JP4657106B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位についての断層像を表示する超音波診断装置に係り、特に生体組織の歪みや弾性率等の弾性画像を表示する技術に関する。

超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の生体組織の超音波反射率を計測し、一般には、その計測値を輝度とし診断部位の反射率断層像として表示するものである。近年、超音波診断装置において、計測対象部位に圧力を加えたときの生体組織の時間的な変化を撮像した時系列画像を取得し、その時系列画像の相関を取って生体組織の移動量（例えば、変位）を求め、その移動量を空間微分して生体組織の歪みを計測したり、組織状診断として生体組織の弾性率を計測したりすることが行われる。また、計測された歪み或いは弾性率の分布を弾性画像として表示することが行われている。

これらの歪みや弾性率の弾性画像は、生体組織の歪み量や弾性率に応じて赤や青、その他の色相情報を付与したカラー画像で表示される。つまり、主に生体組織の硬い部位に特定の色を付して表示させることにより、例えば腫瘍の広がりや大きさを容易に診断するようにしている。このように、カラー画像化した弾性画像をＢモード断層像と同一の画面に並べて、あるいはＢモード断層像に重ねて表示することが、例えば、特許文献１および特許文献２などに開示されている。特に、特許文献２には、弾性率に応じて赤、青またはその他の色の輝度を変えて表示することが提案されている。

しかし、特許文献２に記載の超音波診断装置では、歪みや弾性率をカラー画像化するときの色の割り当て方については、配慮されていない。一般に、温度分布などの物理量を色相を変えて分かり易く表示する場合、表示範囲の温度の最小値から最大値までを複数に区分し、各区分に対応させて赤から中間色を経て青までの色を、階調的に色相を変えて割り当てることが行われる。

ところが、弾性画像は、例えば、癌などの腫瘍を診断することを狙いとするが、癌などの腫瘍の形状および硬さは、個人、部位あるいは病状によって様々である。

したがって、一律に歪みや弾性率等の大きさに対応させて色相を固定設定すると、所定の硬さ以上の部位の大きさを診断しなくてはならない。そのため、診断に時間がかかったり、その腫瘍の境界を容易に識別できないなど、使い勝手が悪いという問題がある。特に、手術によって摘出する患部の範囲を的確に決めることができないおそれがある。

ＪＰ５−３１７３１３Ａ ＪＰ２０００−６０８５３Ａ

本発明の課題は、生体各部の歪みや弾性率等の弾性の大きさを、検査者の関心に合わせて色分け表示可能にして、使い勝手を向上させることにある。

上記の課題を解決するため、本発明の超音波診断装置は、被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子により受波された反射エコー信号に基づいて断層像を生成する断層像構成手段と、前記反射エコー信号に基づいて前記断層像に対応する部位の前記被検体の弾性に関する物理量を求め、求めた物理量に基づいて色相を付したカラー弾性画像を生成する弾性画像構成手段と、前記断層像と前記カラー弾性画像を重ねてまたは並べて画面に表示する表示手段と、前記画面に表示される前記カラー弾性画像の色相と前記物理量の値との対応関係を可変設定する入力手段とを設け、前記物理量は、生体組織の移動量より算出される歪みあるいは弾性率であり、前記弾性画像構成手段は、歪みの場合は、前記入力手段で可変設定される前記歪みの大小２つの設定値に基づいて硬い箇所と軟らかい箇所のみを抽出して前記カラー弾性画像を生成し、弾性率の場合は、前記入力手段で可変設定される前記弾性率の大小２つの設定値に基づいて弾性率の高い箇所と低い箇所のみを抽出して前記カラー弾性画像を生成することを特徴とする。

このように、中間領域部分を表示しないことにより、弾性画像の不要なデータを取り除くことができ、結果的に不要なデータ中のノイズを除去して弾性画像を表示することができる。また、検査者は各自の判断に基づいて、入力手段を介してカラー弾性画像の色相と物理量の値との対応関係を可変設定することにより、所望の歪みや弾性率等の弾性の大きさを有する生体の部位に、好みの見易い色を付けてカラー弾性画像を表示させることができる。すなわち、診断の目的に合わせて、例えば、癌などの腫瘍を診断するに際し、個人差あるいは病状によって観察したい所望の硬さを有する部位を、特定の色により表示させることができる。その結果、観察したい部位と、そうでない部位との識別が容易となり、診断を速やかに行うことができる等、使い勝手を向上させることができる。

この場合において、入力手段により設定されたカラー弾性画像の色相と物理量の大きさとの対応関係を、画面にカラーバーによって表示することが好ましい。

また、カラーバーの表示を、大小２つの設定値に基づいて付される大の設定値以上の色相と小の設定値以下の色相が異なる色相で表示され、かつ大小２つの設定値が他の異なる色相で表示されるようにすることができる。すなわち、検査者が観察したい硬さの境界領域が、カラー弾性画像上で他の領域と異なる色で表示されることから、関心のある領域を浮き出させて、癌などの腫瘍の境界を容易に識別することができ、視認性を向上できる。この場合、カラーバーの大小２つの設定値の位置は、入力手段により移動可能に形成することが好ましい。これによれば、硬さの境界領域の広がり等を、容易に観察できる。

