超音波診断装置及びその制御プログラム
【課題】算出開始画素について生体組織の弾性をより正確に反映した物理量を算出することができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）に相関ウィンドウＷ１，Ｗ２を設定し、これら相関ウィンドウＷ１，Ｗ２間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部は、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウＷ２の設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを決定して相関ウィンドウＷ２の再設定を行なって物理量を算出する。
【解決手段】同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）に相関ウィンドウＷ１，Ｗ２を設定し、これら相関ウィンドウＷ１，Ｗ２間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部は、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウＷ２の設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを決定して相関ウィンドウＷ２の再設定を行なって物理量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示する超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のＢモード画像と、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像とを合成して表示させる超音波診断装置が、例えば特許文献１などに開示されている。この種の超音波診断装置において、弾性画像は次のようにして作成される。先ず、超音波プローブを体表面に押し当てて圧迫とその弛緩を繰り返すなどして生体組織を変形させながら超音波の送受信を行い、エコー信号を取得する。そして、得られたエコー信号に基づいて、生体組織の弾性に関する物理量を算出し、この物理量を色相情報に変換してカラーの弾性画像を作成する。ちなみに、生体組織の弾性に関する物理量としては、例えば生体組織の歪みなどを算出している。
【０００３】
前記物理量の算出手法の一例についてもう少し説明すると、先ず同一音線上における時間的に異なる二つのエコー信号に、所定のデータ数分の幅を有する相関ウィンドウをそれぞれ設定し、この相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の各部における物理量を算出する。例えば特許文献２では、相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なうことによって、両エコー信号の波形のずれを算出し、この波形のずれを歪みとみなしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１８１５２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記相関ウィンドウは、一音線上に複数設定され、相関ウィンドウ毎に複素相関関数の演算が行なわれて、生体組織の各部における物理量が算出される。ちなみに、各相関ウィンドウについて算出された物理量に基づいて、弾性画像における一画素のデータが作成される。
【０００６】
ここで、例えばＢモード画像上に設定された関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内に弾性画像が表示される場合、関心領域の上端側の画素から下端側の画素へ向かって歪みの算出が順次行なわれる。この場合、一方のエコー信号においては、前記関心領域の上端に相当する部分を設定開始位置として相関ウィンドウが設定される。また、前記一方のエコー信号の始点（受信開始点）から前記関心領域の上端に相当する部分までの時間をＴとすると、他方のエコー信号における相関ウィンドウの設定開始位置は、前記他方のエコー信号の始点（受信開始点）から時間Ｔ経過した部分になっている。
【０００７】
前記二つのエコー信号は、圧迫とその弛緩とを繰り返すなどして生体組織を変形させながら取得された信号であり、いずれか一方のエコー信号に対し、他方のエコー信号が圧縮又は伸長したような波形になっている。従って、上述のように前記二つのエコー信号における相関ウィンドウの設定開始位置が、各エコー信号の始点（受信開始点）から前記時間Ｔ経過した点になっていると、前記二つのエコー信号における生体組織の同じ部分に、前記相関ウィンドウを設定することができない。従って、一の音線上において、最初に物理量の算出対象となる画素については、生体組織の弾性を正確に反映した物理量を得ることができないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するためになされた第１の観点の発明は、生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブと、該超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部と、該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成部と、を備え、前記物理量算出部は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、前記弾性画像作成部は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。
【０００９】
第２の観点の発明によれば、第１の観点の発明において、前記物理量算出部は、前記二つのエコー信号に設定された相関ウィンドウ内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の算出を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１０】
第３の観点の発明は、第１又は２の観点の発明において、前記物理量算出部は、一の音線上において以前に設定された相関ウィンドウの設定開始位置からの事前遅延を前記直前の物理量算出で得られた物理量を用いて算出して、前記一方のエコー信号における前記相関ウィンドウの設定開始位置を決定することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１１】
第４の観点の発明は、第３の観点の発明において、前記以前に設定された相関ウィンドウは、一の音線上において最初に設定された初期相関ウィンドウであることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１２】
第５の観点の発明は、第３又は４の観点の発明において、前記事前遅延は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど大きくなることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１３】
第６の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、前記再設定される相関ウィンドウのウィンドウ幅は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど小さくなることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１４】
第７の観点の発明は、第１〜６のいずれか一の観点の発明において、複素相関関数の演算対象となる各相関ウィンドウ内のエコー信号におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のエコーデータに基づいて補間して、複素相関関数の演算を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１５】
第８の観点の発明は、コンピュータに、生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出機能と、該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成機能と、を実行させ、前記物理量算出機能は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて、相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、前記弾性画像作成機能は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置の制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
上記観点の発明によれば、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量の算出を行なうので、前記算出開始画素について生体組織の弾性をより正確に反映した物理量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の実施形態の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】物理量データの作成の説明図である。
【図３】物理量の算出を説明するための図である。
【図４】図１に示す超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置における表示部の表示の一例を示す図である。
【図６】一の音線上における歪みの算出についてのフローチャートを示す図である。
【図７】関心領域において、最上位に位置する画素とそれ以外の画素とを説明するための図である。
【図８】関心領域の最上位に位置する画素についての最初の相関ウィンドウの設定を説明するための図である。
【図９】複素相関関数の演算の概念を説明するための図である。
【図１０】関心領域の最上位に位置する画素についての相関ウィンドウの再設定を説明するための図である。
【図１１】再設定された相関ウィンドウ内のエコーデータの補間を説明するための図である。
【図１２】次の画素についての歪みを算出する際の相関ウィンドウの設定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１〜図１２に基づいて説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、Ｂモードデータ作成部４、物理量データ作成部５、表示制御部６、表示部７、制御部８及び操作部９を備える。
【００１９】
前記超音波プローブ２は、生体組織に対して超音波を送信しそのエコーを受信する。この超音波プローブ２における超音波の送受信面を体表面に当接させた状態で、例えば圧迫と弛緩を繰り返しながら超音波の送受信を行なって取得されたエコー信号に基づいて、後述のように弾性画像が作成される。
