JP2014124220A - 超音波診断装置、組織弾性測定方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置において、被検体の組織弾性測定を行う際に、画像の歪みに起因する組織弾性測定の精度低下を防止する。
【解決手段】被検体の組織弾性を測定する際に、被検体を複数に分割して音速の設定を行い、圧電素子アレイが出力した受信信号を設定した音速に基づいてを処理し、設定した音速に基づいて処理された受信信号を用いて、組織弾性測定を行うことにより、前記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波診断装置に関する。具体的には、被検体の組織弾性測定を行う超音波診断装置、組織弾性測定方法およびプログラムに関する。

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、超音波の送受信を行う圧電素子を配列してなる圧電素子アレイを有する超音波プローブ（超音波探触子 以下、プローブとする）と、診断装置本体とを有して構成される。
超音波診断装置では、プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーをプローブで受信して、その受信信号を診断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。

超音波プローブの圧電素子アレイでは、１回の超音波ビームの送信による超音波エコーを、複数の圧電素子で受信する。従って、同じ反射点で反射された超音波エコーであっても、各圧電素子に入射するまでの時間は、圧電素子の位置によって異なる。
そのため、超音波診断装置では、超音波プローブが出力した受信信号に対して、各圧電素子毎に、位置等に応じた遅延時間を用いて遅延補正を行って、加算（整合加算）を行うことにより、歪みの無い適正な超音波画像を生成している。

ところで、近年では、超音波診断装置によって生体組織の弾性を測定する、生体の組織弾性測定（エラストグラフィ）が実用化されている。
生体内の硬い組織は圧迫によって変形し難いのに対し、柔らかい組織ほど、圧迫によって大きく変形する。超音波診断装置により組織弾性測定では、例えば、超音波プローブによって被検体を圧迫して、圧迫の前後の超音波画像、あるいは、圧迫の程度の違う２つの超音波画像の相関（圧迫による被検体の同一部位の変位）を利用して、組織内部の弾性を測定する（特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。

特表２００１−５１９６７４号公報 特開２０１０−６９００６号公報 特許第４２２１５５５号公報

このような超音波診断装置による組織弾性測定において、圧迫前後の超音波画像や圧迫の程度が異なる超音波画像において、いずれかの超音波画像が歪んでいると、得られる組織弾性の測定結果にも、この歪みの影響が出てしまい、正確な診断を行うことができなくなってしまう。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、超音波診断装置によって、正確に被検体の組織弾性を測定することができる超音波診断装置、組織弾性測定方法およびプログラムを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイと、
圧電素子アレイによる超音波の送受信を制御する制御手段と、
圧電素子アレイが出力した受信信号を記憶する記憶部と、
被検体を複数の領域に分割し、記憶部が記憶した受信信号を用いて、分割領域毎に音速を設定する音速設定手段と、
圧電素子アレイが出力した受信信号もしくは記憶部から読み出した受信信号を、分割領域毎の音速に基づいて処理して、超音波画像を生成する画像生成手段と、
画像生成手段が処理した受信信号を用いて、被検体の組織弾性を演算する組織弾性演算手段と、
画像表示手段とを有し、
組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際には、制御手段は、音速設定手段が音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を圧電素子アレイに行わせ、
また、音速設定手段は、音速設定用の超音波の送受信で得られた受信信号を用いて、被検体の各分割領域の音速を設定し、
さらに、組織弾性演算手段は、音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて画像生成手段が処理した受信信号を用いて、被検体の組織弾性の演算を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。

