JP6741012B2 - 超音波診断装置、及び超音波信号処理方法 - Google Patents

超音波診断装置、及び超音波信号処理方法 Download PDF

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Description

本開示は、超音波診断装置、及び超音波信号処理方法に関し、特に、せん断波を用いた組織の弾性率測定に関する。
超音波診断装置は、超音波プローブを構成する複数の振動子から被検体内部に超音波を送信し、被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる超音波反射波（エコー）を受信し、得られた電気信号に基づいて被検体の内部組織の構造を示す超音波断層画像を生成して表示する医療用検査装置である。
近年、この超音波診断の技術を応用した組織の弾性率計測（ＳＷＳＭ：Shear Wave Speed Measurement、以後「超音波弾性率計測」とする)が広く検査に用いられている。臓器や体組織内に発見された腫瘤の硬さを非侵襲かつ簡易に計測することができるために、癌のスクリーニング検査において腫瘍の硬さを調べることや、肝臓疾患の検査において肝線維化の評価に用いることができ有用である。
この超音波弾性率計測では、被検体内の関心領域（ＲＯＩ；Region of Interest）を定めると共に、複数の振動子から被検体内の特定部位に超音波を集束させたプッシュパルス（集束超音波、又は、ＡＲＦＩ：Acoustic Radiation Force Impulse）を送信した後、検出用の超音波（以後、「検出波パルス」とする）の送信と反射波の受信とを複数回繰り返して、プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播解析を行うことにより組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出して、組織弾性の分布を例えば画像化して弾性画像として表示することができる（例えば、特許文献１、２）。
米国特許公報ＵＳ７２５２００４号 米国特許公報ＵＳ７３７４５３８号
ところで、超音波弾性率計測による検査では、弾性画像取得の時間分解能を高め組織弾性の画像の更新速度を高めたり、又は、得られる信号のＳ／Ｎを高め弾性画像の高画質化を図ることにより、病変の細かい変化の確認を容易にすることが求めらている。
しかしながら、検出波パルスに複数の振動子から超音波ビームが平行に送信される平面波を用いた、例えば、特許文献１に記載の構成では、１回の送受信で関心領域内の信号を取得することができるために信号取得の時間分解能は高まるものの、反面、信号Ｓ／Ｎの向上が図れないという課題があった。他方、検出波パルスに超音波ビームを絞った集束超音波を用いた特許文献２に記載の技術では、反面、信号Ｓ／Ｎは高まるものの、反面、関心領域内からの信号を得るためには送受信の回数が多くなるために、信号取得の時間分解能の向上が図れないという課題があった。したがって、弾性画像取得の時間分解能の改善と、信号Ｓ／Ｎの向上に伴う弾性画像の高画質化について更なる改善が必要であった。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、超音波弾性率計測において、信号取得時間分解能と、弾性画像生成のため信号Ｓ／Ｎとを改善可能な超音波診断装置及び超音波信号処理方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る超音波診断装置は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスを送信させ、当該プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置であって、超音波信号処理回路を有し、前記超音波信号処理回路は、操作入力を受付ける操作入力部と、前記操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域を設定する関心領域設定部と、被検体中に前記特定部位を設定し、前記複数の振動子に前記プッシュパルスを送信させるプッシュパルス発生部と、前記プッシュパルスに続き、前記複数の振動子の一部又は全部に被検体中の前記関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを複数回送信させる検出波パルス発生部と、前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の組織の変位を検出し、前記複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータ間の波面位置の変化量と時間間隔とに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出する弾性率算出部とを備え、前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域の深さ、前記関心領域の列方向の大きさ、及び前記検出波パルスを送信する送信振動子の数に基づくパラメータが所定の閾値以下である場合には、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させ、閾値より大きい場合には被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させることを特徴とする。
本開示の一態様に係る超音波診断装置及び超音波信号処理方法によれば、超音波弾性率計測において、信号取得時間分解能と弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎとを改善することができる。
実施の形態１に係る超音波診断装置１００おける超音波弾性率計測法によるＳＷＳサブシーケンスの概要を示す概略図である。 超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。 （ａ）（ｂ）は、プッシュパルス発生部１０４で発生させるプッシュパルスの構成概要を示す模式図である。 検出波パルス発生部１０５で発生させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。 （ａ）は、送信ビームフォーマ部１０６の構成を示す機能ブロック図、（ｂ）は、受信ビームフォーマ部１０８の構成を示す機能ブロック図である。 受信ビームフォーマ部１０８中の遅延処理部１０８３１において、超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図である。 変位検出部１０９、弾性率算出部１１０の構成を示す機能ブロック図である。 超音波診断装置１００におけるＳＷＳシーケンスの工程の概要を示す概略図である。 超音波診断装置１００における超音波弾性率算出の動作を示すフローチャートである。 超音波診断装置１００におけるＳＷＳサブシーケンスの工程の概要を示す概略図である。 （ａ）から（ｅ）は、プッシュパルスｐｐによるせん断波の生成の様子を示す模式図である。 超音波診断装置１００におけるせん断波の伝播解析の動作を示すフローチャートである。 （ａ）から（ｆ）は、せん断波の伝播解析の動作を示す模式図である。 受信ビームフォーマ部１０８のビームフォーミングの動作を示すフローチャートである。 受信ビームフォーマ部１０８における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。 受信ビームフォーマ部１０８における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 検出波パルスに基づき生成した音響線信号を示すシミュレーション画像であり、（ａ）は検出波パルスに平面波パルスを用いた比較例に係る結果、（ｂ）は超音波診断装置１００に係る検出波パルスを用いた結果をあらわす画像である。 図１７における関心領域ｒｏｉ中心軸Ａ上の音響線信号の最大音圧を示す結果であり、破線は比較例、実線は超音波診断装置１００に係る結果である。 実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａにおける検出波パルス発生部１０５で発生させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。 超音波診断装置１００Ａにおける複数のＳＷＳサブシーケンスから構成されるＳＷＳシーケンスの工程の概要を示す概略図である。 超音波診断装置１００Ａにおける受信ビームフォーミング方法の概要を示す模式図である。 超音波診断装置１００Ａにおける超音波弾性率算出の動作を示すフローチャートである。 超音波診断装置１００Ｂにおける検出波パルス発生部１０５で発生させる、関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて超音波ビームが集束する検出波パルスの構成概要を示す模式図である。 （ａ）（ｂ）は、超音波診断装置１００Ｂにおける受信ビームフォーミング方法の概要と、関心領域ｒｏｉ内にある観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。 超音波診断装置１００Ｂにおける検出波パルス発生部１０５の検出波パルス発生の動作を示すフローチャートである。
≪実施の形態１≫
超音波診断装置１００は、超音波弾性率計測法により組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出する処理を行う。図１は、超音波診断装置１００における超音波弾性率計測法によるＳＷＳサブシーケンスの概要を示す概略図である。図１に示すように、超音波診断装置１００の処理は、「基準検出波パルス送受信」、「プッシュパルス送信」、「検出波パルス送受信」、「弾性率算出」の工程から構成される。
「基準検出波パルス送受信」の工程では、被検体内の解析対象範囲を表す関心領域に検出波パルスｐｗ０の送信と反射波ｅｃ１〜４の受信とを行い組織の初期位置の基準となる音響線信号を生成し、「プッシュパルス送信」の工程では、複数の振動子から被検体内の特定部位に超音波を集束させたプッシュパルスｐｐを送信してせん断波励起する。その後、「検出波パルス送受信」の工程で、検出波パルスｐｗｉ（ｉは１から検出波パルスの送信回数ｍまでの自然数）の送信と反射波ｅｃ１〜４の受信とを複数回繰り返すことによりせん断波を計測する。「弾性率算出」の工程では、先ず、プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播に伴う組織の変位分布ｐｔを時系列に測定する。次に、得られた変位分布ｐｔの時系列な変化から組織の弾性率を表すせん断波の伝播速度を算出するせん断波伝搬解析を行い、最後に組織弾性の分布を例えば画像化して弾性画像として弾性率表示する。
以上に示した、プッシュパルスｐｐ送信に基づく１回のせん断波励起に伴う一連の工程を「ＳＷＳサブシーケンス」（（ＳＷＳ：Shear Wave Speed）、複数回の「ＳＷＳサブシーケンス」が統合された工程を「ＳＷＳシーケンス」とする。
＜超音波診断システム１０００＞
１．構成概要
実施の形態１に係る超音波診断装置１００を含む超音波診断システム１０００について、図面を参照しながら説明する。図２は、実施の形態１に係る超音波診断システム１０００の機能ブロック図である。図２に示すように、超音波診断システム１０００は、被検体に向けて超音波を送信しその反射波の受信する先端表面に列設された複数の振動子１０１ａを有する超音波プローブ１０１（以下、「プローブ１０１」とする）、プローブ１０１に超音波の送受信を行わせプローブ１０１からの出力信号に基づき超音波画像を生成する超音波診断装置１００、検査者からの操作入力を受け付ける操作入力部１０２、超音波画像を画面上に表示する表示部１１４を有する。プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１１４は、それぞれ、超音波診断装置１００に各々接続可能に構成されている。図１は超音波診断装置１００に、プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１１４が接続された状態を示している。なお、プローブ１０１、操作入力部１０２、表示部１１４が、超音波診断装置１００に含まれる態様であってもよい。
次に、超音波診断装置１００に外部から接続される各要素について説明する。
２．プローブ１０１
プローブ１０１は、例えば一次元方向（以下、「振動子配列方向」とする）に配列された複数の振動子１０１ａを有する。プローブ１０１は、後述の送信ビームフォーマ部１０６から供給されたパルス状の電気信号（以下、「送信信号」とする）をパルス状の超音波に変換する。プローブ１０１は、プローブ１０１の振動子側外表面を被検体の皮膚表面に当接させた状態で、複数の振動子から発せられる複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。そして、プローブ１０１は、被検体からの複数の超音波反射波（以下、「反射超音波」とする）を受信し、複数の振動子によりこれら反射超音波をそれぞれ電気信号に変換して受信ビームフォーマ部１０８に供給する。
３．操作入力部１０２
操作入力部１０２は、検査者からの超音波診断装置１００に対する各種設定・操作等の各種操作入力を受け付け、関心領域設定部１０３を介して制御部１１２に出力する。
操作入力部１０２は、例えば、表示部１１４と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。この場合、表示部１１４に表示された操作キーに対してタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置１００の各種設定・操作を行うことができ、超音波診断装置１００がこのタッチパネルにより操作可能に構成される。また、操作入力部１０２は、例えば、各種操作用のキーを有するキーボードや、各種操作用のボタン、レバー等を有する操作パネルであってもよい。また、表示部１１４に表示されるカーソルを動かすためのトラックボール、マウスまたはフラットパッド等であってもよい。または、これらを複数用いてもよく、これらを複数組合せた構成のものであってもよい。
４．表示部１１４
表示部１１４は、いわゆる画像表示用の表示装置であって、後述する表示制御部１１３からの画像出力を画面に表示する。表示部１１４には、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、有機ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
＜超音波診断装置１００の構成概要＞
次に、実施の形態１に係る超音波診断装置１００について説明する。
超音波診断装置１００は、プローブ１０１の複数ある振動子１０１ａのうち、送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、選択された振動子に対する入出力を確保するマルチプレクサ部１０７、超音波の送信を行うためにプローブ１０１の各振動子１０１ａに対する高電圧印加のタイミングを制御する送信ビームフォーマ部１０６と、プローブ１０１で受信した反射超音波に基づき、受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォーマ部１０８を有する。
また、操作入力部１０２からの操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域ｒｏｉを複数の振動子１０１ａを基準に設定する関心領域設定部１０３、複数の振動子１０１ａにプッシュパルスを送信させるプッシュパルス発生部１０４、プッシュパルスに続き検出波パルスを複数回送信させる検出波パルス発生部１０５を有する。
また、音響線信号から関心領域ｒｏｉ内の組織の変位を検出する変位検出部１０９、検出した組織の変位からせん断波の伝播解析を行い関心領域ｒｏｉ内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率を算出する弾性率算出部１１０を有する。
また、受信ビームフォーマ部１０８が出力する音響線信号、変位検出部１０９が出力する変位量データ、弾性率算出部１１０が出力する波面データ及び弾性率データ等を保存するデータ格納部１１１、表示画像を構成して表示部１１４に表示させる表示制御部１１３、さらに、各構成要素を制御する制御部１１２を備える。
このうち、マルチプレクサ部１０７、送信ビームフォーマ部１０６、受信ビームフォーマ部１０８、関心領域設定部１０３、プッシュパルス発生部１０４、検出波パルス発生部１０５、変位検出部１０９、弾性率算出部１１０は、超音波信号処理回路１５０を構成する。
超音波信号処理回路１５０を構成する各要素、制御部１１２、表示制御部１１３は、それぞれ、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路により実現される。あるいは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やプロセッサなどのプログラマブルデバイスとソフトウェアにより実現される構成であってもよい。これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。また、複数の構成要素を組合せて一個の回路部品とすることができるし、複数の回路部品の集合体にすることもできる。
データ格納部１１１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、半導体メモリ等を用いることができる。また、データ格納部１１１は、超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。
なお、本実施の形態１に係る超音波診断装置１００は、図１で示した構成の超音波診断装置に限定されない。例えば、マルチプレクサ部１０７が不要な構成もあるし、プローブ１０１に送信ビームフォーマ部１０６や受信ビームフォーマ部１０８、またその一部などが内蔵される構成であってもよい。
＜超音波診断装置１００の各部構成＞
次に、超音波診断装置１００に含まれる各ブロックの構成について説明する。
１．関心領域設定部１０３
一般に、表示部１１４にプローブ１０１によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるＢモード画像が表示されている状態において、操作者は、表示部１１４に表示されているＢモード画像を指標として、被検体内の解析対象範囲を指定し操作入力部１０２に入力する。関心領域設定部１０３は、操作入力部１０２から操作者により指定された情報を入力として設定し、制御部１１２に出力する。このとき、関心領域設定部１０３は、被検体内の解析対象範囲をあらわす関心領域ｒｏｉをプローブ１０１にある複数の振動子１０１ａからなる振動子列の位置を基準に設定してもよい。例えば、関心領域ｒｏｉは、振動子１０１ａの上記振動子列を含む仮想的な平面内の一部領域を示す情報であってもよい。
２．プッシュパルス発生部１０４
