JPWO2005122907A1 - 超音波診断装置および弾性画像表示方法 - Google Patents

Abstract

超音波診断装置は、被検体１０との間で超音波を送受する超音波送受系と、超音波送受系から出力される信号に基づき被検体の生体組織に関する弾性画像を撮像する弾性画像撮像系と、弾性画像を撮像する制御・表示系とを備え、弾性画像撮像系は、被検体１０の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、前記圧迫データに基づき前記生体組織の圧迫状態を判定し、該判定結果を前記弾性画像に反映させる圧迫状態評価手段としての圧迫方向・範囲評価部１１５を有することにより、生体組織の圧迫状態を客観的かつ定量的に把握してより的確な診断を可能にする。

Description

本発明は、被検体の生体組織の硬さや軟らかさを現わす弾性画像を表示する超音波診断装置に関する。

被検体に関する超音波像を撮像する超音波診断装置は、超音波探触子に送波用の駆動信号を供給して被検体に超音波を射出し、超音波探触子で受信した信号に基づき超音波像を再構成して表示する。

このような超音波診断装置として、被検体の生体組織の硬さや軟らかさを現わす弾性画像を表示するものがある。例えば、検者は、被検体に超音波送受面が接触した超音波探触子を用手的に被検体に押し付ける。超音波診断装置は、被検体に圧力が加えられた際の生体組織に関する時系列画像を取得する。取得した時系列画像の相関を取って生体組織に関する弾性データを演算し、演算した弾性データに基づき弾性画像を構成して表示する。

より具体的には、超音波探触子の振動子素子部の背後に圧力センサを設けており、被検体を圧迫することにより超音波探触子に加えられる圧力を求め、ヤング率を求めて弾性画像を表示させる。また、或る圧力の閾値を超えた際に、超音波探触子に備え付けられた発行ダイオードを発行させる。このような計測法については、特許文献JP2003-225239Aに記載されている。

しかし、この特許文献では、超音波探触子に加えられる圧力を求めて、ヤング率を算出しているのみであり、圧迫状態を画面上に表示することは言及していない。また、被検体を圧迫するための超音波探触子の操作は、検者の手動で行われる。したがって、被検体を圧迫する際に、超音波送受面が傾斜するなど、圧迫方向が所定の方向に対してずれることがある。その結果、被検体に対して均一に圧力を与えることができない場合がある。換言すると、被検体の生体組織に応力分布の不均一が生じる場合がある。

また、超音波探触子として、例えば、超音波送受面が生体組織側に湾曲して形成されたものがある。このような超音波送受面で圧迫操作が行われると、超音波送受面の形状に由来して圧迫方向での圧力が最も大きくなる場合がある。換言すると、被検体の生体組織に応力分布の不均一が生じる場合がある。

生体組織に応力分布の不均一が生じると、超音波探触子の視野範囲にある生体組織では、所定の圧力で十分に圧迫される領域（以下、適正圧迫範囲という）と、十分に圧迫されない領域（以下、不適正圧迫範囲という）が混在することになる。このような生体組織に関する弾性画像を表示すると、例えば、不適正圧迫範囲に対応する画像が応力分布の不均一に起因するものか、それとも生体組織の硬さに起因するものなのかの判断が困難である。したがって、不適正圧迫範囲に対応する画像は、診断情報として参照されるべきものではない。しかし、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を表示画像上で識別する作業は、検者の経験に左右される。そこで、生体組織の適正圧迫範囲、圧迫方向、圧迫角度などの圧迫状態を客観的かつ定量的に把握することが求められている。

本発明の目的は、生体組織の圧迫状態を客観的かつ定量的に把握してより的確な診断を可能にする超音波診断装置及び弾性画像表示方法を実現することにある。

上記目的を実現するために、本発明の超音波診断装置は、被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、該受信手段から出力される信号に基づき前記被検体の生体組織に関する弾性画像を取得する弾性画像撮像手段と、前記弾性画像を表示する表示手段とを備え、前記弾性画像撮像手段は、前記被検体の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、前記圧迫データに基づき前記生体組織の適正圧迫範囲と圧迫方向の少なくとも１つを判定し、該判定結果を前記弾性画像に反映させる画像データ又は数値データを構成する圧迫状態評価手段を有することを特徴とする。

すなわち、ここでの圧迫データは、生体組織に生じる応力に対応したものである。したがって、圧迫データに基づいた判定結果は、生体組織の圧迫状態（例えば、適正圧迫範囲又は圧迫方向）を把握するための客観的な判断指標になる。この判定結果を弾性画像に反映させると、その弾性画像は、適正圧迫範囲又は圧迫方向を客観的かつ定量的に識別可能なものになる。このような弾性画像を視認することにより、検者は、経験の異同にかかわらず、圧迫状態（例えば、適正圧迫範囲又は圧迫方向）を表示画像上で的確かつ容易に把握できる。

この場合において、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫データの大きさを設定値と比較した結果に基づき、前記生体組織の適正圧迫範囲を判定できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記生体組織の各計測点における前記圧迫データの大きさの分布に基づき、前記生体組織の圧迫方向を判定できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織に関する弾性データを前記圧迫データとして取得できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子の超音波送受面に配列される複数の圧力センサの検出値を前記圧迫データとして取得できる。

また、前記圧力センサとして、前記超音波送受面の長軸方向に複数並んで配置されたものを適用できる。

また、前記圧力センサとして、圧迫により変形する参照変形体を適用できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子の超音波送受面に積層される参照変形体の変形値を前記圧迫データとして取得できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子に取り付けられる位置センサの検出値を前記圧迫データとして取得できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織の各計測点における弾性データを、前記被検体の深度方向に対応した縦方向の変位ベクトル成分と前記深度方向に直交した横方向の変位ベクトル成分に分け、前記縦方向の変位ベクトル成分の大きさ又は前記横方向の変位ベクトル成分の大きさを設定値と比較して前記適正圧迫範囲を判定できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織の各計測点における弾性データを、前記被検体の深度方向に対応した縦方向の変位ベクトル成分と前記深度方向に直交した横方向の変位ベクトル成分に分け、前記縦方向の変位ベクトル成分の大きさの分布又は前記横方向の変位ベクトル成分の大きさの分布に基づき前記圧迫方向を判定できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲を示す画像データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データを前記弾性画像に重畳して又は並べて表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を示す画像データ又は数値データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データ又は数値データを前記弾性画像に重畳して又は並べて表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲との境界を示す画像データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データを前記弾性画像に重畳して表示できる。

また、前記表示手段は、前記圧迫状態評価手段の判定結果に基づいてサイズが変更された関心領域を表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果が更新される度に、前記適正圧迫範囲を示す画像データをリアルタイムに更新して表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果が更新される度に、前記圧迫方向を示す画像データ又は数値データをリアルタイムに更新して表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を示す矢印の画像データ又は前記圧迫方向に対応する角度を示す数値データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データ又は前記数値データに対応した画像を前記弾性画像に重畳して又は並べて表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果に基づいて前記圧迫方向を示す角度の時間推移を表示できる。

また、前記圧迫状態評価部から出力される圧迫状態評価データに基づき、予め格納された前記弾性画像、前記圧迫状態に対応する画像データ又は数値データの少なくとも１つを抽出して読み出すシネメモリを備えることができる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記圧迫方向を示す角度がゼロを基準とする設定範囲に含まれる際の前記弾性画像を表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記圧迫方向を示す角度がゼロを基準とする設定範囲に含まれる際の前記弾性画像群を時系列に表示できる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲が設定範囲外に該当する際に画像又は音声の少なくとも一方で警告を発する報知手段を設けることができる。

また、前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向が設定範囲外に該当する際に画像又は音声の少なくとも一方で警告を発する報知手段を設けることができる。

また、本発明の弾性画像表示方法は、超音波と電気信号を相互に変換する超音波探触子に送波用の駆動信号を供給した後、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する送受信工程と、前記送受信工程から出力される受信信号に基づき被検体の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、前記圧迫データに基づいて前記生体組織の圧迫状態を判定する判定工程と、前記判定結果を反映させた前記弾性画像を表示する表示工程を備えたことを特徴とする。ここでの判定工程は、前記圧迫状態として生体組織の圧迫範囲又は圧迫方向等を判定できる。

