WO2018116892A1

WO2018116892A1 - 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

Info

Publication number: WO2018116892A1
Application number: PCT/JP2017/044445
Authority: WO
Inventors: 知宏中辻
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-06-28
Also published as: US20190282210A1

Abstract

本発明にかかる超音波観測装置（１）は、超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定部（３６１）と、超音波信号に基づいて関心領域の特徴量を算出する特徴量算出部（３３３）と、特徴量算出部（３３３）が算出した特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出部（３３４）と、代表値算出部（３３４）が算出した各関心領域の代表値に基づいて閾値を設定する閾値設定部（３３５）と、閾値設定部（３３５）が設定した閾値に基づいて、表示装置（４）に表示させる特徴量の表示仕様を設定する表示仕様設定部（３３６）と、超音波画像とともに表示する特徴量を設定した表示仕様で配色し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（３４２）と、を備える。

Description

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

　本発明は、超音波を用いて観測対象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。

　観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得する。

　このうち、超音波を用いた被検体等の観測対象の組織性状を観測する技術として、受信した超音波信号の周波数スペクトルの特徴量を画像化する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、観測対象の組織性状を表す量として複数フレームのデータから各計測点の変位データを算出した後、この変位データから弾性率を特徴量として求めて、この特徴量に対応する視覚的な情報を付与した弾性画像を生成して表示する。医師等のユーザは、表示された弾性画像を見ることによって被検体の組織性状を診断する。

　例えば、特許文献１では、一つの関心領域が設定されており、この関心領域における観測対象の組織の硬さを画像化した弾性画像として、特徴量に応じて色を付与した画像を表示している。この弾性画像は、一般にエラストグラフィと呼ばれ、設定された領域における観測対象の硬さに関する情報（弾性率）を取得し、超音波画像上に特徴量に応じた色情報を重畳する。具体的に、特許文献１では、予め設定された上限値および下限値に基づいて、計測対象の計測点に階調化された色相コードを付与する。これにより、弾性率に応じて色相が変化する弾性画像を表示装置に表示することができる。

特許第５３０３１４７号公報

　しかしながら、特許文献１が開示する技術では、複数の関心領域が設定され、各関心領域間の組織性状、例えば、良性の組織および悪性の組織、を明確に区別して表示することについては考慮されていなかった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の関心領域における組織性状を明確に区別して表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、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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であって、前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定部と、前記超音波信号に基づいて前記関心領域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前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出部と、前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定部と、前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色し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と、を備え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、前記閾値は、前記特徴量画像データに対応する特徴量画像において配色される色相の境界を決定するための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、前記表示仕様設定部は、前記閾値を境界として色相が変化する表示仕様を設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、前記閾値設定部は、各関心領域の前記代表値を比較して、該比較の結果、代表値が最小の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて前記閾値を設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、前記閾値設定部は、各関心領域の前記代表値を比較して、該比較の結果、代表値が最大の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて前記閾値を設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、前記関心領域設定部は、二つの関心領域を設定し、前記閾値設定部は、各関心領域の前記代表値を比較して、代表値が小さい方の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて第１の閾値を設定し、各関心領域の前記代表値を比較して、代表値が大きい方の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて第２の閾値を設定し、前記表示仕様設定部は、前記第１の閾値以上の特徴量には第１の波長に対応する色相を配色し、前記第２の閾値以下の特徴量には前記第１の波長とは異なる第２の波長に対応する色相を配色し、前記第１の閾値および前記第２の閾値の範囲内の特徴量には前記第１および第２の波長とは異なる波長に対応する色相を配色する前記表示仕様を設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、前記閾値設定部は、前記特徴量の平均値、中央値、最頻値、標準偏差、最大値および最小値のうちのいずれか、またはこれらの群から選択される二以上の組み合わせに基づいて前記閾値を設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、前記代表値は、前記特徴量の平均値、中央値および最頻値のいずれか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、前記代表値算出部は、前記特徴量に対する該特徴量の頻度のヒストグラムを前記関心領域ごとに生成し、互いに異なる前記超音波画像における複数の関心領域であって、互いに対応付けられている関心領域の前記ヒストグラムを累積加算する累積部、をさらに備え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、前記表示仕様設定部が設定した前記表示仕様を記憶する表示仕様情報記憶部と、前記表示仕様情報記憶部に記憶されている前記表示仕様を指定する指示入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記表示仕様設定部は、前記入力部が受け付けた指示入力に応じて前記表示仕様を設定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、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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の作動方法であって、関心領域設定部が、前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定ステップと、特徴量算出部が、前記超音波信号に基づいて前記関心領域の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、代表値算出部が、前記特徴量算出部が算出した前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出ステップと、閾値設定部が、前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定ステップと、表示仕様設定部が、前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定ステップと、特徴量画像データ生成部が、前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色した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、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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の作動プログラムであって、関心領域設定部が、前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定手順と、特徴量算出部が、前記超音波信号に基づいて前記関心領域の特徴量を算出する特徴量算出手順と、代表値算出部が、前記特徴量算出部が算出した前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出手順と、閾値設定部が、前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定手順と、表示仕様設定部が、前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定手順と、特徴量画像データ生成部が、前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色した特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成手順と、を前記超音波観測装置に実行させることを特徴とする。

　本発明によれば、複数の関心領域における組織性状を明確に区別して表現することができるという効果を奏する。

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観測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信号増幅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により算出された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減衰補正部が補正した補正特徴量をパラメータとして有する直線を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。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の周波数解析部が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の表示装置における特徴量画像の表示例を模式的に示す図である。図１１は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。図１２は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波観測装置の表示装置における表示例を模式的に示す図である。図１３は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。図１４は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図１５は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。図１６は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図１７は、本発明の実施の形態５に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図１８は、本発明の実施の形態５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。

　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３を備えた超音波観測システム１の構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム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内視鏡２（超音波プローブ）と、超音波内視鏡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。

　超音波内視鏡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、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡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。

　超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や呼吸器、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。なお、超音波内視鏡２に限らず、撮像光学系および撮像素子を有しない超音波プローブであってもよい。

　超音波観測装置３は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、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、出力する送受信部３１と、送受信部３１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する信号処理部３２と、送受信部３１から受信したＲＦデータに対して所定の演算を施す演算部３３と、各種画像データを生成する画像処理部３４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３５と、超音波観測システム１全体を制御する制御部３６と、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する記憶部３７と、を備える。

　送受信部３１は、エコー信号を増幅する信号増幅部３１１を有する。信号増幅部３１１は、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity　Time　Control）補正を行う。図２は、信号増幅部３１１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ｚ_thより小さい場合、受信深度ｚの増加に伴ってβ_０からβ_th（＞β₀）へ線型に増加する。また、増幅率βは、受信深度ｚが閾値ｚ_th以上である場合、一定値β_thをとる。閾値ｚ_thの値は、観測対象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ｚ_th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。なお、図２に示す関係は、予め記憶部３７に記憶されている。

　送受信部３１は、信号増幅部３１１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ＲＦデータを生成し、信号処理部３２および演算部３３へ出力する。なお、超音波内視鏡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構成を有する場合、送受信部３１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。

　送受信部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。また、信号増幅部３１１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。これらにより、後述する周波数スペクトルの近似処理を実行する際、精度のよい近似を行うことが可能となる。

　送受信部３１は、制御部３６が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３６へ送信する機能も有する。

　信号処理部３２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖ_cで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部３２は、生成したＢモード用受信データを、画像処理部３４へ出力する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。

　演算部３３は、送受信部３１が生成したＲＦデータに対して受信深度ｚ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３３１と、増幅補正を行ったＲＦデータに高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast　Fourier　Transform）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３３２と、周波数解析部３３２により算出された周波数スペクトルをもとに、該周波数スペクトルの特徴量を算出する特徴量算出部３３３と、特徴量算出部３３３が算出した特徴量から、表示対象の特徴量の代表値を算出する代表値算出部３３４と、代表値算出部３３４が算出した代表値に基づいて、閾値を設定する閾値設定部３３５と、閾値設定部３３５が設定した閾値に基づいて、表示装置４に表示させる表示対象の特徴量の表示仕様を設定する表示仕様設定部３３６と、を有する。演算部３３は、ＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

　図３は、増幅補正部３３１が行う増幅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３に示すように、増幅補正部３３１が行う増幅補正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β_th－β₀をとり、受信深度ｚがゼロから閾値ｚ_thに達するまで線型に減少し、受信深度ｚが閾値ｚ_th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３３１がデジタルＲＦ信号を増幅補正することにより、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β_thの信号を出力することができる。なお、増幅補正部３３１が行う受信深度ｚと増幅率βの関係は、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輝度に変換して表示する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モード画像の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。なぜなら、一般に減衰量は周波数によって異なるが（後述する式（１）を参照）、ＳＴＣ補正の増幅率は距離だけに応じて変化し、周波数依存性がないためである。

