WO2020175107A1 - 超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、およびプログラム - Google Patents

超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、およびプログラム Download PDF

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time
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ultrasonic
observation
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津島　峰生
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Clinical applications

Definitions

  • Ultrasonic signal processing device Ultrasonic diagnostic device, ultrasonic signal processing method, and program
  • the present disclosure relates to an ultrasonic signal processing method for an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to analysis of shear wave propagation in a tissue using shear waves and measurement of mechanical properties of the tissue.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves to the inside of a subject from a plurality of transducers that make up an ultrasonic probe, and receives ultrasonic reflected waves (echoes) generated by the difference in acoustic impedance of the tissues of the subject. Then, it is a medical inspection apparatus that generates and displays an ultrasonic tomographic image showing the structure of the internal tissue of the subject based on the obtained electric signal.
  • Shear Wave Speed Measurement (hereinafter referred to as “Shear Wave Speed Measurement”) is used for the inspection. Since the mechanical properties of tumors found in organs and body tissues can be measured non-invasively and easily, it is necessary to examine the hardness of the tumor in the screening test for cancer and the liver in the test for liver disease. It is expected to be used for the evaluation of fibrosis.
  • a region of interest (R ⁇ ⁇ : Region of In terest) in the subject is defined, and ultrasonic waves are focused from a plurality of transducers to a specific site in the subject.
  • a push wave focused ultrasonic wave or ARFI: Acoustic Radiati on Force Impu lse
  • transmit ultrasonic wave for detection (hereinafter referred to as "detection wave") and receive reflected wave.
  • detection wave ultrasonic wave for detection
  • the velocity of the shear wave generated by the acoustic radiation pressure of the push wave is measured.
  • the mechanical properties of the tissue such as elasticity and viscosity can be estimated based on the shear wave velocity measurement.
  • Patent Document 1 US Patent Application Publication No. 20000/8/0 2 4 9 4 08
  • Patent Document 2 Special Table 2 0 1 4-5 0 3 5 6 5 Publication
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and in shear wave velocity measurement, detection accuracy of the time at which the displacement peaks regardless of the 3/1 ⁇ 1 ratio of the displacement time series data. To improve the reliability of shear wave velocity measurement.
  • An ultrasonic signal processing device includes a push wave transmitting unit configured to transmit a push wave for generating displacement in a subject to an ultrasonic probe, ⁇ 02020/175107 3 ⁇ (: 171?2020/004884
  • a detection wave transmitting unit that transmits a detection wave passing through a region of interest showing the measurement target range in the subject to the ultrasonic probe; and the detection wave using the ultrasonic probe.
  • a detection wave receiving unit that receives the ultrasonic waves reflected from the region of interest and converts it into a received signal, and a rectifying unit that performs phasing addition at each of a plurality of positions in the region of interest to generate an acoustic line signal.
  • a phase adder, a displacement detector that detects a displacement at the observation point based on acoustic line signals corresponding to each of the plurality of observation points in the region of interest, and a displacement time of each observation point.
  • a propagation state estimation unit that estimates the propagation state of the shear wave based on the change
  • the propagation state estimation unit is a time series data of the displacement of the observation point, and a reference time series in which the time when the displacement is maximum is known.
  • the time at which the displacement at the observation point becomes maximum is estimated by the correlation processing with the data, and the earlier the displacement observation time based on the transmission time of the push wave pulse, the shorter the time width of the reference time series data.
  • the feature is that the gate width is reduced.
  • the gate width By not making the value too small, it is possible to detect the peak of the displacement while preventing the false detection of the peak and the undetectability.
  • the gate width in the correlation processing is set to be small at the time when the observation time is small, that is, when the shear wave displacement is large. To do.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing an outline of a 33 sequence including shear wave velocity measurement in an ultrasonic diagnostic apparatus 100 according to an embodiment. ⁇ 02020/175107 4 ⁇ (: 171?2020/004884
  • FIG. 2 A functional block diagram of an ultrasonic diagnostic system 100 including an ultrasonic diagnostic apparatus 100.
  • FIG. 3 (3) is a schematic diagram showing the position of the transmission focal point of the push wave generated by the push wave pulse generation unit 10 4.
  • (I) is the detection wave generated by the detection wave pulse generation unit 105. It is a schematic diagram which shows the structural outline of a wave pulse.
  • FIG. 4 (3) is a functional block diagram showing the configuration of the transmission beamformer unit 106, and (13) is a functional block diagram showing the configuration of the reception beamformer unit 108.
  • FIG. 5 A schematic diagram showing the outline of push waves.
  • FIG. 6 ( 3 ) is a schematic diagram showing an outline of detection wave transmission, and ( ⁇ ) is a schematic diagram showing an outline of reflection wave reception.
  • Fig. 7 is a schematic diagram showing an outline of a method of calculating a propagation path of ultrasonic waves in the delay processing unit 108 1.
  • Fig. 8 is a functional block diagram showing a configuration of a displacement detection unit 109, a propagation information analysis unit 110, and a mechanical characteristic calculation unit 1 11.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the outline of the steps of the integrated 33 sequence in the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
  • FIG. 11] (a) to ( ⁇ ) are schematic diagrams showing how shear waves are generated by push-wave pulses.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the operation of displacement detection and shear wave propagation analysis.
  • FIG. 13 is a flow chart showing the operation of shear wave propagation information analysis in the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of the relationship between the observation time and the gate width.
  • FIG. 15] (3) to (D) are schematic diagrams showing an outline of peak time detection by correlation processing.
  • FIG. 16 ( 3 ) and ( ⁇ ) are schematic diagrams showing an example of a time series change of displacement. ⁇ 02020/175107 5 ((171?2020/004884
  • FIG. 17 ( 3 ) and ( ⁇ ) are schematic views showing an example of a time series change of displacement.
  • FIG. 18] (a) to ( ⁇ ) are tables showing the gate width, the peak time detected, and the variation in the time difference between peak times.
  • the inventor conducted various studies in shear wave velocity measurement in order to improve the detection accuracy at the time when the displacement peaks.
  • displacement in the subject is detected by repeatedly transmitting and receiving the detection wave after transmitting the push wave, and the shear wave is detected based on the change over time. Estimate the position of the wavefront of. Then, the moving speed of the wavefront is calculated as the moving speed of the shear wave.
  • peak time we set multiple observation points inside the subject and set the time (hereinafter called “peak time”) when the displacement amount became maximum (peak) at each observation point. A common method is to detect and assume that the observation point has passed the wavefront of the shear wave at the peak time.
  • a method for detecting the peak time for example, as described in Patent Document 1, a method for detecting the time at which the value of the displacement becomes maximum with respect to the change of the displacement in time series (the quoting method) can be cited.
  • the displacement is regarded as a function of time, and the time at which the displacement value is the largest is found. For example, at a position close to the position where the push pulse applies, the shear wave has almost no deterioration, and therefore has a sharp peak when the displacement is regarded as a function of time.
  • the shear wave velocity is fast, so even if the location is far from the location where the push pulse is applied, there is a sharp peak when the displacement is regarded as a function of time. Therefore, in such an environment, the peak time of the displacement can be detected with high accuracy by the polite method.
  • the detection error of the displacement which is the noise component
  • the detection error of the displacement depends on the quality of the acoustic line signal, and not on the magnitude of the displacement, which is the signal component.Therefore, when the absolute amount of displacement decreases, the 3/1 ⁇ 1 ratio Will fall.
  • the displacement due to the shear wave is smaller as the push pulse is transmitted from the transmission time, the displacement of such a time may be erroneously recognized as a displacement peak, or the peak of noise may be misrecognized. It is difficult to stably detect peaks, such as when a peak buried in sound cannot be detected. That is, if the peak time exists at a time distant from the push pulse transmission time, the Ding-tai method may not be able to stably detect the peak time.
  • a correlation processing method can be considered.
  • the correlation processing method is a method of obtaining the time difference between the reference reference series data and the target series data, and correlates the time in the series data with which the reference series data has a high degree of coincidence. It is a method of finding by calculating the value. Therefore, for example, even when the displacement peak is blunt, it is possible to eliminate the influence of noise and perform stable peak detection by performing correlation processing using the blunt peak as reference series data. Becomes
  • the gate width is the data length of the reference series data used for correlation calculation.
  • the number of calculations is almost proportional to the gate width, so if the gate width is too wide, the calculation load increases.
  • the reference series data may include time series changes of displacements other than peaks, and the peak detection accuracy may be reduced due to unnecessary influence of the reference series data.
  • the gate width is very narrow, the absolute value of the series data has a stronger effect on the correlation value than the degree of coincidence with the reference series data, so that the characteristics are substantially the same as those of the manual method.
  • it has the drawbacks of the cutting method.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an SWS sequence including shear wave velocity measurement in the ultrasonic diagnostic apparatus 100. As shown in the center frame of Fig. 1, the processing of the ultrasonic diagnostic equipment 100 is "reference detection wave pulse transmission/reception".
  • the reference detection wave pulse pwp0 is transmitted to the ultrasonic probe to detect a plurality of transducers in the range corresponding to the region of interest r ⁇ i in the subject.
  • an acoustic ray signal that serves as a reference for the initial position of the tissue is generated.
  • a push wave pulse PPP is transmitted to the ultrasonic probe, and the push wave PP in which the ultrasonic waves are focused on a specific part of the subject is transmitted to a plurality of transducers. It is transmitted to excite a shear wave in the subject tissue.
  • the detection wave pulse pwp I is transmitted to the ultrasonic probe, and the detection wave pw I and the reflection wave ec are transmitted to the plurality of transducers.
  • the shear wave propagating state is measured by performing the rotation.
  • mechanical property calculation first, the tissue displacement distribution P t 1 associated with the shear wave propagation is calculated in time series, and then the mechanical distribution of the tissue is calculated from the time series change of the displacement distribution pt 1.
  • Shear wave propagation analysis is performed to calculate the propagation velocity of shear waves that express the characteristics, and finally, mechanical properties are imaged and displayed as an image.
  • SW S sequence The above-mentioned series of steps associated with one shear wave excitation based on push wave p p transmission is called “SW S sequence” (SW S: Shear Wave Speed).
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the ultrasonic diagnostic system 100 according to the embodiment.
  • the ultrasonic diagnostic system 1100 has multiple transducers (transducer arrays) 1 0 1 3 that transmit ultrasonic waves to the subject and receive the reflected waves.
  • Ultrasonic probes 1 0 1 (hereinafter referred to as “probe 1 0 1 ”) arranged in line, and let the probe 1 0 1 transmit and receive ultrasonic waves, based on the output signal from the probe 1 0 1.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 for generating a signal, an operation input unit 102 for receiving an operation input from an inspector, and a display unit 113 for displaying an ultrasonic image on the screen.
  • the probe 101, the operation input section 102, and the display section 113 are configured to be connectable to the ultrasonic diagnostic apparatus 100, respectively.
  • the probe 10 1 has, for example, a transducer array (1 0 1 3) composed of a plurality of transducers 1 0 1 3 arranged in a one-dimensional direction (hereinafter, referred to as “transducer array direction”).
  • the probe 101 converts a pulse-shaped electric signal (hereinafter referred to as a “transmission signal”) supplied from a transmission beamformer unit 106, which will be described later, into a pulse-shaped ultrasonic wave.
  • the probe 10 1 is composed of multiple ultrasonic waves emitted from multiple oscillators with the outer surface of the probe 10 1 on the transducer side applied to the skin surface of the subject, etc., via an ultrasonic wave jar.
  • the ultrasonic beam is transmitted toward the measurement target.
  • the probe 101 receives a plurality of reflected detection waves (hereinafter referred to as “reflected waves”) from the subject, and the plurality of transducers 101 3 converts these reflected waves into electric signals.
  • the operation input unit 1002 receives various operation inputs such as various setting operations to the ultrasonic diagnostic apparatus 100 from an inspector and outputs them to the control unit 115 of the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
  • the operation input unit 102 is, for example, a touch pad integrated with the display unit 1 13. ⁇ 02020/175107 9 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 can be performed by performing a touch operation or a drag operation on the operation keys displayed on the display unit 113. Can be operated by this touch panel.
  • the operation input unit 102 may be, for example, a keyboard having keys for various operations, an operation panel having buttons for various operations, a mouse having a lever or the like, or the like.
  • the display unit 1 13 is a display device for so-called image display, and displays the image output from the display control unit 1 1 2 described later on the screen.
  • the display unit 113 a liquid crystal display, an organic display!
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 selects each of the plurality of transducers 10 1 3 of the probe 1 0 1 for use in transmission or reception, and selects the selected transducer.
  • the multiplexer unit 107 that secures the input and output to the transmission beamformer unit 106 that controls the timing of high voltage application to each transducer 1 0 1 3 of the probe 1 0 1 to transmit ultrasonic waves.
  • a reception beam former unit 108 for generating an acoustic line signal by receiving beam forming based on the reflected wave received by the probe 10 1.
  • a region of interest "O" representing a measurement target range in the subject is set as a region of interest setting unit which sets a plurality of transducers 1 0 1 3 as a reference. 10 3
  • Push wave pulse generator that sends push wave pulses to multiple oscillators 1 0 1 3
  • Detection wave pulse generator that sends detection wave pulse I multiple times following push wave pulse 1 0 4 Having 5.
  • a displacement detection unit 109 for detecting the displacement of the tissue in the region of interest " ⁇ ⁇ from the acoustic line signal, propagation information analysis of shear waves is performed from the detected displacement of the tissue, and Propagation information analysis unit that calculates the wavefront arrival time of shear waves at each observation point 1 1 0, Region of interest "Propagation velocity of shear waves at each observation point in ⁇ , And/or has a mechanical property calculation unit 1 1 1 for calculating mechanical properties.
  • the data storage unit 1 1 4 that stores the displacement amount data output by 09, the wavefront arrival time data output by the propagation information analysis unit 1 1 0, and the mechanical property data output by the mechanical property calculation unit 1 1 1.
  • a display control unit 1 12 for forming a display image and displaying it on the display unit 1 13 is further provided, and a control unit 1 15 for controlling each component is provided.
  • the multiplexer unit 107, the transmission beamformer unit 106, the reception beamformer unit 08, the push wave pulse generation unit 104, the detection wave pulse generation unit 105, the region of interest setting unit 103, the displacement The detection unit 109, the propagation information analysis unit 110, the mechanical characteristic calculation unit 11 11, and the control unit 115 constitute an ultrasonic signal processing circuit 150.
  • the push wave pulse generation unit 104 and the transmission beamformer unit 06 are the push wave transmission unit 1041
  • the detection wave pulse generation unit 105 and the transmission beamformer unit 06 are the detection wave transmission unit 105. Configure 1 respectively.
  • Each element that constitutes the ultrasonic signal processing circuit 150 for example, the displacement detection unit 1 09, the propagation information analysis unit 1 1 0, and the mechanical characteristic calculation unit 1 1 1 are respectively, for example, F PGA (Field It is realized by hardware circuits such as Programmable Gate Array) and AS IC (Application Specific Integrated Circuit). Alternatively, it may be configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphic Processing Unit), a memory, and software for operating the processor. The configuration used is called G PGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Unit). These components can be a single circuit component or an assembly of multiple circuit components. Further, a plurality of constituent elements can be combined into one circuit component, or a plurality of circuit components can be assembled.
  • F PGA Field It is realized by hardware circuits such as Programmable Gate Array
  • AS IC Application Specific Integrated Circuit
  • G PGPU General-Purpose computing on Graphics Processing Unit
  • the data storage unit 114 is a computer-readable recording medium, and for example, a hard disk, a semiconductor memory, a flexible disk, M ⁇ , DVD, BD or the like can be used.
  • the data storage unit 1 1 1 4 It may be a storage device externally connected to the ultrasonic diagnostic apparatus 100 such as (Network Attached Storage).
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is not limited to the ultrasonic diagnostic apparatus having the configuration shown in FIG.
  • the multiplexer unit 107 is not necessary, and a configuration in which the probe beam 10 1 includes the transmission beam former unit 10 6 and the reception beam former unit 10 8 or a part thereof Good.
  • the operator displays it on the display unit 1 1 3.
  • the measurement target range within the subject is specified and input to the operation input unit 102.
  • the ROI setting unit 103 sets the information specified by the operator from the operation input unit 102 as an input, and outputs it to the control unit 115.
  • the ROI setting unit 103 sets the ROI i indicating the measurement target range in the subject to the transducer array (1 0 1 a) consisting of a plurality of oscillators 1 0 1 a in the probe 1 0 1. You may set based on the position of a).
  • the region of interest rO i may be all or a part of the detection wave irradiation region AX including the transducer array (1 0 1 a) composed of a plurality of transducers 10 1 a.
  • the push wave pulse generation unit 104 acquires information indicating the ROI from the control unit 15 and sets a specific point near or inside the ROI. Then, by transmitting the push wave pulse ppp from the transmission beamformer unit 106 to the plurality of transducers 101a, a plurality of transducers 101a can be set to a specific point (hereinafter referred to as "transmission focus FP").
  • the push wave p P focused by the ultrasonic beam is transmitted to a specific site in the subject corresponding to (1). This excites a shear wave at a specific site in the subject.
  • the number of specific points is 1 here. ⁇ 02020/175107 12 ((171?2020/004884
  • ⁇ 1 ⁇
  • the push wave pulse generation unit 104 based on the information indicating the region of interest " ⁇ ⁇ ", the position of the transmission focus of the push wave and the array of transducers that transmit the push wave (hereinafter, “Push wave transmitter array X”) is determined as shown below.
  • Fig. 3 (3) is a schematic diagram showing the position of the transmission focal point of the push wave generated by the push wave pulse generation unit 104.
  • Region of interest ⁇ The length in the column direction and the length II in the depth direction of the subject are equal to or less than the length 3 in the column direction and the length in the depth direction of the subject of the ultrasonic wave irradiation range by plane waves, respectively.
  • the case where the region of interest “ ⁇ ⁇ is set near the center of the range will be described as an example.
  • the transmission focus position in the column direction of the transmission focus position is the region of interest. “It was configured to match the center position in the column direction of ⁇ .
  • the push wave transmission transducer array is set based on the depth direction transmission focal point position 2.
  • Information indicating the position of the transmission focus and the array of push wave transmission transducers is output to the transmission beamformer unit 106 as a transmission control signal together with the pulse width of the push pulse ⁇ / ⁇ / and the application start time. To be done.
  • the time interval of application start time may be included. The pulse width of the push wave pulse, the application start time, and the time interval will be described later.
  • the positional relationship between the region of interest “O” and the transmission focus is not limited to the above, and may be changed as appropriate depending on the form of the site to be examined of the subject.
  • the column direction transmission focal point position X is from the center of the region of interest " ⁇ ⁇ in the column direction ⁇ " to the positive or negative direction of the X axis.
  • the width of the region of interest and the center of the oscillator row in the row direction are different. ⁇ 0 2020/175 107 13 (: 17 2020 /004884
  • the focal point position X may be configured such that it is offset from the region of interest “ ⁇ ”in the column direction center ⁇ in the positive or negative direction of the X-axis and is located outside the region of interest “ ⁇ ⁇ .
  • the transmission focus may be set to a predetermined position outside the ROI " ⁇ ⁇ and outside the ROI "O ⁇ . At this time, when setting the vicinity of the ROI " ⁇ ⁇ , The transmission focus is set to a distance within which the shear wave can reach the region of interest “ ⁇ ⁇ .
  • the "focusing" of the ultrasonic beam by the push wave means that the ultrasonic beam is focused and is a focus beam, that is, the area irradiated by the ultrasonic beam decreases after transmission and at a specific depth. It means taking the minimum value, and is not limited to the case where the ultrasonic beam is focused on one point. In this case, the "transmission focal point" refers to the center of the ultrasonic beam at the depth at which the ultrasonic beam is focused.
  • Information indicating the position of the transmission focal point and the push wave transmission transducer array is output to the transmission beam former unit 106 as a transmission control signal together with the pulse width of the push wave pulse.
  • the detection wave pulse generation unit 105 inputs the information indicating the region of interest " ⁇ ⁇ " from the control unit 1 15 and outputs the detection wave pulse I from the transmission beamformer unit 1 0 6 to a plurality of transducers 1 0 1 3. To transmit the detection wave to the plurality of transducers 10 1 3 belonging to the detection wave pulse transmission transducer array X so that the ultrasonic beam passes through the region of interest “ ⁇ I”. Is based on the information indicating the region of interest " ⁇ ⁇ ", the detector wave pulse generator 105 transmits a detection wave pulse I so that the ultrasonic beam passes through the region of interest Detected wave transmission oscillator row X”).
  • Fig. 3 (13) is a schematic diagram showing an outline of the configuration of the detection wave pulse generated by the detection wave pulse generation unit 105.
  • the detection wave pulse generator 105 is a so-called ⁇ 02020/175107 14 ((171?2020/004884
  • the detection wave pulse transmission transducer array X sets the detection wave pulse transmission transducer array X so that the detection wave, which is a plane wave, passes through the entire region of interest " ⁇ ⁇ .
  • the length 3 of the detection wave pulse transmission transducer array X is 3
  • the width of the region of interest is set to be located at a predetermined distance/3 inward from the end of the detection wave pulse transmission oscillator array X in the array direction. Since the wave is a plane wave, it propagates in the direction perpendicular to the transducer array direction, so the region of interest " ⁇ is included in the ultrasonic irradiation region X with a margin of distance / 3 at both ends in the X direction.
