(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することを可能にする超音波観測装置、を提供する。【解決手段】超音波観測装置１は、超音波信号の周波数を解析することによって複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析部３３２と、複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部３３３と、超音波画像の関心領域において減衰率を設定する減衰率設定部３３４と、減衰率設定部３３４が設定した減衰率を用いて特徴量の減衰補正を行うことによって、超音波画像の関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正部３３５と、減衰率に基づいて定義される関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出部３３６と、代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成部３４３と、補正特徴量および減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御部３６１と、を備える。【選択図】図１
2017113145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、
前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定部と、
前記減衰率設定部が設定した減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正部と、
前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出部と、
前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成部と、
前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
【請求項２】
前記減衰率設定部は、
前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性として互いに異なる減衰特性を与える複数の減衰率候補値の各々を用いて各周波数スペクトルの特徴量に対し前記超音波の減衰の影響を排除する減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記観測対象に最適な減衰率を設定し、
前記特徴量補正部および前記代表減衰率算出部は、
前記最適な減衰率を用いて前記補正特徴量および前記代表減衰率をそれぞれ算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項３】
前記減衰率設定部は、
前記関心領域を分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、
前記代表減衰率算出部は、
各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記代表減衰率を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項４】
前記減衰率設定部は、
前記減衰率候補値ごとに前記予備補正特徴量の統計的なばらつきを算出し、該統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を前記最適な減衰率とすることを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項５】
前記減衰率グラフ生成部は、
前記代表減衰率の上限値および下限値を示す情報を加えて前記減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項６】
前記超音波画像、前記補正特徴量および前記代表減衰率を記憶する記憶部をさらに備え、
前記減衰率グラフ生成部は、
前記超音波プローブがフリーズ状態にある場合、前記記憶部が記憶する前記超音波画像のうち再生可能な前記超音波画像の集合に対応する前記減衰率グラフであって前記表示装置で再生中の前記超音波画像に対応する前記代表減衰率の値を示す情報を付加した前記減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項７】
前記特徴量補正部は、
前記減衰率設定部が設定した前記各分割領域の最適な減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
【請求項８】
前記減衰率設定部は、
前記超音波画像の関心領域とは異なる領域であって前記特徴量を補正する演算に使用する領域であって前記超音波振動子の表面に相当する領域と前記関心領域との間に位置する領域である演算用領域の減衰率をさらに設定し、
前記代表減衰率算出部は、
前記演算用領域の減衰率に基づいて定義される前記演算用領域の代表減衰率をさらに算出し、
前記減衰率グラフ生成部は、
前記演算用領域の代表減衰率の時間変化をさらに含む減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項９】
前記減衰率設定部は、
前記関心領域および前記演算用領域をそれぞれ分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、
前記代表減衰率算出部は、
各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記関心領域および前記演算用領域にそれぞれ対応する少なくとも２つの前記代表減衰率を算出することを特徴とする請求項８に記載の超音波観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量補正部は、
前記減衰率設定部が設定した前記関心領域および前記演算用領域の減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする請求項８に記載の超音波観測装置。
【請求項１１】
前記特徴量補正部は、
前記超音波振動子の表面に相当する位置と前記サンプリング点との間に存在する分割領域ごとの前記最適な減衰率を各分割領域における深度方向の往復距離で重み付けしたものを累積加算することによって前記サンプリング点における前記累積減衰率を算出することを特徴とする請求項１０に記載の超音波観測装置。
【請求項１２】
前記補正特徴量に関する情報を前記超音波画像とともに表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部をさらに備え、
前記表示制御部は、
前記特徴量画像データに対応する特徴量画像および前記減衰率グラフを関連付けて前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１３】
前記特徴量算出部は、
前記周波数スペクトルをｎ次式（ｎは正の整数）で近似する処理を行うことによって前記特徴量を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
【請求項１４】
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、
減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、
特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、
代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、
減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、
表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
【請求項１５】
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、
周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、
減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、
特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、
代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、
減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、
