JP5869411B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、超音波プローブのアレイトランスデューサから超音波を送受信することにより超音波画像の生成を行う超音波診断装置に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、アレイトランスデューサを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。

このような超音波診断装置においては、検波された受信信号に対して対数圧縮、遅延加算等の複雑な電気的処理を施すことにより、視覚的に観察しやすい超音波画像を得ているが、これらの複雑な処理を経ると、受信された超音波エコーに内在する貴重な情報が処理途中で消失してしまうおそれがある。
そこで、例えば、特許文献１には、処理途中の実データを取り出して超音波画像と共に並列表示させる超音波診断装置が提案されている。

特開２００２−１７７２８０号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、複数チャンネルのうち１チャンネルの実データの波形を表示するのみであるので、貴重な情報が内在するものであっても、超音波診断装置の操作者がその波形を見て、超音波画像から得ることのできない新たな情報を把握することは困難であった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、受信された超音波エコーに内在し且つ超音波画像からでは得ることのできない情報を容易に把握することができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波診断装置は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力された受信信号をデジタル化することで得られる受信データに基づき超音波断層画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、受信データを記憶する受信データメモリと、所定の設定音速に基づいて受信データに対し受信フォーカス処理を行うことにより音線信号を生成して超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、超音波断層画像内の少なくとも１本の走査線上の所定の範囲に対応する受信データを画像化することにより超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像を生成する受信データ画像生成部と、所定の設定音速を変化させてそれぞれ超音波画像生成部で生成された超音波断層画像に基づいて最適音速を判定する音速判定部と、音速判定部で判定された最適音速に基づいて超音波画像生成部で生成された診断用の超音波断層画像と受信データ画像生成部で生成された受信データ画像を表示部に同時に表示させる制御部とを備えたものである。

好ましくは、超音波画像生成部は、受信データに所定の設定音速で遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成する信号処理部を含み、制御部は、音速判定部で判定された最適音速に基づいて信号処理部で生成された最適音速遅延補正データから受信データ画像生成部により最適音速遅延補正データ画像を生成させると共に生成された最適音速遅延補正データ画像を診断用の超音波断層画像および受信データ画像と共に表示部に表示させる。
さらに、制御部は、音速判定部で判定された最適音速の周辺音速に基づいて信号処理部で生成された周辺音速遅延補正データから受信データ画像生成部により周辺音速遅延補正データ画像を生成させると共に生成された周辺音速遅延補正データ画像を診断用の超音波断層画像、受信データ画像および最適音速遅延補正データ画像と共に表示部に表示させることもできる。

所定の範囲を指定するための操作部をさらに備えることが好ましい。
操作部を介して同一走査線上の複数箇所または複数の走査線上の複数箇所に複数の所定の範囲が指定され、制御部が、複数の所定の範囲に対応して受信データ画像生成部で生成された複数の受信データ画像を表示部に表示させるように構成してもよい。
この場合、制御部は、複数の所定の範囲に対応して受信データ画像生成部で生成された複数の最適音速遅延補正データ画像を表示部に表示させてもよく、さらに、制御部は、複数の所定の範囲に対応して受信データ画像生成部で生成された複数の周辺音速遅延補正データ画像を表示部に表示させてもよい。

音速判定部は、超音波断層画像を複数に分割した分割領域毎に最適音速を判定することができる。
音速判定部で判定された分割領域毎の最適音速に基づいて音速マップを生成する音速マップ生成部をさらに備え、制御部は、音速マップ生成部で生成された音速マップを診断用の超音波断層画像に重畳して、または、診断用の超音波断層画像と並列に表示部に表示させることもできる。