  • the detection wave pulse I can be transmitted.
  • the traveling direction of the ultrasonic beam that is the detection wave is not limited to the direction, and may be set so as to travel in a direction forming a predetermined azimuth angle 0 with respect to the direction.
  • the transmit beamformer unit 10 6 is connected to the probe 1 0 1 via the multiplexer unit 1 0 7, and is used to transmit ultrasonic waves from the probe 1 0 1, and a plurality of transmit beamformer units 1 0 6 exist in the probe 1 0 1.
  • This is a circuit that controls the timing of high voltage application to each of a plurality of oscillators included in the push wave transmission oscillator array X or the detection wave transmission oscillator array X that corresponds to all or part of the oscillator 1013.
  • FIG. 4 ( 3 ) is a functional block diagram showing the configuration of the transmission beamformer unit 106.
  • the transmission beamformer unit 106 includes a drive signal generation unit 1061, a delay profile generation unit 1062, and a drive signal transmission unit 1063.
  • the drive signal generator 1 0 6 1 is the push wave transmission oscillator array or the detection wave transmission oscillator array among the transmission control signals from the push wave pulse generation unit 10 4 or the detection wave pulse generation unit 105. Based on the information indicating Ding X, the pulse width of the push wave pulse, the information indicating the application start time, the pulse width of the detection wave pulse I, and the information indicating the application start time.
  • the push wave transmission oscillator array X or the detection wave transmission oscillator is selected from the transmission control signals obtained from the push wave pulse generation unit 104 or the detection wave pulse generation unit 105.
  • Delay time from the printing start time which determines the transmission timing of the ultrasonic beam, based on the alignment X and the information indicating the position of the transmission focus or the transmission direction 0 I 1 ⁇ (1 ⁇ is from 1 to transducer 1
  • the ultrasonic beam is focused by delaying the ultrasonic beam transmission for each transducer by the delay time.
  • the drive signal transmitter 1 0 6 3 Based on the pulse signal 3 from the drive signal generator 1 0 6 1 and the delay time 1 ⁇ from the delay profile generator 1 0 6 2, the drive signal transmitter 1 0 6 3 has a plurality of signals existing in the probe 1 0 1.
  • the push wave transmission process is performed to supply the push wave pulse for transmitting the push wave to each oscillator included in the push wave transmission oscillator array X.
  • the push wave transmission oscillator array is selected by the multiplexer unit 107.
  • a push wave that causes a physical displacement in a living body is required to have a remarkably large power as compared with a transmission pulse used for normal normal mode display and the like. That is, as a drive voltage to be given to the pulsar (ultrasonic wave generator), in the case of the acquisition of the Mitsu mode image, it may be normally established even at 30 to 40 V, whereas in the push wave, for example, 50 V or more may be established. It costs.
  • the transmission pulse length is about several 360 for acquisition of the Mitsu mode image, but a push pulse requires a transmission pulse length of several hundreds of ⁇ per transmission.
  • a push wave pulse is output from the drive signal transmission unit 1 0 63.
  • the push wave pulse has a predetermined pulse width (time length) and a predetermined voltage amplitude (10 ⁇ ⁇ 02020/175107 16 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the pulse width is, for example, 100 to 200,360
  • the frequency is, for example.
  • the voltage amplitude may be, for example, +50 V to 1-50.
  • the printing conditions are not limited to the above.
  • the drive signal transmitting unit 1063 includes a plurality of transducers existing in the probe 1011.
  • the detector wave transmitting oscillator array is selected by the multiplexer unit 107.
  • the configuration relating to the supply of the detection wave pulse is not limited to the above, and for example, the configuration without the multiplexer unit 107 may be used.
  • the transmission beam former section 106 After transmitting the push wave pulse, the transmission beam former section 106 transmits the detection wave pulse I a plurality of times based on the transmission control signal from the detection wave pulse generation section 105. After one of the transmitted push wave pulse, it is referred to each time series of the detection wave pulse I sent to be performed multiple times from the signal transducer column Ding father sent the same _ of the detection wave a "transmission events".
  • the receive beamformer unit is located in the detection wave irradiation area X based on the reflected waves from the subject tissue received in time series by the multiple transducers 10 13 in response to each of the multiple detection wave pulses I.
  • Acoustic wave signals are generated for a plurality of observation points ”of the acoustic wave signal frame data 3 (the natural number from 1 to 1 is used as the acoustic ray signal frame data 3 I if the numbers are not distinguished). It is a circuit that generates a can. That is, the reception beamformer unit 108 transmits the detection wave pulse and then, based on the reflected wave received by the probe 101, the acoustic beam is generated from the electric signals obtained by the plurality of transducers 10 13. Generate a signal.
  • the “acoustic ray signal” is a signal obtained by subjecting the received signal ([3 ⁇ 4 signal) to phasing addition processing. ⁇ 02020/175107 17 ((171?2020/004884
  • Fig. 4 is a functional block diagram showing a configuration of the reception beamformer unit 108.
  • the reception beamformer unit 108 includes an input unit 1081, a received signal holding unit 1082, and a phasing addition unit 1083.
  • the input unit 1 08 1 is a circuit connected to the probe 1 0 1 via the multiplexer unit 1 0 7 to generate a received signal signal) based on the reflected wave at the probe 1 0 1.
  • the received signal " (1 ⁇ is a natural number from 1 to) is a so-called signal obtained by 8/0 conversion of the electric signal converted from the reflected wave received by each transducer based on the transmission of the detection wave pulse I.
  • the received signal “CH1 ⁇ is composed of a train of signals (received signal train) connected in the transmission direction of ultrasonic waves (depth direction of the subject) received by each receiver transducer “%1 ⁇ Has been
  • the input unit 1 08 1 uses the received signal "1 ⁇ for each receiving transducer "1 ⁇
  • the receiving transducer array is composed of the transducer array that corresponds to some or all of the multiple transducers 1 0 1 3 existing in the probe 1 0 1. It is selected by the multiplexer unit 107 based on the instruction.In this example, all of the plurality of transducers 1013 are selected as the receiving transducer array.
  • the receiving transducer array for all the transducers by receiving the reflected waves from the observation points existing in the entire detection wave irradiation area X with all the transducers by one reception process. ..
  • the generated received signal “CH! ⁇ ” is output to the received signal holding unit 1082.
  • the received signal holding unit 1082 is a computer-readable recording medium, and for example, a semiconductor memory or the like can be used.
  • the received signal holding unit 1082 inputs the received signal "CH! ⁇ " for each receiving transducer "from the input unit 1081 in synchronization with the transmission event and outputs one acoustic line signal. Hold this until the frame data is generated. ⁇ 02020/175107 18 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the received signal holding unit 1082 may be a part of the data storage unit 114.
  • the detection wave pulse receiving transducer array X exists in the probe 1 0 1. It is composed of receiving oscillators 1 ⁇ , which is a part or all of a plurality of oscillators 1 103, and a phasing addition unit 1 0 8 3 and a multiplexer unit 1 0 7 based on instructions from the control unit 1 15.
  • the reflected wave receiving oscillator array [the father] an oscillator array including at least all the oscillators forming the detected wave pulse transmitting oscillator array X in each transmission event is selected. It was composed.
  • the phasing addition unit 1083 includes a delay processing unit 1083 1 for performing processing for the received signal "CH1 ⁇ 1", and an addition unit 10832.
  • the delay processing unit 1 0 8 3 1 is the receiving oscillator in the detection wave pulse receiving oscillator array [3 ⁇ 4 Observing point ⁇ " and receiving transducer 1 ⁇ respectively, the difference in the distance between the receiving transducer 1 ⁇ respectively obtained by dividing the difference in distance by the sound velocity value is compensated by the arrival time difference (delay amount) of reflected ultrasonic waves at each It is a circuit that identifies as the received signal corresponding to the receiving transducer 1 ⁇ based on the reflected ultrasonic wave from the.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of a method of calculating an ultrasonic wave propagation path in the delay processing section 108 1.
  • Detection wave pulse It shows the propagation path of the ultrasonic wave radiated from the transducer array X, which is reflected at the region of interest “Observation point at an arbitrary position in the area ⁇ ” and reaches the receiving transducer 8 1 ⁇ . is there.
  • the detection wave transmitted from the detected wave transmitting oscillator array X (the entire oscillator array (1 0 1 3)) is preferably a plane wave as described above, but is not limited to this. Late ⁇ 02020/175107 19 ((171?2020/004884
  • the extension processing unit 1 0 8 3 1 sets the transmission path up to the observation point ”to the detection wave transmitted from the detection wave transmission transducer array X to the transducer array vertically.
  • the delay processing unit 1 0 8 3 1 responds to the transmission event until it reaches the receiving transducer 8 ! ⁇ included in the detected wave receiving transducer array after being reflected at the "observing point" by the observation point "". Calculates the reception route of.
  • the reception path when the reflected wave at the observation point "" returns to the receiving transducer 1 ⁇ is the path from any observation point "" to each receiving transducer 1 ⁇ Calculated. This is divided by the speed of sound to calculate the reception time.
  • the delay processing unit 1083 1 determines each receiving oscillator from the transmitting time and the receiving time.
  • the delay processing unit 1083 1 receives the received signal sequence "1 ⁇ (delay amount is subtracted from the received signal sequence corresponding to the delay amount from the received signal sequence "1 ⁇ Corresponding received signal) is identified as the signal corresponding to the receiving transducer 1 ⁇ based on the reflected wave from the observation point.
  • the delay processing unit 1 0 8 3 1 responds to the transmission event by the received signal holding unit 1 0 8
  • the addition unit 1 0 8 3 2 is a receiving oscillator output from the delay processing unit 1 0 8 3 1.
  • the received signal "Chi 1 ⁇ identified for each receiving transducer 1 ⁇ is multiplied by the receiving apodization (weight sequence) and then added to obtain the observation point".
  • the acoustic line signal 3" may be generated.
  • the reception apodization is a sequence of weighting factors applied to the received signal corresponding to the reception oscillator 8 1 ⁇ in the detection wave reception oscillator sequence 8 X.
  • the reception apodization is set so that the weight of the transducer located at the center of the detection wave receiving transducer array 8 X in the column direction is maximized, and the central axis of the distribution of the reception apodization is the detection transducer. It agrees with the oscillator row central axis X ⁇ , and the distribution is symmetrical with respect to the central axis.
  • the shape of distribution is not particularly limited.
  • the addition unit 1 0 8 3 2 generates acoustic ray signal frame data 3 I for the region of interest "all observation points existing in ⁇ ⁇ " to generate acoustic ray signal frame data 3 I. ..
  • the detection wave pulse is synchronized with the transmission event.
  • acoustic line signal frame data 3 I is generated for all the sending events.
  • the generated acoustic ray signal frame data (3) is output and stored in the database storage unit 1 1 4 for each transmission event.
  • the displacement detection unit 109 is a circuit that detects the displacement of the tissue in the detection wave irradiation region X from the sequence of the acoustic ray signal frame data 0 13 units.
  • FIG. 8 shows the displacement detection unit 109, the propagation information analysis unit 110, and the mechanical characteristic calculation unit 1
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of 1 1.
  • the displacement detection unit 109 is one line of acoustic line signal frame data to be the displacement detection target included in the sequence of acoustic line signal frame data ⁇ 1 3 units. 3 I and one reference acoustic line signal frame data 30 (hereinafter referred to as “reference acoustic line signal frame data 30”) are stored in the data storage unit 1 1 via the control unit 1 1 5. Get from 4. Reference acoustic line signal frame data Is the signal in the acoustic ray signal frame data 3 I corresponding to each transmission event. ⁇ 0 2020/175 107 21 21 (:171? 2020 /004884
  • the reference data sequence corresponding to the observation point and its vicinity is extracted from the reference acoustic line signal frame data 0 13 0, and the data sequence closest to the reference data sequence is searched from the acoustic line signal frame data 0 13 I. Then, the deviation amount of the position (or range) in the subject corresponding to the found data sequence when the position (or range) in the subject corresponding to the reference data sequence is used as a reference is associated with the observation point. Calculate as displacement. For the comparison processing, for example, correlation processing or pattern matching can be used.
  • the displacement detection unit 109 outputs the generated displacement amount frame data 1: ⁇ to the data storage unit 1 14.
  • the propagation information analysis unit 1100 is a circuit that specifies the peak time of displacement at each observation point in the detected wave irradiation area X from the sequence of displacement amount frame data and generates wavefront arrival time data 3100. is there.
  • the peak time of displacement is specified by correlation processing using displacement amount frame data 1.
  • the propagation information analysis unit 1 10 includes a gate width setting unit 1 1 0 1 and a correlation processing unit 1 1 0 2.
  • the gate width setting unit 1 1 0 1 sets the gate width, which is the data sequence length used in the correlation processing in the correlation processing unit 1 1 0 2.
  • the correlation processing unit 1102 performs a correlation process with the reference displacement amount sequence 0 (I) which is the reference. Specifically, the correlation processing unit 1102 calculates that the correlation value ⁇ () indicated by the following mathematical formula becomes maximum.
  • the gate width setting unit 1 101 is ( ⁇ ) Set the gates specified by 8 and 13 so that the gate width defined by is smaller as the + lever is smaller. That is, the gate is set so that the gate width becomes smaller as the displacement time of 1” (+) used to calculate the correlation value ⁇ (7:) is closer to the push pulse transmission time.
  • the gate width is 1 + less than 5 01 3 It is set to be proportional to Alternatively, the gate width 9 may satisfy the following formula.
  • the gate width is set to be constant. For example, if the gate width is + 3 0 01 3 or more,
  • the gate width setting unit 1 1 0 1 outputs the parameter 3 and the threshold for specifying the set gate to the correlation processing unit 1 1 0 2.
  • the correlation processing unit 1 10 2 sets the time series of the observation point ⁇ 02020/175107 23 ⁇ (: 171?2020/004884
  • Correlation processing is performed between the displacement amount sequence “1” (1:) and the reference displacement amount sequence ⁇ 10 (I).
  • the reference displacement amount sequence ⁇ 10 (1:) is a displacement amount sequence whose peak time is known, and the displacement amount sequence I] (I) at the observation point "is the time series near the peak time. It is preferable that the tendency of change (graph shape with time on the horizontal axis and displacement on the vertical axis) is similar.
  • the reference displacement sequence ⁇ for example, the displacement sequence ⁇ 11 ⁇ (1:) of the observation point ! ⁇ ⁇ that is adjacent to the transmission focal point side of the push wave with respect to the observation point ⁇ can be used ..
  • correlation processing section 1102 calculates peak times in order from the observation point close to the transmission focus of the push wave by correlation processing.
  • the peak time is specified in sequence from the observation point with the earliest passage time of the shear wave wavefront.
  • the peak time of an observation point with a sharp peak close to the transmission focus is calculated with high accuracy, and then correlation processing is performed between adjacent observation points to determine the shear rate based on the high similarity of the displacement sequence. Even if the wave is attenuated, the peak time can be detected while keeping the peak sensitivity high.
  • the gate width is extremely small when the time is very close, the peak time can be calculated with high accuracy as in the case of the manual method, regardless of the content of the reference displacement sequence ⁇ (1:).
  • the correlation processing unit 1 102 generates the wavefront arrival time data 3 I 0 by associating the peak time of the displacement with the coordinates of the observation point "" and outputs it to the data storage unit 1 1 4.
  • the mechanical characteristic calculation unit 1 1 1 calculates the shear wave propagation velocity or mechanical characteristics for the region of interest "plurality of observation points", and calculates the mechanical properties for the region of interest "O". This is a circuit for calculating the characteristic data ⁇ I.
  • the mechanical characteristic calculation unit 1 1 1 1 is composed of a propagation velocity conversion unit 1 1 1 1 1 1 and a mechanical characteristic conversion unit 1 1 1 1 2.
  • the propagation velocity conversion unit 1 1 1 1 converts the wavefront arrival time data 3 I ⁇ into the propagation velocity data V ⁇ at the observation region ⁇ within the region of interest ‘ Generate data ⁇ and output to data storage unit 1 1 4
  • the mechanical characteristic conversion unit 1 1 1 2 converts the propagation velocity frame data _ V 0 into the mechanical characteristic ⁇ I in the region of interest “observation point ⁇ ”, and Characteristic data ⁇ I is generated and output to the data storage unit 1 14.
  • the mechanical characteristics include elastic modulus and viscosity, which can be calculated based on the propagation velocity of shear wave. The characteristic is not limited to this.
  • the data storage unit 1 1 4 stores the generated received signal sequence "h, sequence of acoustic line signal frame data ⁇ 1 3 ⁇ , sequence of displacement amount frame data ⁇ , wavefront arrival time data 3 I ⁇ , propagation velocity data It is a recording medium for sequentially recording V ⁇ and mechanical property data 6 I. ⁇ 02020/175107 25 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the control unit 115 controls the ultrasonic diagnostic apparatus based on the command from the operation input unit 102.
  • a processor such as ⁇ II can be used for the control unit 115.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is a push wave pulse.
  • Mitsu mode image generation unit that generates ultrasonic images (Mitsu mode images).
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the outline of the steps of the integrated 33 sequence in the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
  • Ultrasonic diagnostic device 1 0 The sequence is the reference acoustic wave signal frame data for transmitting and receiving the reference detection wave and extracting the displacement due to the shear wave corresponding to each subsequent transmission event.
  • Detection area pulse that passes through the region of interest “ ⁇ ⁇ % ⁇ is repeated multiple () times
  • the shear wave propagation analysis is performed and the mechanical characteristics calculation process (1 ⁇ 0) is performed to calculate the shear wave propagation velocity V and mechanical characteristics 6 I.
  • the frame data of the acoustic line signal is formed in time series based on the reflection component from the tissue of the subject based on the transmission and reception of the ultrasonic wave performed in 08, and envelope detection, logarithmic compression, etc. of the acoustic line signal are performed.
  • the luminance signal is coordinate-transformed into a rectangular coordinate system to be generated.
  • the display control unit 1 1 1 2 causes the display unit 1 1 1 3 to display the Mitsu mode image in which the tissue of the subject is drawn.
  • FIG. 10 shows an ultrasonic diagnostic apparatus 100. Flow showing the operation of the processing _ Chiya _ is me.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 displays on the display unit 1 13 a real-time tomographic image of the subject, which is a tomographic image of the subject acquired by the probe 1 0 1 in real time.
  • the region-of-interest setting unit 103 inputs the information specified by the operator from the operation input unit 102, and inputs the information specified by the operator to the region of interest ‘ Is set as a reference and output to the control unit 1 15.
  • the operator specifies the area of interest " ⁇ ⁇ , for example, by displaying the latest MIN mode image recorded in the data storage unit 1 1 4 on the display unit 1 1 3 and displaying it on the touch panel, mouse, etc. This is done by designating a region of interest " ⁇ ⁇ through an input unit (not shown).
  • the region of interest " ⁇ ⁇ can be defined as, for example, the entire area of the Mitsu mode image as the region of interest ⁇ ⁇ . It may be a fixed range that includes the central part of the image.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 determines the detection wave pulse transmission transducer array so that the detection wave passes through the entire region of interest " ⁇ ⁇ ".
  • the propagation direction of the detected wave is the axial direction
  • the detected wave pulse transmission transducer array includes the range of the region of interest " ⁇ " in the X direction.
  • the detection wave pulse transmission oscillator array may be all the elements of the probe 101.
  • the push wave pulse generation unit 1044 inputs information indicating the region of interest " ⁇ ⁇ " from the control unit 1 15 and sets the transmission focus of the push wave pulse.
  • the row direction transmission focal point position X is the center position of the detection wave irradiation area 8 X in the row direction.
  • the depth direction transmission focal point position 2 coincides with the depth 1 up to the center of the detection wave irradiation area 8 X.
  • the push wave transmission oscillator array is composed of all of the multiple oscillators 10 13.
  • the positional relationship between the detection wave irradiation region X and the transmission focal point is not limited to the above, and may be appropriately changed depending on the form of the site to be examined of the subject.
  • Information indicating the position of the transmission focal point and the push wave transmission transducer array is output to the transmission beam former section 106 as a transmission control signal together with the pulse width of the push wave pulse.
  • the transmission beamformer unit 106 causes the oscillator included in the push-wave transmission oscillator array to transmit a push-wave pulse to the oscillator.
  • a push wave that focuses the ultrasonic beam is transmitted to a specific part of the subject that corresponds to the transmission focus.
  • the transmit beamformer unit 106 is a push wave pulse generator 1
  • a transmission profile is generated based on the transmission control signal consisting of the position of the transmission focal point obtained from 0 4, the push wave transmission oscillator array X, and the pulse width of the push wave pulse.
  • the transmission profile consists of pulse signal 3 and delay time 1 ⁇ for each transmitting oscillator included in the push wave transmitting oscillator array X.
  • a push wave pulse is supplied to each transmission transducer based on the transmission profile.
  • Each transmitting oscillator transmits a pulse-shaped push wave that is focused on a specific site in the subject.
  • Figures 11 (3) to ( ⁇ ) are panel models showing the mechanism of shear wave excitation by push waves.
  • the elastic tissue inside the subject is subjected to spring-loaded compound. ⁇ 02020/175107 28 ⁇ (: 171?2020/004884
  • each sphere corresponds to each location of tissue within the subject.
  • a push wave is applied to the focal region in the subject corresponding to the transmission focal point in the state where the probe 10 1 is brought into close contact with the skin surface.
  • the sphere 603 corresponding to the focus point moves in the direction by the push pulse.