表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて観測対象の組織を観察する超音波観測装置において、被検体中の散乱波形の特徴量や音の伝播速度とともに、散乱信号の減衰率（減衰係数）を算出して表示する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、Ｂモード画像をディスプレイで表示する際、散乱波形の特徴量や音の伝播速度の情報をカラー処理してＢモード画像に重畳表示するとともに、減衰率の値を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−１２１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波診断では、医師等のユーザが超音波探触子の被検体に対する角度を変えながら観察することにより、観察対象領域を３次元的に把握して診断することが多い。このため、断面の変化に応じた減衰率の変化を認識することができれば、より適切な診断の助けとなることが期待される。しかしながら、上述した従来技術では、表示しているＢモード画像を取得した際の減衰率のみを表示しているため、減衰率の時間変化を視覚的に認識することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することを可能にする超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定部と、前記減衰率設定部が設定した減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正部と、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出部と、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成部と、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性として互いに異なる減衰特性を与える複数の減衰率候補値の各々を用いて各周波数スペクトルの特徴量に対し前記超音波の減衰の影響を排除する減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記観測対象に最適な減衰率を設定し、前記特徴量補正部および前記代表減衰率算出部は、前記最適な減衰率を用いて前記補正特徴量および前記代表減衰率をそれぞれ算出することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記関心領域を分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、前記代表減衰率算出部は、各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記代表減衰率を算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記減衰率候補値ごとに前記予備補正特徴量の統計的なばらつきを算出し、該統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を前記最適な減衰率とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率グラフ生成部は、前記代表減衰率の上限値および下限値を示す情報を加えて前記減衰率グラフを生成することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記超音波画像、前記補正特徴量および前記代表減衰率を記憶する記憶部をさらに備え、前記減衰率グラフ生成部は、前記超音波プローブがフリーズ状態にある場合、前記記憶部が記憶する前記超音波画像のうち再生可能な前記超音波画像の集合に対応する前記減衰率グラフであって前記表示装置で再生中の前記超音波画像に対応する前記代表減衰率の値を示す情報を付加した前記減衰率グラフを生成することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記減衰率設定部が設定した前記各分割領域の最適な減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記超音波画像の関心領域とは異なる領域であって前記特徴量を補正する演算に使用する領域であって前記超音波振動子の表面に相当する領域と前記関心領域との間に位置する領域である演算用領域の減衰率をさらに設定し、前記代表減衰率算出部は、前記演算用領域の減衰率に基づいて定義される前記演算用領域の代表減衰率をさらに算出し、前記減衰率グラフ生成部は、前記演算用領域の代表減衰率の時間変化をさらに含む減衰率グラフを生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記関心領域および前記演算用領域をそれぞれ分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、前記代表減衰率算出部は、各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記関心領域および前記演算用領域にそれぞれ対応する少なくとも２つの前記代表減衰率を算出することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記減衰率設定部が設定した前記関心領域および前記演算用領域の減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記超音波振動子の表面に相当する位置と前記サンプリング点との間に存在する分割領域ごとの前記最適な減衰率を各分割領域における深度方向の往復距離で重み付けしたものを累積加算することによって前記サンプリング点における前記累積減衰率を算出することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記補正特徴量に関する情報を前記超音波画像とともに表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部をさらに備え、前記表示制御部は、前記特徴量画像データに対応する特徴量画像および前記減衰率グラフを関連付けて前記表示装置に表示させることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量算出部は、前記周波数スペクトルをｎ次式（ｎは正の整数）で近似する処理を行うことによって前記特徴量を算出することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の信号増幅部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の増幅補正部が行う増幅補正処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。
【図４】図４は、超音波信号の１つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が算出した周波数スペクトルの例を示す図である。
【図６】図６は、超音波画像の表示領域における分割領域の設定例を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の減衰率設定部が補正した予備補正特徴量をパラメータとして有する直線を示す図である。
【図８】図８は、同じ観測対象に対して２つの異なる減衰率候補値に基づいてそれぞれ減衰補正された予備補正特徴量の分布例を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の減衰率設定部が行う処理の概要を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の画像処理部が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置における表示例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置における表示例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る超音波観測装置が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、超音波画像の表示領域における関心領域および演算用領域ならびにそれらの領域の分割領域の設定例を模式的に示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の画像処理部が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。同図に示す超音波診断システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。
【００２５】
超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
【００２６】
超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）または呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。
【００２７】
超音波観測装置３は、送受信部３１、信号処理部３２、演算部３３、画像処理部３４、入力部３５、制御部３６、および記憶部３７を備える。
【００２８】
送受信部３１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所望の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Radio  Frequency）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成して出力する。送受信部３１は、エコー信号を増幅する信号増幅部３１１を有する。信号増幅部３１１は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity  Time  Control）補正を行う。
【００２９】
図２は、信号増幅部３１１が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図２に示す受信深度ｚは、超音波の受信開始時点からの経過時間に基づいて算出される量である。図２に示すように、増幅率β（ｄＢ）は、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴ってβ０からβth（＞β0）へ線型に増加する。また、増幅率β（ｄＢ）は、受信深度ｚが閾値ｚth以上である場合、一定値βthをとる。閾値ｚthの値は、観測対象から受信する超音波信号がほとんど減衰してしまい、ノイズが支配的になるような値である。より一般に、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴って単調増加すればよい。図２に示す関係は、予め記憶部３７に記憶されている。
【００３０】
