(57)【要約】【課題】組織弾性画像を生成する超音波診断装置において、組織弾性画像を取得するととともに、これに並行して音速分布を適切なタイミングで取得する。【解決手段】超音波プローブ１０による被検体内への超音波の送受信により取得された受信信号に基づいて、被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する組織弾性画像生成部１７と、超音波プローブ１０によって取得された受信信号に基づいて、被検体内の音速を取得する音速取得部１９と、組織弾性画像に基づいて、音速取得部１９による音速取得を実行するか否かを判定する判定部２３とを備え、音速取得部１９が、判定部２３において音速取得を実行すると判定された場合に音速取得を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブによる被検体内への超音波の送受信により取得された受信信号に基づいて、前記被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する組織弾性画像生成部と、
前記超音波プローブによって取得された受信信号に基づいて、前記被検体内の音速を取得する音速取得部と、
前記組織弾性画像に基づいて、前記音速取得部による音速取得を実行するか否かを判定する判定部とを備え、
前記音速取得部が、前記判定部において前記音速取得を実行すると判定された場合に前記音速取得を実行するものであることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記判定部が、前記組織弾性画像における特徴量の大きさと所定の閾値とを比較することによって前記音速取得を実行するか否かを判定するものであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記判定部が、前記組織弾性画像を構成する画素毎について前記音速取得を実行するか否かを判定するものであることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記判定部が、前記組織弾性画像全体を単位として前記音速取得を実行するか否かを判定するものであることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記判定部が、前記組織弾性画像内を複数の領域に分割した各分割領域を単位として前記音速取得を実行するか否かを判定するものであることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記判定部が、前記組織弾性画像を構成する各画素の特徴量に基づいて、前記音速取得を実行する範囲を設定するものであることを特徴とする請求項４または５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波プローブによる前記組織弾性画像を生成するための前記受信信号の取得中において、前記超音波プローブが静止状態になったことを検出するプローブ動作検出部を備え、
前記音速取得部が、前記プローブ動作検出部によって前記超音波プローブの静止状態が検出されたタイミングに基づいて、前記音速を取得するものであることを特徴とする請求項１から６いずれか1項記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記プローブ動作検出部が、前記超音波プローブによる前記被検体の圧迫情報に基づいて、前記超音波プローブの静止状態を検出するものであることを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記組織弾性画像を生成するために取得された前記受信信号と、該受信信号が取得された時点における前記圧迫情報とを対応付けて記憶する受信信号記憶部を備え、
前記音速取得部が、該受信信号記憶部に記憶された前記圧迫情報を参照することによって音速取得用の前記受信信号を読み出して取得するものであることを特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記音速取得部が、前記組織弾性画像を生成するために取得された前記受信信号に基づいて、前記被検体内の音速を取得するものであることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記音速取得部が、前記組織弾性画像を生成するために取得された前記受信信号とは別のタイミングで前記超音波プローブによって音速取得用に送受信された受信信号に基づいて、前記被検体内の音速を取得するものであることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記組織弾性画像を表示させる表示制御部を備え、
該表示制御部が、前記音速取得部よって取得された音速に基づいて生成された音速マップを表示させるものであることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記特徴量が、組織の歪み量であることを特徴とする請求項２または６記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記特徴量が、組織の弾性率であることを特徴とする請求項２または６記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
超音波プローブによって被検体内への超音波を送受信することにより受信信号を取得し、該受信信号に基づいて、前記被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する超音波診断画像生成方法において、
