JP6442109B2 - 超音波ｃｔ装置および超音波撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波ＣＴ装置および超音波撮像方法に関する。

生体などの検体に対して振動子から超音波を送信し、検体で反射した超音波、あるいは、検体を透過した超音波を受信し、検体に関する情報を計測する超音波撮像装置について、「Evaluation of directional reflectivity characteristics as new modality for 3D Ultrasound Computer Tomography」（非特許文献１）に記載の技術がある。この文献には、振動子が３次元的に配置された超音波撮像装置（超音波ＣＴ（Computed Tomography）装置）において、検体の境界あるいは検体の内部の各反射点における反射特性が、検体の構造および境界面のテクスチャに依存することを活用して、反射特性を算出する方法が記載されている。また、反射特性から検体の境界および内部の組織の性状を区別する可能性が言及されている。

Ernst Kretzek, Patrick Hucker, Michael Zapf and Nicole V. Ruiter ; "Evaluation of directional reflectivity characteristics as new modality for 3D Ultrasound Computer Tomography," in Ultrasonics Symposium (IUS), 2015 IEEE International, 0182, (2015) N. Duric, P. Littrup, L. Poulo, A. Babkin, R. Pevzner, E. Holsapple, et al., "Detection of breast cancer with ultrasound tomography: first results with the Computed Ultrasound Risk Evaluation (CURE) prototype," Med. Phys., 34, pp. 773-85 (Feb, 2007).

非特許文献１の方法では、３次元的に振動子が配置された超音波撮像装置において、超音波を送受信する領域である撮影（撮像）空間領域内のすべての点の反射特性を算出しており、１回の撮影あたり最大で1.4テラバイト（TB）という膨大なメモリ量をもとにした演算が要求され、長時間（数時間）の計算が必要となる。そのため、非特許文献１の方法は、例えば、短時間（１０分〜１５分以内）で結果の表示が求められる、生体を対象とした医用などの用途（例えば、乳がん検診）の超音波撮像装置には適さない。
本発明の目的は、検体内部の組織の性状に関する情報を抽出する際に必要とされるメモリ量および演算量を低減する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明によれば以下のような超音波ＣＴ装置が提供される。すなわち、検体に向けて超音波を送信し、検体内を透過した透過波または検体内において反射した反射波を受信し、透過波または反射波に基づく受信信号を送信する振動子アレイと、受信信号を受信する信号受信部と、受信信号に基づいて、検体の組織を示す領域の候補（組織領域候補）を設定する領域候補設定部と、受信信号及び組織領域候補に基づいて、組織領域候補における組織の性状情報を算出する性状情報算出部と、性状情報に基づいて、性状情報を反映する超音波画像を生成する画像生成部と、超音波画像を表示する表示部と、を備える超音波ＣＴ装置である。

本発明によれば、検体内部の組織の性状に関する情報を抽出する際に必要とされるメモリ量および演算量を低減することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

超音波撮像装置の制御演算部の動作の概要を示すフローチャートの例である。 第一実施形態の超音波撮像装置の構成を示すブロック図の例である。 撮影対象である検体の例を示す図である。 構造像生成部が生成した検体構造像の例を示す図である。 領域候補設定部が設定した境界領域候補の例を示す図である。 性状情報算出部が生成した境界性状情報の例を示す図である。 画像生成部が生成した画像データの例を示す図である。 各画像情報Ｓ４〜Ｓ７の画像構成の例を示す図である。 送信設定テーブルの例である。 受信設定テーブルの例である。 超音波撮像装置の動作を説明するシーケンス図の例である。 制御演算部の動作の全体の流れを示すフローチャートの例である。 送受信信号制御部の動作を示すフローチャートの例である。 構造像生成部の動作を示すフローチャートの例である。 領域候補設定部の動作を示すフローチャートの例である。 性状情報算出部の動作を示すフローチャートの例である。 画像生成部の動作を示すフローチャートの例である。 変形例１−１について、Ｎ＝１回目の超音波信号の送信の様子の例を表す図である。 Ｎ＝１回目の超音波信号の受信の様子の例を表す図である。 Ｎ＝２回目の超音波信号の送信の様子の例を表す図である。 Ｎ＝２回目の超音波信号の受信の様子の例を表す図である。 反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。 送受信設定情報の一部の例を示す図である。 変形例１−２について、送受信設定情報の一部の例を示す図である。 反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。 変形例１−３について、送受信設定情報の一部の例を示す図である。 振動子１ａ〜１ｃが送信振動子である場合の反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。 振動子１ｄ〜１ｆが送信振動子である場合の反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 超音波撮像装置の振動子アレイの形状例を示す図である。 第二実施形態の制御演算部の構成を示すブロック図の例である。 第二実施形態の超音波撮像装置の動作を説明するシーケンス図の例である。 第二実施形態の制御演算部の全体の流れを示すフローチャートの例である。 第二実施形態の領域候補設定部の動作を示すフローチャートの例である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

＜概要＞
まず、概要を説明する。
超音波撮像装置（超音波送受信装置）は、検体に対して超音波を送受信する振動子アレイと、振動子アレイを制御して検体内部の性状（性質及び（もしくは）状態）に関する情報である性状情報を算出する制御演算部を有する。

図１は、超音波撮像装置の制御演算部の動作の概要を示すフローチャートの例である。
制御演算部は、振動子アレイに対して超音波の送信を制御し、検体から受信した超音波に基づく信号（受信信号）を振動子アレイから受信する（Ｓ１１）。具体的には、制御演算部の送受信信号制御部は、振動子アレイに対して、検体に向けて超音波を送信させる信号（指示）を送信し、受信信号を振動子アレイから受信する（Ｓ１１）。

次に、制御演算部は、検体の組織を示す領域の候補である組織領域候補を設定する（Ｓ１２）。具体的には、制御演算部の領域候補設定部は、振動子アレイから受信した受信信号に基づいて、組織領域候補を設定する（Ｓ１２）。次に、制御演算部は、組織領域候補における性状情報を算出する（Ｓ１３）。具体的には、制御演算部の性状情報算出部は、ステップＳ１１で受信した受信信号及びステップＳ１２で設定した組織領域候補に基づいて、性状情報を算出する（Ｓ１３）。

以上のように、超音波撮像装置は、検体内部の組織領域候補における性状情報を算出する、すなわち、検体からの受信信号のうち組織領域候補に対応する一部の受信信号に基づいて性状情報を算出することで、検体からの全受信信号から性状情報を算出することに比べて、性状情報を算出する際に必要とされるメモリ量および演算量を低減することができる。

＜第一実施形態＞
次に、本発明の詳細な実施形態である第一実施形態を説明する。
図２は、超音波撮像装置８の全体構成を示すブロック図の例である。超音波撮像装置８を用いて乳房を検査する例を説明する。

超音波撮像装置８は、検体７に向けて超音波を送信（発信）する複数の振動子１a〜１c等を備える振動子アレイ２と、複数の振動子１a〜１c等のうち少なくとも２以上の振動子と接続された制御演算部３と、制御演算部３と接続された操作部（インターフェース（ＩＦ））４と、記憶部５と、表示部６と、を有する。
振動子アレイ２は、例えば、超音波が透過しやすい液体である音響整合材で満たされた水槽内に設置される。音響整合材とは、超音波の伝播経路の音響インピーダンスを整合させるための液体（音響マッチング液）であり、例えば、脱気水、ジェル、ゲル等である。

複数の振動子１a〜１c等は、制御演算部３によって制御されて振動し、振動子アレイ２内の検体７に向けて超音波を超音波信号として送信（発信）し、検体７と相互作用をした超音波（反射波（検体７内で反射した超音波）および透過波（検体７内で反射せず、検体７内を伝搬（透過）した超音波））および（または）検体７と相互作用しない超音波（検体７を通らない超音波）を超音波信号として受信する。つまり、複数の振動子１a〜１c等は、制御演算部３から受信した電気信号を超音波信号に変換して振動子アレイ２内に送信し、振動子アレイ２内から受信した検体７内の性状を反映する超音波信号を電気信号に変換して制御演算部３に送信する超音波トランスデューサーである。
制御演算部３は、超音波撮像装置８内の各機能部の動作を制御する。また、制御演算部３は、複数の振動子１a〜１c等のうち少なくとも２以上の振動子１に電気信号を送信し、振動子１から受信した電気信号を解析し、所定の演算を行い、検体７内の性状情報を算出する。

また、制御演算部３は、送受信信号制御部１０と、領域候補設定部１２と、性状情報算出部１３と、画像生成部１４と、を有する。
制御演算部３は、例えばｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）またはａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）のような集積回路で設計する等によりハードウェアで構成してもよい。また、制御演算部３がプロセッサであり、これが、メモリ（不図示）に予め格納されたプログラム（不図示）を実行することによって、各機能部１０〜１４の機能が構成されてもよい。この場合、以下の説明において制御演算部３が実行する処理は、実際には制御演算部３に相当するプロセッサによって実行される。

送受信信号制御部１０は、操作部４から受け付けた入力の一種であり、超音波を送受信する際の各種設定情報を含む送受信設定情報Ｓ８に基づいて、超音波を送信させる電気信号である送信信号Ｓ１を振動子アレイ２に送信し、振動子アレイ２によって超音波がアナログの電気信号に変換されて生成された受信信号Ｓ２を振動子アレイ２から受信する。つまり、送受信信号制御部１０は、信号送信部であり信号受信部である。また、送受信信号制御部１０は、受信信号Ｓ２の全部または一部をＡｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ（Ａ／Ｄ）変換器に入力し、デジタルの電気信号である受信信号データＳ３を生成し、領域候補設定部１２と性状情報算出部１３に送信する。

領域候補設定部１２は、送受信信号制御部１０が生成した受信信号データＳ３に基づいて検体７の構造を表す像である検体構造像Ｓ４を生成する構造像生成部１１を有する。領域候補設定部１２は、検体構造像Ｓ４、または、受信信号データＳ３に基づいて組織領域候補Ｓ５を設定し、性状情報算出部１３に送信する。
性状情報算出部１３は、受信信号データＳ３と領域候補Ｓ５とに基づいて組織領域候補Ｓ５内の性状情報Ｓ６を算出し、画像生成部１４に送信する。

画像生成部１４は、性状情報Ｓ６に基づき、検体７に関する画像を生成する。具体的には、画像生成部１４は、操作者にわかりやすい形で性状情報を表示する性状情報に関する画像（性状情報を反映する画像）の画像データＳ７を生成する。なお、画像データを生成することを、画像を生成すると表現してもよい。そして、画像生成部１４は、生成した画像データＳ７を記憶部５へ送信する。
操作部４は、操作者からの超音波撮像装置８を制御する各種情報（例えば、送受信設定情報Ｓ８および各種指示に関する情報など）の入力を受け付け、受け付けた入力を制御演算部３へ送信して、操作者が操作部４に対して行った動作に応じて制御演算部３に指示を与える。また、操作部４は、他機器との情報のやり取りを行ってもよい。

記憶部５は、超音波撮像装置８が受け付けた各種情報および（または）制御演算部３からの検体７に関する情報である検体情報を記憶（格納）する。具体的には、記憶部５は、図４で示す情報記憶テーブル群１００の送受信設定情報Ｓ８および、受信信号データＳ３、画像情報Ｓ４〜Ｓ７などを記憶（保持、格納）する。また、記憶部５は、制御演算部３からの指示に従って、記憶する情報のやり取りを制御演算部３と行う。
表示部６は、画像生成部１４が生成した画像を表示する。具体的には、表示部６は、画像データＳ７を制御演算部３を介して記憶部５から受け取り、検体７の測定結果である画像データＳ７を表示する。また、表示部６は、超音波撮像装置８の操作の手順および（または）操作者が与える指示の選択肢を表示してもよい。
制御演算部３を構成する各機能部１０〜１４は、それぞれが操作部４および記憶部５と接続されており、操作者が操作部４へ各種情報を入力することによって、各機能部１０〜１４の動作を変更したり、記憶部５と各種情報および検体情報などをやりとりしたりする。