送受信部３１は、信号増幅部３１１によって増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、信号処理部３２および演算部３３へ出力する。超音波内視鏡２が複数の素子をアレイ状に設けた超音波振動子２１を電子的に走査させる構成を有する場合、送受信部３１は、複数の素子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。
【００３１】
送受信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。また、信号増幅部３１１におけるエコー信号の各種処理周波数帯域は、超音波振動子２１による超音波エコーのエコー信号への音響電気変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。これらにより、後述する周波数スペクトルの近似処理を実行する際、精度のよい近似を行うことが可能となる。
【００３２】
送受信部３１は、制御部３６が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３６へ送信する機能も有する。
【００３３】
信号処理部３２は、送受信部３１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。具体的には、信号処理部３２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧で除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部３２は、生成したＢモード用受信データを、画像処理部３４へ出力する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Central  Proccesing  Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。
【００３４】
演算部３３は、送受信部３１から受信したＲＦデータに対して所定の演算を施す。演算部３３は、増幅補正部３３１、周波数解析部３３２、特徴量算出部３３３、減衰率設定部３３４、特徴量補正部３３５および代表減衰率算出部３３６を有する。演算部３３は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。
【００３５】
増幅補正部３３１は、送受信部３１が出力したＲＦデータに対して受信深度によらず増幅率を一定とするよう増幅補正を行う。図３は、増幅補正部３３１が行う増幅補正処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図３に示すように、増幅補正部３３１が行う増幅補正処理における増幅率β（ｄＢ）は、受信深度ｚがゼロのとき最大値βth−β0をとり、受信深度ｚがゼロから閾値ｚthに達するまで線型に減少し、受信深度ｚが閾値ｚth以上のときゼロである。なお、図３に示す関係は、予め記憶部３７が記憶している。増幅補正部３３１が図３に示す関係に基づいてデジタルＲＦ信号を増幅補正することにより、信号増幅部３１１におけるＳＴＣ補正の影響を相殺し、一定の増幅率βthの信号を出力することができる。なお、増幅補正部３３１における受信深度ｚと増幅率βの関係が、信号増幅部３１１における受信深度と増幅率の関係に応じて異なることは勿論である。
【００３６】
このような増幅補正を行う理由を説明する。ＳＴＣ補正は、アナログ信号波形の振幅を全周波数帯域にわたって均一に、かつ、深度に対しては単調増加する増幅率で増幅させることにより、アナログ信号波形の振幅から減衰の影響を排除する補正処理である。このため、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像を生成する場合、かつ、一様な組織を走査した場合には、ＳＴＣ補正を行うことによって深度によらず輝度値が一定になる。すなわち、Ｂモード画像の輝度値から減衰の影響を排除する効果を得ることができる。
【００３７】
一方、本実施の形態１のように超音波の周波数スペクトルを算出して解析した結果を利用する場合、ＳＴＣ補正でも超音波の伝播に伴う減衰の影響を正確に排除できるとは限らない。なぜなら、一般に減衰量は周波数によって異なるが（後述する式（１）を参照）、ＳＴＣ補正の増幅率は距離だけに応じて変化し、周波数依存性がないためである。この問題を解決するには、Ｂモード画像を生成する際にＳＴＣ補正を施した受信信号を出力する一方、周波数スペクトルに基づいた画像を生成する際に、Ｂモード画像を生成するための送信とは異なる新たな送信を行い、ＳＴＣ補正を施していない受信信号を出力することが考えられる。ところがこの場合には、受信信号に基づいて生成される画像データのフレームレートが低下してしまうという問題がある。そこで、本実施の形態１では、生成される画像データのフレームレートを維持しつつ、Ｂモード画像用にＳＴＣ補正を施した信号に対してＳＴＣ補正の影響を排除するために、増幅補正部３３１によって増幅率の補正を行う。
【００３８】
周波数解析部３３２は、超音波信号の周波数を解析することによって超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する。具体的には、周波数解析部３３２は、増幅補正部３３１が増幅補正を行った各音線のＲＦデータ（ラインデータ）を所定の時間間隔でサンプリングしてサンプルデータを生成し、サンプルデータ群に高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）処理を施すことにより、ＲＦデータ上の複数の箇所（データ位置）における周波数スペクトルを算出する。
【００３９】
図４は、超音波信号の１つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。同図に示す音線ＳＲkにおいて、白または黒の長方形は、１つのサンプリング点におけるデータを意味している。また、音線ＳＲkにおいて、右側に位置するデータほど、超音波振動子２１から音線ＳＲkに沿って計った場合の深い箇所からのサンプルデータである（図４の矢印を参照）。音線ＳＲkは、送受信部３１が行うＡ／Ｄ変換におけるサンプリング周波数（例えば５０ＭＨｚ）に対応した時間間隔で離散化されている。図４では、番号ｋの音線ＳＲkの８番目のデータ位置を受信深度ｚの方向の初期値Ｚ(k)0として設定した場合を示しているが、初期値の位置は任意に設定することができる。周波数解析部３３２による算出結果は複素数で得られ、記憶部３７に格納される。
【００４０】
図４に示すデータ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）は、ＦＦＴ処理の対象となるサンプルデータ群である。一般に、ＦＦＴ処理を行うためには、サンプルデータ群が２のべき乗のデータ数を有している必要がある。この意味で、サンプルデータ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ−１）はデータ数が１６（＝２4）で正常なデータ群である一方、サンプルデータ群ＦKは、データ数が１２であるため異常なデータ群である。異常なデータ群に対してＦＦＴ処理を行う際には、不足分だけゼロデータを挿入することにより、正常なサンプルデータ群を生成する処理を行う。この点については、周波数解析部３３２の処理を説明する際に詳述する（図１０を参照）。
【００４１】
図５は、周波数解析部３３２が算出した周波数スペクトルの例を示す図である。ここでいう「周波数スペクトル」とは、サンプルデータ群にＦＦＴ処理を施すことによって得られた「ある受信深度ｚにおける強度の周波数分布」を意味する。また、ここでいう「強度」とは、例えばエコー信号の電圧、エコー信号の電力、超音波エコーの音圧、超音波エコーの音響エネルギー等のパラメータ、これらパラメータの振幅や時間積分値やその組み合わせのいずれかを指す。
【００４２】
図５では、横軸に周波数ｆを取っている。また、図５では、縦軸に、強度Ｉ0を基準強度Ｉc（定数）で除した量の常用対数（デシベル表現）Ｉ＝１０ｌｏｇ10（Ｉ0／Ｉc）を取っている。図５において、受信深度ｚは一定である。図５に示す直線Ｌ10については後述する。なお、図５および後述する図７に示す周波数スペクトルの曲線や該曲線に関連する直線は、離散的な点の集合からなる。
【００４３】
図５に示す周波数スペクトルＣ1において、以後の演算に使用する周波数帯域の下限周波数ｆLおよび上限周波数ｆHは、超音波振動子２１の周波数帯域、送受信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域などをもとに決定されるパラメータであり、例えばｆL＝３ＭＨｚ、ｆH＝１０ＭＨｚである。以下、図５において、下限周波数ｆLおよび上限周波数ｆHによって定まる周波数帯域を「周波数帯域Ｕ」という。
【００４４】
一般に、周波数スペクトルは、観測対象が生体組織である場合、超音波が走査された生体組織の性状によって異なる傾向を示す。これは、周波数スペクトルが、超音波を散乱する散乱体の大きさ、数密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。ここでいう「生体組織の性状」とは、例えば悪性腫瘍（癌）、良性腫瘍、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、嚢胞、脈管などのことである。
【００４５】
特徴量算出部３３３は、各周波数スペクトルの特徴量を算出する。具体的には、特徴量算出部３３３は、所定周波数帯域における周波数スペクトルに対して回帰分析を行って一次式で近似することにより、この近似した一次式を特徴付ける特徴量を算出する。例えば、図５に示す周波数スペクトルＣ1の場合、特徴量算出部３３３は、周波数帯域Ｕで回帰分析を行うことによって近似直線Ｌ10を得る。近似直線Ｌ10を周波数ｆの一次式Ｉ＝ａ0ｆ＋ｂ0で表すと、特徴量算出部３３３は、直線Ｌ10に対応する特徴量として、傾きａ0、切片ｂ0、および周波数帯域Ｕの中心周波数ｆM＝（ｆL＋ｆH）／２における強度Ｉの値であるミッドバンドフィット（Mid-band  fit）ｃ0＝ａ0ｆM＋ｂ0を算出する。なお、特徴量算出部３３３は、回帰分析によって二次以上の多項式で周波数スペクトルを近似するようにしてもよい。
