JP2017113145A - Ultrasonic observation device, operation method of ultrasonic observation device, and operation program of ultrasonic observation device - Google Patents

Ultrasonic observation device, operation method of ultrasonic observation device, and operation program of ultrasonic observation device Download PDF

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Hironaka Miyaki
浩仲 宮木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic observation device that allows a user to visually recognize a temporal change in an attenuation rate in an ultrasonic image.SOLUTION: An ultrasonic observation device 1 includes: a frequency analysis part 332 for calculating a plurality of frequency spectra by analyzing a frequency of an ultrasonic signal; a feature amount calculation part 333 for calculating respective feature amounts of the plurality of frequency spectra; an attenuation rate setting part 334 for setting an attenuation rate in a region of interest of the ultrasonic image; a feature amount correction part 335 for calculating a corrected feature amount in the region of interest of the ultrasonic image by performing attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate set by the attenuation rate setting part 334; a representative attenuation rate calculation part 336 for calculating a representative attenuation rate of the region of interest defined based on the attenuation rate; an attenuation rate graph generation part 343 for generating an attenuation rate graph indicating a temporal change in the representative attenuation rate; and a display control part 361 for executing control to cause a display device to display the corrected feature amount and the attenuation rate grasp in association with each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。   The present invention relates to an ultrasonic observation apparatus that observes a tissue to be observed using ultrasonic waves, an operation method of the ultrasonic observation apparatus, and an operation program of the ultrasonic observation apparatus.

従来、超音波を用いて観測対象の組織を観察する超音波観測装置において、被検体中の散乱波形の特徴量や音の伝播速度とともに、散乱信号の減衰率(減衰係数)を算出して表示する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この技術では、Bモード画像をディスプレイで表示する際、散乱波形の特徴量や音の伝播速度の情報をカラー処理してBモード画像に重畳表示するとともに、減衰率の値を表示する。   Conventionally, in an ultrasound observation device that observes the tissue to be observed using ultrasound, the scattered signal attenuation rate (attenuation coefficient) is calculated and displayed along with the scattered waveform features and sound propagation speed in the subject. The technique to do is known (for example, refer patent document 1). In this technique, when a B-mode image is displayed on a display, the information on the characteristic amount of the scattered waveform and the sound propagation speed is color-processed and superimposed on the B-mode image, and the value of the attenuation factor is displayed.

特開平1−121039号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-121039

超音波診断では、医師等のユーザが超音波探触子の被検体に対する角度を変えながら観察することにより、観察対象領域を3次元的に把握して診断することが多い。このため、断面の変化に応じた減衰率の変化を認識することができれば、より適切な診断の助けとなることが期待される。しかしながら、上述した従来技術では、表示しているBモード画像を取得した際の減衰率のみを表示しているため、減衰率の時間変化を視覚的に認識することができなかった。   In the ultrasonic diagnosis, a user such as a doctor often observes while changing the angle of the ultrasonic probe with respect to the subject, so that the observation target region is three-dimensionally grasped and diagnosed in many cases. For this reason, if the change of the attenuation rate according to the change of the cross section can be recognized, it is expected to help a more appropriate diagnosis. However, in the above-described prior art, since only the attenuation rate when the displayed B-mode image is acquired is displayed, it is impossible to visually recognize the temporal change of the attenuation rate.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することを可能にする超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an ultrasonic observation apparatus, an operation method of the ultrasonic observation apparatus, and an ultrasonic observation apparatus that allow a user to visually recognize a temporal change in attenuation rate in an ultrasonic image, and An object is to provide an operation program of an ultrasonic observation apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定部と、前記減衰率設定部が設定した減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正部と、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出部と、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成部と、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an ultrasonic observation apparatus according to the present invention includes an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target. An ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe provided, and analyzing the frequency of the ultrasonic signal in the reception depth and reception direction of the ultrasonic signal A frequency analysis unit that calculates a plurality of frequency spectra in response, a feature amount calculation unit that calculates feature amounts of the plurality of frequency spectra, and the ultrasonic wave propagates through the observation target in a region of interest of the ultrasonic image An attenuation rate setting unit that sets an attenuation rate that gives an attenuation characteristic at the time, and the attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate set by the attenuation rate setting unit, A feature amount correction unit that calculates a correction feature amount in the region of interest; a representative attenuation rate calculation unit that calculates a representative attenuation rate of the region of interest defined based on the attenuation rate; and a temporal change in the representative attenuation rate. An attenuation rate graph generating unit that generates an attenuation rate graph to be displayed; and a display control unit that performs control to display the correction feature quantity and the attenuation rate graph in association with each other on a display device.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性として互いに異なる減衰特性を与える複数の減衰率候補値の各々を用いて各周波数スペクトルの特徴量に対し前記超音波の減衰の影響を排除する減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記観測対象に最適な減衰率を設定し、前記特徴量補正部および前記代表減衰率算出部は、前記最適な減衰率を用いて前記補正特徴量および前記代表減衰率をそれぞれ算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the attenuation rate setting unit includes a plurality of attenuation rate candidate values that give different attenuation characteristics as attenuation characteristics when the ultrasonic wave propagates through the observation target. The preliminary correction feature quantity of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value is calculated by performing attenuation correction that eliminates the influence of attenuation of the ultrasonic wave on the feature quantity of each frequency spectrum using Based on the plurality of attenuation rate candidate values, an optimum attenuation rate is set for the observation target, and the feature amount correction unit and the representative attenuation rate calculation unit use the optimal attenuation rate to perform the correction. A feature amount and the representative attenuation rate are calculated, respectively.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記関心領域を分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、前記代表減衰率算出部は、各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記代表減衰率を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the attenuation rate setting unit includes a plurality of unit lengths and units in the ultrasonic wave for each of a plurality of divided regions obtained by dividing the region of interest. By using each of the attenuation rate candidate values per frequency to calculate the preliminary correction feature amount of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value by performing the attenuation correction on the feature amount of each frequency spectrum, Based on the calculation result, the optimal attenuation rate is set from the plurality of attenuation rate candidate values, and the representative attenuation rate calculation unit uses the optimal attenuation rate set in each divided region. A representative attenuation rate is calculated.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記減衰率候補値ごとに前記予備補正特徴量の統計的なばらつきを算出し、該統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を前記最適な減衰率とすることを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the attenuation rate setting unit calculates a statistical variation of the preliminary correction feature value for each attenuation rate candidate value, and the statistical variation is minimized. A certain attenuation rate candidate value is set as the optimum attenuation rate.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率グラフ生成部は、前記代表減衰率の上限値および下限値を示す情報を加えて前記減衰率グラフを生成することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the attenuation rate graph generation unit generates the attenuation rate graph by adding information indicating an upper limit value and a lower limit value of the representative attenuation rate. .

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記超音波画像、前記補正特徴量および前記代表減衰率を記憶する記憶部をさらに備え、前記減衰率グラフ生成部は、前記超音波プローブがフリーズ状態にある場合、前記記憶部が記憶する前記超音波画像のうち再生可能な前記超音波画像の集合に対応する前記減衰率グラフであって前記表示装置で再生中の前記超音波画像に対応する前記代表減衰率の値を示す情報を付加した前記減衰率グラフを生成することを特徴とする。   The ultrasonic observation apparatus according to the present invention further includes a storage unit that stores the ultrasonic image, the correction feature amount, and the representative attenuation rate in the above-described invention, and the attenuation rate graph generation unit includes the ultrasonic probe. In the frozen state, the attenuation rate graph corresponding to the set of the reproducible ultrasonic images among the ultrasonic images stored in the storage unit, and corresponding to the ultrasonic images being reproduced on the display device The attenuation rate graph to which information indicating the value of the representative attenuation rate is added is generated.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記減衰率設定部が設定した前記各分割領域の最適な減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the feature amount correction unit accumulates per unit frequency at a sampling point based on an optimum attenuation rate of each divided region set by the attenuation rate setting unit. The correction feature amount of the sampling point is calculated by calculating an attenuation rate and performing attenuation correction of the feature amount using the accumulated attenuation rate.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記超音波画像の関心領域とは異なる領域であって前記特徴量を補正する演算に使用する領域であって前記超音波振動子の表面に相当する領域と前記関心領域との間に位置する領域である演算用領域の減衰率をさらに設定し、前記代表減衰率算出部は、前記演算用領域の減衰率に基づいて定義される前記演算用領域の代表減衰率をさらに算出し、前記減衰率グラフ生成部は、前記演算用領域の代表減衰率の時間変化をさらに含む減衰率グラフを生成することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the attenuation rate setting unit is a region that is different from a region of interest of the ultrasonic image and is used for calculation for correcting the feature amount. An attenuation factor of a calculation region that is a region located between the region corresponding to the surface of the ultrasonic transducer and the region of interest is further set, and the representative attenuation factor calculation unit determines the attenuation factor of the calculation region. A representative attenuation rate of the calculation region defined based on the calculation region, and the attenuation rate graph generation unit generates an attenuation rate graph further including a temporal change in the representative attenuation rate of the calculation region. To do.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記減衰率設定部は、前記関心領域および前記演算用領域をそれぞれ分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、前記代表減衰率算出部は、各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記関心領域および前記演算用領域にそれぞれ対応する少なくとも2つの前記代表減衰率を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the attenuation rate setting unit includes a plurality of the ultrasonic regions for each of a plurality of divided regions obtained by dividing the region of interest and the region for calculation. By using each of the unit length and the attenuation rate candidate value per unit frequency, the attenuation correction is performed on the feature quantity of each frequency spectrum, thereby preliminarily correcting each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value. A feature amount is calculated, and the optimal attenuation rate is set from the plurality of attenuation rate candidate values based on the calculation result, and the representative attenuation rate calculation unit is configured to set the optimal attenuation rate set in each divided region. At least two representative attenuation rates respectively corresponding to the region of interest and the calculation region are calculated using an attenuation rate.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記減衰率設定部が設定した前記関心領域および前記演算用領域の減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the feature amount correction unit is configured to generate per unit frequency at a sampling point based on the attenuation rates of the region of interest and the calculation region set by the attenuation rate setting unit. The correction feature amount of the sampling point is calculated by calculating the attenuation amount of the feature amount using the accumulated attenuation rate.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量補正部は、前記超音波振動子の表面に相当する位置と前記サンプリング点との間に存在する分割領域ごとの前記最適な減衰率を各分割領域における深度方向の往復距離で重み付けしたものを累積加算することによって前記サンプリング点における前記累積減衰率を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the feature amount correction unit may perform the optimum attenuation for each divided region existing between a position corresponding to the surface of the ultrasonic transducer and the sampling point. The cumulative attenuation rate at the sampling point is calculated by cumulatively adding the rate weighted by the round trip distance in the depth direction in each divided region.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記補正特徴量に関する情報を前記超音波画像とともに表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部をさらに備え、前記表示制御部は、前記特徴量画像データに対応する特徴量画像および前記減衰率グラフを関連付けて前記表示装置に表示させることを特徴とする。   The ultrasonic observation apparatus according to the present invention further includes a feature amount image data generation unit that generates feature amount image data for displaying information on the correction feature amount together with the ultrasonic image in the above invention, and the display control unit includes: The feature amount image corresponding to the feature amount image data and the attenuation rate graph are associated with each other and displayed on the display device.

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記特徴量算出部は、前記周波数スペクトルをn次式(nは正の整数)で近似する処理を行うことによって前記特徴量を算出することを特徴とする。   In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention, in the above invention, the feature amount calculation unit calculates the feature amount by performing a process of approximating the frequency spectrum with an n-order equation (n is a positive integer). It is characterized by.

本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、を有することを特徴とする。   An operation method of an ultrasonic observation apparatus according to the present invention is an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target. A method of operating an ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on the frequency, wherein a frequency analysis unit analyzes a frequency of the ultrasonic signal to thereby analyze a plurality of frequencies according to a reception depth and a reception direction of the ultrasonic signal. A frequency analysis step for calculating the frequency spectrum, a feature amount calculation unit for calculating a feature amount for each of the plurality of frequency spectra, and an attenuation rate setting unit for the region of interest of the ultrasonic image. An attenuation rate setting step for setting an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when ultrasonic waves propagate through the observation target, and a feature amount correction unit uses the attenuation rate to correct the attenuation of the feature amount. And performing a feature amount correction step of calculating a correction feature amount in the region of interest of the ultrasound image, and a representative attenuation rate calculation unit calculates a representative attenuation rate of the region of interest defined based on the attenuation rate A representative attenuation factor calculating step, an attenuation factor graph generating unit generating an attenuation factor graph indicating a temporal change in the representative attenuation factor, and a display control unit including the correction feature amount and the attenuation factor. And a display control step for performing control to display the graph on the display device in association with each other.

本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、を実行させることを特徴とする。   The operation program of the ultrasonic observation apparatus according to the present invention is an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target. In the ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on the frequency, the frequency analysis unit calculates a plurality of frequency spectra corresponding to the reception depth and reception direction of the ultrasonic signal by analyzing the frequency of the ultrasonic signal A frequency analysis step, a feature amount calculation unit calculates a feature amount of each of the plurality of frequency spectra, and an attenuation rate setting unit detects the ultrasonic wave in the region of interest of the ultrasonic image. An attenuation rate setting step for setting an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when propagating through an object, and a feature amount correction unit performs attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate Therefore, a feature amount correction step for calculating a correction feature amount in the region of interest of the ultrasonic image, and a representative attenuation factor calculation unit that calculates a representative attenuation factor of the region of interest defined based on the attenuation factor An attenuation factor calculating step, an attenuation factor graph generating unit generating an attenuation factor graph indicating a temporal change in the representative attenuation factor, and a display control unit displaying the correction feature amount and the attenuation factor graph. And a display control step of performing control to display the information on the display device in association with each other.

本発明によれば、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となる。   According to the present invention, it becomes possible for the user to visually recognize the temporal change of the attenuation rate in the ultrasonic image.

図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an ultrasonic diagnostic system including an ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の信号増幅部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the reception depth and the amplification factor in the amplification processing performed by the signal amplification unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の増幅補正部が行う増幅補正処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the reception depth and the amplification factor in the amplification correction process performed by the amplification correction unit of the ultrasound observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図4は、超音波信号の1つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a data array in one sound ray of the ultrasonic signal. 図5は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の周波数解析部が算出した周波数スペクトルの例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum calculated by the frequency analysis unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図6は、超音波画像の表示領域における分割領域の設定例を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a setting example of divided areas in the display area of the ultrasonic image. 図7は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の減衰率設定部が補正した予備補正特徴量をパラメータとして有する直線を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a straight line having as a parameter the preliminary correction feature amount corrected by the attenuation rate setting unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図8は、同じ観測対象に対して2つの異なる減衰率候補値に基づいてそれぞれ減衰補正された予備補正特徴量の分布例を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of distribution of pre-correction feature quantities that have been subjected to attenuation correction based on two different attenuation rate candidate values for the same observation target. 図9は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an outline of processing performed by the ultrasound observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図10は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の周波数解析部が実行する処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an outline of processing executed by the frequency analysis unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図11は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の減衰率設定部が行う処理の概要を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an outline of processing performed by the attenuation rate setting unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置の画像処理部が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a display example on the display device of all the images generated by the image processing unit of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態1の変形例1に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置における表示例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a display example on the display device of the attenuation rate graph generated by the ultrasonic observation apparatus according to the first modification of the first embodiment of the present invention. 図14は、本発明の実施の形態1の変形例2に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置における表示例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a display example on the display device of the attenuation rate graph generated by the ultrasonic observation apparatus according to the second modification of the first embodiment of the present invention. 図15は、本発明の実施の形態1の変形例3に係る超音波観測装置が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a display example on the display device of all the images generated by the ultrasonic observation apparatus according to the third modification of the first embodiment of the present invention. 図16は、本発明の実施の形態2に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an outline of processing performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 図17は、超音波画像の表示領域における関心領域および演算用領域ならびにそれらの領域の分割領域の設定例を模式的に示す図である。FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a setting example of a region of interest and a calculation region in a display region of an ultrasonic image and divided regions of those regions. 図18は、本発明の実施の形態2に係る超音波観測装置の画像処理部が生成した全ての画像の表示装置における表示例を模式的に示す図である。FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a display example on the display device of all the images generated by the image processing unit of the ultrasonic observation apparatus according to the second embodiment of the present invention.

以下に、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの機能構成を示すブロック図である。同図に示す超音波診断システム1は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡2と、超音波内視鏡2が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置3と、超音波観測装置3が生成した超音波画像を表示する表示装置4と、を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an ultrasonic diagnostic system including an ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. An ultrasonic diagnostic system 1 shown in FIG. 1 transmits an ultrasonic wave to a subject to be observed and receives an ultrasonic wave reflected by the subject, and an ultrasonic endoscope 2. Are provided with an ultrasonic observation device 3 that generates an ultrasonic image based on the ultrasonic signal acquired by the, and a display device 4 that displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3.

