JP6563800B2 - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム - Google Patents

Description

本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。

観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーに基づいて超音波画像を生成し、該生成した超音波画像を表示することで、観測対象の観測を行う。

超音波を用いて生体組織の観察および処置を行う技術として、超音波内視鏡を用いた穿刺吸引細胞診断が知られている。穿刺吸引細胞診断では、超音波内視鏡の挿入部を被検体内に挿入し、被検体内の超音波画像を観察しながら、挿入部内の管路に挿入された穿刺針（生検針）を対象の組織に穿刺し、穿刺針を介して組織を吸引して採取する。このような穿刺吸引細胞診断において穿刺針の超音波像を含む超音波画像を表示する技術として、穿刺針の超音波像を表示する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、針情報取得のためのステアリング角度および動作周波数、ならびにエッジ強調フィルタリングのフィルタ・カーネルを走査深度に応じて変更して超音波画像を生成することにより、被検体の体型などによらず、穿刺針の超音波像を取得可能としている。

特開２０１３−６３２５６号公報

しかしながら、穿刺針からの反射エコーの周波数は、走査深度に依存しておらず、同一の走査深度であっても周波数特性が同じであるとは限らない。特許文献１が開示する技術では、走査深度に応じて動作周波数が変更されるため、穿刺針の一部が不明瞭な画像が生成されることがあり、穿刺針などの画像生成対象を明確に表示する画像を安定して生成することができない場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像生成対象の周波数特性が異なる場合であっても明確な画像を安定して生成することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分をそれぞれ抽出する複数の受信フィルタと、前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択部と、前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記複数の受信フィルタが抽出した各信号成分の輝度の時間変化を抽出する輝度変化抽出部と、前記輝度変化抽出部が抽出した輝度の時間変化を前記期間ごとに比較する輝度変化比較部と、をさらに備え、前記フィルタ選択部は、前記輝度変化比較部の比較結果に基づいて画像化に使用する受信フィルタの前記期間データを前記期間ごとに選択することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記フィルタ選択部は、各期間において、輝度の時間変化が最大となる信号成分を抽出した前記受信フィルタを選択することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記フィルタ選択部から入力された前記成分選択データに対し、時系列で隣り合う期間の境界における出力値の乱れを軽減する結合部低減フィルタ、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記超音波信号から、前記超音波振動子からの距離が近いほど高周波の信号成分を抽出するトラッキングフィルタと、前記成分選択データのうちの高輝度成分であるエッジを抽出するエッジ抽出部と、前記トラッキングフィルタが抽出した信号成分と、前記エッジ抽出部が抽出したエッジとを合成し、合成後の合成データを生成する信号合成部と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記エッジ抽出部は、前記成分選択データのうち、第１閾値以上の輝度成分を抽出する第１輝度抽出部と、前記第１輝度抽出部が抽出した輝度成分に対して微分処理を施す微分処理部と、前記微分処理部により微分処理が施された微分データのうち、第２閾値以上の輝度成分を抽出する第２輝度抽出部と、を有し、前記第２閾値は、変更可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記結合部低減フィルタは、前記フィルタ選択部から入力された前記成分選択データから低周波数帯域の信号成分を抽出することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、複数の受信フィルタが、前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分をそれぞれ抽出する抽出ステップと、フィルタ選択部が、前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択ステップと、画像生成部が、前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、複数の受信フィルタが、前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分をそれぞれ抽出する抽出手順と、フィルタ選択部が、前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択手順と、画像生成部が、前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成手順と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、画像生成対象の周波数特性が異なる場合であっても明確な画像を安定して生成することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、超音波振動子に対する穿刺針および腫瘍の位置や、この穿刺針および腫瘍の像を形成する音線を説明する図である。 図３は、各音線の所定の位置における周波数スペクトルを模式的に示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の各部から出力される出力データを説明する図である。 図５は、超音波振動子に対する腫瘍の位置や、この腫瘍の像を形成する音線を説明する図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の各部から出力される出力データを説明する図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置のエッジ抽出部の処理を説明する図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。図１に示すブロック図では、実線の矢印が画像データに係る信号の伝送を示し、破線の矢印が制御に係る信号の伝送を示している。

超音波内視鏡２は、可撓性を有する挿入部を有し、この挿入部の先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。

超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。

超音波観測装置３は、送受信部３０と、フィルタ部３１と、検波部３２と、輝度変化抽出部３３と、輝度変化比較部３４と、フィルタ選択部３５と、結合部軽減フィルタ３６と、信号処理部３７と、画像生成部３８と、入力部３９と、制御部４０と、記憶部４１とを備える。

送受信部３０は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してＡ／Ｄ変換することによって時間ドメインのデジタルの高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する。送受信部３０は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity Time Control）補正を行うようにしてもよい。

フィルタ部３１は、送受信部３０から入力されるＲＦデータから所定の周波数成分（信号成分）を抽出する。フィルタ部３１は、複数のフィルタ、本実施の形態１では、第１フィルタ３１ａ、第２フィルタ３１ｂ、第３フィルタ３１ｃ、・・・、第８フィルタ３１ｈを有する。第１フィルタ３１ａ、第２フィルタ３１ｂ、第３フィルタ３１ｃ、・・・、第８フィルタ３１ｈは、各々が異なる周波数成分の信号成分の時間変化を抽出する。例えば、第１フィルタ３１ａが４ＭＨｚを中心周波数とする周波数帯域の信号成分を通過させることによって、周波数帯域の信号成分の時間変化を抽出し、第２フィルタ３１ｂが９ＭＨｚを中心周波数とする周波数帯域の信号成分の時間変化を抽出する。

