超音波診断装置
【課題】エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることができる超音波診断装置を提供すること。
【解決手段】実施の形態の超音波診断装置においては、解析部が、超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。信号取得部が、解析部によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。ノイズ領域抽出部が、信号取得部によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御部が、ノイズ領域抽出部によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置をモニタにて表示させるように制御する。
【解決手段】実施の形態の超音波診断装置においては、解析部が、超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。信号取得部が、解析部によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。ノイズ領域抽出部が、信号取得部によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御部が、ノイズ領域抽出部によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置をモニタにて表示させるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置は、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置などの他の医用画像診断装置に比べ、簡便な操作性、被爆のおそれがない非侵襲性などの利点を備えた装置として、今日の医療において、心臓、肝臓、腎臓、乳腺など、様々な生体組織の検査や診断に利用されている。
【０００３】
超音波診断装置は、一般的には超音波受信信号（エコー信号）振幅の大きさを輝度で表現することで、生体組織の形態を映像化している。ここで、エコー信号には様々な物理的情報が含まれることも種々の研究レポートにより報告されており、いくつかは臨床応用に向かっている。
【０００４】
例えば、被検体に照射された超音波信号は、減衰しながら生体内を伝播するが、この減衰量が大きいと、途中で十分なエコー信号が受信できなくなる現象が起こる。このようなエコー信号の減衰の様子を観察することで生体組織の特徴を観察することがしばしば行われており、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いるための様々な手法が知られている。しかしながら、上述した従来の技術では、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が低い領域も解析対象となる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３８８８４号公報
【特許文献２】特開昭６０−３１７４０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３００５４号公報
【特許文献４】特開平７−５１２７０号公報
【特許文献５】特開２０１０−２３３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の医用画像診断装置は、解析手段と、取得手段と、判定手段と、表示制御手段とを備える。解析手段は、超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。取得手段は、前記解析手段によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。判定手段は、前記取得手段によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、前記位置ごとに、前記解析手段による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御手段は、前記判定手段によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、従来技術における課題を説明するための第１の図である。
【図３】図３は、従来技術における課題を説明するための第２の図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る信号取得部による処理の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る解析部のよる処理の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るノイズ領域抽出部による処理の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る表示制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るノイズ領域抽出部によって用いられるノイズ信号の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と、入力装置２０と、モニタ３０と、装置本体１００とを有する。
【００１０】
超音波プローブ１０は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する超音波送信ユニット１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１０は、被検体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１０は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ１０は、装置本体１００と着脱自在に接続される。
【００１１】
超音波プローブ１０から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１０が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１２】
なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ１０により、被検体Ｐを２次元でスキャンする場合であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ１０や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ１０により、被検体Ｐを３次元でスキャンする場合であっても、適用可能である。
【００１３】
入力装置２０は、装置本体１００と接続され、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボールなどを有する。かかる入力装置２０は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。例えば、入力装置２０は、関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の設定要求や、カラーゲインの設定要求を操作者から受け付ける。
【００１４】
モニタ３０は、超音波診断装置１の操作者が入力装置２０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像などを表示したりする。具体的には、モニタ３０は、後述する画像合成部１６０から入力されるビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血流情報を画像として表示する。
【００１５】
装置本体１００は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する。かかる装置本体１００は、図１に例示するように、超音波送信ユニット１１０と、超音波受信ユニット１２０と、Ｂモード処理ユニット１３１と、ドプラ処理ユニット１３２と、画像生成ユニット１４０と、画像メモリ１５０と、画像合成部１６０と、制御部１７０と、記憶部１８０と、インタフェース部１９０とを有する。
【００１６】
超音波送信ユニット１１０は、パルス発生器１１１、送信遅延部１１２、パルサ１１３を有し、超音波プローブ１０に駆動信号を供給する。パルス発生器１１１は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部１１２は、超音波プローブ１０から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器１１１が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ１１３は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０に駆動信号（駆動パルス）を印加する。なお、送信方向あるいは送信方向を決定する遅延時間は記憶部１８０に記憶されており、送信遅延部１１２は、記憶部１８０を参照して遅延時間を与える。
【００１７】
超音波受信ユニット１２０は、プリアンプ１２１、図示しないＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部１２２、加算器１２３を有し、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプ１２１は、反射波信号をチャネル毎に増幅する。図示しないＡ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部１２２は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器１２３は、受信遅延部１２２によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器１２３の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。なお、送信と同様、受信方向あるいは受信方向を決定する遅延時間は記憶部１８０に記憶されており、受信遅延部１２２は、記憶部１８０を参照して遅延時間を与える。
【００１８】
このように、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、超音波送信ユニット１１０が、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して、超音波受信ユニット１２０がそれらを受信することも可能である。
【００１９】
Ｂモード処理ユニット１３１は、超音波受信ユニット１２０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００２０】
ドプラ処理ユニット１３２は、超音波受信ユニット１２０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００２１】
画像生成ユニット１４０は、Ｂモード処理ユニット１３１が生成したＢモードデータや、ドプラ処理ユニット１３２が生成したドプラデータから、超音波画像を生成し、生成した超音波画像を後述する画像メモリ１５０又は記憶部１８０に格納する。
【００２２】
具体的には、画像生成ユニット１４０は、Ｂモードデータから、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモード画像を生成する。また、画像生成ユニット１４０は、血流情報から、血流の速度、分散、血流量等を示すパワー成分等を色によって識別可能に表示するカラードプラ画像を生成する。
【００２３】
また、画像生成ユニット１４０は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波画像（Ｂモード画像やカラードプラ画像）を生成する。
【００２４】
