WO2004105615A1 - 超音波探触子及び超音波弾性画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

　超音波探触子は、被検体の接触面に接触する超音波送受信面と、前記超音波送受信面及び前記接触面を介して前記被検体に対して超音波を送信すると共に前記被検体の内部で反射された超音波を受信する超音波送受信部と、前記超音波送受信面を介して前記接触面に対して前記超音波送受信面に垂直な方向へ圧迫を加える圧迫動作を行う圧迫機構と、を備える。

Description

超音波探触子及び超音波弾性画像撮影装置

技術分野

本発明は、 超音波を用いて被検体内の撮像対象部位について断層像を得る超音波撮 像装置及びその超音波探触子に係り、 特に、 時系列に連続するフレームの超音波受信 明

信号デ一'タに基づいて、 被検体内の各点の歪み及び弾性率を演算して、 組織の硬さを 糸 1

表す弾性画像を表示する超音波弾性画像撮影装置及びその超音波探触子に関する。

書 背景技術

' 超音波撮像装置において、 超音波探触子の超音波送受信面により被検体へ外力を加 え、 時系列的に隣接する一つのペアのフレームの超音波受信信号データの相関演算を 利用して、 被検体内の各点における変位を求め、 更にその変位を空間微分することに よって歪みを計測し、'この歪みデータを画像化する手法、 更には、 外力による応力分 布及び歪みデータから、 組織のヤング率等に代表される弾性率データを画像化する手 法がある （例えば特開平 5— 3 1 7 3 1 3号及ぴ特開 2 0 0 0— 6 0 8 5 3号参照）。 被検体へ加えられる外力は、 加圧及び又は減圧を含むが、 以下では単に 「圧迫」 と記 述する。 任意の時刻における超音波受信信号フレームデータは、 その時刻における被 検体内の組織の構造や配置を情報として反映している。 超音波による組織弾性情報を 取得する方法として、 まず、 一定の時間間隔だけ隔てられて取得された一つのペアの フレームの超音波受信信号データを用い、 その一定時間の間に加えられた圧迫により 生じた組織各部の変位を演算する。 更に変位の情報を空間微分することにより、 関心 領域 （R O I ) 内のすべての点について歪みの値を演算し、 弾性画像を構築して表示 する。 このような歪み及び弾性率データ （以下、 弾性フレームデー ） を基にした弾 性画像によれば、 組織の硬さを計測して表示することができる。

高画質な弾性画像データを得るためには、 関心組織に 0 . 5 %〜 1 %程度の歪みを 生じさせる圧迫を加えることが好ましく、 この適切範囲内の歪みが与えられなかった 時相においては、 描出される弾性画像データは乱れたものになる。 一定時間間隔にお いて一つのペアのフレームの超音波受信信号データを取得する際、 ある時刻における 圧迫速度が速い場合はその時刻において組織に与えられた歪みは大きく、 逆にある時 刻における圧迫速度が遅レ、場合はその時刻において組織に与えられた歪みは小さレ、。 したがって、 一連の圧迫過程において取得された複数の弾性画像データ （特に歪み画 像データ） のそれぞれの画質は、 それぞれの弾性画像データを構成する為の一つのぺ ァのフレ ムの超音波受信信号データが取得された時刻における圧迫速度に依存する。 従来の超音波撮像装置による弾性画像撮影においては、 用手的に超音波探触子によ り関心糸且織を圧迫する方法をとつているため、 一連の圧迫過程におけるすべての時刻 において高画質ィヒに適した圧迫速度範囲で圧迫し続けることは困難であり、 また、 そ れぞれの時刻における圧迫速度が一定でないために、 結果として出力される複数の弾 性画像データが時間的に不連続で、フレーム間で弾性画像に不連続性が生じてしまう。 更に、 圧迫過程において手ぶれが生じることは避けられず、 圧迫方向がそれぞれの時 刻において変動してしまうことも、 上述の違続的に取得した弾性画像データの不連続 性の原因になる。 したがって、 弾性画像の画質は、 操作者の技量に依存してしまう。 また、 超音波受信信号フレームデータの取得時間間隔中に、 関心組織が、 圧迫によ つて探触子短軸方向に逃げて計測断面から外れてしまったり探触子長軸方向若しくは 圧迫方向に大きな速度を持って変位してしまったりして、 撮像装置で設定された R O Iを逸脱してしまうことがある。 このように、 圧迫方向が不適切であったり圧迫速度 が過剰であったりすることが原因で、 撮像装置で設定された R O I内で、 正しく変位 を演算することのできないエラー （相関演算エラー） 領域が存在する場合がある。 ま た、 送信超音波が減衰により到達しない深部の領域や超音波反射体が少ない領域 （例 えば囊胞などの内部が液状の病変部） などについては、 関心組織の性状を反映した十 分な強度を有した受信信号が得られないことが原因で、 撮像装置で設定された R〇 I 内に、 正しく変位を演算することのできないエラー （相関演算エラー） 領域が存在す る場合がある。 更に、 超音波探触子が被検体に接触していない領域など、 超音波探触 子の形状や関心,組織の形態が原因で、 撮像装置で設定された R O I内に、 変位を演算 することが無意味なエラー領域が存在する場合がある。 これらの場合、 エラー領域に ついては、 歪み画像が正しく表示されない。

更にまた、 超音波受信信号フレームデータの取得時間間隔において、 関心組織への 圧迫動作が行われていなかったり関心組織への圧迫速度が小さすぎたりして、 圧迫速 度がゼロであったり不十分であったことが原因で、 撮像装置で設定された R O I内に おいて、 ゼロに近い変位を有する領域が全域的に分布する場合もある。 この場合、 そ の変位の値を用いて演算される歪みの値を画像として表示した歪み画像は、 R〇 Iの 全域にわたってコントラストが低い画像となる。

従来の超音波撮像装置による弾性画像撮影においては、 演算結果として出力された データ （歪み若しくは弾性率） の表示価値 （データの信頼性や画質） を評価すること なく、 設定された R O Iのすベての計測点について画像を構築して表示している。 し たがって、 不適切な状況の下で演算された領域の画像情報は、 表示価値のない情報で あるにも関わらず、 表示価値のある情報と識別されない。 その結果、 表示価値のある 領域とない領域が混在して分布した 1フレームの弾性画像が構築されてしまうので、 弾性画像の信頼性が低くなる。

また、 従来の超音波撮像装置では、 被検体の体表面から生体組織に外力を加える圧 迫操作の適否にっレ、ては考慮されていないことから、 必ずしも適切な弾性画像を得る ことができない場合がある。

すなわち、 弾性画像は、 生体組織に外力を加えて撮像した時系列的に異なる二つの 断層像のフレームデータに基づいて、 生体組織の各部位の変位 （歪み） 及び圧力等か ら弾性率を求め、 歪みそのものの態様を定性的にあるいは弾性率を定量的に画像化し たものである。生体組織の各部位の歪みは、加圧の大きさ、加圧の速度、加圧の時間、 及び加圧の方向等の加圧操作によって変わり、 かつ隣接する 2フレーム間の歪みの差 がある程度なければ、 適正な弾性画像を作成できない。

特に、 外力は機械的な手段によって加えることもあるが、 簡便性から超音波探触子 を被検体の体表に押し当てることにより加えることが多く、 操作者の手加減によって 加圧状態が大きく変動するから、 必ずしも適正な弾性画像が得られない場合がある。 同様に、 被検体にも個人差があるため、 例え一定の加圧状態で操作したとしても、 適 正な弾性画像が得られるとは限らない。

また、 加圧の方向や押し方によって生体組織に横ズレが生じることが'あり、 このよ うな加圧操作の場合も、 弾性画像に横ズレによる外乱'（ノイズ） が含まれ、 適正な弾 性画像が得られない場合がある。

本発明は、 上述の事情に鑑みなされたものであり、 弾性画像撮影において、 高画質 な弾性画像を、 任意の時相においても安定して映像化することができる超音波撮像装 置を提供することを目的とする。 また本発明は、 弾性画像撮影において、 代表される ような理想的なデータ取得が困難な状況下において、 表示する価値のない弾性の値が 演算された画像情報の領域を例えばノイズとして識別し、 その情報を反映した弾性面 像を構築することにより、 質の高い弾性画像撮影を可能とする超音波撮像装置を提供 することを目的とする。 更にまた本発明は、 操作者に対して適正な弾性画像を得るた めの加圧の操作情報を提供することを目的とする。 発明の開示

上記目的を達成するため、本発明は、被検体の接触面に接触する超音波送受信面と、 前記超音波送受信面及び前記接触面を介して前記被検体に対して超音波を送信すると 共に前記被検体の内部で反射された超音波を受信する超音波送受信部と、 前記超音波 送受信面を介して前記接触面に対して前記超音波送受信面に垂直な方向へ圧迫を加え る圧迫動作を行う圧迫機構と、 を備えることを特徴とする超音波探触子に係る。 好ましくは、 前記圧迫機構は、 操作者に把持される把持部と、 前記超音波送受信面 と前記把持部との距離を変化させることにより前記圧迫動作を行うァタチユエータと、 を備える。

好ましくは、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面及び前記把持部の一方に 接続されたラックと、 前記超音波送受信面及び前記把持部の他方に接続され、 前記ラ ックに嚙合するピニオンと、 前記ピニオンを駆動するモータと、 を備える。 好ましくは、 前記ァクチユエ.ータは、 前記超音波送 ¾信面及び前記把持部の一方に 接続されたシリンダと、 前記超音波送受信面及び前記把持部の他方に接続され、 前記 シリンダに挿入されたピストンと、 前記シリンダに流体を送出するポンプと、 を備え る。

好ましくは、 前記接触面は前記被検体内にあり、 前記超音波送受信面は前記被検体 内に挿入され、 前記圧迫機構は前記圧迫動作を前記被検体内で行う。

好ましくは、 前記圧迫機構は、 前記被検体内の前記接触面に対向する前記被検体の 対向接触面に接触する支持面と、 前記超音波送受信面と前記支持面との距離を変化さ せることにより前記圧迫動作を行うァクチユエータと、 を備える。

好ましくは、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面及び前記支持面の一方に 接続されたラックと、 前記超音波送受信面及び前記支持面の他方に接続され、 前記ラ ックに嚙合するピ-オンと、 前記ピエオンを駆動するモータと、 を備える。

好ましくは、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面と前記超音波送受信部の 表面との間に液体を介在させる袋部と、 前記袋部内の前記液体の量を変化させるボン プと、 を備え、 前記超音波送受信面は前記袋部の表面を含む。

好ましくは、 前記袋部は、 前記超音波送受信面となる第一の部分と、 前記第一の部 分以外の第二の部分と、 から成り、 前記第二の部分は、 前記第一の部分より伸縮性が 低く前記第一の部分の移動方向を規制するシェル部を備える。 ' 好ましくは、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面と前記支持面との間に流 体を介在させる袋部と、前記袋部内の前記液体の量を変化させるポンプと、を備える。 好ましくは、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面と前記支持面との間に流 体を介在させる複数の袋部と、 前記複数の袋部のそれぞれの内部の前記流体の量を変 ィ匕させるポンプと、 を備え、 前記複数の袋部の少なくとも一つを選択的に用いること により、 前記圧迫動作の方向を複数の方向から選択する。

好ましくは、 前記超音波探触子は、 前記超音波送受信部を収容する筒状のケーシン グを更に備え、 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面と前記超音波送受信部の 表面との間に液体を介在させ、前記ケーシングの外周に装着されるリング状の袋部と、 前記袋部内の前記液体の量を変化させるポンプと、 を備え、 前記超音波送受信面は前 記袋部の表面を含む。

好ましくは、 前記超音波探触子は、 前記袋部の外周に装着され、 前記支持面となる ストッパを更に備える。

好ましくは、 前記超音波探触子は、 前記接触面に印加される圧力を計測する圧力計 測部と、 前記圧力計測部によつて計測された圧力に応じて前記圧迫機構を制御する圧 力制御部と、 を更に備える。

好ましくは、 前記圧迫機構は、 流体を内包する袋部を備え、 前記袋部内の前記流体 の量を変化させることにより前記圧迫動作を行い、 前記圧力計測部は、 前記袋部内の 前記流体の圧力を計測することで前記接触面に印加される圧力を計測する。

好ましくは、 前記超音波採触子は、 前記超音波送受信部を収容する第一のケーシン グと、 前記圧迫機構を収容する第二のケーシングと、 を更に備え、 前記第一のケーシ ングは、 操作者に把持される第一の把持部を備え、 前記第二のケーシングは、 操作者 に把持される第二の把持部を備え、 前記第一の把持部に対して取り付けられ、 前記圧 迫機構は、 前記超音波送受信面と前記第二の把持部との距離を変化させることにより 前記圧迫動作を行うァクチユエータを備える。 ，

好ましくは、 前記圧迫機構は、 操作者に把持される把持部と、 前記把持部を把持す る前記操作者の手により操作可能な位置に配設され、 前記圧迫機構の前記圧迫動作を 制御する、 制御スィッチと、 を備える。 '

また本発明は、 前記超音波探触子と、 前記超音波探触子を駆動する超音波信号を出 力する超音波送信部と、 前記超音波探触子により受信された反射エコー信号から時間 的に異なる二つの断層像データを取得し、 該二つの断層像データに基づいて前記被検 体内の各部の変位を計測する変位計測部と、 前記変位計測部により計測された前記被 検体内の各部の変位データに基づいて前記被検体内の各部の組織の弾性率を算出する 弾性率演算部と、 前記弾性率演算部によって求められた弾性率に基づいて弾性画像を 作成する画像生成部と、 前記生成された弾性画像を表示する表示部と、 を備えること を特徴とする超音波弾性画像撮影装置に係る。 好ましくは、 前記超音波弾性画像撮影装置は、 前記二つの断層像データの時間間隔 に応じて前記圧迫機構による圧迫の周期を制御する圧迫周期制御部を更に備える。 また本発明は、 被検体組織に接触する超音波探触子によって検出された信号を処理 して断層画像及び歪み弾性画像を生成する信号処理部と、 前記歪み弾性画像の生成過 程で利用される各種データに ¾づいて、 生成された歪み弾性画像の表示価値を評価す る表示価値評価部と、 前記表示価値評価部の評価結果に応じて、 前記歪み弾性画像に 色相情報又は白黒輝度情報を付与する情報付与部と、 前記断層画像と前記情報付与部 によって情報の付与された前記歪み弾性画像とを表示する表示部と、 を備えることを 特徴とする超音波弾性画像撮影装置に係る。

