JP2021141971A - 超音波撮像装置、超音波信号処理装置、および超音波信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エコー信号のスペックル追跡によって算出した速度情報が内包する計測誤差を予測し、計測誤差を所望の水準内に抑えるための送受信条件の調整方針を導出し、提示し或いは超音波撮像装置にフィードバックする。【解決手段】検査対象に対し超音波を送信するとともに前記検査対象からの反射波である超音波信号を受信する超音波送受信部と、検査対象中の移動散乱体からの超音波信号を用いて速度情報を算出する信号処理部と、を備え、信号処理部は、超音波送受信部が超音波信号を受信する際の送受信条件と、前記速度情報とを用いて、速度情報に含まれる計測誤差を算出する誤差算出部を備える。さらに、誤差算出部が算出した計測誤差をもとに、計測誤差を低減する送受信条件を導出する送受信条件導出部と送受信条件導出部が導出した送受信条件を出力する出力部とを備えていてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、医療用の超音波信号処理装置に関し、特に体組織の動きの速度ベクトルを求める技術に関する。

先進国における主要な死因の一つは心血管疾患であり、異常が生じた心血管では健常時と異なる心筋の動きや血流を示すことが指摘されている。そのため、これら心血管系の異常を評価することは、心血管疾患の重症度の判定や治療判断に繋がる。心筋の動きや血流など体組織の動きは複雑であり、観察範囲内で速さや向きに分布を生じるため、速度ベクトル分布として計測することが要求される。

超音波撮像装置で速度計測を行う方法の一つに、スペックル追跡法がある。スペックルとは、体組織中の散乱体（心筋の場合は細胞の微細構造、血流の場合は赤血球）で反射された超音波による散乱像である。スペックル追跡法では、このような散乱像の信号をパターンマッチングにより時相間で追跡し、その移動量と時相間の時間間隔から速度ベクトルを算出する。パターンマッチングは、例えば超音波Ｂモード画像の１ピクセル単位で、テンプレートとするパターンの移動を算出する場合もあるが、速度の検出分解能を高くする目的や、高速移動を検出する目的で、１ピクセル以下の移動を算出するサブピクセル追跡を行う場合もある。

パターンマッチングは元々、光学画像に基づいて移動する物体を追跡する手法として発展してきた技術であり、基本的に光源は画像内を均一に照らすことが前提とされていた。しかし、超音波スペックル画像においては送信ビーム内に音圧のむらが存在し、また、多数の散乱体で反射された超音波が重なっている。そのため、超音波画像におけるスペックルは音圧が均一な送信ビームを仮定した場合と比較して形状が歪んでおり、さらに、散乱体の移動とともに時々刻々と形を変える。このような歪みや変形は、パターンマッチングによって算出する速度ベクトルに計測誤差を生じさせる。

超音波画像におけるスペックルの歪みや変形による速度ベクトルの計測誤差の程度を評価する技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、スペックルを近似的に平行移動させた平行移動後信号を用いてスペックルの変形成分を抽出し、スペックルの変形成分によって生じる誤差エネルギを算出する技術である。

特開２０１９−１４１３８０号公報

特許文献１に記載の技術では、移動前後でのスペックルの変形による信号値の変化成分を誤差エネルギとして評価し、スペックル追跡の結果の信頼性を指標化しているが、信頼性が低いと判断された計測に対して、どうすれば信頼性が向上するのかという基準を与えてはいない。そのため、評価結果を、信頼性の低い計測値を除外するための指標としては使えても、計測条件の調整には使えない。特に超音波の送受信条件を適切に調整することは計測の信頼性を上げると考えられるが、特許文献１に記載の技術では、適切な送受信条件を決定できないという課題がある。

本発明は、超音波撮像によって取得したエコー信号のスペックル追跡において、対象とする計測領域に対して適切な送受信条件を提示することが可能な超音波信号処理装置、およびその演算方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、スペックル追跡の誤差（計測誤差）を、送受信条件に由来する誤差（定常誤差）と検査対象依存の誤差（非定常誤差）とに分けて解析し、計測誤差を所望の水準内に抑えるための送受信条件の調整方針を導出する。

即ち本発明の超音波信号処理装置は、超音波撮像装置で取得した超音波信号を処理する超音波信号処理装置であって、超音波信号を受信する際の送受信条件と、超音波信号から得られる移動散乱体の速度情報とを用いて、速度情報に含まれる計測誤差を算出する誤差算出部を備える。

また本発明の超音波撮像装置は、検査対象に対し超音波を送信するとともに前記検査対象からの反射波である超音波信号を受信する超音波送受信部と、検査対象中の移動散乱体からの超音波信号を用いて速度情報を算出する信号処理部と、を備え、信号処理部は、超音波送受信部が超音波信号を受信する際の送受信条件と、前記速度情報とを用いて、速度情報に含まれる計測誤差を算出する誤差算出部を備える。誤差算出部は、送受信条件に起因する第１の誤差成分と、移動散乱体に起因する第２の誤差成分とをそれぞれ算出する。

本発明によれば、超音波撮像によって取得したエコー信号のスペックル追跡において、スペックル追跡の結果のみならず、それを取得したときの送受信条件に起因する誤差を解析的に求めることにより、計測誤差が所望の水準に収まっていない場合に、計測誤差を所望の水準に収めるために送受信条件をどのように調整すればよいか、をユーザーに提供することができる。

第１実施形態の超音波信号処理装置の全体構成を示すブロック図。 画像の縮小を説明する図。 第２実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図。 速度情報の表示例を示す図。 第２実施形態における送受信条件演算部の処理のフローを示す図。 送信音圧プロファイルの中心と受信感度プロファイルの中心が異なる場合の送受信感度プロファイルの例を示す図で、（Ａ）は送信音圧プロファイルおよび受信感度プロファイル、（Ｂ）は送受信感度プロファイル、 時間とともに変化する非定常誤差の例を示す図。 送受信条件調整方針の表示方式の例を示す図。 送受信条件調整方針の表示方式の別の例を示す図。 調整するパラメータが複数あるときの表示方式の例を示す図。 調整するパラメータが複数あるときの表示方式の別の例を示す図。 推奨送受信条件の表示方式の例を示す図。 着目する計測領域が複数ある場合の送受信条件調整方針の表示方式の例を示す図。 着目する計測領域が複数ある場合の送受信条件調整方針の表示方式の別の例を示す図。 計測誤差の判定結果の空間分布を示す表示方式の例を示す図。 パラメータをどのように変更しても所望の水準内に収まらない場合の表示の例を示す図。 第３実施形態における送受信条件演算部の処理のフローを示す図。 第３実施形態における送受信条件演算部の構成例を示すブロック図。 自動調整後の送受信条件をユーザーに提示する表示の例を示す図。 送受信条件を変更したときの誤差予測値と計測のばらつきの変化を示した表示例を示す図。