ここで、検体構造像は、送受信した超音波信号に基づいて生成された画像であり、例えば超音波エコー法によるＢモード画像（反射波に基づく画像））および超音波トモグラフィー法による物性値（音速と減衰）を用いた画像（透過波に基づく画像）などがある。
また、組織領域候補（以下、「領域候補」と呼ぶ。）には、検体７内の組織の境界を示す領域の候補である境界領域候補と検体７内の組織の内部を示す領域の候補である内部領域候補が含まれる。領域候補設定部１２では、領域候補として、境界領域候補と内部領域候補の少なくとも一方が設定される。
また、性状情報には、検体７内の組織の境界の性状情報である境界性状情報と検体７内の組織の内部の性状情報である内部性状情報が含まれる。性状情報算出部１３では、性状情報として、境界性状情報と内部性状情報の少なくとも一方が算出される。

また、性状情報には、反射波に基づく性状情報と透過波に基づく性状情報が含まれる。反射波に基づく性状情報とは、検体７内で反射した超音波信号（反射信号）に基づいて生成された検体７内の各反射点の反射特性を反映する性状情報である。ここで、反射特性とは、ある反射点からの反射信号について、超音波を送信する振動子（送信振動子）と受信する振動子（受信振動子）との少なくともいずれか一方を変えたときの反射信号の変化に基づいて算出される、反射点の特性のことである。

反射波に基づく境界性状情報は、例えば、反射信号の指向性に基づいて算出された組織の境界面の表面粗さおよび組織間の音響インピーダンスの差などがある。
反射波に基づく内部性状情報は、例えば、組織の内部での超音波の散乱を引き起こす微小散乱体の密度および微小散乱体の典型的な大きさ、組織全体と微小散乱体との音響インピーダンスの差などがある。

透過波に基づく性状情報とは、検体７内を透過した超音波信号（透過信号）に基づいて生成された検体７内の各透過点の物性値を反映する性状情報である。
透過波に基づく境界性状情報は、例えば、組織間の音響インピーダンスの差を反映する透過信号強度の減衰などがある。

透過波に基づく内部性状情報は、例えば、検体７内の組織の内部での超音波の吸収及び（もしくは）散乱を反映する透過信号強度の減衰および組織の特性に依存した超音波の伝播速度（音速）などがある。
なお、検体情報には、受信信号データＳ３と画像情報（検体構造像Ｓ４、検体７の組織の境界に関する情報である検体境界情報（境界領域候補Ｓ５、境界性状情報Ｓ６）および検体７内の組織の内部に関する情報である検体内部情報（境界性状情報Ｓ５、内部性状情報Ｓ６）、画像データＳ７）（以下、「画像情報Ｓ４〜Ｓ７」と呼ぶ。）などが含まれる。

以上のように、超音波撮像装置８は、検体７に超音波を送信し、検体７から受信する反射波および（または）透過波を用いて、検体７の断層画像である超音波画像を再構成する超音波ＣＴ（Computed Tomography）装置である。

次に、図３を用いて、超音波撮像装置８が検体境界情報を算出する場合における制御演算部３の各機能部１０〜１４による画像情報Ｓ４〜Ｓ７の概要について説明する。
図３Ａは、撮影対象である検体７の例を示す図である。検体７は、乳房であり、振動子アレイ２内の脱気水などの音響整合材で満たされた領域２１に配置され、その外周を皮膚２２で覆われ、皮膚２２の内部の大半が脂肪組織２５で満たされている。脂肪組織２５の内部にさらに２つの組織（例えば、腫瘍）２６a、２６ｂが存在している。腫瘍２６aと皮膚２２との境界２３は、境界面の粗さが大きい境界面である。このような、境界面の粗さが大きい境界面の性状を「粗ぞう」と言う。一方、腫瘍２６ｂと皮膚２２との境界２４は、境界面の粗さが小さい境界面である。このような、境界面の粗さが小さい境界面の性状を「平滑」であると言う。

図３Ｂは、構造像生成部１１が生成した検体構造像Ｓ４の例を示す図である。図３Ｂで示す検体構造像Ｓ４において、検体構造として脂肪組織２５と腫瘍２６とは区別されているが、境界２３と境界２４との境界性状の違いは判別できていない。
図３Ｃは、領域候補設定部１２が設定した境界領域候補Ｓ５の例を示す図である。図３Ｃでは、検体構造像Ｓ４における輝度の値が周囲と大きく変化する（所定の閾値を超える）部分２７a〜２７ｃが境界領域候補Ｓ５として設定されている。
なお、境界領域候補Ｓ５には、図３Ｃに示すように、境界領域候補Ｓ５以外の情報（例えば、脂肪組織２５および腫瘍２６a、２６ｂなどの皮膚２２の内部の情報）は含まれない。

図３Ｄは、性状情報算出部１３が算出した境界性状情報Ｓ６の例を示す図である。図３Ｄでは、境界領域候補Ｓ５である部分２７a〜２７ｃにおける境界性状情報Ｓ６が算出されている。また、境界性状情報Ｓ６である部分２８a、２８ｃは平滑な境界であり、部分２８ｂは粗ぞうな境界であることを示している。

図３Ｅは、画像生成部１４が生成した画像データＳ７の例を示す図である。図３Ｅでは、検体構造像Ｓ４をグレースケールに割り付け、境界領域候補Ｓ５内（つまり、部分２７a〜２７ｃ）の領域のみ、境界性状情報Ｓ６をカラーマップに割り付けて検体構造像Ｓ４にオーバーレイした画像データが生成されている。また、例えば、境界性状情報Ｓ６をグレースケールに割り付けた画像データＳ７が生成されてもよい。

図３Ｆは、各画像情報Ｓ４〜Ｓ７の画像構成の例を示す図である。図３Ｆでは、各画像情報Ｓ４〜Ｓ７が、グリッドで仕切られたピクセルデータとして保持されていることを示している。また、各画像情報Ｓ４〜Ｓ７は、例えば、三次元的なボクセルデータとして保持されていても良い。また、ピクセルまたはボクセルの分割方法は、図３Ｆで示されたような直交座標系のグリッドで分割されたものであってもいいし、極座標系を用いたものなど、任意の形状に分割されたものであってよい。超音波の送受信方法および（または）検体の構造に合わせて、ピクセルまたはボクセルの分割形状とサイズを適切なものに設定できるようにしてもよい。

図４は、記憶部５が記憶する情報記憶テーブル群１００の例である。図４の情報記憶テーブル群１００は、１回の超音波の送受信において、超音波の送信時には、所定数の振動子１が超音波を送信し、超音波の受信時には、全振動子１が超音波を受信し、送受信回毎に超音波を送信する振動子１を変更する例を示す。
図４Ａは、超音波の送受信設定情報Ｓ８のうち、超音波を送信する際の設定情報である送信設定情報Ｓ８ａを有する送信設定テーブル１１０の例である。なお、記憶部５は、送信設定テーブル群として超音波を送信する回（送信回）毎に送信設定テーブル１１０を有してもよい。

送信設定テーブル１１０は、送信回１１１と、制御対象となる振動子１１２と、振動子１のON/OFFを表すスイッチ１１３と、振動子１のアポダイゼーション１１４と、振動子１に与える超音波を送信するタイミングである遅延時間１１５と、を有する。また、送信設定情報Ｓ８ａには、各送信回間の時間間隔および超音波を送信する際のアンプのゲインとフィルター定数など、全送信回に対して一定値（共通値）である設定値も含まれる（不図示）。

図４Ｂは、超音波の送受設定情報Ｓ８のうち、超音波を受信する際の設定情報である受信設定情報Ｓ８ｂを有する受信設定テーブル１２０の例である。なお、記憶部５は、受信設定テーブル群として超音波を受信する回（受信回）毎に受信設定テーブル１２０を有してもよい。

受信設定テーブル１２０は、受信回１２１と、制御対象となる振動子１２２と、振動子１のON/OFFを表すスイッチ１２３と、振動子１のアポダイゼーション１２４と、を有する。また、受信設定情報Ｓ８ｂには、各受信間の時間間隔および超音波を受信する際のアンプのゲインとフィルター定数など、全受信回に対して一定値（共通値）である設定値も含まれる（不図示）。

次に、図５〜図１１を用いて、超音波撮像装置８、特に制御演算部３の動作を具体的に説明する。
図５は、超音波撮像装置８の動作を説明するシーケンス図の例である。
操作部４は、操作者から各種設定情報を受け付ける（Ｓ３００）と、送受信設定情報Ｓ８を制御演算部３に送信する（Ｓ３０１）。制御演算部３は、受信した送受信設定情報Ｓ８を記憶部５に送信し（Ｓ３０２）、記憶部５は、送受信設定情報Ｓ８を格納する（Ｓ３０３）。

そして、操作部４は、操作者から撮影開始の指示を受け付ける（Ｓ３０４）と、撮影開始の指示を示す撮影開始信号Ｓ２０を制御演算部３へ送信する（Ｓ３０５）。撮影開始信号Ｓ２０を受信した制御演算部３は、送受信設定動作を開始し、送受信設定動作が完了すると、計測動作を開始する。

送受信設定動作では制御演算部３は、記憶部５に対して送受信設定情報Ｓ８の取得（Ｓ３０６）を行い、送受信設定情報Ｓ８を記憶部５から受信する（Ｓ３０７）。制御演算部３は、受信した送受信設定情報Ｓ８にしたがって、超音波を送受信する振動子１に関する設定である送受信設定を行う（Ｓ３０８）。

つぎに、計測動作では、制御演算部３は、ステップＳ３０８で設定した送受信設定情報Ｓ８に従って、振動子アレイ２に送信信号Ｓ１を送信する（Ｓ３０９）。送信信号Ｓ１を受信した振動子アレイ２は、振動子アレイ２内に超音波を送信し、振動子アレイ２内から超音波を受信する（Ｓ３１０）。振動子アレイ２は、受信した超音波を受信信号Ｓ２に変換して制御演算部３に送信する（Ｓ３１１）。

制御演算部３は、受信した受信信号Ｓ２に基づく受信信号データＳ３を記憶部５に送信し（Ｓ３１２）、記憶部５は受信信号データＳ３を格納する（Ｓ３１３）。制御演算部３は、ステップＳ３０８で設定した送受信設定に従ってステップＳ３０９〜ステップＳ３１３を繰り返し行って、複数の（送受信回ごとの）受信信号データＳ３を記憶部５に記憶させる。

そして制御演算部３は、記憶部５に対して送受信回ごとの受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８との取得（Ｓ３１４）を行い、これらを記憶部５から受信する（Ｓ３１５）。制御演算部３は、受信した送受信回ごとの受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とに基づいて検体構造像Ｓ４を生成し、検体構造像Ｓ４に基づいて領域候補Ｓ５を設定し、送受信回ごとの受信信号データＳ３と領域候補Ｓ５と送受信設定情報Ｓ８とに基づいて性状情報Ｓ６を算出し、検体構造像Ｓ４と性状情報Ｓ６とに基づいて画像データＳ７を生成する（Ｓ３１６）。そして、制御演算部３は、画像データＳ７を表示部６へ転送（送信）する（Ｓ３３４）。表示部６は、受信した画像データＳ７に基づく画像を表示する（Ｓ３３５）。