前記超音波プローブによって取得された受信信号を用いて前記被検体の音速を取得する際、
前記組織弾性画像に基づいて、前記音速取得を実行するか否かを判定し、
前記音速取得を実行すると判定された場合に、前記音速取得を実行することを特徴とする超音波診断画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被検体の組織弾性画像を取得する際、被検体内の音速も取得する超音波診断装置および超音波診断画像生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に対して超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波診断装置が提案されている。
【０００３】
この超音波診断装置における超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波を人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信し、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織など）の輪郭を抽出することができる。
【０００４】
このように、従来の超音波診断装置において表示される超音波画像は、生体から反射された超音波エコーの受信信号の強度に応じて輝度変調を行うことによって得られる断層像である。したがって、この断層像は被検体内の組織形状を表すものとなり、被検体内の組織性状を表すものとしては適切ではない。
【０００５】
一方、被検体内の組織各部の弾性率が組織性状の情報を与えることが一般に知られており、超音波の送受信によって得られた受信信号に基づいて弾性率に相当する値の分布を組織弾性画像（エラストグラフィ）として表示する方法も提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。たとえば、腫瘍は他の組織と比べて一般的に硬くなるので弾性率が大きくなることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５０８０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６４２４３号公報
【特許文献３】特開２０１０−４６４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した組織弾性画像は、超音波プローブにより被検体を圧迫することによって組織の歪みの違いを算出して画像化したものであるため、圧迫する手技や組織内部の非線形性や応力の不均一性などの影響によって組織弾性を正確に計測することが難しい。
【０００８】
一方、音速は弾性率の関数として与えられるものであるから、生体内の組織各部の音速が示す臨床的価値は弾性率と同等であると考えられる。したがって、音速による断層像も組織弾性画像と同様に臨床的価値があるものと推察することができ、たとえば特許文献３においては、被検体内の各サンプル点における音速を直接的に求める方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、上述した組織弾性画像を計測しながら、かつ音速分布を適切なタイミングで計測する方法についてはこれまでに何も提案されていない。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、組織弾性画像を取得するととともに、これに並行して音速分布を適切なタイミングで取得することができる超音波診断装置および超音波診断画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超音波診断装置は、超音波プローブによる被検体内への超音波の送受信により取得された受信信号に基づいて、被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する組織弾性画像生成部と、超音波プローブによって取得された受信信号に基づいて、被検体内の音速を取得する音速取得部と、組織弾性画像に基づいて、音速取得部による音速取得を実行するか否かを判定する判定部とを備え、音速取得部が、判定部において音速取得を実行すると判定された場合に音速取得を実行するものであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明の超音波診断装置においては、判定部を、組織弾性画像における特徴量の大きさと所定の閾値とを比較することによって音速取得を実行するか否かを判定するものとできる。
【００１３】
また、上記特徴量として組織の歪み量や弾性率を用いることができる。
【００１４】
また、判定部を、組織弾性画像を構成する画素毎について音速取得を実行するか否かを判定するものとできる。
【００１５】
また、判定部を、組織弾性画像全体を単位として音速取得を実行するか否かを判定するものとできる。
【００１６】
また、判定部を、組織弾性画像内を複数の領域に分割した各分割領域を単位として音速取得を実行するか否かを判定するものとできる。
【００１７】
また、判定部を、組織弾性画像を構成する各画素の特徴量に基づいて、音速取得を実行する範囲を設定するものとできる。
【００１８】
また、上記特徴量として組織の歪み量や弾性率を用いることができる。
【００１９】