画像メモリ１５０は、画像生成ユニット１４０によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、後述する画像生成ユニット１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、超音波受信ユニット１２０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１７０によりモニタ３０に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理ユニット１３１及びドプラ処理ユニット１３２によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。
【００２５】
画像合成部１６０は、画像生成ユニット１４０が生成した超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマークなどを合成した合成画像を生成する。画像合成部１６０によって生成された合成画像は、モニタ３０に表示される。
【００２６】
制御部１７０は、情報処理装置（計算機）としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）であり、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、入力装置２０を介して操作者から入力された各種指示や設定要求、記憶部１８０から読み込んだ各種プログラム及び各種設定情報に基づき、超音波送信ユニット１１０、超音波受信ユニット１２０、Ｂモード処理ユニット１３１、ドプラ処理ユニット１３２、画像生成ユニット１４０及び画像合成部１６０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像などをモニタ３０にて表示するように制御したりする。
【００２７】
記憶部１８０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための各種プログラム１８１や、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコルや各種設定情報等の各種データを記憶する。なお、各種プログラム１８１は、制御部１７０と同様の処理を実行する手順が記述されたプログラムを含む場合もある。
【００２８】
また、記憶部１８０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像の保管などにも使用される。なお、記憶部１８０が記憶する各種データは、インタフェース部１９０を経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。
【００２９】
インタフェース部１９０は、入力装置２０、操作パネル、新たな外部記憶装置（図示を省略）、ネットワークに関するインタフェースである。超音波診断装置１によって得られた超音波画像などのデータは、インタフェース部１９０によって、ネットワークを介して他の装置へ転送することができる。
【００３０】
なお、装置本体１００に内蔵される超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０などは、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムにより実現される場合もある。
【００３１】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する制御部１７０の処理により、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることができるように構成されている。
【００３２】
ここで、まず、従来技術において、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が低い領域も解析対象となる場合について説明する。例えば、従来技術においては、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いるいくつかの手法として、以下のようなものが知られている。その一例としては、中心周波数の異なる複数の超音波パルスを送信して、得られた複数の受信信号の強度が深さ方向にどの程度変化するかを比較することによって、被検体に固有の減衰量を推定するという手法が知られている。また、生体の超音波減衰量が周波数によって異なるという特徴を利用して、複数の周波数信号の強度の変化を比較することによって対象としている組織に固有の減衰量を推定するという手法も知られている。
【００３３】
また、上述したように周波数の異なる複数の超音波パルスを用いずに、広帯域の超音波パルスを１方向につき１回送受信することで、上述した手法と同様の効果を得る手法も知られている。さらに、上述した手法において、低周波数領域の信号が組織内を伝播する際に発生する高周波成分の信号に起因する誤差をなくすために、１方向に波形の正負を反転させた２つの超音波パルスを送信して、得られた受信信号の差分演算を行うことによって、伝搬中に発生した高周波成分を除去する手法も提案されている。
【００３４】
そして、上述した種々の手法により得られた複数の周波数成分の信号を用いて、減衰量の大きさを反映したカラー表示を行うことも提案されている。例えば、複数の周波数成分それぞれに異なった色を割り当てて重畳表示する手法が提案されている。この手法を用いると、観察者は、深さ方向の色相変化の大きさを観察することで、視覚的に減衰量の大きさを精度よく把握することができる。また、異なる２つの周波成分の信号強度差に応じてカラーマッピングしたり、２つの周波数成分の信号強度差を深さ方向に微分することで、断面内の各点における減衰定数を算出し、算出した減衰定数の大きさをカラー化したりする手法も知られている。例えば、上述した手法を用いて肝臓からの受信信号の減衰量を観察することで、脂肪肝や、肝硬変などを推測することが可能となる。
【００３５】
ここで、上述した手法は、いずれも受信信号の信号強度を計算することにより減衰量を推定しており、精度の高い推定を行うためには、信号強度を正確に計測することが不可欠である。しかしながら、超音波信号の減衰は周波数ごとに異なり、特に、高周波成分ほど減衰の程度が著しい。従って、観察対象の深部領域では、Ｓ／Ｎ（Ｓignal-Ｎoise ratio）が小さくなり、計測された信号強度の信頼性が低くなる。
【００３６】
具体的には、Ｓ／Ｎが小さくなると、真の信号強度の大きさと、それに加算されるノイズの信号強度の大きさとが同等になるため、計測された信号の振幅又はＢモード画像の輝度は、過大評価されたものになってしまう。例えば、低周波信号の信号強度と高周波信号の信号強度とのｌｏｇ圧縮後の差分の深さ方向の変化は、観察対象の組織における減衰定数（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）に比例して増大するため、差分の深さ方向の変化から観察対象の組織の減衰定数を推定することが可能である。しかしながら、観察対象の深部領域では、上述したように減衰の程度が著しい高周波信号の信号強度が真の信号強度よりも高いものとして計測されるため、低周波信号の信号強度との差分が小さくなり、その結果、減衰定数が過小評価されることとなる。
【００３７】
従って、実際には同一の減衰定数を有する対象物であっても、Ｓ／Ｎが異なると減衰定数の推定結果が異なってしまう。例えば、異なるゲインで同一組織に対して走査し、それぞれで得られた信号から減衰定数を推定すると、画像のゲインが全体的に高い場合には、観察対象の深部領域まで信号を得ることができ、Ｓ／Ｎが高くなる。しかしながら、画像のゲインが低い場合には、画像のゲインが高い場合と比べ、浅い領域までしか信号が得られず、深部領域でのＳ／Ｎが低くなる。その結果、減衰定数の推定結果が異なってしまう。
【００３８】
図２は、従来技術における課題を説明するための第１の図である。図２においては、「０．５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ」の減衰定数を有するファントムを被検体として、ゲインを変化させた場合のＢモード画像と減衰画像との重畳画像を示す。具体的には、ゲインを「８０」とした場合の重畳画像と、ゲインを「１００」とした場合の重畳画像とを示す。ここで、Ｂモード画像は、中心周波数が「４ＭＨｚ」の超音波信号を送受信して生成された画像である。また、減衰画像とは、中心周波数が「２ＭＨｚ」のＢモード画像の輝度と、中心周波数が「４ＭＨｚ」のＢモード画像の輝度とのピクセルごとの比をカラーマップで示した画像である。
【００３９】
図２に示すように、ゲインを「８０」とした場合（Ａ）と、ゲインを「１００」とした場合（Ｂ）とでは、減衰画像の色の分布が異なっている。すなわち、ゲインを変化させることで、計測結果が異なることを示す。図３は、従来技術における課題を説明するための第２の図である。図３においては、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す減衰画像の中央付近における値を深さ方向にプロットした図を示す。図３に示すように、ゲインが「８０」の場合と、ゲインが「１００」の場合とでは、深さ「３ｃｍ」程度から深くなるに従って、値の差が大きくなる。そして、「３ｃｍ」から「９ｃｍ」までの値を微分することで推定される減衰定数は、ゲインが「１００」の場合に、「０．４９（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）」であるのに対して、ゲインが「８０」の場合には、「０．４２（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）」であった。すなわち、ゲインが低い場合には、実際の値よりも減衰定数が過小評価されることは明らかである。
【００４０】
従って、上述したように、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いる場合には、Ｓ／Ｎが低い領域は、減衰量を解析する対象領域から除外するべきであるが、従来技術では、どの領域を除外すべきであるのか判定することができず、信頼性が低い領域も解析対象となる場合があった。
【００４１】
そこで、本願発明では、以下に詳細に記載する制御部１７０の制御により、Ｓ／Ｎが低い領域を抽出して、その領域を観察者に対して表示することにより、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る制御部１７０の構成の一例を示す図である。図４に示すように、制御部１７０は、信号取得部１７１と、解析部１７２と、ノイズ領域抽出部１７３と、表示制御部１７４とを有する。
【００４３】
信号取得部１７１は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波信号を送信させることで、複数の受信信号を取得する。具体的には、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０を制御して、超音波プローブ１０によって周波数の異なる複数の超音波信号を送信させる。そして、信号取得部１７１は、超音波受信ユニット１２０を制御して、周波数ごとの受信信号を受信させる。さらに、信号取得部１７１は、周波数ごとのＢモードデータをＢモード処理ユニット１３１に生成させる。
【００４４】
また、信号取得部１７１は、周波数の異なる複数の超音波信号を送信させ、複数の受信信号が取得された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。具体的には、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波信号を停止させた状態で、被検体内の各位置から受信された信号をノイズ信号の情報として取得する。より具体的には、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波を停止させた状態で、超音波受信ユニットにより受信された受信信号のＢモードデータをＢモード処理ユニット１３１に生成させる。なお、周波数の異なる複数の超音波信号の送受信及び送信信号を停止させた状態での受信信号の受信は、フレームごとに実行させる場合であってもよいし、或いは、ラスターごとに、高周波超音波の送受信、低周波超音波の送受信、送信信号を停止させた状態での受信信号の受信を実行させる場合であってもよい。
【００４５】
図５は、第１の実施形態に係る信号取得部１７１による処理の一例を説明するための図である。なお、図５においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、信号取得部１７１による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００４６】