また本発明は、 被検体に対して超音波の送信及び受信を行レ、反射ェコ一信号を出力 する超音波送受信部と、 前記超音波送受信部からの反射ェコ一信号を用いて運動組織 を含む被検体内の超音波受信信号フレームデータを所定周期で繰り返して取得する断 層走查部と、 前記断層走査部によって取得された時系列の超音波受信信号フレームデ ータに所定の信号処理を行う信号処理部と、 前記信号処理部からの時系列の断層フレ ームデータを白黒断層像データに変換する白黒データ変換部と、 前記断層走査部によ つて取得された時系列の超音波受信信号フレームデータに基づいて基づいて前記断層 像上の各点の移動量又は変位を表す変位フレームデータを生成する変位計測部と、 前 記被検体の診断部位の体腔内圧力を計測又は推定して圧力データを生成する圧力計測 部と、 前記変位フレームデータ及び前記圧力データに基づいて前記断層像上の各点の 歪み及び弾性率を表した弾性フレームデータを生成する歪み及び弾性率演算部と、 前 記弹性フレームデータの生成過程で利用される各種データに基づいて、 前記弾性フレ ームデータの表示価値を評価する表示価値評価部と、 前記表示価値評価部の評価結果 に応じて、 前記弾性フレームデータに色相情報又は白黒輝度情報を付与する情報付与 部と、 前記白黒断層像データと前記情報付与部によって情報の付与された前記弾性フ レームデータとを表示する表示部と、 を備えることを特徴とする超音波弾性画像撮影 装置に係る。

好ましくは、 前記情報付与部は、 表示価値がある領域は階調化した画像情報を付与 し、 表示価値がない領域は表示価値がある領域の階調化された画像情報とは相容れな い単一の画像情報を付与して弾性フレームデータを構築することにより、 両領域を画 像上で識別可能にする。

好ましくは、 前記情報付与部は、 表示価値があるフレームほ階調化した画像情報を 付与し、 表示価値がないフレームは表示価値がある領域の階調化された画像情報とは 相容れない単一の画像情報を付与して弾性フレームデータを構築することにより、 両 フレームを画像上で識別可能にする。

好ましくは、 前記表示価値評価部は、 前記弾性フレームデータの生成過程で利用さ れる各種データの要素データを母集団とした統計処理を施し、 その統計的特徴に基づ いて、 前記 性フレームデータの表示価値を評価する。 '

好ましくは、 前記表示価値評価部は、 前記変位計測部から出力される前記変位フレ ームデータに基づいて、 前記弹性フレームデータの表示価値を評価する。

好ましくは、 前記表示価値評価部は、 前記圧力計測部から出力される前記圧力デー タに基づいて、 前記弾性フレームデータの表示価値を評価する。

好ましくは、 前記表示価値評価部は、 前記歪み及び弾性率演算部から出力される前 記弾性フレームデータに基づいて、 前記弾性フレームデータの表示価値を評価する。 好ましくは、 前記表示価値評価部は、 前記弾性フレームデータの表示価値の結果に 応じて、 弹性フレームデータを表示する関心領域の位置及び範囲の少なくとも一方を 自動で設定する。

好ましくは、 前記表示部は、.前記表示価値評価部の評価結果に応じて、 前記白黒断 層像データのみを表示し、 前記弾性フレームデータを表示しない。

また本発明は、 被検体組織に接触する超音波探触子によって検出された信号を処理 して断層画像及び歪み弾性画像を生成する信号処理部と、 前記歪み弾性画像の生成過 程で利用される各種データに基づいて、 生成された歪み弾性画像の表示価値を評価す る表示価値評価部と、 前記表示価値評価部の評価結果に応じて、 前記断層画像のみを 表示して前記歪み弾性画像を表示しない表示部とを備えたことを特徴とする超音波弾 性画像撮影装置に係る。 また本発明は、 被検体との間で超音波を送受信する超音波探触子と、 該超音波探触 子を駆動する超音波信号を出力する超音波送信手段と、 前記被検体に外力を付与する 加圧手段と、 前記超音波操触子により受波された反射エコー信号から時間的に異なる 二つの断層像データを取得し、 該二つの断層像データに基づいて各部の変位を計測す る変位計測手段と、 該変位計測手段により計測された各部の変位データに基づいて各 部の組織の弾性率を算出する弾性率演算手段と、 該弾性率演算手段によって求められ た弾性率に基づいて弾性画像を作成する画像生成手段と、 該生成された弾性画像を表 示する表示手段とを備えてなる超音波診断装置において、 前記変位デ一タを解析して 前記加圧手段による加圧操作が適正か否か判定する加圧判定手段と、 該加圧判定手段 の判定結果を前記表示手段に表示する判定出力手段とを設けたことを特徴とする。 このように、 加圧操作の適否が表示手段に直ちに表示されることから、 操作者は表 示された加圧状態の適否に応じて加圧手段 （例えば、 探触子） による加圧操作を調整 することにより、 適正な弾性画像を得ることができる。 また、 変位データを解析して 加圧操作の適否を判定しているから、 被検体の個人差を含めて加圧操作の適否を判定 できる。 その結果、 操作者にとって使い勝手に優れた弾性画像撮像を実現できる。 ここで、 加圧判定手段は、 変位データに基づいて前記断層像における歪み率分布を 求め、 該歪み率分布が適正範囲内か否かにより加圧手段による加圧の適否を判定する ものとすることができる。 これに加えて.、 あるいは代えて、 加圧判定手段は、 変位デ ータに基づいて断層像における横ズレの度合いを求め、 この横ズレの度合いが適正範 囲內か否かにより加圧手段による加圧の適否を判定するものとすることができる。 更 に、 判定出力手段は、 判定結果に基づいて加圧操作を修正するガイダンスを表示又は ノ及び音声により出力するものとすることができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の超音波撮像装置の実施の形態の構成を示すブロック図であり ； 図 2は、 リニアアレイ超音波採触子の外観図であり ；

図 3は、 圧迫板を装着した超音波探触子の外観図であり ； 図 4は、 モータ機構による自動圧迫機構を内蔵した超音波探触子を示す図であり ； 図 5は、 ポンプ機構による自動圧迫機構を内蔵した超音波探触子を示す図であり ； 図 6は、 自動圧迫ユニットが取り付けられた超音波探触子を示す図であり ； 図 7は、 圧力センサが設けられた超音波探触子を示す図であり ；

図 8は、 圧力計測部により得られる圧力情報に応じて自動圧迫機構を制御すること を説明する図であり ；

図 9は、 本発明の実施の形態による経直腸型超音波探触子の外観図であり ； 図 1 0 (a) 及び 1 0 (b) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 の実施の形態を表す図であり ；

図 1 1 (a) 及び 1 1 (b) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 の他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 2 (a) 及び 1 2 (b) は、 経直腸型超音波操触子に備えられる自動圧迫機構 の他の実施の形態を表す図であり ； '

図 1 3 (a) 及び 1 3 (b) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 の他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 4 (a) 及び 1 4 (b) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 の他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 5 (a) 及び 1 5 (b) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 の他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 6 (a) 、 1 6 (b) 及び 1 6 (c) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる 自動圧迫機構の他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 7は、 図 1 5 (a) のバッグの動作の一例を示す図であり ；

図 1 8は、 バッグの他の実施の形態を表す図であり ；

図 1 9は、 図 1の表示価値評価部の実施の形態を示すプロック図であり ； 図 20は、 図 1 9のフレームメモリ回路内に格納されている計測結果フレームデー タの例を示す図であり ；

図 2 1は、 図 1 9の計測クオリティ一評価回路によつて構築される計測クオリティ 一フレームデータの例を示す図であり ；

図 2 2は、 図 1の表示価値評価部の他の実施の形態を示す '口ック図であり ； 図 2 3は、 図 2 2の表示判定回路によって構築される判定結果フレームデータの例 を示す図であり ；

図 2 4は、 図 2 3の判定結果フレームデータの具体的な数値の例を示す図であり ； 図 2 5は、図 1のカラースキャンコンバータの実施の形態を示すブロック図であり； 図 2 6は、 図 2 5の色相情報付与回路によって構築される弾性色相フレームデータ の例を示す図であり ；

図 2 7は、 R O Iの位置及び範囲が自動で制御される場合の処理前の弾性色相フレ ームデータの例を示す図であり ；

図 2 8は、 R O Iの位置及ぴ範囲が自動で制御される場合の処理後の弾性色相フレ ームデータの例を示す図であり ；

図 2 9は、 すべての要素データが同一の単一色にて構成され、 フレームの弾性画像 データは階調化されずに表示されるような弾性色相フレームデータの例を示す図であ り ；

図 3 0は、 本発明の超音波撮像装置の他の実施の形態の構成を示すプロック図であ り ；

図 3 1は、 図 3 0の実施の形態の超音波撮像装置に係る弾性画像取得の処理手順の フローチヤ一トであり ；

図 3 2 ( a ) 〜3 2 ( e ) は、 図 3 1の実施の形態による表示画像の一例を示す図 であり ；

図 3 3は、 加圧操作の適否の判定に用いる歪み率分布の例を示す図であり ； 図 3 4は、 音声により加圧操作の適否を出力する場合のフローチャートであり ； 図 3 5 ( a ) 〜3 5 ( e ) は、 図 3 4の実施の形態による表示画像の例を示す図で あり ；

図 3 6は、 シネメモリに保存した弾性画像を再生して表示する場合のフローチヤ一 トであり ； 図 3 7は、 本発明の実施の形態に係る横ズレ判定手段の周囲の構成を示すプロック 図であり ；

図 3 8は、 横ズレ判定手段における処理手順を中心としたフローチャートであり ； 図 3 9は、 図 3 7の実施の形態による表示画像の状態を示す図であり ；

図 4 0は、 横ズレを検出するブロック 'マッチング法を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、'本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 図 1は、 本発明によ る超音波撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。 この超音波撮像装置は、 超 音波を利用して被検体 1の撮像対象部位について断層像を得ると共に生体組織の硬さ を表す弾性画像を表示するものである。 この超音波撮像装置は、 図 1に示すように、 自動圧迫機構 2 0を備える超音波探触子 1 0と、 超音波送受信制御回路 2 0 1と、 送 波回路 2 0 2と、 受信回路 2 0 3と、 整相加算回路 2 0 4と、 信号処理部 2 0 5と、 白黒スキャンコンバータ 2 0 6と、 画像表示器 2 0 7と、 超音波受信信号フレームデ ータ選択部 2 0 8と、 変位計測部 2 0 9と、 圧力計測部 2 1 0と、 歪み及び弾性率演 算部 2 1 1と、 弾性データ処理部 2 1 2と、 カラースキャンコンバータ 2 1 3と、 切 替加算器 2 1 4と、 表示価値評価部 2 1 5と、 装置制御インターフ: —ス部 2 1 6と を備える。

超音波探触子 1 0は、 多数の振動子を短冊状に配列して形成され、 機械的又は電子 的にビーム走査を行って被検体 1に超音波を送信すると共に被検体 1の内部で反射さ れた超音波を受信する。 超音波送受信制御回路 2 0 1は、 超音波を送信及び受信する タイミングを制御する。 送波回路 2 0 2は、 超音波探触子 1 0を駆動して超音波を発 生させるための送波パルスを生成すると共に、 内蔵された送波整相加算回路によって 送信される超音波の収束点をある深さに設定する。 受信回路 2 0 3は、 超音波探触子 1 0で受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅する。 増幅された各振動子の数 に対応した数の受波信号がそれぞれ独立した受波信号として整相加算回路 2 0 4に入 力される。 整相加算回路 2 0 4は、 受信回路 2 0 3で増幅された受波信号を入力し、 それらの位相を制御し、 一点又は複数の収束点に対して超音波ビームを形成する。 信 号処理部 2 0 5は、 整相加算回路 2 0 4からの受波信号を入力してゲイン補正、 口グ 圧縮、 検波、 輪郭強調、 フィルタ処理等の各種信号処理を行う。

これらの超音波探触子 1 0、 超音波送受信制御回路 2 0 1、 送波回路 2 0 2、 受信 回路 2 0 3、 整相加算回路 2 0 4及び信号処理部 2 0 5は、 超音波送受信手段を構成 しており、 超音波探触子 1 0を用いて超音波ビームを被検体 1の体内で一定方向に走 査させることにより、 一枚の断層像を得るようになつている。

白黒スキヤンコンバータ 2 0 6は、 前述の超音波送受信手段の信号処理部 2 0 5か ら出力される反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体 1内の超音波受信信号フ レームデータを超音波周期で取得し、 この超音波受信信号フレームデータを表示する ためテレビジョン方式の周期で読み出すための断層走査手段及ぴシステムの制御を行 うための手段、 例えば、 信号処理部 2 0 5からの反射エコー信号をディジタル信号に 変換する A/ D変換器と、 この A/ D変換器でデイジタルイヒされた断層像データを時 系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、 これらの動作を制御するコントローラな どを備える。

画像表示器 2 0 7は、 白黒スキャンコンバータ 2 0 6によって得られた時系列の断 層像データすなわち Bモード断層像を表示するものであり、 切替加算器 2 1 4を介し て白黒スキャンコンバータ 2 0 6から出力される画像データをアナログ信号に変換す る DZ A変換器と、 この D/ A変換器からのアナログビデオ信号を入力して画像とし て表示するカラーモニタとからなる。

本実施の形態においては、 整相加算回路 2 0 4の出力側から分岐して超音波受信信 号フレームデータ選択部 2 0 8と変位計測部 2 0 9とが設けられると共に、 これと並 列に圧力計測部 2 1 0が設けられ、 この圧力計測部 2 1 0と変位計測部 2 0 9の後段 には、 歪み及び弾性率演算部 2 1 1が設けられ、 変位計測部 2 0 9の出力側から分岐 して表示価値評価部 2 1 5が設けられ、 歪み及び弾性率演算部 2 1 1の後段には、 弾 性データ処理部 2 1 2とカラースキャンコンバータ 2 1 3が設けられ、 白黒スキャン コンバータ 2 0 6とカラースキャンコンバータ 2 1 3との出力側には切替加算器 2 1 4が設けられている。表示価値評価部 2 1 5とカラースキャンコンバータ 2 1 3とは、 装置制御インターフェース部 2 1 6を介して操作者などが自由に制御できる。

超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8は、 整相加算回路 2 0 4から超音波撮 像装置のフレームレートで経時的に次々と出力される超音波受信信号フレームデータ を超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8に備えられたフレームメモリ内に順次 確保し （現在確保された超音波受信信号フレームデータを超音波受信信号フレームデ ータ Nとする） 、 超音波撮像装置の制御命令に従って時間的に過去の超音波受信信号 フレームデータ N—l， N— 2 , N— 3 , ···, N—Mの中から一つの超音波受信信号 フレームデータを選択し （これを超音波受信信号フレームデータ Xとする） 、 変位計 測部 2 0 9に一つのペアの超音波受信信号フレームデータ Nと超音波受信信号フレー ムデータ Xとを出力する。 整相加算回路 2 0 4から出力される信号は、 超音波受信信 号フレームデータに限らず、 例えば、 超 波受信信号を複合復調した I， Q信号の形 式になつた信号であっても良い。

超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8は、 選択された一つのペアの超音波受 信信号フレームデータ N, X間の周期情報を取得し、 自動圧追機構 2 0の圧迫動作は その周期に応じて制御される。 以下、 その動作の一例を説明する。