また、超音波プローブによる組織弾性画像を生成するための受信信号の取得中において、超音波プローブが静止状態になったことを検出するプローブ動作検出部を設け、音速取得部を、プローブ動作検出部によって超音波プローブの静止状態が検出されたタイミングに基づいて音速を取得するものとできる。
【００２０】
また、プローブ動作検出部を、超音波プローブによる被検体の圧迫情報に基づいて、超音波プローブの静止状態を検出するものとできる。
【００２１】
また、組織弾性画像を生成するために取得された受信信号と、その受信信号が取得された時点における圧迫情報とを対応付けて記憶する受信信号記憶部を設け、音速取得部を、受信信号記憶部に記憶された圧迫情報を参照することによって音速取得用の受信信号を読み出して取得するものとできる。
【００２２】
また、音速取得部を、組織弾性画像を生成するために取得された受信信号に基づいて、被検体内の音速を取得するものとできる。
【００２３】
また、音速取得部を、組織弾性画像を生成するために取得された受信信号とは別のタイミングで超音波プローブによって音速取得用に送受信された受信信号に基づいて、被検体内の音速を取得するものとできる。
【００２４】
また、組織弾性画像を表示させる表示制御部を設け、表示制御部を、音速取得部よって取得された音速に基づいて生成された音速マップを表示させるものとできる。
【００２５】
本発明の超音波診断画像生成方法は、超音波プローブによって被検体内への超音波を送受信することにより受信信号を取得し、その受信信号に基づいて、被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する超音波診断画像生成方法において、超音波プローブによって取得された受信信号を用いて被検体の音速を取得する際、組織弾性画像に基づいて、音速取得を実行するか否かを判定し、音速取得を実行すると判定された場合に、音速取得を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の超音波診断装置および超音波診断画像生成方法によれば、超音波プローブによって被検体内への超音波を送受信することにより受信信号を取得し、その受信信号に基づいて、被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する際、その生成した組織弾性画像に基づいて音速取得を実行するか否かを判定し、音速取得を実行すると判定された場合に音速取得を実行するようにしたので、たとえば組織弾性画像内に腫瘍が存在し、組織弾性画像の歪み量が所定の閾値より小さい場合などを判定し、その判定結果に基づいて音速取得を実行するようにすることができるので、組織弾性画像の取得とともに、これに並行して音速取得を適切なタイミングで行うことができる。
【００２７】
そして、このように圧迫などの手技の必要のない音速分布計測を組織弾性計測と同時に行い、組織弾性画像だけでなく音速分布の情報（音速マップ）も表示することによって、より正確な組織性状の情報を取得することができる。
【００２８】
また、上記本発明の超音波診断装置および超音波診断画像生成方法において、組織弾性画像を構成する画素毎について音速取得を実行するか否かを判定するようにした場合には、たとえば腫瘍部などの診断上重要な部分についてのみ音速取得を実行することができるので、音速取得のための演算処理を軽くすることができ、処理速度を向上させることができる。
【００２９】
また、超音波プローブによる組織弾性画像を生成するための受信信号の取得中において、超音波プローブが静止状態になったことを検出し、その超音波プローブの静止状態が検出されたタイミングに基づいて音速を取得するようにした場合には、適切なタイミングでかつ安定した音速分布を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の超音波診断装置の一実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図２】被検体内の局所音速を算出方法の一例を説明するための図
【図３】本発明の超音波診断装置の一実施形態を用いた超音波診断システムの作用を説明するためのフローチャート
【図４】本発明の超音波診断装置のその他の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の超音波診断装置のその他の実施形態を用いた超音波診断システムの概略構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の超音波診断装置および超音波診断画像生成方法の一実施形態を用いた超音波診断システムについて詳細に説明する。図１は、本実施形態の超音波診断システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施形態の超音波診断システム１は、図１に示すように、超音波プローブ１０、送信制御部１１、受信信号処理部１２、受信制御部１３、受信信号記憶部１４、走査制御部１５、Ｂモード画像生成部１６、組織弾性画像生成部１７、判定部２３、プローブ動作検出部１８、音速取得部１９、音速マップ生成部２０、表示制御部２１およびモニタ２２を備えている。
【００３３】
超音波プローブ１０は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送信するとともに体内で反射してきた超音波を受信するものである。本実施形態の超音波プローブ１０は、１次元の超音波トランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサを備えており、各超音波トランスデューサは、例えばＰＺＴ等の圧電素子の両端に電極を形成した振動子によって構成されている。この電極は信号線によって受信信号処理部１２および送信制御部１１に接続されている。そして、この電極には、送信制御部１１から出力された駆動パルス電圧信号に応じた電圧が印加され、振動子はこの電圧印加に応じて超音波を発生するものである。また、振動子は反射してきた超音波を受信すると電気信号を発生し、この電気信号を受信信号として受信信号処理部１２に出力するものである。