さらに、カラー弾性画像を、物理量の設定値の大小いずれか一方の物理量を有する部位のみが設定された色相で表示させるようにすることができる。また、カラーバーは、大小２つの設定値に基づいて付される大の設定値以上の色相と小の設定値以下の色相が異なる色相で表示され、かつ大の設定値以上の領域又は小の設定値以下の領域に、大の設定値以上の色相又は小の設定値以下の色相と異なる色相の領域を設定可能に形成されてなるようにすることができる。この場合の異なる色相の領域の色相は、歪みの値あるいは弾性率の値に応じた階調を有するものとすることができる。これらによれば、関心を有する硬さの部位、あるいは柔らかさの部位のみをカラー画像化できる。

具体的には、弾性画像構成手段を、物理量の大きさに対するカラー弾性画像の色との関係が設定されてなる書き換え可能な色変換テーブルと、反射エコー信号に基づいて前記断層像に対応する部位の前記被検体の弾性に関する物理量を求める演算手段と、求めた物理量に対応する色を色変換テーブルから読み出して物理量の分布を表すカラー弾性画像を生成するカラー画像生成手段と、色変換テーブルの内容を書き換える入力手段とにより構成する。また、弾性画像構成手段は、色変換テーブルに設定された物理量の大きさに対するカラー弾性画像の色相との対応関係を示すカラーバーを画面に表示させるようにする。

本発明の一実施の形態の超音波診断装置の全体構成図である。 本発明の特徴部の詳細な構成図である。 表示画像の一例を示す図である。 実施例１の歪み分布と色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。 実施例２の弾性率分布と色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。 実施例１と実施例２による画像表示の一例を示す図である。 実施例３の色変換テーブルの色相情報とカラーバーの表示の対応を説明する図である。 実施例４のカラーバーと色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。 実施例４の画像表示の一例を示す図である。 実施例５のカラーバーと色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。 実施例６のカラーバーと色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。 実施例６の画像表示の一例を示す図である。 実施例７のカラーバーと色変換テーブルの色相情報との対応関係を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施の形態の超音波診断装置の構成をブロック図で示す。図示のように、本実施の形態の超音波診断装置は、被検体１に当接させて用いる探触子２と、探触子２を介して被検体１に時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信する送信回路３と、被検体１から発生する時系列の反射エコー信号を受信する受信回路４と、受信された反射エコーを整相加算してＲＦ信号データを時系列に生成する整相加算回路５とが設けられている。また、整相加算回路５から出力されるＲＦ信号データに基づいて被検体１の濃淡断層像例えば白黒断層像を構成する断層像構成部６と、整相加算回路５のＲＦ信号データから被検体１の生体組織の変位を計測して弾性データを求めてカラー弾性画像を構成する弾性画像構成部７とが備えられている。そして、白黒断層像とカラー弾性画像の割合を変えて合成する切替加算器８と、合成された合成画像を表示する画像表示器９が設けられている。また、図１の超音波診断装置は、操作部１７および制御部１８を介して、外部の操作者（検査者）によって適宜操作されるようになっている。なお、整相加算回路５から出力される信号をＲＦ信号フレームデータを、例えば、ＲＦ信号を複合復調したＩ，Ｑ信号の形式になった信号とすることもできる。

探触子２は、複数の振動子を配設して形成されており、電子的にビーム走査を行って被検体１に振動子を介して超音波を送受信する機能を有している。送信回路３は、探触子２を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成するとともに、送信される超音波ビームの収束点を任意の深さに設定する機能を有している。また、受信回路４は、探触子２で受信した反射エコー信号について所定のゲインで増幅してＲＦ信号を生成する。整相加算回路５は、受信回路４で増幅されたＲＦ信号を入力して位相制御し、複数の収束点についての収束した超音波ビームを形成してＲＦ信号データを生成する。また、一般に、生体組織の弾性を計測する場合、被検体１を圧迫し、その圧迫による診断部位の変位を計測して歪みや弾性率を計算して、弾性画像を生成するようにする。その圧迫動作は、例えば、探触子２で超音波送受信を行いつつ、被検体１の診断部位の体腔内に効果的に応力分布を与えるようにする。そのために、探触子２の超音波送受信面に面一に圧迫板を装着し、探触子２の超音波送受信面と圧迫板にて構成される圧迫面を被検体の体表に接触させ、圧迫面を用手法的に上下動させて被検体を圧迫（加圧または減圧）するという方法をとっている。

断層像構成部６は、信号処理部１０と白黒スキャンコンバータ１１含んで構成されている。ここで、信号処理部１０は、整相加算回路５からのＲＦ信号データを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行い断層像データを得る。また、断層像構成部６は、図示していないが、白黒スキャンコンバータ１１と信号処理部１０の断層像データをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、変換された複数の断層像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、制御コントローラを含んで構成されている。白黒スキャンコンバータ１１は、フレームメモリに格納された被検体１内の断層フレームデータを１画像として取得し、取得された断像フレームデータをテレビジョン信号に同期させて読み出すためものである。つまり、信号処理部１０から出力される反射エコー信号を用いて、運動組織を含む被検体内のＲＦ信号フレームデータを超音波周期で取得し、このＲＦ信号フレームデータを表示するために、デレビジョン方式の周期で読み出すための断層走査手段およびシステムの制御を行うための手段を備えている。