検波部３２は、フィルタ部３１により抽出された信号成分を検波する。検波部３２は、複数の検波部、本実施の形態１では、第１検波部３２ａ、第２検波部３２ｂ、第３検波部３２ｃ、・・・、第８検波部３２ｈを有する。第１検波部３２ａ、第２検波部３２ｂ、第３検波部３２ｃ、・・・、第８検波部３２ｈは、各々が対応するフィルタから受信した信号成分について、包絡線検波を行う。例えば、第１検波部３２ａは、第１フィルタ３１ａから受信した４ＭＨｚを中心周波数とする周波数帯域の信号成分に対して、包絡線検波を行う。

輝度変化抽出部３３は、検波部３２により検波された信号成分をもとに輝度変化を抽出する。具体的に、輝度変化抽出部３３は、第１検波部３２ａ、第２検波部３２ｂ、第３検波部３２ｃ、・・・、第８検波部３２ｈが検波した結果に基づいて、超音波振動子２１がエコー信号を受信した受信期間を、エコー信号を受信した複数の受信タイミングで分けた複数の期間における輝度変化（出力値の変化量）をそれぞれ抽出する。なお、本実施の形態１では、各受信タイミングの信号値を輝度とみなして輝度変化を抽出する。

輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度変化を比較する。具体的に、輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した各検波部（第１検波部３２ａ、第２検波部３２ｂ、第３検波部３２ｃ、・・・、第８検波部３２ｈ）の輝度変化を期間ごとに比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する。比較結果には、期間ごとに、輝度変化が最大となる検波部が対応付けられた情報が含まれている。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の信号成分を結合部軽減フィルタ３６に入力する。具体的に、フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４が生成した比較結果に基づき、複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとに、フィルタを選択する。例えば、フィルタ選択部３５は、比較結果において、ある期間において第１フィルタ３１ａが抽出した信号成分の輝度変化（変化量）が最も大きい場合、この期間について第１フィルタ３１ａを選択し、第１フィルタ３１ａに対応する検波後の信号成分（期間データ）を選択する。フィルタ選択部３５は、各期間について、選択されたフィルタの検波後の期間データを選択することによって、期間ごとに選択された期間データが連なってなり、音線データを生成するための成分選択データを生成する。フィルタ選択部３５は、このような処理を生成する音線に応じて生成する。フィルタ選択部３５は、生成した複数の成分選択データを結合部軽減フィルタ３６に入力する。

結合部軽減フィルタ３６は、例えばローパスフィルタを用いて実現され、フィルタ選択部３５から入力された成分選択データに対し、時系列で隣り合う期間の境界における出力値（本実施の形態１では輝度）の乱れ（ずれ）を軽減するべく、高周波成分を逓減させて、低周波成分のみを抽出する。結合部軽減フィルタ３６は、高周波成分逓減後の成分選択データを信号処理部３７に入力する。

信号処理部３７は、結合部軽減フィルタ３６から受信した成分選択データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。信号処理部３７は、結合部軽減フィルタ３６から受信した成分選択データ、具体的には１音線分の音線データごとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。信号処理部３７は、成分選択データに対して対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、成分選択データを基準電圧Ｖ_cで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。このＢモード用受信データでは、超音波パルスの反射の強さを示す受信信号の振幅または強度が、超音波パルスの送受信方向（深度方向）に沿って並んでいる。信号処理部３７は、生成したＢモード用受信データを、画像生成部３８に入力する。信号処理部３７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。

画像生成部３８は、信号処理部３７から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する。具体的には、画像生成部３８は、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。その後、画像生成部３８は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像であるＢモード画像を含むＢモード画像データを生成する。画像生成部３８は、フレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。

また、画像生成部３８は、信号処理部３７からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。

入力部３９は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける。

制御部４０は、超音波観測システム１全体を制御する。制御部４０は、演算および制御機能を有するＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。制御部４０は、記憶部４１が記憶、格納する情報を記憶部４１から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。なお、制御部４０を信号処理部３７と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。

記憶部４１は、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する。記憶部４１は、Ｂモード画像の取得にかかる超音波の送信タイミングや、超音波の送信パターン（送信波の形成パターン）に関する情報などを記憶する。記憶部４１は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報等を記憶する。

また、記憶部４１は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

以上の構成を有する記憶部４１は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read Only Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて実現される。

続いて、穿刺針や腫瘍を含む超音波画像の生成、および信号成分の抽出について説明する。図２は、超音波振動子に対する穿刺針および腫瘍の位置や、この穿刺針および腫瘍の像を形成する音線を説明する図である。例えば、コンベックス型の超音波振動子を用いて腫瘍に穿刺針を穿刺した際、図２に示すように、超音波振動子２１の一部の像２１Ａ、腫瘍の像Ｓ₁、穿刺針の像Ｎが表示される。この場合、超音波振動子２１の表面に対する法線方向（深度方向）に沿って複数の輝度値を有する音線データＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃などの複数の音線データに基づいて、画像生成部３８が超音波画像Ｗ₁を生成する。

