JP2010234013A - 超音波診断装置及び超音波診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体内の音速値（環境音速）を高精度で算出することが可能な超音波診断装置及び超音波診断方法を提供する。
【解決手段】格子点Ｘ（ｘ，ｚ）＝（０，０）における音速値をＶ（０）、音速の変化率をｋとすると、領域Ａにおける音速Ｖ（ｚ）は、Ｖ（ｚ）＝Ｖ（０）＋ｋ×ｚにより表される。格子点Ｘから出射角をθ_０で出射される超音波が境界面Ｓ１上の格子点Ａ_ｎに到達するまでの伝播時間Ｔを求めることにより、領域Ａにおける超音波の遅延が求められる。局所音速値に基づいて求めた格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗ_Ｘと上記遅延を掛けた格子点Ｘからの仮想的な合成受信波Ｗ_ＳＵＭ比較することにより、領域Ａにおける環境音速を求めることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は超音波診断装置及び超音波診断方法に係り、特に超音波を用いて被検体の超音波画像を撮影して表示する超音波診断装置及び超音波診断方法に関する。

従来、超音波を用いて被検体内の任意の診断部位における音速値を測定する試みがなされている。例えば、送信用と受信用の２個の振動子を向かい合わせて配置し、振動子間の距離と超音波の伝播時間から被検体内における音速値を求める方法や、所定の距離間隔で配置された２組の振動子をそれぞれ送信用・受信用として、振動子間の超音波の伝播時間と送波・受波角度と各組の振動子間の距離とから超音波の伝播速度を求める方法が提案されている。

特許文献１には、操作者が操作入力装置から入力した超音波音速値に対応するフォーカスで超音波を送受信して、操作者が画像表示器に表示される超音波画像を見ながら最もフォーカスの合う超音波音速値を選ぶ超音波断層装置が開示されている。

また、特許文献２には、下記のような局所音速値の測定方法が開示されている。特許文献２では、送波振動子から被検体内に出射角度を変えながら超音波を送波し、受波振動子により入射角度を変えながら受波して、送波から受波までの経過時間をすべてメモリに格納しておく。次に、仮想的な音速分布を設定し、その音速分布に基づいて各出射角度・入射角度ごとに経過時間を計算する。そして、経過時間の計算値と実測値の差が最小になるように仮想的な音速分布を修正し、最終的に得られた音速分布によって被検体内の音速値を求める。

特開平８−３１７９２６号公報 特開平５−９５９４６号公報

音速値が一定の媒質からなる被検体ＯＢＪ１内の音速値Ｖは下記のようにして算出することができる。図８（ａ）に示すように、被検体ＯＢＪ１内の反射点（領域）Ｘ１_ＲＯＩから超音波探触子３００Ａまでの距離をＬとすると、反射点Ｘ１_ＲＯＩで超音波が反射されてから反射点Ｘ１_ＲＯＩの直下の素子３０２Ａ_０で受信されるまでの経過時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／Ｖである。素子３０２Ａ_０からＸ方向（素子３０２Ａの配列方向）に距離Ｘ離れた位置にある素子３０２Ａ_ｉで受信されるまで経過時間をＴ＋ΔＴとすると、素子３０２Ａ_０と３０２Ａ_ｉとの間の遅延時間ΔＴは下記の式（Ａ）により表される。

従って、超音波が送波されて反射点Ｘ１_ＲＯＩで時間Ｔ後に反射された後、各素子により受信されるまでの経過時間［２Ｔ，２Ｔ+ΔＴ］を測定することにより、反射点Ｘ１_Ｒ
ＯＩまでの距離Ｌと速度Ｖを一意に求めることができる。

なお、反射点Ｘ１_ＲＯＩからの超音波が明確に判別できる場合には、位置関係が既知の異なる２素子において測定された経過時間からＬとＶを求めることができる。しかしながら、一般に各素子３０２Ａから出力される超音波検出信号は無数の反射点からの信号が干渉した結果であり、特定の反射点からの信号のみを弁別することが困難である。このため、実際には、反射点Ｘ１_ＲＯＩ近傍の着目領域における再構築画像の空間周波数、シャープネス及びコントラストから、反射点Ｘ１_ＲＯＩまでの距離Ｌ、遅延時間ΔＴ及び音速値Ｖを一意に求めることとなる。

上記のように、被検体内の音速が一定の場合には、音速値を求めることが可能であるが、図８（ｂ）に示す被検体ＯＢＪ２のように、内部の音速が一定でない場合には、上記の方法では、反射点（領域）Ｘ２_ＲＯＩまでの距離Ｌ及び音速値Ｖ，Ｖ´を求めることは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被検体内の音速値（環境音速）を高精度で算出することが可能な超音波診断装置及び超音波診断方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域の浅い側の境界面に配置された格子点と、前記着目領域内の着目格子点における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、前記着目格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記着目格子点から受信される受信波を演算する受信波演算手段と、前記着目領域において音速が線型に変化すると仮定して、前記着目格子点から出射した超音波が、前記格子点よりも浅い領域に設定された複数の格子点に到着するまでの伝播時間を算出し、前記伝播時間と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記複数の格子点の受信波を合成して合成受信波を算出する合成受信波演算手段と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率を求めて、前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率から前記着目領域における環境音速を求める環境音速演算手段とを備える。

上記第１の態様によれば、被検体内の音速場が不均一な場合に、着目格子点を含む着目領域を音速が線型に変化する音速場と近似することにより、着目格子点における局所音速値及び着目領域における音速の変化率を求めることができる。これにより、被検体内の着目領域の音速値（環境音速）を高精度で算出することができる。

