(57)【要約】【課題】超音波計測のみで生体内部の組織の性状特性を識別を行うことのできる超音波診断装置を提供する。【解決手段】演算部３は、送受信部２からの信号を用いて、生体組織の運動速度、あるいは、移動変位、および、歪変化量を演算する。周波数解析部４は、演算部３で求められた生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化のコヒーレンス、および、伝達関数などの周波数解析演算を行う。共振成分検出部５は、周波数解析部４の判定結果に基づき、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化について、共振による振動成分を検出する。組織性状識別部６は、共振成分検出部５で検出された生体組織の共振周波数に基づき、生体組織の識別を行う。【選択図】      図１
2007020998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織の形状特性、または、性状特性を測定する超音波診断装置であって、
生体組織の運動速度を演算する速度演算部と、前記生体組織の移動変位を演算する移動変位演算部のいずれかと、
前記運動速度、または、前記移動変位に基づいて、前記生体組織の歪変化量を演算する歪変化量演算部と、
前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の少なくとも一つについて、周波数解析する周波数解析部と、
前記周波数解析部によって解析された周波数特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のうち少なくとも一つの信号について生体組織自体の共振による振動成分を検出する共振成分検出部と、
前記共振成分検出部によって検出された生体組織の共振周波数に基づき、前記生体組織の性状の識別を行う組織性状識別部と、
を備える超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断装置であって、
前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部は、前記生体組織内に設定した複数の関心点、あるいは、関心領域について、前記運動速度、移動変位、歪変化量の空間分布を求める機能を有する超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の超音波診断装置であって、
前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部は、前記運動速度、移動変位、歪変化量の、空間的な平均値を求める機能を有する超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記周波数解析部は、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の周波数スペクトルを演算する機能を有する超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、コヒーレンスを演算する機能を有し、一定周期間の相関性を求める超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、再現性評価関数を演算する機能を有し、一定周期間の周波数ごとの再現性を求める超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記周波数解析部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数を演算する機能を有し、一定周期間の利得特性を求める超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記共振成分検出部は、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも一つの関心点の、一定周期間の周波数ごとの再現性、あるいは、少なくとも二つの関心点の間の、一定周期間のコヒーレンスと、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数の利得特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全ての、生体組織自体の共振による振動成分を検出し、前記生体組織の性状を識別する超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の超音波診断装置であって、
前記共振成分検出部は、帯域通過フィルタ、および／あるいは、帯域制限フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去が可能である超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて、生体組織の形状特性、または、性状特性を測定する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内組織の性状を識別・同定する手段の一つとして、特許文献１に示されているように、生体内組織を構成する弾性繊維、膠原線維、脂肪や血栓などに応じて、弾性率に相違があることを利用して、生体内組織に応力を加えたときの歪から弾性率を求める手法が知られている。