プッシュパルス発生部１０４は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、被検体中の関心領域ｒｏｉ内の所定位置に超音波ビームが集束する送信焦点Ｆを設定し、複数の振動子１０１ａにプッシュパルスを送信させる。あるいは、関心領域ｒｏｉの近傍であって関心領域ｒｏｉ外の所定位置に送信焦点Ｆを設定する構成としてもよい。関心領域ｒｏｉの近傍に設定する場合には、送信焦点Ｆは関心領域ｒｏｉに対してせん断波が関心領域ｒｏｉへ到達可能な距離に設定される。
具体的には、プッシュパルス発生部１０４は、関心領域ｒｏｉを示す情報に基づき、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルスを送信させる振動子列（以後、「プッシュパルス送信振動子列Ｐｘ」とする）を以下に示すように決定する。
図３（ａ）（ｂ）は、プッシュパルス発生部１０４で発生させるプッシュパルスの構成概要を示す模式図である。
図３（ａ）に示すように関心領域幅ｗが振動子列よりも相対的に小さく、両者の列方向中心が一致している場合には、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘは関心領域ｒｏｉの列方向中心位置ｗｃと一致し、深さ方向送信焦点位置ｆｚは関心領域ｒｏｉ中心までの深さｄと一致する構成とした。また、プッシュパルス送信振動子列長ａは複数の振動子１０１ａ全部の列長とする構成としている。
図３（ｂ）に示すように関心領域幅ｗが相対的に大きい場合には、複数のプッシュパルスを発生する。この場合、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘ１、ｆｘ２は関心領域ｒｏｉの幅ｗを列方向に内分して分割される位置と一致し、深さ方向送信焦点位置ｆｚは関心領域ｒｏｉ中心までの深さｄと一致する構成としている。また、プッシュパルス送信振動子列長ａは複数の振動子１０１ａ全部の列長とする構成としている。
送信焦点Ｆの位置と、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘを示す情報は、プッシュパルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
３．検出波パルス発生部１０５
検出波パルス発生部１０５は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、被検体中の関心領域ｒｏｉ外の位置にある送信焦点Ｆに超音波ビームが集束し、超音波ビームが関心領域ｒｏｉを通過するよう送信焦点Ｆを設定し、複数の振動子１０１ａに検出波パルスを送信させる。具体的には、検出波パルス発生部１０５は、関心領域ｒｏｉを示す情報に基づき、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルスを送信させる振動子列（以後、「検出波パルス送信振動子列Ｔｘ」とする）を、以下に示すように決定する。
ここで、検出波パルスによる超音波ビーム及び上記したプッシュパルスによる超音波ビームが「集束」するとは、超音波ビームが絞られフォーカスビームであること、すなわち、超音波ビームに照射される面積が送信後に減少し特定の深さにおいて最小値を採ることを指し、超音波ビームが１点にフォーカスされる場合に限られない。この場合、「送信焦点Ｆ」とは、超音波ビームが集束する深さにおける超音波ビーム中心をさす。
図４は、検出波パルス発生部１０５で発生させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。図４に示すように、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘは関心領域ｒｏｉの列方向中心位置と一致する。また、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ外であって関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するような深さｆｚ１とした。これより、１回の検出波の送受信により関心領域全体にある観測点について音響線信号を生成できる。例えば、関心領域ｒｏｉは、検出波パルス送信振動子列Ｔｘの列の両端部と被検体中の検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心である送信焦点Ｆとを各々結ぶ２直線に挟まれた範囲内に存在する構成としてもよい。これより、超音波ビームが確実に関心領域全体を通過するように前記検出波パルスを送信することができるる。
また、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは複数の振動子１０１ａ全部とする構成としている。また、ＳＷＳシーケンスを構成する全てのＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）において、送信焦点Ｆの位置及び検出波パルス送信振動子列Ｔｘは変化しない構成とした。
具体的には、複数の振動子１０１ａの個数をｎｘ、列方向ピッチをｋとし、図４に示すように、送信振動子列長のマージンをαとしたとき、検出波パルス送信振動子列Ｔｘの列長ａは、
Figure 0006741012
 となる。関心領域ｒｏｉの列方向中心位置をｗｃとしたとき、送信焦点Ｆの位置のうち列方向送信焦点位置ｆｘは、
Figure 0006741012
 となる。被検体表面から関心領域ｒｏｉ中心までの深さをｄ、関心領域ｒｏｉの被検体深さ方向の長さをｈ、関心領域ｒｏｉの列方向幅をｗ、関心領域ｒｏｉに対する送信ビームのマージンを表す検出波パルス送信振動子列Ｔｘの両端部と被検体中の送信焦点Ｆ（検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心）とを各々結ぶ２直線の何れかと関心領域ｒｏｉとの列方向距離をβとしたとき、送信焦点Ｆの位置のうち深さ方向送信焦点位置は、
Figure 0006741012
 で示されるｆｚ１となり、方向送信焦点位置はｆｚ１以上の値に設定されることが好ましい。
送信焦点Ｆの位置と、検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
４．送信ビームフォーマ部１０６
送信ビームフォーマ部１０６は、マルチプレクサ部１０７を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１から超音波の送信を行うために、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの全てもしくは一部に当たるプッシュパルス送信振動子列Ｐｘ又は検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる複数の振動子各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する回路である。
図５は、送信ビームフォーマ部１０６の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、送信ビームフォーマ部１０６は、駆動信号発生部１０６１、遅延プロファイル生成部１０６２、駆動信号送信部１０６３を含む。
（１）駆動信号発生部１０６１
駆動信号発生部１０６１は、プッシュパルス発生部１０４又は検出波パルス発生部１０５からの送信制御信号のうち、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘ又は検出波パルス送信振動子列Ｔｘとパルス幅を示す情報とに基づき、プローブ１０１に存する振動子１０１ａの一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信させるためのパルス信号ｓｐを発生する回路である。
（２）遅延プロファイル生成部１０６２
遅延プロファイル生成部１０６２では、プッシュパルス発生部１０４又は検出波パルス発生部１０５から得られる送信制御信号のうち、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘ又は検出波パルス送信振動子列Ｔｘと送信焦点Ｆの位置を示す情報とに基づき、超音波ビームの送信タイミングを決める遅延時間ｔｐｌ（ｌは、１から検出波パルス送信振動子の数までの自然数）を振動子毎に設定して出力する回路である。これにより、遅延時間分だけ振動子毎に超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビームのフォーカシングを行う。
（２）駆動信号送信部１０６３
駆動信号送信部１０６３は、駆動信号発生部１０６１からのパルス信号ｓｐと遅延プロファイル生成部１０６２からの遅延時間ｔｐｌとに基づき、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘ又は検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号ｓｃｌを供給する送信処理を行う回路である。プッシュパルス送信振動子列Ｐｘ又は検出波パルス送信振動子列Ｔｘは、マルチプレクサ部１０７によって選択される。
送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス発生部１０４からの送信制御信号に基づき、プッシュパルスの送信ごとに送信焦点Ｆを列方向に漸次移動させながらプッシュパルス送信を繰り返し、関心領域ｒｏｉ内の領域全てに対しせん断波を伝播させる。このとき、例えば、送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス送信ごとにプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを列方向に漸次移動させながらプッシュパルス送信を繰り返すことにより送信焦点Ｆを列方向に移動させる構成としてもよい。
送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス送信後に、検出波パルス発生部１０５からの送信制御信号に基づき検出波パルスを複数回送信させる。１回のプッシュパルス送信後に、同一の検出波パルス送信振動子列Ｔｘから複数回行われる一連の検出波パルス送信の各回を「送信イベント」と称呼する。
実施の形態１では、ＳＷＳシーケンスに含まれる全てのＳＷＳサブシーケンスにおいて複数の振動子１０１ａの全部が検出波パルス送信振動子列Ｔｘとなる構成とした。しかしながら、実施の形態２に示すように、送信ビームフォーマ部１０６は、ＳＷＳサブシーケンスごとに検出波パルスの検出波パルス送信振動子列Ｔｘを列方向に漸次移動させながら検出波パルス送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから検出波パルス送信を行う構成としてもよい。
２．受信ビームフォーマ部１０８の構成
受信ビームフォーマ部１０８は、複数回の検出波パルスの各々に対応して複数の振動子１０１ａにおいて時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、関心領域ｒｏｉ内の複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスを生成する回路である。すなわち、受信ビームフォーマ部１０８は、検出波パルスを送信した後、プローブ１０１で受信した反射超音波に基づき、複数の振動子１０１ａで得られた電気信号から音響線信号を生成する。なお、「音響線信号」とは、整相加算処理がされたあとのある観測点に対する受波信号である。
図５（ｂ）は、受信ビームフォーマ部１０８の構成を示す機能ブロック図である。受信ビームフォーマ部１０８は、入力部１０８１、受波信号保持部１０８３、整相加算部１０８３を備える。
２．１ 入力部１０８１
入力部１０８１は、マルチプレクサ部１０７を介してプローブ１０１と接続され、プローブ１０１において反射超音波に基づき受波信号（ＲＦ信号）を生成する回路である。ここで、受波信号ｒｆ（ＲＦ信号）とは、送信信号ｓｃｌの送信に基づいて各振動子にて受信された反射超音波から変換された電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号であり、受波信号ｒｆは各振動子にて受信された超音波の送信方向（被検体の深さ方向）に連なった信号の列（受波信号列）から構成されている。
入力部１０８１は、ＳＷＳサブシーケンスに同期して選択される受波振動子の各々が得た反射超音波に基づいて、送信イベントごとに各受波振動子に対する受波信号ｒｆの列を生成する。受波振動子列はプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる振動子列から構成されており、ＳＷＳサブシーケンスごとに制御部１１２からの指示に基づきマルチプレクサ部１０７によって選択される。本例では、ＳＷＳシーケンスに含まれる全てのＳＷＳサブシーケンスにおいて複数の振動子１０１ａの全部が受波振動子列として選択される構成とした。これにより、ある観測点からの反射検出波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生成することができ、整相加算したときの音響線信号の信号Ｓ／Ｎを向上することができる。
生成された受波信号ｒｆは、受波信号保持部１０８２に出力される。
２．２ 受波信号保持部１０８２
受波信号保持部１０８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、半導体メモリ等を用いることができる。受波信号保持部１０８２は、送信イベントに同期して入力部１０８１から、各受信振動子に対する受波信号ｒｆを入力し、送信イベントから１枚の音響線信号フレームデータが生成されるまでの間これを保持する。
なお、受波信号保持部１０８２は、例えば、ハードディスク、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等を用いることができる。超音波診断装置１００に外部から接続された記憶装置であってもよい。また、データ格納部１１１の一部であってもよい。
２．３ 整相加算部１０８３
整相加算部１０８３では、送信イベントに同期して関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊから、検出波パルス送受信振動子列Ｒｘに含まれる受信振動子Ｒｐｌが受信した受波信号ｒｆに遅延処理を施した後、全ての受信振動子Ｒｐｌについて加算して音響線信号ｄｓを生成する回路である。検出波パルス受信振動子列Ｒｘはプローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部又は全部にあたる受信振動子Ｒｐｌから構成されており、ＳＷＳサブシーケンスごとに制御部１１２からの指示に基づき整相加算部１０８３とマルチプレクサ部１０７によって選択される。本例では、検出波パルス受信振動子列Ｒｘとして、ＳＷＳサブシーケンス内の対応する各送信イベントにおける検出波パルス送信振動子列Ｔｘを構成する振動子を少なくとも全て含む振動子列が選択される構成とした。
整相加算部１０８３は、受波信号ｒｆに対する処理を行うための遅延処理部１０８３１、加算部１０８３２を備える。
（１）遅延処理部１０８３１
遅延処理部１０８３１は、検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌに対する受波信号（受波信号列）から、観測点Ｐｉｊと受信振動子Ｒｐｌ各々との間の距離の差を音速値で除した受信振動子Ｒｐｌ各々への反射超音波の到達時間差（遅延量）により補償して、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく受信振動子Ｒｐｌに対応する受信信号として同定する回路である。
図６は、受信ビームフォーマ部１０８中の遅延処理部１０８３１において、超音波の伝播経路の計算方法の概要を示す模式図である。検出波パルス送信振動子列Ｔｘから放射され関心領域ｒｏｉ内の任意の位置にある観測点Ｐｉｊにおいて反射され受信振動子Ｒｐｌに到達する超音波の伝播経路を示したものである。
ａ）送信時間の算出
先ず、遅延処理部１０８３１は、送信イベントに対応して、検出波パルス発生部１０５から取得した、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子及び送信焦点Ｆの位置を示す情報と、関心領域設定部１０３から取得した関心領域ｒｏｉの位置を示す情報とに基づき、１回の送信イベントに対し関心領域ｒｏｉ内に存在する観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達するまでの送信経路を算出し、これを音速で除して送信時間を算出する。
ここでは、検出波パルス送信振動子列Ｔｘから放射された検出波パルスは、経路４０１を通って送信焦点Ｆにて波面が集まった後、経路４０２を通って送信焦点Ｆよりも浅い位置にある関心領域ｒｏｉ内に存在する観測点Ｐｉｊに到達するという送信経路を想定する。すなわち、観測点Ｐｉｊが送信焦点Ｆより浅い場合は、検出波パルス送信振動子列Ｔｘから放射された送信波が、経路４０１を通って送信焦点Ｆに到達する時刻と、経路４０４を通って観測点Ｐｉｊに到達した後、観測点Ｐｉｊから経路４０２を通って送信焦点Ｆに到達する時刻とが同一であるものとして計算を行う。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間から、経路４０２を通過する時間を差し引いた値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さから経路４０２の長さを減算した経路長差を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。
送信焦点Ｆは検出波パルス発生部１０５により設計値として規定されているので、送信焦点Ｆから任意の観測点Ｐｉｊまでの経路４０２の長さは幾何学的に算出することができる。
ｂ）受信時間の算出
次に、遅延処理部１０８３１は、送信イベントに対応して、さらに、データ格納部１１１から取得した検出波パルス送受信振動子列Ｒｘの位置を示す情報に基づき、１回の送信イベントに対し関心領域ｒｏｉ内に存在する観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射され検出波パルス送受信振動子列Ｒｘの受信振動子Ｒｐｌに到達するまでの受信経路を算出し、音速で除して受信時間を算出する。
具体的には、観測点Ｐｉｊで音響インピーダンスに変化があれば反射波を生成し、その反射波が経路４０３を通ってプローブ１０１における受信振動子Ｒｐｌに戻っていく受信経路を計算上想定する。
検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌの位置情報は制御部１１２から取得されるので、任意の観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｐｌまでの経路４０３の長さは幾何学的に算出することができる。
ｃ）遅延量の算出