この際、各音線において、穿刺針と交差する点Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃や、腫瘍と交差する点Ｐ₁₄，Ｐ₁₅では、ある特定の周波数において輝度の変化が大きくなる。しかしながら、穿刺針からの反射エコーの周波数は、走査深度に依存しておらず、同一の走査深度であっても周波数特性が同じであるとは限らない。

図３は、各音線の所定の位置における周波数スペクトルを模式的に示す図である。ここでいう「周波数スペクトル」とは、信号処理部３７によって対数変換処理が施されて得られた「ある位置における強度の周波数分布」を意味する。また、ここでいう「強度」とは、例えばエコー信号の電圧、エコー信号の電力、超音波エコーの音圧、超音波エコーの音響エネルギー等のパラメータ、これらパラメータの振幅や時間積分値やその組み合わせのいずれかを指す。図３では、スペクトルＬ₁₁が点Ｐ₁₁における周波数スペクトルを示し、スペクトルＬ₁₂が点Ｐ₁₂における周波数スペクトルを示し、スペクトルＬ₁₃が点Ｐ₁₃における周波数スペクトルを示し、スペクトルＬ₁₄が点Ｐ₁₄における周波数スペクトルを示し、スペクトルＬ₁₅が点Ｐ₁₅における周波数スペクトルを示している。なお、スペクトルＬ₁₆は、生体のみの周波数スペクトルであって、穿刺針および腫瘍を通過しない音線データの周波数スペクトルである。

図３に示すように、同じ穿刺針からのエコー信号であっても、位置が異なれば、強度が最も大きい周波数も異なっている。また、腫瘍と生体表面との境界においても同様に、位置が異なれば、強度が最も大きい周波数も異なる。このため、各周波数成分の期間ごとに輝度変化を抽出して、期間ごとに、画像生成に用いるための信号成分を選択する必要がある。

図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の各部から出力される出力データを説明する図であって、音線データＲ₁を生成する際の信号処理を説明する図である。本実施の形態１では、図４に示すように、期間として、受信タイミングである時間ｔ₁、時間ｔ₂、・・・、時間ｔ₈で分けた期間が設定されている。時間ｔ₁から時間ｔ₂までの第１期間、時間ｔ₂から時間ｔ₃までの第２期間、時間ｔ₃から時間ｔ₄までの第３期間、時間ｔ₄から時間ｔ₅までの第４期間、時間ｔ₅から時間ｔ₆までの第５期間、時間ｔ₆から時間ｔ₇までの第６期間、時間ｔ₇から時間ｔ₈までの第７期間が設定されているものとして説明する。なお、図２に示す点Ｐ₁₁は、第３期間に含まれているものとする。なお、この受信タイミングは一例であり、任意に設定可能であり、各期間の幅は、同じであってもよいし、異なるものであってもよい。

輝度変化抽出部３３は、各期間における輝度変化を抽出する。具体的に、輝度変化抽出部３３は、第ｋフィルタ（１≦ｋ≦８）が抽出した信号成分であって、検波処理が施された信号成分において、時間ｔ_n（１≦ｎ≦８）で取得される輝度（出力値）をＤk(ｎ)とすると、第１期間の第ｋフィルタの輝度の変化量ΔＤk(1)は、｜Ｄk(2)−Ｄk(1)｜で表される。同様にして、第ｎ期間の輝度の変化量ΔＤk(n)は、｜Ｄk(n+1)−Ｄk(n)｜で表される。輝度変化抽出部３３は、フィルタごとに、各期間の輝度の変化量ΔＤk(n)を算出する。なお、本実施の形態１では、受信タイミングにおける信号値（時間ｔ_nの信号値）の差分を変化量として算出するものとして説明するが、期間内の信号値の最大値と最小値との差分や、偏さなどを変化量としてもよい。

輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度の変化量ΔＤk(n)を期間ごとにフィルタ間で比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する。輝度変化比較部３４は、例えば、点Ｐ₁₁を含む第３期間では、第１フィルタの輝度の変化量ΔＤ1(1)がフィルタ間で最も大きい旨の比較結果を生成する。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の期間データからなる成分選択データを生成して結合部軽減フィルタ３６に入力する。フィルタ選択部３５は、例えば、第３期間において、第１期間の輝度の変化量ΔＤk(1)が第１フィルタ３１ａ（ｋ＝１）で最も大きい場合、第３期間の選択フィルタを第１フィルタ３１ａとする。同様にして、フィルタ選択部３５は、各期間においてフィルタを選択する。図４では、第１〜第２期間では第２フィルタ、第３〜第４期間では第１フィルタ、第５〜第７期間では第２フィルタが選択されている。フィルタ選択部３５により、各特定区間においてフィルタが選択されると、特定区間ごとに選択されたフィルタに対応する検波後の期間データが連なったデータ（成分選択データ）が生成される（図４を参照）。

なお、音線データＲ₁について、第１フィルタ３１ａが抽出した周波数帯域の信号成分（期間データ）が穿刺針を明確に表示できる信号成分であるものとして選択されるものとして説明したが、音線データＲ₂については、同じ穿刺針であっても、点Ｐ₁₂における期間データは、第１フィルタ３１ａが抽出した周波数帯域の信号成分が、穿刺針を明確に表示できる信号成分であるとは限らない。音線データＲ₂については、同様の処理によって、輝度の変化量が最も大きい周波数帯域の信号成分（期間データ）が選択される。

