JP6850211B2 - 超音波装置及びその制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、超音波のプッシュパルスによって生じたせん断弾性波による生体組織の変位を検出して生体組織の弾性に関する計測値を算出する超音波装置及びその制御プログラムに関する。

生体組織の弾性に関する値を算出する手法として、例えば、生体組織に対して、超音波プローブから音圧の高い超音波パルス、すなわちプッシュパルスを送信して、このプッシュパルスによって生体組織に生じたせん断弾性波（ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ）による生体組織の変位を検出して、生体組織の弾性に関する計測値を算出する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。計測値としては、せん断弾性波の伝搬速度や生体組織の弾性値などが算出される。

せん断弾性波の伝搬速度のデータや生体組織の弾性値のデータなどの弾性データが得られると、超音波診断装置の表示デバイスに、弾性データに応じた色などを有する弾性画像が表示される。弾性画像は、例えばＢモード画像に設定された所要の領域内に、Ｂモード画像と合成されて表示される。

特開２０１２−１００９９７号公報

弾性画像において、実際の生体組織の弾性を正確に反映した色が表示されていない部分が存在している場合がある。これは、生体組織の弾性を正確に反映した計測値が得られていないことに起因する。計測値の正確性を損なう要因としては、例えば被検体の体動、血流やシストなどの存在、プッシュパルスやせん断弾性波の反射、屈折及び散乱など、様々な要因が考えられる。要因が特定できれば、操作者は特定された要因に応じた対策を取ることができる。従って、生体組織の弾性に関する計測値の正確性を損なう複数の要因のうち、どの要因が生じているかを操作者が知ることができる超音波装置及びその制御プログラムが望まれている。

上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、該プッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスの送信とを制御する送信制御部と、前記検出用超音波パルスによるエコー信号に基づいて、前記生体組織の弾性に関する計測値を演算する計測値演算部と、前記エコー信号の信号強度、前記エコー信号の位相変化、前記エコー信号の周波数及び前記せん断弾性波によって生じる前記生体組織の変位のうち少なくとも一つに基づいて、前記計測値の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する特定部と、前記特定部によって特定された要因を報知する報知部と、を備える超音波装置である。

また、他の観点の発明は、上記一の観点の発明において、前記生体組織の弾性に関する計測値に応じた表示形態を有する生体組織の弾性画像を所要の領域に表示する表示デバイスと、前記特定部によって特定された要因が、前記所要の領域においてどの部分で生じているかを示し、なおかつ要因に応じた表示形態を有する要因画像のデータを作成する要因画像データ作成部と、を備え、前記報知部による前記特定部によって特定された要因の報知は、前記表示デバイスに、さらに前記要因画像のデータに基づく要因画像が表示されることであり、前記表示デバイスは前記報知部を構成する、超音波装置である。

上記一の観点の発明によれば、前記特定部により、計測値の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因が特定され、特定された要因が前記報知部により報知されるので、操作者は計測値の正確性を損なう要因を知ることができる。

また、他の観点の発明によれば、前記要因画像が表示されることにより、弾性画像が表示されている所要の領域のどの部分においてどのような要因が生じているかを知ることができる。

本発明の実施の形態の一例である超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 エコーデータ処理部の構成の一例を示すブロック図である。 弾性処理部の構成の一例を示すブロック図である。 表示処理部の構成の一例を示すブロック図である。 合成画像及び要因画像が表示された表示デバイスを示す図である。 本発明の実施の形態の一例である超音波診断装置の作用を説明するフローチャートである。 検出用超音波パルスの送受信を説明する図である。 生体組織の変位の時間変化を表わす波形を示す図である。 「動き」の要因が生じている場合における低周波波形の一例を示す図である。 「減衰」の要因が生じている場合における高周波波形の一例を示す図である。 「減衰」の要因が生じている場合における変位の時間変化を示す波形の一例を示す図である。 「反射、屈折及び散乱」の要因が生じている場合における中周波数帯域の信号成分の波形の一例を示す図である。 第一の要因画像及び第二の要因画像を示す図である。 「反射、屈折及び散乱」の要因が生じている場合における要因画像を示す図である。 「減衰」の要因が生じている場合における要因画像を示す図である。 図１の構成に加えて、さらにスピーカを備える超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 弾性処理部の構成の他例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、超音波装置の一例である超音波診断装置について説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４、表示処理部５、表示デバイス（ｄｅｖｉｃｅ）６、操作デバイス７、制御デバイス８、記憶デバイス９を備える。前記超音波診断装置１は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）としての構成を備えている。

