JPWO2015008534A1 - 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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Abstract

超音波観測装置は、電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子と、超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって送信駆動波の生成および受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部と、記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、送信エコーの所定の周波数帯域における周波数スペクトルが超音波探触子の種類によらず同じとなるように、超音波探触子の種類に応じた送信駆動波を生成する送信駆動波生成部と、記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、受信信号に対して超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正部と、受信信号補正部が補正した受信信号を用いて画像データを生成する画像処理部と、を備える。

Description

本発明は、超音波を用いて検体の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。
超音波に基づく検体の超音波画像を生成する超音波観測装置では、超音波画像を定量評価する際に表示される画像が超音波を送受信する超音波探触子の種類に影響されないことが望ましい。従来、超音波信号に基づく検体の超音波画像を生成する超音波観測装置において、各振動子のばらつきを抑制するために、受信信号を用いて画像を生成する際に、予め記憶していた振動子の周波数特性に基づいて受信信号を補正する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。また、各振動子のばらつきを抑制するために、送信駆動信号をモニタし、予め記憶している理想波形データに基づいて送信駆動信号を補正する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２０１２−２５００８０号公報 特開２００５−２７０２４７号公報
一般に、超音波の検体内における伝播は、非線形伝播であることが知られている。このため、同一の検体に対して異なる送信エコーを送信した場合には、受信信号でいかに補正しても超音波探触子の種類の違いによる影響を排除することができない。
また、同一の検体に対して異なる種類の超音波探触子から同一形状の送信エコーを送信した場合、検体による非線形伝播の影響は同じであるものの、超音波探触子によって変換された受信信号は同一ではないため、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除して受信信号を生成することは難しい。
このように、上述した従来技術のように送信側または受信側でのみ補正を行っただけでは、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除した超音波画像の観察を実現することは難しかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除した超音波画像の観察を実現することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子と、前記超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記送信エコーの所定の周波数帯域における周波数スペクトルが前記超音波探触子の種類によらず同じとなるように、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を生成する送信駆動波生成部と、前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正部と、前記受信信号補正部が補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理部と、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、前記送信駆動波生成部は、前記超音波探触子によって前記送信エコーに変換される際の減衰量が大きい周波数ほど値が大きい周波数スペクトルを有する前記送信駆動波を生成し、前記受信信号補正部は、前記受信信号に対して前記減衰量をもとに周波数ごとの補正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、前記記憶部は、前記超音波探触子によって前記送信駆動波または前記受信エコーが変換された場合の周波数スペクトルにおける周波数ごとの減衰量を前記超音波探触子の種類と対応づけて前記パラメータとして記憶し、前記送信駆動波生成部は、前記送信エコーとして出力すべき所定の周波数帯域の周波数スペクトルに対して、前記記憶部が記憶する前記減衰量を周波数ごとに加えることによって前記送信駆動波を生成し、前記受信信号補正部は、前記超音波探触子から受信した受信信号の周波数スペクトルに対して、前記記憶部が記憶する前記減衰量を周波数ごとに加えることによって前記受信信号の補正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、前記超音波探触子は、互いに種類が異なる複数の超音波探触子から選択可能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、前記超音波探触子が受信した超音波の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルを近似することによって前記周波数スペクトルから少なくとも１つの特徴量を抽出する特徴量抽出部と、をさらに備え、前記画像処理部は、前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に応じた特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部を有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、前記特徴量抽出部は、前記周波数スペクトルの近似処理を行う前または行った後に、超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理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、前記特徴量抽出部は、回帰分析によって近似対象の周波数スペクトルを多項式で近似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、前記特徴量抽出部は、前記近似対象の周波数スペクトルを一次式で近似し、前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、の少なくとも１つを特徴量として抽出す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、電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