超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8にて選択された一つのペアの超音波受 信信号フレームデータ N, X間の周期は、 整相加算回路 2 0 4から出力され超音波受 信信号フレームデータ選択部 2 0 8に入力する超音波受信信号フレームデータの周期 と、 この一つのペアの超音波受信信号フレームデータを構成する過去の超音波受信信 号フレームデータ Xと現在の超音波受信信号フレームデータ Nとの間で間引いた超音 波受信信号フレームデータ数により決定される。 例えば、 整相加算回路 2 0 4の出力 である超音波受信信号フレームデータが毎秒 4 0フレームの周期であり、 かつ、 一つ のペアの超音波受信信号フレームデータ N, X間の間引きフレーム数が 1フレーム分 であった場合、 一つのペアの超音波受信信号フレームデータ間の周期は、 毎秒 2 0フ レームとなる。 自動圧迫機構 2 0は、 この一つのペアの超音波受信信号フレームデー タ N, X間の周期情報を取得し、 取得された周期情報に基づいて圧迫動作の圧迫速度 を制御する。

例えば、 上述の条件の場合、 整相加算回路 2 0 4からの出力である超音波受信信号 フレームデータの周期は毎秒 4 0フレーム、 かつ、 一つのペアの超音波受信信号フレ ームデータ N， X間の周期が毎秒 2 0フレームの状況において、 関心組織に高画質化 に適した歪み量として 0 . 7 %の歪みを与える圧迫速度 V 0にて連続的に圧迫してい ると仮定する。 この状況の下、 超音波撮像装置の撮像条件の変更により、 整相加算回 路 2 0 4からの出力である超音波受信信号フレームデータの周期が毎¾ 2 0フレーム の周期に変更されてしまうと、 一つのペアの超音波受信信号フレームデータ N, X間 の周期は毎秒 1 0フレームに半減してしまう'ことになる。 このときに、 依然として圧 迫速度 V 0にて圧迫している場合、 超音波受信信号フレームデータ間の間欠時間が 2 倍の,長さになるため、 関心組織に与えられる歪みは 1 . 4 %にまで大きくなり、 高画 質化に適する歪み量の範囲を逸脱することになる。 その結果として、 出力される連続 的な弾性画像データは乱れた画像となってしまう。 そこで、 本実施の形態に係る自動 圧迫機構 2 0においては、 超音波受信信号フレームデータの周期情報を取得し、 例え ば、 上述の状況においては、 圧迫速度を V 0 Z 2に半減した圧迫速度に変更する。 こ れにより、 超音波撮像装置の撮像条件が変更になったことにより超音波送受信周期が 変化した状況においても、 高画質な弾性画像を取得するために最適な圧迫速度となる ように圧迫動作を自動的に制御することができる。 '

また、 自動圧迫機構 2 0は、 圧迫速度や連続的な加圧過程 ·減圧過程における積算 した圧縮量 （振幅） や、 圧迫動作停止の圧力閾値などの圧迫動作の設定を任意に切り 替えることができる。

変位計測部 2 0 9は、 超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8によって選択さ れた一つのペアの超音波受信信号フレームデータに基づいて一次元若しくは二次元相 関処理を実行し、 断層像上の各計測点の変位若しくは移動ベク トル （変位の方向と大 きさ） を計測し、 変位フレームデータを生成する。 この移動ベク トルの検出法として は、 例えば、 特開平 5— 3 1 7 3 1 3号に記載されているようなブロック 'マツチン グ法とグラジェント法とがある。 ブロック ·マッチング法では、 画像を例えば N X N 画素からなるブロックに分け、 現フレーム中の着目しているブロックに最も近似して いるブロックを前フレームから探索し、 これを参照して予測符号化を行う。

圧力計測部 2 1 0は、 被検体 1の撮像対象部位に印加されている圧力を計測又は推 定する。 圧力計測部 2 1 0は、 超音波探触子 1 0の探触子へッドと被検体 1との間に どの程度の圧力が印加されているかを計測するものであり、 例えば、 棒状部材に架か る圧力を検出する圧力センサを探触子へッドの側面に取付け、 探触子へッドと被検体 1との間の圧力を任意の時相で測定し、 測定された圧力値を歪み及び弾性率演算部 2 1 1に送出するように構成することができる。 圧力センサの種類は特に限定されず、 例えば静電容量型や抵抗線型の圧力センサを用いることができる。

歪み及び弾性率演算部 2 1 1は、 変位計測部 2 0 9及び圧力計測部 2 1 0からそれ ぞれ出力される変位フレームデータ （移動量） 及び圧力から断層像上の各計測点の歪 み及ぴ弾性率を演算して歪み若しくは弾性率の数値データ （弾性フレームデータ） を 生成し、 それを弾性データ処理部 2 1 2に出力する。 歪み及び弾性率演算部 2 1 1が 行う歪みの演算については、 例えば、 圧力のデータを必要とせず、 その変位を空間微 分することによって訐算上で求める。 また、 弾性率の内の一 0である、 例えばヤング 率 Ymの演算については、 以下の式に示すように、 各演算点における応力 （圧力） を 各演算点における歪み量で除することにより求める。

Ym^- =圧力 （応力） ノ （歪み量 .）

(i, j = 1 , 2， 3 , ■·■)

ここで、 i，j の指標は、 フレームデータの座標を表す。

弾性データ処理部 2 1 2は、 歪み及び弾性率演算部 2 1 1からの弾性フレームデー タに座標平面内におけるスム一ジング処理、 コントラスト最適化処理や、 フレーム間 における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を施し、 処理後の弾性 フレームデータをカラースキャンコンバータ 2 1 3に出力する。

カラースキャンコンバータ 2 1 3は、 弾性データ処理部 2 1 2から出力される弾性 フレームデータと、 装置制御インターフェース部 2 1 6からの命令若しくは弾性デー タ処理部 2 1 2から出力される弾性フレームデータの中の階調化選択範囲とする上限 値及び下限値と、 を入力し、 その弾性フレームデータから弹 ¾Ξ画像データとして赤、 緑、 青などの色相情報を付与する色相情報変換手段を備える。 色相情報変換手段は、 例えば、 弾性データ処理部 2 1 2から出力される弾性フレームデータにおいて、 歪み が大きく計測された領域については、 弾性画像データ内の該当領域を赤色コードに変 換し、 逆に歪みが小さく計測された領域については、 弾性画像データ内の該当領域を 青色コードに変換する。 また、 カラースキャンコンバータ 2 1 3は白黒スキャンコン バータでも良く、 歪みが大きく計測された領域は、 弾性画像データ內の該領域の輝度 を明るぐさせ、 逆に歪みが小さく計測された領域は、 弾性画像データ内の該領域の輝 度を暗くさせるようにしても良い。

切替加算器 2 1 4は、 白黒スキャンコンバータ 2 0 6からの白黒の断層像データと カラースキャンコンバータ 2 1 3からのカラーの弾性画像データとを入力し、 両画像 を加算又は切替え、 白黒の断層像データだけ又はカラーの弾性画像データだけを出力 したり、 あるいは両画像データを加算合成して出力したりするように切り替える。 ま た、 例えば、 特開 2 0 0 0— 6 0 8 5 3号に記載されているように、 2画面表示にお いて白黒断層像とカラー若しくは上記白黒スキヤンコンバータによる白黒弾性画像を 同時に表示しても良い。 また、 例えば、 白黒断層像にカラーの弾性画像を半透明的に 重畳して表示しても良い。 この切替加算器 2 1 4から出力された画像データが画像表 示器 2 0 7に出力される。

図 2は、 一般的に使用されている一次元のリニァァレイ超音波探触子の外観を示す 図である。 超音波探触子 1 0の超音波送受信面 1 0 1には、 超音波の発生源であると 共に反射エコーを受信する振動子の素子群が整列して酉己置されている。 各振動子は、 —般に、 入力されるパルス波、 又は連続波の送波信号を超音波に変換して発射する機 能と、 被検体 1の内部から反射する超音波を受けて電気信号の受波信号に変換して出 力する機能とを有する。

図 3は、 超音波を用いて弾性画像を取得するための超音波探触子 1 0の外観図であ る。 超音波探触子 1 0は、 超音波送受信面 1 0 1に面を合わせて装着された圧迫板 3 1を備える。 弾性画像を取得する際には、 超音波送受信面 1 0 1を介して超音波送受 信を行いつつ、 被検体 1の撮像対象部位に応力分布を与えるために、 超音波送受信面 1 0 1と圧迫板 3 1とで構成される圧迫面を被検体 1に接触させ 圧迫面を上下動さ せて被検体 1を圧迫する。 この圧迫面の上下動は操作者が手動で行っても良いが、 以 下に説明するような自動圧迫機構 2 0によつて行つても良い。

図 4は、 超音波探触子の圧迫動作を行う自動圧迫機構 2 0の実施の形態としてモー タ機構を含むァクチユエータによる駆動力を用いた例を示す図である。 図 4では、 自 動圧迫機構 2 0は、 超音波送受信面 1 0 1と圧迫板 3 1とで構成される圧迫面を独立 させた圧迫ステージ 1 0 2を上下動させる。 自動圧迫機構 2 0は、 操作者によって把 持される超音波搮触子 1 0の探触子把持部 1 0 3に保持されたモータ機構 4 1の回転 軸に設けられたピニオン 4 2と、 圧迫ステージ 1 0 2の支持部材 1 0 4に設けられた ラック 4 3とで構成されたラックアンドピニオンで構成されている。 モータ機構 4 1 は、 外部のモータ制御部 4 4の制御命令に従い、 ラックアンドピニオンを介して圧迫 ステージ 1 0 2を探触子把持部 1 0 3に対して上下動させる。 即ち、 操作者が探触子 把持部 1 0 3を把持して圧迫ステージ 1 0 2を被検体 1に接触させているときに、 ァ クチユエータが圧迫ステージ 1 0 2と探触子把持部 1 0 3との距離を変化させると、 被検体 1に圧迫ステージ 1 0 2を介して圧迫が加えられる。 スィッチ 1 0 5は、 操作 者が自動圧迫機構 2 0 (モータ制御部 4 4 ) を操作するためのインターフェースであ り、 操作者が探触子把持部 1 0 3を把持する手の指で操作可能な位置に配置されてい る。操作者は、スィツチ 1 0 5を介して、 自動圧迫機構 2 0のオン オフ、作動圧力、 作動周期などを調整することができる。 モータ機構 4 1は、 電磁モータ、 超音波モー タなどを用いた機構で構成されていても良い。 モータ機構 4 1から圧迫ステージ 1 0 2への動力伝達機構は、 ラックアンドピニオンに限らず、 例えば、 モータ機構 4 1に カムを設けてカムの形状に応じて支持部材 1 0 4を上下方向に駆動するようにしても 良い。 また、 ラックアンドピニオンなどの動力伝達機構を介さずに、 直動モータなど を圧迫ステージ 1 0 2に直結して駆動しても良い。

図 5は、 自動圧迫機構 2 0の他の実施の形態としてポンプ機構による駆動力を用い た例を示す図である。 図 5では、 自動圧迫機構 2 0は、 操作者によって把持される超 音波探触子 1 0の探触子把持部 1 0 3に保持された復動型のシリンダ 5 1によつて構 成される。 このシリンダ 5 1のビストン 5 1 1に圧迫ステージ 1 0 2の支持部材 1 0 4が結合されている。 このシリンダ 5 1はチューブ 5 2によってポンプ 5 3と結合さ れており、 ポンプ 5 3の圧力制御によりシリンダ 5 1内部に備えられたピス トン 5 1 1を上下動させ、 ピス トンと連動する構造をもってして、 圧迫ステージ 1 0 2を自動 的に上下動させる。 スィッチ 1 0 5は、 操作者が自動圧迫機構 2 0 (ポンプ 5 3 ) を 操作するためのインターフヱースであり、 操作者が探触子把持部 1 0 3を把持する手 の指で操作可能な位置に配置されている。ポンプ機構の作動流体は、特に限定されず、 水、 油、 空気などで良い。

なお、 上述の実施の形態では、 圧迫ステージ 1 0 2を駆動するモータ機構やポンプ 機構などの駆動機構を探触子把持部 1 0 3側に備える例を示したが、 逆に駆動機構を ' 圧迫ステージ 1 0 2側に備えても良い。 また、 超音波探触子 1 0の内部に自動圧迫機 構 2 0を内蔵する場合について説明したが、 自動圧迫機構 2 0を既存の超音波探触子 の外部に装着することも可能である。

図 6は、 自動圧迫機構 2 0の他の実施の形態として、 自動圧迫ュニット 6 0を既存 の超音波搮触子の外部に装着することによって圧迫ステージの駆動と同等の動作を行 うことができるようにする実施の形態を示す図である。 自動圧迫ユニット 6 0は、 既 存の超音波探触子 1 0を固定的に保持する超音波探触子固定機構 6 1と、 この超音波 探触子固定機構 6 1を直線方向 （上下方向） に駆動する駆動機構 6 2とを備える。 ス イッチ 1 0 5は、 操作者が自動圧迫機構 6 0を操作するためのインターフェースであ り、 操作者が自動圧迫ュニット 6 0を把持する手の指で操作可能な位置に配置されて いる。 超音波探触子固定機構 6 1は、 超音波探触子 1 0の探触子把持部 1 0 3の首の 部分に圧接して、 超音 ¾探触子 1 0を固定保持する。 このように超音波探触子固定機 構 6 1によつ'て固定された超音波探触子 1 0は、 図 4に示すような圧迫ステージと同 等のものとなる。 超音波探触子固定機能 6 1の支持部材 6 2に設けられたラック 6 3 と、 駆動機構 （モータ機構） 6 4の回転軸に設けられたピニオン 6 5とで構成された ラックアンドピニオンを用いて探触子把'持部 1 0 3すなわち超音波採触子 1 0を上下 動させる。 なお、 図 6では、 ラック 6 3とピニオン 6 5との間に動力伝達用の 2個の 歯車 6 6、 6 7が設けられている。 このような自動圧迫ユニット 6 0を含むケーシン グを、 既存の超音波探触子 1 0のケ一シングの外側に取り外し可能に装着する。 そし て、 操作者が自動圧迫ュ-ット 6 0を把持するようにすれば、 超音波探触子 1◦その ものを圧迫ステージとして上下動させることが可能である。

次に、 圧迫面から被検体 1の表皮が受ける圧力を圧力計測部 2 1 0により計測し、 その圧力データを利用して自動圧迫機構 2 0の動作を制御する実施の形態について説 明する。 '図 7は、 超音波探触子 1 0の超音波送受信面 1 0 1と被検体 1の表皮との間 にどの程度の圧力が印加されているかを計測する圧力計測部 2 1 0を備えた超音波探 触子 1 0の実施の形態を示す図である。この超音波操触子 1 0は、図 7に示すように、 圧迫板 3 1の周縁部に配置された圧力センサ 7 1〜 7 6からなる圧力計測部 2 1 0を 備える。 このような超音波探触子 1 0を用いて、 図 1に示すように、 任意の時相にお いて圧迫板 3 1と被検体 1の表皮との間の圧力を測定し、 その圧力データを自動圧迫 機構 2 0及び歪み及び弾性率演算部 2 1 1に出力する。 すなわち、 本実施の形態に係 る自動圧迫機構 2 0は、 圧力計測部 2 1 0にて計測された圧力データを取得し、 自動 圧迫機構 2 0の圧迫動作を圧力データに応じて制御する。 圧力計測部 2 1 0は、 自動 圧迫機構 2 0の駆動機構に掛かる負荷を計測して、 圧迫面かち被検体 1の表皮が受け る圧力をその負荷に基づいて算出することにより圧力データを得ても良い。