例えば、信号取得部１７１は、図５に示すように、２ＭＨｚ及び４ＭＨｚの超音波信号をそれぞれ送受信させることで、それぞれのＢモード画像（２ＭＨｚ画像及び４ＭＨｚ画像）を生成させる。さらに、信号取得部１７１は、図５に示すように、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一の条件で受信処理のみを実行させ、受信された信号を用いて生成されたＢモード画像である「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」を生成させる。ここで、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一の受信条件としては、例えば、受信した信号に対するフィルタリングにおいて、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一のフィルタリングを行うことや、ゲインを同一にすることなどが挙げられる。なお、信号取得部１７１の制御により生成されたＢモード画像は、画像メモリ２６に記憶される。
【００４７】
図４に戻って、解析部１７２は、超音波プローブ１０によって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。具体的には、解析部１７２は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波信号を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した信号を生成する。より具体的には、解析部１７２は、信号取得部１７１によって生成され、画像メモリ２６に記憶された異なる周波数のＢモード画像におけるピクセルごとの輝度の比をカラーマップにした減衰画像を生成する。なお、解析部１７２によって生成された減衰画像は、画像メモリ２６によって記憶される。
【００４８】
図６は、第１の実施形態に係る解析部１７２のよる処理の一例を説明するための図である。図６においては、図５に示す「２ＭＨｚ画像」と「４ＭＨｚ画像」とを用いて減衰画像を取得する場合について示す。なお、図６においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、解析部１７２による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００４９】
例えば、解析部１７２は、画像メモリ２６から「２ＭＨｚ画像」及び「４ＭＨｚ画像」を読み出し、図６に示すように、「２ＭＨｚ画像」の輝度と「４ＭＨｚ画像」の輝度の比をピクセルごとに算出して、カラーマップにした減衰画像生成する。そして、解析部１７２は、生成した減衰画像を「４ＭＨｚ画像」に重畳させる。
【００５０】
図４に戻って、ノイズ領域抽出部１７３は、信号取得部１７１によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部１７２による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。具体的には、ノイズ領域抽出部１７３は、ノイズ画像と、ノイズ画像に対応する周波数の画像とを画像メモリ２６から読み出し、ノイズ画像における輝度と、ノイズ画像に対応する周波数の画像の輝度とをピクセルごとに比較し、輝度が同程度である場合に、ノイズ画像に対応する周波数のＢモード画像の輝度がノイズに起因する輝度であると判定して、当該ピクセルを抽出する。なお、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出されたピクセルの情報は、画像メモリ２６によって記憶される。
【００５１】
図７は、第１の実施形態に係るノイズ領域抽出部１７３による処理の一例を説明するための図である。図７においては、図５に示す「４ＭＨｚ画像」と「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」とを用いる場合について示す。なお、図７においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、ノイズ領域抽出部１７３による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００５２】
例えば、ノイズ領域抽出部１７３は、図７に示すように、「４ＭＨｚ画像」の輝度と、「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」の輝度とをピクセルごとに比較して、輝度が同一であるピクセルを抽出する。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、図７に示すように、すべてのピクセルに対して比較処理を行い、同輝度であるすべてのピクセルを「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」として抽出する。
【００５３】
図４に戻って、表示制御部１７４は、ノイズ領域抽出部１７３によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する。具体的には、表示制御部１７４は、画像メモリによって記憶された減衰画像及び低Ｓ／Ｎ領域を示すピクセルの情報を読み出し、減衰画像と低Ｓ／Ｎ領域を示すピクセルの情報とをモニタ３０にて表示させる。
【００５４】
図８は、第１の実施形態に係る表示制御部１７４による処理の一例を説明するための図である。図８においては、図６の（Ｃ）に示す「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」と、図７の（Ｃ）に示す「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」とを用いる場合について示す。
【００５５】
例えば、表示制御部１７４は、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、解析部１７２によって生成され、画像メモリ２６に記憶された「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」と、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出され、画像メモリ２６に記憶された「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」を読み出す。そして、表示制御部１７４は、図８の（Ｃ）に示すように、「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」に「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させる。
【００５６】
例えば、観察者は、図８の（Ｃ）に示す重畳画像を観察する場合に、「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」が重畳された「減衰画像」の領域は信頼性が低いと判断することが可能である。一例を挙げると、「減衰画像」において同程度の深度で色が異なる領域であっても、「低Ｓ／Ｎ領域」が重畳されている場合には、観察者は、信頼性が低いと判断して、診断に用いないようにすることが可能である。
【００５７】
次に、図９を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図９は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、操作者から開始指示を受付けると（ステップＳ１０１肯定）、信号取得部１７１は、送信信号がＯＦＦの状態で、超音波受信ユニット１２０にノイズ信号を受信させる（ステップＳ１０２）。
【００５８】
さらに、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち１番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ１０３）。そして、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち２番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ１０４）。
【００５９】
その後、解析部１７２は、１番目の信号と２番目の信号との差（比）から減衰画像を生成する。（ステップＳ１０５）。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、ノイズ信号とノイズ信号に対応する超音波信号とから低Ｓ／Ｎ領域を抽出する（ステップＳ１０６）。
【００６０】
続いて、表示制御部１７４は、解析部１７２によって生成された減衰画像上に、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出された低Ｓ／Ｎ領域を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させ（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００６１】
なお、開始指示を受付けるまで、超音波診断装置１は、待機状態である（ステップＳ１０１否定）。また、上述した手順では、ノイズ信号を取得した後に、異なる周波数の超音波信号を送受信する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、異なる周波数の超音波信号を送受信した後に、ノイズ信号を取得する場合であってもよい。また、図９においては、減衰画像を生成した後に低Ｓ／Ｎ領域を抽出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、低Ｓ／Ｎ領域を抽出した後に減衰画像を生成する場合であってもよく、或いは、減衰画像の生成と低Ｓ／Ｎ領域の抽出とを同時に平行して実行する場合であってもよい。
【００６２】
上述したように、第１の実施形態によれば、解析部１７２が、超音波プローブ１０によって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。信号取得部１７１が、解析部１７２によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。ノイズ領域抽出部１７３が、信号取得部１７１によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部１７２による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御部１７４が、ノイズ領域抽出部１７３によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置をモニタ３０にて表示させるように制御する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、観察者に対してノイズ領域を提示することができ、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波を停止させた状態で、被検体内の各位置からの受信信号をノイズ信号の情報として取得する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、現に行っている被検体のノイズを簡易に、かつ、精度よく取得することを可能にする。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、解析部１７２は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した減衰画像を生成する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、減衰画像に断面の組織に固有な周波数依存性減衰を反映させることができ、精度の高い解析を行うことを可能にする。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、リアルタイムにノイズ信号を取得する場合について説明した。第２の実施形態では、予めノイズ信号の情報を取得しておき、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、ノイズ信号の情報を読み出す場合について説明する。なお、第２の実施形態では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。第２の実施形態においては、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、ノイズ信号の情報を読み出す制御部を、信号取得部１７１ａとして説明する。すなわち、信号取得部１７１ａは、図４に示す信号取得部１７１に新たな処理が追加されたものである。