部から前記パラメータを参照し、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を送信駆動波生成部によって生成する送信駆動波生成ステップと、前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正ステップと、前記受信信号補正ステップで補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理ステップと、を有す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プログラムは、電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部から前記パラメータを参照し、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を送信駆動波生成部によって生成する送信駆動波生成ステップと、前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正ステップと、前記受信信号補正ステップで補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除した超音波画像の観察を実現することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。 図２は、信号変換部が送信駆動波を送信エコーに変換した場合の周波数スペクトルの変化を示す図である。 図３は、送信駆動波生成部が生成する送信駆動波と、超音波探触子の信号変換部が送信駆動波を送信エコーに変換した場合を示す図である。 図４は、受信信号補正部が行う補正処理の概要（第１例）を示す図である。 図５は、受信信号補正部が行う補正処理の概要（第２例）を示す図である。 図６は、受信信号補正部によって補正された受信信号に対してＳＴＣ補正部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の処理の概要を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。 図９は、増幅補正部が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。 図１０は、周波数解析部によって算出される周波数スペクトルの例を示す図である。 図１１は、超音波探触子を用いた場合の受信信号補正部が補正する前後の周波数スペクトル（第１例）を示す図である。 図１２は、超音波探触子を用いた場合の受信信号補正部が補正する前後の周波数スペクトル（第２例）を示す図である。 図１３は、図１１および図１２に示す周波数スペクトル曲線の特徴量を特徴量空間でプロットした図である。 図１４は、減衰補正部が補正した特徴量に対応する直線を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の処理の概要を示すフローチャートである。 図１６は、周波数解析部が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図１７は、１つの音線のデータ配列を模式的に示す図である。 図１８は、本発明の別な実施の形態に係る超音波観測装置の減衰補正部が行う減衰補正処理の概要を模式的に示す図である。
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の構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測装置１は、超音波を用いて診断対象である検体を観測するための装置である。超音波観測装置１は、外部へ超音波の送信エコーを出力するとともに、外部で反射された超音波の受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子２と、超音波探触子２との間で電気信号の送受信を行う送受信部３と、受信信号に対応する画像データの生成を行う画像処理部４と、キーボード、マウス、タッチパネル等のインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部５と、液晶または有機ＥＬ等からなる表示パネルを用いて実現され、画像処理部４が生成した画像を含む各種情報を表示する表示部６と、超音波探触子２の種類に応じた特性を示すパラメータを含む超音波観測に必要な各種情報を記憶する記憶部７と、超音波観測装置１の動作制御を行う制御部８と、を備える。超音波観測装置１は、先端部に超音波探触子２が設けられるスコープと、スコープの基端が着脱可能に接続され、超音波探触子２以外の上記部位が設けられる処理装置（プロセッサ）とによって構成される。
超音波探触子２は、送受信部３から受信した電気的なパルス信号である送信駆動波を音響パルス信号である送信エコーに変換するとともに、外部の検体で反射されて戻ってきた受信エコーを電気的な受信信号に変換する信号変換部２１を有する。送信駆動波から送信エコーへの変換および受信エコーから受信信号への変換を行う際、信号変換部２１は、フィルタの機能を果たす。
図２は、信号変換部２１が送信駆動波を送信エコーに変換した場合の周波数スペクトルの変化を示す図である。図２（ａ）では、横軸ｆが周波数、縦軸Ｉが強度を表している。送信駆動波のスペクトル（周波数スペクトル曲線）Ｃ1は、所定の周波数帯域Ｆ＝｛ｆ｜ｆL≦ｆ≦ｆH｝でゼロでない一定値を取る矩形状をなす。この送信駆動波が信号変換部２１によって送信エコーに変換されると、スペクトルの形状も変化する。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、互いに種類が異なる超音波探触子２の信号変換部２１がそれぞれ生成した送信エコーのスペクトルを示す図である。図２（ｂ）に示すスペクトルＣ2は、図２（ｃ）に示すスペクトルＣ3よりも減衰が大きい。
スペクトルＣ2において、周波数帯域Ｆ内の任意の周波数ｆ1（ｆL≦ｆ1≦ｆH）におけるスペクトルＣ1とスペクトルＣ2との差に相当する減衰量ΔＩ1（ｆ１）は、超音波探触子２の種類と対応付けて、記憶部７が有する超音波探触子情報記憶部７１に記憶されている。同様に、スペクトルＣ3において、周波数帯域Ｆ内の任意の周波数ｆ1におけるスペクトルＣ1とスペクトルＣ3との差に相当する減衰量ΔＩ2（ｆ１）も、超音波探触子２の種類と対応付けて超音波探触子情報記憶部７１に記憶されている。なお、ここでは２つの超音波探触子２を例にとって説明したが、他の種類の超音波探触子２についても同様にして超音波探触子情報記憶部７１に記憶させておくことが可能である。
以下では、説明の便宜上、図２（ａ）に示すスペクトルＣ1を有する送信駆動波に対し、図２（ｂ）に示すスペクトルＣ2を送信エコーとして出力する超音波探触子２を超音波探触子２Ａ、図２（ｃ）に示すスペクトルＣ3を送信エコーとして出力する超音波探触子２を超音波探触子２Ｂという。また、超音波探触子２Ａの信号変換部２１を信号変換部２１Ａ、超音波探触子２Ｂの信号変換部２１を信号変換部２１Ｂという。
超音波探触子２は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、複数の超音波振動子を電子的に走査させるものであってもよい。本実施の形態１では、超音波探触子２として、互いに異なる複数種類のいずれかの超音波探触子２を選択して使用することが可能である。
