超音波診断装置および超音波画像生成方法
【課題】Ｂモード画像の生成を行いながらも関心領域内の平均局所音速値を短時間に精度よく演算することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】Ｂモード画像上で関心領域Ｒを設定されると、制御部１２が関心領域Ｒより浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点Ｅ１およびＥ２を設定すると共に、浅い位置に設定される格子点Ｅ１は、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａに応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、各格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームＢの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように送信回路２および受信回路３を制御し、取得された音速測定用の受信データに基づき関心領域Ｒ内の平均局所音速値が演算される。
【解決手段】Ｂモード画像上で関心領域Ｒを設定されると、制御部１２が関心領域Ｒより浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点Ｅ１およびＥ２を設定すると共に、浅い位置に設定される格子点Ｅ１は、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａに応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、各格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームＢの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように送信回路２および受信回路３を制御し、取得された音速測定用の受信データに基づき関心領域Ｒ内の平均局所音速値が演算される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成と音速測定の双方を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定することが行われている。
例えば、特許文献１には、診断部位の周辺に複数の格子点を設定し、各格子点に対して超音波ビームを送受信することにより得られる受信データに基づいて、局所音速値の演算を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送受信することで、診断部位における局所音速値を求めることができ、例えばＢモード画像に局所音速値の情報を重畳させて表示することが可能となる。
しかしながら、関心領域を設定して所定領域内の局所音速値を複数求める場合には、設定される格子点の位置などによって多くの時間を費やすおそれがある。また、関心領域内の平均局所音速値を正確に演算できないおそれもある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、関心領域内の平均局所音速値を短時間に精度よく演算することができる超音波診断装置および超音波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】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波診断装置であって、前記Ｂモード画像上で関心領域を設定するための関心領域設定部と、前記関心領域設定部により設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定し、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する音速演算部とを備え、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定されるものである。
【０００８】
ここで、前記浅い位置に設定される前記格子点の範囲は、前記深い位置に設定されたそれぞれの前記格子点に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域に収まるように設定されることが好ましい。
また、前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の位置が深いほど前記浅部格子点領域を長くすることができる。また、前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の深さ方向の長さが長いほど前記浅部格子点領域を長くすることもできる。また、前記制御部は、前記振動子アレイから送信される超音波ビームの同時開口幅が大きいほど前記浅部格子点領域を長くすることもできる。
【０００９】
また、前記制御部は、前記深い位置と前記浅い位置との間の位置に前記格子点をさらに設定し、これら設定された全ての前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップ用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、前記音速演算部は、前記音速マップ用の受信データに基づいて前記格子点の局所音速値をそれぞれ演算し、前記関心領域内の音速マップを生成することができる。
【００１０】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波画像生成方法であって、前記Ｂモード画像上で関心領域を設定し、設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定すると共に、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、関心領域より浅い位置および深い位置にそれぞれ格子点を設定し、浅い位置に設定される格子点を関心領域の深さ位置、関心領域の深さ方向の長さ、および超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される領域内に設定するので、関心領域内の平均局所音速値を短時間に精度よく演算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１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】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１において設定された格子点を示す図である。
【図４】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は浅い位置に関心領域を設定した場合、（Ｂ）は深い位置に関心領域を設定した場合を示す図である。
【図５】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は深さ方向に短い関心領域を設定した場合、（Ｂ）は深さ方向に長い関心領域を設定した場合を示す図である。
【図６】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は超音波ビームの同時開口幅を短く設定した場合、（Ｂ）は超音波ビームの同時開口幅を長く設定した場合を示す図である。
【図７】実施の形態２において設定された格子点を示す図である。