本発明を適用した一実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 圧力情報を取得するように構成された超音波探触子の一例を示す図である。 圧迫方向・範囲評価部の一連の処理を示すブロック図である。 変位フレームデータの各要素を変位ベクトルとし、縦方向（深度方向：Ｚ方向）成分と横方向（探触子の超音波送受面の長軸方向：Ｘ方向）成分に分けて変位ベクトルを模式的に示す図である。 縦方向の変位Ｒｚ（ｉ，ｋ）に基づき、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を判定する演算例を示す図である。 画像構築回路によって構築される圧迫方向・範囲を表示する圧迫方向・範囲画像データの一例を示す図である。 弾性画像と断層像と圧迫方向・範囲画像とを組み合わせて表示画像データを構成する切替加算器の動作例を示す図である。 経直腸用探触子の外観を示す図である。 深度方向変位の平均値に基づき、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を判定する演算例を示す図である。 弾性画像と断層像と圧迫方向・範囲画像とを組み合わせて表示画像データを構成する方法の一例を示す図である。 横方向の変位フレームデータに基づき、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を判定する演算例を示す図である。 磁気センサを装着した超音波探触子を示す図である。 磁気センサにより計測された位置データに基づき圧迫方向を計測する圧迫方向・範囲評価部の実施例を示すブロック図である。 圧力センサ群を装着した超音波探触子の超音波送受波面側からみた図である。 圧力センサ群により計測された圧力データに基づいて圧迫方向を計測する圧迫方向・範囲評価部の実施例を示すブロック図である。 図１５の圧力センサ群により計測された圧力データに基づき、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を判定する演算例を示す図である。 図２の超音波探触子を用いた場合の表示形態であって、不適正圧迫範囲に対応する領域の画像情報を除去した表示形態を示す図である。 図８の超音波探触子を用いた場合の表示形態であって、不適正圧迫範囲に対応する領域の画像情報を除去した表示形態を示す図である。 図２の超音波探触子を用いた場合の表示形態であって、現時刻の圧迫状態に応じてＲＯＩのサイズを変化させる表示形態を示す図である。 図８の超音波探触子を用いた場合の表示形態であって、現時刻の圧迫状態に応じてＲＯＩのサイズを変化させる表示形態を示す図である。 別窓として設定された表示領域に圧迫方向画像データを表示する形態を示す図である。 圧迫方向を示す角度θの時間推移をリアルタイムに表示するグラフであって、角度θの過去の履歴がスクロール表示される形態を示す図である。 圧迫方向又は圧迫範囲が不適切と判定された際に警告を発する形態を示す図である。 指定時間に対応する画像データを表示する形態を示す図である。 指定期間に対応する最初の画像データから最後の画像データまでを順番に表示する形態を示す図である。 圧迫方向がゼロを基準とした設定範囲に含まれる際の画像データを表示する形態を示す図である。

本発明を適用した超音波診断装置及び弾性画像表示方法の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、被検体１０との間で超音波を送受して被検体１０の診断部位についての断層像を撮像するとともに、診断部位の生体組織の硬さ又は軟らかさを現わす弾性画像を撮像する。

図１に示すように、超音波診断装置は、被検体１０との間で超音波を送受する超音波探触子１００（以下、探触子１００という）と、探触子１００に送波用の駆動信号を供給する送信手段としての送信回路１０２と、探触子１００から出力される受信信号を処理する受信手段としての受信回路１０３や整相加算回路１０４と、整相加算回路１０４から出力される信号に基づき被検体１０の生体組織に関する弾性画像を取得する弾性画像撮像手段と、弾性画像を表示する表示手段としての画像表示器１０７などを備えている。ここでの弾性画像撮像手段は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８と、変位計測部１０９と、歪み及び弾性率演算部１１１と、カラースキャンコンバータ１１３などから構成されている。

ここで本実施形態の超音波診断装置は、被検体の生体組織の圧迫状態を評価する手段としての圧迫方向・範囲評価部１１５を有する。圧迫方向・範囲評価部１１５は、被検体１０の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、圧迫データに基づき前記生体組織の圧迫状態（例えば、適正圧迫範囲又は圧迫方向）を判定し、判定結果を弾性画像に反映させる。

なお、本実施形態では、被検体１０の生体組織のうち、所定の圧力で十分に圧迫されている領域を適正圧迫範囲と称し、十分に圧迫されない領域を不適正圧迫範囲と称する。また、圧迫方向とは、被検体１０に超音波送受面が接触した探触子１００を用手的に被検体１０に押し付ける方向である。

より詳細に超音波診断装置について説明する。超音波診断装置は、超音波送受系、断層像撮像系、弾性画像撮像系、制御・表示系に大別される。図１に示すように、超音波送受系は、探触子１００と、超音波送受信制御回路１０１と、送信回路１０２と、受信回路１０３と、整相加算回路１０４を備えている。

探触子１００は、図２Ａに示すように、機械式又は電子的にビーム走査を行って被検体１０に超音波を送波及び受波する超音波送受面１００１を有する。超音波送受面１００１は、超音波と電気信号を相互に変換する振動子の素子群が配列して形成されている。ここでの振動子群は、被検体１０に送波する超音波の発生源であるとともに、被検体１０から発生した反射エコーを受波するものである。なお、図２Ａの探触子１００は、超音波送受面１００１が平面状に形成されたリニア型のものであるが、例えば、超音波送受面１００１が被検体１０側に湾曲して形成されたコンベックス型等のものでもよい。すなわち、経直腸探触子、経食道探触子、術中用探触子、血管内探触子など様々な態様のものを適用できる。

また、探触子１００は、図２Ａに示すように、超音波送受面１００１の周辺に圧力センサ群１００２、１００３が配設されている。例えば、圧力センサ群１００２、１００３は、超音波送受面１００１の長軸方向に複数並んで配置されている。より具体的には、圧力センサ群１００２は、超音波送受面１００１の一方の長辺に沿って配設されている。圧力センサ群１００３は、超音波送受面１００１の他方の長辺に沿って配設されている。ただし、図２Ａの形態に限られず、例えば、図２Ｂに示すように、探触子１００の被検体１０側の面に積層された参照変形体３７を装着してもよい。ここでいう被検体１０側の面とは、探触子１００の超音波送受面１００１を含む面である。要は、被検体１０に加えられた圧力を計測できる形態を適用すればよい。

超音波送受信制御回路１０１は、探触子１００に供給される送波用の駆動信号の供給タイミングを制御する指令を送信回路１０２に出力する。また超音波送受信制御回路１０１は、探触子１００から出力される信号の受信タイミングを制御する指令を受信回路１０３に出力する。送信回路１０２は、超音波送波用の高電圧電気パルスを駆動信号として生成する信号生成回路と、探触子１００から送波される超音波の収束点を被検体１０の所定の深度に設定する送波整相加算回路とを実装している。受信回路１０３は、探触子１００で受波した反射エコーに対応する電気信号を所定のゲインで前置増幅する増幅回路を有する。整相加算回路１０４は、受信回路１０３から出力される受信信号の位相を整相及び加算し、一点又は複数の収束点に対して超音波受波ビームを形成する。

断層像撮像系は、信号処理部１０５と、白黒スキャンコンバータ１０６を備えている。信号処理部１０５は、整相加算回路１０４から出力された信号に対し、
ゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を施す。白黒スキャンコンバータ１０６は、信号処理部１０５から出力された信号を表示用の信号に変換する。より具体的には、白黒スキャンコンバータ１０６は、信号処理部１０５から出力されたＲＦ信号フレームデータを超音波周期で取得し、取得した信号をアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）によりディジタル信号に変換する。次いで、白黒スキャンコンバータ１０６は、変換信号を時系列に連続する複数の断層像データとして複数のフレームメモリに記憶する。ここでのフレームメモリは、白黒スキャンコンバータ１０６に実装されている。そして、白黒スキャンコンバータ１０６は、フレームメモリに記憶された断層像データ群をテレビ同期で読み出し、読み出した断層像データ群をアナログ信号に変換して切替加算器１１４に出力する。なお、白黒スキャンコンバータ１０６は、Ａ／Ｄ変換器やフレームメモリに制御指令を出力するコントローラが搭載されている。