送受信部３は、超音波探触子２と電気的に接続される。送受信部３は、予め設定された波形および送信タイミングに基づいて送信駆動波を生成し、この生成した送信駆動波を超音波探触子２へ送信する送信駆動波生成部３１と、超音波探触子２から受信した受信信号を超音波探触子２の種類に応じた特性の違いによる影響を排除する補正を行う受信信号補正部３２と、受信信号補正部３２が補正した受信信号に対して、受信深度が大きいほど高い増幅率で補正するＳＴＣ（Sensitivity Time Control）補正を行うＳＴＣ補正部３３と、を有する。
送信駆動波生成部３１は、後述する記憶部７の超音波探触子情報記憶部７１が記憶する情報に基づいて、超音波探触子２の特性をふまえた波形を送信駆動波として生成する。図３は、送信駆動波生成部３１が生成する送信駆動波と、超音波探触子２の信号変換部２１が送信駆動波を送信エコーに変換した場合を示す図である。送信駆動波生成部３１は、超音波探触子２の種類毎に異なる送信駆動波を生成する。具体的には、送信駆動波生成部３１は、超音波探触子２の種類に応じた特性を超音波探触子情報記憶部７１から読み出して、図３（ｃ）に示すような矩形のスペクトルＣ6を有する送信駆動波を生成する。ここでいう超音波探触子２の特性とは、図２（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示した減衰量ΔＩ1（ｆ）、ΔＩ2（ｆ）（ただしｆ∈Ｆ）と超音波探触子２の種類を含む個々の超音波探触子２に固有の情報を意味する。なお、本実施の形態１および後続する実施の形態２において、曲線および直線は、離散的な点の集合からなる。
送信駆動波生成部３１は、生成する送信エコーのスペクトルと、超音波探触子２の特性とに基づいて、超音波探触子２の種類に応じた送信駆動波を生成する。ここで、送信駆動波生成部３１は、送信エコーの所定の周波数帯域における周波数スペクトルが前記超音波探触子の種類毎に異なる送信駆動波を生成する。図３（ａ）に示す送信駆動波のスペクトルＣ4は、超音波探触子２Ａに対するものであり、図３（ｂ）に示す送信駆動波のスペクトルＣ5は、超音波探触子２Ｂに対するものである。スペクトルＣ4は、送信エコーのスペクトルＣ6に対して、超音波探触子２Ａが変換する際の減衰量ΔＩ1（ｆ）（ｆ∈Ｆ）を加えた形状をなしている。同様に、スペクトルＣ5は、送信エコーのスペクトルＣ6に対して、超音波探触子２Ｂが変換する際の減衰量ΔＩ2（ｆ）（ｆ∈Ｆ）を加えた形状をなしている。
受信信号補正部３２は、送受信部３が超音波探触子２から受信した受信信号に対して、超音波探触子の種類に応じた補正を加える。図４は、受信信号補正部３２が行う補正処理の概要を示す図であり、具体的には超音波探触子２Ａから送られてくる受信信号に対する補正処理の概要を示す図である。図４（ａ）に示すスペクトルＣ7は、超音波探触子２Ａの信号変換部２１Ａが受信エコーを変換して生成した受信信号の周波数スペクトルである。受信信号補正部３２は、スペクトルＣ7に対して超音波探触子２Ａが変換する際の減衰量ΔＩ1（ｆ）（ｆ∈Ｆ）を加えることによって受信信号を補正する。これにより、図４（ｂ）に示すスペクトルＣ8が得られる。このスペクトルＣ8は、超音波探触子２Ａの影響を排除したスペクトルである。
図５は、受信信号補正部３２が行う補正処理の概要を示す図であり、具体的には超音波探触子２Ｂから送られてくる受信信号に対する補正処理の概要を示す図である。図５（ａ）に示すスペクトルＣ9は、超音波探触子２Ｂの信号変換部２１Ｂが受信エコーを変換して生成した受信信号の周波数スペクトルである。受信信号補正部３２は、スペクトルＣ9に対して超音波探触子２Ｂが変換する際の減衰量ΔＩ2（ｆ）（ｆ∈Ｆ）を加えることによって受信信号を補正する。これにより、図５（ｂ）に示すスペクトルＣ8が得られる。このスペクトルＣ8は、超音波探触子２Ｂの影響を排除したスペクトルであり、超音波探触子２Ａが変換した受信信号に対して補正を行った結果得られるスペクトルと同じである（図４（ｂ）を参照）。換言すると、スペクトルＣ8は、受信エコーのスペクトルに他ならない。
図６は、受信信号補正部３２によって補正された受信信号に対してＳＴＣ補正部３３が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図６に示す受信深度ｚは、超音波の受信開始時点からの経過時間に基づいて算出される量である。図６に示すように、増幅率β（ｄＢ）は、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴ってβ０からβth（＞β0）へ線型に増加する。また、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚth以上である場合、一定値βthをとる。閾値ｚthの値は、検体から受信する超音波信号がほとんど減衰してしまい、ノイズが支配的になるような値である。より一般に、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚthより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴って単調増加すればよい。
送受信部３は、ＳＴＣ補正部３３によって増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのデジタルＲＦ信号を生成して出力する。なお、超音波探触子２が複数の超音波振動子を電子的に走査させるものである場合、送受信部３は、複数の超音波振動子に対応したビーム合成用の多チャンネル回路を有する。
画像処理部４は、受信信号からＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部４１を有する。
Ｂモード画像データ生成部４１は、デジタル信号に対してバンドパスフィルタ、対数変換、ゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示部６における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。
記憶部７は、超音波探触子情報記憶部７１と、増幅率情報記憶部７２と、窓関数記憶部７３とを有する。
超音波探触子情報記憶部７１は、上述したように、超音波探触子２の種類と、その超音波探触子２が送信駆動波を送信エコーに変換したり受信エコーを受信信号に変換したりする際にスペクトルに生じる減衰量とを関連付けたものをパラメータとして記憶する。
増幅率情報記憶部７２は、ＳＴＣ補正部３３が増幅処理を行う際に参照する増幅率と受信深度との関係（例えば、図２に示す関係）を増幅率情報として記憶する。
窓関数記憶部７３は、Hamming、Hanning、Blackmanなどの窓関数のうち少なくともいずれか１つの窓関数を記憶する。
記憶部７は、超音波観測装置１の作動プログラムや所定のＯＳを起動するプログラム等が予め記憶されたＲＯＭ、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等を用いて実現される。
制御部８は、接続されている超音波探触子２の種類を判定する超音波探触子判定部８１を有する。超音波探触子判定部８１の判定結果は超音波探触子情報記憶部７１に記憶され、信号変換部２１、送信駆動波生成部３１、および受信信号補正部３２が処理を行う際に参照される。超音波探触子判定部８１が判定を行うために、超音波探触子２を備えたスコープには、後段の処理装置との接続部分に超音波探触子２の種類を処理装置に判別させるための接続ピンを設けておけばよい。これにより、処理装置側に設けられる超音波探触子判定部８１は、接続されたスコープの接続ピンの形状に応じて超音波探触子２の種類を判定することができる。
