特許 6875268 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6875268

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20210510BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/14

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-244256(P2017-244256)

(22)【出願日】2017年12月20日

(65)【公開番号】特開2019-107418(P2019-107418A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2020年10月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】香西 繁範

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開2013-165880（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2011-50542（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2011-5023（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2007-252529（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-159492（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2001-269336（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、
前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて各素子が感度低下を有するか否かを判定する判定部と、
前記判定部が感度低下を有すると判定した素子が、超音波ビームに対し寄与している送信強度の割合を示す寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部が特定した前記領域を表示するデータを生成する感度データ生成部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。

【請求項2】

前記感度データ生成部は、
前記寄与度に応じた表示形態を有する前記領域を表示するデータを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項3】

前記領域特定部は、
前記寄与度を合計した合計寄与度を算出し、算出した前記合計寄与度に基づいて前記領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項4】

前記感度データ生成部は、
前記合計寄与度に応じた視覚情報を前記領域に割り当てることによって前記領域を表示するデータを生成することを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。

【請求項5】

前記領域特定部は、
前記超音波が到達する深度に応じた前記寄与度をもとに前記領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項6】

前記領域特定部は、
接続された超音波プローブの種類に応じた前記寄与度をもとに前記領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項7】

前記判定部は、
１または複数の素子の感度情報を取得し、該感度情報に基づいて各素子が感度低下を有するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項8】

前記判定部は、
接続された超音波プローブの種類ごとに定められる条件に基づいて各素子が感度低下を有するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項9】

前記判定部は、
超音波プローブの接続を検知した場合に判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項10】

前記判定部は、
前記エコー信号の振幅から算出されるデジタル信号のデータである感度値を用いて各素子が感度低下を有するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。

【請求項11】

前記判定部は、
前記デジタル信号から生成される超音波画像のデータにおいて、各画素の輝度値を感度情報として用いて、各素子が感度低下を有するか否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載の超音波観測装置。

【請求項12】

前記判定部は、
第１の閾値より小さい素子である候補素子の前記感度値が、該候補素子の近傍に配置された所定数の振動子の感度値から算出された値と比較して各素子が感度低下を有するか否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載の超音波観測装置。

【請求項13】

超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、
判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて各素子が感度低下を有するか否かを判定する判定ステップと、
領域特定部が、前記判定部が感度低下を有すると判定した素子が、超音波ビームに対して寄与している送信強度の割合を示す寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定ステップと、
感度データ生成部が、前記領域特定ステップにおいて特定された前記領域を表示するデータを生成する感度データ生成ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。

【請求項14】

超音波を送受信する複数の素子を有する超音波振動子が受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応する信号を用いて各素子が感度低下を有するかを判定する判定ステップと、
領域特定部が、前記判定部が感度低下を有すると判定した素子が、超音波ビームに対して寄与している送信強度の割合を示す寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定ステップと、
感度データ生成部が、前記領域特定ステップにおいて特定された前記領域を表示するデータを生成する感度データ生成ステップと、
を実行することを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

超音波プローブを用いた診断を行う超音波診断システムにおいては、超音波プローブを超音波観測装置に接続するたびに、超音波プローブが備える超音波振動子の状態をユーザに報知することが求められつつある。

【0003】

電子走査型の超音波プローブでは、超音波振動子が備える複数の素子を一度に駆動して音線のデータを取得している。そのため、一つの素子に感度低下が発生しても、画像への影響が小さく、ユーザが画像を見て感度低下を判断するのが難しい。

【0004】

このような状況の下、例えば特許文献１には、超音波プローブの送受信チャンネルごとに異常状態を検出する回路を有し、異常状態が検出されたとき、診断の可否を判断して判断結果を表示する技術が開示されている。この技術では、異常状態にあるチャンネルの情報を文字により表示してユーザに報知する。