また、弾性画像構成部７は、ＲＦ信号選択部１２、変位演算部１３、歪演算部１４、弾性データ処理部１５、カラースキャンコンバータ１６を含んで構成されている。カラースキャンコンバータ１６は、制御部１８を介して操作部１７に接続されており、操作部１７から弾性画像の色合いを制御可能に構成されている。ここで、操作部１７は、キーボード、トラックボール、マウス等の操作器を備えて構成される。また、図示していないが、探触子２には圧力計が取り付けられ、探触子２を被検体１に押しつける圧力（圧迫力）を計測する圧力計測部が設けられている
ＲＦ信号選択部１２は、フレームメモリと選択部とを含んで構成されている。ＲＦ信号選択部１２は、整相加算回路５から出力される複数のＲＦ信号データをフレームメモリに格納し、格納されたＲＦ信号フレームデータ群から選択部により１組すなわち２つのＲＦ信号フレームデータを選び出すように構成されている。例えば、ＲＦ信号選択部１２は、整相加算回路５から画像のフレームレートに基づいて生成される時系列のＲＦ信号データをフレームメモリ内に順次確保する。そして、制御部１８の指令に応じて、現在確保されたＲＦ信号フレームデータ（Ｎ）を第１のデータとして選択部で選択する。これと同時に、時間的に過去に確保されたＲＦ信号フレームデータ群（Ｎ−１、Ｎ−２、Ｎ−３、…、Ｎ−Ｍ）の中から１つのＲＦ信号フレームデータ（Ｘ）を選択する。ここで、Ｎ、Ｍ、ＸはＲＦ信号フレームデータに付されたインデックス番号であり、自然数とする。

変位演算部１３は、１組のＲＦ信号フレームデータから生体組織の変位などを求めるものである。例えば、変位演算部１３は、ＲＦ信号選択部１２により選択された１組のＲＦ信号フレームデータ（Ｎ）およびＲＦ信号フレームデータ（Ｘ）について、１次元或いは２次元相関処理を行って、断層像の各点に対応する生体組織おける変位や移動ベクトルすなわち変位の方向と大きさに関する１次元又は２次元変位分布を求める。ここで、移動ベクトルの検出法としては、例えば、ＪＰ５−３１７３１３Ａに記載されたようなブロック・マッチング法とグラジェント法とがある。また、ブロックマッチング法とは、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、関心領域内のブロックに着目し、着目しているブロックに最も近似しているブロックを前のフレームから探し、これを参照して予測符号化すなわち差分により標本値を決定する処理を行う。

ここで、歪データは生体組織の移動量例えば変位を空間微分して算出できる。また、弾性率のデータは、圧力の変化を移動量の変化で除することによって計算される。まず、歪演算部１４は、変位演算部１３から出力される生体組織の移動量例えば変位を空間微分して歪データを算出する。例えば、変位演算部１３より計測された変位をΔＬ、図示しない圧力計測部により計測された圧力をΔＰとすると、歪みＳは、ΔＬを空間微分することによって算出することができるから、Ｓ＝ΔＬ／ΔＸの式で求められる。ここで、体表に与えられた圧力は、体表と圧迫機構との接触面に圧力センサーを介在させ、この圧力センサーによって直接的に計測したり、本願の出願人が先に出願した特願２００３−３００３２５号に記載されたような方法で計測することができる。また、弾性率データのヤング率Ｙｍは、Ｙｍ＝（ΔＰ）／（ΔＬ／Ｌ）の式によって算出される。このヤング率Ｙｍから断層像の各点に相当する生体組織の弾性率が求められるので、２次元の弾性画像データを連続的に得ることができる。なお、ヤング率とは、物体に加えらえた単純引張り応力と、引張りに平行に生じるひずみに対する比である。なお、歪演算部１４は、算出された弾性フレームデータに座標平面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理や、フレーム間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を施し、処理後の弾性フレームデータを歪み量として出力してもよい。

弾性データ処理部１５は、フレームメモリと画像処理部とを含んで構成されており、歪演算部１４から時系列に出力される弾性フレームデータをフレームメモリに確保し、確保されたフレームデータを制御部１８の指令に応じて画像処理部により画像処理を行うものである。

カラースキャンコンバータ１６は、弾性データ処理部１５からの弾性フレームデータを後述する色変換テーブルに従って色相情報に変換するものである。つまり、弾性フレームデータを光の３原色すなわち赤Ｒ（Ｒｅｄ）、緑Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、青Ｂ（Ｂｌｕｅ）の色コードから構成される色相情報に変換するものである。例えば、歪みが大きい弾性データを赤色コードに変換すると同時に、歪みが小さい弾性データを青色コードに変換する。なお、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの階調は２５６段階に割り付けられ、階調“２５５”は大輝度で表示すること、逆に階調“０”は全く表示されないことを意味する。