次に、遅延処理部１０８３１は、送信時間と受信時間とから検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌへの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて、受信振動子Ｒｐｌに対する受波信号の列に適用する遅延量を算出する。すなわち、送信された超音波が観測点Ｐｉｊを経由して受信振動子Ｒｐｌへ到達するまでの総伝播時間を算出し、受信振動子Ｒｐｌに対する総伝播時間の差異により、受信振動子Ｒｐｌに対する受波信号の列に適用する遅延量を算出する。
ｄ）遅延処理
次に、遅延処理部１０８３１は、検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌに対する受波信号の列から、受信振動子Ｒｐｌに対する遅延量に相当する受波信号（遅延量を差引いた時間に対応する受波信号）を、観測点Ｐｉｊからの反射超音波に基づく受信振動子Ｒｐｌに対応する受信信号として同定する。
遅延処理部１０８３１は、送信イベントに対応して、受波信号保持部１０８２から受波信号ｒｆを入力として、関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて上記処理を行う。
（２）加算部１０８３２
加算部１０８３２は、遅延処理部１０８３１から出力される受信振動子Ｒｐｌに対応して同定された受信信号を入力として、それらを加算して、観測点Ｐｉｊに対する整相加算された音響線信号を生成する回路である。
あるいは、さらに、各受信振動子Ｒｐｌに対応して同定された受信信号に対し、図６に示すような受信振動子Ｒｐｌに対する重み数列（受信アボダイゼーション）を乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成してもよい。重み数列は、検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌに対応する受信信号に適用される重み係数の数列である。重み数列は、検出波パルス送受信振動子列Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう受信振動子Ｒｐｌに対する重み数列として設定され、分布の中心軸は検出波パルス送受信振動子列中心軸Ｒｘｏと一致し、分布は中心軸に対し対称な形状をなす。重み数列の分布の形状は、ハミング窓、ハニング窓、矩形窓などを用いることができ、分布の形状は特に限定されない。
加算部１０８３２は、送信イベントに対応して、関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する。
遅延処理部１０８３１において検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内に位置する受信振動子Ｒｐｌが検出した受波信号の位相を整えて加算部１０８３２にて加算処理をすることにより、観測点Ｐｉｊからの反射波に基づいて受信振動子Ｒｐｌで受信した受信信号を重ね合わせてその信号Ｓ／Ｎ比を増加し、観測点Ｐｉｊからの受信信号を抽出することができる。
１回の送信イベントに対応して、関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて生成された音響線信号を音響線信号フレームデータｄｓｉとする。そして、送信イベントに同期して検出波パルスの送受信を繰り返し、全ての送信イベントに対する音響線信号フレームデータを生成することができる。
送信イベントに同期して生成された音響線信号フレームデータｄｓｉ（ｉは１から送信イベントの回数ｍまでの自然数）は、データ格納部１１１に出力され保存される。
３．変位検出部１０９
変位検出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスから、関心領域ｒｏｉ内の組織の変位を検出する回路である。
図７は、変位検出部１０９、弾性率算出部１１０の構成を示す機能ブロック図である。変位検出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスに含まれる変位検出の対象となる１フレームの音響線信号フレームデータｄｓｉと、基準となる１フレームの音響線信号フレームデータｄｓ０（以下、「基準音響線信号フレームデータｄｓ０」と呼ぶ）とを、制御部１１２を介してデータ格納部１１１から取得する。基準音響線信号フレームデータｄｓ０とは、各送信イベントに対応する音響線信号フレームデータｄｓｉにおけるせん断波による変位を抽出するための基準となる信号であり、具体的には、プッシュパルス送出前に関心領域ｒｏｉから取得した音響線信号のフレームデータである。そして、変位検出部１０９は、音響線信号フレームデータｄｓｉと基準音響線信号フレームデータｄｓ０との差分から、音響線信号フレームデータｄｓｉの関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊの変位（画像情報の動き）を検出し、変位を観測点Ｐｉｊの座標と関連付けて変位量フレームデータｐｔｉを生成する。変位検出部１０９は、生成した変位量フレームデータｐｔｉを、制御部１１２を介してデータ格納部１１１に出力する。
４．弾性率算出部１１０
弾性率算出部１１０は、伝播解析部１１０１、合成部１１０２、サブシーケンス合成部１１０３とから構成される。
４．１ 伝播解析部１１０１
伝播解析部１１０１は、ＳＷＳサブシーケンスごとに、変位量フレームデータｐｔｉのシーケンスから、複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータｗｆｉのシーケンスを生成し、複数の波面フレームデータｗｆｉ間の波面位置の変化量とフレーム間の時間間隔とに基づき、関心領域ｒｏｉ内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出する回路である。
具体的には、伝播解析部１１０１は、変位量フレームデータｐｔｉを、制御部１１２を介してデータ格納部１１１から取得する。伝播解析部１１０１は、変位量データｐｔｉから、変位量データｐｔｉを取得した各時刻における、せん断波の波面の位置、進行方向および速度を検出し、波面フレームデータｗｆｉのシーケンスを生成する。伝播解析部１１０１は、波面フレームデータｗｆｉのシーケンスが示すせん断波の波面の位置、進行方向および速度から、変位量フレームデータｐｔｉの関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊに対応する被検体組織の弾性率データを算出し、弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを生成する。伝播解析部１１０１は、生成した波面フレームデータｗｆｉと弾性率フレームデータｅｌｉとをデータ格納部１１１に、制御部１１２を介してそれぞれ出力する。
４．２ 合成部１１０２
合成部１１０２は、ＳＷＳサブシーケンスに含まれる複数の送信イベントに対応するせん断波の伝播速度、又は、弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを合成して、ＳＷＳサブシーケンスに対応する１フレームのせん断波の伝播速度、又は、ＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを算出する。
４．３ サブシーケンス合成部１１０３
サブシーケンス合成部１１０３は、ＳＷＳシーケンスに含まれる、ＳＷＳサブシーケンスに対する複数フレームに係る、せん断波の伝播速度、又は、ＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋ弾性率を合成して、ＳＷＳシーケンスに対応する１フレームのせん断波の伝播速度、又は、ＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出する。
５．その他の構成
データ格納部１１１は、生成された受波信号列ｒｆ、音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンス、変位量フレームデータｐｔｉのシーケンス、波面フレームデータｗｆｉのシーケンス、弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンス、サブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋ、シーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを逐次記録する記録媒体である。
制御部１１２は、操作入力部１０２からの指令に基づき、超音波診断装置１００内の各ブロックを制御する。制御部１１２にはＣＰＵ等のプロセッサを用いることができる。
また、図示しないが、超音波診断装置１００は、プッシュパルスを送信することなく、送信ビームフォーマ部１０６及び受信ビームフォーマ部１０８においてされた超音波の送受信に基づいて出力される音響線信号のうち、被検体の組織からの反射成分に基づき時系列に超音波画像（Ｂモード画像）を生成するＢモード画像生成部を有する。Ｂモード画像生成部は、データ格納部１１１から音響線信号のフレームデータを入力して、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理を実施してその強度に対応した輝度信号へと変換し、その輝度信号を直交座標系に座標変換を施すことでＢモード画像のフレームデータを生成する。なお、Ｂモード画像生成のための音響線信号を取得するための送信ビームフォーマ部１０６及び受信ビームフォーマ部１０８における超音波の送受信には公知の方法を用いることができる。生成されたＢモード画像のフレームデータはデータ格納部１１１に出力され保存される。表示制御部１１３はＢモード画像を表示画像として構成して表示部１１４に表示させる。
また、伝播解析部１１０１は、弾性率フレームデータｅｌｉの示す弾性率に基づいて、色情報をマッピングした弾性画像を生成し表示する構成としてもよい。例えば、弾性率が一定値以上の座標は赤、弾性率が一定値未満の座標は緑、弾性率が取得できなかった座標は黒、というように色分けした弾性画像を生成してもよい。伝播解析部１１０１は、生成した弾性率フレームデータｅｌｉと弾性画像とをデータ格納部１１１に出力し、制御部１１２は弾性画像を表示制御部１１３に出力する。さらに、表示制御部１１３は、弾性画像に対して画面表示用の画像データとなるよう幾何変換を行い、幾何変換後の弾性画像を表示部１１４に出力する構成としてもよい。
＜動作について＞
以上の構成からなる超音波診断装置１００のＳＷＳシーケンスの動作について説明する。
１．動作の概要
図８は、超音波診断装置１００におけるＳＷＳシーケンスの工程の概要を示す概略図である。超音波診断装置１００による組織の弾性率計測は、プッシュパルスｐｐ送信に基づく１回のせん断波励起に伴うＳＷＳサブシーケンスを複数含むＳＷＳシーケンスから構成される。図８に示すように、実施の形態１では、ＳＷＳシーケンスは、ｎ回のＳＷＳサブシーケンスから構成されている。
ＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）は、プッシュパルスｐｐを集束させる特定部位をサブシーケンス毎に列方向に漸次移動させて被検体内の特定部位にプッシュパルスｐｐを送信してせん断波励起するプッシュパルス送信、関心領域ｒｏｉに検出波パルスｐｗｉの送受信を複数（ｍ）回繰り返す検出波パルス送受信、せん断波伝搬解析を行いせん断波の伝播速度と弾性率ｅｍｋ（ｋ＝１〜ｎ）を算出する弾性率算出の工程から構成される。
ＳＷＳシーケンスでは、複数回のＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）が行われた後に、ＳＷＳサブシーケンスごとに算出された弾性率ｅｍｋを合成するサブシーケンス合成処理を行いＳＷＳシーケンス合成弾性率ｅｌｍを算出する。
２．ＳＷＳシーケンスの動作
以下、公知の方法に基づき被検体の組織からの反射成分に基づき組織が描画されたＢモード画像が表示部１１４に表示された後の超音波弾性率計測処理の動作を説明する。
なお、Ｂモード画像のフレームデータは、プッシュパルスを送信されることなく、送信ビームフォーマ部１０６及び受信ビームフォーマ部１０８においてされた超音波の送受信に基づいて被検体の組織からの反射成分に基づき時系列に音響線信号のフレームデータが生成され、音響線信号に対して包絡線検波、対数圧縮などの処理がされて輝度信号へと変換された後、輝度信号を直交座標系に座標変換して生成する。表示制御部１１３は被検体の組織が描画されたＢモード画像を表示部１１４に表示させる。
図９は、超音波診断装置１００における超音波弾性率算出の動作を示すフローチャートである。図１０は、超音波診断装置１００におけるＳＷＳサブシーケンスの工程の概要を示す概略図である。
［ステップＳ１００〜Ｓ１４０］
ステップＳ１００では、表示部１１４にプローブ１０１によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像であるＢモード画像が表示されている状態において、関心領域設定部１０３は、操作入力部１０２から操作者により指定された情報を入力として、被検体内の解析対象範囲をあらわす関心領域ｒｏｉをプローブ１０１の位置を基準に設定し、制御部１１２に出力する。
操作者による関心領域ｒｏｉの指定は、例えば、表示部１１４にデータ格納部１１１に記録されている最新のＢモード画像を表示し、タッチパネル、マウス、トラックボールなどの入力部（図示しない）を通して関心領域ｒｏｉを指定することによりされる。なお、関心領域ｒｏｉの指定方法はこの場合に限られず、例えば、Ｂモード画像の全域を関心領域ｒｏｉとしてもよいし、あるいは、Ｂモード画像の中央部分を含む一定範囲を関心領域ｒｏｉとしてもよい。また、関心領域ｒｏｉを指定する際に、断層画像を取得してもよい。
ステップＳ１１０では、検出波パルス発生部１０５は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルス送信振動子列Ｔｘを、上述のとおり図４に示した方法により、関心領域ｒｏｉ外の位置に超音波ビームが集束し、超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するよう送信焦点Ｆを設定する。送信焦点Ｆの位置と、検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
ステップＳ１２０では、プッシュパルス発生部１０４は、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを初期条件に設定する。プッシュパルス発生部１０４は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを、上述のとおり、関心領域ｒｏｉ内の所定位置に超音波ビームが集束するように設定する。あるいは、関心領域ｒｏｉの近傍であって、せん断波が関心領域ｒｏｉへ到達可能な関心領域ｒｏｉ外の所定位置に送信焦点Ｆを設定してもよい。本例では、図３（ｂ）に示すように、ＳＷＳシーケンス全体で複数のプッシュパルスを発生させる。この場合、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘ１、ｆｘ２は、ＳＷＳサブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの列方向に列方向に内分して分割される位置と一致する。第1回目のＳＷＳサブシーケンスでは、列方向送信焦
点位置ｆｘ１が採用される。深さ方向送信焦点位置ｆｚは関心領域ｒｏｉ中心までの深さｄと一致し、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘは複数の振動子１０１ａ全部としている。
送信焦点Ｆの位置と、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘを示す情報は、プッシュパルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
ステップＳ１３０では、送信ビームフォーマ部１０６は、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に被検体内の関心領域ｒｏｉに検出波パルスｐｗ０を送信させ、受信ビームフォーマ部１０８は、検出波パルスの反射波ｅｃの受信を行い組織の変位の基準となる基準音響線信号フレームデータｄｓ０を生成する。基準音響線信号フレームデータｄｓ０はデータ格納部１１１に出力され保存される。音響線信号フレームデータについては後述する。
ステップＳ１４０では、送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘに含まれる振動子に被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスｐｐを送信させる。具体的には、送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス発生部１０４より取得した送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを示す情報、プッシュパルスのパルス幅からなる送信制御信号に基づき送信プロファイルを生成する。送信プロファイルは、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘに含まれる各送信振動子に対するパルス信号ｓｐと遅延時間ｔｐｌからなる。そして、送信プロファイルに基づき各送信振動子に送信信号ｓｃｌを供給する。各送信振動子は被検体内の特定部位に集束するパルス状のプッシュパルスｐｐを送信する。
ここで、１回目のＳＷＳサブシーケンスにおいて、プッシュパルスを送信する場合は、送信ビームフォーマ部１０６は、ステップＳ１２０で設定した送信制御信号に基づき初期送信プロファイルを生成する。２回目以降のＳＷＳサブシーケンスにおいてプッシュパルスを送信する場合には、送信ビームフォーマ部１０６は、ステップＳ１７０で変更した送信制御信号に基づき送信プロファイルを生成する。
ここで、プッシュパルスｐｐよるせん断波の生成について、図１１（ａ）から（ｅ）の模式図を用いて説明する。図１１（ａ）から（ｅ）は、せん断波の発生と伝播の様子を示す模式図である。図１１（ａ）は、関心領域ｒｏｉに対応した被検体内領域の、プッシュパルス印加前における組織を示した模式図である。図１１（ａ）から（ｅ）において、個々の“○”は、関心領域ｒｏｉにおける被検体内の組織の一部を、破線の交点は、負荷がない場合の組織”○“の中心位置を、それぞれ示している。
ここで、プローブ１０１を皮膚表面６００に密接させた状態で特定部位として送信焦点６０１に対してプッシュパルスｐｐを印加すると、図１１（ｂ）の模式図に示すように、送信焦点６０１に位置していた組織６３２が、プッシュパルスｐｐの進行方向に押されて移動する。また、組織６３２からプッシュパルスｐｐの進行方向側にある組織６３３は、組織６３２に押されてプッシュパルスの進行方向に移動する。
次に、プッシュパルスｐｐの送信が終了すると、組織６３２、６３３が元の位置に復元しようとするので、図１１（ｃ）の模式図に示すように、組織６３１〜６３３がプッシュパルスの進行方向に沿った振動を開始する。