【図８】実施の形態３において各格子点に超音波ビームの送信焦点を形成する順番を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５、画像処理部６、表示制御部７および表示部８が順次接続されている。画像処理部６には、画像メモリ９が接続されている。さらに、受信回路３に素子データメモリ１０と音速演算部１１とが接続されている。
そして、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、素子データメモリ１０および音速演算部１１に制御部１２が接続されている。また、制御部１２には、操作部１３と格納部１４がそれぞれ接続されている。
【００１４】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる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。
【００１５】
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、圧電体が伸縮し、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て、それらの超音波の合成により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り伸縮して電気信号を発生し、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。
【００１６】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１２からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサ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それぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１７】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換することにより受信データを生成する。
【００１８】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、制御部１２からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信データにそれぞれの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って、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号を生成し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、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。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像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）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９により画像生成部１５が形成されている。
【００１９】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２０】
素子データメモリ１０は、受信回路３から出力される受信データを各チャンネル毎に時系列に格納する。また、素子データメモリ１０は、制御部１２から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速演算部１１は、制御部１２による制御の下で、素子データメモリ１０に格納されている受信データに基づいて局所音速値を演算する。
制御部１２は、操作者により操作部１３から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２１】
操作部１３は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１４は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７および音速演算部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２２】
操作者は操作部１３から次の３つの表示モードのいずれかを選択することができる。すなわち、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に関心領域内の平均局所音速値を重畳して表示するモード、Ｂモード画像と関心領域内の平均局所音速値とを並べて表示するモードのうち、所望のモードによる表示を行うことができる。
【００２３】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２４】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２５】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２６】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。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。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２７】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２８】
ここで、図３を参照して実施の形態１における格子点の設定方法について説明する。図３では、簡略化のため、振動子アレイ１は、９個の超音波トランスデューサが配列されたものとして示されており、これら超音波トランスデューサの配列ピッチで音線Ｓ１〜Ｓ９が形成される様子が示されている。そして、方位方向に幅Ｗｒ、深さ方向に縦長さＨを有する関心領域Ｒが音線Ｓ４〜Ｓ６上にまたがると共に最浅部が深度Ｄ１に最深部が深度Ｄ２にそれぞれ位置するように設定されている。
このような関心領域Ｒに対して、関心領域Ｒよりも浅い位置すなわち振動子アレイ１に近い位置と関心領域Ｒよりも深い位置すなわち振動子アレイ１とは反対側の音線上にそれぞれ格子点が設定される。図３では、関心領域Ｒよりも浅い位置で且つその近傍の位置に方位方向に沿って「●」で示される複数の格子点Ｅ１が音線Ｓ２〜Ｓ８上にそれぞれ設定されると共に、関心領域Ｒよりも深い位置で且つその近傍の位置に方位方向に沿って「▲」で示される複数の格子点Ｅ２が音線Ｓ４〜Ｓ６上にそれぞれ設定されている。この時、関心領域Ｒよりも浅い位置に設定される格子点Ｅ１は、関心領域Ｒの最浅部の深度Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の縦長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームの同時開口幅Ｗａに応じて決定される浅部格子点領域内に設定される。そして、深い位置に設定された格子点Ｅ２のそれぞれと浅い位置に設定された複数の格子点Ｅ１との間の領域の音速が一定と仮定して各領域間の局所音速値が演算されると共に関心領域Ｒ内の平均局所音速値の演算が行われる。