　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３３１によって増幅率の補正を行う。

　周波数解析部３３２は、増幅補正部３３１が増幅補正した各音線のＲＦデータ（ラインデータ）を所定の時間間隔でサンプリングし、サンプルデータを生成する。周波数解析部３３２は、サンプルデータ群にＦＦＴ処理を施すことにより、ＲＦデータ上の複数の箇所（データ位置）における周波数スペクトルを算出する。ここでいう「周波数スペクトル」とは、サンプルデータ群にＦＦＴ処理を施す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。また、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。

　一般に、周波数スペクトルは、観測対象が生体組織である場合、超音波が走査された生体組織の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。ここでいう「生体組織の性状」とは、例えば悪性腫瘍（癌）、良性腫瘍、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、嚢胞、脈管などのことである。

　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。同図に示す音線ＳＲ_kにおいて、白または黒の長方形は、１つのサンプル点におけるデータを意味している。また、音線ＳＲ_kにおいて、右側に位置するデータほど、超音波振動子２１から音線ＳＲ_kに沿って計った場合の深い箇所からのサンプルデータである（図４の矢印を参照）。音線ＳＲ_kは、送受信部３１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ＳＲ_kの８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３３２による算出結果は複素数で得られ、記憶部３７に格納される。

　図４に示すデータ群Ｆ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）は、ＦＦＴ処理の対象となるサンプルデータ群である。一般に、ＦＦＴ処理を行うためには、サンプルデータ群が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、サンプルデータ群Ｆ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ－１）はデータ数が１６（＝２⁴）で正常なデータ群である一方、サンプルデータ群Ｆ_Kは、データ数が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ＦＦＴ処理を行う際には、不足分だけゼロデータを挿入することにより、正常なサンプルデータ群を生成する処理を行う。この点については、周波数解析部３３２の処理を説明する際に詳述する（図９を参照）。

　図５は、周波数解析部３３２により算出された周波数スペクトルの例を示す図である。図５では、横軸が周波数ｆである。また、図５では、縦軸が、強度Ｉ₀を基準強度Ｉ_c（定数）で除した量の常用対数（デシベル表現）Ｉ＝１０ｌｏｇ₁₀（Ｉ₀／Ｉ_c）である。図５に示す直線Ｌ₁₀については後述する。なお、本実施の形態において、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ｆ_Lおよび上限周波数ｆ_Hは、超音波振動子２１の周波数帯域、送受信部３１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る。以下、図５において、下限周波数ｆ_Lおよび上限周波数ｆ_Hによって定まる周波数帯域を「周波数帯域Ｆ」という。

　特徴量算出部３３３は、設定されている関心領域（以下、ＲＯＩ（Region　of　Interest）ということもある）内において、複数の周波数スペクトルの特徴量をそれぞれ算出する。本実施の形態１では、互いに異なる領域を有する二つの関心領域が設定されているものとして説明する。特徴量算出部３３３は、周波数スペクトルを直線で近似することによって減衰補正処理を行う前の周波数スペクトルの特徴量（以下、補正前特徴量という）を算出する近似部３３３ａと、近似部３３３ａが算出した補正前特徴量に対して減衰補正を行うことによって特徴量を算出する減衰補正部３３３ｂと、を有する。

　なお、特徴量算出部３３３が特徴量の算出に用いるデータは、平滑化フィルタ等の空間フィルタがかかっていてもよい。この際、空間フィルタ使用の有無を表示するようにしてもよい。例えば、空間フィルタを使用している場合には緑色で「ＯＮ」と表示し、空間フィルタを使用していない場合には白色で「ＯＦＦ」と表示する。「ＯＮ」または「ＯＦＦ」は、例えば減衰補正表示（減衰率などの情報を表示する領域）の直下に表示される。

　近似部３３３ａは、所定周波数帯域における周波数スペクトルの回帰分析を行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補正前特徴量を算出する。例えば、図５に示す周波数スペクトルＣ₁の場合、近似部３３３ａは、周波数帯域Ｆで回帰分析を行い周波数スペクトルＣ₁を一次式で近似することによって回帰直線Ｌ₁₀を得る。換言すると、近似部３３３ａは、回帰直線Ｌ₁₀の傾きａ₀、切片ｂ₀、および周波数帯域Ｆの中心周波数ｆ_M＝（ｆ_L＋ｆ_H）／２の回帰直線上の値であるミッドバンドフィット（Mid-band　fit）ｃ₀＝ａ₀ｆ_M＋ｂ₀を補正前特徴量として算出する。

　３つの補正前特徴量のうち、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、散乱体の数密度（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の差が大きいほど大きな値を有し、散乱体の数密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の強度を与える。このため、ミッドバンドフィットｃ₀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、特徴量算出部３３３は、回帰分析によって二次以上の多項式で周波数スペクトルを近似するようにしてもよい。

　減衰補正部３３３ｂ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、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。減衰量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、以下の式（１）で表現される。
　　Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ　　・・・（１）
ここで、比例定数αは減衰率と呼ばれる量である。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、観測対象が生体である場合、生体の部位に応じて定まる。減衰率αの単位は、例えばｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである。なお、本実施の形態において、減衰率αの値を入力部３５からの入力によって変更できる構成とすることも可能である。

　減衰補正部３３３ｂは、近似部３３３ａが抽出した補正前特徴量（傾きａ₀、切片ｂ₀、ミッドバンドフィットｃ₀）に対し、以下に示す式（２）～（４）にしたがって減衰補正を行うことにより、特徴量ａ、ｂ、ｃを算出する。
　　ａ＝ａ₀＋２αｚ　　・・・（２）
　　ｂ＝ｂ₀　　・・・（３）
　　ｃ＝ｃ₀＋Ａ（ｆ_M，ｚ）＝ｃ₀＋２αｚｆ_M（＝ａｆ_M＋ｂ）・・・（４）
式（２）、（４）からも明らかなように、減衰補正部３３３ｂ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６は、減衰補正部３３３ｂが算出した特徴量ａ、ｂ、ｃをパラメータとして有する直線を示す図である。直線Ｌ₁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Ｌ₁は、減衰補正前の直線Ｌ₁₀と比較して、傾きが大きく（ａ＞ａ₀）、かつ切片が同じ（ｂ＝ｂ₀）である。

　代表値算出部３３４は、特徴量算出部３３３が各サンプル点において算出した特徴量ａ、ｂ、ｃのうち、表示対象の特徴量の頻度を示すヒストグラムを生成し、該生成したヒストグラムから関心領域ごとに特徴量の代表値を算出する。本実施の形態１では、各ヒストグラムから各関心領域の特徴量ｃの平均値を算出し、これを代表値とする。

　閾値設定部３３５は、代表値算出部３３４が算出した各関心領域の代表値に基づいて、閾値を設定する。この閾値は、特徴量を示す値であって、特徴量画像に配色される色相の境界を決定するための値である。本実施の形態１において、閾値設定部３３５は、二つの代表値のうち小さい方の代表値を選択し、その関心領域における最大値を閾値に設定する。

　表示仕様設定部３３６は、閾値設定部３３５が設定した閾値に基づいて、表示装置４に表示させる表示対象の特徴量の表示仕様を設定する。具体的に、表示仕様設定部３３６は、本実施の形態１では、特徴量ｃの表示仕様である色相の配色を、閾値に基づいて設定する。

　図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置３の表示仕様設定部３３６が実行する処理を説明する図である。図７では、横軸が特徴量ｃである。また、図７では、縦軸が特徴量ｃの頻度である。図７は、特徴量ｃおよび頻度の分布を示すグラフとなっている。

　ここで、図７に示すように、生体組織の性状（以下、組織性状という）の種類によって、関心領域間の特徴量ｃの分布が異なる。例えば、特徴量ｃが、ある組織性状を示す場合はヒストグラムＨg１に分布され、それとは異なる組織性状はヒストグラムＨg２に分布される。この際、同じ配色で特徴量ｃを表現すると、二つの組織性状、例えば同じ組織の正常領域と異常領域との差が明確に表現されないおそれがある。

