JP5638190B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示することができる超音波診断装置に関する。

通常のＢモード画像上に、生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を重畳して表示する超音波診断装置が、例えば特許文献１などに開示されている。この種の超音波診断装置において、弾性画像は以下のようにして作成される。先ず、被検体に超音波プローブを当接した状態でプローブによる圧迫とその弛緩を繰り返しながら超音波を送信して得られた同一音線上における時間的に異なるエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って相関係数を算出し、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する。そして、算出された弾性に関する物理量に基づいて、生体組織の弾性をカラーで画像化する。
特開２００７−２８２９３２号公報

ところで、エコー信号に基づいて算出された弾性に関する物理量が、実際の生体組織の弾性を正確に反映したものになっていない場合がある。例えば、弾性画像が表示される領域の中には、Ｂモード画像において暗く表示されデータが欠落しているように見える部分、すなわち被検体に送信された超音波の反射がなく、エコー信号の振幅がないような部分が含まれている場合もある。このような部分のエコー信号に基づいて算出された弾性に関する物理量は、実際の生体組織の弾性を正確に反映したものになっていない。また、エコー信号にノイズが混入している場合もある。このノイズの部分に基づいて算出された弾性に関する物理量も、実際の生体組織の弾性を正確に反映したものになっていない。

このように、得られたエコー信号の信頼度が低い場合、エコー信号に基づいて算出される弾性に関する物理量は実際の生体組織の弾性を正確に反映したものになっていないため、得られる弾性画像は、実際の生体組織の弾性が正確に反映されない画像になってしまう。また、このように実際の生体組織の弾性が正確に反映されない画像が表示されると、同一部分について全く異なる画像になったりしてちらついた画像になり、安定した画像が得られない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、実際の生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像を安定して表示させることができる超音波診断装置を提供することである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、第１の観点の発明は、被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する表示手段と、被検体に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、該物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量に基づいて、弾性画像フレームデータを作成する弾性画像フレームデータ作成手段と、エコー信号の信頼度に基づいて重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と、前記重み付け係数が乗算された時間的に異なる複数の弾性画像フレームデータを加算処理して前記表示手段に表示される弾性画像を作成する表示弾性画像作成手段と、を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

第２の観点の発明は、第１の観点の発明において、エコー信号の信頼度は、前記物理量算出手段により、実際の生体組織の弾性に応じた物理量をどれくらい正確に算出できるエコー信号であるかという観点から決定されるものであることを特徴とする超音波診断装置である。

第３の観点の発明は、第１又は２の観点の発明において、重み付け係数は、フレーム単位で設定されることを特徴とする超音波診断装置である。

第４の観点の発明は、第１〜３のいずれか一の観点の発明において、重み付け係数は、弾性画像フレームデータの画素単位で設定されることを特徴とする超音波診断装置である。

第５の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、前記重み付け係数設定手段は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って算出された相関係数を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定することを特徴とする超音波診断装置である。

第６の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、前記重み付け係数設定手段は、前記物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量の統計分布に基づいて決定される各部の弾性に関する物理量の評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定することを特徴とする超音波診断装置である。

第７の観点の発明は、第１〜４のいずれか一の観点の発明において、前記重み付け係数設定手段は、エコー信号の振幅の評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定することを特徴とする超音波診断装置である。

第８の観点の発明は、第１〜７のいずれか一の観点の発明において、前記物理量算出手段は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って、生体組織における各部の弾性に関する物理量の算出を行うことを特徴とする超音波診断装置である。

第９の観点の発明は、第１〜８のいずれか一の観点の発明において、生体組織の弾性に関する物理量は、生体組織の変位、歪み又は弾性率のいずれかであることを特徴とする超音波診断装置である。

本発明によれば、時間的に異なる複数の弾性画像フレームデータについて、エコー信号の信頼度に基づいて設定された重み付け係数が乗算されてそれぞれが加算され、前記表示手段に表示される弾性画像が作成される。これにより、得られる弾性画像において、実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像フレームデータを強調することができ、この結果、実際の生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像を安定して表示させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について説明する。図１は、本発明に係る超音波診断装置の第一実施形態の構成を示すブロック図、図２は、図１に示す超音波診断装置におけるカラー弾性画像処理部の構成を示すブロック図、図３は、重み付け係数設定直線を示す図である。