弾性画像撮像系は、超音波送受信系の出力側で分岐し、断層像撮像系と並列に配置される。この弾性画像撮像系は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８と、変位計測部１０９と、圧力計測部１１０と、歪み及び弾性率演算部１１１と、弾性データ処理部１１２と、カラースキャンコンバータ１１３と、圧迫方向・範囲評価部１１５を備えている。

ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８は、整相加算回路１０４から時系列に次々と出力されたＲＦ信号フレームデータから例えば１組のＲＦ信号フレームデータを選択する。例えば、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８は、整相加算回路１０４から超音波診断装置のフレームレートで次々と出力されたＲＦ信号フレームデータをフレームメモリに順次確保する。ここでのフレームメモリは、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８に実装されている。次いで、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８は、フレームメモリに格納されたＲＦ信号フレームデータのうち、現在格納されたものをＲＦ信号フレームデータとし、時間的に過去に格納されたものをＲＦ信号フレームデータＮ−１、Ｎ−２、Ｎ−３…Ｎ−Ｍとする。そして、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８は、制御指令に応じ、ＲＦ信号フレームデータＮ−１、Ｎ−２、Ｎ−３…Ｎ−Ｍのうちから１つのものをＲＦ信号フレームデータＸとして選択し、選択したＲＦ信号フレームデータＸをＲＦ信号フレームデータＮと伴に変位計測部１０９に出力する。このようにＲＦ信号フレームデータ選択部１０８は、１組のＲＦ信号フレームデータ（Ｎ、Ｘ）を選択して出力する機能を有する。なお、整相加算回路１０４の出力信号がＲＦ信号フレームデータである場合を説明したが、ＲＦ信号フレームデータに代えて、ＲＦ信号を複合復調したＩ、Ｑ信号の形式になった信号を用いてもよい。

変位計測部１０９は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８から出力される１組のＲＦ信号フレームデータに基づき、断層撮像系で取得される断層像上の各計測点の生体組織の変位量又は変位ベクトル（変位の方向と大きさ）を変位フレームデータとして計測する。例えば、変位計測部１０９は、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８から出力される１組のＲＦ信号フレームデータに対し、一次元又は二次元相関処理を実行することにより、一次元変位分布又は二次元変位分布（ΔＬ_ｉ，ｊ）を変位フレームデータとして求める。そして、変位計測部１０９は、歪み及び弾性率演算部１１１と圧迫方向・範囲評価部１１５に変位フレームデータを出力する。変位フレームデータの計測方法としては、例えばブロック・マッチング法やグラジェント法がある。ブロック・マッチング法は、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックに最も近似しているブロックを前フレームから探索し、これを参照して予測符号化を行うものである（例えば、特開平５−３１７３１３号公報）。ただし、ブロック・マッチング法やグラジェント法に限らず、例えば、２画像データの同一領域における自己相関処理により変位を算出する方法を適用してもよい。

圧力計測部１１０は、探触子１００の圧力センサ群１００２、１００３から出力される信号に基づき、探触子１００を介して被検体１０に加えられた圧力を計測する。そして圧力計測部１１０は、歪み及び弾性率演算部１１１及び圧迫方向・範囲評価部１１５に計測圧力を圧力データ（ΔＰ_ｉ，ｊ）として出力する。この形態に代えて、圧力計測部１１０は、探触子１００の参照変形体３７の変形値を取り込み、取り込んだ変形値に基づき被検体１０に加えられた圧力を計測してもよい（例えば、特開２００５−０１３２８３号公報、特開２００５−０６６０４１号公報）。

歪み及び弾性率演算部１１１は、変位計測部１０９から出力された変位フレームデータ（ΔＬ_ｉ，ｊ）と圧力計測部１１０から出力された圧力データ（ΔＰ_ｉ，ｊ）とに基づき、断層撮像系で取得される断層像上の各計測点の生体組織の歪み量分布や弾性率を演算する。ここでの歪み量分布（ε_ｉ，ｊ）は、変位フレームデータ（ΔＬ_ｉ，ｊ）を空間微分（ΔＬ_ｉ，ｊ／ΔＸ）することによって計算される。また、弾性率の１つであるヤング率Ｙｍ_ｉ，ｊは、数１式に示したように、各演算点での応力（圧力）を各演算点での歪み量で除することによって求められる。数１式の添え字ｉ，ｊは、フレームデータの座標を示す指標である。そして、歪み及び弾性率演算部１１１は、各計測点の歪み量分布及び弾性率に基づき弾性フレームデータを生成し、生成した弾性フレームデータを弾性データ処理部１１２に出力する。なお、歪み及び弾性率演算部１１１は、弾性フレームデータを生成するに際し、生体組織の歪み又は弾性率を用いることに代えて、スティフネスパラメータβ、圧弾性係数Ｅｐ、増分弾性係数Ｅｉｎｃなどの他のパラメータを用いてもよい（例えば、特開平５−３１７３１３号公報）。
（数１式）
Ｙｍ_i,j=（ΔＰ_ｉ，ｊ）／（ΔＬ_ｉ，ｊ／ΔＸ）
（ｉ，ｊ＝１,２,３,…）
弾性データ処理部１１２は、歪み及び弾性率演算部１１１から出力される弾性フレームデータに対し、様々な画像処理を施す。例えば、弾性データ処理部１１２は、その弾性フレームデータに対し、座標平面でのスムージング処理、コントラスト最適化処理、フレーム間での時間軸方向のスムージング処理を施す（例えば、特開２００４−２６１１９８号公報）。そして、弾性データ処理部１１２は、画像処理後の弾性フレームデータをカラースキャンコンバータ１１３に出力する。

カラースキャンコンバータ１１３は、弾性データ処理部１１２から出力される弾性フレームデータに対し、色相情報（例えば、赤色コード、緑色コード、青色コード）を付与する色相情報変換手段を有する。例えば、カラースキャンコンバータ１１３は、弾性フレームデータを階調化する際の選択範囲を決める上限値及び下限値を装置制御インターフェース部１１６を介して自動又は手動で取り込む。そして、カラースキャンコンバータ１１３は、階調化選択範囲に基づき、弾性フレームデータに対して色相情報を付与する。より具体的には、カラースキャンコンバータ１１３は、弾性データ処理部１１２から出力される弾性フレームデータに対し、歪みが大きく計測された領域に対応する画素データを赤色コードに変換する。逆に、カラースキャンコンバータ１１３は、歪みが小さく計測された領域に対応する画素データを青色コードに変換する。このようなカラースキャンコンバータ１１３から出力された弾性画像データは、歪みが大きく計測された領域が赤色系に表示されるとともに、歪みが小さく計測された領域が青色系に表示された弾性画像として画像表示器１０７に表示される。

なお、カラースキャンコンバータ１１３に代えて、白黒スキャンコンバータを用いてもよい。その場合、白黒スキャンコンバータは、弾性フレームデータに対し、歪みが大きく計測された領域に対応する画素データの輝度を増大する。逆に、白黒スキャンコンバータは、歪みが小さく計測された領域に対応する画素データの輝度を減少する。このような白黒スキャンコンバータから出力された弾性画像データは、歪みが大きく計測された領域が明るい画素、歪みが小さく計測された領域が暗い画素を有する弾性画像として画像表示器１０７に表示される。

圧迫方向・範囲評価部１１５は、被検体１０の生体組織の適正圧迫範囲や圧迫方向を判定する。まず、圧迫方向・範囲評価部１１５は、被検体１０の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得する。例えば、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位計測部１０９から出力される変位フレームデータ、歪み及び弾性率演算部１１１から出力される弾性フレームデータ、圧力計測部１１０から出力される圧力データの少なくとも１つを圧迫データとして取り込む。また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、探触子１００の参照変形体３７の変形値を圧迫データとして取り込んでもよい。次いで、圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧迫データの大きさを設定値（閾値）と比較した結果に基づき、生体組織の適正圧迫範囲を判定する。例えば、圧迫方向・範囲評価部１１５は、計測点の圧迫データの大きさが閾値よりも大きい場合、その計測点の生体組織は適正圧迫範囲に属すると判定する。逆に、圧迫方向・範囲評価部１１５は、計測点の圧迫データの大きさが閾値よりも小さい場合は、その計測点の生体組織は不適正圧迫範囲に属すると判定する。また圧迫方向・範囲評価部１１５は、各計測点の圧迫データの大きさの分布に基づき、生体組織の圧迫方向を判定する。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、適正圧迫範囲や圧迫方向に対応する画像データ又は数値データを構成する。ここでの画像データは、例えば、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲との境界を現わす線画像や、圧迫方向を示す矢印画像である。また数値データは、圧迫方向を示す角度データである。このような圧迫方向・範囲評価部１１５は、適正圧迫範囲や圧迫方向に対応する画像データ又は数値データをカラースキャンコンバータ１１３に出力する。これによって、カラースキャンコンバータ１１３から出力される弾性画像は、適正圧迫範囲や圧迫方向が反映されたものになる。

