JPWO2015198712A1 - 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、検体に対して設定される関心領域内の超音波の周波数を造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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、周波数解析部が算出した周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出部と、特徴量算出部が算出した特徴量に関連する視覚情報を造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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。
超音波を用いて検体の組織を観測する技術として、検体からの超音波エコーを変換した電気的なエコー信号に対して周波数解析を行い、その解析の結果得られた周波数スペクトルの特徴量を視覚情報として付与した特徴量画像を生成する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
国際公開第２０１２／０１１４１４号
超音波観測を行う際には、微小気泡の懸濁液である超音波用の造影剤を使用する場合がある。このような造影剤を使用する場合、エコー信号の周波数スペクトルは、造影剤を使用しない場合と大きく異なる。しかしながら、上述した従来技術では、造影剤を使用する場合を想定していないため、造影剤使用時に最適な特徴量画像を生成することができるとは限らなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、造影剤を使用する場合でも最適な特徴量画像を生成することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、検体に対して送信した超音波が前記検体によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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の特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量算出部が算出した特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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、前記検体内に前記造影剤が存在する場合の既知の周波数スペクトルの情報を基準スペクトル情報として記憶する記憶部と、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルと前記基準スペクトル情報とを用いて前記造影剤の有無を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じて前記パラメータの設定を変更する制御部と、をさらに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、前記基準スペクトル情報は、前記既知の周波数スペクトルを周波数の関数として表示した場合の形状を含み、前記判定部は、前記既知の周波数スペクトルの形状と、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルを周波数の関数として表示した場合の形状とを比較することによって前記検体内の造影剤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、前記検体へ前記造影剤を投与したことを示す情報の入力を受け付ける入力部と、前記入力部が前記情報の入力を受け付けた場合、前記パラメータの設定を変更する制御部と、をさらに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、前記視覚情報は、色空間の変数であり、前記特徴量画像データ生成部は、前記検体内の造影剤の有無に応じて前記特徴量に対する前記視覚情報の割り当てを変更して前記特徴量画像データを生成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、前記特徴量画像データ生成部は、前記エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データに前記視覚情報を重畳して特徴量画像データを生成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、前記特徴量画像データ生成部は、前記Ｂモード画像データに前記視覚情報を重畳する際、閾値以上の輝度を有する第１領域および前記閾値未満の輝度を有する第２領域の一方に対してのみ重畳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、前記特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示する表示部をさらに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、前記制御部は、前記検体内の前記造影剤の有無に応じて、観測対象とする関心領域の表示態様を変更して前記表示部に表示させ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、検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波エコーを受信して電気的なエコー信号に変換する超音波観測装置の作動方法であって、周波数解析部が、前記エコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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ステップと、特徴量算出部が、前記周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出ステップと、特徴量画像データ生成部が、前記特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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、検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波エコーを受信して電気的なエコー信号に変換する超音波観測装置に、周波数解析部が、前記エコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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ステップと、特徴量算出部が、前記周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出ステップと、特徴量画像データ生成部が、前記特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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ステップと、を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、検体に対して設定される関心領域内の超音波の周波数を造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて解析することによって周波数スペクトルを算出し、この周波数スペクトルの特徴量を用いて特徴量画像データを生成するため、造影剤を使用する場合でも最適な特徴量画像を生成することができる。
