JP6253296B2 - 被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラムに関する。特に、被検体に弾性波を送信し、被検体からの反射波を受信することにより得られる分布情報を表示するための技術に関する。

被検体情報取得装置である超音波診断装置において、パルスエコー法によって画像データを形成する場合の深さ方向の空間分解能は、超音波の波長をλ、送信波数をｎとすると、（ｎλ）／２で一般的に表すことが可能である。例えば、１２ＭＨｚの中心周波数の超音波を２波長分送信した場合は約０．１３ｍｍ程度となる。

パルスエコー法について説明する。まず超音波パルス（弾性波）を被検体に送信すると、被検体内での音響インピーダンス差に応じて超音波が反射されて戻ってくる。次に、この反射波を受信し、反射波の受信信号を用いて画像データを生成する。代表的には、受信信号の包絡線を取得し、この包絡線を輝度値に変換して画像データを生成する。被検体内の複数の方向もしくは位置に対して超音波の送受信を繰り返すことで、超音波を送受信した方向の複数の走査線上の輝度情報を取得できる。この複数の走査線上の輝度情報を並べることで被検体内の画像化が可能となる。

なお超音波診断装置においては、超音波を電気信号に変換する複数の変換素子を用い、それぞれの素子間の受信信号波形に時間的なずれを加えることで、送信受信ともに被検体内でフォーカスさせるのが一般的である。

一方、レーダーの分野で発展してきた適応型信号処理という手法を超音波に組み合わせることで、空間解像度を向上させることができる。非特許文献１には、深さ方向に垂直な方向（走査線方向に垂直な方向）の空間解像度を上げるために、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法を用いる手法が記載されている。

また、深さ方向（走査線方向）の空間分解能を向上する技術として、非特許文献２では周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）と、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法と、を適用し、血管壁の層構造を画像化した結果が示されている。受信信号にＦＤＩ法及びＣａｐｏｎ法を適用することで、深さ方向の空間分解能を向上させることができる。ただし、ＦＤＩの処理を行うために切り出した深さ方向の信号の範囲（処理レンジ内）には、複数の反射層が存在することが想定される。また、近接した反射層からの複数の反射波は、互いに高い相関性を有している可能性が高い。このような高い相関性を有する複数の反射波の受信信号に対してＣａｐｏｎ法などの適応型信号処理をそのまま適用すると、所望の信号を打ち消すなどの予期しない動作を行うことが知られている。このような相関性を有する信号（相関性干渉波）による影響を低減（抑圧）するため、周波数平均法（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｖｅｒａｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を合わせて用いることで、反射波の受信信号に対してＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法が適用可能となる。

Ｐｒｏｃ．Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ．ｐｐ．４８９−４９２（Ｍａｒ．２００５ Ｈｉｒｏｆｕｍｉ Ｔａｋｉ，Ｋｏｕｓｕｋｅ Ｔａｋｉ，Ｔａｋｕｙａ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ Ｙａｍａｋａｗａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｓｈｉｉｎａ ａｎｄ Ｔｏｒｕ Ｓａｔｏ：Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｅｎｇ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ Ｓｏｃ．２０１０；１：５２９８−５３０１．

Ｃａｐｏｎ法や、ＦＤＩ法及びＣａｐｏｎ法の組み合わせる手法等の、適応型信号処理を適用することで、画像の空間分解能を向上させることができる。しかしながら、このような新規な技術で生成された画像を表示すると、ユーザー（特に医師）は、従来のＢモード画像（受信信号の包絡線を取得し、この包絡線を輝度値に変換した画像）を見慣れているため、違和感を生じる可能性がある。特に、適応型信号処理を用いて生成した画像のみを表示した場合、その違和感が大きくなる可能性がある。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、適応型信号処理を用いて生成した画像を表示する場合において、使い勝手の良い表示方法及び被検体情報取得装置を提供することを目的とする。

本発明の被検体情報取得装置は、被検体に弾性波を送信し、被検体内の各位置で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
前記複数の受信信号を用いてあらかじめ決められた重みで加算処理し、第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
を有し、
前記表示制御手段は、
前記第１の分布情報の画像および前記第２の分布情報の画像の一方が表示されている状態で、ユーザーにより入力された、表示された画像内の指定領域の情報を受け、
前記指定領域に対応する、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成され、前記指定領域が拡大された拡大合成画像を前記表示手段に表示させるための画像情報を出力し、
前記拡大合成画像の拡大率に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成率を決定することを特徴とする。