図１に示す超音波診断装置１は、超音波の送受信を行う超音波プローブ２と、この超音波プローブ２を駆動させてスキャン面を走査し、また前記超音波プローブ２で得られたエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行う送受信部３とを備えている。さらに、前記超音波診断装置１は、エコー処理部４、Ｂモード画像処理部５、カラー弾性画像処理部６を備え、また前記Ｂモード画像処理部５からのＢモード画像及び前記カラー弾性画像処理部６からの弾性画像を合成する合成部７と、この合成部７で合成された画像を表示する表示部８とを備える。また、図示しないが、前記超音波診断装置１は、さらに装置各部を制御する制御部と、操作者が指示を入力する操作部とを備える。

前記エコー処理部４は、前記送受信部３からの音線毎のエコー信号に対し、対数圧縮、包絡線検波等の信号処理を行ってＢモード画像データを作成する。そして、このＢモード画像データは、前記Ｂモード画像処理部５のデジタルスキャンコンバータ（図示省略）で走査変換され、Ｂモード画像が作成される。

前記カラー弾性画像処理部６は、図２に示すように、変位算出部６１、弾性画像フレームデータ作成部６２、表示弾性画像作成部６３、フレームメモリ６４、重み付け係数設定部６５を有している。

前記変位算出部６１は、前記送受信部３からの音線毎のエコー信号に基づいて生体組織における各部の弾性に関する物理量として、生体組織における各部の変形による変位を算出する。具体的には、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って各部の変位を算出する。そして、算出された変位に基づいて弾性画像が作成される。一つの相関ウィンドウにおいて算出された変位からは、一画素分の弾性画像が得られる。前記変位算出部６１は、本発明における物理量手段の実施の形態の一例である。

ちなみに、生体組織の変形による変位は、超音波送受信時に前記プローブ２によって生体組織に圧迫を加えたときに生じる変位又は圧迫状態から前記プローブ２を弛緩したときに生じる変位である。

前記弾性画像フレームデータ作成部６２は、前記変位算出部６１で算出された変位に基づいて、弾性画像フレームデータを作成する。具体的に説明すると、前記弾性画像フレームデータ作成部６２は、先ず弾性画像を表示させる領域における各部の変位の平均値を算出する。前記弾性画像フレームデータ作成部６２は、本発明における弾性画像フレームデータ作成手段の実施の形態の一例である。

ちなみに、弾性画像を表示させる領域は、前記表示部８に表示される画像の全体であってもよいし、前記表示部８に表示される画像の一部、すなわちＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）であってもよい。

次に、前記弾性画像フレームデータ作成部６２は、算出された平均値を基準にして弾性画像フレームデータを作成する。具体的には、平均値を基準にして変位の最大値と最小値を任意に設定し、最大値と最小値の間を２５６階調に分割して、各部分の変位の値を対応する階調に割り当てる。そして、各階調に、赤、緑、青の色コードからなる色相情報を割り当てて、各部分の変位の値に色相情報を割り当てることにより、弾性画像フレームデータを作成する。例えば、平均値よりも変位量が大きい部分には赤を割り当て、また平均値よりも変位量が小さい部分には青を割り当てる。これにより、前記表示部８に表示される弾性画像は、生体組織の軟らかい部分は赤く表示され、硬い部分は青く表示された画像になる。

前記表示弾性画像作成部６３は、第一乗算器６３１、第二乗算器６３２、加算器６３３を有する。前記第一乗算器６３１は、前記弾性画像フレームデータ作成部６２からの弾性画像フレームデータＦＤ１に所定の重み付け係数ｋ１を乗算する。また、第二乗算器６３２は、前記フレームメモリ６４に保存された一フレーム前の弾性画像フレームデータＦＤ０に所定の重み付け係数ｋ０を乗算する。そして、前記加算器６３３は、重み付け係数ｋ１が乗算された弾性画像フレームデータＦＤ１と重み付け係数ｋ０が乗算された弾性画像フレームデータＦＤ０とを加算することにより、前記表示部８に表示される弾性画像データを作成する。前記表示弾性画像作成部６３は、本発明における表示弾性画像作成手段の実施の形態の一例である。