本発明の第２の態様に係る超音波診断装置は、上記第１の態様において、前記環境音速演算手段が、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

本発明の第３の態様に係る超音波診断装置は、上記第１の態様において、前記着目格子点と前記超音波探触子との間の領域を、前記被検体の深さ方向に垂直な境界面で分割される複数の領域に分割し、前記合成受信波演算手段による浅い方の領域から順に前記合成受信波の演算と、前記環境音速演算手段による前記合成受信波に基づいて前記環境音速を求める処理とを繰り返し実行することにより、前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

上記第３の態様によれば、被検体内の浅い層から順に局所音速値を判定することにより、被検体内の着目領域における音速値（環境音速）を高精度で判定することができる。

本発明の第４の態様に係る超音波診断装置は、上記第１の態様において、前記合成受信波演算手段が、前記着目領域において音速が線型変化する線型変化軸を変化させて、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波を算出し、前記環境音速演算手段が、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波のうち、前記受信波との誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

上記第４の態様によれば、音速が線型変化する線型変化軸を被検体の深さ方向に対して傾けて繰り返し求めて、得られる合成受信波を比較することにより、環境音速の判定精度をより高めることができる。

本発明の第５の態様に係る超音波診断装置は、上記第１から第３の態様において、前記環境音速の判定結果を表示する表示手段を更に備える。

本発明の第６の態様に係る超音波診断装置は、上記第５の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記環境音速を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示するようにしたものである。

本発明の第７の態様に係る超音波診断装置は、上記第５の態様において、前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記環境音速を表示するようにしたものである。

本発明の第８の態様に係る超音波診断装置は、上記第６又は第７の態様において、前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記環境音速を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える。

本発明の第９の態様に係る超音波診断方法は、超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から出力される前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域の浅い側の境界面に配置された格子点と、前記着目領域内の着目格子点における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、前記着目格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記着目格子点から受信される受信波を演算する受信波演算工程と、前記着目領域において音速が線型に変化すると仮定して、前記着目格子点から出射した超音波が、前記格子点よりも浅い領域に設定された複数の格子点に到着するまでの伝播時間を算出し、前記伝播時間と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記複数の格子点の受信波を合成して合成受信波を算出する合成受信波演算工程と、前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率を求めて、前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率から前記着目領域における環境音速を求める環境音速演算工程とを備える。

本発明の第１０の態様に係る超音波診断方法は、上記第９の態様の前記環境音速演算工程において、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

本発明の第１１の態様に係る超音波診断方法は、上記第９の態様において、前記着目格子点と前記超音波探触子との間の領域を、前記被検体の深さ方向に垂直な境界面で分割される複数の領域に分割し、前記合成受信波演算工程による浅い方の領域から順に前記合成受信波の演算と、前記環境音速演算工程による前記合成受信波に基づいて前記環境音速を求める処理とを繰り返し実行することにより、前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

本発明の第１２の態様に係る超音波診断方法は、上記第９の態様の前記合成受信波演算工程において、前記着目領域において音速が線型変化する線型変化軸を変化させて、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波を算出し、前記環境音速演算工程において、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波のうち、前記受信波との誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求めるようにしたものである。

本発明によれば、被検体内の音速場が不均一な場合に、着目格子点を含む着目領域を音速が線型に変化する音速場と近似することにより、着目格子点における局所音速値及び着目領域における音速の変化率を求めることができる。これにより、被検体内の着目領域の音速値（環境音速）を高精度で算出することができる。

本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図 音速が線型に変化する音速場を模式的に示す図 本発明の第１の実施形態に係る環境音速の演算処理を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図 本発明の第２の実施形態に係る環境音速の演算処理を示すフローチャート 本発明の第３の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図 局所音速値の演算処理を模式的に示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断方法の好ましい実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。

図１に示す超音波診断装置１０は、超音波探触子３００から被検体ＯＢＪに超音波ビームを送信して、被検体ＯＢＪによって反射された超音波ビーム（超音波エコー）を受信し、超音波エコーの検出信号から超音波画像を作成・表示する装置である。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００は、操作入力部２００からの操作入力に応じて超音波診断装置１０の各ブロックの制御を行う。

操作入力部２００は、オペレータからの操作入力を受け付ける入力デバイスであり、操作卓２０２とポインティングデバイス２０４とを含んでいる。操作卓２０２は、文字情報（例えば、患者情報）の入力を受け付けるキーボードと、振幅画像（Ｂモード画像）を単独で表示するモードと、被検体ＯＢＪ内の音速値（環境音速及び局所音速値）の判定結果を表示するモードとの間で表示モードを切り替える表示モード切り替えボタンと、ライブモードとフリーズモードとの切り替えを指示するためのフリーズボタンと、シネメモリ再生を指示するためのシネメモリ再生ボタンと、超音波画像の解析・計測を指示するための解析・計測ボタンとを含んでいる。ポインティングデバイス２０４は、表示部１０４の画面上における領域の指定の入力を受け付けるデバイスであり、例えば、トラックボール又はマウスである。なお、ポインティングデバイス２０４としては、タッチパネルを用いることも可能である。

格納部１０２は、ＣＰＵ１００に超音波診断装置１０の各ブロックの制御を制御するための制御プログラムが格納する記憶装置であり、例えば、ハードディスク又は半導体メモリである。

表示部１０４は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ又は液晶ディスプレイであり、超音波画像（動画及び静止画）の表示、及び各種の設定画面を表示する。

超音波探触子３００は、被検体ＯＢＪに当接させて用いるプローブであり、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３０２を備えている。超音波トランスデューサ３０２は、送信回路４０２から印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体ＯＢＪに送信するとともに、被検体ＯＢＪから反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。