また、本発明の表示方法は、被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて画像を表示手段に表示する表示方法であって、
前記取得された分布情報は、
被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる複数の受信信号を用いてあらかじめ決められた重みで加算処理して得られる第１の分布情報と、
前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことで得られる第２の分布情報と、
を含み、
前記第１の分布情報の画像および前記第２の分布情報の画像の一方を表示するステップと、
ユーザーにより入力された、表示された画像内の指定領域の情報を受け、前記指定領域に対応する、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成され、前記指定領域が拡大された拡大合成画像、を表示するステップと、を有し、
前記表示するステップにおいて、前記拡大合成画像の拡大率に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成率が決定されることを特徴とする。

本発明によれば、適応型信号処理を用いて生成した画像を表示する場合において、使い勝手の良い表示方法及び被検体情報取得装置を提供することができる。

本発明の適用可能な被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。 固定型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。 適応型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。 第１の実施形態の表示方法のフローを示すフローチャートである。 第１の実施形態により表示部に表示される画面の一例を示す図である。 第２の実施形態により表示部に表示される画面の一例を示す図である。 第３の実施形態において拡大率と合成率の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。

なお、本発明において、弾性波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波、と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に弾性波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した弾性波）を受信して、被検体内の分布情報を画像データとして取得する装置を含む。取得される被検体内の分布情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。また、本発明において走査線とは、探触子から送信される弾性波の進行方向に形成される仮想的な線を示す。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、本発明の基本的な装置構成及び処理フローについて説明する。

（被検体情報取得装置の基本的な構成）
本発明の被検体情報取得装置の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明を適用できる被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の変換素子００２を有する探触子００１、受信回路系００５、送信回路系００３、固定型信号処理ブロック００６、適応型信号処理ブロック００７、表示制御手段００８を備える。さらに本発明の被検体情報取得装置は、表示手段００９、入力手段０１０、システム制御部００４を備える。

探触子００１は弾性波を被検体内の複数位置に送信して、反射波を受信する送受信器であり、弾性波を電気信号に変換する変換素子００２を複数有する。

送信回路系００３は、システム制御部００４からの制御信号に従って、注目位置や注目方向に応じた遅延時間や振幅を有する複数の送信信号を生成する送信信号生成手段である。この送信信号は複数の変換素子００２によって弾性波に変換され、弾性波ビームとして探触子００１から被検体へと送信される。被検体内部の対象物（反射界面や反射体）で反射された弾性波（反射波）は、複数の変換素子００２によって受信され複数の受信信号に変換される。受信信号は受信回路系００５に入力される。

受信回路系００５は、複数の受信信号を増幅し、複数のデジタル信号（デジタル化された受信信号）に変換する受信信号処理手段である。ここで、本発明では、変換素子００２が出力したアナログの受信信号だけでなく、増幅やデジタル変換等の処理を行った信号も受信信号と表現する。受信回路系００５から出力された複数のデジタル信号は、固定型信号処理ブロック００６及び適応型信号処理ブロック００７に入力される。

固定型信号処理ブロック００６は、本発明における固定型信号処理手段に相当する。図２は、固定型信号処理ブロック００６内の構成を示している。固定型信号処理ブロック００６内では、まず、整相加算手段である遅延加算回路０１１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号に対して加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理により、走査線信号が複数取得される。なお、この加算処理の際に複数のデジタル信号にそれぞれ重みを乗じた上で加算処理することも可能である。この重みは観察位置や送受信の条件によって変化するが、あらかじめ決められた（固定された）重みを用いることが多い。整相加算処理は、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。次に、包絡線検波手段である包絡線検波回路０１２が、複数の走査線信号を用いて包絡線検波を行い、第１の分布情報を取得する。固定型信号処理ブロック００６で得られた第１の分布情報は、表示制御手段００８に入力される。

適応型信号処理ブロック００７は、本発明のおける適応型信号処理手段に相当する。適応型信号処理は、受信信号に応じて、その処理パラメータを適応的に変化させる処理である。特に、適応型信号処理の一つであるＣａｐｏｎ法（拘束付電力最小化規範（ＣＭＰ：Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）ともいう）は、複数の入力信号に対して、注目方向や注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理する方法である。このような適応型信号処理は空間解像度を向上させる効果がある。適応型信号処理ブロック００７は、深さ方向と、深さ方向に垂直な方向と、のうち少なくとも一つの方向の解像度を向上させた電力強度分布を第２の分布情報として出力する。ここで、深さ方向とは、探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向であり、走査線方向である。適応型信号処理の詳細は、図３を用いて後述する。