また、上述した例では、穿刺針を腫瘍に穿刺した場合を説明したが、このほかに、一つの音線データ上に複数の腫瘍が存在する場合もある。図５は、超音波振動子に対する腫瘍の位置や、腫瘍の像を形成する音線を説明する図である。図５では、超音波振動子２１の一部の像２１Ａ、腫瘍の像Ｓ₁，Ｓ₂が表示される。この場合、超音波振動子２１の表面に対する法線方向（深度方向）に沿って複数の輝度値を有する音線データＲ₄などの複数の音線データに基づいて、画像生成部３８が超音波画像Ｗ₂を生成する。

この際、音線データＲ₄において、超音波振動子２１の像２１Ａの表面に位置する点Ｐ₂₀や、腫瘍の像Ｓ₁と交差する点Ｐ₂₁，Ｐ₂₂、腫瘍の像Ｓ₂と交差する点Ｐ₂₃，Ｐ₂₄、超音波画像Ｗ₂における音線データＲ₄の最深の位置Ｐ₂₅では、ある特定の周波数において輝度の変化が大きくなる。しかしながら、腫瘍の像の境界における反射エコーの周波数は、走査深度に依存しておらず、同一の深度であっても周波数特性が同じであるとは限らない。

図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の各部から出力される出力データを説明する図であって、音線データＲ₄を生成する際の信号処理を説明する図である。本実施の形態１では、図４と同様に、複数の期間（第１期間〜第７期間）が設定されているものとして説明する。なお、図５に示す点Ｐ₂₀は、第１期間の前の期間に含まれ、点Ｐ₂₁は、第３期間に含まれ、点Ｐ₂₂は、第５期間に含まれ、点Ｐ₂₃は、第６期間に含まれ、点Ｐ₂₄は、第７期間に含まれ、点Ｐ₂₅は、第７期間よりも後の期間に含まれているものとする。

輝度変化抽出部３３は、上述したように、各特定区間における輝度の変化量ΔＤk(n)を算出する。その後、輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度の変化量ΔＤk(n)を期間ごとにフィルタ間で比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する。輝度変化比較部３４は、例えば図６の時間ｔ₃から時間ｔ₄までの第３期間、および時間ｔ₄から時間ｔ₅までの第４期間では、第３フィルタの輝度の変化量ΔＤ3(3)、ΔＤ3(4)がフィルタ間で最も大きい旨の比較結果を生成する。また、輝度変化比較部３４は、時間ｔ₆から時間ｔ₇までの第６期間、および時間ｔ₇から時間ｔ₈までの第７期間では、第８フィルタの輝度の変化量ΔＤ8(6)、ΔＤ8(7)がフィルタ間で最も大きい旨の比較結果を生成する。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の信号成分を結合部軽減フィルタ３６に入力する。フィルタ選択部３５は、例えば、第３期間では、第３フィルタの輝度の変化量ΔＤ3(3)が最も大きい場合、第３期間の選択フィルタを第３フィルタとする。同様にして、フィルタ選択部３５は、各期間においてフィルタを選択する。フィルタ選択部３５により、各期間においてフィルタが選択されると、期間ごとに選択されたフィルタに対応する検波後の信号成分が連なったデータ（以下、画像化データという）が生成される（図６を参照）。

このようにして、周波数帯域ごとに分割された信号成分の輝度の変化をもとに、画像を生成するための信号成分を選択して、選択した信号成分を連結することにより、穿刺針や腫瘍など、音線ごとに周波数特性が異なっても、コントラストを優先した強調表示可能な音線データを生成することができる。

続いて、本実施の形態１に係る超音波観測装置３が行う処理について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。以下、制御部４０の制御のもと、各部が動作するものとして説明する。

まず、超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信する（ステップＳ１０１）。超音波振動子２１からエコー信号を受信すると、送受信部３０は、このエコー信号に対してＡ／Ｄ変換することによってＲＦデータを生成する。

その後、フィルタ部３１において、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈが、フィルタ処理を行って、それぞれの周波数帯域の信号成分を抽出する（ステップＳ１０２：抽出ステップ）。フィルタ部３１は、抽出した信号成分を検波部３２に入力する。

検波部３２では、第１検波部３２ａ〜第８検波部３２ｈが、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈをそれぞれ通過した信号成分に対して検波処理を施す（ステップＳ１０３）。検波部３２は、検波処理後の各周波数帯域の信号成分を、輝度変化抽出部３３およびフィルタ選択部３５に入力する。

輝度変化抽出部３３は、検波部３２から周波数帯域の異なる複数の信号成分が入力されると、輝度の変化量を抽出する（ステップＳ１０４）。輝度変化抽出部３３は、上述したように、各期間における輝度の変化量ΔＤk(n)を算出する。輝度変化抽出部３３は、算出した輝度の変化量ΔＤk(n)を輝度変化比較部３４に入力する。