超音波内視鏡2は、その先端部に、超音波観測装置3から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス(音響パルス)に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子21を有する。超音波振動子21は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡2は、超音波振動子21をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子21として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。   The ultrasonic endoscope 2 converts an electrical pulse signal received from the ultrasonic observation device 3 into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) and irradiates the subject at the tip thereof, and is reflected by the subject. The ultrasonic transducer 21 converts the ultrasonic echo into an electrical echo signal expressed by a voltage change and outputs it. The ultrasonic transducer 21 may be a convex transducer, a linear transducer, or a radial transducer. The ultrasonic endoscope 2 may be one that mechanically scans the ultrasonic transducer 21, or a plurality of elements are provided in an array as the ultrasonic transducer 21, and the elements involved in transmission and reception are electronically arranged. Electronic scanning may be performed by switching or delaying transmission / reception of each element.

超音波内視鏡2は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管(食道、胃、十二指腸、大腸)または呼吸器(気管、気管支)へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器(膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等)を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡2は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡2の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。   The ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into the digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea, bronchi) of the subject, and the digestive tract. It is possible to image the respiratory organ and surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.). The ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto the subject during imaging. The light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to a light source device that generates illumination light.

超音波観測装置3は、送受信部31、信号処理部32、演算部33、画像処理部34、入力部35、制御部36、および記憶部37を備える。   The ultrasound observation apparatus 3 includes a transmission / reception unit 31, a signal processing unit 32, a calculation unit 33, an image processing unit 34, an input unit 35, a control unit 36, and a storage unit 37.

送受信部31は、超音波内視鏡2と電気的に接続され、所望の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号(パルス信号)を超音波振動子21へ送信するとともに、超音波振動子21から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波(RF:Radio Frequency)信号のデータ(以下、RFデータという)を生成して出力する。送受信部31は、エコー信号を増幅する信号増幅部311を有する。信号増幅部311は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するSTC(Sensitivity Time Control)補正を行う。   The transmission / reception unit 31 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 and transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 based on a desired waveform and transmission timing. An echo signal, which is an electrical reception signal, is received from the sonic transducer 21 to generate and output digital radio frequency (RF) signal data (hereinafter referred to as RF data). The transmission / reception unit 31 includes a signal amplification unit 311 that amplifies the echo signal. The signal amplification unit 311 performs STC (Sensitivity Time Control) correction in which an echo signal having a larger reception depth is amplified with a higher amplification factor.

図2は、信号増幅部311が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図2に示す受信深度zは、超音波の受信開始時点からの経過時間に基づいて算出される量である。図2に示すように、増幅率β(dB)は、受信深度zが閾値zthより小さい場合、受信深度zの増加に伴ってβからβth(>β0)へ線型に増加する。また、増幅率β(dB)は、受信深度zが閾値zth以上である場合、一定値βthをとる。閾値zthの値は、観測対象から受信する超音波信号がほとんど減衰してしまい、ノイズが支配的になるような値である。より一般に、増幅率βは、受信深度zが閾値zthより小さい場合、受信深度zの増加に伴って単調増加すればよい。図2に示す関係は、予め記憶部37に記憶されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the reception depth and the amplification factor in the amplification process performed by the signal amplification unit 311. The reception depth z shown in FIG. 2 is an amount calculated based on the elapsed time from the reception start point of the ultrasonic wave. As shown in FIG. 2, when the reception depth z is smaller than the threshold z th , the amplification factor β (dB) increases linearly from β 0 to β th (> β 0 ) as the reception depth z increases. The amplification factor β (dB) takes a constant value β th when the reception depth z is equal to or greater than the threshold value z th . The value of the threshold value z th is such a value that the ultrasonic signal received from the observation target is almost attenuated and the noise becomes dominant. More generally, when the reception depth z is smaller than the threshold value z th , the amplification factor β may increase monotonously as the reception depth z increases. The relationship shown in FIG. 2 is stored in the storage unit 37 in advance.

送受信部31は、信号増幅部311によって増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、A/D変換することによって時間ドメインのRFデータを生成し、信号処理部32および演算部33へ出力する。超音波内視鏡2が複数の素子をアレイ状に設けた超音波振動子21を電子的に走査させる構成を有する場合、送受信部31は、複数の素子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。   The transmission / reception unit 31 performs processing such as filtering on the echo signal amplified by the signal amplification unit 311 and then performs A / D conversion to generate time domain RF data, and the signal processing unit 32 and the calculation unit To 33. When the ultrasonic endoscope 2 is configured to electronically scan the ultrasonic transducer 21 provided with a plurality of elements in an array, the transmission / reception unit 31 is a multi-channel circuit for beam synthesis corresponding to the plurality of elements. Have

送受信部31が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子21におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。また、信号増幅部311におけるエコー信号の各種処理周波数帯域は、超音波振動子21による超音波エコーのエコー信号への音響電気変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。これらにより、後述する周波数スペクトルの近似処理を実行する際、精度のよい近似を行うことが可能となる。   The frequency band of the pulse signal transmitted by the transmission / reception unit 31 may be a wide band that substantially covers the linear response frequency band of the electroacoustic conversion of the pulse signal to the ultrasonic pulse in the ultrasonic transducer 21. In addition, the various processing frequency bands of the echo signal in the signal amplifying unit 311 may be a wide band that substantially covers the linear response frequency band of the acoustoelectric conversion of the ultrasonic transducer 21 into the echo signal of the ultrasonic echo. Accordingly, it is possible to perform accurate approximation when performing frequency spectrum approximation processing, which will be described later.

送受信部31は、制御部36が出力する各種制御信号を超音波内視鏡2に対して送信するとともに、超音波内視鏡2から識別用のIDを含む各種情報を受信して制御部36へ送信する機能も有する。   The transmission / reception unit 31 transmits various control signals output from the control unit 36 to the ultrasonic endoscope 2 and receives various types of information including an identification ID from the ultrasonic endoscope 2 and receives the control unit 36. It also has a function to transmit to

信号処理部32は、送受信部31から受信したRFデータをもとにデジタルのBモード用受信データを生成する。具体的には、信号処理部32は、RFデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのBモード用受信データを生成する。対数変換では、RFデータを基準電圧で除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部32は、生成したBモード用受信データを、画像処理部34へ出力する。信号処理部32は、CPU(Central Proccesing Unit)等の汎用プロセッサ、またはASIC(Application Specific Integrated Circuit)もしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。   The signal processing unit 32 generates digital B-mode reception data based on the RF data received from the transmission / reception unit 31. Specifically, the signal processing unit 32 performs known processing such as a bandpass filter, envelope detection, and logarithmic conversion on the RF data to generate digital B-mode reception data. In logarithmic conversion, a common logarithm of an amount obtained by dividing RF data by a reference voltage is taken and expressed as a decibel value. The signal processing unit 32 outputs the generated B-mode reception data to the image processing unit 34. The signal processing unit 32 is realized by using a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a dedicated integrated circuit that executes a specific function such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). Is done.

演算部33は、送受信部31から受信したRFデータに対して所定の演算を施す。演算部33は、増幅補正部331、周波数解析部332、特徴量算出部333、減衰率設定部334、特徴量補正部335および代表減衰率算出部336を有する。演算部33は、CPU等の汎用プロセッサ、またはASICもしくはFPGA等の専用の集積回路等を用いて実現される。   The calculation unit 33 performs a predetermined calculation on the RF data received from the transmission / reception unit 31. The calculation unit 33 includes an amplification correction unit 331, a frequency analysis unit 332, a feature amount calculation unit 333, an attenuation rate setting unit 334, a feature amount correction unit 335, and a representative attenuation rate calculation unit 336. The arithmetic unit 33 is realized by using a general-purpose processor such as a CPU or a dedicated integrated circuit such as an ASIC or FPGA.

増幅補正部331は、送受信部31が出力したRFデータに対して受信深度によらず増幅率を一定とするよう増幅補正を行う。図3は、増幅補正部331が行う増幅補正処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図3に示すように、増幅補正部331が行う増幅補正処理における増幅率β(dB)は、受信深度zがゼロのとき最大値βth−β0をとり、受信深度zがゼロから閾値zthに達するまで線型に減少し、受信深度zが閾値zth以上のときゼロである。なお、図3に示す関係は、予め記憶部37が記憶している。増幅補正部331が図3に示す関係に基づいてデジタルRF信号を増幅補正することにより、信号増幅部311におけるSTC補正の影響を相殺し、一定の増幅率βthの信号を出力することができる。なお、増幅補正部331における受信深度zと増幅率βの関係が、信号増幅部311における受信深度と増幅率の関係に応じて異なることは勿論である。 The amplification correction unit 331 performs amplification correction on the RF data output from the transmission / reception unit 31 so that the amplification factor is constant regardless of the reception depth. FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the reception depth and the amplification factor in the amplification correction process performed by the amplification correction unit 331. As shown in FIG. 3, the amplification rate β (dB) in the amplification correction processing performed by the amplification correction unit 331 takes the maximum value β th −β 0 when the reception depth z is zero, and the reception depth z is zero to the threshold value z. It decreases linearly until it reaches th , and is zero when the reception depth z is greater than or equal to the threshold value z th . Note that the relationship shown in FIG. 3 is stored in the storage unit 37 in advance. The amplification correction unit 331 amplifies and corrects the digital RF signal based on the relationship shown in FIG. 3, so that the influence of STC correction in the signal amplification unit 311 can be canceled and a signal with a constant amplification factor β th can be output. . Of course, the relationship between the reception depth z and the amplification factor β in the amplification correction unit 331 differs depending on the relationship between the reception depth and the amplification factor in the signal amplification unit 311.

このような増幅補正を行う理由を説明する。STC補正は、アナログ信号波形の振幅を全周波数帯域にわたって均一に、かつ、深度に対しては単調増加する増幅率で増幅させることにより、アナログ信号波形の振幅から減衰の影響を排除する補正処理である。このため、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するBモード画像を生成する場合、かつ、一様な組織を走査した場合には、STC補正を行うことによって深度によらず輝度値が一定になる。すなわち、Bモード画像の輝度値から減衰の影響を排除する効果を得ることができる。   The reason for performing such amplification correction will be described. STC correction is a correction process that eliminates the influence of attenuation from the amplitude of the analog signal waveform by amplifying the amplitude of the analog signal waveform uniformly over the entire frequency band and with a gain that monotonously increases with respect to the depth. is there. For this reason, when generating a B-mode image to be displayed by converting the amplitude of the echo signal into luminance, and when scanning a uniform tissue, the luminance value is constant regardless of the depth by performing STC correction. become. That is, an effect of eliminating the influence of attenuation from the luminance value of the B-mode image can be obtained.

一方、本実施の形態1のように超音波の周波数スペクトルを算出して解析した結果を利用する場合、STC補正でも超音波の伝播に伴う減衰の影響を正確に排除できるとは限らない。なぜなら、一般に減衰量は周波数によって異なるが(後述する式(1)を参照)、STC補正の増幅率は距離だけに応じて変化し、周波数依存性がないためである。この問題を解決するには、Bモード画像を生成する際にSTC補正を施した受信信号を出力する一方、周波数スペクトルに基づいた画像を生成する際に、Bモード画像を生成するための送信とは異なる新たな送信を行い、STC補正を施していない受信信号を出力することが考えられる。ところがこの場合には、受信信号に基づいて生成される画像データのフレームレートが低下してしまうという問題がある。そこで、本実施の形態1では、生成される画像データのフレームレートを維持しつつ、Bモード画像用にSTC補正を施した信号に対してSTC補正の影響を排除するために、増幅補正部331によって増幅率の補正を行う。   On the other hand, when using the result obtained by calculating and analyzing the frequency spectrum of the ultrasonic wave as in the first embodiment, the effect of attenuation accompanying the propagation of the ultrasonic wave cannot always be accurately eliminated even by the STC correction. This is because, although the attenuation amount generally varies depending on the frequency (see Equation (1) described later), the STC correction amplification factor changes only according to the distance and has no frequency dependence. To solve this problem, when generating a B-mode image, output a reception signal subjected to STC correction, while generating an image based on a frequency spectrum, It is conceivable to perform a different new transmission and output a received signal not subjected to STC correction. However, in this case, there is a problem that the frame rate of the image data generated based on the received signal is lowered. Therefore, in the first embodiment, in order to eliminate the influence of the STC correction on the signal subjected to the STC correction for the B-mode image while maintaining the frame rate of the generated image data, the amplification correction unit 331 To correct the amplification factor.

周波数解析部332は、超音波信号の周波数を解析することによって超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する。具体的には、周波数解析部332は、増幅補正部331が増幅補正を行った各音線のRFデータ(ラインデータ)を所定の時間間隔でサンプリングしてサンプルデータを生成し、サンプルデータ群に高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理を施すことにより、RFデータ上の複数の箇所(データ位置)における周波数スペクトルを算出する。   The frequency analysis unit 332 calculates a plurality of frequency spectra corresponding to the reception depth and reception direction of the ultrasonic signal by analyzing the frequency of the ultrasonic signal. Specifically, the frequency analysis unit 332 generates sample data by sampling RF data (line data) of each sound ray subjected to the amplification correction by the amplification correction unit 331 at a predetermined time interval, and generates the sample data group. By applying a fast Fourier transform (FFT) process, frequency spectra at a plurality of locations (data positions) on the RF data are calculated.

図4は、超音波信号の1つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。同図に示す音線SRkにおいて、白または黒の長方形は、1つのサンプリング点におけるデータを意味している。また、音線SRkにおいて、右側に位置するデータほど、超音波振動子21から音線SRkに沿って計った場合の深い箇所からのサンプルデータである(図4の矢印を参照)。音線SRkは、送受信部31が行うA/D変換におけるサンプリング周波数(例えば50MHz)に対応した時間間隔で離散化されている。図4では、番号kの音線SRkの8番目のデータ位置を受信深度zの方向の初期値Z(k) 0として設定した場合を示しているが、初期値の位置は任意に設定することができる。周波数解析部332による算出結果は複素数で得られ、記憶部37に格納される。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a data array in one sound ray of the ultrasonic signal. In the sound ray SR k shown in the figure, a white or black rectangle means data at one sampling point. In the sound ray SR k , the data located on the right side is sample data from a deeper location when measured from the ultrasonic transducer 21 along the sound ray SR k (see the arrow in FIG. 4). The sound ray SR k is discretized at a time interval corresponding to a sampling frequency (for example, 50 MHz) in A / D conversion performed by the transmission / reception unit 31. FIG. 4 shows the case where the eighth data position of the sound ray SR k of number k is set as the initial value Z (k) 0 in the direction of the reception depth z, but the position of the initial value is arbitrarily set. be able to. The calculation result by the frequency analysis unit 332 is obtained as a complex number and stored in the storage unit 37.

図4に示すデータ群Fj(j=1、2、・・・、K)は、FFT処理の対象となるサンプルデータ群である。一般に、FFT処理を行うためには、サンプルデータ群が2のべき乗のデータ数を有している必要がある。この意味で、サンプルデータ群Fj(j=1、2、・・・、K−1)はデータ数が16(=24)で正常なデータ群である一方、サンプルデータ群FKは、データ数が12であるため異常なデータ群である。異常なデータ群に対してFFT処理を行う際には、不足分だけゼロデータを挿入することにより、正常なサンプルデータ群を生成する処理を行う。この点については、周波数解析部332の処理を説明する際に詳述する(図10を参照)。 A data group F j (j = 1, 2,..., K) shown in FIG. 4 is a sample data group to be subjected to FFT processing. In general, in order to perform FFT processing, a sample data group needs to have a power number of 2 data. In this sense, the sample data group F j (j = 1, 2,..., K−1) is a normal data group with the number of data 16 (= 2 4 ), while the sample data group F K is Since the number of data is 12, it is an abnormal data group. When performing an FFT process on an abnormal data group, a process for generating a normal sample data group is performed by inserting zero data in an insufficient amount. This point will be described in detail when the processing of the frequency analysis unit 332 is described (see FIG. 10).

図5は、周波数解析部332が算出した周波数スペクトルの例を示す図である。ここでいう「周波数スペクトル」とは、サンプルデータ群にFFT処理を施すことによって得られた「ある受信深度zにおける強度の周波数分布」を意味する。また、ここでいう「強度」とは、例えばエコー信号の電圧、エコー信号の電力、超音波エコーの音圧、超音波エコーの音響エネルギー等のパラメータ、これらパラメータの振幅や時間積分値やその組み合わせのいずれかを指す。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum calculated by the frequency analysis unit 332. Here, the “frequency spectrum” means “frequency distribution of intensity at a certain reception depth z” obtained by performing FFT processing on a sample data group. In addition, “intensity” as used herein refers to parameters such as the voltage of the echo signal, the power of the echo signal, the sound pressure of the ultrasonic echo, the acoustic energy of the ultrasonic echo, the amplitude and time integral value of these parameters, and combinations thereof. Points to either.