このような本発明の超音波診断装置において、組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際に、画像生成手段は、音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて、圧電素子アレイが出力した受信信号を処理して、超音波画像を生成するのが好ましい。
また、組織弾性演算手段が演算した組織弾性の演算結果と、画像生成手段が生成した超音波画像とを、表示手段に表示するのが好ましい。
また、表示手段が、組織弾性の演算結果と超音波画像とを重畳した画像の表示、組織弾性の演算結果と超音波画像との並列表示、組織弾性の演算結果と超音波画像とを重畳した画像および超音波画像の並列表示、ならびに、組織弾性の演算結果と超音波画像とを重畳した画像および組織弾性の演算結果の並列表示の、少なくとも１つを行うのが好ましい。 また、圧電素子アレイの変位を検出する変位検出手段を有し、組織弾性演算手段が被検体の組織弾性を演算する際に、変位検出手段が圧電素子アレイの変位が無いことを検出した場合には、制御手段は、圧電素子アレイに音速設定用の超音波の送受信を行わせず、組織弾性演算手段および画像生成手段は、直前に音速設定手段が設定した被検体の音速に基づいて、受信信号の処理を行うのが好ましい。
また、変位検出手段が、超音波診断装置の超音波探触子に設けられた圧力検出手段、圧電素子アレイの変位を検出する変位センサ、および、画像生成手段で処理された受信信号の画像解析手段の少なくとも１つであるのが好ましい。
また、組織弾性演算手段は、音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、もしくは、音速設定用の超音波の送受信の直後に行った超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、被検体の組織弾性を演算するのが好ましい。
さらに、画像生成手段は、組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際には、音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、もしくは、音速設定用の超音波の送受信の直後に行った超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、超音波画像の生成を行うのが好ましい。

また、本発明の組織弾性測定方法は、超音波診断装置によって被検体の組織弾性を測定するに際し、超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイに、被検体の音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を行わせて、
この音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号から、被検体を複数に分割した各分割領域毎に音速を設定し、
圧電素子アレイが出力した受信信号を、音速設定用の超音波の送受信によって設定した音速に基づいて処理して、この処理によって得られた受信信号を用いて、被検体の組織弾性を演算することを特徴とする組織弾性測定方法を提供する。

このような本発明の組織弾性測定方法において、さらに、圧電素子アレイが出力した受信信号を、音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて処理して、超音波画像を生成するのが好ましい。

さらに、本発明のプログラムは、超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイに、被検体の音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を行わせるステップ、
この音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号から、被検体を複数に分割した各分割領域毎に音速を設定するステップ、および、
圧電素子アレイが出力した受信信号を、音速設定用の超音波の送受信によって設定した音速に基づいて処理して、この処理によって得られた受信信号を用いて、被検体の組織弾性を演算するステップを、コンピュータに実施させるプログラムを提供する。

このような本発明のプログラムにおいて、さらに、圧電素子アレイが出力した受信信号を、音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて処理して、超音波画像を生成するステップを実施するのが好ましい。

このような本発明によれば、組織弾性測定に用いられる超音波画像（音線信号）が、圧迫された被検体における適正な音速に基づいて生成される。すなわち、組織弾性を測定するための超音波画像の全てに、適正な音速に基づく遅延補正が施される。好ましくは、組織弾性測定中に、圧迫された被検体における適正な音速に基づいて生成された高画質な超音波画像を、組織弾性の測定結果と共に表示する。
そのため、本発明によれば、正確な組織弾性の測定結果、あるいはさらに、高画質な超音波画像を用いて、精度の高い診断を行うことができる。

本発明の超音波診断装置を概念的に示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置における組織弾性測定を説明するための概念図である。

以下、本発明の超音波診断装置、組織弾性測定方法およびプログラムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の組織弾性測定方法を実施する、本発明の超音波診断装置の一例をブロック図で概念的に示す。

図１に示すように、超音波診断装置１０は、圧電素子アレイ１４を有する超音波プローブ１２（以下、プローブ１２とする）を有する。
プローブ１２の圧電素子アレイ１４には、送信回路１６および受信回路１８が接続されている。受信回路１８には、信号処理部２０、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）２４、画像処理部２６、表示制御部２８および表示部３０が、順次、接続される。画像処理部２６には、画像メモリ３２が接続されている。
信号処理部２０、ＤＳＣ２４、画像処理部２６および画像メモリ３２によって、超音波画像生成部５０が構成される。

信号処理部２０、画像処理部２６、表示制御部２８および画像メモリ３２には、弾性演算部３４が接続されている。
また、受信回路１８および信号処理部２０には受信データメモリ３６が接続され、画像メモリ３２および信号処理部２０に音速設定部４０が接続されている。
さらに、送信回路１６、受信回路１８、信号処理部２０、ＤＳＣ２４、表示制御部２８、弾性演算部３４、受信データメモリ３６および音速設定部４０に制御部４２が接続される。この制御部４２には、操作部４６と格納部４８が、それぞれ接続されている。