以下、本発明の超音波撮像装置、超音波信号処理装置および信号処理方法の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の超音波信号処理装置の概要を示すブロック図である。図示するように、超音波信号処理装置１００は、スペックル追跡の計測誤差を推定する計測誤差算出部１１０と、計測誤差を所望の水準内に抑えるための送受信条件の調整方針を導出する送受信条件導出部１２０と、を備える。超音波信号処理装置１００には、付属装置として、ユーザーが指令を送るための入力装置１３０および送受信条件導出部１２０が導出した調整方針をユーザーに提示するための出力装置１５０が備えられている。

本実施形態の超音波信号処理装置１００は、メモリとＣＰＵを備えた計算機上に構築することができ、超音波撮像装置とは独立した装置であってもよいし、超音波撮像装置の信号処理部内に組み込まれていてもよい。

超音波信号処理装置１００は、超音波撮像装置１から、検査対象により反射されたエコー信号のスペックル追跡結果或いはスペックル追跡結果から算出した速度情報、および、このスペックル追跡の際の超音波送受信条件を入力し、これらを用いて計測誤差算出部１１０が、計測誤差を推定する。計測誤差には、超音波送受信条件から算出される第１の計測誤差と、主として計測結果それ自体から算出される第２の計測誤差とが含まれ、計測誤差算出部１１０は両者を合算したものを計測誤差として算出する。第１の計測誤差は、送受信条件に起因して発生する誤差であり、ここでは定常誤差と定義する。第２の計測誤差は、スペックル追跡の検査対象に起因する誤差であり、非定常誤差と定義する。

送受信条件導出部１２０は、計測誤差算出部１１０が算出した計測誤差が、所定の誤差より大きいときに、計測誤差を小さくできる送受信条件を探索し、調整方針をユーザーに提示する。

次に本実施形態の超音波信号処理装置１００において計測誤差算出部１１０が算出する計測誤差について説明する。最初に定常誤差について説明する。
定常誤差は、着目する計測領域における送信音圧プロファイルを用いて算出される。送信音圧プロファイルは、計測誤差を予測する対象であるスペックル追跡を行った超音波撮像装置１の送受信条件から得ることができる。

一般に、送信音波プロファイルは、図２に示すように、受信感度プロファイルと同様の形状であるが、送信音圧プロファイルの中心と受信感度プロファイルの中心とは必ずしも一致しない。これらの中心が異なる場合、送受信の両方を考慮した送受信感度が最も高い位置は、受信感度プロファイルの中心（受信ビームの中心）からはずれることになる。このような現象は、パラレル受信技術を用いるなどして１回の超音波送信から複数の受信ビームを作るときに、特に顕著に現れる。このとき、得られる超音波像は、受信ビームを作った範囲よりも狭い範囲の像となり、受信ビームを作った範囲を想定する撮像範囲とするならば、実際に得られる撮像範囲は想定する撮像範囲よりも狭い範囲となる。しかし、スペックル追跡によりスペックルの移動量を算出する場合には、設計された撮像範囲（想定撮像範囲という）をもとに移動量を算出するので、実際の移動量よりも大きく計算されることとなり、この差が誤差となる。

本実施形態では、想定撮像範囲と実際の撮像範囲とのずれに基づく誤差を定常誤差として算出する。具体的には、実際に得られる撮像範囲を想定撮像範囲で割った値を、画像縮小率ｍとしたとき、「（１/ｍ）-１」を定常誤差として算出する。これは、移動量を、想定撮像範囲を用いてメートル系に直すと画像縮小率の逆数倍で見積もることになるからであり、計算された移動量に対し｛（１／ｍ）―１｝を掛けたものが、画像縮小率を補正後の移動量になる。このように送受信条件で決まる撮像範囲の縮小率に起因する誤差が定常誤差である。

非定常誤差は、計測したスペックル画像の変化を、散乱体が受ける音圧に比例して増減する相似な信号形状でモデル化し、これにスペックル追跡アルゴリズムを適用して移動量を算出し、算出された移動量に含まれる誤差成分を推定する。

超音波スペックル画像は、多数の散乱体で反射された超音波が重なってできた像であるが、送信音圧プロファイルが均一でないために、散乱体が移動すると散乱体が受ける超音波の音圧は変化する。その結果、スペックル画像は変形する。このため同じパターンが移動することを前提とするパターンマッチングでは、画像の変形が移動推定の誤差要因となる。本実施形態では、スペックル画像を、音圧の変化を反映した信号形状でモデル化することで、画像変形を含む移動推定を行う。

即ち、スペックルを単一の散乱体が作る一次元座標系での信号形状Ａ（ｘ）でモデル化し、移動前の座標ｘ０にあるときに受ける超音波の音圧をＴ（ｘ０）、移動前の座標ｘ０＋ｈにあるときに受ける超音波の音圧をＴ（ｘ０＋ｈ）で表すと、移動前のスペックル画像Ｆ（ｘ）と移動後のスペックル画像Ｇ（ｘ）は数式（１）、（２）で表される。

これらの式で求められるＦ（ｘ）およびＧ（ｘ）からスペックル追跡アルゴリズムを用いて、推定移動量ｈ０を算出する。スペックル追跡アルゴリズムとして、例えば、サブピクセル追跡アルゴリズムであるＫａｎａｄｅ−Ｌｕｃａｓｕ−Ｔｏｍａｓｉ法（以下、ＫＬＴ法という）を用いる場合、Ｆ（ｘ）およびＧ（ｘ）から推定移動量ｈ０は数式（３）で計算される。

式（３）中、加算Σの範囲は画像範囲−Ｗ/２〜Ｗ/２であり、アポストロフィーは空間微分を表す。すなわちＫＬＴ法では画像の空間微分を用いるのであるが、実際の信号処理ではこれを、疑似微分を用いて計算する。代表的な疑似微分計算として、例えば数式（４）に示す中央差分の式を用いることができる。

式（４）中、Δは画像内のピクセル間隔を画像範囲の大きさＷで正規化した値（以下、正規化ピクセル間隔という）である。数式（３）に数式（１）、（２）、（４）を代入して整理すると、推定移動量ｈ０は数式（５）で表すことができる。

ただし、α、β、γは、それぞれ、以下の数式（６）、（７）、（８）で表すことができる。また、ｈは真の移動量であり、ｈおよびｈ０は、画像範囲の大きさＷで正規化した値（以下、正規化移動量という）である。

数式（６）〜（８）において「”」は２階微分、「”’」は３階微分を表す。
数式（５）からわかるように、α、β、γは推定移動量に含まれる誤差成分であり、数式（６）〜（８）からわかるように、αは送信音圧プロファイルＴ（ｘ）の空間微分値Ｔ’（ｘ０）に比例する誤差成分、βは正規化ピクセル間隔の２乗に比例する誤差成分、γは正規化移動量ｈに比例する誤差成分である。

計測誤差算出部１１０では、これら数式（６）、（７）、（８）より、α、β、γの一部、または全部の和を非定常誤差として算出する。但し、γは真の移動量ｈそのものを含む誤差成分であるため、予測が困難である。また散乱体の速度に対してフレーム間隔が十分短ければ誤差成分に含めなくてもほとんど影響がない。従って、α及びβのみを用いて非定常誤差としてもよい。