超音波プローブ２は、被検体の生体組織に対して超音波を送信する。超音波プローブ２においては、特に図示しないが複数の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）がアジマス（ａｚｉｍｕｔｈ）方向に配列されている。超音波プローブ２により、生体組織にせん断弾性波を生じさせるための超音波パルス（プッシュパルス）が送信される。また、超音波プローブ２により、プッシュパルスによって生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスが送信され、そのエコー信号が受信される。

また、超音波プローブ２により、Ｂモード画像を作成するためのＢモード画像用超音波パルスが送信され、そのエコー信号が受信される。

送受信ビームフォーマ３は、制御デバイス８からの制御信号に基づいて、超音波プローブ２を駆動させて所定の送信パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を有する前記各種の超音波パルスを送信させる。また、送受信ビームフォーマ３は、超音波のエコー信号について、整相加算処理等の信号処理を行なう。制御デバイス８及び送受信ビームフォーマ３は、本発明における送信制御部の実施の形態の一例である。また、制御デバイス８及び送受信ビームフォーマ３が超音波パルスの送信を制御する機能は、本発明における送信制御機能の実施の形態の一例である。

エコーデータ処理部４は、図２に示すように、Ｂモード処理部４１及び弾性処理部４２を有する。Ｂモード処理部４１は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行い、Ｂモードデータを作成する。

また、弾性処理部４２は、生体組織の弾性と関係する信号処理を行なう。弾性処理部４２は、図３に示すように、ＩＱ信号生成部４２１、信号強度検出部４２２、位相変化検出部４２３、分離処理部４２４、計測値演算部４２５及び特定部４２６を有する。

ＩＱ信号生成部４２１は、送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータ（ＲＦ信号）に対して直交検波処理を行なって、ＩＱ信号を生成する。このＩＱ信号は、信号強度検出部４２２、位相変化検出部４２３及び信号分離処理部４２４へ出力される。ＩＱ信号生成部４２１は、本発明におけるＩＱ信号生成部の実施の形態の一例である。

信号強度検出部４２２は、検出用超音波パルスのエコー信号の信号強度を検出する。本例では、信号強度検出部４２２は、前記エコー信号の信号強度として、ＩＱ信号の強度を検出する。具体的には、信号強度検出部４２２は、次の式により、和Ｓを演算する。

信号強度検出部４２２は、和Ｓを特定部４２６へ出力する。信号強度検出部４２２は、本発明における信号強度検出部の実施の形態の一例である。

位相変化検出部４２３は、カラードプラ処理と同様の処理を行なってエコー信号の位相変化Ｐを検出する。具体的には、位相変化検出部４２３は、ＩＱ信号生成部４２１から入力されたＩＱ信号に対してモーションフィルタ処理及び自己相関処理を行なうことにより、エコー信号の位相変化Ｐを検出する。位相変化検出部４２３は、位相変化Ｐを特定部４２６へ出力する。位相変化検出部４２３は、本発明における位相変化検出部の実施の形態の一例である。

分離処理部４２４は、ＩＱ信号生成部４２１から入力されたＩＱ信号を、複数の周波数帯域の各々における信号成分に分離する。分離処理部４２４は、例えばフィルタ処理を行なって、周波数ｆ１未満の周波数帯域である低周波数帯域Ｌの信号成分、周波数ｆ１以上周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）未満の中周波数帯域Ｍの信号成分、周波数ｆ２以上の高周波数帯域Ｈの信号成分に、ＩＱ信号を分離する。分離処理部４２４は、低周波数帯域Ｌの信号成分、中周波数帯域Ｍの信号成分及び高周波数帯域Ｈの信号成分を特定部４２６へ出力する。また、分離処理部４２４は、中周波数帯域Ｍの信号成分を計測値算出部４２５へも出力する。分離処理部４２４は、本発明における分離処理部の実施の形態の一例である。

計測値演算部４２５は、分離処理部４２４から出力された中周波数帯域Ｍの信号成分に基づいて、せん断弾性波による生体組織の変位Ｄを検出する。この変位Ｄの検出は、せん断弾性波の検出を意味する。そして、計測値演算部４２５は変位Ｄの検出に基づいて、前記生体組織の弾性に関する計測値Ｖを演算する。計測値演算部４２５は、計測値Ｖとして、例えばせん断弾性波の伝搬速度を演算する。伝搬速度は、後述の弾性画像における画素に対応する部分ごとに得られる。

伝搬速度を示すデータを、弾性データと云うものとする。計測値演算部４２５は、伝搬速度に基づいて、生体組織の弾性値（ヤング率（Ｐａ：パスカル）を演算してもよい。この場合、弾性データは、弾性値を示すデータであってもよい。計測値演算部４２５は、本発明における計測値演算部の実施の形態の一例である。また、計測値演算部４２５の機能は、本発明における計測値演算機能の実施の形態の一例である。

