ｓ３１８、Ｓ３１８’に示すように、位相差Δφが正である場合には、計測点の移動先は距離が小さくなる方向である。図１７ではθ２（ｘ）がこのパターンに相当し、計測点位置Ｘ１から左側に向かって、交点を探索する。図１７に示すように第２の位相データ群のサンプリング点ＸｃとＸｂとの位相差Δφ１を求める。具体的には、第２の複素データのサンプリング点ＸｂとＸｃの複素共役の積を逆正接演算して、位相差Δφ１を求める。第１の位相データ群のサンプリング点Ｘｃにおける位相θ１（Ｘｃ）に位相差Δφを加算することによって第２の位相データ群のサンプリング点Ｘｃにおける位相θ２（Ｘｃ）が求まる。また、さらに位相差Δφ１を加算することによりサンプリング点Ｘｂにおける位相θ２（Ｘｂ）が求まる。
【０１０３】
θ２（Ｘｂ）とθ２（Ｘｃ）との間に直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を求める。交点がサンプリング点ＸｂとＸｃとの間にない場合には、第２の受信信号のサンプリング点ＸｂとＸａとの位相差Δφ２を求め、位相θ２（Ｘｂ）に位相差Δφ２を加算することによりサンプリング点Ｘａにおける位相θ２（Ｘａ）が求まる。θ２（Ｘａ）とθ２（Ｘｂ）との間に直線を仮定し、その直線と移動直線との交点を求める。交点がＸａとＸｂ間にない場合には、さらに距離が小さくなる方向に、同様の処理を行い、交点Ｘ１’を求める。ステップＳ３２０に示すように、求めた交点Ｘ１’の位置を次の計測点の位置と決定する。
【０１０４】
ステップＳ３１９、Ｓ３１９’に示すように、位相差Δφが負である場合には、計測点の移動先は距離が大きくなる方向である。図１７ではθ２’（ｘ）がこのパターンに相当し、計測点位置Ｘ１から右側に向かって、Ｘｂ−Ｘｃ間、Ｘｃ−Ｘｄ間の順で第２の位相データ群θ２’（ｘ）を求め、交点を探索し、ステップＳ３２０に示すように、求めた交点Ｘ１’の位置を次の計測点の位置と決定する。
【０１０５】
次に、ステップＳ３２１が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。このような方法によって、図７に示すように全てのサンプリング点の位相を求めることなく、位相差Δφの符号に応じて位相曲線の一部、具体的には、必要な位相のみを求めつつ、計測点の移動先を求めることができる。このため、計算量を削減できる。特に、多くの計算量を必要とする逆正接演算を削減することができる。
【０１０６】
なお、図１６および図１７を参照して説明した手順では、図１１に示す手順で位相曲線上の一部分のサンプリング点のデータを求めていることになる。第１の位相曲線θ１（ｘ）がある程度求まっている場合には、図１１に示す手順の替わりに、図１０に示す手順で位相曲線上のサンプリング点のデータを求めてもよい。
【０１０７】
次に、図１８および図１９を参照しながら、図１６および図１７を参照して説明した位置追跡方法をさらに簡略化した他の手順を説明する。以下の説明でも、波動の送信および反射波動の受信を繰り返し、得られた各受信信号のうち、最新の送受信によって得られた受信信号を第２の受信信号とよび、１回前の送受信によって得られた受信信号を第１の受信信号と呼ぶ。また、受信信号に対応して得られる複素受信信号、複素データ群、位相曲線、位相データ群などについても同様である。まずステップＳ３３０に示すよう、被計測物に対して波動を照射し、被計測物から得られる反射波動を電気信号に変換し、第２の受信信号を得る。次にステップＳ３３１に示すように、第２の受信信号の参照信号に対する位相を求めるために、単一周波数ｆの参照信号を用いて直交検波を行い、第２の複素データ群を得る。
【０１０８】
次に、ステップＳ３３２に示すように、計測点の位置を初期化するかどうかの判断を行う。計測点の追跡位置を初期化する指令を示す信号を検出した場合には、ステップＳ３３３に示すように、初期位置に計測点を割り当てる。受信信号が第１回目のものである場合にも、追跡位置を初期化する指令を示す信号が出力されることによってステップＳ３３３が実行される。図１９では、距離Ｘ１に計測点の初期位置が設定される。次に、ステップＳ３３９が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。
【０１０９】
