(57)【要約】【課題】被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求める。【解決手段】この超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、前記音響カプラの音速に基づいて行う。【選択図】図１
2013244160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、
前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、
被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、
前記音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、前記音響カプラの音速に基づいて行う超音波診断装置。
【請求項２】
前記音響カプラは、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、
前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、
複数の駆動信号を前記複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、
被検体と前記音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、且つ、被検体内に第２の領域を設定する領域設定手段と、
被検体内の第２の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、
前記超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する音速設定手段と、
前記フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速を求め、第１及び第２の平均音速と、前記超音波プローブから第１及び第２の領域までの距離とに基づいて、第１の領域から第２の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算手段と、
を備える超音波診断装置。
【請求項４】
前記領域設定手段は、前記音響カプラと被検体との境界に第１の領域を設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記領域設定手段は、前記音響カプラ内に第１の領域を設定する請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記音響カプラは、前記音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、
前記超音波プローブに前記音響カプラが装着された際、前記音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取手段を備え、
前記音速設定手段は、前記カプラ情報読取手段による読み取り結果に基づき、前記超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する請求項３〜５のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、前記超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、を備える超音波診断装置を用いた音速推定方法であって、
複数の駆動信号を超音波プローブ内の複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信した前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する音線信号生成ステップと、
前記音線信号生成ステップにおいて生成される生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する超音波画像生成ステップと、
被検体と前記音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、且つ、被検体内に第２の領域を設定する領域設定ステップと、
被検体内の第２の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定ステップと、
前記超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する音速設定ステップと、
前記フォーカス判定ステップにおける判定結果に従って、少なくとも前記超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速を求め、第１及び第２の平均音速と、前記超音波プローブから第１及び第２の領域までの距離とに基づいて、第１の領域から第２の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算ステップと、
を含む音速推定方法。
【請求項８】
前記領域設定ステップは、前記音響カプラと被検体との境界に第１の領域を設定する請求項７に記載の音速推定方法。
【請求項９】
前記領域設定ステップは、前記音響カプラ内に第１の領域を設定する請求項７に記載の音速推定方法。
【請求項１０】
前記音響カプラは、前記音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、
前記超音波プローブに前記音響カプラが装着された際、前記音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取ステップを備え、