つぎに、制御演算部３は、撮影を継続するかを問い合わせる撮影継続問合信号Ｓ２１を表示部６に送信する（Ｓ３３６）。表示部６は、受信した撮影継続問合信号Ｓ２１に基づいて計測を継続するかどうかを操作者に尋ねる問合せ画面を表示する（Ｓ３３７）。操作部４は、操作者から撮影終了の指示を受け付ける（Ｓ３３８）と撮影終了の指示を示す撮影終了信号Ｓ２２を制御演算部３へ送信する（Ｓ３３９）。撮影終了信号Ｓ２２を受信した制御演算部３は、処理を終了する。

図６は、制御演算部３の動作の全体の流れを示すフローチャートの例である。制御演算部３は、操作部４から撮影開始信号Ｓ２０を受信したかによって、撮影開始指示の有無を判定する（Ｓ１０１）。なお、制御演算部３は、超音波撮像装置８の電源投入によって、撮影開始指示ありと判定してもよい。撮影開始指示がない場合（Ｓ１０１でＮｏ）、制御演算部３は、再度、撮影開始指示の有無を判定する。撮影開始指示がある場合（Ｓ１０１でＹｅｓ）、制御演算部３は、送受信設定動作（Ｓ１０２、Ｓ１１１）を開始する。送受信信号制御部１０は、情報記憶テーブル群１００に格納された送受信設定情報Ｓ８を記憶部５から読み出し（Ｓ１０２）、読み出した送受信設定情報Ｓ８を送受信信号制御部１０内に格納して、超音波の送信と受信を行う回数（送受信回数）の設定、送受信回毎に使用する振動子１の設定などの送受信設定を行う（Ｓ１１１）。

そして、制御演算部３は、計測動作（Ｓ１０３〜Ｓ１０８）を開始する。送受信信号制御部１０は、ステップＳ１１１で設定した送受信設定情報Ｓ８にしたがった超音波を送受信するよう振動子アレイ２を制御する(Ｓ１０３)。ステップＳ１０３の詳細については、図７にて後述する。構造像生成部１１は、ステップＳ１０３で生成された受信信号データＳ３とステップＳ１１１で設定した送受信定情報Ｓ８とに基づき、検体構造像Ｓ４を生成する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４の詳細については、図８にて後述する。

領域候補設定部１２は、ステップＳ１０４で生成された検体構造像Ｓ４に基づき、領域候補Ｓ５を設定する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５の詳細については、図９にて後述する。性状情報算出部１３は、ステップＳ１０５で設定された領域候補Ｓ５における性状情報Ｓ６を算出する（Ｓ１０６）。ステップＳ１０６の詳細については、図１０にて後述する。画像生成部１４は、ステップＳ１０４で生成された検体構造像Ｓ４とステップＳ１０６で算出された性状情報Ｓ６との合成画像のデータである画像データＳ７を生成する（Ｓ１０７）。

そして、画像生成部１４は、画像データＳ７を表示部６へ転送し、画像データＳ７に基づく合成画像を表示部６に表示させる（Ｓ１０８）。
つぎに、制御演算部３は、撮影終了指示の有無を判定する（Ｓ１０９）。具体的には、制御演算部３は、撮影継続問合信号Ｓ２１を表示部６に送信して、超音波撮像装置８の電源をオフにして計測を終了するか、計測を継続するかどうかを、操作者に尋ねる表示を表示部６に表示させる。

操作者が、電源をオフにすることを選択し、操作部４から撮影終了信号Ｓ２２を受信した場合、撮影終了指示を受信したと判定して（Ｓ１０９でＹｅｓ）、制御演算部３は、超音波撮像装置８の電源をオフにして処理を終了する。
一方、操作者が電源をオフにしないことを選択し、操作部４から撮影継続の指示を示す撮影継続信号Ｓ２３を受信した場合、撮影終了指示を受信していないと判定して（Ｓ１０９でＮｏ）、ステップＳ１０２に戻り、一連の計測を繰り返す。

制御演算部３は、各ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の各ステップ中あるいは各ステップの間において、画像情報Ｓ４〜Ｓ７の一部または全部を表示部６に表示させた上で、処理を継続するかを操作者に尋ねる表示を表示させるステップＳ１１０（不図示）を追加しても良い。
この場合、操作部４を介して、操作者が処理を継続しないことを選択したとき、制御演算部３はステップＳ１０２など、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７のうち、手前にあるステップの処理の一部または全部を変更するか、検体７の状態を操作者が変更した後、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の前のいずれかのステップに戻り、再度ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の一部または全部を再度実行してもよい。このとき、各ステップの処理の変更に関するパラメータは、操作部４を介して操作者が入力できるようにしても良いし、あらかじめ設定され、記憶部５に記憶された変更プロトコルにしたがって変更されるようにしても良い。

一方、操作部４を介して、操作者が処理を継続することを選んだ場合は、制御演算部３は、次のステップを実行する。このようなステップＳ１１０を追加することによって、操作者は、所望の画像が撮影できているかを確認することができ、例えば、検体７が正しくセットされておらず、検体構造像Ｓ４および（または）性状情報Ｓ６を正しく取得できていなかった場合などに無用なステップを省略することができる。
また、制御演算部３は、各ステップＳ１０２〜Ｓ１０８を所定の回数繰り返すようにしても良い。

図７は、送受信信号制御部１０の動作を示すフローチャートの例である。送受信信号制御部１０は、送受信回数Ｎ＝１を設定し（Ｓ１１２）、記憶部５に記憶された図４の情報記憶テーブル群１００を検索し、１回目の送受信で使用する振動子１に関する設定情報を送受信信号制御部１０の記憶部（不図示）に設定（記憶）する（Ｓ１１３）。具体的には、送受信信号制御部１０は、情報記憶テーブル群１００を検索して送信回１１１および受信回１２１が「１」であるエントリを特定し、特定した各エントリに格納された送受信設定情報Ｓ８のうち、スイッチ１１３、１２３が「ＯＮ」となっている、振動子１１２、１２２と、アポダイゼーション１１４、１２４と、遅延時間１１５と、などに格納された値を読み出して設定する。

この設定にしたがい、送受信信号制御部１０は、振動子１ａ〜１ｃへ送信信号Ｓ１を送信して（Ｓ１１４）、振動子アレイ２に１回目の超音波を送信させる。つぎに、送受信信号制御部１０は、全振動子１（１ａ〜１ｘ）から１回目の受信信号Ｓ２を受信すると（Ｓ１１５）、受信信号Ｓ２のうちの一部または全部を受信信号データＳ３として、送受信回数Ｎと対応づけて送受信信号制御部１０内に記憶する（Ｓ１１６）。

つぎに、送受信信号制御部１０は、送受信回数Ｎ＝１とステップＳ１１１で設定された合計の送受信回数とを比較し、送受信回数Ｎ＝１が合計の送受信回数に達しているかを判定する（Ｓ１１７）。達している場合（Ｓ１１７でＹｅｓ）、送受信信号制御部１０はステップＳ１１６で記憶した送受信回ごとの受信信号データＳ３を領域候補設定部１２および性状情報算出部１３に送信し（Ｓ１１９）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ１０４へ進む。なお、送受信信号制御部１０は、送受信回ごとの受信信号データＳ３を記憶部５に送信して記憶させてもよい。

一方、送受信回数Ｎ＝１が合計の送受信回数に達していない場合（Ｓ１１７でＮｏ）、送受信信号制御部１０は、Ｎに１を加えて（Ｎをインクリメントして）（Ｓ１１８）、Ｎ＝２として、ステップＳ１１３に戻りステップＳ１１３以降を実行する。つまり、送受信信号制御部１０は、振動子１ｄ〜１ｆへ送信信号Ｓ１を送信し（Ｓ１１４）、全振動子１（１ａ〜１ｘ）から２回目の受信信号Ｓ２を受信し（Ｓ１１５）、受信信号データＳ３として、送受信回数Ｎと対応づけて記憶する（Ｓ１１６）。送受信信号制御部１０は、以降、送受信回数Ｎが設定された合計の送受信回数に到達するまで、ステップＳ１１３〜Ｓ１１８を繰り返す。

図８は、構造像生成部１１の動作を示すフローチャートの例である。図８を用いて、構造像生成部１１が反射波に基づく検体構造像Ｓ４を生成する動作を説明する。
構造像生成部１１は、受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とを読み込む（Ｓ１２１）。つぎに、構造像生成部１１は、送受信回ごとの受信信号データＳ３に基づいて送受信回ごとに整相加算処理をしてＢモード画像を生成し（Ｓ１２２）、送受信回ごとのＢモード画像の位置合わせを行って加算する（Ｓ１２３）。なお、ステップＳ１２２におけるＢモード画像の生成では、例えば、非特許文献２など、公知技術を用いればよい。

構造像生成部１１は、加算されたＢモード画像を検体構造像Ｓ４として、領域候補設定部１２に送信し（Ｓ１２４）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ１０５へ進む。なお、構造像生成部１１は、検体構造像Ｓ４を記憶部５に送信して記憶させてもよい。
検体構造像Ｓ４は、送受信回ごとにＢモード画像を作成するのではなく、異なる送受信回の受信信号データＳ３をＲａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号である受信信号Ｓ２の時点で足し合わせる、開口合成によりＢモード画像を生成し、検体構造像Ｓ４として用いても良く、１回の送受信による受信信号データＳ３にもとづいてＢモード画像を生成し、検体構造像Ｓ４として用いても良いし、複数のＢモード画像について、各点ごとの相関および（または）最大値を取るなどの演算を行った結果を検体構造像Ｓ４として用いても良い。

また、検体構造像Ｓ４は、透過波に基づく画像であってもよい。例えば、構造像生成部１１は、超音波トモグラフィー法によって算出された組織の音速と透過信号強度の減衰と組織の硬さなどの物性値を反映する物性値画像を生成し、この物性値画像を検体構造像Ｓ４としてもよい。なお、物性値画像の生成では、例えば、非特許文献２など、公知技術を用いればよい。

また、検体構造像Ｓ４は、１枚の画像でなく、複数の画像であっても良く、複数の断面に関する複数の画像であっても良い。その際、単一の送受信設定情報Ｓ８によって取得した受信信号データＳ３をもとに、異なる方法によって画像化した複数の検体構造像Ｓ４であっても良いし、異なる送受信設定情報Ｓ８によって取得した受信信号データＳ３をもとに、同じ方法によって画像化した複数の検体構造像Ｓ４であっても良いし、その２つを組み合わせたものであっても良い。

図９は、領域候補設定部１２の動作を示すフローチャートの例である。図９を用いて、領域候補設定部１２が反射波に基づく領域候補Ｓ５を設定する動作を説明する。領域候補設定部１２は、検体構造像Ｓ４（Ｂモード画像）を読み込む（Ｓ１３１）。つぎに、領域候補設定部１２は、読み込んだ検体構造像Ｓ４内のピクセルのうち、輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがあるか判定する（Ｓ１３２）。輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがある場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、領域候補設定部１２は、このピクセルを抽出し、抽出されたピクセルを領域候補Ｓ５に設定し（Ｓ１３３）、ステップＳ１３２に戻り、ステップＳ１３２〜Ｓ１３３を繰り返し実行する。

ステップＳ１３２において、輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがない場合（Ｓ１３２でＮｏ）、領域候補設定部１２は、領域候補Ｓ５を性状情報算出部１３に送信し（Ｓ１３４）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ１０６へ進む。なお、領域候補設定部１２は、組織領域候補Ｓ５を記憶部５に送信して記憶させてもよい。
なお、ステップＳ１３４において、性状情報算出部１３に送信する領域候補Ｓ５が存在しない場合は、制御演算部３は、前のステップ（図６のステップＳ１０２〜Ｓ１０４、Ｓ１１１のいずれか）に戻って、もう一度測定をやり直すようにしても良い。つまり、制御演算部３は、領域候補Ｓ５を設定できなかった場合、測定をやり直して領域候補Ｓ５を設定するようにしてもよい。測定をやり直すことで、無駄な処理の実行を削減することができ、操作者に対して、より鮮明な画像を提供することができる。