特定部４２６は、分離処理部４２４から出力された中周波数帯域Ｍの信号成分に基づいて、せん断弾性波による生体組織の変位Ｄを検出する。また、特定部４２６は、和Ｓ、位相変化Ｐ、低周波数帯域Ｌの信号成分、高周波数帯域Ｈの信号成分及び変位Ｄの検出結果のうち少なくとも一つに基づいて、計測値Ｖの正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する。詳細は後述する。特定部４２６は、弾性画像における画素に対応する部分ごとに、要因の特定を行なう。特定部４２６は、特定された要因を表示処理部５へ出力する。特定部４２６は、本発明における特定部の実施の形態の一例である。また、特定部４２６の機能は、本発明における特定機能の実施の形態の一例である。

なお、ＩＱ信号生成部４２１、信号強度検出部４２２、位相変化検出部４２３、分離処理部４２４の処理についても、計測値演算部４２５及び特定部４２６と同様に、弾性画像における画素の各々に対応する信号について行われる。

表示処理部５は、図４に示すように、Ｂモード画像データ作成部５１、弾性画像データ作成部５２、要因画像データ作成部５３及び画像表示制御部５４を有する。Ｂモード画像データ作成部５１は、Ｂモードデータをスキャンコンバータ（ｓｃａｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換してＢモード画像データを作成する。弾性画像データ作成部５２は、弾性データをスキャンコンバータによって走査変換して弾性画像データを作成する。弾性画像データ作成部５２は、Ｂモード画像に設定された所要の領域Ｒについて弾性画像データを作成する。

要因画像データ作成部５３は、要因画像のデータを作成する。要因画像ＦＩ（後述の図５参照）は、特定部４２６によって特定された要因が、所要の領域Ｒにおいてどの部分で生じているかを示し、なおかつ要因に応じた表示形態を有する画像である。本例では、要因画像ＦＩは、要因に応じた異なる色の画像である。要因画像データ作成部５３は、本発明における要因画像データ作成部の実施の形態の一例である。

画像表示制御部５４は、Ｂモード画像データ及び弾性画像データを合成して合成画像データを作成する。また、画像表示制御部５４は、合成画像データに基づいて、図５に示すように合成画像ＣＩを表示デバイス６に表示させる。合成画像ＣＩは、Ｂモード画像データに基づくＢモード画像ＢＩ及び弾性画像データに基づく弾性画像ＥＩを有する画像である。画像表示制御部５４は、Ｂモード画像ＢＩに設定された所要の領域Ｒに、弾性画像ＥＩを表示させる。弾性画像ＣＩは、背景のＢモード画像ＢＩが透過する半透明のカラー画像である。このカラー（ｃｏｌｏｒ）画像は、伝搬速度又は弾性値に応じた色を有する画像であり、生体組織の弾性に応じた色を有する。

また、画像表示制御部５４は、要因画像のデータに基づいて要因画像ＦＩを表示デバイス６に表示させる。画像表示制御部５４は、合成画像ＣＩと並べて要因画像ＦＩを表示させる。要因画像ＦＩは、所要の領域Ｒと同じ大きさ及び形状の領域ｒ内に表示される。要因画像ＦＩの表示は、本発明における要因の報知の実施の形態の一例である。画像表示制御部５４が要因画像ＦＩを表示させる機能は、本発明における報知機能の実施の形態の一例である。

表示デバイス６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどである。表示デバイス６は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。

操作デバイス７は、ユーザーからの指示や情報の入力を受け付けるデバイスである。操作デバイス７は、操作者からの指示や情報の入力を受け付けるボタン及びキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）などを含み、さらにトラックボール（ｔｒａｃｋｂａｌｌ）等のポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）などを含んで構成されている。

制御デバイス８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーである。この制御デバイス８は、記憶デバイス９に記憶されたプログラムを読み出し、超音波診断装置１の各部を制御する。例えば、制御デバイス８は、記憶デバイス９に記憶されたプログラムを読み出し、読み出されたプログラムにより、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４及び表示処理部５の機能を実行させる。

制御デバイス８は、送受信ビームフォーマ３の機能のうちの全て、エコーデータ処理部４の機能のうちの全て及び表示処理部５の機能のうちの全ての機能をプログラムによって実行してもよいし、一部の機能のみをプログラムによって実行してもよい。制御デバイス８が一部の機能のみを実行する場合、残りの機能は回路等のハードウェアによって実行されてもよい。

なお、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４及び表示処理部５の機能は、回路等のハードウェアによって実現されてもよい。