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、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の受信信号処理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３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の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４は、超音波信号の１つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の周波数解析部が算出する周波数スペクトルの例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の特徴量算出部が行う処理の概要を模式的に示す図である。 図７は、造影剤の有無および減衰補正の有無に応じた周波数スペクトルを周波数の関数としてみたときの各周波数スペクトルの形状を模式的に示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う造影剤の有無を判定する処理の概要を示すフローチャートである。 図１０は、特徴量画像の表示部における表示例を示す図である。 図１１は、図１０と異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部における表示例（第１例）を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の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１３は、図１０と異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部における表示例（第２例）を示す図である。 図１４は、図１０に示す特徴量画像と異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部における別な表示例（第３例）を示す図である。 図１５は、造影剤がある場合の特徴量画像の表示部における別な表示例を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図１７は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う造影剤の有無を判定する処理の概要を示すフローチャートである。 図１８は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の記憶部が記憶する造影剤の有無と周波数帯域の関係を示す図である。
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、外部へ超音波パルスを出力するとともに、外部で反射された超音波エコーを受信する超音波探触子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、超音波エコーを電気信号に変換した電気的なエコー信号に対して所定の演算を施す演算部４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５と、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部６と、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて実現され、画像処理部５が生成した画像を含む各種情報を表示する表示部７と、超音波観測に必要な各種情報を記憶する記憶部８と、超音波観測装置１の動作制御を行う制御部９と、を備える。
超音波観測装置１は、超音波振動子２１が設けられる超音波探触子２と、超音波探触子２が着脱可能に接続され、超音波探触子２以外の上記部分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。ここで、超音波探触子２は、生体の体表から超音波を照射する体外式探触子の形態、消化管、胆膵管、血管等の管腔内に挿入する長軸の挿入部を備えたミニチュア超音波プローブの形態、管腔内超音波プローブに光学系をさらに備えた超音波内視鏡の形態、のいずれの形態であってもよい。このうち、超音波内視鏡をはじめ、管腔内超音波プローブの形態をとった場合には、管腔内超音波プローブの挿入部の先端側に超音波振動子２１が設けられ、管腔内超音波プローブは基端側で処理装置と着脱可能に接続する。
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を超音波パルス（音響パルス）に変換するとともに、外部の検体で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換する超音波振動子２１を有する。超音波探触子２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。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、所定の波形および送信タイミングに基づいて電気的なパルス信号を生成し、超音波探触子２へ出力する送信信号生成部３１と、超音波探触子２から電気的なエコー信号を受信し、このエコー信号に対して所定の信号処理を施す受信信号処理部３２と、を有する。
受信信号処理部３２は、電気的なエコー信号に対し、増幅処理としてのＳＴＣ（Sensitivity Time Control）補正、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換、遅延加算等の信号処理を施し、超音波の送信方向ごとに時間ドメインのデジタル高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号を生成する。以下、送信方向ごとのデジタルＲＦ信号を音線データという。なお、超音波探触子２が複数の素子をアレイ状に設けた超音波振動子２１を電子的に走査させるものである場合、送受信部３は、複数の素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。
図２は、受信信号処理部３２が行うＳＴＣ補正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２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２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（ｄＢ）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。
演算部４は、デジタルＲＦ信号に対して受信深度によらず増幅率βを一定とするよう増幅補正を行う増幅補正部４１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：Fast Fourier Transfom）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４２と、周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出部４３と、周波数解析部４２が算出した周波数スペクトルと記憶部８が記憶する基準スペクトル情報とを用いることによって検体内における超音波用の造影剤の有無を判定する判定部４４と、を有する。ここで、基準スペクトル情報は、検体内に造影剤が存在する場合の既知の周波数スペクトルの情報のことである。