図示例において、送信回路１６、受信回路１８、超音波画像生成部５０、表示制御部２８、表示部３０、弾性演算部３４、受信データメモリ３６、音速設定部４０、制御部４２、操作部４６および格納部４８は、超音波診断装置１０の診断装置本体を構成する。
このような診断装置本体は、例えば、コンピュータ等を利用して構成される。

圧電素子アレイ１４は、１次元または２次元に配列された複数の圧電素子（超音波トランスデューサ）を有している。これらの圧電素子は、それぞれ、送信回路１６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。
圧電素子は、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。圧電体としては、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が例示される。

このような振動子の電極に、パルス状また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また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、振動子は、超音波を受信することで伸縮して電気信号を発生する。この電気信号は、超音波の受信信号として、圧電素子（圧電素子アレイ１４）から出力される。

送信回路１６は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、制御部４２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、圧電素子アレイ１４から送信される超音波が目的とする超音波ビームを形成するように、それぞれの遅延量を調節して、駆動信号を複数の圧電素子に供給する。
受信回路１８は、圧電素子アレイ１４の各圧電素子から送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、受信チャンネル数のデジタル化された受信データを生成する。

信号処理部２０は、音速設定部４０から入力される音速（後述する設定音速および最適音速）に基づいて、受信回路１８で生成された受信データにそれぞれの遅延補正を施して遅延補正データを生成し、これらの遅延補正データを加算（整合加算）して受信フォーカス処理を行う。この処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（音線データ）が生成される。
さらに、信号処理部２０は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、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（超音波画像）を生成する。

ＤＳＣ２４は、信号処理部２０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２６は、ＤＳＣ２４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２８に出力する、あるいは画像メモリ３２に格納する。
前述のように、これら信号処理部２０、ＤＳＣ２４、画像処理部２６および画像メモリ３２により超音波画像生成部５０が形成されている。

表示制御部２８は、画像処理部２６によって画像処理が施されたＢモード画像信号や操作部４６によって入力された各種の情報、さらには、弾性演算部３４による弾性測定結果等に基づいて、表示部３０に超音波診断画像や弾性測定の結果等を表示させる。
表示部３０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２８の制御の下で、超音波診断画像を表示する。なお、本例において、表示制御部２８および表示部３０は、カラー画像が表示可能なものである。

弾性演算部３４は、被検体の弾性測定を行う際に、被検体の圧迫前後の２つの超音波画像や、圧迫の程度が異なる２つの超音波画像に関して、信号処理部２０が生成した音線信号の相互相関を取って、被検体の組織弾性を演算する。
なお、本発明において、弾性演算部３４における組織弾性の演算方法は、被検体の圧迫前後の超音波画像や、圧迫の程度が異なる超音波画像を用い、各画像の相関を取って被検体の組織弾性を演算する公知の方法が、全て、利用可能である。

受信データメモリ３６は、受信回路１８から出力される受信データを順次格納すると共に、信号処理部２０で生成された遅延補正データを格納する。

音速設定部４０は、被検体（被検体内）の音速である最適音速を設定するものである。
本発明において、音速設定部４０は、被検体内を複数に分割して、各分割領域毎に最適音速を設定する。また、音速設定部４０は、一例として、信号処理部２０に所定の設定音速を与え、かつ、設定音速を変化させて、超音波画像生成部５０でＢモード画像信号を生成させ、生成した各Ｂモード画像を解析して、画像のコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速を、被検体の各分割領域の最適音速として設定する。

制御部４２は、操作者により操作部４６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。
操作部４６は、操作者が入力操作を行うためのもので、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４８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、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、信号処理部２０、ＤＳＣ２４、画像処理部２６、表示制御部２８および音速設定部４０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。

以下、超音波診断装置１０における被検体の組織弾性測定の作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。また、本発明のプログラムは、コンピュータに、以下に示す本発明の組織弾性測定方法を実施させるプログラムである。