なお、数式（６）、（７）は、それを導出するスペックル追跡手法としてＫＬＴ法のアルゴリズム（数式（３））を用いた例であるが、スペックル追跡アルゴリズムはＫＬＴ法に限定されるものではなく、例えば、ＫＬＴ法の発展形であるＰｙｒａｍｉｄａｌ−ＫＬＴ法や、相互相関・ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）・ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）などを用いたピクセル単位のパターンマッチング、あるいはこれらのピクセル単位のパターンマッチングとＫＬＴ法を併用した手法を用いてもよい。それら手法に基づく移動量推定の式に、数式（１）及び数式（２）の信号モデルを代入することで、数式（６）〜（８）に対応する式を導出し、それらを用いて非定常誤差変動を算出してもよい。

計測誤差算出部１１０は、定常誤差と非定常誤差を合算して計測誤差とする。
送受信条件導出部１２０は、上述のように算出された定常誤差と非定常誤差とを合算した計測誤差が所定の誤差よりも大きい場合に、誤差を少なくするように送受信条件を調整するためのパラメータを提示する。調整用のパラメータとしては、焦点の深さ、アポダイゼーションのパターン、平均化する送受信回数、フレームレート、撮像範囲の大きさ、受信ビームの本数などが挙げられる。

本実施形態の超音波信号処理装置１００の各部のさらに具体的な処理内容は、後述の実施形態において説明する。

本実施形態の超音波信号処理装置によれば、計測誤差の算出において、２つの要素、送受信条件及びスペックル追跡結果を用いることにより、スペックル追跡時の送受信条件における誤差を推定し、それが適切か否かに応じて、誤差を減らせる送受信条件をユーザーに提示することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、超音波撮像装置に、第１実施形態の超音波信号処理装置の機能、すなわち送受信条件の調整方針を算出する機能を付加した実施形態である。まず、図３を参照して超音波撮像装置の全体構成を説明する。

超音波診断装置１は超音波探触子２を制御しながら超音波画像を生成するものであり、図３に示すように、入力部１０、演算部１１、超音波信号を発信する発信部１２、エコー信号を受信する受信部１３、表示部１４、メモリ１５を備えている。演算部１１は、発信部１２や受信部１３の動作を制御する制御部４０と、受信部１３が受信したエコー信号に基づき、Ｂモード画像と呼ばれる断層画像や、スペックル追跡演算に基づく速度情報を算出する信号処理部４１と、スペックル追跡演算で算出した速度情報が内包する計測誤差を予測し、また、計測誤差を減らす送受信条件を導出する送受信条件演算部４２とを備える。

超音波探触子２は、被検体（生体）３に接し、発信部１２で生成された信号に従い、生体３内の組織例えば心血管３０に対し超音波を照射し、受信部１３は心血管３０のエコー信号を受信する。超音波探触子２は、スキャン方式に応じて連続波あるいはパルス波を発生し、２次元的な断面像あるいは３次元的な立体像を撮像する。

超音波診断装置１の各構成要素の機能を説明する。入力部１０は、超音波撮像装置を操作する医師や技師（以下、まとめてユーザーという）が制御部４０に対し超音波撮像装置１の動作条件を設定するキーボードやポインティングデバイスを備える。また検査に心電図等の外部機器からの情報を利用する場合、外部機器からの情報を取り込む機能も備える。

制御部４０は、入力部１０によって設定された超音波撮像装置の動作条件に基づき発信部１２、受信部１３、表示部１４および信号処理部４１を制御するもので、例えばコンピュータシステムのＣＰＵ（Central Processing Unit）に構築することができる。

発信部１２は、所定の周波数の信号を発生する発振器を備え、超音波探触子２に駆動信号を送る。受信部１３は、図示していないが、受信回路やサンプリング周波数が通常１０ＭＨｚから５０ＭＨｚのＡ/Ｄ（Analog-to-Digital ）コンバーターを含み、そのほかに、超音波探触子２によって受信されたエコー信号に対し整相加算、検波、増幅などの信号処理を行う。ただし、Ａ／Ｄコンバーターは受信部１３の代わりに信号処理部４１の前段に備えてもよく、その場合は整相加算、検波、増幅などの信号処理を信号処理部４１が行う。また、受信部１３は、図示していないが、超音波探触子２の受信素子毎、あるいは素子を束ねた開口部毎のエコー信号を一時的に保存する受信データメモリを有してもよい。

信号処理部４１は、例えばＣＰＵが実行するソフトウェアにより、Ｂモード画像と呼ばれる断層画像などの超音波画像の形成や、その他超音波診断に用いる種々の加工データの算出を行う。その中には、スペックル追跡演算による速度情報の算出が含まれてもよい。図示する例では、信号処理部４１は、Ｂモード画像形成部４１１、スペックル追跡演算部４１２、及び、Ｂモード画像形成部４１１が形成したＢモード画像やスペックル追跡演算部４１２が算出した血流等の速度情報を用いて表示部１４に表示する画像を形成する表示画像形成部４１３を備えている。

信号処理部４１のスペックル追跡演算部４１２は、時系列で得られるスペックル画像を用いてＫＬＴ法等の公知のスペックル追跡アルゴリズム（例えば前掲の式（３））により散乱体の移動量ｈ０や速度（これらをまとめて速度情報という）を算出する。その結果は、図４に示すように、例えば心臓（心血管３０）内の血流の流れを示すベクトル形状で表示部１４に表示される。図４中、符号２１は撮像範囲である。

送受信条件演算部４２は、信号処理部４１により算出された速度情報が内包する計測誤差や、計測誤差を減らすための送受信条件調整方針を導出する。送受信条件演算部４２の機能は、基本的に、第１実施形態の超音波信号処理装置と同様であり、送受信条件とスペックル追跡結果を用いて、定常誤差及び非定常誤差を算出し、それをもとに送受信条件の調整方針を導出する。

上述した信号処理部４１や送受信条件演算部４２の構成要素の一部又は全部の機能は、制御部４０を構成するものと同一のＣＰＵやＧＰＵ、あるいは異なるＣＰＵで実行するソフトウェアで実現する他、ＡＳＩＣ （Application Specific Integrated Circuit ）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現してもよい。また、超音波撮像装置１が出力した信号を元に、独立した計算機上で実行することで実現してもよい。

メモリ１５は、エコー信号、信号処理部４１や送受信条件演算部４２での演算に必要な情報（ユーザーが入力部１０により指示した情報等）、信号処理部４１や送受信条件演算部４２の処理結果（Ｂモード画像、速度情報の表示画像、計測誤差を減らす送受信条件等）を記憶する。