超音波トランスデューサ３０２は、圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極が形成されて構成された振動子を含んでいる。上記振動子を構成する圧電体としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb (lead) zirconate titanate）のような圧電セラミック、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）のような高分子圧電素子を用いることができる。上記振動子の電極に電気信号を送って電圧を印加すると圧電体が伸縮し、この圧電体の伸縮により各振動子において超音波が発生する。例えば、振動子の電極にパルス状の電気信号を送るとパルス状の超音波が発生し、振動子の電極に連続波の電気信号を送ると連続波の超音波が発生する。そして、各振動子において発生した超音波が合成されて超音波ビームが形成される。また、各振動子により超音波が受信されると、各振動子の圧電体が伸縮して電気信号を発生する。各振動子において発生した電気信号は、超音波の検出信号として受信回路４０４に出力される。

なお、超音波トランスデューサ３０２としては、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いることも可能である。例えば、超音波を送信する素子として上記圧電体により構成される振動子を用いて、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにしてもよい。ここで、光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器又はファイバブラッググレーティングである。

次に、ライブモード時における超音波診断処理について説明する。ライブモードは、被検体ＯＢＪに超音波探触子３００を当接させて超音波の送受信を行うことによって得られた超音波画像（動画）の表示、解析・計測を行うモードである。

超音波探触子３００が被検体ＯＢＪに当接されて、操作入力部２００からの指示入力により超音波診断が開始されると、ＣＰＵ１００は、送受信部４００に制御信号を出力して、超音波ビームの被検体ＯＢＪへの送信、及び被検体ＯＢＪからの超音波エコーの受信を開始させる。ＣＰＵ１００は、超音波トランスデューサ３０２ごとに超音波ビームの送信方向と超音波エコーの受信方向とを設定する。

更に、ＣＰＵ１００は、超音波ビームの送信方向に応じて送信遅延パターンを選択するとともに、超音波エコーの受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する。ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ３０２によって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。上記送信遅延パターン及び受信遅延パターンは予め格納部１０２に格納されている。ＣＰＵ１００は、格納部１０２に格納されているものの中から送信遅延パターン及び受信遅延パターンを選択し、選択した送信遅延パターン及び受信遅延パターンに従って、送受信部４００に制御信号を出力して超音波の送受信制御を行う。

送信回路４０２は、ＣＰＵ１００からの制御信号に応じて駆動信号を生成して、該駆動信号を超音波トランスデューサ３０２に印加する。このとき、送信回路４０２は、ＣＰＵ１００によって選択された送信遅延パターンに基づいて、各超音波トランスデューサ３０２に印加する駆動信号を遅延させる。ここで、送信回路４０２は、複数の超音波トランスデューサ３０２から送信される超音波が超音波ビームを形成するように、各超音波トランスデューサ３０２に駆動信号を印加するタイミングを調整する（遅延させる）。なお、複数の超音波トランスデューサ３０２から一度に送信される超音波が被検体ＯＢＪの撮像領域全体に届くように、駆動信号を印加するタイミングを調節するようにしてもよい。

受信回路４０４は、各超音波トランスデューサ３０２から出力される超音波検出信号を受信して増幅する。上記のように、各超音波トランスデューサ３０２と被検体ＯＢＪ内の超音波反射源との間の距離がそれぞれ異なるため、各超音波トランスデューサ３０２に反射波が到達する時間が異なる。受信回路４０４は遅延回路を備えており、ＣＰＵ１００によって選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速又は音速の分布に従って、反射波の到達時刻の差（遅延時間）に相当する分、各検出信号を遅延させる。次に、受信回路４０４は、遅延時間を与えた検出信号を整合加算することにより受信フォーカス処理を行う。超音波反射源Ｘ_ＲＯＩと異なる位置に別の超音波反射源がある場合には、別の超音波反射源からの超音波検出信号は到達時刻が異なるので、上記加算回路で加算することにより、別の超音波反射源からの超音波検出信号の位相が打ち消し合う。これにより、超音波反射源Ｘ_ＲＯＩからの受信信号が最も大きくなり、フォーカスが合う。上記受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（以下、ＲＦ信号という。）が形成される。

Ａ／Ｄ変換器４０６は、受信回路４０４から出力されるアナログのＲＦ信号をデジタルＲＦ信号（以下、ＲＦデータという。）に変換する。ここで、ＲＦデータは、受信波（搬送波）の位相情報を含んでいる。Ａ／Ｄ変換器４０６から出力されるＲＦデータは、信号処理部５０２とシネメモリ６０２にそれぞれ入力される。

シネメモリ６０２は、Ａ／Ｄ変換器４０６から入力されるＲＦデータを順次格納する。また、シネメモリ６０２は、ＣＰＵ１００から入力されるフレームレートに関する情報（例えば、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅を示すパラメータ）を上記ＲＦデータに関連付けて格納する。

信号処理部５０２は、上記ＲＦデータに対して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control）によって、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した後、包絡線検波処理を施し、Ｂモード画像データ（超音波エコーの振幅を点の明るさ（輝度）により表した画像データ）を生成する。

信号処理部５０２によって生成されたＢモード画像データは、通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものである。このため、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５０４は、上記Ｂモード画像データを通常の画像データ（例えば、テレビジョン信号の走査方式（ＮＴＳＣ方式）の画像データ）に変換（ラスター変換）する。画像処理部５０６は、ＤＳＣ５０４から入力される画像データに、各種の必要な画像処理（例えば、階調処理）を施す。

画像メモリ５０８は、画像処理部５０６から入力される画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換器５１０は、画像メモリ５０８から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部１０４に出力する。これにより、超音波探触子３００によって撮影された超音波画像（動画）が表示部１０４に表示される。