この発明に係る超音波画像生成方法は、アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力された受信信号をデジタル化することで得られる受信データに基づき超音波断層画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、所定の設定音速に基づいて受信データに対し受信フォーカス処理を行うことにより音線信号を生成して超音波断層画像を生成し、所定の設定音速を変化させてそれぞれ生成された超音波断層画像に基づいて最適音速を判定し、判定された最適音速に基づいて診断用の超音波断層画像を生成し、超音波断層画像内の少なくとも１本の走査線上の所定の範囲に対応する受信データを画像化することにより超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像を生成し、診断用の超音波断層画像と受信データ画像を表示部に同時に表示する方法である。

この発明によれば、超音波画像内の少なくとも１本の走査線上の所定の範囲に対応する受信データから超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像を生成して、最適音速に基づいた診断用の超音波画像と共に表示するので、受信された超音波エコーに内在し且つ超音波画像からでは得ることのできない情報を容易に把握することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１において１本の走査線上に所定の範囲が設定された超音波画像を示す図である。 図２に示される所定の範囲に対応した受信データ画像を示す図である。 実施の形態１における表示部の表示内容を示す図である。 実施の形態２において表示される最適音速遅延補正データ画像を示す図である。 実施の形態２における表示部の表示内容を示す図である。 実施の形態２の変形例において表示される周辺音速遅延補正データ画像を示す図である。 実施の形態２の変形例における表示部の表示内容を示す図である。 実施の形態３において２本の走査線上にそれぞれ所定の範囲が設定されたＢモード画像を示す図である。 実施の形態３における表示部の表示内容を示す図である。 実施の形態４に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４における音速演算の原理を模式的に示す図である。 実施の形態４における表示部の表示内容を示す図である。 実施の形態４の変形例における表示部の表示内容を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ１を備え、このアレイトランスデューサ１に送信回路２および受信回路３が接続されている。受信回路３には、信号処理部４、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）５、画像処理部６、表示制御部７および表示部８が順次接続され、画像処理部６に画像メモリ９が接続されている。
また、受信回路３および信号処理部４に受信データメモリ１０が接続され、受信データメモリ１０およびＤＳＣ５に受信データ画像生成部１１が接続され、画像メモリ９および信号処理部４に音速判定部１２が接続されている。さらに、送信回路２、受信回路３、信号処理部４、ＤＳＣ５、表示制御部７、受信データメモリ１０、受信データ画像生成部１１および音速判定部１２に制御部１３が接続され、制御部１３に操作部１４と格納部１５がそれぞれ接続されている。

アレイトランスデューサ１は、１次元又は２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、それぞれ送信回路２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。

そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信回路２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、制御部１３からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、アレイトランスデューサ１の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
受信回路３は、アレイトランスデューサ１の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、受信チャンネル数のデジタル化された受信データを生成する。

信号処理部４は、音速判定部１２から入力される音速に従い、受信回路３で生成された受信データにそれぞれの遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成し、これら遅延補正データを加算して受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。さらに、信号処理部４は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。

ＤＳＣ５は、信号処理部４で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部６は、ＤＳＣ５から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する、あるいは画像メモリ９に格納する。
これら信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６および画像メモリ９により超音波画像生成部１６が形成されている。

表示制御部７は、画像処理部６によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部８に超音波診断画像を表示させる。
表示部８は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部７の制御の下で、超音波診断画像を表示する。

受信データメモリ１０は、受信回路３から出力される受信データを順次格納すると共に、信号処理部４で生成された遅延補正データを格納する。
受信データ画像生成部１１は、制御部１３による制御の下で、受信データメモリ１０に格納されている受信データおよび遅延補正データからそれぞれ超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像信号および遅延補正データ画像信号を生成する。
音速判定部１２は、信号処理部４に所定の設定音速を与えると共に、この設定音速を変化させてそれぞれ超音波画像生成部１６で生成され且つ画像メモリ９に格納されたＢモード画像信号を解析し、画像のコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速を最適音速として判定する。

制御部１３は、操作者により操作部１４から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
操作部１４は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１５は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、信号処理部４、ＤＳＣ５、画像処理部６、表示制御部７、受信データ画像生成部１１および音速判定部１２は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、送信回路２から供給される駆動信号に従ってアレイトランスデューサ１の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路３に出力され、受信回路３で受信データが生成されて、順次、受信データメモリ１０に格納される。

