JP2017184847A

JP2017184847A - 画像生成装置および画像生成方法

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Publication number: JP2017184847A
Application number: JP2016074036A
Authority: JP
Inventors: 亮基渡邊; Ryoki Watanabe
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: US20170287129A1; JP6705261B2

Abstract

【課題】超音波画像内の音響陰影に係る箇所をユーザーが視覚的に容易に把握できるようにする技術の提供。【解決手段】被検体に入射した超音波の前記被検体からの反射波を受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する演算処理部を備えた画像生成装置であって、前記演算処理部が、前記受信信号に基づいて前記超音波の入射方向に沿った各位置における減衰特徴値を算出することと、前記入射方向に沿った各位置の前記減衰特徴値を信号処理することと、前記信号処理された前記減衰特徴値を用いて減衰特徴画像を生成することと、を実行する画像生成装置である。【選択図】図１０

Description

本発明は、超音波画像を生成する画像生成装置および画像生成方法に関する。

超音波を用いて被検体の生体情報を得る超音波測定装置では、音響陰影（Acoustic Sha
dow）という問題がある。被検体に入射された超音波は、筋肉や血管、骨といった生体組
織の境界面で反射しながら被検体内を伝搬するため、その超音波の反射波（超音波エコー
）の受信信号から、生体組織の構造を知ることができる。しかし、骨や結石等の超音波を
強く反射する強反射体が存在すると、その後方の生体組織に届く信号強度が低下してしま
い、音響陰影の要因となる。

このような音響陰影を改善するための技術として、例えば、超音波の反射波から得られ
た断層画像中の高輝度部分とその背後の領域との平均輝度から、その背後の領域における
音響陰影の存在の程度に応じた値となる音響陰影効果係数を求め、この係数を用いて、そ
の背後の領域の輝度を補正する手法が知られている（特許文献１の［００６６］−［００
７２］段落参照）。

特開２００５−１０３１２９号公報

しかし、特許文献１に開示されている手法は、音響陰影が発生していると思われる輝度
が低い領域を検出し、その領域の周囲の高輝度の領域を含めて輝度値を平均化するもので
あり、充分な音響陰影の改善効果が得られているとは言い難い。

ところで、仮に音響陰影が発生している場合であっても、どこに発生しているのかが把
握できれば、観察にあたりその箇所を注視することができるため有用である。そこで本発
明は、超音波画像内の音響陰影に係る箇所を、ユーザーが視覚的に容易に把握できるよう
にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明は、被検体に入射した超音波の前記被検体からの
反射波を受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する演算処理部を備えた画像生成
装置であって、前記演算処理部が、前記受信信号に基づいて前記超音波の入射方向に沿っ
た各位置における減衰特徴値を算出することと、前記入射方向に沿った各位置の前記減衰
特徴値を信号処理することと、前記信号処理された前記減衰特徴値を用いて減衰特徴画像
を生成することと、を実行する画像生成装置である。

また、他の発明として、被検体に入射した超音波の前記被検体からの反射波を受信した
受信信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成方法であって、前記受信信号に基づい
て前記超音波の入射方向に沿った各位置における減衰特徴値を算出することと、前記入射
方向に沿った各位置の前記減衰特徴値を信号処理することと、前記信号処理された前記減
衰補正値を用いて減衰特徴画像を生成することと、を含む画像生成方法を構成してもよい
。

第１の発明等によれば、超音波の入射方向に沿った各位置（入射方向位置）における減
衰特徴値を算出し、各入射方向位置の減衰特徴値を信号処理して減衰特徴画像を生成する
ことができる。この減衰特徴画像によれば、超音波画像内の音響陰影に係る箇所をユーザ
ーが視覚的に容易に把握することができる。

また、第２の発明として、前記信号処理することは、前記減衰特徴値を正規化すること
を含む、第１の発明の画像生成装置を構成してもよい。

第２の発明によれば、減衰特徴値を正規化し、正規化した減衰特徴値を画像化すること
ができる。

また、第３の発明として、前記信号処理することは、前記減衰特徴値を前記入射方向に
沿って微分することを含む、第１の発明の画像生成装置を構成してもよい。

第３の発明によれば、減衰特徴値を超音波の入射方向に沿って微分し、微分した減衰特
徴値を画像化することができる。

また、第４の発明として、前記減衰特徴画像を生成することは、前記微分した前記減衰
特徴値が前記入射方向において大きく低下していることを示す所定の急低下条件を満たす
部分を識別表示させることを含む、第３の発明の画像生成装置を構成してもよい。