【００６６】
信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０における超音波の送受信条件ごとに予め取得されたノイズ信号の情報を記憶する記憶部１８０から、現に行われる超音波の送受信条件に対応するノイズ信号の情報を取得する。具体的には、信号取得部１７１ａは、低Ｓ／Ｎ領域が抽出される際に、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件に対応付けられて記憶されたノイズ信号の情報を取得する。
【００６７】
図１０は、第２の実施形態に係る信号取得部１７１ａによって取得されるノイズ信号の一例を示す図である。なお、図１０に示す情報は、操作者によって予め取得され、記憶部１８０に記憶される。例えば、第２の実施形態に係る信号取得部１７１ａによって取得されるノイズ信号は、図１０に示すように、「周波数」、「送信フォーカス」、「ゲイン」などの送受信条件ごとに対応付けられて記憶される。記憶部１８０によって記憶されるノイズ信号としては、例えば、送受信条件ごとのノイズ画像である。
【００６８】
信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件を取得して、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ信号を記憶部１８０から読み出す。具体的には、信号取得部１７１ａは、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ画像を読み出す。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、信号取得部１７１ａによって読み出されたノイズ画像を用いる。
【００６９】
次に、図１１を用いて、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１においては、操作者から開始指示を受付けると（ステップＳ２０１肯定）、信号取得部１７１ａは、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち１番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ２０２）。
【００７０】
そして、信号取得部１７１ａは、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち２番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ２０３）。さらに、信号取得部１７１ａは、送受信条件に対応したノイズデータ（ノイズ画像）を記憶部１８０から読み出す（ステップＳ２０４）。
【００７１】
その後、解析部１７２は、１番目の信号と２番目の信号との差（比）から減衰画像を生成する。（ステップＳ２０５）。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、信号取得部１７１ａによって読み出されたノイズ信号とノイズ信号に対応する超音波信号とから低Ｓ／Ｎ領域を抽出する（ステップＳ２０６）。
【００７２】
続いて、表示制御部１７４は、解析部１７２によって生成された減衰画像上に、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出された低Ｓ／Ｎ領域を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させ（ステップＳ２０７）、処理を終了する。
【００７３】
なお、開始指示を受付けるまで、超音波診断装置１は、待機状態である（ステップＳ２０１否定）。また、上述した手順では、異なる周波数の超音波信号を送受信した後に、ノイズ信号を読み出す場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、ノイズ信号を読み出した後に、異なる周波数の超音波信号を送受信する場合であってもよい。また、図１１においては、減衰画像を生成した後に低Ｓ／Ｎ領域を抽出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、低Ｓ／Ｎ領域を抽出した後に減衰画像を生成する場合であってもよく、或いは、減衰画像の生成と低Ｓ／Ｎ領域の抽出とを同時に平行して実行する場合であってもよい。
【００７４】
上述したように、第１の実施形態によれば、信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件を取得して、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ信号を記憶部１８０から読み出す。従って、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、解析を行う際の処理負荷を低減させることを可能にする。
【００７５】
（第３の実施形態）
さて、これまで第１及び２の実施形態について説明したが、上述した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００７６】
（１）変形例１
上述した第１及び第２の実施形態では、超音波信号の減衰量による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明した。変形例１では、超音波信号の信号強度の確率密度分布による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明する。具体的には、診断領域から受信された受信信号の信号強度から確率密度分布曲線を算出し、診断部位が健常な場合の理論値の確率密度分布曲線（例えば、レイリー分布など）と比較することで、診断領域に含まれる異常な構造物の含有量を定量する手法に本願発明を適用する場合について説明する。
【００７７】
ここで、変形例１では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。変形例１においては、超音波信号の信号強度の確率密度分布により組織の性状を解析する制御部を、解析部１７２ａとして説明する。すなわち、解析部１７２ａは、図４に示す解析部１７２に新たな処理が追加されたものである。
【００７８】
解析部１７２ａは、被検体における診断部位から受信された受信信号の信号強度の確率密度分布を算出し、算出した確率密度分布と診断部位が健常である場合の受信信号の信号強度から算出された理論値の確率密度分布との差を算出する。具体的には、解析部１７２ａは、診断領域から受信された受信信号の信号強度を取得し、診断領域における信号強度の分散値及び平均値から確率密度分布を算出する。ここで、操作者に対して、低Ｓ／Ｎ領域を表示することで、操作者は、高Ｓ／Ｎの領域から診断領域を抽出することができる。すなわち、解析部１７２ａによって算出される確率密度分布は信頼性の高いものとなる。
【００７９】
そして、解析部１７２ａは、診断領域の確率密度分布曲線と、理論値の確率密度分布曲線とを算出する。表示制御部１７４は、解析部１７２ａによって算出された確率密度分布曲線をモニタ３０に表示させる。操作者は、モニタ３０に表示された２つの確率密度分布曲線間の逸脱度合いから診断領域に含まれる異常な構造物の量を推定することができる。例えば、肝硬変は進行度合いに伴って、解剖学的に結節の数や大きさが共に増大する。上述した変形例１の手法を用いることより、このような結節の数や大きさの増大に関して、信頼性の高い診断を行うことが可能になる。
【００８０】
（２）変形例２
上述した変形例１では、超音波信号の信号強度の確率密度分布による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明した。変形例２では、組織ドプラやエラストグラフィによる組織性状の解析に本願発明を適用する場合について説明する。
【００８１】
ここで、変形例２では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。変形例２においては、組織ドプラやエラストグラフィにより組織性状を解析する制御部を、解析部１７２ｂとして説明する。すなわち、解析部１７２ｂは、図４に示す解析部１７２に新たな処理が追加されたものである。
【００８２】
解析部１７２ｂは、複数フレームのドプラデータを用いて前記被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析する。具体的には、解析部１７２ｂは、ドプラ処理ユニット１３２によって生成されたドプラデータを用いて被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析する。例えば、解析部１７２ｂは、ドプラデータに含まれる速度成分、分散成分、パワー成分を用いてピクセルごとの所定の位相における座標を算出し、算出したピクセルごとの各位相における座標から組織の歪みを算出する。
【００８３】
解析部１７２ｂは、算出した歪みを組織の硬さ、或いは、弾性率としたカラーマップを生成させる。表示制御部１７４は、解析部１７２ｂによって生成されたカラーマップをモニタ３０にて表示させる。ここで、低Ｓ／Ｎ領域を異なる色で表示させることで、操作者は、信頼性の高い領域のみを対象として解析を行うことが可能である。
【００８４】
（３）ノイズ画像
上述した第１及び第２の実施形態では、高周波の超音波信号に対応するノイズ画像を取得する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、高周波の超音波信号に対応するノイズ画像に加えて、低周波の超音波信号に対応するノイズ画像を取得する場合であってもよい。
【００８５】
（４）利用する信号
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｂモード処理ユニットによって生成されたＢモードデータを用いてＢモード画像を生成し、生成したＢモード画像を用いて解析する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、超音波受信ユニットによって生成された生データ、或いは、Ｂモードデータを用いる場合であってもよい。
【００８６】
以上説明したとおり、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態によれば、本実施形態の超音波診断装置は、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 超音波診断装置
１００ 装置本体
１１０ 超音波送信ユニット
１２０ 超音波受信ユニット
１３１ Ｂモード処理ユニット
１３２ ドプラ処理ユニット
１４０ 画像生成ユニット
１５０ 画像メモリ
１６０ 画像合成部
１７０ 制御部
１７１、１７１ａ 信号取得部
１７２，１７２ａ、１７２ｂ 解析部
１７３ ノイズ領域抽出部
１７４ 表示制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置は、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置などの他の医用画像診断装置に比べ、簡便な操作性、被爆のおそれがない非侵襲性などの利点を備えた装置として、今日の医療において、心臓、肝臓、腎臓、乳腺など、様々な生体組織の検査や診断に利用されている。
【０００３】
超音波診断装置は、一般的には超音波受信信号（エコー信号）振幅の大きさを輝度で表現することで、生体組織の形態を映像化している。ここで、エコー信号には様々な物理的情報が含まれることも種々の研究レポートにより報告されており、いくつかは臨床応用に向かっている。
【０００４】