表示制御手段００８は、固定型信号処理ブロック００６から第１の分布情報が入力され、適応型信号処理ブロック００７から第２の分布情報が入力される。そして、表示制御手段００８は表示手段００９に表示用の画像情報を出力する。この表示制御手段００８から出力される画像情報を基に被検体内の分布情報を示す画像が表示手段００９に表示される。表示制御手段００８が行う詳細な処理内容は図４を用いて後述する。なお、表示制御手段００８は、第１の分布情報の画像情報、第２の分布情報の画像情報、第１と第２の分布情報の合成画像情報に対して、エッジ強調やコントラスト調整などの各種画像処理を行い、輝度データの画像情報を出力する。

表示手段００９は、表示制御手段００８から入力された画像情報をもとに画像を表示する。ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。

入力手段０１０は、ユーザーが指定領域の入力を行うための手段である。ユーザーは表示手段００９に表示された第１の分布情報の画像を参照しながら、入力手段０１０を用いて所定の領域を指定する。入力手段０１０としては、マウスやキーボード等のポインティングデバイスや、ペンタブレットタイプ、表示手段００９表面に取り付けたタッチパッド等で構成される。なお、表示手段００９、入力手段０１０は、本発明の被検体情報処理装置が有する構成とはせずに、別に用意してから夫々を本発明の被検体情報取得装置に接続しても良い。

（適応型信号処理の詳細）
ここで、本発明の適応型信号処理ブロック００７が行う処理について説明する。図３は、適応型信号処理ブロック００７内の構成を示している。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ適応型信号処理ブロック００７内の構成が異なる。以下、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて、それぞれ本発明の適用可能な適応型信号処理ブロック００７内の構成の例を説明する。

まず、図３（ａ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。Ｐｒｏｃ．Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ．ｐｐ．４８９−４９２（Ｍａｒ．２００５）には、このような深さ方向に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理の手法が記載されている。

ここで、複数の受信信号に対して適応型信号処理を適用した場合の処理についてＣａｐｏｎ法を例にして述べる。

まず複数の受信信号から相関行列を算出するところまでを説明する。最初に、遅延処理回路２０１が、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理（整相処理）を実施する。このようにして算出されるのが、複素表現された受信信号である。ここでｋ番目の素子からの受信信号を処理して得られた信号のｓサンプル目をｘｋ［ｓ］として、ｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］を以下のように定義する。なお、ここでＭは素子数である。

次にこの入力ベクトルＸ［ｓ］を用いて適応型信号処理部であるＣａｐｏｎ回路２０２が、相関行列Ｒｘｘを算出する。

式中の右肩のＨは複素共役転置を表し、右肩の＊は複素共役を表す。Ｅ［・］は時間平均を算出する処理であり、サンプルの番号（ここではｓ）を変化させ、その平均を算出することを意味する。

次に、Ｃａｐｏｎ回路２０２は、注目方向以外から探触子に到達する相関性干渉波による影響を抑圧するために、相関行列Ｒｘｘに対して空間平均法を適用し、平均相関行列Ｒ’ｘｘを求める。

ここでＲ^ｎｘｘは相関行列Ｒｘｘの中の部分行列を表しており、Ｒｘｘの対角成分上を移動し、Ｒｘｘの（ｎ、ｎ）成分をその１番目の対角成分とする位置にあるＫ×Ｋのサイズの行列である。Ｚｎはそれぞれの部分行列を加算する際の係数であり、Ｚｎの総和が１になるように調整される。

Ｃａｐｏｎ法では、ある拘束条件下で出力電力を最小化するための複素ウェイトを求める。複素ウェイトは、複素ベクトルで表現されるウェイト（重み）である。注目方向からの弾性波の受信信号に対する感度を１に拘束した状態で、出力電力を最小化するための最適な複素ウェイトＷｏｐｔはＣａｐｏｎ法においては以下の式で求められる。

Ｃは拘束ベクトルであり、素子の位置と注目方向に応じて変化するものである。ただし、受信信号に対して整相遅延処理を実施している場合は、平均相関行列のサイズ（この場合はＫ）において、すべての値が１であるベクトルとして構わない。

また、複素ウェイトＷｏｐｔを用いて、算出された電力Ｐｍｉｎは以下のように求まる。この算出された電力Ｐｍｉｎが、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。

このように、Ｃａｐｏｎ回路２０２は受信信号から相関行列、さらには平均相関行列を求め、その逆行列を用いて複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力分布を取得できる。この複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力は、注目方向からの弾性波の信号に対して感度を１にし、それ以外の方向から到達する弾性波の信号を抑圧した場合のウェイトや電力である。つまり、Ｃａｐｏｎ法では注目方向からの弾性波の信号を選択的に抽出することが可能で、その結果として深さ方向に直交する方向の空間分解能を向上することが出来る。