図３は、圧迫方向・範囲評価部１１５の一形態を示すブロック図である。図３に示すように、圧迫方向・範囲評価部１１５は、メモリ回路１１５１と、圧迫方向・範囲評価回路１１５２と、画像構築回路１１５３を備えている。メモリ回路１１５１は、例えば変位計測部１０９から出力された変位フレームデータを計測結果データとして保持する。圧迫方向・範囲評価回路１１５２は、メモリ回路１１５１から読み出された計測結果データに基づき、生体組織の適正圧迫範囲や圧迫方向を判定する。例えば、圧迫方向・範囲評価回路１１５２は、その計測結果データに対し、オーバーフロー処理や平均値算出などの統計処理を施し、処理結果を判定結果として画像構築回路１１５３に出力する。画像構築回路１１５３は、圧迫方向・範囲評価回路１１５２から出力された判定結果に対応する画像データ又は数値データを構成する。そして画像構築回路１１５３は、カラースキャンコンバータ１１３を介して切替加算器１１４に画像データ又は数値データを出力する。

制御・表示系は、切替加算器１１４と、装置制御インターフェース部１１６と、シネメモリ１１７、画像表示器１０７を備えている。切替加算器１１４は、白黒スキャンコンバータ１０６から出力される断層像データと、カラースキャンコンバータ１１３から出力される弾性画像データを選択又は合成する。例えば、切替加算器１１４は、断層像データと弾性画像データの一方を選択して画像表示器１０７に出力する。あるいは、切替加算器１１４は、断層像データと弾性画像データを加算合成して画像表示器１０７に出力する。断層像データと弾性画像データを加算合成する際、切替加算器１１４は、白黒断層像と弾性画像を２画面表示領域のそれぞれに表示する形態に加算合成できる（例えば、特開２０００−６０８５３号公報）。また、切替加算器１１４は、白黒断層像に弾性画像を半透明的に重畳して表示する形態に加算合成してもよい。そして、切替加算器１１４は、選択又は加算合成したデータを画像表示器１０７及びシネメモリ部１１７に表示画像データとして出力する。

装置制御インターフェース部１１６は、超音波診断装置の各構成部に制御指令を出力する。また、装置制御インターフェース部１１６は、キーボードやマウスなどの入力手段を有し、入力手段を介して入力された指令を圧迫方向・範囲評価部１１５やシネメモリ部１１７などに出力する。シネメモリ部１１７は、切替加算器１１４から出力された表示画像データを格納し、制御指令に応じて表示画像データを画像表示器１０７に出力する。画像表示器１０７は、切替加算器１１４から出力された表示画像データ、又はシネメモリ部１１７から読み出された表示画像データを表示画面に表示する。

このように構成される超音波診断装置の基本動作について説明する。まず、超音波送受系によって被検体１０との間で超音波が送受される。例えば、検者は、被検体１０の例えば体表に探触子１００の超音波送受信面側を接触させる。探触子１００が被検体１０に接触した後、超音波送受信制御回路１０１から出力される指令に応じ、送波用の駆動信号が送信回路１０２から探触子１００に所定の時間間隔で供給される。供給された駆動信号に応じ、探触子１００から超音波が繰り返して被検体１０に送波される。送波された超音波は、被検体１０内を伝播する過程で反射エコーとして反射する。反射エコーは、探触子１００により次々に受波されることによって受信信号に変換される。変換された受信信号は、受信回路１０３及び整相加算回路１０４により時系列のＲＦ信号として処理される。

また、検者は、被検体１０との間で超音波を送受するに際し、被検体１０の体表に対して探触子１００を用手法的に上下動する。これによって、被検体１０が加圧又は減圧される。被検体１０に加えられた圧力は、圧力センサ群１００２、１００３を介して圧力計測部１１０により計測される。

断層像撮像系によって被検体１０の濃淡断層像データ（例えば、白黒断層像データ）が構成される。例えば、整相加算回路１０４から出力された時系列のＲＦ信号に基づき、信号処理部１０５及び白黒スキャンコンバータ１０６により白黒断層像データが構成される。

弾性画像撮像系によって被検体１０の弾性画像データ（例えば、カラー弾性画像データ）が構成される。例えば、整相加算回路１０４から出力された時系列のＲＦ信号に基づき、ＲＦ信号フレームデータ選択部１０８及び変位計測部１０９により、断層撮像系で取得される断層像の各計測点に対応する生体組織の移動量又は変位に関する変位フレームデータが求められる。求められた変位フレームデータや圧力計測部１１０から出力される圧力データに基づき、歪み及び弾性率演算部１１１及び弾性データ処理部１１２並びにカラースキャンコンバータ１１３により弾性画像データが構成される。

制御・表示系によって診断用超音波像が表示画面に表示される。例えば、白黒スキャンコンバータ１０６から出力された断層像データとカラースキャンコンバータから出力された弾性画像データは、制御指令に応じ、切替加算器１１４により選択又は加算合成される。切替加算器１１４から出力された表示画像データは、画像表示器１０７に表示される。あるいは、切替加算器１１４から出力された表示画像データは、シネメモリ部１１７に格納される。格納された表示画像データは、制御指令に応じ、シネメモリ部１１７から読み出される。読み出された表示画像データは、画像表示器１０７に表示される。

ここで本実施形態の超音波診断装置に適用する圧迫方向・範囲評価部１１５の動作の一形態について詳細に説明する。まず、変位計測部１０９から出力される変位フレームデータに基づき、圧迫方向・範囲評価部１１５により被検体１０の圧迫状態を評価する例を説明する。より具体的には、変位フレームデータの深度方向成分から圧迫方向・範囲を演算する方法について説明する。

図４は、変位フレームデータの各要素を変位ベクトルとして縦方向成分Ｄｚと横方向成分Ｄｘに分けて模式的に示す図である。ここでの縦方向（Ｚ方向）は、被検体の深度方向つまり超音波ビームの射出方向に対応する。また横方向（Ｘ方向）は、被検体の深度方向に直交する方向つまり超音波送受面の長軸方向に対応する。図４に示す縦方向成分Ｄｚと横方向成分Ｄｘは、数２式として示す。数２式の指標ｉは、横方向の座標を示す。指標ｋは、縦方向の座標を示す。指標ｉ、ｋを用いることにより変位フレームデータ群の全てを参照する。
（数２式）
Ｄｘ（ｉ，ｋ）
（ｉ＝１,２,３,…,Ｌ、ｋ＝１,２,３,…,Ｎ）
Ｄｚ（ｉ，ｋ）
（ｉ＝１,２,３,…,Ｌ、ｋ＝１,２,３,…,Ｎ）
変位計測部１０９から出力された変位フレームデータ群Ｄｘ（ｉ，ｋ）、Ｄｚ（ｉ，ｋ）は、計測結果データ群Ｒｘ（ｉ，ｋ）、Ｒｚ（ｉ，ｋ）として、図３に示すメモリ回路１１５１に格納される。格納された計測結果データ群Ｒｘ（ｉ，ｋ）、Ｒｚ（ｉ，ｋ）は、数３式のように表される。
（数３式）
Ｒｘ（ｉ，ｋ）
（ｉ＝１,２,３,…,Ｌ、ｋ＝１,２,３,…,Ｎ）
Ｒｚ（ｉ，ｋ）
（ｉ＝１,２,３,…,Ｌ、ｋ＝１,２,３,…,Ｎ）
次に、生体組織の適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を求める演算例として、縦方向の変位Ｒｚ（ｉ，ｋ）を用いる方法を図５に基づき説明する。図５は、適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲の境界を決める線図である。この線図、縦方向（Ｚ方向）に対応する軸と横方向（Ｘ方向）に対応する軸を有する。