  • the sphere 60 4 that is attached to the sphere 6 0 3 is pulled in the direction, and each of the sphere 6 1 3 and the sphere 6 1 4 is sphere 6 0 4. 3, pushed in the direction by the ball 604.
  • the balls 6 0 2, 6 2 3 pressed directly by the push pulse move in the directions and the other balls 6 1 2, 6 2 3 move in the other direction.
  • the directional vibration is propagated to the positions of the spheres 60 4 and 6 14 which are not directly pressed by the push pulse. That is, when the focal portion is pressed in the direction, the focal portion vibrates in the direction, and the tissue adjacent to the X direction is also pulled in the direction, and the tissue also vibrates in the direction. Furthermore, a chain motion occurs in which the tissue adjacent to the X-direction in the direction vibrating in the direction is pulled in the direction and vibrates in the direction. Further, by repeating such an action, vibration in the X direction propagates, that is, a phenomenon in which a shear wave propagates in the X direction occurs.
  • step 3140 the detection wave pulse is transmitted and received multiple times in the region of interest " ⁇ ", and the acquired sequence of the acoustic ray signal frame data (3) is stored.
  • the transducer included in the detector wave transmitter oscillator array transmits the detector wave pulse I toward the object, and the receive beamformer unit 108 detects the detector wave pulse receiver oscillator array [ 3 ⁇ 4 Generates acoustic line signal frame data 3 based on the reflected wave 60 received by the oscillator included in the father. For example, immediately after the end of transmission of the push wave, for example, 500 times per second, ⁇ 02020/175107 29 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the above process is repeated.
  • the acoustic ray signal frame data 3 I in the detection wave irradiation region X of the subject is repeatedly generated from immediately after the shear wave is generated until the propagation ends.
  • the transmission time until the transmitted detected wave reaches the observation point "" is calculated for each "observation point".
  • the transmission time can be calculated by dividing the distance between the observation point "" and the surface of the probe 10 1 by the speed of sound on a straight line passing through the observation point "" in the normal direction of the detected wave.
  • the propagation direction of the detected wave is in the direction, it can be calculated by dividing the difference in coordinates between the surface of the probe 10 1 and the observation point “” by the speed of sound.
  • the reception time can be calculated by dividing the geometric distance between the “observation point” and the receiving oscillator by the speed of sound. Then, the delay time is calculated for each receiving transducer, and the received signal "CH1 ⁇ " corresponding to the observation point "" is identified and weighted addition is performed, so that the acoustic line corresponding to the observation point "" is identified. No. 3 I is generated.
  • the sequence of the generated acoustic ray signal frame data 3 I is stored in the data storage unit.
  • step 3151 the displacement detection unit 109 detects the displacement of the region of interest “observation point in ⁇ ” in each transmission event.
  • Fig. 12 is a schematic diagram showing operations of displacement detection and shear wave propagation analysis.
  • the displacement detection unit 109 acquires the reference acoustic line signal frame data 30 stored in the data storage unit 114 in step 3130.
  • the reference acoustic line signal frame data 30 is the acoustic line signal frame data acquired before the push wave is transmitted, that is, before the shear wave is generated.
  • the displacement detection unit 109 sets the reference acoustic line signal frame data 3 0 for each acoustic line signal frame data 3 I stored in the data storage unit 1 14 in step 3 150.
  • the acoustic line signal frame data 3 I is acquired from the difference between ⁇ 02020/175107 30 (:171?2020/004884
  • the eight rows in Fig. 12 show the reference acoustic line signal frame data 30 and the acoustic line signal frame data 3 generated in each transmission event, and the row shows the three lines at step 3150. Shows the displacement frame data calculated for each transmission event. As shown in rows 8 and 9 in Fig. 12, displacement amount frame data 1 ⁇ is compared with reference acoustic line signal frame data 3 0 and reference acoustic line signal frame data 3 0, and reference acoustic line signal frame data 3 0 is compared.
  • the observation point "" and its vicinity are used as gates to perform correlation processing between the acoustic line signal frame data 3 and the reference acoustic line signal frame data 30 to obtain the observation point ".
  • the data most similar to the data in the corresponding reference acoustic line signal frame data 30 is extracted from the acoustic line signal frame data 3 I.
  • the displacement of the observation point "" is detected with the position in the subject corresponding to the extracted data as the movement destination of the observation point "".
  • the displacement detection method is not limited to correlation processing, and 3 lines of acoustic ray signal frame data are divided into regions of a predetermined size such as 8 pixels x 8 pixels, and each region and the reference acoustic line signal frame are divided. It is also possible to detect the displacement of each pixel of the acoustic ray signal frame data 3 by pattern matching with the data 30. In addition, any technique other than pattern matching that detects the amount of motion between two acoustic ray signal frame data 3I may be used.
  • the displacement detection unit 109 associates the displacement of each observation point "in relation to the acoustic line signal frame data 3 I of one frame" with the coordinate "of the observation point" in the region of interest ⁇ ⁇ .
  • the displacement amount data 1: ”of the observation point is generated, and the generated displacement amount frame data 1: ”for the region of interest “ ⁇ ”is output to the data storage unit 1 1 4.
  • the displacement detection unit 1 0 9 Do this for all outgoing events. ⁇ 02020/175107 31 ⁇ (: 171?2020/004884
  • step 3160 the propagation information analysis unit 1100 inputs the displacement amount frame de- verse 1: the sequence of ⁇ as the input, and the displacement data for each of the ROIs “Observation points in the region of interest”.
  • the peak time is identified from the time series change of "1: ⁇ "
  • the peak time is regarded as the arrival time of the wavefront of the shear wave
  • the wavefront arrival time data 3 1: is generated and output to the data storage unit 1 1 4. The operation of step 3160 will be described later.
  • step 3170 the mechanical property calculator 111 inputs the wavefront arrival time data 3I and inputs the shear wave velocity for each of the regions of interest "Observation points in ⁇ ". Infer and estimate mechanical properties based on shear wave velocity
  • the mechanical characteristic calculation unit 1 11 acquires the wavefront arrival time data 3 1 stored in the data storage unit 1 1 1 4 in step 3 16 0.
  • the mechanical property calculation unit 1 1 1 assumes that the shear wave propagates in the approximately X direction, and divides the distance between two observation points that are close to each other in the X direction by the difference in wavefront arrival time.
  • Column 0 in Fig. 12 shows the state in which the shear wave velocity is associated with the coordinate of the observation point.
  • the mechanical characteristic calculation unit 11 11 stores in the data storage unit 1 1 1 4 the propagation velocity data V generated by associating the shear wave velocity with the coordinate of the observation point.
  • the mechanical property calculation unit 11 11 may calculate the mechanical property of the subject based on the velocity of the shear wave.
  • Mechanical properties include, for example, elastic modulus and viscosity (viscosity).
  • the mechanical characteristic calculation unit 1 1 1 1 associates the mechanical characteristic with the coordinate of the observation point ", as shown in the row of Fig. 12 and stores it as the mechanical characteristic data. Store in 4.
  • Step 3 1 8 the mechanical characteristics calculating device 1 1 1, generated mechanical properties de - evening 6
  • a mechanical characteristic image in which the information is mapped is generated, and the display control unit 11 12 performs coordinate conversion on the mechanical characteristic image and outputs it to the display unit 11 3.
  • step 3160 the propagation information analysis unit 110 inputs the sequence of displacement frame data 1: ⁇ as input, and the displacement data 1: ⁇ for each region of interest “observation point ⁇ ”.
  • the peak time is identified from the time series change of “,” the peak time is regarded as the arrival time of the wavefront of the shear wave, and the wavefront arrival time data 3 I is generated and output to the data storage unit 1 1 4.
  • step 31601 the coordinate "of the observation point" is initialized so that the distance from the transmission focus of the push wave becomes small. Specifically, the position of the transmission focus point is set as the position of the observation point when the transmission focus of the push pulse exists in the interest area " ⁇ ". On the other hand, if there is no push pulse transmission focus within the region of interest, the observation point closest to the transmission focus is the observation point that has the same depth (two coordinates) as the transmission focus. Position.
  • the reference displacement amount sequence 0 10 0 is set.
  • the reference displacement amount sequence "0"" is displacement amount sequence data having a tendency of a time series change similar to that of the displacement at the observation point "", and is a displacement amount sequence data whose peak time is known.
  • the reference displacement amount sequence "" it is possible to use, for example, the reference displacement sequence sequence "10 0" of an observation point closer to the transmission focus than the observation point "”. Note that the reference displacement amount sequence 0 stored in the data storage unit 114 in advance may be used.
  • step 316 the gate range of the correlation processing is set.
  • the acquisition time of the data used for the correlation processing in the displacement amount sequence ”of the observation point ” is specified, and converted to the observation time that is the relative time when the push pulse transmission time is 0. .. Then, depending on the value of the observation time, ⁇ 02020/175107 33 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the gate width is set in the range of 2 3 to 6 3 and the gate width is set to increase as the observation time increases.
  • 3 ⁇ 4 / 9 1: may be set.
  • the observation time is 30 If it is 3 or more, set the gate width to 6
  • step 3160 4 the time difference is initialized to 0.
  • step 3165 the correlation value ⁇ () is calculated for the time difference.
  • step 3160 step 3 16 0 5 is repeated while changing all until the correlation value ⁇ (te) is calculated for all time differences, and the correlation value ⁇ is calculated for all time differences.
  • (te) is calculated, the process proceeds to step 3160.
  • step 316 07 the peak time is specified based on the time difference 7: with respect to the maximum value of the correlation value ⁇ (). Specifically, the maximum value is calculated from all calculated correlation values ⁇ (7:), and the time difference 7: corresponding to the maximum value is specified. Then, with respect to the peak time ⁇ in the reference displacement amount sequence, the time 0 + 7: is specified as the peak time of the displacement at the observation point “”.
  • Step 316 08 it is judged whether or not the peak time has been calculated for all the observation points I ", and if there is an observation point
  • step 3 16 10 the propagation information analysis unit 1 10 0 ⁇ 02020/175107 34 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the wave front arrival time data 3 I in the region of interest “ ⁇ ⁇ ” is generated and output to the data storage unit 1 1 1.
  • Fig. 16 (3) shows the time series of displacement in a phantom with an elastic modulus of 4 4 1 ⁇ 3.
  • the displacements 7 1 1, 7 1 2, 7 1 3, 7 1 4 However, the time series changes of displacement at the 1st position, 2nd position, 3rd position and 4th position are shown respectively.
  • Fig. 16 (Slung) shows that the elastic modulus is 25 3 shows the time-series change of displacement in the phantom of 3 and the displacements 7 2 1, 7 2 2, 7 2 3, and 7 2 4 are respectively at the first position, the second position, the third position, The time series change of the displacement at the 4th position is shown.
  • Figure 17 (3) shows that the elastic modulus is 1 2 3 shows the time series change of displacement in the phantom of 3 and the displacements 7 3 1, 7 3 2, 7 3 3, 7 34 are respectively the 1st position, 2nd position, 3rd position, 4th position. It shows the time series of displacement of the position.
  • the elastic modulus is 3. It shows the time series change of displacement in the phantom, and the displacements 7 4 1, 7 4 2, 7 4 3 and 7 4 4 are respectively the 1st position, 2nd position, 3rd position and 4th position. The time series change of the position displacement is shown.
  • the elastic modulus is 4 4
  • the waveforms near the peaks of the displacement 7 11 and the displacement 7 12 at different positions are similar, and similarly, in the phantom with an elastic modulus of 3.71 ⁇ 3 , different positions are observed.
  • the waveforms near the peaks of displacement 7 41 and displacement 7 4 2 are similar. In other words, if the hardness is uniform, the waveforms at two adjacent observation points are similar, and it can be inferred that the peak time of displacement is easy to detect by correlation processing.
  • Fig. 18 shows variation in peak time difference (standard deviation) between an example in which the correlation processing gate width is set as in the embodiment and a comparative example in which the correlation processing gate width is fixed. Are compared.
  • Figure 18 (3) shows that the first position, the second position, the third position, and the third position of the phantom with an elastic modulus of 1 2 1 ⁇ 3 in the example and the comparative example in which the gate width is fixed. The peak time of displacement at four positions, the difference in peak time between two adjacent observation points, and their standard deviations are shown.
  • the phantom has a uniform hardness
  • the first, second, third, and fourth positions are set at equal intervals on a straight line, so the shear wave between the two points is
  • the peak time difference between two adjacent observation points, which corresponds to the travel time of, should be equal in all three. Therefore, it can be estimated that the smaller the standard deviation value is, the more accurate the peak time detection accuracy is.
  • the transmission and reception of the detected wave is performed every 200 ⁇ ⁇ , and the peak time is shown by the sample number. For example, the peak time 2 4 at the first position has a peak time of 4. It shows that it is 3.
  • the gate width is 1 for the first position.
  • the gate width is 2 3 for the 3rd and 2nd positions, and the gate width is 4 3 for the 3rd and 4th positions. Since the peaks at the first and second positions are sharp, the peak time can be detected with high accuracy even if the gate width is narrow. In particular, when the gate width is extremely narrowed, even the correlation processing method has characteristics similar to those of the manual method, so that the 3 / ! ⁇ 1 ratio is ⁇ 02020/175107 36 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the detection accuracy does not improve even if the gate width is expanded more than necessary, and only the calculation amount increases. Therefore, when the gate width is fixed, if the width of the gate is narrow, the accuracy of peak detection at the 3rd and 4th positions decreases, so the error between the 2nd-3rd time difference and the 3rd-4th time difference tends to increase. Therefore, it can be inferred that if the gate is wide, the accuracy of peak detection at the 1st and 2nd positions decreases, and the error between the 1st-2nd time difference and the 2nd-3rd time difference tends to increase. On the other hand, in the embodiment, since the gate width of the correlation processing is changed for each observation point, it can be inferred that an appropriate gate width can always be used and the standard deviation value has become small.
  • Fig. 18 shows that the elastic modulus is 25
  • the gate width is calculated for the first position and the second position as 101 3
  • the gate width for the third position is 201 3
  • the gate width for the 4th position is 43.
  • Fig. 18 ( ⁇ ) shows that the elastic modulus is 4 4
  • the gate width is 1 at all of the first position, the second position, the third position, and the fourth position. Calculated with 3.
  • the shear wave velocity is faster than that of a phantom with an elastic modulus of 2 5 1 ⁇ 3 , as is clear from Fig. 16(a). Therefore, not only at the first position, the second position, and the third position but also at the fourth position, the peaks are as sharp as the first position, and the peak time can be detected with high accuracy even if the gate width is narrow.
  • the gate width when the gate width is fixed, it can be inferred that when the gate width is wide, the peak detection accuracy decreases and the time difference error tends to increase.
  • the gate width of the correlation processing since the gate width of the correlation processing is changed for each observation point, it can be inferred that the appropriate gate width can always be used and the standard deviation value has become small.
  • the gate width of the correlation processing is too small, erroneous detection of noise is likely to occur with respect to a dull peak, and a time greatly deviated from the peak time is erroneously detected. Sometimes. On the other hand, if the gate width of the correlation processing is too large, the amount of calculation increases and the peak time error may increase due to the use of data at times outside the peak. On the other hand, in the embodiment, the gate width is reduced when the observation time based on the push pulse transmission time is early. With this configuration, when deterioration due to shear wave propagation is small and the absolute amount of displacement and the degree of change are large, the peak time detection accuracy can be increased as in the case of the manual method.
  • the gate width is increased when the observation time based on the push pulse transmission time is late.
  • erroneous detection of noise can be suppressed when the deterioration due to shear wave propagation is large and the absolute amount of displacement and the degree of change are small.
  • the amount of calculation increases. ⁇ 02020/175107 38 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the peak time detection accuracy does not change, and if the gate width is excessively large, the peak time detection accuracy decreases.
  • the gate width is appropriately changed based on the observation time, it is possible to apply the gate width suitable for each observation point, and suppress the false detection of noise, etc. It is possible to improve the detection accuracy.
  • the embodiment according to the present disclosure is not limited to the above embodiment, and may have the following configurations.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 when detecting the peak time of the displacement at the observation point "", is adjacent to the observation point "" on the transmission focal point side.
  • the time series data of the displacement of I was assumed to be the reference time series data, but if the peak time is known and the reference time series data has some similarity with the time series data of the displacement of the "observation point". Good.
  • the time series data of the 2 nth ( n is an integer of 1 or more) observation point displacement may be used as the reference time series data, or the 3 nth or The time series data of the displacement of the 4 nth observation point may be used as the reference time series data.
  • the reference time-series data that is held in advance.
  • the time-series data of the displacement related to the previous push pulse transmission is used as the reference time-series data. It may be data.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 is described as transmitting the push pulse focused on the transmission focal point, but any push pulse wave may be used as long as it excites a shear wave in the subject. Alternatively, it may be a push pulse focused on a region having a certain size.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 100 transmits a plane wave as a detection wave
  • the detection wave can be transmitted a sufficient number of times to detect the velocity of the shear wave, and is generated by reception. It suffices that the displacement detection accuracy based on the acoustic line signal is sufficiently high. For example, it may be a focused wave, a spherical wave, or the like.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has its constituent elements. All or part of the above may be realized by an integrated circuit of one chip or a plurality of chips, may be realized by a program of a computer, or may be implemented in any other form.
  • the propagation analysis unit and the evaluation unit may be realized by one chip, or only the ultrasonic signal acquisition unit may be realized by one chip and the displacement detection unit and the like may be realized by another chip.
  • LS Large Scale Integration
  • I C system L S I
  • super L S I super L S I
  • ultra L S I ultra L S I depending on the degree of integration
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and it may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. It is also possible to use an F PGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after LS manufacturing, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of the circuit cells inside the LSI.
  • F PGA Field Programmable Gate Array
  • the ultrasonic diagnostic apparatus may be realized by a program written in a storage medium and a computer that reads and executes the program.
  • the storage medium may be any recording medium such as a memory card or CD-R ⁇ M.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention may be realized by a program downloaded via a network and a computer that downloads and executes the program from the network.
  • a push wave transmitting unit that transmits a push wave for generating a displacement in the subject to the ultrasonic probe, and following the transmission of the push wave
  • a detection wave transmitting unit that transmits a detection wave that passes through a region of interest showing a measurement target range in the subject to the ultrasonic probe, and is reflected from the region of interest in response to the detection wave using the ultrasonic probe.
  • a detection wave receiving unit that receives an ultrasonic wave and converts it into a reception signal; a phasing addition unit that performs phasing addition at each of a plurality of positions in the region of interest to generate an acoustic line signal; A displacement detection unit that detects displacement at the observation point based on acoustic line signals corresponding to each of the plurality of observation points, and a shear wave propagation state based on a temporal change of the displacement at the observation point. And a propagation state estimation unit for estimating, wherein the propagation state estimation unit correlates the time series data of the displacement of the observation point with the reference time series data in which the time at which the displacement is maximum is known.
  • the time at which the displacement at the observation point becomes maximum is estimated, and the earlier the observation time, which is the time of displacement based on the push wave pulse transmission time, is, the more the gate width, which is the time width of the reference time series data, is set. It is characterized by making it small.
  • the ultrasonic signal processing method is configured such that a push wave for generating displacement in the subject is transmitted to the ultrasonic probe, and the push wave is transmitted. ⁇ 02020/175107 41 ⁇ (: 171?2020/004884
  • the detection wave passing through the region of interest showing the measurement target range in the subject is transmitted to the ultrasonic probe, and is reflected from the region of interest in response to the detection wave using the ultrasonic probe.
  • the received ultrasonic waves are received and converted into received signals, and phasing addition is performed for each of the plurality of positions in the region of interest to generate an acoustic line signal, which corresponds to each of the plurality of observation points in the region of interest.
  • An ultrasonic signal processing method for detecting a displacement at the observation point based on an acoustic line signal, and estimating a propagation state of the shear wave based on a time change of the displacement at each of the observation points, wherein the shear wave
  • the displacement at the observation point is maximized by correlating the time-series data of the displacement of the observation point with the reference time-series data where the time at which the displacement is maximum is known.
  • the time is estimated, and the time at which the displacement at the observation point is maximized is estimated by the correlation process between the time series data of the displacement at the observation point and the reference time series data whose peak time is known.
  • the earlier the displacement observation time is based on the transmission time the smaller the gate width, which is the time width of the reference time series data, is set.
  • the program according to the embodiment is a program for causing an ultrasonic signal processing device to which an ultrasonic probe is connected to perform a shear wave propagation analysis process.
  • a push wave for generating displacement in the sample is transmitted to the ultrasonic probe, and following the transmission of the push wave, a detection wave passing through a region of interest showing a measurement target range in the subject is detected by the ultrasonic probe.
  • the ultrasonic wave reflected by the region of interest corresponding to the detected wave is converted into a reception signal by using the ultrasonic probe, and phasing is performed at each of a plurality of positions in the region of interest.
  • An acoustic ray signal is generated by performing addition, based on the acoustic ray signal corresponding to each of the plurality of observation points in the region of interest, the displacement at the observation point is detected, and the displacement time of each of the observation points is detected.
  • This is a process of estimating the propagation state of shear waves based on changes, and when estimating the propagation state of shear waves, time series data of the displacement of the observation point and the standard at which the time when the displacement is maximum are known.
  • the time when the displacement at the observation point becomes maximum is estimated by the correlation processing with the time-series data, and the displacement is observed based on the transmission time of the push wave pulse. ⁇ 02020/175107 42 ((171?2020/004884
  • the gate width which is the time width of the reference time series data, is reduced.