【００３４】
また、本実施形態の超音波プローブ１０には、超音波プローブ１０が被検体に押しつけられた際の圧力情報を検出する圧力センサ１０ａが設けられている。この圧力センサ１０ａによって検出された検出信号は、プローブ動作検出部１８に出力され、プローブ動作検出部１８によって超音波プローブ１０が静止状態であるか否かを判定するために用いられる。
【００３５】
また、圧力センサ１０ａの検出信号は、組織弾性画像生成部１７において組織弾性画像を生成するために用いるようにしてもよい。すなわち、超音波プローブ１０の被検体への押し付け前後のタイミングの受信信号を取得するために用いるようにしてもよい。
【００３６】
送信制御部１１は、走査制御部１５から出力された送信遅延時間に基づいて、超音波プローブ１０の各超音波トランスデューサに対して駆動パルス電圧信号を出力し、上記送信遅延時間に応じた超音波を各超音波トランスデューサの振動子から送波させることによって、所定の焦点に収束するような超音波を超音波プローブ１０から送波させるものである。
【００３７】
受信信号処理部１２は、超音波プローブ１０の各超音波トランスデューサに対応して設けられた複数の増幅器および複数のＡ/Ｄ変換器を備えている。各超音波トランスデューサから出力された受信信号は、増幅器において増幅され、増幅器から出力されたアナログの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号の受信信号に変換され、そのデジタルの受信信号は受信制御部１３に出力される。
【００３８】
受信制御部１３は、受信信号処理部１２から出力された受信信号に対し、走査制御部１５から出力された受信遅延時間に基づいて受信フォーカス処理を施すことによって、超音波エコーの焦点が絞りこまれた音線信号（以下、ＲＦ信号という）を生成するものである。
【００３９】
受信信号記憶部１４は、半導体メモリなどのストレージデバイスから構成されるものであり、受信制御部１３において生成されたＲＦ信号を一時的に記憶するものである。超音波プローブ１０によって超音波の送受信を１回行う毎に１フレーム分のＲＦ信号が取得され、このフレーム毎のＲＦ信号が受信信号記憶部１４に記憶される。そして、本実施形態の受信信号記憶部１４は、リアルタイムに取得された１フレームのＲＦ信号だけでなく、過去に取得されたＲＦ信号も記憶するものである。なお、本実施形態においては、受信フォーカス処理が施されたＲＦ信号を記憶するようにしたが、受信フォーカス処理が施される前の受信信号を記憶するようにしてもよい。
【００４０】
また、フレーム毎のＲＦ信号と、そのＲＦ信号が取得された時点において圧力センサ１０ａによって検出された圧力情報とを対応付けて受信信号記憶部１４に記憶するようにしてもよい。
【００４１】
走査制御部１５は、送信制御部１１および受信制御部１３に対し、送信遅延時間や受信遅延時間を出力し、送信フォーカス処理および受信フォーカス処理を制御するものである。
【００４２】
Ｂモード画像生成部１６は、ＲＦ信号に対して、増幅、ダイナミックレンジ、ＳＴＣ、エコーエンハンス等の各種信号処理を施して、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像（受信信号の振幅を点の明るさ（輝度）により表した画像）を生成する。なお、Ｂモード画像は、被検体内の着目領域内の複数の格子点において生成される。着目領域とは、Ｂモード画像として断面の画像化が可能な被検体内の領域である。
【００４３】
組織弾性画像生成部１７は、超音波プローブ１０を被検体に押し付ける前のＢモード画像と、超音波プローブ１０を被検体に押し付けた後のＢモード画像とを取得し、この２つのＢモード画像の差に基づいて被検体内の組織の動き量を算出し、その動き量を組織の歪みに換算して組織の弾性情報として取得し、その歪み量を用いて組織弾性画像を生成するものである。組織弾性画像は、たとえば歪み量の大きさに応じて、赤や青などの互い異なる色が割り当てられた複数の画素から構成されるものである。組織弾性画像の生成範囲については、ユーザによって任意に設定することができる。
【００４４】
超音波プローブの被検体への押し付け前後のＢモード画像を取得する方法としては、上述したように、たとえば超音波プローブ１０に設けられた圧力センサ１０ａの圧力情報を用いるようにしてもよいし、ユーザが所定の操作入力部（図示省略）を用いて指示したタイミングに基づいて押し付け前後のＢモード画像を取得するようにしてもよい。なお、組織弾性画像の生成方法については、たとえば特開２０１０−２６４２４３号公報などに記載されている方法などその他の種々の公知な方法を用いることができ、その詳細については既に公知であるので説明を省略する。
【００４５】