演算部４は、ＣＰＵ（Central Proccesing Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。演算部４が処理を行うデジタルＲＦ信号は、特徴量に関連する視覚情報を付与した特徴量画像を生成するために、予め記憶部８が記憶している。
図３は、増幅補正部４１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３に示すように、増幅補正部４１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４１がデジタルＲＦ信号を増幅補正することにより、受信信号処理部３２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４１が行う受信深度ｚと増幅率βの関係は、受信信号処理部３２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、かつ、深度に対しては単調増加する増幅率で増幅させることで、アナログ信号波形の振幅から減衰の影響を排除する補正処理である。このため、エコー信号の振幅を利用するＢモード画像を生成する場合、かつ、一様な組織を走査した場合には、ＳＴＣ補正を行うことによって深度によらず輝度値が一定になる。すなわち、Ｂモード輝度値から減衰の影響を排除する効果を得ることができる。一方、本実施の形態１のように超音波の周波数スペクトルを算出して解析した結果を利用する場合、ＳＴＣ補正でも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。何故なら、後述する式（１）のように、減衰量は周波数によって異なるが、ＳＴＣ補正の増幅率は距離だけに対して変化し、周波数に対しては変化せず一定であるためである。減衰量の周波数依存性を含めて、減衰の影響を排除する方法を、「減衰補正処理」として、図６および図８のステップＳ１２に後述する。
上述した問題、すなわち超音波の周波数スペクトルを算出して解析した結果を利用する場合、ＳＴＣ補正でも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、という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１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ＳＴＣ補正の影響を排除するために、増幅補正部４１によって増幅率の補正を行う。
周波数解析部４２は、エコー信号に基づくデジタルＲＦ信号を増幅補正した信号の各音線（ラインデータ）を、所定の時間間隔でサンプリングした振幅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。
図４は、超音波信号の１つの音線におけるデータ配列を模式的に示す図である。同図に示す音線データ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。音線データ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４では、番号ｋの音線データＳＲkの１番目のデータ位置を受信深度ｚの方向の初期値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。周波数解析部４２による算出結果は複素数で得られ、記憶部８に格納される。
図４に示すデータ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）は、高速フーリエ変換の対象となる振幅データ群である。一般に、高速フーリエ変換を行うためには、振幅データ群が２のべき乗のデータ数を有している必要がある。この意味で、振幅データ群Ｆj（ｊ＝２、・・・、Ｋ−１）はデータ数が１６（＝２4）で正常なデータ群である一方、振幅データ群Ｆ1、ＦKは、それぞれデータ数が９、１２であるため異常なデータ群である。異常なデータ群に対して高速フーリエ変換を行う際には、不足分だけゼロデータを挿入することにより、正常な振幅データ群を生成する処理を行う。この点については、後述する周波数解析部４２の処理を説明する際に詳述する（図１２を参照）。
図５は、周波数解析部４２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、図５で例示した「周波数スペクトル」とは、振幅データ群を高速フーリエ変換（ＦＦＴ演算）することによって得られた「ある受信深度ｚにおける強度の周波数分布」を意味する。ここでいう「強度」とは、例えばエコー信号の電圧、エコー信号の電力、超音波エコーの音圧、超音波エコーの音響エネルギー等のパラメータ、これらパラメータの振幅や時間積分値やその組み合わせのいずれかを指す。図５では、横軸には周波数ｆを取っている。縦軸には、強度Ｉを特定の基準強度Ｉc（定数）で除し、さらに常用対数をとった強度のデシベル表現ｌｏｇ10（Ｉ／Ｉc）を取っている。ただし、図５および以下では記述を簡単にするため、以下、デシベル表現された強度も単にＩと記載する。図５において、受信深度ｚは一定である。なお、本実施の形態１において、曲線および直線は、離散的な点の集合からなる。
図５に示す周波数スペクトルＣ1において、以後の演算に使用する周波数帯域の下限周波数ｆLおよび上限周波数ｆHは、超音波振動子２１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。以下、下限周波数ｆLおよび上限周波数ｆHから定まる周波数帯域を「周波数帯域Ｆ」という。
一般に、周波数スペクトルは、超音波が走査された組織の属性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の大きさ、数密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。本実施の形態１において、「属性」とは、例えば悪性腫瘍組織、良性腫瘍組織、内分泌腫瘍組織、粘液性腫瘍組織、正常組織、脈管などのことである。
特徴量算出部４３は、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影響を補正する減衰補正処理を施す減衰補正部４３１と、減衰補正後の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４３２と、を有する。
図６は、特徴量算出部４３が行う処理の概要を模式的に示す図である。図６では、図５に示す周波数スペクトルＣ1に対して特徴量算出を行う場合を例示している。まず、減衰補正部４３１は、周波数スペクトルＣ1に対し、すべての周波数ｆ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。この超音波の減衰量Ａ（ｆ，ｚ）は、超音波が受信深度０と受信深度ｚとの間を往復する間に生じる減衰であり、往復する前後の強度変化（デシベル表現での差）として定義される。このＡ（ｆ，ｚ）は、一様な組織内では周波数に比例することが経験的に知られており、比例係数をαとして、式（１）で表現される。
Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ ・・・（１）
と表される。ここで、αは減衰率と呼ばれる。また、ｚは超音波の受信深度であり、ｆは周波数である。
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１において、減衰率αの値を入力部６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。