第４の発明によれば、減衰特徴値が入射方向において大きく低下している部分を識別表
示することができる。

また、第５の発明として、前記演算処理部が、更に、前記超音波画像と前記減衰特徴画
像とを重畳表示または並行表示する制御を行うこと、を実行する第１〜第４の何れかの発
明の画像生成装置を構成してもよい。

第５の発明によれば、超音波画像と減衰特徴画像とを重ねて表示（重畳表示）し、また
は並べて表示(並行表示)することができる。

また、第６の発明として、前記減衰特徴値を算出することは、前記超音波の入射信号強
度と、前記反射波の受信信号強度とを用いて、前記受信信号の減衰を相殺するための減衰
補正値を算出することである、第１〜第５の何れかの発明の画像生成装置を構成してもよ
い。

第６の発明によれば、減衰特徴値として、受信信号の減衰を相殺するための減衰補正値
を算出することができる。

また、第７の発明として、前記減衰特徴値を算出することは、前記超音波の入射信号強
度と、前記反射波の受信信号強度とを用いて、前記受信信号の減衰強度値を算出すること
である、第１〜第５何れかの発明の画像生成装置を構成してもよい。

第７の発明によれば、減衰特徴値として、受信信号の減衰強度値を算出することができ
る。

画像生成装置のシステム構成例を示す図。超音波画像の一例を示す図。減衰特徴値の算出を説明するための簡易的な超音波伝搬モデルを示す図。減衰補正値をグラフ化した図。音響陰影部画像の一例を示す図。図４の減衰補正値の微分結果を示す図。音響陰影要因部画像の一例を示す図。音響陰影発生部画像の一例を示す図。音響陰影発生部画像の他の例を示す図。画像生成装置の機能構成例を示すブロック図。超音波画像の生成処理の流れを示すフローチャート。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明す
る実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の
実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符
号を付す。

［全体構成］
図１は、本実施形態における画像生成装置１０のシステム構成例を示す図である。画像
生成装置１０は、測定結果や操作情報を画像表示するための手段および操作入力のための
手段を兼ねるタッチパネル１２と、操作入力をするためのキーボード１４と、超音波プロ
ーブ（探触子）１６と、処理装置３０とを備え、超音波測定を利用して被検体２の生体情
報を取得する。

超音波プローブ１６は、超音波を送受信する複数の超音波素子（超音波振動子）を配列
して有している。超音波素子（以下、単に「素子」ともいう）は、超音波と電気信号とを
変換する超音波トランスデューサーであり、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの超音波のパルス信号
を送信するとともに、その反射波を受信する。超音波測定に先立ち、超音波プローブ１６
は、測定の目的に応じた被検体２の部位（対象部位）に当てられる。

処理装置３０は、制御基板３１を内蔵しており、タッチパネル１２、キーボード１４、
および超音波プローブ１６の装置各部と信号送受可能に接続されている。制御基板３１に
は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２や、ＡＳＩＣ（Application Specific Inte
grated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種集積回路の他、
ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク等の記憶媒体３３と、外部装置と
のデータ通信を実現する通信ＩＣ３４とが搭載されている。この処理装置３０は、ＣＰＵ
３２等が記憶媒体３３に記憶されているプログラムを実行することにより、超音波測定を
はじめとする生体情報の取得に必要な処理を行う。

具体的には、画像生成装置１０は、処理装置３０の制御により超音波プローブ１６から
被検体２へ超音波ビームを入射（送信）し、その反射波（超音波エコー）を受信して超音
波測定を行う。そして、反射波の受信信号を増幅・信号処理することにより、被検体２の
生体内構造の位置情報や経時変化等の反射波データを生成する。超音波測定は、所定周期
で繰り返し行われる。この所定周期での測定単位を「フレーム」と呼ぶ。

反射波データには、いわゆるＡモード、Ｂモード、Ｍモード、ドップラーモードの各モ
ードの画像が含まれる。Ａモードは、第１軸を超音波ビームの走査ライン方向（超音波の
入射方向）に沿った受信信号のサンプリング点列とし、第２軸を各サンプリング点での反
射波の受信信号強度として、反射波の振幅（Ａモード像）を表示するモードである。また
、Ｂモードは、超音波ビームを所定のプローブ走査範囲（走査角）内で走査させながら得
た反射波振幅（Ａモード像）を輝度値に変換することで可視化した、生体内構造の二次元
の超音波画像（Ｂモード像）を表示するモードである。

［概要］
画像生成装置１０は、反射波データを信号処理し、超音波画像内の（１）音響陰影部の
識別表示、（２）音響陰影要因部の識別表示、（３）音響陰影発生部の識別表示を行う。
音響陰影要因部は、音響陰影を引き起こす要因部（例えば強反射体）をいい、音響陰影発
生部は、音響陰影要因部によって音響陰影が発生した箇所をいう。そして、音響陰影部は
、これら音響陰影要因部および音響陰影発生部と、音響陰影が発生した領域とを含む全体
の領域を指す。