判定部２３は、組織弾性画像生成部１７において生成された組織弾性画像に基づいて、音速取得部１９における音速取得を実行するか否かを判定するものである。具体的には、たとえば、被検体内に腫瘍部が存在する部分について音速取得を行いたい場合には、一般的に腫瘍部は正常組織よりも硬いものであるので、組織弾性画像を構成する各画素の歪み量と所定の閾値とをそれぞれ比較し、所定の閾値よりも小さい歪み量の画素に対応する後述する格子点については音速取得を実行すると判定し、所定の閾値以上の歪み量の画素に対応する格子点については音速取得を実行しないと判定する。すなわち、組織弾性画像を構成する画素単位で音速取得を行うか否かを判定する。なお、本実施形態においては、歪量と閾値とを比較するようにしたが、歪み量に限らず、組織弾性画像を構成する各画素の特徴量であればよく、たとえば弾性率と閾値とを比較するようにしてもよい。
【００４６】
上述したように画素単位で音速取得を行うか否かを判定する場合に用いられる上記閾値としては、たとえば組織弾性画像の全ての画素の歪み量の平均値や、組織弾性画像の所定の一部の領域の画素の歪み量の平均値などを用いることができる。
【００４７】
また、上述したように腫瘍部などの病変部が存在する部分について音速取得を行いたい場合には、その病変部について予め取得された歪み量の標準値を用いることができる。
【００４８】
また、腫瘍部に限らず、たとえば被検体内に水分を多く含んだ部分が存在する場合に音速取得を行いたい場合には、所定の閾値よりも大きい歪み量の画素に対応する格子点については音速取得を実行すると判定し、所定の閾値以下の歪み量の画素に対応する格子点については音速取得を実行しないと判定するようにすればよい。この場合の閾値についても予め取得したものを用いるようにすればよい。
【００４９】
また、上記のような判定方法に限らず、閾値の上限値と下限値を設定し、上記上限値と下限値との間の範囲外の大きさの歪み量の画素に対応する格子点については音速取得を実行すると判定し、上記範囲内の大きさの歪み量の画素に対応する格子点については音速取得を実行しないと判定するようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した閾値についてはユーザが目的に応じて任意の設定したものを用いるようにしてもよい。
【００５１】
また、音速取得を実行するか否かを判定する単位としては、上述したように組織弾性画像を構成する画素単位に限らず、たとえば組織弾性画像全体を単位として音速取得を実行するか否かを判定するようにしてもよい。
【００５２】
具体的には、たとえば腫瘍部の音速取得を行いたい場合には、組織弾性画像を構成する全ての画素の特徴量（たとえば歪み量や弾性率）の平均値や最大値や最小値といった統計値と所定の閾値とを比較し、その統計値が所定の閾値よりも小さい場合には、音速取得を実行すると判定し、統計値が所定の閾値以上の場合には、全ての画素に対応する格子点について音速取得を実行しないと判定するようにしてもよい。音速取得を実行する格子点については、組織弾性画像を構成する全ての画素に対応する格子点について実行するようにしてもよいし、上述した画素単位での判定の場合と同様に、所定の閾値よりも小さい特徴量の画素に対応する格子点の範囲を設定するようにしてもよい。なお、閾値の設定の仕方については上記と同様である。
【００５３】
また、音速取得を実行するか否かを判定する単位としては、たとえば組織弾性画像を複数の領域に分割した分割領域を単位として音速取得を実行するか否かを判定するようにしてもよい。なお、この分割領域とは複数の画素から構成される領域である。
【００５４】
具体的には、たとえば腫瘍部の音速取得を行いたい場合には、分割領域内の全ての画素の特徴量（たとえば歪み量や弾性率）の平均値や最大値や最小値といった統計値と所定の閾値とを比較し、その統計値が所定の閾値よりも小さい場合には、音速取得を実行すると判定し、統計値が所定の閾値以上の場合には、分割領域内の全ての画素に対応する格子点について音速取得を実行しないと判定するようにしてもよい。音速取得を実行する格子点については、分割領域内の全ての画素に対応する格子点について実行するようにしてもよいし、上述した画素単位での判定の場合と同様に、所定の閾値よりも小さい特徴量の画素に対応する格子点の範囲を設定するようにしてもよい。なお、閾値の設定の仕方については上記と同様である。
【００５５】
プローブ動作検出部１８は、超音波プローブ１０による組織弾性画像を生成するための受信信号の取得中において、超音波プローブ１０が静止状態になったことを検出するものである。すなわち、組織弾性画像を生成するためにユーザが超音波プローブ１０を押圧状態を変化させながら被検体に押し付けている間に、超音波プローブ１０が静止状態になったことを判定し、そのタイミングを検出するものである。
【００５６】
具体的には、本実施形態のプローブ動作検出部１８は、超音波プローブ１０に設けられた圧力センサ１０ａによって検出された圧力情報を取得し、その圧力情報が最も大きくなった状態を超音波プローブ１０が静止状態になったものとして判定し、そのタイミングを検出するものである。そして、プローブ動作検出部１８は、その検出タイミング信号を音速取得部１９に出力するものである。なお、圧力情報が最も大きくなった時点の判定方法としては、たとえば圧力情報の時間的な変化量が最も小さくなった時点を圧力情報が最も大きくなった時点として判定することができる。
【００５７】
音速取得部１９は、判定部２３における判定結果と、プローブ動作検出部１８から出力された検出タイミング信号とに基づいて、被検体内の音速取得を実行するものである。
【００５８】
すなわち、本実施形態の音速取得部１９は、判定部２３における判定結果を取得した後、プローブ動作検出部１８による超音波プローブ１０の静止状態の検出タイミングを取得し、その取得した検出タイミングに基づいて、音速取得を実行すると判定された格子点について音速取得を実行するものである。
【００５９】