【００２９】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されて受信データが生成され、さらに、画像生成部１５で生成されたＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
【００３０】
表示部８にＢモード画像が表示されると、操作者が操作部１３を操作することにより、Ｂモード画像上に関心領域Ｒが設定され、図３に示したように、制御部１２により、関心領域Ｒよりも深い位置で且つ関心領域Ｒを通る全ての音線Ｓ４〜Ｓ６上に格子点Ｅ２が設定される。続いて、制御部１２は、関心領域Ｒよりも浅い位置において方位方向に幅Ｗｇを有する浅部格子点領域を設定し、この浅部格子点領域内を通る全ての音線Ｓ２〜Ｓ８上に格子点Ｅ１が設定される。
ここで、浅部格子点領域は、深い位置に設定されたそれぞれの格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域内に収まるように設定されることで、超音波ビームＢを送受信した際に歪の少ない受信波の合成波を得るのに必要な位置にのみ格子点Ｅ１を設定することができる。これは、深い位置の格子点Ｅ２からの受信波を受けた浅い位置の複数の格子点Ｅ１からの受信波の合成波が、ホイヘンスの原理により、格子点Ｅ２からの受信波に一致することを利用して、局所音速値を演算することによるものである。このように浅部格子点領域を設定することで、ΔＷ＝Ｗｇ−Ｗｒとした時に、ΔＷ：Ｈ＝Ｗａ：（Ｈ＋Ｄ１）が成り立ち、Ｗｇ＝Ｗｒ＋Ｗａ／（１＋（Ｄ１／Ｈ））の関係式が求められる。すなわち、浅部格子点領域の幅Ｗｇは、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームの同時開口幅Ｗａに応じた最適な範囲に決定される。
【００３１】
このようにして、関心領域Ｒを深さ方向に挟んで設定された格子点Ｅ１およびＥ２のそれぞれに送信焦点を形成して順次音速測定用の超音波ビームＢの送受信を行い、これらの格子点Ｅ１およびＥ２からの受信波を捉えるように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御される。
超音波ビームＢを受信する毎に受信回路３で生成される音速測定用の受信データは順次素子データメモリ１０に格納される。すべての格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して超音波ビームＢの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データが素子データメモリ１０に格納されると、音速演算部１１は、深い位置に設定された格子点Ｅ２のそれぞれと浅い位置に設定された複数の格子点Ｅ１との間の各領域の音速が一定と仮定し、素子データメモリ１０に格納されている音速測定用の受信データを用いて、それぞれの領域の局所音速値を演算すると共にこれらの局所音速値を平均して関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算する。
【００３２】
このとき、図２（Ｂ）を参照して説明したように、深い位置に存在する格子点Ｅ２のうち１つの格子点からの受信波を受けた浅い位置に存在する複数の格子点Ｅ１からの受信波の合成波が、ホイヘンスの原理により、格子点Ｅ２の１つから受信された受信波に一致することを利用して、その間の領域の局所音速値が演算される。
音速演算部１１は、このようにして演算された格子点Ｅ２のそれぞれと格子点Ｅ１との間の領域の局所音速値の平均したものを関心領域Ｒ内の平均局所音速値とする。
【００３３】
浅部格子点領域の長さＷｇの設定は、例えば次のようにして実施される。
関心領域Ｒの深さ方向の長さＨおよび超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を固定して関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１の値を変化させた場合において、関心領域Ｒが図４（Ａ）に示す深さ位置Ｄ１に存在する時は、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１が深くなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が短くなると共に浅部格子点領域も短く設定され、関心領域Ｒが図４（Ｂ）に示す深さ位置Ｄ１に存在する時には、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
また、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１および超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を固定して関心領域Ｒの深さ方向の長さＨの値を変化させた場合において、関心領域Ｒが図５（Ａ）に示す長さＨを有する時は、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨが長くなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が長くなると共に浅部格子点領域も長く設定され、関心領域Ｒが図５（Ｂ）に示す長さＨまで長くなった時には、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
さらに、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１および関心領域Ｒの深さ方向の長さＨの値を固定して超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を変化させた場合において、同時開口幅Ｗａを図６（Ａ）に示す大きさで超音波ビームＢを送受信する時は、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、同時開口幅Ｗａが大きくなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が長くなると共に浅部格子点領域も長く設定され、同時開口幅Ｗａが図６（Ｂ）に示すまで大きくなった時には、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
【００３４】
このように、関心領域Ｒの設定に応じて、関心領域Ｒより浅い位置に設定される格子点Ｅ１と関心領域Ｒより深い位置に設定される格子点Ｅ２が最適な位置に設定されるため、関心領域Ｒ内の局所音速値および平均局所音速値を短時間に精度よく演算することが可能となる。
【００３５】
実施の形態２
上述した実施の形態１において、関心領域Ｒ内の平均局所音速値を測定するだけでなく、関心領域Ｒ内の音速マップを生成するように構成することができる。
例えば、図７に示されるように、操作部１３からの操作によりＢモード画像上に関心領域Ｒが設定されると、制御部１２は、関心領域Ｒよりも浅い位置と深い位置に格子点Ｅ１およびＥ２を設定すると共に、格子点Ｅ１およびＥ２の間の位置Ｄ３に方位方向に沿ってそれぞれ「■」で示される複数の音速マップ用格子点Ｅ３を設定する。なお、音速マップ用格子点Ｅ３は、深い位置に設定されたそれぞれの格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームＢの領域に収まるように設定するのが好ましい。
【００３６】