ここで、重み付け係数ｋ１，ｋ０について説明する。重み付け係数ｋ１，ｋ０は、前記重み付け係数設定部６５によって設定される。重み付け係数ｋ１，ｋ０は、フレーム単位で設定されてもよく、また画素単位で設定されてもよい。すなわち、重み付け係数ｋ１，ｋ０は、一フレームの弾性画像フレームデータＦＤ１，ＦＤ０全体につき、一つずつ設定されてもよく、また弾性画像フレームデータＦＤ１，ＦＤ０における一画素につき一つ設定されてもよい。

より詳細に重み付け係数ｋ１，ｋ０の設定について説明すると、前記重み付け係数設定部６５は、エコー信号の信頼度に基づいて重み付け係数ｋ１，ｋ０を設定する。エコー信号の信頼度は、生体組織の弾性に応じた変位をどれくらい正確に算出できるエコー信号であるかという観点から決定される。

本例では、前記重み付け係数設定部６５は、エコー信号の信頼度として、前記変位算出部６１において相関処理を行う際に算出される相関係数（０以上１以下）を用いて重み付け係数ｋ１，ｋ０を設定する。より具体的に説明すると、前記重み付け係数設定部６５は、前記変位算出部６１から入力される相関係数を用いて、先ず重み付け係数ｋ１を設定する。この相関係数は、弾性画像フレームデータＦＤ１を作成するためのエコー信号について相関処理を行って得られたものである。次に、前記重み付け係数設定部６５は、重み付け係数ｋ０を、ｋ０＝１−ｋ１の式に基づいて算出する。

重み付け係数ｋ１の設定について説明する。重み付け係数ｋ１，ｋ０を、一フレームの弾性画像フレームデータＦＤ１，ＦＤ０全体につき、一つずつ設定する場合、すなわちフレーム単位で重み付け係数ｋ１，ｋ０を設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、相関ウィンドウ毎に算出された相関係数について、一フレーム全体における平均値を算出する。そして、前記重み付け係数設定部６５は、算出された平均値に応じた重み付け係数ｋ１を設定する。具体的には、相関係数が大きくなるほど、より正確な変位を算出することができ、実際の生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像フレームデータを得ることができるため、前記重み付け係数設定部６５は、相関係数の平均値が大きいほど重み付け係数ｋ１を大きくし、一方で相関係数の平均値が小さいほど重み付け係数ｋ１を小さくする。これにより、生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像フレームデータＦＤ１についてはより大きな重み付けがされ、前記表示部８に表示される弾性画像において強調されることになる。

ここで、前記重み付け係数設定部６５は、相関係数（ここではその平均値）と設定すべき重み付け係数との関係を定めたグラフ、すなわち重み付け係数設定直線を用いて重み付け係数ｋ１を設定してもよい。この重み付け係数設定直線を用いて重み付け係数ｋ１を設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、例えば図３に示すように、傾きが異なる重み付け係数設定直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の中から適宜選択されたものを用いて、重み付け係数ｋ１を設定してもよい。重み付け係数設定直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の選択は、例えば操作者が前記操作部（図示省略）から行う。このように、傾きが異なる複数の重み付け係数設定直線の中から選択することで、新たに作成された弾性画像フレームデータＦＤ１の重みを調節することができる。ちなみに、重み付け係数設定直線の傾きが大きくなるほど、同じ相関係数であっても重み付け係数ｋ１が大きくなって弾性画像フレームデータＦＤ１の重みが大きくなり、一方で傾きが小さくなるほど、同じ相関係数であっても重み付け係数ｋ１が小さくなって弾性画像フレームデータＦＤ１の重みが小さくなる。

ちなみに、重み付け係数ｋ１を設定する際に用いるグラフ（相関係数と設定すべき重み付け係数との関係を定めたグラフ）は、直線に限られるものではなく曲線も含まれる。

また、重み付け係数ｋ１，ｋ０を、弾性画像フレームデータＦＤ１，ＦＤ０における一画素につき一つ設定する場合、すなわち画素単位で重み付け係数ｋ１，ｋ０を設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、相関ウィンドウ毎に算出された相関係数に応じた重み付け係数を、対応する画素について設定する。すなわち、画素数をｍとすると、前記重み付け係数設定部６５は、一フレームにつき画素数ｍ分の重み付け係数ｋ１_１〜ｋ１_ｍ及びｋ０_１〜ｋ０_ｍを設定する。具体的には、弾性画像フレームデータＦＤ１を作成するためのエコー信号において各相関ウィンドウについて算出された相関係数に応じて、弾性画像フレームデータＦＤ１における各相関ウィンドウに対応するそれぞれの画素について重み付け係数ｋ１_ｎ（ｎ＝１〜ｍ）を設定する。そして、弾性画像フレームデータＦＤ０の各画素について、これら各画素と同一画素位置にあたる弾性画像フレームデータＦＤ１の画素に設定された重み付け係数ｋ１_ｎから重み付け係数ｋ０_ｎを設定する（すなわち、ｋ０_１＝１−ｋ１_１，・・・，ｋ０_ｍ＝１−ｋ１_ｍ）。