ここで、音響陰影とは、「超音波を強く反射させる媒質の背側に発生する帯状の低エコ
ー領域或いは無エコー領域」のことである。図２は、Ｂモード像として得られた対象部位
の超音波画像の一例を示す図である。図２中上側が生体表面側（超音波の入射側）であり
、強反射体Ａ１１を含む被検体２の超音波画像を示している。図２に示すように、対象部
位に超音波を強く反射する強反射体Ａ１１が存在すると、超音波の入射側からみて強反射
体Ａ１１の背面側に、輝度が低い、すなわち受信信号強度が小さい音響陰影Ａ１３が発生
しているのがわかる。本例では、強反射体Ａ１１が音響陰影要因部、強反射体Ａ１１の背
面部分Ａ１５が音響陰影発生部であって、これらと音響陰影Ａ１３とを含む領域Ａ１が音
響陰影部である。

［原理］
被検体２に入射した超音波は、被検体２内を減衰しながら伝搬してゆく。発生する減衰
には、主に、拡散減衰、吸収減衰、散乱減衰の３種類がある。拡散減衰は、音波が球面状
に拡がることによる減衰であり、吸収減衰は、音響エネルギーが媒質に吸収され、熱変換
されることによる減衰である。そして、散乱減衰は、媒質が不均一なことによる減衰であ
る。この散乱減衰が、音響陰影の主要因であると考えられている。そこで、散乱減衰に着
目し、先ず、超音波を伝搬させる媒質Ａが異なる媒質Ｂを内在している場合を考える。但
し、超音波の拡散減衰および吸収減衰はないものとする。

媒質Ａの音響インピーダンスＺ_１は、媒質Ａの平均密度ρ_１と平均音速ｃ_１との積で求
められ、媒質Ｂの音響インピーダンスＺ_２は、媒質Ｂの平均密度ρ_２と平均音速ｃ_２との
積で求められる（次式（１））。

また、媒質Ａを伝搬する超音波が媒質Ａ，Ｂの境界面で反射するときの反射率Ｓは、媒
質Ａ，Ｂの音響インピーダンスＺ_１，Ｚ_２を用いて、次式（２）で表される。

そして、媒質Ａ，Ｂの境界面を透過する超音波の透過率Ｔは、次式（３）で表される。

式（３）から、媒質Ａの音響インピーダンスＺ_１と媒質Ｂの音響インピーダンスＺ_２と
の差が大きいほど媒質Ａ，Ｂの境界面において超音波の反射率Ｓが大きくなり、透過率Ｔ
が小さくなることがわかる。よって、このような異なる媒質Ａ，Ｂの境界面では、反射率
Ｓが大きく（透過率Ｔが小さく）なる分だけ境界面を透過する超音波の信号強度は低下し
、減衰した信号となる。これにより、図２に示したような音響陰影Ａ１３が発生すること
になる。本実施形態では、この減衰の程度を定量化して用い、超音波画像中の音響陰影部
、音響陰影要因部、および音響陰影発生部を特定する。

定量化は、減衰特徴値の１つである減衰補正値を求めることで行う。図３は、減衰補正
値の算出を説明するための簡易的な超音波伝搬モデルを示す図である。図３では、複数の
媒質境界面４０を有する被検体に対し、超音波プローブ１６から図３中右方向へと入射信
号強度Ｔ_１の超音波を入射させた場合を示している。但し、超音波の拡散減衰および吸収
減衰はないものとする。

図３に示す被検体には、超音波の入射方向（本実施形態では生体表面からの深さ方向）
に相対するように複数の媒質境界面４０＿ｉ（ｉ＝１，２，・・）が存在しており、超音
波プローブ１６から入射させた超音波は、これらの媒質境界面４０で反射或いは透過して
伝搬してゆく。ｉ番目の媒質境界面４０＿ｉの反射率Ｓ_ｉは、式（２）により、境界とな
る２つの媒質の音響インピーダンスＺによって決まる。そして、ｉ番目の媒質境界面４０
＿ｉからの超音波の反射波の受信信号強度（反射強度）Ｒ_ｉは、媒質境界面４０＿ｉへ入
射する超音波の入射信号強度（入射強度）Ｔ_ｉと、媒質境界面４０＿ｉの反射率Ｓ_ｉとの
積で求められる（次式（４））。