続いて、これらの格子点Ｅ１およびＥ２と音速マップ用格子点Ｅ３のそれぞれに送信焦点を形成して順次音速測定用の超音波ビームの送受信を行うように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御され、受信回路３で生成される音速測定用の受信データが順次素子データメモリ１０に格納される。そして、音速演算部１１は、素子データメモリ１０に格納されている格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データを用いて、実施の形態１と同様にして関心領域Ｒ内の局所音速値および平均局所音速値を演算する一方、格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データと音速マップ用格子点Ｅ３に関する音速マップ用の受信データとを用いて、格子点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３のそれぞれの局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成する。
【００３７】
音速演算部１１で生成された音速マップに関するデータは、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１３から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態（例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、あるいは局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）で表示部８に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部８に表示される。
このようにして、関心領域Ｒ内の局所音速値または平均局所音速値を測定するだけでなく、Ｂモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００３８】
実施の形態３
上述した実施の形態１および２において、制御部１２により設定された各格子点に対して送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢは格子点間の距離が近いものほど近い時刻で送受信されるようにその順番を設定することもできる。
例えば、図８に示される格子点において、超音波ビームの送信焦点を格子点Ｅａ，Ｅｃ，Ｅｆ，Ｅｉ，・・・，Ｅｂ，Ｅｅ，・・・の順番で形成する、すなわち、同一の深度に位置する格子点に対して方位方向に超音波ビームの送信焦点を順次形成し、これを深さ方向に繰り返すことができる。また、超音波ビームの送信焦点を格子点Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅ，・・・の順番で形成する、すなわち、同一の音線上に設定された格子点に対して一方向に超音波ビームの送信焦点を順次形成し、これを音線毎に繰り返すこともできる。
【００３９】
このように、距離の近い格子点から順次送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで、距離の近い格子点の受信信号を近い時刻に得ることができ、より正確に関心領域Ｒ内の平均局所音速値を測定することが可能となる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態１〜３では、受信回路３から出力される受信データを一旦素子データメモリ１０に格納し、音速演算部１１が素子データメモリ１０に格納された受信データを用いて関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算したが、音速演算部１１が受信回路３から出力される受信データを直接入力して関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算することもできる。
また、上記の実施の形態１〜３では、簡略化のため、図示された振動子アレイ１の開口数すなわち音線の本数、格子点の個数等が小さな値で示されていたが、これに限るものではなく、Ｂモード画像による診断および音速の測定に適した開口数および格子点の個数とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ 素子データメモリ、１１ 音速演算部、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 格納部、１５ 画像生成部、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｅ１ 関心領域よりも浅い位置の格子点、Ｅ２ 関心領域よりも浅い位置の格子点、Ｅ３ 音速マップ用格子点、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 深度、Ｈ 関心領域の深さ方向の長さ、Ｗｒ 関心領域の幅、Ｗａ 同時開口幅、Ｗｇ 浅部格子点領域の幅、Ｂ 超音波ビーム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することによりＢモード画像の生成と音速測定の双方を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定することが行われている。
例えば、特許文献１には、診断部位の周辺に複数の格子点を設定し、各格子点に対して超音波ビームを送受信することにより得られる受信データに基づいて、局所音速値の演算を行う超音波診断装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送受信することで、診断部位における局所音速値を求めることができ、例えばＢモード画像に局所音速値の情報を重畳させて表示することが可能となる。
しかしながら、関心領域を設定して所定領域内の局所音速値を複数求める場合には、設定される格子点の位置などによって多くの時間を費やすおそれがある。また、関心領域内の平均局所音速値を正確に演算できないおそれもある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、関心領域内の平均局所音速値を短時間に精度よく演算することができる超音波診断装置および超音波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】
【０００７】
この発明に係る超音波診断装置は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波診断装置であって、前記Ｂモード画像上で関心領域を設定するための関心領域設定部と、前記関心領域設定部により設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定し、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する音速演算部とを備え、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定されるものである。
【０００８】
ここで、前記浅い位置に設定される前記格子点の範囲は、前記深い位置に設定されたそれぞれの前記格子点に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域に収まるように設定されることが好ましい。
また、前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の位置が深いほど前記浅部格子点領域を長くすることができる。また、前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の深さ方向の長さが長いほど前記浅部格子点領域を長くすることもできる。また、前記制御部は、前記振動子アレイから送信される超音波ビームの同時開口幅が大きいほど前記浅部格子点領域を長くすることもできる。