次に、再びステップＳ３３０、Ｓ３３１およびＳ３３２を実行する。具体的には被計測物に対して波動を照射し、反射波動に基づく第２の受信信号を直交検波する。これにより、第２の複素データ群が得られる。追跡位置を初期化する指令を示す信号は出力されていない場合には、ステップＳ３３２からステップＳ３３４へ進む。
【０１１０】
ステップＳ３３４に示すように、距離−位相平面上で、第１の位相データ群上の計測点の位置Ｘ１に最も近いサンプリング点（Ｘｃ，θ１（Ｘｃ））を通り、傾きが−４πｆ／Ｃである移動直線を求める。次に、第２の複素データ群から第２の位相データ群を算出し、移動直線との交点を算出する。ステップＳ３３５に示すように、位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃにおける第２の位相データ群と、第１の位相データ群との位相差Δφを求める。ステップＳ３３６に示すように、第２の位相データ群から、サンプリング点ＸｃとＸｂの位相差Δφ２およびサンプリング点ＸｃとＸｄの位相差Δφ１を求める。位相差Δφ、Δφ１、Δφ２から、最小２乗法などを用いて、Ｘｃ付近の第２の位相データ群θ２（ｘ）の近似直線を算出する。
【０１１１】
ステップＳ３３７に示すように、この近似直線と移動直線との交点を求める。ステップＳ３３８に示すように、交点位置と計測点の位置Ｘ１に最も近いサンプリング点Ｘｃの間の距離ΔＸを移動量とし算出する。初期位置Ｘ１にΔＸを加算することにより、計測点の次の位置であるＸ１’が求まる。次に、ステップＳ３３９が実行され、第２の複素データ群は第１の複素データ群として、メモリに記録される。ステップＳ３３０、Ｓ３３１、Ｓ３３２，Ｓ３３４からＳ３３８，Ｓ３３９を繰り返し実行することにより、より少ない計算量で計測点の位置を追跡することができる。特に、多くの計算量を必要とする逆正接演算を削減することができる。
【０１１２】
なお、近似直線を求める方法は３点から最小２乗法を用いる方法に限らず、２点から近似直線を求めてもよいし、さらに多くの点を用いてもよい。また、直線近似に限らず、高次曲線や他の曲線としてもよい。さらに、Δφの符号によって、Δφが正の場合には移動先は距離が小さくなる方向なので、直前位置Ｘ１より距離が小さくなる方向、つまりθ２（Ｘａ）、θ２（Ｘｂ）およびθ２（Ｘｃ）を用い、Δφが負の場合には移動先は距離が大きくなる方向なので、直前位置Ｘ１より距離が大きくなる方向、つまりθ２（Ｘｂ）とθ２（Ｘｃ）とθ２（Ｘｄ）を用いるなど区別してもよい。
【０１１３】
（第３の実施形態）
これまで説明してきた本発明の位置追跡方法は、音波や電波、光波、レーザーなどを用いて種々の移動する被計測物の位置を追跡する方法に応用することが可能である。以下、本発明の位置追跡方法を利用した、被検体組織の組織特性、特に弾性率を計測する超音波診断装置を説明する。
【０１１４】
図２０は、本発明による超音波診断装置の実施形態を示すブロック図である。図２０に示すように、超音波診断装置は、送信部１０２、受信部１０３、断層画像処理部１０４、組織追跡部１０５、画像合成部１０６、弾性率算出部１０８、メモリ１２０、１２１を備えている。また、これら構成要素を制御するための制御部１００を備えている。図示していないが、制御部１００には、キーボードやトラックボール、スイッチ、ボタン、キーといった入力手段や、ＬＣＤディスプレイなどの出力手段も接続されている。
【０１１５】
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計測物である被検体に照射するとともに、被検体内部から反射してきた超音波エコーを電気信号に変換する。探触子１０１内には複数の圧電変換素子が配置され、使用する圧電変換素子の選択および、圧電変換素子に電圧与えるタイミングや電圧を個々に変化させることによって送受信する超音波の走査線位置、偏向角およびフォーカスを制御する。
【０１１６】
受信部１０３は、受信信号を増幅するとともに、各圧電変換素子で受信された信号に適切な遅延を加えて加算することで定められた位置（フォーカス）または方向（偏向角）からの超音波のみを検出（ビームフォーミング）する。
【０１１７】
断層画像処理部１０４は、フィルタ、検波器、対数増幅器、走査変換器などからなり、受信信号の主に振幅を解析して、被検体の内部構造を画像化する。
【０１１８】