前記音速設定ステップは、前記カプラ情報読取ステップによる読み取り結果に基づき、前記超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、前記音響カプラの音速に設定する請求項７〜９のいずれか１項に記載の音速推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び音速推定方法に係り、特に、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を精度良く求める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、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撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
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、超音波ビーム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、内臓や病変組織等）の輪郭を抽出することができる。
【０００４】
一般に、超音波診断装置においては、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサ（振動子）を含む超音波プローブが用いられる。送信フォーカス処理によって複数の超音波を合波して形成される超音波ビームを用いて被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信して受信フォーカス処理を行うことにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体内に存在する構造物に関する画像情報が得られ、表示部に超音波画像が表示される。
【０００５】
ところで、超音波画像の形態画像の１つとして、形状を表すＢモード画像（超音波エコーの振幅を点の輝度により表した画像）が用いられている。しかし、形状以外の情報も診断に用いたいとの要望があり、そのうちの１つとして音速が挙げられる。音速は、医師が超音波診断を行うにあたり、生体組織、病変およびその進行度等を診断するために有効な音響情報であることから、種々の計測手法によって被検体の音速を計測することが提案されている。また、被検体内の所望の領域における音速（以下、「局所音速」という）を測定する試みもなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、被検体内において反射された超音波エコーの受信信号に基づいて、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を求める方法が提案されている。この方法では、まず、被検体内の深さの異なる位置に２つの着目領域としてＲＯＩ１、ＲＯＩ２が設定される。次に、ＲＯＩ１を送信フォーカス位置として、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度が判定される。そして、その判定結果に基づいて、超音波プローブからＲＯＩ１に至る経路における第１の平均音速Ｃ１が求められる。同様に、ＲＯＩ２を送信フォーカス位置として、超音波プローブからＲＯＩ２に至る経路における第２の平均音速Ｃ２が求められる。次に、第１及び第２の平均音速Ｃ１、Ｃ２と、超音波プローブからＲＯＩ１及びＲＯＩ２までの距離とに基づいて、ＲＯＩ１からＲＯＩ２に至る経路における平均音速（局所音速）Ｃｘが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２０７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される方法では、超音波プローブからＲＯＩ１に至る経路における第１の平均音速Ｃ１が正確に求められていないと、ＲＯＩ１からＲＯＩ２に至る経路における平均音速Ｃｘを正確に求めることができない。また、超音波プローブとＲＯＩ１との距離（深さ）を小さくすることで第１の平均音速Ｃ１をより正確に求めることが考えられるが、その距離が小さすぎると超音波ビームの収束精度が悪いことや体壁（腹壁）の影響などで超音波エコーの受信信号が乱れてしまい、局所音速を正確に求めることは困難である。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる超音波診断装置及び音速推定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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、被検体の平均音速を求める音速値計算手段と、を備え、音速値計算手段は、被検体の表層における平均音速を求める際に、音響カプラの音速に基づいて行う態様である。
【００１１】
上記態様によれば、音響カプラの音速を用いて被検体の表層における平均音速を正確に求めることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる。
【００１２】
本発明の第２の態様に係る超音波診断装置は、上記第１の態様において、音響カプラは、前記超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有する態様である。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する信号処理手段と、信号処理手段によって生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する画像信号生成手段と、被検体と音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、且つ、被検体内に第２の領域を設定する領域設定手段と、被検体内の第２の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定手段と、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、音響カプラの音速に設定する音速設定手段と、フォーカス判定手段の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速を求め、第１及び第２の平均音速と、超音波プローブから第１及び第２の領域までの距離とに基づいて、第１の領域から第２の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算手段と、を備える態様である。