超音波診断装置１０には、被検体の組織弾性を測定する弾性測定モードが設定されている。超音波診断装置１０は、操作部４６による操作や選択によって、弾性測定モードとなると、被検体の組織弾性の測定を行う。

弾性測定モードになると、制御部４２は、圧電素子アレイ１４に、音速（最適音速）を設定（再設定／更新）するための超音波の送受信と、超音波画像の生成および組織弾性測定のための超音波の送受信とを、所定の周期で交互に行わせるように、送信回路１６および受信回路１８に指示を出す。
以下の説明では、便宜的に、音速を設定するための超音波の送受信を、音速設定用の送受信、超音波画像の生成および組織弾性測定のための超音波の送受信を、出力用の送受信とも言う。

また、組織弾性の測定は、プローブ１２によって、被検体を圧迫することで行う。
従って、組織弾性モードでは、操作者（医師）は、例えば表示部３０への表示等に応じて、図２に概念的に示すように、プローブ１２によって、徐々に、被検体Ｍを圧迫する。

出力用の送受信では、生成する１本の音線信号（アジマス方向の或る位置）に対して、例えば、所定の焦点を有する１回、あるいは、焦点（深度方向の焦点の位置）が異なる２回の送受信を行うとする。
これに対して、超音波診断装置１０において、音速設定用の送受信では、生成する１本の音線信号に対して、出力用の送受信よりも多数回の、互いに焦点が異なる超音波の送受信を行う。あるいはさらに、音線信号の数（アジマス方向の音線密度）も、出力用の送受信よりも、多くしてもよい。
なお、本発明においては、超音波画像の生成および組織弾性測定のための超音波の送受信（出力用の送受信）と、組織弾性測定を行わない、通常の超音波画像を生成のみのための超音波の送受信とでも、１つの音線信号に対応する焦点の数や、音線信号の数を変えてもよい。

図２に、音速設定用の送受信の一例を概念的に併記する。
図２においては、被検体Ｍに示す実線は、生成する音線信号（すなわち、生成する走査ライン）を示す。また、この音線信号中の点は、送信した超音波ビームの焦点を示す。すなわち、この音速設定用の送受信では、１本の音線信号を生成するために、互いに焦点が異なる５回の超音波ビームの送受信を行う。

このような音速設定用の送受信によって、圧電素子アレイ１４の各圧電素子が出力した受信信号は、受信回路１８で増幅およびＡ／Ｄ変換を施されて受信データとされて、順次、受信データメモリ３６に記憶される。
一方、音速設定部４０は、信号処理部２０に、第１の設定音速Ｓ１を供給する。
信号処理部２０は、受信データメモリ３６に記憶された受信データを読み出し、供給された設定音速Ｓ１に基づいて遅延補正を施して遅延データを生成し、この遅延データを加算して受信フォーカス処理を行って音線信号を生成する。信号処理部２０は、さらに、音線信号に減衰補正および包絡線検波処理を施すことで、Ｂモード画像信号を生成する。
このＢモード画像信号は、ＤＳＣ２４でラスター変換され、次いで、画像処理部２６で各種の画像処理が施された後、音速設定用のＢモード画像信号として、画像メモリ３２に格納される。

音速設定部４０から与えられた第１の設定音速Ｓ１に対応するＢモード画像信号が画像メモリ３２に格納されると、音速設定部４０は、第１の設定音速Ｓ１から所定量だけ値を変化させた第２の設定音速Ｓ２を信号処理部２０に供給する。
このようにして、音速設定部４０から複数の設定音速Ｓ１〜Ｓｎが、順次、信号処理部２０に与えられ、これらの設定音速Ｓ１〜Ｓｎに対応するＢモード画像信号がそれぞれ超音波画像生成部５０で生成されて画像メモリ３２に格納される。
設定音速Ｓ１〜Ｓｎに対応するＢモード画像信号が画像メモリ３２に格納されると、音速設定部４０は、画像メモリ３２に格納されたＢモード画像信号の解析を行い、画像のコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速を、現在（例えば、図２に示す変位０、変位１および変位２のいずれかの状態）における被検体の最適音速として設定する。