組織追跡部１０５は、送信部１０２および受信部１０３と連動し、本発明による位置追跡方法を用いて、超音波の音響線の方向である超音波の送受信方向に平行な方向の被検体組織に設定された複数の計測点の動きを追跡する。組織追跡部１０５は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＣＰＵ、メモリなどを含み、本発明による位置追跡方法の各ステップを実行するためのプログラムが記録されるとともに、必要に応じてプログラムが読み出され、実行される。
【０１１９】
血圧計１１１は、被検体の血圧を計測し、計測した血圧値を弾性率算出部１０８に出力する。弾性率算出部１０８は追跡した被検体組織の動きから式（３）で示される歪み量を計算し、得られた歪み量と血圧値から、式（４）で示される弾性率を算出するとともに、その弾性率を数値や２次元分布画像として出力する。画像合成部１０６は、少なくとも断層画像と弾性率画像や弾性率値のいずれか一方を合成し、モニタ１０７に表示する。メモリ１２１は追跡位置情報、つまり被検体組織の動き、または歪み量、弾性率の少なくともいずれかを記憶し、超音波送受信停止時（以下フリーズ状態という）に弾性率値を再計算する際に読み出される。メモリ１２０は断層画像を記憶し、フリーズ状態のときに弾性率に同期した断層画像が読み出される。
【０１２０】
図２１は、モニタ１０７に表示される画面の一例であって、血管壁の弾性率を計測した結果の一例を示している。図２１において、モニタ上には血管壁のモノクロ断層画像２００に重畳して、対応する部位の弾性率の分布を表す二次元弾性率画像２０１がカラーで表示される。二次元弾性率画像２０１は、血管壁の前壁外膜２２０、前壁中膜２２１、前壁内膜２２２、血管内腔２２３、後壁内膜２２４、後壁中膜２２５および後壁外膜２２６が含まれるように観察領域が設定される。
【０１２１】
超音波送受信時（以下ライブ状態という）は、モノクロ断層画像２００は従来の超音波診断装置同様に数１０フレーム／秒ごとに更新表示される。一方、弾性率画像２０１は１心拍に１回更新表示される。フリーズ状態では、メモリ１２１より被検体組織の動き情報または歪み量、弾性率が読み出され、それをもとに弾性率が再計算されて表示されるとともに、メモリ１２０よりそのときの弾性率に同期した断層画像が読み出されて表示される。
【０１２２】
モノクロ断層画像２００は、反射強度に応じたモノクロ諧調で表示されており、反射強度を示すスケール２０２が合わせて示されている。また、弾性率画像２０１は、弾性率の値に応じた色調で表示されており、弾性率の値を示すスケール２０３が合わせて示される。また、モノクロ断層画像２００の下方には、心電波形などの生体信号波形２０４が示されている。
【０１２３】
本発明によれば、被検体内に設定した計測点の位置を正確に追跡できるため、被検体内の各部の弾性率およびその分布を正確に求めることができる。したがって、本発明による超音波診断装置を用いることによって、動脈血管壁の硬化の度合いやその分布を測定したり、動脈血管壁に生じた病変を発見することが可能となる。
【０１２４】
なお、本発明に示す追跡方法によれば、正確な被検体組織の追跡が行えるので、最終的に計測される値は弾性率や歪み量に限るものではなく、これ以外の計測指標、例えば、粘性率μや、動脈硬化診断に用いられている内中膜複合体厚（ＩＭＴ）、局所的な脈波伝播速度（ＰＷＶ）などの指標や、心臓の収縮拡張機能なども高い精度で計測することが可能である。
【０１２５】
本発明による位置追跡方法は医用の超音波診断装置に限られず、種々の被測定対象物の位置を追跡する方法として様々な分野へ適用することが可能である。
【０１２６】
例えば超音波を用いる探傷装置や非破壊検査装置、魚群探知機、ソナー、電磁波を用いる航空機管制レーダーや気象観測レーダー、軍事用レーダー、可視、赤外、紫外線などのレーザー光を用いた距離計や変位計など、あらゆる波動を用いたあらゆる物体追跡装置に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明による位置追跡方法は、上記超音波診断装置をはじめ、種々の被測定対象物の位置を追跡する方法として様々な分野へ適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】超音波エコー信号の位相差から組織の追跡を行う方法を説明する図である。