【００２０】
前記送受信部３は、前記超音波プローブ２を所定の走査条件で駆動させて音線毎の超音波の走査を行なう。また、送受信部３は、前記超音波プローブ２で受信したエコーについて、整相加算処理等の信号処理を行なう。前記送受信部３で信号処理されたエコー信号は、前記Ｂモードデータ作成部４及び前記物理量データ作成部５に出力される。
【００２１】
ちなみに、前記送受信部３は、Ｂモード画像を作成するためのＢモード画像用走査と、弾性画像を作成するための弾性画像用走査とを別に行なう。弾性画像用走査としては、被検体における弾性画像を作成する領域（弾性画像作成領域）において、同一音線上に少なくとも二回の走査を行なう。
【００２２】
前記Ｂモードデータ作成部４は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、Ｂモードデータを作成する。
【００２３】
前記物理量データ作成部５は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量データを作成する（物理量算出機能）。もう少し詳しく説明すると、この弾性データ作成部５は、生体組織における各部の弾性に関する物理量として、前記超音波プローブ２による圧迫とその弛緩などによって生じた生体組織における各部の歪みＳｔを算出することにより前記物理量データを作成する。前記物理量データ作成部５は、図２に示すように時間的に異なる二つのフレーム（ｉ），（ｉｉ）に属する同一音線上における二つのエコー信号に基づいて歪みＳｔを算出し物理量データを作成する。前記物理量データ作成部５は、本発明における物理量算出部の実施の形態の一例である。
【００２４】
具体的には、前記物理量データ作成部５は、図３に示すようにフレーム（ｉ）に属するエコー信号に相関ウィンドウＷ１を設定し、フレーム（ｉｉ）に属するエコー信号に相関ウィンドウＷ２を設定する。そして、前記物理量データ作成部５は、前記相関ウィンドウＷ１，Ｗ２間で複素相関関数の虚数部の演算を行なって歪みＳｔを算出する。複素相関関数の虚数部の演算については後述する。
【００２５】
図３において、前記フレーム（ｉ），（ｉｉ）は、複数本の音線上において取得されたエコー信号からなる。図３では、前記フレーム（ｉ）における複数本の音線の一部として、五本の音線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ１ｅが示され、また前記フレーム（ｉｉ）において前記音線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｅに対応する音線として、音線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ，Ｌ２ｅが示されている。すなわち、前記音線Ｌ１ａ及び前記音線Ｌ２ａ、前記音線Ｌ１ｂ及び前記音線Ｌ２ｂ、前記音線Ｌ１ｃ及び前記音線Ｌ２ｃ、前記音線Ｌ１ｄ及び前記音線Ｌ２ｄ、前記音線Ｌ１ｅ及び前記音線Ｌ２ｅは、異なる二つのフレームに属する同一音線に該当する。また、図３においてＲ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）は、後述するように弾性画像が表示される関心領域Ｒに対応する領域を示している。
【００２６】
例えば、前記音線Ｌ１ｃ上のエコー信号に、前記相関ウィンドウＷ１として相関ウィンドウＷ１ｃが設定され、前記音線Ｌ２ｃ上のエコー信号に、前記相関ウィンドウＷ２として相関ウィンドウＷ２ｃが設定されたとする。前記弾性データ作成部５は、前記相関ウィンドウＷ１ｃ，Ｗ２ｃ間で相関演算を行ない、歪みＳｔを算出する。前記弾性データ作成部５は、前記音線Ｌ１ｃ，Ｌ２ｃ上において、前記領域Ｒ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）の上端１００から下端１０１まで相関ウィンドウＷ１ｃ，Ｗ２ｃを順次設定し、歪みＳｔを算出する。また、前記物理量データ作成部５は、前記領域Ｒ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）内の他の音線についても同様にして歪みＳｔを算出する。これにより、歪みＳｔのデータからなる一フレーム分の物理量データが得られる。さらに詳細な説明については後述する。
【００２７】
前記表示制御部６には、前記Ｂモードデータ作成部４からのＢモードデータ及び前記弾性データ作成部５からの弾性データが入力されるようになっている。前記表示制御部６は、図４に示すように、Ｂモード画像データ作成部６１、弾性画像データ作成部６２及び合成部６３を有している。
【００２８】
前記Ｂモード画像データ作成部６１及び前記弾性画像データ作成部６２は、スキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有している。そして、前記Ｂモード画像データ作成部６１は、前記Ｂモードデータを、エコーの信号強度に応じた輝度情報を有するＢモード画像データに変換する。また、前記弾性画像データ作成部６２は、前記物理量データを歪みに応じた色相情報を有するカラー弾性画像データに変換する（弾性画像作成機能）。前記弾性画像データ作成部６２は、本発明における弾性画像作成部の実施の形態の一例である。
【００２９】
ちなみに、前記Ｂモード画像データにおける輝度情報及び前記カラー弾性画像データにおける色相情報は所定の階調（例えば２５６階調）からなる。
【００３０】
なお、Ｂモード画像データに変換される前のＢモードデータ及びカラー弾性画像データに変換される前の物理量データを、ローデータ（Ｒａｗ Ｄａｔａ）と云う。
【００３１】
前記合成部６３は、前記Ｂモード画像データ及び前記カラー弾性画像データを加算処理することによって合成し、前記表示部７に表示する二次元の超音波画像の画像データを作成する。この画像データは、図５に示すように白黒のＢモード画像ＢＧとカラーの弾性画像ＥＧとが合成された二次元の超音波画像Ｇとして前記表示部７に表示される。本例では、前記弾性画像ＥＧは、関心領域Ｒ内に半透明で（背景のＢモード画像が透けた状態で）表示される。前記表示部７は、本発明における表示部の実施の形態の一例である。また、前記関心領域Ｒは、生体組織の弾性画像が作成される領域（弾性画像作成領域）である。
【００３２】
前記制御部８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成され、図示しない記憶部に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。また、前記操作部９は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。
【００３３】
さて、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。先ず、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２から被検体の生体組織へ超音波を送信させ、そのエコー信号を取得する。このとき、前記超音波プローブ２により、例えば被検体への圧迫とその弛緩を繰り返すなどして生体組織を変形させながら超音波の送受信を行う。
【００３４】
エコー信号が取得されると、前記Ｂモードデータ作成部４がＢモードデータを作成し、前記物理量データ作成部５が物理量データを作成する。そして、これらＢモードデータ及び物理量データに基づいて、前記Ｂモード画像データ作成部６１及び前記弾性画像データ作成部６２がＢモード画像データ及びカラー弾性画像データを作成し、これらを前記合成部６３が合成して得られた画像データに基づく超音波画像Ｇが前記表示部７に表示される。
【００３５】
前記物理量データの作成について詳しく説明する。前記物理量データ作成部５は、関心領域Ｒ内の各音線上のエコー信号に相関ウィンドウを設定して歪みＳｔを算出し、物理量データを作成する。一の音線上における歪みＳｔの算出について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
この図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ４は、一の音線上において、最初に歪みＳｔの算出対象となる算出開始画素ｐａについての処理であり、ステップＳ５〜Ｓ７は、前記算出開始画素ｐａ以外の画素ｐｂについての処理である。
【００３７】
本例では、前記算出開始画素ｐａは、前記関心領域Ｒにおいて、最上位に位置する画素である。図７において、斜線で示した画素が前記算出開始画素ｐａであり、それ以外の画素が前記画素ｐｂである。一の音線上において、先ず最初に前記算出開始画素ｐａについて歪みＳｔの算出を行ない、次いで前記画素ｐｂについて前記関心領域Ｒの下端１０１側へ向かって順次歪みの算出を行なう。以下、ステップＳ１〜Ｓ７の処理について具体的に説明する。
【００３８】
先ず、ステップＳ１では、図８に示すように、同一音線上におけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）に相関ウィンドウＷ１，Ｗ２を設定する。前記相関ウィンドウＷ１，Ｗ２は、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、所定の設定開始位置ｓｐから所定の時間幅に相当するウィンドウ幅ＷＤで設定される。前記設定開始位置ｓｐは、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の両端のうち、時相が早い側（前記超音波プローブ２側）の位置とする。
【００３９】
ちなみに、図８においては、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の一部のみが図示されている。また、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、図８の下方へ向かうほど、生体組織の深部からのエコー信号になる（図１０においても同様）。
【００４０】
前記エコー信号ｒ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは、前記エコー信号ｒ（ｔ）において前記関心領域Ｒの上端１００に相当する位置である。また、前記エコー信号ｒ（ｔ）において、このエコー信号ｒ（ｔ）の始点（受信開始点、図示省略）から前記関心領域Ｒの上端１００に相当する部分までの時間をＴとすると、前記エコー信号ｓ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは、このエコー信号ｓ（ｔ）の始点（受信開始点、図示省略）から時間Ｔ経過した部分である。従って、前記エコー信号ｒ（ｔ）における設定開始位置ｓｐと前記エコー信号ｓ（ｔ）における設定開始位置ｓｐは、前記超音波プローブ２の送受信面（生体組織の表面）からの深さが等しい位置に相当する部分である。ただし、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は、生体組織が伸縮している状態で取得されたものであるため、これらエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは生体組織の異なる部分にあたる。