この最適音速の設定は、被検体（超音波画像）を複数に分割した分割領域毎にＢモード画像信号の解析を行い、分割領域毎に行われる。すなわち、各分割領域毎に、最も画像のコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速が選択され、最適音速として設定される。
図示例においては、一例として、被検体を超音波ビームの焦点を中心とする，方位方向および音線に平行な格子状に分割して、各分割領域毎に、最適音速を設定する。すなわち、最適音速は、音速設定用の送受信で形成する各焦点に対応して、設定される。
従って、この最適音速とは、分割領域から圧電素子までが均一であると見なした被検体内における分割領域から圧電素子までの間の音速、言い換えると、分割領域から圧電素子までの間の被検体内の平均音速である。

なお、最適音速を設定する被検体の分割、すなわち、音速設定用の送受信で形成する焦点は、要求される組織弾性の測定精度、要求される画質や処理速度等に応じて、適宜、設定すればよい。
好ましくは、生成する超音波画像の全ての画素に対応して同じ位置に焦点を生成する。あるいは、超音波画像の３画素に対して１点、９画素に対して１点など、適宜設定した画素数に対して１つの焦点を設定してもよい。あるいは、１０等分や２０等分など、超音波画像を、適宜設定した数で等分して、分割領域を設定してもよい。
さらに、分割領域の数、１本の走査ラインに対する焦点の数などを、操作者が設定できるようにしてもよく、また、これらを、モードの選択等によって設定できるようにしてもよい。

なお、被検体の音速の設定方法は、この方法に限定はされず、超音波診断装置や超音波画像生成方法で実施されている公知の音速設定方法が、各種、利用可能である。

また、超音波診断装置１０において、組織弾性の測定時以外では、音速の設定（再設定／更新）は、適宜、設定された所定のタイミングで行う。
この最適音速の設定のタイミングは、各種のタイミングが利用可能である。例えば、診断開始時に設定する、所定フレーム数毎に設定する、プローブ１２が所定の距離以上移動した場合に設定する、プローブ１２が所定時間以上停止した場合に設定する等のタイミングが例示される。

音速設定部４０が設定した、各分割領域の最適音速は、各分割領域と対応付けされて、信号処理部２０に供給され、記憶される。あるいは、最適音速は、同様に各分割領域と対応付けされて、格納部４８に記憶され、制御部４２が読み出して、信号処理部２０に供給するようにしてもよい。

前述のように、弾性測定モードでは、音速設定用の送受信と、出力用の送受信とが、所定の周期で交互に行われる。
音速設定用の送受信の後、出力用の送受信が行われ、圧電素子アレイ１４が出力用の送受信による受信信号を出力する。この受信信号は、同様に、受信回路１８で処理されて受信データとされ、信号処理部２０に供給される。あるいは、必要に応じて、受信データを受信データメモリ３６に記憶してもよく、また、受信データメモリ３６から、信号処理部２０が受信データを読み出して、以下の処理を行っても良い。

受信データを取得した信号処理部２０は、記憶している、直前の音速設定用の送受信で設定すなわち更新された各分割領域の最適音速に基づいて、受信データに、それぞれに応じた遅延補正を施して遅延補正データを生成する。
次いで、信号処理部２０は、生成した遅延補正データを加算して受信フォーカス処理を行い、音線信号を生成する。
信号処理部２０は、生成した音線信号を、弾性演算部３４に供給する。さらに、信号処理部２０は、この音線信号に、減衰補正および包絡線検波処理を施し、Ｂモード画像信号を生成する。

信号処理部２０が生成したＢモード画像信号は、ＤＳＣ２４でラスター変換され、画像処理部２６で所定の画像処理が施され、表示に対応するＢモード画像信号が生成される。

ここで、前述のように、弾性測定モードでは、音速設定用の送受信と出力用の送受信とが、所定の周期で交互に行われ、超音波画像生成部５０は、直前の音速設定用の送受信で更新された最適音速に基づいて音線信号を生成し、Ｂモード画像信号を生成する。
また、弾性測定モードでは、例えば表示部３０への表示等に応じて、操作者は、図２に概念的に示すように、プローブ１２によって、徐々に、被検体Ｍを圧迫する。
さらに、直前の音速設定用の送受信で設定された最適音速に基づいて生成された、出力用の送受信による音線信号は、弾性演算部３４に供給される。