　本実施の形態１では、表示仕様設定部３３６が、設定された閾値に基づいて、表示対象の特徴量ｃの表示仕様を設定する。具体的には、まず、代表値算出部３３４が、関心領域ごとに特徴量のヒストグラムＨg１，Ｈg２を生成し、各関心領域の平均値Ｍ₁，Ｍ₂を求めて、この平均値Ｍ₁，Ｍ₂を各関心領域の代表値とする。その後、閾値設定部３３５が、平均値Ｍ₁，Ｍ₂のうち、小さい値の代表値（図７では、平均値Ｍ₁）を選択し、この平均値を有するヒストグラム（図７では、ヒストグラムＨg１）における最大値を閾値（図７では、閾値Ｔ₁）に設定する。表示仕様設定部３３６は、設定された閾値（閾値Ｔ₁）を境界として色相が変化するカラーバーＣＢ₁を表示仕様として設定する。図７では、閾値Ｔ₁を境界として特徴量が小さい側に赤色、特徴量が大きい側に青色が配色された表示仕様となっている。なお、図７に示すカラーバーＣＢ₁では、赤色の配色領域を白色で示し、青色の配色領域をハッチングにより示している。これにより、二つの関心領域にそれぞれ含まれ、互いに異なる組織性状（同一の組織の正常および異常を含む）を明確に区別して表示させることが可能となる。

　画像処理部３４は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像である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３４１と、減衰補正部３３３ｂが算出した特徴量を視覚情報と関連づけてＢモード画像とともに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３４２と、を有する。

　Ｂモード画像データ生成部３４１は、信号処理部３２から受信したＢモード用受信データに対してゲイン処理、コントラスト処理、γ補正処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置４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。

　Ｂモード画像データ生成部３４１は、信号処理部３２からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、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３４１は、生成したＢモード画像データを特徴量画像データ生成部３４２へ出力する。

　特徴量画像データ生成部３４２は、特徴量算出部３３３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３４２は、例えば図４に示す１つのサンプルデータ群Ｆ_j（ｊ＝１、２、・・・、Ｋ）のデータ量に対応する画素領域に対し、そのサンプルデータ群Ｆ_j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を割り当てる。特徴量画像データ生成部３４２は、例えば上述した傾き、切片、ミッドバンドフィット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。具体的に、特徴量画像データ生成部３４２は、特徴量ｃに視覚情報としての色相を対応付ける場合、表示仕様設定部３３６が設定した配色に基づいて視覚情報を割り当てる。特徴量に関連する視覚情報としては、色相のほか、例えば彩度、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。

　なお、特徴量画像データ生成部３４２がゲイン調整や、コントラスト処理を行う場合において、Ｂモード画像データ生成部３４１が行うゲイン調整とは独立して視覚情報（輝度値）を調整してもよいし、Ｂモード画像データのコントラストとは独立して輝度差を調整してもよい。超音波内視鏡２の機種ごとに、調整値を設定できるようにしてもよい。

　また、特徴量画像データ生成部３４２がγ補正を行う場合において、Ｂモード画像データ生成部３４１が行うγ補正の補正テーブルと同一の補正テーブルを用いてもよいし、異なる補正テーブルを用いてもよい。γ補正に係るγカーブの曲率や入力と出力の比率を、超音波内視鏡２の機種ごとに調整できるようにしてもよい。

　制御部３６は、演算および制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部３６は、記憶部３７が記憶、格納する情報を記憶部３７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を統括して制御する。なお、制御部３６を信号処理部３２および演算部３３と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。

　制御部３６は、入力部３５が受け付けた指示入力に応じて関心領域を設定する関心領域設定部３６１を有する。関心領域設定部３６１は、例えば、入力部３５を介して入力された設定入力（指示点）に基づいて、関心領域を設定する。関心領域設定部３６１は、予め設定された形状の枠を指示点の位置に基づいて配置するようにしてもよいし、複数の入力点の点群を繋いで枠を形成するようにしてもよい。また、キーボードを用いて関心領域の設定を行う場合、関心領域設定部３６１は、入力部３５が受け付けたキー操作、例えばＲキー、Ｔキーの操作（押下）により、円形（楕円を含む）をなす計測用の関心領域と、矩形や扇形をなす観察用の関心領域とを切り替え可能としてもよい。このほか、関心領域設定部３６１は、いずれかのキーに関心領域の消去を割り当て、当該キーの操作により、選択されている関心領域を削除するようにしてもよい。関心領域設定部３６１は、計測用の関心領域が設定された場合に、計測対象としている領域を白色で表示するように制御してもよい。また、関心領域設定部３６１は、超音波振動子２１の最も外縁側、例えば、コンベックス型の超音波振動子であれば、走査方向の両端側の音線に相当する画像領域に関心領域が設定されないように制御してもよい。

　記憶部３７は、減衰補正部３３３ｂが周波数スペクトルごとに算出した複数の特徴量や、画像処理部３４が生成した画像データを記憶する。また、記憶部３７は、代表値の算出設定や、閾値の設定条件、配色の設定条件を記憶する表示仕様情報記憶部３７１を有する。

　記憶部３７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）の情報等を記憶する。

　また、記憶部３７は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。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。なお、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。

　以上の構成を有する記憶部３７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。

　図８は、以上の構成を有する超音波観測装置３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３は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信する（ステップＳ１）。

　超音波振動子２１からエコー信号を受信した信号増幅部３１１は、そのエコー信号の増幅を行う（ステップＳ２）。ここで、信号増幅部３１１は、例えば図２に示す増幅率と受信深度との関係に基づいてエコー信号の増幅（ＳＴＣ補正）を行う。

　続いて、Ｂモード画像データ生成部３４１は、信号増幅部３１１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して、表示装置４へ出力する（ステップＳ３）。Ｂモード画像データを受信した表示装置４は、そのＢモード画像データに対応するＢモード画像を表示する（ステップＳ４）。

　その後、関心領域設定部３６１が、入力部３５を介して入力された設定に基づいて、関心領域の設定を行う（ステップＳ５：関心領域設定ステップ）。

　増幅補正部３３１は、送受信部３１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Ｓ６）。ここで、増幅補正部３３１は、例えば図３に示す増幅率と受信深度との関係が成立するように増幅補正を行う。

　この後、周波数解析部３３２は、ＦＦＴ演算による周波数解析を行うことによって全てのサンプルデータ群に対する周波数スペクトルを算出する（ステップＳ７：周波数解析ステップ）。図９は、ステップＳ７において周波数解析部３３２が実行する処理の概要を示すフローチャートである。以下、図９に示すフローチャートを参照して、周波数解析処理を詳細に説明する。

　まず、周波数解析部３３２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Ｓ２１）。

　続いて、周波数解析部３３２は、ＦＦＴ演算用に取得する一連のデータ群（サンプルデータ群）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Ｓ２２）。例えば、図４では、上述したように、音線ＳＲ_kの８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３３２は、サンプルデータ群を取得し（ステップＳ２３）、取得したサンプルデータ群に対し、記憶部３７が記憶する窓関数を作用させる（ステップＳ２４）。このようにサンプルデータ群に対して窓関数を作用させることにより、サンプル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３３２は、データ位置Ｚ^(k)のサンプル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Ｓ２５）。図４を参照した際に説明したように、サンプルデータ群は、２のべき乗のデータ数を有している必要がある。以下、正常なサンプルデータ群のデータ数を２ⁿ（ｎは正の整数）とする。本実施の形態では、データ位置Ｚ^(k)が、できるだけＺ^(k)が属するサンプルデータ群の中心になるよう設定される。具体的には、サンプルデータ群のデータ数は２ⁿであるので、Ｚ^(k)はそのサンプルデータ群の中心に近い２ⁿ／２（＝２^n-1）番目の位置に設定される。この場合、サンプルデータ群が正常であるとは、データ位置Ｚ^(k)の前方に２^n-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２^n-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、サンプルデータ群Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃、・・・、Ｆ_K-1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Ｓ２５における判定の結果、データ位置Ｚ^(k)のサンプルデータ群が正常である場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２は、後述するステップＳ２７へ移行する。

　ステップＳ２５における判定の結果、データ位置Ｚ^(k)のサンプルデータ群が正常でない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、周波数解析部３３２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サンプルデータ群を生成する（ステップＳ２６）。ステップＳ２５において正常でないと判定されたサンプルデータ群（例えば図４のサンプルデータ群Ｆ_K）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、サンプル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Ｓ２６の後、周波数解析部３３２は、後述するステップＳ２７へ移行する。

　ステップＳ２７において、周波数解析部３３２は、サンプルデータ群を用いて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Ｓ２７）。