【００４６】
３つの補正前特徴量のうち、傾きａ0は、超音波の散乱体の大きさと相関を有し、一般に散乱体が大きいほど傾きが小さな値を有すると考えられる。また、切片ｂ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度（濃度）等と相関を有している。具体的には、切片ｂ0は、散乱体が大きいほど大きな値を有し、音響インピーダンスの差が大きいほど大きな値を有し、散乱体の数密度が大きいほど大きな値を有すると考えられる。ミッドバンドフィットｃ0は、傾きａ0と切片ｂ0から導出される間接的なパラメータであり、周波数帯域Ｕの中心におけるスペクトルの強度を与える。このため、ミッドバンドフィットｃ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度に加えて、Ｂモード画像の輝度とある程度の相関を有していると考えられる。
【００４７】
減衰率設定部３３４は、超音波画像に対して設定される関心領域において超音波が観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する。より具体的な減衰率設定部３３４の処理を説明する。減衰率設定部３３４は、まず関心領域を複数の分割領域に分割する。続いて、減衰率設定部３３４は、各分割領域において、超音波が観測対象を伝播する際の互いに異なる減衰特性を与える複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して超音波の影響を排除する減衰補正を施すことによって減衰率候補値ごとの各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出する。その後、減衰率設定部３３４は、予備補正特徴量の算出結果をもとに複数の減衰率候補値の中から観測対象に最適な減衰率を設定する。
【００４８】
図６は、超音波画像の表示領域における関心領域内の分割領域の設定例を模式的に示す図である。なお、図６では１つの音線のみを破線で記載しているが、複数の音線が走査角方向に沿って所定間隔で設定されることはいうまでもない。
【００４９】
図６では、画像表示領域１０１内で略扇型をなす関心領域１０２を１６個の分割領域Ｐij（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜４）に分割した場合を示している。分割領域Ｐijは、画像表示領域１０１における超音波振動子２１の表面位置１０３から放射状に広がる深度方向の高さＨがすべて同じである。関心領域に対して分割領域をどのように設定するかについての情報は、記憶部３７が有する分割領域情報記憶部３７２に格納されている。減衰率設定部３３４は、関心領域が設定されると、分割領域情報記憶部３７２を参照してその関心領域に応じた分割領域を設定する。なお、図６は超音波振動子２１がコンベックス振動子である場合を例示しているが、他のタイプの超音波振動子２１でも同様に分割領域を設定可能であることはいうまでもない。また、図６に示す分割領域の数はあくまでも一例に過ぎず、関心領域の大きさ等の条件に応じて変化することはもちろんである。また、超音波画像の全領域を１つの関心領域と設定することも可能である。
【００５０】
一般に、超音波の減衰量Ａ（ｆ，ｚ）は、超音波が受信深度０と受信深度ｚとの間を往復する間に生じる減衰であり、往復する前後の強度変化（デシベル表現での差）として定義される。減衰量Ａ（ｆ，ｚ）は、一様な組織内では周波数に比例することが経験的に知られており、以下の式（１）で表現される。
Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ    ・・・（１）
ここで、比例定数αは減衰率と呼ばれる量であり、単位長さおよび単位周波数あたりの超音波の減衰量を与える。また、ｚは超音波の受信深度であり、ｆは周波数である。減衰率αの具体的な値は、観測対象が生体である場合、生体の部位に応じて定まる。減衰率αの単位は、例えばｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。
【００５１】
減衰率設定部３３４は、複数の減衰率候補値の中から最適な減衰率を設定する。この際、減衰率設定部３３４は、減衰率候補値αを用いて、特徴量算出部３３３が算出した特徴量（傾きａ0、切片ｂ0、ミッドバンドフィットｃ0）に対し、以下に示す式（２）〜（４）にしたがって減衰補正を行うことにより、予備補正特徴量ａ、ｂ、ｃを算出する。
ａ＝ａ0＋２αｚ    ・・・（２）
ｂ＝ｂ0    ・・・（３）
ｃ＝ｃ0＋Ａ（ｆM，ｚ）＝ｃ0＋２αｚｆM（＝ａｆM＋ｂ）    ・・・（４）
式（２）、（４）からも明らかなように、減衰率設定部３３４は、超音波の受信深度ｚが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式（３）によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数０（Ｈｚ）に対応する周波数成分であって減衰の影響を受けないためである。
【００５２】
図７は、減衰率設定部３３４が補正した予備補正特徴量ａ、ｂ、ｃをパラメータとして有する直線を示す図である。直線Ｌ1の式は、
Ｉ＝ａｆ＋ｂ＝（ａ0＋２αｚ）ｆ＋ｂ0    ・・・（５）
で表される。この式（５）からも明らかなように、直線Ｌ1は、減衰補正前の直線Ｌ10と比較して、傾きが大きく（ａ＞ａ0）、かつ切片が同じ（ｂ＝ｂ0）である。
【００５３】
減衰率設定部３３４は、各分割領域において、減衰率候補値ごとに算出した予備補正特徴量の統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。本実施の形態１では、統計的なばらつきを示す量として分散を適用する。この場合、減衰率設定部３３４は、分散が最小となる減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。上述した３つの予備補正特徴量ａ、ｂ、ｃのうち独立なのは２つである。加えて、予備補正特徴量ｂは減衰率に依存しない。したがって、予備補正特徴量ａ、ｃに対して最適な減衰率を設定する場合、減衰率設定部３３４は、予備補正特徴量ａおよびｃのいずれか一方の分散を算出すればよい。
【００５４】
ただし、減衰率設定部３３４が、予備補正特徴量ａを用いて最適な減衰率を設定する場合は予備補正特徴量ａの分散を適用し、予備補正特徴量ｃを用いて最適な減衰率を設定する場合は予備補正特徴量ｃの分散を適用するのがより好ましい。これは、減衰量Ａ（ｆ，ｚ）を与える式（１）があくまで理想的なものに過ぎず、現実には以下の式（６）の方が適切であることによる。
Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ＋２α1ｚ    ・・・（６）
式（６）の右辺第２項のα1は、超音波の受信深度ｚに比例して信号強度が変化する大きさを表す係数であり、観測対象の組織が不均一であることや、ビーム合成時のチャンネル数の変更などに起因して発生する信号強度の変化を表す係数である。式（６）の右辺第２項が存在するため、予備補正特徴量ｃを用いて最適な減衰率を設定する場合は、予備補正特徴量ｃの分散を適用した方が正確に減衰を補正することができる（式（４）を参照）。一方、周波数ｆに比例する係数である予備補正特徴量ａを用いて最適な減衰率を設定する場合は、予備補正特徴量ａの分散を適用した方が、式（６）の右辺第２項の影響を排除して正確に減衰を補正することができる。
【００５５】
ここで、統計的なばらつきに基づいて最適な減衰率を設定することができる理由を説明する。観測対象に最適な減衰率を適用した場合、観測対象と超音波振動子２１との距離にかかわらず、特徴量は観測対象に固有の値へ収束し、統計的なばらつきが小さくなると考えられる。その一方で、観測対象に適合しない減衰率候補値を最適な減衰率とした場合、減衰補正が過剰であるかまたは不足するため、超音波振動子２１との距離に応じて特徴量にずれが生じ、特徴量の統計的なばらつきが大きくなると考えられる。したがって、統計的なばらつきが最も小さい減衰率候補値が、観測対象にとって最適な減衰率であるということができる。
【００５６】
図８は、同じ観測対象に対して２つの異なる減衰率候補値に基づいてそれぞれ減衰補正された予備補正特徴量の分布例を模式的に示す図である。図８では、横軸を予備補正特徴量とし、縦軸を頻度としている。図８に示す２つの分布曲線Ｎ1、Ｎ2は、頻度の総和が同じである。図８に示す場合、分布曲線Ｎ1は、分布曲線Ｎ2と比較して特徴量の統計的なばらつきが小さく（分散が小さく）、山が急峻な形状をなす。したがって、減衰率設定部３３４は、この２つの分布曲線Ｎ1、Ｎ2に対応する２つの減衰率候補値から最適な減衰率を設定する場合、分布曲線Ｎ1に対応する減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。
【００５７】
特徴量補正部３３５は、減衰率設定部３３４が設定した減衰率を用いて特徴量の減衰補正を行うことによって、超音波画像の関心領域における補正特徴量を算出する。特徴量補正部３３５は、分割領域ごとの最適な減衰率のうち超音波振動子の表面とサンプリング点との間に存在する分割領域の最適な減衰率を用いてサンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率（以下、単に累積減衰率ともいう）を算出し、該累積減衰率を用いて特徴量の減衰補正を行う。任意のサンプリング点における累積減衰率は、超音波振動子２１の表面からの距離とその間に存在する分割領域における最適な減衰率を用いて算出される。分割領域ＰIJ（１≦Ｉ≦ｉmax、１≦Ｊ≦ｊmax；Ｉ，Ｊは定数）で超音波振動子２１に近い側の境界からの距離がｈ（０＜ｈ≦Ｈ）であるようなサンプリング点ＳIJ（ｈ）における累積減衰率γIJ（ｈ）は、
γIJ（ｈ）＝［Σj=1,2,…,J-1（２Ｈ・α（ＰIj））］＋２ｈ・α（ＰIJ）
・・・（７）