例えば、被検体に照射された超音波信号は、減衰しながら生体内を伝播するが、この減衰量が大きいと、途中で十分なエコー信号が受信できなくなる現象が起こる。このようなエコー信号の減衰の様子を観察することで生体組織の特徴を観察することがしばしば行われており、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いるための様々な手法が知られている。しかしながら、上述した従来の技術では、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が低い領域も解析対象となる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３８８８４号公報
【特許文献２】特開昭６０−３１７４０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３００５４号公報
【特許文献４】特開平７−５１２７０号公報
【特許文献５】特開２０１０−２３３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の医用画像診断装置は、解析手段と、取得手段と、判定手段と、表示制御手段とを備える。解析手段は、超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。取得手段は、前記解析手段によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。判定手段は、前記取得手段によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、前記位置ごとに、前記解析手段による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御手段は、前記判定手段によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】図２は、従来技術における課題を説明するための第１の図である。
【図３】図３は、従来技術における課題を説明するための第２の図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る信号取得部による処理の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る解析部のよる処理の一例を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るノイズ領域抽出部による処理の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る表示制御部による処理の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るノイズ領域抽出部によって用いられるノイズ信号の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と、入力装置２０と、モニタ３０と、装置本体１００とを有する。
【００１０】
超音波プローブ１０は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する超音波送信ユニット１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１０は、被検体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１０は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ１０は、装置本体１００と着脱自在に接続される。
【００１１】
超音波プローブ１０から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１０が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１２】
なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ１０により、被検体Ｐを２次元でスキャンする場合であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ１０や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ１０により、被検体Ｐを３次元でスキャンする場合であっても、適用可能である。
【００１３】
入力装置２０は、装置本体１００と接続され、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボールなどを有する。かかる入力装置２０は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。例えば、入力装置２０は、関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の設定要求や、カラーゲインの設定要求を操作者から受け付ける。
【００１４】
モニタ３０は、超音波診断装置１の操作者が入力装置２０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像などを表示したりする。具体的には、モニタ３０は、後述する画像合成部１６０から入力されるビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血流情報を画像として表示する。
【００１５】
装置本体１００は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する。かかる装置本体１００は、図１に例示するように、超音波送信ユニット１１０と、超音波受信ユニット１２０と、Ｂモード処理ユニット１３１と、ドプラ処理ユニット１３２と、画像生成ユニット１４０と、画像メモリ１５０と、画像合成部１６０と、制御部１７０と、記憶部１８０と、インタフェース部１９０とを有する。
【００１６】
超音波送信ユニット１１０は、パルス発生器１１１、送信遅延部１１２、パルサ１１３を有し、超音波プローブ１０に駆動信号を供給する。パルス発生器１１１は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部１１２は、超音波プローブ１０から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器１１１が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ１１３は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０に駆動信号（駆動パルス）を印加する。なお、送信方向あるいは送信方向を決定する遅延時間は記憶部１８０に記憶されており、送信遅延部１１２は、記憶部１８０を参照して遅延時間を与える。
【００１７】
超音波受信ユニット１２０は、プリアンプ１２１、図示しないＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部１２２、加算器１２３を有し、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプ１２１は、反射波信号をチャネル毎に増幅する。図示しないＡ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部１２２は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器１２３は、受信遅延部１２２によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器１２３の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。なお、送信と同様、受信方向あるいは受信方向を決定する遅延時間は記憶部１８０に記憶されており、受信遅延部１２２は、記憶部１８０を参照して遅延時間を与える。
【００１８】
このように、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、超音波送信ユニット１１０が、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して、超音波受信ユニット１２０がそれらを受信することも可能である。
【００１９】
Ｂモード処理ユニット１３１は、超音波受信ユニット１２０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００２０】
ドプラ処理ユニット１３２は、超音波受信ユニット１２０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００２１】
画像生成ユニット１４０は、Ｂモード処理ユニット１３１が生成したＢモードデータや、ドプラ処理ユニット１３２が生成したドプラデータから、超音波画像を生成し、生成した超音波画像を後述する画像メモリ１５０又は記憶部１８０に格納する。
【００２２】
具体的には、画像生成ユニット１４０は、Ｂモードデータから、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモード画像を生成する。また、画像生成ユニット１４０は、血流情報から、血流の速度、分散、血流量等を示すパワー成分等を色によって識別可能に表示するカラードプラ画像を生成する。
【００２３】
また、画像生成ユニット１４０は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波画像（Ｂモード画像やカラードプラ画像）を生成する。
【００２４】
画像メモリ１５０は、画像生成ユニット１４０によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、後述する画像生成ユニット１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、超音波受信ユニット１２０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１７０によりモニタ３０に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理ユニット１３１及びドプラ処理ユニット１３２によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。
【００２５】
画像合成部１６０は、画像生成ユニット１４０が生成した超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマークなどを合成した合成画像を生成する。画像合成部１６０によって生成された合成画像は、モニタ３０に表示される。
【００２６】
制御部１７０は、情報処理装置（計算機）としての機能を実現する制御プロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）であり、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、入力装置２０を介して操作者から入力された各種指示や設定要求、記憶部１８０から読み込んだ各種プログラム及び各種設定情報に基づき、超音波送信ユニット１１０、超音波受信ユニット１２０、Ｂモード処理ユニット１３１、ドプラ処理ユニット１３２、画像生成ユニット１４０及び画像合成部１６０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像などをモニタ３０にて表示するように制御したりする。
【００２７】
記憶部１８０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための各種プログラム１８１や、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコルや各種設定情報等の各種データを記憶する。なお、各種プログラム１８１は、制御部１７０と同様の処理を実行する手順が記述されたプログラムを含む場合もある。
【００２８】
また、記憶部１８０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像の保管などにも使用される。なお、記憶部１８０が記憶する各種データは、インタフェース部１９０を経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。
【００２９】
インタフェース部１９０は、入力装置２０、操作パネル、新たな外部記憶装置（図示を省略）、ネットワークに関するインタフェースである。超音波診断装置１によって得られた超音波画像などのデータは、インタフェース部１９０によって、ネットワークを介して他の装置へ転送することができる。