まず、歪み及び弾性率演算部１１１は、同一横方向座標点の間で縦方向変位の値の平均値を演算した値を数４式に基づき演算する。換言すると、歪み及び弾性率演算部１１１は、各横方向座標における縦方向変位の平均値を演算する。次に、歪み及び弾性率演算部１１１は、数４式の演算値を図５に示すグラフにプロットする。図５に示す各×印は、各横方向座標点（ｉ＝１,２,３…,Ｌ）における＜Ｒｚ（ｉ）＞の値のプロットである。図５に示す形態では、説明の便宜上、Ｌ＝１５の場合を示したが、これに限られるものではない。次いで、歪み及び弾性率演算部１１１は、図５に示すグラフにプロットされた各演算値に対し、例えば最小自乗法に基づいた近似処理を施して直線を求める。

そして、歪み及び弾性率演算部１１１は、図５に示す直線の傾きθが生体組織の圧迫方向に対応した角度を示す数値データであると判定する。なお、被検体１０が＋Ｚ方向に加圧された場合つまり探触子１００で押された場合、変位の値が正（＋）の符号を取るように設定される。逆に、被検体１０が−Ｚ方向に減圧された場合つまり被検体１０から探触子１００を引いた場合は、変位の値が負（−）の符号を取りように設定される。図５に示す形態を代表して演算処理を説明したが、本演算処理については、被検体１０が加圧された場合に限らず、減圧の過程でも適用できる。
（数４式）
＜Ｒｚ（ｉ）＞＝｛Ｚｋ Ｒｚ（ｉ，ｋ）｝／Ｎ
また、歪み及び弾性率演算部１１１は、図５に示す線図に基づき適正圧迫範囲を判定する。例えば、歪み及び弾性率演算部１１１は、深度方向変位の閾値Ｔｈ（Ｒｚ）を設定する。閾値Ｔｈ（Ｒｚ）は、装置制御インターフェース部１１６から圧迫方向・範囲評価部１１５に出力された設定値である。この設定値については、適正圧迫範囲に対応する領域を判別するために、深度方向変位の最小値が予め決められている。そして、歪み及び弾性率演算部１１１は、閾値Ｔｈ（Ｒｚ）を超えた横方向座標領域を適正圧迫範囲と判定し、閾値Ｔｈ（Ｒｚ）を超えなかった横方向座標領域を不適正圧迫範囲と判定する。適正圧迫範囲と判定された座標領域は、Ｐｔｈ（ｉ）＝１が設定される。不適正圧迫範囲と判定された座標領域は、Ｐｔｈ（ｉ）＝０が設定される。例えば、図５の場合、数５式のように座標領域が設定されることになる。歪み及び弾性率演算部１１１は、Ｐｔｈ（ｉ）の値として「１」が設定された領域と「０」が設定された領域の境界を適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲の境界と識別する。このような手法により、歪み及び弾性率演算部１１１は、圧迫方向・範囲評価データとして圧迫角度θと圧迫範囲Ｐｔｈ（ｉ）のデータが設定される。
（数５式）
Ｐｔｈ（１≦ｉ≦４）＝０
Ｐｔｈ（５≦ｉ≦１５）＝１
図６は、図３に示す画像構築回路１１５３により構築される圧迫方向・範囲画像データの一形態を示す図である。ここでの圧迫方向・範囲画像データは、圧迫方向・範囲評価データに対応した圧迫方向又は適正圧迫範囲を表示するデータである。画像構築回路１１５３は、例えば図６に示すような、圧迫角度θと圧迫範囲Ｐｔｈ（ｉ）の値に応じた圧迫方向・範囲画像データを構築する。図６に示す形態では、適正圧迫範囲に対応する画素点に白色コードが割り当てられている。一方、不適正圧迫範囲に対応する画素点に所定割合で黒色コードが付与されている。また、圧迫角度θに応じた圧迫方向を向いた矢印の画像データが構築されている。さらに、圧迫角度θの値（例えば−３７°）も画像データとして構築されている。なお、本形態では、圧迫角度θに対応する画像又は数値と、適正圧迫範囲に対応する画像を同一画面に同一時に表示しているが、いずれか一方を表示する形態でもよい。また、このような圧迫方向・範囲画像データは、現時刻における圧迫状態を反映したものである。すなわち、画像構築回路１１５３は、関心領域内の生体組織の圧迫方向又は適正圧迫範囲が変化すると、その変化に追従して圧迫方向・範囲画像データをリアルタイムに更新する。

図７は、本実施形態の超音波診断装置に適用する切替加算器１１４の動作例を示す図である。図７Ａは、図６に示した圧迫方向・範囲画像を示す。図７Ｂは、断層像撮像系で取得された断層像と弾性画像撮像系で取得された弾性画像とを加算合成した合成像を示す。図７Ｃは、画像表示器１０７の表示形態を示す。

切替加算器１１４は、圧迫方向・範囲評価部１１５から出力された圧迫方向・範囲画像（図７Ａ）と、断層像と弾性画像の合成像（図７Ｂ）を重畳した表示画像データを画像表示器１０７に出力する。表示画像データは、画像表示器１０７に超音波診断画像として表示される。

図４ないし図７を参照して説明した圧迫状態の評価手法によれば、検者は、生体組織の圧迫状態（例えば、適正圧迫範囲、圧迫方向、圧迫角度）を表示画像上で客観的かつ低量的に判別できる結果、被検体をより的確に診断できる。すなわち、本実施形態の圧迫データは、生体組織で生じる応力に対応したものである。したがって、圧迫データ（例えば変位フレームデータ）に基づいた判定結果は、生体組織の適正圧迫範囲又は圧迫方向を把握するための客観的な判断指標になる。この判定結果を弾性画像に反映させることにより、弾性画像は、適正圧迫範囲又は圧迫方向を客観的かつ定量的に識別可能なものになる。このような弾性画像を視認することにより、検者は、経験の異同にかかわらず、適正圧迫範囲又は圧迫方向を表示画像上で的確かつ容易に把握できる。

図８は、図２に示すリニア型の探触子１００に代えて、超音波診断装置に適用するコンベックス型の探触子１００の形態を示す図である。図８Ａは、探触子１００の側面図を示す。図８Ｂは、探触子１００の先端側からみた図である。なお、図８に示す探触子１００は、経直腸診断に用いられるものである。図８に示すように、探触子１００は、円筒形の本体を有し、本体の先端側にヘッド形状部が配設されている。ヘッド形状部は、先端近傍の円筒面に振動子素子群８１が配列されている。ヘッド形状部の円周面は、曲率が例えば直径２０ミリメートルと比較的大きく形成されている。すなわち、コンベックス型の探触子１００は、超音波送受面が圧迫対象の組織側に湾曲して形成されている。なお、超音波送受信面の周囲に圧力センサ群１００２、１００３を配設することは、図２Ａの場合と同様である。また、超音波送受面に参照変形体３７を取り付けてもよいことは、図２Ｂの場合と同様である。

図９は、図８に示す探触子１００で生体組織を圧迫した場合の圧迫方向・範囲評価部１１５の動作を示す図である。図９に示すように、探触子１００の超音波送受面の形状に由来して、圧迫方向の中心から少しずれただけでも、不適正圧迫範囲になる。そこで、圧迫方向・範囲評価部１１５は、深度方向の変位Ｒｚ（ｉ）を例えば正規分布関数で近似（フィッティング）することにより、図９に示すような曲線を求める。次いで、圧迫方向・範囲評価部１１５は、近似処理した正規分布関数の平均値μをもって深度方向変位の平均値とする。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、探触子１００の超音波送受面の長軸方向Ｘ＝μの座標における放射軸方向を圧迫方向の中心として求める。また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、図５に示した形態と同様に、深度方向変位の閾値Ｔｈ（Ｒｚ）を設定し、その閾値Ｔｈ（Ｒｚ）を境にして適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲を判別する。