【０００３】
一方、特許文献２、あるいは、特許文献３に示されているように、圧電素子を共振させた硬さセンサを、生体組織表面に押し付けた際に、生体組織の硬さによって圧電素子のインピーダンスが変化し、圧電素子の共振周波数、あるいは、出力電圧が変化することを利用して、生体組織の硬さを検出する手法が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５２２６号公報
【特許文献２】特開平１−２９０５２９号公報
【特許文献３】特開平１０−２１６１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生体内組織に応力を加えたときの歪から弾性率を求める手法は、例えば、動脈壁の弾性率を求める場合、特許文献１に示されているように、超音波診断装置による歪計測の手段と、血圧計による応力計測の手段の、複数の計測手段を必要とし、また、複数の計測手段による計測できる部位が限られており、特に血圧計を適用できる生体の部位は上腕などに限定されてしまい、応力と歪の計測部位は同じ部位である必要があるため、超音波による歪計測を行う部位についても、血圧計が適用できる部位に限定されてしまう。
【０００６】
また、特許文献２、３に示されているように、圧電素子を共振させた硬さセンサを、生体組織表面に押し付け、前記硬さセンサの共振周波数の変動を計測し、生体組織の硬さを検出する手法は、硬さセンサを設置する位置が、生体組織表面に限定され、生体組織内部の計測ができない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、超音波計測のみで生体内部の組織の性状特性を識別を行うことのできる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一般的に、生体組織のような弾性体は、弾性率、粘性率、密度、形状などの要素に基づいた固有振動数を持つ。固有振動数は共振周波数とも言われ、共振周波数を含有した周波数帯域の振動が加わると、弾性体は共振する。弾性体の共振は、歪を伴わず並進する振動と、歪を伴う圧縮性の振動などの共振形態がある。
【０００９】
図５は、心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位（動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂ）と、動脈壁の歪変化量４０２に、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合の一心周期を拡大した模式図である。図５において、時間軸については、一心周期分を拡大表示している。動脈壁内膜と外膜の共振成分の振幅が同一となる並進であれば、動脈壁歪量を求める演算で相殺され、歪変化量に共振成分が現れないが、動脈壁内膜と外膜の共振成分の振幅が異なる歪を伴う圧縮性の振動である場合、図５に示すように、歪変化量４０２にも共振成分が現れる。
【００１０】
図６は、一心周期中の動脈壁内膜の移動変位と外膜の移動変位との間の、伝達関数の利得特性、振幅二乗コヒーレンス関数、および、再現性評価関数を示す模式図である。図５に示したように、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合、心拍動に伴う動脈壁内膜の移動変位と外膜の移動変位との間の伝達関数は、図６（ａ）に示すようなものとなる。
【００１１】
動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂの、血圧変化による振動の周波数成分は、動脈壁の歪を伴い動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅に差が生じる。この血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分は直流から約数十Ｈｚまでの周波数帯域であることが知られており、図６（ａ）においては、周波数帯域Ａで示される。
【００１２】
動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂの、圧縮性の共振による振動の周波数成分は、動脈壁の歪を伴うが、動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅の差は、血圧変化による歪と比べて小さい値となることが知られている。また、並進による共振の場合は、動脈壁内膜と外膜との間では振動成分の振幅の差は０となる。なお、この共振の周波数成分は、被検者によって差異があるが、血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分と比較して、高い数十Ｈｚから約百Ｈｚまでの周波数帯域で存在する。この圧縮性の共振による振動の周波数成分は、図６（ａ）においては、周波数帯域Ｂで示される。
【００１３】