なお、本実施形態では、受信回路４０４において受信フォーカス処理が施された検出信号をＲＦ信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をＲＦ信号としてもよい。この場合、複数の超音波トランスデューサ３０２から出力される複数の超音波検出信号が、受信回路４０４において増幅され、増幅された検出信号、即ち、ＲＦ信号が、Ａ／Ｄ変換器４０６においてＡ／Ｄ変換されることによってＲＦデータが生成される。そして、上記ＲＦデータは、信号処理部５０２に供給されるとともに、シネメモリ６０２に格納される。受信フォーカス処理は、信号処理部５０２においてデジタル的に行われる。

次に、シネメモリ再生モードについて説明する。シネメモリ再生モードは、シネメモリ６０２に格納されているＲＦデータに基づいて超音波診断画像の表示、解析・計測を行うモードである。

操作卓２０２のシネメモリ再生ボタンが押下されると、ＣＰＵ１００は、超音波診断装置１０の動作モードをシネメモリ再生モードに切り替える。シネメモリ再生モード時には、ＣＰＵ１００は、オペレータからの操作入力により指定されたＲＦデータの再生をシネメモリ再生部６０４に指令する。シネメモリ再生部６０４は、ＣＰＵ１００からの指令に従って、シネメモリ６０２からＲＦデータを読み出して、画像信号生成部５００の信号処理部５０２に送信する。シネメモリ６０２から送信されたＲＦデータは、信号処理部５０２、ＤＳＣ５０４及び画像処理部５０６において所定の処理（ライブモード時と同様の処理）が施されて画像データに変換された後、画像メモリ５０８及びＤ／Ａ変換器５１０を経て表示部１０４に出力される。これにより、シネメモリ６０２に格納されたＲＦデータに基づく超音波画像（動画又は静止画）が表示部１０４に表示される。

ライブモード又はシネメモリ再生モード時において、超音波画像（動画）が表示されているときに操作卓２０２のフリーズボタンが押下されると、フリーズボタン押下時に表示されている超音波画像が表示部１０４に静止画表示される。これにより、オペレータは、着目領域（ＲＯＩ：Region of Interest）の静止画を表示させて観察することができる。

操作卓２０２の計測ボタンが押下されると、オペレータからの操作入力により指定された解析・計測が行われる。データ解析計測部１０６は、各動作モード時に計測ボタンが押下された場合に、Ａ／Ｄ変換器４０６又はシネメモリ６０２から、画像処理が施される前のＲＦデータを取得し、当該ＲＦデータを用いてオペレータ指定の解析・計測（例えば、組織部の歪み解析（硬さ診断）、血流の計測、組織部の動き計測、又はＩＭＴ（内膜中膜複合体厚：Intima-Media Thickness）値計測）を行う。データ解析計測部１０６による解析・計測結果は、画像信号生成部５００のＤＳＣ５０４に出力される。ＤＳＣ５０４は、データ解析計測部１０６による解析・計測結果を超音波画像の画像データに挿入して表示部１０４に出力する。これにより、超音波画像と解析・計測結果とが表示部１０４に表示される。

また、表示モード切り替えボタンが押下されると、Ｂモード画像を単独で表示するモード、Ｂモード画像に音速値の判定結果を重畳して表示するモード（例えば、音速値に応じて色分け又は輝度を変化させる表示、又は音速値が等しい点を線で結ぶ表示）、Ｂモード画像と音速値の判定結果の画像を並べて表示するモードの間で表示モードが切り替わる。これにより、オペレータは、音速値の判定結果を観察することで、例えば、病変を発見することができる。

なお、音速値の判定結果に基づいて、送信フォーカス処理及び受信フォーカス処理の少なくとも一方を施すことにより得られたＢモード画像を表示部１０４に表示してもよい。

［環境音速の演算処理］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図である。

以下の説明では、超音波探触子３００の素子面に平行な方向をＸ方向とし、ｘ方向に垂直な方向（被検体ＯＢＪの深さ方向）をｚ方向とする。また、超音波探触子３００に近づく向きを＋ｚ方向とする。

図２（ｂ）に示すように、被検体ＯＢＪ内の着目領域ＲＯＩを代表する格子点Ｘと超音波探触子３００の素子面Ｓ２との間の領域を領域ＡとＢに分ける。領域Ａは、格子点Ｘを含む領域であり、領域Ｂは領域Ａよりも浅い（即ち、超音波トランスデューサ３０２に近い）領域とする。領域ＡとＢの境界面Ｓ１に、格子点Ｘよりも浅い位置にｘ方向に等間隔で配置された格子点をＡ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…とする。

本実施形態では、格子点Ｘと格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…の間の領域Ａは音速が線型に変化する音速場であり、領域Ｂは音速が一様な音速場と仮定する。そして、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗ_Ｘと格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…からの受信波を仮想的に合成した受信波Ｗ_ＳＵＭが一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖ（０）と、領域Ａにおける音速の変化率ｋを求め、領域Ａ内における音速（環境音速）を求める。

ここで、格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…の範囲及び個数は予め決めておく。格子点の範囲が広いと局所音速値の誤差が大きくなり、狭いと仮想受信波との誤差が大きくなるため、格子点の範囲はこれらの兼ね合いで決める。

格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のＸ方向の間隔は、分解能と処理時間の兼ね合いで決定される。格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のＸ方向の間隔は、一例で１ｍｍから１ｃｍである。