ここで、音速判定部１２から信号処理部４に所定の第１の設定音速Ｃ１が入力され、信号処理部４は、受信データメモリ１０に格納された受信データを読み出して、これら受信データに音速判定部１２から入力された音速Ｃ１に従い遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成する。遅延補正データは、順次、受信データメモリ１０に格納されると共に、信号処理部４において、互いに加算されて音線信号が生成され、さらに、音線信号に減衰補正および包絡線検波処理を施すことで、Ｂモード画像信号が生成される。このＢモード画像信号は、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、画像メモリ９に格納される。

音速判定部１２から与えられた第１の設定音速Ｃ１に対応するＢモード画像信号が超音波画像生成部１６で生成されて画像メモリ９に格納されると、音速判定部１２は、第１の設定音速Ｃ１から所定量だけ値を変化させた第２の設定音速Ｃ２を信号処理部４に出力する。これにより、同様にして、第２の設定音速Ｃ２に対応するＢモード画像信号が超音波画像生成部１６で生成されて画像メモリ９に格納される。
このようにして、音速判定部１２から複数の設定音速Ｃ１〜Ｃｎが順次信号処理部４に与えられ、これらの設定音速Ｃ１〜Ｃｎに対応する複数のＢモード画像信号がそれぞれ超音波画像生成部１６で生成されて画像メモリ９に格納されると、音速判定部１２は、画像メモリ９に格納されたＢモード画像信号の解析を行い、画像のコントラストまたはシャープネスが最も高くなる音速を最適音速Ｃｐであると判定する。このとき、超音波画像を複数に分割した分割領域毎にＢモード画像信号の解析を行い、分割領域毎に最適音速Ｃｐの判定が行われる。

次に、音速判定部１２から信号処理部４に分割領域毎の最適音速Ｃｐが出力され、これらの最適音速Ｃｐを用いて超音波画像生成部１６によりＢモード画像信号が生成される。すなわち、受信データメモリ１０から読み出された受信データに分割領域毎の最適音速Ｃｐに従い遅延補正が施されて遅延補正データが生成され、この遅延補正データが受信データメモリ１０に格納されると共に、遅延補正データに基づいて最適音速Ｃｐに対応するＢモード画像信号が生成される。このＢモード画像信号が表示制御部７に出力され、図２に示されるような、音速が最適化された診断用の超音波画像Ｇが表示部８に表示される。

ここで、操作者は、操作部１４を操作することにより、表示部８に表示されている超音波画像Ｇ内の１本の走査線Ｓ１と、この走査線Ｓ１上における所定の範囲Ｐ１の指定を行う。
所定の範囲Ｐ１が指定されると、制御部１３から受信データ画像生成部１１に受信データ画像を生成する旨の指令が出力され、受信データ画像生成部１１により、受信データメモリ１０から所定の範囲Ｐ１に対応する受信データが読み出され、これらの受信データを用いて受信データ画像信号が生成される。この受信データ画像信号は、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に出力され、図３に示されるような受信データ画像Ｄ１が表示部８に表示される。

この受信データ画像Ｄ１は、横軸方向がアレイトランスデューサ１の各超音波トランスデューサのチャンネル数、縦軸方向が走査線Ｓ１上の所定の範囲Ｐ１における測定深度方向となるように、所定の範囲Ｐ１からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサによる受信データを画像化したもので、超音波エコー波面の輝度画像を表している。
このようにして、図４に示されるように、診断用の超音波画像Ｇが表示部８に表示されると共に、超音波画像Ｇに隣接して区画されたデータ画像表示領域Ｒ１に受信データ画像Ｄ１が表示される。

以上のように、実施の形態１によれば、分割領域毎に判定された最適音速Ｃｐを用いて高画質の超音波画像２１を得ることができるだけでなく、指定された所定の範囲２３に対応する受信データを用いて超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像２４が表示されるので、超音波エコーに内在し且つ超音波画像からでは得ることのできない情報を容易に把握することが可能となる。