【０００９】
また、前記制御部は、前記深い位置と前記浅い位置との間の位置に前記格子点をさらに設定し、これら設定された全ての前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップ用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、前記音速演算部は、前記音速マップ用の受信データに基づいて前記格子点の局所音速値をそれぞれ演算し、前記関心領域内の音速マップを生成することができる。
【００１０】
この発明に係る超音波画像生成方法は、送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波画像生成方法であって、前記Ｂモード画像上で関心領域を設定し、設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定すると共に、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、関心領域より浅い位置および深い位置にそれぞれ格子点を設定し、浅い位置に設定される格子点を関心領域の深さ位置、関心領域の深さ方向の長さ、および超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される領域内に設定するので、関心領域内の平均局所音速値を短時間に精度よく演算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１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】実施の形態１における音速演算の原理を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１において設定された格子点を示す図である。
【図４】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は浅い位置に関心領域を設定した場合、（Ｂ）は深い位置に関心領域を設定した場合を示す図である。
【図５】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は深さ方向に短い関心領域を設定した場合、（Ｂ）は深さ方向に長い関心領域を設定した場合を示す図である。
【図６】実施の形態１において設定された格子点を示し、（Ａ）は超音波ビームの同時開口幅を短く設定した場合、（Ｂ）は超音波ビームの同時開口幅を長く設定した場合を示す図である。
【図７】実施の形態２において設定された格子点を示す図である。
【図８】実施の形態３において各格子点に超音波ビームの送信焦点を形成する順番を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、振動子アレイ１を備え、この振動子アレイ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５、画像処理部６、表示制御部７および表示部８が順次接続されている。画像処理部６には、画像メモリ９が接続されている。さらに、受信回路３に素子データメモリ１０と音速演算部１１とが接続されている。
そして、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、素子データメモリ１０および音速演算部１１に制御部１２が接続されている。また、制御部１２には、操作部１３と格納部１４がそれぞれ接続されている。
【００１４】
振動子アレイ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）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）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる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。
【００１５】
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、圧電体が伸縮し、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て、それらの超音波の合成により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り伸縮して電気信号を発生し、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。
【００１６】
送信回路２は、例えば、複数のパルサを含んでおり、制御部１２からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサ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それぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
【００１７】
受信回路３は、振動子アレイ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換することにより受信データを生成する。
【００１８】
信号処理部４は、受信回路３で生成された受信データに対し、制御部１２からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信データにそれぞれの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って、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号を生成し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、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。
ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像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）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９により画像生成部１５が形成されている。
【００１９】
表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００２０】
素子データメモリ１０は、受信回路３から出力される受信データを各チャンネル毎に時系列に格納する。また、素子データメモリ１０は、制御部１２から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記の受信データに関連付けて格納する。
音速演算部１１は、制御部１２による制御の下で、素子データメモリ１０に格納されている受信データに基づいて局所音速値を演算する。
制御部１２は、操作者により操作部１３から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
【００２１】