弾性演算部３４は、例えば、時間的に連続する２つの出力用の送受信から生成された音線信号について、音線信号上の画素の相関（音線信号における同一の部位の相関）から、被検体の組織弾性を演算する。
なお、この組織弾性の演算は、圧迫の程度が異なる超音波画像（音線信号）の相関をとって、組織弾性を演算する公知の方法が利用可能であるのは、前述のとおりである。

例えば、弾性演算部３４は、図２に示す変位０の状態における出力用の送受信から生成された音線信号と、次の出力用の送受信で生成された、変位１の状態における音線信号との相関から、変位１の状態における組織弾性を演算する。
次いで、弾性演算部３４は、変位１の状態における音線信号と、次の出力用の送受信で生成された、変位２の状態における音線信号との相関から、変位２の状態における組織弾性を演算する。
以下、同様に、弾性演算部３４は、順次、或る出力用の送受信で生成された音線信号と、その次の出力用の送受信で生成された音線信号との相関を取って、この次の出力用の送受信を行った状態における、被検体の組織弾性を演算する。

なお、組織弾性の演算は、時間的に連続する２つの出力用の送受信から生成された音線信号を用いて演算するのに限定はされず、適宜、設定された所定間隔の出力用の送受信で生成された音線信号（超音波画像）を用いて、組織弾性を演算してもよい。

弾性演算部３４は、組織弾性の演算結果すなわち組織弾性の測定結果を、対応する音線信号と対応付けして、画像メモリ３２、画像処理部２６、および、表示制御部２８の少なくとも１箇所に送る。

組織弾性の測定結果を受けた画像メモリ３２は、組織弾性を測定したＢモード画像信号に対応付して、組織弾性の測定結果を記憶する。
前述のように、画像処理部２６は、出力用の送受信による、表示に対応するＢモード画像を生成している。組織弾性の測定結果を受けた画像処理部２６は、さらに、組織弾性の測定結果を示す表示用画像の生成、および、組織弾性の測定結果を対応するＢモード画像に重畳した画像の生成の、少なくとも一方を行う。

組織弾性の測定結果は、一例として、カラースケールで表示する。
表示制御部２８は、組織弾性を示すカラースケール、および、画像処理部２６から供給されたＢモード画像や組織弾性の画像等を、表示部３０に表示させる。

超音波診断装置による組織弾性の測定は、被検体をプローブ１２で圧迫して行う。ここで、被検体内の音速は、圧迫状態に応じて異なる。すなわち、組織弾性の測定中では、被検体内の音速は、プローブ１２の圧迫に応じて変動する。そのため、従来の超音波診断装置による組織弾性の測定では、不適正な音速に基づいて歪んだ音線信号が生成されてしまい、組織弾性の測定結果が、この歪みに影響されてしまう。
これに対し、本発明においては、音速を更新（再設定）して、更新した音速を用いて音線信号（超音波画像）を生成し、この適正な音速で生成された音線信号を用いて、組織弾性の測定を行う。従って、本発明によれば、適正な音速に基づいて、被検体の組織弾性を正確に測定できる。
また、本発明においては、好ましくは、組織弾性の測定結果と共に、対応するＢモード画像（超音波画像）も生成するが、より好ましい態様として、このＢモード画像も、更新された音速に基づいて生成する。そのため、この態様によれば、正確な組織弾性と共に、適正な音速に基づいて生成されたＢモード画像を観察しながら、より正確な診断を行うことができる。

表示部３０における組織弾性の測定結果の表示は、組織弾性の測定結果のみでも良いが、好ましくは、Ｂモード画像と共に表示する。ここで、組織弾性の測定結果と、Ｂモード画像とは、各種の形態で表示できる。
例えば、組織弾性の測定結果と、対応するＢモード画像とを並列で表示してもよい。また、組織弾性の測定結果を、対応するＢモード画像に重畳して表示してもよい。また、組織弾性の測定結果を対応するＢモード画像に重畳した画像と、対応するＢモード画像とを並列で表示してもよい。さらに、組織弾性の測定結果と、組織弾性の測定結果を対応するＢモード画像に重畳した画像とを並列で表示してもよい。あるいは、これらの表示の２以上を、同時に行ってもよい。