【図２】（ａ）は、血管壁の弾性率を求める様子を示す模式図であり、（ｂ）は、血管壁から得られる追跡波形を用いて歪み量を求める方法を説明する図である。
【図３】従来の位相差から計測点の位置を追跡する方法を説明する図である。
【図４】直交検波回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の位置追跡方法の第１の実施形態を説明する図である。
【図６】位相曲線の計時変化を示す図である。
【図７】第１の実施形態による位置追跡方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】距離方向に不連続な位相の補正方法を示す図である。
【図９】位相曲線のオフセットを説明する図である。
【図１０】位相曲線の算出方法の一例を示す図である。
【図１１】位相曲線の算出方法の他の例を示す図である。
【図１２】位相曲線と移動直線との交点を求める方法の一例を説明する図である。
【図１３】本発明による位置追跡方法のデジタル信号処理による手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の位置追跡方法の第２の実施形態による手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１４に示す手順を説明する図である。
【図１６】第２の実施形態による位置追跡方法を簡略化した方法の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１６に示す手順を説明する図である。
【図１８】第２の実施形態による位置追跡方法を簡略化した他の方法の手順を示すフローチャートである。
【図１９】図１８に示す手順を説明する図である。
【図２０】本発明による超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０の超音波診断装置のモニタに表示される画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  制御部
１０１  探触子
１０２  送信部
１０３  受信部
１０４  断層画像処理部
１０５  組織追跡部
１０６  画像合成部
１０７  モニタ
１０８  弾性率算出部
１１１  血圧計
１１２  血圧計制御および血圧値取り込み部
１２０  メモリ
１２１  メモリ
２００  断層画像
２０１  弾性率画像
２０２  断層画像用反射強度スケール
２０３  弾性率画像スケール
２０４  生体信号波形
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007032329.tif 000023
【図２】
2007032329.tif 000024
【図３】
2007032329.tif 000025
【図４】
2007032329.tif 000026
【図５】
2007032329.tif 000027
【図６】
2007032329.tif 000028
【図７】
2007032329.tif 000029
【図８】
2007032329.tif 000030
【図９】
2007032329.tif 000031
【図１０】
2007032329.tif 000032
【図１１】
2007032329.tif 000033
【図１２】
2007032329.tif 000034
【図１３】
2007032329.tif 000035
【図１４】
2007032329.tif 000036
【図１５】
2007032329.tif 000037
【図１６】
2007032329.tif 000038
【図１７】
2007032329.tif 000039
【図１８】
2007032329.tif 000040
【図１９】
2007032329.tif 000041
【図２０】
2007032329.tif 000042
【図２１】
2007032329.tif 000043
【国際調査報告】
2007032329.tif 000044
2007032329.tif 000045
2007032329.tif 000046
2007032329.tif 000047
2007032329.tif 000048
2007032329.tif 000049
2007032329.tif 000050