【0005】

また、特許文献２には、超音波プローブの所定の評価用振動素子から得られる受信信号に基づいて評価用振動素子の感度特性が正常であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて複数の振動素子の感度特性の分布を示す特性分布データを生成し、診断の可否を判定する技術が開示されている。この技術では、表示部が、異常と判定された振動素子を正常な振動素子と識別可能に表示することによって超音波プローブの異常箇所をユーザに報知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−５２７号公報

【特許文献2】特開２００９−１７８２６２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、上述した従来技術では、感度低下が発生したチャンネルや振動素子を特定できるものの、超音波画像における影響箇所をユーザが直観的に把握することはできなかった。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波プローブが有する素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することを可能にする超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置であって、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定部と、前記判定部が感度低下素子であると判定した素子の超音波ビームに対する寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定部と、前記領域特定部が特定した前記領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成部と、を備えたことを特徴とする。

【0010】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記感度低下部表示画像生成部は、前記超音波ビームに対する感度低下素子の寄与度に応じた表示形態を有する感度低下部表示画像のデータを生成することを特徴とする。

【0011】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記領域特定部は、前記感度低下素子の超音波ビームに対する寄与度を合計した合計寄与度を算出し、算出した合計寄与度に基づいて前記領域を特定することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記感度低下部表示画像生成部は、前記合計寄与度に応じた視覚情報を前記領域に割り付けることによって前記感度低下部表示画像のデータを生成することを特徴とする。

【0013】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記領域特定部は、前記超音波が到達する深度に応じた寄与度をもとに前記領域を特定することを特徴とする。

【0014】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記領域特定部は、接続された超音波プローブの種類に応じた寄与度をもとに前記領域を特定することを特徴とする。

【0015】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、１または複数の素子の感度情報を取得し、該感度情報に基づいて各素子が感度低下素子であるか否かを判定することを特徴とする。

【0016】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、接続された超音波プローブの種類ごとに定められる条件に基づいて各素子が感度低下素子であるか否かを判定することを特徴とする。

【0017】

本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記判定部は、前記超音波プローブの接続を検知した場合に判定を行うことを特徴とする。

【0018】

本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動方法であって、判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定ステップと、領域特定部が、前記判定ステップにおいて感度低下素子であると判定された素子の超音波ビームに対する寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定ステップと、前記判定ステップにおいて特定された前記領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成ステップと、を含むことを特徴とする。

【0019】

本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、超音波を発生する複数の素子を有する超音波振動子を備えた超音波プローブを接続可能であり、接続された前記超音波プローブに超音波を発生させる送信信号を送信する一方、前記超音波プローブから受信したエコー信号をもとに超音波画像のデータを生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、判定部が、前記複数の素子がそれぞれ受信する前記エコー信号に対応するデジタル信号のデータを用いて各素子が感度低下を有する感度低下素子であるか否かを判定する判定ステップと、領域特定部が、前記判定ステップにおいて感度低下素子であると判定された素子の超音波ビームに対する寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を特定する領域特定ステップと、前記判定ステップにおいて特定された前記領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する感度低下部表示画像生成ステップと、を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の感度低下部表示画像生成部が行う処理の概要を説明する図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態１において表示装置が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の感度低下部表示画像生成部が行う処理の概要を示す図（その１）である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の感度低下部表示画像生成部が行う処理の概要を示す図（その２）である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の感度低下部表示画像生成部が行う処理の概要を示す図（その３）である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態２において表示装置が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。

【0023】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波診断システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波プローブ２と、超音波プローブ２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。

【0024】

超音波プローブ２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号（超音波信号）に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、アレイ状に並べられた複数の素子を有する電子走査型である。素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰＴ）、またはニオブ酸鉛等の圧電体を用いて構成され、機械的エネルギーと電気的エネルギーとの変換を行うことによって超音波を送受信する。以下の説明では、ラジアル型の超音波振動子２１の場合を説明するが、これは一例に過ぎず、コンベックス型やリニア型であってもよい。