ところで、弾性測定モードにおいて、プローブ１２による被検体の圧迫に変化が無い状態、すなわち、プローブ１２が変位していない状態では、被検体の音速にも殆ど変化は無いと考えられる。従って、この状態において、音速を更新するのは、無駄な演算を行う結果となり、また、フレームレートの低下の原因ともなる。
そのため、超音波診断装置１０においては、プローブ１２に変位検出手段を設けて、弾性測定モードにおいて、プローブ１２の変位に応じて超音波の送受信を制御してもよい。具体的には、弾性測定モードにおいて、プローブ１２すなわち圧電素子アレイ１４の変位を検出し、圧電素子アレイ１４の変位が無い状態では、音速設定用の送受信を行わず、出力用の送受信のみを所定の周期で行い、最後の更新で得られた音速に基づいて、前述の被検体の組織弾性の演算あるいはさらにＢモード画像の生成を行ってもよい。

圧電素子アレイ１４の変位検出手段としては、例えば、プローブ１２に圧力計を設けて、プローブ１２に掛かる圧力の変動から、圧電素子アレイ１４の変位を検出する方法が例示される。また、プローブ１２に加速度センサなどの変位センサを設け、この変位センサによる測定結果から、圧電素子アレイ１４の変位を検出する方法も、利用可能である。さらに、例示される。さらに、信号処理部２０が生成した音線信号や画像処理部２６が生成したＢモード画像を解析して、画像の変動等から、圧電素子アレイ１４の変位を検出する方法も、利用可能である。

以上の例では、弾性測定モードでは、音速設定用の送受信と出力用の送受信とを、交互に行い、音速設定用の送受信で得られた受信信号を用いて音速を更新し、出力用の送受信で得られた受信信号を用いて、組織弾性の測定とＢモード画像の生成とを行っている。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、弾性測定モードでは、音速設定用の送受信のみを行い、音速設定用の送受信で得られた受信信号を用いて、音速の更新、被検体の組織弾性の測定、および、Ｂモード画像の生成を行ってもよい。

すなわち、この態様においては、超音波診断装置１０が弾性測定モードとなると、圧電素子アレイ１４は音速設定用の送受信を、所定の周期で行う。
この送受信で得られた受信信号は、受信回路に１８で処理されて受信データとされ、受信データメモリ３６に記憶される。受信データが受信データメモリ３６に記憶されると、先と同様に、信号処理部２０が受信データを読み出して、音速設定部４０が音速の更新を行う。音速が更新、供給されたら、信号処理部２０が受信データメモリ３６から受信データを読み出し、更新された音速を用いて音線信号を生成し、これ以降は、先と同様に、弾性演算部３４が組織弾性を演算し、また、超音波画像生成部５０がＢモード画像を生成して、表示部３０に表示する。
あるいは、画質の点では不利になるが、フレームレートを向上するために、Ｂモード画像の生成のみ、直前に更新された音速ではなく、その前に更新された音速に基づいて行ってもよい。

また、本発明においては、組織弾性測定用の超音波の送受信と、弾性測定に対応する超音波画像を生成するための超音波の送受信とを、別々に、行ってもよい。この際において、超音波画像の生成は、直前に更新された音速に基づいて行うのが好ましい。

以上、本発明の超音波診断装置、組織弾性測定方法およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

医療現場等で各種の診断に用いられる超音波診断に、好適に利用可能である。

１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１２ プローブ
１４ 圧電素子アレイ
１６ 送信回路
１８ 受信回路
２０ 信号処理部
２６ 画像処理部
２８ 表示制御部
３０ 表示部
３２ 画像メモリ
３４ 弾性演算部
３６ 受信データメモリ
４０ 音速設定部
４２ 制御部
４６ 操作部
４８ 格納部
５０ 超音波画像生成部

Claims (12)