格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のＹ方向の間隔が狭いと誤差計算における誤差が大きくなり、広いと局所音速値の誤差が大きくなる。格子点Ｘと格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のｚ方向の間隔は、超音波画像の画像分解能の設定に基づいて決定される。上記ｚ方向の間隔は、一例で１ｃｍである。

なお、格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…の間隔が広い場合、合成波の演算（後述）が困難になるため、補間によって細かい格子点を生成するようにすればよい。

図３は、音速が線型に変化する音速場を模式的に示す図である。

本実施形態では、図３に示すように、被検体ＯＢＪ内の格子点Ｘと境界面Ｓ１との間の領域Ａにおいて、音速が線型に変化すると近似する。具体的には、領域Ａにおける音速が深さｚの１次関数により表されると仮定する。

格子点Ｘ（ｘ，ｚ）＝（０，０）における音速値をＶ（０）、音速の変化率をｋとすると、領域Ａにおける音速Ｖ（ｚ）は、下記の式（１）により表される。

Ｖ（ｚ）＝Ｖ（０）＋ｋ×ｚ …（１）
格子点Ｘから出射角をθ_０で出射され、領域Ａ内を伝播する超音波の音線Ｌがｚ軸となす角をθとすると、スネル（Snell）の法則から下記の式（２）が得られる。

V(0) / sin(θ_０) = V(z) / sin(θ) …（２）
式（２）に式（１）を代入してｚについて解くと下記の式（３）が得られる。

z = V(0) / k×((sin(θ) - sin(θ_０)) / sin(θ_０)) …（３）
式（３）をθで微分すると下記の式（４）が得られる。

dz = V(0) / k×(cos(θ) / sin(θ_０))×dθ …（４）
また、式（４）とｄｘ＝ｄｚ×tanθから下記の式（５）が得られる。

dx = dz×tanθ = V(0) / k×(sin(θ) / sin(θ_０))×dθ …（５）
格子点Ｘから出射角をθ_０で出射される超音波が境界面Ｓ１上の格子点Ａ_ｎに到達するまでの伝播時間Ｔは下記の式（６）により表される。ここで、θ_ｎは、格子点Ａ_ｎ（Ｘ_ｎ，Ｚ_ｎ）において超音波の音線Ｌとｚ軸のなす角である。

式（６）の積分演算を実行することにより、下記の式（７）が得られる。

T = 1 / k×(log(tan(θ_ｎ / 2)) - log(tan(θ_０ / 2)))；(但し、θ_ｎ< π)…（７）
式（７）において、θ_ｎ及びθ_０が未知数である。以下、音線Ｌが格子点Ｘ及び点Ａ_ｎを通る条件に基づいて未知数θ_ｎ及びθ_０を求める。

式（４）を格子点Ｘ（０，０）から点（ｘ，ｚ）まで積分すると、下記の式（８）が得られる。

z = V(0)×sin(θ) / k / sin(θ_０) - V(0)/k …（８）
同様に、式（５）を格子点Ｘ（０，０）から点Ａ（ｘ，ｚ）まで積分すると、下記の式（９）が得られる。

x = - V(0)×cos(θ) / k / sin(θ_０) + V(0) / k / tan(θ_０) …（９）
上記の式（８）及び（９）から音線Ｌ（ｘ，ｚ）は、中心（ｘ，ｚ）＝（Ｖ（０）／ｋ／tan（θ_０），−Ｖ（０）／ｋ）、半径Ｖ（０）／ｋ／sin（θ_０）の円弧の軌跡を描くことが分かる。

音線Ｌ（ｘ，ｚ）は、格子点Ａ_ｎ（Ｘ_ｎ，Ｚ_ｎ）を通り、格子点Ａ_ｎにおいて超音波の音線Ｌとｚ軸のなす角がθ_ｎである。式（８）及び（９）に、（ｘ、ｚ）＝（Ｘ_ｎ，Ｚ_ｎ）、θ＝θ_ｎを代入して、θ_０について解くと、下記の式（１０）が得られる。

θ_０= arctan(2×X_n×V(0) / (k×Z_n ²+ 2×V(0)×Z_n + k×X_n ²)) …（１０）
また、式（８）から（１０）をθ_ｎについて解くと、下記の式（１１）が得られる。

θ_ｎ= arctan(2×X_n×(k×Z_n+ V(0)) / (k×Z_n ² + 2×V(0)×Z_n - k×X_n ²))…（１１）
式（１０）及び（１１）のθ_０とθ_ｎを式（７）に代入することにより、格子点Ｘから出射角をθ_０で出射される超音波が境界面Ｓ１上の格子点Ａ_ｎに到達するまでの伝播時間Ｔを求めることができる。

なお、θ_０が０の場合の伝播時間、即ち、格子点Ｘと深さ方向（ｚ方向）に並ぶ格子点Ａ_０（０，Ｚ_ｎ）に超音波が到達するまでの伝播時間Ｔは、式（７）の代わりに下記の式（１２）及び（１３）を用いることにより求めることができる。

T = 1 / k×(log(V(0)+k×Z_n) - log(V(0))) …（１３）
なお、格子点Ｘを発した音波が格子点Ａ_ｎに到着するまでの伝播時間を求める代わりに、格子点Ａ_ｎを発した音波が格子点Ｘに到着するまでの伝播時間を求めても同様の式が得られる。

また、図３において、格子点Ｘに対して左側の格子点Ａ_−１，Ａ_−２，…に対する伝播時間を求めるときには、ｘ軸を図３の逆向きにすることにより、常にθ_０及びθ_ｎを０〜π／２の範囲で計算することができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る環境音速の演算処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。