なお、逆行列を直接求めずに、平均相関行列に対するＱＲ分解と後退代入処理によっても、電力は算出可能である。このように、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いて、受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向に垂直な方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。

次に、図３（ｂ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の２つ目の例を示す。

図３（ｂ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。このような深さ方向の空間分解能を向上するため、適応型信号処理に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）を組み合わせる手法がある。Ｈｉｒｏｆｕｍｉ Ｔａｋｉ，Ｋｏｕｓｕｋｅ Ｔａｋｉ， Ｔａｋｕｙａ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ Ｙａｍａｋａｗａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｓｈｉｉｎａ ａｎｄ Ｔｏｒｕ Ｓａｔｏ：Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｅｎｇ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ Ｓｏｃ．２０１０；１：５２９８−５３０１．に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法）と、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法と、を適用した手法について記載されている。

ＦＤＩ法は、受信信号を周波数ごとに分解し、分解された信号の位相を注目位置に応じて変化させることで、注目位置における受信電力を推定する方法である。なお、位相の変化量はある基準位置から注目位置までの距離と周波数に対応した波数の積とからあらかじめ決定できる。

つまり、ＦＤＩ法と適応型信号処理とを組み合わせることは、各周波数成分に分解された受信信号に対して、あらかじめ決定された固定の位相変化量・重みではなく、適応型信号処理によって信号に応じて算出された位相変化量・重みを用いて、注目位置における受信電力を推定することになる。

さらに、パルス波のように広い周波数帯域を有する弾性波の受信信号に対して周波数平均法を用いる際には、参照信号によって受信信号のホワイトニングを行うとよい。

図３（ｂ）では、まず、整相加算手段である遅延加算回路３０１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号の加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理は、固定型信号処理ブロック００６内の整相加算と同じであり、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。

次に、ＦＤＩ適応処理部であるＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２が、遅延加算回路３０１から出力された複数の走査線信号を入力信号として受け取る。そして、この複数の走査線信号から、１回で処理する時間分、つまり処理レンジ分の信号を抽出する。

次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、抽出した信号をフーリエ変換し周波数ごとの成分（Ｘｓ１、Ｘｓ２、Ｘｓ３、・・・、ＸｓＮ）に分割する。一方で、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２には、不図示の参照信号記憶部から少なくとも１つの参照信号が入力される。そして、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、参照信号のフーリエ変換を行い、参照信号を周波数ごとの成分（Ｘｒ１、Ｘｒ２、Ｘｒ３、・・・、ＸｒＮ）に分割する。

次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、下記式に示すホワイトニング処理を行う。

ここでＸｗｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）はホワイトニング処理後の周波数ごとの成分、ηは安定化のための微小量、＊は複素共役を意味する。ホワイトニング処理された各周波数成分からなるベクトルＸｆを用いて、相関行列Ｒを算出する。
Ｘｆ＝［Ｘ_Ｗ１，Ｘ_Ｗ２，・・・，Ｘ_ＷＮ］^Ｔ 、
Ｒ＝ＸｆＸｆ^Ｔ＊

なおＴは転置を意味する。ここで相関行列ＲはＮ×Ｎのサイズを有する行列となる。次に相関行列Ｒから部分行列を抽出し、それらを平均化する周波数平均法を適用する。

Ｒ’は周波数平均相関行列、ＲｍはＲｍｉｊを要素に持つ相関行列Ｒの部分行列である。このようにして周波数平均相関行列Ｒ’が算出される。

次に、拘束ベクトルＣが、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２に入力される。拘束ベクトルＣは、処理レンジ内での位置ｒに応じて変化するベクトルであり、以下の式で定義される。
Ｃ＝［ｅｘｐ（ｊｋ_１ｒ），ｅｘｐ（ｊｋ_２ｒ），・・・，ｅｘｐ（ｊｋ_{（Ｎ−Ｍ＋１）}ｒ）］

これらの周波数平均相関行列Ｒ’ならびに拘束ベクトルＣを用いて、処理レンジ内の電力強度分布Ｐ（ｒ）を算出する。この算出された電力Ｐ（ｒ）が、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。

η’Ｅは逆行列算出を安定させるために加算した対角行列である。

このように、本例では、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いてＦＤＩ法及び適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。