なお、画素単位で重み付け係数ｋ１，ｋ０を設定する場合においても、フレーム単位で設定する場合と同様に、相関係数と設定すべき重み付け係数との関係を定めたグラフを用いた設定を行ってもよい。

前記加算器６３３からの弾性画像データは、前記合成部７へ出力されるとともに、前記フレームメモリ６４に保存される。このフレームメモリ６４に保存された弾性画像データは、次のフレームの弾性画像フレームデータＦＤ１と加算される弾性画像フレームデータＦＤ０となる。

前記合成部７へ出力された弾性画像データは、前記Ｂモード画像処理部５からのＢモード画像データと合成され、合成画像は前記表示部８へ出力される。これにより、白黒のＢモード画像にカラーの弾性画像が重畳された超音波画像が前記表示部８に表示される。前記表示部８は本発明における表示手段の実施の形態の一例である。

本例の超音波診断装置１によれば、前記弾性画像フレームデータ作成部６２からの弾性画像フレームデータＦＤ１と、これよりも一フレーム前の前記フレームメモリ６４に記憶された弾性画像フレームデータＦＤ０とが前記加算器６３３で加算され、前記表示部８に表示される弾性画像が作成される。前記加算器６３３で加算される弾性画像フレームデータＦＤ１には、この弾性画像フレームデータＦＤ１を作成するためのエコー信号の信頼度（本例では相関係数）に応じて設定された重み付け係数ｋ１が乗算される。また、弾性画像フレームデータＦＤ１と加算される弾性画像フレームデータＦＤ０には、重み付け係数ｋ１から算出される重み付け係数ｋ０が乗算される。このように、新たに得られた弾性画像フレームデータＦＤ１と、一フレーム前の弾性画像フレームデータＦＤ０とを、弾性画像フレームデータＦＤ１を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて重み付け加算して弾性画像を作成することにより、実際の生体組織の弾性を正確に反映した弾性画像フレームデータを強調することができるので、実際の生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像を安定して表示させることができる。

次に、第一実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。第一変形例では、前記変位算出部６１によって算出された各部の変位の統計分布に基づいて決定される各部の変位の評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定してもよい。具体的には、前記重み付け係数設定部６５は、先ず前記変位算出部６１によって算出された各部の変位の一フレーム分の統計分布を求める。そして、この統計分布に基づいて、各部の変位についてエラーか否かを判定することによって各部の変位の評価を行う。例えば、前記重み付け係数設定部６５は、算出された変位の値が、正規分布における９５％に含まれない場合をエラーとする。ちなみに、変位は画素毎に算出されるため、エラーについても画素毎に判定される。

重み付け係数ｋ１，ｋ０をフレーム単位で設定する場合には、弾性画像フレームデータＦＤ１の中でエラーになった画素の割合に応じて、重み付け係数ｋ１を設定する。具体的には、エラーの割合が大きくなるほど、重み付け係数ｋ１を小さくし、一方でエラーの割合が小さくなるほど、重み付け係数ｋ１を大きくする。そして、このようにしてｋ１が設定されると、ｋ０＝１−ｋ１の式に基づいてｋ０を設定する。

一方、重み付け係数ｋ１，ｋ０を画素単位で設定する場合には、以下のようにして設定する。すなわち、弾性画像フレームデータＦＤ１の中で非エラーの画素について、任意の重み付け係数ｋ１を設定し、エラーになった画素については、非エラーの画素に比べて低い重み付け係数ｋ１を設定する。また、例えば各部の変位の正規分布に応じてエラーの度合いを複数段階設定しておき、エラーの度合いが強くなるにつれて重み付け係数ｋ１が小さくなるような設定をしてもよい。そして、このようにしてｋ１が設定されると、対応する画素について上記と同様にｋ０＝１−ｋ１の式に基づいてｋ０を設定する。