  • the gate width is not guaranteed. By not making the value too small, it is possible to detect the peak of displacement with high probability by preventing erroneous detection of peaks and undetectability.
  • the gate width is reduced in the correlation processing, high detection accuracy is obtained as in the case of the manual method. Therefore, the gate width in the correlation processing is small at the time when the observation time is small, that is, when the shear wave displacement is large.
  • the propagation state estimation unit is
  • the gate width may be set to linearly increase with respect to the observation time when the observation time is within a predetermined range.
  • the detection accuracy of the peak time can be improved by reducing the gate width especially when the observation time is early and the displacement is large.
  • the predetermined range is from 20! 3 to 5 01 3
  • the gate width in the predetermined range is 2 01! It may be in the range of 3 to 6 01 3.
  • the propagation state estimating unit sets the gate width to a constant length when the observation time exceeds a predetermined threshold. You can set it to
  • the gate width is set for the observation point with a slow observation time and small displacement. ⁇ 0 2020/175 107 43 (: 17 2020/004884
  • the predetermined threshold is 30
  • 01 3 and the constant length may be a value of 601 3 or more and 801 3 or less.
  • the propagation state estimation unit is arranged in order from an observation point close to a position in the subject where displacement is caused by the push wave. Estimating the time when the displacement becomes maximum, and estimating the time when the displacement becomes maximum, a part of the time series data of the displacement at the observation point, when estimating the time when the displacement at another observation point becomes maximum, It may be used as the reference time series data.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus and the ultrasonic signal processing method according to the present disclosure are useful for measuring mechanical characteristics of a subject using ultrasonic waves. Therefore, it becomes possible to improve the measurement accuracy of the mechanical properties of tissues and substances, and it has high applicability in medical diagnostic equipment and nondestructive inspection equipment.

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Abstract

せん断波速度計測において、変位の時系列データのＳ／Ｎ比にかかわらず変位がピークとなる時刻の検出精度を向上させ、せん断波伝播解析の信頼性を向上させる。関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、観測点における変位を検出する変位検出部と、観測点それぞれの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状態を推定する伝播状態推定部とを備える超音波信号処理装置において、伝播状態推定部は、観測点の変位の時系列データと、変位が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相関処理により、当該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、プッシュ波パルスの送信時刻を基準とした変位の時刻である観測時刻が早いほど、基準時系列データの時間幅であるゲート幅を小さくする。

Description

明 細 書
発明の名称 ：
超音波信号処理装置、 超音波診断装置、 超音波信号処理方法、 およびプロ グラム
技術分野
[0001 ] 本開示は、 超音波診断装置の超音波信号処理方法に関し、 特に、 せん断波 を用いた組織内のせん断波の伝播解析、 および、 組織の機械的特性の測定に 関する。
背景技術
[0002] 超音波診断装置は、 超音波プローブを構成する複数の振動子から被検体内 部に超音波を送信し、 被検体組織の音響インピーダンスの差異により生じる 超音波反射波 （エコー） を受信し、 得られた電気信号に基づいて被検体の内 部組織の構造を示す超音波断層画像を生成して表示する医療用検査装置であ る。
[0003] 近年、 この超音波の機械的特性を応用した組織の機械的特性の評価 （S W
S M : Shear Wave Speed Measurement、 以後 「せん断波速度計測」 とする） が検査に用いられている。 臓器、 体組織内に発見された腫瘤等の機械的特性 を非侵襲かつ簡易に計測することができるために、 癌のスクリーニング検査 において腫瘍の硬さなどを調べることや、 肝臓疾患の検査において肝線維化 の評価に用いることが期待されている。
[0004] このせん断波速度計測では、 被検体内の関心領域 （R〇 丨 ： Reg i on of I nterest） を定めると共に、 複数の振動子から被検体内の特定部位に超音波を 集束させたプッシュ波 （集束超音波、 又は、 A R F I : Acoust i c Rad i at i on Force Impu lse） を送信した後、 検出用の超音波 （以後、 「検出波」 とす る） の送信と反射波の受信とを複数回繰り返して、 プッシュ波の音響放射圧 により生じたせん断波の速度計測を行う。 そして、 せん断波の速度計測に基 づいて弾性や粘性などの組織の機械的特性を推測することができる。 \¥02020/175107 2 卩（：171?2020/004884
[0005] せん断波速度計測を行う代表的な方法としては、 被検体の複数の位置にお いてせん断波による変位を検出し、 変位がピークとなる時刻をせん断波の波 面の通過時刻とする方法がある。 変位がピークとなる時刻を検出する方法と しては、 例えば、 変位を時刻の関数として値が最大となる時刻を検出する方 法 （丁丁 ：丁丨!^ 卩631〇 が代表的な方法として用いられている （例えば 、 特許文献 1） 。
先行技術文献
特許文献
[0006] 特許文献 1 :米国特許出願公開第 2 0 0 8 / 0 2 4 9 4 0 8号
特許文献 2 :特表 2 0 1 4 - 5 0 3 5 6 5号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0007] しかしながら、 変位がピークとなる時刻を検出しようとする観測点におい てせん断波が減衰しているなど変位の時系列データの 3 / 比が高くない場 合には、 丁丁 法ではピークの誤検出や検出不能が起きやすい。 したがって 、 例えば、 相関処理や、 特許文献 2に開示の技術のように、 他の方法で変位 がピークとなる時刻を検出することが検討されている。 一方で、 変位の時系 列データの 3 / 1\1比が高い場合においては丁丁 法のピーク時刻の精度が高 いため、 これら他の方法では、 変位の時系列データの 3 / 1\1比が高い場合に おけるピーク時刻の精度が丁丁 法ほど高くないという課題がある。
[0008] 本開示は、 上記課題に鑑みてなされたものであり、 せん断波速度計測にお いて、 変位の時系列データの 3 / 1\1比にかかわらず変位がピークとなる時刻 の検出精度を向上させ、 せん断波速度計測の信頼性を向上させることを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本開示の一態様に係る超音波信号処理装置は、 被検体内に変位を発生させ るためのプッシュ波を超音波プローブに送信させるプッシュ波送信部と、 前 \¥02020/175107 3 卩（：171?2020/004884
記プッシユ波の送信に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す関心領域を 通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波送信部と、 前記超 音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された超 音波を受信し受信信号に変換する検出波受信部と、 前記関心領域内の複数の 位置のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算部 と、 前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づ いて、 前記観測点における変位を検出する変位検出部と、 前記観測点それぞ れの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状態を推定する伝播状態推定 部とを備え、 前記伝播状態推定部は、 観測点の変位の時系列データと、 変位 が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相関処理により、 当該 観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシユ波パルスの送信時 刻を基準とした変位の観測時刻が早いほど、 前記基準時系列データの時間幅 であるゲート幅を小さくすることを特徴とする。
発明の効果
[0010] 本開示によれば、 上記構成により、 観測時刻が大きい時刻、 すなわち、 せ ん断波が減衰して変位の時系列データの 3 / 比の高さが保証されない状況 においては、 ゲート幅を小さく し過ぎないことにより、 ピークの誤検出や検 出不能を防いで変位がピークとなる時刻を検出することができる。 一方で、 相関処理においてゲート幅を小さくすると丁丁 法と同様に高い検出精度が 得られるため、 観測時刻が小さい時刻、 すなわち、 せん断波の変位が大きい 時刻においては相関処理におけるゲート幅を小さい構成とする。 この構成に より、 丁丁 法が適している環境においては高い検出精度を得るとともに、 丁丁 法が適していない環境においてもピーク時刻を検出することができる ため、 あらゆる環境に対し、 検出感度を高く した状態で検出精度を向上させ ることができる。
図面の簡単な説明
[001 1 ] [図 1 ]実施の形態に係る超音波診断装置 1 〇〇におけるせん断波速度計測を含 む 3 3シーケンスの概要を示す概略図である。 \¥02020/175107 4 卩（：171?2020/004884
［図 2］超音波診断装置 1 0 0を含む超音波診断システム 1 0 0 0の機能ブロッ ク図である。
［図 3］ ( 3 ) は、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4で発生させるプッシュ波の送 信焦点 の位置を示す模式図、 (匕) は、 検出波パルス発生部 1 0 5で発生 させる検出波パルスの構成概要を示す模式図である。
［図 4］ ( 3 ) は、 送信ビームフォーマ部 1 0 6の構成を示す機能ブロック図、 ( 13 ) は、 受信ビームフォーマ部 1 0 8の構成を示す機能ブロック図である
［図 5］プッシュ波の概要を示す模式図である。
［図 6］ ( 3 ) は、 検出波送信の概要を示す模式図、 (匕) は、 反射波受信の概 要を示す模式図である。
［図 7］遅延処理部 1 0 8 3 1 において、 超音波の伝播経路の計算方法の概要を 示す模式図である。
［図 8］変位検出部 1 0 9、 伝播情報解析部 1 1 0、 機械的特性算出部 1 1 1の 構成を示す機能ブロック図である。
［図 9］超音波診断装置 1 0 0における統合 3 3シーケンスの工程の概要を示 す概略図である。
Figure imgf000006_0001
—卜である。
［図 1 1］ ( a ) から (〇) は、 プッシュ波パルス によるせん断波の生成の 様子を示す模式図である。
［図 12］変位検出及びせん断波の伝播解析の動作を示す模式図である。
［図 13］超音波診断装置 1 0 0におけるせん断波の伝播情報解析の動作を示す フローチヤートである。
［図 14］観測時刻とゲート幅との関係の一例を示す模式図である。
［図 15］ ( 3 ) 〜 (干) は、 相関処理によるピーク時刻の検出の概略を示す模 式図である。
［図 16］ ( 3 ) 、 (匕) は、 変位の時系列変化の一例を示す模式図である。 \¥02020/175107 5 卩（：171?2020/004884
[図 17] （3） 、 （匕） は、 変位の時系列変化の一例を示す模式図である。
[図 18] （a） から （〇） は、 ゲート幅と検出されたピーク時刻、 および、 ピ —ク時刻間の時差のばらつきを示す表である。
発明を実施するための形態
[0012] 《発明を実施するための形態に至った経緯》
発明者は、 せん断波速度計測において、 変位がピークとなる時刻の検出精 度を向上させるために各種の検討を行った。
[0013] 上述の通り、 せん断波速度計測では、 プッシュ波の送信に続けて、 検出波 の送受信を繰り返し行うことにより、 被検体内の変位を検出し、 その経時的 な変化に基づいてせん断波の波面の位置を推定する。 そして、 波面の移動速 度をせん断波の移動速度として算出を行う。 せん断波の波面の位置推定とし ては、 被検体内に複数の観測点を設け、 各観測点において変位量が最大 （ピ —ク） となった時刻 （以下、 「ピーク時刻」 と呼ぶ） を検出して、 ピーク時 刻に観測点をせん断波の波面を通過したとみなす方法が一般的である。
[0014] ピーク時刻の検出方法としては、 例えば、 特許文献 1 に記載されているよ うに、 時系列の変位の変化について、 変位の値が最大となる時刻を検出する 方法 （丁丁 法） が挙げられる。 より具体的には、 変位を時間の関数とみな して、 変位の値が最も大きい時刻を探し出すものである。 例えば、 プッシュ パルスによる押圧箇所から近い位置では、 せん断波はほとんど劣化していな いため、 変位を時間の関数とみなしたときに鋭いピークを有する。 また、 例 えば、 被検体の硬さが大きい場合は、 せん断波の速度が速いため、 プッシュ パルスによる押圧箇所から離れた個所でも、 変位を時間の関数とみなしたと きに鋭いピークを有する。 したがって、 このような環境においては、 丁丁 法により、 高い精度で変位のピーク時刻を検出することができる。
[0015] 一方で、 被検体組織の硬さが小さい、 すなわち組織が柔らかい場合は、 せ ん断波の速度が遅いため、 変位を時間の関数とみなしたときにピークが鈍い 。 また、 プッシュパルスによる押圧箇所から離れた個所では、 せん断波は伝 播により劣化するため、 変位を時間の関数とみなしたときにピークが鈍い。 \¥02020/175107 6 卩（：171?2020/004884
一方で、 雑音成分である変位の検出誤差は音響線信号の品質に依存し、 信号 成分である変位の大きさには依存しないため、 変位の絶対量が小さくなると 変位の 3 / 1\1比は低下する。 特に、 プッシュパルスの送信時刻から離れた時 刻ほどせん断波による変位が小さいため、 このような時刻に係る変位につい ては、 丁丁 法では、 雑音のピークを変位のピークとして誤認識したり、 雑 音に埋もれたピークを検出できなかったりなど、 安定してピークを検出する ことが困難となる。 すなわち、 丁丁 法は、 プッシュパルスの送信時刻から 離れた時刻にピーク時刻が存在する場合には、 ピーク時刻の検出を安定して 行えない場合がある。
[0016] 他のピークを検出する方法としては、 例えば、 相関処理法が考えられる。
相関処理法とは、 基準となる基準系列データと対象となる系列データとの時 間のずれを求める手法であり、 基準系列データが系列データ内のどの時間の 波形と一致度が高いかを相関値を算出することで見つける手法である。 した がって、 例えば、 変位のピークが鈍い場合においても、 鈍いピークを基準系 列データとして用いて相関処理を行うことで、 雑音の影響を排除し、 安定し てピークを検出することが可能となる。
[0017] —方で、 相関処理法においては、 そのゲート幅をどのように設定するかと いう課題がある。 ゲート幅とは、 相関計算に用いる基準系列データのデータ 長である。 相関処理では演算数がゲート幅にほぼ比例するため、 ゲート幅が 広すぎると、 演算負荷が大きくなる。 また、 ゲート幅が不適切に広い場合に は、 基準系列データにピーク以外の変位の時系列変化が含まれるため、 不必 要な基準系列データの影響でピークの検出精度が低下することがある。 一方 で、 ゲート幅が非常に狭い場合には、 基準系列データとの一致度より系列デ —夕の絶対値の方が相関値に強く影響を与えるため、 実質的に丁丁 法と同 じ特性を有し、 丁丁 法の欠点をそのまま有するという課題がある。
[0018] そこで、 発明者は、 相関処理法におけるゲート幅の設定方法について検討 し、 本開示に係る超音波信号処理装置、 超音波診断装置、 および、 超音波信 号処理方法に想到するに至ったものである。 [0019] 以下、 実施の形態に係る超音波画像処理方法及びそれを用いた超音波診断 装置について図面を用いて詳細に説明する。
[0020] 《実施の形態》
超音波診断装置 1 〇〇は、 せん断波速度計測により被検体の機械的特性を 評価する処理を行う。 図 1は、 超音波診断装置 1 0 0における、 せん断波速 度計測を含む S W Sシーケンスの概要を示す概略図である。 図 1中央の枠に 示すように、 超音波診断装置 1 0 0の処理は、 「基準検出波パルス送受信」
、 「プッシュ波パルス送信」 、 「検出波パルス送受信」 、 「機械的特性算出 」 の工程から構成される。
[0021 ] 「基準検出波パルス送受信」 の工程では、 超音波プローブに基準検出波パ ルス p w p 0を送信して、 複数の振動子に被検体中の関心領域 r〇 i に対応 する範囲に検出波 p w 0の送信と反射波 e cの受信とを行わせて、 組織の初 期位置の基準となる音響線信号を生成する。
[0022] 「プッシュ波パルス送信」 の工程では、 超音波プローブにプッシュ波パル ス P P Pを送信して、 複数の振動子に被検体内の特定部位に超音波を収束さ せたプッシュ波 P Pを送信させて、 被検体組織にせん断波を励起させる。
[0023] その後、 「検出波パルス送受信」 の工程で、 超音波プローブに検出波パル ス p w p I を送信し、 複数の振動子に検出波 p w Iの送信と反射波 e cの受 信とを複数回行わせることで、 せん断波伝播状態を計測する。 「機械的特性 算出」 の工程では、 まず、 せん断波の伝播に伴う組織の変位分布 P t 1 を時 系列に算出して、 次に、 変位分布 p t 1の時系列な変化から組織の機械的特 性を表すせん断波の伝播速度を算出するせん断波伝播解析を行い、 最後に、 機械的特性を画像化し画像として表示する。
