JP6954826B2 - 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

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 Download PDF

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Description

本発明は、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。
超音波プローブを用いた診断を行う超音波診断システムにおいては、超音波プローブを超音波観測装置に接続するたびに、超音波プローブが備える超音波振動子の状態をユーザに報知することが求められつつある。
電子走査型の超音波プローブでは、超音波振動子が備える複数の素子を一度に駆動して音線のデータを取得している。そのため、一つの素子に感度低下が発生しても、画像への影響が小さく、ユーザが画像を見て感度低下を判断するのが難しい。
このような状況の下、例えば特許文献１には、超音波プローブの送受信チャンネルごとに異常状態を検出する回路を有し、異常状態が検出されたとき、診断の可否を判断して判断結果を表示する技術が開示されている。この技術では、異常状態にあるチャンネルの情報を文字により表示してユーザに報知する。
また、特許文献２には、超音波プローブの所定の評価用振動素子から得られる受信信号に基づいて評価用振動素子の感度特性が正常であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて複数の振動素子の感度特性の分布を示す特性分布データを生成し、診断の可否を判定する技術が開示されている。この技術では、表示部が、異常と判定された振動素子を正常な振動素子と識別可能に表示することによって超音波プローブの異常箇所をユーザに報知する。
特開平９−５２７号公報 特開２００９−１７８２６２号公報
しかしながら、上述した従来技術では、感度低下が発生したチャンネルや振動素子を特定できるものの、超音波画像における影響箇所をユーザが直観的に把握することはできなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波プローブが有する素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することを可能に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、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定部と、前記判定部が感度低下素子であると判定した素子の位置をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成部と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、１または複数の素子の感度情報を取得し、該感度情報に基づいて各素子が感度低下素子であるか否かを判定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、感度低下素子の候補となる候補素子を抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて該候補素子が感度低下素子であるか否かを判定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記所定数は、前記超音波振動子の送信開口数または受信開口数に関連した数であることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記所定数は、前記超音波が到達する深度に応じて異なることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記感度情報は、前記エコー信号の振幅に基づいて得られる感度値、または前記エコー信号を画像化したときの輝度値であることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、前記超音波が到達する深度に応じて異なる感度情報の基準に基づいた判定を行うことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、接続された超音波プローブの種類ごとに定められる条件に基づいて各素子の感度低下の有無を判定することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、前記超音波プローブの接続を検知した場合に判定を行うことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記デジタル信号は、前記超音波画像のデータを生成するための信号であることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定ステップと、感度低下部表示画像生成部が、前記判定ステップにおいて感度低下素子であると判定された素子の位置をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定ステップと、感度低下部表示画像生成部が、前記判定ステップにおいて感度低下素子であると判定された素子の位置をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成ステップと、を実行することを特徴とする。
本発明によれば、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。
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診断システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の判定部が行う判定処理の概要を示す図である。 図３は、表示装置が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。 図４は、表示装置が表示する感度低下部表示画像の別な表示例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。 図７は、近傍領域を説明する図である。 図８は、近傍領域の設定方法の一例を示す図である。 図９は、候補素子の近傍領域を深さに応じて変化させることを説明する図である。 図１０は、本発明の実施の形態２の変形例１における感度低下部表示画像の表示例を示す図である。 図１１は、近傍領域の設定方法の別な例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態２の変形例２における判定部の処理の概要を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置が行う素子判定処理の概要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。