　続いて、周波数解析部３３２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Ｓ２８）。ステップ幅Ｄは、記憶部３７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３４１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３３２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３３２は、データ位置Ｚ^(k)が音線ＳＲ_k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Ｓ２９）。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Ｓ２９：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２はカウンタｋを１増加させる（ステップＳ３０）。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Ｓ２９：Ｎｏ）、周波数解析部３３２はステップＳ２３へ戻る。このようにして、周波数解析部３３２は、音線ＳＲ_kに対して、［（Ｚ^(k) _max－Ｚ^(k) ₀＋１）／Ｄ＋１］個のサンプルデータ群に対する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Ｓ３０の後、周波数解析部３３２は、カウンタｋが最大値ｋ_maxより大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。カウンタｋが最大値ｋ_maxより大きい場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、周波数解析部３３２は一連の周波数解析処理を終了する。一方、カウンタｋが最大値ｋ_max以下である場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、周波数解析部３３２はステップＳ２２に戻る。この最大値ｋ_maxは、術者等のユーザが入力部３５を通じて任意に指示入力した値、もしくは、記憶部３７にあらかじめ設定された値とする。

　このようにして、周波数解析部３３２は、解析対象領域内の（ｋ_max－ｋ₀＋１）本の音線の各々について複数回のＦＦＴ演算を行う。ＦＦＴ演算の結果は、受信深度および受信方向とともに記憶部３７に格納される。

　なお、以上の説明では、周波数解析部３３２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ものとしたが、設定された関心領域内においてのみ周波数解析処理を行うようにすることも可能である。

　以上説明したステップＳ７の周波数解析処理に続いて、特徴量算出部３３３は、複数の周波数スペクトルの補正前特徴量をそれぞれ算出し、各周波数スペクトルの補正前特徴量に対して超音波の減衰の影響を排除する減衰補正を行うことによって各周波数スペクトルの補正特徴量を算出する（ステップＳ８～Ｓ９：特徴量算出ステップ）。

　ステップＳ７において、近似部３３３ａは、周波数解析部３３２が生成した複数の周波数スペクトルをそれぞれ回帰分析することにより、各周波数スペクトルに対応する補正前特徴量を算出する（ステップＳ８）。具体的には、近似部３３３ａは、各周波数スペクトルを回帰分析することによって一次式で近似し、補正前特徴量として傾きａ₀、切片ｂ₀、ミッドバンドフィットｃ₀を算出する。例えば、図５に示す直線Ｌ₁₀は、近似部３３３ａが周波数帯域Ｆの周波数スペクトルＣ₁に対し回帰分析によって近似した回帰直線である。

　続いて、減衰補正部３３３ｂは、近似部３３３ａが各周波数スペクトルに対して近似した補正前特徴量に対し、減衰率αを用いて減衰補正を行うことにより、補正特徴量を算出し、算出した補正特徴量を記憶部３７に格納する（ステップＳ９）。図６に示す直線Ｌ₁は、減衰補正部３３３ｂが減衰補正処理を行うことによって得られる直線の例である。

　ステップＳ９において、減衰補正部３３３ｂは、上述した式（２）、（４）における受信深度ｚに、超音波信号の音線のデータ配列を用いて得られるデータ位置Ｚ＝（ｆ_sp／２ｖ_s）Ｄｎを代入することによって算出する。ここで、ｆ_spはデータのサンプリング周波数、ｖ_sは音速、Ｄはステップ幅、ｎは処理対象のサンプル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である。例えば、データのサンプリング周波数ｆ_spを５０ＭＨｚとし、音速ｖ_sを１５３０ｍ／ｓｅｃとし、図４に示すデータ配列を採用してステップ幅Ｄを１５とすると、ｚ＝０．２２９５ｎ（ｍｍ）となる。

　その後、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成したＢモード画像データにおける各画素に対し、ステップＳ８で算出された特徴量のうち、表示対象の特徴量の表示仕様を設定する（ステップＳ１０～ステップＳ１２）。

　まず、ステップＳ１０において、代表値算出部３３４は、関心領域ごとに特徴量のヒストグラムを生成し、各関心領域の平均値を求めて、この平均値を各関心領域の代表値とする。例えば、図７の場合、代表値算出部３３４は、関心領域ごとに特徴量のヒストグラムＨg１，Ｈg２を生成し、各関心領域の平均値Ｍ₁，Ｍ₂を求めて、この平均値Ｍ₁，Ｍ₂を各関心領域の代表値とする（代表値算出ステップ）。

　ステップＳ１０に続くステップＳ１１において、閾値設定部３３５は、各関心領域の代表値のうち、小さい値の代表値を選択し、この平均値を有するヒストグラムにおける最大値を閾値に設定する。例えば、図７の場合、閾値設定部３３５は、平均値Ｍ₁，Ｍ₂のうち、小さい値の代表値（平均値Ｍ₁）を選択し、この平均値Ｍ₁を有するヒストグラムＨg１における最大値を閾値Ｔ₁に設定する（閾値設定ステップ）。

　ステップＳ１１に続くステップＳ１２において、表示仕様設定部３３６は、設定された閾値を境界として色相が変化する配色を表示仕様として設定する。例えば、図７の場合、表示仕様設定部３３６は、閾値Ｔ₁を境界として値の小さい側を赤色にし、値の大きい側を青色にする配色条件を設定する（表示仕様設定ステップ）。

　特徴量画像データ生成部３４２は、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成したＢモード画像データにおける各画素に対し、ステップＳ８で算出された特徴量に関連づけた視覚情報であって、ステップＳ１２で設定された配色条件にしたがって、視覚情報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Ｓ１３：特徴量画像データ生成ステップ）。

　この後、表示装置４は、制御部３６の制御のもと、特徴量画像データ生成部３４２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Ｓ１４）。図１０は、表示装置４における特徴量画像の表示例を模式的に示す図である。同図に示す特徴量画像２０１は、Ｂモード画像に特徴量に関する視覚情報が重畳された画像を表示する重畳画像表示部２０２と、観測対象の識別情報などを表示する情報表示部２０３とを有する。図１０では、特徴量画像２０１上において、二つの関心領域（関心領域Ｒ_A，Ｒ_B）が設定され、特徴量に応じた配色がなされている。

　なお、情報表示部２０３に、特徴量の情報、近似式の情報、ゲインやコントラスト等の画像情報等をさらに表示するようにしてもよい。また、特徴量画像に対応するＢモード画像を特徴量画像と並べて表示してもよい。

　また、特徴量画像において、例えば特徴量の算出ができずにノイズと判定した音点を灰色または黒色で表示するようにしてもよい。また、このノイズと判定した音点は、特徴量の平均や標準偏差を算出する場合に、算出対象から除外する。

　また、超音波画像を表示している際に、記憶部３７に記憶する旨の指示入力があった場合、信号処理が施されていない未加工のＲＡＷデータを記憶部３７に記憶するようにしてもよい。この際、図８に示すフローチャートでは、取得したエコー信号に基づいて周波数特徴量を算出して特徴量画像を生成するものとして説明したが、記憶部３７に記憶されているＲＡＷデータを用いて周波数特徴量や特徴量画像を生成するようにしてもよい。

　また、記憶部３７に記憶されているＲＦデータであって、ユーザによって選択されＲＦデータを読み出して、該ＲＦデータに基づいて生成されたＢモード画像および特徴量画像を生成、表示するようにしてもよい。この際、まず、Ｂモー画像データ生成部３４１が、読み出したＲＦデータ、またはこのＲＦデータに対応するＢモード画像生成用のＲＦデータをもとにＢモード画像データを生成し、表示装置４がＢモード画像を表示する。その後、関心領域の設定入力がなされた場合に、特徴量画像データ生成部３４２が、その関心領域について特徴量に関する視覚情報を生成して、この視覚情報をＢモード画像データに重畳した特徴量画像データを生成する。表示装置４は、生成された特徴量画像データに対応する特徴量画像を表示する。

　以上説明した本発明の実施の形態１によれば、ヒストグラムから設定される閾値によって、異なる二つの関心領域における特徴量の分布に対して、配色を変化させるようにしたので、複数の関心領域における組織性状を明確に区別して表現することができる。

　なお、上述した実施の形態１では、特徴量ｃを用いて代表値やヒストグラムを生成するものとして説明したが、表示対象の特徴量に応じて使用する特徴量は変わる。例えば、上述した特徴量ａまたは特徴量ｂを用いる場合があれば、特徴量として算出された音速や硬度を用いる場合もある。また、代表値算出部３３４は、複数の特徴量を加算した値の頻度、例えば特徴量ａと特徴量ｃとの和の頻度に基づいてヒストグラムを生成してもよい。また、特徴量は、上述した周波数特徴量である特徴量ａ、ｂ、ｃのほか、硬さや音速等であってもよい。

　また、上述した実施の形態１では、代表値算出部３３４が、選択されたヒストグラムの平均値を代表値とするものとして説明したが、これに限らない。例えば、中央値や、最頻値を代表値としてもよい。