【００１４】
上記態様によれば、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速と、超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速とに基づいて、第１の領域から第２の領域における平均音速を計算する際、超音波プローブと被検体との間に音響カプラを介在させた状態で、被検体と音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、第１の平均音速として音響カプラの音速を設定することにより、第１の領域から第２の領域における平均音速の計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る超音波診断装置は、上記第３の態様において、領域設定手段は、音響カプラと被検体との境界に第１の領域を設定する態様である。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る超音波診断装置は、上記第３の態様において、領域設定手段は、音響カプラ内に第１の領域を設定する態様である。
【００１７】
本発明の第６の態様に係る超音波診断装置は、上記第３〜第５の態様において、音響カプラは、その厚み及び音速を含む識別部材を有し、超音波プローブに音響カプラが装着された際、音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取手段を備え、音速設定手段は、カプラ情報読取手段による読み取り結果に基づき、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、音響カプラの音速に設定する態様である。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る音速推定方法は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波プローブと、超音波プローブと被検体の間に介在される部材であって、超音波プローブの超音波送受信方向に所定の厚みを有し、所定の音速で超音波を伝播する音響カプラと、を備える超音波診断装置を用いた音速推定方法であって、複数の駆動信号を超音波プローブ内の複数の超音波トランスデューサに供給すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信した複数の超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理及び検波処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する音線信号生成ステップと、音線信号生成ステップにおいて生成される生成される音線信号に基づいて、超音波画像を表す画像信号を生成する超音波画像生成ステップと、被検体と音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、且つ、被検体内に第２の領域を設定する領域設定ステップと、被検体内の第２の領域について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するフォーカス判定ステップと、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、音響カプラの音速に設定する音速設定ステップと、フォーカス判定ステップにおける判定結果に従って、少なくとも超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速を求め、第１及び第２の平均音速と、超音波プローブから第１及び第２の領域までの距離とに基づいて、第１の領域から第２の領域に至る経路における平均音速を計算する音速値計算ステップと、を含む態様である。
【００１９】
上記態様によれば、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速と、超音波プローブから第２の領域に至る経路における第２の平均音速とに基づいて、第１の領域から第２の領域における平均音速を計算する際、超音波プローブと被検体との間に音響カプラを介在させた状態で、被検体と音響カプラとの境界近傍に第１の領域を設定し、第１の平均音速として音響カプラの音速を設定することにより、第１の領域から第２の領域における平均音速の計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る音速推定方法は、上記第７の態様において、領域設定ステップは、音響カプラと被検体との境界に第１の領域を設定する態様である。
【００２１】
本発明の第９の態様に係る音速推定方法は、上記第７の態様において、領域設定ステップは、音響カプラ内に第１の領域を設定する態様である。
【００２２】
本発明の第１０の態様に係る音速推定方法は、上記第７〜第９の態様において、音響カプラは、音響カプラの厚み及び音速を含む識別部材を有し、超音波プローブに音響カプラが装着された際、音響カプラの識別部材を読み取るカプラ情報読取ステップを備え、音速設定ステップは、カプラ情報読取ステップによる読み取り結果に基づき、超音波プローブから第１の領域に至る経路における第１の平均音速を、音響カプラの音速に設定する態様である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法を示すフローチャート図である。
【図３】超音波プローブと関心領域との間の相対的な位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波プローブ１０と、走査制御部１１と、送信遅延パターン記憶部１２と、送信制御部１３と、駆動信号発生部１４と、受信信号処理部２１と、受信遅延パターン記憶部２２と、受信制御部２３と、Ｂモード画像信号生成部３０と、フォーカス判定部４１と、音速値計算部４２と、音速マップ作成部４３と、画像表示制御部５１と、表示部５２と、操作卓６１と、制御部６２と、格納部６３と、音響カプラ１００と、カプラ情報記憶部１０２とを有している。ここで、送信遅延パターン記憶部１２〜受信制御部２３は、信号処理手段を構成している。