詳細に説明すると、１番目の媒質境界面４０＿１への入射強度Ｔ_１は、超音波プローブ
１６からの超音波の入射信号強度Ｔ_１である。２番目以降の媒質境界面４０＿ｉ（ｉ＝２
，３，・・）への入射強度Ｔ_ｉは、手前の（ｉ−１）番目の媒質境界面４０＿（ｉ−１）
の超音波の透過強度であり、媒質境界面４０＿（ｉ−１）への入射強度Ｔ_ｉ−１と、媒質
境界面４０＿（ｉ−１）からの反射強度Ｒ_ｉ−１との差で求められる（次式（５））。

つまり、各媒質境界面４０＿ｉ（ｉ＝１，２，・・）の入射強度Ｔ_ｉは、次式（６）で
表すことができる。

そして、媒質境界面４０＿ｉそれぞれからの反射強度Ｒ_ｉが、超音波プローブ１６にお
ける受信信号強度となる。このとき、ｉ番目の媒質境界面４０＿ｉからの反射波の受信信
号は、手前の（ｉ−１）番目までの媒質境界面４０＿ｊ（ｊ＝１，２、・・，ｉ−１）に
よって超音波の一部が反射して入射強度Ｔ_ｉが低下していることで、減衰した信号となる
。

さて、ｉ番目の媒質境界面４０＿ｉについて、手前以前の媒質境界面４０＿ｊ（ｊ＝１
，２，・・，ｉ−１）が存在しない場合、すなわち、超音波プローブ１６からの入射強度
Ｔ_１のままの超音波がｉ番目の媒質境界面４０＿ｉに入射した理想状態を考えると、媒質
境界面４０＿ｉからの反射強度Ｒ_ｉは、次式（７）で表される。

しかし、ｉ番目の媒質境界面４０＿ｉからの実際の反射強度Ｒ_ｉは上記式（４）で表さ
れることから、散乱減衰によって理想状態の反射強度Ｒ_ｉよりも小さくなっている。そこ
で、次式（８）に示すように、実際の反射強度Ｒ_ｉに所定の減衰補正値α_ｉを乗じ、理想
状態の反射強度Ｒ_ｉに一致させるとする。

式（８）から、ｉ番目の媒質境界面４０＿ｉの減衰補正値α_ｉは、次式（９）で表され
る。

以上のようにして求まる減衰補正値α_ｉを実際の反射強度Ｒ_ｉに乗じれば、該当する媒
質境界面４０＿ｉにおける受信信号の減衰が相殺される。したがって、減衰補正値α_ｉは
、実際の反射強度（受信信号強度）Ｒ_ｉが、当該媒質境界面４０＿ｉにおける理想状態で
の反射強度Ｒ_ｉと比べてどの程度小さくなっているのか、すなわち減衰の程度を表す。

（１）音響陰影部の識別表示
図４は、図２中の３本の注目走査ラインＬ１１，Ｌ１３，Ｌ１５に係るＡモード像から
算出した各注目走査ラインＬ１１，Ｌ１３，Ｌ１５に係る減衰補正値α_ｉを同軸上でグラ
フ化した図であり、正規化後の減衰補正値α_ｉを示している。減衰補正値α_ｉは、各サン
プリング点をｉとして、式（９）から求めることができる。なお、図４では、横軸を超音
波の入射位置（生体表面位置）からの各サンプリング点の距離としている。注目走査ライ
ンＬ１１，Ｌ１３，Ｌ１５のうちの２本の注目走査ラインＬ１１，Ｌ１３は、強反射体Ａ
１１を通る走査ラインである。また、図５は、減衰特徴画像の１つである音響陰影部画像
の一例を示す図である。音響陰影部画像は、全ての走査ラインに係る減衰補正値α_ｉを正
規化し、正規化後の減衰補正値α_ｉを画像化（輝度値に変換）することで得られる。

図４に示すように、強反射体Ａ１１を通る注目走査ラインＬ１１，Ｌ１３に係る減衰補
正値α_ｉは、強反射体Ａ１１の前面（超音波の入射側の面）の入射方向位置において値が
大きく上昇する。一方、強反射体Ａ１１を通らない注目走査ラインＬ１５に係る減衰補正
値α_ｉは、急激な変化を伴わずに緩やかに上昇する。

ここで、上記したように、強反射体Ａ１１の背面部分Ａ１５が音響陰影発生部であり、
音響陰影Ａ１３は強反射体Ａ１１の背面側の領域であることから、減衰補正値α_ｉは、超
音波画像内の音響陰影部Ａ１の全域で値が大きく、音響陰影部Ａ１以外の領域では値が小
さくなる。したがって、減衰補正値α_ｉを画像化することにより、図５に示すように、超
音波画像内の音響陰影部Ａ１を識別表示することができる。よって、この音響陰影部画像
をみれば、ユーザーは、超音波画像内の音響陰影に係る箇所、特に音響陰影部Ａ１を容易
に把握することができる。