　また、上述した実施の形態１では、閾値設定部３３５が、選択されたヒストグラムの最大値を閾値とするものとして説明したが、これに限らない。例えば、平均値や、中央値、最頻値、標準偏差、最小値のうちのいずれか、またはこれらのうちのいずれか二つ以上を組み合わせた値、例えば、平均値に標準偏差を加算した値を閾値としてもよい。

　また、上述した実施の形態１では、閾値設定部３３５が、値の小さい方の代表値に対応するヒストグラムを用いて閾値を設定するものとして説明したが、値の大きい方の代表値に対応するヒストグラムを用いて閾値を設定してもよい。この場合、閾値設定部３３５は、例えば、選択したヒストグラムの最小値を閾値に設定したり、平均値から標準偏差を減算した値を閾値に設定したりする。

　また、上述した実施の形態１では、特徴量の算出に伴って、代表値を算出し、閾値を設定して表示仕様を設定するものとして説明したが、これに限らない。例えば、表示仕様情報記憶部３７１に、過去に設定した配色条件を記憶しておき、上述した代表値の算出等を行わずに、表示仕様設定部３３６が、ユーザからの入力に応じて、選択された配色条件を表示仕様情報記憶部３７１から読み出して設定するようにしてもよい。

　また、上述した実施の形態１では、設定された二つの関心領域について代表値を算出し、閾値を設定して表示仕様を設定するものとして説明したが、関心領域は二つに限らず、三つ以上設定してもよい。例えば関心領域が三つ設定された場合、代表値算出部３３４が各関心領域の代表値を算出し、閾値設定部３３５が代表値をもとに閾値を設定して、表示仕様設定部３３６が表示仕様の設定を行う。この際、閾値設定部３３５は、例えば、三つの代表値のうち、最大の代表値以外の二つの代表値に対応する二つの関心領域の各最大値を閾値に設定する。表示仕様設定部３３６は、設定された二つの閾値を境界として分割される特徴量の範囲について、互いに異なる色相を割り当てることによって、表示仕様の設定を行う。

　また、上述した実施の形態１では、代表値算出部３３４が、ヒストグラムを生成するとともに、代表値を算出するものとして説明したが、代表値が平均値であり、閾値が最大値である場合等、偏差等を用いない場合は、ヒストグラムを生成しなくてもよい。

　また、上述した実施の形態１では、図８に示すフローチャートのように、ライブ表示するＢモード画像および特徴量画像を生成するものとして説明したが、フリーズ指示の入力によって、Ｂモード画像および特徴量画像をフリーズ表示する場合もある。この際、ライブ表示とフリーズ表示との切り替えに応じて、算出対象の特徴量を変更する、例えば特徴量ａから特徴量ｃに変更するよう設定してもよい。

　また、上述した実施の形態１において、関心領域の設定位置や領域が確定した後に、生成したヒストグラムを特徴量画像とともに表示するようにしてもよいし、関心領域の設定を確定する前に、計算した結果として特徴量画像（視覚情報）を表示するようにしてもよい。

（実施の形態１の変形例１）
　図１１は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。本変形例１では、閾値設定部３３５が、平均値に、標準偏差の２倍の数値を加えた値を閾値とする。具体的に、閾値設定部３３５は、まず、値が小さいと判定したヒストグラムＨg１について、ヒストグラムの標準偏差を求める。その後、閾値設定部３３５は、ヒストグラムＨg１の平均値をＭ₁₁、標準偏差をσ、閾値をＴ₁₁とすると、Ｔ₁₁＝Ｍ₁₁＋２σにより閾値Ｔ₁₁を算出する。表示仕様設定部３３６は、設定された閾値を境界として色相が変化するカラーバーＣＢ₂を設定する。なお、図１１に示すカラーバーＣＢ₂では、赤色の配色領域を白色で示し、青色の配色領域をハッチングにより示している。

（実施の形態１の変形例２）
　図１２は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波観測装置の表示装置における表示例を模式的に示す図である。図１２に示すように、図１０に示した特徴量画像において、ヒストグラムや、各関心領域（ＲＯＩ　Ａ，ＲＯＩ　Ｂ）に関する情報（図１２では、平均値、中央値、最大値、最小値および標準偏差）を表示するようにしてもよい。上述した情報は、各関心領域内の値を用いて生成されたヒストグラムから求まる値である。図１２に示す情報を表示することによって、ユーザは、各値を参照して、代表値や閾値の設定を行うことが可能である。なお、上述した表示例は一例であり、平均値、中央値、最大値、最小値および標準偏差のうちのいずれか一つ以上を表示するように設定するものであってもよい。

　また、上述した変形例２において、ヒストグラムのスケール（目盛り）を自動で設定するようにしてもよいし、予め設定された固定値（間隔）としてもよいし、自動設定または固定値設定のいずれかを設定可能としてもよい。

（実施の形態２）
　図１３は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の表示仕様設定部が実行する処理を説明する図である。上述した実施の形態１では、閾値設定部３３５が、一つの閾値を設定するものとして説明したが、本実施の形態２では、各ヒストグラムの特徴量に基づいて、二つの閾値を設定する。超音波観測システムの構成は、上述した超音波観測システム１の構成と同じものとして説明する。

　閾値設定部３３５は、代表値算出部３３４が算出した各関心領域の代表値に基づいて、二つの閾値を設定する。本実施の形態２において、閾値設定部３３５は、二つの代表値の大小関係を判断し、判断結果に応じた二つの閾値を設定する。閾値設定部３３５は、平均値Ｍ₁，Ｍ₂のうち、小さい値であると判断した代表値を有するヒストグラム（図１３では、ヒストグラムＨg１）について、例えば当該ヒストグラムＨg１の最大値を第１の閾値（図１３では、閾値Ｔ₁）に設定する。また、閾値設定部３３５は、平均値Ｍ₁，Ｍ₂のうち、大きい値であると判断した代表値を有するヒストグラム（図１３では、ヒストグラムＨg２）について、例えば当該ヒストグラムＨg２の最小値を第２の閾値（図１３では、閾値Ｔ₂）に設定する。

　表示仕様設定部３３６は、閾値設定部３３５が設定した第１および第２の閾値に基づいて、表示装置４に表示させる表示対象の特徴量の表示仕様を設定する。具体的に、表示仕様設定部３３６は、特徴量ｃの表示仕様について、第１の閾値以上では青色にし、第２の閾値以下では赤色にし、第１の閾値と第２の閾値との間では、段階的に色相が変化するカラーバーＣＢ₃を設定する。第１の閾値と第２の閾値との間では、光の波長が異なる色（色相）が連続的（多段階的を含む）に並べられている。具体的には、左から、可視光線の波長が長い順に、赤、橙、黄、緑、青（藍）となっている。例えば、最も長い波長が、第１の閾値以上の色の波長と同じであって７５０ｎｍであり、最も短い波長が、第２の閾値以上の色の波長と同じであって５００（４４５）ｎｍである。なお、図１３に示すカラーバーＣＢ₃では、赤色の配色領域を白色で示し、色に対応する光の波長が短いほど濃くなる（塗り潰し面積が大きい）ハッチングにしている。本実施の形態２では、第１の閾値と第２の閾値との間において、連続的に色相が変化する表示仕様が設定されるものとして説明するが、第１の閾値以上の第１の色相と、第２の閾値以下の第２の色相とは異なる色相で表示されればよく、第１の閾値と第２の閾値との間がこれらの色相と異なる単一の色相に配色されるものであってもよい。ここでいう「異なる色相」とは、第１および第２の色相に対応する波長とは異なる波長に対応する色相のことを指す。

　本実施の形態２では、表示仕様設定部３３６が、設定された第１および第２の閾値に基づいて、表示対象の特徴量の表示仕様を設定する。表示仕様設定部３３６は、設定された第１および第２の閾値（閾値Ｔ₁，Ｔ₂）を境界として色相が変化する配色を表示仕様として設定する。図１３では、閾値Ｔ₁を境界として特徴量が大きい側に青色、閾値Ｔ₂を境界として特徴量が小さい側に赤色が配色され、閾値Ｔ₁，Ｔ₂の間（ヒストグラムＨg１，Ｈg２が重複する領域）は、段階的に色相が変化する表示仕様となっている。これにより、二つの関心領域にそれぞれ含まれ、互いに異なる組織性状（同一の組織の正常および異常を含む）を明確に区別することができるとともに、例えば組織性状の遷移部分を識別することが可能となる。