【００２７】
超音波プローブ１０は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０ａを含んでいる。それらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される複数の駆動信号に基づいて超音波を被検体に送信すると共に、被検体から伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。
【００２８】
音響カプラ１００は、超音波プローブ１０と被検体との間を介在してその間の距離（オフセット）を調整する超音波伝播媒体からなり、超音波プローブ１０の超音波送受信面（複数の超音波トランスデューサ１０ａが配設される面）を覆うように脱着可能に装着される。音響カプラ１００は、超音波プローブ１０に密着された際、超音波の送受信方向に所定の厚みを有しており、所定の音速で超音波を伝搬する。
【００２９】
音響カプラ１００の材質は、音速を規定できるものであればよく、例えばファントム材料などに使われるウレタンゴムなどを好ましく用いることができる。また、音響カプラ１００は、超音波ビームの収束精度が十分なくらいの厚みを有するものが好ましい。
【００３０】
音響カプラ１００には、音速及び厚みを識別するための識別部材１０４（例えばバーコードなど）が設けられる。超音波プローブ１０には、音響カプラ１００の識別部材１０４を読み取るためのカプラ情報読取手段１０６が設けられている。カプラ情報読取手段１０６の読み取り方式は特に限定されず、光学的、磁気的、電気的など各種方式を採用することができる。これにより、超音波プローブ１０に音響カプラ１００が装着されると、カプラ情報読取手段１０６によって音響カプラ１００の音速及び厚みが読み取られ、音響カプラ１００の音速及び厚みはカプラ情報記憶部１０２に記憶される。
【００３１】
各超音波トランスデューサ１０ａは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００３２】
走査制御部１１は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。送信遅延パターン記憶部１２は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部１３は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１２に記憶されている複数の遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部１３は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
【００３３】
駆動信号発生部１４は、例えば、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応する複数のパルサによって構成されている。駆動信号発生部１４は、送信制御部１３によって設定された遅延時間に従って、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号を超音波プローブ１０に供給し、又は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波プローブ１０に供給する。
【００３４】
受信信号処理部２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応して、複数の増幅器（プリアンプ）２１ａと、複数のＡ／Ｄ変換器２１ｂとを含んでいる。超音波トランスデューサ１０ａから出力される受信信号は、増幅器２１ａにおいて増幅され、増幅器２１ａから出力されるアナログの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２１ｂによってディジタルの受信信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２１ｂは、ディジタルの受信信号を受信制御部２３に出力する。
【００３５】
受信遅延パターン記憶部２２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから出力される複数の受信信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部２３は、走査制御部１１において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部２２に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つのパターンを選択し、その受信遅延パターンと設定音速値とに基づいて、複数の受信信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信信号（音線信号）が形成される。さらに、受信制御部２３は、形成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。
【００３６】
ここで、受信フォーカス処理における受信信号の遅延量は、被検体内の音速に基づいて定められる。一般には、生体内の音速値Ｃ０として、１５３０ｍ／ｓ又は１５４０ｍ／ｓが設定されているが、実際には、生体内の組織によって音速値が異なっている。そこで、被検体内の平均音速Ｃｉを設定し、受信遅延パターンにおける遅延量Ｄ０（ｊ）に（Ｃ０／Ｃｉ）を乗ずることにより、複数の遅延量Ｄ１（ｊ）＝（Ｃ０／Ｃｉ）・Ｄ０（ｊ）が決定される（ｊ＝１、２、・・・、Ｎ）。ただし、Ｎは、使用される超音波トランスデューサの数である。
【００３７】
Ｂモード画像信号生成部３０は、受信制御部２３によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。そのために、Ｂモード画像信号生成部３０は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部３１と、ＤＳＣ（digital scan converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）３２とを含んでいる。