記憶デバイス９は、非一過性の記憶媒体及び一過性の記憶媒体を含む。非一過性の記憶媒体は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記憶媒体である。非一過性の記憶媒体は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの可搬性の記憶媒体を含んでいてもよい。

一過性の記憶媒体は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の記憶媒体である。

制御デバイス８によって実行されるプログラムは、記憶デバイス９を構成するＨＤＤやＲＯＭなどの非一過性の記憶媒体に記憶されている。また、プログラムは、記憶デバイス９を構成するＣＤやＤＶＤなどの可搬性を有し非一過性の記憶媒体に記憶されていてもよい。

また、記憶デバイス９には、特定部４２６が前記要因の特定に用いる特定基準が記憶されている。詳細は後述する。記憶デバイス９は、本発明における記憶デバイスの実施の形態の一例である。

次に、本例の超音波診断装置１において弾性画像及び要因画像を表示するための作用について図６のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、図６のステップＳ１においては、超音波プローブ２が被検体に対して超音波のプッシュパルスを送信する。なお、ステップＳ１の前に、Ｂモード用の超音波の送受信が行われ、Ｂモード画像が表示されていてもよい。Ｂモード画像には、弾性画像を表示する所要の領域Ｒが設定される。

次に、ステップＳ２においては、超音波プローブ２が、被検体に対して検出用超音波パルスを送信し、そのエコー信号を受信する。また、ステップＳ２においては、弾性処理部４２における処理が行われる。

検出用超音波パルスは、プッシュパルスによって被検体の生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための超音波パルスである。図７に示すように、検出用超音波パルスは、所要の領域Ｒに対して送信されそのエコー信号が受信される。検出用超音波パルスの送受信は複数の音線ＳＬにおいて行なわれる。また、検出用超音波パルスの送受信は、一フレームの弾性画像ＥＩを得るため、複数の音線の各々において複数回行われる。図７には、音線ＳＬ１〜ＳＬ５が示されている。音線ＳＬ１〜ＳＬ５は、所要の領域Ｒにおいて検出用超音波パルスの送受信が行われる全ての音線のうち、一部の音線である。

検出用超音波パルスのエコー信号が受信されると、弾性処理部４２における処理が行われる。具体的には、ＩＱ信号生成部４２１がＩＱ信号を生成し、信号強度検出部４２２が和Ｓを演算し、位相変化検出部４２３が位相変化Ｐを検出する。また、分離処理部４２４が、低周波数帯域Ｌ、中周波数帯域Ｍ及び高周波数帯域Ｈの信号成分にＩＱ信号を分離する。

なお、位相変化検出部４２３によって検出される位相変化Ｐは、複数の音線の各々の一画素に対応する部分における複数のエコー信号間の位相変化である。

また、計測値演算部４２５が中周波数帯域Ｍの信号成分に基づいて、生体組織の変位Ｄを検出する。この変位Ｄは、複数の音線の各々において検出される。図８に、音線ＳＬ１〜ＳＬ５の各々における変位Ｄの時間変化を表わす波形Ｗ１〜Ｗ５を示す。これら波形Ｗ１〜Ｗ５は、弾性画像の一画素に対応する部分における変位Ｄの時間変化である。

ちなみに、図８に示された波形は、生体組織の弾性を比較的正確に反映した計測値が計測値算出部４２６で得られる場合の波形である。

計測値演算部４２５は、二つの音線における波形の位相差に基づいて、せん断弾性波の速度を演算する。例えば、計測値演算部４２５は、波形Ｗ２及び波形Ｗ４の位相差ＰＤに基づいて、ある一部分におけるせん断弾性波の伝搬速度を演算する。

また、特定部４２６も、中周波数帯域Ｍの信号成分に基づいて、生体組織の変位Ｄを検出する。そして、特定部４２６は、計測値演算部４２５で得られた伝搬速度の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する。特定部４２６は、和Ｓ、位相変化Ｐ、低周波数帯域Ｌの信号成分、高周波数帯域Ｈの信号成分及び変位Ｄの検出結果のうち少なくとも一つに基づいて、記憶デバイス７に記憶された特定基準を用いて、前記特定を行なう。

特定基準は、せん断弾性波の伝搬速度の正確性を損なう複数の要因の各々について、前記エコー信号の信号強度、前記エコー信号の位相変化、前記エコー信号の周波数及び前記生体組織の変位のうち少なくとも一つにおける特徴的な事象を定めている。特定基準は、記憶デバイス９に、例えばテーブルとして記憶されていてもよいし、関数として記憶されていてもよい。

特定基準について具体的に説明する。例えば、せん断弾性波の伝搬速度の正確性を損なう要因として、「動き」、「減衰」、「血流」、「シスト」、「反射、屈折及び散乱」、「無変位」等の要因がある。