図5では、横軸に周波数fを取っている。また、図5では、縦軸に、強度I0を基準強度Ic(定数)で除した量の常用対数(デシベル表現)I=10log10(I0/Ic)を取っている。図5において、受信深度zは一定である。図5に示す直線L10については後述する。なお、図5および後述する図7に示す周波数スペクトルの曲線や該曲線に関連する直線は、離散的な点の集合からなる。 In FIG. 5, the horizontal axis represents the frequency f. In FIG. 5, the vertical axis represents the common logarithm (decibel expression) I = 10 log 10 (I 0 / I c ) obtained by dividing the intensity I 0 by the reference intensity I c (constant). In FIG. 5, the reception depth z is constant. It will be described later linear L 10 shown in FIG. Note that the frequency spectrum curve shown in FIG. 5 and FIG. 7 described later and the straight line related to the curve are composed of a set of discrete points.

図5に示す周波数スペクトルC1において、以後の演算に使用する周波数帯域の下限周波数fLおよび上限周波数fHは、超音波振動子21の周波数帯域、送受信部31が送信するパルス信号の周波数帯域などをもとに決定されるパラメータであり、例えばfL=3MHz、fH=10MHzである。以下、図5において、下限周波数fLおよび上限周波数fHによって定まる周波数帯域を「周波数帯域U」という。 In the frequency spectrum C 1 shown in FIG. 5, the lower limit frequency f L and the upper limit frequency f H of the frequency band used for the subsequent calculation are the frequency band of the ultrasonic transducer 21 and the frequency band of the pulse signal transmitted by the transmitting / receiving unit 31. For example, f L = 3 MHz and f H = 10 MHz. Hereinafter, in FIG. 5, the frequency band determined by the lower limit frequency f L and the upper limit frequency f H is referred to as “frequency band U”.

一般に、周波数スペクトルは、観測対象が生体組織である場合、超音波が走査された生体組織の性状によって異なる傾向を示す。これは、周波数スペクトルが、超音波を散乱する散乱体の大きさ、数密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。ここでいう「生体組織の性状」とは、例えば悪性腫瘍(癌)、良性腫瘍、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、嚢胞、脈管などのことである。   Generally, when the observation target is a living tissue, the frequency spectrum shows a tendency that varies depending on the properties of the living tissue scanned with ultrasonic waves. This is because the frequency spectrum has a correlation with the size, number density, acoustic impedance, and the like of the scatterer that scatters ultrasonic waves. The “characteristics of the biological tissue” referred to here includes, for example, malignant tumor (cancer), benign tumor, endocrine tumor, mucinous tumor, normal tissue, cyst, vascular vessel and the like.

特徴量算出部333は、各周波数スペクトルの特徴量を算出する。具体的には、特徴量算出部333は、所定周波数帯域における周波数スペクトルに対して回帰分析を行って一次式で近似することにより、この近似した一次式を特徴付ける特徴量を算出する。例えば、図5に示す周波数スペクトルC1の場合、特徴量算出部333は、周波数帯域Uで回帰分析を行うことによって近似直線L10を得る。近似直線L10を周波数fの一次式I=a0f+b0で表すと、特徴量算出部333は、直線L10に対応する特徴量として、傾きa0、切片b0、および周波数帯域Uの中心周波数fM=(fL+fH)/2における強度Iの値であるミッドバンドフィット(Mid-band fit)c0=a0M+b0を算出する。なお、特徴量算出部333は、回帰分析によって二次以上の多項式で周波数スペクトルを近似するようにしてもよい。 The feature amount calculation unit 333 calculates the feature amount of each frequency spectrum. Specifically, the feature quantity calculation unit 333 calculates a feature quantity that characterizes the approximated primary expression by performing regression analysis on the frequency spectrum in a predetermined frequency band and approximating it with the linear expression. For example, in the case of the frequency spectrum C 1 illustrated in FIG. 5, the feature amount calculation unit 333 obtains the approximate straight line L 10 by performing regression analysis in the frequency band U. When the approximate straight line L 10 is expressed by a linear expression I = a 0 f + b 0 of the frequency f, the feature amount calculation unit 333 has a slope a 0 , an intercept b 0 , and a frequency band U as the feature amount corresponding to the straight line L 10 . A mid-band fit c 0 = a 0 f M + b 0 which is a value of the intensity I at the center frequency f M = (f L + f H ) / 2 is calculated. Note that the feature amount calculation unit 333 may approximate the frequency spectrum with a second-order or higher polynomial by regression analysis.

3つの補正前特徴量のうち、傾きa0は、超音波の散乱体の大きさと相関を有し、一般に散乱体が大きいほど傾きが小さな値を有すると考えられる。また、切片b0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度(濃度)等と相関を有している。具体的には、切片b0は、散乱体が大きいほど大きな値を有し、音響インピーダンスの差が大きいほど大きな値を有し、散乱体の数密度が大きいほど大きな値を有すると考えられる。ミッドバンドフィットc0は、傾きa0と切片b0から導出される間接的なパラメータであり、周波数帯域Uの中心におけるスペクトルの強度を与える。このため、ミッドバンドフィットc0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度に加えて、Bモード画像の輝度とある程度の相関を有していると考えられる。 Of the three pre-correction feature quantities, the slope a 0 has a correlation with the size of the ultrasonic scatterer, and it is generally considered that the larger the scatterer, the smaller the slope. The intercept b 0 has a correlation with the size of the scatterer, the difference in acoustic impedance, the number density (concentration) of the scatterer, and the like. Specifically, the intercept b 0 has a larger value as the scatterer is larger, has a larger value as the difference in acoustic impedance is larger, and has a larger value as the number density of the scatterers is larger. The midband fit c 0 is an indirect parameter derived from the slope a 0 and the intercept b 0 and gives the intensity of the spectrum at the center of the frequency band U. Therefore, the midband fit c 0 is considered to have a certain degree of correlation with the brightness of the B-mode image in addition to the size of the scatterer, the difference in acoustic impedance, and the number density of the scatterers.

減衰率設定部334は、超音波画像に対して設定される関心領域において超音波が観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する。より具体的な減衰率設定部334の処理を説明する。減衰率設定部334は、まず関心領域を複数の分割領域に分割する。続いて、減衰率設定部334は、各分割領域において、超音波が観測対象を伝播する際の互いに異なる減衰特性を与える複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して超音波の影響を排除する減衰補正を施すことによって減衰率候補値ごとの各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出する。その後、減衰率設定部334は、予備補正特徴量の算出結果をもとに複数の減衰率候補値の中から観測対象に最適な減衰率を設定する。   The attenuation rate setting unit 334 sets an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when the ultrasonic wave propagates through the observation target in the region of interest set for the ultrasonic image. A more specific process of the attenuation rate setting unit 334 will be described. The attenuation rate setting unit 334 first divides the region of interest into a plurality of divided regions. Subsequently, the attenuation rate setting unit 334 uses each of a plurality of unit lengths and attenuation rate candidate values per unit frequency that give different attenuation characteristics when ultrasonic waves propagate through the observation target in each divided region. Thus, the preliminary correction feature quantity of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value is calculated by performing attenuation correction for eliminating the influence of the ultrasonic wave on the feature quantity of each frequency spectrum. Thereafter, the attenuation rate setting unit 334 sets an optimal attenuation rate for the observation target from among a plurality of attenuation rate candidate values based on the calculation result of the preliminary correction feature value.

図6は、超音波画像の表示領域における関心領域内の分割領域の設定例を模式的に示す図である。なお、図6では1つの音線のみを破線で記載しているが、複数の音線が走査角方向に沿って所定間隔で設定されることはいうまでもない。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a setting example of divided areas in a region of interest in an ultrasonic image display area. In FIG. 6, only one sound ray is indicated by a broken line, but it goes without saying that a plurality of sound rays are set at predetermined intervals along the scanning angle direction.

図6では、画像表示領域101内で略扇型をなす関心領域102を16個の分割領域Pij(i=1〜4、j=1〜4)に分割した場合を示している。分割領域Pijは、画像表示領域101における超音波振動子21の表面位置103から放射状に広がる深度方向の高さHがすべて同じである。関心領域に対して分割領域をどのように設定するかについての情報は、記憶部37が有する分割領域情報記憶部372に格納されている。減衰率設定部334は、関心領域が設定されると、分割領域情報記憶部372を参照してその関心領域に応じた分割領域を設定する。なお、図6は超音波振動子21がコンベックス振動子である場合を例示しているが、他のタイプの超音波振動子21でも同様に分割領域を設定可能であることはいうまでもない。また、図6に示す分割領域の数はあくまでも一例に過ぎず、関心領域の大きさ等の条件に応じて変化することはもちろんである。また、超音波画像の全領域を1つの関心領域と設定することも可能である。 FIG. 6 illustrates a case where the region of interest 102 having a substantially fan shape in the image display region 101 is divided into 16 divided regions P ij (i = 1 to 4, j = 1 to 4). The divided areas P ij all have the same height H in the depth direction extending radially from the surface position 103 of the ultrasonic transducer 21 in the image display area 101. Information on how to set a divided region for the region of interest is stored in a divided region information storage unit 372 included in the storage unit 37. When the region of interest is set, the attenuation rate setting unit 334 refers to the divided region information storage unit 372 and sets a divided region corresponding to the region of interest. FIG. 6 illustrates the case where the ultrasonic transducer 21 is a convex transducer, but it goes without saying that other types of ultrasonic transducers 21 can similarly set divided areas. Further, the number of divided regions shown in FIG. 6 is merely an example, and it is needless to say that the number of divided regions varies depending on conditions such as the size of the region of interest. It is also possible to set the entire region of the ultrasonic image as one region of interest.

一般に、超音波の減衰量A(f,z)は、超音波が受信深度0と受信深度zとの間を往復する間に生じる減衰であり、往復する前後の強度変化(デシベル表現での差)として定義される。減衰量A(f,z)は、一様な組織内では周波数に比例することが経験的に知られており、以下の式(1)で表現される。
A(f,z)=2αzf ・・・(1)
ここで、比例定数αは減衰率と呼ばれる量であり、単位長さおよび単位周波数あたりの超音波の減衰量を与える。また、zは超音波の受信深度であり、fは周波数である。減衰率αの具体的な値は、観測対象が生体である場合、生体の部位に応じて定まる。減衰率αの単位は、例えばdB/cm/MHzである。
In general, the ultrasonic attenuation A (f, z) is attenuation that occurs while the ultrasonic waves reciprocate between the reception depth 0 and the reception depth z, and the intensity change before and after the reciprocation (difference in decibel expression). ). The attenuation amount A (f, z) is empirically known to be proportional to the frequency in a uniform tissue, and is expressed by the following equation (1).
A (f, z) = 2αzf (1)
Here, the proportional constant α is an amount called an attenuation rate, and gives an attenuation amount of ultrasonic waves per unit length and unit frequency. Z is the ultrasonic reception depth, and f is the frequency. When the observation target is a living body, a specific value of the attenuation rate α is determined according to the part of the living body. The unit of the attenuation rate α is, for example, dB / cm / MHz.

減衰率設定部334は、複数の減衰率候補値の中から最適な減衰率を設定する。この際、減衰率設定部334は、減衰率候補値αを用いて、特徴量算出部333が算出した特徴量(傾きa0、切片b0、ミッドバンドフィットc0)に対し、以下に示す式(2)〜(4)にしたがって減衰補正を行うことにより、予備補正特徴量a、b、cを算出する。
a=a0+2αz ・・・(2)
b=b0 ・・・(3)
c=c0+A(fM,z)=c0+2αzfM(=afM+b) ・・・(4)
式(2)、(4)からも明らかなように、減衰率設定部334は、超音波の受信深度zが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式(3)によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数0(Hz)に対応する周波数成分であって減衰の影響を受けないためである。
The attenuation rate setting unit 334 sets an optimal attenuation rate from a plurality of attenuation rate candidate values. At this time, the attenuation rate setting unit 334 uses the attenuation rate candidate value α to perform the following with respect to the feature amounts (slope a 0 , intercept b 0 , midband fit c 0 ) calculated by the feature amount calculation unit 333. Preliminary correction feature amounts a, b, and c are calculated by performing attenuation correction according to equations (2) to (4).
a = a 0 + 2αz (2)
b = b 0 (3)
c = c 0 + A (f M , z) = c 0 + 2αzf M (= af M + b) (4)
As is clear from the equations (2) and (4), the attenuation rate setting unit 334 performs correction with a larger correction amount as the ultrasonic reception depth z increases. Further, according to the equation (3), the correction related to the intercept is an identity transformation. This is because the intercept is a frequency component corresponding to a frequency of 0 (Hz) and is not affected by attenuation.

図7は、減衰率設定部334が補正した予備補正特徴量a、b、cをパラメータとして有する直線を示す図である。直線L1の式は、
I=af+b=(a0+2αz)f+b0 ・・・(5)
で表される。この式(5)からも明らかなように、直線L1は、減衰補正前の直線L10と比較して、傾きが大きく(a>a0)、かつ切片が同じ(b=b0)である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a straight line having the preliminary correction feature amounts a, b, and c corrected by the attenuation rate setting unit 334 as parameters. The equation for the straight line L 1 is
I = af + b = (a 0 + 2αz) f + b 0 (5)
It is represented by As is clear from this equation (5), the straight line L 1 has a larger slope (a> a 0 ) and the same intercept (b = b 0 ) compared to the straight line L 10 before attenuation correction. is there.

減衰率設定部334は、各分割領域において、減衰率候補値ごとに算出した予備補正特徴量の統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。本実施の形態1では、統計的なばらつきを示す量として分散を適用する。この場合、減衰率設定部334は、分散が最小となる減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。上述した3つの予備補正特徴量a、b、cのうち独立なのは2つである。加えて、予備補正特徴量bは減衰率に依存しない。したがって、予備補正特徴量a、cに対して最適な減衰率を設定する場合、減衰率設定部334は、予備補正特徴量aおよびcのいずれか一方の分散を算出すればよい。   The attenuation rate setting unit 334 sets the attenuation rate candidate value having the smallest statistical variation of the preliminary correction feature value calculated for each attenuation rate candidate value as the optimal attenuation rate in each divided region. In the first embodiment, dispersion is applied as an amount indicating statistical variation. In this case, the attenuation rate setting unit 334 sets the attenuation rate candidate value that minimizes the variance as the optimal attenuation rate. Two of the three preliminary correction feature values a, b, and c described above are independent. In addition, the preliminary correction feature amount b does not depend on the attenuation rate. Therefore, when setting an optimal attenuation rate for the preliminary correction feature amounts a and c, the attenuation rate setting unit 334 may calculate the variance of one of the preliminary correction feature amounts a and c.

ただし、減衰率設定部334が、予備補正特徴量aを用いて最適な減衰率を設定する場合は予備補正特徴量aの分散を適用し、予備補正特徴量cを用いて最適な減衰率を設定する場合は予備補正特徴量cの分散を適用するのがより好ましい。これは、減衰量A(f,z)を与える式(1)があくまで理想的なものに過ぎず、現実には以下の式(6)の方が適切であることによる。
A(f,z)=2αzf+2α1z ・・・(6)
式(6)の右辺第2項のα1は、超音波の受信深度zに比例して信号強度が変化する大きさを表す係数であり、観測対象の組織が不均一であることや、ビーム合成時のチャンネル数の変更などに起因して発生する信号強度の変化を表す係数である。式(6)の右辺第2項が存在するため、予備補正特徴量cを用いて最適な減衰率を設定する場合は、予備補正特徴量cの分散を適用した方が正確に減衰を補正することができる(式(4)を参照)。一方、周波数fに比例する係数である予備補正特徴量aを用いて最適な減衰率を設定する場合は、予備補正特徴量aの分散を適用した方が、式(6)の右辺第2項の影響を排除して正確に減衰を補正することができる。
However, when the attenuation rate setting unit 334 sets an optimal attenuation rate using the preliminary correction feature amount a, the dispersion of the preliminary correction feature amount a is applied and the optimal attenuation rate is set using the preliminary correction feature amount c. When setting, it is more preferable to apply the variance of the preliminary correction feature quantity c. This is because the equation (1) that gives the attenuation amount A (f, z) is merely ideal, and the following equation (6) is more appropriate in reality.
A (f, z) = 2αzf + 2α 1 z (6)
Α 1 in the second term on the right-hand side of equation (6) is a coefficient representing the magnitude of the change in signal intensity in proportion to the ultrasonic reception depth z. It is a coefficient representing a change in signal intensity caused by a change in the number of channels at the time of synthesis. Since the second term on the right side of Equation (6) exists, when setting the optimal attenuation rate using the preliminary correction feature quantity c, the attenuation is more accurately corrected by applying the variance of the preliminary correction feature quantity c. (See equation (4)). On the other hand, when the optimum attenuation rate is set using the preliminary correction feature quantity a that is a coefficient proportional to the frequency f, the second term on the right side of the equation (6) is more suitable when the variance of the preliminary correction feature quantity a is applied. It is possible to correct the attenuation accurately by eliminating the influence of.