【００３０】
なお、装置本体１００に内蔵される超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０などは、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムにより実現される場合もある。
【００３１】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する制御部１７０の処理により、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることができるように構成されている。
【００３２】
ここで、まず、従来技術において、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が低い領域も解析対象となる場合について説明する。例えば、従来技術においては、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いるいくつかの手法として、以下のようなものが知られている。その一例としては、中心周波数の異なる複数の超音波パルスを送信して、得られた複数の受信信号の強度が深さ方向にどの程度変化するかを比較することによって、被検体に固有の減衰量を推定するという手法が知られている。また、生体の超音波減衰量が周波数によって異なるという特徴を利用して、複数の周波数信号の強度の変化を比較することによって対象としている組織に固有の減衰量を推定するという手法も知られている。
【００３３】
また、上述したように周波数の異なる複数の超音波パルスを用いずに、広帯域の超音波パルスを１方向につき１回送受信することで、上述した手法と同様の効果を得る手法も知られている。さらに、上述した手法において、低周波数領域の信号が組織内を伝播する際に発生する高周波成分の信号に起因する誤差をなくすために、１方向に波形の正負を反転させた２つの超音波パルスを送信して、得られた受信信号の差分演算を行うことによって、伝搬中に発生した高周波成分を除去する手法も提案されている。
【００３４】
そして、上述した種々の手法により得られた複数の周波数成分の信号を用いて、減衰量の大きさを反映したカラー表示を行うことも提案されている。例えば、複数の周波数成分それぞれに異なった色を割り当てて重畳表示する手法が提案されている。この手法を用いると、観察者は、深さ方向の色相変化の大きさを観察することで、視覚的に減衰量の大きさを精度よく把握することができる。また、異なる２つの周波成分の信号強度差に応じてカラーマッピングしたり、２つの周波数成分の信号強度差を深さ方向に微分することで、断面内の各点における減衰定数を算出し、算出した減衰定数の大きさをカラー化したりする手法も知られている。例えば、上述した手法を用いて肝臓からの受信信号の減衰量を観察することで、脂肪肝や、肝硬変などを推測することが可能となる。
【００３５】
ここで、上述した手法は、いずれも受信信号の信号強度を計算することにより減衰量を推定しており、精度の高い推定を行うためには、信号強度を正確に計測することが不可欠である。しかしながら、超音波信号の減衰は周波数ごとに異なり、特に、高周波成分ほど減衰の程度が著しい。従って、観察対象の深部領域では、Ｓ／Ｎ（Ｓignal-Ｎoise ratio）が小さくなり、計測された信号強度の信頼性が低くなる。
【００３６】
具体的には、Ｓ／Ｎが小さくなると、真の信号強度の大きさと、それに加算されるノイズの信号強度の大きさとが同等になるため、計測された信号の振幅又はＢモード画像の輝度は、過大評価されたものになってしまう。例えば、低周波信号の信号強度と高周波信号の信号強度とのｌｏｇ圧縮後の差分の深さ方向の変化は、観察対象の組織における減衰定数（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）に比例して増大するため、差分の深さ方向の変化から観察対象の組織の減衰定数を推定することが可能である。しかしながら、観察対象の深部領域では、上述したように減衰の程度が著しい高周波信号の信号強度が真の信号強度よりも高いものとして計測されるため、低周波信号の信号強度との差分が小さくなり、その結果、減衰定数が過小評価されることとなる。
【００３７】
従って、実際には同一の減衰定数を有する対象物であっても、Ｓ／Ｎが異なると減衰定数の推定結果が異なってしまう。例えば、異なるゲインで同一組織に対して走査し、それぞれで得られた信号から減衰定数を推定すると、画像のゲインが全体的に高い場合には、観察対象の深部領域まで信号を得ることができ、Ｓ／Ｎが高くなる。しかしながら、画像のゲインが低い場合には、画像のゲインが高い場合と比べ、浅い領域までしか信号が得られず、深部領域でのＳ／Ｎが低くなる。その結果、減衰定数の推定結果が異なってしまう。
【００３８】
図２は、従来技術における課題を説明するための第１の図である。図２においては、「０．５ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ」の減衰定数を有するファントムを被検体として、ゲインを変化させた場合のＢモード画像と減衰画像との重畳画像を示す。具体的には、ゲインを「８０」とした場合の重畳画像と、ゲインを「１００」とした場合の重畳画像とを示す。ここで、Ｂモード画像は、中心周波数が「４ＭＨｚ」の超音波信号を送受信して生成された画像である。また、減衰画像とは、中心周波数が「２ＭＨｚ」のＢモード画像の輝度と、中心周波数が「４ＭＨｚ」のＢモード画像の輝度とのピクセルごとの比をカラーマップで示した画像である。
【００３９】
図２に示すように、ゲインを「８０」とした場合（Ａ）と、ゲインを「１００」とした場合（Ｂ）とでは、減衰画像の色の分布が異なっている。すなわち、ゲインを変化させることで、計測結果が異なることを示す。図３は、従来技術における課題を説明するための第２の図である。図３においては、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す減衰画像の中央付近における値を深さ方向にプロットした図を示す。図３に示すように、ゲインが「８０」の場合と、ゲインが「１００」の場合とでは、深さ「３ｃｍ」程度から深くなるに従って、値の差が大きくなる。そして、「３ｃｍ」から「９ｃｍ」までの値を微分することで推定される減衰定数は、ゲインが「１００」の場合に、「０．４９（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）」であるのに対して、ゲインが「８０」の場合には、「０．４２（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）」であった。すなわち、ゲインが低い場合には、実際の値よりも減衰定数が過小評価されることは明らかである。
【００４０】
従って、上述したように、エコー信号の減衰量を定量的に解析して診断に用いる場合には、Ｓ／Ｎが低い領域は、減衰量を解析する対象領域から除外するべきであるが、従来技術では、どの領域を除外すべきであるのか判定することができず、信頼性が低い領域も解析対象となる場合があった。
【００４１】
そこで、本願発明では、以下に詳細に記載する制御部１７０の制御により、Ｓ／Ｎが低い領域を抽出して、その領域を観察者に対して表示することにより、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る制御部１７０の構成の一例を示す図である。図４に示すように、制御部１７０は、信号取得部１７１と、解析部１７２と、ノイズ領域抽出部１７３と、表示制御部１７４とを有する。
【００４３】
信号取得部１７１は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波信号を送信させることで、複数の受信信号を取得する。具体的には、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０を制御して、超音波プローブ１０によって周波数の異なる複数の超音波信号を送信させる。そして、信号取得部１７１は、超音波受信ユニット１２０を制御して、周波数ごとの受信信号を受信させる。さらに、信号取得部１７１は、周波数ごとのＢモードデータをＢモード処理ユニット１３１に生成させる。
【００４４】
また、信号取得部１７１は、周波数の異なる複数の超音波信号を送信させ、複数の受信信号が取得された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。具体的には、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波信号を停止させた状態で、被検体内の各位置から受信された信号をノイズ信号の情報として取得する。より具体的には、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波を停止させた状態で、超音波受信ユニットにより受信された受信信号のＢモードデータをＢモード処理ユニット１３１に生成させる。なお、周波数の異なる複数の超音波信号の送受信及び送信信号を停止させた状態での受信信号の受信は、フレームごとに実行させる場合であってもよいし、或いは、ラスターごとに、高周波超音波の送受信、低周波超音波の送受信、送信信号を停止させた状態での受信信号の受信を実行させる場合であってもよい。
【００４５】
図５は、第１の実施形態に係る信号取得部１７１による処理の一例を説明するための図である。なお、図５においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、信号取得部１７１による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００４６】
例えば、信号取得部１７１は、図５に示すように、２ＭＨｚ及び４ＭＨｚの超音波信号をそれぞれ送受信させることで、それぞれのＢモード画像（２ＭＨｚ画像及び４ＭＨｚ画像）を生成させる。さらに、信号取得部１７１は、図５に示すように、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一の条件で受信処理のみを実行させ、受信された信号を用いて生成されたＢモード画像である「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」を生成させる。ここで、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一の受信条件としては、例えば、受信した信号に対するフィルタリングにおいて、４ＭＨｚの超音波信号を送受信させた場合と同一のフィルタリングを行うことや、ゲインを同一にすることなどが挙げられる。なお、信号取得部１７１の制御により生成されたＢモード画像は、画像メモリ２６に記憶される。
【００４７】
図４に戻って、解析部１７２は、超音波プローブ１０によって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。具体的には、解析部１７２は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波信号を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した信号を生成する。より具体的には、解析部１７２は、信号取得部１７１によって生成され、画像メモリ２６に記憶された異なる周波数のＢモード画像におけるピクセルごとの輝度の比をカラーマップにした減衰画像を生成する。なお、解析部１７２によって生成された減衰画像は、画像メモリ２６によって記憶される。
【００４８】
図６は、第１の実施形態に係る解析部１７２のよる処理の一例を説明するための図である。図６においては、図５に示す「２ＭＨｚ画像」と「４ＭＨｚ画像」とを用いて減衰画像を取得する場合について示す。なお、図６においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、解析部１７２による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００４９】
例えば、解析部１７２は、画像メモリ２６から「２ＭＨｚ画像」及び「４ＭＨｚ画像」を読み出し、図６に示すように、「２ＭＨｚ画像」の輝度と「４ＭＨｚ画像」の輝度の比をピクセルごとに算出して、カラーマップにした減衰画像生成する。そして、解析部１７２は、生成した減衰画像を「４ＭＨｚ画像」に重畳させる。