伝搬速度の正確性を損なう要因としての「動き」とは、呼吸や拍動による生体組織の移動、被検体の体表面に対する超音波プローブ２の移動などを意味する。このような「動き」の要因が生じると、分離処理部４２４から低周波数帯域Ｌの信号成分が得られる。図９に、このような信号成分の一例である低周波波形ＷＬを示す。図８において、横軸は時間、縦軸は生体組織の変位である。上述の「動き」は、せん断弾性波の周波数よりも低い周波数であり、低周波波形ＷＬは、上述の「動き」を捉えた波形である。

特定基準においては、「動き」の要因についての特徴的な事象として、例えば低周波数帯域Ｌの信号成分が得られることが定められている。特定部４２６は、分離処理部４２４から低周波数帯域Ｌの信号成分が得られた場合、「動き」の要因が生じていると判定する。

伝搬速度の正確性を損なう要因としての「減衰」とは、検出用超音波パルスやプッシュパルスなどの減衰を意味する。例えば、生体組織の深部などにおいては、検出用超音波パルスやプッシュパルスが減衰する。検出用超音波パルスが減衰するとせん断弾性波の検出精度が悪化する。この場合、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が悪化し、分離処理部４２４から高周波数帯域Ｈの信号が優位な信号成分が得られる。図１０に、このような信号成分の一例である高周波波形ＷＨを示す。図１０では、複数の高周波波形ＷＨが示されている。図１０においても、横軸は時間、縦軸は生体組織の変位である。

また、プッシュパルスが減衰して振幅が小さいせん断弾性波しか発生しない場合も、せん断弾性波の検出精度が悪化する。この場合、特定部４２６において検出される変位Ｄが小さくなる。図１１に、変位Ｄが小さい場合における中周波数帯域Ｍの信号成分の波形ＷＳ（変位Ｄの時間変化、ただし一例である）を示す。

特定基準においては、「減衰」の要因についての特徴的な事象として、例えば高周波数帯域Ｈの信号成分が得られることと、変位Ｄの時間変化の波形、すなわち中周波数帯域Ｍの信号成分の波形において振幅が閾値以下である（変位Ｄが所定以下である）ことが定められている。上記特徴的な事象の各々に対応する「減衰」の種類、すなわち検出用超音波パルスの減衰及びプッシュパルスの減衰などが定められていてもよい。特定部４２６は、高周波数帯域Ｈの信号成分が得られること又は変位Ｄの時間変化の波形において振幅が所定以下であることのいずれか一方の状態が確認された場合、「減衰」の要因が生じていると判定する。特定部４２６は、「減衰」の種類を特定してもよい。

伝搬速度の正確性を損なう要因として「血流」が挙げられているのは、血流によってせん断波の伝搬が妨げられるからである。血流が存在している部分においては、検出用超音波パルスのエコー信号が小さいので、和Ｓが小さくなり、なおかつ位相変化Ｐが認められる。特定基準においては、「血流」の要因についての特徴的な事象として、例えば和Ｓが閾値以下であること及び位相変化Ｐが閾値よりも大きいことが定められている。和Ｓについての閾値及び位相変化Ｐについての閾値は、例えば零に比較的近い値である。特定部４２６は、和Ｓが閾値よりも小さく、なおかつ位相変化Ｐが閾値よりも大きい場合、「血流」の要因が生じていると判定する。

また、「血流」の要因についての特徴的な事象として、和Ｓが閾値以下であること及び位相変化Ｐの波形（位相の時間変化の波形）において、折り返しが起こっていることが定められていてもよい。さらに、「血流」の要因についての特徴的な事象として、和Ｓが閾値以下であること、位相変化Ｐが閾値よりも大きいこと及び位相変化Ｐの波形（位相の時間変化の波形）において、折り返しが起こっていることが定められていてもよい。

伝搬速度の正確性を損なう要因として「シスト」が挙げられているのは、嚢胞（Ｃｙｓｔ）は、血流と同様にせん断波の伝搬が妨げられるからである。シストが存在している部分においては、血流と同様に、検出用超音波パルスのエコー信号が小さいので、和Ｓが小さくなる。一方、シストが存在している部分においては、血流とは異なり、位相変化Ｐがほとんどない。従って、特定基準においては、「シスト」の要因についての特徴的な事象として、例えば和Ｓが閾値よりも小さいこと及び位相変化Ｐが閾値よりも小さいことが定められている。和Ｓについての閾値及び位相変化Ｐについての閾値も、例えば零に比較的近い値である。特定部４２６は、和Ｓが閾値よりも小さく、なおかつ位相変化Ｐが閾値以下である場合、「シスト」の要因が生じていると判定する。