次に、図３（ｃ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の３つ目の例を示す。遅延処理回路４０１は、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理を実施しデジタル信号を出力する。Ｃａｐｏｎ回路４０２は、遅延処理されたデジタル信号を入力としＣａｐｏｎ処理を行う。先ほどと同様の処理は省略するが、最終的にＣａｐｏｎ回路４０２は以下の式で算出される信号Ｙ［ｓ］を出力する。ここでＸ‘［ｓ］はｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］からＷｏｐｔのサイズに合わせたベクトルを抽出したものである。

この出力Ｙ［ｓ］は注目位置に応じた反射波形の位相情報まで保持しているため、この後のＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行うことが可能となる。ＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ回路３０２では入力された信号Ｙ［ｓ］に対してＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行い電力強度分布を出力する。

このような処理を行うことで、深さ方向に直交する方向ならびに深さ方向の解像度を向上した電力強度分布を得ることが出来る。

なおここでは適応型信号処理の例としてＣａｐｏｎ法の処理について述べたが、他の適応型信号処理である、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法などにおいても本発明の効果が同様に得られる。

（表示方法）
以下、本実施形態の表示方法のフローについて図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の表示方法を説明するためのフローチャートである。

まず、表示制御手段００８は、入力された第１の分布情報の画像を表示するための画像情報を表示手段００９に出力する。この画像情報により表示手段００９には第１の分布情報の画像が表示される（Ｓ１０１）。

次に、Ｓ１０２でユーザーからの指定領域の情報があるかどうか（指定領域の情報が入力されているかどうか）を確認する。ユーザーは、表示手段００９に表示された第１の分布情報の画像を見ながら、マウス等の入力手段０１０を用いて、高解像度な画像を表示させたい領域（指定領域）を入力する。システム制御部００４には入力手段０１０から指定領域の情報が入力され、システム制御部００４は、表示制御手段００８に指定領域の情報を出力する。このように、指定領域を入力する場合は、ユーザーが第１の分布情報の画像内において所定の領域を指定することによって指定領域の入力が完了する。また、指定領域が入力された後、表示手段００９内の画面に表示される指定領決定ボタン（図５等参照）がユーザーによりクリックされることで、指定領域の決定の指示が入力されるようにしてもよい。

Ｓ１０２でＹＥＳの場合、Ｓ１０３のステップにおいて、指定領域に対応する位置の、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像とが合成された画像、を表示する。本実施形態では、指定領域に対応する位置の第２の分布情報の画像を表示する場合について説明する。第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像を表示する例は後述の第３の実施形態で説明する。

図５は、本実施形態により表示手段００９に表示される画面の一例である。図５は、血管壁の層構造を示している。図５の例では、第２の分布情報の画像を得るため、適応型信号処理として、ＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法を組み合わせた処理（図３（ｂ）の例）を行った。

図５の例では、ユーザーがマウス等の入力手段を用いて、第１の分布情報内に示されている十字のガイドを移動させて２点を指定することにより、指定領域を入力する。

また、画面上には指定領域決定ボタンが表示されている。ユーザーが指定領域の入力を完了している状態（表示制御手段００８に指定領域の情報が入力されている状態）で、指定領域決定ボタンをクリックすると、第１の分布情報の画像内の指定領域を第２の分布情報の画像に切替えるための指示が、表示制御手段００８に入力される。

図５では、第１の分布情報の画像の中央上側の領域が指定領域であり、図５に示されているように、この領域内の画像のみ、深さ方向が高解像度な第２の分布情報の画像になっていることが分かる。具体的には、指定領域内のみ表示された血管壁がシャープになっていることが分かる。

本実施形態のように、まずは、第１の分布情報の画像により全体像を表示することで、ユーザーの違和感を低減することができる。その後、関心のある領域のみを高解像度な第２の分布情報の画像で表示することで、血管壁の層構造をさらに詳細に観察することができことができる。また、高解像度な第２の分布情報の画像を用いることで、例えば、血管壁の厚み等をより正確に測定することもできる。

また、本実施形態では、指定領域を移動させることも可能である。つまり、第２の分布情報の画像を、第１の分布情報の画像内で移動させることができる。この場合、指定領域の移動に追従して、移動した位置（移動後の指定領域）の第２の分布情報の画像を表示するよう、表示制御手段００８から表示手段００９に画像情報が出力される。

さらに、指定領域のサイズを変更することも可能である。つまり、第１の分布情報の画像内において、第２の分布情報の画像のサイズを変更することができる。この場合、指定領域のサイズ変更に伴って、サイズ変更後の指定領域の第２の分布情報の画像を表示するよう、表示制御手段００８から表示手段００９に画像情報が出力される。