切替加算器８は、フレームメモリと、画像処理部と、画像選択部とを備えて構成されている。ここで、フレームメモリは、白黒スキャンコンバータ１１からの断層像データと、カラースキャンコンバータ１６からの弾性画像データとを格納するものである。また、画像処理部は、フレームメモリに確保された断層像データと弾性画像データを制御部１８の指令に応じて設定割合で加算して合成するものである。合成画像の各画素の輝度情報及び色相情報は、白黒断層像とカラー弾性像の各情報を設定割合で加算したものとなる。さらに、画像選択部は、フレームメモリ内の断層像データと弾性画像データおよび画像処理部の合成画像データのうちから画像表示器９に表示する画像を、制御部１８の指令に応じて選択するものである。なお、断層像と弾性画像とを合成せずに別々に表示させてもよい。

次に、このように構成される超音波診断装置の動作について説明する。超音波診断装置１は、被検体１に当接させた探触子２を介して被検体１に時間間隔をおいて送信回路３により超音波を繰り返し送信し、被検体１から発生する時系列の反射エコー信号を受信回路４により受信し、整相加算されてＲＦ信号データを生成する。そのＲＦ信号データに基づいて、断層像構成部６により濃淡断層像例えば白黒Ｂモード像が生成される。このとき、探触子２を一定方向に走査すると、一枚の断層像が得られる。一方、整相加算回路５により整相加算されたＲＦ信号データに基づいて弾性画像構成部７によりカラー弾性画像が生成される。そして、得られた白黒断層像とカラー弾性画像を切替加算器８により例えば加算して合成画像を作成する。

ここで、本実施形態に係る切替加算器８の処理の一例を説明する。以下の説明では、断層像構成部６および弾性画像構成部７に入力される断層像データを（断層像データ）ｉ，ｊ、弾性画像データを（弾性画像データ）ｉ，ｊとする。また、添え字ｉ，ｊはデータ要素の各座標を示している。このように断層像データおよび弾性画像データに輝度情報と各座標情報とを含ませることにより、それぞれの画像表示に適応させている。

まず、白黒の輝度情報を有する断層像データを色相情報に変換する。変換後の断層像データが白黒輝度情報と同じビット長であるとすると、変換された断層像データに関する色相データ、すなわち光の３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）データは次の数式１のように表される。

次に、変換された断層像データと弾性画像データを設定割合αで加算して合成する。ここで、設定割合αは、生体組織の性質などに応じて予め任意に設定されており、１＜α＜１である。この設定割合αを用いると、生成される合成画像は、数式２に示すように合成される。そして、合成された合成画像は任意に選択されて画像表示器９に表示される。

このように合成される画像について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態による断層像と弾性画像との合成画像の表示例である。白黒断層像にカラー弾性画像が重畳された画像が表示されており、切替加算器８により白黒断層像とカラー弾性画像が合成された画像が表示されている。

弾性画像取得する際には、予め白黒断層像上に弾性画像を取得する範囲を定める関心領域（ＲＯＩ）５０を設定し、ＲＯＩ５０について弾性画像を得ている。ＲＯＩ５０を設定する理由は、弾性画像取得できる部分が深度方向に限定されており、たとえ広域な部分を取得しても、大部分がノイズとなってしまう可能性が高いからである。このＲＯＩ５０は、操作部１７等からの指令により主に探触子の被検体に押す方向を中心に任意に設定できる。

ここで、本発明の特徴に係る部分について図２を用いて詳細に説明する。カラースキヤンコンバータ１６は、弾性データ処理部から出力される歪みのデータ、或いは弾性率のデータに基づいて、３原色に変換した情報を含む弾性画像データとして切替加算器８へ出力させる。カラースキヤンコンバータ１６の詳細な構成は、図２に示すように、歪みのデータ或いは弾性率のデータに基づいて３原色を割り当てる２５６階調部２０と、操作部１７の指令に基づいてカラーレンジを切替て境界部を変更する境界ライン制御部２２と、２５６階調部２０と境界ライン制御部２２から画像に適応したカラーマップを作成するカラーマッピング部２１と、カラーマッピング部２１からの画像データを切替加算器８へ出力させる画像データ出力部２４からなる。２５６階調部２０は、弾性データ処理部１５から出力される弾性フレームデータすなわち各画素対応の歪み量データを２５６段階の階調に割り振るために、一致の規則を基にして８ビット構成の信号に丸め込み、その８ビット構成（２５６段階）の階調データをカラーマッピング部２１に出力する。カラーマッピング部２１は、２５６階調部２０から出力される８ビット構成（２５６段階）の階調データを入力し、その階調データに赤、緑、青などの色相情報を、予め設定されたカラーバーに対応した色変換テーブルに従って付与する。