【００４１】
前記算出開始画素ｐａについては、後述するように相関ウィンドウＷ２を複数回設定して複数回の歪み算出が行なわれる。ステップＳ１における設定開始位置ｓｐを初期設定開始位置ｆｓｐというものとし、ステップＳ１で設定される相関ウィンドウＷ２を、初期相関ウィンドウＷ２ｆと云うものとする。
【００４２】
ここで、図８におけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は、説明の便宜上アナログ信号で表されているが、実際の処理はデジタルデータで行なわれるものとする。前記相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅ＷＤと前記初期相関ウィンドウＷ２ｆのウィンドウ幅ＷＤは等しくなっており、前記相関ウィンドウＷ１におけるエコー信号ｒ（ｔ）のデータ数と、前記初期相関ウィンドウＷ２ｆにおけるエコー信号ｓ（ｔ）のデータ数は等しくなっている。
【００４３】
次に、ステップＳ２では、歪みＳｔの算出を行なう。具体的には、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内のエコーデータの複素相関関数の虚数部を演算する（具体的な算出式は、特許文献２参照）。ここで、複素相関関数の虚数部は両エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の波形のずれ量（シフト量）を表し、これを歪みＳｔとしている。
【００４４】
ここで、複素相関関数の演算の概念について図９に基づいて説明する。相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内におけるデータ数をｎ個とすると、複素相関関数は、以下の（式１）を意味する。
ｒ（１）・ｓ＊（１）＋ｒ（２）・ｓ＊（２）＋ｒ（３）・ｓ＊（３）
＋・・・＋ｒ（ｎ−１）・ｓ＊（ｎ−１）＋ｒ（ｎ）・ｓ＊（ｎ） ・・・（式１）
すなわち、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の複素相関関数は、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内において、エコー信号ｒ（ｔ）におけるデータｒ（ｎ）と、エコー信号ｓ（ｔ）におけるデータｓ（ｎ）の共役複素数ｓ＊（ｎ）との積Ｍｎ＝ｒ（ｎ）・ｓ＊（ｎ）の和Ａｄを意味する。ちなみに、「＊」は、共役複素数を意味し、またｎはｎ番目のデータであることを意味する。
【００４５】
エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）のデータは、複素数で表される。すなわち、エコー信号ｒ（ｔ）におけるデータはｒ（ｎ）＝ａｎ＋ｂｎｉ、エコー信号ｓ（ｔ）におけるデータはｓ（ｎ）＝ｃｎ＋ｄｎｉとなる。データｓ（ｎ）の共役複素数ｓ＊（ｎ）は、ｓ＊（ｎ）＝ｃｎ−ｄｎｉであるので、（式１）は、以下の（式２）となる。
（ａ１＋ｂ１ｉ）（ｃ１−ｄ１ｉ）＋（ａ２＋ｂ２ｉ）（ｃ２−ｄ２ｉ）
＋（ａ３＋ｂ３ｉ）（ｃ３−ｄ３ｉ）＋・・・
＋（ａｎ−１＋ｂｎ−１ｉ）（ｃｎ−１−ｄｎ−１ｉ）
＋（ａｎ＋ｂｎｉ）（ｃｎ−ｄｎｉ） ・・・（式２）
従って、前記物理量データ作成部５は、上記（式２）の虚数部分の演算を行なう。
【００４６】
ここで、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆを設定して得られる歪みＳｔの正確性について、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆの設定位置との関係で述べる。本例では、エコー信号ｓ（ｔ）は、前記エコー信号ｒ（ｔ）が取得された時点よりも、生体組織が圧縮した状態で取得されたエコー信号である。従って、図８に示すように、エコー信号ｒ（ｔ）の波形は、エコー信号ｓ（ｔ）の波形が圧縮されたような波形になっている。
【００４７】
エコー信号ｓ（ｔ）において破線で示した部分Ａが、エコー信号ｒ（ｔ）において相関ウィンドウＷ１が設定された部分に対応する部分である。言い換えれば、エコー信号ｒ（ｔ）において相関ウィンドウＷ１が設定された部分と、エコー信号ｓ（ｔ）における破線で示した部分Ａは、生体組織の同じ部分からの信号である。従って、この部分Ａに相関ウィンドウＷ２を設定して複素相関関数の虚数部を演算すると、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを得ることができる。
【００４８】
ちなみに、複素相関関数の実数部は、相関係数Ｃというものとし、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内において、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）がどの程度よく一致しているかの尺度であり、両信号の間のずれ量だけではなく信号波形も含まれる。ここでは相関係数Ｃは、０≦Ｃ≦１であるものとし、１に近いほどエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の一致度が高く、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを算出することができる。従って、前記エコー信号ｓ（ｔ）において破線で示した部分Ａに相関ウィンドウＷ２を設定した場合における複素相関関数の相関係数は１になり、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔが算出される。
【００４９】
上述のように、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は同じ波形ではなく、前記エコー信号ｓ（ｔ）が前記エコー信号ｒ（ｔ）よりも圧縮されたような波形である。従って、前記相関ウィンドウＷ１の設定開始位置ｓｐ及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆの初期設定開始位置ｆｓｐが、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の始点（受信開始点）から同じ時間Ｔ経過した点になっていると、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の生体組織における同じ部分に、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆを設定することができない。従って、複素相関関数の相関係数Ｃとして１に近い値を得ることができず、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを得ることが困難である。歪みＳｔとしては、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆにおけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の波形のずれ量が大きいことから、実際の弾性よりも大きな歪みが算出される。そこで、後述するように、前記エコー信号ｓ（ｔ）への前記相関ウィンドウＷ２の再設定を行なって歪みＳｔの算出を行なうようになっている。
【００５０】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２の歪み算出がＸ回目であるか否かを判定する。Ｘは、予め設定される自然数である。そして、このステップＳ３において、Ｘ回目でないと判定されれば（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ４へ移行する。そして、このＸ回目に得られた歪みを、前記算出開始画素ｐａの物理量データとして用い、弾性画像を作成する。一方で、ステップＳ３において、Ｘ回目であると判定されれば（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ５へ移行する。
【００５１】
ステップＳ４では、ステップＳ２で算出された歪みＳｔ（直前の歪み算出で得られた歪みＳｔ）に基づいて、エコー信号ｓ（ｔ）への相関ウィンドウＷ２の再設定を行なう。ただし、再設定を行なうのは、相関ウィンドウＷ２のみであり、相関ウィンドウＷ１については再設定を行なわない。エコー信号ｓ（ｔ）は、本発明における一方のエコー信号の実施の形態の一例である。
【００５２】
相関ウィンドウＷ２の再設定にあたっては、設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを算出する。具体的には、設定開始位置ｓｐは、前記ステップＳ２で算出された歪みＳｔ（直前の歪み算出で得られた歪みＳｔ）に基づいて、図１０に示すように、前記初期設定開始位置ｆｓｐからの時間に相当する事前遅延Ｄｍを以下の（式３）によって算出することにより得られる。
Ｄｍ＝Ｄｍ−１＋Ｓｔ／（１−Ｓｔ） ・・・（式３）
添え字ｍは、ｍ回目の歪み算出であることを意味し、Ｄｍ−１は、（ｍ−１）回目の歪み算出、すなわち直前の歪み算出の際に用いた事前遅延である。ちなみに、２回目の歪み算出である場合、Ｄｍ−１は零となる。また、歪みＳｔ＝０である場合、Ｄｍ＝Ｄｍ−１になり、直前の事前遅延と同じ事前遅延を用いる。
【００５３】
ここで、歪みＳｔは、正又は負のいずれの値もとりうるものとする。歪みＳｔが負（Ｓｔ＜０）である場合、前記超音波プローブ２による圧迫などによって生体組織が縮んだ状態であり、一方で歪みＳｔが正（Ｓｔ＞０）である場合、前記超音波プローブ２による圧迫が弛緩されて生体組織が伸びた状態である。ちなみに、図８及び図１０では生体組織が縮んだ場合のエコー信号が示されている。Ｓｔ＜０及びＳｔ＞０のいずれの場合においても、歪みＳｔの絶対値が大きいほど、生体組織が大きく歪んでいる状態である。事前遅延Ｄｍは、ステップＳ２において算出された歪みＳｔが大きくなるほど大きくなり、一方でステップＳ２において算出された歪みＳｔが小さくなるほど小さくなる（ただし、｜Ｓｔ｜＜１）。
【００５４】
また、相関ウィンドウＷ２のウィンドウ幅をＷＤ２とすると、このウィンドウ幅ＷＤ２は、前記ステップＳ２で算出された歪みＳｔに基づいて、以下の（式４）を用いて算出される。
ＷＤ２＝｛１．０／（１−Ｓｔ）｝×ＷＤ１ ・・・（式４）
ＷＤ１は、相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅である。
【００５５】
上記（式４）から、Ｓｔ＜０である場合、ステップＳ２で算出された歪みＳｔが大きくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は小さくなり、一方でステップＳ２で算出された歪みＳｔが小さくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は大きくなる。また、Ｓｔ＞０である場合、ステップＳ２で算出された歪みＳｔが大きくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は大きくなり、一方でステップＳ２で算出された歪みＳｔが小さくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は小さくなる