このような構成の超音波撮像装置１による撮像は、従来の超音波撮像装置と同様に行われ、信号処理部４１は、スペックル追跡演算部４１２により、散乱体の移動速度或いは移動距離を算出する。本実施形態の超音波撮像装置１では、このような通常の撮像及びスペックル追跡に加えて、送受信条件演算部４２が、スペックル追跡結果の誤差を算出し、それに基づき送受信条件の調整方針をユーザーに提示する。

以下、送受信条件演算部４２の構成と処理の詳細を説明する。
送受信条件演算部４２は、主要な要素として、送信音圧プロファイル推定部４２１と、スペックル追跡演算部４１２が算出した速度情報に内包される計測誤差の予測値を算出する計測誤差算出部４２２と、計測誤差の予測値をもとに所望の誤差水準内の計測が行われたか判定する計測誤差判定部４２５と、計測誤差の予測値を所望の誤差水準内に収めるための送受信条件を導出する送受信条件導出部４２６と、計測誤差判定部４２５による判定結果および適切な送受信条件をユーザーに提示する画像を形成する判定表示画像形成部４２７を有する。

送信音圧プロファイル推定部４２１は、送受信条件から、着目する計測領域における送信音圧プロファイルを推定する。送受信条件は、入力部１０によってユーザーが指定したものでもよいし、超音波撮像装置１の機能によって自動的に与えられたものでもよい。送信音圧プロファイルの推定方法としては、例えば、音波伝搬式に基づくシミュレーションにより算出してもよい。または、予め送受信条件と対応する送信音圧プロファイルのリストを保有しておき、エコー信号を取得した際の送受信条件をリストと照らし合わせて対応するものを選択してもよい。シミュレーションやリストの作成においては、生体内で生じる超音波の屈折や散乱を無視した簡易な系を仮定してもよいし、生体組織構造をモデル化してこれらの屈折や散乱を考慮してもよい。生体内で生じる超音波の屈折や散乱を考慮することは、送信音圧プロファイルのより正確な推定に役立つ。

計測誤差算出部４２２は、送信音圧プロファイルとエコー信号から速度情報が内包する計測誤差の予測値を算出する。本実施形態では、速度情報が内包する計測誤差を、送受信条件に由来する誤差（定常誤差）と検査対象に起因する誤差（非定常誤差）に分けて算出する。各誤差に対応して、計測誤差算出部４２２は、定常誤差算出部４２３と非定常誤差算出部４２４とを備え、最終的に各部（４２３、４２４）で算出した誤差を足し合わせたものを計測誤差の予測値とする。

定常誤差算出部４２３は、送信音圧プロファイル推定部４２１が送受信条件から推定した、着目する計測領域における送信音圧プロファイルを用いて定常誤差を算出する。非定常誤差算出部４２４は、スペックル追跡演算部４１２が得たスペックル画像を用いて、画像信号モデルに基づく推定移動量の算出を行い、推定移動量に含まれる誤差成分を、第１実施形態で説明した式（５）を用いて算出する。

計測誤差判定部４２５は、計測誤差の予測値と所望の誤差水準を比較し所望の誤差水準内の計測が行われたかを判定する。ここで、所望の誤差水準は、どの程度の誤差であれば許容できるかを示す誤差の値であり、予め定められた値を用いてもよいし、計測の都度、ユーザーが入力部１０により指示してもよい。計測誤差の予測値が所望の誤差水準内であれば、その計測は所望の精度が得られていることになる。一方、計測誤差の予測値が所望の誤差水準よりも大きければ、送受信条件の調整が必要である。

送受信条件導出部４２６は、計測誤差判定部４２５の判定結果に基づき、計測誤差の予測値を所望の水準内に収めるための送受信条件調整方針を導出する。

判定表示画像形成部４２７は、計測誤差判定部４２５の判定結果、および送受信条件導出部４２６が導出した送受信条件調整方針を、ユーザーに分かりやすい形式で提示する画像を形成する。

以上説明した装置の構成を踏まえ、送受信条件演算部４２の動作の実施形態の一例を、図５に示す計算処理フローを参照して説明する。

＜ステップＳ０＞
超音波撮像装置１が、入力部１０によってユーザーが指定した、または超音波撮像装置１の機能によって自動的に設定された送受信条件で超音波の送受信を行ってエコー信号を取得し、送受信条件演算部４２が、超音波の送受信に使われた送受信条件と取得されたエコー信号の情報を受け取る。受け取るエコー信号は、１回の送受信による信号データでもよいが、複数の送受信による信号データであることが好ましい。複数の送受信による信号データに基づいて処理を行った方が、演算に使える情報が多いことから、演算結果の正確さは向上する。

[ステップＳ１]
送信音圧プロファイル推定部４２１は、入力部１０によってユーザーが指定した、または超音波撮像装置１の機能によって自動的に設定された送受信条件から、送信音圧プロファイルを推定する。送信音圧プロファイルを推定する領域は、入力部１０によってユーザーが指定した計測領域、または送受信条件演算部４２が自動的に設定した着目する計測領域とする。送信音圧プロファイルは、送信パターンや用いるプローブの特性で決まるものであり、例えば、波動方程式などの音波伝搬式を解いて解析的に求めてもよい。または、予め送受信条件ごとの送信音圧プロファイルを求めてメモリ１５に記憶しておき、実際の処理においては送受信条件に応じてメモリ１５から呼び出してもよい。

送信音圧プロファイルを、波動方程式を用いて求める場合、一般的には均質な媒質中の音波伝搬を仮定し、実際の体内で生じる超音波の屈折や散乱の影響を無視しているが、これらを送信音圧プロファイルに反映させてもよい。例えば、超音波Ｂモード画像に基づいて送信音圧プロファイルに対する屈折の影響を推定したり、体組織の種類や性状を判定して散乱の程度を推定したりして、送信音圧プロファイルを適宜、補正してもよい。これらの補正は、いずれか一方でもよいし、両方を行ってもよい。

[ステップＳ２１]
計測誤差算出部４２２の一部を構成する定常誤差算出部４２３は、送信音圧プロファイル推定部４２１が推定した送信音圧プロファイルに基づき、送受信感度曲線を算出する。超音波画像では、送信音圧と受信感度のそれぞれに空間分布（プロファイル）があり、それらを合わせたものが送受信感度となる。送信音圧と受信感度は、送受信条件の設定により、独立に設計し、設定することができる。例えば、送信音圧プロファイルと受信感度プロファイルを共に着目する計測領域に焦点を置いた収束波とすることもできるし、送信音圧プロファイルを平面波として、受信感度プロファイルを着目する計測領域に焦点を置いた収束波とすることもできる。

送受信感度曲線の算出に際しては、上述した送信音圧プロファイルとともに、受信感度プロファイルも取得する。受信感度プロファイルについても、送信音圧プロファイルと同様、入力部１０によってユーザーが指定した、または超音波撮像装置１の機能によって自動的に設定された送受信条件から解析的に推定してもよいし、予め送受信条件ごとの受信感度プロファイルを求めてメモリ１５に記憶しておき、実際の処理においては送受信条件に応じてメモリ１５から呼び出してもよい。また、実際の体内で生じる超音波の屈折や散乱の影響を反映させてもよい。