図 1に示すように自動圧迫機構 2 0と圧力計測部 2 1 0とを連結してその動作を制 御する場合について説明する。 図 8は、 自動圧迫機構 2 0の一例として図 4に示した モータ機構 4 1による駆動力を用いたものを示す図である。 図 8に示すように、 圧迫 板 3 1の周囲に装着された圧力センサ 7 1〜7 6の圧力データが自動圧迫機構 2 0の モータ制御部 4 4に入力される。 このモータ制御部 4 4は、 圧力データに応じたモー タ制御信号をモータ機構 4 1に出力し、 モータ機構 4 1に所望の圧迫動作を行うよう に制御する。

本実施の形態のように自動圧迫機構 2 0を用いることによって、 圧力計測部 2 1 0 がある基準以上に大きな圧力を計測した時刻においては、 自動圧迫機構 2 0の動作を 停止することが可能となり、 被検体を過大に圧迫することがない。 また、 弾性画像の 撮影においては、 高画質な弾性画像が得られる圧力範囲が存在し、 上限値を超える圧 力又は下限値未満の圧力で圧迫した場合には、弹性画像が乱れることが知られている。 本実施の形態の自動圧迫機構 2 0によれば、 ある連続的な加圧過程において、 圧力計 測部 2 1 0がある閾値以上に大きな圧力を計測した時刻においては、 加圧過程から連 続的な減圧過程に切り替えるべく、 自動圧迫機構 2 0の動作を制御し、 逆に、 ある連 続的な減圧過程において、 圧力計測部 2 1 0がある閾値以下の小さな圧力を計測した 時刻においては、 減圧過程から連続的な加圧過程に切り替えるべく、 自動圧迫機構 2 0の動作を制御することができ、 この動作を繰り返すことにより、 適切な圧迫状態を 常に維持することが可能となる。 これにより、 限られた撮像時間において高画質な弾 性画像を効率よく取得することができる。

次に、 超音波を用いて被検体の弾性画像を取得するための、 本発明の実施の形態に よる体内挿入型超音波探触子を説明する。 超音波採触子が挿入される被検体の部位に 応じて経口型、 経肛門型、 経膣型、 血管内型などの形態の超音波探触子があり'、 本発 明は超音波探触子の形態に関わらず適用可能である。 以下では、 被検体の肛門を経て 直腸内に揷入される経直腸型探触子を例として説明する。

図 9は、 本発明の実施の形態による経直腸型超音波探触子 8 0の外観図である。 操 作者が探触子把持部 8 1を把持して体内揷入部 8 2を被検体の直腸内に挿入すると、 超音波送受信面 1 0 1が被検体の直腸内面に接する。 超音波送受信面 1 0 1と圧迫板 3 1とで構成される圧迫面を備える圧迫ステージ 1 0 2は、 体内挿入部 8 2に対して 移動可能であり、 自動圧迫機構 2 0により被検体の直腸内面に押し付けられる。 スィ ツチ 1 0 5は、 操作者が自動圧迫機構を操作するためのインターフェースであり、 操 作者が探触子把持部 8 1を把持する手の指で操作可能な位置に配置されている。 図 1 0 ( a ) は、 経直腸型超音波探触子 8 0に備えられる自動圧迫機構 2 0の実施 の形態を表す図であり、 図 1 0 ( b ) は、 図 1 0 ( a ) の超音波探触子 8 0を矢印 1 0 ( b ) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 図 4で説明した実施の形態と同 様に、 モータ機構 4 1、 ピニオン 4 2及びラック 4 3を含むァクチユエータの作用に より、 圧迫ステージ 102が体内揷入部 82に対して図中上下方向に移動される。 こ のとき、 体内挿入部 82の圧迫ステージ 102とは反対側の表面が支持面として被検 体の直腸内面のうち撮像対象と対向する反対側の面に接しているので、 圧迫ステージ 102と支持面との距離がァクチユエータにより変えられると、 圧迫ステージ 102 が接する被検体の直腸内面に圧迫が加えられる。

図 1 1 (a) は、 経直腸型超音波探触子 80に備えられる自動圧迫機構 20の他の 実施の形態を表す図であり、 図 1 1 (b) は、 図 1 1 (a) の超音波探触子 80を矢 印 1 1 Cb) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 図 5で説明した実施の形態 と同様なポンプ 53及びチューブ 52によってバッグ 83に流体を供給及び排出して バッグ 83を膨張及び収縮させることで、 圧迫ステージ 102が体内揷入部 82に対 して図中上下方向に移動され、 圧迫ステージ 102が接する被検体の直腸内面に圧迫 が加えられる。

図 1 2 (a) は、 経直腸型超音波探触子 80に備えられる自動圧迫機構 20の他の 実施の形態を表す図であり、 図 12 (b) は、 図 12 (a) の超音波探触子 80を矢 印 12 (b) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 図 1 1 (a) 及び 1 1 (b) で説明した実施の形態と同様なポンプ、 チューブ及ぴバッグを五系統設け、 ポンプ 5 3A、 53 B、 53 C、 53D、 53 E及びチューブ 52 A、 52B、 52 C、 52 D、 52 Eによってバッグ 83 A、 83 B、 83 C、 83D、 83 Eのそれぞれを膨 張及び収縮させる。 ノ ッグ 83 A、 83 B、 83 C、 83D、 83 Eを選択的に膨張 及び収縮させることにより、圧迫ステージ 102を体内揷入部 82に対して図 12 (b) において矢印 A、 B、 C、 D、 E方向のそれぞれに移動させることができる。 これに より、 被検体の直腸内面に対して操作者の所望の方向に圧迫を加えるヒとができる。 図 1 3 (a) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 20の他の実施 の形態を表す図であり、図 1 3 (b)は、図 1 3 (a) の超音波探触子を矢印 1 3 (b) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 図 1 2 (a) 及び 12 (b) で説明した 実施の形態と同様なバッグ 83 A、 83B、 83C、 83D, 83 Eを既存の経直腸 型超音波探触子の外側に装着し、 チューブ 52 A、 52B、 52C、 52D, 52 E を介して接続された五つのポンプ （不図示） によりそれぞれを膨張及び収縮させる。 ノくッグ 83A、 83B、 83 C、 83D、 83 Eの表面が、 被検体の直腸内面のうち 撮像対象と対向する反対側の面に接する支持面となり、 バッグ 83 A、 83 B、 83 C、 83D, 83 Eを選択的に膨張及び収縮させることにより、 体内揷入部 82全体 を被検体の直腸に対して図 1 3 (b) において矢印 A、 B、 C、 D、 E方向のそれぞ れに移動させることができる。 これにより、 移動可能な圧迫ステージを有さない経直 腸型超音波探触子であつても、 被検体の直腸内面に対して操作者の所望の方向に圧迫 を加えることができる。

図 14 (a) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 20の他の実施 の形態を表す図であり、図 14 (b)は、図 14 (a) の超音波探触子を矢印 14 (b) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 リング状のバッグ 55を既存の経直腸型 超音波探触子の外側に装着し、 開口部 84及びチューブ 52を介して接続されたボン プ （不図示） によりバッグ 55に液体 （例えば水や生理食塩水など） を供給及び排出 することで、 ノ ッグ 55を膨張及び収縮させる.。 バッグ 55は被検体の直腸内面に接 しているので、 バッグ 55を膨張及び収縮させることにより、 超音波送受信面 101 を被検体の直腸内面に対して移動させることなく、 被検体の直腸內面に圧迫を加える ことができる。 超音波送受信面 101と被検体の直腸内面との間にバッグ 55が介在 するがノくッグ 55は液体で満たされているので超音波の送受信を妨げることはなく、 バッグ 55め被検体の撮像対象方向の直腸内面と接する面が超音波送受信面として機 能する。 また、 バッグ 5 5の被検体の直腸内面のうち撮像対象と対向する反対側の面 に接する面が、 支持面として機能する。

図 1 5 (a) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 20の他の実施 の形態を表す図であり、図 1 5 (b)は、図 15 (a) の超音波探触子を矢印 15 (b) 方向に見た図である。 この実施の形態では、 図 14 (a) 及び 14 (b) で説明した リング状のバッグ 55の外側にストッパ 85が装着される。 これにより、 バッグ 55 の膨張方向を規制して、 効率的に被検体の直腸内面に圧迫を加えることができる。 こ のとき、 ストッパ 85の表面が、 被検体の直腸内面のうち撮像対象と対向する反対側 の面に接する支持面となる。

図 1 6 ( a ) は、 経直腸型超音波探触子に備えられる自動圧迫機構 2 0の他の実施 の形態を表す図であり、図 1 6 ( b )は、図 1 6 ( a ) の超音波探触子を矢印 1 6ズ b ) 方向に見た図であり、図 1 6 ( c )は、バッグ 5 5及びチューブ 5 2の斜視図である。 この実施の形態では、 パッグ 5 5を既存の経直腸型超音波探触子の外側に固定ベルト8 6により装着し、 チューブ 5 2を介して接続されたポンプ （不図示） によりバッグ 5 5に液体 （水、 生理食塩水など） を供給及び排出することで、 バッグ 5 5を膨張及 ぴ収縮させる。 バッグ 5 5は被検体の直腸内面に接しているので、 バッグ 5 5を膨張 及び収縮させることにより、 被検体の直腸内面に直接圧迫を加えることができる。 こ れにより、 開口部 8 4 (図 1 5 ( a ) 参照） やチューブ 5 2を備えていない経直腸型 超音波探触子に、 自動圧迫機構 2 0を取り付けることができる。

図 1 7は、 図 1 5 ( a ) で説明したバッグ 5 5の動作の一例を示す図であり、 図 1 8は、 バッグの他の実施の形態を表す図である。 バッグ 5 5により圧迫される対象で ある組織の形状や弾性によつては、 図 1 7に示すようにバッグ 5 5が図中横方向へ広 がるように変形してしまい、対象組織を圧迫する効率が良くないことがある。そこで、 図 1 8に示すバッグ 5 6は、 ッグ 5 6の膨張方向を規制するシヱル部 5 7を備える。 シェル部 5 7は、 バッグ 5 6の他の部分よりも伸縮性が低いことが必要である。 例え ば、 シェル部 5 7をバッグ 5 6の他の部分より厚くする、 シェル部 5 7に相当するバ ッグ 5 6の部分に網などを貼り付ける、 シェル部 5 7をバッグ 5 6の他の部分よりも 伸縮性が低い異なる素材で形成する、 などの方法でシヱル部 5 7は形成される。 これ により、 効率的に対象組織に圧迫を加えることができる。 '

上述の体内挿入型超音波探触子において、 図 7で説明したような圧力センサを超音 波送受信面 1 0 1の周囲に設けることにより、 圧迫面から被検体が受ける圧力を計測 して圧力データを出力する圧力計測部 2 1 0 (図 1参照） を構成しても良い。 圧力計 測部 2 1 0は、 自動圧迫機構 2 0の駆動機構に掛かる負荷を計測して、 圧迫面から被 検体が受ける圧力をその負荷に基づレ、て算出することにより圧力データを得ても良レ、。 また、 自動圧迫機構 2 0がバッグ及びチューブを備える場合は、 圧力計測部 2 1 0は バッグ又はチューブの内圧を計測することにより圧力データを得ても良い。

また、 体内揷入型超音波探触子において、 ァクチユエ一タが探触子把持部 8 1と超 音波送受信面 1 0 1 との距離を変化させる場合には、 支持面が被検体の撮像対象と対 向する反対側の面に接しなくても、 被検体に圧迫を加えることができる。

上述の実施の形態のような自動圧迫機構 2 0を用いることで、 自動的に所望の一定 速度で一定方向に被検体に圧迫を加えることが可能であり、 任意の時刻において高画 質な弾性画像データを取得することができる。 更に、 圧迫動作の再現性を保持するこ とができる。

次に、 本実施の形態による表示価値評価部 2 1 5について説明する。 表示価値評価 部 2 1 5は、 変位計測部 2 0 9から出力される変位フレームデータを利用し、 R O I 内のすべての計測点のそれぞれについて、 画像表示する価値を評価し、 無益な情報と 有益な情報とを識別し、 無益な情報を最終的に画像として残さない (マスキングして 隠す） .ようにする。

図 1 9は、 本発明に係る表示価値評価部 2 1 5において入出力されるデータの流れ の一例を示す図である。 表示価 平価部 2 1 5は、 フレームメモリ回路 2 1 5 1と、 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2と、 表示判定回路 2 1 5 3とを備える。

フレームメモリ回路 2 1 5 1は、 変位計測部 2 0 9から出力される変位フレームデ ータを計測結果フレームデータとして確保し、 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2に 出力する。 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2は、 フレームメモリ回路 2 1 5 1から 出力される計測結果フレームデータを入力して R O I内のすべての計測点のそれぞれ について、 計測結果フレームデータの信頼性、 すなわち計測された結果が正常に計測 された結果か否かを数値として反映された計測クオリティーフレームデータを構築す る。

次に、 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2の動作の一例を説明する。 計測クオリテ ィー評価回路 2 1 5 2は、 計測結果フレームデータの要素データを母集団とする統計 処理を行い、 その統計的特徴量を要素データとして計測クオリティ一フレームデータ を構築する。 図 2 0は、 統計的特徴量に基づいて計測クォリティーフレームデータを 構築する場合の一例を示す図である。

まず、 図 20に示すように、 計測結果フレームデータの各要素データを ( i = 1, 2， 3， ···， N、 j = 1, 2， 3， ···, M) で示す。 ここで、 指標 iは弾性画像 の横軸方向の座標に、 jは縦軸方向の座標に相当し、 超音波装置で設定された RO I に含まれるすべての要素データはこの指標により参照される。

現在注目している要素データを例えば X₄,₄とし、 X₄,₄の座標を中心とした 3 (要素） X 5 (要素）のサイズのカーネル 2 0 0 1を設定し、 このカーネル 200 1内に分布す る計 1 5個の要素データ群を母集団とした統計的特徴量として、 例えば平均及び標準 偏差を以下のように演算する。 '

(平均 )₄,₄ = {∑ (計測結果フレームデータ Xi,」)}²/1⁵

{ (標準偏差) ₄,₄}² = ∑{(平均 )₄,₄—(計測結果フレームデータ Χ )}²/15 (3≤ i ≤ 5, 2≤ j ≤ 6)

上述の手順に従レ、、各注目要素データ Xi,」につ 、ても同様に (標準偏差) i, jを演算し、 計測クォリティーフレームデータの各要素データ に対応させて、 以下のように入 力設定し、 図 2 1に示すような計測クォリティーフレームデータを作成する。

(計測クォリティーフレームデータ Y i, = (標準偏差) i, j ( i = 1, 2, 3, ···' N、 j = 1, 2, 3， '··， M)