次に、カラー弾性画像を表示させるカラースキヤンコンバータ１６の具体的な実施例について説明する。

実施例１により、歪みをカラー表示させる場合を説明する。まず、フレーム毎に歪みデータＳをＳ＝ΔＬ／ΔＸから求め、ＲＯＩ５０内の歪みの統計処理を行う。この統計処理では、図４に示されるように、縦軸は歪み、横軸は頻度で表わされたグラフ上にＲＯＩ５０内の各座標分の歪みを分布させ、各歪みを加算し、歪みの総量を算出する。そして、（歪みの総量）／（画素数）の演算で歪みの平均値３０を算出する。この歪みの平均値３０を軸にして歪み最大値から歪み最小値までの各分数値に応じて色をそれぞれ割り当てる。具体的には、カラースキヤンコンバータ１６に備えられたメモリに格納された色相情報の色変換テーブル３１の歪みの値に対応する各テーブル座標に、それぞれ赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの色コードからなる色相情報を割り当てる。

色の割り当て方は、例えば、歪みが大きい柔らかい箇所を赤く表示させるとき、図４（ａ）に示す色変換テーブル３１の歪が大きい箇所に対応する座標に割り当てる色コードの赤Ｒを大きく設定し、緑Ｇと青Ｂを小さく設定する。これにより、色変換テーブル３１に基づいて弾性画像データを生成することにより、柔らかい箇所を赤く表示できる。逆に、歪みの小さい硬い箇所を青く表示させる時、色変換テーブル３１の歪みの小さい箇所に対応する座標に割り当てる色コードの青Ｂを大きく設定し、緑Ｇと赤Ｒを小さく設定するようにする。

例えば、ＲＯＩ５０内に広域に硬い部分が存在する場合に、その硬い領域の全体を把握したい場合は、図４の色変換テーブル３１の歪みの値に対する各座標の赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの割り振りを、青Ｂの範囲を拡張して、明確に表示されるように設定する。また、硬い箇所と柔らかい箇所の境界部３２を明確にさせるため、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒ、青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、歪みの平均値３０を中心にして、硬い箇所を青Ｂ、柔らかい部分を赤Ｒに表示させるように色変換テーブル３１の色相情報を割り当てる。この割り当てに基づいて、弾性画像データを生成して表示させることにより、図６（ａ）に示されるように、どの領域に硬い組織があるのかを広域で認識することができる。なお、図６の破線１００は弾性画像には表示されていない。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の対応関係の説明のために示したものである。また、符号１０２は、柔らかい箇所、符号１０３は硬い箇所、符号１０１は硬さの平均的な箇所を示している。

一方、ＲＯＩ５０内で柔らかい部分が存在する場合に、その柔らかい部分の全体の領域を把握したい場合は、図４（ｂ）に示されるように、色変換テーブル３１の歪が小さい箇所に対応する座標に割り当てる赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの割り振りを、赤Ｒが明確に表示されるように設定する。そして、硬い箇所と柔らかい箇所の境界部３２を明確にさせるため、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒ、青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、柔らかい箇所を赤Ｒに表示させるように赤Ｒの表示範囲を狭め、青Ｂを広い範囲で表示させるよう色変換テーブル３１を設定する。この割り当てに基づいて弾性画像データを生成して表示させることにより、図６（ｂ）に示されるように、青Ｂを広い範囲で表示させて赤Ｒの背景として利用する。これにより、抽出すべき赤Ｒを際立たせて表示させることができ、どこに柔らかい組織があるのかを容易に認識することができる。

さらに、ＲＯＩ５０内で硬い部分が存在し、その領域を把握したい場合、図４（ｃ）に示されるように、色変換テーブル３１の歪みに対する赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの割り当てを、青Ｂが際立って表示されるように可変する。まず、硬い箇所と柔らかい箇所の境界部３２を明確にさせるため、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒと青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、硬い箇所を青Ｂに表示させるよう青Ｂの表示範囲を狭め、赤Ｒを広い範囲で表示させるよう色変換テーブル３１を設定する。この割り当てに基づいて弾性画像データを生成して表示させることにより、図６（ｃ）に示されるように、赤Ｒを広い範囲で表示させて青Ｂの背景として利用し、抽出すべき青Ｂを際立たせて表示させることができ、どこに硬い組織があるのかを容易に認識することができる。

このように、本実施例によれば、境界部３２に挟まれた一方を柔らかい箇所、他方を硬い箇所とした境界部３２を動かすことにより、抽出したい大きさの歪みの部位を際立たせて表示させることができる。

実施例２により、弾性率をカラー表示させる場合を説明する。実施例１と異なる点は、歪みに代えて、弾性率を割り当てている点である。弾性率（ヤング率）Ｙｍは、Ｙｍ＝（ΔＰ）／（ΔＬ／Ｌ）という式によって算出される。カラースキヤンコンバータ１６に備えられた色変換テーブル３１には、図５に示されるように、弾性率演算値の範囲を複数に区分し、各区分に対して予め赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの色コードが設定される。そして、入力される弾性率の演算値に対応する色相情報を色変換テーブル３１から読み出して弾性画像データを生成する。

ここで、例えば、ＲＯＩ５０内で弾性率を広域に把握したい場合は、図５（ａ）に示されるように、実施例１と同様に、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒと青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、弾性率の平均値付近を中心にして弾性率の低い箇所を青Ｂ、弾性率の高い箇所を赤Ｒに表示させるように色変換テーブル３１を設定する。この割り当てに基づいて弾性画像データを生成して表示させる。この表示により、どの領域に弾性率が高い、或いは低い組織があるのかを広域で認識することができる。