領域候補Ｓ５は、閉曲線あるいは閉曲面で囲まれた１つまたは複数の領域であっても良いし、ピクセルあるいはボクセルなどの撮像空間領域内の要素単位ごとに設定されたものであっても良い。領域候補Ｓ５の設定の仕方は、上記のような検体構造像Ｓ４の輝度を閾値で区別するものに限らない。例えば、透過波に基づく検体構造像Ｓ４である物性値画像を用いる場合には、例えば、物性値の変化が大きい領域を領域候補Ｓ５として設定しても良い。

また、領域候補設定部１２は、上述のように、検体構造像Ｓ４をもとに、領域候補Ｓ５を自動的に設定するようにしても良いし、例えば、検体構造像Ｓ４を表示部６に表示させ、操作者に、検体構造像Ｓ４のある領域を領域候補Ｓ５として操作部４に入力させるようにしても良い。また、候補設定部１２は、領域候補Ｓ５を設定し、表示部６に表示させ、領域候補Ｓ５の中から操作者が操作部４を通じて領域候補Ｓ５をさらに限定するようにしても良い。
検体構造像Ｓ４に基づいて領域候補Ｓ５を設定することで、検体構造についての情報そのものから領域候補Ｓ５を設定できるようになり、境界や組織領域でないものを誤って領域候補Ｓ５として設定することが減少する。したがって、領域候補Ｓ５の正確性および（または）信頼性が高まり、性状情報Ｓ６の正確性および（または）信頼性が高まる効果が得られる。

また、領域候補設定部１２は、検体構造像Ｓ４と、異なる装置で取得した画像データと、に基づいて領域候補Ｓ５を設定しても良い。また、領域候補設定部１２は、検体構造像Ｓ４と異なる情報に基づいて領域候補Ｓ５を設定しても良い。例えば、領域候補設定部１２は、受信信号データＳ３に基づいて領域候補Ｓ５を設定してもよい。つまり、領域候補設定部１２は、受信信号データＳ３に対して所定の閾値を設定し、受信信号データＳ３の最大値がその閾値を越えたときには、検体７の全領域を領域候補Ｓ５と設定するようにしても良い。

ここで、領域候補設定部１２が、受信信号データＳ３に基づいて領域候補Ｓ５を設定する例を、図９と異なる点を中心に説明する。ステップＳ１３１において、領域候補設定部１２は、送受信信号制御部１０から送信された受信信号データＳ３を読み込む。つぎに、ステップ１３２において、領域候補設定部１２は、読み込んだ受信信号データＳ３のうち、大きさが所定の閾値よりも高いデータがあるか判定する。

大きさが所定の閾値よりも高いピクセルがある場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、ステップＳ１３３において、領域候補設定部１２は、このデータを抽出し、抽出されたデータに対応する反射点を領域候補Ｓ５に設定し、ステップＳ１３２に戻り、ステップＳ１３２〜Ｓ１３３を繰り返し実行する。
受信信号データＳ３に基づいて領域候補Ｓ５を設定することで、検体構造像Ｓ４を生成する過程を省略できるため、より少ない演算量とメモリ量で演算を行うことができ、撮像開始から性状情報Ｓ６の表示までの時間を短縮することができる。

図１０は、性状情報算出部１３の動作を示すフローチャートの例である。
性状情報算出部１３は、受信信号データＳ３と領域候補Ｓ５と送受信設定情報Ｓ８とを読み込む（Ｓ１４１）。つぎに、性状情報算出部１３は、ピクセル番号Ｍ＝１を設定し（Ｓ１４２）、領域候補Ｓ５のうち、ピクセル番号Ｍ＝１のピクセルについて、受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とに基づいて、受信信号データＳ３に整相加算処理をする（Ｓ１４３）。具体的には、性状情報生成部１３は、超音波を受信する全振動子１を１以上の受信振動子グループに分け、受信振動子グループごとに、その受信振動子グループに含まれる振動子１で受信した受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とに基づいて、その受信振動子グループに含まれる振動子１で受信した受信信号データＳ３に整相加算処理を行う。なお、各受信振動子グループは、１以上の振動子１によって構成される。

そして性状情報算出部１３は、このようにして受信振動子グループごとに整相加算処理をされた受信信号データの値について絶対値を取り、Ｍ＝１のピクセルにおける受信振動子グループごとの受信信号強度を算出する（Ｓ１４８）。この際、単に絶対値を取るのではなく、ヒルベルト変換によって整相加算処理をされた受信信号データの包絡線を得ることによって、受信振動子グループごとの受信信号強度を得ても良い。
性状情報算出部１３は、受信振動子グループごとの受信信号強度について所定の演算を行い、その結果である指標値を性状情報Ｓ６として算出する（Ｓ１４４）。指標値としては、例えば分散値または最大値と最小値の差などがある。

つぎに、性状情報算出部１３は、ピクセル番号Ｍ＝１と所定の設定値とを比較し、ピクセル番号Ｍ＝１が設定値に達しているかを判定する（Ｓ１４５）。達していない場合（Ｓ１４５でＮｏ）、性状情報算出部１３は、Ｍに１を加えて（Ｍをインクリメントして）（Ｓ１４６）、Ｍ＝２として、ステップＳ１４３に戻りステップＳ１４３以降を実行する。
ここで所定の設定値は、ステップＳ１４１で読み込んだ領域候補Ｓ５内のピクセル数から求まる値であってもよく、送受信設定情報Ｓ８によって設定される値であってもよい。
性状情報算出部１３は、以降、ピクセル番号Ｍが設定値に到達するまで、ステップＳ１４３〜Ｓ１４６を繰り返し、領域候補Ｓ５内のすべてのピクセルについて、性状情報Ｓ６を算出する。

一方、ピクセル番号Ｍが設定値に達している場合（Ｓ１４５でＹｅｓ）、性状情報算出部１３は、ピクセル番号Ｍごとに算出した性状情報Ｓ６を画像生成部１４に送信し（Ｓ１４７）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ１０７へ進む。なお、性状情報算出部１３は、性状情報Ｓ６とピクセル番号Ｍとを対応付けて記憶部５に送信して記憶させてもよい。この場合、記憶部５には、ピクセル番号ごとの性状情報Ｓ６が記憶される。

性状情報は、上記のように送受信回ごとに整相加算処理をし、整相加算処理された受信信号強度の値について所定の演算を行って算出されるものでなくてもよい。
反射波に基づく性状情報の場合、領域候補Ｓ５内のある領域の反射特性を得るものであれば何でもよい。例えば、ある送受信回における受信信号Ｓ２を受信した振動子１ごとの受信信号Ｓ２の強度分布から何らかの特徴量（統計量）を算出してもよい。
ここで強度分布とは、振動子１と、この振動子１が受信した受信信号Ｓ２の強度（受信信号強度）との対応関係、または、超音波を送信した振動子１と、この超音波に基づいて受信された受信信号Ｓ２の強度（受信信号強度）との対応関係である。

透過波に基づく性状情報の場合、領域候補Ｓ５内のある領域の物性値を得るものであれば何でもよい。例えば、超音波トモグラフィー法を用いて音速および（または）減衰を算出してもよい。
性状情報は、１つの断面についてのものでなくてもよく、複数の断面に関するものであってもよい。その場合、性状情報算出部１３は、断面ごとに性状情報Ｓ６を算出しても良いし、全体を一度に演算して性状情報Ｓ６を算出しても良い。

図１１は、画像生成部１４の動作を示すフローチャートの例である。画像生成部１４は、検体構造像Ｓ４と性状情報Ｓ６とを読み込む（Ｓ１５１）。つぎに、画像生成部１４は、検体構造像Ｓ４をグレースケールに割り当て（Ｓ１５２）、性状情報Ｓ６が算出された部分（性状情報Ｓ６が存在するピクセル）、すなわち領域候補Ｓ５のピクセルについては、性状情報Ｓ６をカラースケールに割り当て、検体構造像Ｓ４にオーバーレイして合成した画像データＳ７を生成し（Ｓ１５３）、画像データＳ７を表示部６に送信し（Ｓ１５４）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ１０８へ進む。なお、画像生成部１４は、画像データＳ７を記憶部５に送信して記憶させてもよい。

画像データＳ７は、上述のように検体構造像Ｓ４と性状情報Ｓ６とをオーバーレイするものではなくてもよく、性状情報Ｓ６のある点が、検体構造像Ｓ４のどの点に対応するのかが分かるような形あればよい。例えば、画像データＳ７は、性状情報Ｓ６と検体構造像Ｓ４とを同じ縮尺、方向で並べたものであっても良いし、表示部６に交互に表示させるものであっても良い。また、画像データＳ７は、例えば、性状情報Ｓ６のうち、ある特定の範囲の値のものだけを用いるものであっても良い。これにより、操作者は性状情報Ｓ６のうち、関心のある値の範囲にあるものを容易に見つけることができる。

また、画像生成部１４は、少なくとも性状情報Ｓ６に基づいて画像データＳ７を生成すればよく、領域候補Ｓ５を設定するのに用いた検体構造像Ｓ４を用いなくとも良い。この場合、画像生成部１４は、性状情報Ｓ６のみを用いて画像データＳ７を生成しても良いし、受信信号データＳ３から、新たに検体７に関する画像を生成し、その画像と検体構造像Ｓ４とを合成した画像と性状情報Ｓ６とを合成することよって画像データＳ７を生成しても良い。また、画像生成部１４は、画像データＳ７を、複数の断面に関する性状情報Ｓ６および（または）検体構造像Ｓ４を用いて生成しても良い。この場合、画像データＳ７は、複数の断面を含む三次元的な画像データであっても良い。

上述してきたように、本実施形態によれば、検体７の全域から取得した受信信号データＳ３をもとに設定した領域候補Ｓ５において性状情報Ｓ６を算出することにより、検体７の全域の受信信号データＳ３から性状情報Ｓ６を算出することに比べて、検体７内部の組織の境界および（または）組織の内部の性状情報Ｓ６を少ないメモリ量で算出することができる。つまり、超音波の受信信号Ｓ２をもとに性状情報Ｓ６を算出する領域を設定することによって、超音波撮像装置８に要求されるメモリ量および（または）演算量を低減し、性状情報Ｓ６を高速に算出することができる。

その結果として、１検体あたりの計測結果の算出時間を削減できるため、検診など短時間で計測結果の表示が必要な用途において、超音波撮像装置８による性状情報Ｓ６を活用することができる。つまり、本実施形態の超音波撮像装置８によって、検体７の計測結果である性状情報を短時間で表示することができるため、検診などにおいて、被検者は、撮影後短時間で性状情報を反映する超音波画像を見ることができる。また、検査のために被検者を拘束する時間を短くすることができる。また、検診時に精査が必要な関心部分が正しく撮像できているかの確認をすることができ、正しく撮像できていなかった場合にその場で再撮像することが可能になり、被検者を別の機会に改めて呼び出して再撮像する必要がなくなる。

また、一般的に、検体７の内部に存在する腫瘍などの組織は、大きさおよび形状、検体７での位置などを予め予想することができない。超音波ＣＴ装置である超音波撮像装置８は、検体７に送信した超音波に対して、検体７と相互作用した超音波（検体７の組織性状情報を反映する超音波）を様々な角度（例えば、３６０度などの多方向）から受信することができる。つまり、超音波撮像装置８は、送信した超音波に対する超音波を受信する角度に関する検体７の情報を多く取得することができる。そのため、超音波撮像装置８は、大きさおよび形状などを予め予想することができない検体７内の組織の撮像に対して有効であり、受信した超音波に基づいて検体７内の組織の領域候補を自動的に設定することができる。