（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診断システムの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波診断システム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プローブ２と、超音波プローブ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。
超音波プローブ２は、その先端部に、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（超音波信号）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、アレイ状に並べられた複数の素子を有する電子走査型である。素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、またはニオブ酸鉛等の圧電体を用いて構成され、機械的エネルギーと電気的エネルギーとの変換を行うことによって超音波を送受信する。以下の説明では、ラジアル型の超音波振動子２１の場合を説明するが、これは一例に過ぎず、コンベックス型やリニア型であってもよい。
超音波プローブ２は、撮像光学系および撮像素子をさらに有する超音波内視鏡でもよいし、光学系を有しない細径のミニチュアプローブでもよい。また、超音波プローブ２は、被検体の体内に挿入するタイプのみならず、被検体の体表から超音波を照射する体外式であってもよい。
超音波観測装置３は、送信部３１と、受信部３２と、信号処理部３３と、超音波画像生成部３４と、判定部３５と、感度低下部表示画像生成部３６と、入力部３７と、制御部３８と、記憶部３９と、を備える。
送信部３１は、超音波プローブ２と電気的に接続され、送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。送信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。送信部３１は、一つの音線を構成する複数の素子に対して、各素子への送信タイミングを制御しながら送信信号を送信する。このようにして送信信号を受信した複数の素子は、超音波ビームを照射する。送信部３１は、制御部３８が出力する各種制御信号を超音波プローブ２に対して送信する。なお、感度が低下している素子（感度低下素子）を検出する際に送信部３１が送信する送信信号のパワーを、検査時の送信信号のパワーに比して強くしてもよい。
受信部３２は、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）を生成する。また、受信部３２は、超音波プローブ２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信する機能も有する。
信号処理部３３は、受信部３２から受信したＲＦデータをもとにデジタルの超音波画像用受信データを生成する。具体的には、信号処理部３３は、複数のＲＦデータの位相を調整して加算するデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）処理、包絡線検波処理、および対数変換処理等の公知の処理を施し、デジタルの超音波画像用受信データを生成する。超音波画像用受信データは、超音波パルスの反射の強さを示すエコー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）に沿って並んだ複数のラインデータ（音線データ）からなる。信号処理部３３は、生成した１フレーム分の超音波画像用受信データを、超音波画像生成部３４へ出力する。
超音波画像生成部３４は、信号処理部３３から受信した超音波画像用受信データに基づいて超音波画像データを生成する。超音波画像生成部３４は、超音波画像用受信データを表示装置４の表示方式に従ったデータに変換するデジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）を有する。超音波画像生成部３４は、さらにゲイン処理、コントラスト処理等の公知の信号処理を行うことにより、超音波画像データを生成する。この超音波画像データは、いわゆるＢモード画像データである。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。
判定部３５は、受信部３２から受信したＲＦデータを解析することによって超音波振動子２１が有する素子が感度低下素子であるか否かを判定する。判定部３５は、ＲＦデータの振幅を感度値として検出した後、この感度値を所定の閾値と比較し、閾値よりも小さい感度値を有する素子を感度低下がある素子（以下、感度低下素子という）と判定する。判定部３５は、例えば感度低下素子と判定した素子を１とし、それ以外の素子は０とする感度情報を記憶部３９に書き込んで記憶させる。
図２は、判定部３５の判定処理の概要を示す図である。図２では、超音波振動子２１が有するＮ個（Ｎ：整数）の素子の感度値をそれぞれ示している。図２に示す場合、素子番号ｎ＝１０、２０の素子が感度の閾値Ｔｈを下回っている。したがって、図２に示す場合、判定部３５は素子番号１０の素子（以下、素子１０という）と素子番号２０（素子２０という）の素子を感度低下素子と判定する。この判定処理は、超音波診断システム１による被検体の検査を行う前に各素子が感度低下素子であるか否かを判定することを目的としている。この判定処理は、ユーザが超音波プローブ２を超音波観測装置３に接続した後、超音波プローブ２の先端部を空気中で保持した状態で行う。超音波プローブ２の先端部が空気中にある場合、送信部３１が送信した送信信号に対して受信部３２が受信するエコー信号は、超音波振動子２１と空気との境界面で反射して戻ってきたエコー信号である。