図６に示す周波数スペクトルＣ2は、減衰補正処理によって超音波の伝播に伴う減衰の影響を補正した結果として得られる新たな周波数スペクトルである。
近似部４３２は、周波数スペクトルＣ2の周波数帯域Ｆにおける回帰分析を行って周波数スペクトルＣ2を一次式（回帰直線）で近似することにより、特徴量を算出する。この場合に算出される特徴量は、図６に示す回帰直線Ｌ1の傾きａおよび切片ｂ、ならびに周波数帯域Ｆの中心周波数ｆM＝（ｆL＋ｆH）／２における回帰直線上の値であるミッドバンドフィット（Mid-band fit）ｃ＝ａｆM＋ｂである。
３つの特徴量のうち、傾きａ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ｂは、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度（濃度）等と相関を有している。具体的には、切片ｂ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の差が大きいほど大きな値を有し、散乱体の数密度（濃度）が大きいほど大きな値を有すると考えられる。ミッドバンドフィットｃは、傾きａと切片ｂ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の強度を与える。このため、ミッドバンドフィットｃは、散乱体の大きさ、音響インピーダンスの差、散乱体の数密度に加えて、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、近似部４３２が算出する近似式は一次式に限定されるわけではなく、二次以上の多項式を用いることも可能である。
なお、特徴量算出部４３が算出する特徴量として、関心領域内で設定される複数の単位領域（判別窓ともいう）において近似部４３２が算出した傾きａ、切片ｂ、およびミッドバンドフィットｃの統計量を適用することも可能である。このような統計量としては、平均、標準偏差、分散、およびエントロピーなどを挙げることができる。
判定部４４は、減衰補正後の周波数スペクトルの形状を所定の基準スペクトルの形状と比較することにより、造影剤の有無を判定する。具体的には、判定部４４は、減衰補正後の周波数スペクトルの形状と基準スペクトルの形状をパターンマッチング等の公知の手法を用いて比較し、両者の形状が一致する場合、検体内に造影剤が存在すると判定する。この形状の比較を行う際、判定部４４は、例えばＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、ＮＣＣ（Normalized Cross-Correlation）等のいずれかを形状の類似度として計算し、この類似度の値が所定の閾値以上である場合、周波数スペクトルの形状が基準スペクトルの形状と一致する、すなわち検体内に造影剤が存在する、と判定する。
ここで、基準スペクトルについて説明する。図７は、造影剤の有無および減衰補正の有無に応じた周波数スペクトルを周波数の関数としてみたときの各周波数スペクトルの形状を模式的に示す図である。周波数スペクトルは、造影剤の有無および減衰補正の前後において、その形状が大きく異なる。
周波数スペクトルは、造影剤ありの場合、高周波（高調波）成分が大きくなる。このため、造影剤ありの周波数スペクトルＣ21、Ｃ22の波形は、造影剤なしの周波数スペクトルＣ11、Ｃ12の波形に高周波成分の波形をそれぞれ加えたものとなる。ここで、造影剤がある場合の周波数スペクトルの波形は、検体の組織性状による影響をほとんど受けないと考えられる。
減衰補正後の周波数スペクトルＣ12、Ｃ22の波形は、減衰補正前の周波数スペクトルＣ11、Ｃ21の波形とそれぞれ比較して、高周波成分ほど大きく補正された形状をなす。周波数スペクトルＣ12、Ｃ22の波形は、ともに減衰補正の効果で、減衰補正前と比較して右肩上がりの波形を有するが、周波数スペクトルＣ22の方が強度が大きく、かつ強度の増加率（右肩上がりの傾き）も大きい。
造影剤ありの周波数スペクトルであって減衰補正後の周波数スペクトルである周波数スペクトルＣ22は、判定部４４が造影剤の有無を判定する際の基準とする周波数スペクトル、すなわち基準スペクトルとして、後述する記憶部８の基準スペクトル情報記憶部８１が記憶する。
なお、周波数スペクトルＣ12を基準スペクトルとして適用することも可能である。この場合、減衰補正後の周波数スペクトルと基準スペクトルとの形状の類似度が高いとき、判定部４４は、検体内に造影剤が存在しない、と判定する。
画像処理部５は、エコー信号から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５１と、特徴量算出部４３が算出した特徴量に関連する視覚情報を検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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５２と、を有する。
Ｂモード画像データ生成部５１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７における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
特徴量画像データ生成部５２は、特徴量算出部４３が算出した特徴量に関連する視覚情報をＢモード画像データにおける画像の各画素に対して重畳することによって特徴量画像データを生成する。特徴量画像データ生成部５２は、例えば図４に示す１つの振幅データ群Ｆj（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）のデータ量に対応する画素領域には、その振幅データ群Ｆjから算出される周波数スペクトルの特徴量に対応する視覚情報が割り当てられる。特徴量画像データ生成部５２は、例えば上述した傾きａ、切片ｂ、ミッドバンドフィットｃのいずれか一つに視覚情報としての色相を対応付けることによって特徴量画像を生成する。なお、特徴量画像データ生成部５２が、傾きａ、切片ｂ、ミッドバンドフィットｃから選択される２つの特徴量の一方に色相を対応付けるとともに、他方に明暗を対応付けることによって特徴量画像データを生成するようにしてもよい。
特徴量に関連する視覚情報としては、例えば色相、彩度、明度、輝度値、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）などの所定の表色系を構成する色空間の変数を挙げることができる。この場合、特徴量画像データ生成部５２は、検体内の造影剤の有無に応じて特徴量ごとの視覚情報の割り当てを変更することによって表示態様としての画像の色味を変更する。
特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモード画像に対するゲインとは独立して、特徴量画像全体の輝度を調整する。また、特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモードに対するコントラストとは独立して、特徴量画像の輝度差を調整する。また、特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモード画像用の輝度情報テーブルと同一のテーブルを用いて画質を調整する。また、特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモードに対するガンマとは独立して、特徴量画像のガンマを調整する。これらの調整値は、超音波探触子２の種類に応じて設定することが可能である。