【００５６】
ステップＳ４において、前記相関ウィンドウＷ２の再設定がされると、再びステップＳ２へ戻り、再設定された相関ウィンドウＷ２と前記相関ウィンドウＷ１との間で複素相関関数の虚数部を演算し、歪みＳｔを求める。
【００５７】
ここで、例えば図１１に示すように、再設定された前記相関ウィンドウＷ２内におけるエコー信号ｓ（ｔ）のエコーデータの数が、前記相関ウィンドウＷ１内におけるエコー信号ｒ（ｔ）のエコーデータの数よりも少ない場合がある。図１１では、相関ウィンドウＷ１内におけるエコーデータの数はｎ個であるのに対し、相関ウィンドウＷ２内におけるエコーデータの数は（ｎ−４）個になっている。この場合、エコー信号ｓ（ｔ）におけるエコーデータに基づいて、４個のエコーデータを補間した後に、複素相関関数の虚数部の演算を行なう。このように、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のデータから補間して、複素相関関数の演算を行なう。
【００５８】
上述のように、前記算出開始画素ｐａについては、最初はエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度は低く（相関係数は小さい）、実際よりも大きな歪みＳｔが算出される。従って、相関ウィンドウＷ２の再設定時には、最初は事前遅延Ｄｍが大きく、またウィンドウ幅ＷＤが小さくなるような設定が行なわれ、相関ウィンドウＷ２は、図８において破線で示した部分Ａに近づくように再設定される。そして、ステップＳ２〜Ｓ４のループを繰り返して相関ウィンドウＷ２を再設定していくうちに、相関ウィンドウＷ２は前記部分Ａに近づいてエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度が高くなり（相関係数は大きくなり）、算出される歪みＳｔは生体組織の弾性をより正確に反映した歪みになっていく。
【００５９】
従って、ステップＳ３における判定基準となる数値Ｘは、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度ができるだけ高くなり、複素相関関数の演算においてできるだけ１に近い相関係数が得られるような値に設定される。
【００６０】
前記算出開始画素ｐａの物理量データとしては、ステップＳ２においてＸ回目に得られた歪みを用い、弾性画像の作成を行なう。これにより、前記算出開始画素ｐａについて生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を得ることができる。
【００６１】
ステップＳ３において、歪みの算出がＸ回目であると判定され、ステップＳ５の処理へ移行すると、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を行なう。このステップＳ５で設定される相関ウィンドウＷ１，Ｗ２について後述のように複素相関関数の虚数部を演算することにより、画素ｐｂについて歪みＳｔが算出される。
【００６２】
ステップＳ５における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定について、図１２に基づいて説明する。先ず、エコー信号ｒ（ｔ）への相関ウィンドウＷ１の設定について説明する。図１２において、相関ウィンドウＷ１′は、直前の演算、すなわち算出開始画素ｐａについて行なわれた演算で設定された相関ウィンドウである。前記相関ウィンドウＷ１は、前記相関ウィンドウＷ１′から一定量移動させて設定される。具体的には、前記相関ウィンドウＷ１は、前記相関ウィンドウＷ１′の終端を設定開始位置ｓｐとして設定される。相関ウィンドウＷ１′と相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅ＷＤは等しく、相関ウィンドウＷ１内のエコーデータ数はｎである。
【００６３】
次に、エコー信号ｓ（ｔ）への相関ウィンドウＷ２の設定について説明する。図１２において、相関ウィンドウＷ２′は、直前の演算、すなわち画素ｐａについて最後に行なわれた演算で設定された相関ウィンドウである。前記相関ウィンドウＷ２は、前記相関ウィンドウＷ１とは異なり、直前の演算、すなわち前記相関ウィンドウＷ１′，Ｗ２′についての複素相関関数の虚数部の演算で得られた歪みＳｔを用いて設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを算出して設定される。具体的には、前記相関ウィンドウＷ１′，Ｗ２′についての複素相関関数の虚数部の演算で得られた歪みＳｔを用いて、（式３）に基づいて前記初期設定開始位置ｆｓｐからの事前遅延Ｄｍを算出して設定開始位置ｓｐを設定し、また（式４）に基づいてウィンドウ幅ＷＤ２を算出する。ちなみに、画素ｐａについて最後に行なわれた演算で得られた歪みＳｔはより正確な値であるので（相関係数は１又は１に近い値）、ステップＳ５において得られる事前遅延Ｄｍも、相関係数が１に近くなる位置又は１になる位置に相関ウィンドウＷ２が設定されるような値になる。
【００６４】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で設定された相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の演算を行ない、画素ｐｂについての歪みＳｔを算出する。
【００６５】
次に、ステップＳ７では、歪みＳｔの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素であるか否かを判定する。歪みの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素であれば（ステップｓ７においてＹＥＳ）、歪みＳｔの算出を行なうべき画素であり、ステップＳ５の処理へ戻って次の相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を行なった後、ステップＳ６で歪みＳｔの算出を行なう。一方、歪みＳｔの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素ではない場合には（ステップＳ７においてＮＯ）、歪みＳｔの算出を行なうべき画素ではなく、処理を終了する。これにより、一の音線上における関心領域Ｒの下端１０１までの歪みＳｔの算出が終了する。
【００６６】
以上説明したステップＳ１〜Ｓ７の処理を前記関心領域Ｒ内の各音線について行なって歪みＳｔの算出を行ない、この関心領域Ｒ内における物理量データの作成を行なう。
【００６７】
以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、本発明において、最初に物理量の算出対象となる算出開始画素は、前記関心領域Ｒの上端の画素に限られるものではない。例えば、一の音線上において、前記関心領域Ｒの上端１００側から下端１０１側へ向かって相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を順次行なって物理量の算出を行ない、途中で算出を中断して改めて物理量の算出を行なう場合において、中断後に最初に物理量の算出対象となる画素も本発明における算出開始画素に含まれるものとする。
【００６８】
また、前記物理量データ作成部５は、生体組織の弾性に関する物理量として、歪みの代わりに生体組織の変形による変位や弾性率などを算出してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
５ 物理量データ作成部（物理量算出部）
６２ 弾性画像データ作成部（弾性画像作成部）
Ｗ１，Ｗ２ 相関ウィンドウ
ＥＧ 弾性画像
Ｒ 関心領域（弾性画像作成領域）
ｐａ 算出開始画素
ｓｐ 設定開始位置
ＷＤ ウィンドウ幅
Ｄｍ 事前遅延
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示する超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のＢモード画像と、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像とを合成して表示させる超音波診断装置が、例えば特許文献１などに開示されている。この種の超音波診断装置において、弾性画像は次のようにして作成される。先ず、超音波プローブを体表面に押し当てて圧迫とその弛緩を繰り返すなどして生体組織を変形させながら超音波の送受信を行い、エコー信号を取得する。そして、得られたエコー信号に基づいて、生体組織の弾性に関する物理量を算出し、この物理量を色相情報に変換してカラーの弾性画像を作成する。ちなみに、生体組織の弾性に関する物理量としては、例えば生体組織の歪みなどを算出している。
【０００３】
前記物理量の算出手法の一例についてもう少し説明すると、先ず同一音線上における時間的に異なる二つのエコー信号に、所定のデータ数分の幅を有する相関ウィンドウをそれぞれ設定し、この相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の各部における物理量を算出する。例えば特許文献２では、相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なうことによって、両エコー信号の波形のずれを算出し、この波形のずれを歪みとみなしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１８１５２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記相関ウィンドウは、一音線上に複数設定され、相関ウィンドウ毎に複素相関関数の演算が行なわれて、生体組織の各部における物理量が算出される。ちなみに、各相関ウィンドウについて算出された物理量に基づいて、弾性画像における一画素のデータが作成される。
【０００６】
ここで、例えばＢモード画像上に設定された関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内に弾性画像が表示される場合、関心領域の上端側の画素から下端側の画素へ向かって歪みの算出が順次行なわれる。この場合、一方のエコー信号においては、前記関心領域の上端に相当する部分を設定開始位置として相関ウィンドウが設定される。また、前記一方のエコー信号の始点（受信開始点）から前記関心領域の上端に相当する部分までの時間をＴとすると、他方のエコー信号における相関ウィンドウの設定開始位置は、前記他方のエコー信号の始点（受信開始点）から時間Ｔ経過した部分になっている。
【０００７】