（２）音響陰影要因部の識別表示
図６は、図４に示す各注目走査ラインＬ１１，Ｌ１３，Ｌ１５に係る減衰補正値α_ｉを
入射方向（つまりその走査ラインの方向）に沿って微分した微分結果を同軸上でグラフ化
した図であり、正規化後の減衰補正値α_ｉの微分値を示している。また、図７は、減衰特
徴画像の１つである音響陰影要因部画像の一例を示す図である。音響陰影要因部画像は、
全ての走査ラインに係る減衰補正値α_ｉを入射方向に沿って微分し、微分値を正規化し、
正規化後の微分値を画像化することで得られる。

図６に示すように、強反射体Ａ１１を通る注目走査ラインＬ１１（薄い灰色のライン）
，Ｌ１３（濃い灰色のライン）に係る減衰補正値α_ｉを入射方向に沿って微分すると、強
反射体Ａ１１の入射方向位置において複数のピークが現れる。一方、強反射体Ａ１１を通
らない注目走査ラインＬ１５（黒色のライン）では、減衰補正値α_ｉの微分値は大きく変
動せず、値も小さいままである。したがって、減衰補正値α_ｉの微分値を画像化すること
により、図７に示すように、超音波画像内の強反射体（音響陰影要因部）Ａ１１を識別表
示することができる。よって、この音響陰影要因部画像をみれば、ユーザーは、超音波画
像内の音響陰影に係る箇所、特に音響陰影要因部Ａ１１を容易に把握することができる。

（３）音響陰影発生部の識別表示
音響陰影発生部は、強反射体Ａ１１の背面部分Ａ１５であることから、減衰補正値α_ｉ
の微分値が大きく低下するところが音響陰影発生部の入射方向位置と考えられる。本実施
形態では、例えば、隣接するサンプリング点間で減衰補正値α_ｉの微分値を比較し、「入
射方向奥側のサンプリング点の微分値が、入射方向手前側のサンプリング点の微分値の１
／１０以下であること」を急低下条件として判定する。そして、急低下条件を満たしたサ
ンプリング点の入射方向位置を音響陰影発生部として特定し、音響陰影発生部を識別表示
させた減衰特徴画像の１つである音響陰影発生部画像を生成する。

図８は、音響陰影発生部画像の一例を示す図であり、図９は、音響陰影発生部画像の他
の例を示す図である。音響陰影発生部画像は、例えば図８に示すように、図２の超音波画
像内で強反射体Ａ１１の背面部分（音響陰影発生部）Ａ１５を所定の表示色で表示したり
、図９に示すように、音響陰影発生部Ａ１５の近傍に発生部指示マーカーＭ２を配置する
等して超音波画像内で音響陰影発生部Ａ１５を識別表示させたものである。音響陰影Ａ１
３の領域は暗いため、そこに例えばのう胞や結石といった異常部が存在している場合、こ
れを見逃し易い問題がある。そのため、音響陰影発生部Ａ１５を強調表示させた音響陰影
発生部画像をみれば、ユーザーは、超音波画像内の音響陰影に係る箇所、特に音響陰影発
生部Ａ１５を容易に把握することができ、音響陰影発生部Ａ１５の識別表示を手がかりに
その背面側の暗い音響陰影Ａ１３の領域を注視することができ、異常部の見逃し防止が図
れる。

以上説明した（１）音響陰影部、（２）音響陰影要因部、（３）音響陰影発生部の各識
別表示は、音響陰影部の表示、音響陰影要因部の表示、および音響陰影発生部の表示の各
表示態様を切り換えることにより行う。表示態様の切り換えは、各表示態様を選択する選
択ボタンの押下操作等によって実現できる。選択ボタンは、物理的なボタンスイッチの配
置によるものでもよいし、タッチパネル１２を用いたソフトウェアによるキースイッチ等
により実現してもよい。

そして、音響陰影部の表示を選択すると、超音波画像上に音響陰影部画像が重ねて表示
される。また、音響陰影要因部の表示を選択すると、超音波画像上に音響陰影要因部画像
が重ねて表示される。また、音響陰影発生部の表示を選択すると、音響陰影発生部画像が
表示される。なお、音響陰影部の表示や音響陰影要因部の表示については、音響陰影部画
像や音響陰影発生部画像を超音波画像と並べて表示する構成でもよい。それらを見比べれ
ば、ユーザーは、超音波画像内に存在する音響陰影部や音響陰影要因部等、超音波画像内
の音響陰影に係る箇所を視覚的に容易に把握することができる。