図１０は、図８に示す探触子１００で生体組織を圧迫した場合の表示画像の一形態を示す図である。図１０に示すように、扇形の表示画像は、適正圧迫範囲に対応する画素点に白色コードが割り当てられている。一方、不適正圧迫範囲に対応する画素点に所定割合で黒色コードが付与されている。また、圧迫角度θに応じた圧迫方向を向いた矢印の画像が表示されている。これによれば、前立腺癌などを診断するのに例えば経直腸用の探触子１００を用いた場合でも、不適正範囲の生体組織を陽性として誤診することを防止できる。このように圧迫状態（例えば、適正圧迫範囲、圧迫方向、圧迫角度）の客観的かつ定量的な判断指標を表示することは、図８のような形態の探触子１００を用いる場合に大きな効果を発揮する。

図１１は、図５を参照して説明した演算手法の他の形態を示す図である。図１１に示す形態は、横方向の変位フレームデータを用いて演算する点で、縦方向の変位フレームデータを用いて演算する図５に示した形態と異なる。より具体的に言えば、図５に示した形態では、圧迫方向・範囲評価部１１５は、深度方向（Ｚ方向）の変位分布を曲線近似して例えば圧迫方向を求める。これに対し、図１１に示す形態では、圧迫方向・範囲評価部１１５は、横方向（Ｘ方向）の変位分布を曲線近似して例えば圧迫方向を求める。

例えば、コンベックス型の探触子１００で対象組織を圧迫した際の横方向の変位分布は、図１１に示す形態になる。図１１に示す各×印は、各横方向座標点（ｉ＝１,２,３,…,Ｌ）における横方向変位の深度方向平均＜Ｒｘ（ｉ）＞の値のプロットである。この形態ではＬ＝１５に設定している。図１１に示すように、平均値＜Ｒｘ（ｉ）＞が正の点は、＋Ｘ方向に変位した成分を有する点に対応する。平均値＜Ｒｘ（ｉ）＞が負の点は、−Ｘ方向に変位した成分を有する点に対応する。ここで図に示すように、圧迫方向・範囲評価部１１５は、演算結果の各プロット点に対し、例えば最小自乗法による直線で近似する。次いで、圧迫方向・範囲評価部１１５は、近似直線とＸ軸との交点をμとして設定する。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、Ｘ＝μの座標から放射軸方向に分布する生体組織群は横方向の変位成分をあまり持たないから、その生体組織群は圧迫方向の中心又は中心近傍に位置すると判断する。

また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、図５に示した形態と同様に、横方向変位の閾値Ｔｈ（Ｒｘ）を設定する。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、横方向変位がＴｈ（Ｒｘ）よりも大きい領域、又は、−Ｔｈ（Ｒｘ）よりも小さい領域は、生体組織の横方向に逃げた成分が大きいと解釈し、それら領域を不適正圧迫範囲と判定する。要するに、圧迫方向・範囲評価部１１５は、横方向変位の絶対値がＴｈ（Ｒｘ）の絶対値よりも大きい領域を不適正圧迫範囲と判定する。

図５又は図８に示した形態では、圧迫方向・範囲評価部１１５は、生体組織に関する変位ベクトルの縦方向成分又は横方向成分のいずれかに基づき、圧迫状態（例えば適正圧迫範囲、圧迫方向、圧迫角度）を評価及び推定している。ただし、この形態に限らず、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位ベクトルの縦方向成分と横方向成分の双方に基づき、圧迫状態を評価及び推定してもよい。これにより、縦方向成分又は横方向成分のいずれかを用いる場合よりも、圧迫状態の評価精度又は推定精度が向上する。

また、図３ないし図１１を参照して説明した形態では、圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧迫状態を評価又は推定するに際し、変位計測部１０９から出力される変位フレームデータを用いている。ただし、この形態に限らず、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位フレームデータに代えて、歪み及び弾性率演算部１１１から出力される歪み又は弾性率の数値データ（弾性フレームデータ）を用いてもよい。

また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位フレームデータ又は弾性フレームデータに代えて、探触子１００に取り付けられる位置センサの検出値を圧迫データとして用いてもよい。図１２は、位置センサとしての磁気センサ１２０を装着した探触子１００の形態を示す図である。図１３は、圧迫方向・範囲評価部１１５の入力側に磁気センサ部１２０が設けられた形態を示す図である。図１２及び図１３に示すように、まず、磁気センサ部１２０は、磁気又は光を利用して磁気センサ１２０の位置を位置データとして検出する。次いで、圧迫方向・範囲評価部１１５は、磁気センサ部１２０から出力された位置データに基づき探触子１００の移動方向を求める。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、探触子１００の移動方向に基づき、生体組織の圧迫方向を評価又は推定する。なお、生体組織の適正範囲については、探触子１００の視野範囲と圧迫方向に基づき推定してもよいし、上述の別の方法に基づき求めてもよい。

また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位フレームデータ又は弾性フレームデータあるいは位置データに代えて、圧力計測部１１０から出力される圧力データを用いてもよい。図１４は、図２Ｂの探触子１００を超音波送受面側からみた図である。図１５は、圧迫方向・範囲評価部１１５の入力側に圧力計測部１１０が設けられた形態を示す図である。図１４又は図１５に示すように、探触子１００の圧力センサ群１００２、１００３は、超音波送受面が被検体に押し付けられた際の圧力を検出する。圧力計測部１１０は、圧力センサ群１００２、１００３から出力される信号を圧力データとして圧迫方向・範囲評価部１１５に渡す。圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧力データに基づき生体組織の圧迫状態を計測してもよい。

例えば、圧迫方向・範囲評価部１１５は、時間的に過去に計測された圧力データを保持し、圧力計測部１１０から出力された現時刻の圧力データと過去の圧力データとの時間変化量を求める。図１６は、横方向Ｘにおける圧力データの変化量を示すグラフである。図１６の縦軸ΔＰｚ（ｉ）は、各圧力センサの位置における圧力データの変化量を示す。指標ｉは、長軸方向の座標を示す。指標ｊは、短軸方向の座標を示す。＜ΔＰｚ（ｉ）＞は、長軸方向の各座標において、短軸方向の圧力データの平均を取った値を示し、数６式に基づき算出される。
（数６式）
＜ΔＰｚ（ｉ）＞＝｛ΔＰｚ（ｉ，ｋ）＋ΔＰｚ（ｉ，２）｝／２
次いで、図５又は図１１等を参照して説明した場合と同様に、圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧力変化量の閾値Ｔｈ（ΔＰｚ）を設定する。そして、圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧力変化量が閾値を超えた横方向座標領域を現時刻における適正圧迫範囲と認定する。逆に、圧迫方向・範囲評価部１１５は、圧力変化量が閾値以下である横方向座標領域を現時刻における不適正圧迫範囲と認定する。

図１５及び図１６を参照して説明した形態によれば、変位フレームデータ又は弾性フレームデータを用いた場合よりも、生体組織の適正圧迫範囲及び不適正圧迫範囲をより的確に判定できる。例えば、変位フレームデータ又は弾性フレームデータは、被検体に圧力を加えたときの生体組織の変位に基づいたものである。したがって、変位フレームデータ等に基づいて不適正圧迫範囲を認定すると、その範囲が生体組織の硬さに由来したものか、あるいは、応力の不均一に起因するものなのかの判断が困難になる場合も想定される。この点、圧力変化量に基づいて判定することにより、応力の不均一に起因する不適正圧迫範囲をより的確に判断できる。換言すると、適正圧迫範囲をより的確に判断できる。

また、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位フレームデータ又は弾性フレームデータあるいは位置データ又は圧力データに代えて、図２Ｂの参照変形体３７の変形に対応する値を用いてもよい。例えば、変形検出手段は、参照変形体３７の変形を検出し、検出値に基づき圧力データを推定する。圧迫方向・範囲評価部１１５は、変形検出手段から出力された圧力データに基づき、生体組織の適正圧迫範囲を判定する。要するに、圧迫方向・範囲評価部１１５は、変位フレームデータ、弾性フレームデータ、探触子１００の位置データ、圧力データ、参照変形体３７の変形値の少なくとも１を圧迫状態に関する圧迫データとして取得し、取得した圧迫データに基づき、生体組織の適正圧迫範囲又は圧迫方向を判定する。