前記二つのエコー信号は、圧迫とその弛緩とを繰り返すなどして生体組織を変形させながら取得された信号であり、いずれか一方のエコー信号に対し、他方のエコー信号が圧縮又は伸長したような波形になっている。従って、上述のように前記二つのエコー信号における相関ウィンドウの設定開始位置が、各エコー信号の始点（受信開始点）から前記時間Ｔ経過した点になっていると、前記二つのエコー信号における生体組織の同じ部分に、前記相関ウィンドウを設定することができない。従って、一の音線上において、最初に物理量の算出対象となる画素については、生体組織の弾性を正確に反映した物理量を得ることができないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するためになされた第１の観点の発明は、生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブと、該超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部と、該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成部と、を備え、前記物理量算出部は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、前記弾性画像作成部は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置である。
【０００９】
第２の観点の発明によれば、第１の観点の発明において、前記物理量算出部は、前記二つのエコー信号に設定された相関ウィンドウ内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の算出を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１０】
第３の観点の発明は、第１又は２の観点の発明において、前記物理量算出部は、一の音線上において以前に設定された相関ウィンドウの設定開始位置からの事前遅延を前記直前の物理量算出で得られた物理量を用いて算出して、前記一方のエコー信号における前記相関ウィンドウの設定開始位置を決定することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１１】
第４の観点の発明は、第３の観点の発明において、前記以前に設定された相関ウィンドウは、一の音線上において最初に設定された初期相関ウィンドウであることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１２】
第５の観点の発明は、第３又は４の観点の発明において、前記事前遅延は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど大きくなることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１３】
第６の観点の発明は、第１〜５のいずれか一の観点の発明において、前記再設定される相関ウィンドウのウィンドウ幅は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど小さくなることを特徴とする超音波診断装置である。
【００１４】
第７の観点の発明は、第１〜６のいずれか一の観点の発明において、複素相関関数の演算対象となる各相関ウィンドウ内のエコー信号におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のエコーデータに基づいて補間して、複素相関関数の演算を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
【００１５】
第８の観点の発明は、コンピュータに、生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出機能と、該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成機能と、を実行させ、前記物理量算出機能は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて、相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、前記弾性画像作成機能は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成することを特徴とする超音波診断装置の制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
上記観点の発明によれば、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量の算出を行なうので、前記算出開始画素について生体組織の弾性をより正確に反映した物理量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の実施形態の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】物理量データの作成の説明図である。
【図３】物理量の算出を説明するための図である。
【図４】図１に示す超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す超音波診断装置における表示部の表示の一例を示す図である。
【図６】一の音線上における歪みの算出についてのフローチャートを示す図である。
【図７】関心領域において、最上位に位置する画素とそれ以外の画素とを説明するための図である。
【図８】関心領域の最上位に位置する画素についての最初の相関ウィンドウの設定を説明するための図である。
【図９】複素相関関数の演算の概念を説明するための図である。
【図１０】関心領域の最上位に位置する画素についての相関ウィンドウの再設定を説明するための図である。
【図１１】再設定された相関ウィンドウ内のエコーデータの補間を説明するための図である。
【図１２】次の画素についての歪みを算出する際の相関ウィンドウの設定を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１〜図１２に基づいて説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、Ｂモードデータ作成部４、物理量データ作成部５、表示制御部６、表示部７、制御部８及び操作部９を備える。
【００１９】
前記超音波プローブ２は、生体組織に対して超音波を送信しそのエコーを受信する。この超音波プローブ２における超音波の送受信面を体表面に当接させた状態で、例えば圧迫と弛緩を繰り返しながら超音波の送受信を行なって取得されたエコー信号に基づいて、後述のように弾性画像が作成される。
【００２０】
前記送受信部３は、前記超音波プローブ２を所定の走査条件で駆動させて音線毎の超音波の走査を行なう。また、送受信部３は、前記超音波プローブ２で受信したエコーについて、整相加算処理等の信号処理を行なう。前記送受信部３で信号処理されたエコー信号は、前記Ｂモードデータ作成部４及び前記物理量データ作成部５に出力される。
【００２１】
ちなみに、前記送受信部３は、Ｂモード画像を作成するためのＢモード画像用走査と、弾性画像を作成するための弾性画像用走査とを別に行なう。弾性画像用走査としては、被検体における弾性画像を作成する領域（弾性画像作成領域）において、同一音線上に少なくとも二回の走査を行なう。
【００２２】
前記Ｂモードデータ作成部４は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、Ｂモードデータを作成する。
【００２３】
前記物理量データ作成部５は、前記送受信部３から出力されたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量データを作成する（物理量算出機能）。もう少し詳しく説明すると、この弾性データ作成部５は、生体組織における各部の弾性に関する物理量として、前記超音波プローブ２による圧迫とその弛緩などによって生じた生体組織における各部の歪みＳｔを算出することにより前記物理量データを作成する。前記物理量データ作成部５は、図２に示すように時間的に異なる二つのフレーム（ｉ），（ｉｉ）に属する同一音線上における二つのエコー信号に基づいて歪みＳｔを算出し物理量データを作成する。前記物理量データ作成部５は、本発明における物理量算出部の実施の形態の一例である。
【００２４】
具体的には、前記物理量データ作成部５は、図３に示すようにフレーム（ｉ）に属するエコー信号に相関ウィンドウＷ１を設定し、フレーム（ｉｉ）に属するエコー信号に相関ウィンドウＷ２を設定する。そして、前記物理量データ作成部５は、前記相関ウィンドウＷ１，Ｗ２間で複素相関関数の虚数部の演算を行なって歪みＳｔを算出する。複素相関関数の虚数部の演算については後述する。
【００２５】
図３において、前記フレーム（ｉ），（ｉｉ）は、複数本の音線上において取得されたエコー信号からなる。図３では、前記フレーム（ｉ）における複数本の音線の一部として、五本の音線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ，Ｌ１ｅが示され、また前記フレーム（ｉｉ）において前記音線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｅに対応する音線として、音線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄ，Ｌ２ｅが示されている。すなわち、前記音線Ｌ１ａ及び前記音線Ｌ２ａ、前記音線Ｌ１ｂ及び前記音線Ｌ２ｂ、前記音線Ｌ１ｃ及び前記音線Ｌ２ｃ、前記音線Ｌ１ｄ及び前記音線Ｌ２ｄ、前記音線Ｌ１ｅ及び前記音線Ｌ２ｅは、異なる二つのフレームに属する同一音線に該当する。また、図３においてＲ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）は、後述するように弾性画像が表示される関心領域Ｒに対応する領域を示している。
【００２６】
例えば、前記音線Ｌ１ｃ上のエコー信号に、前記相関ウィンドウＷ１として相関ウィンドウＷ１ｃが設定され、前記音線Ｌ２ｃ上のエコー信号に、前記相関ウィンドウＷ２として相関ウィンドウＷ２ｃが設定されたとする。前記弾性データ作成部５は、前記相関ウィンドウＷ１ｃ，Ｗ２ｃ間で相関演算を行ない、歪みＳｔを算出する。前記弾性データ作成部５は、前記音線Ｌ１ｃ，Ｌ２ｃ上において、前記領域Ｒ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）の上端１００から下端１０１まで相関ウィンドウＷ１ｃ，Ｗ２ｃを順次設定し、歪みＳｔを算出する。また、前記物理量データ作成部５は、前記領域Ｒ（ｉ），Ｒ（ｉｉ）内の他の音線についても同様にして歪みＳｔを算出する。これにより、歪みＳｔのデータからなる一フレーム分の物理量データが得られる。さらに詳細な説明については後述する。
【００２７】
前記表示制御部６には、前記Ｂモードデータ作成部４からのＢモードデータ及び前記弾性データ作成部５からの弾性データが入力されるようになっている。前記表示制御部６は、図４に示すように、Ｂモード画像データ作成部６１、弾性画像データ作成部６２及び合成部６３を有している。
【００２８】