また、超音波撮像装置８は、様々な角度から受信した超音波に基づいて超音波画像を生成するため、従来の超音波画像よりも正確で鮮明な画像を生成することができる。そのため、領域候補を操作者に入力させる場合、操作者は、超音波撮像信装置８による、より正確でより鮮明な超音波画像に基づいて、領域候補を決定することができ、超音波画像を読映する際の操作者の負担を下げることができる。

一般的に、検体７に骨、腫瘤、気体などの超音波高反射体および高減衰体などが存在する場合、超音波を送受信する振動子１に対して超音波高反射体および高減衰体などの後方にある領域からは超音波の反射信号を得ることができない。振動子１と超音波高反射体および高減衰体などとの位置関係および（または）角度関係を変えることにより、超音波高反射体および高減衰体などの影となる領域を変えることができるが、高反射体および高減衰体などが撮影（撮像）空間領域（画像化領域）内に存在する限り、その領域を消すことはできず、検体情報が欠落した領域ができてしまう。超音波ＣＴ装置である超音波撮像装置８は、検体７に様々な角度から超音波を送信し、検体７と相互作用した超音波を様々な角度から受信することができる。

つまり、超音波撮像装置８では、超音波高反射体および高減衰体などの影となる領域の異なる複数の画像を、１枚の画像に合成することが可能であり、検体７の全領域についての検体情報を得ることができる。超音波撮像装置８では、検体７の全領域についての検体情報をもとに、領域候補Ｓ５を設定することができる。すなわち、超音波撮像装置８は、超音波高反射体および高減衰体などが存在する場合おいても、検体７内の全領域の組織の撮像に対して有効であり、受信した超音波に基づいて検体７内の組織の領域候補Ｓ５を設定することができる。

＜変形例１−１＞
つぎに、第一実施形態の変形例１−１を説明する。図１２は、反射波に基づく性状情報Ｓ６の算出方法の変形例１−１を説明する図である。本変形例では、超音波撮像装置８は、超音波の送受信を複数回行い、その際、超音波を送信する振動子１を変え、複数の振動子１のうち一部の振動子１で反射波を受信していくことによって、超音波の反射特性を測定する。

上記の第一実施形態と比べ、送受信信号制御部１０と性状情報算出部１３と振動子アレイ２とにおいて動作が異なる点を中心に、図２Ａで示した検体７内の粗ぞうと平滑な境界を識別する場合を例にとって説明する。本変形例において、振動子アレイ２は、少なくとも２以上の振動子１を備える。

図１２Ｆは、送受信設定情報Ｓ８の一部の例を示す図であり、超音波の送受信回７０ごとの超音波を送信する振動子１（送信振動子５０）と超音波を受信する振動子１（受信振動子５５）との関係の例を示す図である。送受信回７０が１回目と２回目とで、送信振動子５０は異なるが、受信振動子５５は同じである。
送受信信号制御部１０は、送受信回数Ｎに応じて、図７のステップＳ１１４において送信振動子５０を変える、つまり、送信信号Ｓ１を送信する宛先となる振動子１を変えることによって、超音波の発信位置と超音波進行方向とを変えて超音波の反射特性を測定する。
制御演算部３は、図１２Ｆの送受信設定情報Ｓ８にしたがい、図６のステップＳ１１１において、送受信回数を２以上の複数回に設定する。

図１２ＡはＮ＝１回目の超音波信号の送信の様子の例を表す図である。送受信信号制御部１０は、図７のステップＳ１１４において振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、送信振動子５０ａである振動子１ａ〜１ｃへ送信信号Ｓ１を送信する。送信信号Ｓ１を受けた振動子１ａ〜１ｃは、超音波進行方向５１ａで示すように、超音波を検体７に向かって発信する。図１２Ａでは、送信された超音波波面５２ａは平面波を構成しているが、これは一例であって、超音波波面は拡散する形であっても良いし、集束する形であっても良い。

図１２ＢはＮ＝１回目の超音波信号の受信の様子の例を表す図である。Ｎ＝１回目の超音波信号の送信ののち、検体７のうち、図１２Ｂで示す反射点Ａと反射点Ｂとで反射された反射波は、それぞれ反射波面５３ｂ、５４ｂで振動子アレイ２内を伝搬する。反射点Ａは粗ぞうな境界の一部であるため、反射点Ａによる反射波面５３ｂは比較的指向性が低くなる。一方、反射点Ｂは平滑な境界の一部であるため、反射点Ｂによる反射波面５４ｂは比較的指向性が高くなる。

送受信信号制御部１０は、Ｎ＝１回目の受信信号Ｓ２の受信時、すなわち図７のステップＳ１１５において、振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、受信振動子５５ｂである振動子１ａ〜１ｃを有効にし、ステップＳ１１６において、振動子１ａ〜１ｃにおける受信信号Ｓ２を受信信号データＳ３として記憶する。

図１２ＣはＮ＝２回目の超音波信号の送信の様子の例を表す図である。送受信信号制御部１０は、送信振動子５０ｃである振動子１ｄ〜１ｆへ送信信号Ｓ１を送信することにより、振動子１ｄ〜１ｆから超音波進行方向５１ｃで示す方向に超音波が送信される。このとき、Ｎ＝１回目の超音波進行方向５１ａとは送信された超音波の超音波進行方向５１ｃが異なっている。

図１２ＤはＮ＝２回目の超音波信号の受信の様子の例を表す図である。Ｎ＝２回目の超音波信号の送信ののち、検体７のうち、図１２Ｄで示す反射点Ａと反射点Ｂとで反射された反射波は、それぞれ反射波面５３ｄ、５４ｄで振動子アレイ２内を伝搬する。送信された超音波の発信位置（送信振動子５０ａ、５０ｃ）と超音波進行方向５１ａ、５１ｃが送信回ごとに異なっていることにより、反射点Ａ、Ｂにおける超音波の反射の方向および反射波の受信信号強度などが受信回ごとに変化する。
送受信信号制御部１０は、Ｎ＝２回目の受信信号Ｓ２の受信時、すなわちＮ＝２回目のステップＳ１１５において、Ｎ＝１回目と同じ動作を行う。

図１２Ｅは、反射点Ａ、Ｂからの反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。横軸は、送信振動子であり、縦軸は受信信号強度である。図１２Ｅに示すように、図７のステップＳ１１４で超音波を送信する際に、ステップＳ１１３において設定したスイッチ１１３の「ＯＮ」に従って、超音波を送信する有効な振動子１を変えていくと、各反射点において反射した超音波の受信信号強度パターン（受信信号強度分布）は、境界性状に対応して変化する。具体的には、振動子１ａ〜１ｃの位置で、反射点Ｂの受信信号強度パターン６１は、鋭くとがった形状となり、反射点Ａの受信信号強度パターン６２は、なだらかな形状となる。

例えば、各反射点からの受信信号強度の分散を取れば、指向性が高い反射点では分散値は高くなり、指向性が低い反射点では分散値が低くなる。反射波の指向性は、反射点の境界性状に対応しているため、例えば、上述した手順で算出した分散値を反射波に基づく性状情報Ｓ６の指標値として用いてもよい。この場合、性状情報算出部１３は、図１０のステップＳ１４３において、受信振動子グループごとに整相加算処理を行う代わりに、送受信回ごとに整相加算処理を行う。また、性状情報算出部１３は、ステップＳ１４４において、受信振動子グループごとに整相加算処理された受信信号強度について所定の演算を行う代わりに、送受信回ごとに整相加算処理された受信信号強度について所定の演算を行う。
また、性状情報算出部１３は、ステップＳ１４４の所定の演算において、送受信回ごとに整相加算処理された受信信号強度の分散値をピクセルごとに算出して性状情報Ｓ６を算出する。

上述したように、本変形例１−１によれば、一部の振動子１で超音波を受信することで、超音波の送受信回ごとの受信信号データＳ３の量を少なくし、性状情報Ｓ６をより少ないメモリ量と演算量で算出することができ、性状情報Ｓ６をより高速に算出することができる。
また、性状情報Ｓ６は、送信振動子５０を変えたときの受信信号Ｓ２に基づいて算出されたものであればよい。例えば、性状情報算出部１３は、図１０のステップＳ１４４において、整相加算処理された受信信号強度について、平均値で規格化された分散値、または、最大値と最小値の差などのいずれかを計算しても良い。
また、例えば、性状情報算出部１３は、ステップＳ１４３において、整相加算処理をする代わりに、領域候補Ｓ５のN番目のピクセルについて、受信信号Ｓ２の位相の平均値を送受信回ごとに計算し、ステップＳ１４４において、位相の平均値の分散を算出することによって、性状情報Ｓ６を算出しても良い。

性状情報Ｓ６は、本変形例で示したように、組織（例えば、腫瘍）の境界面の粗さを判別するものであっても良いし、送信する超音波の波長と同等以下の大きさの散乱体と送信する超音波の波長と同等以上の大きさの構造を持つ境界面とを識別する指標であっても良いし、それらを総合して識別するものであっても良い。
また、送信時に有効にする振動子１を変える代わりに、複数の振動子１へ印加する電圧および遅延時間などについて異なる設定値を設定して、検体７へ送信する超音波の波面を変えても良い。
性状情報Ｓ６を生成する際、多方向から超音波を送信することによって、反射点から受信する振動子１までの反射波の伝搬経路における減衰等の影響を共通する成分として差し引き、より高精度に性状情報Ｓ６を算出してもよい
＜変形例１−２＞
つぎに、第一実施形態の変形例１−２を説明する。図１３は、反射波に基づく性状情報Ｓ６の算出方法の変形例１−２を説明する図である。本変形例では、超音波撮像装置８は、超音波の送受信を複数回行い、その際、反射波を受信する振動子１を変えていくことによって、超音波の反射特性を測定する。
変形例１−１と比べ、送受信信号制御部１０と性状情報算出部１３と振動子アレイ２とにおいて動作が異なる点を中心に、図２Ａで示した検体７内の粗ぞうと平滑な境界を識別する場合を例にとって説明する。

図１３Ａは、送受信設定情報Ｓ８の一部の例を示す図であり、超音波の送受信回７０ごとの送信振動子５０と受信振動子５５との関係の例を示す図である。送受信回７０が１回目と２回目とで、送信振動子５０は同じであるが、受信振動子５５は異なる。
送受信信号制御部１０は、送受信回数Ｎに応じて、図７のステップＳ１１５において受信振動子５５を変える、つまり、受信信号Ｓ２を送受信信号制御部１０に送信する振動子１を変えることによって、超音波の受信位置、つまり、超音波進行方向に対する超音波の受信角度を変えて超音波の反射特性を測定する。

制御演算部３は、図１３Ａの送受信設定情報Ｓ８にしたがい、図６のステップＳ１１１において、送受信回数を２以上の複数回に設定する。
Ｎ＝１回目の超音波信号の送信において、送受信信制御部１０は、図７のステップＳ１１４において振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、送信振動子５０である振動子１ａ〜１ｃへ送信信号Ｓ１を送信する。送信信号Ｓ１を受けた振動子１ａ〜１ｃは、超音波を検体７に向かって発信する。

送受信信号制御部１０は、Ｎ＝１回目の受信信号Ｓ２の受信時、すなわちＮ＝１回目のステップＳ１１５において、振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、受信振動子５５である振動子１ａ〜１ｃを有効にし、ステップＳ１１６において、振動子１ａ〜１ｃからの受信信号Ｓ２を受信信号データＳ３として記憶する。