感度低下部表示画像生成部３６は、記憶部３９が記憶する素子毎の感度情報を用いて、超音波画像に対応する座標への座標変換等の処理を行うことにより、感度低下素子の位置を示す感度低下部表示画像のデータを生成する。感度低下部表示画像は、超音波振動子２１における素子の位置が超音波画像と同じ画像である。
図３は、表示装置４が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。同図に示す感度低下部表示画像１００は、図２に示した検出結果に対応して生成された画像であり、判定部３５が感度低下素子と判定した二つの素子の位置にそれぞれ対応する感度低下部１０１、１０２を表示している。なお、感度低下部表示画像１００を超音波画像に合わせて、図３で白黒を逆転させて表示してもよい。また、感度低下部１０１、１０２を黒以外の所定の色によって表示してもよい。
図４は、表示装置４が表示する感度低下部表示画像の別な表示例を示す図である。同図に示す感度低下部表示画像２００は、図２に示した検出結果に対応して生成された画像であり、判定部３５が感度低下素子と判定した二つの素子からの影響が及ぶ領域を感度低下部２０１、２０２として表示している。なお、感度低下部表示画像２００を超音波画像に合わせて、図４で白黒を逆転させて表示してもよい。また、感度低下部２０１、２０２を所定の色で塗りつぶして表示してもよいし、所定のパターンで塗りつぶして表示してもよい。
図３に示すように感度低下部を線で表示する場合であっても、隣接する複数の素子が感度低下素子である場合には、それらの線がつながって、図４に示すような領域と同様の表示になることがある。
感度低下部表示画像１００または２００を見たユーザは、超音波画像における感度低下部の位置を直感的に把握することができる。
入力部３７は、キーボード、ボタン、マウス、トラックボール、タッチパネル、タッチパッド等のユーザインタフェースを用いて構成され、各種操作信号の入力を受け付ける。各種操作信号の一つとして、超音波振動子２１の素子の感度判定処理の開始を指示する信号が含まれる。
制御部３８は、記憶部３９が記憶、格納する情報を記憶部３９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を含む超音波診断システム１の動作を統括して制御する。
記憶部３９は、判定部３５が判定する際に参照する感度値の閾値や、判定部３５が素子ごとに判定した結果等の情報を記憶する。記憶部３９が記憶する感度値の閾値は、超音波プローブ２の種類によって異なっていてもよい。記憶部３９は、超音波診断システム１を動作させるための各種プログラム、および超音波診断システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータ等を記憶する。各種プログラムには、超音波診断システム１の作動方法を実行するための作動プログラムが含まれる。各種プログラムは、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憶媒体に記憶して広く流通させることも可能である。また、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）等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超音波観測装置３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、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。
表示装置４は、映像ケーブルを介して超音波観測装置３が生成した超音波画像および感度低下部表示画像のデータ信号を受信して表示する。表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等のモニタを用いて構成される。
図５は、以上の構成を有する超音波観測装置３が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートにおいては、超音波観測装置３の電源が入った状態にあるものとする。
超音波観測装置３のコネクタに超音波プローブ２が接続され、受信部３２が超音波プローブ２からの信号を受信して制御部３８が超音波プローブ２の接続を検知した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部３８は表示装置４に素子感度判定処理の開始メッセージを表示させる（ステップＳ１０２）。この開始メッセージは、例えば「超音波プローブの素子の素子感度判定処理を開始します。超音波プローブの先端部を空気中に保った状態でＯＫボタンを押してください。」という内容である。制御部３８が超音波プローブ２の接続を検知しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１０１を繰り返す。
その後、入力部３７が開始指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部３８はカウンタｉを初期値１にセットする（ステップＳ１０４）。続いて、送信部３１は、超音波振動子２１が有する複数の素子のうち素子番号ｉの素子（以下、素子ｉという）を選択し、素子ｉに送信信号を送信する（ステップＳ１０５）。なお、ここでは入力部３７が開始指示信号の入力を受け付けたときに送信部３１が送信信号を素子１に送信する場合を説明したが、制御部３８が超音波プローブ２の接続を検知したときに送信部３１が自動的に素子１に送信信号を送信し始めるようにしてもよい。
続いて、受信部３２は、超音波振動子２１からエコー信号を受信して、Ａ／Ｄ変換することによってＲＦデータを生成し、判定部３５に出力する（ステップＳ１０６）。
判定部３５は、受信部３２から受信したＲＦデータを用いて素子ｉが感度低下素子であるか否かを判定して判定結果に応じた感度情報を記憶部３９に記憶させる（ステップＳ１０７）。判定部３５は、ＲＦデータの振幅から素子ｉの感度値を算出し、その感度値が閾値よりも低い場合、素子ｉを感度低下素子と判定する。図２に示す場合、判定部３５は二つの素子１０、２０を感度低下素子と判定する。