一方、図５に示したように、ある単一の周波数の共振成分が重畳した場合の心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位のコヒーレンスは、図６（ｂ）に示すようなものとなる。
【００１４】
振幅二乗コヒーレンス関数は、０から１の間の値をとり、二つの信号の関連度が高い場合は１に近い値となる。したがって、振幅二乗コヒーレンス関数の値が０に近い場合は、関連の無いランダムノイズ成分と考えることができる。図６（ｂ）に示すように、血圧変化による動脈壁の運動の周波数成分が存在する周波数帯域Ａ、および、共振による振動の周波数成分が存在する周波数帯域Ｂ、すなわち直流から約百Ｈｚ程度の周波数帯域では、コヒーレンスの値が１に近い値となっており、動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂの関連度が高い、一方、約百Ｈｚ以上の周波数帯域Ｃではコヒーレンスの値が０に近い値となっており、主にランダムノイズ成分であることを示している。
【００１５】
このように、心拍動に伴う動脈壁内膜と外膜の移動変位と、動脈壁の歪量変化について、周波数領域で伝達関数の利得特性とコヒーレンスを求めることにより、血圧変化による振動によるもの、共振による振動によるもの、および、ランダムノイズ成分と、分離することが可能となる。
【００１６】
本発明の超音波診断装置は、生体組織の形状特性、または、性状特性を測定する超音波診断装置であって、生体組織の運動速度を演算する速度演算部と、前記生体組織の移動変位を演算する移動変位演算部のいずれかと、前記運動速度、または、前記移動変位に基づいて、前記生体組織の歪変化量を演算する歪変化量演算部と、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の少なくとも一つについて、周波数解析する周波数解析部と、前記周波数解析部によって解析された周波数特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のうち少なくとも一つの信号について生体組織自体の共振による振動成分を検出する共振成分検出部と、前記共振成分検出部によって検出された生体組織の共振周波数に基づき、前記生体組織の性状の識別を行う組織性状識別部と、を備えるものである。
【００１７】
本発明の超音波診断装置は、前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部が、前記生体組織内に設定した複数の関心点、あるいは、関心領域について、前記運動速度、移動変位、歪変化量の空間分布を求める機能を有するものを含む。
【００１８】
本発明の超音波診断装置は、前記速度演算部、前記移動変位演算部、および、前記歪変化量演算部が、前記運動速度、移動変位、歪変化量の、空間的な平均値を求める機能を有するものを含む。
【００１９】
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量の周波数スペクトルを演算する機能を有するものを含む。
【００２０】
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、コヒーレンスを演算する機能を有し、一定周期間の相関性を求めるものを含む。
【００２１】
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、再現性評価関数を演算する機能を有し、一定周期間の周波数ごとの再現性を求めるものを含む。
【００２２】
本発明の超音波診断装置は、前記周波数解析部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数を演算する機能を有し、一定周期間の利得特性を求めるものを含む。
【００２３】
本発明の超音波診断装置は、前記共振成分検出部が、前記運動速度と移動変位のいずれかの、少なくとも一つの関心点の、一定周期間の周波数ごとの再現性、あるいは、少なくとも二つの関心点の間の、一定周期間のコヒーレンスと、少なくとも二つの関心点の間の、伝達関数の利得特性に基づき、前記運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全ての、生体組織自体の共振による振動成分を検出し、前記生体組織の性状を識別するものを含む。
【００２４】
本発明の超音波診断装置は、前記共振成分検出部が、帯域通過フィルタ、および／あるいは、帯域制限フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去が可能であるものを含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、超音波計測のみで生体内部の組織の性状特性を識別を行うことのできる超音波診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態の超音波診断装置のブロック図である。図１の超音波診断装置２０は、超音波プローブ１を用いて生体の形状特性または性状特性を測定するものであり、特に、生体組織の弾性率を測定するのに好適に用いられる。ここで、生体の形状特性とは、生体組織の形状、または、形状の時間変化による生体組織の運動速度やその積分値である移動変位、生体組織内に設定した２点間の歪変化量などをいう。生体の性状特性は、生体組織の弾性率などをいう。超音波診断装置２０は、送受信部２、演算部３、周波数解析部４、共振成分検出部５、組織性状識別部６、表示部７、制御部１０４、および、記憶部１０５を備えている。