ここで、統計的なばらつきに基づいて最適な減衰率を設定することができる理由を説明する。観測対象に最適な減衰率を適用した場合、観測対象と超音波振動子21との距離にかかわらず、特徴量は観測対象に固有の値へ収束し、統計的なばらつきが小さくなると考えられる。その一方で、観測対象に適合しない減衰率候補値を最適な減衰率とした場合、減衰補正が過剰であるかまたは不足するため、超音波振動子21との距離に応じて特徴量にずれが生じ、特徴量の統計的なばらつきが大きくなると考えられる。したがって、統計的なばらつきが最も小さい減衰率候補値が、観測対象にとって最適な減衰率であるということができる。   Here, the reason why the optimum attenuation rate can be set based on statistical variation will be described. When the optimum attenuation rate is applied to the observation target, the feature amount is converged to a value unique to the observation target regardless of the distance between the observation target and the ultrasonic transducer 21, and the statistical variation is considered to be small. On the other hand, when the attenuation rate candidate value that does not match the observation target is set as the optimal attenuation rate, the attenuation correction is excessive or insufficient, and thus the feature amount is shifted depending on the distance from the ultrasonic transducer 21. It is considered that the statistical variation of the feature amount is increased. Therefore, it can be said that the attenuation rate candidate value having the smallest statistical variation is the optimum attenuation rate for the observation target.

図8は、同じ観測対象に対して2つの異なる減衰率候補値に基づいてそれぞれ減衰補正された予備補正特徴量の分布例を模式的に示す図である。図8では、横軸を予備補正特徴量とし、縦軸を頻度としている。図8に示す2つの分布曲線N1、N2は、頻度の総和が同じである。図8に示す場合、分布曲線N1は、分布曲線N2と比較して特徴量の統計的なばらつきが小さく(分散が小さく)、山が急峻な形状をなす。したがって、減衰率設定部334は、この2つの分布曲線N1、N2に対応する2つの減衰率候補値から最適な減衰率を設定する場合、分布曲線N1に対応する減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。 FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of distribution of pre-correction feature quantities that have been subjected to attenuation correction based on two different attenuation rate candidate values for the same observation target. In FIG. 8, the horizontal axis represents the preliminary correction feature amount, and the vertical axis represents the frequency. The two distribution curves N 1 and N 2 shown in FIG. 8 have the same total frequency. In the case shown in FIG. 8, the distribution curve N 1 has a small statistical variation (small variance) in the feature amount compared to the distribution curve N 2, and has a steep mountain shape. Therefore, when the attenuation rate setting unit 334 sets an optimum attenuation rate from the two attenuation rate candidate values corresponding to the two distribution curves N 1 and N 2 , the attenuation rate setting unit 334 sets the attenuation rate candidate value corresponding to the distribution curve N 1. Set as the optimum attenuation rate.

特徴量補正部335は、減衰率設定部334が設定した減衰率を用いて特徴量の減衰補正を行うことによって、超音波画像の関心領域における補正特徴量を算出する。特徴量補正部335は、分割領域ごとの最適な減衰率のうち超音波振動子の表面とサンプリング点との間に存在する分割領域の最適な減衰率を用いてサンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率(以下、単に累積減衰率ともいう)を算出し、該累積減衰率を用いて特徴量の減衰補正を行う。任意のサンプリング点における累積減衰率は、超音波振動子21の表面からの距離とその間に存在する分割領域における最適な減衰率を用いて算出される。分割領域PIJ(1≦I≦imax、1≦J≦jmax;I,Jは定数)で超音波振動子21に近い側の境界からの距離がh(0<h≦H)であるようなサンプリング点SIJ(h)における累積減衰率γIJ(h)は、
γIJ(h)=[Σj=1,2,…,J-1(2H・α(PIj))]+2h・α(PIJ
・・・(7)
と表される。ここで、Σj=1,2,…,J-1はj=1〜J−1の和を取ることを意味し、α(PIj)は分割領域PIjにおける最適な減衰率を表している。式(7)の右辺の第1項は、分割領域ごとの超音波の往復距離2Hに対して最適な減衰率α(PIj)を乗じたものの和である。また、式(7)の右辺の第2項は、分割領域PIJにおけるサンプリング点SIJ(h)までの超音波の往復距離2hに分割領域PIJにおける最適な減衰率α(PIJ)を乗じたものである。このようにして、特徴量補正部335は、超音波振動子21の表面からの減衰率を累積していくことによって累積減衰率γIJ(h)を算出する。最適な減衰率の単位をdB/cm/MHzとする場合、累積減衰率の単位はdB/MHzである。
The feature amount correction unit 335 calculates a correction feature amount in the region of interest of the ultrasonic image by performing attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate set by the attenuation rate setting unit 334. The feature amount correcting unit 335 accumulates per unit frequency at the sampling point by using the optimum attenuation rate of the divided region existing between the surface of the ultrasonic transducer and the sampling point among the optimum attenuation rate for each divided region. An attenuation factor (hereinafter also simply referred to as a cumulative attenuation factor) is calculated, and attenuation correction of the feature amount is performed using the cumulative attenuation factor. The cumulative attenuation rate at an arbitrary sampling point is calculated by using the distance from the surface of the ultrasonic transducer 21 and the optimum attenuation rate in the divided area existing therebetween. The distance from the boundary closer to the ultrasonic transducer 21 is h (0 <h ≦ H) in the divided region P IJ (1 ≦ I ≦ i max , 1 ≦ J ≦ j max ; I and J are constants). cumulative attenuation factor gamma IJ (h) is at the sampling points S IJ (h) as,
γ IJ (h) = [Σ j = 1,2,..., J-1 (2H · α (P Ij ))] + 2h · α (P IJ )
... (7)
It is expressed. Here, Σ j = 1, 2,..., J−1 means that the sum of j = 1 to J−1 is taken, and α (P Ij ) represents the optimum attenuation rate in the divided region P Ij . Yes. The first term on the right-hand side of Equation (7) is the sum of the ultrasonic round-trip distance 2H for each divided region multiplied by the optimum attenuation rate α (P Ij ). The second term of the right side of formula (7), the optimum damping ratio in ultrasonic reciprocating distance 2h the divided area P IJ to the sampling points S IJ (h) in the divided area P IJ alpha a (P IJ) It is multiplied. In this way, the feature amount correction unit 335 calculates the cumulative attenuation rate γ IJ (h) by accumulating the attenuation rate from the surface of the ultrasonic transducer 21. When the optimum unit of attenuation rate is dB / cm / MHz, the unit of cumulative attenuation rate is dB / MHz.

例えば図6では、式(7)でI=2、J=3(ただしimax=jmax=4)の場合を例示している。この場合、サンプリング点S23(h)における累積減衰率γ23(h)は、式(7)より、
γ23(h)=2H・α(P21)+2H・α(P22)+2h・α(P23)・・・(8)
となる。
For example, FIG. 6 illustrates the case where I = 2 and J = 3 (where i max = j max = 4) in the equation (7). In this case, the cumulative attenuation rate γ 23 (h) at the sampling point S 23 (h) is obtained from the equation (7):
γ 23 (h) = 2H · α (P 21 ) + 2H · α (P 22 ) + 2h · α (P 23 ) (8)
It becomes.

特徴量補正部335は、累積減衰率γIJ(h)を用いてサンプリング点SIJ(h)における特徴量を以下のように減衰補正する。
IJ(h)=a0+2γIJ(h) ・・・(9)
IJ(h)=b0 ・・・(10)
IJ(h)=c0+2fMγIJ(h) ・・・(11)
The feature amount correction unit 335 performs attenuation correction of the feature amount at the sampling point S IJ (h) using the accumulated attenuation rate γ IJ (h) as follows.
a IJ (h) = a 0 + 2γ IJ (h) (9)
b IJ (h) = b 0 (10)
c IJ (h) = c 0 + 2f M γ IJ (h) (11)

代表減衰率算出部336は、各分割領域で設定される最適な減衰率を用いて、関心領域の代表減衰率を算出する。代表減衰率は、例えば関心領域における各分割領域の最適な減衰率の平均値である。なお、全ての分割領域における最適な減衰率の集合を母集団としたときの最大値、中央値または最頻値等の統計量を代表減衰率としてもよい。また、全ての分割領域の最適な減衰率の集合において、各減衰率の値を一定の幅で区切って頻度分布を生成し、頻度が高い所定の順位までの各区間の減衰率の平均値、最大値、中央値、または最頻値等を代表減衰率としてもよい。また、全ての分割領域の最適な減衰率の集合において、最大値と最小値を除いた中間的な値の群を代表減衰率としてもよい。代表減衰率の数は、後述する減衰率グラフでの視認性も考慮して設定するのが望ましく、例えば代表減衰率の数が分割領域の数以下であれば好ましい。さらに、入力部35が切替指示信号の入力を受け付けて代表減衰率の設定を切り替えることが可能な構成としてもよい。   The representative attenuation factor calculation unit 336 calculates the representative attenuation factor of the region of interest using the optimum attenuation factor set in each divided region. The representative attenuation rate is, for example, an average value of optimum attenuation rates of the respective divided regions in the region of interest. Note that a statistic such as a maximum value, a median value, or a mode value when a set of optimal attenuation rates in all divided regions is a population may be used as the representative attenuation rate. Further, in the set of optimal attenuation rates of all the divided regions, a frequency distribution is generated by dividing each attenuation rate value by a certain width, and an average value of the attenuation rate of each section up to a predetermined rank with high frequency, The maximum value, the median value, or the mode value may be used as the representative attenuation rate. Further, in the set of optimum attenuation factors of all the divided regions, a group of intermediate values excluding the maximum value and the minimum value may be used as the representative attenuation factor. The number of representative attenuation factors is desirably set in consideration of visibility in an attenuation factor graph described later. For example, the number of representative attenuation factors is preferably less than or equal to the number of divided regions. Further, the input unit 35 may accept the input of the switching instruction signal and switch the setting of the representative attenuation rate.

関心領域を分割しない場合、換言すれば関心領域が1つの分割領域から構成される場合、関心領域の最適な減衰率と代表減衰率は一致する。したがって、関心領域を分割しない場合、代表減衰率算出部336は、減衰率設定部334によって設定された最適な減衰率を代表減衰率として算出する。   When the region of interest is not divided, in other words, when the region of interest is composed of one divided region, the optimum attenuation rate and the representative attenuation rate of the region of interest match. Therefore, when the region of interest is not divided, the representative attenuation rate calculation unit 336 calculates the optimum attenuation rate set by the attenuation rate setting unit 334 as the representative attenuation rate.

画像処理部34は、各種画像データを生成する。具体的には、画像処理部34は、Bモード画像データ生成部341、特徴量画像データ生成部342、および減衰率グラフ生成部343を有する。画像処理部34は、CPU等の汎用プロセッサ、またはASICもしくはFPGA等の専用の集積回路等を用いて実現される。   The image processing unit 34 generates various image data. Specifically, the image processing unit 34 includes a B-mode image data generation unit 341, a feature amount image data generation unit 342, and an attenuation rate graph generation unit 343. The image processing unit 34 is realized using a general-purpose processor such as a CPU or a dedicated integrated circuit such as an ASIC or FPGA.

Bモード画像データ生成部341は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像であるBモード画像データを生成する。具体的には、Bモード画像データ生成部341は、信号処理部32から受信したBモード用受信データに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置4における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってBモード画像データを生成する。Bモード画像は、色空間としてRGB表色系を採用した場合の変数であるR(赤)、G(緑)、B(青)の値を一致させたグレースケール画像である。   The B-mode image data generation unit 341 generates B-mode image data that is an ultrasonic image to be displayed by converting the amplitude of the echo signal into luminance. Specifically, the B-mode image data generation unit 341 performs signal processing using known techniques such as gain processing and contrast processing on the B-mode reception data received from the signal processing unit 32, and also displays the display device. The B-mode image data is generated by thinning out the data according to the data step width determined according to the image display range in 4. The B-mode image is a grayscale image in which values of R (red), G (green), and B (blue), which are variables when the RGB color system is adopted as a color space, are matched.

Bモード画像データ生成部341は、Bモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Bモード用受信データ間の補間処理を施すことによってBモード用受信データ間の空隙を埋め、Bモード画像データを生成する。Bモード画像データ生成部341は、生成したBモード画像データを特徴量画像データ生成部342へ出力する。   The B-mode image data generation unit 341 performs coordinate conversion on the B-mode reception data so that the scanning range can be spatially represented correctly, and then performs interpolation processing between the B-mode reception data to perform B-mode image data. A gap between received data is filled to generate B-mode image data. The B-mode image data generation unit 341 outputs the generated B-mode image data to the feature amount image data generation unit 342.

特徴量画像データ生成部342は、特徴量補正部335が算出した補正特徴量に関する情報を表示する特徴量画像データを生成する。具体的には、特徴量画像データ生成部342は、特徴量補正部335が算出した補正特徴量に関連する視覚情報をBモード画像データにおける画像の各画素に対して重畳することによって特徴量画像データを生成する。特徴量画像データ生成部342は、例えば図4に示す1つのサンプルデータ群Fj(j=1、2、・・・、K)のデータ量に対応する画素領域に対し、そのサンプルデータ群Fjから算出される周波数スペクトルの特徴量に対応する視覚情報を割り当てる。特徴量画像データ生成部342は、例えば上述した傾き、切片、ミッドバンドフィットのいずれか1つに視覚情報としての色相を対応付けることによって特徴量画像データを生成する。なお、特徴量画像データ生成部342が、傾き、切片、ミッドバンドフィットから選択される2つの特徴量の一方に色相を対応付けるとともに、他方に明暗を対応付けることによって特徴量画像データを生成するようにしてもよい。特徴量に関連する視覚情報としては、色相や明暗(明度)のほか、例えば彩度、輝度値、R(赤)、G(緑)、B(青)などの所定の表色系を構成する色空間の変数を挙げることができる。 The feature amount image data generation unit 342 generates feature amount image data for displaying information related to the corrected feature amount calculated by the feature amount correction unit 335. Specifically, the feature amount image data generation unit 342 superimposes visual information related to the corrected feature amount calculated by the feature amount correction unit 335 on each pixel of the image in the B-mode image data, thereby generating a feature amount image. Generate data. For example, the feature amount image data generation unit 342 applies the sample data group F to a pixel region corresponding to the data amount of one sample data group F j (j = 1, 2,..., K) illustrated in FIG. Visual information corresponding to the characteristic amount of the frequency spectrum calculated from j is assigned. The feature amount image data generation unit 342 generates feature amount image data by associating a hue as visual information with any one of the above-described inclination, intercept, and midband fit, for example. Note that the feature amount image data generation unit 342 generates the feature amount image data by associating the hue with one of the two feature amounts selected from the inclination, the intercept, and the midband fit, and by associating the light and dark with the other. May be. As visual information related to the feature amount, in addition to hue and brightness (brightness), a predetermined color system such as saturation, luminance value, R (red), G (green), and B (blue) is configured. List color space variables.

減衰率グラフ生成部343は、代表減衰率の所定期間における時間変化を示す減衰率グラフを生成する。減衰率グラフ生成部343は、代表減衰率算出部336が算出した最新の代表減衰率を取得すると、期間内で最も古い代表減衰率のデータを削除して減衰率グラフを生成する。   The attenuation rate graph generation unit 343 generates an attenuation rate graph indicating the temporal change of the representative attenuation rate over a predetermined period. When the attenuation rate graph generation unit 343 acquires the latest representative attenuation rate calculated by the representative attenuation rate calculation unit 336, the attenuation rate graph generation unit 343 deletes the data of the oldest attenuation rate within the period and generates an attenuation rate graph.

入力部35は、超音波観測装置3の動作指示信号を含む各種情報の入力を受け付ける。例えば、入力部35は、超音波画像において特定の深度幅および音線幅で区切られる部分領域である関心領域の設定入力を受け付ける。入力部35は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。   The input unit 35 receives input of various types of information including an operation instruction signal for the ultrasound observation apparatus 3. For example, the input unit 35 receives a setting input of a region of interest that is a partial region divided by a specific depth width and sound ray width in an ultrasound image. The input unit 35 is configured using a user interface such as a keyboard, a mouse, a trackball, and a touch panel.

制御部36は、超音波診断システム1全体の動作を制御する。制御部36は、表示装置4の表示を制御する表示制御部361を有する。表示制御部361は、Bモード画像データ生成部341が生成した超音波画像データ、特徴量画像データ生成部342が生成した特徴量画像データ、および減衰率グラフ生成部343が生成した減衰率グラフにそれぞれ対応する画像を表示装置4に表示させる制御を行う。本実施の形態1において、表示制御部361は、少なくとも特徴量画像データと減衰率グラフを関連付けて表示装置4に表示させる制御を行う。   The control unit 36 controls the operation of the entire ultrasound diagnostic system 1. The control unit 36 includes a display control unit 361 that controls display on the display device 4. The display control unit 361 displays the ultrasound image data generated by the B-mode image data generation unit 341, the feature amount image data generated by the feature amount image data generation unit 342, and the attenuation rate graph generated by the attenuation rate graph generation unit 343. Control for displaying the corresponding images on the display device 4 is performed. In the first embodiment, the display control unit 361 performs control to display at least the feature amount image data and the attenuation rate graph on the display device 4 in association with each other.