伝搬速度の正確性を損なう要因としての「反射、屈折及び散乱」は、生体組織内の臓器や構造物などにより、せん断弾性波や検出用超音波パルスが反射、屈折及び散乱することである。例えば、肝表面直下などにおいては、このような「反射、屈折及び散乱」の要因によって伝搬速度の正確性が損なわれる。このような「反射、屈折及び散乱」の要因が生じると、一回のプッシュパルスの送信につき、せん断弾性波の検出を含む複数回の波形の変化が検出される。例えば図１２には一回のプッシュパルスの送信について得られた一音線についての中周波数帯域Ｍの信号成分の波形ＷＰが示されている。波形ＷＰにおいては、符号Ｘ１においてせん断弾性波が検出され、符号Ｘ２，Ｘ３においては、反射、屈折及び散乱のいずれかによる波形の変化が検出される。

特定基準においては、「反射、屈折及び散乱」の要因についての特徴的な事象として、例えば中周波数帯域Ｍの信号成分において、複数回の波形の変化（振幅が所定以上）が検出されることが定められている。特定部４２６は、中周波数帯域Ｍの信号成分において、波形の変化が複数回検出された場合、「反射、屈折及び散乱」の要因が生じていると判定する。

伝搬速度の正確性を損なう要因としての「無変位」とは、生体組織が超音波プローブによって圧迫されていたり、伸ばした状態のアキレス腱のように引っ張られた状態になっていたりして、音線方向における変位を検出することが困難な状態であり、せん断弾性波がほとんど伝搬しない状態を意味する。このような「無変位」の要因が生じると、検出用超音波パルスのエコー信号の信号強度は十分にあるものの、生体組織の変位Ｄがほとんどない。特定基準においては、例えば和Ｓが閾値よりも大きいことと、中周波数帯域Ｍの信号成分の波形において振幅が閾値以下であることが定められている。特定部４２６は、和Ｓが閾値よりも大きく、なおかつ中周波数帯域Ｍの信号成分の波形において振幅が閾値以下である場合、「無変位」の要因が生じていると判定する。

「無変位」の要因の特定基準として、上述の和Ｓが閾値よりも大きいことと、中周波数帯域Ｍの信号成分の波形において振幅が閾値以下であることに加えて、高周波数帯域Ｈの波形において振幅が閾値以下であることが定められていてもよい。

特定部４２６は、特定基準に定められた複数の要因の条件が満たされた場合、複数の要因を特定してもよい。例えば、高周波数帯域Ｈの信号が得られ、和Ｓが閾値以下であり、なおかつ位相変化Ｐが閾値よりも大きい場合、「減衰」及び「血流」の要因を特定する。

ステップＳ２の処理が終了すると、ステップＳ３においては、図５に示すように、画像表示制御部５４は、弾性画像ＥＩを有する合成画像ＣＩ及び要因画像ＦＩを表示デバイス６に表示させる。

要因画像ＦＩは、特定部４２６によって特定された要因が生じている部分に、その要因に応じた色で表示される。特定部４２６によって複数の要因が特定された場合、画像表示制御部５４は、図１３に示すように、複数の要因の各々に応じた色を有する第一の要因画像ＦＩ１及び第二の要因画像ＦＩ２を表示させる。

要因画像ＦＩが表示されることにより、操作者は、どの部分にどのような要因が生じているかを容易に知ることができる。従って、要因画像ＦＩの色と要因画像ＦＩが表示されている部分に応じて、操作者は、より正確な伝搬速度を得るためにすべきことを把握することができる。例えば、図１４に示すように、「反射、屈折及び散乱」の要因が生じていることを示す要因画像ＦＩｒが、領域ｒにおける比較的上部に表示されている場合、操作者は、例えば弾性画像ＥＩが表示される所要の領域ＲのＢモード画像ＢＩにおける位置を下げるよう、操作デバイス７において入力を行なう。

また、図１５に示すように、「減衰」の要因が生じていることを示す要因画像ＦＩａが、領域ｒにおける比較的下部に表示されている場合、操作者は、例えば弾性画像ＥＩが表示される所要の領域ＲのＢモード画像ＢＩにおける位置を挙げるよう、操作デバイス７において入力を行なう。

また、「血流」や「シスト」の要因が生じていることを示す要因画像（図示省略）が表示された場合、操作者は、例えばスキャン断面が変更されるよう超音波プローブ２を動かす。また、「動き」が生じていることを示す要因画像（図示省略）が表示された場合、操作者は、、例えば被検体に呼吸を止めてもらうよう言ったり、体表面における超音波プローブ２の位置が変わらないようにしたりする。