すると、図１１（ｄ）の模式図に示すように、振動が組織６３１〜６３３に隣接する、組織６２１〜６２３および組織６４１〜６４３に伝播する。
さらに、図１１（ｅ）の模式図に示すように、振動がさらに組織６１１〜６６３および組織６５１〜６５３に伝播する。したがって、被検体内において、振動が振動の方向と直交する向きに伝播する。すなわち、せん断波がプッシュパルスｐｐの印加場所に発生し、被検体内を伝播する。
［ステップＳ１５０］
図９に戻って説明を続ける。
ステップＳ１５０では、関心領域ｒｏｉに検出波パルスｐｗｉを複数回送受信し、取得した音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスを保存する。具体的には、送信ビームフォーマ部１０６は、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に被検体内の関心領域ｒｏｉに検出波パルスｐｗｉを送信させ、受信ビームフォーマ部１０８は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘに含まれる振動子により受信した検出波パルスの反射波ｅｃに基づき音響線信号フレームデータｄｓｉを生成する。プッシュパルスｐｐの送信終了の直後から、例えば、秒間１万回、上記処理を繰り返し行う。これにより、せん断波の発生直後から伝播が終わるまでの間、被検体の関心領域ｒｏｉ内の音響線信号フレームデータｄｓｉ断層画像を繰り返し生成する。生成された音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスはデータ格納部１１１に出力され保存される。
ステップＳ１５０における、音響線信号フレームデータｄｓｉの生成方法の詳細は後述する。
［ステップＳ１５１］
ステップＳ１５１では、変位検出部１０９は、各送信イベントにおける関心領域ｒｏｉ内の観測点ｐｉｊの変位を検出する。
具体的には、変位検出部１０９は、ステップＳ１３０でデータ格納部１１１に保存された基準音響線信号フレームデータｄｓ０を取得する。上述したように、基準音響線信号フレームデータｄｓ０は、プッシュパルスｐｐの送出前、すなわち、せん断波の発生前に取得された音響線信号フレームデータｄｓｉである。
次に、変位検出部１０９は、ステップＳ１５０でデータ格納部１１１に保存された各音響線信号フレームデータｄｓｉに対し、基準音響線信号フレームデータｄｓ０との差分から、当該音響線信号フレームデータｄｓｉが取得された時刻における、各画素の変位を検出する。具体的には、例えば、音響線信号フレームデータｄｓｉを８ピクセル×８ピクセルなどの所定の大きさの領域に分割し、各領域と基準音響線信号フレームデータｄｓ０とをパターンマッチングすることで、音響線信号フレームデータｄｓｉの各画素の変位を検出する。
パターンマッチングの方法としては、例えば、各領域と基準音響線信号フレームデータｄｓ０内の同サイズの基準領域との間で、対応する画素毎に輝度値の差分を算出してその絶対値の合計値を算出し、その合計値が最も小さくなる領域と基準領域との組み合わせについて、領域と基準領域とが同一の領域であるものとし、領域の基準点（例えば、左上の角）と基準領域の基準点との距離を変位として検出する方法を用いることができる。
なお、領域のサイズは８ピクセル×８ピクセル以外であってもよいし、輝度値の差分の絶対値の合計値に替えて、例えば、輝度値の差分の２乗の合計値を用いてもよい。また、変位として、領域の基準点と基準領域の基準点とのｙ座標の差（深さの差）を算出してもよい。これにより、各音響線信号フレームデータｄｓｉの各観測点Ｐｉｊに対応する被検体の組織が、プッシュパルスまたはせん断波によってどれだけ動いたかが変位として算出される。
なお、変位の検出方法はパターンマッチングに限られず、例えば、音響線信号フレームデータｄｓｉと基準音響線信号フレームデータｄｓ０との相関処理など、２つの音響線信号フレームデータｄｓｉ間の動き量を検出する任意の技術を用いてもよい。変位検出部１０９は、１フレームの音響線信号フレームデータｄｓｉに係る各観測点の変位を当該観測点の座標と対応付けることで各フレームデータの変位を生成し、生成した変位量フレームデータｐｔｉのシーケンスをデータ格納部１１１に出力する。
［ステップＳ１５２］
ステップＳ１５２では、伝播解析部１１０１は、各送信イベントにおける関心領域ｒｏｉ内の観測点ｐｉｊの変位量フレームデータｐｔｉから波面を検出する。
詳しくは、図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２は、せん断波の伝播解析の動作を示すフローチャートである。図１３（ａ）から（ｆ）は、せん断波の伝播解析の動作を示す模式図である。
まず、データ格納部１１１から送信イベントに対応した各観測点Ｐｉｊの変位量フレームデータｐｔｉを取得する（ステップＳ１５２１）。
次に、変位が相対的に大きい変位領域を抽出する（ステップＳ１５２２）。伝播解析部１１０１は、変位量フレームデータｐｔｉから変位が所定の閾値より大きい変位領域を抽出する。
以下、図１３の模式図を用いて説明する。
図１３（ａ）は、変位量フレームデータが表す変位画像の一例を示している。図１１と同じく、図中の“○”は関心領域ｒｏｉにおける被検体内の組織の一部を示しており、プッシュパルスを印加する前の位置は破線の交点である。また、ｘ軸はプローブ１０１における振動子の列方向、ｙ軸は、被検体の深さ方向である。伝播解析部１１０１は、ｙ座標ごとに変位量δを座標ｘの関数として、動的閾値を用いることで変位量δが大きい領域を抽出する。また、ｘ座標ごとに変位量δを座標ｙの関数として、動的閾値を用いて、ある閾値を超える領域を変位量δが大きい領域として抽出する。動的閾値とは、対象領域内について信号解析又は画像解析を行って閾値を決定することである。閾値は一定値ではなく、対象領域の信号の幅や最大値などによって異なる値となる。図１３（ａ）に、ｙ＝ｙ1
の直線７１０上における変位量をプロットしたグラフ７１１と、ｘ＝ｘ1の直線７２０上
における変位量をプロットしたグラフ７２１とを示す。これにより、例えば、変位量δが閾値より大きな変位領域７３０が抽出できる。
次に、伝播解析部１１０１は、変位領域に細線化処理をおこなって波面を抽出する（ステップＳ１５２３）。図１３（ｂ）の模式図に示している変位領域７４０、７５０は、それぞれ、ステップＳ１５２２において変位領域７３０として抽出された領域である。伝播解析部１１０１は、例えば、Ｈｉｌｄｉｔｃｈの細線化アルゴリズムを用いて、波面を抽出する。例えば、図１３（ｂ）の模式図において、変位領域７４０から波面７４１が、変位領域７５０から波面７５１が、それぞれ抽出される。なお、細線化のアルゴリズムはＨｉｌｄｉｔｃｈに限らず、任意の細線化アルゴリズムを用いてよい。また、各変位領域に対して、変位量δが閾値以下の座標を変位領域から取り除く処理を、変位領域が幅１ピクセルの線になるまで、閾値を大きくしながら繰り返し行ってもよい。伝播解析部１１０１は、抽出した波面を波面フレームデータｗｆｉとしてデータ格納部１１１に出力する。
次に、伝播解析部１１０１は、波面フレームデータｗｆｉに対して空間フィルタリングを行い、長さが短い波面を除去する（ステップＳ１５２４）。例えば、ステップＳ１５２３で抽出した各波面の長さを検出し、全ての波面の長さの平均値の１／２よりも長さが短い波面を、ノイズとして削除する。具体的には、図１３（ｃ）の波面画像に示すように、波面７６１〜７６４の長さの平均値を算出し、それよりも短い波面７６３、７６４を、ノイズとして消去する。これにより、誤検出された波面を消去できる。
伝播解析部１１０１は、ステップＳ１５２１〜Ｓ１５２４の動作を、全ての変位量フレームデータｐｔｉに対して行う（ステップＳ１５２５）。これにより、変位量フレームデータｐｔｉに対して１対１で波面フレームデータｗｆｉが生成される。
次に、伝播解析部１１０１は、複数の波面フレームデータｗｆｉに対して時間フィルタリングを行い、伝播していない波面を除去する（ステップＳ１５２６）。具体的には、時間的に連続する２以上の波面フレームデータｗｆｉにおいて、波面位置の時間変化を検出し、速度が異常である波面をノイズとして除去する。
伝播解析部１１０１は、例えば、時刻ｔ＝ｔ1の波面画像７７０、時刻ｔ＝ｔ1＋Δｔの波面画像７８０、時刻ｔ＝ｔ1＋２Δｔの波面画像７９０との間で、波面位置の時間変化
を検出する。例えば、波面７７１に対して、波面画像７８０のうち、波面７７１と同じ位置を中心に、波面と垂直な向き（図１３においてはｘ軸方向）にΔｔの間にせん断波が移動しうる領域７７６で、波面７７１との相関処理を行う。このとき、波面７７１のｘ軸の正方向（図の右側）と負方向（図の左側）の双方を含む範囲内で相関処理を行う。これは、透過波と反射波の両方を検出するためである。これにより、波面７７１の移動先が波面画像７８０内の波面７８１であると検出し、時間Δｔにおける波面７７１の移動距離を算出する。同様に、波面７７２、７７３のそれぞれについて、波面画像７８０において当該波面と同じ位置を中心に、波面と垂直な向きにΔｔの間にせん断波が移動しうる領域で相関処理を行う。これにより、波面７７２が波面７８３の位置に、波面７７３が波面７８２の位置に、それぞれ移動したことを検出する。
波面画像７８０と波面画像７９０との間でも同様の処理を行い、波面７８１が波面７９１の位置に、波面７８２が波面７９７の位置に、波面７８３が波面７９３の位置に、それぞれ移動したことを検出する。ここで、波面７７３、波面７８２、波面７９２で示される１の波面については、他の波面と比べて移動距離が著しく小さい（伝播速度が著しく遅い）。このような波面は誤検知である可能性が高いので、ノイズとして消去する。これにより、図１３（ｅ）の波面フレームデータ３００に示すように、波面８０１、８０２が検出できる。
これらの動作により、時刻ごとの波面フレームデータｗｆｉのシーケンスが生成できる。伝播解析部１１０１は、生成した複数の波面フレームデータｗｆｉのシーケンスをデータ格納部１１１に出力する。このとき、生成した複数の波面の対応情報もデータ格納部１１１へ出力してもよい。波面の対応情報とは、同一の波面が各波面画像のどの波面に対応するかを示した情報であり、例えば、波面７７２が波面７８３の位置に移動したことが検出された場合、波面７８３と波面７７２とが同一の波面であるという情報である。
次に、伝播解析部１１０１は、弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを生成する（ステップＳ１５２７）。具体的には、時刻ごとの波面フレームデータｗｆｉと、波面の対応情報とから、各時刻における波面の位置、速度を検出する。さらに、波面フレームデータｗｆｉと断層画像との関係から、断層画像の各画素について複数の波面フレームデータｗｆｉにおけるせん断波の最大速度から弾性率を算出し、断層画像の各画素と弾性率とを対応付けて弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを生成する。
図１３（ｅ）を用いて弾性率フレームデータｅｌｉの生成について説明する。図１３（ｅ）は、ある時刻ｔにおける波面フレームデータｗｆｉと、時刻ｔ＋Δｔにおける波面フレームデータｗｆｉを１つの波面フレームデータ８１０として合成したものである。ここで、時刻ｔにおける波面８１１と、時刻ｔ＋Δｔにおける波面８１２とが同一の波面であるとする対応情報が存在するものとする。伝播解析部１１０１は、対応情報から、波面８１１上の座標（ｘt、ｙt）に対応する波面８１２上の座標（ｘt+Δt、ｙt+Δt）を検出する。これにより、時刻ｔに座標（ｘt、ｙt）を通過したせん断波が、時刻ｔ＋Δｔに座標（ｘt+Δt、ｙt+Δt）に到達していると推定できる。したがって、座標（ｘt、ｙt）を通過したせん断波の速度ｖ（ｘt、ｙt）は、座標（ｘt、ｙt）と座標（ｘt+Δt、ｙt+Δt）との間の距離ｍを所要時間Δｔで割った値と推定できる。すなわち、
ｖ（ｘt、ｙt）＝ｍ／Δｔ＝√｛（ｘt+Δt−ｘt）2＋（ｙt+Δt−ｙt）2｝／Δｔ
となる。伝播解析部１１０１は、全ての波面に対して上述の処理を行い、波面が通過した全座標についてせん断波の速度を取得し、せん断波の速度を基に、各座標における弾性率を算出する。弾性率は、せん断波の速度の２乗に比例し、
ｅｌ（ｘt、ｙt）＝Ｋ × ｖ（ｘt、ｙt）2
に基づき算出される。Ｋは定数であり人体の組織では約３となる、以上によりせん断波伝播解析を終了する。
［ステップＳ１５３〜Ｓ１９０］
図９に戻って説明を続ける。伝播解析部１１０１は、生成した弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスをデータ格納部１１１に出力し保存する（ステップＳ１５３）。規定されている全ての送信イベントについてステップＳ１５１〜Ｓ１５３の処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ１５４）、完了していない場合にはステップＳ１５１に戻り、次の検出波パルスの送信イベントについて処理を行い、完了している場合にはステップＳ１５５に進む。
次に、合成部１１０２は、ＳＷＳサブシーケンスに含まれる複数の送信イベントに対応するせん断波の弾性率フレームデータｅｌｉを観測点Ｐｉｊを基準に合成して、ＳＷＳサブシーケンスに対応するＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを算出し（ステップＳ１５５）、データ格納部１１１に保存し（ステップＳ１５６）、ステップＳ１６０に進む。同時に又は替わりに、ＳＷＳサブシーケンスに対応するＳＷＳサブシーケンス合成せん断波伝播速度のフレームデータを算出してもよい。
ステップＳ１６０では、規定されている全てのプッシュパルスについてステップＳ１３０〜Ｓ１５３の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。完了していない場合にはステップＳ１７０に進む。
ステップＳ１７０では、プッシュパルス発生部１０４は、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを変更する。本例では、図８にて上述したとおり、ＳＷＳシーケンス全体で複数（ｎ回）のプッシュパルスを発生させる構成としている。このとき、送信焦点Ｆの位置のうち、送信焦点Ｆの列方向送信焦点位置ｆｘは、図３（ｂ）に示すように、ＳＷＳサブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの列方向に列方向に内分して分割される位置と一致する構成とし、ＳＷＳシーケンス全体で複数のプッシュパルスを発生させる構成としている。例えば、図３（ｂ）に示すように、ｎが２である場合の第２回目のＳＷＳサブシーケンスでは、列方向送信焦点位置ｆｘは、図３（ｂ）におけるｆｘ２が採用される。深さ方向送信焦点位置ｆｚは関心領域ｒｏｉ中心までの深さｄと一致する構成とし、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘは複数の振動子１０１ａ全部としている。
送信焦点Ｆの位置と、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘを示す情報は、プッシュパルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力され、ステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１６０にて、規定されている全てのプッシュパルスについての処理が完了していると判断した場合にはステップＳ１８０に進む。
ステップＳ１８０では、サブシーケンス合成部１１０３は、ＳＷＳシーケンスに含まれる、ＳＷＳサブシーケンスに対するＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを観測点Ｐｉｊを基準に合成して、ＳＷＳシーケンスに対応するＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出し（ステップＳ１８０）、データ格納部１１１に保存する（ステップＳ１９０）。同時に又は替わりに、ＳＷＳシーケンスに対応するＳＷＳシーケンス合成せん断波伝播速度のフレームデータを算出してもよい。
以上により、図９に示したＳＷＳシーケンスの処理が終了する。以上の超音波弾性率計測処理により、ＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出することができる。
３．ステップＳ１５０における処理の詳細について
ステップＳ１５０における、受信ビームフォーミングによる音響線信号フレームデータｄｓｉの生成処理の詳細について、説明する。
図１４は、受信ビームフォーマ部１０８のビームフォーミングの動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１５００１において、送信ビームフォーマ部１０６は、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａ中検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる各振動子に超音波ビームを送信させるための送信信号を供給する送信処理（送信イベント）を行う。
次に、ステップＳ１５００２において、受信ビームフォーマ部１０８は、プローブ１０１での超音波反射波の受信から得た電気信号に基づき受波信号を生成しデータ格納部１１１に出力し、データ格納部１１１に受波信号を保存する。規定されている全ての送信イベントの回数について超音波送信が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５００３）。そして、完了していない場合にはステップＳ１５００１に戻り、検出波パルス送信振動子列Ｔｘからの送信イベントを行い、完了している場合にはステップＳ１５００４に進む。
次に、ステップＳ１５００４において、制御部１１２は、送信イベントに対応して列中心が検出波パルス送信振動子列Ｔｘの列中心と合致し、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子を少なくとも含む受信振動子Ｒｐｌを選択して検出波パルス受信振動子列Ｒｘを設定する。
次に、関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊの位置を示す座標ｉｊを最小値に初期化し（ステップＳ１５００５、Ｓ１５００６）、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成する（ステップＳ１５００７）。ステップＳ１５００７における処理の詳細ついては後述する。
次に、座標ｉｊをインクリメントしてステップＳ１５００７を繰り返すことにより、関心領域ｒｏｉ内の座標ｉｊに位置する全ての観測点Ｐｉｊ（図１６中の「・」）について音響線信号が生成される。関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについて音響線信号の生成を完了したか否かを判定し（ステップＳ１５００８、Ｓ１５０１０）、完了していない場合には座標ｉｊをインクリメント（ステップＳ１５００９、Ｓ１５０１１）して、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成し（ステップＳ１５００７）、完了した場合にはステップＳ１５０１２に進む。この段階では、１回の送信イベントに伴う関心領域ｒｏｉ内に存在する全ての観測点Ｐｉｊについての音響線信号フレームデータｄｓｉが生成され、データ格納部１１１に出力され保存されている。