【００５０】
図４に戻って、ノイズ領域抽出部１７３は、信号取得部１７１によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部１７２による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。具体的には、ノイズ領域抽出部１７３は、ノイズ画像と、ノイズ画像に対応する周波数の画像とを画像メモリ２６から読み出し、ノイズ画像における輝度と、ノイズ画像に対応する周波数の画像の輝度とをピクセルごとに比較し、輝度が同程度である場合に、ノイズ画像に対応する周波数のＢモード画像の輝度がノイズに起因する輝度であると判定して、当該ピクセルを抽出する。なお、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出されたピクセルの情報は、画像メモリ２６によって記憶される。
【００５１】
図７は、第１の実施形態に係るノイズ領域抽出部１７３による処理の一例を説明するための図である。図７においては、図５に示す「４ＭＨｚ画像」と「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」とを用いる場合について示す。なお、図７においては、説明のためにＢモード画像を示すが、実際には、ノイズ領域抽出部１７３による処理は、装置内で実行されるものであり、観察者に対して表示されるものではない。
【００５２】
例えば、ノイズ領域抽出部１７３は、図７に示すように、「４ＭＨｚ画像」の輝度と、「４ＭＨｚ送受信条件に対するノイズ画像」の輝度とをピクセルごとに比較して、輝度が同一であるピクセルを抽出する。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、図７に示すように、すべてのピクセルに対して比較処理を行い、同輝度であるすべてのピクセルを「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」として抽出する。
【００５３】
図４に戻って、表示制御部１７４は、ノイズ領域抽出部１７３によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する。具体的には、表示制御部１７４は、画像メモリによって記憶された減衰画像及び低Ｓ／Ｎ領域を示すピクセルの情報を読み出し、減衰画像と低Ｓ／Ｎ領域を示すピクセルの情報とをモニタ３０にて表示させる。
【００５４】
図８は、第１の実施形態に係る表示制御部１７４による処理の一例を説明するための図である。図８においては、図６の（Ｃ）に示す「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」と、図７の（Ｃ）に示す「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」とを用いる場合について示す。
【００５５】
例えば、表示制御部１７４は、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、解析部１７２によって生成され、画像メモリ２６に記憶された「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」と、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出され、画像メモリ２６に記憶された「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」を読み出す。そして、表示制御部１７４は、図８の（Ｃ）に示すように、「４ＭＨｚ画像と減衰画像との重畳画像」に「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させる。
【００５６】
例えば、観察者は、図８の（Ｃ）に示す重畳画像を観察する場合に、「４ＭＨｚ画像内の低Ｓ／Ｎ領域」が重畳された「減衰画像」の領域は信頼性が低いと判断することが可能である。一例を挙げると、「減衰画像」において同程度の深度で色が異なる領域であっても、「低Ｓ／Ｎ領域」が重畳されている場合には、観察者は、信頼性が低いと判断して、診断に用いないようにすることが可能である。
【００５７】
次に、図９を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図９は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、操作者から開始指示を受付けると（ステップＳ１０１肯定）、信号取得部１７１は、送信信号がＯＦＦの状態で、超音波受信ユニット１２０にノイズ信号を受信させる（ステップＳ１０２）。
【００５８】
さらに、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち１番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ１０３）。そして、信号取得部１７１は、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち２番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ１０４）。
【００５９】
その後、解析部１７２は、１番目の信号と２番目の信号との差（比）から減衰画像を生成する。（ステップＳ１０５）。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、ノイズ信号とノイズ信号に対応する超音波信号とから低Ｓ／Ｎ領域を抽出する（ステップＳ１０６）。
【００６０】
続いて、表示制御部１７４は、解析部１７２によって生成された減衰画像上に、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出された低Ｓ／Ｎ領域を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させ（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００６１】
なお、開始指示を受付けるまで、超音波診断装置１は、待機状態である（ステップＳ１０１否定）。また、上述した手順では、ノイズ信号を取得した後に、異なる周波数の超音波信号を送受信する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、異なる周波数の超音波信号を送受信した後に、ノイズ信号を取得する場合であってもよい。また、図９においては、減衰画像を生成した後に低Ｓ／Ｎ領域を抽出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、低Ｓ／Ｎ領域を抽出した後に減衰画像を生成する場合であってもよく、或いは、減衰画像の生成と低Ｓ／Ｎ領域の抽出とを同時に平行して実行する場合であってもよい。
【００６２】
上述したように、第１の実施形態によれば、解析部１７２が、超音波プローブ１０によって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する。信号取得部１７１が、解析部１７２によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する。ノイズ領域抽出部１７３が、信号取得部１７１によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、位置ごとに、解析部１７２による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する。表示制御部１７４が、ノイズ領域抽出部１７３によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置をモニタ３０にて表示させるように制御する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、観察者に対してノイズ領域を提示することができ、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、信号取得部１７１は、超音波プローブ１０から送信される超音波を停止させた状態で、被検体内の各位置からの受信信号をノイズ信号の情報として取得する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、現に行っている被検体のノイズを簡易に、かつ、精度よく取得することを可能にする。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、解析部１７２は、被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した減衰画像を生成する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、減衰画像に断面の組織に固有な周波数依存性減衰を反映させることができ、精度の高い解析を行うことを可能にする。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、リアルタイムにノイズ信号を取得する場合について説明した。第２の実施形態では、予めノイズ信号の情報を取得しておき、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、ノイズ信号の情報を読み出す場合について説明する。なお、第２の実施形態では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。第２の実施形態においては、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、ノイズ信号の情報を読み出す制御部を、信号取得部１７１ａとして説明する。すなわち、信号取得部１７１ａは、図４に示す信号取得部１７１に新たな処理が追加されたものである。
【００６６】
信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０における超音波の送受信条件ごとに予め取得されたノイズ信号の情報を記憶する記憶部１８０から、現に行われる超音波の送受信条件に対応するノイズ信号の情報を取得する。具体的には、信号取得部１７１ａは、低Ｓ／Ｎ領域が抽出される際に、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件に対応付けられて記憶されたノイズ信号の情報を取得する。
【００６７】
図１０は、第２の実施形態に係る信号取得部１７１ａによって取得されるノイズ信号の一例を示す図である。なお、図１０に示す情報は、操作者によって予め取得され、記憶部１８０に記憶される。例えば、第２の実施形態に係る信号取得部１７１ａによって取得されるノイズ信号は、図１０に示すように、「周波数」、「送信フォーカス」、「ゲイン」などの送受信条件ごとに対応付けられて記憶される。記憶部１８０によって記憶されるノイズ信号としては、例えば、送受信条件ごとのノイズ画像である。
【００６８】
信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件を取得して、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ信号を記憶部１８０から読み出す。具体的には、信号取得部１７１ａは、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ画像を読み出す。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、低Ｓ／Ｎ領域を抽出する際に、信号取得部１７１ａによって読み出されたノイズ画像を用いる。
【００６９】
次に、図１１を用いて、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１においては、操作者から開始指示を受付けると（ステップＳ２０１肯定）、信号取得部１７１ａは、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち１番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ２０２）。
【００７０】