前記Ｂモード画像データ作成部６１及び前記弾性画像データ作成部６２は、スキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有している。そして、前記Ｂモード画像データ作成部６１は、前記Ｂモードデータを、エコーの信号強度に応じた輝度情報を有するＢモード画像データに変換する。また、前記弾性画像データ作成部６２は、前記物理量データを歪みに応じた色相情報を有するカラー弾性画像データに変換する（弾性画像作成機能）。前記弾性画像データ作成部６２は、本発明における弾性画像作成部の実施の形態の一例である。
【００２９】
ちなみに、前記Ｂモード画像データにおける輝度情報及び前記カラー弾性画像データにおける色相情報は所定の階調（例えば２５６階調）からなる。
【００３０】
なお、Ｂモード画像データに変換される前のＢモードデータ及びカラー弾性画像データに変換される前の物理量データを、ローデータ（Ｒａｗ Ｄａｔａ）と云う。
【００３１】
前記合成部６３は、前記Ｂモード画像データ及び前記カラー弾性画像データを加算処理することによって合成し、前記表示部７に表示する二次元の超音波画像の画像データを作成する。この画像データは、図５に示すように白黒のＢモード画像ＢＧとカラーの弾性画像ＥＧとが合成された二次元の超音波画像Ｇとして前記表示部７に表示される。本例では、前記弾性画像ＥＧは、関心領域Ｒ内に半透明で（背景のＢモード画像が透けた状態で）表示される。前記表示部７は、本発明における表示部の実施の形態の一例である。また、前記関心領域Ｒは、生体組織の弾性画像が作成される領域（弾性画像作成領域）である。
【００３２】
前記制御部８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成され、図示しない記憶部に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。また、前記操作部９は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。
【００３３】
さて、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。先ず、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２から被検体の生体組織へ超音波を送信させ、そのエコー信号を取得する。このとき、前記超音波プローブ２により、例えば被検体への圧迫とその弛緩を繰り返すなどして生体組織を変形させながら超音波の送受信を行う。
【００３４】
エコー信号が取得されると、前記Ｂモードデータ作成部４がＢモードデータを作成し、前記物理量データ作成部５が物理量データを作成する。そして、これらＢモードデータ及び物理量データに基づいて、前記Ｂモード画像データ作成部６１及び前記弾性画像データ作成部６２がＢモード画像データ及びカラー弾性画像データを作成し、これらを前記合成部６３が合成して得られた画像データに基づく超音波画像Ｇが前記表示部７に表示される。
【００３５】
前記物理量データの作成について詳しく説明する。前記物理量データ作成部５は、関心領域Ｒ内の各音線上のエコー信号に相関ウィンドウを設定して歪みＳｔを算出し、物理量データを作成する。一の音線上における歪みＳｔの算出について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
この図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ４は、一の音線上において、最初に歪みＳｔの算出対象となる算出開始画素ｐａについての処理であり、ステップＳ５〜Ｓ７は、前記算出開始画素ｐａ以外の画素ｐｂについての処理である。
【００３７】
本例では、前記算出開始画素ｐａは、前記関心領域Ｒにおいて、最上位に位置する画素である。図７において、斜線で示した画素が前記算出開始画素ｐａであり、それ以外の画素が前記画素ｐｂである。一の音線上において、先ず最初に前記算出開始画素ｐａについて歪みＳｔの算出を行ない、次いで前記画素ｐｂについて前記関心領域Ｒの下端１０１側へ向かって順次歪みの算出を行なう。以下、ステップＳ１〜Ｓ７の処理について具体的に説明する。
【００３８】
先ず、ステップＳ１では、図８に示すように、同一音線上におけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）に相関ウィンドウＷ１，Ｗ２を設定する。前記相関ウィンドウＷ１，Ｗ２は、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、所定の設定開始位置ｓｐから所定の時間幅に相当するウィンドウ幅ＷＤで設定される。前記設定開始位置ｓｐは、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の両端のうち、時相が早い側（前記超音波プローブ２側）の位置とする。
【００３９】
ちなみに、図８においては、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の一部のみが図示されている。また、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）において、図８の下方へ向かうほど、生体組織の深部からのエコー信号になる（図１０においても同様）。
【００４０】
前記エコー信号ｒ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは、前記エコー信号ｒ（ｔ）において前記関心領域Ｒの上端１００に相当する位置である。また、前記エコー信号ｒ（ｔ）において、このエコー信号ｒ（ｔ）の始点（受信開始点、図示省略）から前記関心領域Ｒの上端１００に相当する部分までの時間をＴとすると、前記エコー信号ｓ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは、このエコー信号ｓ（ｔ）の始点（受信開始点、図示省略）から時間Ｔ経過した部分である。従って、前記エコー信号ｒ（ｔ）における設定開始位置ｓｐと前記エコー信号ｓ（ｔ）における設定開始位置ｓｐは、前記超音波プローブ２の送受信面（生体組織の表面）からの深さが等しい位置に相当する部分である。ただし、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は、生体組織が伸縮している状態で取得されたものであるため、これらエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における前記設定開始位置ｓｐは生体組織の異なる部分にあたる。
【００４１】
前記算出開始画素ｐａについては、後述するように相関ウィンドウＷ２を複数回設定して複数回の歪み算出が行なわれる。ステップＳ１における設定開始位置ｓｐを初期設定開始位置ｆｓｐというものとし、ステップＳ１で設定される相関ウィンドウＷ２を、初期相関ウィンドウＷ２ｆと云うものとする。
【００４２】
ここで、図８におけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は、説明の便宜上アナログ信号で表されているが、実際の処理はデジタルデータで行なわれるものとする。前記相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅ＷＤと前記初期相関ウィンドウＷ２ｆのウィンドウ幅ＷＤは等しくなっており、前記相関ウィンドウＷ１におけるエコー信号ｒ（ｔ）のデータ数と、前記初期相関ウィンドウＷ２ｆにおけるエコー信号ｓ（ｔ）のデータ数は等しくなっている。
【００４３】
次に、ステップＳ２では、歪みＳｔの算出を行なう。具体的には、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内のエコーデータの複素相関関数の虚数部を演算する（具体的な算出式は、特許文献２参照）。ここで、複素相関関数の虚数部は両エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の波形のずれ量（シフト量）を表し、これを歪みＳｔとしている。
【００４４】
ここで、複素相関関数の演算の概念について図９に基づいて説明する。相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内におけるデータ数をｎ個とすると、複素相関関数は、以下の（式１）を意味する。
ｒ（１）・ｓ＊（１）＋ｒ（２）・ｓ＊（２）＋ｒ（３）・ｓ＊（３）
＋・・・＋ｒ（ｎ−１）・ｓ＊（ｎ−１）＋ｒ（ｎ）・ｓ＊（ｎ） ・・・（式１）
すなわち、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の複素相関関数は、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内において、エコー信号ｒ（ｔ）におけるデータｒ（ｎ）と、エコー信号ｓ（ｔ）におけるデータｓ（ｎ）の共役複素数ｓ＊（ｎ）との積Ｍｎ＝ｒ（ｎ）・ｓ＊（ｎ）の和Ａｄを意味する。ちなみに、「＊」は、共役複素数を意味し、またｎはｎ番目のデータであることを意味する。
【００４５】
エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）のデータは、複素数で表される。すなわち、エコー信号ｒ（ｔ）におけるデータはｒ（ｎ）＝ａｎ＋ｂｎｉ、エコー信号ｓ（ｔ）におけるデータはｓ（ｎ）＝ｃｎ＋ｄｎｉとなる。データｓ（ｎ）の共役複素数ｓ＊（ｎ）は、ｓ＊（ｎ）＝ｃｎ−ｄｎｉであるので、（式１）は、以下の（式２）となる。
（ａ１＋ｂ１ｉ）（ｃ１−ｄ１ｉ）＋（ａ２＋ｂ２ｉ）（ｃ２−ｄ２ｉ）
＋（ａ３＋ｂ３ｉ）（ｃ３−ｄ３ｉ）＋・・・
＋（ａｎ−１＋ｂｎ−１ｉ）（ｃｎ−１−ｄｎ−１ｉ）
＋（ａｎ＋ｂｎｉ）（ｃｎ−ｄｎｉ） ・・・（式２）
従って、前記物理量データ作成部５は、上記（式２）の虚数部分の演算を行なう。
【００４６】
ここで、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆを設定して得られる歪みＳｔの正確性について、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆの設定位置との関係で述べる。本例では、エコー信号ｓ（ｔ）は、前記エコー信号ｒ（ｔ）が取得された時点よりも、生体組織が圧縮した状態で取得されたエコー信号である。従って、図８に示すように、エコー信号ｒ（ｔ）の波形は、エコー信号ｓ（ｔ）の波形が圧縮されたような波形になっている。
【００４７】
エコー信号ｓ（ｔ）において破線で示した部分Ａが、エコー信号ｒ（ｔ）において相関ウィンドウＷ１が設定された部分に対応する部分である。言い換えれば、エコー信号ｒ（ｔ）において相関ウィンドウＷ１が設定された部分と、エコー信号ｓ（ｔ）における破線で示した部分Ａは、生体組織の同じ部分からの信号である。従って、この部分Ａに相関ウィンドウＷ２を設定して複素相関関数の虚数部を演算すると、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを得ることができる。