まず、領域Ａ内の格子点Ｘにおける音速Ｖ（０）と音速の変化率ｋの初期値が設定される（ステップＳ１０）。そして、音速Ｖ（０）と音速の変化率ｋが１ステップ変更される（ステップＳ１２）。なお、音速Ｖ（０）又は変化率ｋのいずれか一方を設定すれば、他方は領域ＢにおけるＶ（０）との連続性から求められる。このため、音速Ｖ（０）又は変化率ｋのいずれか一方を更新すればよい。ここで、最適音速値とは、画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、格子点における実際の局所音速値とは必ずしも一致しない。最適音速値の判定方法としては、例えば、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散などから判定する方法（例えば、特開平８-３１７９２６号公報）を適用することができる。

次に、格子点Ｘから格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…に超音波が到達するまでの伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…が算出される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…は、下記のようにして求められる。まず、格子点Ｘと、その深さ方向（ｚ方向）に並ぶ格子点Ａ_０との時間間隔の２分の１（超音波が格子点Ｘから格子点Ａ_０に伝播するのに要する時間）を式（１３）のＴに代入して、領域ＡとＢの境界面Ｓ１から格子点Ｘ間での距離Ｚ_ｎを求める。次に、格子点Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のＸ座標Ｘ_１，…，Ｘ_ｎ，…，Ｘ_−１，…と、Ｚ_ｎを式（７）、（１０）及び（１１）にそれぞれ代入することにより、伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…が求められる。

次に、格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…からの受信波Ｗ_Ａ０，Ｗ_Ａ１，…，Ｗ_Ａｎ，…，Ｗ_Ａ−１，…にそれぞれ遅延ＴＴ＋Ｔ_１Ｒ，ＴＴ＋Ｔ_２Ｒ，…，ＴＴ＋Ｔ_ｎＲ，…，ＴＴ＋Ｔ_−１Ｒ，…を掛けて重ね合わせることにより、格子点Ｘからの仮想的な合成受信波Ｗ_ＳＵＭが作成される（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１６では、超音波が格子点Ｘまで伝播するのに要する時間ＴＴは、格子点Ｘにおける受信時刻の２分の１に設定することが可能である。

次に、格子点Ｘにおける最適音速値に基づいて、格子点Ｘを反射点としたときの仮想的な受信波Ｗ_Ｘの波形が算出され、格子点Ｘからの受信波Ｗ_ｘと合成受信波Ｗ_ＳＵＭとの誤差が算出される（ステップＳ１８）。ステップＳ１８では、受信波Ｗ_Ｘと合成受信波Ｗ_ＳＵＭの誤差は、例えば、互いの相互相関をとる方法により算出される。

次に、ステップＳ１２からステップＳ２０の処理が繰り返されて、すべての音速Ｖ（０）及び変化率ｋについて演算が終了すると（ステップＳ２０のＹｅｓ）、格子点Ｘにおける音速Ｖ（０）と変化率ｋが判定される（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、上記受信波Ｗ_Ｘと合成受信波Ｗ_ＳＵＭの誤差が最小となるような音速Ｖ（０）と変化率ｋが求められる。

本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の音速場が不均一な場合に、着目格子点Ｘを含む領域Ａを音速が線型に変化する音速場と近似することにより、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖ（０）及び領域Ａにおける音速の変化率ｋを求めることができる。更に、本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の音速値（領域Ａにおける環境音速）を高精度で算出することができる。

なお、本実施形態では、格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…が並ぶｘ方向に対して垂直なｚ方向に線型に変化する音速場について、任意の方向に音速変化する場について伝播時間を求めることも可能である。つまり、音速が変化する方向にｚ方向をとり、その座標系において格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…を設定すれば、上記の式（７）、（１０）、（１１）及び（１３）によって伝播時間を求めることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図である。

本実施形態は、図５に示すように、超音波探触子３００の素子面Ｓ２と格子点Ｘとの間の領域を、被検体ＯＢＪの深さ方向（ｚ方向）に複数の領域Ｂ，Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_Ｎに分割する。

次に、領域Ａ_０における音速場がｚの１次関数（Ｖ_１（ｚ）＝Ｖ_０＋ｋ_１×ｚ）で表されると仮定する。そして、上記図４の処理が実行され、領域Ａ_０とＡ_１との間の境界面Ｓ１_１上の格子点Ａ１_１，Ａ２_１，…における音速値Ｖ_１及びｋ_１がそれぞれ求められる。これにより、領域Ａ_０における環境音速が求められる。

以下、同様にして、領域Ａ_１，Ａ_２，…における環境音速が順次求められる。

本実施形態によれば、被検体ＯＢＪ内の浅い層から順に局所音速値を判定することにより、被検体内の領域Ａにおける音速値（環境音速）を高精度で判定することができる。

以下、本発明の第２の実施形態に係る環境音速の演算処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。

本実施形態では、図６に示す環境音速の演算処理を浅い層の格子点から順に実施してゆく。局所音速値の演算するときには、ある深さの格子点の音速値判定のために、それより浅い深さの格子点からの受信波が必要である。従って、深さＮの領域Ａ_Ｎにおける環境音速（格子点（Ａ１_Ｎ，Ａ２_Ｎ，…）における局所音速値と、領域Ａ_Ｎにおける音速の変化量ｋ_Ｎ）を判定するために深さＮ−１の全格子点（Ａ１_Ｎ−１，Ａ２_Ｎ−１，…）からの受信波をメモリ（格納部１０２）に保持しておく。深さＮの全格子点の処理終了した後に深さＮ−１の受信波を破棄し、代わりに深さＮの全格子点の受信波を保持する。