操作部１３は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１４は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７および音速演算部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２２】
操作者は操作部１３から次の３つの表示モードのいずれかを選択することができる。すなわち、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に関心領域内の平均局所音速値を重畳して表示するモード、Ｂモード画像と関心領域内の平均局所音速値とを並べて表示するモードのうち、所望のモードによる表示を行うことができる。
【００２３】
Ｂモード画像を表示する際には、まず、送信回路２から供給される駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部４でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ５でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部６でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部７により超音波診断画像が表示部８に表示される。
【００２４】
一方、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘから振動子アレイ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわち振動子アレイ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。
【００２５】
まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、例えば特開平８−３１７９２６号公報に記載のように、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散等に基づいて最適音速値の判定を行うことができる。
【００２６】
次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。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。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。
【００２７】
次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信回路３で生成された受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。
【００２８】
ここで、図３を参照して実施の形態１における格子点の設定方法について説明する。図３では、簡略化のため、振動子アレイ１は、９個の超音波トランスデューサが配列されたものとして示されており、これら超音波トランスデューサの配列ピッチで音線Ｓ１〜Ｓ９が形成される様子が示されている。そして、方位方向に幅Ｗｒ、深さ方向に縦長さＨを有する関心領域Ｒが音線Ｓ４〜Ｓ６上にまたがると共に最浅部が深度Ｄ１に最深部が深度Ｄ２にそれぞれ位置するように設定されている。
このような関心領域Ｒに対して、関心領域Ｒよりも浅い位置すなわち振動子アレイ１に近い位置と関心領域Ｒよりも深い位置すなわち振動子アレイ１とは反対側の音線上にそれぞれ格子点が設定される。図３では、関心領域Ｒよりも浅い位置で且つその近傍の位置に方位方向に沿って「●」で示される複数の格子点Ｅ１が音線Ｓ２〜Ｓ８上にそれぞれ設定されると共に、関心領域Ｒよりも深い位置で且つその近傍の位置に方位方向に沿って「▲」で示される複数の格子点Ｅ２が音線Ｓ４〜Ｓ６上にそれぞれ設定されている。この時、関心領域Ｒよりも浅い位置に設定される格子点Ｅ１は、関心領域Ｒの最浅部の深度Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の縦長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームの同時開口幅Ｗａに応じて決定される浅部格子点領域内に設定される。そして、深い位置に設定された格子点Ｅ２のそれぞれと浅い位置に設定された複数の格子点Ｅ１との間の領域の音速が一定と仮定して各領域間の局所音速値が演算されると共に関心領域Ｒ内の平均局所音速値の演算が行われる。
【００２９】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、送信回路２からの駆動信号に従って振動子アレイ１の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力されて受信データが生成され、さらに、画像生成部１５で生成されたＢモード画像信号に基づいて表示制御部７によりＢモード画像が表示部８に表示される。
【００３０】
表示部８にＢモード画像が表示されると、操作者が操作部１３を操作することにより、Ｂモード画像上に関心領域Ｒが設定され、図３に示したように、制御部１２により、関心領域Ｒよりも深い位置で且つ関心領域Ｒを通る全ての音線Ｓ４〜Ｓ６上に格子点Ｅ２が設定される。続いて、制御部１２は、関心領域Ｒよりも浅い位置において方位方向に幅Ｗｇを有する浅部格子点領域を設定し、この浅部格子点領域内を通る全ての音線Ｓ２〜Ｓ８上に格子点Ｅ１が設定される。
ここで、浅部格子点領域は、深い位置に設定されたそれぞれの格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域内に収まるように設定されることで、超音波ビームＢを送受信した際に歪の少ない受信波の合成波を得るのに必要な位置にのみ格子点Ｅ１を設定することができる。これは、深い位置の格子点Ｅ２からの受信波を受けた浅い位置の複数の格子点Ｅ１からの受信波の合成波が、ホイヘンスの原理により、格子点Ｅ２からの受信波に一致することを利用して、局所音速値を演算することによるものである。このように浅部格子点領域を設定することで、ΔＷ＝Ｗｇ−Ｗｒとした時に、ΔＷ：Ｈ＝Ｗａ：（Ｈ＋Ｄ１）が成り立ち、Ｗｇ＝Ｗｒ＋Ｗａ／（１＋（Ｄ１／Ｈ））の関係式が求められる。すなわち、浅部格子点領域の幅Ｗｇは、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨ、および振動子アレイ１から送信される超音波ビームの同時開口幅Ｗａに応じた最適な範囲に決定される。
【００３１】
このようにして、関心領域Ｒを深さ方向に挟んで設定された格子点Ｅ１およびＥ２のそれぞれに送信焦点を形成して順次音速測定用の超音波ビームＢの送受信を行い、これらの格子点Ｅ１およびＥ２からの受信波を捉えるように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御される。
超音波ビームＢを受信する毎に受信回路３で生成される音速測定用の受信データは順次素子データメモリ１０に格納される。すべての格子点Ｅ１およびＥ２に送信焦点を形成して超音波ビームＢの送受信を行うことで取得された音速測定用の受信データが素子データメモリ１０に格納されると、音速演算部１１は、深い位置に設定された格子点Ｅ２のそれぞれと浅い位置に設定された複数の格子点Ｅ１との間の各領域の音速が一定と仮定し、素子データメモリ１０に格納されている音速測定用の受信データを用いて、それぞれの領域の局所音速値を演算すると共にこれらの局所音速値を平均して関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算する。
【００３２】