送受信感度曲線は、このようにして推定した送信音圧プロファイルと受信感度プロファイルを、例えば座標ごとに掛け算することにより算出することができる。またパラレル受信技術を用いるなどして１回の超音波送信から複数の受信ビームを作る場合、送受信感度曲線は受信ビームごとに計算する。

[ステップＳ２２]
定常誤差算出部４２３は、ステップＳ２１で算出した送受信感度曲線に基づき、画像縮小率を算出する。図６（Ａ）に示すように、パラレル受信技術を用いるなどして１回の超音波送信から複数の受信ビームを作る際、受信感度が最も高い位置（受信ビームの中心）と、送受信感度が最も高い位置は必ずしも一致しない。典型的には、送受信感度が最も高い位置は送信中心側に引っ張られる。これは、各受信ビームで画像化する位置が、受信ビームの中心から送信中心側に寄ることに相当する。図６（Ａ）の範囲Ｗ１を画像化しようとして、送信中心Ｔｃに対して複数の受信ビームを対象に配置した場合、実際に画像化される撮像範囲Ｗ２は、図６（Ｂ）に示すように、Ｔｃ側に狭まった範囲となり、元々画像化しようとしていた範囲Ｗ１（想定撮像範囲）よりも縮小する。定常誤差算出部４２３は、まず数式（９）で定義される画像縮小率ｍを算出する。

ただし、Ｗ１は想定撮像範囲の幅、Ｗ２は実際に画像化される撮像範囲の幅を表す。

[ステップＳ２３]
定常誤差算出部４２３は、さらに、ステップＳ２２で算出した画像縮小率ｍに基づき、定常誤差を算出する。本実施形態では、定常誤差は、スペックル追跡において算出された移動量ｈｍと真の移動量ｈとの差を％で表したものとして算出する。一般にスペックル追跡で算出される移動量ｈは、撮像範囲の幅を基準とするか、ピクセル幅を基準とするかによって、数式（１０）、数式（１１）のいずれかで表わされる。例えば、移動量ｈを撮像範囲のｎ％として推定する場合は数式（１０）、移動量ｈをピクセルｋ個分という形式で推定する場合は数式（１１）となる。

数式（１０）、（１１）中、Ｗｉは撮像範囲の幅、Ｗｐはピクセル幅、ｊは受信ビーム数を表す。本来ならばＷｉには、実際に画像化されている撮像範囲（Ｗ２）を代入すべきであるが、スペックル追跡演算部における演算において、Ｗ２の真値は不明であるので、想定する撮像範囲の幅Ｗ１を代入して移動量が算出される。ここで、ステップＳ２２で算出した画像縮小率ｍを用いると、推定される移動量ｈｍは、真の移動量ｈと数式（１２）或いは数式（１３）で表すことができる。

すなわち、推定される移動量ｈｍは、真の移動量ｈの１/ｍ倍となり、推定移動量ｈｍと真の移動量ｈとの差（誤差）は、ｈ｛（１／ｍ）−１｝となる。これを％として表したものを定常誤差Ｅｓと定義すると、定常誤差Ｅｓは数式（１４）で表される。

なお、以上の説明では、受信ビームの間隔を等間隔と仮定しているが、不等間隔の受信ビーム間隔を用いる場合は、それに合わせた画像縮小率ｍと、定常誤差Ｅｓの定義を行う。

[ステップＳ３１]
一方、非定常誤差算出部４２４は、エコー信号に基づき、非定常誤差変動を算出する。第１実施形態で説明したように、超音波スペックル画像は、散乱体の移動に伴って変形し、ＫＬＴ法を用いて超音波スペックル画像から算出される推定移動量ｈ０は、数式（６）、（７）、（８）に示す誤差成分α、β、γを含む。

これら誤差成分は、送受信条件によって、大きさ（計測誤差に与える影響）が異なる。従って、送受信条件に応じて、α、β、γの全部またはいくつかを組み合わせて、或いは一つの誤差成分を用いて、非定常誤差を算出する。具体的には、αは送信音圧プロファイルＴの空間微分値に比例する誤差成分であり、特に送信超音波に収束波を用いる場合で、なおかつ着目する計測領域に送信超音波の焦点を置いた場合には、元の移動量に対して数十％以上の範囲で変動する誤差を生じる。従って誤差成分としては、最も影響が大きい。βは正規化ピクセル間隔Δの２乗に比例する誤差成分であり、受信ビーム数が少ないときに乗数的に影響が大きくなる。そのため、例えば受信ビーム数が１０本程度以上あるときは計算に含めなくてもほとんど影響が無いが、受信ビームが数本程度であれば数％から１０％程度の範囲で変動する誤差を生じる。従って、受信ビーム数が十分に多いならば、βを用いなくてもよい。γは正規化移動量ｈに比例する誤差成分であり、散乱体の速度が同じ条件であっても、スペックル追跡に用いる画像のフレーム間隔が長いと正規化移動量が大きくなるため影響が増大する。一方、散乱体の速度に対してフレーム間隔が十分に短ければ計算に含めなくてもほとんど影響が無い。ただし、γは推定しようとしている移動量ｈそのものを含む誤差成分であるため、予測が難しい。従ってフレーム間隔が長い場合にはその算出を省略してもよい。

以上のことから、本実施形態では、αおよびβを用いる場合について示す。

ステップＳ３１では、αおよびβを算出する第一段階として、数式（６）、（７）で係数として分離したα０およびβ０を算出する。α０およびβ０を分離して算出することにより、送信音圧プロファイルＴや正規化ピクセル間隔Δの条件を変更した場合の非定常誤差を推定することができる。なお、α０およびβ０は正規化ピクセル間隔Δの項を含むが、これらは他の項に比べて小さいため、条件を変更して非定常誤差を推定する場合に無視してもよい。

なお、α、β、γは送信音圧プロファイル上のどこに散乱体があるかで変動するので、散乱体が速度を持って移動するとき、非定常誤差は図７に示すように時間とともに変化する。一つの散乱体に着目した場合には、この変化は位置変化と同義であるが、多数の散乱体のスペックル画像としては、時間的な変動（非定常誤差変動）としてとらえることができる。計測誤差算出部１１０は、複数の送受信による信号データを用いてこのような、非定常誤差変動を算出する。

[ステップＳ３２]
非定常誤差算出部４２４は、送信音圧プロファイル推定部４２１が推定した送信音圧プロファイルに基づき、送信音圧プロファイルＴ（ｘ０）で、その空間微分値Ｔ’（ｘ０）を除した値ｎを算出する（数式（１５））。「ｎ」は数式（１５）で表され、数式（６）におけるα０を除いた項である。ここでは、「ｎ」を非定常誤差倍率と定義する。