次に、第二変形例について説明する。第二変形例では、エコー信号の振幅の評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定してもよい。具体的に説明すると、先ず、前記変位算出部６１は、各相関ウィンドウについて、エコー信号の振幅がゼロであるか否か判断し、判断結果を前記重み付け係数設定部６５へ出力する。そして、前記重み付け係数設定部６５は、前記変位算出部６１からの判断結果を受けて、エコー信号の振幅がゼロである部分をエラーとし、それ以外の部分を非エラーとすることによってエコー信号の振幅の評価を行う。ちなみに、各相関ウィンドウは各画素に対応するため、本例でも各画素毎にエラーの判定が行われる。

この第二変形例では、重み付け係数ｋ１，ｋ０をフレーム単位で設定する場合には、第一変形例と同様に、エラーの割合に応じて重み付け係数ｋ１を設定し、ｋ０＝１−ｋ１の式に基づいてｋ０を設定する。一方、重み付け係数ｋ１，ｋ０を画素単位で設定する場合も、第一変形例と同様に、非エラーの画素について任意の重み付け係数を設定し、またエラーになった画素について非エラーの画素に比べて低い重み付け係数ｋ１を設定する。そして、対応する画素についてｋ０＝１−ｋ１の式に基づいてｋ０を設定する。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。図４は、第二実施形態における超音波診断装置のカラー弾性画像処理部の構成を示すブロック図である。以下、第一実施形態との相違点のみ説明する。

本例においては、前記カラー弾性画像処理部６は、前記弾性画像フレームデータ作成部６２と前記表示弾性画像作成部６３との間に、第一フレームメモリ６４ａ、第二フレームメモリ６４ｂ、第三フレームメモリ６４ｃ及び第四フレームメモリ６４ｄを有している。また、前記表示弾性画像作成部６３は、第一乗算器６３５ａ、第二乗算器６３５ｂ、第三乗算器６３５ｃ、第四乗算器６３５ｄを有し、各乗算器６３５ａ〜６３５ｄからの出力が、前記加算器６３３で加算される。

このように構成される前記カラー弾性画像処理部６では、直近の４つの弾性画像フレームデータに基づいて、前記表示部８に表示される弾性画像が作成される。以下、具体的に説明する。

前記弾性画像フレームデータ作成部６２で作成された弾性画像フレームデータは、先ず第一フレームメモリ６４ａに記憶され、次のフレームの弾性画像フレームデータは、第二フレームメモリ６４ｂに記憶される。次いで、第三フレームメモリ６４ｃ、第四フレームメモリ６４ｄの順に弾性画像フレームデータが記憶され、第四フレームメモリ６４ｄまで記憶されると、再び第一フレームメモリ６４ａから順に記憶される。

第一フレームメモリ６４ａに記憶された弾性画像フレームデータＦＤ１には、第一乗算器６３５ａによって重み付け係数ｋ１が乗算される。第二フレームメモリ６４ｂに記憶された弾性画像フレームデータＦＤ２には、第二乗算器６３５ｂによって重み付け係数ｋ２が乗算される。第三フレームメモリ６４ｃに記憶された弾性画像フレームデータＦＤ３には、第三乗算器６３５ｃによって重み付け係数ｋ３が乗算される。第四フレームメモリ６４ｄに記憶された弾性画像フレームデータＦＤ４には、第四乗算器６３５ｄによって重み付け係数ｋ４が乗算される。ちなみに、ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＋ｋ４＝１である。

重み付け係数ｋ１〜ｋ４は、フレーム単位で設定されてもよく、また画素単位で設定されてもよい。これら重み付け係数ｋ１〜ｋ４は前記重み付け係数設定部６５によって設定される。重み付け係数ｋ１は、弾性画像フレームデータＦＤ１を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて設定され、重み付け係数ｋ２は、弾性画像フレームデータＦＤ２を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて設定される。また、重み付け係数ｋ３は、弾性画像フレームデータＦＤ３を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて設定され、重み付け係数ｋ４は、弾性画像フレームデータＦＤ４を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて設定される。エコー信号の信頼度としては、第一実施形態と同様に、前記変位算出部６１によって算出された相関係数、各部の変位の評価結果や、エコー信号の振幅の評価結果が用いられる。以下それぞれについて説明する。