このとき、図２（Ｂ）を参照して説明したように、深い位置に存在する格子点Ｅ２のうち１つの格子点からの受信波を受けた浅い位置に存在する複数の格子点Ｅ１からの受信波の合成波が、ホイヘンスの原理により、格子点Ｅ２の１つから受信された受信波に一致することを利用して、その間の領域の局所音速値が演算される。
音速演算部１１は、このようにして演算された格子点Ｅ２のそれぞれと格子点Ｅ１との間の領域の局所音速値の平均したものを関心領域Ｒ内の平均局所音速値とする。
【００３３】
浅部格子点領域の長さＷｇの設定は、例えば次のようにして実施される。
関心領域Ｒの深さ方向の長さＨおよび超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を固定して関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１の値を変化させた場合において、関心領域Ｒが図４（Ａ）に示す深さ位置Ｄ１に存在する時は、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１が深くなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が短くなると共に浅部格子点領域も短く設定され、関心領域Ｒが図４（Ｂ）に示す深さ位置Ｄ１に存在する時には、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
また、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１および超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を固定して関心領域Ｒの深さ方向の長さＨの値を変化させた場合において、関心領域Ｒが図５（Ａ）に示す長さＨを有する時は、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、関心領域Ｒの深さ方向の長さＨが長くなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が長くなると共に浅部格子点領域も長く設定され、関心領域Ｒが図５（Ｂ）に示す長さＨまで長くなった時には、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
さらに、関心領域Ｒの深さ位置Ｄ１および関心領域Ｒの深さ方向の長さＨの値を固定して超音波ビームＢの同時開口幅Ｗａの値を変化させた場合において、同時開口幅Ｗａを図６（Ａ）に示す大きさで超音波ビームＢを送受信する時は、音線Ｓ３〜Ｓ７が含まれるように浅部格子点領域が設定される。これに対し、同時開口幅Ｗａが大きくなるほど格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢの領域幅が長くなると共に浅部格子点領域も長く設定され、同時開口幅Ｗａが図６（Ｂ）に示すまで大きくなった時には、音線Ｓ２〜Ｓ８が含まれるように浅部格子点領域が設定される。
【００３４】
このように、関心領域Ｒの設定に応じて、関心領域Ｒより浅い位置に設定される格子点Ｅ１と関心領域Ｒより深い位置に設定される格子点Ｅ２が最適な位置に設定されるため、関心領域Ｒ内の局所音速値および平均局所音速値を短時間に精度よく演算することが可能となる。
【００３５】
実施の形態２
上述した実施の形態１において、関心領域Ｒ内の平均局所音速値を測定するだけでなく、関心領域Ｒ内の音速マップを生成するように構成することができる。
例えば、図７に示されるように、操作部１３からの操作によりＢモード画像上に関心領域Ｒが設定されると、制御部１２は、関心領域Ｒよりも浅い位置と深い位置に格子点Ｅ１およびＥ２を設定すると共に、格子点Ｅ１およびＥ２の間の位置Ｄ３に方位方向に沿ってそれぞれ「■」で示される複数の音速マップ用格子点Ｅ３を設定する。なお、音速マップ用格子点Ｅ３は、深い位置に設定されたそれぞれの格子点Ｅ２に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームＢの領域に収まるように設定するのが好ましい。
【００３６】
続いて、これらの格子点Ｅ１およびＥ２と音速マップ用格子点Ｅ３のそれぞれに送信焦点を形成して順次音速測定用の超音波ビームの送受信を行うように、制御部１２により送信回路２および受信回路３が制御され、受信回路３で生成される音速測定用の受信データが順次素子データメモリ１０に格納される。そして、音速演算部１１は、素子データメモリ１０に格納されている格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データを用いて、実施の形態１と同様にして関心領域Ｒ内の局所音速値および平均局所音速値を演算する一方、格子点Ｅ１およびＥ２に関する受信データと音速マップ用格子点Ｅ３に関する音速マップ用の受信データとを用いて、格子点Ｅ１、Ｅ２およびＥ３のそれぞれの局所音速値を演算し、関心領域Ｒ内の音速マップを生成する。
【００３７】
音速演算部１１で生成された音速マップに関するデータは、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に送られる。そして、操作者により操作部１３から入力された表示モードに従って、Ｂモード画像に音速マップを重畳した状態（例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、あるいは局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示）で表示部８に表示される、あるいは、Ｂモード画像と音速マップ画像とが並べて表示部８に表示される。
このようにして、関心領域Ｒ内の局所音速値または平均局所音速値を測定するだけでなく、Ｂモード画像の生成と音速マップの生成の双方を行うことが可能となる。
【００３８】
実施の形態３
上述した実施の形態１および２において、制御部１２により設定された各格子点に対して送信焦点を形成して送受信される超音波ビームＢは格子点間の距離が近いものほど近い時刻で送受信されるようにその順番を設定することもできる。
例えば、図８に示される格子点において、超音波ビームの送信焦点を格子点Ｅａ，Ｅｃ，Ｅｆ，Ｅｉ，・・・，Ｅｂ，Ｅｅ，・・・の順番で形成する、すなわち、同一の深度に位置する格子点に対して方位方向に超音波ビームの送信焦点を順次形成し、これを深さ方向に繰り返すことができる。また、超音波ビームの送信焦点を格子点Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄ，Ｅｅ，・・・の順番で形成する、すなわち、同一の音線上に設定された格子点に対して一方向に超音波ビームの送信焦点を順次形成し、これを音線毎に繰り返すこともできる。
【００３９】
このように、距離の近い格子点から順次送信焦点を形成して超音波ビームの送受信を行うことで、距離の近い格子点の受信信号を近い時刻に得ることができ、より正確に関心領域Ｒ内の平均局所音速値を測定することが可能となる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態１〜３では、受信回路３から出力される受信データを一旦素子データメモリ１０に格納し、音速演算部１１が素子データメモリ１０に格納された受信データを用いて関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算したが、音速演算部１１が受信回路３から出力される受信データを直接入力して関心領域Ｒ内の平均局所音速値を演算することもできる。