計測結果フレームデータとして変位フレームデータが入力されているので、 演算を 行つて計測クォリティーフレームデータを構成した場合、 計測クォリティーフレーム データを構成する各要素データ には、 変位フレームデータにおいて同一座標の要 素データ を中心とし、 設定されたカーネルサイズ分の領域に分布する要素データ 群を母集団とした変位 （移動量） の値のばらつきの程度が反映された値が入力され、 表示判定回路 2 1 5 3には上述のような計測クォリティーフレームデータが出力され る。

上述の実施例では、 表示価値評価部 2 1 5において、 変位フレームデータを計測結 果フレームデータとして入力し、 表示価値がある領域と表示価値がない領域を評価す るようにしたが、 例えば、 図 2 2に示すように、 歪み及び弾性率演算部 2 1 1におい て、 変位フレームデータを空間微分して生成される弾性フレームデータを、 表示価値 評価部 2 1 5における計測結果フレームデータとして入力しても良い。 これは、 弾性 フレームデータも変位フレームデータの局所的な離散性を反映しているため、 これに よっても同様の動作を実現することができるからである。 なお、 上述のカーネル 2 0 0 1のサイズは任意に設定することができる。 また、 R〇 Iの周辺ではカーネル 2 0 0 1のサイズが小さくなつていても良い。計測クォリティーフレームデータに対して、 空間的なスムージング処理、 時間軸方向のフレーム間平滑処理などの処理を実行して あ良い。 '

表示判定回路 2 1 5 3は、 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2から出力される計測 クォリティーフレームデータを入力し、 超音波装置の制御部から出力された閾値制御 信号 2 1 6 1を装置制御インターフェース部 2 1 6を介して入力し、 この閾値制御信 号 2 1 6 1に従った閾値処理を施すことにより、 計測点に対応する画像を表示するか 否かを示す判定結果フレームデータを構築し、 カラースキャンコンバータ 2 1 3に出 力する。

以下、 表示判定回路 2 1 5 3の動作の一例を説明する。 計測クォリティーフレーム データの要素データには、 計測クォリティー評価回路 2 1 5 2の動作説明において示 した変位 （移動量） の標準偏差の値が反映されているので、 計測クォリティーフレー ムデータの各要素データに対して閾値判定を施すことにより、 判定結果フレームデー タを構成することができる。

計測クオリティ一評価回路 2 1 5 2によって生成された上述の計測クォリティーフ レームデータの要素データは、 大きい値を持った計測クォリティーフレームデータの 要素データ程、 その要素データの座標を中心として一定領域内に分布している変位の 値のばらつきが大きいことを意味する。 そこで、 表示判定回路 2 1 5 3は、 超音波装 置制御部から入力される閾値制御信号 2 1 6 1を閾値 T hとし、 計測クォリティーフ レームデータを構成するすべての要素データについて、 閾値 T hとの大小関係を判定 する。 例えば、 計測クォリティーフレームデータの要素データ が閾値 T hより大 きい場合は判定結果フレームデータの同一座標の要素データ Z i,」に 「0」 を、 要素デ ータ が閾値 T hより小さい場合は Z _uに 「l j を設定し、 以下のように入力設定 する。 .

(計測クオリティーフレームデータ Yi, ) > (閾値 T h )

→ (判定結果フレームデータ Z u) = 0

(計測クオリティーフレームデータ Yi,」） (閾値 T h )

. → (判定結果フレームデータ Z i. j) = 1

( i = 1 , 2 , 3， ···, N、 j = 1， 2 , 3 , · ··， M)

この結果として生成される判定結果フレームデータ は、 例えば、 図 2 3のよう に構成される。

このような閾値処理により、 すべての要素データ の値に 「0」 若しくは 「1」 の入力された判定結果フレームデータが構築され、 それが力ラースキャンコンバータ

2 1 3に出力される。 図 2 4は、 各要素データ Z i, jに 「0」 、 「1」 を入力した結果 の判定フレームデータ の一例を示す図である。

上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5において、 表示価値がある镇域の値 .を 「0」 、 表示価値がない領域の値を 「1」 に設定された判定結果フレームデータを 生成するようにしたが、 本発明はこの例に限らず、 表示価値の有無を識別できる値が 設定されていれば良い。

次に、 本発明によるカラースキャンコンバータ 2 1 3の動作例を説明する。 図 2 5 は、 本発明に係るカラースキャンコンバータ 2 1 3において入出力されるデータの流 れの一例を示す図である。 カラースキャンコンバータ 2 1 3は、 フレームメモリ回路

2 1 3 1と、 階調化処理回路 2 1 3 2と、 色相情報付与回路 2 1 3 3と、 画像構築回 路 2 1 3 4とを備える。 階調化処理回路 2 1 3 2は、 リジヱクシヨン処理回路を備え る。

フレームメモリ回路 2 1 3 1は、 弾性データ処理部 2 1 2から出力される弾性フレ ームデータと同時に表示価値評価部 2 1 5から出力される判定結果フレームデータを 確保し、 階調化処理回路 2 1 3 2内のリジェクション処理回路に出力する。

階調化処理回路 2 1 3 2は、 フレームメモリ回路 2 1 3 1から出力される、 連続的 な値を有する弾性フレームデータを、 離散的な値 （例えば 8ビッ ト、 2 5 6段階） を 有する弾性階調化フレームデータに変換するものであり、 この処理をリジェクシヨン 処理回路が行う。 リジェクシヨン処理回路は、 フレームメモリ回路 2 1 3 1から出力 される弾性フレームデータと判定結果フレームデータを入力し、 判定結果フレームデ 一タの各要素の情報に従い、 弾性階調化フレームデータの対応する要素の情報を設定 する。

階調化処理回路 2 1 3 2におけるリジヱクション処理回路の動作め一例を説明する。 判定結果フレームデータの要素データに、 表示価値評価部 2 1 5の動作説明において 示した判定結果の値として、 図 2 4に示したような表示価値が低い場合は 「 0」 の値 が、 表示価値が高い場合は 「1」 の値が入力されている場合に、 リジヱクシヨン処理 回路は、 この判定結果フレームデータの要素データの値に応じて、 該当する座標の弾 十生階調化フレームデータの要素データを 8ビッ トの 2 5 6段階の値に設定する。 この設定状況の場合、 判定結果フレームデータの要素データとして 0の値を持った 座標に該当する弾性フレームデータの要素データは無益な情報であり、 「1」 の値を 持った座標に該当する弹性フレームデータの要素データは有益な情報である。そこで、 この判定結果に従い、 判定結果フレームデータの要素データとして 「0」 の値を持つ た座標に該当する弾 1"生階調化フレームデータの要素データは、 該当する座標の弹性フ レームデータの要素データの値の大小に関係なく、 その値として 「◦」 を設定し、 判 定結果フレームデータの要素データとして 「1」 の値を持った座標に該当する弾性階 調化フレームデータの要素データは、 該当する座標の弾性フレームデータの要素デー タの値の大小に応じて、 2 5 5段階に階調化された値を設定する。 つまり、 フレーム メモリ回路からリジヱクシヨン処理回路に入力される弾性フレームデータの要素デー タを 判定結果フレームデータを Z _u、 リジェクシヨン処理回路において生成さ れた弾性階調化フレームデータの要素データを と表記すると、 以下のような演算 が実行される。

(判定結果フレームデータ Z i,j) = 0

→ (弾性階調化フレームデータ Τ 」） = 0 (判定結果フレームデータ = 1

→ (弾性階調化フレームデータ T _u)

―

の大小に応じた 「1」 〜 「2 5 5」 の値）

( i = 1 , 2 , 3 , · · · , N、 j = 1 , 2 , 3， · · ·, Μ)

このような階調化処理により、 すべての要素データ 1 」に 「0」 から 「2 5 5」 の

2 5 6段階の値が入力された弾性階調化フレームデータが構築される。 階調化処理回 路 2 1 3 2によって得られた弾性階調化フレームデータは、 色相情報付与回路 2 1 3 3に入力される。

色相情報付与回路 2 1 3 3は、 階調化処理回路から出力される弾性階調化フレーム データを入力し、 弾性階調化フレームデータの各要素の情報に従い、 弾 色相フレー ムデータを生成する。 色相情報付与回路 2 1 3 3の動作の一例を説明する。 弾性階調 化フレームデータの要素データには、 表示価値評価部 2 1 5と、 階調化処理回路 2 1

3 2の動作説明において示した結果として、 例えば、 表示価値が低い座標の場合には 「0」 の値が、 表示価値が高い座標の場合には 「1」 から 「2 5 5」 の 2 5 5段階に 階調化された値が入力されており、 色相情報付与回路 2 1 3 3において、 弾性階調化 フレームデータの要素データの値に応じて、 該当する座標の弾性色相フレームデータ の要素データに色相情報を設定するという一例の処理を行う。

この設定状況の場合、 弾性階調化フレームデータの要素データとして 「0」 の値を 持った座標に該当する弾性フレームデータの要素データは、無益な情報であり、 「 1 J から 「2 5 5」 の値を持った座標に該当する弾性フレームデータの要素データは有益 な情報である。 そこで、 この判定結果に従い、 弾性階調化フレームデータの要素デー タとして「 0」の値を持つた座標に該当する弾性色相フレームデータの要素データ（R： 赤、 G：緑、 B ：青） は、 その色相情報として例えば、 黒色 （R = 0 , G = 0 , B = 0 ) を設定し、 弾性階調化フレームデータの要素データとして 「1」 から 「2 5 5」 の値を持った座標に該当する弾性色相フレームデータの要素データは、 該当する座標 の弾性階調化フレームデータの要素データの値の大小に応じて、 例えば、 青色から赤 色に 2 5 5段階に階調化された色相情報を設定する。 すなわち、 階調化処理回路 2 1 3 2から色相情報付与回路 2 1 3 3に入力される弾 性階調化フレームデータの要素データ'を Ί 」、 色相情報付与回路 2 1 3 3において生 成された弾性色相フレームデータの要素データの R (赤）成分、 G (緑）成分、 Β (青） 成分をそれぞれ、 U_Ri,j、 U_Ci,j、 U_Biijと表記すると、以下のような演算が実行される。

(弾性階調化フレームデータ T i,」） = 0

→ (弾性色相フレームデータ U_RU) = 0

(弾性色相フレームデータ U_Gi,j) = 0

• (弾性色相フレームデータ U_BU) = 0

(弾性階調化フレームデータ Τ = 1〜 2 5 5

→ (弾性色相フレームデータ U_Ri,j) = (Τ — 1 )

(弾性色相フレームデータ U _G 」） = 0

(弾性色相フレームデータ U_{Bi j}) = 2 54一（T_u— 1)

( i = 1, 2, 3, ■··, N、 j = 1 , 2, 3, ···, Μ)

例えば、 図 2 3の判定結果フレームデータ に対応して上述の処理が施された弾 性色相フレームデータ U_aiJは、 例えば、 図 26のよう.に示される。 なお、 図 26中 にて色相情報を図示することができないため、 弾性階調化フレームデータ Ti,』.= 0に 対応する領域を白色に、 弾性階調化フレームデータ Τ 」= 1〜2 5 5に対応する領域 を、 その大小に応じて灰色の度合いを階調化させて例示している。 このような色相情 報付与処理により、 すべての要素データ U_aiJに R、 G、 Bの色相情報の値が入力さ れた弾性色相フレームデータを構築することができる。 色相情報付与回路 2 1 3 3に よって色相情報の付与された弾性色相フレームデータは次段の画像構築回路 2 1 34 に出力される。

本実施の形態では、 表示価値が高い領域が青色から赤色に階調化され、 表示価値が 低レ、領域が黒色の単一の色にて表示される例を示したが、 本発明はこの例に限らず、 例えば、 表示価値が高い領域が黄色から緑色に階調化され、 表示価値が低い領域が青 色の単一の色にて表示されるなど、 上述の説明とは異なる色相の割当て方法を用いて も良く、 表示価値の低い領域を画像として識別することができるようになつていれば 良い。 また、 本実施の形態では、 弾性色相フレームデータの成分として、 R G Bの信 号形式を用いて説明したが、 本発明はこの例に限らず、 他の信号形式 （例えば YU V など） にて色相情報を付与する方法にて実現するようになっていても良い。 更に、 本 実施の形態では、 R O I内において、 表示価値のない領域を表示価値のある領域とは 相容れない色相情報にて識別する例を示したが、 本発明はこの例に限らず、 例えば、 図 2 7に示すように、 弾性色相フレームデータ U _{b iJ}の要素データの中で、 表示価値 のない領域が左側の 2列に連続して存在するような場合に、 その部分を除去領域とし て評価する。 このように除去領域として評価された場合には、 図 2 8に示すように、 その部分を除去し、 R O Iを縮小する。 このように超音波撮像装置で設定されて表示 されている R O I力 縮小、 拡大又は移動されることにより、 除去領域そのものが装 置で設定される R O Iの範囲外となるように自動で排除するようにしても良い。 図 2 8の場合には、 図 2 7の表示価値のない領域となる左側 2列を除去して、 R〇 Iを縮 小した場合の一例が示されている。

画像構築回路 2 1 3 4は、 色相情報付与回路 2 1 3 3から出力される弾性色相フレ ームデータを入力し、 超音波装置の制御部から出力された制御信号 2 1 6 4を装置制 御インターフェース部 2 1 6を介して入力し、 これに従って、 弾性色相フレームデー タを元のデータとして、 極座標変換、 画像拡大縮小、 画像上下左右反転回転などの補 間処理を含めた画像処理を行い、 画素データにより構築された弾性画像データを生成 する。 なお、 画像構築回路 2 1 3 4、 階調化処理回路 2 1 3 2及び色相情報付与回路 2 1 3 3は制御信号 2 1 6 2〜2 1 6 4を装置制御インターフェース部 2 1 6を介し てそれぞれ入力し、 これに従って、 各機能の採否、 動作設定の切替えや変更を行うこ とができるように構成されている。

ところで、 任意の時刻における超音波受信信号フレームデータは、 その時刻におけ る生体組織の構造や配置を情報として反映しており、 超音波による組織弾性情報を取 得する方法として、 まず、 一定の時間間隔だけ隔てられて取得された一つのペアの超 音波受信信号フレームデータを用い、 その一定時間の間の生体組織の圧迫 （加圧、 減 圧） により生じた、 生体組織各部の変位を演算する。 更に変位の情報を空間微分する ことにより、 超音波装置において設定された R O I内のすべての点について歪みの値 を演算し、 画像を構築、 表示している。

しかし、 実際の撮像現場においては、 一つのペアの超音波受信信号フレームデータ の取得時間間隔において、 圧迫により探触子短軸方向に関心組織が逃げてしまい、 計 測断面から外れるという第 1の局面、 圧迫により探触子長軸方向、 若しくは、 圧迫方 向に関心組織が大きな速度を持って変位し、 撮像装置で設定された所定の変位演算範 囲を逸脱するという第 2の局面などのように、 圧迫方向が不適切であったり圧迫速度 が過剰であったりすることが原因で、 撮像装置で設定された R O I内に、 正しい変位 を演算することのできないエラー （相関演算エラー） 領域が存在する場合がある。 また、 送信超音波が減衰により到達しないような深部の領域を関心領域とするよう な第 3の局面、 超音波反射体が少ない領域 （嚢胞など、 内部が液状の病変部など） を 関心領域とするような第 4の局面などのように、 関心組織の性状を反映した十分な強 度を有した受信信号が得られないことが原因で、 撮像装置で設定された R O I内に、 正しい変位を演算することのできないエラー （相関演算エラー） 領域が存在する場合 もある。