（実施の形態３）
　図１４は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置３Ａを備えた超音波観測システム１Ａの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１Ａは、上述した実施の形態１に係る超音波観測システム１の超音波観測装置３に代えて、超音波観測装置３Ａを備える。本実施の形態３では、各関心領域のヒストグラムに重複している領域が存在するか否かを判定し、この判定結果に基づいて閾値の設定を行う。超音波観測装置３Ａにおける演算部３３Ａは、上述した演算部３３の構成に加えて、判定部３３７を有する。その他の構成は、実施の形態１，２に係る超音波観測システム１の構成と同様である。

　図１５は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置３Ａの表示仕様設定部３３６が実行する処理を説明する図である。代表値算出部３３４は、上述した実施の形態１，２と同様に、設定された二つの関心領域について、ヒストグラムＨg３，Ｈg４を生成する。

　判定部３３７は、代表値算出部３３４が生成した各関心領域のヒストグラムＨg１，Ｈg２に重複領域が存在しているか否かを判定する。判定部３３７は、例えば、ヒストグラムＨg３，Ｈg４の最大値および最小値を求めて、一方の最大値と他方の最小値とを比較することによってヒストグラムの重複の有無を判定する。

　閾値設定部３３５は、判定部３３７が、ヒストグラムに重複領域が存在すると判定した場合、上述した実施の形態２と同様にして、二つの閾値を設定する（図１３参照）。これに対し、閾値設定部３３５は、判定部３３７が、ヒストグラムに重複領域が存在しない、二つのヒストグラムＨg３，Ｈg４が互いに独立していると判定した場合、上述した実施の形態１と同様にして、一つの閾値を設定する（図１５参照）。図１５に示す場合、閾値設定部３３５は、二つの代表値のうち小さい方の代表値を選択し、その関心領域における最大値を閾値（閾値Ｔ₁₂）に設定する。

　表示仕様設定部３３６は、閾値設定部３３５が設定した一つの閾値、または二つの閾値（第１および第２の閾値）に基づいて、表示装置４に表示させる表示対象の特徴量の表示仕様を設定する。表示仕様設定部３３６は、設定された閾値が一つであれば、閾値Ｔ₁₂を境界として色相が変化するカラーバーＣＢ₄を設定する。具体的に、カラーバーＣＢ₄は、閾値Ｔ₁₂を境界として、特徴量が小さい側が赤色に設定され、大きい側が青色に設定されている。なお、図１５に示すカラーバーＣＢ₄では、赤色の配色領域を白色で示し、青色の配色領域をハッチングにより示している。これに対し、表示仕様設定部３３６は、設定された閾値が二つであれば、実施の形態２と同様にして、第１の閾値以下では赤色にし、第２の閾値以上では青色にし、第１と第２の閾値の間では、段階的に色相が変化するカラーバーＣＢ₃を設定する。

　本実施の形態３によれば、ヒストグラムの重複の有無によって配色条件（カラーバー）の設定を変えるようにしたので、特徴量の分布に応じて配色される超音波画像によって、異なる関心領域における異なる組織の特徴量を区別することができるとともに、例えば組織性状の遷移部分が存在する場合でも識別可能な配色とすることができる。

（実施の形態４）
　図１６は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置３Ｂを備えた超音波観測システム１Ｂの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１Ｂは、上述した実施の形態１に係る超音波観測システム１の超音波観測装置３に代えて、超音波観測装置３Ｂを備える。本実施の形態４では、順次取得される超音波信号に応じて生成されるヒストグラムを累積し、累積後のヒストグラムを用いて代表値を算出し、閾値および表示仕様の設定を行う。超音波観測装置３Ｂにおける演算部３３Ｂは、上述した演算部３３の構成に加えて、累積部３３８を有する。その他の構成は、実施の形態１，２に係る超音波観測システム１の構成と同様である。

　代表値算出部３３４は、上述した実施の形態１，２と同様に、設定された二つの関心領域について、ヒストグラムＨg３，Ｈg４を生成する。代表値算出部３３４は、生成したヒストグラムを、表示仕様情報記憶部３７１に順次記憶させる。

　累積部３３８は、表示仕様情報記憶部３７１に記憶されている同一設定箇所の関心領域のヒストグラムを加算して、累積ヒストグラムを生成する。累積部３３８は、新たなヒストグラムが表示仕様情報記憶部３７１に記憶されると、当該ヒストグラムを累積ヒストグラムに加算する。

　代表値算出部３３４は、累積部３３８から累積ヒストグラムを取得して、この累積ヒストグラムから関心領域ごとに特徴量の代表値を算出する。その後の閾値設定処理および表示仕様設定処理は、上述した実施の形態１～３のいずれかと同様にして行われる。

　本実施の形態４によれば、累積部３３８が、表示仕様情報記憶部３７１に蓄積されるヒストグラムを累積して累積ヒストグラムを生成し、表示仕様設定部３３６が、この累積ヒストグラムに基づいて表示仕様の設定を行うようにしたので、ヒストグラムを正規分布に近づけることが可能である。ヒストグラムが正規分布に近づくと、算出される代表値や、設定される閾値を一層信頼性の高いものとすることができ、その結果、表示する特徴量画像上の配色の信頼性を高くして、ユーザに精度の高い診断を行わせることが可能となる。

（実施の形態５）
　図１７は、本発明の実施の形態５に係る超音波観測装置３Ｃを備えた超音波観測システム１Ｃの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１Ｃは、上述した実施の形態１に係る超音波観測システム１の超音波観測装置３に代えて、超音波観測装置３Ｃを備える。本実施の形態５では、最適な減衰率の設定を行う。超音波観測装置３Ｃにおける演算部３３Ｃは、上述した演算部３３の特徴量算出部３３３に代えて、特徴量算出部３３３Ａを有する。特徴量算出部３３３Ａは、上述した近似部３３３ａおよび減衰補正部３３３ｂに加え、最適減衰率設定部３３３ｃを有する。その他の構成は、実施の形態１，２に係る超音波観測システム１の構成と同様である。

　最適減衰率設定部３３３ｃは、減衰補正部３３３ｂがすべての周波数スペクトルに対して算出した特徴量の統計的なばらつきに基づいて複数の減衰率候補値の中から最適な減衰率を設定する。

　最適減衰率設定部３３３ｃは、減衰補正部３３３ｂがすべての周波数スペクトルに対して減衰率候補値ごとに算出した補正特徴量の統計的なばらつきが最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。本実施の形態では、統計的なばらつきを示す量として分散を適用する。この場合、最適減衰率設定部３３３ｃは、分散が最小となる減衰率候補値を最適な減衰率として設定する。上述した３つの特徴量ａ、ｂ、ｃのうち独立なのは２つである。加えて、特徴量ｂは減衰率に依存しない。したがって、特徴量ａ、ｃに対して最適な減衰率を設定する場合、最適減衰率設定部３３３ｃは、特徴量ａおよびｃのいずれか一方の分散を算出すればよい。

　ただし、最適減衰率設定部３３３ｃが最適な減衰率を設定する際に用いる特徴量は、特徴量画像データ生成部３４２が特徴量画像データを生成する際に用いる特徴量と同じ種類であることが好ましい。すなわち、特徴量画像データ生成部３４２が特徴量として傾きを用いて特徴量画像データを生成する場合は特徴量ａの分散を適用し、特徴量画像データ生成部３４２が特徴量としてミッドバンドフィットを用いて特徴量画像データを生成する場合は特徴量ｃの分散を適用するのがより好ましい。これは、減衰量Ａ（ｆ，ｚ）を与える式（１）があくまで理想的なものに過ぎず、現実には以下の式（６）の方が適切であることによる。
　　Ａ（ｆ，ｚ）＝２αｚｆ＋２α₁ｚ　　・・・（６）
式（６）の右辺第２項のα₁は、超音波の受信深度ｚに比例して信号強度が変化する大きさを表す係数であり、観測対象の組織が不均一であることや、ビーム合成時のチャンネル数の変更などに起因して発生する信号強度の変化を表す係数である。式（６）の右辺第２項が存在するため、特徴量としてミッドバンドフィットを用いて特徴量画像データを生成する場合は、特徴量ｃの分散を用いて最適な減衰率を設定した方が正確に減衰を補正することができる（式（４）を参照）。一方、周波数ｆに比例する係数である傾きを用いて特徴量画像データを生成する場合は、特徴量ａの分散を用いて最適な減衰率を設定した方が、右辺第２項の影響を排除して正確に減衰を補正することができる。例えば、減衰率αの単位がｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚである場合、係数α₁の単位はｄＢ／ｃｍである。