なお、一番浅い層の領域Ａ_０における環境音速の格子点（Ａ１_０，Ａ２_０，…）における受信波及び局所音速値は単純な方法で求められる。

環境音速の演算に用いる格子点の範囲、及び格子点のＸＹ方向の間隔は、上記第１の実施形態と同様に予め決めておく。なお、異なる間隔、異なる範囲の格子点を用いて、局所音速値の判定を複数回行うようにしてもよい。

まず、領域Ａ内の格子点Ｘにおける音速Ｖ（０）と音速の変化率ｋの初期値が設定される（ステップＳ３０）。そして、音速Ｖ（０）と音速の変化率ｋが１ステップ変更される（ステップＳ３２）。なお、音速Ｖ（０）又は変化率ｋのいずれか一方を設定すれば、他方は領域ＢにおけるＶ（０）との連続性から求められる。このため、音速Ｖ（０）又は変化率ｋのいずれか一方を更新すればよい。ここで、最適音速値とは、画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であり、格子点における実際の局所音速値とは必ずしも一致しない。最適音速値の判定方法としては、例えば、画像のコントラスト、スキャン方向の空間周波数、分散などから判定する方法（例えば、特開平８-３１７９２６号公報）を適用することができる。

次に、格子点Ｘから格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…に超音波が到達するまでの伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…が算出される（ステップＳ３４）。ステップＳ１４において、伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…は、下記のようにして求められる。まず、格子点Ｘと、その深さ方向（ｚ方向）に並ぶ格子点Ａ_０との時間間隔の２分の１（超音波が格子点Ｘから格子点Ａ_０に伝播するのに要する時間）を式（１３）のＴに代入して、領域ＡとＢの境界面Ｓ１から格子点Ｘ間での距離Ｚ_ｎを求める。次に、格子点Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…のＸ座標Ｘ_１，…，Ｘ_ｎ，…，Ｘ_−１，…と、Ｚ_ｎを式（７）、（１０）及び（１１）にそれぞれ代入することにより、伝播時間Ｔ_１Ｒ，Ｔ_２Ｒ，…，Ｔ_ｎＲ，…，Ｔ_−１Ｒ，…が求められる。

次に、格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…からの受信波Ｗ_Ａ０，Ｗ_Ａ１，…，Ｗ_Ａｎ，…，Ｗ_Ａ−１，…にそれぞれ遅延ＴＴ＋Ｔ_１Ｒ，ＴＴ＋Ｔ_２Ｒ，…，ＴＴ＋Ｔ_ｎＲ，…，ＴＴ＋Ｔ_−１Ｒ，…を掛けて重ね合わせることにより、格子点Ｘからの仮想的な合成受信波Ｗ_ＳＵＭが作成される（ステップＳ３６）。なお、ステップＳ３６では、超音波が格子点Ｘまで伝播するのに要する時間ＴＴは、格子点Ｘにおける受信時刻の２分の１に設定することが可能である。

次に、仮想的な受信波Ｗ_ＳＵＭに基づいて、格子点Ｘの周辺における遅延カーブが算出される（ステップＳ３８）。

次に、遅延カーブに基づいて格子点Ｘ周辺の超音波画像（Ｂモード画像）が生成され（ステップＳ４０）、格子点Ｘ周辺の画像から音速判定指数が算出される（ステップＳ４２）。ここで、音速判定指数とは、画像のコントラスト、スキャン方向空間周波数及び分散のうち少なくとも１つ基づいて求めた音速を判定するための指数である。なお、音速判定指数の計算は、全仮定音速の画像生成後（ステップＳ４４の後）に行ってもよい。

次に、ステップＳ３２からステップＳ４４の処理が繰り返されて、すべての音速Ｖ（０）及び変化率ｋについて演算が終了すると（ステップＳ４４のＹｅｓ）、上記音速判定指数に基づいて格子点Ｘにおける格子点Ｘにおける音速Ｖ（０）と変化率ｋが判定される（ステップＳ４６）。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る音速値の演算処理を模式的に示す図である。

本実施形態は、図７に示すように、被検体ＯＢＪの深さ方向（ｚ′方向）に対して音速が線型変化する線型変化軸（ｚ方向）をφ（０＜φ＜π／２）傾けた場合の格子点Ｘから格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…までの超音波の伝播時間が、上記の式（７）、（１０）、（１１）及び（１３）によって求められる。そして、０＜φ＜π／２の範囲で、角度φが変更されて超音波の伝播時間の演算処理が繰り返される。これにより、角度φに応じた領域Ａの音速Ｖ（ｚ）＝Ｖ（０）＋ｋ×ｚ、ｚ＝ｚ′tanφと、格子点Ｘから格子点Ａ_０，Ａ_１，…，Ａ_ｎ，…，Ａ_−１，…までの超音波の伝播時間とが求められる。

次に、角度φごとの合成受信波Ｗ_ＳＵＭが算出され、格子点Ｘを反射点としたときの仮想的な受信波Ｗ_Ｘとの誤差が算出される。また、音速が均一と仮定して最適音速値から求めた領域Ａの環境音速Ｖ（０）に基づく合成受信波と、受信波Ｗ_Ｘとの誤差が算出される。そして、受信波Ｗ_Ｘとの誤差が最小となるような合成受信波Ｗ_ＳＵＭが抽出されて、該合成受信波Ｗ_ＳＵＭに対応する音速Ｖ（０）、変化率ｋ及び角度φが求められる。