と表される。ここで、Σj=1,2,…,J-1はｊ＝１〜Ｊ−１の和を取ることを意味し、α（ＰIj）は分割領域ＰIjにおける最適な減衰率を表している。式（７）の右辺の第１項は、分割領域ごとの超音波の往復距離２Ｈに対して最適な減衰率α（ＰIj）を乗じたものの和である。また、式（７）の右辺の第２項は、分割領域ＰIJにおけるサンプリング点ＳIJ（ｈ）までの超音波の往復距離２ｈに分割領域ＰIJにおける最適な減衰率α（ＰIJ）を乗じたものである。このようにして、特徴量補正部３３５は、超音波振動子２１の表面からの減衰率を累積していくことによって累積減衰率γIJ（ｈ）を算出する。最適な減衰率の単位をｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚとする場合、累積減衰率の単位はｄＢ／ＭＨｚである。
【００５８】
例えば図６では、式（７）でＩ＝２、Ｊ＝３（ただしｉmax＝ｊmax＝４）の場合を例示している。この場合、サンプリング点Ｓ23（ｈ）における累積減衰率γ23（ｈ）は、式（７）より、
γ23（ｈ）＝２Ｈ・α（Ｐ21）＋２Ｈ・α（Ｐ22）＋２ｈ・α（Ｐ23）・・・（８）
となる。
【００５９】
特徴量補正部３３５は、累積減衰率γIJ（ｈ）を用いてサンプリング点ＳIJ（ｈ）における特徴量を以下のように減衰補正する。
ａIJ（ｈ）＝ａ0＋２γIJ（ｈ）    ・・・（９）
ｂIJ（ｈ）＝ｂ0    ・・・（１０）
ｃIJ（ｈ）＝ｃ0＋２ｆMγIJ（ｈ）    ・・・（１１）
【００６０】
代表減衰率算出部３３６は、各分割領域で設定される最適な減衰率を用いて、関心領域の代表減衰率を算出する。代表減衰率は、例えば関心領域における各分割領域の最適な減衰率の平均値である。なお、全ての分割領域における最適な減衰率の集合を母集団としたときの最大値、中央値または最頻値等の統計量を代表減衰率としてもよい。また、全ての分割領域の最適な減衰率の集合において、各減衰率の値を一定の幅で区切って頻度分布を生成し、頻度が高い所定の順位までの各区間の減衰率の平均値、最大値、中央値、または最頻値等を代表減衰率としてもよい。また、全ての分割領域の最適な減衰率の集合において、最大値と最小値を除いた中間的な値の群を代表減衰率としてもよい。代表減衰率の数は、後述する減衰率グラフでの視認性も考慮して設定するのが望ましく、例えば代表減衰率の数が分割領域の数以下であれば好ましい。さらに、入力部３５が切替指示信号の入力を受け付けて代表減衰率の設定を切り替えることが可能な構成としてもよい。
【００６１】
関心領域を分割しない場合、換言すれば関心領域が１つの分割領域から構成される場合、関心領域の最適な減衰率と代表減衰率は一致する。したがって、関心領域を分割しない場合、代表減衰率算出部３３６は、減衰率設定部３３４によって設定された最適な減衰率を代表減衰率として算出する。
【００６２】
画像処理部３４は、各種画像データを生成する。具体的には、画像処理部３４は、Ｂモード画像データ生成部３４１、特徴量画像データ生成部３４２、および減衰率グラフ生成部３４３を有する。画像処理部３４は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。
【００６３】
Ｂモード画像データ生成部３４１は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像であるＢモード画像データを生成する。具体的には、Ｂモード画像データ生成部３４１は、信号処理部３２から受信したＢモード用受信データに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
【００６４】
Ｂモード画像データ生成部３４１は、Ｂモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。Ｂモード画像データ生成部３４１は、生成したＢモード画像データを特徴量画像データ生成部３４２へ出力する。
【００６５】
特徴量画像データ生成部３４２は、特徴量補正部３３５が算出した補正特徴量に関する情報を表示する特徴量画像データを生成する。具体的には、特徴量画像データ生成部３４２は、特徴量補正部３３５が算出した補正特徴量に関連する視覚情報をＢモード画像データにおける画像の各画素に対して重畳することによって特徴量画像データを生成する。特徴量画像データ生成部３４２は、例えば図４に示す１つのサンプルデータ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）のデータ量に対応する画素領域に対し、そのサンプルデータ群Ｆjから算出される周波数スペクトルの特徴量に対応する視覚情報を割り当てる。特徴量画像データ生成部３４２は、例えば上述した傾き、切片、ミッドバンドフィットのいずれか１つに視覚情報としての色相を対応付けることによって特徴量画像データを生成する。なお、特徴量画像データ生成部３４２が、傾き、切片、ミッドバンドフィットから選択される２つの特徴量の一方に色相を対応付けるとともに、他方に明暗を対応付けることによって特徴量画像データを生成するようにしてもよい。特徴量に関連する視覚情報としては、色相や明暗（明度）のほか、例えば彩度、輝度値、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）などの所定の表色系を構成する色空間の変数を挙げることができる。
【００６６】
減衰率グラフ生成部３４３は、代表減衰率の所定期間における時間変化を示す減衰率グラフを生成する。減衰率グラフ生成部３４３は、代表減衰率算出部３３６が算出した最新の代表減衰率を取得すると、期間内で最も古い代表減衰率のデータを削除して減衰率グラフを生成する。
【００６７】
入力部３５は、超音波観測装置３の動作指示信号を含む各種情報の入力を受け付ける。例えば、入力部３５は、超音波画像において特定の深度幅および音線幅で区切られる部分領域である関心領域の設定入力を受け付ける。入力部３５は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。
【００６８】
制御部３６は、超音波診断システム１全体の動作を制御する。制御部３６は、表示装置４の表示を制御する表示制御部３６１を有する。表示制御部３６１は、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成した超音波画像データ、特徴量画像データ生成部３４２が生成した特徴量画像データ、および減衰率グラフ生成部３４３が生成した減衰率グラフにそれぞれ対応する画像を表示装置４に表示させる制御を行う。本実施の形態１において、表示制御部３６１は、少なくとも特徴量画像データと減衰率グラフを関連付けて表示装置４に表示させる制御を行う。
【００６９】
制御部３６は、演算および制御機能を有するＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。制御部３６が汎用プロセッサまたはＦＰＧＡによって実現される場合は、記憶部３７が記憶する各種プログラムや各種データを記憶部３７から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。制御部３６がＡＳＩＣを用いて構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部３７が記憶する各種データ等を用いることによって各種処理を実行してもよい。なお、制御部３６を信号処理部３２、演算部３３および画像処理部３４と共通の汎用プロセッサまたは専用の集積回路等を用いて構成することも可能である。
【００７０】
記憶部３７は、超音波観測装置３の動作に必要な情報を含む各種情報を記憶する。記憶部３７は、Ｂモード画像等の超音波画像や特徴量画像のデータを少なくとも一時的に記憶する画像データ記憶部３７１と、分割領域に関する情報を記憶する分割領域情報記憶部３７２と、周波数解析部３３２が算出した周波数スペクトルの情報を受信深度および受信方向とともに記憶するスペクトル情報記憶部３７３と、特徴量算出部３３３が算出する特徴量および特徴量補正部３３５が補正した補正特徴量に関する情報を記憶する特徴量情報記憶部３７４と、減衰率設定部３３４が分割領域ごとに設定する最適な減衰率、特徴量補正部３３５が算出するサンプリング点毎の累積減衰率、および代表減衰率算出部３３６が算出する代表減衰率に関する情報を記憶する減衰率情報記憶部３７５と、を有する。
【００７１】
記憶部３７は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報（図２に示す増幅率と受信深度との関係）、増幅補正処理に必要な情報（図３に示す増幅率と受信深度との関係）、減衰補正処理に必要な情報（式（１）参照）、周波数解析処理に必要な窓関数（Hamming、Hanning、Blackman等）の情報等を記憶する。
【００７２】
また、記憶部３７は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local  Area  Network）、ＷＡＮ（Wide  Area  Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
【００７３】
以上の構成を有する記憶部３７は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read  Only  Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を用いて実現される。
【００７４】
図９は、以上の構成を有する超音波観測装置３が行う処理の概要を示すフローチャートである。同図に示すフローチャートは、超音波診断システム１において、送受信部３１が送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子２１が超音波の送信を開始した後、超音波画像における関心領域の設定が完了している場合の処理を示している。
【００７５】
まず、超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信する（ステップＳ１）。
【００７６】
超音波振動子２１からエコー信号を受信した信号増幅部３１１は、そのエコー信号の増幅を行う（ステップＳ２）。ここで、信号増幅部３１１は、例えば図２に示す増幅率と受信深度との関係に基づいてエコー信号の増幅（ＳＴＣ補正）を行う。