また、上記の実施の形態１〜３では、簡略化のため、図示された振動子アレイ１の開口数すなわち音線の本数、格子点の個数等が小さな値で示されていたが、これに限るものではなく、Ｂモード画像による診断および音速の測定に適した開口数および格子点の個数とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１ 振動子アレイ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ 素子データメモリ、１１ 音速演算部、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 格納部、１５ 画像生成部、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波、Ｒ 関心領域、Ｅ１ 関心領域よりも浅い位置の格子点、Ｅ２ 関心領域よりも浅い位置の格子点、Ｅ３ 音速マップ用格子点、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 深度、Ｈ 関心領域の深さ方向の長さ、Ｗｒ 関心領域の幅、Ｗａ 同時開口幅、Ｗｇ 浅部格子点領域の幅、Ｂ 超音波ビーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波診断装置であって、
前記Ｂモード画像上で関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域設定部により設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定し、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する音速演算部と
を備え、
前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記浅い位置に設定される前記格子点の範囲は、前記深い位置に設定されたそれぞれの前記格子点に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域に収まるように設定される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の位置が深いほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の深さ方向の長さが長いほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記振動子アレイから送信される超音波ビームの同時開口幅が大きいほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記深い位置と前記浅い位置との間の位置に前記格子点をさらに設定し、これら設定された全ての前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップ用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速演算部は、前記音速マップ用の受信データに基づいて前記格子点の局所音速値をそれぞれ演算し、前記関心領域内の音速マップを生成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記Ｂモード画像上で関心領域を設定し、
設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定すると共に、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、
前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、
取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【請求項１】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波診断装置であって、
前記Ｂモード画像上で関心領域を設定するための関心領域設定部と、
前記関心領域設定部により設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定し、前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御する制御部と、
取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する音速演算部と
を備え、
前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記浅い位置に設定される前記格子点の範囲は、前記深い位置に設定されたそれぞれの前記格子点に送信焦点を形成して送受信されるいずれかの超音波ビームの領域に収まるように設定される請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の位置が深いほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記関心領域設定部により設定された関心領域の深さ方向の長さが長いほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記振動子アレイから送信される超音波ビームの同時開口幅が大きいほど前記浅部格子点領域を長くする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記深い位置と前記浅い位置との間の位置に前記格子点をさらに設定し、これら設定された全ての前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速マップ用の受信データを取得するように前記送信回路および前記受信回路を制御し、
前記音速演算部は、前記音速マップ用の受信データに基づいて前記格子点の局所音速値をそれぞれ演算し、前記関心領域内の音速マップを生成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
送信回路から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力される受信信号を受信回路で処理することで得られる受信データに基づいてＢモード画像を生成する超音波画像生成方法であって、
前記Ｂモード画像上で関心領域を設定し、
設定された前記関心領域より浅い位置および深い位置における音線上にそれぞれ格子点を設定すると共に、前記浅い位置に設定される前記格子点は、前記関心領域の深さ位置、前記関心領域の深さ方向の長さ、および前記振動子アレイから送信される前記超音波ビームの同時開口幅に応じて決定される浅部格子点領域内に設定され、
前記格子点に送信焦点を形成してそれぞれ超音波ビームの送受信を行うことにより音速測定用の受信データを取得し、
取得された前記音速測定用の受信データに基づき前記関心領域内の平均局所音速値を演算する
ことを特徴とする超音波画像生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９６３０４（Ｐ２０１２−１９６３０４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２０９８（Ｐ２０１１−６２０９８）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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