　ここで、統計的なばらつきに基づいて最適な減衰率を設定することができる理由を説明する。観測対象に最適な減衰率を適用した場合、観測対象と超音波振動子２１との距離に関わらず、特徴量は観測対象に固有の値へ収束し、統計的なばらつきが小さくなると考えられる。その一方で、観測対象に適合しない減衰率候補値を最適な減衰率とした場合、減衰補正が過剰であるかまたは不足するため、超音波振動子２１との距離に応じて特徴量にずれが生じ、特徴量の統計的なばらつきが大きくなると考えられる。したがって、統計的なばらつきが最も小さい減衰率候補値が、観察対象にとって最適な減衰率であるといえる。

　図１８は、超音波観測装置３Ｃが行う処理の概要を示すフローチャートである。超音波観測装置３Ｃは、図８に示すフローチャートのステップＳ１～Ｓ８と同様にして、補正前特徴量を算出する（ステップＳ３１～Ｓ３８）。

　この後、最適減衰率設定部３３３ｃは、後述する減衰補正を行う際に適用する減衰率候補値αの値を所定の初期値α₀に設定する（ステップＳ３９）。この初期値α₀の値は、予め記憶部３７が記憶しておき、最適減衰率設定部３３３ｃが記憶部３７を参照するようにすればよい。

　続いて、減衰補正部３３３ｂは、近似部３３３ａが各周波数スペクトルに対して近似した補正前特徴量に対し、減衰率候補値をαとして減衰補正を行うことにより、補正特徴量を算出し、減衰率候補値αとともに表示仕様情報記憶部３７１に格納する（ステップＳ４０）。例えば、図６に示す直線Ｌ₁は、減衰補正部３３３ｂが減衰補正処理を行うことによって得られる直線の例である。

　ステップＳ４０において、減衰補正部３３３ｂは、上述した式（２）、（４）における受信深度ｚに、超音波信号の音線のデータ配列を用いて得られるデータ位置Ｚ＝（ｆ_sp／２ｖ_s）Ｄｎを代入することによって算出する。

　最適減衰率設定部３３３ｃは、減衰補正部３３３ｂが各周波数スペクトルに対して減衰補正することによって得られた複数の特徴量のうち代表となる特徴量の分散を算出し、減衰率候補値αと対応づけて記憶部３７へ格納する（ステップＳ４１）。特徴量が傾きａ、ミッドバンドフィットｃである場合、最適減衰率設定部３３３ｃは、例えば、補正特徴量ｃの分散を算出する。ステップＳ４１において、最適減衰率設定部３３３ｃは、特徴量画像データ生成部３４２が、傾きを用いて特徴量画像データを生成する場合は特徴量ａの分散を適用し、ミッドバンドフィットを用いて特徴量画像データを生成する場合は特徴量ｃの分散を適用するのが好ましい。

　この後、最適減衰率設定部３３３ｃは、減衰率候補値αの値をΔαだけ増加させ（ステップＳ４２）、増加後の減衰率候補値αと所定の最大値α_maxとの大小を比較する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３における比較の結果、減衰率候補値αが最大値α_maxより大きい場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３ＣはステップＳ４４へ移行する。一方、ステップＳ４３における比較の結果、減衰率候補値αが最大値α_max以下である場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、超音波観測装置３ＣはステップＳ４０へ戻る。このようにして、最適減衰率設定部３３３ｃは、予め設定された範囲における減衰率候補値から、最適な減衰率を設定する。

　ステップＳ４４において、最適減衰率設定部３３３ｃは、表示仕様情報記憶部３７１が記憶する減衰率候補値ごとの分散を参照し、分散が最小である減衰率候補値を最適な減衰率として設定する（ステップＳ４４）。

　なお、最適減衰率設定部３３３ｃが最適な減衰率を設定する前に、近似部３３３ａが回帰分析を行うことによって減衰率候補値αにおける分散Ｓ（α）の値を補間する曲線を算出し、その後、この曲線に対し、０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）≦α≦１．０（ｄＢ／ｃｍ／ＭＨｚ）における最小値Ｓ（α）’_minを算出し、そのときの減衰率候補値の値α’を最適な減衰率として設定するものであってもよい。

　その後、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成したＢモード画像データにおける各画素に対し、ステップＳ４４で設定された最適な減衰率に対応する特徴量の表示仕様を設定する（ステップＳ４５～ステップＳ４７：表示仕様設定ステップ）。ステップＳ４５～ステップＳ４７は、上述したステップＳ１０～ステップＳ１２と同様である。

　特徴量画像データ生成部３４２は、Ｂモード画像データ生成部３４１が生成したＢモード画像データにおける各画素に対し、ステップＳ４７で設定された表示仕様に基づく視覚情報（例えば色相）を、ステップＳ４４で設定された最適な減衰率に基づく補正特徴量に関連づけて重畳するとともに、最適な減衰率の情報を加えることによって特徴量画像データを生成する（ステップＳ４８：特徴量画像データ生成ステップ）。

　この後、表示装置４は、制御部３６の制御のもと、特徴量画像データ生成部３４２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Ｓ４９）。この際、最適な減衰率として設定された減衰率や、該減衰率で減衰された特徴量を表示するようにしてもよい。

　本実施の形態５によれば、超音波が観測対象を伝播する際の互いに異なる減衰特性を与える複数の減衰率候補値の中から観測対象に最適な減衰率を設定し、該最適な減衰率を用いて減衰補正を行うことによって複数の周波数スペクトルの各々の特徴量を算出するため、観測対象に適合した超音波の減衰特性を簡易な計算によって求めることができるとともに、その減衰特性を利用した観測を行うことができる。

　また、本実施の形態５によれば、各周波数スペクトルを減衰補正した特徴量の統計的なばらつきに基づいて最適な減衰率を設定するため、複数の減衰モデルとフィッティングを行う従来技術と比較して、計算量を削減することができる。

　なお、本実施の形態５では、例えば、最適減衰率設定部３３３ｃは、超音波画像の全てのフレームで最適な減衰率に相当する最適減衰率相当値をそれぞれ算出し、最新のフレームにおける最適減衰率相当値を含む所定数の最適減衰率相当値の平均値、中央値または最頻値を最適な減衰率として設定してもよい。この場合には、各フレームで最適な減衰率を設定する場合と比較して、最適な減衰率の変化が少なくなってその値を安定させることができる。

　また、本実施の形態５では、最適減衰率設定部３３３ｃは、超音波画像の所定のフレーム間隔で最適な減衰率を設定するようにしてもよい。これにより、計算量を大幅に削減することができる。この場合には、次に最適な減衰率を設定するまでの間、最後に設定した最適な減衰率の値を使用すればよい。

　また、本実施の形態５では、統計的なばらつきを算出する対象領域を音線ごととしてもよいし、受信深度が所定値以上の領域としてもよい。これらの領域の設定を入力部３５が受け付け可能な構成としてもよい。

　また、本実施の形態５では、最適減衰率設定部３３３ｃが、設定された関心領域内とその関心領域外とで個別に最適な減衰率を設定するようにしてもよい。

　また、本実施の形態５では、入力部３５が減衰率候補値の初期値α₀の設定変更の入力を受け付け可能な構成としてもよい。

　また、本実施の形態５では、統計的なばらつきを与える量として、例えば標準偏差、母集団における特徴量の最大値と最小値の差、特徴量の分布の半値幅のいずれかを適用することも可能である。なお、統計的なばらつきを与える量として分散の逆数を適用する場合も考えられるが、この場合には、その値が最大となる減衰率候補値が最適な減衰率となることはいうまでもない。

　また、本実施の形態５では、最適減衰率設定部３３３ｃが、複数種類の補正特徴量の統計的なばらつきをそれぞれ算出し、統計的なばらつきが最小である場合の減衰率候補値を最適な減衰率として設定することも可能である。

　また、本実施の形態５では、減衰補正部３３３ｂが複数の減衰率候補値を用いて周波数スペクトルを減衰補正した後、近似部３３３ａが減衰補正後の各周波数スペクトルに対して回帰分析を行うことによって特徴量を算出するようにしてもよい。

　また、本実施の形態５では、設定されている関心領域によらず、任意の形状、例えば入力部３５を介してユーザが入力した指示点によりなる形状において、特徴量の算出を行うようにしてもよい。

　また、本実施の形態５では、フレームごとに最適な減衰率を設定するものとして説明したが、複数フレームで平均化して得られた減衰率候補値を減衰補正に用いるようにしてもよい。さらに、平均化して得られた減衰率候補値に重み付けを行ってもよい。この際のフレーム数の設定、および重み付けの係数は、Ｂモード画像のフレーム相関を用いて設定してもよいし、このフレーム相関とは独立して設定してもよい。例えば、平均化に用いるフレーム数は、５フレームに設定される。