【００３８】
ＳＴＣ部３１は、受信制御部２３によって生成される音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。また、ＤＳＣ３２は、ＳＴＣ部３１によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。Ｂモード画像信号生成部３０によって生成されるＢモード画像信号に基づいて、表示部５２に超音波画像が表示される。
【００３９】
制御部６２は、Ｂモード画像信号生成部３０によるＢモード画像信号の生成と並行して、設定音速値Ｃｉを順次変更するように、音速値計算部４２を制御する。フォーカス判定部４１は、超音波画像内の複数の領域について、設定音速値Ｃｉが順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する。
【００４０】
例えば、フォーカス判定部４１は、受信制御部２３によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率（例えば、高域成分対中域成分の比）が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Ｂモード画像信号生成部３０によって生成されるＢモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Ｂモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。
【００４１】
音速値計算部４２は、超音波プローブ１０に装着されている音響カプラ１００の音速及び厚みをカプラ情報記憶部１０２から取得する。そして、音速値計算部４２は、超音波プローブ１０から第１の領域（被検体と音響カプラ１００との境界近傍）に至る経路における第１の平均音速を、カプラ情報記憶部１０２から取得した音響カプラ１００の音速に設定する。また、音速値計算部４２は、フォーカス判定部４１の判定結果に従って、少なくとも超音波プローブ１０から第２の領域（被検体内の領域）に至る経路における第２の平均音速を求める。さらに、音速値計算部４２は、第１及び第２の平均音速と、超音波プローブ１０から第１及び第２の領域までの距離とに基づいて、第１の領域から第２の領域に至る経路（第１の領域から第２の領域に至る第３の領域）における平均音速を計算する。被検体内の複数の領域についてこのような計算を繰り返し行うことにより、被検体内の各領域における音速（局所音速）を計算することができる。
【００４２】
音速マップ作成部４３は、音速値計算部４２によって複数の領域について計算される平均音速に基づいて、被検体内における音速分布を表示する音速マップを表す画像信号を生成する。画像表示制御部５１は、操作卓６１を用いたオペレータの操作に従って、Ｂモード画像信号生成部３０によって生成されるＢモード画像信号と、音速マップ作成部４３によって生成される音速マップを表す画像信号との内の少なくとも１つを選択して、表示用の画像信号を生成する。表示部５２は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示用の画像信号に基づいて超音波画像又は音速マップを表示する。
【００４３】
制御部６２は、操作卓６１を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部１１、Ｂモード画像信号生成部３０、フォーカス判定部４１等を制御する。本実施形態においては、走査制御部１１、送信制御部１３、受信制御部２３〜画像表示制御部５１、及び、制御部６２が、ＣＰＵとソフトウェア（プログラム）によって構成されるが、それらをディジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア（プログラム）は、格納部６３に格納される。格納部６３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。
【００４４】
次に、図１に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法について詳しく説明する。
【００４５】
図２は、図１に示す超音波診断装置において用いられる音速推定方法を示すフローチャートであり、図３は、超音波プローブと関心領域との間の相対的な位置関係を示す図である。図３においては、説明を簡単にするために、超音波プローブ１０の真下に関心領域（ＲＯＩ）が位置するものとする。
【００４６】
まず、オペレータが、操作卓６１を操作することにより、音速マップの作成が指示されると、図２に示すフローチャートが開始される。
【００４７】
まず、音速値計算部４２は、超音波プローブ１０に装着されている音響カプラ１００の音速Ｖ及び厚みＤをカプラ情報記憶部１０２から取得する（ステップＳ１０）。
【００４８】
次に、音速値計算部４２は、音響カプラ１００と被検体との境界にＲＯＩ１を設定する（ステップＳ１２）。ただし、ＲＯＩ１は、音響カプラ１００と被検体との境界に限らず、音響カプラ１００の内部でもよい。
【００４９】
次に、音速値計算部４２は、被検体内にＲＯＩ２を設定する（ステップＳ１４）。なお、ＲＯＩ２は、オペレータが、操作卓６１を操作することにより、被検体内において指定された領域がＲＯＩ２として設定される。
【００５０】
これにより、図３に示すように、超音波プローブ１０から距離（深さ）ｄ１（＝Ｄ）の位置における音響カプラ１００と被検体との境界にＲＯＩ１が設定され、超音波プローブ１０から距離（深さ）ｄ１＋ｄ２の位置における被検体内にＲＯＩ２が設定される。
【００５１】
次に、音速値計算部４２は、超音波プローブ１０からＲＯＩ１に至る経路における平均音速Ｃ１として、音響カプラ１００の音速Ｖを設定する（ステップＳ１６）。
【００５２】
次に、音速値計算部４２が設定音速値を順次変更して、受信制御部２３が受信フォーカス処理を行う（ステップＳ１８）。続いて、フォーカス判定部４１又はオペレータが、少なくともＲＯＩ２について、設定音速値が順次変更されたときの受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定する（ステップＳ２０）。