また、例えば、ＲＯＩ５０内で弾性率が高い領域を把握したい場合は、図５（ｂ）に示されるように、実施例１と同様に、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒと青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、弾性率の高い付近を中心にして弾性率の低い箇所を青Ｂ、弾性率の高い箇所を赤Ｒに表示させるように色変換テーブル３１を設定する。この割り当てに基づいて弾性画像データを生成して表示させる。この表示により、どの領域に弾性率が高い組織があるのかを認識することができる。

また、例えば、ＲＯＩ５０内で弾性率が低い領域を把握したい場合は、図５（ｃ）に示されるように、実施例１と同様に、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して赤Ｒと青Ｂの境界部３２を緑Ｇに設定する。また、弾性率の低い付近を中心にして弾性率の低い箇所を青Ｂ、弾性率の高い箇所を赤Ｒに表示させるように色変換テーブル３１を設定する。この割り当てに基づいて弾性画像データを生成して表示させる。この表示により、どの領域に弾性率が低い組織があるのかを認識することができる。

このように、実施例２によれば、境界部３２に挟まれた一方を弾性率が高い箇所、弾性率が低い箇所とし、その境界部３２を動かすことにより、抽出したい弾性率の部位を際立たせて表示させることができる。

実施例３により、歪み或いは弾性率の所望の部位のみを表示させたい場合を図７を用いて説明する。実施例１、２と異なる点は、中間領域部分３３を表示しないように色変換テーブル３１の色相情報の割り当てを変えたところにある。操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して、色変換テーブル３１の色相情報を変更設定することにより、歪みの場合は硬い箇所と柔らかい箇所のみを抽出し、弾性率の場合は弾性率の高い値と低い値のみを抽出して表示させることができる。このように、中間領域部分を表示しないことにより、弾性画像の不要なデータを取り除くことができ、結果的に不要なデータ中のノイズを除去して弾性画像を表示することができる。なお、操作部１７を操作して境界部３２を任意に上下させ、また表示範囲を広げてもよい。また、歪みの場合は硬い箇所と柔らかい箇所のどちらか一方、弾性率の場合は弾性率の高い値と低い値のどちらか一方のみを表示させるようにしてもよい。

上述した各実施例において、歪み量に基づいて赤Ｒを柔らかい箇所、青Ｂを硬い箇所として表示させたが、その色にとらわれず、何色で表示してもよいことは言うまでもない。これは弾性率に関しても同様である。具体的に、２５６階調部２０により色の濃度を任意に設定したり、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂを組み合わせた複合色、例えば黒や黄色やピンク等に置き換え、検査者が容易に柔らかい箇所或いは硬い箇所を認識しやすいような色を表示させるようにしてもよい。

また、同様に、境界部３２も緑Ｇのみでなく、赤Ｒと青Ｂの中間色や、赤Ｒと緑Ｇと青Ｂの組み合わせた複合色に置き換えて表示さるようにしてもよい。さらに、例えば硬い箇所と柔らかい箇所の色がそれぞれ互いに異なる色である場合、境界が明確であるため、境界部３２を特に表示させず、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して色の切り替わりを制御させてもよい。

図８に、実施例４の階調データと色相情報との関係を示すカラーバー４１と、カラーバー４１に対する色相情報の色変換テーブル４２を示す。実施例１〜３と異なる点は、歪や弾性率の大きさを赤Ｒと青Ｂの２色で表すことに代えて、赤Ｒと緑Ｇと青Ｂの３色で色付けしていることにある。また、本実施例では、歪や弾性率の大きさの境界部を表示するようにしていない点にある。

すなわち、図８に示すように、色変換テーブル４２の階調データにおいて、例えば、歪みが大きく計測された軟らかい領域については、赤Ｒの色コードに、逆に歪みが小さく計測された硬い領域については、青Ｂの色コードに、歪みがほぼ中間の領域については、緑Ｇの色コードにそれぞれ変換されるように色相情報が割り振られている。したがって、赤Ｒの色コードと緑Ｇの色コードの間は黄色Ｙｅ（Ｙｅｌｌｏｗ）に変換され、緑Ｇの色コードと青Ｂの色コードの間はシアン色Ｃｙ（Ｃｙａｎｏｇｅｎ）に変換され、各色の境界付近は段階的に色相が変化するようになっている。しかし、図８の色変換テーブル４２には、カラーバー４１の代表的な色コードのみが示してある。したがって、実際には、各色の境界付近では段階的に変化するような色コードが割り振られている。

切替加算器８は、白黒スキャンコンバータ１１からの白黒の断層像データとカラースキャンコンバータ１６からのカラーの弾性画像データとを入力し、両画像を加算または切り替える。ここで、切替加算器８は、白黒の断層像データだけ、またはカラーの弾性画像データだけを出力したり、あるいは両画像データを加算合成して出力したり、種々切り替え可能になっている。この実施例に係る切替加算器８は、両画像データを加算合成する場合に、カラーの弾性画像データを所定の透明度で白黒のＢモード断層像に重ねて画像表示器９に表示できるようになっている。