実施の形態２
上記の実施の形態１において、信号処理部４により受信データに分割領域毎の最適音速Ｃｐに従って遅延補正が施された遅延補正データが受信データメモリ１０に格納されているので、この遅延補正データを用いて最適音速遅延補正データ画像を生成することができる。
この実施の形態２では、受信データ画像Ｄ１の生成と同様にして、まず、受信データ画像生成部１１により、受信データメモリ１０から最適音速で遅延補正された遅延補正データが読み出されて最適音速遅延補正データ画像信号が生成される。この最適音速遅延補正データ画像信号が、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に出力され、図５に示されるような最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１が表示される。図５では、所定の範囲Ｐ１における最適音速が１５００ｍ／ｓであるものとする。

最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１は、受信データ画像Ｄ１と同様に、横軸方向がアレイトランスデューサ１の各超音波トランスデューサのチャンネル数、縦軸方向が走査線Ｓ１上の所定の範囲Ｐ１における測定深度方向となるように、所定の範囲Ｐ１からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサによる受信データの遅延補正後のデータを画像化したもので、超音波エコー波面の輝度画像を表している。
そして、図６に示されるように、超音波画像Ｇに隣接して区画されたデータ画像表示領域Ｒ１に受信データ画像Ｄ１と最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１とが表示される。このとき、最適音速の値、１５００ｍ／ｓも最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１と共に表示される。
操作者は、受信データ画像Ｄ１の確認と共に最適音速で遅延補正された最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１を確認することで、さらに、超音波エコーに内在する情報を把握することができる。

また、最適音速を判定する際に、音速判定部１２により所定量ずつ変化された設定音速に従ってそれぞれ遅延補正された遅延補正データが受信データメモリ１０に格納されている。そこで、最適音速の前後の周辺音速で遅延補正された遅延補正データを用いて周辺音速遅延補正データ画像を生成することもできる。
すなわち、受信データ画像生成部１１により、受信データメモリ１０から最適音速の前後の周辺音速で遅延補正された遅延補正データが読み出されて周辺音速遅延補正データ画像信号が生成され、この周辺音速遅延補正データ画像信号が、ＤＳＣ５でラスター変換され、画像処理部６で各種の画像処理が施された後、表示制御部７に出力され、図７（Ａ）および（Ｂ）に示されるような周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３が表示される。図７では、所定の範囲Ｐ１における最適音速１５００ｍ／ｓに対して、所定量２０ｍ／ｓだけ低い周辺音速１４８０ｍ／ｓに対応する周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２と、所定量２０ｍ／ｓだけ高い周辺音速１５２０ｍ／ｓに対応する周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１３が示されている。

これらの周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３も、横軸方向がアレイトランスデューサ１の各超音波トランスデューサのチャンネル数、縦軸方向が走査線Ｓ１上の所定の範囲Ｐ１における測定深度方向となるように、所定の範囲Ｐ１からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサによる受信データの遅延補正後のデータを画像化したもので、超音波エコー波面の輝度画像を表している。
そして、図８に示されるように、超音波画像Ｇに隣接して区画されたデータ画像表示領域Ｒ１に受信データ画像Ｄ１および最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１と共に周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３が表示される。このとき、周辺音速の値、１４８０ｍ／ｓと１５２０ｍ／ｓも周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３と共に表示される。
操作者は、これらの周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３を参照することで、走査線Ｓ１上の局所的な位置における音速傾向を観察することができ、さらに詳細に超音波エコーに内在する情報を認識することができる。