制御部８は、演算および制御機能を有するＣＰＵを用いて実現される。制御部８は、記憶部７が記憶、格納する情報および超音波観測装置１の作動プログラムを含む各種プログラムを記憶部７から読み出すことにより、超音波観測装置１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１を統括して制御する。
なお、超音波観測装置１の作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。各種プログラムの記録媒体等への記録は、コンピュータまたは記録媒体を製品として出荷する際に行ってもよいし、通信ネットワークを介したダウンロードにより行ってもよい。
図７は、以上の構成を有する超音波観測装置１の処理の概要を示すフローチャートである。なお、超音波観測装置１が備える超音波探触子２の種類は、超音波探触子判定部８１が予め判定しているものとする。
図７において、送信駆動波生成部３１は送信駆動波を生成して超音波探触子２へ出力する（ステップＳ１）。この送信駆動波のスペクトルは、例えば超音波探触子２Ａの場合には、図３（ａ）に示すスペクトルＣ4である。また、超音波探触子２Ｂの場合、送信駆動波のスペクトルは、図３（ｂ）に示すスペクトルＣ5である。
続いて、送信駆動波を受信した超音波探触子２では、信号変換部２１が送信駆動波を送信エコーに変換し、変換した送信エコーを生成して出力する（ステップＳ２）。この送信エコーのスペクトルは、例えば図３（ｃ）のスペクトルＣ6である。図３を参照して説明したように、送信エコーは超音波探触子２の種類によらず同じスペクトルを有している。
この後、超音波探触子２は、送信エコーが生体で反射されて戻ってきた受信エコーを受信する（ステップＳ３）。
受信エコーを受信した信号変換部２１は、受信エコーを受信信号に変換して送受信部３へ出力する（ステップＳ４）。この受信信号のスペクトルは、例えば超音波探触子２Ａの場合には、図４（ａ）に示すスペクトルＣ7である。また、超音波探触子２Ｂの場合、受信信号のスペクトルは、図５（ａ）に示すスペクトルＣ9である。
超音波探触子２から受信信号を受信した受信信号補正部３２は、周波数スペクトルの補正を行う（ステップＳ５）。この受信信号のスペクトルは、超音波探触子２の種類によらず同じスペクトルとなる（図４（ｂ）および図５（ｂ）のスペクトルＣ8を参照）。
続いて、ＳＴＣ補正部３３は、受信信号補正部３２によってスペクトルが補正された受信信号に対してＳＴＣ補正を行う（ステップＳ６）。ここで、ＳＴＣ補正部３３は、例えば図６に示す増幅率と受信深度との関係に基づいてＳＴＣ補正を行う。
この後、Ｂモード画像データ生成部４１は、ＳＴＣ補正部３３が増幅したエコー信号を用いてＢモード画像データを生成する（ステップＳ７）。表示部６は、Ｂモード画像データ生成部４１が生成したＢモード画像に対応するＢモード画像を表示する（ステップＳ８）。
ステップＳ８の後、超音波観測装置１は、一連の処理を終了する。なお、超音波観測装置１が、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を周期的に繰り返すようにしてもよい。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、送信駆動波と受信信号の両方に対して超音波探触子の種類に応じた影響を排除するための処理を行っているため、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除した超音波画像の観察を実現することができる。
また、本実施の形態１によれば、超音波探触子によって送信エコーに変換される際の減衰量が大きい周波数ほど値が大きい周波数スペクトルを有する前記送信駆動波を生成し、受信信号に対してその減衰量をもとに周波数ごとの補正を行うため、超音波探触子の種類に応じた特性の違いの影響を確実に排除することができる。
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測装置１１は、超音波探触子２と、送受信部３と、入力部５と、表示部６と、制御部８と、電気的な受信信号に対して所定の演算を施す演算部１２と、電気的なエコー信号に対応する画像データの生成を行う画像処理部１３と、記憶部１４と、を備える。なお、上述した超音波観測装置１が有する構成要素と同様の機能を有する構成要素には、超音波観測装置１と同じ符号を付してある。
演算部１２は、送受信部３が出力したデジタルＲＦ信号に対して受信深度によらず増幅率を一定とする増幅補正を行う増幅補正部１２１と、増幅補正を行ったデジタルＲＦ信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施して周波数解析を行うことにより周波数スペクトルを算出する周波数解析部１２２と、周波数解析部１２２が算出した各箇所の周波数スペクトルに対し、回帰分析に基づく近似処理および超音波が伝播する際に該超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理を行うことにより、検体の特徴量を抽出する特徴量抽出部１２３と、を有する。
図９は、増幅補正部１２１が行う増幅処理における受信深度と増幅率との関係を示す図である。図９に示すように、増幅補正部１２１が行う増幅処理における増幅率β（ｄＢ）は、受信深度ｚがゼロのとき最大値βth−β0をとり、受信深度ｚがゼロから閾値ｚthに達するまで線型に減少し、受信深度ｚが閾値ｚth以上のときゼロである。このように定められる増幅率によって増幅補正部１２１がデジタルＲＦ信号を増幅補正することにより、ＳＴＣ補正部３３におけるＳＴＣ補正の影響を相殺し、一定の増幅率βthの信号を出力することができる。なお、増幅補正部１２１が行う受信深度ｚと増幅率βの関係は、ＳＴＣ補正部３３における受信深度と増幅率の関係に応じて異なることは勿論である。
このような増幅補正を行う理由を説明する。ＳＴＣ補正は、アナログ信号波形の振幅を全周波数帯域にわたって均一に増幅させる補正である。このため、超音波の振幅を利用するＢモード画像を生成する際には、ＳＴＣ補正を行うことによって十分な効果を得ることができる一方で、超音波の周波数スペクトルを算出するような場合には、超音波の伝播に伴う減衰の影響を正確に排除できるわけではない。この問題を解決するには、Ｂモード画像を生成する際にＳＴＣ補正を施した受信信号を出力する一方、周波数スペクトルに基づいた画像を生成する際に、Ｂモード画像を生成するための送信とは異なる新たな送信を行い、ＳＴＣ補正を施していない受信信号を出力することが考えられる。ところがこの場合には、受信信号に基づいて生成される画像データのフレームレートが低下してしまうという問題がある。そこで、本実施の形態２では、生成される画像データのフレームレートを維持しつつ、Ｂモード画像用にＳＴＣ補正を施した信号に対して一度ＳＴＣ補正の影響を排除するために、増幅補正部１２１によって増幅率の補正を行っている。
周波数解析部１２２は、各音線（ラインデータ）に対し、所定のデータ量からなるＦＦＴデータ群を高速フーリエ変換することによって音線上の複数の箇所（データ位置）における周波数スペクトルを算出する。周波数解析部１２２による算出結果は複素数で得られ、記憶部１４に記憶される。