　また、本実施の形態５において、最適減衰率を設定し、設定された減衰率を用いて減衰補正を行う最適減衰率設定モードと、予め設定された減衰率を用いて減衰補正を行う固定値減衰モードとを切り替え可能としてもよい。また、上記の設定モードのいずれかに固定する固定モードと、観察中に上記の設定モードのいずれかに設定可能な可変モードとを切り替え可能としてもよい。特徴量算出部３３３Ａは、設定されたモードに応じて減衰補正を行う。例えば、固定値減衰モードにより得られた特徴量による特徴量画像が表示されている際に、最適減衰率設定モードに切り替えられると、特徴量算出部３３３Ａが、当該エコー信号に基づく特徴量画像について、最適減衰率を設定して減衰補正を行った特徴量を再計算し、特徴量画像データ生成部３４２が、この特徴量を用いた特徴量画像を生成する。この際、最適減衰率設定モードが設定されているか否かを表示するようにしてもよい。例えば、最適減衰率設定モードに設定されている場合には緑色で「ＯＮ」と表示し、最適減衰率設定モードに設定されていない場合には白色で「ＯＦＦ」と表示する。また、算出する特徴量に応じて色を変えて表示してもよい。例えば、特徴量ｂを算出している場合には灰色で表示する。「ＯＮ」または「ＯＦＦ」は、例えば減衰補正表示（減衰率などの情報を表示する領域）の直下に表示される。

　また、本実施の形態５において、８ｂｉｔ量子化を行ってデータ量を小さくして最適な減衰率の探索を行ってもよいし、８ｂｉｔ量子化を行わずに最適な減衰率の探索を行ってもよい。

　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。上述した実施の形態２～５においても、実施の形態１と同様に二つの関心領域の特徴量に基づいて表示仕様を設定することを前提に説明したが、これに限らず、三つの関心領域の特徴量に基づいて表示仕様を設定するものであってもよい。

　上述した実施の形態１～５において、例えば図１０では関心領域が矩形をなすものを例に説明したが、このほか、超音波振動子２１がコンベックス型である場合には扇形なすものが挙げられ、超音波振動子２１がラジアル型である場合には円環状をなすものが挙げられる。

　また、上述した実施の形態１～５では、設定された関心領域について、特徴量を算出して視覚情報を付与するものとして説明したが、画像全体について、特徴量を算出して視覚情報を付与してもよい。

　カラーバーを固定する場合、例えば、記憶部３７に記憶したカラーバーを用いる場合に、特徴量画像のゲイン値に応じて色相の閾値、例えば、カラーバーの下限値を変更するようにしてもよい。また、特徴量画像のコントラスト値に応じて色相の幅を変更するようにしてもよい。上述した色相の閾値および幅は、超音波内視鏡２の種別、および特徴量ごとに基準値が設定され、特徴量ごとに予め作成されているテーブルを参照して変更される。

　また、カラーバーを固定する場合、表示対象の特徴量が取り得る値の範囲の色相の変化を表示する全体俯瞰カラーバーと、表示されている特徴量の最大値から最小値までの範囲を拡大した拡大カラーバーとを表示するようにしてもよい。なお、拡大カラーバーの最大値および最小値をユーザが設定可能にしてもよい。また、全体俯瞰カラーバーおよび拡大カラーバーに加えて、モノクロのカラーバーを表示するようにしてもよい。また、全体俯瞰カラーバーの最大値および最小値をゲイン値とは独立してユーザが設定可能にしてもよいし、予め設定されて、最大値および最小値や、色相の変化態様が異なる複数のカラーバーのなかから使用するカラーバーをユーザが設定可能としてもよい。さらに、超音波画像のノイズカットレベルをユーザが設定可能としてもよい。

　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、様々な実施の形態を含みうるものである。

　以上のように、本発明にかかる超音波観測装置、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は、複数の関心領域における組織性状を明確に区別して表現するのに有用である。

　１，１Ａ～１Ｃ　超音波観測システム
　２　超音波内視鏡
　３，３Ａ～３Ｃ　超音波観測装置
　４　表示装置
　２１　超音波振動子
　３１　送受信部
　３２　信号処理部
　３３，３３Ａ～３３Ｃ　演算部
　３４　画像処理部
　３５　入力部
　３６　制御部
　３７　記憶部
　２０１　特徴量画像
　２０２　重畳画像表示部
　２０３　情報表示部
　３３１　増幅補正部
　３３２　周波数解析部
　３３３，３３３Ａ　特徴量算出部
　３３３ａ　近似部
　３３３ｂ　減衰補正部
　３３３ｃ　最適減衰率設定部
　３３４　代表値算出部
　３３５　閾値設定部
　３３６　表示仕様設定部
　３３７　判定部
　３３８　累積部
　３４１　Ｂモード画像データ生成部
　３４２　特徴量画像データ生成部
　３６１　関心領域設定部
　３７１　表示仕様情報記憶部
　Ｃ₁　周波数スペクトル

Claims

　観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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であって、
　前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定部と、
　前記超音波信号に基づいて前記関心領域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前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出部と、
　前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定部と、
　前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定部と、
　前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色し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と、
　を備えることを特徴とする超音波観測装置。
　前記閾値は、前記特徴量画像データに対応する特徴量画像において配色される色相の境界を決定するための値である
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記表示仕様設定部は、前記閾値を境界として色相が変化する表示仕様を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記閾値設定部は、各関心領域の前記代表値を比較して、該比較の結果、代表値が最小の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて前記閾値を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記閾値設定部は、各関心領域の前記代表値を比較して、該比較の結果、代表値が最大の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて前記閾値を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記関心領域設定部は、二つの関心領域を設定し、
　前記閾値設定部は、
　各関心領域の前記代表値を比較して、代表値が小さい方の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて第１の閾値を設定し、
　各関心領域の前記代表値を比較して、代表値が大きい方の代表値に対応する関心領域の特徴量に基づいて第２の閾値を設定し、
　前記表示仕様設定部は、前記第１の閾値以上の特徴量には第１の波長に対応する色相を配色し、前記第２の閾値以下の特徴量には前記第１の波長とは異なる第２の波長に対応する色相を配色し、前記第１の閾値および前記第２の閾値の範囲内の特徴量には前記第１および第２の波長とは異なる波長に対応する色相を配色する前記表示仕様を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記閾値設定部は、前記特徴量の平均値、中央値、最頻値、標準偏差、最大値および最小値のうちのいずれか、またはこれらの群から選択される二以上の組み合わせに基づいて前記閾値を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記代表値は、前記特徴量の平均値、中央値および最頻値のいずれかである
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記代表値算出部は、前記特徴量に対する該特徴量の頻度のヒストグラムを前記関心領域ごとに生成し、
　互いに異なる前記超音波画像における複数の関心領域であって、互いに対応付けられている関心領域の前記ヒストグラムを累積加算する累積部、
　をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　前記表示仕様設定部が設定した前記表示仕様を記憶する表示仕様情報記憶部と、
　前記表示仕様情報記憶部に記憶されている前記表示仕様を指定する指示入力を受け付ける入力部と、
　をさらに備え、
　前記表示仕様設定部は、前記入力部が受け付けた指示入力に応じて前記表示仕様を設定する
　ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
　観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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の作動方法であって、
　関心領域設定部が、前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定ステップと、
　特徴量算出部が、前記超音波信号に基づいて前記関心領域の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
　代表値算出部が、前記特徴量算出部が算出した前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出ステップと、
　閾値設定部が、前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定ステップと、
　表示仕様設定部が、前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定ステップと、
　特徴量画像データ生成部が、前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色した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、
　を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
　観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブ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の作動プログラムであって、
　関心領域設定部が、前記超音波画像上において少なくとも二つの関心領域を設定する関心領域設定手順と、
　特徴量算出部が、前記超音波信号に基づいて前記関心領域の特徴量を算出する特徴量算出手順と、
　代表値算出部が、前記特徴量算出部が算出した前記特徴量に基づいて、各関心領域の代表値を算出する代表値算出手順と、
　閾値設定部が、前記代表値算出部が算出した各関心領域の代表値の少なくとも一つを用いて閾値を設定する閾値設定手順と、
　表示仕様設定部が、前記閾値設定部が設定した閾値に基づいて、表示装置に表示させる特徴量の配色を表示仕様として設定する表示仕様設定手順と、
　特徴量画像データ生成部が、前記超音波画像とともに表示する前記特徴量を前記表示仕様設定部が設定した表示仕様で配色した特徴量画像データを生成する特徴量画像データ生成手順と、
　を前記超音波観測装置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。