本実施形態によれば、音速が線型変化する線型変化軸を被検体ＯＢＪの深さ方向に対して傾けることにより、環境音速の判定精度をより高めることができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本実施形態は、上記第２及び第３の実施形態を組み合わせたものである。本実施形態では、まず、上記図５において、領域Ａ_０における音速場がｚの１次関数（Ｖ（ｚ）＝Ｖ（０）＋ｋ×ｚ、ｚ＝ｚ′tanφ）で表されると仮定する。そして、上記第３の実施形態と同様にして、パラメータφ，Ｖ_０及びｋ_１を変更しながら、仮想的な受信波Ｗ_Ｘとの誤差を算出する。これにより、領域Ａ_０とＡ_１との間の境界面Ｓ１_１上の格子点Ａ１_１，Ａ２_１，…における音速値Ｖ_１及びｋ_１がそれぞれ求められ、領域Ａ_０における環境音速が求められる。以下、同様の演算を繰り返すことにより、領域Ａ_１，Ａ_２，…における環境音速が順次求められる。

本実施形態によれば、上記第２の実施形態において、音速場の線形変化軸を変化させることにより、被検体ＯＢＪ内の環境音速をより精確に求めることが可能になる。

１０…超音波診断装置、１００…ＣＰＵ、１０２…格納部、１０４…表示部、１０６…データ解析部、２００…操作部、２０２…操作卓、２０４…ポインティングデバイス、３００…超音波探触子、３０２…超音波トランスデューサ（素子）、４００…送受信部、４０２…送信回路、４０４…受信回路、４０６…Ａ／Ｄ変換器、５００…画像信号生成部、５０２…信号処理部、５０４…ＤＳＣ、５０６…画像処理部、５０８…画像メモリ、５１０…Ｄ／Ａ変換器、６００…再生部、６０２…シネメモリ、６０４…シネメモリ再生部

Claims (12)

1. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
   前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域の浅い側の境界面に配置された格子点と、前記着目領域内の着目格子点における最適音速値を判定する最適音速値判定手段と、
   前記着目格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記着目格子点から受信される受信波を演算する受信波演算手段と、
   前記着目領域において音速が線型に変化すると仮定して、前記着目格子点から出射した超音波が、前記格子点よりも浅い領域に設定された複数の格子点に到着するまでの伝播時間を算出し、前記伝播時間と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記複数の格子点の受信波を合成して合成受信波を算出する合成受信波演算手段と、
   前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率を求めて、前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率から前記着目領域における環境音速を求める環境音速演算手段と、
   を備える超音波診断装置。
2. 前記環境音速演算手段が、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求める請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記着目格子点と前記超音波探触子との間の領域を、前記被検体の深さ方向に垂直な境界面で分割される複数の領域に分割し、前記合成受信波演算手段による浅い方の領域から順に前記合成受信波の演算と、前記環境音速演算手段による前記合成受信波に基づいて前記環境音速を求める処理とを繰り返し実行することにより、前記着目領域における環境音速を求める請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記合成受信波演算手段が、前記着目領域において音速が線型変化する線型変化軸を変化させて、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波を算出し、
   前記環境音速演算手段が、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波のうち、前記受信波との誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求める請求項１記載の超音波診断装置。
5. 前記環境音速の判定結果を表示する表示手段を更に備える請求項１から３のいずれか１項記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波検出信号に基づいて、前記受信波の振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
   前記表示手段が、前記環境音速を、前記振幅画像に重畳させるか、又は前記振幅画像と並べて表示する請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記超音波検出信号に基づいて、前記超音波エコーの振幅を点の輝度により表す振幅画像を作成する振幅画像作成手段を更に備え、
   前記表示手段が、前記振幅画像の輝度又は色を変化させることにより、前記環境音速を表示する請求項５記載の超音波診断装置。
8. 前記振幅画像を単独で表示する第１の表示モードと、前記環境音速を表示する第２の表示モードとの間で表示モードを切り替える表示モード切替手段を更に備える請求項６又は７記載の超音波診断装置。
9. 超音波を被検体に送信するとともに、該被検体によって反射される超音波を受信して超音波検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子から出力される前記超音波検出信号に基づいて、前記被検体内の着目領域の浅い側の境界面に配置された格子点と、前記着目領域内の着目格子点における最適音速値を判定する最適音速値判定工程と、
   前記着目格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記着目格子点から受信される受信波を演算する受信波演算工程と、
   前記着目領域において音速が線型に変化すると仮定して、前記着目格子点から出射した超音波が、前記格子点よりも浅い領域に設定された複数の格子点に到着するまでの伝播時間を算出し、前記伝播時間と前記複数の格子点における最適音速値に基づいて、前記超音波を前記着目格子点に送信したときに前記複数の格子点から受信される受信波を求め、前記複数の格子点の受信波を合成して合成受信波を算出する合成受信波演算工程と、
   前記受信波と前記合成受信波に基づいて前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率を求めて、前記着目格子点における局所音速値と前記着目領域における音速の変化率から前記着目領域における環境音速を求める環境音速演算工程と、
   を備える超音波診断方法。
10. 前記環境音速演算工程において、前記受信波と前記合成受信波の間の誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求める請求項９記載の超音波診断方法。
11. 前記着目格子点と前記超音波探触子との間の領域を、前記被検体の深さ方向に垂直な境界面で分割される複数の領域に分割し、前記合成受信波演算工程による浅い方の領域から順に前記合成受信波の演算と、前記環境音速演算工程による前記合成受信波に基づいて前記環境音速を求める処理とを繰り返し実行することにより、前記着目領域における環境音速を求める請求項９記載の超音波診断方法。
12. 前記合成受信波演算工程において、前記着目領域において音速が線型変化する線型変化軸を変化させて、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波を算出し、
    前記環境音速演算工程において、前記線型変化軸ごとに前記合成受信波のうち、前記受信波との誤差が最小になる合成受信波から前記着目領域における環境音速を求める請求項９記載の超音波診断方法。

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