［機能構成］
図１０は、画像生成装置１０の機能構成例を示すブロック図である。画像生成装置１０
は、処理装置３０と、超音波プローブ１６とを備え、処理装置３０は、操作入力部３１０
と、表示部３２０と、通信部３４０と、演算処理部としての処理部３５０と、記憶部４０
０とを備える。

超音波プローブ１６は、複数の超音波素子を備え、処理装置３０（処理部３５０の超音
波測定制御部３６０）から出力されるパルス電圧で超音波を送信する。そして、送信した
超音波の反射波を受信し、受信信号を超音波測定制御部３６０へ出力する。

操作入力部３１０は、ユーザーによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた操作
入力信号を処理部３５０へ出力する。ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッ
チ、トラックパッド、マウス等により実現できる。図１ではタッチパネル１２やキーボー
ド１４がこれに該当する。

表示部３２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置によって実現され、
処理部３５０からの表示信号に基づく各種表示を行う。図１ではタッチパネル１２がこれ
に該当する。

通信部３４０は、処理部３５０の制御のもと、外部との間でデータを送受するための通
信装置である。この通信部３４０の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブ
ルを介して有線接続する形式や、クレイドル等と呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介し
て接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である
。図１では通信ＩＣ３４がこれに該当する。

処理部３５０は、例えば、ＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロ
プロセッサーや、ＡＳＩＣ、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現される。そして、処
理部３５０は、各機能部との間でデータの入出力制御を行い、所定のプログラムやデータ
、操作入力部３１０からの操作入力信号、超音波プローブ１６からの各素子の受信信号等
に基づき各種の演算処理を実行して、被検体２の生体情報を取得する。図１ではＣＰＵ３
２がこれに該当する。なお、処理部３５０を構成する各部は、専用のモジュール回路等の
ハードウェアで構成することとしてもよい。

この処理部３５０は、超音波測定制御部３６０と、減衰特徴画像生成部３７０、重畳表
示制御部３８０とを含む。

超音波測定制御部３６０は、超音波プローブ１６とともに超音波測定部２０を構成し、
この超音波測定部２０によって超音波測定が行われる。超音波測定制御部３６０は、公知
技術により実現できる。例えば、超音波測定制御部３６０は、駆動制御部３６１と、送受
信制御部３６３と、受信合成部３６５とを含み、超音波測定を統合的に制御する。

駆動制御部３６１は、超音波プローブ１６からの超音波パルスの送信タイミングを制御
し、送信制御信号を送受信制御部３６３に出力する。

送受信制御部３６３は、駆動制御部３６１からの送信制御信号に従ってパルス電圧を発
生させて超音波センサー４に出力する。その際、送信遅延処理を行って各素子へのパルス
電圧の出力タイミングの調整を行う。また、送受信制御部３６３は、超音波センサー４か
ら入力された受信信号の増幅やフィルター処理を行い、処理結果を受信合成部３６５に出
力する。

受信合成部５８５は、必要に応じて遅延処理等を行っていわゆる受信信号のフォーカス
に係る処理等を実行し、反射波データを生成する。

減衰特徴画像生成部３７０は、超音波測定部２０による超音波測定の結果に基づいて、
音響陰影部画像、音響陰影要因部画像、および音響陰影発生部画像の各減衰特徴画像を生
成する。この減衰特徴画像生成部３７０は、減衰特徴値算出部３７１と、微分値算出部３
７３と、正規化処理部３７５と、急低下条件判定部３７７とを備える。

減衰特徴値算出部３７１は、走査ライン毎に、超音波プローブ１６からの超音波の入射
信号強度Ｔ_１と、各サンプリング点の受信信号強度とを用いて各サンプリング点の減衰補
正値α_ｉを算出する。

微分値算出部３７３は、減衰特徴値算出部３７１が走査ライン毎に求めた各サンプリン
グ点の減衰補正値α_ｉを、入射方向（つまり走査ラインの方向）に沿って微分する。

正規化処理部３７５は、ライン毎に減衰補正値α_ｉを正規化する処理と、減衰補正値α
_ｉの微分値を正規化する処理とを行う。

急低下条件判定部３７７は、走査ライン毎に、減衰補正値α_ｉの微分値を用いて急低下
条件を満たすサンプリング点を入射側から順番に探し、音響陰影発生部の入射方向位置を
特定する。

重畳表示制御部３８０は、ユーザーによる表示態様の切換操作に応じて、超音波画像と
音響陰影部画像との重畳表示または並行表示を制御し、或いは超音波画像と音響陰影要因
部画像との重畳表示または並行表示を制御する。