ステップＳ１〜Ｓ３までの処理は、一フレームの弾性画像ＥＩが作成されるたびに行われてもよい。この場合、フレーム毎に特定部４２６による特定が行われ、要因画像が更新される。

また、ステップＳ１、Ｓ２の処理が複数フレームの弾性画像ＥＩが得られた後に行われ、要因画像の更新が複数フレーム毎に行われてもよい。この場合、特定部４２６による特定が、複数フレーム分が反映されて行われる。例えば、ＩＱ信号生成部４２１が、複数フレーム分のＩＱ信号を加算したり加重加算したりすることによって生成されたＩＱ信号が出力され、前記特定部４２６による特定が行われる。これにより、複数フレーム分の前記エコー信号の強度、複数フレーム分の前記エコー信号の位相変化、複数フレーム分の前記エコー信号の周波数及び複数フレーム分の前記せん断弾性波によって生じる前記生体組織の変位のうち少なくとも一つに基づいて、特定部４２６による特定が行われる。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、上述のせん断弾性波の伝搬速度の正確性を損なう要因や特定基準は一例にすぎない。

また、例えば、特定部４２６は、計測値の正確性を損なう複数の要因のうち、程度を有する要因については、その程度を判定してもよい。例えば、「動き」の要因については、どの程度の動きが生じているかが判定されてもよい。また、「減衰」についても、どの程度の減衰が生じているかが判定されてもよい。

計測値の正確性を損なう要因が生じている程度が判定される場合、特定基準において、例えば各々の要因についての特徴的な事象に数値範囲を設けて程度を判定する。例えば、特定基準において、「動き」の要因について、低周波数帯域Ｌの信号成分が第一の周波数ｆ１未満の場合と、第一の周波数ｆ１以上第二の周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）未満の場合とで、「動き」の大小が設定されていてもよい。また、特定基準において、「減衰」の要因について、高周波数帯域Ｈの信号成分が第三の周波数ｆ３以上第四の周波数ｆ４（ｆ４＞ｆ３）未満の場合と、第四の周波数ｆ４以上の場合とで、「減衰」の大小が設定されてもよい。

計測値の正確性を損なう要因が生じている程度が判定される場合、要因画像データ作成部５３は、判定された程度に応じて異なる表示形態を有する要因画像のデータを作成する。例えば、要因画像データ作成部５３は、程度に応じて彩度や明度が異なる色を有する要因画像のデータを作成する。

また、要因画像ＦＩが表示されることに代えて、または要因画像ＦＩが表示されるとともに、特定部４２６によって特定された要因が、音声で出力されていてもよい。この場合、例えば図１６に示すように、制御デバイス８が、音声をスピーカ（ｓｐｅａｋｅｒ）１０から出力させる。スピーカ１０は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。また、制御デバイス８が、スピーカ１０に音声を出力させる機能は、本発明における報知機能の実施の形態の一例である。

また、弾性処理部４２は、図１７に示す構成となっていてもよい。この図１７に示す構成について、上述の図３の構成と異なる点について説明すると、送受信ビームフォーマ３から出力されたＲＦ信号は、ＩＱ信号生成部４２１と信号強度検出部４２２に入力される。ＩＱ信号生成部４２で生成されたＩＱ信号は、位相変化検出部４２３及び分離処理部４２４へ出力される。

図１７に示す構成においては、信号強度検出部４２２は、検出用超音波パルスのエコー信号の信号強度として、ＲＦ信号の信号強度を検出する。このＲＦ信号の強度は、特定部４２６へ出力される。特定部４２６には、和Ｓの代わりにＲＦ信号の強度を用いて上述の要因の特定を行なう。この場合、上述の特定条件において、「和Ｓが閾値よりも小さいこと」は、「ＲＦ信号の強度が閾値よりも小さいこと」という条件となる。

１ 超音波診断装置
６ 表示デバイス
８ 制御デバイス
９ 記憶デバイス
５３ 要因画像データ作成部
５４ 画像表示制御部
４２１ ＩＱ信号生成部
４２２ 信号強度検出部
４２３ 位相変化検出部
４２４ 分離処理部
４２５ 計測値演算部
４２６ 特定部

Claims (11)