一般に、周波数スペクトルは、検体の組織性状によって異なる傾向を示す。これは、周波数スペクトルが、超音波を散乱する散乱体としての検体の大きさ、密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。なお、本実施の形態２において、「組織性状」とは、例えば癌、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、脈管などのいずれかである。
図１０は、周波数解析部１２２によって算出される周波数スペクトルの例を示す図である。具体的には、ＦＦＴデータ群を高速フーリエ変換することによって得られた周波数スペクトルを、周波数ｆおよび受信深度をｚの関数として、強度Ｉ（ｆ，ｚ）と位相φ（ｆ，ｚ）によって表現したときの強度Ｉ（ｆ，ｚ）のスペクトルを示している。ここでいう「強度」とは、電圧、電力、音圧、音響エネルギー等のパラメータのいずれかを指す。図１０では、横軸ｆが周波数、縦軸Ｉが強度であり、受信深度ｚは一定である。図１０に示すスペクトルＣ11において、周波数スペクトルの下限周波数ｆLおよび上限周波数ｆHは、超音波探触子２の周波数帯域、送受信部３が送信するパルス信号の周波数帯域などをもとに決定されるパラメータであり、例えばｆL＝３ＭＨｚ、ｆH＝１０ＭＨｚである。
特徴量抽出部１２３は、周波数解析部１２２が算出した周波数スペクトルの近似式を回帰分析によって算出する近似部１２４と、近似部１２４が算出した近似式に対し、超音波の受信深度および周波数に依存する超音波の減衰の寄与を削減する減衰補正処理を施すことによって周波数スペクトルの特徴量を抽出する減衰補正部１２５と、を有する。
近似部１２４は、回帰分析によって周波数スペクトルを一次式（回帰直線）で近似することにより、この近似した一次式を特徴付ける減衰補正前の特徴量（以下、補正前特徴量という）を抽出する。具体的には、近似部１２４は、一次式の傾きａ0および切片ｂ0を補正前特徴量として抽出する。図１０に示す直線Ｌ10は、近似部１２４が近似した一次式に相当する直線である。なお、近似部１２４は、傾きａ0および切片ｂ0以外の補正前特徴量として、周波数帯域（ｆL＜ｆ＜ｆH）の中心周波数ｆM＝（ｆL＋ｆH）／２における強度（Mid-band fitともいう）ｃ0＝ａ0ｆM＋ｂ0を算出してもよい。
３つの特徴量のうち、傾きａ0は、超音波の散乱体の大きさと相関を有し、一般に散乱体が大きいほど傾きが小さな値を有すると考えられる。また、切片ｂ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の密度（濃度）等と相関を有している。具体的には、切片ｂ0は、散乱体が大きいほど大きな値を有し、音響インピーダンスが大きいほど大きな値を有し、散乱体の密度（濃度）が大きいほど大きな値を有すると考えられる。中心周波数ｆMにおける強度（以下、単に「強度」という）ｃ0は、傾きａ0と切片ｂ0から導出される間接的なパラメータであり、有効な周波数帯域内の中心におけるスペクトル強度を与える。このため、強度ｃ0は、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の密度に加えて、Ｂモード画像の輝度とある程度の相関を有していると考えられる。なお、特徴量抽出部１２３が算出する近似多項式は一次式に限定されるわけではなく、二次以上の近似多項式を用いることも可能である。
ここで、図１１〜図１３を参照して、補正前特徴量の値が超音波探触子２の種類によらず同じであることを説明する。なお、図１１〜図１３では、２つの異なる種類の超音波探触子２Ａ、２Ｂを用いた場合を説明するため、実施の形態１において参照した周波数スペクトルを使用する。また、ここでは、補正前特徴量として切片ｂ0および強度ｃ0を用いて説明する。
図１１は、超音波探触子２Ａを用いた場合の受信信号補正部３２が補正する前後の周波数スペクトルを示す図である。具体的には、スペクトルＣ7が受信信号補正前であり、スペクトルＣ8が受信信号補正後のものである。図１１において、スペクトルＣ7の補正前特徴量は、ｂ0＝ｂ1（直線Ｌ1の切片）、ｃ0＝ｃ1（直線Ｌ1の強度）である。また、スペクトルＣ8の補正前特徴量は、ｂ0＝ｂ3（直線Ｌ3の切片）、ｃ0＝ｃ3（直線Ｌ3の強度）である。
図１２は、超音波探触子２Ｂを用いた場合の受信信号補正部３２が補正する前後の周波数スペクトルを示す図である。具体的には、スペクトルＣ9が受信信号補正前であり、スペクトルＣ8が受信信号補正後のものである。図１２において、スペクトルＣ9の補正前特徴量は、ｂ0＝ｂ2（直線Ｌ2の切片）、ｃ0＝ｃ2（直線Ｌ2の強度）である。ここで、一般にｂ2≠ｂ1，ｂ3であるとともに、ｃ2≠ｃ1，ｃ3である。
図１３は、図１１および図１２に示すスペクトルＣ7〜Ｃ9の特徴量の組を特徴量空間（ｂ0，ｃ0）でそれぞれプロットした図である。図１３に示すように、受信信号補正前のスペクトルＣ7の補正前特徴量の組である点Ａ（ｂ1，ｃ1）と受信信号補正前のスペクトルＣ9の補正前特徴量の組である点Ｂ（ｂ2，ｃ2）は、一般に特徴量空間上の異なる点である。また、受信信号補正部３２が補正した後のスペクトルは、補正前のスペクトルによらず同じスペクトルＣ8となるため、補正後の特徴量の組（ｂ0，ｃ0）は、補正前のスペクトルによらず点Ｃ（ｂ3，ｃ3）となる。
このように、受信信号の周波数スペクトルの補正前特徴量が一致するのは、送信駆動波生成部３１が送信駆動波を生成する際に超音波探触子２の機種に依存した周波数スペクトルの影響を排除するとともに、受信信号補正部３２が受信信号に対して超音波探触子２の機種に依存した周波数スペクトルの影響を排除したためである。この点につき、従来技術のように、送信駆動波または受信信号のいずれか一方のみの補正を行うだけでは、補正を行わない他方において超音波探触子２の種類の違いの影響を排除することができないため、受信信号の周波数スペクトルが超音波探触子２の種類に応じて異なるものとなってしまう。したがって、本実施の形態２によれば、超音波探触子２の種類の違いによる影響を確実に排除することが可能となり、より正確な特徴量の抽出を実現することができる。
次に、減衰補正部１２５が行う補正について説明する。一般に、超音波の減衰量Ａ（ｆ，ｚ）は、
Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ ・・・（１）
と表される。ここで、αは減衰率であり、ｚは超音波の受信深度であり、ｆは周波数である。式（１）からも明らかなように、減衰量Ａ（ｆ，ｚ）は、周波数ｆに比例している。減衰率αの具体的な値は、観察対象が生体である場合、０．０〜１．０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）、より好ましくは０．３〜０．７（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）であり、生体の部位に応じて定まる。例えば、観察対象が膵臓である場合には、α＝０．６（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）と定めることがある。なお、本実施の形態において、減衰率αの値を入力部５からの入力によって設定または変更可能な構成としてもよい。
減衰補正部１２５は、近似部１２４が抽出した補正前特徴量（傾きａ0，切片ｂ0，強度ｃ0）を、以下のように減衰補正することによって特徴量を抽出する。
ａ＝ａ0＋２αｚ ・・・（２）
ｂ＝ｂ0 ・・・（３）
ｃ＝ｃ0＋２αｚｆM（＝ａｆM＋ｂ） ・・・（４）