記憶部４００は、ＩＣメモリーやハードディスク、光学ディスク等の記憶媒体により実
現されるものである。記憶部４００には、画像生成装置１０を動作させ、画像生成装置１
０が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラムの実行中に使用さ
れるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。図１では、制御
基板３１に搭載されている記憶媒体３３がこれに該当する。なお、処理部３５０と記憶部
４００との接続は、装置内の内部バス回路による接続に限らず、ＬＡＮ（Local Area Net
work）やインターネット等の通信回線で実現してもよい。その場合、記憶部４００は、画
像生成装置１０とは別の外部記憶装置により実現されるとしてもよい。

この記憶部４００には、画像生成プログラム４１０と、反射波データ４２０と、減衰特
徴値データ４３０と、微分結果データ４４０と、減衰特徴画像データ４５０とが格納され
る。

処理部３５０は、画像生成プログラム４１０を読み出して実行することにより、超音波
測定制御部３６０や減衰特徴画像生成部３７０等の機能を実現する。なお、これらの機能
部を電子回路等のハードウェアで実現する場合には、当該機能を実現させるためのプログ
ラムの一部を省略することができる。

反射波データ４２０は、フレーム毎に繰り返される超音波測定で得た反射波データを記
憶する。この反射波データ４２０は、フレーム毎に取得される各走査ラインのサンプリン
グ点毎の受信信号強度であるＡモード像データ４２１と、Ｂモード像であるフレーム毎の
超音波画像データ４２３とを含む。

減衰特徴値データ４３０は、減衰特徴値算出部３７１が算出した減衰補正値α_ｉを各走
査ラインのサンプリング点毎に記憶する。微分結果データ４４０は、微分値算出部３７３
が算出した減衰補正値α_ｉの微分値を各走査ラインのサンプリング点毎に記憶する。

減衰特徴画像データ４５０は、減衰特徴画像の画像データとして、音響陰影部画像デー
タ４５１と、音響陰影要因部画像データ４５３と、音響陰影発生部画像データ４５５を記
憶する。

［処理の流れ］
図１１は、本実施形態における減衰特徴画像の生成処理の流れを示すフローチャートで
ある。ここで説明する処理は、処理部３５０が記憶部４００から画像生成プログラム４１
０を読み出して実行し、画像生成装置１０の各部を動作させることで実現できる。測定に
先立ち、ユーザーによって超音波プローブ１６が被検体２の体表面に当てられる。

先ず、超音波測定部２０が超音波測定を行い、反射波データ４２０を生成する（ステッ
プＳ１）。

続いて、全ての走査ラインを順次処理対象ラインとし、ループＡの処理を繰り返す（ス
テップＳ３〜ステップＳ２３）。すなわち、ループＡでは先ず、減衰特徴値算出部３７１
が、超音波の入射側のサンプリング点から順番に、全てのサンプリング点について減衰補
正値α_ｉを算出する（ステップＳ５）。具体的には、式（９）に従い、超音波プローブ１
６からの超音波の入射信号強度Ｔ_１と、入射方向手前側のサンプリング点までの各サンプ
リング点の反射強度（受信信号強度）Ｒ_ｊとから、対象のサンプリング点の減衰補正値α
_ｉを算出する。その後、正規化処理部３７５が、各サンプリング点の減衰補正値α_ｉを正
規化する（ステップＳ７）。

そして、微分値算出部３７３が、ステップＳ５で求めた処理対象ラインの減衰補正値α
_ｉを微分する（ステップＳ９）。その後、正規化処理部３７５が、各サンプリング点の減
衰補正値α_ｉの微分値を正規化する（ステップＳ１１）。

続いて、処理対象ラインの各サンプリング点を順次処理対象点とし、ループＢの処理を
繰り返す（ステップＳ１３〜ステップＳ２１）。すなわち、ループＢでは先ず、急低下条
件判定部３７７が、処理対象点の減衰補正値α_ｉの微分値を、入射方向に沿って処理対象
点の１つ手前のサンプリング点の減衰補正値α_ｉの微分値と比較する（ステップＳ１５）
。そして、急低下条件判定部３７７は、処理対象点の微分値が、１つ手前の微分値の１／
１０以下の場合に急低下条件を満たすと判定し（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理対象点
を音響陰影発生部として特定する（ステップＳ１９）。