記憶部８は、演算部４が算出した周波数スペクトルの形状を比較する際の比較対象である基準スペクトルに関する情報を記憶する基準スペクトル情報記憶部８１と、造影剤の有無に応じて設定されるパラメータに関する情報を記憶するパラメータ情報記憶部８２と、を有する。
基準スペクトル情報記憶部８１は、判定部４４が造影剤の有無を判定する際に参照する基準スペクトルに関する情報を記憶する。この基準スペクトル情報は、基準スペクトルの算出結果、および基準スペクトルの形状等に関する情報を含む。基準スペクトルとして、例えば図７に示す周波数スペクトルＣ22を挙げることができる。
パラメータ情報記憶部８２は、造影剤がある場合に設定する各種処理のパラメータと、造影剤がない場合に設定する各種処理のパラメータとをそれぞれ記憶する。具体的なパラメータとして、例えばゲイン、コントラスト、ＳＴＣ補正、増幅補正、減衰補正等に関するパラメータを挙げることができる。
記憶部８は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報（図２に示す増幅率と受信深度との関係）、増幅補正処理に必要な情報（図３に示す増幅率と受信深度との関係）、減衰補正処理に必要な情報（式（１）参照）、周波数解析処理に必要な窓関数（Hamming、Hanning、Blackman等）の情報を記憶する。
また、記憶部８は、超音波観測装置１の作動方法を実行するための作動プログラムを記憶する。こ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。
以上の構成を有する記憶部８は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read Only Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて実現される。上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
制御部９は、判定部４４による造影剤の有無の判定結果に基づいてパラメータを設定するパラメータ設定部９１を有する。パラメータ設定部９１は、判定部４４の判定結果が直前の判定結果から変化した場合、パラメータの設定を変更する設定変更信号を送受信部３、演算部４および画像処理部５へ出力する。送受信部３、演算部４および画像処理部５は、パラメータ情報記憶部８２を参照することにより、設定変更されたパラメータを用いて各種処理を実行する。
制御部９は、演算および制御機能を有するＣＰＵ（Central Proccesing Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。制御部９は、記憶部８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８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、制御部９と演算部４を、共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。
図８は、以上の構成を有する超音波観測装置１が行う処理の概要を示すフローチャートである。まず、超音波観測装置１は、まず超音波探触子２によって新規の検体の測定を行う（ステップＳ１）。具体的には、超音波探触子２の超音波振動子２１は、電気的なパルス信号を超音波パルスへ変換し、検体へ順次送信する。超音波パルスは検体によってそれぞれ反射され、超音波エコーが生じる。超音波振動子２１は、超音波エコーを電気的なエコー信号に変換する。この際、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。それにより、後述する周波数スペクトルの近似処理において、精度のよい近似を行うことが可能となる。
超音波探触子２から電気的なエコー信号を受信した受信信号処理部３２は、エコー信号に対して所定の信号処理を行う（ステップＳ２）。受信信号処理部３２は、図２に示す増幅率と受信深度との関係に基づくエコー信号の増幅（ＳＴＣ補正）、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換、遅延加算等の信号処理を行う。この際、受信信号処理部３２におけるエコー信号の各種処理周波数帯域は、超音波振動子２１による超音波エコーのエコー信号への音響電気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。これも、後述する周波数スペクトルの近似処理において精度のよい近似を行うことを可能とするためである。
続いて、Ｂモード画像データ生成部５１は、受信信号処理部３２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Ｓ３）。この後、制御部９が、生成したＢモード画像データに対応するＢモード画像を表示部７に表示させる（ステップＳ４）。
ステップＳ４の後、制御部９は、入力部６が入力を受け付けた関心領域の設定信号に基づいて、特徴量画像で表示する関心領域を設定する（ステップＳ５）。関心領域としては、観察用の関心領域と、この関心領域内で計算を行う計算用の関心領域を設定可能である。これらの関心領域の境界は、例えば白色で表示される。また、計算用の関心領域は、例えば円形で表示される。また、計算対象とする関心領域を、入力部６からの入力に応じて、計算用の関心領域と観察用の関心領域全体との間で変更することが可能である。
この後、超音波観測装置１は、超音波信号における造影剤の有無を判定する（ステップＳ６）。図９は、超音波観測装置１が行う造影剤の有無を判定する処理の概要を示すフローチャートである。以下、図９を参照して造影剤の有無を判定する処理を説明する。
まず、増幅補正部４１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ように増幅補正を行う（ステップＳ２１）。ここで、増幅補正部４１は、例えば図３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。
この後、周波数解析部４２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Ｓ２２）。周波数解析処理の詳細については後述する。
続いて、減衰補正部４３１は、周波数解析部４２が算出した周波数スペクトルに対して減衰補正を行う（ステップＳ２３）。減衰補正部４３１は、上述した式（１）の減衰量Ａを強度Ｉに加える補正処理を全ての周波数ｆに対して行うことにより、新たな周波数スペクトルを得る。これにより、超音波の伝播に伴う減衰の寄与を削減した周波数スペクトル（例えば図６に示す周波数スペクトルＣ2）を得ることができる。
この後、判定部４４は、減衰補正後の周波数スペクトルの形状を基準スペクトル情報記憶部８１が記憶する基準スペクトルの形状と比較し、その形状の類似度に基づいて検体内の造影剤の有無を判定する（ステップＳ２４）。制御部９は、判定部４４の判定結果を記憶部８へ書き込んで記憶させる。記憶部８は、少なくとも判定部４４によって次の判定が行われるまで、判定結果を記憶する。ステップＳ２４の後、超音波観測装置１は、メインルーチンへ戻ってステップＳ７へ移行する。
ステップＳ７において、パラメータ設定部９１は、上述したステップＳ２４における最新の判定結果を、記憶部８が記憶する中で最新の判定結果（すなわち一つ前の判定結果）と比較する。判定部４４による判定結果が、一つ前の判定結果から変化した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部９１は、パラメータを変更する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ６の判定処理が初めての判定処理である場合、パラメータ設定部９１は、一つ前の判定結果を「造影剤なし」として比較する。