【００２８】
超音波プローブ１は、測定対象である生体組織へ超音波を送信し、送信した超音波が生体組織において反射することにより得られる超音波エコーを受信するために用いられる。送受信部２は、超音波プローブ１を駆動する所定の駆動パルス信号を生成して超音波プローブ１に出力するとともに、超音波プローブ１で受信した超音波エコーを遅延合成する。
【００２９】
演算部３は、送受信部２で遅延合成した信号を用いて、生体組織の運動速度、あるいは、移動変位、および、歪変化量を演算する。周波数解析部４は、演算部３で求められた生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化のコヒーレンス、および、伝達関数などの周波数解析演算を行う。
【００３０】
共振成分検出部５は、周波数解析部４の判定結果に基づき、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化について、共振による振動成分を検出する。組織性状識別部６は、共振成分検出部５で検出された生体組織の共振周波数に基づき、生体組織の識別を行う。表示部７は、組織性状識別部６で演算された生体組織の識別結果を表示する。
【００３１】
制御部１０４は、送受信部２、演算部３、周波数解析部４、共振成分検出部５、組織性状識別部６、および、表示部７の制御を行う。制御部１０４による制御のための各種情報は、記憶部１０５に記憶される。
【００３２】
超音波診断装置２０を利用して、生体組織の一例である動脈壁の形状特性、または、性状特性を測定する場合、図４に示すように、超音波プローブ１で超音波を送受信し動脈壁の移動変位を計測し歪変化を演算する。図４には、動脈壁の内膜と外膜に関心点を設定し、心拍動に伴う移動変位、および、歪を計測する様子、および、動脈壁内膜と外膜の移動変位と、動脈壁の歪量変化の模式図が示されている。
【００３３】
具体的には、生体組織表面２０１に設置された、超音波プローブ１から、生体組織内の動脈２０２に、超音波が送信され、動脈２０２で生じた超音波エコーが、超音波プローブ１で受信される。これら送信される超音波と受信される超音波は、超音波ビーム３０１を形成する。超音波ビーム３０１上に位置する動脈壁の内膜と外膜に関心点を設定した場合、演算部３で内膜の移動変位波形４０１ａと外膜の移動変位波形４０１ｂの差を求め、心拍動による血圧変化に伴う動脈壁の歪変化量４０２を求めることができる。
【００３４】
図２は、演算部３のブロック図である。演算部３は、送受信部２、周波数解析部４、および、共振成分検出部５に接続されており、運動速度演算部３１、あるいは、移動変位演算部３２のいずれか、および、歪変化量演算部３３を備えている。
【００３５】
運動速度演算部３１は、送受信部２を介して生体組織内から得られた超音波エコーを利用して、生体組織内に設定した関心点、あるいは、関心領域の運動速度を求めるものである。運動速度演算部３１における各関心点、あるいは、各関心領域の運動速度の検出は、一般的に用いられているＦＦＴドップラー法、自己相関法など、どの手法を用いてもよく、移動変位演算部３２で得られた移動変位を微分することによって求めてもよい。なお、関心点、あるいは、関心領域は、少なくとも２箇所設定されるので、運動速度の空間分布を求めることができる。また、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の運動速度を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。
【００３６】
移動変位演算部３２は、送受信部２を介して生体組織内から得られた超音波エコーを利用して、生体組織内に設定した関心点、あるいは、関心領域の移動変位を求めるものである。移動変位演算部３２における各関心点、あるいは、各関心領域の移動変位の検出は、一般的に用いられているＦＦＴドップラー法、自己相関法など、どの手法を用いてもよく、運動速度演算部３１で得られた運動速度を積分することによって求めてもよい。なお、関心点、あるいは、関心領域は、少なくとも２箇所設定されるので、移動変位の空間分布を求めることができる。また、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の移動変位を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。
【００３７】
歪変化量演算部３３は、運動速度演算部３１から得られた、超音波ビーム３０１上に設定した少なくとも２つ以上の関心点、または、関心領域の運動速度の差を積分することにより、あるいは、移動変位演算部３２から得られた、超音波ビーム３０１上に設定した少なくとも２つ以上の関心点、または、関心領域の移動変位を利用することにより、歪変化量を求める。歪変化量演算部３３における歪変化量の算出は、各関心点、あるいは、各関心領域の近傍の歪変化量を同時に検出し、平均値を求めることも好適である。ま、空間分布を求めてもよい。