【００５３】
例えば、フォーカス判定部４１が、受信制御部２３によって生成される音線信号を高速フーリエ変換することにより、音線信号における高域成分の比率（例えば、高域成分対中域成分の比）が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良いし、Ｂモード画像信号生成部３０によって生成されるＢモード画像信号を高速フーリエ変換することにより、Ｂモード画像信号における空間周波数の高域成分の比率が最大になったときにビーム集束度が最大であると判定しても良い。あるいは、オペレータが、表示部５２に表示される超音波画像の画質に基づいて、受信フォーカス処理におけるビーム集束度を判定するようにしても良い。
【００５４】
ここで、ＲＯＩ２における画質が最適となるときの設定音速値は、超音波プローブ１０からＲＯＩ２（深さｄ１＋ｄ２）に至る経路における平均音速Ｃ２であると考えるのが妥当である。なぜならば、ＲＯＩ２において画質が最適となっているのであるから、ＲＯＩ２においては超音波ビームが最もフォーカスされていると考えられるからである。このとき振動子に与えられた遅延量は、経路の音速分布に関わらず、経路全体としては設定音速値に基づいて算出された遅延時間と等しい。
【００５５】
次に、音速値計算部４２は、ＲＯＩ２におけるビーム集束度（超音波画像の画質）を最大にする設定音速値に基づいて、超音波プローブ１０からＲＯＩ２に至る経路における平均音速Ｃ２を求める（ステップＳ２２）。
【００５６】
次に、音速値計算部４２は、平均音速Ｃ１及びＣ２と、超音波プローブ１０からＲＯＩ１及びＲＯＩ２までの距離とに基づいて、ＲＯＩ１からＲＯＩ２に至る経路における平均音速Ｃｘを計算する（ステップＳ２２）。
【００５７】
ここで、超音波プローブ１０からの距離（深さ）に応じた音速をｇ(ｘ)とすれば、超音波プローブ１０からＲＯＩ１に至る経路における平均音速Ｃ１は、次式（１）によって表される。なお、上述のとおり、平均音速Ｃ１には、音響カプラ１００の音速Ｖが設定される。
【００５８】
【数１】
2013244160.tif 000003
【００５９】
同様にして、超音波プローブ１０からＲＯＩ２に至る経路における平均音速Ｃ２は、次式（２）によって表される。
【００６０】
【数２】
2013244160.tif 000004
【００６１】
ただし、ＲＯＩ１からＲＯＩ２に至る経路における平均音速Ｃｘは、次式（３）によって表されるものである。
【００６２】
【数３】
2013244160.tif 000005
【００６３】
式（２）に基づいて、平均音速Ｃ１及びＣ２を用いて平均音速Ｃｘを表すと、次式（４）のようになる。
【００６４】
【数４】
2013244160.tif 000006
【００６５】
式（４）は、ＲＯＩ１からＲＯＩ２に至る領域における平均音速を与える。２つのＲＯＩの間隔を短くすれば、被検体の表面付近の領域における局所音速を正確に求めることが可能となる。即ち、音響カプラ１００と被検体との境界近傍（好ましくは境界）にＲＯＩ１を設定し、被検体内の表面付近（例えば表層）にＲＯＩ２を設定することにより、その領域間における局所音速を正確に求めることができる。また、ＲＯＩ１とＲＯＩ２の領域間における局所音速を求めた後、これよりも深い領域における局所音速を求めるには、ＲＯＩ２を新たなＲＯＩ１に設定し、この新たなＲＯＩ１よりも深い領域に新たなＲＯＩ２を設定する。そして、新たなＲＯＩ１における平均音速は、新たなＲＯＩ１までの距離を元のＲＯＩ１での平均音速とそこまでの時間を掛け合わせて求めた元のＲＯＩ１までの距離と、元のＲＯＩ１とＲＯＩ２の領域間における局所音速とその間の時間を掛け合わせて求めた元のＲＯＩ１とＲＯＩ２の間の距離を足し合わせたものを新たなＲＯＩ１までの時間で除算することで求められる。新たなＲＯＩ２の平均音速は元のＲＯＩ２の平均音速を求めた方法と同じ方法で求められる。このようにして、新たなＲＯＩ１とＲＯＩ２の平均音速が求まれば、元のＲＯＩ１とＲＯＩ２の領域間の局所音速を求めたのと同様にして、新たなＲＯＩ１とＲＯＩ２の領域間の局所音速を求めることができる。このようにして、被検体内の表面付近における局所音速を求めた後、被検体の深部に向かってＲＯＩ１及びＲＯＩ２を徐々にシフトしながら各領域における局所音速を繰り返し求めることによって、被検体内の表面付近における誤差が積み重なることなく、検被検体内の深い領域においても局所音速を正確に求めることが可能となる。また、ＲＯＩの設定を順次切り換えて、超音波画像全体について各部の音速を算出すれば、音速マップを作成することも可能となる。
【００６６】
本実施形態によれば、超音波プローブ１０からＲＯＩ１に至る経路における第１の平均音速Ｃ１と、超音波プローブ１０からＲＯＩ２に至る経路における第２の平均音速Ｃ２とに基づいて、ＲＯＩ１からＲＯＩ２における平均音速Ｃｘを計算する際、超音波プローブ１０と被検体との間に音響カプラ１００を介在させた状態で、被検体と音響カプラ１００との境界近傍にＲＯＩ１を設定し、第１の平均音速Ｃ１として音響カプラの音速Ｖを設定することにより、第１の領域から第２の領域における平均音速Ｃｘの計算精度を向上させることができる。これにより、被検体内の所望の領域における音速（局所音速）を正確に求めることができる。
【００６７】
以上、本発明に係る超音波診断装置及び音速推定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６８】
１０…超音波プローブ、１０ａ…超音波トランスデューサ、１１…走査制御部、１２…送信遅延パターン記憶部、１３…送信制御部、１４…駆動信号発生部、２１…受信信号処理部、２１ａ…増幅器、２１ｂ…Ａ／Ｄ変換器、２２…受信遅延パターン記憶部、２３…受信制御部、３０…Ｂモード画像信号生成部、３１…ＳＴＣ部、３２…ＤＳＣ、４１…フォーカス判定部、４２…音速値計算部、４３…音速マップ作成部、５１…画像表示制御部、５２…表示部、６１…操作卓、６２…制御部、６３…格納部、１００…音響カプラ、１０２…カプラ情報記憶部、１０４…識別部材、１０６…カプラ情報読取手段
【図１】
2013244160.tif 000007
【図２】
2013244160.tif 000008
【図３】
2013244160.tif 000009