この後、制御部３８は、カウンタｉが素子の数Ｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。カウンタｉがＮより小さい場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、すべての素子に対する判定処理が終了していないため、制御部３８はカウンタｉを１増やし（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０５に戻る制御を行う。一方、カウンタｉがＮより小さくない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、すべての素子に対する判定処理が終了したため、制御部３８はステップＳ１１０へ移行する制御を行う。
ステップＳ１１０以降の処理を説明する。判定部３５による判定の結果、感度低下素子があった場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、感度低下部表示画像生成部３６は、記憶部３９を参照して、感度低下部表示画像のデータを生成する（ステップＳ１１１）。続いて、制御部３８は、感度低下部表示画像を表示装置４に表示させる（ステップＳ１１２）。表示装置４は、例えば図３に示す感度低下部表示画像１００または図４に示す感度低下部表示画像２００を表示する。この際、制御部３８は、感度低下部表示画像とともに、感度低下素子があることを報知するメッセージを表示装置４に表示させてもよい。ステップＳ１１２の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
なお、ステップＳ１１２の後、入力部３７が感度低下部表示画像の消去を指示する信号の入力を受け付けた場合、制御部３８は表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。また、表示装置４が感度低下部表示画像を表示を開始してから所定時間が経過した後、制御部３８が表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。
判定部３５による判定の結果、感度低下素子がなかった場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、制御部３８は、感度低下素子がないことを報知するメッセージを表示装置４に表示させる（ステップＳ１１３）。なお、この場合には表示装置４にメッセージを表示させる代わりに、音声を出力する手段やランプを点滅させる手段を用いて感度低下素子がないことを報知するようにしてもよい。ステップＳ１１３の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
ステップＳ１０３において、入力部３７が開始指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）において、開始メッセージの表示を開始してから所定時間が経過したとき（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。ステップＳ１１４で所定時間が経過していないとき（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１０３に戻る。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、感度低下を有する感度低下素子であると判定した素子の位置をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成するため、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置は、判定部における素子感度判定処理が実施の形態１と異なる。本実施の形態２に係る超音波診断システムの構成は、実施の形態１と同様である。以下、超音波診断システムの構成要素には、実施の形態１と同じ符号を付して説明する。
図６は、本実施の形態２に係る超音波観測装置が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理にそれぞれ対応している。
ステップＳ２０７において、判定部３５は受信部３２から受信したＲＦデータを用いて素子ｉの感度値を算出して記憶部３９に記憶させる（ステップＳ２０７）。この後、制御部３８は、カウンタｉが素子の数Ｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。カウンタｉがＮより小さい場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、制御部３８はカウンタｉを１増やし（ステップＳ２０９）、ステップＳ２０５に戻る制御を行う。一方、カウンタｉがＮより小さくない場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、制御部３８はステップＳ２１０へ移行する制御を行う。
ステップＳ２１０において、判定部３５は各素子の感度値を閾値Ｔｈと比較し、閾値Ｔｈよりも小さい感度値を有する素子を、感度低下素子の候補となる候補素子として抽出する（ステップＳ２１０）。判定部３５が候補素子を抽出した場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、判定部３５は、候補素子の近傍領域の素子の感度値を記憶部３９から読み出し、読み出した素子および候補素子の感度値の平均を算出する（ステップＳ２１２）。
図７は、近傍領域を説明する図である。図７では、図２と同様に超音波振動子２１が有するＮ個の素子の感度値をそれぞれ示しており、素子１０と素子２０の感度値が閾値Ｔｈを下回っている場合を示している。この場合、判定部３５は、素子１０と素子２０を候補素子として抽出し、各候補素子を中心として所定数の素子が含まれる領域を近傍領域として、その近傍領域内の素子の感度値の平均を算出する。図７に示す場合、素子１０の近傍領域Ｄ1の感度値は、素子２０の近傍領域Ｄ2の感度値よりも相対的に高い。したがって、近傍領域Ｄ1内の素子の感度値の平均は、近傍領域Ｄ2内の素子の感度値の平均よりも大きい。
近傍領域に含まれる素子の数は、例えば超音波画像を生成するために設定される送信開口数としてもよいし、送信開口数に近い数としてもよい。このような数は、送信開口数の関数として与えられる。なお、近傍領域に含まれる素子は、領域内のすべての素子でなくてもよく、例えばその領域内で所定間隔で間引いてもよいし、その領域内でランダムに所定数だけ選択してもよい。また、候補素子の感度値を平均に含めなくてもよい。