実施の形態３
上記の実施の形態１および２においては、操作者により超音波画像Ｇ内に指定された１箇所の所定の範囲Ｐ１に対応する受信データ画像Ｄ１、最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１、さらに周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３からなるデータ画像を生成して表示部８に表示したが、超音波画像Ｇ内に複数の所定の範囲を指定して、それぞれの所定の範囲に対応するデータ画像を生成することもできる。
例えば、図９に示されるように、超音波画像Ｇ内の走査線Ｓ１上の所定の範囲Ｐ１と走査線Ｓ２上の所定の範囲Ｐ２の２箇所を指定し、所定の範囲Ｐ１に対応するデータ画像と所定の範囲Ｐ２に対応するデータ画像をそれぞれ生成して表示部８に表示することができる。

図１０に示されるように、表示部８の超音波画像Ｇに隣接して２つのデータ画像表示領域Ｒ１およびＲ２を区画し、データ画像表示領域Ｒ１に所定の範囲Ｐ１に対応する受信データ画像Ｄ１、最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１、周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３が表示され、データ画像表示領域Ｒ２に所定の範囲Ｐ２に対応する受信データ画像Ｄ２、最適音速遅延補正データ画像Ｅ２１、周辺音速遅延補正データ画像Ｅ２２およびＥ２３が表示される。
このように、複数の所定の範囲にそれぞれ対応するデータ画像を表示することで、同時に複数箇所を比較観察することができ、より精度の高い診断を行うことが可能となる。

なお、図１０では、２箇所の所定の範囲Ｐ１およびＰ２についてそれぞれ受信データ画像、最適音速遅延補正データ画像および周辺音速遅延補正データ画像を表示したが、データ画像として、それぞれの所定の範囲に対して受信データ画像のみを生成して表示してもよく、あるいは、それぞれの所定の範囲に対して受信データ画像と最適音速遅延補正データ画像のみを生成して表示してもよい。
また、２箇所の所定の範囲Ｐ１およびＰ２は、互いに異なる走査線Ｓ１およびＳ２上に位置する必要はなく、同一走査線上に位置していてもよい。また、所定の範囲は、２箇所に限るものではなく、３箇所以上に指定された所定の範囲についてそれぞれデータ画像を生成して表示させることもできる。また、２箇所の所定の範囲Ｐ１およびＰ２のデータ画像を同時に表示させる代わりに、所定の範囲Ｐ１のデータ画像または所定の範囲Ｐ２のデータ画像のいずれかを切替え表示させるようにして、データ画像の表示面積を充分確保するようにしてもよい。

実施の形態４
図１１に、実施の形態４に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置は、図１に示した実施の形態１の装置において、さらに音速マップ生成部１７を備えたものである。音速マップ生成部１７は、受信データメモリ１０と音速判定部１２とＤＳＣ５に接続されると共に制御部１３に接続されている。
音速マップ生成部１７は、制御部１３による制御の下で、受信データメモリ１０に格納されている受信データに基づいて、診断対象となる被検体内の組織における局所音速値を演算し、音速マップを生成する。

ここで、局所音速値の演算は、例えば本願の出願人により出願された特開２０１０−９９４５２号公報に記載の方法により行うことができる。
この方法は、図１２（Ａ）に示されるように、被検体内に超音波を送信した際に、被検体の反射点となる格子点Ｘからアレイトランスデューサ１に到達する受信波Ｗｘに着目したとき、図１２（Ｂ）に示されるように、格子点Ｘよりも浅い位置、すなわちアレイトランスデューサ１に近い位置に複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・を等間隔に配列し、格子点Ｘからの受信波を受けた複数の格子点Ａ１、Ａ２、・・・からのそれぞれの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の合成波Ｗｓｕｍが、ホイヘンスの原理により、格子点Ｘからの受信波Ｗｘに一致することを利用して、格子点Ｘにおける局所音速値を求める方法である。

まず、すべての格子点Ｘ、Ａ１、Ａ２、・・・に対する最適音速値をそれぞれ求める。ここで、最適音速値とは、各格子点に対し、設定音速に基づきフォーカス計算をして撮影を行うことにより超音波画像を形成し、設定音速を種々変化させたときに画像のコントラスト、シャープネスが最も高くなる音速値であるが、この実施の形態４においては、音速判定部１２で判定された最適音速の値を使用することができる。