【００４８】
ちなみに、複素相関関数の実数部は、相関係数Ｃというものとし、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内において、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）がどの程度よく一致しているかの尺度であり、両信号の間のずれ量だけではなく信号波形も含まれる。ここでは相関係数Ｃは、０≦Ｃ≦１であるものとし、１に近いほどエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の一致度が高く、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを算出することができる。従って、前記エコー信号ｓ（ｔ）において破線で示した部分Ａに相関ウィンドウＷ２を設定した場合における複素相関関数の相関係数は１になり、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔが算出される。
【００４９】
上述のように、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）は同じ波形ではなく、前記エコー信号ｓ（ｔ）が前記エコー信号ｒ（ｔ）よりも圧縮されたような波形である。従って、前記相関ウィンドウＷ１の設定開始位置ｓｐ及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆの初期設定開始位置ｆｓｐが、エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の始点（受信開始点）から同じ時間Ｔ経過した点になっていると、前記エコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の生体組織における同じ部分に、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆを設定することができない。従って、複素相関関数の相関係数Ｃとして１に近い値を得ることができず、生体組織の弾性を正確に反映した歪みＳｔを得ることが困難である。歪みＳｔとしては、前記相関ウィンドウＷ１及び前記初期相関ウィンドウＷ２ｆにおけるエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）の波形のずれ量が大きいことから、実際の弾性よりも大きな歪みが算出される。そこで、後述するように、前記エコー信号ｓ（ｔ）への前記相関ウィンドウＷ２の再設定を行なって歪みＳｔの算出を行なうようになっている。
【００５０】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２の歪み算出がＸ回目であるか否かを判定する。Ｘは、予め設定される自然数である。そして、このステップＳ３において、Ｘ回目でないと判定されれば（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ４へ移行する。そして、このＸ回目に得られた歪みを、前記算出開始画素ｐａの物理量データとして用い、弾性画像を作成する。一方で、ステップＳ３において、Ｘ回目であると判定されれば（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ５へ移行する。
【００５１】
ステップＳ４では、ステップＳ２で算出された歪みＳｔ（直前の歪み算出で得られた歪みＳｔ）に基づいて、エコー信号ｓ（ｔ）への相関ウィンドウＷ２の再設定を行なう。ただし、再設定を行なうのは、相関ウィンドウＷ２のみであり、相関ウィンドウＷ１については再設定を行なわない。エコー信号ｓ（ｔ）は、本発明における一方のエコー信号の実施の形態の一例である。
【００５２】
相関ウィンドウＷ２の再設定にあたっては、設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを算出する。具体的には、設定開始位置ｓｐは、前記ステップＳ２で算出された歪みＳｔ（直前の歪み算出で得られた歪みＳｔ）に基づいて、図１０に示すように、前記初期設定開始位置ｆｓｐからの時間に相当する事前遅延Ｄｍを以下の（式３）によって算出することにより得られる。
Ｄｍ＝Ｄｍ−１＋Ｓｔ／（１−Ｓｔ） ・・・（式３）
添え字ｍは、ｍ回目の歪み算出であることを意味し、Ｄｍ−１は、（ｍ−１）回目の歪み算出、すなわち直前の歪み算出の際に用いた事前遅延である。ちなみに、２回目の歪み算出である場合、Ｄｍ−１は零となる。また、歪みＳｔ＝０である場合、Ｄｍ＝Ｄｍ−１になり、直前の事前遅延と同じ事前遅延を用いる。
【００５３】
ここで、歪みＳｔは、正又は負のいずれの値もとりうるものとする。歪みＳｔが負（Ｓｔ＜０）である場合、前記超音波プローブ２による圧迫などによって生体組織が縮んだ状態であり、一方で歪みＳｔが正（Ｓｔ＞０）である場合、前記超音波プローブ２による圧迫が弛緩されて生体組織が伸びた状態である。ちなみに、図８及び図１０では生体組織が縮んだ場合のエコー信号が示されている。Ｓｔ＜０及びＳｔ＞０のいずれの場合においても、歪みＳｔの絶対値が大きいほど、生体組織が大きく歪んでいる状態である。事前遅延Ｄｍは、ステップＳ２において算出された歪みＳｔが大きくなるほど大きくなり、一方でステップＳ２において算出された歪みＳｔが小さくなるほど小さくなる（ただし、｜Ｓｔ｜＜１）。
【００５４】
また、相関ウィンドウＷ２のウィンドウ幅をＷＤ２とすると、このウィンドウ幅ＷＤ２は、前記ステップＳ２で算出された歪みＳｔに基づいて、以下の（式４）を用いて算出される。
ＷＤ２＝｛１．０／（１−Ｓｔ）｝×ＷＤ１ ・・・（式４）
ＷＤ１は、相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅である。
【００５５】
上記（式４）から、Ｓｔ＜０である場合、ステップＳ２で算出された歪みＳｔが大きくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は小さくなり、一方でステップＳ２で算出された歪みＳｔが小さくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は大きくなる。また、Ｓｔ＞０である場合、ステップＳ２で算出された歪みＳｔが大きくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は大きくなり、一方でステップＳ２で算出された歪みＳｔが小さくなるほどウィンドウ幅ＷＤ２は小さくなる
【００５６】
ステップＳ４において、前記相関ウィンドウＷ２の再設定がされると、再びステップＳ２へ戻り、再設定された相関ウィンドウＷ２と前記相関ウィンドウＷ１との間で複素相関関数の虚数部を演算し、歪みＳｔを求める。
【００５７】
ここで、例えば図１１に示すように、再設定された前記相関ウィンドウＷ２内におけるエコー信号ｓ（ｔ）のエコーデータの数が、前記相関ウィンドウＷ１内におけるエコー信号ｒ（ｔ）のエコーデータの数よりも少ない場合がある。図１１では、相関ウィンドウＷ１内におけるエコーデータの数はｎ個であるのに対し、相関ウィンドウＷ２内におけるエコーデータの数は（ｎ−４）個になっている。この場合、エコー信号ｓ（ｔ）におけるエコーデータに基づいて、４個のエコーデータを補間した後に、複素相関関数の虚数部の演算を行なう。このように、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のデータから補間して、複素相関関数の演算を行なう。
【００５８】
上述のように、前記算出開始画素ｐａについては、最初はエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度は低く（相関係数は小さい）、実際よりも大きな歪みＳｔが算出される。従って、相関ウィンドウＷ２の再設定時には、最初は事前遅延Ｄｍが大きく、またウィンドウ幅ＷＤが小さくなるような設定が行なわれ、相関ウィンドウＷ２は、図８において破線で示した部分Ａに近づくように再設定される。そして、ステップＳ２〜Ｓ４のループを繰り返して相関ウィンドウＷ２を再設定していくうちに、相関ウィンドウＷ２は前記部分Ａに近づいてエコー信号ｒ（ｔ），ｓ（ｔ）における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度が高くなり（相関係数は大きくなり）、算出される歪みＳｔは生体組織の弾性をより正確に反映した歪みになっていく。
【００５９】
従って、ステップＳ３における判定基準となる数値Ｘは、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の一致度ができるだけ高くなり、複素相関関数の演算においてできるだけ１に近い相関係数が得られるような値に設定される。
【００６０】
前記算出開始画素ｐａの物理量データとしては、ステップＳ２においてＸ回目に得られた歪みを用い、弾性画像の作成を行なう。これにより、前記算出開始画素ｐａについて生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像を得ることができる。
【００６１】
ステップＳ３において、歪みの算出がＸ回目であると判定され、ステップＳ５の処理へ移行すると、相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を行なう。このステップＳ５で設定される相関ウィンドウＷ１，Ｗ２について後述のように複素相関関数の虚数部を演算することにより、画素ｐｂについて歪みＳｔが算出される。
【００６２】
ステップＳ５における相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定について、図１２に基づいて説明する。先ず、エコー信号ｒ（ｔ）への相関ウィンドウＷ１の設定について説明する。図１２において、相関ウィンドウＷ１′は、直前の演算、すなわち算出開始画素ｐａについて行なわれた演算で設定された相関ウィンドウである。前記相関ウィンドウＷ１は、前記相関ウィンドウＷ１′から一定量移動させて設定される。具体的には、前記相関ウィンドウＷ１は、前記相関ウィンドウＷ１′の終端を設定開始位置ｓｐとして設定される。相関ウィンドウＷ１′と相関ウィンドウＷ１のウィンドウ幅ＷＤは等しく、相関ウィンドウＷ１内のエコーデータ数はｎである。
【００６３】
次に、エコー信号ｓ（ｔ）への相関ウィンドウＷ２の設定について説明する。図１２において、相関ウィンドウＷ２′は、直前の演算、すなわち画素ｐａについて最後に行なわれた演算で設定された相関ウィンドウである。前記相関ウィンドウＷ２は、前記相関ウィンドウＷ１とは異なり、直前の演算、すなわち前記相関ウィンドウＷ１′，Ｗ２′についての複素相関関数の虚数部の演算で得られた歪みＳｔを用いて設定開始位置ｓｐ及びウィンドウ幅ＷＤを算出して設定される。具体的には、前記相関ウィンドウＷ１′，Ｗ２′についての複素相関関数の虚数部の演算で得られた歪みＳｔを用いて、（式３）に基づいて前記初期設定開始位置ｆｓｐからの事前遅延Ｄｍを算出して設定開始位置ｓｐを設定し、また（式４）に基づいてウィンドウ幅ＷＤ２を算出する。ちなみに、画素ｐａについて最後に行なわれた演算で得られた歪みＳｔはより正確な値であるので（相関係数は１又は１に近い値）、ステップＳ５において得られる事前遅延Ｄｍも、相関係数が１に近くなる位置又は１になる位置に相関ウィンドウＷ２が設定されるような値になる。