数式（１５）の送信音圧プロファイルＴ（ｘ０）、およびその空間微分値Ｔ’（ｘ０）は、散乱体の位置が不明なので厳密には定まらないが、非定常誤差変動の最大値や平均値を用いることができる。例えば、撮像範囲に基づき定義された所定の範囲内における、それぞれの最大値や平均値などの代表値Ｔｍ、Ｔｍ’をＴ（ｘ０）、Ｔ’（ｘ０）に用いることができる。あるいは、撮像範囲に基づき定義された所定の範囲内における、数式（１５）で算出される非定常誤差倍率ｎの最大値や平均値などの代表値（Ｔ／Ｔ’）ｍを用いてもよい。

[ステップＳ３３]
非定常誤差算出部４２４は、ステップＳ３１で算出した非定常誤差変動、およびステップＳ３２で算出した非定常誤差倍率ｎに基づき、非定常誤差Ｅｕを算出する。非定常誤差Ｅｕも、定常誤差Ｅｓと合わせて％で記述すると、例えば、数式（１６）により算出される。

なおステップＳ３１〜Ｓ３３では、ＫＬＴ法を用いてα、βを算出する場合を説明したが、ＫＬＴ法以外の公知のスペックル追跡アルゴリズムを用いてもよいことは、第１実施形態と同様である。

[ステップＳ４]
計測誤差算出部４２２は、定常誤差算出部４２３が算出した定常誤差Ｅｓと、非定常誤差算出部４２４が算出した非定常誤差Ｅｕに基づき、計測誤差を算出する。代表的な方法としては、例えば、数式（１７）により計測誤差の予測値Ｅを算出する。

[ステップＳ５]
計測誤差判定部４２５は、計測誤差算出部４２２が算出した計測誤差の予測値Ｅが所望の誤差水準内であるか否かを判定する。所望の誤差水準は、計測機能に固有の値として予め設定しておいてもよい。また、ユーザーが入力部１０を用いて指示してもよい。あるいは、制御部４０が自動的に算出してもよい。計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まっていれば、ステップＳ７に進む。計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まっていなければ、ステップＳ６に進む。

[ステップＳ６]
送受信条件導出部４２６は、計測誤差判定部４２５の判定結果や、計測誤差算出部４２２の出力値に基づき、計測誤差の予測値を所望の水準内に収めるための送受信条件調整方針を導出する。送受信条件を調整するパラメータとしては、焦点の深さ、アポダイゼーションのパターン、平均化する送受信回数、フレームレート、撮像範囲の大きさ、受信ビームの本数、などが挙げられる。送受信条件導出部４２６は、計測誤差の予測値に基づいて、これらパラメータのうちどのパラメータをどのように調整すべきかを決定する。具体的には、一般に計測誤差を小さくできることが知られているパラメータのほか、定常誤差については、画像縮小率ｍを低減できるパラメータを調整すべきパラメータとする。また非定常誤差については、誤差成分α、β、γの係数である送信音圧プロファイルＴの空間微分値、ピクセル幅、画像のフレーム間隔などを決定するパラメータを調整すべきパラメータとする。パラメータ値の決定に際し、パラメータの変更によって影響を受けるＳＮＲなどを制約条件として加えておいてもよい。

例えば、一般には焦点を着目する計測領域からより深い場所にするほど定常誤差も非定常誤差も小さくなることから、単に焦点の深さが不足していると判断してもよい。また、送信にアポダイゼーションをかけることによって送信音圧プロファイルの空間微分値を小さくすることが可能なことから、アポダイゼーションが必要と判断してもよい。あるいは、非定常誤差変動の変動周期より長い時間内の計測値を平均化すれば計測誤差の低減効果を期待できることから、非定常誤差変動の変動周期に基づいて計測誤差の低減に必要な送受信回数を算出してもよい。

[ステップＳ６０]
なお、送受信条件導出部４２６がパラメータの推奨値を決定した後、計測誤差算出部４２２は、さらに送受信条件を変更した場合の計測誤差の予測値を算出してもよい。すなわちステップＳ６０で計測誤差算出の繰り返し要とする。この場合、定常誤差を算出するステップは、上述のステップＳ２１〜Ｓ２２と同じであるが、被定常誤差については、実測した信号はないので、ステップＳ３１で算出したα０およびβ０を用い、送信音圧プロファイルＴや正規化ピクセル間隔Δの条件を変更した場合の非定常誤差を推定する。すなわちα０およびβ０を求めておくことにより、実測した信号がなくても条件変更した場合の非定常誤差を推定することができる。

[ステップＳ７]
判定表示画像形成部４２７は、計測誤差判定部４２５の判定結果、および送受信条件導出部４２６が導出した送受信条件調整方針を、ユーザーに分かりやすい形式で提示する画像を形成する。提示の形式は、特に限定されないが、計測対象が心臓である場合の例を図８〜図１６に示す。これら図面において、同じ要素は同じ符号で示し重複する説明は省略する。

図８は、パラメータとして送信深度の調整を提示する例であり、この例では心臓血管３０の超音波画像上に着目する計測領域３１を示すとともに、その領域（深度）で計測した結果に含まれる予測誤差（３０％）を、目標とする誤差（１０％）とともに表示し、推奨される調整方針を表示する。さらに目標誤差を達成できる深度をカーソル３２で表示してもよい。これによりユーザーは、さらに深度を大きくして再撮像すべきか否か、推奨深度にした場合に目的とする画像が得られるかなどを判断することができる。

図９もパラメータとして深度の調整を提示する例であるが、この例では、パラメータ（深度）を変更した場合の誤差予測値の変化をグラフ３５で示し、グラフ上に目標とする誤差水準を併せて示している。ステップＳ６の後に、送受信条件（パラメータ値）を異ならせた場合の予測値を求めておくことにより、このような表示が可能となる。

図１０及び図１１は、パラメータとして複数のパラメータの調整を提示する例である。図１０は、送信深度と受信ビーム本数を変化させた場合の誤差予測値をグラフ３５で示し、実測した受信ビーム本数の予測値を実線で、それ以外の予測値を一点鎖線や点線で示している。また図１１は、パラメータ毎にタブで分けて表示する例である。また、さまざまなパラメータを変更した中で、計測誤差の予測値が小さい代表的な数例を、図１２に示すように推奨送受信条件として示してもよい。

図１３〜図１６は、着目する計測領域が複数ある場合の表示例である。この場合、図１３に示すように、複数の着目する計測領域に対して算出した結果の全てまたは一部を併記して示してもよいし、例えば図１４に示すように、それらのうち最も計測誤差の予測値が小さくなりにくい結果などの代表的な結果を強調して示してもよい。さらに、図１５に示すように、計測領域ごとに、計測誤差の予測値そのものや、計測誤差の予測値が所望の水準内に収まっているか否かなどの情報を、空間分布として表示してもよい。このように分布表示することで、ユーザーは計測誤差が少ない領域（信頼性のあるデータが得られている領域）あるいは誤差の多い領域を一目で確認することができる。複数の計測領域の予測値を算出する場合には、図５のフローにおいて、ステップＳ１における着目計測領域を変更しながら、ステップＳ１からＳ６までを繰り返し（ステップＳ６０）、計測対象の複数の領域について計測領域ごとの予測値を得る。