このような第 1から第 4の各局面においては、 関心領域として設定された領域 （R O I ) 内に、 正しく演算されなかった変位の値を持つ領域が存在する可能性が高く、 その変位の値を用いて演算された歪みの値を画像として表示した場合、 その歪み画像 の関心領域には正しくな！/、情報が含まれることになる。

また、 超音波探触子が被検体に接触していない領域を関心領域とするような第 5の 局面などのように、 超音波探触子の形状や関心組織の形態が原因で、 撮像装置で設定 された R O I内に、 変位を演算することが無意味な領域が存在する場合もある。 この ような第 5の局面においては、 関心領域として設定された領域 （R O I ) 内に、 意味 のない変位の値を持つ領域が存在することとなり、 その変位の値を用いて演算される 歪みの を画像として表示した場合、 同じくその歪み画像には正しくない意味のない 情報を含むことになる。

このような第 1から第 5の局面に代表されるような各局面においては、 圧迫により 与えられた組織変位の結果として、 次のような第 1及び第 2の領域が観測される。 第 1の領域は、 計測点群が同一方向的に同程度の大きさの変位を有する計測点群の領域 (局所的に組織同士が結合して同一方向に集団的に変位するような領域） であり、 第 2の領域は、 計測点群の隣接計測点間で変位の値と方向にバラツキが形成される計測 点群の領域 （局所的な組織同士の結合がなく、 隣接組織間でも様々な方向を持って離 散的に変位するような領域） である。 このように大別される二つの第 1及び第 2の領 域が一つの変位フレームデータ内に観測される。

上述のような第 1から第 5の局面において、正しい変位を演算できなかった領域や、 変位を演算することが無意味な領域は、 変位の演算結果として、 該当する領域の変位 の値と方向がそれぞればらつき、 上述の第 2の領域のような様相を成し、 適切な圧迫 を与えられた領域は、 変位の演算結果として、 上述の第 1の領域のような様相を成す こととなる。

上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5とカラースキャンコンバータ 2 1 3 によって、 変位フレームデータを利用した場合について説明したが、 このような動作 は、 変位フレームデータを用い、 局所的な変位のバラツキを求め、 このバラツキが大 きい計測点は、 表示価値が低いと評価し、 パラツキが小さい計測点は、 表示価値が高 いと評価し、 表示価値が低レ、と評価された計測点の座標に該当する弾性画像データの 画素には黒色の色相情報が、 表示価値が高いと評価された計測点の座標に該当する弾 性画像データの画素には、 計測された弾性フレームデータの該当座標の要素の値の大 小に応じて、 青色から赤色へ連続的に色調を変化させた色相情報が付与し、 表示価値 が低い計測点の弾性画像情報が除去され、 表示価値が高い計測点のみに色相が付与さ れた弾性画像が超音波撮像装置の画面上に表示するという一連の処理を実行するもの である。 これによつて、 適切な圧迫を与えられた領域にのみその弾性の値に応じて色 相で階調化され表示されると同時に、 適切に圧迫することができなかった領域は、 階 調が除去され、 階調化された色相とは相容れない単一の色相にて画像識別できるよう に表示されることになる。

本実施の形態による表示価値評価部 2 1 5とカラースキャンコンバータ 2 1 3を採 用することによって、 除去されずに残った無意味な弾性画像領域の情報に惑わされる ことなく、 高画質で高い信頼性を有した弾性画像撮影を安定的に行うことができ、 そ れと同時に、 不適切な操作方法 （圧迫方法など） や装置設定が原因であったことが弾 性画像により操作者にフィードバックされるために、 より高画質な画像を取得できる ような操作方法 （圧迫手法など） を撮像現場において即座に提供することが可能とな る。

なお、 上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5において、 表示価値がある計 測点の値を 「0」 、 表示価値がない計測点の値を 「1」 に設定された判定結果フレー ムデータを生成しているが、 これに加えて、 判定結果フレームデータのすべての要素 (N X M個） の内、 判定結果フレームデータの要素が 「1」 となった計測点が占める 比率 Rを以下の演算により求めるようにしても良い。

(比率 R ) = [∑ { (判定結果フレームデータ Z = 1 } ] / ( N X M) そして、 求められた比率 Rがある基準比率 Rstd (例えば、 ' 0 . 5 ) より小さい場合 は、 フレーム内において表示価値がある計測点が少ないと判断し、 判定結果フレーム データのすべての要素データを 「0」 に再設定した判定結果フレームデータを以下に 示すように、 再度、 生成する。

(比率 R)く（基準比率 R std)

→ (判定結果フレームデータ Z i, = 0

( i = 1 , 2 , 3 , ·· ·, Ν、 j = 1 , 2， 3， …， Μ)

このようにすることによって、 カラースキャンコンバータ 2 1 3によって生成され た弾性階調化フレームデータ T jは、 すべての要素データ 1 」が判定結果フレームデ ータ Z _uに対応して、 「0」 に設定されるため、 弾性色相フレームデータ u _{c i},」は、 例えば、 図 2 9に示すようにすベての要素データが同一の単一色にて構成され、 フレ 一ムの記弾性画像データは階調化されずに表示されるようになる。 すなわち、 弾性画 像データの表示が行われなくなる。 これによつて上述したような超音波探触子が被検 体に接触していない領域を関心領域とするような第 5の局面、 これに加えて、 操作者 が超音波探触子へッドを被検体に接触させつつ体側に沿つて移動させながら患部の探 索を行っているような局面の場合には、 弾性画像データは表示されなくなる。

また、 上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5において、 変位フレームデー タ、 若しくは、 弾性フレームデータの局所的なカーネルサイズ内に含まれる要素を母 集団としたバラツキを評価し、 表示価値がある計測点の値を 「0」 、 表示価値がない 計測点の値を 「1」 とするような判定結果フレームデータを生成する場合について説 明したが、 これとは異なるものとして、 次のような処理を行っても良い。 すなわち、 計測結果フレームデータの要素データ のすべての要素を母集団とした統計処理を 行い、 その統計的特徴量としての平均値 Mを以下の演算により求める。

(平均値 M) = {∑ (計測結果フレームデータ Xi.j) }バ N XM) ( i = 1 , 2， 3 , · · ·, N、 j = l， 2， 3 , ■· ·, M)

この平均値 Mがある基準平均 Mstd より小さい場合は、 フレーム内において表示価 値がある計測点が少ないと判断し、 判定結果フレームデータのすベての要素データを 「0」 に再設定した判定結果フレームデータを以下に示すように、 再度、 生成する。

(平均値 M)く（基準平均 Mstd)

→(判定結果フレームデータ Ζ ) = 0

( i = 1 , 2 , 3 , · ·· , Nヽ j = 1 , 2， 3， ·· ·, M)

これによつて、 判定結果フレームデータ Z i.jに対応して、 カラースキャンコンバー タ 2 1 3によって生成された弹'生階調化フレームデータ 1 」は、 すべての要素データ が 「0」 に設定されるため、 弓 生色相フレームデータ は、 例えば、 図 2 9に 示されるようにすベての要素データが同一の単一色にて構成され、 フレームの弾性画 像データは階調化されずに表示されるようになる。

また、 上述の実施の形態では、 表示価 平価部 2 1 5において、 変位フレームデー タ、 若しくは、 弾性フレームデータの要素を母集団とした評価を行い、 表示価値があ る計測点の値を 「0」 、 表示価値がない計測点の値を 「1」 に設定された判定結果フ t ^一ムデータを生成する場合について説明したが、 これとは異なるものとして、 次の ような処理を行っても良い。

計測結果フレームデータとして、 圧力計測部 2 1 0から出力される圧力データ Pを 入力し、 この圧力 Pがある基準圧力 P std より小さい場合は、 フレーム内において表 示価値がある計測点が少ないと判断し、 判定結果フレームデータのすべての要素デー タを 「0」 に再設定した判定結果フレームデータを以下に示すように、 再度、 生成す る。

(圧力 P ) < (基準圧力 P std)

→(判定結果フレームデータ ^,」） = 0 .

( i = 1 , 2 , 3 , · ··, N、 j = 1 , 2 , 3， ···， Μ)

これによつて、 判定結果フレームデータ Ζ i,」に対応して、 カラースキャンコンバー タ 2 1 3によって生成された弾 ½fe階調化フレームデータ丁 」は、 すべての要素データ Τ ^. 力 S 「0」 に設定されるため、 記弾性色相フレームデータ は、 例えば、 図 2 9に示されるようにすベての要素データが同一の単一色にて構成され、 フレームの弾 性画像データは階調化されずに表示されるようになる。

また、上述の圧力データ Pが、画像横軸方向への一次元分布として、 P i ( i = 1 , 2 , 3 , …， N) として得られる場合は、 それぞれの座標 iに応じて、 基準圧力 P s t dと比較を行い、 基準圧力 P s t dに満たない座標においては、 対応する座標の判 定結果フレームデータ を 「0」 に設定する。

なお、 実際の撮像現場においては、 一つのペアの超音波受信信号フレームデータの 取得時間間隔において、 関心組織への圧迫動作が行われていないという第 6の局面、 及び関心組織への圧迫速度が小さすぎるという第 7の局面などといった、 圧迫速度が ゼロであったり不十分であったりすることが原因で、 撮像装置で設定された R O I内 において、ゼロに近い変位を有する領域が全域的に分布する場合もある。具体的には、 前述したように操作者が超音波探触子へッドを被検体に接触させつつ体側に沿って移 動させながら患部の探索を行っているような場合がこれらの局面に該当するものであ る。 このような第 6及ぴ第 7のような局面においては、 関心領域として設定された領 域 （R O I ) 内において、 ゼロに近い変位を有する領域が全域的に分布するため、 そ の変位の値を用いて演算される歪みの値を画像として表示した歪み画像も設定された R O Iの全域にわたってコントラストがない、 若しくは、 コントラストが低い画像と なる。 更に、 第 6及び第 7のような局面に代表されるような局面においては、 圧迫に より与えられた組織変位の結果として、 次のような第 1及び第 2のフレームが観測さ れる。

第 1のフレームは、 計測点群が全域的に変位せず、 圧迫されていない （変位若しく は弾性の値の平均値が 0である） フレームであり、 第 2のフレームは、 計測点群の全 域的は変位が小さく、 微小にしか圧迫されていない （変位若しくは弾性の値の平均値 が小さレ、） フレームである。 このように二つに大別される第 1及び第 2のフレームが 一連の圧迫過程における複数の弾性画像フレーム内に観測されることがある。

上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5とカラースキャンコンバータ 2 1 3 において、 変位フレームデータ、 若しくは、 弾性フレームデータを利用した場合につ いて説明したが、 この動作は、 変位フレームデータ、 若しくは、 弾性フレームデータ の全域的な要素を母集団として、 変位、 若しくは、 弾性の値の平均値を求め、 求めら れた平均値が所定の基準値より小さいフレームは、 全域的に表示価値が低いと評価と 評価し、 全域的に表示価値が低いと判定された場合は、 該フレームの弾性画像情報の すべてが除去され、 階調化されずに単一の色相が付与された弾性画像が超音波撮像装 置の画面上に表示されるようにまとめられ、 適切な圧迫を与えられた時相のフレーム にのみその弾性の値に応じた色相で階調化された弾性画像が表示され、 適切に圧迫す ることができなかった時相のフレームは、 階調が除去され、 階調化された色相とは相 容れない単一の色相にて画像表示され、 適切に圧迫が与えられなかった時相のフレー ムを画像識別できるように表示されることになつている。

超音波撮像装置による弾性画像化方法においては、 演算結果として出力された弾性 (歪み若しくは弾性率）の値の表示価値（クォリティー、画質）を評価することなく、 任意の時相のすべてのフレームについて画像を構築、 表示している為、 実際の撮像の 現場において、 不適切な状況の下で演算されたフレームの画像情報は、 表示価値のな いフレームであるにも関わらず、 表示価値のあるフレームと識別されることなく、 両 フレームが混在した一連の連続フレームの弾性画像を構築しており、 その結果として 弾性画像撮影の信頼性を損なう結果になっていたが、 本発明によれば、 除去されずに 残つた無意味な弾性画像フレームの情報に惑わされることなく、 高画質で高い信頼性 を有した弾性画像撮影を安定的に行うことができ、 それと同時に、 不適切な操作方法 (圧迫方法など） が原因であったことが弾性画像により操作者にフィードパックされ るために、 より高画質な画像を取得できるような圧迫手法などを撮像現場において即 座に模索することができる。

更に、 白黒断層像にカラーの弾性画像を半透明的に重畳して表示するようになって いる構成のものにおいては、 本発明の適用により、 圧迫動作の最中にのみ弾性画像が 重畳されて表示され、 操作者が超音波探触子へッドを被検体に接触させつつ体側に沿 つて移動させながら患部の探索を行っているような場合などのように圧迫を止めた時 相においては、 弾性画像が除去されるために、 白黒断層像のみが透過して表示される ことになる。 これによつて、 弾性画像撮影以外の時相において計測断面の断層像を画 像確認することが容易となり、 読影の効率を大幅に向上させることができる。

上述の実施の形態では、 1フレーム内における領域的な除去処理 （領域除去機能） と、 1フレーム全体の除去処理 （フレーム除去機能） を独立して詳述したが、'これに 限らず、 こられの二つの動作を組み合わせて、 同時に行うことも可能であり、 そのよ うに構成されていても良い。

また、 上述の実施の形態では、 フレーム除去機能において、 現時刻における表示価 値の評価により、 フレーム除去と判定された場合に、 現時刻のフレームの画像情報を 単一の色相に設定して表示するように説明したが、 これに限らず、 現時刻においてフ レーム除去が判定された場合に、 除去されずに表示された最も近い過去のフレームを 保持し、 継続して表示しておくように設定されるようになっていても良い。 また、 こ の動作は、 フレーム除去機能にのみに限らず、 領域除去機能の動作としても同様の機 能を設定することができるようになっていても良い。

また、 上述の実施の形態では、 表示価値評価部 2 1 5を独立した回路として説明し たが、 これに限らず、 表示価値評価部 2 1 5の動作をカラースキャンコンバータ 2 1 3、若しくは、弾性データ処理部 2 1 2に備えるように構成されていてもよく、また、 各回路の処理の順序が入れ替わった構成であっても良い。 また、 上述の実施の形態では、 領域除去処理機能とフレーム除去処理機能の採否選 択ゃ、 除去処理機能における閾値処理に必要とされる閾値、 基準比率、 基準平均値な どの設定や、 除去された領域や除去されたフレームに付与する色相の割当て、 切替え などを超音波装置に備えられた装置制御インターフェース部 2 1 6を介して、 操作者 が自由に制御できるようになつている。