次に、全ての送信イベントについて、検出波パルスについて音響線信号の生成が終了したか否かを判定し（ステップＳ１５０１３）、終了していない場合には、ステップＳ１５００５に戻り、次の送信イベントでの検出波パルスに基づく音響線信号の生成を行い（ステップＳ１５００５〜Ｓ１５０１２）、終了している場合には処理を終了する。
以上により、図９におけるステップＳ１５０の処理を終了する。
４．ステップＳ１５００７における処理の詳細ついて
次に、ステップＳ１５００７における、観測点Ｐｉｊについて音響線信号を生成処理の動作について説明する。図１５は、受信ビームフォーマ部１０８における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を示すフローチャートである。図１６は、受信ビームフォーマ部１０８における観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。
先ず、ステップＳ１５００７１において、遅延処理部１０８３１は、関心領域ｒｏｉ内に存在する任意の観測点Ｐｉｊについて、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊに到達する送信時間を算出する。送信時間は、上述のとおり、検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌから観測点Ｐｉまでの送信経路４０４を、検出波パルス受信振動子列Ｒｘの列中心から送信焦点Ｆまでの第１経路４０１と、送信焦点Ｆから観測点Ｐｉｊまでの第２経路４０２との差分（４０１−４０２）として算出し、送信経路の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。
次に検出波パルス受信振動子列Ｒｘから求められる検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌの識別番号ｌを検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の最小値に初期化し（ステップＳ１５００７２）、送信された超音波が被検体中の観測点Ｐｉｊで反射され検出波パルス受信振動子列Ｒｘの受信振動子Ｒｐｌに到達する受信時間を算出する（ステップＳ１５００７３）。受信時間は、幾何学的に定まる観測点Ｐｉｊから受信振動子Ｒｐｌまでの経路４０３の長さを超音波の音速ｃｓで除することにより算出できる。さらに、送信時間と受信時間の合計から、検出波パルス送信振動子列Ｔｘから送信された超音波が観測点Ｐｉｊで反射して受信振動子Ｒｐｌに到達するまでの総伝播時間を算出し（ステップＳ１５００７４）、検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の各受信振動子Ｒｐｌに対する総伝播時間の差異により、各受信振動子Ｒｐｌに対する遅延量を算出する（ステップＳ１５００７５）。
検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｐｌについて遅延量の算出を完了したか否かを判定し（ステップＳ１５００７６）、完了していない場合には座標ｌをインクリメント（ステップＳ１５００７７）して、更に受信振動子Ｒｐｌについて遅延量の算出し（ステップＳ１５００７３）、完了している場合にはステップＳ１５００７８に進む。この段階では、検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内に存在する全ての受信振動子Ｒｐｌについて観測点Ｐｉｊからの反射波到達の遅延量が算出されている。
ステップＳ１５００７８において、遅延処理部１０８３１は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌに対応する受波信号の列から、各受信振動子Ｒｐｌに対する遅延量を差引いた時間に対応する受波信号を観測点Ｐｉｊからの反射波に基づく受波信号として同定する。
次に、重み算出部（不図示）は、検出波パルス受信振動子列Ｒｘの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう各受信振動子Ｒｐｌに対する重み数列を算出する（ステップＳ１５００７９）。加算部１０８３２は、各受信振動子Ｒｐｌに対応して同定された受波信号に、各受信振動子Ｒｐｌに対する重みを乗じて加算して、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成し（ステップＳ１５０１７０）、生成された観測点Ｐｉｊに対する音響線信号はデータ格納部１１１に出力され保存される（ステップＳ１５０１７１）。
以上により、図１４におけるステップＳ１５００７の処理を終了する。
＜評価試験＞
１．検出波パルス送受信より得られる音響線信号の音圧について
超音波診断装置１００に係る検出波パルス送受信より生成される音響線信号の音圧について評価を行った。
図１７は、検出波パルスに基づき生成した音響線信号の最大音圧を示すシミュレーション画像であり、（ａ）は検出波パルスに平面波パルスを用いた比較例に係る画像、（ｂ）は超音波診断装置１００に係る検出波パルスに焦点波を用いた実施例にかかる画像である。図１８は、図１７における関心領域ｒｏｉ中心軸Ａ上の音響線信号の最大音圧を示す結果であり、破線は比較例、実線は超音波診断装置１００の実施例に係る結果である。図１７及び図１８に示すように、被検体深さ約５ｍｍ以上において、音響線信号の最大音圧は、検出波パルスに焦点波を用いた実施例が、検出波パルスに平面波を用いた比較例よりも最大で約１．５倍の範囲で上回っていることがわかる。これは、焦点波を用いた実施例が平面波を用いた比較例よりも、関心領域ｒｏｉ内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度が照射面積に反比例して高いためであると考えられる。係る音響線信号フレームデータに基づき算出される弾性率フレームデータ、ＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータ、ＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータは、実施例が比較例よりもＳ／Ｎが高い結果が得られる。
＜効 果＞
以上、説明したように本実施の形態１に係る超音波診断装置１００によれば、被検体中に特定部位を設定し、複数の振動子１０１ａにプッシュパルスｐｐを送信させるプッシュパルス発生部１０４と、プッシュパルスｐｐに続き、被検体中の関心領域ｒｏｉ外に集束し関心領域ｒｏｉを通過する検出波パルスｐｗｉを複数回送信させる検出波パルス発生部１０５と、複数回の検出波パルスｐｗｉの各々に対応して関心領域ｒｏｉ内の複数の観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成して、音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスから関心領域ｒｏｉ内の組織の変位を検出する変位検出部１０９と、せん断波の波面位置を表した波面フレームデータｗｆｉのシーケンスを生成し、これに基づき関心領域ｒｏｉ内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータｅｍｋを算出する弾性率算出部１１０とを備えた構成を採る。
係る構成により、超音波弾性率計測において、信号取得時間分解能と弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎとを、検出波パルスに平面波を用いた従来よりも改善することができる。
ＳＷＳシーケンスによる超音波弾性率計測では、信号Ｓ／Ｎを向上するために、通常、弾性率を計測したい部位を含む関心領域をプッシュパルスの送焦点の近傍又はその周囲に設定する。実施の形態に係る構成では、被検体中の関心領域ｒｏｉ外に集束し関心領域ｒｏｉを通過する検出波パルスｐｗｉを送信させ反射検出波を受信する構成を採ることにより、弾性率を計測したい部位を含む関心領域に対して過不足なく検出波パルスを照射して受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができる。これにより、関心領域内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を増加することができ、得られる信号取得時間分解能と弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎとを改善することができる。また、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
≪実施の形態２≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、図４に示すように、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは複数の振動子１０１ａ全部とし、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘを関心領域ｒｏｉの列方向中心位置と一致させ、深さ方向送信焦点位置ｆｚ１を超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するように設定し、複数の振動子１０１ａに検出波パルスを送信させる構成とした。また、図８に示すように、ＳＷＳシーケンスを構成する全てのＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）において、送信焦点Ｆの位置及び検出波パルス送信振動子列Ｔｘは変化しない構成とした。
しかしながら、検出波パルスの構成は、被検体中の関心領域ｒｏｉ外の位置にある送信焦点Ｆに超音波ビームが集束し、超音波ビームが関心領域ｒｏｉを通過するように構成されていればよく、送信焦点Ｆの位置及び検出波パルス送信振動子列Ｔｘの構成は上記構成に限られなず適宜変更してもよい。
実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａでは、プッシュパルスｐｐ集束部位をの暫動に伴ってサブシーケンス毎に列方向に検出波パルスｐｗｉの送信位置を列方向に漸次移動させて関心領域ｒｏｉの一部領域対し検出波パルスｐｗｉの送受信を複数回繰り返し、サブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの一部領域について算出された弾性率ｅｍｋ（ｋ＝１〜ｎ）を合成して関心領域ｒｏｉ全体に対するＳＷＳシーケンス合成弾性率ｅｌｍを算出する点で実施の形態１と相違する。
以下、超音波診断装置１００Ａについて説明する。
＜構成＞
超音波診断装置１００Ａでは、検出波パルス発生部１０５において発生する検出波パルスの構成が実施の形態１の構成と相違するため、超音波診断装置１００Ａに係る検出波パルスの構成について説明する。検出波パルス以外の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明は省略する。
図１９は、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａにおける検出波パルス発生部１０５で発生させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。図１９に示すように、超音波診断装置１００Ａでは、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置は、超音波ビームが関心領域ｒｏｉ外であって関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ一部を通過するような深さｆｚ２としている。また、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは複数の振動子１０１ａ一部としている。また、送信焦点Ｆの位置のうち、列方向送信焦点位置ｆｘは、超音波ビームが関心領域ｒｏｉと少なくとも一部において重なるように設定されていればよい。
図２０は、超音波診断装置１００Ａにおける複数のＳＷＳサブシーケンスから構成されるＳＷＳシーケンスの工程の概要を示す概略図である。超音波診断装置１００Ａによる組織の弾性率計測は、１回のＳＷＳサブシーケンスは複数（ｎ回）含むＳＷＳシーケンスから構成される。
ＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）は、プッシュパルスｐｐを集束させる特定部位をサブシーケンス毎に列方向に漸次移動させて被検体内にプッシュパルスｐｐを送信してせん断波励起するプッシュパルス送信、プッシュパルスｐｐ同様にサブシーケンス毎に列方向に送信位置を漸次移動させて関心領域ｒｏｉの一部領域対し検出波パルスｐｗｉの送受信を複数回繰り返す検出波パルス送受信、関心領域ｒｏｉの一部領域についてせん断波伝搬解析を行いせん断波の伝播速度と弾性率フレームデータｅｍｋ（ｋ＝１〜ｎ）を算出する弾性率算出の工程から構成される。
ＳＷＳシーケンスでは、数回のＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）が行われた後に、ＳＷＳサブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの一部領域について算出された弾性率フレームデータｅｍｋを合成するサブシーケンス合成処理を行い関心領域ｒｏｉ全体に対するＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出する。
図２１は、超音波診断装置１００Ａにおける受信ビームフォーミング方法の概要を示す模式図である。超音波診断装置１００Ａでは、サブシーケンス合成部１１０３は、複数のＳＷＳサブシーケンスに対応する関心領域ｒｏｉの一部領域について算出されたせん断波のサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを、観測点Ｐｉｊの位置を指標として加算することにより、ＳＷＳシーケンスに対応する関心領域ｒｏｉ全体に対するＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを算出する。
＜動作＞
超音波診断装置１００ＡのＳＷＳシーケンスの動作について説明する。
図２２は、超音波診断装置１００Ａにおける超音波弾性率算出の動作を示すフローチャートである。図９における超音波診断装置１００と同じ処理には同一の番号を付し概要のみ説明し、異なる処理を含むステップの異なる処理についてのみ説明する。
ステップＳ１００では、関心領域設定部１０３は、操作者により指定された情報を入力として、関心領域ｒｏｉをプローブ１０１の位置を基準に設定し、制御部１１２に出力する。
ステップＳ２１０では、検出波パルス発生部１０５は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルス送信振動子列Ｔｘを、上述のとおり図１９に示した方法により、関心領域ｒｏｉ外の位置に超音波ビームが集束し、超音波ビームが関心領域ｒｏｉの一部領域を通過するよう送信焦点Ｆを設定する。送信焦点Ｆの位置と、検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
ステップＳ１２０では、プッシュパルス発生部１０４は、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを初期条件に設定され、プッシュパルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される。
ステップＳ２３０では、送信ビームフォーマ部１０６は、検出波パルス送信振動子列Ｔｘに含まれる振動子に被検体内の関心領域ｒｏｉの一部領域に検出波パルスｐｗ０を送信させ、受信ビームフォーマ部１０８は、関心領域ｒｏｉの一部領域に対して組織の変位の基準となる基準音響線信号フレームデータｄｓ０を生成する。基準音響線信号フレームデータｄｓ０はデータ格納部１１１に出力され保存される。
ステップＳ１４０では、送信ビームフォーマ部１０６は、プッシュパルス送信振動子列Ｐｘに含まれる振動子にプッシュパルスｐｐを送信させる。このとき、送信ビームフォーマ部１０６は、ステップＳ１２０で設定した送信制御信号に基づき初期の送信プロファイルを生成し、２回目以降のプッシュパルスを送信する場合には、ステップＳ１７０で変更した送信制御信号に基づき送信プロファイルを生成する。
ステップＳ２５０では、関心領域ｒｏｉの一部領域に向けて検出波パルスｐｗｉを複数回送受信し、取得した音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスを保存する。音響線信号フレームデータｄｓｉのシーケンスの生成方法は図１４、１５に示した実施の形態１と同じである。
ステップＳ２５１では、変位検出部１０９は、各送信イベントにおける関心領域ｒｏｉの一部領域内の観測点ｐｉｊの変位を検出する。変位量フレームデータｐｔｉのシーケンスの生成方法の詳細は実施の形態１と同じである。
ステップＳ２５２では、伝播解析部１１０１は、各送信イベントにおける関心領域ｒｏｉの一部領域内の観測点ｐｉｊの変位量フレームデータｐｔｉのシーケンスから波面を検出し、これをもとに関心領域ｒｏｉの一部領域について弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを生成し、データ格納部１１１に出力し保存する（ステップＳ１５３）。弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスの生成方法の詳細は図１２に示した実施の形態１と同じである。
規定されている全ての送信イベントについてステップＳ２５１〜Ｓ２５３の処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ２５４）、完了していない場合にはステップＳ２５１に戻り、次の検出波パルスの送信イベントについて処理を行い、完了している場合にはステップＳ２５５に進む。
次に、合成部１１０２は、ＳＷＳサブシーケンスに含まれる複数の送信イベントに対応して生成した関心領域ｒｏｉの一部領域についてのせん断波の弾性率フレームデータｅｌｉのシーケンスを観測点Ｐｉｊを基準に合成して、ＳＷＳサブシーケンスに対応するＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋを算出し（ステップＳ２５５）、データ格納部１１１に保存し（ステップＳ２５６）、ステップＳ２６０に進む。
ステップＳ２６０では、規定されている全てのプッシュパルスについてステップＳ１３０〜Ｓ２５３の処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ２６０）、完了していない場合にはステップＳ１７０に進む。