具体的には、本実施形態の音速取得部１９は、超音波プローブ１０が静止状態となった時点近傍、たとえば静止状態となった時点に最も近い時点において超音波プローブ１０によって取得された受信信号に基づくＲＦ信号を受信信号記憶部１４から取得し、そのＲＦ信号に基づいて、音速取得を実行すると判定された格子点について、たとえば特開２０１０−９９４５２号公報に記載の手法を用いて被検体の最適音速、さらには局所音速を取得するものである。なお、このとき受信信号記憶部１４にＲＦ信号と圧力情報とが対応付けられて記憶されている場合には、その圧力情報を参照することによって圧力情報が最大のＲＦ信号を音速取得のためのＲＦ信号として読み出すようにしてもよい。また、最適音速および局所音速を取得する際に用いる信号は、ＲＦ信号でなく、受信フォーカス処理を施す前の受信信号でもよい。
【００６０】
より詳細には、音速取得部１９は、まず、ＲＦ信号を用いてＢモード画像を生成し、そのＢモード画像に基づいて、被検体の着目領域内に設定されたすべての格子点における最適音速を算出する。ここで、最適音速とは、Ｂモード画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速であり、各格子点における実際の局所音速とは必ずしも一致しない。最適音速の算出方法としては、例えば、特開平８-３１７９２６号公報に記載されたように、Ｂモード画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて計測する方法を用いることができる。なお、最適音速の算出方法は、これに限定されるものではなく、その他の種々の公知な方法を用いることができる。
【００６１】
次に、各格子点における最適音速を用いて、各格子点における局所音速を算出する。以下、局所音速の算出方法について説明する。
【００６２】
音速取得部１９は、図２に示すように、被検体内の着目領域内において、局所音速を算出する対象となる格子点を格子点Ｘとし、その格子点Ｘよりも浅い（すなわち、超音波プローブ１０に近い）位置にＸ方向に等間隔で配置された複数の格子点を格子点Ａ１，Ａ２，…とする。なお、少なくとも格子点Ｘと各格子点Ａ１，Ａ２，…との間の局所音速はそれぞれ一定と仮定する。
【００６３】
そして、格子点Ｘにおける最適音速に基づいて、格子点Ｘを反射点とした時の仮想的な受信波ＷＸの波形を算出する。
【００６４】
次に、格子点Ｘおける仮定音速の初期値を設定する。そして、仮定音速が１ステップずつ順次変更されて、仮想的な合成受信波ＷＳＵＭを算出する。具体的には、格子点Ｘにおける局所音速をＶと仮定すると、格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１，Ａ２，…に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ，ＸＡ２／Ｖ，…となる。ここで、ＸＡ１，ＸＡ２，…は、それぞれ格子点Ａ１，Ａ２，…と格子点Ｘとの間の距離である。格子点Ａ１，Ａ２，…における最適音速は既知のため、各格子点Ａ１，Ａ２，…からの受信波は予め求めることができる。したがって、格子点Ａ１，Ａ２，…からそれぞれ遅延ＸＡ１／Ｖ，ＸＡ２／Ｖ，…で発した反射波を合成することにより、仮想合成受信波ＷＳＵＭを求めることができる。
【００６５】
次に、たとえば仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭの互いの相互相関をとることによって、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭとの誤差が算出される。仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭの誤差を算出する方法としては、種々の公知な方法を採用することができる。
【００６６】
そして、全ての仮定音速について、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭの誤差がそれぞれ算出される。ホイヘンスの原理を厳密に適用した場合、仮想合成受信波ＷＳＵＭの波形は、格子点Ｘにおける局所音速値をＶと仮定した場合の仮想受信波ＷＸの波形と等しくなる。したがって、仮想受信波ＷＸと仮想合成受信波ＷＳＵＭとの差が最小になる仮定音速を格子点Ｘにおける局所音速として取得する。なお、局所音速の算出方法としては、上述した方法に限らず、その他の種々の公知な方法を採用することができる。
【００６７】
音速マップ生成部２０は、音速取得部１９において取得された各格子点の局所音速に基づいて、被検体の音速マップを生成するものである。音速マップとは、被検体内における各格子点の局所音速の分布状態を表すものであり、たとえば局所音速の大きさに応じて、赤や青などの互い異なる色が割り当てられて生成されるものである。
【００６８】
なお、本実施形態においては、音速取得部１９において最適音速および局所音速を取得するようにしたが、最適音速もしくは局所音速のみを取得するようにしてもよい。
【００６９】
表示制御部２１は、Ｂモード画像生成部１６において生成されたＢモード画像、組織弾性画像生成部１７において生成された組織弾性画像、および音速マップ生成部２０において生成された音速マップに基づいて表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ２２に出力するものである。
【００７０】
モニタ２２は、入力された表示制御信号に基づいて被検体のＢモード画像、組織弾性画像および音速マップを表示するものである。
【００７１】