上述の実施の形態によれば、 弾性画像撮影において、 理想的なデータ取得が困難な 状況下においても、 表示する価値のない弾性の値が演算された画像情報の領域や、 全 域的であればフレーム全体を、 （ノイズとして） 識別し、 その情報を反映した弾性画 像を構築することにより、 質の高い弾性画像撮影を可能とする超音波撮像装置を提供 することができる。

次にこのように構成された超音波撮像装置の動作について説明する。 まず、 超音波 送受信制御に従い、 被検体 1に接触された超音波探触子 1 0に送波回路 2 0 2により 高電圧電気パルスを印加して超音波を打ち出し、 撮像対象部位からの反射エコー信号 を超音波探触子 1 0で受信する。受信された受波信号は、受信回路 2 0 3へ入力され、 そこで前置増幅された後、 整相加算回路 2 0 4へ入力する。 自動圧迫機構 2 0を備え た超音波探触子 1 0を用いて被検体組織内部における関心部位の弾性評価を行うべく、 自動圧迫機構 2 0により自動的に設定された適切な圧迫方法にて被検体 1を圧迫しつ つ超音波探触子 1 0を被検体 1に接触することによって、 整相加算回路 2 0 4からは 連続的な超音波受信信号フレームデータが出力される。

この整相加算回路 2 0 4によって位相が揃えられた受波信号は、 次の信号処理部 2 0 5で圧縮、 検波などの信号処理を受けた後、 白黒スキャンコンバータ 2 0 6へ入力 する。 この白黒スキャンコンバータ 2 0 6は、 受波信号を A/D変換すると共に、 時 系列的に連続する複数の断層像データとして内部の複数枚のフレームメモリに記憶す る。 整相加算回路 2 0 4からは連続的に超音波受信信号フレームデータが出力され、 超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8に入力される。

超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8に記憶された超音波受信信号フレーム データの内、時系列的に連続する複数枚の超音波受信信号フレームデータが選択され、 変位計測部 2 0 9へ入力され、 そこで一次元又は二次元変位分布 （ Δ L i, j ) が求めら れる。 変位分布の算出は、 前述の移動べクトルの検出法として、 例えばブロック ' マ ツチング法によって行う力 S、特にこの方法によらなくても良く、一般的に用いられる、 2画像データの同一領域における自己相関を計算して変位を算出しても良い。

また、 超音波受信信号フレームデータ選択部 2 0 8において選択された一つのペア の超音波受信信号フレームデータ間の周期情報を自動圧迫機構 2 0に出力し、 その周 期情報に応じて自動圧迫機構 2 0の圧迫動作を最適化するようになっている。 一方、 圧力計測部 2 1 0においては、 被検体 1に加えられた圧力が計測され、 その圧力情報 が圧力計測部 2 1 0から歪み及び弾性率演算部 2 1 1及び自動圧迫機構 2 0に送出さ れ、この圧力情報に応じて自動圧迫機構 2 0の圧迫動作を最適に制御することにより、 被検体の弾性画像撮影を効率よく行えるようになっている。

変位計測部 2 0 9及び圧力計測部 2 1 0から出力される変位（Δ Ι^,」）及び圧力（厶 P i, j ) のそれぞれの計測信号は、 歪み及び弾性率演算部 2 1 1に入力される。 歪み量 分布 ( e ) は変位分布 ( A L ) を空間微分 （A L i. j / Δ Χ ) することによって 計算される。 また、 特に弾 率の内、 ヤング率 は次式によって計算される。

( Δ Ρ ) / (厶し . / Δ Χ )

このようにして求められた弾性率 Y m .により、 各計測点の弾性率が求められ、 弾 性フレームデータが生成される。

このようにして生成された弾性フレームデータは、 弾性データ処理部 2 1 2に入力 され、 座標平面内におけるスムージング処理、 コントラスト最適化処理や、 フレーム 間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理が施される。

ここで、 表示価値評価部 2 1 5は、 変位計測部 2 0 9から出力される変位フレーム データ若しくは歪み及び弾性率演算部 2 1 1から出力される弾性フレームデータを入 力して、 弾性画像として表示する価値の有無を計測点毎若しくはフレーム毎に評価を 行い、 その評価に応じた評価結果フレームデータを生成し、 カラースキャンコンバー タ 2 1 3若しくは白黒スキャンコンバータ 2 0 6に評価結果フレームデータを出力す る。 弾性データ処理部 2 1 2から出力された弹性フレームデータと、 表示価値評価部 2 1 5から出力された評価結果フレームデータとがカラースキャンコンバータ 2 1 3若 しくは白黒スキャンコンバータ 2 0 6に入力され、 評価結果フレームデータの情報に 従い、 無益な弾性の情報には除去処理が施されると同時に、 有益な情報には階調化処 理が施された色相情報若しくは白黒輝度情報に変換される。

その後、 切替加算器 2 1 4を介して、 白黒の断層像とカラ一の弾性画像が加算合成 され、 又は、 白黒の断層像と白黒の弾性画像を加算せずに画像表示器 2 0 7に送り込 み、 1画面に半透明処理を施された白黒断層像と力ラーの弾性画像を重畳して表示し たり、 又は、 白黒断層像と白黒弾性画像を 2画面表示により同一画面上に同時に表示 したりする。 また、 白黒断層像は、 特に一般の Bモード画像のみに限ったものではな く、 受信信号の高調波成分を選択して画像化するティシユーハーモニック断層像を用 いても良い。 また、 同様に白黒断層像の代わりに、 ティシュードプラ像を表示しても 良く、 その他、 2画面に表示する画像を様々な組合せにより選択されても良い。 なお、 以上の弾性画像の形成については、 前述の生体組織の歪み若しくはヤング率 Ymを求めて弾性画像データを生成する例を説明したが、 これに限らず、 例えばステ ィフネスパラメータ /3、 圧弾性係数 Ep、 増分弾性係数 E incなどの他のパラメータを 用いて弾性率を演算しても良い （例えば特開平 5— 3 1 7 3 1 3号参照） 。

このような構成により、 本発明の超音波撮像装置による弾性画像撮影において、 理 想的なデータ取得が困難な状況下においても、 表示する価値のない弾性の値が演算さ れた画像情報の領域や、 全域的であればフレーム全体を、 ノイズとして識別し、 その 情報を反映した弾性画像を構築することにより、 質の高い弾性画像撮影を可能とする 超音波撮像装置を実現することができる。

なお、 弾性画像をリジェクトしないで保持するようにしても良い。 また、 上述の実 施の形態では、 フレーム除去機能において、 現時刻における表示価値の評価により、 フレーム除去と判定された場合に、 現時刻のフレームの画像情報を単一の色相に設定 して表示するように説明したが、 これに限らず、 現時刻においてフレーム除去が判定 された場合に、 除去されずに表示された最も近い過去のフレームを保持し、 継続して 表示しておくように設定しても良い。 更に、 この動作は、 フレーム除去機能にのみに 限らず、 領域除去機能の動作としても同様の機能を設定することができるようにして も良い。

次に本発明の他の実施の形態について説明する。 図 3 0は本実施の形態の超音波撮 像装置のプロック構成図であり、 図 3 1は本実施の形態の超音波撮像装置に係る弾性 画像取得の処理手順のフローチャートであり、 図 3 2 ( a ) 〜3 2 ( e ) は本実施の 形態の表示画像の一例を示す図である。

図 3 0に示すように、 本実施の形態の超音波撮像装置は、 被検体との間で超音波を 送受信する探触子 3 0 1と、 この探触子 3 0 1から出力される反射エコー信号を取り 込んで断層像を再構成する断層像構築部 3 0 2と、 再構成された断層像を表示する表 示部 3 0 3とを備えて構成される。 探触子 3 0 1を駆動する超音波信号を出力する超 音波送信手段は図示を省略している。 弾性演算部 3 0 4は、 断層像構築部 3 0 2に入 力された反射エコー信号のフレームデータを順次取り込んで、 時系列的に隣り合う二 つの断層像データに基づいて断層像各部の組織の変位を計測する変位計測手段と、 こ の変位計測手段により計測された各部の変位データに基づいて各部の組織の弾性率を 算出する弾性率演算手段とを含んで構成されている。 また、 弾性演算部 3 0 4は、 変 位データを解析して加圧操作が適正力、否力 IJ定する加圧判定手段を備えて構成される。 弾性画像構築部 3 0 5は、 弾性演算部 3 0 4によつて求められた弾性率に基づいて 弾性画像を作成し、 作成した弾性画像を表示部 3 0 3に出力すると共に、 シネメモリ 3 1 2に格納するようになっている。 また、 弾性演算部 3 0 4により判定された加圧 操作の判定結果は、 それぞれの弾性画像と対応付けて加圧状態メモリ 3 0 6に格納さ れると共に、 操作情報出力部 3 0 7に出力される。 操作情報出力部 3 0 7は、 加圧操 作の判定結果を表示部 3 0 3に出力表示すると共に、 音声出力部 3 0 8を介して加圧 操作の判定結果を音声により出力できるようになつている。

一方、 操作入力部 3 0 9から入力される各種の操作指令や設定情報は中央処理部 3 1 0に入力され、 中央処理部 3 1 0は入力される指令等に応じてシネメモリ画像再生 部 3 1 1等を制御するようになっている。 このように構成される超音波撮像装置により弾性画像を取得する動作について図 3 1のフローチャートと図 3 2 ( a ) 〜3 2 ( e ) の表示画像例を参照して説明する。 まず、 図 3 2 ( a ) に示すように、 弹性画像の計測開始時に、 断層像構築部 3 0 2か ら表示部 3 0 3に断層像 3 2 1が出力表示されると共に、 操作情報出力部 3 0 7から 表示部 3 0 3に加圧状態を表示するダイアログ 3 2 2が表示される （S 1 ) 。 ダイァ ログ 3 2 2はバーチャート状の横長表示領域を有し、 その表示領域に沿って三角系の 目印 3 2 3 a , 3 2 3 bが二つ表示され、 その目印 3 2 3 aは加圧操作の適正範囲の 下限値、 '目印 3 2 3 bは上限値に対応している。

次いで、 操作者が探触子 3 0 1により被検体の体表を加圧して、 生体組織を加圧す る （S 2 ) 。 この加圧状態において断層像構築部 3 0 2は反射エコー信号を順次取り 込んで表示部 3 0 3の断層像を更新する （S 3 ) 。 弾性演算部 3 0 4は、 断層像構築 部 3 0 2から断層像のフレームデータを順次取得し、 時系列的に隣り合う二つのフレ ームデータに基づいて各部の組織の変位を計測し、 計測した各部の変位データに基づ いて各部の組織の弾性率を算出し （S 4 ) 、 算出した弾性率のデータは弾性画像構築 部 3 0 5に出力する （S 5 ) 。 また、 ステップ S 4において、 弾性演算部 3 0 4は、 変位データを解析して加圧操作が適正か否か判定して、 その判定結果の加圧状態を加 圧状態メモリ 3 0 6に出力する （S 7 )。 この判定は、例えば、図 3 3に示すように、 変位データに基づいて断層像における歪み率 εの分布 3 3 1、 つまり各画素単位の歪 み率を横軸に、 同一の歪み率の画素数を縦軸にして、 歪み率 εの分布を求める。 この 歪み率分布 3 3 1の平均値 ε mが適正範囲の上下限値 （ ε Η、 ε D の範囲内か否かに より加圧手段による加圧操作の適否を判定する。 例えば、 図 3 3において、 破線で示 した歪み率分布 3 3 2、 3 3 3は、 平均値が上下限値 （ε Η、 ε L) を外れているので 不適切な例である。 ちなみに、 歪み率分布 3 3 2は加圧速度が遅すぎる場合の例であ り、 歪み率分布 3 3 3は加圧速度が速すぎる場合の例である。 また、 加圧状態は、 例 えば 8段階の評価レベルで判定されて、 加圧状態メモリ 3 0 6に格納されると共に、 操作情報出力部 3 0 7に出力される。

弾性画像構築部 3 0 5は、 弾性演算部 3 0 4から出力される弾性率データに基づい てカラーマッピングにより弾性画像を構築し、 図 32 (b) に示すように、 表示部 3 03の断層像 321に重ねて弾性画像 324を表示する （S 7) 。 また、 その弾性画 像データをシネメモリ 312に保存する （S_8)。次いで、操作情報出力部 307は、 弾性演算部 304から出力される加圧状態の評価レベルを取得し （S 9) 、 これに基 づいてダイァログ 322の状態表示を決定して表示部 303に出力し （ S 10 ) 、 例 えば、 図 32 ( c ) に示すように、 表示部 303はダイァログ 322の表示を更新す る。 なお、 図 32 (c) の例は、 加圧状態の評価レベルが適正範囲を超えて速すぎる 場合を示している。 このダイアログ 322の表示を見て、 操作者が加圧速度を遅く調 整することにより、 図 31のステップ S 2に戻って実行される次の弾性画像作成処理 において、 調整された加圧速度に基づいた図 32 (d) に示すような適正な弾性画像 が得られる。 したがって、 図 32 (e) に示すように、 ダイアログ 322の状態表示 が目印 323 a, 323 bの適正範囲内になり、 適正な弾性画像を取得できたことが わかる。 なお、 図 32 (a) 〜32 (e) のダイアログ 32 '2の目印 323 a， 32 3 bは、 適正範囲の上下限値 （ ε Η、 ε L) に対応する。

このように、 本実施の形態によれば、 加圧操作の適否がダイアログ 322に直ちに 表示されることから、 操作者はダイアログ 322に表示された加圧状態の適否に応じ て探触子 301の操作を調整することにより、 適正な弾性画像を得るための加圧操作 を容易に行うことができる。 しかも、 本実施の形態によれば、 被検体の個人差を含め て加圧操作の適否を判定できるから、 操作者は極めて簡単に適正な加圧操作を行うこ とができる。

上述の実施の形態においては、 表示部 303に加圧操作の適否をダイアログにより 表示する例を示したが、 本発明はこれに限らず、 加圧操作の適否を音声により出力す るようにすることができる。 図 34は音声により加圧操作の適否を出力する場合のフ ローチャートであり、 この場合の表示画像の例を図 35 (a) 〜35 (e) に示す。 図 34において、 ステップ S 21は、 図 31のステップ S 2〜S 8と同一である。 操 作情報出力部 307は、 弾性演算部 304から出力される加圧状態の評価レベルを取 得し （S 22) 、 評価レベルが妥当 （適正） か否か判定する （S 23) 。 評価レベル が適正であれば、 処理を終了する。 評価レベルが適正でなければ、 評価レベルが適正 範囲を超えて 「速い」 カゝ 「遅い」 か判定し、 それぞれ評価結果を 「速い」 、 「遅い」 の音声に設定する （S 2 5、 S 2 6 ) 。 これにより、 操作情報出力部 3 0 7から 「速 レ、」 、 「遅い」 の音声出力命令が出され （S 2 7 ) 、 音声出力部 3 0 '8から指定され た音声により評価結果、 つまり操作情報が出力される。 このときの表示画像の例を、 図 3 5 ( a ) 〜3 5 ( e ) に示す。