先ず、相関係数に基づいて重み付け係数ｋ１〜ｋ４を設定する場合について説明する。重み付け係数ｋ１〜ｋ４をフレーム単位で設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、相関ウィンドウ毎に算出された相関係数について、弾性画像フレームデータ毎にそのフレーム全体における平均値を算出する。弾性画像フレームデータＦＤ１における相関係数の平均値をＷ_ＡＶ１、弾性画像フレームデータＦＤ２における相関係数の平均値をＷ_ＡＶ２、弾性画像フレームデータＦＤ３における相関係数の平均値をＷ_ＡＶ３、弾性画像フレームデータＦＤ４における相関係数の平均値をＷ_ＡＶ４とすると、前記重み付け係数設定部６５は、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を、次の（数式１）〜（数式４）によって算出する。
ｋ１＝Ｗ_ＡＶ１／（Ｗ_ＡＶ１＋Ｗ_ＡＶ２＋Ｗ_ＡＶ３＋Ｗ_ＡＶ４） ・・・（数式１）
ｋ２＝Ｗ_ＡＶ２／（Ｗ_ＡＶ１＋Ｗ_ＡＶ２＋Ｗ_ＡＶ３＋Ｗ_ＡＶ４） ・・・（数式２）
ｋ３＝Ｗ_ＡＶ３／（Ｗ_ＡＶ１＋Ｗ_ＡＶ２＋Ｗ_ＡＶ３＋Ｗ_ＡＶ４） ・・・（数式３）
ｋ４＝Ｗ_ＡＶ４／（Ｗ_ＡＶ１＋Ｗ_ＡＶ２＋Ｗ_ＡＶ３＋Ｗ_ＡＶ４） ・・・（数式４）

また、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を画素単位で設定する場合、画素数をｍとすると、前記重み付け係数設定部６５は、弾性画像フレームデータＦＤ１の各画素に乗算する重み付け係数ｋ１_ｎ（ｎ＝１〜ｍ、以下Ｗ２_ｎ〜Ｗ４_ｎにおいても同様）、弾性画像フレームデータＦＤ２の各画素に乗算する重み付け係数ｋ２_ｎ、弾性画像フレームデータＦＤ３の各画素に乗算する重み付け係数ｋ３_ｎ、弾性画像フレームデータＦＤ４の各画素に乗算する重み付け係数ｋ４_ｎを算出する。弾性画像フレームデータＦＤ１における各相関ウィンドウにおける相関係数をＷ１_ｎ（ｎ＝１〜ｍ、以下Ｗ２_ｎ〜Ｗ４_ｎにおいても同様）、弾性画像フレームデータＦＤ２における各相関ウィンドウにおける相関係数をＷ２_ｎ、弾性画像フレームデータＦＤ３における各相関ウィンドウにおける相関係数をＷ３_ｎ、弾性画像フレームデータＦＤ４における各相関ウィンドウにおける相関係数をＷ４_ｎとすると、重み付け係数ｋ１_ｎ，ｋ２_ｎ，ｋ３_ｎ，ｋ４_ｎは、次の（数式１′）〜（数式４′）によって算出される。
ｋ１_ｎ＝Ｗ１_ｎ／（Ｗ１_ｎ＋Ｗ２_ｎ＋Ｗ３_ｎ＋Ｗ４_ｎ） ・・・（数式１′）
ｋ２_ｎ＝Ｗ２_ｎ／（Ｗ１_ｎ＋Ｗ２_ｎ＋Ｗ３_ｎ＋Ｗ４_ｎ） ・・・（数式２′）
ｋ３_ｎ＝Ｗ３_ｎ／（Ｗ１_ｎ＋Ｗ２_ｎ＋Ｗ３_ｎ＋Ｗ４_ｎ） ・・・（数式３′）
ｋ４_ｎ＝Ｗ４_ｎ／（Ｗ１_ｎ＋Ｗ２_ｎ＋Ｗ３_ｎ＋Ｗ４_ｎ） ・・・（数式４′）