また、図５では、第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像との境目に、境目を強調するための全周にわたる枠（指定領域を示すための矩形枠）を表示していない。これは、ユーザーの関心のある領域の周辺に全周にわたる枠がない方が、より画像の視認性を高めることができる場合があるためである。

また、本実施形態のガイドとしては、上記のような十字状のガイドだけでなく、直線状のガイドでもよい。例えば、図５のように、適応型信号処理として、ＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法との組み合わせた処理を行い、第２の分布情報の画像を取得する場合について説明する。この場合、深さ方向に直交する方向（横方向）は境目を示す直線状ガイドを表示し、深さ方向（縦方向）は境目を示すガイドを表示しないことが好ましい。

これは、ＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法とを組み合わせた処理の場合、深さ方向の解像度が向上するため、深さ方向に直交する方向に連続した血管壁のような層状の対象物を観察対象とすることが考えられるためである。つまり、横方向のガイドは表示し、縦方向のガイドは表示しないことにより、横方向に連続した対象物の一部を縦方向のガイドにより隠してしまうことを防止できる。

また、適応型信号処理として、深さ方向に直交する方向の解像度が向上する処理（例えばＣａｐｏｎ法のみ）を行って第２の分布情報の画像を取得する場合は、逆に、縦方向のガイドは表示し、横方向のガイドは表示しないことが好ましい。

ただし、本発明は上記のような例に限定されず、指定領域を示すための枠をガイドとして表示させても良い。指定領域を示すためのガイドを設けることで、指定領域の移動やサイズ変更の操作がしやすくなるという利点がある。よって、本実施形態においては、指定領域を示すためのガイドを表示するモードと表示しないモードとをユーザーが選択的に実行できるようにするとよい。例えば、表示画面上に、指定領域を示すためのガイド表示をオン、オフするためのボタンを設けるとよい。

また、上述の例では、指定領域は全て、第２の分布情報の画像を表示したが、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像を表示しても本発明の効果は得られる。

さらに、上述の例では、まずは、第１の分布情報の画像により全体像を表示し、その後にユーザーの関心のある領域（指定領域）を第２の分布情報の画像に切替えて表示したが、本実施形態は逆でもよい。つまり、まずは、第２の分布情報の画像により全体像を表示し、その後に指定領域を第１の分布情報の画像に切替えるようにしてもよい。この例の場合、まずユーザーは高解像度な第２の分布情報の画像を見て対象物の構造を詳細に観察し、その後に従来の見慣れた第１の分布情報の画像を見る。このような例においても、ユーザーはどちらの画像も見ることができるため、使い勝手が良くなる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態は、表示手段００９に表示される画面が第１の実施形態と異なる。本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。また、表示方法の概略は図４で説明したフローと基本的に同じであるため、以下では、図６を用いて第１の実施形態とは異なる表示部分に絞って説明する。

本実施形態では、第１の分布情報の画像内の指定領域に対応する位置の、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像とが合成された画像、を表示する場合に、第１の分布情報の画像も第２の分布情報の画像と同一画面上に表示する。ただし、指定領域に対応する、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像との合成画像、は第１の分布情報の画像とは同一画面上における別の表示領域に表示する。

図６は、本実施形態により表示手段００９に表示される画面の一例である。図６では、指定領域に対応する位置の第２の分布情報の画像が表示された画面内の別の表示領域に、第１の分布情報の画像も表示している。第２の分布情報の画像を得るため、第１の実施形態と同様に、適応型信号処理として、ＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法を組み合わせた処理（図３（ｂ）の例）を行った。

また、図６では、第２の分布情報の画像を、第１の分布情報の画像を表示している領域とは別の領域に表示する場合に、第２の分布情報の画像を拡大して表示している。このように、指定領域に対応する第２の分布情報の画像を拡大して表示する場合は、ユーザーが第１の分布情報の画像内における任意の領域を指定する操作が、指定領域の入力としてだけでなく、拡大のための指示にもなる。つまり、表示制御手段００８は、ユーザーにより入力された指定領域の大きさと、表示手段００９の表示領域の大きさと、の関係で拡大画像の拡大倍率を決定する。

このように、ユーザーが関心のある領域のみを、高解像度な第２の分布情報の画像の拡大画像で表示することで、血管壁の層構造をさらに詳細に観察することができことができる。また、高解像度な第２の分布情報の画像を拡大しているため、視認性も低下しづらい。