図９は、この実施例に係る超音波診断装置の画像表示器９の表示例を示す図である。図９には、透明度が“０”の場合の弾性画像が表示されている。図において、表示画像のほぼ中央付近に表示されている長方形状をした灰色部分（周囲よりも薄い灰色部分）が関心領域ＲＯＩである。この長方形状の関心領域内に存在する円形状の濃い灰色部分が生体組織としての硬い箇所であり、これ以外の薄い灰色部分は比較的軟らかい箇所である。長方形状の関心領域は、実際にはカラーで表示されている。図では白黒表示しているので、分かりにくくなっているが、この関心領域の薄い灰色部分は緑色であり、円形状の濃い灰色部分は全体的に青色である。なお、図９において、点線の円で囲まれた領域の濃い灰色部分は赤色であり、それ以外の濃い灰色部分は青色である。これらの場合、赤色が生体組織の軟らかい部分を示し、青色が硬い部分を示し、緑色がその中間の硬さを示している
このように、関心領域内の歪み弾性画像をその硬さに応じてカラー表示することによって、生体組織の硬さなどを容易に視認することが可能となる。特に、本実施例では、操作部１７を介してカラースキャンコンバータ１６のカラーマッピング部２０の色変換テーブル４２の色相情報を任意に変更可能にしている。したがって、検査者は、診断の狙いに合わせて、色変換テーブル４２の色相情報を可変設定することにより、例えば、所定の硬さ以上の部分を青色で表示させるように、カラー化を調整することができる。その結果、視認性が向上し、使い勝手がよくなる。

つまり、従来は、色変換テーブル４２の色相情報が歪みや弾性率等の大きさに対応させて一律に固定されていたから、所定の硬さ以上の部位の大きさを診断したり、その広がりを診断する場合、所定の硬さ以上の部位を直感的に判断できない。これに対して、本実施例によれば、検査者が色変換テーブル４２の色相情報を自由に変更できるから、所定の硬さ以上の部位や、その広がりを容易に診断することができる。

また、図９において、弾性画像の右側側面には、弾性画像の硬さを示すカラーバー４１が表示されている。このカラーバー４１は、図８に示したものと同じである。図９では白黒で表わされているが、実際の表示画面では図８の色変換テーブル４２に示すような色相情報に対応してカラー化されて表示されている。また、このカラーバー４１の上下には、色と硬さの割り振りを認識し易いように「Ｓｏｆｔ」と「Ｈａｒｄ」の文字が表示されている。このように表示されるのは、カラーバー４１が歪みの大きさ、即ち組織の硬さや軟らかさに対応する場合だからである。したがって、変位量に対応するときには、距離を示す文字が表示され、弾性率に対応するときにはその単位を示す文字が表示されるようになっており、その割り振りの関係を容易に認識することができるようになっている。

図１０に、カラーバーと色変換テーブルの実施例５を示す。本実施例のカラーバー４１は、硬い部分の境界を詳しく観察するための色相情報の設定例である。すなわち、硬い部分の境界付近である図８の青Ｂの色コードとシアンＣｙの色コードとの中間付近に、周囲の色相に対して色調が異なる色相を設定することにより、その中間付近を容易に識別可能にした例である。また、その中間付近の色相が階調的に変化するようにすることができる。例えば、図１０に示すように、マジェンタＭｇ（Ｍａｇｅｎｔａ）色を階調的に変化させた部分を割り当てる。これらのカラーバー４１の色相情報の設定は、操作部１７を介して色変換テーブル４２の色コード（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を割り振ることにより行う。図では、マジェンタＭｇの色コードが階調的に変化するように、色コードとしてＭａｇｅｎｔａ：（２５５，０，２５５），Ｖｉｏｌｅｔ：（２３８，１３０，２３８），Ｐｌｕｍ：（２２１，１６０，２２１）などのように階調的に色が変化するような色コードが割り振られている。このカラーバー４１も図８のものと同じように、各色の境界付近は段階的に色相が変化するようになっているが、図１０では、カラーバー４１の右隣に示した色変換テーブル４２は、代表的な色コードのみが示してある。したがって、実際には、各色の境界付近では段階的に変化するような色コードが割り振られることになる。

実施例５では、各色の境界付近で段階的に変化するような色コードを割り振る例を示したが、これに限られないことは言うまでもない。すなわち、図１１に示す実施例６のように、カラーバー４１は、関心のある硬さ（あるいは、軟らかさ）の領域だけを浮き出させるために、図８のカラーバー４１に対して、所望の硬さに対応する領域を、例えばピンク（Ｐｉｎｋ）の色コードなどで上塗りして、その部分の弾性画像だけをピンク色で表示するようにしている。この色相情報の設定は、操作部１７を介して色変換テーブル４２の色コード（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を割り振ることにより行う。

ここで、図１０又は図１１の実施例のように上塗りしたカラーコードの領域は、操作部１７から境界ライン制御部２２に指令を入力して色変換テーブル４２を可変設定することにより、伸縮自在、移動自由であり、カラーの設定も任意である。これによって、詳しく観察したい所望の硬さを有する領域を自分の好みの色で表示したり、さらに階調的に表示することが可能となり、視認性が向上する。なお、このように部分的に色の異なる領域は一つでもよいし、複数設けてもよい。