次に、本実施形態の超音波診断システム１の作用について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７２】
まず、超音波プローブ１０の各超音波トランスデューサから超音波が発生され、被検体に送波される。
【００７３】
そして、各超音波トランスデューサから送波された超音波は被検体内を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、この反射によるエコーが各超音波トランスデューサによって検出されて受信信号として受信信号処理部１２に出力される。
【００７４】
そして、受信信号処理部１２において、各超音波トランスデューサから出力された受信信号が増幅器によって増幅され、その増幅されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号の受信信号に変換されて受信制御部１３に出力される。
【００７５】
受信制御部１３においては、複数の超音波トランスデューサから出力された複数の受信信号に対して走査制御部１５から出力された所定の受信遅延時間に基づいて受信フォーカス処理が施されてＲＦ信号が生成され、フレーム毎のＲＦ信号がＢモード画像生成部１６に出力されるとともに、受信信号記憶部１４に出力されて順次記憶される。
【００７６】
そして、Ｂモード画像生成部１６において入力されたＲＦ信号に基づいてＢモード画像が生成され、そのＢモード画像に基づいて表示制御部２１において表示制御信号が生成され、その表示制御信号に基づいてモニタ２２においてＢモード画像が表示される（Ｓ１０）。
【００７７】
ここで、モニタ２２に表示されたＢモード画像を観察しているユーザが、組織弾性画像も表示させたいと考えた場合には、所定の設定入力部（図示省略）を用いて組織弾性画像表示モードがユーザによって設定入力される（Ｓ１２，ＹＥＳ）。
【００７８】
次いで、組織弾性画像を生成するため、ユーザによって超音波プローブ１０が被検体に対して押圧状態を変化させられながら押し付けられ、その押し付け前のＢモード画像と押し付け後のＢモード画像とが取得されて組織弾性画像生成部１７に出力される。なお、ユーザによる超音波プローブ１０の押圧は繰り返して複数回行われる。
【００７９】
そして、組織弾性画像生成部１７において、入力された押し付け前後のＢモード画像に基づいて組織弾性画像が生成され、その組織弾性画像に基づいて表示制御部２１において表示制御信号が生成され、その表示制御信号に基づいてモニタ２２において組織弾性画像が表示される（Ｓ１４）。
【００８０】
ここで、モニタ２２に表示されたＢモード画像や組織弾性画像を観察しているユーザが、さらに音速マップも表示させたいと考えた場合には、所定の設定入力部（図示省略）を用いて音速マップ表示モードがユーザによって設定入力され、この設定入力に応じて判定部２３において音速取得を実行するか否かの判定が行われる（Ｓ１６）。そして、その判定結果が、音速取得部１９に出力される。
【００８１】
次いで、プローブ動作検出部１８において、圧力センサ１０ａにより検出された圧力情報が最大となるタイミングが超音波プローブ１０が静止状態になったタイミングとして検出され、その検出タイミング信号が音速取得部１９に出力される（Ｓ１８，ＹＥＳ）。
【００８２】
そして、音速取得部１９は、プローブ動作検出部１８から出力された検出タイミング信号に基づいて、超音波プローブ１０が静止状態となった時点近傍において超音波プローブ１０によって取得されたＲＦ信号を受信信号記憶部１４から取得する。そして、音速取得部１９は、判定部２３から出力された判定結果に基づいて、受信信号記憶部１４から取得したＲＦ信号に基づいて被検体の最適音速、さらには局所音速を取得する。なお、判定部２３から出力された判定結果が、全ての格子点について音速取得を実行しないという判定結果であった場合には、音速取得部１９は、音速取得を行うことなく処理を終了する。
【００８３】
そして、音速取得部１９によって取得された局所音速は音速マップ生成部２０に出力され、音速マップ生成部２０は、入力された局所音速の分布に基づいて音速マップを生成する。音速マップ生成部２０において生成された音速マップは、表示制御部２１に出力され、表示制御部２１は、入力された音速マップを用いて表示制御信号を生成し、モニタ２２は、入力された表示制御信号に基づいて音速マップをＢモード画像や組織弾性画像とともに表示する（Ｓ２０）。
【００８４】
なお、組織弾性画像および音速マップについては、ユーザによる超音波プローブ１０の被検体への押圧が繰り返して行われる毎に順次取得され、モニタ２２において順次更新されて表示される。
【００８５】
上記実施形態の超音波診断システムによれば、超音波プローブ１０によって被検体内への超音波を送受信することにより受信信号を取得し、その受信信号に基づいて、被検体の組織弾性を表す組織弾性画像を生成する際、その生成した組織弾性画像に基づいて音速取得を実行するか否かを判定し、音速取得を実行すると判定された場合に音速取得を実行するようにしたので、たとえば組織弾性画像内に腫瘍が存在し、組織弾性画像の歪み量が所定の閾値より小さい場合などを判定し、その判定結果に基づいて音速取得を実行するようにすることができるので、組織弾性画像の取得とともに、これに並行して音速取得を適切なタイミングで行うことができる。
【００８６】
また、上記実施形態の超音波診断システムにおいて、組織弾性画像を構成する画素毎について音速取得を実行するか否かを判定するようにした場合には、たとえば腫瘍部などの診断上重要な部分についてのみ音速取得を実行することができるので、音速取得のための演算処理を軽くすることができ、処理速度を向上させることができる。