さらに、本実施形態では、図６に示すように、第２の分布情報の画像が示している、第１の分布情報の画像内における指定領域の範囲を、矩形枠で示している。この矩形枠のように、指定領域を示すためのガイドを表示することで、ユーザーは第１の分布情報の画像上における、どの位置の高分解能画像を見ているのかが把握しやすくなる。また、本実施形態では、第１の実施形態のように、第１の分布情報の画像内に第２の分布情報の画像を組み合わせていない。よって、第１の分布情報の画像内に、指定領域を示すためのガイドを表示しても視認性は低下しにくい。ただし、本実施形態においても、指定領域を示すためのガイドを表示するモードと表示しないモードとをユーザーが選択できるようにしてもよい。

また、指定領域を示すためのガイドをユーザーが移動させることで、指定領域の位置を移動させることも可能である。入力手段によりユーザーからのガイドの移動の指示がシステム制御部００４に入力されると、システム制御部００４は、表示制御手段００８にガイドの移動情報を出力する。表示制御手段００８は、このガイドの移動情報を受けて、画面上でガイドを移動させるとともに、移動後の指定領域に対応する第２の分布情報の画像を表示手段００９に表示させる。

さらに、指定領域を示すためのガイドのサイズを変更させることで、指定領域のサイズを変更することも可能である。指定領域のサイズが変更されると、第２の分布情報の画像の拡大倍率も変更される。入力手段によりユーザーからのガイドのサイズ変更の指示がシステム制御部００４に入力されると、システム制御部００４は、表示制御手段００８にガイドのサイズ変更情報を出力する。表示制御手段００８は、このガイドのサイズ変更情報を受けて、画面上でガイドの大きさを変更させるとともに、変更後の指定領域に対応する第２の分布情報の画像を表示手段００９に表示させる。

また、本実施形態においても、第２の分布情報の画像により全体像をまずは表示し、その後に、指定領域に対応する画像として第１の分布情報の画像を表示するようにしてもよい。

＜第３の実施形態＞
本実施形態は、表示制御手段００８が、第１の分布情報の画像内における指定領域の情報を受けた場合に、指定領域に対応する画像として、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像の拡大画像を表示することを特徴とする。それ以外は第１の実施形態及び第２の実施形態と同じである。本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。また、表示方法の概略は図４で説明したフローと基本的に同じであるため、以下では、第１の実施形態及び第２の実施形態とは異なる部分に絞って説明する。

本実施形態では、ユーザーからの指定領域の情報を受け、図４のＳ１０３のステップで、第１の分布情報と第２の分布情報とが合成された合成画像を表示する。第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像との合成率は５０：５０のように予め決められていても良いし、ユーザーが任意に設定しても良い。また、第２の実施形態のように、指定領域の画像を拡大して表示する場合は、その拡大率に応じて合成率を変化させても良い。

図７に、拡大率と合成率との関係の一例を示す。図７では、拡大率が第１の所定値以下の場合は、第１と第２の分布情報の合成率は一定である。この場合、拡大率が低いので、第２の分布情報の画像の合成率（合成画像における第１の分布情報の画像の割合が高く、第２の分布情報の画像の割合）は低い。そして、拡大率が第１の所定値より高く第２の所定値より低い場合は、拡大率が高くなるに従って第２の分布情報の画像の合成率（合成画像中の第１の分布情報の画像に対する第２の分布情報の画像の割合）を高くしている。さらに、拡大率が第２の所定値以上の場合は、第１と第２の分布情報の合成率を一定としている。この場合、拡大率が高いため、第２の分布情報の画像の合成率を高くしている。

このように拡大率に応じて合成率を変化させることにより、第１の分布情報と第２の分布情報とをよりスムーズで違和感のなく切り替えることが可能であり、ユーザーの操作性の向上が望める。

＜第４の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

００１ 探触子
００２ 変換素子
００３ 送信回路系
００４ システム制御部
００５ 受信回路系
００６ 固定型信号処理ブロック
００７ 適応型信号処理ブロック
００８ 表示制御手段
００９ 表示手段
０１０ 入力手段

Claims (24)