次に、各部の変位の評価結果に基づいて重み付け係数ｋ１〜ｋ４を設定する場合について説明する。先ず、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を、フレーム単位で設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、第一実施形態の第一変形例と同様に、前記変位算出部６１によって算出された各部の変位についてエラーか否かを判定する。そして、前記重み付け係数設定部６５は、一フレームの中でエラーにならなかった画素の割合、すなわち非エラー割合を求める。弾性画像フレームデータＦＤ１における非エラー割合をＥ１、弾性画像フレームデータＦＤ２における非エラー割合をＥ２、弾性画像フレームデータＦＤ３における非エラー割合をＥ３、弾性画像フレームデータＦＤ４における非エラー割合をＥ４とすると、重み付け係数ｋ１〜ｋ４は、次の（数式５）〜（数式８）によって算出される。
ｋ１＝Ｅ１／（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４） ・・・（数式５）
ｋ２＝Ｅ２／（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４） ・・・（数式６）
ｋ３＝Ｅ３／（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４） ・・・（数式７）
ｋ４＝Ｅ４／（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４） ・・・（数式８）

また、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を画素単位で設定する場合、前記重み付け係数設定部６５は、重み付け係数ｋ１_ｎ〜ｋ４_ｎ（ｎ＝１〜ｍ）を算出する。そして、これらを算出するにあたり、先ず前記重み付け係数設定部６５は、非エラーの画素について、任意の係数を設定し、エラーになった画素については、非エラーの画素に比べて低い係数を設定する。例えば、非エラーの画素について係数１を設定し、エラーになった画素については係数０．５を設定するものとする。弾性画像フレームデータＦ１の各画素に設定された係数をＮ１_ｎ（ｎ＝１〜ｍ、以下Ｎ２_ｎ〜Ｎ４_ｎにおいても同様）、弾性画像フレームデータＦ２の各画素に設定される係数をＮ２_ｎ、弾性画像フレームデータＦ３の各画素に設定される係数をＮ３_ｎ、弾性画像フレームデータＦ４の各画素に設定される係数をＮ４_ｎとすると（Ｎ１_ｎ，Ｎ２_ｎ，Ｎ３_ｎ，Ｎ４_ｎは、係数１又は０．５のいずれか）、重み付け係数ｋ１_ｎ〜ｋ４_ｎは、次の（数式５′）〜（数式８′）によって算出される。
ｋ１_ｎ＝Ｎ１_ｎ／（Ｎ１_ｎ＋Ｎ２_ｎ＋Ｎ３_ｎ＋Ｎ４_ｎ） ・・・（数式５′）
ｋ２_ｎ＝Ｎ２_ｎ／（Ｎ１_ｎ＋Ｎ２_ｎ＋Ｎ３_ｎ＋Ｎ４_ｎ） ・・・（数式６′）
ｋ３_ｎ＝Ｎ３_ｎ／（Ｎ１_ｎ＋Ｎ２_ｎ＋Ｎ３_ｎ＋Ｎ４_ｎ） ・・・（数式７′）
ｋ４_ｎ＝Ｎ４_ｎ／（Ｎ１_ｎ＋Ｎ２_ｎ＋Ｎ３_ｎ＋Ｎ４_ｎ） ・・・（数式８′）

ただし、エラーになった画素については、係数０を設定してもよい。この場合、エラーになった画素については前記加算器６３３で加算されない。

次に、エコー信号の振幅の評価結果に基づいて重み付け係数ｋ１〜ｋ４を設定する場合について説明する。先ず、重み付け係数ｋ１〜ｋ４をフレーム単位で設定する場合、第一実施形態の第二変形例と同様に、前記重み付け係数設定部６５は、前記変位算出部６１からのエコー信号の振幅がゼロであるか否かの判断結果を受けて、各画素毎にエラーの判定を行う。そして、前記重み付け係数設定部６５は、各部の変位の評価結果に基づいて重み付け係数ｋ１〜ｋ４を設定する場合と同様にして、一フレームの中でエラーにならなかった画素の割合を求めて、（数式５）〜（数式８）によって、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を設定する。

また、重み付け係数ｋ１〜ｋ４を画素単位で設定する場合も、前記重み付け係数設定部６５は、上述した各部の変位の評価結果に基づいて重み付け係数を設定する場合と同様にして、非エラーの画素とエラーの画素のそれぞれについて任意の係数を設定し、（数式５′）〜（数式８′）によって重み付け係数ｋ１_ｎ〜ｋ４_ｎを設定する。