その後、輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度の変化量ΔＤk(n)を期間ごとにフィルタ間で比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する（ステップＳ１０５）。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の信号成分を結合して、結合部軽減フィルタ３６に入力する（ステップＳ１０６：フィルタ選択ステップ）。フィルタ選択部３５は、期間ごとに選択したフィルタに対応する検波後の信号成分が連なった成分選択データを生成し、結合部軽減フィルタ３６に入力する。

その後、結合部軽減フィルタ３６が、隣り合う期間の境界における信号値のずれを軽減するべく、高周波成分を逓減させて、低周波成分のみを抽出する（ステップＳ１０７）。結合部軽減フィルタ３６は、高周波成分逓減後の成分選択データを信号処理部３７に入力する。

その後、信号処理部３７が、結合部軽減フィルタ３６から受信した高周波成分逓減後の成分選択データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成し、画像生成部３８は、信号処理部３７から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する（ステップＳ１０８：画像生成ステップ）。

Ｂモード画像データが生成されると、制御部４０は、このＢモード画像データに対応する画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ１０９）。これにより、穿刺針の像や腫瘍の像が明確に表現された画像が、表示装置４によって表示される。

以上説明した本実施の形態１によれば、エコー信号に基づき生成されたＲＦデータに対して、異なる周波数帯域ごとに信号成分を抽出し、各期間における信号成分の輝度の変化を周波数帯域（フィルタ）ごとに抽出して、周波数帯域間で比較することにより、明確な画像化を行うことが可能な信号成分（期間データ）を抽出することで、例えば穿刺針と生体とで乖離が大きい周波数帯域を絶えず画像化の信号成分として利用するようにした。これにより、画像生成対象の周波数特性が異なる場合であっても明確な画像を安定して生成することができる。

また、本実施の形態１によれば、穿刺針と生体とで乖離が大きい周波数帯域を絶えず画像化の信号成分として利用するようにしたので、穿刺針の穿刺位置や、穿刺角度によらず、安定して明確な画像を生成することが可能となる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施の形態１では、超音波観測装置３が、コントラストを優先して強調表示可能な超音波画像を生成するものとして説明したが、本実施の形態２では、ユーザからの指示に応じて、高画質な超音波画像（以下、高画質画像ともいう）、およびコントラストを優先した超音波画像（以下、コントラスト分解能優先画像ともいう）のいずれかを生成する。

本実施の形態２にかかる超音波観測システム１Ａは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３Ａと、超音波観測装置３Ａが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３Ａは、上述した超音波観測装置３の構成に対し、フィルタ部３１および検波部３２に代えてフィルタ部３１Ａおよび検波部３２Ａを有するとともに、信号選択部４２をさらに備える。超音波内視鏡２および表示装置４の構成および動作は、上述した実施の形態１と同様である。

フィルタ部３１Ａは、上述した第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈに加えて、トラッキングフィルタ３１ｉをさらに有する。トラッキングフィルタ３１ｉは、超音波振動子２１から近いほど高周波成分の信号を通過させ、超音波振動子２１から遠いほど低周波成分の信号を通過させるフィルタ、すなわち、深度が小さいほど高周波成分の信号を通過させるフィルタであり、高画質画像を得るための信号成分を抽出するフィルタである。

検波部３２Ａは、上述した第１検波部３２ａ〜第８検波部３２ｈに加えて、第９検波部３２ｉをさらに有する。第９検波部３２ｉは、トラッキングフィルタ３１ｉを通過した信号成分に対して検波処理を行って、高画質画像を生成する高画質画像化データを生成する。

信号選択部４２は、入力部３９が受け付けた指示信号に応じて、高画質画像を生成するための信号（高画質画像化データ）、およびコントラストを優先した超音波画像を生成する信号（成分選択データ）のいずれかを選択する。信号選択部４２は、コントラスト分解能優先画像を生成する旨の指示信号が入力されている場合、結合部軽減フィルタ３６通過後の信号成分であって、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈを通過した信号成分から生成される成分選択データを信号処理部３７に入力する。また、信号選択部４２は、通常超音波画像を生成する旨の指示信号が入力されている場合、トラッキングフィルタ３１ｉを通過後の信号成分であって、第９検波部３２ｉによって検波処理が施された高画質画像化データを信号処理部３７に入力する。

信号処理部３７は、信号選択部４２から受信した結合部軽減フィルタ３６による結合部軽減処理後の成分選択データ、または高画質画像化データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。

続いて、本実施の形態２に係る超音波観測装置３が行う処理について、図９を参照して説明する。図９は、本実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。以下、制御部４０の制御のもと、各部が動作するものとして説明する。

まず、超音波観測装置３Ａは、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信し（ステップＳ２０１）、フィルタ部３１Ａにおいて、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈが、フィルタ処理を行って、それぞれの周波数帯域の信号成分を抽出するとともに、トラッキングフィルタ３１ｉが、所定の周波数成分の信号を抽出する（ステップＳ２０２：抽出ステップ）。フィルタ部３１は、抽出した信号成分を検波部３２Ａに入力する。

検波部３２Ａでは、第１検波部３２ａ〜第９検波部３２ｉが、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈおよびトラッキングフィルタ３１ｉをそれぞれ通過した信号成分に対して検波処理を施す（ステップＳ２０３）。検波部３２Ａでは、第１検波部３２ａ〜第８検波部３２ｈが、検波処理後の各周波数帯域の信号成分を、輝度変化抽出部３３およびフィルタ選択部３５に入力するとともに、第９検波部３２ｉが、検波処理後の信号を、信号選択部４２に入力する。