1. 被検体に弾性波を送信し、被検体内の各位置で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
   前記複数の受信信号を用いてあらかじめ決められた重みで加算処理し、第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
   前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
   前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
   を有し、
   前記表示制御手段は、
   前記第１の分布情報の画像および前記第２の分布情報の画像の一方が表示されている状態で、ユーザーにより入力された、表示された画像内の指定領域の情報を受け、
   前記指定領域に対応する、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成され、前記指定領域が拡大された拡大合成画像を前記表示手段に表示させるための画像情報を出力し、
   前記拡大合成画像の拡大率に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成率を決定することを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記表示制御手段は、前記一方の画像内の指定領域の情報を受け、前記一方の画像内の前記指定領域を、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された画像に切替えて表示させることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
3. 前記指定領域に表示された前記合成された画像の位置は、前記第１の分布情報の画像内で移動させることが可能であり、前記移動に伴い、移動した位置の前記合成された画像を表示することを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記指定領域に表示された前記合成された画像は、前記一方の画像内でサイズ変更することが可能であり、前記サイズ変更に伴い、サイズ変更後の指定領域の前記合成された画像を表示することを特徴とする請求項２又は３に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記表示制御手段は、前記拡大合成画像を、前記一方の画像の表示領域とは別の表示領域に表示させることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記表示制御手段は、前記一方の画像内に、前記指定領域の位置を示すガイドを表示させることを特徴とする請求項５に記載の被検体情報取得装置。
7. 前記ガイドは移動可能であり、前記ガイドの移動に伴い、移動した位置の前記拡大合成画像を表示することを特徴とする請求項６に記載の被検体情報取得装置。
8. 前記ガイドはサイズ変更が可能であり、前記ガイドのサイズ変更に伴い、サイズ変更後の指定領域に対応する前記拡大合成画像を表示することを特徴とする請求項６又は７に記載の被検体情報取得装置。
9. 前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、注目方向に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
10. 前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、深さ方向の注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
11. 前記表示制御手段は、前記拡大率が所定の範囲にある場合においては、前記拡大率が高いほど、前記拡大合成画像における前記第２の分布情報の比率が高くなるように前記合成率を決定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
12. 前記表示制御手段は、前記拡大率が前記所定の範囲の最大値よりも高い場合には、前記所定の範囲における前記第２の分布情報の比率が最大である場合の合成率とすることを特徴とする請求項１１に記載の被検体情報取得装置。
13. 前記表示制御手段は、前記拡大率が前記所定の範囲の最小値よりも低い場合には、前記所定の範囲における前記第２の分布情報の比率が最少である場合の合成率とすることを特徴とする請求項１１または１２に記載の被検体情報取得装置。
14. 被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて画像を表示手段に表示する表示方法であって、
    前記取得された分布情報は、
    被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる複数の受信信号を用いてあらかじめ決められた重みで加算処理して得られる第１の分布情報と、
    前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことで得られる第２の分布情報と、
    を含み、
    前記第１の分布情報の画像および前記第２の分布情報の画像の一方を表示するステップと、
    ユーザーにより入力された、表示された画像内の指定領域の情報を受け、前記指定領域に対応する、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成され、前記指定領域が拡大された拡大合成画像、を表示するステップと、を有し、
    前記表示するステップにおいて、前記拡大合成画像の拡大率に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報との合成率が決定されることを特徴とする表示方法。
15. 前記一方の画像内の前記指定領域を、前記拡大合成画像に切替えて表示することを特徴とする請求項１４に記載の表示方法。
16. 前記指定領域に表示された前記拡大合成画像は、前記一方の画像内でサイズ変更が可能であり、前記サイズ変更に伴い、サイズ変更後の指定領域の前記拡大合成画像を表示することを特徴とする請求項１５に記載の表示方法。
17. 前記拡大合成画像を、前記第１の分布情報の画像の表示領域とは別の表示領域に表示することを特徴とする請求項１４に記載の表示方法。
18. 前記一方の画像内に前記指定領域の位置を示すガイドを表示することを特徴とする請求項１７に記載の表示方法。
19. 前記ガイドは移動可能であり、前記ガイドの移動に追従して、移動した位置の前記拡大合成画像を表示することを特徴とする請求項１８に記載の表示方法。
20. 前記ガイドはサイズ変更が可能であり、前記ガイドのサイズ変更に追従して、サイズ変更後の指定領域に対応する前記拡大合成画像を表示することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の表示方法。
21. 前記拡大率が所定の範囲にある場合おいては、前記拡大率が高いほど、前記拡大合成画像における前記第２の分布情報の比率が高くなるように前記合成率を決定することを特徴とする請求項１４に記載の表示方法。
22. 前記拡大率が前記所定の範囲の最大値よりも高い場合には、前記所定の範囲における前記第２の分布情報の比率が最大である場合の合成率とすることを特徴とする請求項２１に記載の表示方法。
23. 前記拡大率が前記所定の範囲の最小値よりも低い場合には、前記所定の範囲における前記第２の分布情報の比率が最少である場合の合成率とすることを特徴とする請求項２１または２２に記載の被検体情報取得装置。
24. 請求項１４乃至２３のいずれか１項に記載の表示方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。