続いて、判定部３５は、算出した近傍領域内の素子の平均が第２閾値よりも小さい候補素子を感度低下素子と判定する（ステップＳ２１３）。このときの第２閾値は、閾値Ｔｈと同じでもよいし、異なっていてもよい。
判定の結果、感度低下素子があった場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、感度低下部表示画像生成部３６は感度低下部表示画像のデータを生成する（ステップＳ２１５）。図７に示す場合に、例えば近傍領域Ｄ1内の素子の感度値の平均は第２閾値よりも大きい一方、近傍領域Ｄ2内の素子の感度値の平均は第２閾値よりも小さい場合、判定部３５は、二つの候補素子のうち、素子２０のみを感度低下素子と判定する。
その後、制御部３８は、感度低下部表示画像を表示装置４に表示させる（ステップＳ２１６）。図７において、素子２０のみが感度低下素子と判定された場合の感度低下部表示画像の表示例は、図３に示す感度低下部表示画像１００から感度低下部１０１を削除した画像、および図４に示す感度低下部表示画像２００から感度低下部２０１を削除した画像である。ステップＳ２１６の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
なお、ステップＳ２１６の後、入力部３７が感度低下部表示画像の消去を指示する信号の入力を受け付けた場合、制御部３８は表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。また、表示装置４が感度低下部表示画像を表示してから所定時間経過した後、制御部３８が表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。
判定部３５による判定の結果、感度低下素子がなかった場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、制御部３８は、感度低下素子がないことを報知するメッセージを表示装置４に表示させる（ステップＳ２１７）。ステップＳ２１７の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。
ステップＳ２１１において、判定部３５が候補素子を抽出しなかった場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、制御部３８はステップＳ２１７へ移行する制御を行う。
ステップＳ２０３において、入力部３７が開始指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、開始メッセージの表示を開始してから所定時間が経過したとき（ステップＳ２１８：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。ステップＳ２１８で所定時間が経過していないとき（ステップＳ２１８：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ２０３に戻る。
以上説明した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。
また、本実施の形態２によれば、感度低下素子の候補素子に対して近傍領域に含まれる素子の感度情報も含めてその素子が感度低下素子であるか否かを判定するため、超音波画像に影響が生じる感度低下部をより的確に検出することができる。
なお、判定部３５が判定する近傍領域の感度値の平均に代えて、近傍領域における感度値の和、分散、最頻値等の統計値を算出してもよい。この場合には、その統計値に応じた第２閾値を設定すればよい。また、第２閾値の値は、母集団を構成する素子の数によって変化させてもよい。これにより、使用開口数が少ない超音波振動子２１の端部においても、画像に影響を与える感度低下部を的確に検出することが可能となる。
（実施の形態２の変形例１）
超音波画像を生成する際の受信開口数に応じて近傍領域を設定してもよい。図８に示すように、超音波が到達する深度が大きいほど受信開口数を大きく設定することがある。このため、深度が大きいほど近傍領域の素子数を大きく設定してもよい。図９は、候補素子の近傍領域を深さに応じて変化させることを説明する図である。本変形例１では、判定部３５が判定に使用する第２閾値を深度に応じて設定してもよい。
図１０は、変形例１における感度低下部表示画像の表示例を示す図である。同図に示す感度低下部表示画像３００は、二つの感度低下部３０１、３０２を表示している。感度低下部３０１と感度低下部３０２は、線の長さが異なっている。これは、感度低下部３０２は、感度低下部３０１よりも深度が大きい領域まで感度低下の影響が及んでいることを示している。ユーザは、感度低下部表示画像３００を見ることにより、感度低下位置に加えて感度低下が及んでいる深度方向の範囲も把握することができる。
以上説明した変形例１によれば、深度に応じて近傍領域を設定し、感度低下の有無を深度ごとに判定するため、より詳細かつ高精度の感度低下情報を提供することができる。
なお、受信開口数と送信開口数との大小関係に基づいて近傍領域を設定してもよい。図１１に示すように、超音波画像生成時には、送信開口数を一定とし、受信開口数を深度に応じて変化させることがある。このような場合には、送信開口数と受信開口数のうち小さい方の値を用いて深度ごとの近傍領域を設定するようにしてもよい。
（実施の形態２の変形例２）
判定部３５が近傍領域の感度値の平均等の統計値を算出する際に、素子の指向性を加味して重み付けをしてもよい。図１２は、変形例２における判定部３５の処理の概要を示す図である。判定部３５は、近傍領域の感度値に重み係数を乗算し、この乗算した結果に対して平均等の統計値を算出する。重み係数Ｗは、近傍領域の中心部すなわち候補素子付近が大きく、候補素子から遠くなるほど小さい値を有する。
以上説明した変形例２によれば、重み付けした感度値を用いて感度低下素子の判定を行うため、近傍領域に含まれる素子の寄与を反映した判定を行うことができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置は、超音波画像を生成する際に照射する当音波ビームを用いて各素子が感度低下素子であるか否かの判定処理を行う。本実施の形態３に係る超音波診断システムの構成は、実施の形態１と同様である。以下、超音波診断システムの構成要素には、実施の形態１と同じ符号を付して説明する。
図１３は、本実施の形態３に係る超音波観測装置が行う素子判定処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理にそれぞれ対応している。