ステップＳ１７０では、プッシュパルス発生部１０４は、プッシュパルスの送信焦点Ｆの位置とプッシュパルス送信振動子列Ｐｘを変更し、プッシュパルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力して、ステップＳ２７１に進む。ステップＳ１７０では、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルス送信振動子列Ｔｘを変更する。本例では、ＳＷＳサブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの一部領域に向けて検出波パルスを照射し、ＳＷＳシーケンス全体で複数（ｎ回）の検出波パルスを発生させて関心領域ｒｏｉの全体に検出波パルスを照射する構成としている。具体的には、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは複数の振動子１０１ａ一部としＳＷＳサブシーケンスごとに列方向に漸次移動させる。
ステップＳ２７１では、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルス送信振動子列Ｔｘを変更する。このとき、プッシュパルスｐｐに対応する送信桑園Ｆの列方向位置は、当該プッシュパルスｐｐに続く検出波パルスｐｗｉの検出波パルス送信振動子列Ｔｘ中心と合致することが好ましい。関心領域内ｒｏｉのプッシュパルス集束部位近傍のみについて検出波パルスの送受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができ、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができるからである。
ＳＷＳサブシーケンスごとに照射される検出波パルスの送信焦点Ｆの位置のうち、送信焦点Ｆの列方向送信焦点位置ｆｘは、ＳＷＳサブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの列方向に内分した位置に漸次移動させる。これにより、ＳＷＳサブシーケンスごとに検出波パルスｐｗｉの送信位置を列方向に漸次移動させて、ＳＷＳシーケンス全体で関心領域ｒｏｉの全体に検出波パルスを照射する。送信焦点Ｆの位置と、検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力され、ステップＳ２３０に進む。
ステップＳ２６０にて、規定されている全てのプッシュパルスについての処理が完了していると判断した場合にはステップＳ２８０に進む。
ステップＳ２８０では、サブシーケンス合成部１１０３は、ＳＷＳシーケンスに含まれる、ＳＷＳサブシーケンスに対する関心領域ｒｏｉの一部領域に対するＳＷＳサブシーケンス合成弾性率フレームデータｅｍｋ弾性率を観測点Ｐｉｊを基準に合成して、ＳＷＳシーケンスに対応する関心領域ｒｏｉの一部領域についてのＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出し（ステップＳ２８０）、データ格納部１１１に保存する（ステップＳ１９０）。同時に又は替わりに、ＳＷＳシーケンスに対応するＳＷＳシーケンス合成せん断波の伝播速度のフレームデータを算出してもよい。
以上により、図２２に示したＳＷＳシーケンスの処理が終了する。以上の超音波診断装置１００Ａの超音波弾性率計測処理により、ＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出することができる。
＜効果＞
以上、説明したように、実施の形態２に係る超音波診断装置１００Ａでは、関心領域ｒｏｉ内のプッシュパルスｐｐ集束部位の近傍のみに検出波パルスｐｗｉの送受信を行い、サブシーケンスごとに関心領域ｒｏｉの一部領域について弾性率ｅｍｋを算出する。そのため、関心領域ｒｏｉ内のプッシュパルスｐｐ集束部位近傍のみについて検出波パルスｐｗｉの送受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができ、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
また、プッシュパルスｐｐ集束部位の漸動に伴い、ＳＷＳサブシーケンスごとに検出波パルスｐｗｉの送信位置を列方向に漸次移動させて関心領域ｒｏｉの全体に検出波パルスｐｗｉを送受信するので、ＳＷＳシーケンスに対応する関心領域ｒｏｉ全体に対するＳＷＳシーケンス合成弾性率を算出することができる。
≪実施の形態３≫
実施の形態１に係る超音波診断装置１００では、図４に示すように、検出波パルス発生部１０５は、送信焦点Ｆの位置のうち、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ外であって関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するような深さｆｚ１とした。
しかしながら、検出波パルスの構成は、被検体中の関心領域ｒｏｉ外の位置にある送信焦点Ｆに超音波ビームが集束し、超音波ビームが関心領域ｒｏｉを通過するように構成されていればよく、送信焦点Ｆの位置及び検出波パルス送信振動子列Ｔｘの構成は上記構成に限られなず適宜変更してもよい。
実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂでは、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束しするような深さｆｚ１と、音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束するような深さｆｚ３とを測定条件に応じて適応的に選択する構成とした点で実施の形態１と相違する。
以下、超音波診断装置１００Ｂについて説明する。
＜構成＞
超音波診断装置１００Ｂでは、検出波パルス発生部１０５において発生する検出波パルスの構成が実施の形態１の構成と相違するため、超音波診断装置１００Ｂに係る検出波パルスの構成について説明する。検出波パルス以外の構成については、超音波診断装置１００と同じであり説明は省略する。
上述のとおり、超音波診断装置１００Ｂでは、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置ｆｚは超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するような深さｆｚ１と、超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置ｆｚは超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するような深さｆｚ３とを、関心領域ｒｏｉの位置、検出波パルス送信開口長等、各種測定条件に応じて適応的に選択する構成としている。
このうち、検出波パルス発生部１０５において、深さ方向送信焦点位置をｆｚ１として送信焦点Ｆを設定するための構成については、図４にて上述したものと同じである。上述のとおり、送信焦点Ｆの位置のうち列方向送信焦点位置ｆｘは（式２）により、送信焦点Ｆの位置のうち深さ方向送信焦点位置ｆｚ１は（式３）として算出される。
超音波診断装置１００Ｂでは、（式３）として算出されるｆｚ１が、所定の閾値以上である場合には、検出波パルス発生部１０５は、深さ方向送信焦点位置をｆｚ３として検出波パルスの送信焦点Ｆを設定する。
図２３は、超音波診断装置１００Ｂにおける検出波パルス発生部１０５で発生させる、関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて超音波ビームが集束する検出波パルスの構成概要を示す模式図である。図２２に示すように、超音波診断装置１００Ｂでは、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置は、超音波ビームが関心領域ｒｏｉ外であって関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束し、かつ、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉ全体を通過するような深さｆｚ３とされる。また、検出波パルス送信振動子列Ｔｘは複数の振動子１０１ａ全部とし、ＳＷＳシーケンスを構成する全てのＳＷＳサブシーケンス（１〜ｎ）において、送信焦点Ｆの位置及び検出波パルス送信振動子列Ｔｘは変化しない構成である。具体的には、送信焦点Ｆの位置のうち列方向送信焦点位置ｆｘは（式２）により、送信焦点Ｆの位置のうち深さ方向送信焦点位置ｆｚ３は、
Figure 0006741012
 として算出される。
図２４（ａ）（ｂ）は、超音波診断装置１００Ｂにおける受信ビームフォーミング方法の概要と、関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊについての音響線信号生成動作を説明するための模式図である。図２４（ａ）に示すように、超音波診断装置１００Ｂの受信ビームフォーマ部１０８では、検出波パルス送信振動子列Ｔｘから放射された検出波パルスは、経路４０１を通って送信焦点Ｆにて波面が集まった後、経路４０２を通って送信焦点Ｆよりも深い位置にある関心領域ｒｏｉ内に存在する観測点Ｐｉｊに到達する送信経路と、観測点Ｐｉｊでの反射波が経路４０３を通ってプローブ１０１における受信振動子Ｒｐｌに戻っていく受信経路を想定する。したがって、送信波が経路４０１を通過する時間と、経路４０２を通過する時間を合算した値が、送信時間となる。具体的な算出方法としては、例えば、経路４０１の長さと経路４０２の長さとを加算した全経路長を、被検体内における超音波の伝搬速度で除算することで求められる。そして、送信経路と受信経路とから検出波パルス送受信振動子列Ｒｘ内の受信振動子Ｒｐｌへの総伝播時間を算出し、図２４（ｂ）に示すように、受信振動子Ｒｐｌに対する受波信号の列に適用する遅延量を算出して整相加算処理を行い、観測点Ｐｉｊに対する音響線信号を生成する。この処理を、関心領域ｒｏｉ内にある全ての観測点Ｐｉｊについて行うことにより、関心領域ｒｏｉ内の観測点Ｐｉｊについて音響線信号フレームデータｄｓｉを生成する。
＜動作＞
超音波診断装置１００ＢのＳＷＳシーケンスの動作について説明する。超音波診断装置１００Ｂでは、図９に示した実施の形態１に係る超音波診断装置１００の超音波弾性率算出の動作のうち、検出波パルス発生部１０５による検出波パルス発生の動作（ステップＳ１１０）が超音波診断装置１００の動作と相違するため、超音波診断装置１００Ｂに係る検出波パルス発生の動作について説明する。検出波パルス発生以外の動作については、超音波診断装置１００と同じであり説明は省略する。
図２５は、超音波診断装置１００Ｂにおける検出波パルス発生部１０５の検出波パルス発生の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０９では、検出波パルス発生部１０５は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置と検出波パルス送信振動子列Ｔｘとを、関心領域ｒｏｉの大きさと位置、検出波パルス送信開口長の条件に基づき適応的に選択して設定する。
先ず、検出波パルス発生部１０５は、１回の検出波パルスの送受信で算出することができる計算可能領域の面積を設定する（ステップＳ１１０１）。計算可能領域の面積は、1
回の検出波パルスの送受信で算出することができる関心領域ｒｏｉの最大面積であり、フレームレート重視や弾性率の精度重視等の各種動作モードによる制約条件と制御部１１２等の処理能力に応じて定まる。
次に、検出波パルス発生部１０５は、制御部１１２から関心領域ｒｏｉを示す情報を入力し、関心領域ｒｏｉの面積を計算可能領域の面積で除した値で関心領域ｒｏｉを分割した計算対象領域を算出する（ステップＳ１１０２）。関心領域ｒｏｉは、前ステップにおいて、被検体内の解析対象範囲をあらわす情報として操作者から操作入力部１０２に入力されている。
次に、検出波パルス発生部１０５は、計算対象領域の列方向中心位置から検出波パルス送信振動子列長ａを計算対象領域ごとに算出する（ステップＳ１１０３）。
次に、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルス送信振動子列長ａ、計算対象領域に基づき、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置のうち列方向送信焦点位置ｆｘを（式２）により、送信焦点Ｆの位置のうち、超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも深い位置にて集束しするような深さ方向送信焦点位置ｆｚ１を（式３）より算出する（ステップＳ１１０４）。
次に、検出波パルス発生部１０５は、式（３）として算出されるｆｚ１が、所定の閾値を越えるか否かを判定し（ステップＳ１１０４）、ｆｚ１が閾値を超えない場合には、ステップＳ１１０４にて算出した結果を深さ方向送信焦点位置ｆｚ１、検出波パルス送信振動子列Ｔｘとして決定する（ステップＳ１１０７）。
ステップＳ１１０４において、ｆｚ１が閾値を超える場合には、検出波パルス発生部１０５は、検出波パルス送信振動子列長ａ、計算対象領域に基づき、検出波パルスの送信焦点Ｆの位置のうち列方向送信焦点位置ｆｘを（式２）により、送信焦点Ｆの位置のうち、超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にて集束しするような深さ方向送信焦点位置ｆｚ１を（式４）より算出する（ステップＳ１１０６）。そして、算出した結果を深さ方向送信焦点位置ｆｚ１、検出波パルス送信振動子列Ｔｘとして決定する（ステップＳ１１０７）。
送信焦点Ｆの位置と、検出波パルス送信振動子列Ｔｘを示す情報は、検出波パルスのパルス幅とともに、送信制御信号として送信ビームフォーマ部１０６に出力される（ステップＳ１１０）。
以上により、図２５に示した検出波パルス発生の動作が終了する。以後、図９に示したＳＷＳシーケンスのステップＳ１２０以後の処理を行うことにより、超音波診断装置１００Ｂは超音波弾性率計測処理により、ＳＷＳシーケンス合成弾性率フレームデータｅｌｍを算出することができる。
＜効果＞
以上、説明したように、実施の形態３に係る超音波診断装置１００Ｂでは、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束しするような深さｆｚ１と、音波ビームが関心領域ｒｏｉよりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束するような深さｆｚ３とを適応的に選択する構成とした。
係る構成は、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置ｆｚ１が関心領域ｒｏｉよりも深い位置にある超音波診断装置１００の構成では、深さ方向送信焦点位置ｆｚ１が大きくなり過ぎて、関心領域ｒｏｉ内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度の増加が小さく得られる信号Ｓ／Ｎの向上も小さい場合において有効である。このような場合に、超音波診断装置１００Ｂでは、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置ｆｚ３が関心領域ｒｏｉよりも浅い位置を選択できるので、関心領域ｒｏｉ内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を増加することができ、得られる信号Ｓ／Ｎを向上できる。これにより、超音波診断装置１００Ｂでは、検出波パルス発生部１０５は、関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを送信させより確実に超音波ビームエネルギー密度を増加することができる。
＜その他の変形例＞
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、以下のような場合も本発明に含まれる。
例えば、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。例えば、本発明の超音波診断装置の診断方法のコンピュータプログラムを有しており、このプログラムに従って動作する（又は接続された各部位に動作を指示する）コンピュータシステムであってもよい。
また、上記超音波診断装置の全部、もしくは一部、またビームフォーミング部の全部又は一部を、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録媒体、ハードディスクユニットなどから構成されるコンピュータシステムで構成した場合も本発明に含まれる。上記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置はその機能を達成する。
また、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１つのシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（大規模集積回路））から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。上記ＲＡＭには、上記各装置と同様の動作を達成するコンピュータプログラムが記憶されている。上記マイクロプロセッサが、上記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。例えば、本発明のビームフォーミング方法がＬＳＩのプログラムとして格納されており、このＬＳＩがコンピュータ内に挿入され、所定のプログラム（ビームフォーミング方法）を実施する場合も本発明に含まれる。
なお、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ
Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサー（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
また、各実施の形態に係る、超音波診断装置の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。上記超音波診断装置の診断方法や、ビームフォーミング方法を実施させるプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。プログラムや信号を記録媒体に記録して移送することにより、プログラムを独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい、また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