このループＢの処理を処理対象ラインの全てのサンプリング点について行ったならば、
処理対象ラインについてのループＡの処理を終える。そして、全ての走査ラインについて
ループＡの処理を行ったならば、減衰特徴画像生成部３７０は、減衰特徴画像を生成する
（ステップＳ２５）。具体的には、ステップＳ７での正規化後の減衰補正値α_ｉを画像化
して音響陰影部画像を生成し、ステップＳ１１での正規化後の微分値を画像化して音響陰
影要因部画像を生成し、ステップＳ１９でサンプリング点毎に特定した音響陰影発生部を
超音波画像上で識別表示させた音響陰影発生部画像を生成する。その後、処理部３５０は
、ユーザーによる減衰特徴画像の表示態様を指示する操作入力に応じて、減衰特徴画像デ
ータ４５０を参照して減衰特徴画像を表示部３２０に表示する制御を行う（ステップＳ２
７）。その際、音響陰影部の表示が選択された場合は、重畳表示制御部３８０が、超音波
画像と音響陰影部画像とを重畳表示または並行表示する制御を行う。また、音響陰影要因
部の表示が選択された場合には、重畳表示制御部３８０は、超音波画像と音響陰影要因部
画像とを重畳表示または並行表示する制御を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、超音波画像内の音響陰影部を識別表示し、
超音波画像内の音響陰影要因部を識別表示し、あるいは超音波画像内で音響陰影発生部を
識別表示させることができる。これによれば、ユーザーは、超音波画像内の音響陰影部や
音響陰影要因部、音響陰影発生部といった音響陰影に係る箇所を視覚的に容易に把握する
ことができる。

なお、上記した実施形態では、減衰特徴値として減衰補正値α_ｉを算出することとした
。これに対し、別の減衰特徴値である減衰強度値β_ｉを算出し、減衰補正値α_ｉにかえて
減衰強度値β_ｉを用いてもよい。減衰強度値β_ｉは、次式（１０）によって表され、超音
波プローブ１６からの超音波の入射信号強度Ｔ_１と、減衰補正値α_ｉとから算出できる。

１０…画像生成装置、１６…超音波プローブ、２０…超音波測定部、３０…処理装置、
３１０…操作入力部、３２０…表示部、３４０…通信部、３５０…処理部、３６０…超音
波測定制御部、３６１…駆動制御部、３６３…送受信制御部、３６５…受信合成部、３７
０…減衰特徴画像生成部、３７１…減衰特徴値算出部、３７３…微分値算出部、３７５…
正規化処理部、３７７…急低下条件判定部、３８０…重畳表示制御部、４００…記憶部、
４１０…画像生成プログラム、４２０…反射波データ、４２１…Ａモード像データ、４２
３…超音波画像データ、４３０…減衰特徴値データ、４４０…微分結果データ４５０…減
衰特徴画像データ、４５１…音響陰影部画像データ、４５３…音響陰影要因部画像データ
、４５５…音響陰影発生部画像データ

Claims

被検体に入射した超音波の前記被検体からの反射波を受信した受信信号に基づいて超音
波画像を生成する演算処理部を備えた画像生成装置であって、
前記演算処理部が、
前記受信信号に基づいて前記超音波の入射方向に沿った各位置における減衰特徴値を算
出することと、
前記入射方向に沿った各位置の前記減衰特徴値を信号処理することと、
前記信号処理された前記減衰特徴値を用いて減衰特徴画像を生成することと、
を実行する画像生成装置。
前記信号処理することは、前記減衰特徴値を正規化することを含む、
請求項１に記載の画像生成装置。
前記信号処理することは、前記減衰特徴値を前記入射方向に沿って微分することを含む
、
請求項１に記載の画像生成装置。
前記減衰特徴画像を生成することは、前記微分した前記減衰特徴値が前記入射方向にお
いて大きく低下していることを示す所定の急低下条件を満たす部分を識別表示させること
を含む、
請求項３に記載の画像生成装置。
前記演算処理部が、更に、
前記超音波画像と前記減衰特徴画像とを重畳表示または並行表示する制御を行うこと、
を実行する請求項１〜４の何れか一項に記載の画像生成装置。
前記減衰特徴値を算出することは、前記超音波の入射信号強度と、前記反射波の受信信
号強度とを用いて、前記受信信号の減衰を相殺するための減衰補正値を算出することであ
る、
請求項１〜５の何れか一項に記載の画像生成装置。
前記減衰特徴値を算出することは、前記超音波の入射信号強度と、前記反射波の受信信
号強度とを用いて、前記受信信号の減衰強度値を算出することである、
請求項１〜５の何れか一項に記載の画像生成装置。
被検体に入射した超音波の前記被検体からの反射波を受信した受信信号に基づいて超音
波画像を生成する画像生成方法であって、
前記受信信号に基づいて前記超音波の入射方向に沿った各位置における減衰特徴値を算
出することと、
前記入射方向に沿った各位置の前記減衰特徴値を信号処理することと、
前記信号処理された前記減衰補正値を用いて減衰特徴画像を生成することと、
を含む画像生成方法。