ステップＳ３０５において、送信部３１は、超音波振動子２１に超音波ビームを出力させるために、素子ｉを中心とする送信開口数分の複数の素子に対して送信タイミングを制御しながら送信信号を送信する（ステップＳ３０５）。
続いて、受信部３２は、超音波振動子２１からエコー信号を受信して、Ａ／Ｄ変換することによってＲＦデータを生成し、判定部３５に出力する（ステップＳ３０６）。
判定部３５は、受信部３２から受信したＲＦデータを用いて複数の素子の感度値を算出し、それらの感度値の平均を算出して記憶部３９に記憶させる（ステップＳ３０７）。
この後、判定部３５は、感度値の平均と閾値とを比較することによって素子ｉが感度低下素子であるか否かを判定し、判定結果を記憶部３９に記憶させる（ステップＳ３０８）。
続いて、制御部３８は、カウンタｉが素子の数Ｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ３０９）。カウンタｉがＮより小さい場合（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、制御部３８はカウンタｉを１増やし（ステップＳ３１０）、ステップＳ３０５に戻る制御を行う。一方、カウンタｉがＮより小さくない場合（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、制御部３８はステップＳ３１１へ移行する制御を行う。
ステップＳ３１１〜Ｓ３１５の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１１０〜Ｓ１１４にそれぞれ対応している。
本実施の形態３において、感度低下部表示画像の表示態様は、実施の形態１で説明した感度低下部表示画像１００（図３を参照）と同様である。ただし、本実施の形態３の場合、感度低下部１０１、１０２は、超音波画像の音線に相当している。
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。
（その他の実施の形態）
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、判定部３５は、ＲＦデータを用いて感度値を算出する代わりに、ＲＦデータを超音波画像と同様の処理によって画像化した後の各画素の輝度値の平均を算出し、この平均を感度情報として用いることによって素子の感度低下の有無を判定するようにしてもよい。
また、超音波診断システム１を用いて検査を行っている最中に感度低下部を表示できるようにしてもよい。例えば、検査中に入力部３７が感度低下部の表示を指示する信号の入力を受け付けると、感度低下部表示画像生成部３６は記憶部３９を参照して感度低下素子を特定し、超音波画像の表示に合わせて感度低下部表示画像のデータを生成する。超音波画像がスクロールされた場合、感度低下部表示画像生成部３６は、そのスクロールに応じて感度低下部表示画像の表示形態も変更する。制御部３８は、表示装置４に感度低下部表示画像を超音波画像と並べて表示させる。なお、制御部３８は、表示装置４に対し、感度低下部表示画像を超音波画像よりも小さく表示させてもよい。この後、入力部３７が感度低下部の表示を削除する信号の入力を受け付けた場合、制御部３８は、表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させる。
また、超音波観測装置が、超音波画像と感度低下部表示画像を重畳した重畳画像のデータを生成する重畳画像生成部をさらに備えてもよい。この場合には、検査中に入力部３７が感度低下部の表示指示入力を受け付けたとき、感度低下部表示画像生成部３６が上記同様に感度低下部表示画像のデータを生成した後、重畳画像生成部がこのデータを超音波画像のデータに重畳して重畳画像のデータを生成する。重畳画像は、感度低下部に色、彩度、明度、模様またはパターン等の視覚情報を付与して表示してもよいし、感度低下部の透過度を高くして半透明にして表示してもよい。
このように検査中も感度低下部を表示する機能を具備することにより、ユーザは検査中にも感度低下部を把握して、検査や診断の際に役立てることができる。
１ 超音波診断システム
２ 超音波プローブ
３ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
３１ 送信部
３２ 受信部
３３ 信号処理部
３４ 超音波画像生成部
３５ 判定部
３６ 感度低下部表示画像生成部
３７ 入力部
３８ 制御部
３９ 記憶部
１００、２００、３００ 感度低下部表示画像
１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２感度低下部
Ｄ１、Ｄ2 近傍領域
Ｗ 重み係数

Claims (19)

  1. 超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、
    前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御部と、
    を備え、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記判定部は、前記候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の平均が第２閾値より小さい場合、当該候補素子に受信感度の低下が生じたと判定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. 前記判定部は、前記候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の平均が、前記候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の数に応じて設定された第２閾値よりも小さい場合、当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定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. 前記所定数は、前記超音波振動子の送信開口数または受信開口数に関連した数であることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  5. 前記所定数は、前記超音波が到達する深度に応じて異なることを特徴とする請求項４に記載の超音波観測装置。