制御部36は、演算および制御機能を有するCPU等の汎用プロセッサ、またはASICもしくはFPGA等の専用の集積回路等を用いて実現される。制御部36が汎用プロセッサまたはFPGAによって実現される場合は、記憶部37が記憶する各種プログラムや各種データを記憶部37から読み出し、超音波観測装置3の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置3を統括して制御する。制御部36がASICを用いて構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部37が記憶する各種データ等を用いることによって各種処理を実行してもよい。なお、制御部36を信号処理部32、演算部33および画像処理部34と共通の汎用プロセッサまたは専用の集積回路等を用いて構成することも可能である。   The control unit 36 is realized using a general-purpose processor such as a CPU having arithmetic and control functions, or a dedicated integrated circuit such as an ASIC or FPGA. When the control unit 36 is realized by a general-purpose processor or FPGA, various programs and various data stored in the storage unit 37 are read from the storage unit 37 and various arithmetic processes related to the operation method of the ultrasound observation apparatus 3 are executed. Thus, the ultrasonic observation apparatus 3 is controlled in an integrated manner. When the control unit 36 is configured using an ASIC, various processes may be performed alone, or various processes may be performed by using various data stored in the storage unit 37. The control unit 36 may be configured using a general-purpose processor or a dedicated integrated circuit that is common to the signal processing unit 32, the calculation unit 33, and the image processing unit 34.

記憶部37は、超音波観測装置3の動作に必要な情報を含む各種情報を記憶する。記憶部37は、Bモード画像等の超音波画像や特徴量画像のデータを少なくとも一時的に記憶する画像データ記憶部371と、分割領域に関する情報を記憶する分割領域情報記憶部372と、周波数解析部332が算出した周波数スペクトルの情報を受信深度および受信方向とともに記憶するスペクトル情報記憶部373と、特徴量算出部333が算出する特徴量および特徴量補正部335が補正した補正特徴量に関する情報を記憶する特徴量情報記憶部374と、減衰率設定部334が分割領域ごとに設定する最適な減衰率、特徴量補正部335が算出するサンプリング点毎の累積減衰率、および代表減衰率算出部336が算出する代表減衰率に関する情報を記憶する減衰率情報記憶部375と、を有する。   The storage unit 37 stores various types of information including information necessary for the operation of the ultrasound observation apparatus 3. The storage unit 37 includes an image data storage unit 371 that stores at least temporarily data of an ultrasonic image such as a B-mode image and a feature amount image, a divided region information storage unit 372 that stores information about divided regions, and a frequency analysis. A spectrum information storage unit 373 that stores the information of the frequency spectrum calculated by the unit 332 together with the reception depth and the reception direction, and information on the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 333 and the corrected feature amount corrected by the feature amount correction unit 335. A feature amount information storage unit 374 to store, an optimum attenuation rate set for each divided region by the attenuation rate setting unit 334, a cumulative attenuation rate for each sampling point calculated by the feature amount correction unit 335, and a representative attenuation rate calculation unit 336 And an attenuation rate information storage unit 375 that stores information on the representative attenuation rate calculated by.

記憶部37は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報(図2に示す増幅率と受信深度との関係)、増幅補正処理に必要な情報(図3に示す増幅率と受信深度との関係)、減衰補正処理に必要な情報(式(1)参照)、周波数解析処理に必要な窓関数(Hamming、Hanning、Blackman等)の情報等を記憶する。   In addition to the above, the storage unit 37 has information necessary for amplification processing (relationship between the amplification factor and the reception depth shown in FIG. 2) and information necessary for amplification correction processing (the amplification factor and the reception depth shown in FIG. 3). ), Information necessary for the attenuation correction process (see equation (1)), information on window functions (Hamming, Hanning, Blackman, etc.) necessary for the frequency analysis process, and the like are stored.

また、記憶部37は、超音波観測装置3の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、CD−ROM、DVD−ROM、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。   In addition, the storage unit 37 stores various programs including an operation program for executing the operation method of the ultrasound observation apparatus 3. The operation program can be recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flash memory, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flexible disk and widely distributed. The various programs described above can also be obtained by downloading via a communication network. The communication network here is realized by, for example, an existing public line network, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network) or the like, and may be wired or wireless.

以上の構成を有する記憶部37は、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)等を用いて実現される。   The storage unit 37 having the above configuration is realized using a ROM (Read Only Memory) in which various programs and the like are installed in advance, and a RAM (Random Access Memory) that stores calculation parameters and data of each process. .

図9は、以上の構成を有する超音波観測装置3が行う処理の概要を示すフローチャートである。同図に示すフローチャートは、超音波診断システム1において、送受信部31が送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子21が超音波の送信を開始した後、超音波画像における関心領域の設定が完了している場合の処理を示している。   FIG. 9 is a flowchart showing an outline of processing performed by the ultrasound observation apparatus 3 having the above configuration. The flowchart shown in FIG. 3 is for setting the region of interest in an ultrasonic image after the transmission / reception unit 31 starts transmitting a transmission drive wave and the ultrasonic transducer 21 starts transmitting an ultrasonic wave in the ultrasonic diagnostic system 1. Shows the processing when is completed.

まず、超音波観測装置3は、超音波内視鏡2から超音波振動子21による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信する(ステップS1)。   First, the ultrasonic observation device 3 receives an echo signal as a measurement result of an observation target by the ultrasonic transducer 21 from the ultrasonic endoscope 2 (step S1).

超音波振動子21からエコー信号を受信した信号増幅部311は、そのエコー信号の増幅を行う(ステップS2)。ここで、信号増幅部311は、例えば図2に示す増幅率と受信深度との関係に基づいてエコー信号の増幅(STC補正)を行う。   The signal amplifying unit 311 that has received the echo signal from the ultrasonic transducer 21 amplifies the echo signal (step S2). Here, the signal amplifying unit 311 performs amplification (STC correction) of the echo signal based on the relationship between the amplification factor and the reception depth shown in FIG. 2, for example.

続いて、Bモード画像データ生成部341は、信号増幅部311が増幅したエコー信号を用いてBモード画像データを生成する(ステップS3)。表示制御部361は、Bモード画像データに対応するBモード画像を表示装置4に表示させる制御を行う(ステップS4)。   Subsequently, the B-mode image data generation unit 341 generates B-mode image data using the echo signal amplified by the signal amplification unit 311 (step S3). The display control unit 361 performs control to display the B mode image corresponding to the B mode image data on the display device 4 (step S4).

増幅補正部331は、送受信部31から出力されたRFデータに対して受信深度によらず増幅率が一定となるように増幅補正を行う(ステップS5)。ここで、増幅補正部331は、例えば図3に示す増幅率と受信深度との関係に基づいて増幅補正を行う。   The amplification correction unit 331 performs amplification correction on the RF data output from the transmission / reception unit 31 so that the amplification factor is constant regardless of the reception depth (step S5). Here, the amplification correction unit 331 performs amplification correction based on, for example, the relationship between the amplification factor and the reception depth shown in FIG.

この後、周波数解析部332は、増幅補正後の各音線のRFデータに対してFFTによる周波数解析を行うことによって全てのサンプルデータ群に対する周波数スペクトルを算出し、スペクトル情報記憶部373へ格納する(ステップS6)。図10は、ステップS6において周波数解析部332が行う処理の概要を示すフローチャートである。以下、図10に示すフローチャートを参照して、周波数解析処理を詳細に説明する。   Thereafter, the frequency analysis unit 332 calculates frequency spectra for all the sample data groups by performing frequency analysis by FFT on the RF data of each sound ray after amplification correction, and stores the frequency spectrum in the spectrum information storage unit 373. (Step S6). FIG. 10 is a flowchart showing an overview of the processing performed by the frequency analysis unit 332 in step S6. Hereinafter, the frequency analysis processing will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、周波数解析部332は、解析対象の音線を識別するカウンタkをk0とする(ステップS31)。 First, the frequency analysis unit 332 sets a counter k for identifying a sound ray to be analyzed as k 0 (step S31).

続いて、周波数解析部332は、FFT演算用に生成した一連のデータ群(サンプルデータ群)を代表するデータ位置(受信深度に相当)Z(k)の初期値Z(k) 0を設定する(ステップS32)。例えば、図4では、上述したように、音線SRkの8番目のデータ位置を初期値Z(k) 0として設定した場合を示している。 Subsequently, the frequency analysis unit 332 sets an initial value Z (k) 0 of a data position (corresponding to a reception depth) Z (k) that represents a series of data groups (sample data group) generated for the FFT calculation. (Step S32). For example, FIG. 4 shows a case where the eighth data position of the sound ray SR k is set as the initial value Z (k) 0 as described above.

その後、周波数解析部332は、サンプルデータ群を取得し(ステップS33)、取得したサンプルデータ群に対し、記憶部37が記憶する窓関数を作用させる(ステップS34)。このようにサンプルデータ群に対して窓関数を作用させることにより、サンプルデータ群が境界で不連続になることを回避し、アーチファクトが発生するのを防止することができる。   Thereafter, the frequency analysis unit 332 acquires a sample data group (step S33), and causes the window function stored in the storage unit 37 to act on the acquired sample data group (step S34). By applying the window function to the sample data group in this way, it is possible to avoid the sample data group from becoming discontinuous at the boundary and to prevent the occurrence of artifacts.

続いて、周波数解析部332は、データ位置Z(k)のサンプルデータ群が正常なデータ群であるか否かを判定する(ステップS35)。図4を参照した際に説明したように、サンプルデータ群は、2のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、正常なサンプルデータ群のデータ数を2n(nは正の整数)とする。本実施の形態1では、データ位置Z(k)が、できるだけZ(k)が属するサンプルデータ群の中心になるよう設定される。具体的には、サンプルデータ群のデータ数は2nであるので、Z(k)はそのサンプルデータ群の中心に近い2n/2(=2n-1)番目の位置に設定される。この場合、サンプルデータ群が正常であるとは、データ位置Z(k)より浅部側に2n-1−1(=Nとする)個のデータがあり、データ位置Z(k)より深部側に2n-1(=Mとする)個のデータがあることを意味する。図4に示す場合、サンプルデータ群Fj(j=1、2、・・・、K−1)は正常である。なお、図4ではn=4(N=7,M=8)の場合を例示している。 Subsequently, the frequency analysis unit 332 determines whether or not the sample data group at the data position Z (k) is a normal data group (step S35). As described with reference to FIG. 4, the sample data group needs to have the number of powers of two. Hereinafter, the number of data in the normal sample data group is 2 n (n is a positive integer). In the first embodiment, the data position Z (k) is set as much as possible to the center of the sample data group to which Z (k) belongs. Specifically, since the number of data in the sample data group is 2 n , Z (k) is set to the 2 n / 2 (= 2 n-1 ) th position close to the center of the sample data group. In this case, the sample data group is normal, (a = N) 2 n-1 -1 to the shallow side of the data position Z (k) there are pieces of data, deep from the data position Z (k) This means that there are 2 n-1 (= M) data on the side. In the case shown in FIG. 4, the sample data group F j (j = 1, 2,..., K−1) is normal. FIG. 4 illustrates the case of n = 4 (N = 7, M = 8).

ステップS35における判定の結果、データ位置Z(k)のサンプルデータ群が正常である場合(ステップS35:Yes)、周波数解析部332は、後述するステップS37へ移行する。 If the result of determination in step S35 is that the sample data group at data position Z (k) is normal (step S35: Yes), the frequency analysis unit 332 proceeds to step S37 described later.

ステップS35における判定の結果、データ位置Z(k)のサンプルデータ群が正常でない場合(ステップS35:No)、周波数解析部332は、不足分だけゼロデータを挿入することによって正常なサンプルデータ群を生成する(ステップS36)。ステップS35において正常でないと判定されたサンプルデータ群(例えば図4のサンプルデータ群FK)は、ゼロデータを追加する前に窓関数が作用されている。このため、サンプルデータ群にゼロデータを挿入してもデータの不連続は生じない。ステップS36の後、周波数解析部332は、後述するステップS37へ移行する。 If the result of determination in step S35 is that the sample data group at the data position Z (k) is not normal (step S35: No), the frequency analysis unit 332 inserts zero data for the shortage to obtain a normal sample data group. Generate (step S36). A window function is applied to the sample data group determined to be not normal in step S35 (for example, the sample data group F K in FIG. 4) before adding zero data. For this reason, even if zero data is inserted into the sample data group, discontinuity of data does not occur. After step S36, the frequency analysis unit 332 proceeds to step S37 described later.

ステップS37において、周波数解析部332は、サンプルデータ群を用いてFFT演算を行うことにより、振幅の周波数分布である周波数スペクトルを得る(ステップS37)。   In step S37, the frequency analysis unit 332 obtains a frequency spectrum that is a frequency distribution of amplitude by performing an FFT operation using the sample data group (step S37).

続いて、周波数解析部332は、データ位置Z(k)をステップ幅Dで変化させる(ステップS38)。ステップ幅Dは、記憶部37が予め記憶しているものとする。図4では、D=15の場合を例示している。ステップ幅Dは、Bモード画像データ生成部341がBモード画像データを生成する際に利用するデータステップ幅と一致させることが望ましいが、周波数解析部332における演算量を削減したい場合には、ステップ幅Dとしてデータステップ幅より大きい値を設定してもよい。 Subsequently, the frequency analysis unit 332 changes the data position Z (k) by the step width D (step S38). It is assumed that the step width D is stored in advance in the storage unit 37. FIG. 4 illustrates a case where D = 15. The step width D is desirably matched with the data step width used when the B-mode image data generation unit 341 generates B-mode image data. However, if the amount of calculation in the frequency analysis unit 332 is to be reduced, the step width D A value larger than the data step width may be set as the width D.

その後、周波数解析部332は、データ位置Z(k)が音線SRkにおける最大値Z(k) maxより大きいか否かを判定する(ステップS39)。データ位置Z(k)が最大値Z(k) maxより大きい場合(ステップS39:Yes)、周波数解析部332はカウンタkを1増加させる(ステップS40)。これは、処理をとなりの音線へ移すことを意味する。一方、データ位置Z(k)が最大値Z(k) max以下である場合(ステップS39:No)、周波数解析部332はステップS33へ戻る。 Thereafter, the frequency analysis unit 332 determines whether or not the data position Z (k) is larger than the maximum value Z (k) max in the sound ray SR k (step S39). When the data position Z (k) is larger than the maximum value Z (k) max (step S39: Yes), the frequency analysis unit 332 increments the counter k by 1 (step S40). This means that the processing is shifted to the next sound ray. On the other hand, when the data position Z (k) is equal to or less than the maximum value Z (k) max (step S39: No), the frequency analysis unit 332 returns to step S33.

ステップS40の後、周波数解析部332は、カウンタkが最大値kmaxより大きいか否かを判定する(ステップS41)。カウンタkが最大値kmaxより大きい場合(ステップS41:Yes)、周波数解析部332は一連の周波数解析処理を終了する。一方、カウンタkが最大値kmax以下である場合(ステップS41:No)、周波数解析部332はステップS32に戻る。この最大値kmaxは、術者等のユーザが入力部35を通じて任意に指示入力した値、もしくは、記憶部37に予め設定された値とする。 After step S40, the frequency analysis unit 332 determines whether or not the counter k is greater than the maximum value k max (step S41). When the counter k is larger than the maximum value k max (step S41: Yes), the frequency analysis unit 332 ends a series of frequency analysis processing. On the other hand, when the counter k is equal to or less than the maximum value k max (step S41: No), the frequency analysis unit 332 returns to step S32. The maximum value k max is a value arbitrarily input by a user such as an operator through the input unit 35 or a value preset in the storage unit 37.

このようにして、周波数解析部332は、解析対象領域内の(kmax−k0+1)本の音線の各々について複数回のFFT演算を行う。FFT演算の結果として得られる周波数スペクトルは、受信深度、受信方向とともにスペクトル情報記憶部373に格納される。 In this way, the frequency analysis unit 332 performs the FFT operation a plurality of times for each of (k max −k 0 +1) sound rays in the analysis target region. The frequency spectrum obtained as a result of the FFT operation is stored in the spectrum information storage unit 373 together with the reception depth and the reception direction.

なお、以上の説明では、周波数解析部332が超音波信号を受信したすべての領域に対して周波数解析処理を行うものとしたが、関心領域内においてのみ周波数解析処理を行うようにすることも可能である。   In the above description, the frequency analysis unit 332 performs the frequency analysis process on all the areas where the ultrasonic signal is received. However, the frequency analysis process may be performed only in the region of interest. It is.