【００７７】
続いて、Ｂモード画像データ生成部３４１は、信号増幅部３１１が増幅したエコー信号を用いてＢモード画像データを生成する（ステップＳ３）。表示制御部３６１は、Ｂモード画像データに対応するＢモード画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ４）。
【００７８】
増幅補正部３３１は、送受信部３１から出力されたＲＦデータに対して受信深度によらず増幅率が一定となるように増幅補正を行う（ステップＳ５）。ここで、増幅補正部３３１は、例えば図３に示す増幅率と受信深度との関係に基づいて増幅補正を行う。
【００７９】
この後、周波数解析部３３２は、増幅補正後の各音線のＲＦデータに対してＦＦＴによる周波数解析を行うことによって全てのサンプルデータ群に対する周波数スペクトルを算出し、スペクトル情報記憶部３７３へ格納する（ステップＳ６）。図１０は、ステップＳ６において周波数解析部３３２が行う処理の概要を示すフローチャートである。以下、図１０に示すフローチャートを参照して、周波数解析処理を詳細に説明する。
【００８０】
まず、周波数解析部３３２は、解析対象の音線を識別するカウンタｋをｋ0とする（ステップＳ３１）。
【００８１】
続いて、周波数解析部３３２は、ＦＦＴ演算用に生成した一連のデータ群（サンプルデータ群）を代表するデータ位置（受信深度に相当）Ｚ(k)の初期値Ｚ(k)0を設定する（ステップＳ３２）。例えば、図４では、上述したように、音線ＳＲkの８番目のデータ位置を初期値Ｚ(k)0として設定した場合を示している。
【００８２】
その後、周波数解析部３３２は、サンプルデータ群を取得し（ステップＳ３３）、取得したサンプルデータ群に対し、記憶部３７が記憶する窓関数を作用させる（ステップＳ３４）。このようにサンプルデータ群に対して窓関数を作用させることにより、サンプルデータ群が境界で不連続になることを回避し、アーチファクトが発生するのを防止することができる。
【００８３】
続いて、周波数解析部３３２は、データ位置Ｚ(k)のサンプルデータ群が正常なデータ群であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。図４を参照した際に説明したように、サンプルデータ群は、２のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、正常なサンプルデータ群のデータ数を２n（ｎは正の整数）とする。本実施の形態１では、データ位置Ｚ(k)が、できるだけＺ(k)が属するサンプルデータ群の中心になるよう設定される。具体的には、サンプルデータ群のデータ数は２nであるので、Ｚ(k)はそのサンプルデータ群の中心に近い２n／２（＝２n-1）番目の位置に設定される。この場合、サンプルデータ群が正常であるとは、データ位置Ｚ(k)より浅部側に２n-1−１（＝Ｎとする）個のデータがあり、データ位置Ｚ(k)より深部側に２n-1（＝Ｍとする）個のデータがあることを意味する。図４に示す場合、サンプルデータ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ−１）は正常である。なお、図４ではｎ＝４（Ｎ＝７，Ｍ＝８）の場合を例示している。
【００８４】
ステップＳ３５における判定の結果、データ位置Ｚ(k)のサンプルデータ群が正常である場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２は、後述するステップＳ３７へ移行する。
【００８５】
ステップＳ３５における判定の結果、データ位置Ｚ(k)のサンプルデータ群が正常でない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、周波数解析部３３２は、不足分だけゼロデータを挿入することによって正常なサンプルデータ群を生成する（ステップＳ３６）。ステップＳ３５において正常でないと判定されたサンプルデータ群（例えば図４のサンプルデータ群ＦK）は、ゼロデータを追加する前に窓関数が作用されている。このため、サンプルデータ群にゼロデータを挿入してもデータの不連続は生じない。ステップＳ３６の後、周波数解析部３３２は、後述するステップＳ３７へ移行する。
【００８６】
ステップＳ３７において、周波数解析部３３２は、サンプルデータ群を用いてＦＦＴ演算を行うことにより、振幅の周波数分布である周波数スペクトルを得る（ステップＳ３７）。
【００８７】
続いて、周波数解析部３３２は、データ位置Ｚ(k)をステップ幅Ｄで変化させる（ステップＳ３８）。ステップ幅Ｄは、記憶部３７が予め記憶しているものとする。図４では、Ｄ＝１５の場合を例示している。ステップ幅Ｄは、Ｂモード画像データ生成部３４１がＢモード画像データを生成する際に利用するデータステップ幅と一致させることが望ましいが、周波数解析部３３２における演算量を削減したい場合には、ステップ幅Ｄとしてデータステップ幅より大きい値を設定してもよい。
【００８８】
その後、周波数解析部３３２は、データ位置Ｚ(k)が音線ＳＲkにおける最大値Ｚ(k)maxより大きいか否かを判定する（ステップＳ３９）。データ位置Ｚ(k)が最大値Ｚ(k)maxより大きい場合（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２はカウンタｋを１増加させる（ステップＳ４０）。これは、処理をとなりの音線へ移すことを意味する。一方、データ位置Ｚ(k)が最大値Ｚ(k)max以下である場合（ステップＳ３９：Ｎｏ）、周波数解析部３３２はステップＳ３３へ戻る。
【００８９】
ステップＳ４０の後、周波数解析部３３２は、カウンタｋが最大値ｋmaxより大きいか否かを判定する（ステップＳ４１）。カウンタｋが最大値ｋmaxより大きい場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２は一連の周波数解析処理を終了する。一方、カウンタｋが最大値ｋmax以下である場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、周波数解析部３３２はステップＳ３２に戻る。この最大値ｋmaxは、術者等のユーザが入力部３５を通じて任意に指示入力した値、もしくは、記憶部３７に予め設定された値とする。
【００９０】
このようにして、周波数解析部３３２は、解析対象領域内の（ｋmax−ｋ0＋１）本の音線の各々について複数回のＦＦＴ演算を行う。ＦＦＴ演算の結果として得られる周波数スペクトルは、受信深度、受信方向とともにスペクトル情報記憶部３７３に格納される。
【００９１】
なお、以上の説明では、周波数解析部３３２が超音波信号を受信したすべての領域に対して周波数解析処理を行うものとしたが、関心領域内においてのみ周波数解析処理を行うようにすることも可能である。
【００９２】
以上説明したステップＳ６の周波数解析処理に続いて、特徴量算出部３３３は、関心領域に含まれるサンプリング点で周波数スペクトルの特徴量を算出する（ステップＳ７）。具体的には、特徴量算出部３３３は、所定の周波数帯域の周波数スペクトルに対して回帰分析を行うことによって１次式Ｉ＝ａ0ｆ＋ｂ0で近似し、特徴量として傾きａ0、切片ｂ0、ミッドバンドフィットｃ0を算出する。例えば、図５に示す直線Ｌ10は、特徴量算出部３３３が周波数帯域Ｕの周波数スペクトルＣ1に対し回帰分析によって近似した回帰直線である。
【００９３】
この後、減衰率設定部３３４は、後述する減衰補正を行う際に適用する減衰率候補値αの値を所定の初期値α0に設定する（ステップＳ８）。この初期値α0の値は、予め減衰率情報記憶部３７５が記憶しておく。なお、入力部３５が減衰率候補値の初期値α0の設定変更の入力を受け付け可能な構成としてもよい。
【００９４】
続いて、減衰率設定部３３４は、特徴量算出部３３３が各周波数スペクトルに対して近似した特徴量に対し、減衰率候補値をαとして減衰補正を行うことにより、予備補正特徴量を算出し、減衰率候補値αとともに特徴量情報記憶部３７４に格納する（ステップＳ９）。図７に示す直線Ｌ1は、減衰率設定部３３４が減衰補正処理を行うことによって得られる直線の例である。
【００９５】
ステップＳ９において、減衰率設定部３３４は、上述した式（２）、（４）における受信深度ｚに、超音波信号の音線のデータ配列を用いて得られるデータ位置Ｚ＝（ｆsp／２ｖs）Ｄｎを代入することによって予備補正特徴量を算出する。ここで、ｆspはデータのサンプリング周波数、ｖsは音速、Ｄはデータステップ幅、ｎは処理対象のサンプルデータ群のデータ位置までの音線の１番目のデータからのデータステップ数である。例えば、データのサンプリング周波数ｆspを５０ＭＨｚとし、音速ｖsを１５３０ｍ／ｓｅｃとし、図４に示すデータ配列を採用してステップ幅Ｄを１５とすると、Ｚ＝０．２２９５ｎ（ｍｍ）となる。
【００９６】
減衰率設定部３３４は、減衰率設定部３３４が各周波数スペクトルに対して減衰補正することによって得られた複数の予備補正特徴量から選択した１つの予備補正特徴量の分散を算出し、減衰率候補値αと対応づけて特徴量情報記憶部３７４へ格納する（ステップＳ１０）。例えば、予備補正特徴量が傾きａ、ミッドバンドフィットｃである場合、上述したように、減衰率設定部３３４は、予備補正特徴量ａおよびｃのいずれか一方の分散を算出する。上述したように、この後の処理で特徴量画像データ生成部３４２が補正特徴量ａ（ｈ）を用いて特徴量画像データを生成する場合は、関心領域における予備補正特徴量ａの分散を適用するのが好ましい。また、この後の処理で特徴量画像データ生成部３４２が補正特徴量ｃ（ｈ）を用いて特徴量画像データを生成する場合は、関心領域における予備補正特徴量ｃの分散を適用するのが好ましい。なお、分散を算出する予備補正特徴量は予め設定しておいてもよいし、ユーザが所望の予備補正特徴量を指示する指示信号を入力部３５から入力することによって設定するようにしてもよい。
【００９７】