【００６４】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５で設定された相関ウィンドウＷ１，Ｗ２内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の演算を行ない、画素ｐｂについての歪みＳｔを算出する。
【００６５】
次に、ステップＳ７では、歪みＳｔの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素であるか否かを判定する。歪みの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素であれば（ステップｓ７においてＹＥＳ）、歪みＳｔの算出を行なうべき画素であり、ステップＳ５の処理へ戻って次の相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を行なった後、ステップＳ６で歪みＳｔの算出を行なう。一方、歪みＳｔの算出を次に行なう画素ｐｂが関心領域Ｒ内の画素ではない場合には（ステップＳ７においてＮＯ）、歪みＳｔの算出を行なうべき画素ではなく、処理を終了する。これにより、一の音線上における関心領域Ｒの下端１０１までの歪みＳｔの算出が終了する。
【００６６】
以上説明したステップＳ１〜Ｓ７の処理を前記関心領域Ｒ内の各音線について行なって歪みＳｔの算出を行ない、この関心領域Ｒ内における物理量データの作成を行なう。
【００６７】
以上、本発明を前記各実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、本発明において、最初に物理量の算出対象となる算出開始画素は、前記関心領域Ｒの上端の画素に限られるものではない。例えば、一の音線上において、前記関心領域Ｒの上端１００側から下端１０１側へ向かって相関ウィンドウＷ１，Ｗ２の設定を順次行なって物理量の算出を行ない、途中で算出を中断して改めて物理量の算出を行なう場合において、中断後に最初に物理量の算出対象となる画素も本発明における算出開始画素に含まれるものとする。
【００６８】
また、前記物理量データ作成部５は、生体組織の弾性に関する物理量として、歪みの代わりに生体組織の変形による変位や弾性率などを算出してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
５ 物理量データ作成部（物理量算出部）
６２ 弾性画像データ作成部（弾性画像作成部）
Ｗ１，Ｗ２ 相関ウィンドウ
ＥＧ 弾性画像
Ｒ 関心領域（弾性画像作成領域）
ｐａ 算出開始画素
ｓｐ 設定開始位置
ＷＤ ウィンドウ幅
Ｄｍ 事前遅延
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブと、
該超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部と、
該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成部と、を備え、
前記物理量算出部は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、
前記弾性画像作成部は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成する
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記物理量算出部は、前記二つのエコー信号に設定された相関ウィンドウ内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の算出を行なうことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記物理量算出部は、一の音線上において以前に設定された相関ウィンドウの設定開始位置からの事前遅延を前記直前の物理量算出で得られた物理量を用いて算出して、前記一方のエコー信号における前記相関ウィンドウの設定開始位置を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記以前に設定された相関ウィンドウは、一の音線上において最初に設定された初期相関ウィンドウであることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記事前遅延は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど大きくなることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記再設定される相関ウィンドウのウィンドウ幅は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど小さくなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
複素相関関数の演算対象となる各相関ウィンドウ内のエコー信号におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のエコーデータに基づいて補間して、複素相関関数の演算を行なうことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
コンピュータに、
生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出機能と、
該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成機能と、を実行させ、
前記物理量算出機能は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて、相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、
前記弾性画像作成機能は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成する
ことを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
【請求項１】
生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブと、
該超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出部と、
該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成部と、を備え、
前記物理量算出部は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について、直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、
前記弾性画像作成部は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成する
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記物理量算出部は、前記二つのエコー信号に設定された相関ウィンドウ内のエコーデータについて複素相関関数の虚数部の算出を行なうことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記物理量算出部は、一の音線上において以前に設定された相関ウィンドウの設定開始位置からの事前遅延を前記直前の物理量算出で得られた物理量を用いて算出して、前記一方のエコー信号における前記相関ウィンドウの設定開始位置を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記以前に設定された相関ウィンドウは、一の音線上において最初に設定された初期相関ウィンドウであることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記事前遅延は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど大きくなることを特徴とする請求項３又は４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記再設定される相関ウィンドウのウィンドウ幅は、直前の物理量の算出で得られた物理量が大きくなるほど小さくなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
複素相関関数の演算対象となる各相関ウィンドウ内のエコー信号におけるエコーデータの数が等しくない場合は、数が少ない方の相関ウィンドウ内におけるエコーデータを、他のエコーデータに基づいて補間して、複素相関関数の演算を行なうことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
コンピュータに、
生体組織に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブによる超音波の送受信によって得られた同一音線上の時間的に異なる二つのエコー信号に相関ウィンドウを設定し、該相関ウィンドウ間で複素相関関数の演算を行なって生体組織の弾性に関する物理量を算出する物理量算出機能と、
該物理量算出部によって算出された前記物理量に基づいて弾性画像を作成する弾性画像作成機能と、を実行させ、
前記物理量算出機能は、弾性画像作成領域において前記二つのエコー信号のそれぞれに複数の相関ウィンドウを設定して前記弾性画像における各画素の物理量の算出を行なうものであり、一の音線上において最初に前記物理量の算出対象となる算出開始画素についての物理量の算出にあっては、所定の回数の物理量の算出を行ない、なおかつ二回目以降の物理量の算出では、一方のエコー信号について直前の物理量の算出で得られた物理量に基づいて、相関ウィンドウの設定開始位置及びウィンドウ幅を決定して相関ウィンドウの再設定を行なって物理量を算出し、
前記弾性画像作成機能は、前記算出開始画素については、前記所定回数目の物理量算出で得られた物理量に基づいて弾性画像を作成する
ことを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１９３９０４（Ｐ２０１１−１９３９０４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０６９４（Ｐ２０１０−６０６９４）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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