以上説明したステップS6の周波数解析処理に続いて、特徴量算出部333は、関心領域に含まれるサンプリング点で周波数スペクトルの特徴量を算出する(ステップS7)。具体的には、特徴量算出部333は、所定の周波数帯域の周波数スペクトルに対して回帰分析を行うことによって1次式I=a0f+b0で近似し、特徴量として傾きa0、切片b0、ミッドバンドフィットc0を算出する。例えば、図5に示す直線L10は、特徴量算出部333が周波数帯域Uの周波数スペクトルC1に対し回帰分析によって近似した回帰直線である。 Following the frequency analysis processing in step S6 described above, the feature amount calculation unit 333 calculates the feature amount of the frequency spectrum at the sampling points included in the region of interest (step S7). Specifically, the feature amount calculation unit 333 approximates by a linear expression I = a 0 f + b 0 by performing regression analysis on a frequency spectrum of a predetermined frequency band, and the gradient a 0 and intercept b as the feature amount. 0 , midband fit c 0 is calculated. For example, a straight line L 10 shown in FIG. 5 is a regression line approximated by the feature amount calculation unit 333 to the frequency spectrum C 1 of the frequency band U by regression analysis.

この後、減衰率設定部334は、後述する減衰補正を行う際に適用する減衰率候補値αの値を所定の初期値α0に設定する(ステップS8)。この初期値α0の値は、予め減衰率情報記憶部375が記憶しておく。なお、入力部35が減衰率候補値の初期値α0の設定変更の入力を受け付け可能な構成としてもよい。 Thereafter, the attenuation rate setting unit 334 sets the attenuation rate candidate value α to be applied when performing attenuation correction described later to a predetermined initial value α 0 (step S8). The initial value α 0 is stored in advance in the attenuation rate information storage unit 375. The input unit 35 may be configured to accept an input of a setting change of the initial value α 0 of the attenuation rate candidate value.

続いて、減衰率設定部334は、特徴量算出部333が各周波数スペクトルに対して近似した特徴量に対し、減衰率候補値をαとして減衰補正を行うことにより、予備補正特徴量を算出し、減衰率候補値αとともに特徴量情報記憶部374に格納する(ステップS9)。図7に示す直線L1は、減衰率設定部334が減衰補正処理を行うことによって得られる直線の例である。 Subsequently, the attenuation rate setting unit 334 calculates a preliminary correction feature amount by performing attenuation correction on the feature amount approximated to each frequency spectrum by the feature amount calculation unit 333 using the attenuation rate candidate value as α. Then, it is stored in the feature amount information storage unit 374 together with the attenuation rate candidate value α (step S9). A straight line L 1 illustrated in FIG. 7 is an example of a straight line obtained by the attenuation rate setting unit 334 performing attenuation correction processing.

ステップS9において、減衰率設定部334は、上述した式(2)、(4)における受信深度zに、超音波信号の音線のデータ配列を用いて得られるデータ位置Z=(fsp/2vs)Dnを代入することによって予備補正特徴量を算出する。ここで、fspはデータのサンプリング周波数、vsは音速、Dはデータステップ幅、nは処理対象のサンプルデータ群のデータ位置までの音線の1番目のデータからのデータステップ数である。例えば、データのサンプリング周波数fspを50MHzとし、音速vsを1530m/secとし、図4に示すデータ配列を採用してステップ幅Dを15とすると、Z=0.2295n(mm)となる。 In step S9, the attenuation rate setting unit 334 obtains the data position Z = (f sp / 2v) obtained using the sound ray data array of the ultrasonic signal at the reception depth z in the above-described equations (2) and (4). s ) A preliminary correction feature value is calculated by substituting Dn. Here, f sp is the data sampling frequency, v s is the sound velocity, D is the data step width, and n is the number of data steps from the first data of the sound ray up to the data position of the sample data group to be processed. For example, assuming that the data sampling frequency f sp is 50 MHz, the sound velocity vs is 1530 m / sec, the data arrangement shown in FIG. 4 is employed, and the step width D is 15, Z = 0.295n (mm).

減衰率設定部334は、減衰率設定部334が各周波数スペクトルに対して減衰補正することによって得られた複数の予備補正特徴量から選択した1つの予備補正特徴量の分散を算出し、減衰率候補値αと対応づけて特徴量情報記憶部374へ格納する(ステップS10)。例えば、予備補正特徴量が傾きa、ミッドバンドフィットcである場合、上述したように、減衰率設定部334は、予備補正特徴量aおよびcのいずれか一方の分散を算出する。上述したように、この後の処理で特徴量画像データ生成部342が補正特徴量a(h)を用いて特徴量画像データを生成する場合は、関心領域における予備補正特徴量aの分散を適用するのが好ましい。また、この後の処理で特徴量画像データ生成部342が補正特徴量c(h)を用いて特徴量画像データを生成する場合は、関心領域における予備補正特徴量cの分散を適用するのが好ましい。なお、分散を算出する予備補正特徴量は予め設定しておいてもよいし、ユーザが所望の予備補正特徴量を指示する指示信号を入力部35から入力することによって設定するようにしてもよい。   The attenuation factor setting unit 334 calculates the variance of one preliminary correction feature value selected from a plurality of preliminary correction feature values obtained by the attenuation factor setting unit 334 performing attenuation correction on each frequency spectrum, and the attenuation factor. It is stored in the feature amount information storage unit 374 in association with the candidate value α (step S10). For example, when the preliminary correction feature amount is the slope a and the midband fit c, as described above, the attenuation rate setting unit 334 calculates the variance of one of the preliminary correction feature amounts a and c. As described above, when the feature amount image data generation unit 342 generates feature amount image data using the corrected feature amount a (h) in the subsequent processing, the dispersion of the preliminary correction feature amount a in the region of interest is applied. It is preferable to do this. In addition, when the feature amount image data generation unit 342 generates feature amount image data using the corrected feature amount c (h) in the subsequent processing, the variance of the preliminary correction feature amount c in the region of interest is applied. preferable. The preliminary correction feature value for calculating the variance may be set in advance, or may be set by inputting an instruction signal for instructing a desired preliminary correction feature value from the input unit 35 by the user. .

この後、減衰率設定部334は、減衰率候補値αの値をΔαだけ増加させ(ステップS11)、増加後の減衰率候補値αと所定の最大値αmaxとの大小を比較する(ステップS12)。ステップS12における比較の結果、減衰率候補値αが最大値αmaxより大きい場合(ステップS12:Yes)、超音波観測装置3はステップS13へ移行する。一方、ステップS12における比較の結果、減衰率候補値αが最大値αmax以下である場合(ステップS12:No)、超音波観測装置3はステップS9へ戻る。なお、入力部35が減衰率候補値の増加量Δαおよび最大値αmaxの設定変更の入力を受け付け可能な構成としてもよい。 Thereafter, the attenuation rate setting unit 334 increases the attenuation rate candidate value α by Δα (step S11), and compares the increased attenuation rate candidate value α with a predetermined maximum value α max (step S11). S12). As a result of the comparison in step S12, when the attenuation rate candidate value α is larger than the maximum value α max (step S12: Yes), the ultrasound observation apparatus 3 proceeds to step S13. On the other hand, if the attenuation rate candidate value α is equal to or less than the maximum value α max as a result of the comparison in step S12 (step S12: No), the ultrasound observation apparatus 3 returns to step S9. Note that the input unit 35 may be configured to accept an input of setting change of the increase rate Δα and the maximum value α max of the attenuation rate candidate value.

ステップS13において、減衰率設定部334は、関心領域に対し、特徴量情報記憶部374が記憶する減衰率候補値ごとの予備補正特徴量の分散を参照し、該分散が最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する(ステップS13)。   In step S13, the attenuation rate setting unit 334 refers to the variance of the preliminary correction feature amount for each attenuation rate candidate value stored in the feature amount information storage unit 374 with respect to the region of interest, and the attenuation rate candidate having the minimum variance The value is set as the optimum attenuation rate (step S13).

図11は、減衰率設定部334が行う処理の概要を示す図である。α0=0(dB/cm/MHz)、αmax=1.0(dB/cm/MHz)、Δα=0.2(dB/cm/MHz)とした場合の減衰率候補値αと分散S(α)との関係の例を示す図である。図11に示す場合、減衰率候補値αが0.2(dB/cm/MHz)のときに分散が最小値S(α)minをとる。したがって、図11に示す場合、減衰率設定部334は、α=0.2(dB/cm/MHz)を最適な減衰率として設定する。なお、特徴量算出部333が回帰分析を行うことによって減衰率候補値αにおける分散S(α)の値を補間する曲線を算出した後、減衰率設定部334が減衰率候補値の定義域におけるその曲線の最小値を最適な減衰率として設定するようにしてもよい。 FIG. 11 is a diagram illustrating an outline of processing performed by the attenuation rate setting unit 334. Attenuation rate candidate value α and variance S when α 0 = 0 (dB / cm / MHz), α max = 1.0 (dB / cm / MHz), and Δα = 0.2 (dB / cm / MHz) It is a figure which shows the example of a relationship with ((alpha)). In the case shown in FIG. 11, when the attenuation rate candidate value α is 0.2 (dB / cm / MHz), the dispersion takes the minimum value S (α) min . Therefore, in the case shown in FIG. 11, the attenuation rate setting unit 334 sets α = 0.2 (dB / cm / MHz) as the optimum attenuation rate. Note that after the characteristic amount calculation unit 333 performs regression analysis to calculate a curve for interpolating the value of the variance S (α) in the attenuation rate candidate value α, the attenuation rate setting unit 334 determines that the attenuation rate candidate value is in the definition area. The minimum value of the curve may be set as the optimum attenuation rate.

この後、超音波観測装置3は、特徴量画像に関する処理(ステップS14〜S17)と減衰率グラフに関する処理(ステップS18〜S20)とを並行して行う。   Thereafter, the ultrasound observation apparatus 3 performs the process related to the feature image (steps S14 to S17) and the process related to the attenuation rate graph (steps S18 to S20) in parallel.

まず、特徴量画像に関する処理について説明する。特徴量補正部335は、減衰率設定部334が関心領域に対して設定した最適な減衰率を用いて、関心領域内のサンプリング点における累積減衰率を算出する(ステップS14)。例えば、図6に示す関心領域102のサンプリング点S(h)における累積減衰率γ(h)は、式(7)で与えられる。   First, processing related to a feature amount image will be described. The feature amount correcting unit 335 calculates the cumulative attenuation rate at the sampling points in the region of interest using the optimum attenuation rate set for the region of interest by the attenuation rate setting unit 334 (step S14). For example, the cumulative attenuation rate γ (h) at the sampling point S (h) in the region of interest 102 shown in FIG. 6 is given by Expression (7).

続いて、特徴量補正部335は、累積減衰率を用いて関心領域内のサンプリング点の特徴量を減衰補正することによって補正特徴量を算出する(ステップS15)。例えば、特徴量補正部335は、図6に示す関心領域102のサンプリング点S23(h)における傾きa0、切片b0、ミッドバンドフィットc0の補正特徴量a23(h)、b23(h)、c23(h)を、式(9)〜(11)にしたがってそれぞれ算出する。 Subsequently, the feature amount correction unit 335 calculates a correction feature amount by performing attenuation correction on the feature amount of the sampling point in the region of interest using the cumulative attenuation rate (step S15). For example, the feature amount correction unit 335 corrects the corrected feature amounts a 23 (h), b 23 of the slope a 0 , the intercept b 0 , and the midband fit c 0 at the sampling point S 23 (h) of the region of interest 102 shown in FIG. (H) and c 23 (h) are calculated according to the equations (9) to (11), respectively.

特徴量画像データ生成部342は、Bモード画像データ生成部341が生成したBモード画像データにおける関心領域内の各画素に対し、ステップS14で算出された補正特徴量と関連づけた視覚情報(例えば色相)を重畳することによって特徴量画像データを生成する(ステップS16)。その後、表示制御部361は、生成された特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示装置4に表示させる制御を行う(ステップS17)。   The feature amount image data generation unit 342 performs visual information (for example, hue) associated with the corrected feature amount calculated in step S14 for each pixel in the region of interest in the B mode image data generated by the B mode image data generation unit 341. ) To generate feature amount image data (step S16). Thereafter, the display control unit 361 performs control to display the feature amount image corresponding to the generated feature amount image data on the display device 4 (step S17).

次に、減衰率グラフに関する処理について説明する。代表減衰率算出部336は、関心領域内の各分割領域の減衰率を用いて関心領域の代表減衰率を算出する(ステップS18)。   Next, processing related to the attenuation rate graph will be described. The representative attenuation rate calculation unit 336 calculates the representative attenuation rate of the region of interest using the attenuation rate of each divided region in the region of interest (step S18).

続いて、減衰率グラフ生成部343は、ステップS18で算出された代表減衰率を用いて減衰率グラフを生成する(ステップS19)。その後、表示制御部361は、生成された減衰率グラフの画像を表示装置4に表示させる制御を行う(ステップS20)。   Subsequently, the attenuation rate graph generation unit 343 generates an attenuation rate graph using the representative attenuation rate calculated in step S18 (step S19). Thereafter, the display control unit 361 performs control to display the generated image of the attenuation rate graph on the display device 4 (step S20).

ステップS17およびS20の後、超音波観測装置3は一連の処理を終了する。超音波観測装置3は、ステップS1〜S20の処理を周期的に繰り返し実行する。   After steps S17 and S20, the ultrasound observation apparatus 3 ends a series of processes. The ultrasound observation apparatus 3 periodically repeats the processes of steps S1 to S20.

図12は、画像処理部34が生成した全ての画像の表示装置4における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面201は、ID、名前、性別等の患者情報、および特徴量情報を表示する情報表示領域211と、第1画像表示領域212と、第2画像表示領域213と、減衰率グラフを表示する減衰率グラフ表示領域214とを含む。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a display example of all images generated by the image processing unit 34 on the display device 4. The display screen 201 shown in the figure includes an information display area 211 for displaying patient information such as ID, name, and sex, and feature quantity information, a first image display area 212, a second image display area 213, and an attenuation rate. And an attenuation rate graph display area 214 for displaying a graph.

第1画像表示領域212にはBモード画像221が表示され、第2画像表示領域213には特徴量画像222が表示される。特徴量画像222は、関心領域223内に対する特徴量画像である。なお、画像全体を関心領域として設定することも可能である。表示装置4がBモード画像221と特徴量画像222とを並べて表示することにより、ユーザは関心領域における組織性状を正確に把握することができる。   A B-mode image 221 is displayed in the first image display area 212, and a feature amount image 222 is displayed in the second image display area 213. The feature amount image 222 is a feature amount image for the region of interest 223. It is also possible to set the entire image as a region of interest. When the display device 4 displays the B-mode image 221 and the feature amount image 222 side by side, the user can accurately grasp the tissue properties in the region of interest.

減衰率グラフ表示領域214には、代表減衰率αROIの時間変化を示す代表減衰率曲線231が表示される。代表減衰率曲線231は、一定の期間における代表減衰率αROIの時間変化を与えるものであり、最新の演算結果が最も右側の点である。代表減衰率曲線231は、時間とともに各点が右から左へ移動していき、古い点から順に左側から消え、右側から新しい点が出現するように見える。 The attenuation factor graph display area 214, the representative decay curve 231 showing a time change of a representative attenuation factor alpha ROI is displayed. The representative attenuation rate curve 231 gives a temporal change in the representative attenuation rate α ROI in a certain period, and the latest calculation result is the rightmost point. In the representative attenuation rate curve 231, each point moves from right to left with time, disappears from the left side in order from the old point, and new points appear from the right side.

なお、本実施の形態1において、表示制御部361は、表示装置4に対し、少なくとも特徴量画像222と代表減衰率曲線231とを関連付けて同じ画面上で表示させるように制御すればよい。より一般に、表示制御部361は、表示装置4に対し、関心領域の補正特徴量と減衰率グラフとを関連付けて表示させるように制御すればよい。   In the first embodiment, the display control unit 361 may control the display device 4 so that at least the feature amount image 222 and the representative attenuation rate curve 231 are associated and displayed on the same screen. More generally, the display control unit 361 may control the display device 4 to display the correction feature amount of the region of interest and the attenuation rate graph in association with each other.

以上説明した本発明の実施の形態1によれば、超音波画像の関心領域における代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフと減衰補正された特徴量とを関連付けて表示装置に表示させるため、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となる。   According to the first embodiment of the present invention described above, the attenuation rate graph indicating the temporal change of the representative attenuation rate in the region of interest of the ultrasonic image and the attenuation-corrected feature amount are associated with each other and displayed on the display device. The user can visually recognize the temporal change of the attenuation rate in the ultrasonic image.

また、本実施の形態1によれば、補正特徴量を算出するための中間的なパラメータである減衰率の時間変化を表示装置に表示させるため、被検体の組織性状をより正確に把握するための有意な情報を提供することができる。   Further, according to the first embodiment, the temporal change of the attenuation rate, which is an intermediate parameter for calculating the correction feature value, is displayed on the display device, so that the tissue characteristics of the subject can be grasped more accurately. Can provide significant information.