Ｎ＝２回目の超音波の送信において、送受信信号制御部１０は、Ｎ＝２回目のステップＳ１１４においてＮ＝１回目の送信振動子５０と同じ振動子１ａ〜１ｃへ送信信号Ｓ１を送信する。したがって、振動子１ａ〜１ｃから超音波が送信され、Ｎ＝１回目とＮ＝２回目とで、超音波の発信位置と超音波進行方向とが同じになる。したがって、Ｎ＝２回目の超音波信号の送信ののち、検体７のうち、図１２Ｂで示す反射点Ａと反射点Ｂとで反射された超音波の反射波面は、Ｎ＝１回目のときと変わらない。送受信信号制御部１０は、Ｎ＝２回目の受信信号Ｓ２の受信時、すなわちＮ＝２回目のステップＳ１１５において、Ｎ＝１回目と異なり、受信振動子５５である振動子１ｄ〜１ｆを有効にし、ステップＳ１１６において、振動子１ｄ〜１ｆにおける受信信号Ｓ２を受信信号データＳ３として記憶する。

図１３Ｂは、反射点Ａ、Ｂからの反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。横軸は、受信振動子であり、縦軸は受信信号強度である。図１３Ｂに示すように、図７のステップＳ１１３において設定したスイッチ１２３の「ＯＮ」に従って、超音波を受信する有効な振動子１をステップＳ１１５で超音波を受信する際に変えていくと、各反射点において反射した超音波の受信信号強度パターンは、境界性状に対応して変化する。具体的には、振動子１ａ〜１ｃの位置で、反射点Ｂの受信信号強度パターン６３は、鋭くとがった形状となり、反射点Ａの受信信号強度パターン６４は、なだらかな形状となる。

したがって、変形例１−１と同様に、境界性状情報Ｓ６の指標値として、各反射点からの受信信号強度の分散値を用いてもよい。この場合、変形例１−１と同様に、性状情報算出部１３は、送受信回ごとに整相加算処理された受信信号強度の分散値をピクセルごとに算出し、性状情報Ｓ６を算出する。

上述したように、本変形例１−２によれば、超音波の送受信回ごとに送信振動子５０を変えずに、受信振動子５５を変えて超音波を受信することで、超音波の送受信回ごとの受信信号データＳ３の量を少なくし、性状情報Ｓ６をより少ないメモリ量と演算量で算出することができ、性状情報Ｓ６をより高速に算出することができる。

また、性状情報Ｓ６は、受信振動子５５を変えたときの受信信号Ｓ２に基づいて算出されたものであればよく、変形例１−１と同様に、整相加算処理された受信信号強度について、平均値で規格化された分散値、または、最大値と最小値の差などのいずれかを計算しても良い。
また、変形例１−１と同様に、領域候補Ｓ５のN番目のピクセルについて位相の平均値を送受信回ごとに計算し、位相の平均値の分散を算出することによって、性状情報Ｓ６を算出しても良い。
また、性状情報Ｓ６は、変形例１−１と同様に、境界面の粗さを判別するものであっても良いし、散乱体と境界面とを識別する指標であっても良いし、それらを総合して識別するものであっても良い。
また、性状情報Ｓ６を算出する際、検体７で反射した超音波を多方向から受信することによって、送信振動子５０から反射点までの超音波の伝搬経路における減衰等の影響を共通する成分として差し引き、より高精度に性状情報Ｓ６を算出してもよい。

＜変形例１−３＞
つぎに、第一実施形態の変形例１−３を説明する。図１４は、反射波に基づく性状情報Ｓ６の算出方法の変形例１−３を説明する図である。本変形例では、超音波撮像装置８は、超音波の送受信を複数回行い、その際、超音波を送信する振動子１と反射波を受信する振動子１との対応関係を変えていく（切り替える）ことによって、超音波の反射特性を測定する。

変形例１−１と比べ、送受信号制御部１０と性状情報算出部１３と振動子アレイ２とにおいて動作が異なる点を中心に、図２Ａで示した検体７内の粗ぞうと平滑な境界を識別する場合を例にとって説明する。
本変形例において、送受信信号制御部１０は、送受信回数Ｎに応じて、送信振動子５０と受信振動子５５の対応関係を切り替えることによって、検体７の各反射点からの反射波に基づく受信信号Ｓ２をより多く受信し、性状情報算出部１３は、そこで得られた受信信号データＳ３に基づいて、性状情報Ｓ６を算出する。

図１４Ａは、送受信設定情報Ｓ８の一部の例を示す図であり、超音波の送受信回７０ごとの送信振動子５０と受信振動子５５との関係の例を示す図である。図１４Ａに示すように、送受信信号制御部１０は、同じ送信振動子５０からの超音波を全ての受信振動子５５で受信すると、送信振動子５０を変えて超音波の送信を継続する。
制御演算部３は、図１４Ａの送受信設定情報Ｓ８にしたがい、図６のステップＳ１１１において、送受信回数を２以上の複数回に設定する。なお、図１４Ａでは、送信振動子５０である振動子１ａ〜１ｃが複数回送信する超音波を、振動子アレイ２を構成する全振動子１が順次受信振動子５５となって受信を完了した後、送信振動子５０を振動子１ｄ〜１ｆに変え、変更後の送信振動子５０である振動子１ｄ〜１ｆが複数回送信する超音波を、全振動子１が順次受信振動子５５となって受信を完了し、これを繰り返して全振動子１が順次送信振動子５０となる例を示しているが、全振動子１が送信振動子５０となり、かつ、全振動子１が受信振動子５５となるのであれば、振動子１における送信順序と受信順序は問わない。

送受信信号制御部１０は、各送受信回数におけるステップＳ１１４において振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、図１４Ａに示した送信振動子５０の振動子１へ送信信号Ｓ１を送信する。送信信号Ｓ１を受けた送信振動子５０の振動子１は、超音波を検体７に向かって発信する。

送受信信号制御部１０は、各送受信回数におけるステップＳ１１５において、振動子アレイ２を構成する振動子１のうち、図１４Ａに示した受信振動子５５の振動子１を有効にし、ステップＳ１１６において、有効になっている受信振動子５５の振動子１からの受信信号Ｓ２を受信信号データＳ３として記憶する。 図１４Ｂは、振動子１ａ〜１ｃが送信振動子５０である場合の反射点Ａ、Ｂからの反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。つまり、図１４Ｂが示す受信信号強度は、送受信信信号制御部１０が、送信振動子５０である振動子１ａ〜１ｃを駆動して（有効にして）超音波を送信し、反射点Ａ、Ｂで反射した超音波信号を、全振動子１が順次受信振動子５５となって受信した場合の受信信号強度である。

図１４Ｃは、振動子１ｄ〜１ｆが送信振動子５０である場合の反射点Ａ、Ｂからの反射波の受信信号強度を示すグラフの例を示す図である。つまり、図１４Ｃが示す受信信号強度は、送受信信号制御部１０が送信振動子５０である振動子１ｄ〜１ｆを駆動して超音波を送信し、反射点Ａ、Ｂで反射した超音波信号を、全振動子１が順次受信振動子５５となって受信した場合の受信信号強度である。

反射点Ａのような指向性が低い反射点における反射では、受信信号強度パターンは、送信振動子５０を変えたときの変化が少ない。そのため、図１４Ｂの反射点Ａの受信信号強度パターン６６と図１４Ｃの反射点Ａの受信信号強度パターン６８とに示すように、反射点Ａの受信信号強度パターンは相関あるいは類似度が高いものとなる。

一方、反射点Ｂのような指向性が高い反射点における反射では、受信信号強度パターンは、送信振動子５０を変えたことによる変化が大きい。そのため、図１４Ｂ反射点Ｂの受信信号強度パターン６５と、図１４Ｃの反射点Ｂの受信信号強度パターン６７とに示すように、反射点Ｂにおける受信信号強度パターンは相関あるいは類似度が低いものとなる。

上述した原理により、本変形例では、性状情報算出部１３は、図１０のステップＳ１４４の所定の演算において、整相加算処理された受信信号強度について、送信振動子５０である振動子１が同一な送受信回ごとに、受信信号強度の最大値によって規格化された受信信号強度パターンを生成し、各受信信号強度パターン間の相関係数を計算して反射波に基づく性状情報Ｓ６を算出する。

図１４の例では、送受信回７０が１回目〜８回目から反射点Ｂの受信信号強度パターン６５と反射点Ａの受信信号強度パターン６６とを生成し、送受信回７０が９回目〜１６回目から反射点Ｂの受信信号強度パターン６７と反射点Ａの受信信号強度パターン６８とを生成し、受信信号強度パターン６５と受信信号強度パターン６７間の相関係数を計算し、また、受信信号強度パターン６６と受信信号強度パターン６８間の相関係数を計算する。

上述したように、本変形例１−３によれば、超音波の送受信回ごとに送信振動子５０と受信振動子５５との対応関係を変えることで、変形例１−１と１−２と比較して、送信した超音波に対する超音波を受信する角度に関する検体７の情報をより多く取得することができる。また、本変形例１−３によれば、例えば、送信振動子と対向する位置に置かれた受信振動子で信号を受信しないようにすることにより、超音波の送受信回ごとの受信信号データＳ３の量を少なくし、第一実施形態と比較して、性状情報Ｓ６をより少ないメモリ量と演算量で算出することができ、性状情報Ｓ６をより高速に算出することができる。

また、送信振動子５０である振動子１が異なる各受信信号強度パターン間から反射波に基づく性状情報Ｓ６を算出するものであれば相関係数の計算に限らない。例えば、性状情報算出部１３は、ステップＳ１４４の所定の演算において、各受信信号強度パターン間の差分を計算し、その分散を計算して性状情報Ｓ６を算出しても良い。
また、性状情報Ｓ６は、変形例１−１、１−２と同様に、腫瘍の境界面の粗さを判別するものであっても良いし、送信する超音波の波長と同等以下の大きさの散乱体と送信する超音波の波長と同等以上の大きさを持つ実質（組織）とを識別する指標であっても良いし、それらを総合して識別するものであっても良い。

本変形例において、規格化された受信信号強度パターンにもとづいて性状情報Ｓ６を算出することによって、超音波を送信する振動子１を変えたときに伝搬経路が変わることによる超音波信号の減衰に影響されずに反射波に基づく性状情報Ｓ６を算出することができる。

＜振動子アレイの形状例＞
第一実施形態において、振動子アレイ２は、振動子１が送信した超音波の反射特性を測定する構成であればよく、振動子アレイ２における振動子１の配置は、図１の振動子アレイ２のような円形（環状形）に限られない。

図１５は、第一実施形態による超音波撮像装置８の振動子アレイ２の形状例を示す図である。
反射特性を測定する一つの例では、振動子アレイ２は、反射波の超音波信号（反射信号）の方向依存性を測定するか、または、複数の異なる方向から超音波を送信するように配置された複数の振動子１により構成される。例えば、図１５Ａで示すように、振動子アレイ２は、直線上に並んだ複数の振動子１を持つようにしても良い。

また、反射特性を測定するもう一つの例では、振動子アレイ２は、多方向から超音波の送信と受信を行い、かつ、送信と受信を行った振動子１の位置が分かるように、１つ以上の振動子１と、振動子１の位置を検出する振動子位置検出装置とにより構成される。この場合、送受信信号制御部１０は、振動子位置検出装置から振動子アレイ２の位置情報を受信し、受信した位置情報を送受信信号制御部１０内部および（または）記憶部５に記憶させ、制御演算部３の各機能部１０〜１４が、振動子アレイ２の位置情報を使えるようにする。
例えば、図１５Ｂで示すように、１つの振動子１と、振動子位置検出装置である位置センサ３１とによって振動子アレイ２が構成されていても良い。この場合、送受信信号制御部１０は、位置センサ３１から振動子１の位置情報を受信する。