次に、格子点Ｘに対する最適音速値を用いて、格子点Ｘから発せられる仮想的な受信波Ｗｘの波形を算出する。
さらに、格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・からの受信波Ｗ１、Ｗ２、・・・の仮想的な合成波Ｗｓｕｍを算出する。このとき、格子点Ｘと各格子点Ａ１、Ａ２、・・・との間の領域Ｒｘａにおける音速は一様で、格子点Ｘにおける局所音速値Ｖに等しいものと仮定する。格子点Ｘから伝播した超音波が格子点Ａ１、Ａ２、・・・に到達するまでの時間はＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・となる。ここで、ＸＡ１、ＸＡ２、・・・は、それぞれ格子点Ａ１、Ａ２、・・・と格子点Ｘとの間の距離である。そこで、格子点Ａ１、Ａ２、・・・からそれぞれ時間ＸＡ１／Ｖ、ＸＡ２／Ｖ、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Ｗｓｕｍを求めることができる。

次に、このように格子点Ｘにおける仮定的な局所音速値Ｖを種々変化させて算出された複数の仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差をそれぞれ算出し、誤差が最小になる仮定的な局所音速値Ｖを格子点Ｘにおける局所音速値と判定する。ここで、仮想的な合成波Ｗｓｕｍと格子点Ｘからの仮想的な受信波Ｗｘとの誤差の算出方法としては、互いの相互相関をとる方法、受信波Ｗｘに合成波Ｗｓｕｍから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法、合成波Ｗｓｕｍに受信波Ｗｘから得られる遅延を掛けて位相整合加算する方法等を採用することができる。
以上のようにして、受信データメモリ１０に格納されている受信データに基づき、被検体内の局所音速値を高精度に演算することができる。さらに、同様にして、設定された関心領域内の局所音速値の分布を示す音速マップを生成することができる。

次に、実施の形態４の動作について説明する。
まず、上記の実施の形態２と同様にして、図１３に示されるように、表示部８に超音波画像Ｇが表示されると共に、超音波画像Ｇに隣接して区画されたデータ画像表示領域Ｒ１に受信データ画像Ｄ１、最適音速遅延補正データ画像Ｅ１１、周辺音速遅延補正データ画像Ｅ１２およびＥ１３が表示される。
ここで、操作者が操作部１４を操作することにより、超音波画像Ｇ上に関心領域が設定されると、音速マップ生成部１７は、受信データメモリ１０に格納されている受信データに基づいて関心領域における音速マップを生成する。この音速マップは、音速マップ生成部１７からＤＳＣ５に送られ、画像処理部６および表示制御部７を介して表示部８の超音波画像Ｇ上に音速マップ画像Ｍとして重畳表示される。音速マップ画像Ｍとしては、例えば、関心領域内の各所の局所音速値をカラー表示したものを用いることができる。

このように、超音波画像Ｇと共に、受信データ画像Ｄ１等のデータ画像だけでなく、音速マップ画像Ｍをも表示することにより、音速分布に基づいて詳細な観察を行いたい位置を探しやすくなり、診断の精度および効率を向上させることが可能となる。
なお、音速マップ画像Ｍは、超音波画像Ｇ上に重畳表示されたが、図１４に示されるように、超音波画像Ｇと並列に表示部８に表示させることもできる。

１ アレイトランスデューサ、２ 送信回路、３ 受信回路、４ 信号処理部、５ ＤＳＣ、６ 画像処理部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 画像メモリ、１０ 受信データメモリ、１２ 音速判定部、１３ 制御部、１４ 操作部、１５ 格納部、１６ 超音波画像生成部、１７ 音速マップ生成部、Ｇ 超音波画像、Ｓ１，Ｓ２ 走査線、Ｐ１，Ｐ２ 所定の範囲、Ｄ１，Ｄ２ 受信データ画像、Ｅ１１，Ｅ２１ 最適音速遅延補正データ画像、Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ２２，Ｅ２３ 周辺音速遅延補正データ画像、Ｒ１，Ｒ２ データ画像表示領域、Ｍ 音速マップ画像、Ｘ，Ａ１，Ａ２ 格子点、Ｗ１，Ｗ２，Ｗｘ 受信波、Ｗｓｕｍ 合成波。