このようにして設定された重み付け係数ｋ１〜ｋ４又はｋ１_ｎ〜ｋ４_ｎが乗算された弾性画像フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４は、前記加算器６３３で加算され、前記表示部８に表示される弾性画像データが作成される。

以上説明した第二実施形態によれば、直近の４つの弾性画像フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を、各弾性画像フレームデータＦＤ１〜ＦＤ４を作成するためのエコー信号の信頼度に応じて重み付け加算して弾性画像を作成することにより、第一実施形態と同様に、実際の生体組織の変位を正確に反映した弾性画像フレームデータを強調することができるので、実際の生体組織の弾性をより正確に反映した弾性画像を安定して表示させることができる。

なお、この第二実施形態において、前記表示部８に表示される弾性画像を作成するための弾性画像フレームデータの数は４つになっているが、本発明においてはこの数に限られるものではない。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、この発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、エコー信号の信頼度として相関係数を用いて重み付け係数を設定する場合、所定の相関係数以下をエラーとし、エラーの割合からフレーム単位の重み付け係数を設定してもよい。また、エコー信号の信頼度としてエコー信号の振幅を用いて重み付け係数を設定する場合、エコー信号の振幅が所定以下である部分をエラー部分としてもよい。

また、生体組織の弾性に関する物理量としては、生体組織の変位の他、生体組織の歪みや弾性率があり、生体組織からのエコー信号に基づいて、生体組織における各部の歪み又は弾性率を算出し、これら歪み又は弾性率に基づいて弾性画像フレームデータを作成してもよい。この場合、前記各実施形態と同様に、生体組織における各部の歪み又は弾性率の統計分布に基づいて決定される各部の歪み又は弾性率の評価結果をエコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定する。

さらに、前記各実施形態においては、生体組織の各部の変位の算出を音線毎に行っているが、これに限られるものではない。

本発明に係る超音波診断装置の第一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置におけるカラー弾性画像処理部の構成を示すブロック図である。 重み付け係数設定直線を示す図である。 第二実施形態における超音波診断装置のカラー弾性画像処理部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
８ 表示部
６１ 変位算出部(物理量算出手段)
６２ 弾性画像フレームデータ作成部
６３ 表示弾性画像作成部
６５ 重み付け係数設定部

Claims (7)

1. 被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する表示手段と、
   被検体に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、
   該物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量に基づいて、弾性画像フレームデータを作成する弾性画像フレームデータ作成手段と、
   同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って算出された相関係数を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と、
   前記重み付け係数が乗算された時間的に異なる複数の弾性画像フレームデータを加算処理して前記表示手段に表示される弾性画像を作成する表示弾性画像作成手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する表示手段と、
   被検体に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、
   該物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量に基づいて、弾性画像フレームデータを作成する弾性画像フレームデータ作成手段と、
   前記物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量の一フレーム分の統計分布と前記各部の弾性に関する物理量とを比較して、該各部の弾性に関する物理量がエラーか否かを判定して決定される該各部の弾性に関する物理量の評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と、
   前記重み付け係数が乗算された時間的に異なる複数の弾性画像フレームデータを加算処理して前記表示手段に表示される弾性画像を作成する表示弾性画像作成手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
3. 被検体の生体組織の弾性を画像化した弾性画像を表示する表示手段と、
   被検体に超音波を送信して得られたエコー信号に基づいて、生体組織における各部の弾性に関する物理量を算出する物理量算出手段と、
   該物理量算出手段によって算出された生体組織における各部の弾性に関する物理量に基づいて、弾性画像フレームデータを作成する弾性画像フレームデータ作成手段と、
   エコー信号の振幅がゼロである部分をエラーとし、ゼロではない部分を非エラーとする評価結果を、エコー信号の信頼度として用いて重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と、
   前記重み付け係数が乗算された時間的に異なる複数の弾性画像フレームデータを加算処理して前記表示手段に表示される弾性画像を作成する表示弾性画像作成手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
4. 重み付け係数は、フレーム単位で設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 重み付け係数は、弾性画像フレームデータの画素単位で設定されることを特徴とする請求項１〜３に記載の超音波診断装置。
6. 前記物理量算出手段は、同一音線上における時間的に異なる２つのエコー信号について、相関ウィンドウ毎に相関処理を行って、生体組織における各部の弾性に関する物理量の算出を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 生体組織の弾性に関する物理量は、生体組織の変位、歪み又は弾性率のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

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