【００３８】
図３は、周波数解析部４のブロック図である。周波数解析部４は、演算部３で求められた生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化のコヒーレンス、および、伝達関数などの周波数解析演算を行う。そして、一定周期間のコヒーレンス値、および、周波数ごとの減衰値から求められた閾値に基づき、運動速度、移動変位、および、歪変化量のいずれか、あるいは、全てについて、応力変化による振動成分、共振による振動成分、および、ノイズ成分を周波数領域で分離する。周波数解析部４は、コヒーレンス演算部４１、伝達関数演算部４２、再現性評価関数演算部４４、および、周波数分離判定部４３を備えている。
【００３９】
以下、図３から図６を用いて、周波数解析部４の動作について説明する。
【００４０】
伝達関数演算部４２は、動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂの間の伝達関数Ｈ（ｋ）を求めるものである。図６（ａ）は、図５に示した動脈壁内膜の移動変位４０１ａと動脈壁外膜の移動変位４０１ｂの間の、伝達関数Ｈ(ｋ)の利得特性の一例である。この伝達関数Ｈ(ｋ)は、クロススペクトル法を用い、（式１）で計算できる。
【００４１】
【数１】
2007020998.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｘｉ（ｋ）は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位４０１ａの周波数スペクトル、Ｙｉ（ｋ）は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位４０１ｂのスペクトルである。また、ｉはＭ個の心周期の中のｉ番目の心周期を示し、ｉは１・・・ｉ・・・Ｍの値をとる。ｋは離散的周波数、＊は複素共役、Ｅは心周期間の平均操作を意味する。
【００４３】
コヒーレンス演算部４１は、振幅二乗コヒーレンス関数を用いて、一心周期ごとの周波数ごとの相関性を求める。振幅二乗コヒーレンス関数は、出力信号の中で入力信号に基づく成分のパワー比率であり、クロススペクトル法を用いると、（式２）で表される。
【００４４】
【数２】
2007020998.tif 000004
【００４５】
ここで、Ｘｉ（ｋ）は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位４０１ａの周波数スペクトル、Ｙｉ（ｋ）は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位４０１ｂのスペクトルである。また、ｉはＭ個の心周期の中のｉ番目の心周期を示し、ｉは１・・・ｉ・・・Ｍの値をとる。ｋは離散的周波数、＊は複素共役、Ｅは心周期間の平均操作を意味する。
【００４６】
なお、コヒーレンス関数の代わりに、再現性評価関数を用いてもよい。再現性評価関数演算部４４は、再現性評価関数を用いて、一心周期ごとの周波数ごとの再現性を求める。再現性評価関数は、クロススペクトル法を用いると、（式３）で表される。
【００４７】
【数３】
2007020998.tif 000005
【００４８】
ここで、Ｘｉ（ｋ）は入力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁内膜の移動変位４０１ａの周波数スペクトル、Ｙｉ（ｋ）は出力信号の周波数スペクトルすなわち動脈壁外膜の移動変位４０１ｂのスペクトルである。また、ｉはＭ個の心周期の中のｉ番目の心周期を示し、ｉは１・・・ｉ・・・Ｍの値をとる。ｋは離散的周波数、＊は複素共役、Ｅは心周期間の平均操作を意味する。再現性評価関数は、０から１の間の値をとり、周期間の再現性が高い場合は１に近い値となる。
【００４９】
周波数分離判定部４３は、コヒーレンス、あるいは、再現性が高い周波数帯域において、減衰量が予め設定した値以上となる周波数帯域を、共振が含まれる周波数帯域と判定し、残った周波数帯域を応力変化による振動の周波数帯域と判定する。したがって、図６に示すように、周波数帯域Ａの周波数成分は血圧変化による振動によるもの、周波数帯域Ｂの周波数成分は共振による振動によるもの、周波数帯域Ｃの周波数成分はＡ、Ｂどちらの周波数帯域でもないノイズ成分と、分離することが可能となる。
【００５０】
なお、コヒーレンス、あるいは、再現性が高い周波数帯域において、減衰量が予め設定した値以下となる周波数帯域を、応力変化による振動の周波数帯域と判定し、残った周波数帯域を共振が含まれる周波数帯域とするようにしてもよい。
【００５１】
共振成分検出部５は、周波数解析部４の判定結果に基づき、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化について、共振による振動成分を検出するものである。共振成分検出部５は、フィルタを含有しており、共振成分以外の信号成分を除去することが可能である。フィルタの定数は、主に周波数解析部４で求められた伝達関数の利得特性と、振幅二乗コヒーレンス関数、あるいは、再現性評価関数の演算結果で自動的に設定される。