  6. 前記感度情報は、前記エコー信号の振幅に基づいて得られる感度値、または前記エコー信号を画像化したときの輝度値であることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  7. 前記判定部は、
    前記超音波が到達する深度に応じて異なる感度情報の基準に基づいた判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  8. 前記判定部は、
    接続された超音波プローブの種類ごとに定められる条件に基づいて各素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定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。
  9. 前記判定部は、
    超音波プローブの接続を検知した場合に判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  10. 前記エコー信号に対応する信号は、前記超音波画像のデータを生成するための信号であることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  11. 前記判定部は、前記候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報に対して当該候補素子との位置に応じて重みを付けて得られる平均が、第２閾値よりも小さい場合に、当該候補素子に受信感度の低下が生じたことを判定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。
  12. 超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を含み、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  13. 超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を実行し、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
  14. 被検体の検査の前に行う超音波振動子の感度低下を検出するために超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、
    前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御部と、
    を備え、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第1閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置。
  15. 被検体の検査の前に行う超音波振動子の感度低下を検出するために超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を含み、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  16. 被検体の検査の前に行う超音波振動子の感度低下を検出するために超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を実行し、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報の統計値を用いて当該候補素子に受信感度の低下が生じたか否かを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
  17. 超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、
    前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御部と、
    を備え、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報に対して、該候補素子との位置に応じて重みを付けて得られる平均が第２閾値よりも小さい場合に、該候補素子に受信感度の低下が生じたことを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置。
  18. 超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を含み、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第１閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報に対して、該候補素子との位置に応じて重みを付けて得られる平均が第２閾値よりも小さい場合に、該候補素子に受信感度の低下が生じたことを判定する、
    ことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  19. 超音波を送受信する複数の素子を備える超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
    判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて、各素子について、受信感度の低下が生じたか否かを判定する判定ステップと、
    制御部が、前記判定部が受信感度の低下が生じたと判定した素子の位置をもとに、前記超音波画像中において感度が低下した画像領域を示す表示データ、または／および感度低下素子があることを報知する情報を表示装置に表示させる制御ステップと、
    を実行し、
    前記判定部は、前記複数の素子の感度情報を取得し、前記感度情報が第1閾値よりも小さい素子を感度低下素子の候補となる候補素子として抽出し、該候補素子の近傍領域内に位置している所定数の素子の感度情報に対して、該候補素子との位置に応じて重みを付けて得られる平均が第2閾値よりも小さい場合に、該候補素子に受信感度の低下が生じたことを判定する、
    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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