[0024] 以上に示した、 プッシュ波 p p送信に基づく 1回のせん断波の励起に伴う —連の工程を、 「S W Sシーケンス」 ( S W S : Shear Wave Speed) と呼ぶ
[0025] <超音波診断システム 1 0 0 0 >
1 . 装置概要 \¥02020/175107 8 卩（：171?2020/004884
実施の形態に係る超音波診断装置 1 〇〇を含む超音波診断システム 1 〇〇 0について、 図面を参照しながら説明する。 図 2は、 実施の形態に係る超音 波診断システム 1 0 0 0の機能ブロック図である。 図 2に示すように、 超音 波診断システム 1 0 0 0は、 被検体に向けて超音波を送信し、 その反射波を 受信する複数の振動子 （振動子列） 1 〇 1 3が表面に列設された超音波プロ —ブ 1 0 1 （以下、 「プローブ 1 0 1」 とする） 、 プローブ 1 0 1 に超音波 の送受信を行わせプローブ 1 〇 1からの出力信号に基づき超音波信号を生成 する超音波診断装置 1 〇〇、 検査者からの操作入力を受け付ける操作入力部 1 0 2、 超音波画像を画面上に表示する表示部 1 1 3を有する。 プローブ 1 0 1、 操作入力部 1 0 2、 表示部 1 1 3は、 それぞれ、 超音波診断装置 1 〇 〇に各々接続可能に構成されている。
[0026] 次に、 超音波診断装置 1 〇〇に外部接続される各要素について説明する。
[0027] 2 . プローブ 1 0 1
プローブ 1 0 1は、 例えば一次元方向 （以下、 「振動子列方向」 とする） に配列された複数の振動子 1 〇 1 3からなる振動子列 （1 0 1 3） を有する 。 プローブ 1 0 1は、 後述の送信ビームフォーマ部 1 0 6から供給されたパ ルス状の電気信号 （以下、 「送信信号」 とする） をパルス状の超音波に変換 する。 プローブ 1 0 1は、 プローブ 1 0 1の振動子側外表面を被検体の皮膚 表面等に超音波ジエル等を介して当てた状態で、 複数の振動子から発せられ る複数の超音波からなる超音波ビームを測定対象に向けて送信する。 そして 、 プローブ 1 0 1は、 被検体からの複数の反射検出波 （以下、 「反射波」 と する） を受信し、 複数の振動子 1 0 1 3によりこれら反射波をそれぞれ電気 信号に変換して超音波診断装置 1 〇〇に供給する。
[0028] 3 . 操作入力部 1 0 2
操作入力部 1 0 2は、 検査者からの超音波診断装置 1 0 0に対する各種設 定 操作等の各種操作入力を受け付け、 超音波診断装置 1 0 0の制御部 1 1 5に出力する。
[0029] 操作入力部 1 0 2は、 例えば、 表示部 1 1 3と一体に構成されたタッチパ \¥02020/175107 9 卩（：171?2020/004884
ネルであってもよい。 この場合、 表示部 1 1 3に表示された操作キーに対し てタッチ操作やドラッグ操作を行うことで超音波診断装置 1 〇〇の各種設定 操作を行うことができ、 超音波診断装置 1 0 0がこのタッチパネルにより 操作可能に構成される。 また、 操作入力部 1 0 2は、 例えば、 各種操作用の キーを有するキーボードや、 各種操作用のボタン、 レバー等を有する操作パ ネルやマウス等であってもよい。
[0030] 4 . 表示部 1 1 3
表示部 1 1 3は、 いわゆる画像表示用の表示装置であって、 後述する表示 制御部 1 1 2からの画像出力を画面に表示する。 表示部 1 1 3には、 液晶デ ィスプレイ、 有機巳 !_ディスプレイ、 〇 丁等を用いることができる。
[0031 ] ＜超音波診断装置 1 〇〇の構成概要＞
次に、 実施の形態に係る超音波診断装置 1 〇〇について説明する。
[0032] 超音波診断装置 1 0 0は、 プローブ 1 0 1の複数ある振動子 1 0 1 3のう ち、 送信又は受信の際に用いる振動子を各々に選択し、 選択された振動子に 対する入出力を確保するマルチプレクサ部 1 0 7、 超音波の送信を行うため にプローブ 1 〇 1の各振動子 1 〇 1 3に対する高電圧印加のタイミングを制 御する送信ビームフォーマ部 1 0 6と、 プローブ 1 0 1で受信した反射波に 基づき、 受信ビームフォーミングして音響線信号を生成する受信ビームフォ —マ部 1 0 8を有する。
[0033] また、 操作入力部 1 0 2からの操作入力に基づき被検体内の計測対象範囲 を表す関心領域「〇 丨 を複数の振動子 1 0 1 3を基準に設定する関心領域設 定部 1 0 3、 複数の振動子 1 0 1 3にプッシュ波パルス を送信させる プッシュ波パルス発生部 1 0 4、 プッシュ波パルス に続き検出波パル ス I を複数回送信させる検出波パルス発生部 1 0 5を有する。
[0034] また、 音響線信号から関心領域「〇 丨 内の組織の変位を検出する変位検出 部 1 0 9、 検出した組織の変位からせん断波の伝播情報解析を行い関心領域 「〇 丨 内の各観測点におけるせん断波の波面到達時間を算出する伝播情報解 析部 1 1 〇、 関心領域「〇 丨 内の各観測点におけるせん断波の伝播速度、 お よび/又は、 機械的特性を算出する機械的特性算出部 1 1 1 を有する。
[0035] また、 受信ビームフォーマ部 1 08が出力する音響線信号、 変位検出部 1
09が出力する変位量データ、 伝播情報解析部 1 1 0が出力する波面到達時 間データ、 機械的特性算出部 1 1 1が出力する機械的特性データ等を保存す るデータ格納部 1 1 4、 表示画像を構成して表示部 1 1 3に表示させる表示 制御部 1 1 2、 さらに、 各構成要素を制御する制御部 1 1 5を備える。
[0036] このうち、 マルチプレクサ部 1 07、 送信ビームフォーマ部 1 06、 受信 ビームフォーマ部 1 08、 プッシュ波パルス発生部 1 04、 検出波パルス発 生部 1 05、 関心領域設定部 1 03、 変位検出部 1 09、 伝播情報解析部 1 1 0、 機械的特性算出部 1 1 1、 制御部 1 1 5は、 超音波信号処理回路 1 5 〇を構成する。 また、 プッシュ波パルス発生部 1 04と送信ビームフォーマ 部 1 06とはプッシュ波送信部 1 04 1 を、 検出波パルス発生部 1 05と送 信ビームフォーマ部 1 06とは検出波送信部 1 05 1 をそれぞれ構成する。
[0037] 超音波信号処理回路 1 50を構成する各要素、 例えば、 変位検出部 1 09 、 伝播情報解析部 1 1 〇、 機械的特性算出部 1 1 1は、 それぞれ、 例えば、 F PGA (Field Programmable Gate Array) 、 AS I C (Application Spec ific Integrated Circuit) などのハードウエア回路により実現される。 ある いは、 CPU (Central Processing Unit) や G P U (Graph i cs Processing U nit)などのプロセッサと、 メモリと、 当該プロセッサを動作させるソフトウ エアとにより実現される構成であってもよく、 特に G P Uを用いた構成は G PGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Unit) と呼 ばれる。 これらの構成要素は一個の回路部品とすることができるし、 複数の 回路部品の集合体にすることもできる。 また、 複数の構成要素を組合せて一 個の回路部品とすることができるし、 複数の回路部品の集合体にすることも できる。
[0038] データ格納部 1 1 4は、 コンピュータで読み取り可能な記録媒体であり、 例えば、 ハードディスク、 半導体メモリ、 フレキシブルディスク、 M〇、 D VD、 B D等を用いることができる。 また、 データ格納部 1 1 4は、 N AS （Network Attached Storage） など超音波診断装置 1 0 0に外部から接続さ れた記憶装置であってもよい。
[0039] なお、 本実施の形態に係る超音波診断装置 1 0 0は、 図 2で示した構成の 超音波診断装置に限定されない。 例えば、 マルチプレクサ部 1 0 7が不要な 構成もあるし、 プローブ 1 0 1 に送信ビームフォーマ部 1 0 6や受信ビーム フォーマ部 1 0 8、 またはその一部などが内蔵される構成であってもよい。
[0040] ＜超音波診断装置 1 0 0の各部構成＞
次に、 超音波診断装置 1 〇〇に含まれる各ブロックの構成について説明す る。
[0041 ] 1 . 関心領域設定部 1 0 3
一般に、 表示部 1 1 3にプローブ 1 0 1 によりリアルタイムに取得された 被検体の断層画像である Bモード画像が表示されている状態において、 操作 者は、 表示部 1 1 3に表示されている Bモード画像を指標として、 被検体内 の計測対象範囲を指定し操作入力部 1 0 2に入力する。 関心領域設定部 1 0 3は、 操作入力部 1 0 2から操作者により指定された情報を入力として設定 し、 制御部 1 1 5に出力する。 このとき、 関心領域設定部 1 0 3は、 被検体 内の計測対象範囲を示す関心領域 r〇 i をプローブ 1 0 1 にある複数の振動 子 1 0 1 aからなる振動子列 （1 0 1 a） の位置を基準に設定してもよい。 例えば、 関心領域 r〇 i は、 複数の振動子 1 0 1 aからなる振動子列 （1 0 1 a） を含む検出波照射領域 A X内の全部又は一部領域であってもよい。
[0042] 2 . プッシュ波パルス発生部 1 0 4
プッシュ波パルス発生部 1 0 4は、 制御部 1 1 5から関心領域 r〇 i を示 す情報を取得し、 関心領域 r o iの近傍又は内部の所定位置に特定点を設定 する。 そして、 複数の振動子 1 0 1 aに送信ビームフォーマ部 1 0 6からプ ッシュ波パルス p p pを送信させることにより、 複数の振動子 1 0 1 aに特 定点 （以下、 「送信焦点 F P」 とする。 ） に対応する被検体中の特定部位に 超音波ビームが集束するプッシュ波 p Pを送信させる。 これにより、 被検体 中の特定部位にせん断波を励起させる。 なお、 ここでは特定点の数は 1であ \¥02020/175107 12 卩（：171?2020/004884
るとしたが、 上記に限定されず、 例えば、 门個の送信焦点
Figure imgf000014_0001
( k = 1 ~ n ) に対応する 1·!個の被検体中の特定部位それぞれに収束するプッシュ波 P k ( |< = 1 ~ |·! ) を順次送信させるとしてもよい。
[0043] 具体的には、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4は、 関心領域「〇 丨 を示す情 報に基づき、 プッシュ波の送信焦点 の位置とプッシュ波 を送信さ せる振動子列 (以後、 「プッシュ波送信振動子列 X」 とする) を以下に示 すように決定する。
[0044] 図 3 ( 3 ) は、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4で発生させるプッシュ波 の送信焦点 の位置を示す模式図である。 関心領域 〇 丨の列方向長 さ 及び被検体深さ方向の長さ IIが、 それぞれ平面波による超音波照射範囲 の列方向長さ 3及び被検体深さ方向の長さ 以下であり、 超音波照射範囲の 中心付近に関心領域「〇 丨が設定される場合を例に説明する。 本実施の形態 では、 図 3 ( 3 ) に示すように、 送信焦点 の列方向送信焦点位置チ父は 関心領域「〇 丨の列方向中心位置 〇と一致する構成とした。
[0045] また、 プッシュ波送信振動子列 父は、 深さ方向送信焦点位置チ 2に基づ き設定される。 本実施の形態では、 プッシュ波パルス送信振動子列 Xの長 さは複数の振動子 1 〇 1 3全部の列の長さ 3とする構成とした。
[0046] 送信焦点 の位置と、 プッシュ波送信振動子列 を示す情報は、 プッ シュパルス のパルス幅 \/\/、 印加開始時刻 丁とともに、 送信制御信 号として送信ビームフォーマ部 1 0 6に出力される。 また、 印加開始時刻 丁の時間間隔 丨 を含めてもよい。 なお、 プッシュ波パルス のパルス 幅 、 印加開始時刻 丁、 及び時間間隔 丨 については後述する。
[0047] なお、 関心領域「〇 丨 と送信焦点 との位置関係は上記に限られず、 被 検体の検査すべき部位の形態等により適宜変更してもよい。
[0048] 例えば、 図 3 ( 3 ) に示す例を、 送信焦点 の位置のうち列方向送信焦 点位置チ Xが関心領域「〇 丨の列方向中心位置 〇から X軸の正又は負の方 向にオフセッ トされた構成に変更してもよい。 この場合、 関心領域幅 と振 動子列の列方向中心は異なる構成となる。 さらに、 送信焦点 のうち列方 \¥0 2020/175107 13 卩（：17 2020 /004884
向焦点位置 Xが、 関心領域「〇 丨の列方向中心 〇から X軸の正又は負の 方向にオフセッ トされ関心領域「〇 丨外に位置するような構成としてもよい
[0049] また、 関心領域「〇 丨の近傍であって関心領域「〇 丨外の所定位置に送信 焦点 を設定する構成としてもよい。 このとき、 関心領域「〇 丨の近傍に 設定する場合には、 送信焦点 は関心領域「〇 丨 に対してせん断波が関心 領域「〇 丨へ到達可能な距離に設定される。
[0050] なお、 プッシュ波による超音波ビームが 「集束」 するとは、 超音波ビーム が絞られフォーカスビームであること、 すなわち、 超音波ビームに照射され る面積が送信後に減少し特定の深さにおいて最小値を採ることを指し、 超音 波ビームが 1点にフォーカスされる場合に限られない。 この場合、 「送信焦 点 」 とは、 超音波ビームが集束する深さにおける超音波ビーム中心をさ す。
[0051 ] 送信焦点 の位置と、 プッシュ波送信振動子列 を示す情報は、 プッシ ュ波パルス のパルス幅とともに、 送信制御信号として送信ビームフォ —マ部 1 0 6に出力される。
[0052] 3 . 検出波パルス発生部 1 0 5
検出波パルス発生部 1 0 5は、 制御部 1 1 5から関心領域「〇 丨 を示す情 報を入力し、 複数の振動子 1 0 1 3に送信ビームフォーマ部 1 0 6から検出 波パルス I を複数回送信させることにより超音波ビームが関心領域「 〇 I を通過するよう、 検出波パルス送信振動子列丁 Xに属する複数の振動子 1 0 1 3に検出波 を送信させる。 具体的には、 検出波パルス発生部 1 0 5は、 関心領域「〇 丨 を示す情報に基づき、 超音波ビームが関心領域 〇 丨 を通過するよう、 検出波パルス I を送信させる振動子列 （以後、 「検 出波送信振動子列丁 X」 とする） を決定する。
[0053] 図 3 （13） は、 検出波パルス発生部 1 0 5で発生させる検出波パルス 丨の構成概要を示す模式図である。 図 3 （1〇） に示すように、 検出波パル ス発生部 1 0 5は、 検出波パルス送信振動子が同位相で駆動されるいわゆる \¥02020/175107 14 卩（：171?2020/004884
平面波である検出波が関心領域「〇 丨全体を通過するように検出波パルス送 信振動子列丁 Xを設定する。 検出波パルス送信振動子列丁 Xの長さ 3は関心 領域幅 よりも大きく設定されることが好ましい。 本例では、 関心領域幅 は検出波パルス送信振動子列丁 Xの列方向の端部よりも所定距離/ 3だけ内方 に位置するように設定される。 検出波 は平面波であるので振動子列方向 と垂直な 方向に伝播する。 したがって、 関心領域「〇 丨 は、 X方向両端に おいて距離/ 3だけマージンを持って超音波照射領域 Xに含まれる。 これよ り、 1回の検出波の送受信により関心領域「〇 丨全体にある観測点について 音響線信号を生成できるとともに、 超音波ビームが確実に関心領域「〇 丨全 体を通過するように前記検出波パルス I を送信することができる。
[0054] なお、 検出波である超音波ビームの進行方向は 方向に限られず、 方向 に対して所定の方位角 0をなす方向に進行するように設定されてもよい。
[0055] 4 . 送信ビームフォーマ部 1 0 6
送信ビームフォーマ部 1 0 6は、 マルチプレクサ部 1 0 7を介してプロー ブ 1 0 1 と接続され、 プローブ 1 0 1から超音波の送信を行うために、 プロ —ブ 1 0 1 に存する複数の振動子 1 0 1 3の全てもしくは一部に当たるプッ シュ波送信振動子列 X又は検出波送信振動子列丁 Xに含まれる複数の振動 子各々に対する高電圧印加のタイミングを制御する回路である。
[0056] 図 4 ( 3 ) は、 送信ビームフォーマ部 1 0 6の構成を示す機能ブロック図 である。 図 4 ( a ) に示すように、 送信ビームフォーマ部 1 0 6は、 駆動信 号発生部 1 0 6 1、 遅延プロファイル生成部 1 0 6 2、 駆動信号送信部 1 0 6 3を含む。
[0057] ( 1 ) 駆動信号発生部 1 0 6 1
駆動信号発生部 1 0 6 1は、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4又は検出波パ ルス発生部 1 〇 5からの送信制御信号のうち、 プッシュ波送信振動子列 父 又は検出波送信振動子列丁 Xを示す情報と、 プッシュ波パルス のパル ス幅 と、 印加開始時刻 丁を示す情報と、 検出波パルス Iのパル ス幅と、 印加開始時刻を示す情報とに基づき、 プローブ 1 〇 1 に存する振動 \¥02020/175107 15 卩（：171?2020/004884
子 1 〇 1 3の一部又は全部に該当する送信振動子から超音波ビームを送信さ せるためのパルス信号 3 を発生する回路である。
[0058] （2） 遅延プロファイル生成部 1 0 6 2
遅延プロファイル生成部 1 0 6 2では、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4又 は検出波パルス発生部 1 0 5から得られる送信制御信号のうち、 プッシュ波 送信振動子列 X又は検出波送信振動子列丁 Xと送信焦点 の位置又は送 信方向 0を示す情報とに基づき、 超音波ビームの送信タイミングを決める印 加開始時刻 丁からの遅延時間 I 1< （ 1<は、 1から振動子 1 0 1 3の数 1< 01 3 Xまでの自然数） を振動子毎に設定して出力する回路である。 これによ り、 遅延時間分だけ振動子毎に超音波ビームの送信を遅延させて超音波ビー ムのフォーカスを行う。
[0059] （3） 駆動信号送信部 1 0 6 3
駆動信号送信部 1 0 6 3は、 駆動信号発生部 1 0 6 1からのパルス信号 3 と遅延プロファイル生成部 1 0 6 2からの遅延時間 1<とに基づき、 プ ローブ 1 0 1 に存する複数の振動子 1 0 1 3中、 プッシュ波送信振動子列 Xに含まれる各振動子にプッシュ波を送信させるためのプッシュ波パルス を供給するプッシュ波送信処理を行う。 プッシュ波送信振動子列 父は 、 マルチプレクサ部 1 0 7によって選択される。
[0060] 生体に物理的変位を起こすプッシュ波には、 通常の巳モード表示等に用い る送信パルスに比して格段に大きなパワーが求められる。 即ち、 パルサ （超 音波発生器） に与える駆動電圧として、 巳モード画像の取得では通常 3 0〜 4 0 Vでも成立する場合があるのに対して、 プッシュ波では、 例えば、 5 0 V以上を要する。 また、 巳モード画像の取得では、 送信パルス長は数 3 6 〇程度であるが、 プッシュ波には 1送信あたり数百 3㊀〇の送信パルス長 を必要とする。
[0061 ] 本実施の形態では、 駆動信号送信部 1 〇 6 3からプッシュ波パルス
が印加開始時刻 丁に複数の振動子 1 0 1 3に送信される。 プッシュ波パル ス は、 所定のパルス幅 （時間長） を有し所定の電圧振幅 （十 〜 \¥02020/175107 16 卩（：171?2020/004884
—V） 、 所定周波数からなるバースト信号からなる。 具体的には、 パルス幅 は、 例えば、 1 0 0〜 2 0 0 3 6〇、 周波数は、 例えば、
Figure imgf000018_0001
電圧振幅は、 例えば、 + 5 0 V〜一 5 0 としてもよい。 しかしながら、 印 加条件は上記に限定されないことは言うまでもない。
[0062] また、 駆動信号送信部 1 0 6 3は、 プローブ 1 0 1 に存する複数の振動子
1 0 1 3中、 検出波送信振動子列丁 Xに含まれる各振動子に超音波ビームを 送信させるための検出波パルス I を供給する検出波送信処理を行う。 検出波送信振動子列丁父は、 マルチプレクサ部 1 0 7によって選択される。 しかしながら、 検出波パルス 丨供給に係る構成には上記に限定されず 、 例えば、 マルチプレクサ部 1 0 7を用いない構成としてもよい。