この後、減衰率設定部３３４は、減衰率候補値αの値をΔαだけ増加させ（ステップＳ１１）、増加後の減衰率候補値αと所定の最大値αmaxとの大小を比較する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２における比較の結果、減衰率候補値αが最大値αmaxより大きい場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３はステップＳ１３へ移行する。一方、ステップＳ１２における比較の結果、減衰率候補値αが最大値αmax以下である場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ９へ戻る。なお、入力部３５が減衰率候補値の増加量Δαおよび最大値αmaxの設定変更の入力を受け付け可能な構成としてもよい。
【００９８】
ステップＳ１３において、減衰率設定部３３４は、関心領域に対し、特徴量情報記憶部３７４が記憶する減衰率候補値ごとの予備補正特徴量の分散を参照し、該分散が最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する（ステップＳ１３）。
【００９９】
図１１は、減衰率設定部３３４が行う処理の概要を示す図である。α0＝０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）、αmax＝１．０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）、Δα＝０．２（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）とした場合の減衰率候補値αと分散Ｓ（α）との関係の例を示す図である。図１１に示す場合、減衰率候補値αが０．２（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）のときに分散が最小値Ｓ（α）minをとる。したがって、図１１に示す場合、減衰率設定部３３４は、α＝０．２（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）を最適な減衰率として設定する。なお、特徴量算出部３３３が回帰分析を行うことによって減衰率候補値αにおける分散Ｓ（α）の値を補間する曲線を算出した後、減衰率設定部３３４が減衰率候補値の定義域におけるその曲線の最小値を最適な減衰率として設定するようにしてもよい。
【０１００】
この後、超音波観測装置３は、特徴量画像に関する処理（ステップＳ１４〜Ｓ１７）と減衰率グラフに関する処理（ステップＳ１８〜Ｓ２０）とを並行して行う。
【０１０１】
まず、特徴量画像に関する処理について説明する。特徴量補正部３３５は、減衰率設定部３３４が関心領域に対して設定した最適な減衰率を用いて、関心領域内のサンプリング点における累積減衰率を算出する（ステップＳ１４）。例えば、図６に示す関心領域１０２のサンプリング点Ｓ（ｈ）における累積減衰率γ（ｈ）は、式（７）で与えられる。
【０１０２】
続いて、特徴量補正部３３５は、累積減衰率を用いて関心領域内のサンプリング点の特徴量を減衰補正することによって補正特徴量を算出する（ステップＳ１５）。例えば、特徴量補正部３３５は、図６に示す関心領域１０２のサンプリング点Ｓ23（ｈ）における傾きａ0、切片ｂ0、ミッドバンドフィットｃ0の補正特徴量ａ23（ｈ）、ｂ23（ｈ）、ｃ23（ｈ）を、式（９）〜（１１）にしたがってそれぞれ算出する。
【０１０３】
特徴量画像データ生成部３４２は、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成したＢモード画像データにおける関心領域内の各画素に対し、ステップＳ１４で算出された補正特徴量と関連づけた視覚情報（例えば色相）を重畳することによって特徴量画像データを生成する（ステップＳ１６）。その後、表示制御部３６１は、生成された特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ１７）。
【０１０４】
次に、減衰率グラフに関する処理について説明する。代表減衰率算出部３３６は、関心領域内の各分割領域の減衰率を用いて関心領域の代表減衰率を算出する（ステップＳ１８）。
【０１０５】
続いて、減衰率グラフ生成部３４３は、ステップＳ１８で算出された代表減衰率を用いて減衰率グラフを生成する（ステップＳ１９）。その後、表示制御部３６１は、生成された減衰率グラフの画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ２０）。
【０１０６】
ステップＳ１７およびＳ２０の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。超音波観測装置３は、ステップＳ１〜Ｓ２０の処理を周期的に繰り返し実行する。
【０１０７】
図１２は、画像処理部３４が生成した全ての画像の表示装置４における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面２０１は、ＩＤ、名前、性別等の患者情報、および特徴量情報を表示する情報表示領域２１１と、第１画像表示領域２１２と、第２画像表示領域２１３と、減衰率グラフを表示する減衰率グラフ表示領域２１４とを含む。
【０１０８】
第１画像表示領域２１２にはＢモード画像２２１が表示され、第２画像表示領域２１３には特徴量画像２２２が表示される。特徴量画像２２２は、関心領域２２３内に対する特徴量画像である。なお、画像全体を関心領域として設定することも可能である。表示装置４がＢモード画像２２１と特徴量画像２２２とを並べて表示することにより、ユーザは関心領域における組織性状を正確に把握することができる。
【０１０９】
減衰率グラフ表示領域２１４には、代表減衰率αROIの時間変化を示す代表減衰率曲線２３１が表示される。代表減衰率曲線２３１は、一定の期間における代表減衰率αROIの時間変化を与えるものであり、最新の演算結果が最も右側の点である。代表減衰率曲線２３１は、時間とともに各点が右から左へ移動していき、古い点から順に左側から消え、右側から新しい点が出現するように見える。
【０１１０】
なお、本実施の形態１において、表示制御部３６１は、表示装置４に対し、少なくとも特徴量画像２２２と代表減衰率曲線２３１とを関連付けて同じ画面上で表示させるように制御すればよい。より一般に、表示制御部３６１は、表示装置４に対し、関心領域の補正特徴量と減衰率グラフとを関連付けて表示させるように制御すればよい。
【０１１１】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、超音波画像の関心領域における代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフと減衰補正された特徴量とを関連付けて表示装置に表示させるため、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となる。
【０１１２】
また、本実施の形態１によれば、補正特徴量を算出するための中間的なパラメータである減衰率の時間変化を表示装置に表示させるため、被検体の組織性状をより正確に把握するための有意な情報を提供することができる。
【０１１３】
なお、以上の説明では、関心領域に対して特徴量画像を生成する場合を説明したが、関心領域以外の領域も含む超音波画像の全領域に対する特徴量画像を生成することも可能である。この場合には、全領域に対して補正特徴量を求めるようにすればよい。
【０１１４】
（変形例１）
図１３は、本実施の形態１の変形例１に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す代表減衰率表示曲線２３２は、超音波内視鏡２でフリーズ動作が行われ、画像データ記憶部３７１が一時的に記憶している過去の画像からユーザが所望の画像を選択して再生表示するシネメモリ再生を行う場合の表示例を示している。この際、減衰率グラフ表示領域２１４には、画像データ記憶部３７１が一時的に記憶している画像の中でどの画像を再生表示しているかを示す表示画像バー２３３が表示される。これにより、ユーザは、現在表示中の特徴量画像における代表減衰率αROIの値を視覚的に認識することができる。なお、代表減衰率表示曲線２３２と表示画像バー２３３とが交わる点の時間における代表減衰率αROIの値を、減衰率グラフ表示領域２１４内に数値で表示してもよい。
【０１１５】
（変形例２）
図１４は、本実施の形態１の変形例２に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置４における表示例を示す図である。同図に示す減衰率グラフ表示領域２１４は、代表減衰率表示曲線２３４に加えて、観測対象（例えば生体）が取り得る代表減衰率αROIの上限および下限をそれぞれ示す上限値２３５ａおよび下限値２３５ｂを示している。図１４では、一例として、代表減衰率αROIの上限が１．０（ｄＢ／ＭＨｚ／ｃｍ）であり、下限が０．３（ｄＢ／ＭＨｚ／ｃｍ）である場合を示している。なお、上限及び下限の値は、ユーザが入力部３５からの入力によって設定変更できるようにしてもよい。このように代表減衰率の上限値および下限値を表示することにより、ユーザは、代表減衰率曲線の数値の妥当性を直感的に把握し、画像における異常の有無を容易に判定することができる。
【０１１６】
（変形例３）
本実施の形態１の変形例３に係る超音波観測装置は、入力部３５が関心領域内の所望の点の指定入力を受け付ける機能を有するとともに、指定された点を含む分割領域の代表減衰率のグラフを表示装置４に表示させる機能を有する。図１５は、変形例３に係る超音波観測装置が生成した全ての画像の表示装置４における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面２０２において、実施の形態１で説明した表示画面２０１と同じ部分には同じ符号を付してある。
【０１１７】
表示画面２０２の第２画像表示領域２１３が表示する特徴量画像２２２では、関心領域２２３内に２つの点２４１、２４２が表示されている。これらの点２４１、２４２は、入力部３５が設定入力を受け付けた点である。
【０１１８】