また、反射特性の測定および（または）物性値の測定の場合、振動子アレイ２は、図１５Ｃで示す、図１の円形の振動子アレイ２のように、複数の振動子１が検体７を取り囲む形状であってもよい。反射特性の測定の場合、このような構成では、振動子アレイ２を含む平面についてあらゆる角度から超音波の送信と受信を行い、振動子アレイ２が検体７を取り囲む形状でない場合と比較して、反射波を広い立体角で検出する。このため、反射波に基づく性状情報Ｓ６を算出する場合には、性状情報Ｓ６の信頼性および（または）精度が向上する効果が得られる。
また、物性値の測定の場合、検体７を透過した波をその平面内の全方向について計測することができるため、超音波トモグラフィー法を用いて検体７の音速および減衰などを算出することが可能である。このため、透過波に基づく性状情報Ｓ６を算出する場合にも、性状情報Ｓ６の信頼性および（または）精度が向上する効果が得られる。
また、振動子アレイ２は全ての振動子１が同一の基板上に実装されたものではなく、複数の基板上に振動子１が実装されていても良い。

また、反射特性の測定および（または）物性値の測定の場合、振動子アレイ２は、複数の振動子１を同一平面でなく、３次元的に配置したもので構成されても良い。例えば、図１５Ｄのように、図１５Ｃのような円形アレイを円の中心軸方向に積み重ねた形状であっても良いし、図１５Ｅのように、円形アレイを円の中心軸方向に、円形アレイの半径を徐々に大きくしながら積み重ねた形状（例えば、半ラグビーボール状）の面に複数の振動子１を配置しても良い。

反射特性の測定の場合、複数の振動子１を３次元的な配置にした振動子アレイ２により、反射波を広い立体角で検出する。このため、反射波に基づく性状情報Ｓ６を算出する場合には、性状情報Ｓ６の信頼性および（または）精度が向上する効果が得られる。また、物性値の測定の場合、様々な平面を通った透過波を計測できるため、超音波トモグラフィー法を用いて、性状情報Ｓ６として様々な平面における検体７の音速および減衰などを算出することが可能になる。このため、透過波に基づく性状情報Ｓ６を算出する場合にも、性状情報Ｓ６の信頼性および（または）精度が向上する効果が得られる。

また、振動子アレイ２は、例えば、図１５Ｆのように、複数の振動子１を薄いフレキシブルなシート状の基板に貼り付け、複数の振動子１の互いの位置関係を変えられるようにしても良い。このような構成では、複数の振動子１を３次元的に配置したものと同様の効果が得られる。さらに、検体７に応じて、複数の振動子１の互いの位置関係を変えることによって、検体７の形状によらず、超音波の受信信号Ｓ２を得られるようになる。

また、振動子アレイ２は、振動子１に加えて、振動子１を機械的に移動させる振動子移動装置を備えても良い。この場合、送受信信号制御部１０が、各機能部１０〜１４による設定、あるいは送受信設定情報Ｓ８に基づいて振動子移動装置の動作を設定し、この設定に基づいて、振動子移動装置に対して動作信号を送信して、振動子移動装置の動作を制御する。

例えば、図１５Ｇのように、複数の振動子１が同一平面上に配置された振動子アレイ２を、送受信信号制御部１０による制御によって振動子移動装置であるアクチュエータ３０が移動させ、振動子アレイ２は、検体７の異なる位置で超音波の送信と受信とを行うようにしても良い。アクチュエータ３０の可動方向は、振動子アレイ２を直進させる方向９１であっても良いし、ある任意の軸を中心に振動子アレイ２の角度を変える方向９２であっても良いし、それらを組み合わせたものであっても良い。また、振動子アレイ２は、図１５Ｇのような円形に限らず、いかなる形状であってもよい。

また、振動子アレイ２がアクチュエータ３０と位置センサ３１とを備える場合には、送信受信信制御部１０は、位置センサ３１で得られた位置情報をもとにアクチュエータ３０に対して送信する動作信号を設定し、所望の位置へ振動子アレイ２を移動あるいは所望の位置で保持するようなフィードバック制御を行っても良い。

また、振動子アレイ２は、図１５Ｈのように、複数の振動子１と位置センサ３１とを備え、さらに複数の振動子１が、複数の振動子１の移動の自由度９３を制限するガイド３２に取り付けられた構成であってもよい。この場合、位置センサ３１は、振動子アレイ２が動ける自由度９３のみに対して位置情報を検出するようにしても良い。

振動子アレイ２が、複数の振動子１を備えている場合、超音波の送信および受信を行う振動子１を切り替えるためのスイッチを、振動子アレイ２または、送受信信号制御部１０に備えていても良い。これにより、振動子１の数に比べて、超音波の送信信号Ｓ１を生成するＲＦジェネレータおよび、アンプ、Ａ／Ｄ変換器などの個数を減らすことができる。また、記憶部５に保持するデータ量を低減することができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の詳細な実施形態の別例である第二実施形態を説明する。なお、第一実施形態と同一の箇所または同様な機能を有する箇所には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略して説明する。

図１６は、第二実施形態の制御演算部３の構成を示すブロック図の例である。第二実施形態では、第一実施形態における超音波撮像装置８に以下の機能が加わる。すなわち、図１６で示すように、制御演算部３のうち領域候補設定部１２は、受信信号データＳ３に基づき、領域候補Ｓ５に加えて、領域候補Ｓ５へ超音波を送受信する際の各種設定情報を含む送受信設定である領域候補送受信設定情報Ｓ９を記憶部５の情報記憶テーブル群１００に格納して設定する。また、領域候補設定部１２は、送受信信号制御部１０と性状情報生成部１３に領域候補送受信設定情報Ｓ９を送信する。ここで、領域候補送受信設定情報Ｓ９は、検体７中の領域候補Ｓ５へ超音波を送信し、領域候補Ｓ５内の反射点からの反射信号及び領域候補Ｓ５を透過した透過信号の少なくとも一方による受信信号Ｓ２を取得するための送受信設定である。

送受信信号制御部１０は、送受信設定情報Ｓ８に加えて、領域候補送受信設定情報Ｓ９にもとづいて、超音波の送信信号Ｓ１を振動子アレイ２に送信し、振動子アレイ２から受信した受信信号Ｓ２にもとづいて受信信号データＳ３を生成する。
また、性状情報算出部１３は、受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８と領域候補送受信設定情報Ｓ９とに基づいて領域候補Ｓ５内の性状情報Ｓ６を算出する。

図１７〜図１９において、制御演算部３の動作を具体的に説明する。図１７は、超音波撮像装置８の動作を説明するシーケンス図の例である。
超音波撮像装置８は、まず、図５と同様に、ステップＳ３００〜Ｓ３０３（図１７において不図示）と、ステップＳ３０４〜Ｓ３１５を実行する。
次に、ステップＳ３１５で記憶部５から送受信回ごとの受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とを受信した制御演算部３は、受信した送受信回ごとの受信信号データＳ３と送受信設定情報Ｓ８とに基づいて検体構造像Ｓ４を生成し、検体構造像Ｓ４に基づいて領域候補Ｓ５と領域候補送受信設定情報Ｓ９を設定する（Ｓ３１６−２）。

そして、制御演算部３は、ステップＳ３１６−２で設定した領域候補送受信設定情報Ｓ９に従って、振動子アレイ２に送信信号Ｓ１を送信する（Ｓ３４１）。送信信号Ｓ１を受信した振動子アレイ２は、振動子アレイ２内に超音波を送信し、振動子アレイ２内から超音波を受信する（Ｓ３４２）。振動子アレイ２は、受信した超音波を受信信号Ｓ２に変換して制御演算部３に送信する（Ｓ３４３）。

制御演算部３は、領域候補送受信設定情報Ｓ９に基づく受信信号データＳ３とステップＳ３１６−２で設定した領域候補Ｓ５と領域候補送受信設定情報Ｓ９とに基づいて性状情報Ｓ６を算出し、ステップＳ３１６−２で生成した検体構造像Ｓ４と性状情報Ｓ６とに基づいて画像データＳ７を生成する（Ｓ３１６−３）。そして、制御演算部３は、画像データＳ７を表示部６へ転送（送信）する（Ｓ３３４）。
次に、超音波撮像装置８は、図５と同様に、ステップＳ３３５〜Ｓ３３９を実行し、処理を終了する。

図１８は、制御演算部３の動作の全体の流れを示すフローチャートの例である。図１８に示すように、制御演算部３は、まず、図６と同様にステップＳ１０１〜Ｓ１０４を実行する。
次に、領域候補設定部１２は、ステップＳ１０４で生成された検体構造像Ｓ４に基づき、領域候補Ｓ５と領域候補送受信設定情報Ｓ９を設定する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１の詳細については、図１９にて後述する。

つぎに、送受信信制御部１０は、情報記憶テーブル群１００に格納された領域候補送受信設定情報Ｓ９を記憶部５から読み出し（Ｓ２０２）、読み出した領域候補送受信設定情報Ｓ９を送受信信号制御部１０内に格納して、超音波の送信と受信を行う回数（送受信回数）の設定、送受信回毎に使用する振動子１の設定などの領域候補Ｓ５に超音波を送受信する際の送受信設定である領域候補送受信設定を行う（Ｓ２０３）。そして、送受信信号制御部１０は、設定した領域候補送受信設定情報Ｓ９にしたがった超音波を送受信するよう振動子アレイ２を制御する（Ｓ１０３−２）。Ｓ１０３−２の送受信の動作は、Ｓ１０３と同様に図７の各ステップにしたがって行う。

つぎに、性状情報算出部１３は、ステップＳ２０１で設定された領域候補Ｓ５における性状情報Ｓ６を算出する（Ｓ１０６−２）。具体的な動作の手順は図１０に示したステップＳ１０６の動作と同様であるが、性状情報算出部１３がステップＳ１４１において読み込む送受信設定情報Ｓ８は、領域候補送受信設定情報Ｓ９であり、受信信号データＳ３は、送受信信号制御部１０が、ステップＳ１０３−２にて、領域候補送受信設定情報Ｓ９にもとづいて超音波の送受信を行ったことにより記憶した受信信号データＳ３である。
つぎに、制御演算部３は、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９を実行して、一連の計測を繰り返すか、計測を終了する。また、制御演算部３は、画像情報Ｓ４〜Ｓ７を生成する図１８の各ステップＳ１０４、Ｓ２０１、Ｓ１０６−２、Ｓ１０７の各ステップ中あるいは各ステップの間において、第一実施形態と同様に、画像情報Ｓ４〜Ｓ７の一部または全部を表示部６に表示させた上で、操作者に処理を継続するかを操作者に尋ねる表示を表示させても良い。

図１９は、領域候補設定部１２の動作を示すフローチャートの例である。まず、領域候補設定部１２は、検体構造像Ｓ４（Ｂモード画像）を読み込む（Ｓ１３１）。つぎに、領域候補設定部１２は、読み込んだ検体構造像Ｓ４内のピクセルのうち、輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがあるか判定する（Ｓ１３２）。輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがある場合（Ｓ１３２でＹｅｓ）、領域候補設定部１２は、このピクセルを抽出し、抽出されたピクセルを領域候補Ｓ５に設定（Ｓ１３３）する。