1. 被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、該プッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスの送信とを制御する送信制御部と、
   前記検出用超音波パルスのエコー信号に基づいて、前記生体組織の弾性に関する計測値を演算する計測値演算部と、
   前記エコー信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
   前記エコー信号の位相変化を検出する位相変化検出部と、
   前記エコー信号に対して複数の周波数帯域の各々における信号成分に分離する分離処理部と、
   前記せん断弾性波によって生じる前記生体組織の変位を検出し、なおかつ前記信号強度検出部によって得られた前記エコー信号の信号強度、前記位相変化検出部によって得られた前記エコー信号の位相変化、前記分離処理部によって得られた前記エコー信号の周波数及び前記生体組織の変位のうち少なくとも一つに基づいて、前記計測値の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する特定部と、
   前記特定部によって特定された要因を報知する報知部と、
   を備える超音波装置。
2. 該信号強度検出部は、前記エコー信号の信号強度として、前記エコー信号に基づいて得られるＲＦ信号の強度又は前記エコー信号に基づいて得られるＩＱ信号の強度を検出し、検出結果を前記特定部へ出力するよう構成される、
   請求項１に記載の超音波装置。
3. 前記エコー信号に基づいてＩＱ信号を生成するＩＱ信号生成部を備え、
   前記位相変化検出部は、前記ＩＱ信号に対してモーションフィルタ処理及び自己相関処理を行なうことにより、前記エコー信号の位相変化を検出し、検出結果を前記特定部へ出力するよう構成される、
   請求項１又は２に記載の超音波装置。
4. 前記エコー信号に基づいてＩＱ信号を生成するＩＱ信号生成部を備え、
   前記分離処理部は、前記ＩＱ信号に対して、前記複数の周波数帯域の各々における信号成分に分離し、該信号成分の各々のうち少なくとも一つを前記特定部へ出力するよう構成される、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波装置。
5. 前記生体組織の変位は、前記分離処理部で得られた信号成分の各々のうち少なくとも一つに基づいて検出される、請求項４に記載の超音波装置。
6. 前記計測値演算部は、前記分離処理部で得られた信号成分の各々のうち少なくとも一つに基づいて検出される前記生体組織の変位に基づいて、前記せん断弾性波の伝搬速度を演算する、請求項５に記載の超音波装置。
7. 前記計測値の正確性を損なう複数の要因の各々について、前記エコー信号の信号強度、前記エコー信号の位相変化、前記エコー信号の周波数及び前記生体組織の変位のうち少なくとも一つにおける特徴的な事象を定めた特定基準を記憶する記憶デバイスを備え、
   前記特定部は、前記特定基準を用いて前記特定を行なう、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波装置。
8. 前記生体組織の弾性に関する計測値に応じた表示形態を有する生体組織の弾性画像を所要の領域に表示する表示デバイスと、
   前記特定部によって特定された要因が、前記所要の領域においてどの部分で生じているかを示し、なおかつ前記複数の要因の各々に応じて異なる色を有する要因画像のデータを作成する要因画像データ作成部と、
   を備え、
   前記報知部による前記特定部によって特定された要因の報知は、前記表示デバイスに、さらに前記要因画像のデータに基づく要因画像が表示されることであり、前記表示デバイスは前記報知部を構成する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波装置。
9. 前記特定部は、前記要因の程度を特定し、
   前記報知部は、前記要因の程度をさらに報知する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波装置。
10. 前記計測値に応じた表示形態を有する前記生体組織の弾性画像が複数フレーム得られるよう、前記検出用超音波パルスの送信が行われ、
    前記特定部は、複数フレーム分の前記エコー信号の強度、複数フレーム分の前記エコー信号の位相変化、複数フレーム分の前記エコー信号の周波数及び複数フレーム分の前記せん断弾性波によって生じる前記生体組織の変位のうち少なくとも一つに基づいて、前記計測値の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波装置。
11. プロセッサーを備える超音波装置の制御プログラムであって、
    前記プロセッサーに、
    被検体の生体組織に対する超音波のプッシュパルスの送信と、該プッシュパルスによって前記生体組織に生じたせん断弾性波を検出するための検出用超音波パルスの送信とを制御する送信制御機能と、
    前記検出用超音波パルスのエコー信号に基づいて、前記生体組織の弾性に関する計測値を演算する計測値演算機能と、
    前記エコー信号の信号強度を検出する信号強度検出機能と、
    前記エコー信号の位相変化を検出する位相変化検出部と、
    前記エコー信号に対して複数の周波数帯域の各々における信号成分に分離する分離処理機能と、
    前記せん断弾性波によって生じる前記生体組織の変位を検出し、なおかつ前記信号強度検出機能によって得られた前記エコー信号の信号強度、前記位相変化検出機能によって得られた前記エコー信号の位相変化、前記分離処理機能によって得られた前記エコー信号の周波数及び前記生体組織の変位のうち少なくとも一つに基づいて、前記計測値の正確性を損なう複数の要因の中から一つの要因を特定する特定機能と、
    前記特定機能によって特定された要因を報知する報知機能と、
    を実行させる超音波装置の制御プログラム。

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