減衰率グラフ表示領域２１４には、２点２４１、２４２をそれぞれ含む分割領域の代表減衰率曲線２３６、２３７が表示されている。２つの代表減衰率曲線２３６、２３７は、互いに識別可能な態様で表示されている。図１５に示す場合には、２つの曲線の線種を変えて表示しているが、他にも線の色や太さ等を変えて表示してもよい。また、関心領域内で指定を受け付ける点の数は２つに限定されるわけではなく、１つまたは３つ以上でも構わない。
【０１１９】
以上説明した変形例３によれば、複数の減衰率の時間変化を与える減衰率グラフを生成するため、ユーザは一様ではない組織に対しても的確な診断を行うことができる。また、ユーザが関心領域内の所望の領域の代表減衰率の時間変化を視覚的に認識することができるので、ユーザは診断を行うための情報をより的確に取得することが可能となる。
【０１２０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置は、関心領域、および関心領域外の領域のうち演算対象となる演算用領域における代表減衰率の時間変化をそれぞれ表示する減衰率グラフを生成することを特徴とする。本実施の形態２に係る超音波観測装置の機能構成は、実施の形態１で説明した超音波観測装置３の機能構成と同様である。
【０１２１】
図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図１６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５１〜Ｓ５６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ６の処理に順次対応している。
【０１２２】
ステップＳ５７において、特徴量算出部３３３は、関心領域および演算用領域にそれぞれ含まれるサンプリング点で周波数スペクトルの特徴量を算出する（ステップＳ５７）。図１７は、超音波画像の表示領域における関心領域および演算用領域ならびにそれらの領域の分割領域の設定例を模式的に示す図である。図１７に示す画像表示領域１０４には、関心領域１０５と、超音波振動子２１の表面位置１０６と関心領域との間に位置する演算用領域１０７とが設定されている。関心領域１０５は、表面位置１０６からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる２つの境界線と、走査角方向に沿ってそれぞれ弧状をなす２つの境界線の計４つの境界線によって囲まれた領域である。演算用領域１０７は、表面位置１０６および関心領域１０５と接している。また、演算用領域１０７の境界線のうち、表面位置１０６からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる２つの境界線は、関心領域１０５で表面位置１０６からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる２つの境界線のいずれかと同じ直線に含まれる。なお、画像表示領域１０４では、関心領域１０５が８つの分割領域Ｒij（ｉ＝１〜２、ｊ＝１〜４）に分割されており、演算用領域１０７が４つの分割領域Ｑk（ｋ＝１〜４）に分割されている場合を示しているが、これは一例に過ぎない。例えば、関心領域１０５と演算用領域１０７をそれぞれ１つの領域として演算を行ってもよい。
【０１２３】
ステップＳ５８〜Ｓ６３の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ８〜Ｓ１３の処理に順次対応している。ただし、本実施の形態２では、減衰率設定部３３４が、関心領域に加えて演算用領域に対しても最適な減衰率を設定する処理を行う点が異なる。
【０１２４】
なお、本実施の形態２において、関心領域および演算用領域がともに同じ初期値α0、増加量Δαおよび最大値αmaxを有するとして減衰率候補値を算出しているが、関心領域および演算用領域に対して個別に初期値、増加量および／または最大値を設定してもよい。
【０１２５】
ステップＳ６４〜Ｓ６７の特徴量画像に関する処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１４〜Ｓ１７に順次対応している。
【０１２６】
ステップＳ６８〜Ｓ７０の減衰率グラフに関する処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１８〜Ｓ２０に順次対応している。ただし、減衰率グラフ生成部３４３は、演算用領域の代表減衰率曲線も生成する。
【０１２７】
図１８は、本実施の形態２に係る超音波観測装置３が生成した全ての画像の表示装置４における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面２０３において、実施の形態１で説明した表示画面２０１と同じ部分には同じ符号を付してある。
【０１２８】
表示画面２０３の第２画像表示領域２１３が表示する特徴量画像２２２では、関心領域２２４と演算用領域２２５が識別可能に表示されている。具体的には、関心領域２２４が実線で表示され、演算用領域２２５が破線で表示されている。
【０１２９】
減衰率グラフ表示領域２１４には、関心領域２２４における代表減衰率曲線２３８、および演算用領域２２５における代表減衰率曲線２３９が表示されている。なお、減衰率グラフ生成部３４３は、関心領域と演算用領域の代表減衰率として各領域の分割領域数以下の複数の代表減衰率を表示する減衰率グラフを生成してもよい。
【０１３０】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となり、被検体の組織性状をより正確に把握するための有意な情報を提供することができる。
【０１３１】
加えて、本実施の形態２によれば、ユーザは、関心領域外の領域のうち、補正特徴量の演算に不可欠な演算用領域の減衰率に関する情報も合わせて把握することができる。したがって、ユーザは、一様でない組織の性状を診断する場合であっても的確な診断を行うことが可能となる。
【０１３２】
なお、図１７では、関心領域１０５と演算用領域１０７は接しているが、一部が交わりを有するように設定することも可能である。例えば、関心領域１０５のうち深度が小さい部分と、演算用領域１０７のうち深度が大きい部分とが、走査角方向に沿って帯状の重なりを有するように２つの領域を設定してもよい。
【０１３３】
また、本実施の形態２において、減衰率設定部３３４が、演算用領域の減衰率を一様な値として設定してもよい。
【０１３４】
（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１、２によってのみ限定されるべきものではない。例えば、画像処理部３４が関心領域内の各分割領域の最適な減衰率を視覚的に識別可能な態様で表示する減衰率画像を生成し、特徴量画像および減衰率グラフとともに表示装置４に表示させるようにしてもよい。この場合、さらに演算用領域内の各分割領域に対し、最適な減衰率を識別可能な態様で表示するようにしてもよい。
【０１３５】
また、減衰率設定部３３４は、超音波画像の所定のフレーム間隔で最適な減衰率を設定するようにしてもよい。これにより、計算量を大幅に削減することができる。この場合には、次に最適な減衰率を設定するまでの間、最後に設定した最適な減衰率の値を使用すればよい。
【０１３６】
また、統計的なばらつきを与える量として、例えば標準偏差、母集団における特徴量の最大値と最小値の差、特徴量の分布の半値幅のいずれかを適用することも可能である。統計的なばらつきを与える量として分散の逆数を適用する場合も考えられるが、この場合には、その値が最大となる減衰率候補値が最適な減衰率となることはいうまでもない。
【０１３７】
また、減衰率設定部３３４が複数種類の予備補正特徴量の統計的なばらつきをそれぞれ算出し、統計的なばらつきが最小である種類の減衰率候補値を最適な減衰率として設定することも可能である。
【０１３８】
また、減衰率設定部３３４が複数の減衰率候補値を用いて周波数スペクトルを減衰補正し、減衰補正後の周波数スペクトルに対して回帰分析を行うことによって予備補正特徴量を算出するようにしてもよい。
【０１３９】
また、超音波内視鏡以外の超音波プローブに対しても適用することが可能である。超音波プローブとして、例えば光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。
【０１４０】
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
【符号の説明】
【０１４１】
１  超音波診断システム
２  超音波内視鏡
３  超音波観測装置
４  表示装置
２１  超音波振動子
３１  送受信部
３２  信号処理部
３３  演算部
３４  画像処理部
３５  入力部
３６  制御部
３７  記憶部
１０１、１０４  画像表示領域
１０２、１０５、２２３、２２４  関心領域
１０３、１０６  表面位置
１０７、２２５  演算用領域
２０１、２０２、２０３  表示画面
２１１  情報表示領域
２１２  第１画像表示領域
２１３  第２画像表示領域
２１４  減衰率グラフ表示領域
２２１  Ｂモード画像
２２２  特徴量画像
２３１、２３２、２３４、２３６、２３７、２３８、２３９  代表減衰率曲線
２３３  表示画像バー
２３５ａ  上限値
２３５ｂ  下限値
３１１  信号増幅部
３３１  増幅補正部
３３２  周波数解析部
３３３  特徴量算出部
３３４  減衰率設定部
３３５  特徴量補正部
３３６  代表減衰率算出部
３４１  Ｂモード画像データ生成部
３４２  特徴量画像データ生成部
３４３  減衰率グラフ生成部
３６１  表示制御部
３７１  画像データ記憶部
３７２  分割領域情報記憶部
３７３  スペクトル情報記憶部
３７４  特徴量情報記憶部
３７５  減衰率情報記憶部
【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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【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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