なお、以上の説明では、関心領域に対して特徴量画像を生成する場合を説明したが、関心領域以外の領域も含む超音波画像の全領域に対する特徴量画像を生成することも可能である。この場合には、全領域に対して補正特徴量を求めるようにすればよい。   In the above description, the case where the feature amount image is generated for the region of interest has been described, but the feature amount image for the entire region of the ultrasonic image including the region other than the region of interest can also be generated. In this case, the correction feature amount may be obtained for the entire region.

(変形例1)
図13は、本実施の形態1の変形例1に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置4における表示例を示す図である。同図に示す代表減衰率表示曲線232は、超音波内視鏡2でフリーズ動作が行われ、画像データ記憶部371が一時的に記憶している過去の画像からユーザが所望の画像を選択して再生表示するシネメモリ再生を行う場合の表示例を示している。この際、減衰率グラフ表示領域214には、画像データ記憶部371が一時的に記憶している画像の中でどの画像を再生表示しているかを示す表示画像バー233が表示される。これにより、ユーザは、現在表示中の特徴量画像における代表減衰率αROIの値を視覚的に認識することができる。なお、代表減衰率表示曲線232と表示画像バー233とが交わる点の時間における代表減衰率αROIの値を、減衰率グラフ表示領域214内に数値で表示してもよい。
(Modification 1)
FIG. 13 is a diagram illustrating a display example on the display device 4 of the attenuation rate graph generated by the ultrasonic observation apparatus according to the first modification of the first embodiment. A representative attenuation rate display curve 232 shown in the figure is a freeze operation performed by the ultrasonic endoscope 2, and the user selects a desired image from past images temporarily stored in the image data storage unit 371. A display example in the case of performing cine memory playback for playback display is shown. At this time, in the attenuation rate graph display area 214, a display image bar 233 indicating which image is reproduced and displayed among images temporarily stored in the image data storage unit 371 is displayed. Thereby, the user can visually recognize the value of the representative attenuation rate α ROI in the currently displayed feature value image. Note that the value of the representative attenuation rate α ROI at the time at which the representative attenuation rate display curve 232 and the display image bar 233 intersect may be displayed numerically in the attenuation rate graph display area 214.

(変形例2)
図14は、本実施の形態1の変形例2に係る超音波観測装置が生成する減衰率グラフの表示装置4における表示例を示す図である。同図に示す減衰率グラフ表示領域214は、代表減衰率表示曲線234に加えて、観測対象(例えば生体)が取り得る代表減衰率αROIの上限および下限をそれぞれ示す上限値235aおよび下限値235bを示している。図14では、一例として、代表減衰率αROIの上限が1.0(dB/MHz/cm)であり、下限が0.3(dB/MHz/cm)である場合を示している。なお、上限及び下限の値は、ユーザが入力部35からの入力によって設定変更できるようにしてもよい。このように代表減衰率の上限値および下限値を表示することにより、ユーザは、代表減衰率曲線の数値の妥当性を直感的に把握し、画像における異常の有無を容易に判定することができる。
(Modification 2)
FIG. 14 is a diagram illustrating a display example on the display device 4 of the attenuation rate graph generated by the ultrasonic observation apparatus according to the second modification of the first embodiment. In addition to the representative attenuation rate display curve 234, the attenuation rate graph display area 214 shown in the figure has an upper limit value 235a and a lower limit value 235b that indicate the upper and lower limits of the representative attenuation rate α ROI that can be taken by the observation target (for example, a living body), respectively. Is shown. FIG. 14 shows an example in which the upper limit of the representative attenuation rate α ROI is 1.0 (dB / MHz / cm) and the lower limit is 0.3 (dB / MHz / cm). The upper and lower limit values may be set and changed by the user through input from the input unit 35. By displaying the upper limit value and the lower limit value of the representative attenuation rate in this way, the user can intuitively grasp the validity of the numerical value of the representative attenuation rate curve and easily determine whether there is an abnormality in the image. .

(変形例3)
本実施の形態1の変形例3に係る超音波観測装置は、入力部35が関心領域内の所望の点の指定入力を受け付ける機能を有するとともに、指定された点を含む分割領域の代表減衰率のグラフを表示装置4に表示させる機能を有する。図15は、変形例3に係る超音波観測装置が生成した全ての画像の表示装置4における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面202において、実施の形態1で説明した表示画面201と同じ部分には同じ符号を付してある。
(Modification 3)
In the ultrasonic observation apparatus according to the third modification of the first embodiment, the input unit 35 has a function of receiving a designation input of a desired point in the region of interest, and the representative attenuation rate of the divided region including the designated point The graph is displayed on the display device 4. FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a display example on the display device 4 of all images generated by the ultrasonic observation apparatus according to the third modification. In the display screen 202 shown in the figure, the same reference numerals are given to the same parts as those of the display screen 201 described in the first embodiment.

表示画面202の第2画像表示領域213が表示する特徴量画像222では、関心領域223内に2つの点241、242が表示されている。これらの点241、242は、入力部35が設定入力を受け付けた点である。   In the feature amount image 222 displayed in the second image display region 213 of the display screen 202, two points 241 and 242 are displayed in the region of interest 223. These points 241 and 242 are points where the input unit 35 has received a setting input.

減衰率グラフ表示領域214には、2点241、242をそれぞれ含む分割領域の代表減衰率曲線236、237が表示されている。2つの代表減衰率曲線236、237は、互いに識別可能な態様で表示されている。図15に示す場合には、2つの曲線の線種を変えて表示しているが、他にも線の色や太さ等を変えて表示してもよい。また、関心領域内で指定を受け付ける点の数は2つに限定されるわけではなく、1つまたは3つ以上でも構わない。   In the attenuation rate graph display area 214, representative attenuation rate curves 236 and 237 of the divided areas including the two points 241 and 242 are displayed. The two representative attenuation rate curves 236 and 237 are displayed in a manner distinguishable from each other. In the case shown in FIG. 15, the line types of the two curves are changed and displayed, but other line colors, thicknesses, etc. may be displayed. Further, the number of points that accept designation within the region of interest is not limited to two, and may be one or three or more.

以上説明した変形例3によれば、複数の減衰率の時間変化を与える減衰率グラフを生成するため、ユーザは一様ではない組織に対しても的確な診断を行うことができる。また、ユーザが関心領域内の所望の領域の代表減衰率の時間変化を視覚的に認識することができるので、ユーザは診断を行うための情報をより的確に取得することが可能となる。   According to the modified example 3 described above, since the attenuation rate graph that gives the time change of a plurality of attenuation rates is generated, the user can make an accurate diagnosis even for a non-uniform tissue. In addition, since the user can visually recognize the temporal change in the representative attenuation rate of a desired region in the region of interest, the user can more accurately acquire information for diagnosis.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る超音波観測装置は、関心領域、および関心領域外の領域のうち演算対象となる演算用領域における代表減衰率の時間変化をそれぞれ表示する減衰率グラフを生成することを特徴とする。本実施の形態2に係る超音波観測装置の機能構成は、実施の形態1で説明した超音波観測装置3の機能構成と同様である。
(Embodiment 2)
The ultrasound observation apparatus according to the second embodiment of the present invention generates an attenuation rate graph that displays temporal changes in the representative attenuation rate in the calculation region to be calculated among the region of interest and the region outside the region of interest. It is characterized by that. The functional configuration of the ultrasonic observation apparatus according to the second embodiment is the same as the functional configuration of the ultrasonic observation apparatus 3 described in the first embodiment.

図16は、本発明の実施の形態2に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。図16に示すフローチャートにおいて、ステップS51〜S56の処理は、実施の形態1で説明したステップS1〜S6の処理に順次対応している。   FIG. 16 is a flowchart showing an outline of processing performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the flowchart illustrated in FIG. 16, the processes in steps S51 to S56 sequentially correspond to the processes in steps S1 to S6 described in the first embodiment.

ステップS57において、特徴量算出部333は、関心領域および演算用領域にそれぞれ含まれるサンプリング点で周波数スペクトルの特徴量を算出する(ステップS57)。図17は、超音波画像の表示領域における関心領域および演算用領域ならびにそれらの領域の分割領域の設定例を模式的に示す図である。図17に示す画像表示領域104には、関心領域105と、超音波振動子21の表面位置106と関心領域との間に位置する演算用領域107とが設定されている。関心領域105は、表面位置106からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる2つの境界線と、走査角方向に沿ってそれぞれ弧状をなす2つの境界線の計4つの境界線によって囲まれた領域である。演算用領域107は、表面位置106および関心領域105と接している。また、演算用領域107の境界線のうち、表面位置106からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる2つの境界線は、関心領域105で表面位置106からの深度方向に沿ってそれぞれ直線状に延びる2つの境界線のいずれかと同じ直線に含まれる。なお、画像表示領域104では、関心領域105が8つの分割領域Rij(i=1〜2、j=1〜4)に分割されており、演算用領域107が4つの分割領域Qk(k=1〜4)に分割されている場合を示しているが、これは一例に過ぎない。例えば、関心領域105と演算用領域107をそれぞれ1つの領域として演算を行ってもよい。 In step S57, the feature amount calculation unit 333 calculates the feature amount of the frequency spectrum at the sampling points respectively included in the region of interest and the calculation region (step S57). FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a setting example of a region of interest and a calculation region in a display region of an ultrasonic image and divided regions of those regions. In the image display area 104 shown in FIG. 17, a region of interest 105 and a calculation region 107 located between the surface position 106 of the ultrasonic transducer 21 and the region of interest are set. The region of interest 105 is surrounded by a total of four boundary lines: two boundary lines each extending linearly along the depth direction from the surface position 106 and two boundary lines each arcing along the scanning angle direction. It is an area. The calculation area 107 is in contact with the surface position 106 and the region of interest 105. In addition, two boundary lines extending linearly along the depth direction from the surface position 106 among the boundary lines of the calculation area 107 are respectively linear along the depth direction from the surface position 106 in the region of interest 105. Are included in the same straight line as one of the two boundary lines extending to In the image display region 104, the region of interest 105 is divided into eight divided regions R ij (i = 1 to 2, j = 1 to 4), and the calculation region 107 is divided into four divided regions Q k (k = 1 to 4), it is only an example. For example, the calculation may be performed with the region of interest 105 and the calculation region 107 as one region.

ステップS58〜S63の処理は、実施の形態1で説明したステップS8〜S13の処理に順次対応している。ただし、本実施の形態2では、減衰率設定部334が、関心領域に加えて演算用領域に対しても最適な減衰率を設定する処理を行う点が異なる。   The processes in steps S58 to S63 sequentially correspond to the processes in steps S8 to S13 described in the first embodiment. However, the second embodiment is different in that the attenuation rate setting unit 334 performs processing for setting an optimum attenuation rate for the calculation region in addition to the region of interest.

なお、本実施の形態2において、関心領域および演算用領域がともに同じ初期値α0、増加量Δαおよび最大値αmaxを有するとして減衰率候補値を算出しているが、関心領域および演算用領域に対して個別に初期値、増加量および/または最大値を設定してもよい。 In the second embodiment, the attenuation rate candidate value is calculated on the assumption that both the region of interest and the calculation region have the same initial value α 0 , increase amount Δα, and maximum value α max . An initial value, an increase amount, and / or a maximum value may be individually set for each region.

ステップS64〜S67の特徴量画像に関する処理は、実施の形態1で説明したステップS14〜S17に順次対応している。   The processing related to the feature amount image in steps S64 to S67 sequentially corresponds to steps S14 to S17 described in the first embodiment.

ステップS68〜S70の減衰率グラフに関する処理は、実施の形態1で説明したステップS18〜S20に順次対応している。ただし、減衰率グラフ生成部343は、演算用領域の代表減衰率曲線も生成する。   The processes related to the attenuation rate graph in steps S68 to S70 correspond to steps S18 to S20 described in the first embodiment in order. However, the attenuation rate graph generation unit 343 also generates a representative attenuation rate curve of the calculation area.

図18は、本実施の形態2に係る超音波観測装置3が生成した全ての画像の表示装置4における表示例を模式的に示す図である。同図に示す表示画面203において、実施の形態1で説明した表示画面201と同じ部分には同じ符号を付してある。   FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a display example on the display device 4 of all images generated by the ultrasound observation apparatus 3 according to the second embodiment. In the display screen 203 shown in the figure, the same parts as those of the display screen 201 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

表示画面203の第2画像表示領域213が表示する特徴量画像222では、関心領域224と演算用領域225が識別可能に表示されている。具体的には、関心領域224が実線で表示され、演算用領域225が破線で表示されている。   In the feature amount image 222 displayed in the second image display region 213 of the display screen 203, the region of interest 224 and the calculation region 225 are displayed in an identifiable manner. Specifically, the region of interest 224 is displayed with a solid line, and the calculation region 225 is displayed with a broken line.

減衰率グラフ表示領域214には、関心領域224における代表減衰率曲線238、および演算用領域225における代表減衰率曲線239が表示されている。なお、減衰率グラフ生成部343は、関心領域と演算用領域の代表減衰率として各領域の分割領域数以下の複数の代表減衰率を表示する減衰率グラフを生成してもよい。   In the attenuation rate graph display area 214, a representative attenuation rate curve 238 in the region of interest 224 and a representative attenuation rate curve 239 in the calculation area 225 are displayed. Note that the attenuation rate graph generation unit 343 may generate an attenuation rate graph that displays a plurality of representative attenuation rates equal to or less than the number of divided regions in each region as the representative attenuation rates of the region of interest and the calculation region.

以上説明した本発明の実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、ユーザが超音波画像における減衰率の時間変化を視覚的に認識することが可能となり、被検体の組織性状をより正確に把握するための有意な情報を提供することができる。   According to the second embodiment of the present invention described above, as in the first embodiment, it becomes possible for the user to visually recognize the temporal change of the attenuation rate in the ultrasonic image, and the tissue characteristics of the subject can be further improved. Significant information for accurately grasping can be provided.

加えて、本実施の形態2によれば、ユーザは、関心領域外の領域のうち、補正特徴量の演算に不可欠な演算用領域の減衰率に関する情報も合わせて把握することができる。したがって、ユーザは、一様でない組織の性状を診断する場合であっても的確な診断を行うことが可能となる。   In addition, according to the second embodiment, the user can also grasp information related to the attenuation rate of the calculation area that is indispensable for the calculation of the correction feature value, among the areas outside the region of interest. Therefore, the user can make an accurate diagnosis even when diagnosing uneven tissue properties.

なお、図17では、関心領域105と演算用領域107は接しているが、一部が交わりを有するように設定することも可能である。例えば、関心領域105のうち深度が小さい部分と、演算用領域107のうち深度が大きい部分とが、走査角方向に沿って帯状の重なりを有するように2つの領域を設定してもよい。   In FIG. 17, the region of interest 105 and the calculation region 107 are in contact with each other, but it may be set so that a part of the region of interest 105 intersects. For example, two regions may be set such that a portion having a small depth in the region of interest 105 and a portion having a large depth in the calculation region 107 have a band-like overlap along the scanning angle direction.

また、本実施の形態2において、減衰率設定部334が、演算用領域の減衰率を一様な値として設定してもよい。   In the second embodiment, the attenuation rate setting unit 334 may set the attenuation rate of the calculation area as a uniform value.

(その他の実施の形態)
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態1、2によってのみ限定されるべきものではない。例えば、画像処理部34が関心領域内の各分割領域の最適な減衰率を視覚的に識別可能な態様で表示する減衰率画像を生成し、特徴量画像および減衰率グラフとともに表示装置4に表示させるようにしてもよい。この場合、さらに演算用領域内の各分割領域に対し、最適な減衰率を識別可能な態様で表示するようにしてもよい。
(Other embodiments)
The embodiments for carrying out the present invention have been described so far, but the present invention should not be limited only by the above-described first and second embodiments. For example, the image processing unit 34 generates an attenuation rate image that displays the optimum attenuation rate of each divided region in the region of interest in a visually identifiable manner, and displays it on the display device 4 together with the feature amount image and the attenuation rate graph. You may make it make it. In this case, the optimum attenuation rate may be displayed in a manner that can be identified for each divided region in the calculation region.

また、減衰率設定部334は、超音波画像の所定のフレーム間隔で最適な減衰率を設定するようにしてもよい。これにより、計算量を大幅に削減することができる。この場合には、次に最適な減衰率を設定するまでの間、最後に設定した最適な減衰率の値を使用すればよい。   The attenuation rate setting unit 334 may set an optimal attenuation rate at a predetermined frame interval of the ultrasonic image. Thereby, the amount of calculation can be reduced significantly. In this case, the most recently set optimum attenuation value may be used until the next optimum attenuation rate is set.

また、統計的なばらつきを与える量として、例えば標準偏差、母集団における特徴量の最大値と最小値の差、特徴量の分布の半値幅のいずれかを適用することも可能である。統計的なばらつきを与える量として分散の逆数を適用する場合も考えられるが、この場合には、その値が最大となる減衰率候補値が最適な減衰率となることはいうまでもない。   Further, as an amount giving statistical variation, for example, any one of standard deviation, a difference between the maximum value and the minimum value of the feature amount in the population, and a half-value width of the distribution of the feature amount can be applied. It is conceivable to apply the reciprocal of the variance as an amount that gives statistical variation. In this case, however, it is needless to say that the attenuation rate candidate value having the maximum value is the optimum attenuation rate.