図１７は、図７Ｃに示した表示形態の他の例を示す図である。図１８は、図１０に示した表示形態の他の例を示す図である。図１７及び図１８に示す表示画像は、不適正圧迫範囲に対応する断層像及び弾性画像が除去された点で、不適正圧迫範囲に対応する画素点に黒色コードが所定割合で付与された図７Ｃ又は図１０の表示形態と異なる。不適正圧迫範囲に対応する画像を除去する処理は、制御指令に応じ、切替加算器１１４により行われる。このような表示画像によれば、適正圧迫範囲に対応する画像だけが抽出して表示されることになる。したがって、検者は、適正圧迫範囲だけを診断画像として適用できるため、不適正圧迫範囲に起因する誤診等を確実に防止できる。

図１９は、図７Ｃに示した表示形態の他の例を示す図である。図２０は、図１０に示した表示形態の他の例を示す図である。図１９及び図２０に示す表示画像は、適正圧迫範囲に対応した画像領域を関心領域（ＲＯＩ）として再設定する点で、関心領域に適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲が関心領域に含まれる図７Ｃ又は図１０の表示形態と異なる。この関心領域の再設定処理は、制御指令に応じ、切替加算器１１４により行われる。例えば、切替加算器１１４は、現時刻の圧迫状態に応じてＲＯＩのサイズをリアルタイムに変化（例えば縮小）させる処理を実行する。このような表示画像によれば、適正圧迫範囲に対応する画像だけが抽出して表示されることになる。したがって、検者は、適正圧迫範囲だけを診断画像として適用できるため、不適正圧迫範囲に起因する誤診等を確実に防止できる。また、本表示形態のようにＲＯＩを縮小させると、表示領域が小さくなるため、画像表示の処理速度が向上する。

図２１は、図７Ｃに示した表示形態の他の例を示す図である。図２１に示す表示形態は、圧迫方向の矢印や圧迫角度の数値が超音波像と並べて表示される点で、矢印や数値が超音波像に重畳して表示された図７Ｃの表示形態と異なる。すなわち、図２１に示す表示形態は、矢印や圧迫角度が表示される別窓としての専用表示領域を有する。このような専用表示領域を確保する処理は、切替加算器１１４により行われる。本表示形態によれば、圧迫方向の矢印や圧迫角度の数値を容易に視認できる。

図２２は、図７Ｃに示した表示形態の他の例を示す図である。図２２に示す表示形態は、圧迫角度の時間推移がグラフ表示される点で、現時点における圧迫角度を表示する図７Ｃの表示形態と異なる。すなわち、図２２に示す表示形態は、圧迫角度を示す縦軸と撮像時間の経過を示す横軸を有するグラフ表示領域が確保されている。グラフ表示領域は、圧迫角度の履歴が時系列的にリアルタイムでグラフ表示される。また、圧迫角度の過去の履歴をスクロール表示してもよい。このようなグラフ表示処理は、切替加算器１１４により行われる。なお、圧迫角度の履歴が時系列的にリアルタイムに表示される画像を圧迫方向画像と称してもよい。この圧迫方向画像を視認することにより、圧迫方向の時間的推移を視覚的に把握できる。

図２３は、図２１に示した表示形態に加えて、警報を発生する形態を示す図である。例えば、本実施形態の超音波診断装置は、圧迫方向・範囲評価部１１５で求められた圧迫状態評価データが設定範囲外に該当するときに画像又は音声の少なくとも一方で警告を発する報知手段としての警報手段が設けられている。例えば、警報手段は、圧迫方向・範囲評価部１１５で求められた圧迫方向の角度が設定値を超えた場合に圧迫方向が不適切であると判定する。その際、警報手段は、例えば図２３に示すように、「圧迫方向が不適切です」という音声メッセージを発する。また、警報手段は、圧迫方向を示す矢印を点滅させてもよい。また、警報手段は、圧迫方向を示す矢印の色を例えば白色から赤色に変化させてもよい。また、警報手段は、矢印又は背景の色を反転させてもよい。要は、警報手段は、検者が即座に認識できる警報を発すればよい。これによれば、検者は、警報によって圧迫操作を迅速に正すことができるため、不適切な圧迫操作が低減するので、診断効率がより向上する。なお、警報手段は、圧迫範囲が不適切のときも警報を発してよい。

上述したように、本実施形態によれば、生体組織の圧迫状態を客観的かつ定量的に把握してより的確な診断を可能にする超音波診断装置及び弾性画像表示方法を実現できる。すなわち、従前の方式では、弾性画像の表示範囲に対応する生体組織で適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲が混在する結果、生体組織に応力分布の不均一性が生じる。その場合、不適正圧迫範囲が硬い領域として表示されることがあるため、不適正圧迫範囲に対応する組織に対して偽陽性の診断をするおそれがある。この点、本実施形態によれば、生体組織の適正圧迫範囲及び圧迫方向を任意の時間でリアルタイムに推定又は検出し、その適正圧迫範囲及び圧迫方向を弾性画像に反映できる。この適正圧迫範囲及び圧迫方向を画像で可視化して検者にフィードバックすることにより、検者は、適正圧迫範囲及び圧迫方向を画像上で客観的かつ定量的に認識できる。したがって、検者は、不適正圧迫範囲を陽性と誤診するおそれを回避できる。また、各検者の手技に依存する圧迫操作の異同にかかわらず、客観性かつ再現性が担保された画像診断が可能になる。

要するに、本実施形態によれば、所定の圧迫条件下で取得された弾性画像を客観的基準に基づいて抽出し、検者の主観に依存しない客観性のある画像診断を効率的に行うことができる。換言すると、圧迫状態の情報を同時に保持した弾性画像を提供することにより、客観性の高い弾性画像診断が可能になる。このように本実施形態によれば、臨床上有用な超音波診断装置を実現できる。

また、本実施形態の弾性画像表示方法は、図１ないし図２３を参照して説明したように、超音波と電気信号を相互に変換する探触子１００に送波用の駆動信号を供給した後、探触子１００から出力される受信信号を処理する送受信工程と、送受信工程から出力される受信信号に基づき被検体１０の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、圧迫データに基づいて生体組織の適正圧迫範囲又は圧迫方向を判定する判定工程と、判定結果を弾性画像に反映させた画像を表示する表示工程を備えている。

ここで本実施形態のシネメモリ部１１７を用いた画像表示法について更に説明をする。図１に示すシネメモリ部１１７は、切替加算器１１４から出力される表示画像データをメモリに確保し、装置制御インターフェース部１１６の指令に応じ、現在又は過去の画像データをメモリから読み出して画像表示器１０７に出力する機能を有する。また、シネメモリ部１１７は、メモリから読み出した画像データをＭＯなどの記憶メディアに転送する機能を有する。さらに、本実施形態のシネメモリ部１１７は、圧迫方向・範囲評価部１１５から出力された圧迫状態評価データに基づき、画像データの読出し処理又は最適な圧迫方向・範囲などを抽出する処理を実行する機能を有する。

図２４は、シネメモリ部１１７の動作を説明するための表示形態を示す図である。本例は、図２２で示した圧迫方向画像で撮像時間を指定し、指定した時間の画像データを読み出して表示するものである。例えば、装置制御インターフェース部１１６の指令に応じ、超音波診断装置がフレーズされる。検者は、装置制御インターフェース部１１６を介し、図２４に示したグラフィカルユーザインターフェース（例えば、矢印）を移動させることにより、圧迫方向画像上で所望の撮像時間を指定する。シネメモリ部１１７は、指定時間に対応する画像データをメモリから読み出し、読み出した画像データを超音波診断画像として画像表示器１０７に表示させる。なお、シネメモリ部１１７に記憶された画像データ群は、圧迫方向画像と同じ時間軸上で関連付けられている。また、ここでいう圧迫方向画像とは、圧迫角度の履歴が時系列的にリアルタイムに表示された画像である。図２４に示した形態によれば、圧迫方向が適切である際の弾性画像を迅速かつ的確に表示できるから、診断精度及び診断効率が向上する。

図２５は、シネメモリ部１１７の他の動作を説明するための表示形態を示す図である。本例は、圧迫方向画像で２つの撮像時間を指定し、第一の撮像時間と第二の撮像時間の間の画像データ群を順番に表示する点で、単一の撮像時間を指定する図２４に示した形態と異なる。例えば、検者は、装置制御インターフェース部１１６を介し、図２５に示したグラフィカルユーザインターフェース（例えば、２つの矢印）を移動させることにより、圧迫方向画像上で２つの撮像時間を指定する。シネメモリ部１１７は、最初の指定時間に対応する画像データ（ｆ１）から最後の指定時間に対応する画像データ（ｆ２）をメモリから順次読出す。そして、シネメモリ部１１７は、メモリから読み出した時系列の画像データを超音波診断画像として画像表示器１０７に表示させる。図２５に示した形態によれば、圧迫方向が適切である際の時系列画像を迅速かつ的確に表示できるから、体動を伴う生体組織を診断するときの診断精度及び診断効率が向上する。