つぎに、領域候補設定部１２は、領域候補Ｓ５にもとづいて、領域候補Ｓ５からの反射信号および（または）透過信号を取得するための領域候補送受信設定情報Ｓ９を算出する（Ｓ２３１）。具体的には、領域候補設定部１２は、送信回毎の送信振動子５０を決定し、領域候補Ｓ５を送信焦点とするように各振動子１に与える遅延時間を決定し、これら以外の情報も決定して領域候補送受信設定情報Ｓ９を算出する。そして、領域候補設定部１２は、ステップＳ１３２に戻り、ステップＳ１３２〜Ｓ１３３、Ｓ２３１を繰り返し実行する。

ステップＳ１３２において、輝度が所定の閾値よりも高いピクセルがない場合（Ｓ１３２でＮｏ）、領域候補設定部１２は、領域候補Ｓ５と領域候補送受信設定情報Ｓ９とを性状情報算出部１３に送信し、領域候補送受信設定情報Ｓ９を送受信信号制御部１０送信して（Ｓ１３４−２）、処理を終了する。制御演算部３は、ステップＳ２０２へ進む。なお、領域候補設定部１２は、領域候補送受信設定情報Ｓ９を記憶部５に送信して記憶させてもよい。
なお、ステップＳ１３２において、性状情報算出部１３に送信する領域候補Ｓ５が存在しなかった場合、制御演算部３は、前のステップ（図１８のステップＳ１０２〜Ｓ１０４、Ｓ１１１のいずれか）に戻って、もう一度測定をやり直すようにしても良い。

領域候補Ｓ５は、第一実施形態と同様に、閉曲線等で囲まれた領域であっても良いし、撮像空間領域内の要素単位ごとに設定されたものであっても良い。領域候補Ｓ５の設定の仕方は、必ずしも上記のような検体構造像Ｓ４の輝度を閾値で区別するものに限らない点も第一実施形態と同様である。

また、領域候補設定部１２は、上述のように領域候補Ｓ５の各ピクセルに対して領域候補送受信設定情報Ｓ９を算出しても良いし、領域候補Ｓ５が全て抽出されたのちに、例えば領域候補Ｓ５の重心などの領域候補Ｓ５の代表点を算出し、その代表点からの反射信号および（または）透過信号を取得するための領域候補送受信設定情報Ｓ９を算出するようにしても良い。その際の領域候補Ｓ５の代表点は１つであっても良いし、複数であっても良い。上述のように領域候補送受信設定情報Ｓ９を領域候補Ｓ５の代表点に限定することによって、送受信回数を減らすことができ、測定時間および（または）計算時間を減らすことができる。

また、領域候補設定部１２は、上述のように、領域候補Ｓ５をもとに、領域候補送受信設定情報Ｓ９を自動的に設定するようにしても良いし、例えば、領域候補送受信設定情報９の候補を設定し、表示部６に表示させ、操作者に、領域候補送受信設定情報９の候補の中から設定する領域候補送受信設定情報Ｓ９を操作部４に入力させるようにしても良い。
また、領域候補設定部１２は、第一実施形態と同様に、ステップＳ１３３において、受信信号データＳ３に基づいて領域候補Ｓ５を設定し、ステップＳ２３１において、受信信号データＳ３に基づく領域候補Ｓ５から領域候補送受信設定情報９を算出してもよい。

上述してきたように、本実施形態によれば、領域候補Ｓ５の設定にもとづき超音波の領域候補送受信設定情報Ｓ９を設定し、その設定にしたがって超音波の送受信を行い、そこで取得された受信信号データＳ３から性状情報Ｓ６を生成する。したがって、領域候補送受信設定情報Ｓ９による領域候補Ｓ５からの超音波を反映する受信信号データＳ３から性状情報Ｓ６を生成するため、検体７の全域からの超音波を反映する受信信号データＳ３から性状情報Ｓ６を生成することに比べて、性状情報Ｓ６を生成するために必要なデータ量を抑えることができ、超音波撮像装置８における計測時間の短縮とデータ量の低減が可能になる。また、本実施形態の超音波撮像装置８は、領域候補送受信設定情報Ｓ９に基づく領域候補Ｓ５の受信信号データＳ３を用いて性状情報Ｓ６を生成することで、性状情報Ｓ６をより精度よく生成することができる。

その結果として、第一実施形態と同様に、検診など短時間で計測結果の表示が必要な用途において、超音波撮像装置８による性状情報Ｓ６を活用することができ、検体７の計測結果を短時間で表示することができ、被検者を拘束する時間を短くすることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加または削除または置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えばＦＰＧＡのような集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリおよびハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、IC(Integrated Circuit)カード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、「ａａａテーブル」の表現にて各種情報を説明したが、各種情報は、テーブル以外のデータ構造で表現されていてもよい。データ構造に依存しないことを示すために「ａａａテーブル」を「ａａａ情報」と呼ぶことができる。また、「格納する」の表現にて各種テーブルに各情報を記録することを説明したが、「登録する」または「設定する」または「記憶する」または「記録する」と表現されてもよい。
また、制御線または情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線または情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 振動子
２ 振動子アレイ
３ 制御演算部
４ 操作部（ＩＦ）
５ 記憶部
６ 表示部
７ 検体
８ 超音波撮像装置
１０ 送受信信号制御部
１１ 構造像生成部
１２ 領域候補設定部
１３ 性状情報生成部
１４ 画像生成部
１００ 情報記憶テーブル群
１１０ 送信設定テーブル
１２０ 受信設定テーブル
Ｓ１ 送信信号
Ｓ２ 受信信号
Ｓ３ 受信信号データ
Ｓ４ 検体構造像
Ｓ５ 領域候補
Ｓ６ 性状情報
Ｓ７ 画像データ
Ｓ８ 送受信設定情報

Claims (15)

1. 検体に向けて超音波を送信し、前記検体内を透過した超音波である透過波または前記検体内において反射した超音波である反射波を受信し、前記透過波または前記反射波に基づく受信信号を送信する振動子アレイと、
   前記受信信号を受信する信号受信部と、
   前記受信信号に基づいて、前記検体の組織を示す領域の候補である組織領域候補を設定する領域候補設定部と、
   前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記組織領域候補における組織の性状に関する情報である性状情報を算出する性状情報算出部と、
   前記性状情報に基づいて、前記性状情報を反映する超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、
   を備える、
   超音波ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記領域候補設定部は、
   前記受信信号に基づいて、前記検体の構造を反映する検体構造像を生成し、前記検体構造像に基づいて、前記組織領域候補として、前記組織の境界を示す領域の候補である境界領域候補及び前記組織の内部を示す領域の候補である内部領域候補の少なくとも一方を設定し、
   前記境界領域候補が設定された場合、前記性状情報は、前記受信信号及び前記境界領域候補に基づく、前記境界領域候補における前記境界の性状に関する情報である境界性状情報であり、
   前記内部領域候補が設定された場合、前記性状情報は、前記受信信号及び前記内部領域候補に基づく、前記内部領域候補における前記内部の性状に関する情報である内部性状情報である、
   超音波ＣＴ装置。
3. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記領域候補設定部は、
   前記受信信号が前記反射波に基づく場合、前記反射波に基づく前記受信信号の整相加算を行うことにより前記検体構造像を生成し、
   前記受信信号が前記透過波に基づく場合、超音波トモグラフィー法により前記透過波に基づく前記受信信号から前記検体の物性値を算出し、算出した前記物性値を用いて前記検体構造像を生成する、
   超音波ＣＴ装置。
4. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記性状情報算出部は、
   前記受信信号が前記反射波に基づく場合、前記反射波に基づく前記受信信号及び前記境界領域候補に基づいて前記境界性状情報を算出し、または、前記反射波に基づく前記受信信号及び前記内部領域候補に基づいて前記内部性状情報を算出し、
   前記受信信号が前記透過波に基づく場合、前記透過波に基づく前記受信信号及び前記境界領域候補に基づいて前記境界性状情報を算出し、または、前記透過波に基づく前記受信信号及び前記内部領域候補に基づいて前記内部性状情報を算出する、
   超音波ＣＴ装置。
5. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記振動子アレイは、
   前記超音波を送受信する複数の振動子を有し、
   前記超音波を送信する度に、前記超音波を送信する振動子である送信振動子を変更し、
   前記性状情報算出部は、
   前記送信振動子が異なる前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記性状情報を算出する、超音波ＣＴ装置。
6. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記振動子アレイは、
   前記超音波を送受信する複数の振動子を有し、
   前記超音波を受信する度に、前記超音波を受信する振動子である受信振動子を変更し、
   前記性状情報算出部は、
   前記受信振動子が異なる前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記性状情報を算出する、超音波ＣＴ装置。
7. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記性状情報算出部は、
   前記受信信号のうち前記組織領域候補に対応する前記受信信号それぞれの強度分布を算出し、前記それぞれの強度分布間または前記それぞれの強度分布に基づく統計量間の相関または類似度を算出し、算出した前記相関または前記類似度を前記性状情報とする、
   超音波ＣＴ装置。
8. 請求項５に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記性状情報算出部は、
   前記送信振動子が異なる前記受信信号のうち前記組織領域候補に対応する前記受信信号それぞれの強度分布を算出し、前記それぞれの強度分布間または前記それぞれの強度分布に基づく統計量間の相関または類似度を算出し、算出した前記相関または前記類似度を前記性状情報とする、
   超音波ＣＴ装置。
9. 請求項６に記載の超音波ＣＴ装置であって、
   前記性状情報算出部は、
   前記受信振動子が異なる前記受信信号のうち前記組織領域候補に対応する前記受信信号それぞれの強度分布を算出し、それぞれの強度分布間または前記それぞれの強度分布に基づく統計量間の相関または類似度を算出し、算出した前記相関または前記類似度を前記性状情報とする、
   超音波ＣＴ装置。
10. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
    前記表示部は、
    前記超音波画像とともに前記検体構造像を表示する、
    超音波ＣＴ装置。
11. 請求項１０に記載の超音波ＣＴ装置であって、
    前記表示部は、
    前記検体構造像のうち前記組織領域候補に前記超音波画像を重畳させて表示する、
    超音波ＣＴ装置。
12. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
    前記振動子アレイは、
    前記超音波を送受信する複数の振動子が２次元または３次元に配置され、
    前記複数の振動子は、
    前記検体を取り囲むように配置されている、
    超音波ＣＴ装置。
13. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、
    前記振動子アレイは、
    前記組織領域候補に向けて超音波を送信し、前記組織領域候補から受信した超音波に基づく受信信号を前記信号受信部に送信し、
    前記性状情報算出部は、
    前記組織領域候補から受信した超音波に基づく前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記性状情報を算出する、
    超音波ＣＴ装置。
14. 検体に向けて送信され、前記検体内を透過した超音波である透過波または前記検体内において反射した超音波である反射波に基づく受信信号を受信する信号受信部と、
    前記受信信号に基づいて、前記検体の組織を示す領域の候補である組織領域候補を設定する領域候補設定部と、
    前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記組織領域候補における組織の性状に関する情報である性状情報を算出する性状情報算出部と、
    を備える、
    超音波ＣＴ装置。
15. 以下のステップを含む超音波ＣＴ装置における超音波撮像方法；
    （ａ）検体に向けて超音波を送信し、前記検体内を透過した透過波または前記検体内において反射した反射波を受信するステップ、
    （ｂ）前記透過波または前記反射波に基づいて受信信号を生成するステップ、
    （ｃ）前記受信信号に基づいて、前記検体の組織を示す領域の候補である組織領域候補を設定するステップ、
    （ｄ）前記受信信号及び前記組織領域候補に基づいて、前記組織領域候補における組織の性状に関する情報である性状情報を算出するステップ、
    （ｅ）前記性状情報に基づいて、前記性状情報を反映する超音波画像を生成するステップ、
    （ｆ）前記超音波画像を表示するステップ。

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