また、減衰率設定部334が複数種類の予備補正特徴量の統計的なばらつきをそれぞれ算出し、統計的なばらつきが最小である種類の減衰率候補値を最適な減衰率として設定することも可能である。   In addition, the attenuation rate setting unit 334 can calculate statistical variations of a plurality of types of preliminary correction feature amounts, and can set the attenuation rate candidate value having the smallest statistical variation as the optimal attenuation rate. It is.

また、減衰率設定部334が複数の減衰率候補値を用いて周波数スペクトルを減衰補正し、減衰補正後の周波数スペクトルに対して回帰分析を行うことによって予備補正特徴量を算出するようにしてもよい。   Further, the attenuation rate setting unit 334 may attenuate the frequency spectrum using a plurality of attenuation rate candidate values, and perform a regression analysis on the frequency spectrum after the attenuation correction to calculate the preliminary correction feature amount. Good.

また、超音波内視鏡以外の超音波プローブに対しても適用することが可能である。超音波プローブとして、例えば光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器(膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等)を観察する際に用いられる。また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器(肝臓、胆嚢、膀胱)、乳房(特に乳腺)、甲状腺を観察する際に用いられる。   Further, the present invention can be applied to an ultrasonic probe other than the ultrasonic endoscope. As the ultrasonic probe, for example, a thin ultrasonic miniature probe without an optical system may be applied. Ultrasonic miniature probes are usually inserted into the biliary tract, bile duct, pancreatic duct, trachea, bronchi, urethra, ureter, and used to observe surrounding organs (pancreas, lung, prostate, bladder, lymph nodes, etc.). Further, as the ultrasonic probe, an external ultrasonic probe that irradiates ultrasonic waves from the body surface of the subject may be applied. The extracorporeal ultrasonic probe is usually used for observing an abdominal organ (liver, gallbladder, bladder), breast (particularly mammary gland), and thyroid gland.

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。   As described above, the present invention can include various embodiments without departing from the technical idea described in the claims.

1 超音波診断システム
2 超音波内視鏡
3 超音波観測装置
4 表示装置
21 超音波振動子
31 送受信部
32 信号処理部
33 演算部
34 画像処理部
35 入力部
36 制御部
37 記憶部
101、104 画像表示領域
102、105、223、224 関心領域
103、106 表面位置
107、225 演算用領域
201、202、203 表示画面
211 情報表示領域
212 第1画像表示領域
213 第2画像表示領域
214 減衰率グラフ表示領域
221 Bモード画像
222 特徴量画像
231、232、234、236、237、238、239 代表減衰率曲線
233 表示画像バー
235a 上限値
235b 下限値
311 信号増幅部
331 増幅補正部
332 周波数解析部
333 特徴量算出部
334 減衰率設定部
335 特徴量補正部
336 代表減衰率算出部
341 Bモード画像データ生成部
342 特徴量画像データ生成部
343 減衰率グラフ生成部
361 表示制御部
371 画像データ記憶部
372 分割領域情報記憶部
373 スペクトル情報記憶部
374 特徴量情報記憶部
375 減衰率情報記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic diagnostic system 2 Ultrasound endoscope 3 Ultrasound observation apparatus 4 Display apparatus 21 Ultrasonic transducer 31 Transmission / reception part 32 Signal processing part 33 Calculation part 34 Image processing part 35 Input part 36 Control part 37 Storage part 101,104 Image display area 102, 105, 223, 224 Area of interest 103, 106 Surface position 107, 225 Calculation area 201, 202, 203 Display screen 211 Information display area 212 First image display area 213 Second image display area 214 Attenuation rate graph Display area 221 B mode image 222 Feature amount image 231, 232, 234, 236, 237, 238, 239 Representative attenuation rate curve 233 Display image bar 235 a Upper limit value 235 b Lower limit value 311 Signal amplification unit 331 Amplification correction unit 332 Frequency analysis unit 333 Feature amount calculation unit 334 Attenuation rate setting unit 335 Feature amount correction unit 336 Representative attenuation rate calculation unit 341 B-mode image data generation unit 342 Feature amount image data generation unit 343 Attenuation rate graph generation unit 361 Display control unit 371 Image data storage unit 372 Division region information storage unit 373 Spectrum information storage unit 374 Feature value information storage unit 375 Attenuation rate information storage unit

Claims (15)

観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、
前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定部と、
前記減衰率設定部が設定した減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正部と、
前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出部と、
前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成部と、
前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
An ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target Because
A frequency analyzer that calculates a plurality of frequency spectra according to a reception depth and a reception direction of the ultrasonic signal by analyzing the frequency of the ultrasonic signal;
A feature amount calculation unit for calculating the feature amounts of the plurality of frequency spectra respectively;
An attenuation rate setting unit for setting an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when the ultrasonic wave propagates through the observation target in the region of interest of the ultrasonic image;
A feature amount correction unit that calculates a correction feature amount in the region of interest of the ultrasonic image by performing attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate set by the attenuation rate setting unit;
A representative attenuation rate calculation unit for calculating a representative attenuation rate of the region of interest defined based on the attenuation rate;
An attenuation rate graph generating unit for generating an attenuation rate graph showing a time change of the representative attenuation rate;
A display control unit that performs control for associating the correction feature amount and the attenuation rate graph with a display device; and
An ultrasonic observation apparatus comprising:
前記減衰率設定部は、
前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性として互いに異なる減衰特性を与える複数の減衰率候補値の各々を用いて各周波数スペクトルの特徴量に対し前記超音波の減衰の影響を排除する減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記観測対象に最適な減衰率を設定し、
前記特徴量補正部および前記代表減衰率算出部は、
前記最適な減衰率を用いて前記補正特徴量および前記代表減衰率をそれぞれ算出することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate setting unit
Using each of a plurality of attenuation rate candidate values that give different attenuation characteristics as attenuation characteristics when the ultrasonic waves propagate through the observation object, the influence of the attenuation of the ultrasonic waves on the feature amount of each frequency spectrum is eliminated. By performing attenuation correction, a preliminary correction feature amount of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value is calculated, and an optimum attenuation for the observation target is selected from the plurality of attenuation rate candidate values based on the calculation result. Set the rate,
The feature amount correction unit and the representative attenuation rate calculation unit are:
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein the correction feature amount and the representative attenuation rate are respectively calculated using the optimum attenuation rate.
前記減衰率設定部は、
前記関心領域を分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、
前記代表減衰率算出部は、
各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記代表減衰率を算出することを特徴とする請求項2に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate setting unit
By using each of a plurality of unit lengths and attenuation rate candidate values per unit frequency in the ultrasonic wave for each of a plurality of divided regions obtained by dividing the region of interest, a feature amount of each frequency spectrum is obtained. Preliminary correction feature values of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value are calculated by applying the attenuation correction to the attenuation rate candidate value, and the optimum attenuation value is selected from the plurality of attenuation rate candidate values based on the calculation result. Set the rate,
The representative attenuation rate calculation unit includes:
The ultrasonic observation apparatus according to claim 2, wherein the representative attenuation rate is calculated using the optimum attenuation rate set in each divided region.
前記減衰率設定部は、
前記減衰率候補値ごとに前記予備補正特徴量の統計的なばらつきを算出し、該統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を前記最適な減衰率とすることを特徴とする請求項2に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate setting unit
3. The statistical variation of the preliminary correction feature value is calculated for each attenuation rate candidate value, and the attenuation rate candidate value having the smallest statistical variation is set as the optimum attenuation rate. The ultrasonic observation apparatus described in 1.
前記減衰率グラフ生成部は、
前記代表減衰率の上限値および下限値を示す情報を加えて前記減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate graph generation unit
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein the attenuation rate graph is generated by adding information indicating an upper limit value and a lower limit value of the representative attenuation rate.
前記超音波画像、前記補正特徴量および前記代表減衰率を記憶する記憶部をさらに備え、
前記減衰率グラフ生成部は、
前記超音波プローブがフリーズ状態にある場合、前記記憶部が記憶する前記超音波画像のうち再生可能な前記超音波画像の集合に対応する前記減衰率グラフであって前記表示装置で再生中の前記超音波画像に対応する前記代表減衰率の値を示す情報を付加した前記減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
A storage unit that stores the ultrasonic image, the correction feature amount, and the representative attenuation rate;
The attenuation rate graph generation unit
When the ultrasonic probe is in a frozen state, the attenuation rate graph corresponding to a set of the ultrasonic images that can be reproduced among the ultrasonic images stored in the storage unit, and being reproduced on the display device The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein the attenuation rate graph to which information indicating the value of the representative attenuation rate corresponding to an ultrasonic image is added is generated.
前記特徴量補正部は、
前記減衰率設定部が設定した前記各分割領域の最適な減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする請求項2に記載の超音波観測装置。
The feature correction unit
Based on the optimum attenuation rate of each of the divided areas set by the attenuation rate setting unit, a cumulative attenuation rate per unit frequency at the sampling point is calculated, and attenuation correction of the feature amount is performed using the accumulated attenuation rate. The ultrasonic observation apparatus according to claim 2, wherein the correction feature amount of the sampling point is calculated as described above.
前記減衰率設定部は、
前記超音波画像の関心領域とは異なる領域であって前記特徴量を補正する演算に使用する領域であって前記超音波振動子の表面に相当する領域と前記関心領域との間に位置する領域である演算用領域の減衰率をさらに設定し、
前記代表減衰率算出部は、
前記演算用領域の減衰率に基づいて定義される前記演算用領域の代表減衰率をさらに算出し、
前記減衰率グラフ生成部は、
前記演算用領域の代表減衰率の時間変化をさらに含む減衰率グラフを生成することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate setting unit
A region that is different from the region of interest of the ultrasonic image and is used for calculation for correcting the feature value, and is located between the region corresponding to the surface of the ultrasonic transducer and the region of interest Further set the attenuation rate of the calculation area,
The representative attenuation rate calculation unit includes:
Further calculating a representative attenuation rate of the calculation region defined based on the attenuation rate of the calculation region;
The attenuation rate graph generation unit
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein an attenuation rate graph further including a temporal change in the representative attenuation rate of the calculation area is generated.
前記減衰率設定部は、
前記関心領域および前記演算用領域をそれぞれ分割して得られる複数の分割領域の各々に対し、前記超音波における複数の単位長さおよび単位周波数あたりの減衰率候補値の各々を用いることにより、各周波数スペクトルの特徴量に対して前記減衰補正を施すことによって前記減衰率候補値ごとの前記各周波数スペクトルの予備補正特徴量を算出し、この算出結果をもとに前記複数の減衰率候補値の中から前記最適な減衰率を設定し、
前記代表減衰率算出部は、
各分割領域で設定された前記最適な減衰率を用いて前記関心領域および前記演算用領域にそれぞれ対応する少なくとも2つの前記代表減衰率を算出することを特徴とする請求項8に記載の超音波観測装置。
The attenuation rate setting unit
For each of a plurality of divided regions obtained by dividing the region of interest and the calculation region, respectively, by using each of a plurality of unit lengths and attenuation rate candidate values per unit frequency in the ultrasonic wave, By performing the attenuation correction on the feature amount of the frequency spectrum, a preliminary correction feature amount of each frequency spectrum for each attenuation rate candidate value is calculated, and based on the calculation result, the plurality of attenuation rate candidate values are calculated. Set the optimum attenuation factor from the inside,
The representative attenuation rate calculation unit includes:
9. The ultrasonic wave according to claim 8, wherein at least two representative attenuation rates respectively corresponding to the region of interest and the calculation region are calculated using the optimal attenuation rate set in each divided region. Observation device.
前記特徴量補正部は、
前記減衰率設定部が設定した前記関心領域および前記演算用領域の減衰率に基づいて、サンプリング点における単位周波数あたりの累積減衰率を算出し、該累積減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって前記サンプリング点の補正特徴量を算出することを特徴とする請求項8に記載の超音波観測装置。
The feature correction unit
Based on the attenuation rates of the region of interest and the calculation region set by the attenuation rate setting unit, a cumulative attenuation rate per unit frequency at a sampling point is calculated, and attenuation correction of the feature amount is performed using the cumulative attenuation rate The ultrasonic observation apparatus according to claim 8, wherein the correction feature amount of the sampling point is calculated by performing the following.
前記特徴量補正部は、
前記超音波振動子の表面に相当する位置と前記サンプリング点との間に存在する分割領域ごとの前記最適な減衰率を各分割領域における深度方向の往復距離で重み付けしたものを累積加算することによって前記サンプリング点における前記累積減衰率を算出することを特徴とする請求項10に記載の超音波観測装置。
The feature correction unit
By accumulatively adding the optimum attenuation rate for each divided region existing between the position corresponding to the surface of the ultrasonic transducer and the sampling point, weighted by the round-trip distance in the depth direction in each divided region The ultrasonic observation apparatus according to claim 10, wherein the cumulative attenuation rate at the sampling point is calculated.
前記補正特徴量に関する情報を前記超音波画像とともに表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部をさらに備え、
前記表示制御部は、
前記特徴量画像データに対応する特徴量画像および前記減衰率グラフを関連付けて前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
A feature amount image data generation unit for generating feature amount image data for displaying information on the corrected feature amount together with the ultrasonic image;
The display control unit
The ultrasound observation apparatus according to claim 1, wherein a feature amount image corresponding to the feature amount image data and the attenuation rate graph are displayed in association with each other on the display device.
前記特徴量算出部は、
前記周波数スペクトルをn次式(nは正の整数)で近似する処理を行うことによって前記特徴量を算出することを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
The feature amount calculation unit includes:
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein the feature amount is calculated by performing a process of approximating the frequency spectrum with an n-order equation (n is a positive integer).
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、
減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、
特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、
代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、
減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、
表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、
を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
An ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target The operation method of
A frequency analysis step in which a frequency analysis unit calculates a plurality of frequency spectra according to the reception depth and reception direction of the ultrasonic signal by analyzing the frequency of the ultrasonic signal;
A feature amount calculating unit that calculates feature amounts of the plurality of frequency spectra, respectively;
An attenuation rate setting unit that sets an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when the ultrasonic wave propagates through the observation target in the region of interest of the ultrasonic image; and
A feature amount correcting unit that calculates a correction feature amount in the region of interest of the ultrasonic image by performing attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate;
A representative attenuation factor calculating unit that calculates a representative attenuation factor of the region of interest defined based on the attenuation factor; and
An attenuation factor graph generation unit generates an attenuation factor graph indicating a time change of the representative attenuation factor; and
A display control step in which a display control unit performs control to display the correction feature quantity and the attenuation rate graph in association with each other on a display device;
A method for operating an ultrasonic observation apparatus, comprising:
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、
周波数解析部が、前記超音波信号の周波数を解析することによって前記超音波信号の受信深度および受信方向に応じた複数の周波数スペクトルを算出する周波数解析ステップと、
特徴量算出部が、前記複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出ステップと、
減衰率設定部が、前記超音波画像の関心領域において前記超音波が前記観測対象を伝播する際の減衰特性を与える減衰率を設定する減衰率設定ステップと、
特徴量補正部が、前記減衰率を用いて前記特徴量の減衰補正を行うことによって、前記超音波画像の前記関心領域における補正特徴量を算出する特徴量補正ステップと、
代表減衰率算出部が、前記減衰率に基づいて定義される前記関心領域の代表減衰率を算出する代表減衰率算出ステップと、
減衰率グラフ生成部が、前記代表減衰率の時間変化を示す減衰率グラフを生成する減衰率グラフ生成ステップと、
表示制御部が、前記補正特徴量および前記減衰率グラフを関連付けて表示装置に表示させる制御を行う表示制御ステップと、
を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
An ultrasonic observation apparatus that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target In addition,
A frequency analysis step in which a frequency analysis unit calculates a plurality of frequency spectra according to the reception depth and reception direction of the ultrasonic signal by analyzing the frequency of the ultrasonic signal;
A feature amount calculating unit that calculates feature amounts of the plurality of frequency spectra, respectively;
An attenuation rate setting unit that sets an attenuation rate that gives an attenuation characteristic when the ultrasonic wave propagates through the observation target in the region of interest of the ultrasonic image; and
A feature amount correcting unit that calculates a correction feature amount in the region of interest of the ultrasonic image by performing attenuation correction of the feature amount using the attenuation rate;
A representative attenuation factor calculating unit that calculates a representative attenuation factor of the region of interest defined based on the attenuation factor; and
An attenuation factor graph generation unit generates an attenuation factor graph indicating a time change of the representative attenuation factor; and
A display control step in which a display control unit performs control to display the correction feature quantity and the attenuation rate graph in association with each other on a display device;
A program for operating an ultrasonic observation apparatus, characterized in that
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