1. 超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイと、
   前記圧電素子アレイによる超音波の送受信を制御する制御手段と、
   前記圧電素子アレイが出力した受信信号を記憶する記憶部と、
   前記被検体を複数の領域に分割し、前記記憶部が記憶した受信信号を用いて、前記分割領域毎に音速を設定する音速設定手段と、
   前記圧電素子アレイが出力した受信信号もしくは前記記憶部から読み出した受信信号を、前記分割領域毎の音速に基づいて処理して、超音波画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段が処理した受信信号を用いて、被検体の組織弾性を演算する組織弾性演算手段と、
   画像表示手段とを有し、
   前記組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際には、前記制御手段は、前記音速設定手段が音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を前記圧電素子アレイに行わせ、
   また、前記音速設定手段は、前記音速設定用の超音波の送受信で得られた受信信号を用いて、前記被検体の各分割領域の音速を設定し、
   さらに、前記組織弾性演算手段は、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて前記画像生成手段が処理した受信信号を用いて、前記被検体の組織弾性の演算を行うことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際に、前記画像生成手段は、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて、前記圧電素子アレイが出力した受信信号を処理して、超音波画像を生成する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記組織弾性演算手段が演算した組織弾性の演算結果と、前記画像生成手段が生成した超音波画像とを、前記表示手段に表示する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記表示手段が、前記組織弾性の演算結果と前記超音波画像とを重畳した画像の表示、前記組織弾性の演算結果と前記超音波画像との並列表示、前記組織弾性の演算結果と前記超音波画像とを重畳した画像および前記超音波画像の並列表示、ならびに、前記組織弾性の演算結果と前記超音波画像とを重畳した画像および前記組織弾性の演算結果の並列表示の、少なくとも１つを行う請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記圧電素子アレイの変位を検出する変位検出手段を有し、
   前記組織弾性演算手段が被検体の組織弾性を演算する際に、前記変位検出手段が圧電素子アレイの変位が無いことを検出した場合には、前記制御手段は、前記圧電素子アレイに音速設定用の超音波の送受信を行わせず、前記組織弾性演算手段および前記画像生成手段は、直前に前記音速設定手段が設定した被検体の音速に基づいて、前記受信信号の処理を行う請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
6. 前記変位検出手段が、超音波診断装置の超音波探触子に設けられた圧力検出手段、前記圧電素子アレイの変位を検出する変位センサ、および、前記画像生成手段で処理された受信信号の画像解析手段の少なくとも１つである請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記組織弾性演算手段は、前記音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、もしくは、前記音速設定用の超音波の送受信の直後に行った超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、前記被検体の組織弾性を演算する請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
8. 前記画像生成手段は、前記組織弾性演算手段が組織弾性を演算する際には、前記音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、もしくは、前記音速設定用の超音波の送受信の直後に行った超音波の送受信によって得られた受信信号を用いて、前記超音波画像の生成を行う請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
9. 超音波診断装置によって被検体の組織弾性を測定するに際し、
   超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイに、前記被検体の音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を行わせて、
   この音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号から、前記被検体を複数に分割した各分割領域毎に音速を設定し、
   前記圧電素子アレイが出力した受信信号を、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定した音速に基づいて処理して、この処理によって得られた受信信号を用いて、前記被検体の組織弾性を演算することを特徴とする組織弾性測定方法。
10. さらに、前記圧電素子アレイが出力した受信信号を、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて処理して、超音波画像を生成する請求項９に記載の組織弾性測定方法。
11. 超音波を送信し、被検体によって反射された超音波エコーを受信して受信した超音波に応じた受信信号を出力する圧電素子を配列してなる圧電素子アレイに、前記被検体の音速を設定するための音速設定用の超音波の送受信を行わせるステップ、
    この音速設定用の超音波の送受信によって得られた受信信号から、前記被検体を複数に分割した各分割領域毎に音速を設定するステップ、および、
    前記圧電素子アレイが出力した受信信号を、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定した音速に基づいて処理して、この処理によって得られた受信信号を用いて、前記被検体の組織弾性を演算するステップを、コンピュータに実施させるプログラム。
12. さらに、前記圧電素子アレイが出力した受信信号を、前記音速設定用の超音波の送受信によって設定された音速に基づいて処理して、超音波画像を生成するステップを実施する請求項１１に記載のプログラム。

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