【００５２】
なお、フィルタの定数は、操作者が任意に設定できるようにするのでもよく、さらに、予め複数のフィルタ定数を設定しておき、操作者が選択できるような構成にしておくことも好適である。
【００５３】
また、共振成分検出部５において、生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化に対してフィルタ処理を行う場合、対象としている心周期より以前の心周期の周波数解析部４の判定結果を用いてフィルタ特性を決定する。このようにして、対象としている心周期のデータに対してフィルタ処理を実施する手法は、演算の遅れ時間が少ないので、フィルタ処理時間が短時間で可能となり、好適である。
【００５４】
さらに、共振成分検出部５において、対象としている心周期の、周波数解析部４の判定結果を用いて、当該心周期の生体組織の運動速度、移動変位、および、歪変化にフィルタ処理を実施する手法は、リアルタイムに最適なフィルタ処理が可能となるため好適である。
【００５５】
組織性状識別部６は、共振成分検出部５で検出された生体組織の共振周波数に基づき、生体組織の識別を行うものである。生体組織の弾性モデルは、電気回路と相似性があり、弾性モデルにおける応力ｆ（ｔ）は、電気回路における電圧ｖ（ｔ）、弾性モデルにおける歪速度ｕ（ｔ）は、電気回路における電流ｉ（ｔ）、弾性モデルにおける質量ｍは、電気回路におけるインダクタンスＬ、弾性モデルにおける弾性率μ１は、電気回路における容量１／Ｃと、それぞれ相似性がある。電気回路における共振周波数ｆ０は、（式４）で求められる。
【００５６】
【数４】
2007020998.tif 000006
【００５７】
この式を、弾性モデルに適用すると、電気回路との相似性から、（式５）で表される。
【００５８】
【数５】
2007020998.tif 000007
【００５９】
電気回路におけるインダクタンスＬに対応する弾性モデルの質量ｍは、生体組織の場合、密度が約１．１×１０３ｋｇ／ｍ３とほぼ一定の値であることから、共振周波数ｆ０から、電気回路でおける容量１／Ｃである弾性モデルの弾性率μ１を求めることができる。なお、共振周波数ｆ０のみを用いて、定性的に生体組織の識別を行うようにしてもよい。また、本実施の形態では、心臓の拍動に伴う生体自身が励起する振動について、共振成分を検出する手法を示したが、加振器などを用いて、生体組織表面から広帯域な振動を加え、生体組織の共振成分を検出するようにしてもよい。
【００６０】
表示部７は、組織性状識別部６で演算された生体組織の識別結果を表示するものである。識別結果表示は、一般的な超音波診断装置の表示機能であるＢモード断層画像と同時に表示されるのが好ましく、また、超音波ビームを走査して、複数の関心点、あるいは、関心領域の生体組織の識別結果が求められる場合は、Ｂモード断層画像上に、生体組織の識別結果をカラー換算し、重畳させて表示させることも好適である。
【００６１】
以上説明したように、超音波を用い、被検体によって異なる生体内の組織の運動速度、あるいは、移動変位などの、生体信号の周波数特性を利用して、超音波計測のみで生体内の組織自体の共振成分を検出し、この共振成分から被検体に応じた生体組織の性状の識別を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、生体組織の形状特性または性状特性を測定する超音波診断装置に好適に用いられる。特に、動脈などの生体組織の生体組織の識別することによって生体組織の診断を行うことのできる超音波診断装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態の超音波診断装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態の超音波診断装置の演算部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態の超音波診断装置の周波数解析部の構成を示すブロック図
【図４】超音波プローブで超音波を送受信し動脈壁の移動変位を計測し歪変化を演算する様子を示す模式図
【図５】動脈壁の移動変位に共振による振動が重畳したときに歪変化に与える影響を説明する模式図
【図６】一心周期中の動脈壁内膜の移動変位と外膜の移動変位との間の、伝達関数の利得特性、振幅二乗コヒーレンス関数、および、再現性評価関数を示す模式図
【符号の説明】
【００６４】
１  超音波プローブ
２  送受信部
３  演算部
４  周波数解析部
５  共振成分分離部
６  組織性状識別部
７  表示部
３１  運動速度演算部
３２  移動変位演算部
３３  歪変化量演算部
１０４  制御部
１０５  記憶部
２０１  生体組織表面
２０２  動脈
３０１  超音波ビーム
４０１ａ  動脈壁内膜の移動変位波形
４０１ｂ  動脈壁外膜の移動変位波形
４０２  動脈壁の歪変化波形
【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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