式（２）、（４）からも明らかなように、減衰補正部１２５は、超音波の受信深度ｚが大きいほど、補正量が大きい補正を行う。また、式（３）によれば、切片に関する補正は恒等変換である。これは、切片が周波数０（Ｈｚ）に対応する周波数成分であって減衰の影響を受けないためである。
図１４は、減衰補正部１２５が補正した特徴量に対応する直線を示す図である。直線Ｌ11の式は、
Ｉ＝ａｆ＋ｂ＝（ａ0＋２αｚ）ｆ＋ｂ0 ・・・（５）
で表される。この式（５）からも明らかなように、直線Ｌ11は、直線Ｌ10と比較して、傾きが大きく、かつ切片が同じである。
画像処理部１３は、Ｂモード画像データ生成部４１と、特徴量抽出部１２３が抽出した特徴量に対応する情報を複数の表示方法のいずれかにしたがって表示する特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部１３１と、を有する。
特徴量画像データ生成部１３１は、特徴量画像データにおいて各画素に割り当てられる情報は、周波数解析部１２２が周波数スペクトルを算出する際のＦＦＴデータ群のデータ量に応じて定められる。具体的には、例えば１つのＦＦＴデータ群のデータ量に対応する画素領域には、そのＦＦＴデータ群から算出される周波数スペクトルの特徴量に対応する情報が割り当てられる。なお、本実施の形態２において、特徴量画像データを生成する際に使用する特徴量の数は任意に設定することが可能である。
記憶部１４は、超音波探触子情報記憶部７１、増幅率情報記憶部７２、窓関数記憶部７３に加えて、補正情報記憶部１４１を有する。
増幅率情報記憶部７２は、ＳＴＣ補正部３３が増幅処理を行う際に参照する増幅率と受信深度との関係（例えば、図６に示す関係）および増幅補正部１２１が増幅補正処理を行う際にそれぞれ参照する増幅率と受信深度との関係（例えば、図９に示す関係）を増幅率情報として記憶する。
補正情報記憶部１４１は、式（１）を含む減衰補正に関連した情報を記憶する。
記憶部１４は、超音波観測装置１１の作動プログラムや所定のＯＳを起動するプログラム等が予め記憶されたＲＯＭ、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等を用いて実現される。
図１５は、以上の構成を有する超音波観測装置１１の処理の概要を示すフローチャートである。図１５において、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理は、図７に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ７に順次対応している。以下、ステップＳ１８以降の処理を説明する。
ステップＳ１８において、増幅補正部１２１は、送受信部３から出力された信号に対して受信深度によらず増幅率が一定となる増幅補正を行う（ステップＳ１８）。ここで、増幅補正部１２１は、例えば図９に示す増幅率と受信深度との関係に基づいて増幅補正を行う。
その後、周波数解析部１２２は、ＦＦＴ演算による周波数解析を行うことによって周波数スペクトルを算出する（ステップＳ１９）。
ここで、周波数解析部１２２が行う処理（ステップＳ１９）について、図１６に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。まず、周波数解析部１２２は、解析対象の音線を識別するカウンタｋをｋ0とする（ステップＳ３１）。
続いて、周波数解析部１２２は、ＦＦＴ演算用に取得する一連のデータ群（ＦＦＴデータ群）を代表するデータ位置（受信深度に相当）Ｚ(k)の初期値Ｚ(k) 0を設定する（ステップＳ３２）。図１７は、１つの音線のデータ配列を模式的に示す図である。同図に示す音線ＳＲkにおいて、白または黒の長方形は、１つのデータを意味している。音線ＳＲkは、送受信部３が行うＡ／Ｄ変換におけるサンプリング周波数（例えば５０ＭＨｚ）に対応した時間間隔で離散化されている。図１７では、音線ＳＲkの１番目のデータ位置を初期値Ｚ(k) 0として設定した場合を示しているが、初期値の位置は任意に設定することができる。
その後、周波数解析部１２２は、データ位置Ｚ(k)のＦＦＴデータ群を取得し（ステップＳ３３）、取得したＦＦＴデータ群に対し、窓関数記憶部７３が記憶する窓関数を作用させる（ステップＳ３４）。このようにＦＦＴデータ群に対して窓関数を作用させることにより、ＦＦＴデータ群が境界で不連続になることを回避し、アーチファクトが発生するのを防止することができる。
続いて、周波数解析部１２２は、データ位置Ｚ(k)のＦＦＴデータ群が正常なデータ群であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。ここで、ＦＦＴデータ群は、２のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、ＦＦＴデータ群のデータ数を２n（ｎは正の整数）とする。ＦＦＴデータ群が正常であるとは、データ位置Ｚ(k)がＦＦＴデータ群で前から２n-1番目の位置であることを意味する。換言すると、ＦＦＴデータ群が正常であるとは、データ位置Ｚ(k)の前方に２n-1−１（＝Ｎとする）個のデータがあり、データ位置Ｚ(k)の後方に２n-1（＝Ｍとする）個のデータがあることを意味する。図１７に示す場合、ＦＦＴデータ群Ｆ2、Ｆ3はともに正常である。なお、図１７ではｎ＝４（Ｎ＝７，Ｍ＝８）の場合を例示している。
ステップＳ３５における判定の結果、データ位置Ｚ(k)のＦＦＴデータ群が正常である場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、周波数解析部１２２は、後述するステップＳ３７へ移行する。
ステップＳ３５における判定の結果、データ位置Ｚ(k)のＦＦＴデータ群が正常でない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、周波数解析部１２２は、不足分だけゼロデータを挿入することによって正常なＦＦＴデータ群を生成する（ステップＳ３６）。ステップＳ３５において正常でないと判定されたＦＦＴデータ群は、ゼロデータを追加する前に窓関数が作用されている。このため、ＦＦＴデータ群にゼロデータを挿入してもデータの不連続は生じない。ステップＳ３６の後、周波数解析部１２２は、後述するステップＳ３７へ移行する。
ステップＳ３７において、周波数解析部１２２は、ＦＦＴデータ群を用いてＦＦＴ演算を行うことにより、複素数からなる周波数スペクトルを得る（ステップＳ３７）。この結果、例えば図１０に示すようなスペクトルＣ11が得られる。
続いて、周波数解析部１２２は、データ位置Ｚ(k)をステップ幅Ｄで変化させる（ステップＳ３８）。ステップ幅Ｄは、記憶部１４が予め記憶しているものとする。図１７では、Ｄ＝１５の場合を例示している。ステップ幅Ｄは、Ｂモード画像データ生成部４１がＢモード画像データを生成する際に利用するデータステップ幅と一致させることが望ましいが、周波数解析部１２２における演算量を削減したい場合には、そのデータステップ幅より大きい値を設定してもよい。
その後、周波数解析部１２２は、データ位置Ｚ(k)が音線ＳＲkにおける最大値Ｚ(k) maxより大きいか否かを判定する（ステップＳ３９）。データ位置Ｚ(k)が最大値Ｚ(k) maxより大きい場合（ステップＳ３９：Ｙｅｓ）、周波数解析部１２２はカウンタｋを１増加させる（ステップＳ４０）。一方、データ位置Ｚ(k)が最大値Ｚ(k) max以下である場合（ステップＳ３９：Ｎｏ）、周波数解析部１２２はステップＳ３３へ戻る。このようにして、周波数解析部１２２は、音線ＳＲkに対して、［｛（Ｚ(k) max−Ｚ(k) 0）／Ｄ｝＋１］個のＦＦＴデータ群に対するＦＦＴ演算を行う。ここで、［Ｘ］は、Ｘを超えない最大の整数を表す。