このように、 本実施の形態によれば、'操作者は表示画像を見なくても音声により操 作情報が得られるから、 適正な弾性画像を得るための加圧操作を容易に行うことがで さる。

図 3 6は、 図 3 0のシネメモリ 3 1 2に保存した弾性画像を再生して表示する場合 のフローチャートを示す。 操作入力部 3 0 9から中央処理装置 3 1 0に対してシネメ モリ再生を命令すると （ S 3 1 ) 、 中央処理装置 3 1 0はシネメモリ画像再生部 3 1 1にシネメモリ再生の命令が出力される （S 3 2 ) 。 これにより、 シネメモリ画像再 生部 3 1 1は、 シネメモリ 3 1 2から弾性画像を取得し （S 3 3 ) 、 かつ、 加圧状態 メモリ 3 0 6から読み出した弾性画像に同期する加圧状態の評価結果を取得する （S 3 4 ) 。 次いで、 読み出した加圧状態が妥当であるか否か判定し （S 3 5 ) 、 妥当で ない場合は処理を終了する。 妥当な場合は、 中央処理装置 3 1 0はシネメモリ画像再 '生部 3 1 1により再生された弾性画像を表示部 3 0 3に表示させる命令を出力する（S 3 6 ) 。 これにより、 シネメモリ 3 1 2に保存されている弾性画像が表示部 3 0 3に 表示される （S 3 7 ) 。 つまり、 シネメモリ 3 1 2に保存されている適正な弾性画像 のみが再生表示される。

上述の実施の形態では、 加圧操作の速度が適切か否かによる操作情報を提供してい るが、 本発明はこれに限らず、 生体組織 横ズレを起こすような加圧の場合に、 操作 情報を提供することができる。 すなわち、 加圧操作の過程において加圧速度が時間的 に一定であっても、 被検体を垂直方向に均等に加圧できている時間帯 （以下、 時相と いう） ばかりであるとは限らない。 例えば、 被検体を斜め方向に、 あるいは不均一に 加圧してしまう時相があると、 生体組織に加わる応力分布が不連続になる時相が生ず る。 このような時相においては、 時間変化に不連続に飛んだ座標領域が生ずるため、 得られる弾性画像に時間的に飛びのある領域が外乱 （ノイズ） として含まれ、 弾性画 像撮影を適切に行えないという問題がある。 つまり、 垂直方向に均等に加圧できてい ない等によって、 生体組織が横方向に移動してしまう横ズレが生ずると、 弾性画像撮 影を適切に行えないという問題がある。

本実施の形態は、 そのような加圧操作によつて生体,組織が横ズレした場合を検知し て、 操作情報を提供するようにしたものである。 本実施の形態は、 図 3 0の実施の形 態における弾^演算部 3 0 4を構成する加圧判定手段を横ズレ判定手段 3 3 8に置き 換えることによって実現できる。 つまり、 図 3 7に示すように、 断層像構築部 3 0 2 から超音波受信信号データのフレームデータを取り込んで変位を計測する変位計測手 段 3 3 9から変位データを取り込んで横ズレの度合いを判定し、 その判定結果を加圧 状態メモリ 3 0 6に格納するようになっている。 図 3 7において、 弾性率演算手段 3 4 0は、 変位データに基づいて組織各部の弾性率を演算するものであり、 図 3 0の弾 性演算部 3 0 4に含まれる機能である。

図 3 8は、 本実施の形態に係る横ズレ判定手段 3 3 8における処理手順を中心とし たフローチヤ一トである。 操作入力部 3 0 9から中央処理部 3 1 0に弾性画像撮影モ 一ドがオンされると、 図 3 9に示すように、 表示部 3 0 3に断層像 3 3 5に弾性画像 を求める R O 1 3 3 6と、弾 1"生率を表すカラーマップ 3 3 7が表示される（S 4 1 )。 次いで、 変位計測手段 3 3 9は、 断層像構築部 3 0 2から時系列的に隣り合う 1組の フレームデータを取り込み （S 4 2 ) 、 相関処理などにより断層像上の各画素の変位 若しくは移動ベク トル （変位の方向と大きさ） を計測すると共に、 横ズレを検出する ( S 4 3〜S 4 5 ) 。

変位計測手段 3 3 9における相関処理には、 例えば、 周知のプロック 'マッチング 法を適用することができる。 ブロック ·マッチング法は、 画像を N X N画素 （Nは自 然数） からなるブロックに分け、 現フレームにおいて着目しているブロックに最も画 像が近似しているプロックを前フレームから探し、 これを参照して予測符号化する手 法である。 図 4 0に示すように、 N X N画素からなるプロックを相関窓 3 4 1とし、 N X N画素からなるブロックを複数含んでなる領域を探索範囲 3 4 2とする。 また、 前フレームにおいて参照されたブロックが、 現フレームのブロックに対しても最も相 関が大きい個所とする。 ここで、 説明を簡単にするために、 図 4 0に示すように、 探 索範囲 3 4 2の大きさを、 相関窓 3 4 1の 9個分の大きさとする。 つまり、 相関窓 3 4 1を中心として、 上下左右及び斜め方向に、 相関窓 3 4 1と同一の大きさのブロッ クを配置したものとする。 なお、 相関窓 3 4 1及び探索範囲 3 4 2は、 任意に設定す ることができる。 レ、ま、 探触子から加えられた応力が被検体の垂直方向に均等に加わ つたとすると、 現フレームと前フレームの相関が最も大きくなるブロックは、 図 4 0 の中心の相関窓 3 4 1に対して上下方向に位置するブロック 2及び 8になる。 一方、 探触子からの応力によつて被検体の組織が横方向に移動してしまつた場合、 相関が最 も大きくなるブロックは相関窓 3 4 1の左右に位置するブロック 4及ぴ 6となる （た だし、 ブロック 1、 3、 7、 9を含めてもよレ、） 。 そして、 一つの探索範囲 3 4 2内 において、.相関が最大となるブロックの位置を求めるために、 9個のブロックに対し て相関演算を行レ、、最も相関が大きいプロック位置を求める。この相関演算において、 例えば、 横に位置するブロック 2又は 8において相関が最大になった場合は、 横ズレ していると判断し、 横ズレカウンタをカウントアップする。 このようにして、 R O I 内の対象となるデータに対して相関処理を実施し、 R O I內における変位量と、 横ズ レカウンタのカウント数 Cを算出する。 また、 R O I内のデータは、 探索範囲 3 4 2 によって分割されるから、 その分割された探索範囲 3 4 2の個数 Aについても算出さ れる。 R〇 I内における変位量は弾性率演算手段 3 4 0に送られ、 横ズレカウンタの カウント数 Cと分割された探索範囲 3 4 2の個数 Aは横ズレ判定手段 3 3 8に送られ る。 '

横ズレ判定手段 3 3 8は、入力される A、Cに基づいて横ズレを判定する（S 4 6 )。 この判定は、 AZXく Cが成立するか否かによる。 ここで、 Xは、 経験的に定めたし きい値である。 AZX < Cが成立する場合は、 被検体に対し垂直方向に均一に力が加 わっていると判断することができる。 この場合、 横ズレ発生フラグを 「0」 として加 圧状態メモリ 3 0 6に蓄える （S 4 7 ) 。 A/X < Cが成り立たない場合は、 被検体 に垂直方向に均一に力が加わっていない状態で、 生体組織が横ズレを起こしていると 判断できる。 この場合は、 横ズレフラグを 「1」 にして加圧状態メモリ 3 0 6に蓄え る （S 5 2 ) 。 この加圧状態メモリ 3 0 6の内容は、 例えば図 3 9に示すように、 断 層像 3 3 5の下辺部に 「横ズレ」 と表示することにより警告する （S 5 6 ) 。

一方、 弾性率演算手段 3 4 0は、 変位計測手段 3 3 9により計測された変位量 Bに 基づいて歪みデータ Sを算出し （S 4 8、 S 5 3 ) 、 図 3 0の弾性画像構築部 3 0 5 は歪みデータ Sの階調化処理を施して弾性画像を構築して表示部 3 0 3に表示する。 + このよ'うに、 本実施の形態によれば、 操作者は、 探触子の力が被検体にどのように 加わっているかをリアルタイムに確認することができ、横ズレを起こしている場合は、 探触子の操作を調整して横ズレがおきにくい押し方に調整することができるから、 適 正な弾性画像を速やかに得ることができる。 産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、弾性画像診断において、高画質な弾性画像を、 任意の時相においても安定して映像化することができる。 また、 本発明によれば、 除 去されずに残った無意味な弾性画像の情報に惑わされることなく、 高画質で高い信頼 性を有した弾性画像撮影を安定的に行うことができ、 それと同時に、 不適切な操作方 法 （圧迫方法など） が原因であったことが弾性画像により操作者にフィードバックさ れる為に、 より高画質な画像を取得できるような圧迫手法などを撮像現場において即 座に模索することができ、 超音波撮像の実時間性、 簡便性を保持した、 臨床上有用な 超音波装置を提供することができる。 更に、 本発明によれば、 操作者に対して適正な 弾性画像を得るための加圧の操作情報を提供することができるから、 効率的に弾性画 像を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 被検体の接触面に接触する超音波送受信面と、 ―

前記超音波送受信面及び前記接触面を介して前記被検体に対して超音波を送信する と共に前記被検体の内部で反射された超音波を受信する超音波送受信部と、

前記超音波送受信面を介して前記接触面に対して前記超音波送受信面に垂直な方向 へ圧迫を加える圧迫動作を行う圧迫機構と、

を備えることを特徴とする超音波探触子。

2 . 前記圧迫機構は、

操作者に把持される把持部と、

前記超音波送受信面と前記把持部との距離を変化させることにより前記圧迫動作を 行うァクチユエータと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 1に記載の超音波探触子。

3 . 前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面及び前記把持部の一方に接続されたラックと、

前記超音波送受信面及び前記把持部の他方に接続され、 前記ラックに嚙合するピニ オンと、

前記ピエオンを駆動するモータと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 2に記載の超音波探触子。

4 . 前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面及び前記把持部の一方に接続されたシリンダと、

前記超音波送受信面及び前記把持部の他方に接続され、 前記シリンダに挿入された ピストンと、

前記シリンダに流体を送出するポンプと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 2に記載の超音波探触子。

5 . 前記接触面は前記被検体内にあり、

前記超音波送受信面は前記被検体内に挿入され、

前記圧迫機構は前記圧迫動作を前記被検体内で行う、 ことを特徴とする請求項 1に記載の超音波探触子。

6 . ·前記圧迫機構は、

前記被検体内の前記接触面に対向する前記被検体の対向接触面に接触する支持面と、 前記超音波送受信面と前記支持面との距離を変化させることにより前記圧迫動作を 行うァクチユエータと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 5に記載の超音波探触子。

7 . 前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面及び前記支持面の一方に接続されたラックと、

前記超音波送受信面及び前記支持面の他方に接続され、 前記ラックに嚙合するピ- オンと、 .

前記ピニオンを駆動するモータと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波探触子。

8 . 前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面と前記超音波送受信部の表面との間に液体を介在させる袋部と、 前記袋部内の前記液体の量を変化させるポンプと、 を備え、

前記超音波送受信面は前記袋部の表面を含む、

ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波探触子。

9 . 前記袋部は、 前記超音波送受信面となる第一の部分と、 前記第一の部分以外の第 二の部分と、 から成り、 '

前記第二の部分は、 前記第一の部分より伸縮性が低く前記第一の部分の移動方向を 規制するシヱル部を備える、

ことを特徴とする請求項 8に記載の超音波探触子。

1 0 . 前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面と前記支持面との間に流体を介在させる袋部と、

前記袋部内の前記液体の量を変化させるポンプと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波探触子。

1 1 . 前記ァクチユエータは、 前記超音波送受信面と前記支持面との間に流体を介在させる複数の袋部と、 前記複数の袋部のそれぞれの内部の前記流体の量を変化させるポンプと、 を備え、

- 前記複数の袋部の少なくとも一つを選択的に用いることにより、 前記圧迫動作の方 向を複数の方向から選択する、

5 ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波探触子。

1 2 . 前記超音波送受信部を収容する筒状のケーシングを更に備え、

前記ァクチユエータは、

前記超音波送受信面と前記超音波送受信部の表面との間に液体を介在させ、 前記ケ 一シングの外周に装着されるリング状の袋部と、

0 前記袋部内の前記液体の量を変化させるポンプと、 を備え、

前記超音波送受信面は前記袋部の表面を含む、 '

ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波搮触子。

1 3 . 前記袋部の外周に装着され、 前記支持面となるストッパを更に備えることを特 徴とする請求項 1 2に記載の超音波探触子。

5 1 4 . 前記接触面に印加される圧力を計測する圧力計測部と、

前記圧力計測部によつて計測された圧力に応じて前記圧迫機構を制御する圧力制御 部と、

を更に備えることを特徴とする請求項 1に記載の超音波探触子。

1 5 . 前記圧迫機構は、 流体を内包する袋部を備え、 前記袋部内の前記流体の量を変0 化させることにより前記圧迫動作を行い、

前記圧力計測部は、 前記袋部内の前記流体の圧力を計測することで前記接触面に印 加される圧力を計測する、

ことを特徴とする請求項 1 4に記載の超音波探触子。

1 6 . 前記超音波送受信部を収容する第一のケーシングと、

5 前記圧迫機構を収容する第二のケーシングと、

を更に備え、

前記第一のケーシングは、 操作者に把持される第一の把持部を備え、 前記第二のケーシングは、 操作者に把持される第二の把持部を備え、 前記第一の把 持部に対して取り付けられ、

前記圧迫機構は、 前記超音波送受信面と前記第二の把持部との距離を変化させるこ とにより前記圧迫動作を行うァクチユエータを備える、

ことを特徴とする請求項 1に記載の超音波探触子。

1 7 . 前記圧迫機構は、

操作者に把持される把持部と、

前記把持都を把持する前記操作者の手により操作可能な位置に配設され、 前記圧迫 機構の前記圧迫動作を制御する、 制御スィッチと、 を備える、

ことを特徴とする請求項 1に記載の超音波探触子。

1 8 . 請求項 1に記載の超音波探触子と、

前記超音波探触子を駆動する超音波信号を出力する超音波送信部と、

前記超音波探触子により受信された反射ェコ一信号から時間的に異なる二つの断層 像データを取得し、 該二つの断層像データに基づいて前記被検体内の各部の変位を計 測する変位計測部と、

前記変位計測部により計測された前記被検体内の各部の変位データに基づいて前記 被検体内の各部の組織の弾性率を算出する弾性率演算部と、

前記弾性率演算部によって求められた弾性率に基づいて弾性画像を作成する画像生 成部と、

前記生成された弾性画像を表示する表示部と、

を備えることを特徴とする超音波弾性画像撮影装置。

1 9 . 前記二つの断層像データの時間間隔に応じて前記圧迫機構による圧迫の周期を 制御する圧迫周期制御部を更に備えることを特徴とする請求項 1 8に記載の超音波弾 性画像撮影装置。