[0063] 送信ビームフォーマ部 1 0 6は、 プッシュ波パルス 送信後に、 検出 波パルス発生部 1 0 5からの送信制御信号に基づき検出波パルス I を 複数回送信する。 1回のプッシュ波パルス 送信後に、 同 _の検出波送 信振動子列丁父から複数回行われる一連の検出波パルス I送信の各回 を 「送信イベント」 と称呼する。
[0064] 5 . 受信ビームフォーマ部 1 0 8の構成
受信ビームフォーマ部は、 複数回の検出波パルス Iの各々に対応し て複数の振動子 1 〇 1 3において時系列に受信された被検体組織からの反射 波に基づき、 検出波照射領域 X内の複数の観測点 丨 」に対する音響線信 号を生成して音響線信号フレームデータ 3 丨 （丨 は 1から までの自然数 、 番号を区別しない場合は音響線信号フレームデータ 3 I とする） のシー ケンスを生成する回路である。 すなわち、 受信ビームフォーマ部 1 0 8は、 検出波パルス 丨 を送信した後、 プローブ 1 0 1で受信した反射波に基 づき、 複数の振動子 1 〇 1 3で得られた電気信号から音響線信号を生成する 。 ここで、 丨 は検出波照射領域 Xにおける X方向の座標を示す 1から ま での自然数であり、 」は å方向の座標を示す 1から å 01 3 Xまでの自然数で ある。 なお、 「音響線信号」 とは、 受波信号 （[¾ 信号） を整相加算処理し た信号である。 \¥02020/175107 17 卩（：171?2020/004884
[0065] 図 4 （1〇） は、 受信ビームフォーマ部 1 0 8の構成を示す機能ブロック図 である。 受信ビームフォーマ部 1 0 8は、 入力部 1 0 8 1、 受波信号保持部 1 0 8 2、 整相加算部 1 0 8 3を備える。
[0066] （ 1） 入力部 1 0 8 1
入力部 1 0 8 1は、 マルチプレクサ部 1 0 7を介してプローブ 1 0 1 と接 続され、 プローブ 1 0 1 において反射波に基づき受波信号 信号） を生 成する回路である。 ここで、 受波信号「干
Figure imgf000019_0001
（1＜は 1から までの自然数で ある） とは、 検出波パルス Iの送信に基づいて各振動子にて受信され た反射波から変換された電気信号を八 / 0変換したいわゆる 信号であり 、 受波信号「チ 1＜は各受波振動子「％ 1＜にて受信された超音波の送信方向 （ 被検体の深さ方向） に連なった信号の列 （受波信号列） から構成されている
[0067] 入力部 1 0 8 1は、 受波振動子「 1＜の各々が得た反射波に基づいて、 送 信イベントごとに各受波振動子「 1＜に対する受波信号「チ 1＜の列を生成す る。 受波振動子列はプローブ 1 〇 1 に存する複数の振動子 1 〇 1 3の一部又 は全部にあたる振動子列から構成されており、 制御部 1 1 5からの指示に基 づきマルチプレクサ部 1 0 7によって選択される。 本例では、 複数の振動子 1 0 1 3の全部が受波振動子列として選択される構成とした。 これにより、
1回の受信処理により検出波照射領域 X内全域に存する観測点からの反射 波を全ての振動子を用いて受波して全ての振動子に対する受波振動子列を生 成することができる。 生成された受波信号「チ ！＜は、 受波信号保持部 1 0 8 2に出力される。
[0068] （2） 受波信号保持部 1 0 8 2
受波信号保持部 1 0 8 2は、 コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり 、 例えば、 半導体メモリ等を用いることができる。 受波信号保持部 1 0 8 2 は、 送信イベントに同期して入力部 1 0 8 1から、 各受信振動子「 に対 する受波信号「チ ！＜を入力し、 1枚の音響線信号フレームデータが生成され るまでこれを保持する。 \¥02020/175107 18 卩（：171?2020/004884
[0069] なお、 受波信号保持部 1 0 8 2は、 データ格納部 1 1 4の一部であっても よい。
[0070] （3） 整相加算部 1 0 8 3
整相加算部 1 〇 8 3では、 送信イベントに同期して関心領域 〇 丨 内の観 測点 丨 」から、 検出波パルス受信振動子列 に含まれる受信振動子 1＜が受信した受波信号「チ 1＜に遅延処理を施した後、 全ての受信振動子 1＜について加算して音響線信号 3を生成する回路である。 検出波パルス受 信振動子列 Xはプローブ 1 0 1 に存する複数の振動子 1 〇 1 3の一部又は 全部にあたる受信振動子 1＜から構成されており、 制御部 1 1 5からの指 示に基づき整相加算部 1 0 8 3とマルチプレクサ部 1 0 7によって選択され る。 本例では、 反射波受信振動子列 [¾父として、 各送信イベントにおける検 出波パルス送信振動子列丁 Xを構成する振動子を少なくとも全て含む振動子 列が選択される構成とした。
[0071 ] 整相加算部 1 0 8 3は、 受波信号「チ 1＜に対する処理を行うための遅延処 理部 1 0 8 3 1、 加算部 1 0 8 3 2を備える。
[0072] （ I） 遅延処理部 1 0 8 3 1
遅延処理部 1 0 8 3 1は、 検出波パルス受信振動子列 [¾ 内の受信振動子
Figure imgf000020_0001
観測点 丨 」 と受信振動子 1＜各々 との間の距離の差を音速値で除した受信振動子 1＜各々への反射超音波の 到達時間差 （遅延量） により補償して、 観測点 丨 」からの反射超音波に基 づく受信振動子 1＜に対応する受信信号として同定する回路である。
[0073] 図 7は、 遅延処理部 1 0 8 3 1 において、 超音波の伝播経路の計算方法の 概要を示す模式図である。 検出波パルス送信振動子列丁 Xから放射され関心 領域「〇 丨 内の任意の位置にある観測点 丨 」において反射され受信振動子 8 1＜に到達する超音波の伝播経路を示したものである。
[0074] a） 送信時間の算出
検出波送信振動子列丁 X （振動子列 （1 0 1 3） 全体） から送信される検 出波 丨 は上述のとおり平面波が好ましいが、 これには限定されない。 遅 \¥02020/175107 19 卩（：171?2020/004884
延処理部 1 0 8 3 1は、 送信イベントに対応して、 観測点 丨 」 までの送信 経路を、 検出波送信振動子列丁 Xから振動子列に垂直に発された検出波 ％
Iが観測点 丨 」に到達するまでの最短経路 4 0 1 として算出し、 これを音 速で除して送信時間を算出する。
[0075] b） 受信時間の算出
遅延処理部 1 0 8 3 1は、 送信イベントに対応して、 観測点 丨 」につい て、 観測点 丨 」で反射され検出波受信振動子列 に含まれる受信振動子 8 !＜に到達するまでの受信経路を算出する。 観測点 丨 」での反射波が受 信振動子 1＜に戻っていくときの受信経路は、 任意の観測点 丨 」から各 受信振動子 1＜までの経路 4 0 2の長さは幾何学的に算出する。 これを音 速で除して受信時間を算出する。
[0076] 〇） 遅延量の算出
次に、 遅延処理部 1 0 8 3 1は、 送信時間と受信時間とから各受信振動子 各受信振動子
Figure imgf000021_0001
[0077] ） 遅延処理
次に、 遅延処理部 1 0 8 3 1は、 各受信振動子 1＜に対する受波信号列 「干 1＜から、 遅延量に相当する受波信号「チ 1＜ （遅延量を差引いた時間に対 応する受波信号） を、 観測点 丨 」からの反射波に基づく受信振動子 1＜ に対応する信号として同定する。
[0078] 遅延処理部 1 0 8 3 1は、 送信イベントに対応して、 受波信号保持部 1 0
8 2から受波信号「干 1＜を入力として、 関心領域「〇 丨 内に位置する全ての 観測点 丨 」について、 各受信振動子 1＜に対する受波信号「チ 1＜を同定 する。
[0079] （ \ \ ） 加算部 1 0 8 3 2
加算部 1 0 8 3 2は、 遅延処理部 1 0 8 3 1から出力される受信振動子
Figure imgf000021_0002
1＜に対応して同定された受波信号「チ 1＜を入力として、 それらを加算して 、 観測点 丨 」に対する整相加算された音響線信号 3 丨 」を生成する回路 \¥02020/175107 20 卩（：171?2020/004884
である。
[0080] さらに、 各受信振動子 1＜に対応して同定された受波信号「チ 1＜に対し 、 受信アポダイゼーシヨン （重み数列） を乗じた後加算して、 観測点 丨 」 に対する音響線信号 3 丨 」を生成してもよい。 受信アポダイゼーシヨンは 、 検出波受振動子列 8 X内の受信振動子 8 1＜に対応する受信信号に適用さ れる重み係数の数列である。 受信アポダイゼーシヨンは、 検出波受振動子列 8 Xの列方向の中心に位置する振動子に対する重みが最大となるよう設定さ れ、 受信アポダイゼーシヨンの分布の中心軸は検出波受振動子列中心軸 X 〇と一致し、 分布は中心軸に対し対称な形状をなす。 分布の形状は特に限定 されない。
[0081 ] 加算部 1 0 8 3 2は、 関心領域「〇 丨 内に存在する全ての観測点 丨 」に ついて音響線信号 3 丨 」を生成して音響線信号フレームデータ 3 I を生 成する。
[0082] そして、 送信イベントに同期して検出波パルス
Figure imgf000022_0001
丨の送受信を繰り返 し、 全ての送信イベントに対する音響線信号フレームデータ 3 I を生成す る。 生成された音響線信号フレームデータ 3 丨 は、 送信イベントごとにデ —夕格納部 1 1 4に出力され保存される。
[0083] 6 . 変位検出部 1 0 9
変位検出部 1 0 9は、 音響線信号フレームデータ〇1 3 丨のシーケンスから 、 検出波照射領域 X内の組織の変位を検出する回路である。
[0084] 図 8は、 変位検出部 1 0 9、 伝播情報解析部 1 1 0、 機械的特性算出部 1
1 1の構成を示す機能ブロック図である。
[0085] 変位検出部 1 0 9は、 音響線信号フレームデータ ¢1 3 丨のシーケンスに含 まれる変位検出の対象となる 1 フレームの音響線信号フレームデータ
Figure imgf000022_0002
3 I と、 基準となる 1 フレームの音響線信号フレームデータ 3 0 （以下、 「基 準音響線信号フレームデータ 3 0」 とする） とを、 制御部 1 1 5を介して データ格納部 1 1 4から取得する。 基準音響線信号フレームデータ
Figure imgf000022_0003
と は、 各送信イベントに対応する音響線信号フレームデータ 3 I におけるせ \¥0 2020/175107 21 卩（：171? 2020 /004884
ん断波による変位を抽出するための基準となる信号であり、 具体的には、 プ ッシュ波パルス 送信前に検出波照射領域 Xから取得した音響線信号 のフレームデータである。 そして、 変位検出部 1 0 9は、 音響線信号フレー ムデータ
Figure imgf000023_0001
丨 と基準音響線信号フレームデータ 3 0とを比較して、 音響 線信号フレームデータ 5 Iの検出波照射領域 X内の観測点 丨 」の変位 （画像情報の動き） 1 丨 」を検出し、 変位 1 丨 」を観測点 丨 」の座標 と関連付けて変位量フレームデータ 丨 を生成する。 より具体的には、 各 観測点について以下の処理を行う。 すなわち、 基準音響線信号フレームデー 夕〇1 3 0から観測点及びその近傍に対応する基準データシーケンスを抽出し 、 基準データシーケンスと最も近いデータシーケンスを音響線信号フレーム データ〇1 3 Iから探し出す。 そして、 基準データシーケンスに対応する被検 体内の位置 （または範囲） を基準としたときの、 探し出したデータシーケン スに対応する被検体内の位置 （または範囲） のずれ量を、 観測点に対応する 変位として算出する。 比較処理は、 例えば、 相関処理や、 パターンマッチン グ等を用いることができる。 変位検出部 1 0 9は、 生成した変位量フレーム データ 1: 丨 をデータ格納部 1 1 4に出力する。
[0086] 7 . 伝播情報解析部 1 1 0
伝播情報解析部 1 1 〇は、 変位量フレームデータ 丨のシーケンスから 、 検出波照射領域 X内の各観測点における変位のピーク時刻を特定し、 波 面到達時間データ 3 1 〇を生成する回路である。 本実施の形態では、 変位の ピーク時刻の特定は、 変位量フレームデータ 1 丨 を用いた相関処理により 行う。
[0087] 図 8に示すように、 伝播情報解析部 1 1 0は、 ゲート幅設定部 1 1 0 1 と 、 相関処理部 1 1 0 2を含む。
[0088] （1） ゲート幅設定部 1 1 0 1
ゲート幅設定部 1 1 〇 1は、 相関処理部 1 1 〇 2における相関処理におい て用いるデータシーケンス長であるゲート幅を設定する。
[0089] 観測点 丨 」における時系列の変位量シーケンスを I ] （I） としたと \¥0 2020/175107 22 卩（：17 2020 /004884
き、 相関処理部 1 1 0 2は、 基準となる基準変位量シーケンス 0 （I） と の間で相関処理を行う。 具体的には、 相関処理部 1 1 0 2は、 以下の数式で 示される相関値〇 （て） が最大となるてを算出する。
[0090] [数 1 ]
Figure imgf000024_0001
[0091 ] このとき、 ゲート幅設定部 1 1 0 1は、 （丨）
Figure imgf000024_0002
で定義されるゲ —卜幅 が、 +てが小さいほど小さくなるように、 8と 13とで特定される ゲートを設定する。 すなわち、 相関値〇 （7：） を算出するために用いる 1 」 （ +て） に係る変位の時刻がプッシュパルスの送信時刻に近いほど、 ゲ -卜幅が小さくなるようにゲートを設定する。 例えば、 ゲート幅 は、 1 + てが 5 01 3以下であるとき、
Figure imgf000024_0003
てに比例するように設定される。 ある いは、 ゲート幅 9は、 以下の式を満たしてもよい。
'/^二 { 4 （ +て） - 2 } / 3
—方で、 +てが大きい場合には、 ゲート幅 が一定となるように設定され る。 例えば、 ゲート幅 は、 +てが 3 0 01 3以上である場合、
Figure imgf000024_0004
となるように設定される。
なお、 3および 13は、 （丨 丨） 3 < 0 < 13を満たす I = 0において基準変位 量シーケンス 〇 丨 」 （1：） がピークとなる、 ことを満たすことが好ましい
[0092] ゲート幅設定部 1 1 0 1は、 設定したゲートを特定するパラメータ 3、 匕 を相関処理部 1 1 0 2に出力する。
[0093] （2） 相関処理部 1 1 0 2
相関処理部 1 1 0 2は、 上述したように、 観測点 丨 」における時系列の \¥02020/175107 23 卩（：171?2020/004884
変位量シーケンスを〇1 丨 」 (1: ) と、 基準となる基準変位量シーケンス ¢10 (I) との間で相関処理を行う。 これにより、 基準変位量シーケンス 0 ( 1: ) のピーク時刻付近のデータシーケンスと最も類似度の高いデータシーケ ンスを変位量シーケンス 丨 」 (1： ) から探し出し、 探し出したデータシー ケンスに対応する時刻をピーク時刻として検出する。 すなわち、 基準変位量 シーケンス 〇 (I ) のピーク時刻を I =〇としたとき、 観測点 丨 」にお けるピーク時刻を =〇 +てとして算出する。
[0094] 基準変位量シーケンス〇10 (1: ) は、 ピーク時刻が既知である変位量シー ケンスであり、 観測点 丨 」における変位量シーケンス I ] (I) とは、 ピーク時刻付近における時系列変化の傾向 (時刻を横軸、 変位量を縦軸とし たときのグラフ形状) が類似していることが好ましい。 基準変位量シーケン ス 〇 ) は、 例えば、 観測点 丨 」に対してプッシュ波の送信焦点 側 に隣接する観測点 !＜ 丨の変位量シーケンス〇11＜ 丨 (1: ) を用いることがで きる。 このとき、 相関処理部 1 1 02は、 プッシュ波の送信焦点 に近い観 測点から順にピーク時刻を相関処理により算出する。 すなわち、 せん断波の 波面の通過時刻の早い観測点から順にピーク時刻を特定する。 これにより、 送信焦点 に近くピークが鋭い観測点のピーク時刻を高精度に算出した上で 、 近接した観測点間で相関処理を行うことにより、 変位量シーケンスの類似 度の高さに基づき、 せん断波が減衰してもピーク感度を高く保ったままピー ク時刻の検出を行うことができる。
[0095] なお、 ゲート幅が極めて小さい場合、 基準変位量シーケンス 〇 (I) と 変位量シーケンス \ } ( I ) との類似度にかかわらず、 変位のピーク時刻 の検出精度は丁丁 法に近くなる。 なぜならば、 基準変位量シーケンス 〇 (I) の特徴が相関値〇 (て) に与える影響が極めて小さくなり、 変位量シ —ケンス I ] (I) の絶対値が相関値〇 (て) に対して強い影響を与える からである。 例えば、 ゲート幅を 1サンプルとした場合は、 相関処理は、 変 位量シーケンス I ] (I) の最大値を探し出す丁丁 法と全く同じ処理と なる。 したがって、 〇! 丨 」 (1： ) に係る変位の時刻がプッシュパルスの送信 \¥02020/175107 24 卩（：171?2020/004884
時刻に極めて近い場合にはゲート幅を極めて小さくすることにより、 基準変 位量シーケンス 〇 ( 1： ) の内容にかかわらず、 丁丁 法と同様に、 ピーク 時刻を高い精度で算出することができる。
[0096] 相関処理部 1 1 0 2は、 変位のピーク時刻を観測点 丨 」の座標と関連付 けて波面到達時間データ 3 I 〇を生成して、 データ格納部 1 1 4に出力する
[0097] 8 . 機械的特性算出部 1 1 1
機械的特性算出部 1 1 1は、 関心領域「〇 丨 内の複数の観測点 丨 」につ いてせん断波の伝播速度、 または、 機械的特性を算出し、 関心領域「〇 丨 に 対する機械的特性データ㊀ I チを算出する回路である。
[0098] 図 8に示すように、 機械的特性算出部 1 1 1は、 伝播速度変換部 1 1 1 1 と、 機械的特性変換部 1 1 1 2とから構成される。
[0099] ( 1 ) 伝播速度変換部 1 1 1 1
伝播速度変換部 1 1 1 1は、 波面到達時間データ 3 I 〇を、 関心領域「〇 I 内の観測点 丨 」における伝播速度データ V 丨 」に変換して、 関心領域「 〇 I に対する伝播速度データ 〇を生成してデータ格納部 1 1 4に出力する
[0100] ( 2 ) 機械的特性変換部 1 1 1 2
機械的特性変換部 1 1 1 2は、 伝播速度フレームデ _夕 V〇を、 関心領域 「〇 丨 内の観測点 丨 」における機械的特性㊀ I に変換して、 関心領域「〇 I に対する機械的特性データ㊀ I 干を生成してデータ格納部 1 1 4に出力す る。 機械的特性は、 例えば、 弾性率や粘性率などが挙げられるが、 せん断波 の伝播速度に基づいて算出可能な特性であればこれに限られない。
[0101 ] 9 . その他の構成
データ格納部 1 1 4は、 生成された受波信号列「チ、 音響線信号フレーム データ〇1 3 丨のシーケンス、 変位量フレームデータ 丨のシーケンス、 波 面到達時間データ 3 I 〇, 伝播速度データ V〇、 機械的特性データ 6 I 干を 逐次記録する記録媒体である。 \¥02020/175107 25 卩（：171?2020/004884
[0102] 制御部 1 1 5は、 操作入力部 1 0 2からの指令に基づき、 超音波診断装置
1 0 0内の各ブロックを制御する。 制御部 1 1 5には〇 II等のプロセッサ を用いることができる。
[0103] また、 図示しないが、 超音波診断装置 1 0 0は、 プッシュ波パルス
を送信することなく、 送信ビームフォーマ部 1 0 6および受信ビームフォー マ部 1 0 8においてされた検出波の送受信に基づいて出力される音響線信号 のうち、 被検体の組織からの反射成分に基づき時系列に超音波画像 （巳モー ド画像） を生成する巳モード画像生成部を有する。
[0104] <動作について >
以上の構成からなる超音波診断装置 1 0 0の統合
Figure imgf000027_0001
シーケンスの動作 について説明する。
[0105] 1 . 動作の概要
図 9は、 超音波診断装置 1 0 0における統合 3 3シーケンスの工程の概 要を示す概略図である。 超音波診断装置 1 0
Figure imgf000027_0002
シーケンスは、 基準検出波送受信を行い、 以後の各送信イベントに対応するせん断波による 変位を抽出するための基準音響線信号フレームデータ
Figure imgf000027_0003
3 0を取得する工程 （1 3） 、 プッシュ波パルス を送信して被検体内の特定部位 に集束 するプッシュ波 を送信して被検体中にせん断波を励起する工程 （1 匕）
、 関心領域「〇 丨 を通過する検出波 ％ 丨の送受信を複数 （ ） 回繰り返す 検出波パルス
Figure imgf000027_0004
丨 を送受信する工程 （1 〇） 、 せん断波伝播解析を行い せん断波の伝播速度 Vチと機械的特性 6 I チを算出する機械的特性算出のエ 程 （ 1 ¢0 から構成される。
[0106] 2 .