ステップＳ４０の後、周波数解析部１２２は、カウンタｋが最大値ｋmaxより大きいか否かを判定する（ステップＳ４１）。カウンタｋがｋmaxより大きい場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、周波数解析部１２２は一連のＦＦＴ処理を終了する。一方、カウンタｋがｋmax以下である場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、周波数解析部１２２はステップＳ３２に戻る。
このようにして、周波数解析部１２２は、（ｋmax−ｋ0＋１）本の音線の各々について複数回のＦＦＴ演算を行う。
なお、ここでは、周波数解析部１２２が超音波信号を受信したすべての領域に対して周波数解析処理を行うことを前提としているが、あらかじめ入力部５によって特定の関心領域の設定入力を受け付けて、その関心領域内においてのみ周波数解析処理を行うようにしてもよい。
以上説明したステップＳ１９の周波数解析処理に続いて、近似部１２４は、近似処理として周波数解析部１２２が算出した周波数スペクトルを回帰分析することにより、補正前特徴量を抽出する（ステップＳ２０）。具体的には、近似部１２４は、周波数スペクトル周波数帯域ｆL＜ｆ＜ｆHの周波数スペクトルの強度Ｉ（ｆ，ｚ）を近似する一次式を回帰分析によって算出することにより、この一次式を特徴づける傾きａ0、切片ｂ0（、強度ｃ0）を補正前特徴量として抽出する。図１０に示す直線Ｌ10は、このステップＳ２０において、スペクトルＣ11に対して補正前特徴量抽出処理を行うことによって得られる回帰直線の一例である。
この後、減衰補正部１２５は、近似部１２４が抽出した補正前特徴量に対して減衰補正処理を行う（ステップＳ２１）。例えば、データのサンプリング周波数が５０ＭＨｚである場合、データのサンプリングの時間間隔は２０（ｎｓｅｃ）である。ここで、音速を１５３０（ｍ／ｓｅｃ）とすると、データのサンプリング距離間隔は、１５３０（ｍ／ｓｅｃ）×２０（ｎｓｅｃ）／２＝０．０１５３（ｍｍ）となる。処理対象のＦＦＴデータ群のデータ位置までの音線の１番目のデータからのデータステップ数がｎであるとすると、そのデータ位置Ｚは、データステップ数ｎとデータステップ幅Ｄとを用いて０．０１５３ｎＤ（ｍｍ）となる。減衰補正部１２５は、このようにして求まるデータ位置Ｚの値を上述した式（２）〜（４）の受信深度ｚへ代入することにより、周波数スペクトルの特徴量である傾きａ、切片ｂ（、強度ｃ）を算出する。このように算出される特徴量に相当する直線の一例として、図１４に示す直線Ｌ11を挙げることができる。
以上説明したステップＳ２０およびＳ２１は、特徴量抽出部１２３が周波数スペクトルを近似することによってその周波数スペクトルから少なくとも１つの特徴量を抽出する特徴量抽出ステップを構成する。
この後、特徴量画像データ生成部１３１は、特徴量抽出ステップ（ステップＳ２０，Ｓ２１）で抽出した特徴量を用いて特徴量画像データを生成する（ステップＳ２２）。
続いて、表示部６は、Ｂモード画像データ生成部４１が生成したＢモード画像および／または特徴量画像データ生成部１３１が生成した特徴量画像を表示する（ステップＳ２３）。この際、表示部６は、Ｂモード画像および特徴量画像のいずれか一方を表示してもよいし、Ｂモード画像と特徴量画像を並べて表示してもよいし、Ｂモード画像と特徴量画像を重畳して表示してもよい。Ｂモード画像と特徴量画像を重畳して表示する際には、Ｂモード画像と特徴量画像との混合比率を入力部５からの入力によって変化させることができるようにしてもよい。
このようにして、特徴量画像をＢモード画像とともに表示部６で表示することにより、医師等のユーザは、Ｂモード画像による情報とあわせて検体の組織性状を判別することが可能となり、より高精度の診断を行うことが可能となる。
ステップＳ２３の後、超音波観測装置１１は、一連の処理を終了する。なお、超音波観測装置１１が、ステップＳ１１〜Ｓ２３の処理を周期的に繰り返すようにしてもよい。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、送信駆動波と受信信号の両方に対して超音波探触子の種類に応じた影響を排除するための処理を行っているため、実施の形態１と同様に、超音波探触子の種類の違いによる影響を排除した超音波画像の観察を実現することができる。
また、本実施の形態２によれば、超音波探触子によって送信エコーに変換される際の減衰量が大きい周波数ほど値が大きい周波数スペクトルを有する送信駆動波を生成し、受信信号に対してその減衰量をもとに周波数ごとの補正を行うため、超音波探触子の種類に応じた特性の違いの影響を確実に排除することができる。
また、本実施の形態２においては、周波数解析を行って特徴量の抽出を行っているが、この特徴量には超音波探触子の種類に応じた特性の違いが排除されている。したがって、本実施の形態２によれば、超音波画像の定量的な評価を行う場合であっても、超音波探触子の種類に影響されることがない。
（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、上述した一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、本発明において、特徴量抽出部１２３が、周波数スペクトルの減衰補正を行ってから、補正後の周波数スペクトルの近似式を算出するようにしてもよい。図１８は、減衰補正部１２５が行う減衰補正処理の概要を模式的に示す図である。図１８に示すように、減衰補正部１２５は、スペクトルＣ11に対し、帯域内のすべての周波数ｆ（ｆL＜ｆ＜ｆH）における強度Ｉ（ｆ，ｚ）に式（１）の減衰量Ａ（ｆ，ｚ）をそれぞれ加える補正（Ｉ（ｆ，ｚ）→Ｉ（ｆ，ｚ）＋Ａ（ｆ，ｚ））を行う。これにより、超音波の伝播に伴う減衰の寄与を削減した新たなスペクトルＣ12が得られる。近似部１２４は、スペクトルＣ12に対して回帰分析を行うことにより、特徴量を抽出する。この場合に抽出される特徴量は、図１８に示す直線Ｌ11の傾きａ、切片ｂ（、強度ｃ）である。この直線は、図１４に示す直線Ｌ11と同じである。
また、本発明において、制御部８が、増幅補正部１２１による増幅補正処理と減衰補正部１２５における減衰補正処理とを一括して行わせるようにしてもよい。この処理は、図１５のステップＳ１８における増幅補正処理を行わず、図１５のステップＳ２１における減衰補正処理の減衰量の定義を次式（６）のように変更して行うことと等価である。
Ａ'＝２αｚｆ＋γ（ｚ） ・・・（６）
ここで、右辺のγ（ｚ）は、受信深度ｚにおける増幅率βとβ0との差であり、
γ（ｚ）＝−｛（βth−β0）／ｚth｝ｚ＋βth−β0 （ｚ≦ｚth） ・・・（７）
γ（ｚ）＝０ （ｚ＞ｚth） ・・・（８）
と表される。
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
１、１１ 超音波観測装置
２ 超音波探触子
３ 送受信部
４、１３ 画像処理部
５ 入力部
６ 表示部
７ 記憶部
８ 制御部
１２ 演算部
１４ 記憶部
２１ 信号変換部
３１ 送信駆動波生成部
３２ 受信信号補正部
３３ ＳＴＣ補正部
４１ Ｂモード画像データ生成部
７１ 超音波探触子情報記憶部
７２ 増幅率情報記憶部
７３ 窓関数記憶部
８１ 超音波探触子判定部