さらに、パラメータをどのように変更しても所望の水準内に収まらない場合は、所望の水準を満たす送受信条件が無いことを示してもよい。また、図１６に示すように、所望の水準を満たさない中でも計測誤差の予測値が最も小さくなる送受信条件を併せて示してもよい。このような表示は、例えば、ユーザーが所望の水準を満たさない計測領域の近くにカーソルを置いたときにのみ表示させてもよい。

以上説明したように、本実施形態の超音波撮像装置によれば、スペックル追跡結果に含まれる誤差を予測し、且つその誤差を低減するための送受信条件をユーザーに提示することができる。これによりユーザーは、より精度の良いスペックル追跡結果が得られる送受信条件を設定することができる。また本実施形態によれば、実測した計測結果から、送受信条件と分離して非定常誤差成分（α０およびβ０）を算出することができるので、エコー信号を計測しなおすことなく、例えば、送信音圧プロファイルのみを計算し直すことにより、計測誤差の予測値が所望の水準内に収まる条件を探索することができる。このような送受信条件探索は、調整するパラメータが複数ある場合に特に有用である。

なお本実施形態では、送受信条件演算部４２が超音波撮像装置1の演算部１１内に含まれる場合を示したが、送受信条件演算部４２の機能全体あるいはその一部を図１に示す超音波信号処理装置の機能としてもよい。
また上記実施形態では、血流速度をマップで表示する場合（ＶＦＭ）を例に挙げたが、本実施形態および以下の実施形態はＶＦＭのみならず、生体内の流体速度を計測する技術であれば、適用することが可能である。

＜第２実施形態の変形例１＞
図５に示すフローでは、送受信条件と信号データを受け取るたびに、定常誤差および非定常誤差をそれぞれ算出したが、定常誤差については、予め複数の送受信条件について算出してメモリ１５等の記憶装置（記憶部）に格納しておき、記憶装置に格納された送受信条件のうち受け取った送受信条件と一致する送受信条件について予め算出された定常誤差をステップＳ２１〜Ｓ２３で算出される定常誤差としてもよい。一致するものがない場合には、それと最も近い送受信条件で算出された定常誤差を用いてもよい。
本変形例１によれば、ステップＳ２１〜Ｓ２３を簡略化することができる。

＜第３実施形態＞
第２実施形態では、送受信条件導出部４２６が導出した送受信条件調整方針をユーザーに提示するものであるが、本実施形態は超音波撮像装置が導出された送受信条件を用いて、自動調整することが特徴である。具体的には、制御部４０は、送受信条件を決定するパラメータを自動的に変更し、新たな送受信条件で発信部１２および受信部１３が動作するように制御する。

装置の構成は、図３に示す全体構成と同様である。以下、第２実施形態と異なる点を中心に、本実施形態の処理フローを、図１７を参照して説明する。なお図１７において、ステップＳ２は図５のステップＳ２１からステップＳ２３、ステップＳ３は図５のステップＳ３１からステップＳ３３を包括したステップである。
本実施形態においても、ステップＳ０からステップＳ６までは、第２実施形態の処理と基本的に同様であり、重複する説明を省略し、ステップＳ６の後のステップを説明する。

［ステップＳ６１］
送受信条件演算部４２は、ステップＳ６で導出した一つまたは複数の送受信条件を超音波診断装置１の制御部４０にフィードバックする。制御部４０は、受け取った条件（パラメータ）を送受信条件として自動設定する。例えば、送受信条件導出部４２６が図１２や図１６に示したような推奨条件を導出した場合には、その条件を設定する。またユーザーが表示された推奨条件を選択したり、予測値を示すグラフ上にユーザー指定を受け付けるＧＵＩを表示し、ユーザー選択を受け付けて、これを設定してもよい。超音波の送受信は新たに設定された送受信条件で行われる。送受信条件演算部４２は、新たな送受信条件で取得されたエコー信号は受け取り、再度、ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返す。このループを計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まるまで繰り返すことにより、計測誤差の予測値を確実に所望の誤差水準内に収めることができる。

ステップＳ０からステップＳ６１の処理フローを繰り返す場合、繰り返しループの終了条件は、基本的には計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まることであるが、ループ回数を固定したり、入力部１０によってユーザーが指定した任意の回数（以下、既定の回数と呼ぶ）としてもよい。また、既定の回数内に計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まらない場合に限り、既定の回数で計算処理を終了してもよい。このようにループ回数の上限を設けることは、計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収束していかない場合に、計算が終わらなくなることを防ぐ効果がある。

また繰り返しにおいて、送受信条件を変更する範囲やパラメータの調整範囲に制限を設けておいてもよい。制限は、装置的な制限やユーザーの好みによる制限のほか、送受信条件を変更することにより信号ノイズ比が変化する場合には、その劣化を防ぐための制限がある。

例えば、焦点の深さを深く変更した場合、一般的に信号ノイズ比は低下し、計測値はばらつく傾向にある。送受信条件演算部４２は、送受信条件（例えば焦点の深さ）が変化することによる計測のばらつき増加を評価し、所定の信号ノイズ比以上とならない送受信条件内で繰り返し演算を行う。その場合には、図１８に示すように、送受信条件演算部４２に、信号値の標準偏差等を算出する評価部４２８を追加し、評価部４２８が、送受信条件ごとのエコー信号の値の標準偏差等を算出し、計測のばらつきの指標とすることができる。予め許容できる評価値（ばらつき）を設定しておき、評価値が設定された値より低くなる送受信条件については予測値が所望の範囲内であっても、送受信条件の検索を繰り返すようにしてもよい。

さらに、各パラメータの調整範囲に制限を設けてもよい。例えば、焦点の深さや受信ビームの本数には装置性能による上限があるので、それにより調整範囲に制限を設けてもよい。また、診断に必要な最低フレームレートが決まっているのであれば、それを制限としてもよい。これらの調整範囲の制限は、装置で予め決められていてもよいし、ユーザーが設定できるようにしてもよい。

［ステップＳ７１］
判定表示画像形成部４２７は、自動調整完了をユーザーに提示する画像を形成する。提示の形式としては、例えば、単に送受信条件の自動調整が完了したことのみを表示してもよいし、図１９に示すように自動調整後の送受信条件をユーザーに提示してもよい。あるいは、単にユーザーが送受信条件を設定する画面の数値を変更するだけでもよい。最終的に到達した計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まらなかった場合には、その旨を警告として表示してもよい。

さらに評価部４２８が計測のばらつきを評価した場合には、その評価結果を予測値とともに表示してもよい。図２０に、評価結果の表示例を示す。この例では、焦点の深さを深くすることによる計測のばらつきが増加することを示している。

このように、ステップＳ７１において、最終的に到達した計測誤差の予測値をユーザーに示すことにより、自動調整によって所望の誤差水準内の計測が行われているかをユーザーが確認する助けになる。また、計測誤差の予測値が所望の誤差水準内に収まらなかったことを警告することで、計測の信頼性が低いことをユーザーが認識することができる。