図２６は、シネメモリ部１１７の他の動作を説明するための表示形態を示す図である。本例は、適切な圧迫方向で圧迫された際の画像データ群を自動検出して表示する点で、図２４及び図２５に示した形態と異なる。例えば、シネメモリ部１１７は、圧迫方向・範囲評価部１１５から出力される圧迫角度に基づき、適切に圧迫された期間の最初と最後の撮像時間を自動検出し、検出した期間に対応する画像データ群を抽出して画像表示器１０７に表示させる。より具体的には、図２６に示すように、シネメモリ部１１７は、圧迫方向・範囲評価部１１５から出力される圧迫角度がゼロを基準として設定範囲に属する撮像期間を自動検出する。換言するば、シネメモリ部１１７は、例えば被検体の体表面に対して圧迫角度がほぼ垂直である場合の撮像期間を自動検出する。そして、シネメモリ部１１７は、検出期間の最初の時間と最後の時間の間に対応する画像データ群をメモリから読出して画像表示器１０７に表示させる。図２６に示した形態によれば、検者の経験の異同にかかわらず、適切な撮像期間が指定されるため、診断精度及び診断効率が向上する。

図２４ないし図２６を参照してシネメモリ部１１７の動作について説明したが、超音波診断画像を表示するに際し、圧迫方向画像を利用することに代えて、圧迫方向・範囲評価部１１５から出力される圧迫状態評価データ（例えば、適正圧迫範囲、圧迫方向）の値を利用してもよい。また、図２４ないし図２６に示した形態においては、シネメモリ部１１７は、装置制御インターフェース部１１６の指令に応じ、メモリから読み出した画像データ群を画像表示器１０７に連続的に繰り返しループで再生して画像表示器１０７に表示させることができる。また、シネメモリ部１１７は、メモリから読み出した画像データ群をＭＯなどの記憶メディアに転送して記憶させることができる。なお、記憶メディアは、超音波診断装置の内部又は外部に実装されたものである。

なお、本実施形態の超音波診断装置に実装した機能は、装置制御インターフェース部１１６から出力される指令に基づき、適宜切替え可能である。例えば、検者は、圧迫状態を示す情報（例えば、圧迫方向、圧迫角度、圧迫範囲）のうち、圧迫方向・範囲を示す画像データを構築する一又は複数の情報を装置制御インターフェース部１１６で自由に選択できる。また、検者は、圧迫方向・範囲画像データの表示採否の選択や、圧迫方向画像における表示角度範囲、圧迫角度履歴の時間範囲の設定なども、装置制御インターフェース部１１６で自由に制御できる。

上述のとおり、本実施形態により本発明を適用した超音波診断装置を説明したが、これに限られるものではない。本発明を適用した超音波診断装置は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。本発明の範囲は、均等範囲に属する変形や変更を含むものとする。

以上、本実施形態によれば、生体組織の圧迫状態を客観的かつ定量的に把握してより的確な診断を可能にする超音波診断装置及び弾性画像表示方法を実現できる。

Claims (26)

1. 被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子に駆動信号を供給する送信手段と、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する受信手段と、該受信手段から出力される信号に基づき前記被検体の生体組織に関する弾性画像を取得する弾性画像撮像手段と、前記弾性画像を表示する表示手段とを備え、
   前記弾性画像撮像手段は、前記被検体の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、前記圧迫データに基づき前記生体組織の圧迫状態を判定し、該判定結果を前記弾性画像に反映させる圧迫状態評価手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫データの大きさを設定値と比較した結果に基づき、前記生体組織の適正圧迫範囲を判定する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記圧迫状態評価手段は、前記生体組織の各計測点における前記圧迫データの大きさの分布に基づき、前記生体組織の圧迫方向を判定する請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織に関する弾性データを前記圧迫データとして取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子の超音波送受面に配列される複数の圧力センサの検出値を前記圧迫データとして取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記圧力センサは、前記超音波送受面の長軸方向に複数並んで配置されてなる請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記圧力センサは、圧迫により変形する参照変形体である請求項５に記載の超音波診断装置。
8. 前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子の超音波送受面に積層される参照変形体の変形値を前記圧迫データとして取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
9. 前記圧迫状態評価手段は、前記超音波探触子に取り付けられる位置センサの検出値を前記圧迫データとして取得する請求項１に記載の超音波診断装置。
10. 前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織の各計測点における弾性データを、前記被検体の深度方向に対応した縦方向の変位ベクトル成分と前記深度方向に直交した横方向の変位ベクトル成分に分け、前記縦方向の変位ベクトル成分の大きさ又は前記横方向の変位ベクトル成分の大きさを設定値と比較して前記適正圧迫範囲を判定する請求項２に記載の超音波診断装置。
11. 前記圧迫状態評価手段は、前記弾性画像撮像手段で求められる前記生体組織の各計測点における弾性データを、前記被検体の深度方向に対応した縦方向の変位ベクトル成分と前記深度方向に直交した横方向の変位ベクトル成分に分け、前記縦方向の変位ベクトル成分の大きさの分布又は前記横方向の変位ベクトル成分の大きさの分布に基づき前記圧迫方向を判定する請求項３に記載の超音波診断装置。
12. 前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲を示す画像データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データを前記弾性画像に重畳して又は並べて表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
13. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を示す画像データ又は数値データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データ又は数値データを前記弾性画像に重畳して又は並べて表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
14. 前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲と不適正圧迫範囲との境界を示す画像データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データを前記弾性画像に重畳して表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
15. 前記表示手段は、前記圧迫状態評価手段の判定結果に基づいてサイズが変更された関心領域を表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
16. 前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果が更新される度に、前記適正圧迫範囲を示す画像データをリアルタイムに更新して表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
17. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果が更新される度に、前記圧迫方向を示す画像データ又は数値データをリアルタイムに更新して表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
18. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を示す矢印の画像データ又は前記圧迫方向に対応する角度を示す数値データを構成するものとし、前記表示手段は、前記画像データ又は前記数値データに対応した画像を前記弾性画像に重畳して又は並べて表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
19. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記判定結果に基づいて前記圧迫方向を示す角度の時間推移を表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
20. 前記圧迫状態評価部から出力される圧迫状態評価データに基づき、予め格納された前記弾性画像、前記圧迫状態に対応する画像データ又は数値データの少なくとも１つを抽出して読み出すシネメモリを備えた請求項１に記載の超音波診断装置。
21. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記圧迫方向を示す角度がゼロを基準とする設定範囲に含まれる際の前記弾性画像を表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
22. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向を設定間隔で繰り返して判定するものとし、前記表示手段は、前記圧迫方向を示す角度がゼロを基準とする設定範囲に含まれる際の前記弾性画像群を時系列に表示する請求項３に記載の超音波診断装置。
23. 前記圧迫状態評価手段は、前記適正圧迫範囲が設定範囲外に該当する際に画像又は音声の少なくとも一方で警告を発する報知手段が設けられた請求項２に記載の超音波診断装置。
24. 前記圧迫状態評価手段は、前記圧迫方向が設定範囲外に該当する際に画像又は音声の少なくとも一方で警告を発する報知手段が設けられた請求項３に記載の超音波診断装置。
25. 超音波と電気信号を相互に変換する超音波探触子に送波用の駆動信号を供給した後、前記超音波探触子から出力される受信信号を処理する送受信工程と、
    前記送受信工程から出力される受信信号に基づき被検体の生体組織の圧迫状態に関する圧迫データを取得し、前記圧迫データに基づいて前記生体組織の圧迫状態を判定する判定工程と、
    前記判定結果を反映させた前記弾性画像を表示する表示工程を備えたことを特徴とする弾性画像表示方法。
26. 前記判定工程は、前記圧迫状態として前記生体組織の圧迫範囲又は圧迫方向を判定する請求項２５に記載の弾性画像表示方法。
    

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