Figure imgf000027_0005
シーケンスの動作
以下、 公知の方法に基づき被検体の組織からの反射成分に基づき組織が描 画された巳モード画像が表示部 1
Figure imgf000027_0006
処理の動作 を説明する。
[0107] なお、 巳モード画像のフレームデータは、 プッシュ波パルス を送信 することなく、 送信ビームフォーマ部 1 0 6および受信ビームフォーマ部 1 \¥02020/175107 26 卩（：171?2020/004884
0 8においてされた超音波の送受信に基づいて被検体の組織からの反射成分 に基づき時系列に音響線信号のフレームデータが形成され、 音響線信号に対 して包絡線検波、 対数圧縮などの処理がなされて輝度信号へと変換された後 、 輝度信号を直交座標系に座標変換して生成する。 表示制御部 1 1 2は被検 体の組織が描画された巳モード画像を表示部 1 1 3に表示させる。
[0108] 図 1 0は、 超音波診断装置 1 0 0における
Figure imgf000028_0001
処理の動作を示すフロ _チヤ _卜である。
[0109] [ステップ 3 1 0 0〜 1 3 0 ]
ステップ 3 1 0 0において、 超音波診断装置 1 0 0は、 表示部 1 1 3にプ 口ーブ 1 0 1 によりリアルタイムに取得された被検体の断層画像である巳モ —ド画像を表示し、 関心領域設定部 1 0 3は、 操作入力部 1 0 2から操作者 により指定された情報を入力として、 被検体内の計測対象範囲をあらわす関 心領域「〇 丨 をプローブ 1 0 1の位置を基準に設定し、 制御部 1 1 5に出力 する。
[01 10] 操作者による関心領域「〇 丨の指定は、 例えば、 表示部 1 1 3にデータ格 納部 1 1 4に記録されている最新の巳モード画像を表示し、 タッチパネル、 マウスなどの入力部 (図示しない) を通して関心領域「〇 丨 を指定すること によりされる。 なお、 関心領域「〇 丨 は、 例えば、 巳モード画像の全域を関 心領域「〇 丨 としてもよいし、 あるいは、 巳モ_ド画像の中央部分を含む一 定範囲としてもよい。
[01 1 1 ] 次に、 ステップ 3 1 1 0において、 超音波診断装置 1 0 0は、 関心領域「 〇 丨の全域を検出波が通過するように、 検出波パルス送信振動子列を決定す る。 本例では、 図 6 ( 3 ) に示すように、 検出波の伝播方向は å軸方向、 検 出波パルス送信振動子列丁父は、 X方向における関心領域「〇 丨の範囲 を 含むように設定される。 なお、 検出波パルス送信振動子列丁父は、 プローブ 1 0 1の全素子であるとしてもよい。
[01 12] 検出波の伝播方向と、 検出波パルス送信振動子列丁 Xを示す情報は、 送信 制御信号として送信ビームフォーマ部 1 0 6に出力される。 \¥02020/175107 27 卩（：171?2020/004884
[01 13] 次に、 ステップ 3 1 2 0において、 プッシュ波パルス発生部 1 0 4は、 制 御部 1 1 5から関心領域「〇 丨 を示す情報を入力し、 プッシュ波パルス の送信焦点 の位置とプッシュ波送信振動子列 Xを設定する。 本例では 、 図 3 （匕） に示すように、 列方向送信焦点位置チ Xは検出波照射領域八 X の列方向中心位置
Figure imgf000029_0001
と一致し、 深さ方向送信焦点位置チ 2は検出波照射領 域八 X中心までの深さ ¢1と一致する構成とした。 また、 プッシュ波送信振動 子列 父は、 複数の振動子 1 〇 1 3全部とした。 しかしながら、 検出波照射 領域 Xと送信焦点 との位置関係は上記に限られず、 被検体の検査すべき 部位の形態等により適宜変更してもよい。
[01 14] 送信焦点 の位置と、 プッシュ波送信振動子列 を示す情報は、 プッシ ュ波パルス のパルス幅とともに、 送信制御信号として送信ビームフォ —マ部 1 0 6に出力される。
[01 15] 次に、 ステップ 3 1 3 0において、 送信ビームフォーマ部 1 0 6は、 プッ シュ波送信振動子列 父に含まれる振動子にプッシュ波パルス を送信 させることにより、 当該振動子に送信焦点 に対応する被検体中の特定部位 に超音波ビームが集束するプッシュ波 を送信させる。
[01 16] 具体的には、 送信ビームフォーマ部 1 0 6は、 プッシュ波パルス発生部 1
0 4より取得した送信焦点 の位置とプッシュ波送信振動子列 Xを示す情 報、 プッシュ波パルス のパルス幅からなる送信制御信号に基づき送信 プロファイルを生成する。 送信プロファイルは、 プッシュ波送信振動子列 Xに含まれる各送信振動子に対するパルス信号 3 と遅延時間 1＜からな る。 そして、 送信プロファイルに基づき各送信振動子にプッシュ波パルス を供給する。 各送信振動子は被検体内の特定部位に集束するパルス状の プッシュ波 を送信する。
[01 17] ここで、 プッシュ波 によるせん断波の生成において、 図 1 1 （3） か ら （〇） の模式図を用いて説明する。 図 1 1 （3） から （〇） は、 プッシュ 波 によるせん断波励起の機構を示すパネモデルである。 図 1 1 （3） か ら （〇） において、 弾力性を有する被検体内の組織はバネにより繫がれた複 \¥02020/175107 28 卩（：171?2020/004884
数の球として示されており、 個々の球が、 被検体内の組織の各位置に対応し ている。
[01 18] まず、 プローブ 1 0 1 を皮膚表面に密接させた状態で送信焦点 に対応す る被検体中の焦点部位に対してプッシュ波 を印加する。 これにより、 焦 点部位に該当する球 6 0 3が、 プッシュパルスによって 方向に移動する。 そうすると、 図 1 1 （匕） に示すように、 球 6 0 3に繫がれている球 6 0 4 が 方向に引かれ、 また、 球 6 1 3と球 6 1 4のそれぞれが球 6 0 3、 球 6 0 4によって 方向に押される。 その結果として、 図 1 1 （〇） に示すよう に、 プッシュパルスにより直接押された球 6 0 2、 6 0 3によって押された 球 6 1 2、 6 2 3が 方向に移動して他の球を押すとともに、 球 6 0 4に 方向に押され、 かつ、 球 6 1 3に 方向に引かれた球 6 1 4が 方向に移動 する。 この動作により、 プッシュパルスによる直接的な押圧がない球 6 0 4 、 球 6 1 4の位置に 方向の振動が伝播する。 すなわち、 焦点部位が 方向 に押圧されることで、 焦点部位が 方向に振動するとともに、 X方向に隣接 する組織が 方向に引かれて、 当該組織も 方向に振動する。 さらに、 方 向に振動する組織に対して X方向に隣接する組織が 方向に引かれて 方向 に振動する、 の連鎖的な運動が起きる。 さらに、 このような動作が繰り返し 起きることにより、 X方向に 方向の振動が伝播する、 すなわち、 せん断波 が X方向に伝播する現象が発生する。
[01 19] [ステップ 3 1 4 0 ]
図 1 0に戻って説明を続ける。
[0120] ステップ 3 1 4 0では、 関心領域「〇 丨 に検出波パルス 丨 を複数回 送受信し、 取得した音響線信号フレームデータ 3 丨のシーケンスを保存す る。 具体的には、 送信ビームフォーマ部】 〇 6は、 検出波送信振動子列丁父 に含まれる振動子に被検体に向けて検出波パルス I を送信させ、 受信 ビームフォーマ部 1 0 8は、 検出波パルス受信振動子列 [¾父に含まれる振動 子により受信した反射波 6〇に基づき音響線信号フレームデータ 3 丨 を生 成する。 プッシュ波 の送信終了の直後から、 例えば、 秒間 5 0 0 0回、 \¥02020/175107 29 卩（：171?2020/004884
上記処理を繰り返し行う。 これにより、 せん断波の発生直後から伝播が終わ るまでの間、 被検体の検出波照射領域 X内の音響線信号フレームデータ 3 I を繰り返し生成する。
[0121 ] より具体的には、 観測点 丨 」 ごとに、 送信された検出波が観測点 丨 」 に到達するまでの送信時間を算出する。 送信時間は、 検出波の伝播方向と平 行で観測点 丨 」を通過する直線上において、 観測点 丨 」 とプローブ 1 0 1の表面との間の距離を音速で除することで算出できる。 本例では、 検出波 の伝播方向は 方向であるので、 プローブ 1 0 1の表面と観測点 丨 」 との 座標の差を音速で除することで算出できる。 次に、 観測点 丨 」 と受波振 動子との組み合わせごとに、 観測点 丨 」で反射された反射検出波が受波振 動子に到達するまでの受信時間を算出する。 受信時間は、 観測点 丨 」 と受 波振動子との幾何学的距離を音速で除することで算出できる。 そして、 受波 振動子ごとに遅延時間を算出し、 観測点 丨 」に対応する受波信号「チ 1＜を 同定して重みづけ加算を行うことにより、 観測点 丨 」に対応する音響線信 号 3 I を生成する。
[0122] 生成された音響線信号フレームデータ 3 Iのシーケンスはデータ格納部
1 1 4に出力され保存される。
[0123] [ステップ 3 1 5 1〜3 1 5 2 ]
ステップ 3 1 5 1 において、 変位検出部 1 0 9は、 各送信イベントにおけ る関心領域「〇 丨 内の観測点 丨 」の変位を検出する。
[0124] 図 1 2は、 変位検出及びせん断波の伝播解析の動作を示す模式図である。
[0125] 先ず、 変位検出部 1 0 9は、 ステップ 3 1 3 0でデータ格納部 1 1 4に保 存された基準音響線信号フレームデータ 3 0を取得する。 上述したように 、 基準音響線信号フレームデータ 3 0は、 プッシュ波 の送信前、 すな わち、 せん断波の発生前に取得された音響線信号フレームデータである。
[0126] 次に、 変位検出部 1 0 9は、 ステップ 3 1 5 0でデータ格納部 1 1 4に保 存された各音響線信号フレームデータ 3 I に対し、 基準音響線信号フレー ムデータ 3 0との差分から、 当該音響線信号フレームデータ 3 Iが取得 \¥02020/175107 30 卩（：171?2020/004884
された時刻における、 各画素の変位を検出する。
[0127] 図 1 2における八列は、 基準音響線信号フレームデータ 3 0、 各送信イ ベントにて生成した音響線信号フレームデータ 3 丨 を示し、 巳列は、 ステ ップ 3 1 5 0において、 各送信イベントに対して算出する変位量フレームデ —夕 丨 を示したものである。 図 1 2の八列及び巳列に示すように、 変位 量フレームデータ 1 丨 は、 音響線信号フレームデータ 3 丨 と基準音響線 信号フレームデータ 3 0を比較し、 基準音響線信号フレームデータ 3 0 中の観測点 丨 」の音響線信号 3 丨 」が音響線信号フレームデータ 3 丨 におけるどの観測点 丨 」の音響線信号 3 丨 」 と類似するのかを検出し て、 観測点 丨 」の観測点 丨 」に対する位置変化量を算出することによ り検出する。
[0128] 具体的には、 例えば、 観測点 丨 」及びその近傍をゲートとして音響線信 号フレームデータ 3 丨 と基準音響線信号フレームデータ 3 0との相関処 理を行い、 観測点 丨 」に対応する基準音響線信号フレームデータ 3 0内 のデータに最も類似するデータを音響線信号フレームデータ 3 Iから抽出 する。 そして、 抽出したデータに対応する被検体中の位置を観測点 丨 」の 移動先として、 観測点 丨 」の変位を検出する。
[0129] なお、 変位の検出方法としては相関処理に限られず、 音響線信号フレーム データ 3 丨 を 8ピクセル X 8ピクセルなどの所定の大きさの領域に分割し 、 各領域と基準音響線信号フレームデータ 3 0とをパターンマッチングす ることで、 音響線信号フレームデータ 3 丨の各画素の変位を検出するとし てもよい。 また、 パターンマッチング以外の、 2つの音響線信号フレームデ —夕 3 I間の動き量を検出する任意の技術を用いてもよい。
[0130] 変位検出部 1 0 9は、 1 フレームの音響線信号フレームデータ 3 I に係 る各観測点 丨 」の変位を当該観測点の座標丨 」 と対応付けることで関心領 域 〇 丨 内の観測点の変位量データ 1： 丨 」を生成し、 生成した関心領域「 〇 丨 についての変位量フレームデータ 1: 丨 をデータ格納部 1 1 4に出力す る。 変位検出部 1 0 9は、 この処理をすべての送信イベントについて行うこ \¥02020/175107 31 卩（：171?2020/004884
とにより、 全送信イベントに対する変位量データ 1： 丨 」を生成して保存す る （ステップ3 1 5 2） 。
[0131 ] [ステップ 3 1 6 0〜3 1 8 0 ]
ステップ 3 1 6 0において、 伝播情報解析部 1 1 0は、 変位量フレームデ —夕 1: 丨のシーケンスを入力として、 関心領域「〇 丨 内の観測点 丨 」そ れぞれについて変位量データ 1: 丨 」の時系列変化からピーク時刻を特定し 、 ピーク時刻をせん断波の波面の到達時刻とみなして波面到達時間データ 3 1：を生成してデータ格納部 1 1 4に出力する。 ステップ 3 1 6 0の動作につ いては後述する。
[0132] ステップ 3 1 7 0において、 機械的特性算出部 1 1 1は、 波面到達時間デ —夕 3 Iを入力として、 関心領域「〇 丨 内の観測点 丨 」それぞれについて せん断波の速度を推測し、 せん断波の速度に基づいて機械的特性を推定する
[0133] まず、 機械的特性算出部 1 1 1は、 ステップ 3 1 6 0でデータ格納部 1 1 4に保存された波面到達時間データ 3 1を取得する。 次に、 機械的特性算出 部 1 1 1は、 せん断波が略 X方向に伝播するものと仮定し、 X方向に近接す る 2つの観測点間の距離を波面到達時間の差で除することにより、 せん断波 の速度を推定する。 図 1 2の 0列は、 せん断波の速度を観測点の座標丨 」に 関連付けた状態を示している。 機械的特性算出部 1 1 1は、 せん断波の速度 を観測点の座標丨 」に対応付けて生成した伝播速度データ Vチをデータ格納 部 1 1 4に格納する。
[0134] なお、 機械的特性算出部 1 1 1は、 せん断波の速度に基づいて、 被検体の 機械的特性を算出してもよい。 機械的特性としては、 例えば、 弾性率、 粘度 （粘性率） 等があげられる。 機械的特性算出部 1 1 1は、 図 1 2の巳列に示 すように、 機械的特性を観測点の座標丨 」に関連付け、 機械的特性デ _夕 6 I 干としてデータ格納部 1 1 4に格納する。
[0135] ステップ 3 1 8 0において、 機械的特性算出部 1 1 1は、 生成した機械的 特性デ—夕 6 | チまたは伝播速度データ Vチが示す特性値に基づいて、 色情 \¥02020/175107 32 卩（：171?2020/004884
報をマッピングした機械的特性画像を生成し、 表示制御部 1 1 2は、 機械的 特性画像に対して座標変換を行って表示部 1 1 3に出力する。
[0136] 以上により、 図 1 0に示した
Figure imgf000034_0001
処理が終了する。
[0137] 3 . ステップ 3 1 6 0における処理の詳細について
ステップ 3 1 6 0では、 伝播情報解析部 1 1 0は、 変位量フレームデータ 1: 丨のシーケンスを入力として、 関心領域「〇 丨 内の観測点 丨 」それぞ れについて変位量データ 1： 丨 」の時系列変化からピーク時刻を特定し、 ピ —ク時刻をせん断波の波面の到達時刻とみなして波面到達時間データ 3 Iを 生成してデータ格納部 1 1 4に出力する。 以下、 図 1 3のフローチヤートを 用いてより詳細に説明する。
[0138] まず、 ステップ 3 1 6 0 1 において、 プッシュ波の送信焦点 からの距離 が小さくなるように観測点 丨 」の座標丨 」を初期化する。 具体的には、 関 心領域「〇 丨 内にプッシュパルスの送信焦点 が存在する場合には、 送信焦 点 の位置を観測点 丨 」の位置とする。 一方、 関心領域「〇 丨 内にプッシ ュパルスの送信焦点 が存在しない場合には、 送信焦点 と深さ （2座標） が同一の観測点のうち、 送信焦点 に最も近い観測点を観測点 丨 」の位置 とする。
[0139] 次に、 ステップ 3 1 6 0 2において、 基準変位量シーケンス〇1 0 丨 」を設 定する。 基準変位量シーケンス 0 丨 」は、 観測点 丨 」における変位の時 系列変化と類似の時系列変化の傾向を有する変位量シーケンスデータであり 、 ピーク時刻が既知である変位量シーケンスデータである。 基準変位量シー ケンス 〇 丨 」 としては、 例えば、 観測点 丨 」より送信焦点 に近い観測 点の基準変位量シーケンス〇1 0 丨 」を用いることができる。 なお、 予めデー 夕格納部 1 1 4に格納した基準変位量シーケンス 0 丨 」を用いてもよい。
[0140] 次に、 ステップ 3 1 6 0 3において、 相関処理のゲート範囲を設定する。
具体的には、 まず、 観測点 丨 」の変位量シーケンス 丨 」のうち相関処理 に用いられるデータの取得時刻を特定し、 プッシュパルスの送信時刻を 0と した相対時刻である観測時刻に変換する。 次に、 観測時刻の値に応じて、 ゲ \¥02020/175107 33 卩（：171?2020/004884
一卜幅を設定する。 具体的には、 観測時刻が 2 01 3から 5 01 3の範囲にある 場合には、 ゲート幅を 2 3から 6 3の範囲、 かつ、 観測時刻が増加する とゲート幅が増加するように設定する。 例えば、 観測時刻を Iとしたとき、 ゲート幅 は、 ¾/9= （2 + 2） / 3としてもよい。 あるいは、 ¾/9= 1:とし てもよい。 一方、 観測時刻が 3 0
Figure imgf000035_0001
3以上である場合には、 ゲート幅を 6
Figure imgf000035_0002
3から 8 01 3の範囲に設定する。 ゲート幅の設定の例としては、 例えば図 1 4に示す関係であってよい。 最後に、 基準変位量シーケンス〇1 0 丨 」から抽 出されるデータにピーク時刻に対応するデータが含まれるように、 ピーク範 囲 匕を設定する。 なお、 ピーク範囲の中心 （3 + 13） / 2が基準変位量 シーケンス〇1 0 丨 」のピーク時刻であることが好ましい。
[0141 ] 次に、 ステップ 3 1 6 0 4において、 時差てを 0に初期化する。
[0142] 次に、 ステップ 3 1 6 0 5において、 時差てについて相関値〇 （て） を算 出する。 次に、 ステップ 3 1 6 0 6において、 すべての時差てについて相関 値〇 （て） が算出するまで、 てを変化させながらステップ 3 1 6 0 5を繰り 返し、 すべての時差てについて相関値〇 （て） が算出されると、 ステップ 3 1 6 0 7に進む。
[0143] 次に、 ステップ 3 1 6 0 7において、 相関値〇 （て） の最大値に対する時 差 7：に基づいてピーク時刻を特定する。 具体的には、 算出したすべての相関 値〇 （7：） から最大値を求め、 最大値に対応する時差 7：を特定する。 そして 、 基準変位量シーケンスにおけるピーク時刻〇に対し、 時刻 0 + 7：を、 観測 点 丨 」の変位のピーク時刻であると特定する。
[0144] 次に、 ステップ 3 1 6 0 8において、 すべての観測点 I 」についてピー ウ時刻を算出したか否かを判断し、 ピーク時刻が算出されていない観測点 | 」が存在する場合には、 ステップ 3 1 6 0 9において、 プッシュ波の送信 焦点 から遠ざかるように次の観測点 丨 」を定め、 ステップ 3 1 6 0 2か ら3 1 6 0 7の処理を行う。 これにより、 すべての観測点 丨 」に対してピ —ク時刻が算出される。
[0145] 最後に、 ステップ 3 1 6 1 0において、 伝播情報解析部 1 1 0は、 観測点 \¥02020/175107 34 卩（：171?2020/004884
9 \ ｝の変位のピーク時刻を当該観測点の座標丨 」 と対応付けることで関心 領域「〇 丨 内の波面到達時間データ 3 Iを生成してデータ格納部 1 1 4に出 力する。
[0146] ＜ゲ_卜幅とピーク時刻検出精度との関係について＞
以下、 変位のピーク時刻検出精度と、 ゲート幅との関係について、 実験結 果を評価する。
[0147] 以下、 硬さが一様である疑似検体 (ファントム) を 4種類用いて評価を行 つた。 評価実験では、 図 1 5 ( 3 ) に示すように、 プッシュパルスの送信焦 点 を通過し X軸と平行な直線上に、 第 1位置 1、 第 2位置 2、 第 3位 置 3、 第 4位置 4をそれぞれ等間隔に設け、 これら 4点を観測点として 変位の時系列変化、 および、 変位のピーク時刻を検出した。
[0148] 図 1 6 ( 3 ) は、 弾性率が 4 4 1＜ 3のファントムにおける変位の時系列 変化を示したものであり、 変位 7 1 1、 7 1 2、 7 1 3 , 7 1 4が、 それぞ れ、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の変位の時系列変化を示して いる。 図 1 6 (匕) は、 弾性率が 2 5
Figure imgf000036_0001
3のファントムにおける変位の時 系列変化を示したものであり、 変位 7 2 1、 7 2 2、 7 2 3、 7 2 4が、 そ れそれ、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の変位の時系列変化を示 している。 図 1 7 ( 3 ) は、 弾性率が 1 2
Figure imgf000036_0002
3のファントムにおける変位 の時系列変化を示したものであり、 変位 7 3 1、 7 3 2、 7 3 3、 7 3 4が 、 それぞれ、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の変位の時系列変化 を示している。 図 1 7 (匕) は、 弾性率が 3 .
Figure imgf000036_0003
ファントムにおけ る変位の時系列変化を示したものであり、 変位 7 4 1、 7 4 2、 7 4 3、 7 4 4が、 それぞれ、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の変位の時系 列変化を示している。
[0149] 図 1 6 ( 3 ) から図 1 7 (匕) の各時系列変化の差から分かるように、 被 検体の弾性率が高いほどピークが鋭く、 弾性率が低いほどピークが鈍い。 ま た、 被検体の弾性率が高いほどピーク時刻が早く、 弾性率が低いほどピーク 時刻が遅い。 この傾向は、 被検体の弾性率が高いほどプッシュパルスによる \¥0 2020/175107 35 卩（：171? 2020 /004884
変位に対して復元力が強いことからピークが鋭くなりやすく、 伝播速度も速 いためである。 一方で、 ピーク付近の変位の時系列変化に着目すると、 弾性 率が同じであれば変化傾向も類似している。 つまり、 弾性率が 4 4
Figure imgf000037_0001
3の ファントムにおいて、 異なる位置に係る変位 7 1 1 と変位 7 1 2のピーク付 近の波形は類似しており、 同様に、 弾性率が 3 . 7 1＜ 3のファントムにお いて、 異なる位置に係る変位 7 4 1 と変位 7 4 2のピーク付近の波形は類似 している。 すなわち、 硬さが一様である場合には、 近接する 2つの観測点に おいて波形は類似しており、 相関処理によって変位のピーク時刻が検出しや すいことが推測できる。
[0150] 図 1 8は、 相関処理のゲート幅を実施の形態のように設定した実施例と、 相関処理のゲート幅を固定した比較例とで、 ピーク時刻の差のばらつき (標 準偏差) を比較したものである。 図 1 8 ( 3 ) は、 弾性率 1 2 1＜ 3のファ ントムにおいて、 実施例、 および、 ゲート幅を固定した比較例のそれぞれに おける、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の変位のピーク時刻、 隣 接する 2つの観測点間のピーク時刻の差、 そしてその標準偏差を示したもの である。 上述したように、 ファントムは硬さが一様で、 かつ、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置は直線上に等間隔に設定されているため、 2点 間のせん断波の移動時間に相当する、 隣接する 2つの観測点間のピーク時刻 の差は 3つとも等しいはずである。 したがって、 標準偏差の値は、 小さいほ どピーク時刻の検出精度が正確であると推定できる。 なお、 本実験では、 検 出波の送受信は 2 0 0 ^ £ごとに行っており、 ピーク時刻はサンプル番号で 示している。 例えば、 第 1位置のピーク時刻 2 4は、 ピーク時刻が 4 .