カラーバー４１と色変換テーブル４２のさらに他の実施例を図１２および図１３に示す。この実施例のカラーバー４１は、２５６段階の階調の一部分に色相情報を割り振ったものである。図１３は、図１２のカラーバー４１の詳細および色変換テーブル４２を示す図である。この実施例に係るカラーバー４１は、例えば、所望の硬い部分だけに色相情報を付与し、それ以外の領域には空（Ｎｕｌｌ）データが格納され、色相情報を付与しないように、操作部１７から色変換テーブル４２を変更したものである。このように、関心の高い部分を詳細に表示するために、図８に示したカラーバー４１を圧縮し、関心の高い硬さの部分だけに色相情報を割り振るようにしたものである。空（Ｎｕｌｌ）データの割り振られた箇所は、透明度１００パーセントの弾性画像となる。なお、図１０または図１１のようなカラーバー４１を圧縮してもよいし、単色を割り振るようにしてもよい。これによって、詳しく観察したい領域のみに色相情報を付与することができるので、視認性の向上を図ることができる。

以上説明した各実施例では、弾性色相フレームデータの成分として、ＲＧＢの信号形式を用いて説明したが、本発明はこの例に限らず、他の信号形式（例えばＹＵＶなど）にて色相情報を付与する方法にて実現してもよい。

以上説明した各実施例によれば、歪み或いは弾性率に応じて色変換テーブル３１、４１の赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの色コードの割り当てを任意に可変することにより、柔らかい箇所、硬い箇所、弾性率の高低などの生体組織に係る弾性情報を、検査者の意思に応じて認識しやすいように表示させることができる。

Claims (9)

1. 被検体との間で超音波を送受する超音波探触子と、該超音波探触子により受波された反射エコー信号に基づいて断層像を生成する断層像構成手段と、前記反射エコー信号に基づいて前記断層像に対応する部位の前記被検体の弾性に関する物理量を求め、求めた物理量に基づいて色相を付したカラー弾性画像を生成する弾性画像構成手段と、前記断層像と前記カラー弾性画像を重ねてまたは並べて画面に表示する表示手段と、前記画面に表示される前記カラー弾性画像の色相と前記物理量の値との対応関係を可変設定する入力手段とを設け、
   前記物理量は、生体組織の移動量より算出される歪みあるいは弾性率であり、
   前記弾性画像構成手段は、歪みの場合は、前記入力手段で可変設定される前記歪みの大小２つの設定値に基づいて硬い箇所と軟らかい箇所のみを抽出して前記カラー弾性画像を生成し、弾性率の場合は、前記入力手段で可変設定される前記弾性率の大小２つの設定値に基づいて弾性率の高い箇所と低い箇所のみを抽出して前記カラー弾性画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記弾性画像構成手段は、前記大小２つの設定値に基づいて抽出した箇所以外の箇所に色相を付さないことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記入力手段により設定された前記カラー弾性画像の色相と前記歪みの値あるいは前記弾性率の値の対応関係は、前記画面にカラーバーによって表示され、
   前記カラーバーは、前記大小２つの設定値に基づいて付される大の設定値以上の色相と小の設定値以下の色相が異なる色相で表示され、かつ前記大小２つの設定値が他の異なる色相で表示されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記カラーバーの前記大小２つの設定値の位置は、前記入力手段により移動可能に形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記入力手段により設定された前記カラー弾性画像の色相と前記歪みの値あるいは前記弾性率の値の対応関係は、前記画面にカラーバーによって表示され、
   前記カラーバーは、前記大小２つの設定値に基づいて付される大の設定値以上の色相と小の設定値以下の色相が異なる色相で表示され、かつ前記大の設定値以上の領域又は前記小の設定値以下の領域に、前記大の設定値以上の色相又は小の設定値以下の色相と異なる色相の領域を設定可能に形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
6. 前記異なる色相の領域の色相は、前記歪みの値あるいは前記弾性率の値に応じた階調を有することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記弾性画像構成手段は、前記歪みの値あるいは前記弾性率の値に対する前記カラー弾性画像の色相との関係が設定されてなる書き換え可能な色変換テーブルと、前記反射エコー信号に基づいて前記断層像に対応する部位の前記被検体の弾性に関する前記歪みの値あるいは前記弾性率の値を求める演算手段と、該求めた前記歪みの値あるいは前記弾性率の値に対応する色相を前記変換テーブルから読み出して前記歪みの値あるいは前記弾性率の値の分布を表すカラー弾性画像を生成するカラー画像生成手段とを有し、前記色変換テーブルは前記入力手段から入力される前記指令に基づいて書き換えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
8. 前記弾性画像構成手段は、前記色変換テーブルに設定された前記歪みの値あるいは前記弾性率の値に対する前記カラー弾性画像の色相との対応関係を示すカラーバーを前記表示手段の前記画面に表示させることを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記カラーバーの周辺には、前記カラー弾性画像の前記歪みの値あるいは前記弾性率の値の割り振りを示す文字が表示されることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。

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