本実施形態によれば、ユーザーが送受信条件を調整する手間を省く効果が得られる。また、図５のフローにＳ６０で示したように、エコー信号を取り直さず送信音圧プロファイルのみを計算し直して計測誤差の予測値を計算する場合は、予測値に本来変わる信号ノイズ比が反映されないが、本実施形態では、変更後の送受信条件でエコー信号を取り直すので、送受信条件に応じて変わる信号ノイズ比を反映して、計測誤差の予測の確からしさが向上する。したがって、エコー信号を取り直さず計測誤差の予測値を計算する場合は焦点の深さを深くするほど計測誤差の予測値が単調に小さくなるだけであるのに対し、変更後の送受信条件でエコー信号を取り直すことによって、焦点の深さを深くすることによる計測のばらつき増加を評価し、焦点の深さの深くしてよい上限を探すことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、例えば、各実施形態で説明した要素の一部を省略することや、一般的な超音波撮像装置や信号処理装置に備えられる要素を追加することも本発明に包含される。特に機能を示すブロック図に示す機能部は、便宜的なものであって、複数の機能を同一のハードウェアやソフトウェアで実現することも可能である。

１、２００・・・超音波撮像装置
１０・・・入力部
１１・・・演算部
１２・・・発信部
１３・・・受信部
１４・・・表示部
１５・・・メモリ（記憶部）
２・・・超音波探触子
２１・・・撮像範囲
３・・・生体
３０・・・心血管
３１・・・着目する計測領域
３２・・・送信焦点
３３・・・カーソル
４０・・・制御部
４１・・・信号処理部
４１１・・・Ｂモード画像形成部
４１２・・・スペックル追跡演算部
４１３・・・表示画像形成部
４２・・・送受信条件演算部
４２１・・・送信音圧プロファイル推定部
４２２・・・計測誤差算出部
４２３・・・定常誤差算出部
４２４・・・非定常誤差算出部
４２５・・・計測誤差判定部
４２６・・・送受信条件導出部
４２７・・・判定表示画像形成部
４２８・・・評価部
１００・・・超音波信号処理装置
１１０・・・計測誤差算出部
１２０・・・送受信条件導出部
１３０・・・入力装置
１５０・・・出力装置

Claims (20)

1. 検査対象に対し超音波を送信するとともに前記検査対象からの反射波である超音波信号を受信する超音波送受信部と、
   前記検査対象中の移動散乱体からの超音波信号を用いて速度情報を算出する信号処理部と、を備え、
   前記信号処理部は、前記超音波送受信部が超音波信号を受信する際の送受信条件と、前記速度情報とを用いて、前記速度情報に含まれる計測誤差を算出する誤差算出部を備えることを特徴とする超音波撮像装置。
2. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、前記送受信条件に起因する第１の誤差成分と、前記移動散乱体に起因する第２の誤差成分とをそれぞれ算出することを特徴とする超音波撮像装置。
3. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、送信音圧プロファイルを用いて前記第１の誤差成分を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
4. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、送信音圧プロファイルと受信感度プロファイルとで決まる、撮像範囲の設計値に対する実際の撮像範囲の縮小率を算出し、当該縮小率を用いて前記第１の誤差成分を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
5. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、移動散乱体の信号モデルを用いて前記第２の誤差成分を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
6. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、前記第２の誤差成分として、送信音圧プロファイルの空間微分値に比例した、非定常的な計測誤差を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
7. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、
   前記誤差算出部は、前記第２の誤差成分として、前記超音波信号から作成されるスペックル画像のピクセル間隔の２乗に比例した、非定常的な計測誤差を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
8. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
   前記信号処理部は、前記誤差算出部が算出した計測誤差をもとに、計測誤差を低減する送受信条件を導出する送受信条件導出部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。
9. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、
   前記送受信条件導出部が導出した送受信条件を、表示装置に表示させる出力部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。
10. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、
    前記送受信条件導出部が算出する送受信条件は、送信深度、アポダイゼーション、送受信回数、受信ビーム本数、フレームレート、及び、撮像範囲の大きさのいずれかを含むことを特徴とする超音波撮像装置。
11. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、
    前記誤差算出部は、前記送受信条件導出部が導出した送受信条件を用いて、計測誤差の算出を繰り返すことを特徴とする超音波撮像装置。
12. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、
    前記超音波送受信部は、前記送受信条件導出部が導出した送受信条件にて、超音波の送受信を行い、前記信号処理部は前記速度情報の算出と、前記誤差算出部による計測誤差の算出とを繰り返すことを特徴とする超音波撮像装置。
13. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
    複数の異なる送受信条件ごとに、送受信条件で決まる定常誤差成分を算出し、記憶する記憶部をさらに備え、
    前記誤差算出部は、前記記憶部に記憶された定常誤差成分のうち、前記超音波送受信部が超音波信号を送受信した際の送受信条件に最も近い送受信条件について算出された定常誤差成分と、前記信号処理部が算出した前記速度情報と、を用いて、前記計測誤差を算出することを特徴とする超音波撮像装置。
14. 請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
    前記誤差算出部は、計測誤差を算出する領域を異ならせて、計測誤差の算出を繰り返すことを特徴とする超音波撮像装置。
15. 請求項１４に記載の超音波撮像装置であって、
    前記誤差算出部は、複数の領域について算出された計測誤差の空間分布を表示装置に表示させることを特徴とする超音波撮像装置。
16. 超音波撮像装置で取得した超音波信号を処理する超音波信号処理装置であって、
    前記超音波信号を受信する際の送受信条件と、前記超音波信号から得られる移動散乱体の速度情報とを用いて、前記速度情報に含まれる計測誤差を算出する誤差算出部を備えることを特徴とする超音波信号処理装置。
17. 請求項１６に記載の超音波信号処理装置であって、
    前記誤差算出部が算出した計測誤差をもとに、計測誤差を低減する送受信条件を導出する送受信条件導出部と前記送受信導出部が導出した送受信条件を出力する出力部とをさらに備えることを特徴とする超音波信号処理装置。
18. 請求項１７に記載の超音波信号処理装置であって、
    前記誤差算出部は、算出に用いる送受信条件を異ならせて、計測誤差の算出を繰り返すことを特徴とする超音波信号処理装置。
19. 超音波撮像においてスペックル追跡によって得られる速度情報の計測誤差を予測する超音波信号処理方法であって、
    前記速度情報を取得した際の送受信条件を用いて、送受信条件に起因する第１の誤差成分を算出し、
    前記速度情報を用いて、非定常的な第２の誤差を算出し、
    前記第１の誤差成分及び前記第２の誤差成分とを合算し計測誤差とすることを特徴とする超音波信号処理方法。
20. 請求項１９に記載の超音波信号処理方法であって、
    予測した計測誤差をもとに、推奨される送受信条件を導出するステップをさらに含むことを特徴とする超音波信号処理方法。

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