Claims (10)

1. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力された受信信号をデジタル化することで得られる受信データに基づき超音波断層画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
   前記受信データを記憶する受信データメモリと、
   所定の設定音速に基づいて前記受信データに対し受信フォーカス処理を行うことにより音線信号を生成して超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、
   超音波断層画像内の少なくとも１本の走査線上の所定の範囲に対応する前記受信データを画像化することにより超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像を生成する受信データ画像生成部と、
   前記所定の設定音速を変化させてそれぞれ前記超音波画像生成部で生成された超音波断層画像に基づいて最適音速を判定する音速判定部と、
   前記音速判定部で判定された最適音速に基づいて前記超音波画像生成部で生成された診断用の超音波断層画像と前記受信データ画像生成部で生成された受信データ画像を前記表示部に同時に表示させる制御部と
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記超音波画像生成部は、前記受信データに前記所定の設定音速で遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成する信号処理部を含み、
   前記制御部は、前記音速判定部で判定された最適音速に基づいて前記信号処理部で生成された最適音速遅延補正データから前記受信データ画像生成部により最適音速遅延補正データ画像を生成させると共に生成された最適音速遅延補正データ画像を前記診断用の超音波断層画像および前記受信データ画像と共に前記表示部に表示させる請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御部は、前記音速判定部で判定された最適音速の周辺音速に基づいて前記信号処理部で生成された周辺音速遅延補正データから前記受信データ画像生成部により周辺音速遅延補正データ画像を生成させると共に生成された周辺音速遅延補正データ画像を前記診断用の超音波断層画像、前記受信データ画像および前記最適音速遅延補正データ画像と共に前記表示部に表示させる請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記所定の範囲を指定するための操作部をさらに備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 操作部を介して同一走査線上の複数箇所または複数の走査線上の複数箇所に複数の前記所定の範囲が指定され、
   前記制御部は、複数の前記所定の範囲に対応して前記受信データ画像生成部で生成された複数の受信データ画像を前記表示部に表示させる請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記制御部は、複数の前記所定の範囲に対応して前記受信データ画像生成部で生成された複数の最適音速遅延補正データ画像を前記表示部に表示させる請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記制御部は、複数の前記所定の範囲に対応して前記受信データ画像生成部で生成された複数の周辺音速遅延補正データ画像を前記表示部に表示させる請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記音速判定部は、超音波断層画像を複数に分割した分割領域毎に最適音速を判定する請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記音速判定部で判定された分割領域毎の最適音速に基づいて音速マップを生成する音速マップ生成部をさらに備え、
   前記制御部は、前記音速マップ生成部で生成された音速マップを前記診断用の超音波断層画像に重畳して、または、前記診断用の超音波断層画像と並列に前記表示部に表示させる請求項８に記載の超音波診断装置。
10. アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力された受信信号をデジタル化することで得られる受信データに基づき超音波断層画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
    所定の設定音速に基づいて前記受信データに対し受信フォーカス処理を行うことにより音線信号を生成して超音波断層画像を生成し、
    前記所定の設定音速を変化させてそれぞれ生成された超音波断層画像に基づいて最適音速を判定し、
    判定された最適音速に基づいて診断用の超音波断層画像を生成し、
    超音波断層画像内の少なくとも１本の走査線上の所定の範囲に対応する前記受信データを画像化することにより超音波エコー波面の輝度画像を表す受信データ画像を生成し、
    前記診断用の超音波断層画像と前記受信データ画像を前記表示部に同時に表示する
    ことを特徴とする超音波画像生成方法。