上記実施形態に係る超音波診断装置では、記憶装置であるデータ格納部を超音波診断装置内に含む構成としたが、記憶装置はこれに限定されず、半導体メモリ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気記憶装置、等が、超音波診断装置に外部から接続される構成であってもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、上記のステップが実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
また、超音波診断装置には、プローブ及び表示部が外部から接続される構成としたが、これらは、超音波診断装置内に一体的に具備されている構成としてもよい。
また、上記実施の形態においては、プローブは、複数の圧電振動子が一次元方向に配列されたプローブ構成を示した。しかしながら、プローブの構成は、これに限定されるものではなく、例えば、複数の圧電変換振動子を２次元方向に配列した２次元配列振動子や、一次元方向に配列された複数の振動子を機械的に揺動させて三次元の断層画像を取得する揺動型プローブを用いてもよく、測定に応じて適宜使い分けることができる。例えば、２次元に配列されたプローブを用いた場合、圧電変換振動子に電圧を与えるタイミングや電圧の値を個々に変化させることによって、送信する超音波ビームの照射位置や方向を制御することができる。
また、プローブは、送受信部の一部の機能をプローブに含んでいてもよい。例えば、送受信部から出力された送信電気信号を生成するための制御信号に基づき、プローブ内で送信電気信号を生成し、この送信電気信号を超音波に変換する。併せて、受信した反射超音波を受波信号に変換し、プローブ内で受波信号に基づき音響線信号を生成する構成を採ることができる。
また、実施の形態では、検出波パルスｐｗｉの送受信を行うためのプローブ１０１からプッシュパルスｐｐを送信してその音響放射圧により被検体内にせん断波を発生させる構成について説明したが、被検体内にせん断波を発生する手段は、プローブ１０１の振動子１０１ａからのプッシュパルスｐｐ送信には限定されない。例えば、検出波パルスｐｗｉの送受信を行うための振動子１０１ａとは別に、プローブ１０１に音響放射圧発生用の超音波振動子を設けた構成であってもよい。または、プローブ１０１に放射圧発生用の機械的な外力発生手段、例えば、圧電素子等による振動機構等を設けた構成としてもよい。また、検出波パルスｐｗｉの送受信を行うためのプローブ１０１とは別のプローブに音響放射圧発生用の超音波振動子や放射圧発生用の機械的な外力発生手段を備けて、超音波診断装置やプローブ１０１に接続可能にする構成としてもよい。
実施の形態に係る超音波診断装置１００では、送信ビームフォーマ部１０６、受信ビームフォーマ部１０８の構成は、実施の形態に記載した構成以外にも、適宜変更することができる。
例えば、送信ビームフォーマ部１０６は、実施の形態２では、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信振動子列からなる送信振動子列を設定し、超音波送信ごとに送信振動子列を列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成とした。
しかしながら、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成としてもよい。超音波送信を繰り返すことなく、一度の超音波送信で超音波照射領域全域から反射超音波を受信できる。
送信ビームフォーマ部１０６は、実施の形態１、３では、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成とした。しかしながら、プローブ１０１に存する複数の振動子１０１ａの一部に当たる送信振動子列からなる送信振動子列を設定し、超音波送信ごとに送信振動子列を列方向に漸次移動させながら超音波送信を繰り返し、プローブ１０１に存する全ての振動子１０１ａから超音波送信を行う構成としてもよい。関心領域内のプッシュパルス集束部位近傍について検出波パルスの送受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができ、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
また、実施の形態では、観測点の存在領域は、受信振動子列の列中心を通り振動子列と垂直であって単一振動子幅の直線状の領域とした。
しかしながら、これに限定されるものではなく、超音波照射領域に含まれる任意の領域に設定してもよい。例えば、受信振動子列の列中心を通り振動子列に垂直な直線を中心線とする複数の振動子幅の帯状の矩形領域としてもよい。
また、各実施の形態に係る超音波診断装置、及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。更に上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。さらに、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。
≪まとめ≫
以上、説明したように、本実施の形態に係る超音波診断装置は、複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスを送信させ、当該プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置であって、超音波信号処理回路を有し、前記超音波信号処理回路は、操作入力を受付ける操作入力部と、前記操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域を設定する関心領域設定部と、被検体中に前記特定部位を設定し、前記複数の振動子に前記プッシュパルスを送信させるプッシュパルス発生部と、前記プッシュパルスに続き、前記複数の振動子の一部又は全部に被検体中の前記関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを複数回送信させる検出波パルス発生部と、前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成する受信ビームフォーマ部と、前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の組織の変位を検出し、前記複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータ間の波面位置の変化量と時間間隔とに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出する弾性率算出部とを備えたことを特徴とする。
ＳＷＳシーケンスによる超音波弾性率計測では、信号Ｓ／Ｎを向上するために、通常、弾性率を計測したい部位を含む関心領域をプッシュパルスの送焦点の近傍又はその周囲に設定する。これに対し、係る構成では、被検体中の関心領域ｒｏｉ外に集束し関心領域ｒｏｉを通過する検出波パルスｐｗｉを送信させ反射検出波を受信する構成を採るそのため、弾性率を計測したい部位を含む関心領域に対して過不足なく検出波パルスを照射して受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができる。これにより、関心領域内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を増加することができ、超音波弾性率計測において、信号取得時間分解能と弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎとを、検出波パルスに平面波を用いた従来よりも改善することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる構成であってもよい。
係る構成により、関心領域ｒｏｉが被検体深さ方向の相対的に深い位置に位置するときに関心領域ｒｏｉ内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を高め弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎを向上することすることができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる構成であってもよい。
係る構成により、関心領域ｒｏｉが被検体深さ方向の相対的に浅い位置に位置するときに関心領域ｒｏｉ内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を高め弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎ超音波診断装置を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、超音波ビームが関心領域全体を通過するように前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する構成であってもよい。
係る構成により、１回の検出波の送受信により関心領域全体にある観測点について音響線信号を生成できるので、超音波弾性率計測において信号取得時間分解能を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記関心領域は、前記送信振動子の列の両端部と被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心とを各々結ぶ２直線に挟まれた範囲内に存在する構成であってもよい。
係る構成により、超音波ビームが確実に関心領域全体を通過するように前記検出波パルスを送信することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、超音波ビームが関心領域内の一部領域を通過するように前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する構成であってもよい。
係る構成により、関心領域内のプッシュパルス集束部位近傍のみについて検出波パルスの送受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができ、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域の深さ及び前記関心領域の列方向の大きさに基づき、前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する構成であってもよい。
係る構成により、記検出波パルス発生部は、適切の検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域の深さ、前記関心領域の列方向の大きさ、及び前記検出波パルスを送信する送信振動子の数に基づくパラメータが所定の閾値以下である場合には、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させ、閾値より大きい場合には被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる構成であってもよい。
係る構成により、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置が関心領域よりも深い位置にあり閾値を超える場合に、関心領域内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度の増加が小さく得られる信号Ｓ／Ｎの向上も小さいことを防止できる。すなわち、検出波パルスの深さ方向送信焦点位置が関心領域よりも浅い位置を選択できるので、関心領域内の検出波パルスの超音波ビームエネルギー密度を増加することができ、得られる信号Ｓ／Ｎを向上できる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルスを送信する送信振動子の列長をａ、被検体表面から前記関心領域中心までの深さをｄ、前記関心領域の被検体深さ方向の長さをｈ、前記関心領域の列方向幅をｗ、前記送信振動子の列の両端部と被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心とを各々結ぶ２直線の何れかと関心領域との列方向距離をβとしたとき、前記パラメータは、
Figure 0006741012
 により算出されるｆｚ１であり、前記閾値は２である構成であってもよい。
係る構成により、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域よりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束しするような深さｆｚ１と、音波ビームが関心領域よりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束するような深さｆｚ３とを測定条件に応じて適応的に選択することができる。これにより、検出波パルス発生部は、関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを送信させより確実に超音波ビームエネルギー密度を増加することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記プッシュパルス発生部は、被検体中の前記関心領域内の異なる位置に複数の前記特定部位を設定し、各特定部位に集束する複数回の前記プッシュパルスを送信させ、前記検出波パルス発生部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続き、前記検出波パルスを複数回送信させ、前記受信ビームフォーマ部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続いて送信される前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記音響線信号フレームデータのシーケンスを複数生成し、弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記複数のプッシュパルスの各々に対応して前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを複数算出し、さらに、算出した複数の伝播速度又は弾性率フレームデータを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の合成伝播速度又は合成弾性率のフレームデータを算出する構成であってもよい。また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルスの送信振動子の列中心と前記関心領域の前記列方向の中心とは合致する構成であってもよい。
係る構成により、ＳＷＳシーケンスにおいて複数のプッシュパルスに対応して算出した複数の伝播速度又は弾性率フレームデータを観測点の位置を指標として加算することができるので、弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎを向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記プッシュパルス発生部は、被検体中の前記関心領域内の複数の異なる位置に前記特定部位を設定し、各特定部位に集束する複数回の前記プッシュパルスを送信させ、前記検出波パルス発生部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続き、前記複数の振動子の一部から前記関心領域内の一部領域を通過する検出波パルスを複数回送信させ、前記受信ビームフォーマ部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続いて送信される前記複数回の検出波パルスの各々に対応して、前記関心領域内の一部領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを複数生成し、前記弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記複数のプッシュパルスの各々に対応して前記関心領域内の一部領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを複数算出し、さらに、算出した複数のせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の合成伝播速度又は合成弾性率のフレームデータを算出する構成であってもよい。また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記プッシュパルスに対応する前記特定部位の列方向位置は、当該プッシュパルスに続く前記検出波パルスの前記送信振動子の列中心と合致する構成であってもよい。
係る構成により、プッシュパルス集束部位の漸動に伴い、ＳＷＳサブシーケンスごとに検出波パルスの送信位置を列方向に漸次移動させて関心領域の全体に検出波パルスを送受信するので、ＳＷＳシーケンスに対応する関心領域全体に対するＳＷＳシーケンス合成弾性率を算出することができる。また、関心領域内のプッシュパルス集束部位近傍のみについて検出波パルスの送受信とそれに基づく弾性率の算出を行うことができ、１回の送信イベントに伴う弾性率算出までの処理負担を軽減することができ、信号取得時間分解能を向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、受信ビームフォーマ部は、前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づいて、前記振動子各々に対する受波信号列を生成する入力部と、前記各観測点から得られた反射等音波に基づく前記受波信号列を整相加算することにより前記関心領域内の複数の観測点についての前記音響線信号を生成する整相加算部とを備えた構成であってもよい。
係る構成により、１回の検出波パルスの送信イベントより、関心領域全範囲からの反射検出波に基づいても音響線信号を生成することができ、送信検出波パルスの利用効率を向上することができる。これより、弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎを向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記整相加算部は、送信された前記検出波パルスが前記関心領域内の観測点に到達するまでの送信時間と、前記観測点からの反射波が前記振動子の各々に到達するまでの受信時間との和から、送信された超音波が前記観測点で反射され前記各振動子へ到達するまでの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて前記各振動子に対する遅延量を算出し、前記各振動子に対する前記受波信号列から前記遅延量に相当する受波信号値を同定して加算することにより、前記観測点に対する音響線信号を生成する構成であってもよい。