この後、超音波観測装置１は、変更後のパラメータを用いて受信信号の信号処理（ステップＳ９）、増幅補正（ステップＳ１０）、周波数解析（ステップＳ１１）、および周波数スペクトルの減衰補正（ステップＳ１２）の各処理を実行する。ステップＳ９〜Ｓ１２の処理は、パラメータの値を除いて、上述したステップＳ２、Ｓ２１〜Ｓ２３の処理に順次対応している。
続いて、近似部４３２は、減衰補正した周波数スペクトル（補正周波数スペクトル）を所定の周波数帯域で回帰分析することによって一次式で近似し、特徴量を算出する（ステップＳ１３）。算出対象の特徴量としては、例えば上述した傾きａ、切片ｂ、およびミッドバンドフィットｃを挙げることができる。
特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモード画像データ生成部５１が生成したＢモード画像データにおける各画素に対し、例えば特徴量に基づく視覚情報としての色相を重畳することによって特徴量画像データを生成する（ステップＳ１４）。
この後、表示部７は、制御部９の制御のもと、特徴量画像データ生成部５２が生成した特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示する（ステップＳ１５）。図１０および図１１は、検体の同じ部位に対して、造影剤の有無に応じて互いに異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部７における表示例を示す図である。図１０に示す特徴量画像１０１は、関心領域Ｒ1の内部に、特徴量に関連した視覚情報が付与されて表示される表示領域１０２、１０３を有する。この表示領域１０２、１０３は、計算対象の関心領域として設定された領域に相当している。図１１に示す特徴量画像１０４は、特徴量画像１０１の表示領域１０２、１０３にそれぞれ対応する表示領域１０５、１０６に付与された視覚情報が、図１０に示す特徴量画像１０１の表示領域１０２、１０３に付与された視覚情報とそれぞれ異なっている。換言すれば、図１０と図１１では、特徴量に対する視覚情報の割り当てが異なっている。図１０と図１１では、この視覚情報の違いを模様の違いで模式的に表現している。このような視覚情報は、色相でもよいし、彩度や明度でもよいし、これらの色空間の変数の適当な組み合わせでもよい。
なお、表示部７が特徴量画像を表示する際、この特徴量画像に対応するＢモード画像を並べて表示してもよい。
ステップＳ７において、判定部４４による判定結果が一つ前の判定結果から変化しない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、超音波観測装置１は、パラメータを変更することなく、ステップＳ１３の特徴量算出処理へ移行する。
図１２は、図８のステップＳ１１および図９のステップＳ２２における周波数解析処理の概要を示すフローチャートである。周波数解析処理では、周波数解析部４２が、エコー信号に基づいて生成されるデジタルＲＦ信号の周波数を、検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて解析することによって周波数スペクトルを算出する。以下、図１２を参照して、周波数解析処理を詳細に説明する。
まず、周波数解析部４２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４２は、ＦＦＴ演算用に取得する一連のデータ群（振幅データ群）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）。例えば、図４では、上述したように、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。
その後、周波数解析部４２は、データ位置Ｚ(k)が属する振幅データ群を取得し（ステップＳ３３）、取得した振幅データ群に対し、記憶部８が記憶する窓関数を作用させる（ステップＳ３４）。このように振幅データ群に対して窓関数を作用させることにより、振幅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４２は、データ位置Ｚ(k)の振幅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）。図４を参照した際に説明したように、振幅データ群は、２のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、振幅データ群のデータ数を２n（ｎは正の整数）とする。本実施の形態１では、データ位置Ｚ(k)は、できるだけＺ(k)が属する振幅データ群の中心になるよう設定される。具体的には、振幅データ群のデータ数は２nであるので、Ｚ(k)はその振幅データ群の中心に近い２n／２（＝２n-1）番目の位置に設定される。換言すると、振幅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４に示す場合、振幅データ群Ｆ2、Ｆ3はともに正常である。なお、図４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)の振幅データ群が正常である場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、周波数解析部４２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)の振幅データ群が正常でない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、周波数解析部４２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振幅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振幅データ群（例えば図４の振幅データ群Ｆ1、ＦK）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、振幅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４２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４２は、振幅データ群を用いてＦＦＴ演算を行うことにより、振幅の周波数分布であ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５に示すような周波数スペクトルＣ1を有する周波数スペクトルが得られる。
続いて、周波数解析部４２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８が予め記憶しているものとする。図４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５１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４２における演算量を削減したい場合には、ステップ幅Ｄとして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４２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４２はカウンタｋを１増加させる（ステップＳ４０）。これは、処理をとなりの音線へ移すことを意味する。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４２はステップＳ３３へ戻る。このようにして、周波数解析部４２は、音線ＳＲkに対して、［（Ｚ(k) max−Ｚ(k) 0＋１）／Ｄ＋１］個の振幅データ群に対する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４２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が最大値ｋmaxより大きい場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、周波数解析部４２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４２はステップＳ３２に戻る。