輝度変化抽出部３３は、検波部３２から周波数帯域の異なる複数の信号成分が入力されると、輝度の変化量を抽出する（ステップＳ２０４）。輝度変化抽出部３３は、上述したように、各期間における輝度の変化量ΔＤk(n)を算出する。輝度変化抽出部３３は、算出した輝度の変化量ΔＤk(n)を輝度変化比較部３４に入力する。

その後、輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度の変化量ΔＤk(n)を期間ごとにフィルタ間で比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する（ステップＳ２０５）。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の信号成分を結合して、結合部軽減フィルタ３６に入力する（ステップＳ２０６：フィルタ選択ステップ）。フィルタ選択部３５は、期間ごとに選択したフィルタに対応する検波後の信号成分が連なった成分選択データを生成し、結合部軽減フィルタ３６に入力する。

その後、結合部軽減フィルタ３６が、時系列で隣り合う期間の境界における信号値のずれを軽減するべく、高周波成分を逓減させて、低周波成分のみを抽出する（ステップＳ２０７）。結合部軽減フィルタ３６は、高周波成分逓減後の成分選択データを信号選択部４２に入力する。

その後、信号選択部４２が、入力部３９が受け付けた指示信号に基づいて、コントラストを優先した超音波画像を生成する旨の指示入力があるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。信号選択部４２は、コントラストを優先した超音波画像を生成する旨の指示入力があると判断した場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、結合部軽減フィルタ３６から受信した高周波成分逓減後の成分選択データを選択して、信号処理部３７に入力する（ステップＳ２０９）。これに対し、信号選択部４２は、コントラストを優先した超音波画像を生成する旨の指示入力がなく、高画質の超音波画像を生成すると判断した場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、第９検波部３２ｉから受信した高画質画像化データを選択して、信号処理部３７に入力する（ステップＳ２１０）。

その後、信号処理部３７が、信号選択部４２から受信した成分選択データまたは高画質画像化データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成し、画像生成部３８は、信号処理部３７から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する（ステップＳ２１１：画像生成ステップ）。

Ｂモード画像データが生成されると、制御部４０は、このＢモード画像データに対応する画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ２１２）。これにより、穿刺針の像や腫瘍の像が明確に表現された画像が、表示装置４によって表示される。

以上説明した本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、エコー信号に基づき生成されたＲＦデータに対して、異なる周波数帯域ごとに信号成分を抽出し、各期間における信号成分の輝度の変化を周波数帯域（フィルタ）ごとに抽出して、周波数帯域間で比較することにより、明確な画像化を行うことが可能な信号成分を抽出することで、例えば穿刺針と生体とで乖離が大きい周波数帯域を絶えず画像化の信号成分として利用するようにした。これにより、画像生成対象の周波数特性が異なる場合であっても明確な画像を安定して生成することができる。

また、上述した実施の形態２では、入力部３９が受け付けた指示信号に基づいて、高画質な超音波画像、およびコントラストを優先した超音波画像のいずれかを生成するようにしたので、状況に応じた超音波画像を生成して表示させることができ、表示装置４に表示させる超音波画像の自由度を向上することが可能である。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施の形態２では、高画質画像およびコントラスト分解能優先画像のいずれかを生成するものとして説明したが、本実施の形態３では、高画質かつコントラスト分解能に優れた超音波画像を生成する。

本実施の形態３にかかる超音波観測システム１Ｂは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３Ｂと、超音波観測装置３Ｂが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３Ｂは、上述した超音波観測装置３Ａの構成において、信号選択部４２に代えて、エッジ抽出部４３および信号合成部４４を備える。なお、超音波観測装置３Ｂでは、第９検波部３２ｉが、検波処理後の高画質画像化データを信号合成部４４に入力するものとして説明する。

エッジ抽出部４３は、結合部軽減フィルタ３６通過後の信号成分であって、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈを通過した信号成分から生成される成分選択データに対して、エッジ抽出処理を施す。エッジ抽出部４３は、第１輝度抽出部４３ａと、微分処理部４３ｂと、第２輝度抽出部４３ｃとを有する。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置のエッジ抽出部の処理を説明する図である。まず、第１輝度抽出部４３ａが、結合部軽減フィルタ３６通過後の成分選択データに対して、エッジ抽出処理を施す。第１輝度抽出部４３ａは、図１１の（ａ）に示すように、成分選択データが有するデータの輝度と、第１閾値とを比較して、第１閾値より小さい輝度をゼロにすることによって、第１閾値以上の輝度のみを抽出する。この第１閾値は、超音波画像においてエッジ強調表示するための輝度成分を抽出する値であって、超音波画像において高輝度として扱われる輝度値をもとに設定される値である。これにより、図１１の（ｂ）に示すように、第１閾値以上の輝度のみが抽出された第１抽出データが生成される。