係る構成により、総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、関心領域内に位置する全ての観測点について各点にフォーカスした整相加算を行い、当該点について音響線信号を生成することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、前記検出波パルスを送信する前記複数の振動子の列中心と、被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心との距離を第1距離、前記ビーム中心と前記関心領域内の観測点との距離を第２距
離としたとき、前記整相加算部は、前記関心領域が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において深い場合には、前記第1距離と前記第２距離との和を音速で除して前記送信時間
を算出し、前記関心領域が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において浅い場合には、前記第1距離から前記第２距離を減じた差を音速で除して前記送信時間を算出する構成で
あってもよい。
係る構成により、深さ方向送信焦点位置は超音波ビームが関心領域よりも深い位置にある送信焦点Ｆにて集束しするような深さｆｚ１と、音波ビームが関心領域よりも浅い位置にある送信焦点Ｆにて集束するような深さｆｚ３とを測定条件に応じて適応的に選択し、それぞれの場合において、総伝播経路に基づく遅延制御を行なうことで、関心領域内に位置する全ての観測点について各点にフォーカスした整相加算を行い、当該点について音響線信号を生成することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータのシーケンスを複数算出し、各フレームデータのシーケンスを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記複数のプッシュパルスの各々に対応するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを合成する構成であってもよい。
係る構成により、合成開口法により、ＳＷＳサブシーケンスにおいて複数の検出波パルスに対応して算出した複数の伝播速度又は弾性率フレームデータを観測点の位置を指標として加算することができるので、複数の送信イベントに対して送信焦点Ｆ以外の深度にある観測点においても、仮想的に送信フォーカスを行った効果が得られ空間分解能と信号Ｓ／Ｎ比をより一層向上することができる。これにより、弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎを向上することができる。
また、別の態様では、上記何れかに記載の構成において、さらに、画像を表示する表示部を備え、前記弾性率算出部は、前記弾性率フレームデータをマッピングして弾性画像を生成し、当該弾性画像を表示用の画像に変換して前記表示部に表示させる構成であってもよい。
係る構成により、超音波弾性率計測より検出した関心領域内の弾性率フレームデータの強度分布を見やすく表示することができる。
また、本実施の形態に係る超音波信号処理方法、複数の振動子が列設されたプローブに被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスを送信させ、当該プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波信号処理方法であって、操作入力を受付け、前記操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域を設定し、被検体中に前記特定部位を設定し、前記複数の振動子に前記プッシュパルスを送信させ、前記プッシュパルスに続き、前記複数の振動子の一部又は全部に被検体中の前記関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを複数回送信させ、前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成し、前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の組織の変位を検出し、前記複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータ間の波面位置の変化量と時間間隔とに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出する構成であってもよい。超音波信号処理方法が記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体としてもよい。
係る構成により、超音波弾性率計測の処理において、信号取得時間分解能と弾性画像生成のための信号Ｓ／Ｎとを、検出波パルスに平面波を用いた従来よりも改善することができる。
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
さらに、超音波診断装置においては基板上に回路部品、リード線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について当該技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。なお、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
本開示にかかる超音波信号処理回路、超音波診断装置、超音波信号処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体は、従来の超音波診断装置の性能向上、特に画質向上として有用である。また本開示は超音波への適用のみならず、複数のアレイ振動子を用いたセンサ等の用途にも応用できる。
１００、１００Ａ、１００Ｂ 超音波診断装置
１０１ プローブ
１０１ａ 超音波振動子
１０２ 操作入力部
１０３ 関心領域設定部
１０４ プッシュパルス発生部
１０５ 検出波パルス発生部
１０６ 送信ビームフォーマ部
１０６１ 駆動信号発生部
１０６２ 遅延プロファイル生成部
１０６３ 駆動信号送信部
１０７ マルチプレクサ部
１０８ 受信ビームフォーマ部
１０８１ 入力部
１０８２ 受波信号保持部
１０８３ 整相加算部
１０８３１ 遅延処理部
１０８３２ 加算部
１０９ 変位検出部
１１０ 弾性率算出部
１１０１ 伝播解析部
１１０２ 合成部
１１０３ サブシーケンス合成部
１１１ データ格納部
１１２ 制御部
１１３ 表示制御部
１１４ 表示部
１５０ 超音波信号処理回路

Claims (18)

  1. 複数の振動子が列設されたプローブが接続可能に構成されており、前記プローブに被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスを送信させ、当該プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波診断装置であって、
    操作入力を受付ける操作入力部と、
    前記操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域を設定する関心領域設定部と、
    被検体中に前記特定部位を設定し、前記複数の振動子に前記プッシュパルスを送信させるプッシュパルス発生部と、
    前記プッシュパルスに続き、前記複数の振動子の一部又は全部に被検体中の前記関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを複数回送信させる検出波パルス発生部と、
    前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成する受信ビームフォーマ部と、
    前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の組織の変位を検出し、前記複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータ間の波面位置の変化量と時間間隔とに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出する弾性率算出部とを備え、
    前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域の深さ、前記関心領域の列方向の大きさ、及び前記検出波パルスを送信する送信振動子の数に基づくパラメータが所定の閾値以下である場合には、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させ、閾値より大きい場合には被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる
    超音波診断装置。
  2. 前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる
    請求項１に記載の超音波処理装置。
  3. 前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる
    請求項１に記載の超音波診断装置。
  4. 前記検出波パルス発生部は、超音波ビームが関心領域全体を通過するように前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する
    請求項１から３の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  5. 前記関心領域は、前記送信振動子の列の両端部と被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心とを各々結ぶ２直線に挟まれた範囲内に存在する
    請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 前記検出波パルス発生部は、超音波ビームが関心領域内の一部領域を通過するように前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する
    請求項１から３の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  7. 前記検出波パルス発生部は、被検体中の前記関心領域の深さ及び前記関心領域の列方向の大きさに基づき、前記検出波パルスを送信する送信振動子と、被検体中において前記検出波パルスを集束させる深さとを決定する
    請求項１から６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  8. 前記検出波パルスを送信する送信振動子の列長をａ、被検体表面から前記関心領域中心までの深さをｄ、前記関心領域の被検体深さ方向の長さをｈ、前記関心領域の列方向幅をｗ、前記送信振動子の列の両端部と被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心とを各々結ぶ２直線の何れかと関心領域との列方向距離をβとしたとき、前記パラメータは、
    Figure 0006741012
     により算出されるｆｚ１であり、前記閾値は２である
    請求項１に記載の超音波診断装置。
  9. 前記プッシュパルス発生部は、被検体中の前記関心領域内の異なる位置に複数の前記特定部位を設定し、各特定部位に集束する複数回の前記プッシュパルスを送信させ、
    前記検出波パルス発生部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続き、前記検出波パルスを複数回送信させ、
    前記受信ビームフォーマ部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続いて送信される前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記音響線信号フレームデータのシーケンスを複数生成し、
    弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記複数のプッシュパルスの各々に対応して前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを複数算出し、さらに、算出した複数の伝播速度又は弾性率のフレームデータを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の合成伝播速度又は合成弾性率のフレームデータを算出する
    請求項１に記載の超音波診断装置。
  10. 前記検出波パルスの送信振動子の列中心と前記関心領域の前記列方向の中心とは合致する
    請求項１から９の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記プッシュパルス発生部は、被検体中の前記関心領域内の複数の異なる位置に前記特定部位を設定し、各特定部位に集束する複数回の前記プッシュパルスを送信させ、
    前記検出波パルス発生部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続き、前記複数の振動子の一部から前記関心領域内の一部領域を通過する検出波パルスを複数回送信させ、
    前記受信ビームフォーマ部は、前記複数のプッシュパルスの各々に続いて送信される前記複数回の検出波パルスの各々に対応して、前記関心領域内の一部領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを複数生成し、
    前記弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記複数のプッシュパルスの各々に対応して前記関心領域内の一部領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを複数算出し、さらに、算出した複数のせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の合成伝播速度又は合成弾性率のフレームデータを算出する
    請求項１に記載の超音波診断装置。
  12. 前記プッシュパルスに対応する前記特定部位の列方向位置は、当該プッシュパルスに続く前記検出波パルスの前記送信振動子の列中心と合致する
    請求項１１に記載の超音波診断装置。
  13. 受信ビームフォーマ部は、前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づいて、前記振動子各々に対する受波信号列を生成する入力部と、
    前記各観測点から得られた反射等音波に基づく前記受波信号列を整相加算することにより前記関心領域内の複数の観測点についての前記音響線信号を生成する整相加算部とを備えた
    請求項１〜１２の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  14. 前記整相加算部は、
    送信された前記検出波パルスが、前記関心領域内の観測点に到達するまでの送信時間と、
    前記観測点からの反射波が前記振動子の各々に到達するまでの受信時間との和から、
    送信された超音波が前記観測点で反射され前記複数の振動子の各振動子へ到達するまでの総伝播時間を算出し、当該総伝播時間に基づいて前記各振動子に対する遅延量を算出し、
    前記各振動子に対する前記受波信号列から前記各振動子に対する遅延量に相当する受波信号値を同定して前記複数の振動子について加算することにより、前記観測点に対する音響線信号を生成する
    請求項１３に記載の超音波診断装置。
  15. 前記検出波パルスを送信する前記複数の振動子の列中心と、被検体中の前記検出波パルスが集束する深さにおけるビーム中心との距離を第1距離、前記ビーム中心と前記関心領域内の観測点との距離を第２距離としたとき、
    前記整相加算部は、
    前記関心領域が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において深い場合には、前記第1距離と前記第２距離との和を音速で除して前記送信時間を算出し、
    前記関心領域が前記ビーム中心よりも被検体深さ方向において浅い場合には、前記第1距離から前記第２距離を減じた差を音速で除して前記送信時間を算出する
    請求項１４に記載の超音波診断装置。
  16. 弾性率算出部は、前記複数の音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の複数の観測点に対するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータのシーケンスを複数算出し、各フレームデータのシーケンスを前記観測点の位置を指標として加算することにより、前記複数のプッシュパルスの各々に対応するせん断波の伝播速度又は弾性率のフレームデータを合成する
    請求項９又は１１に記載の超音波診断装置。
  17. さらに、画像を表示する表示部を備え、
    前記弾性率算出部は、前記弾性率のフレームデータをマッピングして弾性画像を生成し、
    当該弾性画像を表示用の画像に変換して前記表示部に表示させる、
    請求項１から１６の何れか１項に記載の超音波診断装置。
  18. 複数の振動子が列設されたプローブに被検体内の特定部位に集束するプッシュパルスを送信させ、当該プッシュパルスの音響放射圧により生じたせん断波の伝播速度を検出する超音波信号処理方法であって、
    操作入力を受付け、
    前記操作入力に基づき被検体内の解析対象範囲を表す関心領域を設定し、
    被検体中に前記特定部位を設定し、前記複数の振動子に前記プッシュパルスを送信させ、
    前記プッシュパルスに続き、前記複数の振動子の一部又は全部に被検体中の前記関心領域外に集束し当該関心領域を通過する検出波パルスを複数回送信させ、
    前記複数回の検出波パルスの各々に対応して前記複数の振動子において時系列に受信された被検体組織からの反射検出波に基づき、前記関心領域内の複数の観測点に対する音響線信号を生成して音響線信号フレームデータのシーケンスを生成し、
    前記音響線信号フレームデータのシーケンスから、前記関心領域内の組織の変位を検出し、前記複数回の検出波パルスのそれぞれに対応する時間軸上の複数時点におけるせん断波の波面位置を表した波面フレームデータのシーケンスを生成し、複数の前記波面フレームデータ間の波面位置の変化量と時間間隔とに基づき、前記関心領域内のせん断波の伝播速度、又は、弾性率のフレームデータを算出し、
    前記検出波パルスを複数回送信させる工程では、被検体中の前記関心領域の深さ、前記関心領域の列方向の大きさ、及び前記検出波パルスを送信する送信振動子の数に基づくパラメータが所定の閾値以下である場合には、被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において深い位置で集束するよう検出波パルスを送信させ、閾値より大きい場合には被検体中の前記関心領域より超音波送信方向において浅い位置で集束するよう検出波パルスを送信させる
    超音波信号処理方法。
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