Figure imgf000037_0002
3であることを示している。
[0151 ] 実施例では、 第 1位置についてはゲート幅が 1
Figure imgf000037_0003
3、 第 2位置については ゲート幅が 2 3、 第 3位置、 第 4位置についてはゲート幅が 4 3で算出 している。 第 1位置、 第 2位置についてはピークが鋭いため、 ゲート幅が狭 くても高精度にピーク時刻が検出できる。 特に、 ゲート幅を極度に狭めた場 合、 相関処理法であっても丁丁 法と類似の特性を有するため、 3 / !\1比が \¥02020/175107 36 卩（：171?2020/004884
高い時間帯ではゲート幅を狭めることが有効である。 一方で、 ゲート幅を広 く設定した場合、 ピークが鋭いためにピーク以外のデータがゲートに含まれ ることとなるため、 ピーク以外のデータが相関処理に影響を及ぼすことで、 却って検出精度が低下していることが考えられる。 第 3位置、 第 4位置につ いては、 図 1 7 ( a ) の変位 7 3 3、 7 3 4に示す通り、 せん断波が伝播す る過程で減衰しているためピークが鈍く、 3 / 1\1比も低い。 したがって、 ゲ -卜幅が狭すぎる場合には、 丁丁 法と同様に雑音の誤検出が発生しやすい ことが考えられる。 一方で、 ゲート幅を必要以上に広げても検出精度は向上 せず、 計算量のみが増加する。 したがって、 ゲート幅を固定した場合、 ゲー 卜幅が狭いと第 3位置や第 4位置のピーク検出精度が低下するため第 2 -第 3時差や第 3—第 4時差の誤差が大きくなりやすい一方で、 ゲートが広いと 第 1位置や第 2位置のピーク検出精度が低下するため第 1 -第 2時差や第 2 —第 3時差の誤差が大きくなりやすいものと推測できる。 一方、 実施例では 、 観測点ごとに相関処理のゲート幅を変えているため、 常に適切なゲート幅 が使用でき、 標準偏差の値が小さくなったものと推測できる。
[0152] また、 図 1 8 (匕) は、 弾性率 2 5
Figure imgf000038_0001
3のファントムにおいて、 同様の 評価を行ったものである。 実施例では、 第 1位置、 第 2位置についてはゲー 卜幅が 1 01 3、 第 3位置についてはゲート幅が 2 01 3、 第 4位置については ゲート幅が 4 3で算出している。 弾性率
Figure imgf000038_0002
ァントムでは、 図
1 6 ( b ) と図 1 7 ( a ) との比較でも明らかなように、 弾性率 1 2 1＜ 3 のファントムに対してせん断波の速度が速い。 したがって、 第 1位置、 第 2 位置のみならず、 第 3位置についても、 第 1位置と同様にピークが鋭く、 ゲ -卜幅が狭くても高精度にピーク時刻が検出できる。 第 4位置については、 弾性率】 2
Figure imgf000038_0003
3のファントムにおける第 3位置と同様、 ゲート幅が狭すぎ ると丁 法と同様に雑音の誤検出が発生しやすい一方で、 ゲート幅を必要以 上に広げても検出精度は向上せず、 計算量のみが増加すると考えられる。 し たがって、 ゲート幅を固定した場合、 ゲート幅が狭いと第 4位置のピーク検 出精度が低下するため第 3—第 4時差の誤差が大きくなりやすい一方で、 ゲ \¥02020/175107 37 卩（：171?2020/004884
—卜が広いと第 1位置〜第 3位置のピーク検出精度が低下するため第 1 —第 2時差や第 2—第 3時差の誤差が大きくなりやすいものと推測できる。 一方 、 実施例では、 観測点ごとに相関処理のゲート幅を変えているため、 常に適 切なゲート幅が使用でき、 標準偏差の値が小さくなったものと推測できる。
[0153] また、 図 1 8 (〇) は、 弾性率 4 4
Figure imgf000039_0001
3のファントムにおいて、 同様の 評価を行ったものである。 実施例では、 第 1位置、 第 2位置、 第 3位置、 第 4位置の全てについてゲート幅が 1
Figure imgf000039_0002
3で算出している。 弾性率 4 4 1＜ 3 のファントムでは、 図 1 6 ( a ) から明らかなように、 弾性率 2 5 1＜ 3の ファントムに対してせん断波の速度が速い。 したがって、 第 1位置、 第 2位 置、 第 3位置のみならず第 4位置についても、 第 1位置と同様にピークが鋭 く、 ゲート幅が狭くても高精度にピーク時刻が検出できる。 したがって、 ゲ -卜幅を固定した場合、 ゲート幅が広いとピーク検出精度が低下するため時 差の誤差が大きくなりやすいものと推測できる。 一方、 実施例では、 観測点 ごとに相関処理のゲート幅を変えているため、 常に適切なゲート幅が使用で き、 標準偏差の値が小さくなったものと推測できる。
[0154] 以上説明したように、 相関処理のゲート幅が小さ過ぎる場合には鈍いピー クなどに対して雑音の誤検出等が発生しやすく、 ピーク時刻からは大きくず れた時刻を誤検出することがある。 一方で、 相関処理のゲート幅が大き過ぎ る場合には、 演算量が増加する上、 ピークから外れた時刻のデータが用いら れることでピーク時刻の誤差が増加することがある。 これに対し、 実施の形 態では、 プッシュパルスの送信時刻を基準とした観測時刻が早い場合にはゲ —卜幅を小さくする。 この構成により、 せん断波の伝播による劣化が小さく 、 変位の絶対量も変化の度合いも大きい場合には、 丁丁 法と同様にピーク 時刻の検出精度を高めることができる。 一方で、 プッシュパルスの送信時刻 を基準とした観測時刻が遅い場合にはゲート幅を大きくする。 この構成によ り、 せん断波の伝播による劣化が大きく、 変位の絶対量も変化の度合いも小 さい場合には、 雑音の誤検出等を抑止することができる。 なお、 図 1 8 ( 3 ) に示したように、 必要以上にゲート幅を大きく しても、 演算量が増加する \¥02020/175107 38 卩（：171?2020/004884
だけでピーク時刻の検出精度は変わらず、 過度にゲート幅が大きいと却って ピーク時刻の検出精度が低下する。 実施の形態では、 ゲート幅を観測時刻に 基づいて適用的に変化させることで、 観測点ごとに適したゲート幅を適用す ることができ、 雑音の誤検出等を抑止しつつ、 ピーク時刻の検出精度を向上 させることが可能である。
[0155] <その他の変形例 >
上記実施の形態に基づいて説明してきたが、 本開示に係る実施の形態は、 上記の実施の形態に限定されず、 以下のような構成であってもよい。
[0156] ( 1 ) 実施の形態に係る超音波診断装置 1 0 0は、 観測点 丨 」における 変位のピーク時刻を検出する際に、 観測点 丨 」に対して送信焦点 側に隣 接する観測点
Figure imgf000040_0001
Iの変位の時系列データを基準時系列データとするとした が、 基準時系列データはピーク時刻が既知、 かつ、 観測点 丨 」の変位の時 系列データとある程度の類似性を有していればよい。 例えば、 X方向に並ぶ 複数の観測点に対して、 2 n個目 ( nは 1以上の整数) の観測点の変位の時 系列データを基準時系列データとしてもよいし、 3 n個目や 4 n個目の観測 点の変位の時系列データを基準時系列データとしてもよい。 また、 予め保持 している基準時系列データを用いるとしてもよいし、 例えば、 同じ関心領域 に対して複数回測定を行う場合に、 前回のプッシュパルス送信に係る変位の 時系列データを基準時系列データとしてもよい。
[0157] ( 2 ) 実施の形態に係る超音波診断装置 1 0 0は、 送信焦点 に集束する プッシュパルスを送信するとしたが、 プッシュパルス波被検体内にせん断波 を励起させるものであればよく、 ある程度の大きさを持った領域に集束する プッシュパルスであってもよい。
[0158] また、 超音波診断装置 1 0 0は検出波として平面波を送出するとしたが、 検出波はせん断波の速度検出のために十分な回数送信でき、 かつ、 受信によ って生成される音響線信号に基づく変位の検出精度が十分高ければよく、 例 えば、 集束波であってもよいし、 球面波等であってもよい。
[0159] ( 3 ) 実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、 その構成要素 の全部又は一部を、 1チップ又は複数チップの集積回路で実現してもよいし 、 コンビュータのプログラムで実現してもよいし、 その他どのような形態で 実施してもよい。 例えば、 伝播解析部と評価部とを 1チップで実現してもよ いし、 超音波信号取得部のみを 1チップで実現し、 変位検出部等を別のチッ プで実現してもよい。
[0160] 集積回路で実現する場合、 典型的には、 LS 丨 (Large Scale Integration ) として実現される。 ここでは、 LS 丨 としたが、 集積度の違いにより、 I C、 システム L S I、 スーパー L S I、 ウルトラ L S 丨 と呼称されることも ある。
[0161] また、 集積回路化の手法は LS I に限るものではなく、 専用回路、 又は汎 用プロセッサで実現してもよい。 LS 丨製造後にプログラムすることが可能 な F PGA (Field Programab le Gate Array) や、 LS I 内部の回路セルの 接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル · プロセッサを利用しても よい。
[0162] さらには、 半導体技術の進歩、 又は派生する別技術により、 LS I に置き 換わる集積回路化の技術が登場すれば、 当然その技術を用いて機能ブロック の集積化を行ってもよい。
[0163] また、 各実施の形態および各変形例に係る超音波診断装置は、 記憶媒体に 書き込まれたプログラムと、 プログラムを読み込んで実行するコンピュータ とで実現されてもよい。 記憶媒体は、 メモリカード、 C D— R〇 Mなどいか なる記録媒体であってもよい。 また、 本発明に係る超音波診断装置は、 ネッ トワークを経由してダウンロードされるプログラムと、 プログラムをネッ ト ワークからダウンロードして実行するコンビュータとで実現されてもよい。
[0164] (3) 以上で説明した実施の形態は、 いずれも本発明の好ましい一具体例 を示すものである。 実施の形態で示される数値、 形状、 材料、 構成要素、 構 成要素の配置位置及び接続形態、 工程、 工程の順序などは一例であり、 本発 明を限定する主旨ではない。 また、 実施の形態における構成要素のうち、 本 発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、 よ \¥02020/175107 40 卩（：171?2020/004884
り好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
[0165] また、 発明の理解の容易のため、 上記各実施の形態で挙げた各図の構成要 素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。 また本発明は上記各実施の形態 の記載によって限定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱しない範囲に おいて適宜変更可能である。
[0166] さらに、 超音波診断装置においては基板上に回路部品、 リード線等の部材 も存在するが、 電気的配線、 電気回路について当該技術分野における通常の 知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、 本発明の説明として直接的に は無関係のため、 説明を省略している。 尚、 上記示した各図は模式図であり 、 必ずしも厳密に図示したものではない。
[0167] 《補足》
( 1 ) 実施の形態に係る超音波信号処理装置は、 被検体内に変位を発生さ せるためのプッシュ波を超音波プローブに送信させるプッシュ波送信部と、 前記プッシュ波の送信に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す関心領域 を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波送信部と、 前記 超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域から反射された 超音波を受信し受信信号に変換する検出波受信部と、 前記関心領域内の複数 の位置のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成する整相加算 部と、 前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基 づいて、 前記観測点における変位を検出する変位検出部と、 前記観測点それ それの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状態を推定する伝播状態推 定部とを備え、 前記伝播状態推定部は、 観測点の変位の時系列データと、 変 位が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相関処理により、 当 該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシュ波パルスの送信 時刻を基準とした変位の時刻である観測時刻が早いほど、 前記基準時系列デ —夕の時間幅であるゲート幅を小さくすることを特徴とする。
[0168] また、 実施の形態に係る超音波信号処理方法は、 被検体内に変位を発生さ せるためのプッシュ波を超音波プローブに送信させ、 前記プッシュ波の送信 \¥02020/175107 41 卩（：171?2020/004884
に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前 記超音波プローブに送信させ、 前記超音波プローブを用いて前記検出波に対 応して前記関心領域から反射された超音波を受信し受信信号に変換し、 前記 関心領域内の複数の位置のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を 生成し、 前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に 基づいて、 前記観測点における変位を検出し、 前記観測点それぞれの変位の 時間変化に基づいてせん断波の伝播状態を推定する超音波信号処理方法であ って、 前記せん断波の伝播状態を推定する際に、 観測点の変位の時系列デー 夕と、 変位が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相関処理に より、 当該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 観測点の変位の 時系列データと、 ピーク時刻が既知である基準時系列データとの相関処理に より、 当該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシュ波パル スの送信時刻を基準とした変位の観測時刻が早いほど、 前記基準時系列デー 夕の時間幅であるゲート幅を小さくすることを特徴とする。
[0169] また、 実施の形態に係るプログラムは、 超音波プローブが接続された超音 波信号処理装置にせん断波伝播解析処理を行わせるプログラムであって、 前 記せん断波伝播解析処理は、 被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波 を前記超音波プローブに送信させ、 前記プッシュ波の送信に続き、 前記被検 体内の計測対象範囲を示す関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブ に送信させ、 前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領 域から反射された超音波を受信し受信信号に変換し、 前記関心領域内の複数 の位置のそれぞれについて整相加算を行って音響線信号を生成し、 前記関心 領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に基づいて、 前記観 測点における変位を検出し、 前記観測点それぞれの変位の時間変化に基づい てせん断波の伝播状態を推定する処理であり、 前記せん断波の伝播状態を推 定する際に、 観測点の変位の時系列データと、 変位が最大となる時刻が既知 である基準時系列データとの相関処理により、 当該観測点における変位が最 大になる時刻を推定し、 プッシュ波パルスの送信時刻を基準とした変位の観 \¥02020/175107 42 卩（：171?2020/004884
測時刻が早いほど、 前記基準時系列データの時間幅であるゲート幅を小さく することを特徴とする。
[0170] 本開示によれば、 上記構成により、 観測時刻が大きい時刻、 すなわち、 せ ん断波が減衰して変位の時系列データの 3 / 比の高さが保証されない状況 においては、 ゲート幅を小さく し過ぎないことにより、 ピークの誤検出や検 出不能を防いで高確率で変位がピークとなる時刻を検出することができる。 —方で、 相関処理においてゲート幅を小さくすると丁丁 法と同様に高い検 出精度が得られるため、 観測時刻が小さい時刻、 すなわち、 せん断波の変位 が大きい時刻においては相関処理におけるゲート幅を小さい構成とする。 こ の構成により、 丁丁 法が適している環境においては高い検出精度を得ると ともに、 丁丁 法が適していない環境においてもピーク時刻を検出すること ができるため、 あらゆる環境に対し、 検出感度を高く した状態で検出精度を 向上させることができる。
[0171 ] （2） また、 上記 （1） の超音波信号処理装置は、 前記伝播状態推定部は
、 前記観測時刻が所定の範囲にある場合に、 前記ゲート幅を前記観測時刻に 対して線形増加するように設定する、 としてもよい。
[0172] 上記構成により、 特に観測時刻が早く変位が大きい場合にはゲート幅を小 さくすることにより、 ピーク時刻の検出精度を向上させることができる。
[0173] （3） また、 上記 （2） の超音波処理装置は、 前記所定の範囲は 2〇! 3か ら5 01 3の範囲であり、 前記所定の範囲における前記ゲート幅は、 2 01 3か ら6 01 3の範囲である、 としてもよい。
[0174] 上記構成により、 観測時刻が早く変位が大きい観測点について、 ゲート幅 を小さくすることにより、 ピーク時刻の検出精度を向上させることができる
[0175] （4） また、 上記 （1） 〜 （3） の超音波信号処理装置は、 前記伝播状態 推定部は、 前記観測時刻が所定の閾値を超える場合に、 前記ゲート幅を一定 の長さに設定する、 としてもよい。
[0176] 上記構成により、 観測時刻が遅く変位が小さい観測点について、 ゲート幅 \¥0 2020/175107 43 卩（：17 2020 /004884
を過度に広く しないようにすることで、 演算量の増加を抑止することができ る。
[0177] （5） また、 上記 （4） の超音波信号処理装置は、 前記所定の閾値は 3 0
01 3であり、 前記一定の長さは、 6 01 3以上 8 01 3以下の値である、 として もよい。
[0178] 上記構成により、 ゲート幅を過度に広く しないようにすることで、 演算量 の増加を抑止することができる。
[0179] （6） また、 上記 （1） 〜 （5） の超音波信号処理装置は、 前記伝播状態 推定部は、 前記プッシュ波により変位が生じた被検体内の位置に近い観測点 から順に変位が最大になる時刻を推定し、 変位が最大になる時刻を推定した 前記観測点の変位の時系列データの一部を、 他の観測点の変位が最大になる 時刻を推定する際に、 基準時系列データとして用いる、 としてもよい。
[0180] 上記構成により、 相関処理に係る変位の時系列データと基準時系列データ の類似度が向上するため、 特に、 観測時刻が遅い場合に、 ピーク時刻の検出 精度を向上させることができる。
産業上の利用可能性
[0181 ] 本開示に係る超音波診断装置、 および、 超音波信号処理方法は、 超音波を 用いた被検体の機械的特性の測定に有用である。 そのため、 組織や物質の機 械的特性の測定精度を向上させることが可能となり、 医療診断機器や非破壊 検査装置等において高い利用可能性を持つ。
符号の説明
[0182] 1 0 0 超音波診断装置
1 0 1 超音波プローブ （プローブ）
1 0 1 3 振動子
1 0 2 操作入力部
1 0 3 関心領域設定部
1 0 4 プッシュ波パルス発生部
1 0 4 1 プッシュ波送信部 \¥02020/175107 44 卩（：171?2020/004884
1 05 検出波パルス発生部
1 05 1 検出波送信部
1 06 送信ビームフォーマ部
1 06 1 駆動信号発生部
1 062 遅延プロファイル生成部
1 063 駆動信号送信部
1 07 マルチプレクサ部
1 08 受信ビームフォーマ部
1 081 入力部
1 082 受波信号保持部
1 083 整相加算部
1 083 1 遅延処理部
1 0832 加算部
1 09 変位検出部
1 1 0 伝播情報解析部
1 1 01 ゲート幅設定部
1 1 02 相関処理部
1 1 1 機械的特性算出部
1 1 1 1 伝播速度変換部
1 1 1 2 機械的特性変換部
1 1 2 表示制御部
1 1 3 表示部
1 1 4 データ格納部
1 1 5 制御部
1 50 超音波信号処理回路
1 000 超音波診断システム

Claims

\¥02020/175107 45 卩（：171?2020/004884 請求の範囲
[請求項 1 ] 被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を超音波プローブに 送信させるプッシュ波送信部と、
前記プッシュ波の送信に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す 関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させる検出波 送信部と、
前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域か ら反射された超音波を受信し受信信号に変換する検出波受信部と、 前記関心領域内の複数の位置のそれぞれについて整相加算を行って 音響線信号を生成する整相加算部と、
前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に 基づいて、 前記観測点における変位を検出する変位検出部と、 前記観測点それぞれの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状 態を推定する伝播状態推定部と
を備え、
前記伝播状態推定部は、 観測点の変位の時系列データと、 変位が最 大となる時刻が既知である基準時系列データとの相関処理により、 当 該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシュ波パルスの送信時刻を基準とした変位の観測時刻が早いほ ど、 前記基準時系列データの時間幅であるゲート幅を小さくする ことを特徴とする超音波信号処理装置。
[請求項 2] 前記伝播状態推定部は、 前記観測時刻が所定の範囲にある場合に、 前記ゲート幅を前記観測時刻に対して線形増加するように設定する ことを特徴とする請求項 1 に記載の超音波信号処理装置。
[請求項 3] 前記所定の範囲は
Figure imgf000047_0001
の範囲であり、 前記所定の範囲 における前記ゲート幅は、 2 01 3から 6 01 3の範囲である
ことを特徴とする請求項 2に記載の超音波信号処理装置。
[請求項 4] 前記伝播状態推定部は、 前記観測時刻が所定の閾値を超える場合に \¥02020/175107 46 卩（：171?2020/004884
、 前記ゲート幅を一定の長さに設定する
ことを特徴とする請求項 1から 3のいずれか 1項に記載の超音波信 号処理装置。
[請求項 5] 前記所定の閾値は 3 0
Figure imgf000048_0001
3であり、 前記一定の長さは、 6〇! 3以上
8 01 3以下の値である
ことを特徴とする請求項 4に記載の超音波信号処理装置。
[請求項 6] 前記伝播状態推定部は、 前記プッシュ波により変位が生じた被検体 内の位置に近い観測点から順に変位が最大になる時刻を推定し、 変位が最大になる時刻を推定した前記観測点の変位の時系列データ の一部を、 他の観測点の変位が最大になる時刻を推定する際に、 基準 時系列データとして用いる
ことを特徴とする請求項 1から 5のいずれか 1項に記載の超音波信 号処理装置。
[請求項 7] 超音波プローブと、
請求項 1から 6のいずれか 1項に記載の超音波信号処理装置と、 前記伝播状態推定部が推定したせん断波の伝播状態に基づいて、 被 検体の機械的特性を推定する機械的特性推定部と
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
[請求項 8] 被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を超音波プローブに 送信させ、
前記プッシュ波の送信に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す 関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、 前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域か ら反射された超音波を受信し受信信号に変換し、
前記関心領域内の複数の位置のそれぞれについて整相加算を行って 音響線信号を生成し、
前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に 基づいて、 前記観測点における変位を検出し、 \¥02020/175107 47 卩（：171?2020/004884
前記観測点それぞれの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状 態を推定する超音波信号処理方法であって、
前記せん断波の伝播状態を推定する際に、 観測点の変位の時系列デ —夕と、 変位が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相 関処理により、 当該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシュ波パルスの送信時刻を基準とした変位の観測時刻が早いほ ど、 前記基準時系列データの時間幅であるゲート幅を小さくする ことを特徴とする超音波信号処理方法。
[請求項 9] 超音波プローブが接続された超音波信号処理装置にせん断波伝播解 析処理を行わせるプログラムであって、
前記せん断波伝播解析処理は、
被検体内に変位を発生させるためのプッシュ波を前記超音波プロー ブに送信させ、
前記プッシュ波の送信に続き、 前記被検体内の計測対象範囲を示す 関心領域を通過する検出波を前記超音波プローブに送信させ、 前記超音波プローブを用いて前記検出波に対応して前記関心領域か ら反射された超音波を受信し受信信号に変換し、
前記関心領域内の複数の位置のそれぞれについて整相加算を行って 音響線信号を生成し、
前記関心領域内の複数の観測点のそれぞれに対応する音響線信号に 基づいて、 前記観測点における変位を検出し、
前記観測点それぞれの変位の時間変化に基づいてせん断波の伝播状 態を推定する処理であり、
前記せん断波の伝播状態を推定する際に、 観測点の変位の時系列デ —夕と、 変位が最大となる時刻が既知である基準時系列データとの相 関処理により、 当該観測点における変位が最大になる時刻を推定し、 プッシュ波パルスの送信時刻を基準とした変位の観測時刻が早いほ ど、 前記基準時系列データの時間幅であるゲート幅を小さくする \¥0 2020/175107 48 卩（：17 2020 /004884
ことを特徴とするプログラム。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015009339A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for measurement of shear wave speed from multi-directional wave fields
JP2015198734A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 株式会社東芝 超音波診断装置及び制御プログラム
WO2015173709A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Koninklijke Philips N.V. Autocorrelation guided cross-correlation in ultrasound shear wave elastography

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6601320B2 (ja) 2016-06-16 2019-11-06 コニカミノルタ株式会社 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015009339A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for measurement of shear wave speed from multi-directional wave fields
JP2015198734A (ja) * 2014-04-07 2015-11-12 株式会社東芝 超音波診断装置及び制御プログラム
WO2015173709A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Koninklijke Philips N.V. Autocorrelation guided cross-correlation in ultrasound shear wave elastography

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