このようにして、周波数解析部４２は、関心領域内の（ｋmax−ｋ0＋１）本の音線の各々について複数回のＦＦＴ演算を行う。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、検体に対して設定される関心領域内の超音波の周波数を造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて解析することによって周波数スペクトルを算出し、この周波数スペクトルの特徴量を用いて特徴量画像データを生成するため、造影剤を使用する場合でも最適な特徴量画像を生成することができる。
また、本実施の形態１によれば、造影剤を含む既知の周波数スペクトルの情報を基準スペクトル情報として記憶しておき、周波数解析部が算出した周波数スペクトルと基準スペクトル情報とを用いて造影剤の有無を判定するため、造影剤の有無を正確に判定することができる。
（変形例）
図１３は、図１０に示す特徴量画像１０１と異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部７における別な表示例（第２例）を示す図である。図１３に示す特徴量画像１０７は、特徴量画像１０１と比較して、関心領域の境界の表示態様が異なる。具体的には、特徴量画像１０７の関心領域Ｒ2は、破線で表示されている。これにより、ユーザは、特徴量画像１０７が特徴量画像１０１と異なるパラメータを用いて生成されたことを認識することができる。
図１４は、図１０に示す特徴量画像１０１と異なるパラメータが設定された場合の特徴量画像の表示部７における別な表示例（第３例）を示す図である。図１４に示す特徴量画像１０８は、特徴量画像１０１と比較して、関心領域の境界の表示態様が異なる。具体的には、特徴量画像１０８の関心領域Ｒ3は、特徴量画像１０１の関心領域Ｒ1と異なる形状で表示されている。これにより、ユーザは、特徴量画像１０８が特徴量画像１０１と異なるパラメータを用いて生成されたことを認識することができる。
図１５は、造影剤がある場合の特徴量画像の表示部７における別な表示例を示す図である。同図に示す特徴量画像２０１は、関心領域Ｒ4内において、Ｂモード画像と特徴量画像を重畳して表示する重畳表示領域２０２と、Ｂモード画像のみを表示するＢモード表示領域２０３とを有する。なお、図１５では、重畳表示領域２０２を模式的に斜め縞で記載している。
特徴量画像データ生成部５２は、Ｂモード画像データにおける各画素の輝度値に応じて、特徴量に関連する視覚情報の合成の仕方を変化させる。例えば、特徴量画像データ生成部５２は、所定の閾値以上の輝度を有する高エコー領域（第１領域）をＢモード表示領域とする一方、閾値未満の輝度を有する低エコー領域（第２領域）を重畳表示領域として特徴量画像データを生成する。このような特徴量画像を表示することにより、造影剤が含まれる可能性が高い高エコー領域では、Ｂモード画像のみが表示されるため、造影剤の流れを見やすくすることができる。
なお、高エコー領域をＢモード表示領域、低エコー領域を重畳表示領域とする代わりに、高エコー領域を重畳表示領域、低エコー領域をＢモード表示領域としてもよい。また、輝度に応じてＢモードに対する特徴量の視覚情報の重畳の割合を変化させるようにしてもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、減衰補正前の周波数スペクトルの形状を減衰補正前の既知の周波数スペクトルである基準スペクトルの形状と比較することによって造影剤の有無を判定することを特徴とする。
本実施の形態２に係る超音波観測装置の構成は、実施の形態１で説明した超音波観測装置１の構成と同様である。ただし、記憶部８の基準スペクトル情報記憶部８１は、造影剤がある場合の減衰補正前の既知の周波数スペクトルに関する情報を基準スペクトル情報として記憶している。
図１６は、本実施の形態２に係る超音波観測装置１が行う処理の概要を示すフローチャートである。図１６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５１〜Ｓ５５の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ５の処理（図８を参照）に順次対応している。
ステップＳ５５の後、超音波観測装置１は、超音波信号における造影剤の有無を判定する（ステップＳ５６）。図１７は、超音波観測装置１が行う造影剤の有無を判定する処理の概要を示すフローチャートである。以下、図１７を参照して造影剤の有無を判定する処理を説明する。
まず、増幅補正部４１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ように増幅補正を行う（ステップＳ７１）。
この後、周波数解析部４２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Ｓ７２）。周波数解析処理の詳細は、実施の形態１で説明したものと同じである（図１２を参照）。
この後、判定部４４は、周波数スペクトルの形状と基準スペクトル情報記憶部８１が記憶する基準スペクトルの形状とを比較し、その形状の類似度に基づいて検体内の造影剤の有無を判定する（ステップＳ７３）。制御部９は、判定部４４の判定結果を記憶部８へ書き込んで記憶させる。ステップＳ７３の後、超音波観測装置１は、メインルーチンへ戻ってステップＳ５７へ移行する。
ステップＳ５７において、パラメータ設定部９１は、上述したステップＳ７３における最新の判定結果を、記憶部８が記憶する中で最新の判定結果（すなわち一つ前の判定結果）と比較する。判定部４４による判定結果が、一つ前の判定結果から変化した場合（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、パラメータ設定部９１は、パラメータを変更する（ステップＳ５８）。なお、ステップＳ５６の判定処理が初めての判定処理である場合、パラメータ設定部９１は、一つ前の判定結果を「造影剤なし」として比較する。
ステップＳ５８に続くステップＳ５９〜Ｓ６５の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ９〜Ｓ１５の処理に順次対応している。
ステップＳ５７において、判定部４４による判定結果が、一つ前の判定結果から変化しない場合（ステップＳ５７：Ｎｏ）、超音波観測装置１は、パラメータを変更することなく、ステップＳ６２の減衰補正処理へ移行する。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、造影剤を使用する場合でも最適な特徴量画像を生成することができる。
また、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、造影剤の有無を正確に判定することができる。
（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、造影剤の有無に応じて、周波数解析部４２が周波数解析を行う周波数帯域を変更するようにしてもよい。図１８は、記憶部８が記憶する造影剤の有無と周波数帯域の関係を示す図である。同図に示すテーブルＴｂでは、造影剤がない場合の周波数帯域ｆL〜ｆHと造影剤がある場合の周波数帯域ｆL’〜ｆH’とは一般に異なる。周波数解析部４２は、テーブルＴｂを参照して造影剤の有無に応じた周波数帯域で周波数解析を行う。