その後、微分処理部が、第１抽出データに対して微分処理を施すことによって、図１１の（ｃ）のような、輝度の変化量を表す微分データを生成する。

微分データが生成されると、第２輝度抽出部４３ｃが、この微分データに対して、エッジ抽出処理を施す。第２輝度抽出部４３ｃは、図１１の（ｃ）に示すように、微分データが有するデータの輝度と、第２閾値とを比較して、第２閾値より小さい輝度をゼロにすることによって、第２閾値以上の輝度のみを抽出する。この第２閾値は、超音波画像においてエッジ強調表示するための輝度成分を抽出する値であって、微分データから表示対象を抽出するため値である。これにより、図１１の（ｄ）に示すように、第２閾値以上の輝度（正の高輝度成分）のみが抽出された第２抽出データが生成される。エッジ抽出部４３は、第２輝度抽出部４３ｃにより生成された第２抽出データを信号合成部４４に入力する。なお、第２閾値は、ユーザにより変更可能であり、強調表示するために抽出する成分を任意に設定することができる。

信号合成部４４は、第９検波部３２ｉから入力された検波処理後の高画質画像化データと、エッジ抽出部４３から入力された第２抽出データとを合成する。信号合成部４４は、例えば、第２抽出データにおける微分処理の結果に基づいて、Ｂモード画像中のエッジ強調の強調率などを設定し、この強調率に応じた信号値を高画質画像化データに重畳する。これより、高画質画像化データに、エッジ抽出部４３が抽出した成分が重畳された画像化データが生成される。

信号処理部３７は、信号合成部４４が生成した画像化データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。

続いて、本実施の形態１に係る超音波観測装置３が行う処理について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施の形態３に係る超音波観測装置が行う処理を示すフローチャートである。以下、制御部４０の制御のもと、各部が動作するものとして説明する。

まず、超音波観測装置３Ｂは、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信し（ステップＳ３０１）、フィルタ部３１Ａにおいて、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈが、フィルタ処理を行って、それぞれの周波数帯域の信号成分を抽出するとともに、トラッキングフィルタ３１ｉが、所定の周波数成分の信号を抽出する（ステップＳ３０２：抽出ステップ）。フィルタ部３１は、抽出した信号成分を検波部３２Ａに入力する。

検波部３２Ａでは、第１検波部３２ａ〜第９検波部３２ｉが、第１フィルタ３１ａ〜第８フィルタ３１ｈおよびトラッキングフィルタ３１ｉをそれぞれ通過した信号成分に対して検波処理を施す（ステップＳ３０３）。検波部３２Ａでは、第１検波部３２ａ〜第８検波部３２ｈが、検波処理後の各周波数帯域の信号成分を、輝度変化抽出部３３およびフィルタ選択部３５に入力するとともに、第９検波部３２ｉが、検波処理後の信号を、信号合成部４４に入力する。

輝度変化抽出部３３は、検波部３２から周波数帯域の異なる複数の信号成分が入力されると、輝度の変化量を抽出する（ステップＳ３０４）。輝度変化抽出部３３は、上述したように、各期間における輝度の変化量ΔＤk(n)を算出する。輝度変化抽出部３３は、算出した輝度の変化量ΔＤk(n)を輝度変化比較部３４に入力する。

その後、輝度変化比較部３４は、輝度変化抽出部３３が抽出した輝度の変化量ΔＤk(n)を期間ごとにフィルタ間で比較して、比較結果をフィルタ選択部３５に入力する（ステップＳ３０５）。

フィルタ選択部３５は、輝度変化比較部３４による比較結果をもとにフィルタを選択し、選択したフィルタに対応する検波後の信号成分を結合して、結合部軽減フィルタ３６に入力する（ステップＳ３０６：フィルタ選択ステップ）。フィルタ選択部３５は、期間ごとに選択したフィルタに対応する検波後の期間データが連なった成分選択データを生成し、結合部軽減フィルタ３６に入力する。

その後、結合部軽減フィルタ３６が、時系列で隣り合う期間の境界における信号値のずれを軽減するべく、高周波成分を逓減させて、低周波成分のみを抽出する（ステップＳ３０７）。結合部軽減フィルタ３６は、高周波成分逓減後の成分選択データをエッジ抽出部４３に入力する。

エッジ抽出部４３は、成分選択データに対して、エッジ抽出処理を施す（ステップＳ３０８）。エッジ抽出部４３は、上述したように、正の高輝度成分が抽出された第２抽出データを生成し、この第２抽出データを信号合成部４４に入力する。

信号合成部４４は、第９検波部３２ｉから入力された検波処理後の高画質画像化データと、エッジ抽出部４３から入力された第２抽出データとを合成する（ステップＳ３０９）。信号合成部４４は、高画質画像化データに、エッジ抽出部４３が抽出した成分が重畳された画像化データを生成すると、この画像化データを信号処理部３７に入力する。

その後、信号処理部３７が、信号合成部４４が生成した画像化データをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成し、画像生成部３８は、信号処理部３７から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する（ステップＳ３１０：画像生成ステップ）。

Ｂモード画像データが生成されると、制御部４０は、このＢモード画像データに対応する画像を表示装置４に表示させる制御を行う（ステップＳ３１１）。これにより、穿刺針の像や腫瘍の像が明確に表現された画像が、表示装置４によって表示される。