【００８７】
また、上記実施形態の超音波診断システム１においては、プローブ動作検出部１８によって超音波プローブ１０の静止状態が検出された際、音速取得部１９が、組織弾性画像を生成するため（Ｂモード画像を生成するため）に取得されたＲＦ信号に基づいて被検体内の最適音速および局所音速を取得するようにしたが、これに限らず、超音波プローブ１０の静止状態が検出された際、組織弾性画像（Ｂモード画像）を生成するための超音波の送受信とは別のタイミングで音速取得用の超音波の送受信を超音波プローブ１０によって行い、音速取得部１９が、上述した音速取得用に送受信された受信信号に基づくＲＦ信号を用いて被検体内の最適音速および局所音速を取得するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態の超音波診断システム１においては、超音波プローブ１０に設けられた圧力センサ１０ａによって検出された圧力情報に基づいて超音波プローブ１０の静止状態を検出するようにしたが、これに限らず、たとえば、図４に示す超音波診断システム２に示すように、組織弾性画像の計測中においてＢモード画像生成部１６によって生成されたＢモード画像に基づいて超音波プローブ１０の静止状態を検出するようにしてもよい。
【００８９】
具体的には、図４に示す超音波診断システム２は、組織弾性画像の計測中においてＢモード画像生成部１６によって生成されたＢモード画像を取得するプローブ動作検出部２４を備えている。
【００９０】
図４に示すプローブ動作検出部２４は、組織弾性画像の計測中においてＢモード画像生成部１６によって生成されたＢモード画像を順次取得し、その経時変化を順次算出する。そして、Ｂモード画像の経時変化量が最も大きくなった時点を超音波プローブ１０が静止状態となった時点として検出し、その検出タイミング信号を音速取得部１９に出力する。その他の作用については、上記実施形態の超音波診断システム１と同様である。なお、Ｂモード画像の経時変化量の算出方法としては、たとえばＢモード画像中のエッジを検出し、そのエッジの経時変化量を算出方法があるが、その他の種々の公知な方法を用いることができる。
【００９１】
また、超音波プローブ１０の静止状態を検出する方法としては、上述した方法に限らず、たとえば、図５に示す超音波診断システム３に示すように、組織弾性画像の計測中において超音波プローブ１０に設けられた加速度センサ１０ｂによって超音波プローブ１０の加速度情報を検出し、その速度情報に基づいて超音波プローブ１０の静止状態を検出するようにしてもよい。
【００９２】
具体的には、図５に示す超音波診断システム３は、上述した加速度センサ１０ｂを備えているとともに、組織弾性画像の計測中において加速度センサ１０ｂによって検出された加速度情報を取得するプローブ動作検出部２５を備えている。
【００９３】
図５に示すプローブ動作検出部２５は、組織弾性画像の計測中において加速度センサ１０ｂによって検出された加速度情報を取得する。そして、プローブ動作検出部２４は、入力された加速度情報が最も小さくなった時点（略ゼロの時点）を超音波プローブ１０が静止状態となった時点として検出し、その検出タイミング信号を音速取得部１９に出力する。その他の作用については、上記実施形態の超音波診断システム１と同様である。
【００９４】
なお、図５に示す超音波診断システム３においては、組織弾性画像の計測中において取得されたフレーム毎のＲＦ信号と、そのＲＦ信号が取得された時点において加速度センサ１０ｂによって検出された加速度情報とを対応付けて受信信号記憶部１４に記憶するようにしてもよい。そして、音速取得部１９が、受信信号記憶部１４に記憶された加速度情報を参照することによって音速取得用の受信信号を読み出して取得するようにしてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態の超音波診断システム１〜３においては、Ｂモード画像、組織弾性画像および音速マップをそれぞれ別個に表示するようにしてもよいし、これらのうちの少なくとも２つを重ね合せて同時に表示するようにしてもよい。たとえばＢモード画像に対して組織弾性画像または音速マップを重ね合せて表示するようにしてもよいし、組織弾性画像と音速マップとを重ね合せて表示するようにしてもよいし、もしくは３つの画像を全て重ね合せて表示するようにしてもよい。また、組織弾性画像や音速マップについては、上述したように色画像で表示するのではなく、歪み量や局所音速を数値で表示するようにしてもよい。
【００９６】
また、音速取得部１９において取得された局所音速に基づく送信遅延時間および受信遅延時間を算出し、その送信遅延時間に基づく送信フォーカスを行うとともに、受信遅延時間を用いて受信信号に対して受信フォーカス処理を施してＲＦ信号を生成し、そのＲＦ信号に基づくＢモード画像をモニタ２２に表示するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１-３  超音波診断システム
１０   超音波プローブ
１０ａ 圧力センサ
１０ｂ 加速度センサ
１６   Ｂモード画像生成部
１７   組織弾性画像生成部
１８，２４，２５       プローブ動作検出部
１９   音速取得部
２０   音速マップ生成部
２１   表示制御部
２２   モニタ
２３   判定部
【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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