また、判定部４４が造影剤の有無を判定する代わりに、入力部６が検体への造影剤の投与を示す所定の情報の入力を受け付け、この情報の入力受付に応じてパラメータ設定部９１がパラメータを変更するようにしてもよい。この場合には、入力に応じて最適なパラメータで処理を実行し、適切な特徴量画像を表示することができる。
また、判定部４４が周波数スペクトルの特徴量と基準スペクトルの特徴量を比較することによって検体内の造影剤の有無を判定するようにしてもよい。この場合、基準スペクトル情報記憶部８１には、基準スペクトルの特徴量に関する情報も記憶される。
また、記憶部８が、受信信号処理部３２によって生成されたデジタルＲＦ信号をＲＡＷデータとして記憶することも可能である。この記憶処理は、入力部６が記憶指示信号の入力を受け付けた場合に実行するようにすればよい。この場合はさらに、入力部６が画像表示指示信号の入力を受け付けたとき、演算部４が記憶部８からＲＡＷデータを読み出して各種演算処理を実行し、画像処理部５がＢモード画像データや特徴量画像データを生成するようにすればよい。これにより、検体の測定が終了した後であっても測定時（リアルタイム時）と同様の画像を表示することができる。
このように、本発明は、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、様々な実施の形態等を含み得るものである。
１ 超音波観測装置
２ 超音波探触子
３ 送受信部
４ 演算部
５ 画像処理部
６ 入力部
７ 表示部
８ 記憶部
９ 制御部
２１ 超音波振動子
３１ 送信信号生成部
３２ 受信信号処理部
４１ 増幅補正部
４２ 周波数解析部
４３ 特徴量算出部
４４ 判定部
５１ Ｂモード画像データ生成部
５２ 特徴量画像データ生成部
８１ 基準スペクトル情報記憶部
８２ パラメータ情報記憶部
９１ パラメータ設定部
１０１、１０４、１０７、１０８、２０１ 特徴量画像
１０２、１０３、１０５、１０６ 表示領域
２０２ 重畳表示領域
２０３ Ｂモード表示領域
４３１ 減衰補正部
４３２ 近似部
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ11、Ｃ12、Ｃ21、Ｃ22 周波数スペクトル

Claims (11)

  1. 検体に対して送信した超音波が前記検体によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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の特徴量を算出する特徴量算出部と、
    前記特徴量算出部が算出した特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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と、
    を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記検体内に前記造影剤が存在する場合の既知の周波数スペクトルの情報を基準スペクトル情報として記憶する記憶部と、
    前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルと前記基準スペクトル情報とを用いて前記造影剤の有無を判定する判定部と、
    前記判定部の判定結果に応じて前記パラメータの設定を変更する制御部と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  3. 前記基準スペクトル情報は、前記既知の周波数スペクトルを周波数の関数として表示した場合の形状を含み、
    前記判定部は、前記既知の周波数スペクトルの形状と、前記周波数解析部が算出した周波数スペクトルを周波数の関数として表示した場合の形状とを比較することによって前記検体内の造影剤の有無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. 前記検体へ前記造影剤を投与したことを示す情報の入力を受け付ける入力部と、
    前記入力部が前記情報の入力を受け付けた場合、前記パラメータの設定を変更する制御部と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  5. 前記視覚情報は、色空間の変数であり、
    前記特徴量画像データ生成部は、前記検体内の造影剤の有無に応じて前記特徴量に対する前記視覚情報の割り当てを変更して前記特徴量画像データを生成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. 前記特徴量画像データ生成部は、前記エコー信号の振幅を輝度に変換して表示するＢモード画像データに前記視覚情報を重畳して特徴量画像データを生成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。
  7. 前記特徴量画像データ生成部は、前記Ｂモード画像データに前記視覚情報を重畳する際、閾値以上の輝度を有する第１領域および前記閾値未満の輝度を有する第２領域の一方に対してのみ重畳することを特徴とする請求項６に記載の超音波観測装置。
  8. 前記特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
  9. 前記制御部は、前記検体内の前記造影剤の有無に応じて、観測対象とする関心領域の表示態様を変更して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波観測装置。
  10. 検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波エコーを受信して電気的なエコー信号に変換する超音波観測装置の作動方法であって、
    周波数解析部が、前記エコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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ステップと、
    特徴量算出部が、前記周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
    特徴量画像データ生成部が、前記特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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。
  11. 検体に対して超音波を送信するとともに前記検体によって反射された超音波エコーを受信して電気的なエコー信号に変換する超音波観測装置に、
    周波数解析部が、前記エコー信号に基づいて生成される信号の周波数を、前記検体内の造影剤の有無に応じて異なるパラメータを用いて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ステップと、
    特徴量算出部が、前記周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
    特徴量画像データ生成部が、前記特徴量に関連する視覚情報を前記検体内の造影剤の有無に応じて異なる表示態様で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ステップと、
    を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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