以上説明した本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、エコー信号に基づき生成されたＲＦデータに対して、異なる周波数帯域ごとに信号成分を抽出し、各期間における信号成分の輝度の変化を周波数帯域（フィルタ）ごとに抽出して、周波数帯域間で比較することにより、コントラストを優先した画像化を行うことが可能な信号成分を抽出することで、例えば穿刺針と生体とで乖離が大きい周波数帯域を絶えず画像化の信号成分として利用するとともに、トラッキングフィルタ３１ｉによって抽出された信号成分をもとに生成される高画質画像に、エッジ成分を重畳するようにした。これにより、画像生成対象の周波数特性が異なる場合であっても、高画質、かつ高コントラストな画像を安定して生成することができる。

なお、上述した実施の形態３に実施の形態２の信号選択部４２を設けて、高画質の超音波画像のみを生成するモードや、コントラスト分解能優先画像を生成するモード、高画質、かつ高コントラストな画像を生成するモードを選択するようにしてもよい。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、超音波観測装置において、各機能を有する回路同士をバスで接続することによって構成してもよいし、一部の機能が他の機能の回路構造に内蔵されるように構成してもよい。

また、本実施の形態では、超音波プローブとしてライトガイド等の光学系を有する超音波内視鏡を用いて説明したが、超音波内視鏡２に限らず、撮像光学系および撮像素子を有しない超音波プローブであってもよい。さらに、超音波プローブとして、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。

また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に体表に直接接触させて用いられる。

また、超音波振動子は、リニア振動子でもラジアル振動子でもコンベックス振動子でも構わない。超音波振動子がリニア振動子である場合、その走査領域は矩形（長方形、正方形）をなし、超音波振動子がラジアル振動子やコンベックス振動子である場合、その走査領域は扇形や円環状をなす。また、超音波内視鏡は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。

１，１Ａ，１Ｂ 超音波観測システム
２ 超音波内視鏡
３，３Ａ，３Ｂ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
３０ 送受信部
３１，３１Ａ フィルタ部
３２，３２Ａ 検波部
３３ 輝度変化抽出部
３４ 輝度変化比較部
３５ フィルタ選択部
３６ 結合部軽減フィルタ
３７ 信号処理部
３８ 画像生成部
３９ 入力部
４０ 制御部
４１ 記憶部
４２ 信号選択部
４３ エッジ抽出部
４４ 信号合成部
３１ａ 第１フィルタ
３１ｂ 第２フィルタ
３１ｃ 第３フィルタ
３１ｈ 第８フィルタ
３１ｉ トラッキングフィルタ
３２ａ 第１検波部
３２ｂ 第２検波部
３２ｃ 第３検波部
３２ｈ 第８検波部
３２ｉ 第９検波部
４３ａ 第１輝度抽出部
４３ｂ 微分処理部
４３ｃ 第２輝度抽出部

Claims (9)

1. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
   前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分の時間変化をそれぞれ抽出する複数の受信フィルタと、
   前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択部と、
   前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成部と、
   を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
2. 前記複数の受信フィルタが抽出した各信号成分の輝度の時間変化を抽出する輝度変化抽出部と、
   前記輝度変化抽出部が抽出した輝度の時間変化を前記期間ごとに比較する輝度変化比較部と、
   をさらに備え、
   前記フィルタ選択部は、前記輝度変化比較部の比較結果に基づいて画像化に使用する受信フィルタの前記期間データを前記期間ごとに選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
3. 前記フィルタ選択部は、各期間において、輝度の時間変化が最大となる信号成分を抽出した前記受信フィルタを選択する
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
4. 前記フィルタ選択部から入力された前記成分選択データに対し、時系列で隣り合う期間の境界における出力値の乱れを軽減する結合部低減フィルタ、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
5. 前記超音波信号から、前記超音波振動子からの距離が近いほど高周波の信号成分を抽出するトラッキングフィルタと、
   前記成分選択データのうちの高輝度成分であるエッジを抽出するエッジ抽出部と、
   前記トラッキングフィルタが抽出した信号成分と、前記エッジ抽出部が抽出したエッジとを合成し、合成後の合成データを生成する信号合成部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
6. 前記エッジ抽出部は、
   前記成分選択データのうち、第１閾値以上の輝度成分を抽出する第１輝度抽出部と、
   前記第１輝度抽出部が抽出した輝度成分に対して微分処理を施す微分処理部と、
   前記微分処理部により微分処理が施された微分データのうち、第２閾値以上の輝度成分を抽出する第２輝度抽出部と、
   を有し、
   前記第２閾値は、変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の超音波観測装置。
7. 前記結合部低減フィルタは、前記フィルタ選択部から入力された前記成分選択データから低周波数帯域の信号成分を抽出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
8. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
   複数の受信フィルタが、前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分の時間変化をそれぞれ抽出する抽出ステップと、
   フィルタ選択部が、前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択ステップと、
   画像生成部が、前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成ステップと、
   を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
9. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
   複数の受信フィルタが、前記超音波信号から異なる周波数帯域の信号成分の時間変化をそれぞれ抽出する抽出手順と、
   フィルタ選択部が、前記複数の受信フィルタが各々抽出した信号成分を複数の受信タイミングで分けた複数の期間ごとの出力値の変化量をもとに、画像化に使用する受信フィルタの信号成分を前記期間ごとに選択して、該選択した複数の期間データからなる成分選択データを生成するフィルタ選択手順と、
   画像生成部が、前記フィルタ選択部が生成した成分選択データをもとに画像データを生成する画像生成手順と、
   を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。

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