１２１ 増幅補正部
１２２ 周波数解析部
１２３ 特徴量抽出部
１２４ 近似部
１２５ 減衰補正部
１３１ 特徴量画像データ生成部
１４１ 補正情報記憶部
送信駆動波生成部３１は、後述する記憶部７の超音波探触子情報記憶部７１が記憶する情報に基づいて、超音波探触子２の特性をふまえた波形を送信駆動波として生成する。図３は、送信駆動波生成部３１が生成する送信駆動波と、超音波探触子２の信号変換部２１が送信駆動波を送信エコーに変換した場合を示す図である。送信駆動波生成部３１は、超音波探触子２の種類毎に異なる送信駆動波を生成する。具体的には、送信駆動波生成部３１は、超音波探触子２の種類に応じた特性を超音波探触子情報記憶部７１から読み出して、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すような矩形のスペクトルＣ 4 、Ｃ 5 を有する送信駆動波を生成する。ここでいう超音波探触子２の特性とは、図２（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示した減衰量ΔＩ1（ｆ）、ΔＩ2（ｆ）（ただしｆ∈Ｆ）と超音波探触子２の種類を含む個々の超音波探触子２に固有の情報を意味する。なお、本実施の形態１および後続する実施の形態２において、曲線および直線は、離散的な点の集合からなる。

Claims (10)

  1. 電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子と、
    前記超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部と、
    前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記送信エコーの所定の周波数帯域における周波数スペクトルが前記超音波探触子の種類によらず同じとなるように、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を生成する送信駆動波生成部と、
    前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正部と、
    前記受信信号補正部が補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理部と、
    を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記送信駆動波生成部は、
    前記超音波探触子によって前記送信エコーに変換される際の減衰量が大きい周波数ほど値が大きい周波数スペクトルを有する前記送信駆動波を生成し、
    前記受信信号補正部は、
    前記受信信号に対して前記減衰量をもとに周波数ごとの補正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。
  3. 前記記憶部は、
    前記超音波探触子によって前記送信駆動波または前記受信エコーが変換された場合の周波数スペクトルにおける周波数ごとの減衰量を前記超音波探触子の種類と対応づけて前記パラメータとして記憶し、
    前記送信駆動波生成部は、
    前記送信エコーとして出力すべき所定の周波数帯域の周波数スペクトルに対して、前記記憶部が記憶する前記減衰量を周波数ごとに加えることによって前記送信駆動波を生成し、
    前記受信信号補正部は、
    前記超音波探触子から受信した受信信号の周波数スペクトルに対して、前記記憶部が記憶する前記減衰量を周波数ごとに加えることによって前記受信信号の補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波観測装置。
  4. 前記超音波探触子は、互いに種類が異なる複数の超音波探触子から選択可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
  5. 前記超音波探触子が受信した超音波の周波数を解析することによって周波数スペクトルを算出する周波数解析部と、
    前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルを近似することによって前記周波数スペクトルから少なくとも１つの特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    をさらに備え、
    前記画像処理部は、
    前記特徴量抽出部が抽出した特徴量に応じた特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
  6. 前記特徴量抽出部は、
    前記周波数スペクトルの近似処理を行う前または行った後に、超音波の受信深度および周波数に応じて発生する減衰の寄与を削減する減衰補正処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の超音波観測装置。
  7. 前記特徴量抽出部は、
    回帰分析によって近似対象の周波数スペクトルを多項式で近似することを特徴とする請求項５または６に記載の超音波観測装置。
  8. 前記特徴量抽出部は、
    前記近似対象の周波数スペクトルを一次式で近似し、前記一次式の傾き、前記一次式の切片、および前記傾きと前記切片と前記周波数スペクトルの周波数域に含まれる特定の周波数とを用いて定まる強度、の少なくとも１つを特徴量として抽出することを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
  9. 電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部から前記パラメータを参照し、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を送信駆動波生成部によって生成する送信駆動波生成ステップと、
    前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正ステップと、
    前記受信信号補正ステップで補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理ステップと、
    を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
  10. 電気的な送信駆動波を超音波の送信エコーに変換し、該送信エコーを検体に対して送信するとともに、前記検体によって反射された受信エコーを受信して電気的な受信信号に変換する超音波探触子の種類に応じた特性を与えるパラメータであって前記送信駆動波の生成および前記受信信号の補正に必要なパラメータを記憶する記憶部から前記パラメータを参照し、前記超音波探触子の種類に応じた前記送信駆動波を送信駆動波生成部によって生成する送信駆動波生成ステップと、
    前記記憶部が記憶する前記パラメータを参照し、前記受信信号に対して前記超音波探触子の種類に応じた補正を行う受信信号補正ステップと、
    前記受信信号補正ステップで補正した前記受信信号を用いて画像データを生成する画像処理ステップと、
    をコンピュータに実行させ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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