そして、信号取得部１７１ａは、超音波送信ユニット１１０及び超音波受信ユニット１２０に、異なる周波数のうち２番目の周波数で超音波信号を送受信させる（ステップＳ２０３）。さらに、信号取得部１７１ａは、送受信条件に対応したノイズデータ（ノイズ画像）を記憶部１８０から読み出す（ステップＳ２０４）。
【００７１】
その後、解析部１７２は、１番目の信号と２番目の信号との差（比）から減衰画像を生成する。（ステップＳ２０５）。そして、ノイズ領域抽出部１７３は、信号取得部１７１ａによって読み出されたノイズ信号とノイズ信号に対応する超音波信号とから低Ｓ／Ｎ領域を抽出する（ステップＳ２０６）。
【００７２】
続いて、表示制御部１７４は、解析部１７２によって生成された減衰画像上に、ノイズ領域抽出部１７３によって抽出された低Ｓ／Ｎ領域を重畳させた重畳画像をモニタ３０に表示させ（ステップＳ２０７）、処理を終了する。
【００７３】
なお、開始指示を受付けるまで、超音波診断装置１は、待機状態である（ステップＳ２０１否定）。また、上述した手順では、異なる周波数の超音波信号を送受信した後に、ノイズ信号を読み出す場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、ノイズ信号を読み出した後に、異なる周波数の超音波信号を送受信する場合であってもよい。また、図１１においては、減衰画像を生成した後に低Ｓ／Ｎ領域を抽出する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、低Ｓ／Ｎ領域を抽出した後に減衰画像を生成する場合であってもよく、或いは、減衰画像の生成と低Ｓ／Ｎ領域の抽出とを同時に平行して実行する場合であってもよい。
【００７４】
上述したように、第１の実施形態によれば、信号取得部１７１ａは、超音波プローブ１０から送受信された周波数が異なる複数の超音波信号のうち、高周波となる超音波信号の送受信条件を取得して、取得した送受信条件と同一の送受信条件に対応付けられたノイズ信号を記憶部１８０から読み出す。従って、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、解析を行う際の処理負荷を低減させることを可能にする。
【００７５】
（第３の実施形態）
さて、これまで第１及び２の実施形態について説明したが、上述した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００７６】
（１）変形例１
上述した第１及び第２の実施形態では、超音波信号の減衰量による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明した。変形例１では、超音波信号の信号強度の確率密度分布による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明する。具体的には、診断領域から受信された受信信号の信号強度から確率密度分布曲線を算出し、診断部位が健常な場合の理論値の確率密度分布曲線（例えば、レイリー分布など）と比較することで、診断領域に含まれる異常な構造物の含有量を定量する手法に本願発明を適用する場合について説明する。
【００７７】
ここで、変形例１では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。変形例１においては、超音波信号の信号強度の確率密度分布により組織の性状を解析する制御部を、解析部１７２ａとして説明する。すなわち、解析部１７２ａは、図４に示す解析部１７２に新たな処理が追加されたものである。
【００７８】
解析部１７２ａは、被検体における診断部位から受信された受信信号の信号強度の確率密度分布を算出し、算出した確率密度分布と診断部位が健常である場合の受信信号の信号強度から算出された理論値の確率密度分布との差を算出する。具体的には、解析部１７２ａは、診断領域から受信された受信信号の信号強度を取得し、診断領域における信号強度の分散値及び平均値から確率密度分布を算出する。ここで、操作者に対して、低Ｓ／Ｎ領域を表示することで、操作者は、高Ｓ／Ｎの領域から診断領域を抽出することができる。すなわち、解析部１７２ａによって算出される確率密度分布は信頼性の高いものとなる。
【００７９】
そして、解析部１７２ａは、診断領域の確率密度分布曲線と、理論値の確率密度分布曲線とを算出する。表示制御部１７４は、解析部１７２ａによって算出された確率密度分布曲線をモニタ３０に表示させる。操作者は、モニタ３０に表示された２つの確率密度分布曲線間の逸脱度合いから診断領域に含まれる異常な構造物の量を推定することができる。例えば、肝硬変は進行度合いに伴って、解剖学的に結節の数や大きさが共に増大する。上述した変形例１の手法を用いることより、このような結節の数や大きさの増大に関して、信頼性の高い診断を行うことが可能になる。
【００８０】
（２）変形例２
上述した変形例１では、超音波信号の信号強度の確率密度分布による組織性状の解析に本願発明を用いる場合について説明した。変形例２では、組織ドプラやエラストグラフィによる組織性状の解析に本願発明を適用する場合について説明する。
【００８１】
ここで、変形例２では、図４に示す第１の実施形態に係る制御部１７０と同一の構成を有する。変形例２においては、組織ドプラやエラストグラフィにより組織性状を解析する制御部を、解析部１７２ｂとして説明する。すなわち、解析部１７２ｂは、図４に示す解析部１７２に新たな処理が追加されたものである。
【００８２】
解析部１７２ｂは、複数フレームのドプラデータを用いて前記被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析する。具体的には、解析部１７２ｂは、ドプラ処理ユニット１３２によって生成されたドプラデータを用いて被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析する。例えば、解析部１７２ｂは、ドプラデータに含まれる速度成分、分散成分、パワー成分を用いてピクセルごとの所定の位相における座標を算出し、算出したピクセルごとの各位相における座標から組織の歪みを算出する。
【００８３】
解析部１７２ｂは、算出した歪みを組織の硬さ、或いは、弾性率としたカラーマップを生成させる。表示制御部１７４は、解析部１７２ｂによって生成されたカラーマップをモニタ３０にて表示させる。ここで、低Ｓ／Ｎ領域を異なる色で表示させることで、操作者は、信頼性の高い領域のみを対象として解析を行うことが可能である。
【００８４】
（３）ノイズ画像
上述した第１及び第２の実施形態では、高周波の超音波信号に対応するノイズ画像を取得する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、高周波の超音波信号に対応するノイズ画像に加えて、低周波の超音波信号に対応するノイズ画像を取得する場合であってもよい。
【００８５】
（４）利用する信号
上述した第１及び第２の実施形態では、Ｂモード処理ユニットによって生成されたＢモードデータを用いてＢモード画像を生成し、生成したＢモード画像を用いて解析する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、超音波受信ユニットによって生成された生データ、或いは、Ｂモードデータを用いる場合であってもよい。
【００８６】
以上説明したとおり、第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態によれば、本実施形態の超音波診断装置は、エコー信号に含まれる物理的情報を利用した解析において、信頼性が高い領域についてのみ解析対象とすることを可能にする。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 超音波診断装置
１００ 装置本体
１１０ 超音波送信ユニット
１２０ 超音波受信ユニット
１３１ Ｂモード処理ユニット
１３２ ドプラ処理ユニット
１４０ 画像生成ユニット
１５０ 画像メモリ
１６０ 画像合成部
１７０ 制御部
１７１、１７１ａ 信号取得部
１７２，１７２ａ、１７２ｂ 解析部
１７３ ノイズ領域抽出部
１７４ 表示制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する解析手段と、
前記解析手段によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、前記位置ごとに、前記解析手段による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記超音波プローブからの超音波の送信を停止させた状態で、前記被検体内の各位置からの受信信号を前記ノイズ信号の情報として取得する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】
前記取得手段は、前記超音波プローブにおける超音波の送受信条件ごとに予め取得されたノイズ信号の情報を記憶する記憶部から、現に行われる超音波の送受信条件に対応するノイズ信号の情報を取得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】
前記解析手段は、前記被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記解析手段は、前記被検体における診断部位から受信された受信信号の信号強度の確率密度分布を算出し、算出した確率密度分布と前記診断部位が健常である場合の受信信号の信号強度から算出された理論値の確率密度分布との差を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記解析手段は、複数フレームのドプラデータを用いて前記被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波プローブによって被検体内に送信された超音波が反射された位置の組織性状を、当該超音波の受信信号に基づいて解析する解析手段と、
前記解析手段によって解析された位置ごとのノイズ信号の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得されたノイズ信号の情報に基づいて、前記位置ごとに、前記解析手段による解析に用いられた受信信号がノイズ信号であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によってノイズ信号であると判定された場合に、当該判定された位置を表示部にて表示させるように制御する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記超音波プローブからの超音波の送信を停止させた状態で、前記被検体内の各位置からの受信信号を前記ノイズ信号の情報として取得する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】
前記取得手段は、前記超音波プローブにおける超音波の送受信条件ごとに予め取得されたノイズ信号の情報を記憶する記憶部から、現に行われる超音波の送受信条件に対応するノイズ信号の情報を取得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】
前記解析手段は、前記被検体内の位置に対して周波数の異なる複数の超音波を送信することによって得られた複数の受信信号を用いて、周波数の違いに起因する受信信号の減衰量の差を反映した信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記解析手段は、前記被検体における診断部位から受信された受信信号の信号強度の確率密度分布を算出し、算出した確率密度分布と前記診断部位が健常である場合の受信信号の信号強度から算出された理論値の確率密度分布との差を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記解析手段は、複数フレームのドプラデータを用いて前記被検体内の局所における移動量、速度又は当該局所の固さを解析することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５８７６（Ｐ２０１３−５８７６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９６５４（Ｐ２０１１−１３９６５４）
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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