【0025】

超音波プローブ２は、撮像光学系および撮像素子をさらに有する超音波内視鏡でもよいし、光学系を有しない細径のミニチュアプローブでもよい。また、超音波プローブ２は、被検体の体内に挿入するタイプのみならず、被検体の体表から超音波を照射する体外式であってもよい。

【0026】

超音波観測装置３は、送信部３１と、受信部３２と、信号処理部３３と、超音波画像生成部３４と、判定部３５と、領域特定部３６と、感度低下部表示画像生成部３７と、入力部３８と、制御部３９と、記憶部４０と、を備える。

【0027】

送信部３１は、超音波プローブ２と電気的に接続され、送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。送信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。送信部３１は、一つの音線を構成する複数の素子に対して、各素子への送信タイミングを制御しながら送信信号を送信する。このようにして送信信号を受信した複数の素子は、超音波ビームを照射する。送信部３１は、制御部３９が出力する各種制御信号を超音波プローブ２に対して送信する。なお、素子の感度低下の有無を検出する際に送信部３１が送信する送信信号のパワーを、検査時の送信信号のパワーに比して強くしてもよい。

【0028】

受信部３２は、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信して、Ａ／Ｄ変換することによってデジタルの高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成する。また、受信部３２は、超音波プローブ２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３９へ送信する機能も有する。

【0029】

信号処理部３３は、受信部３２から受信したＲＦデータをもとにデジタルの超音波画像用受信データを生成する。具体的には、信号処理部３３は、複数のＲＦデータの位相を調整して加算するデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）処理、包絡線検波処理、および対数変換処理等の公知の処理を施し、デジタルの超音波画像用受信データを生成する。超音波画像用受信データは、超音波パルスの反射の強さを示す受信信号の振幅または強度が、超音波パルスの送受信方向（深度方向）に沿って並んだ複数のラインデータ（音線データ）からなる。信号処理部３３は、生成した１フレーム分の超音波画像用受信データを、超音波画像生成部３４へ出力する。

【0030】

超音波画像生成部３４は、信号処理部３３から受信した超音波画像用受信データに基づいて超音波画像データを生成する。超音波画像生成部３４は、超音波画像用受信データを表示装置４の表示方式に従ったデータに変換するデジタルスキャンコンバーター（ＤＳＣ）を有する。超音波画像生成部３４は、さらにゲイン処理、コントラスト処理等の公知の信号処理を行うことにより、超音波画像データを生成する。この超音波画像データは、いわゆるＢモード画像データである。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。

【0031】

判定部３５は、受信部３２から受信したＲＦデータを解析することによって超音波振動子２１が有する素子における感度低下の有無を判定する。判定部３５は、ＲＦデータの振幅を感度値として検出した後、この感度値を所定の閾値と比較し、閾値よりも小さい感度値を有する素子を感度低下がある素子（以下、感度低下素子という）と判定する。判定部３５は、例えば感度低下素子と判定した素子を１とし、それ以外の素子は０とする感度情報を記憶部４０に書き込んで記憶させる。

【0032】

この判定処理は、ユーザが超音波プローブ２を超音波観測装置３に接続した後、超音波プローブ２の先端部を空気中で保持した状態で行う。超音波プローブ２の先端部が空気中にある場合、送信部３１が送信した送信信号に対して受信部３２が受信するエコー信号は、超音波振動子２１と空気との境界面で反射して戻ってきたエコー信号である。

【0033】

領域特定部３６は、記憶部４０が記憶する素子毎の感度情報を用いて、超音波画像中で感度低下の影響が及ぶ領域を特定する。領域特定部３６は、超音波ビームに対する送信開口数分の素子の寄与度をもとに感度低下部の特定を行う。

【0034】

図２は、領域特定部３６が行う処理の概要を説明する図である。図２は、五つの素子Ｅ１〜Ｅ５を用いて一つの超音波ビームを形成する場合を例示しており、判定部３５によって五つの素子Ｅ１〜Ｅ５のうち素子Ｅ２と素子Ｅ３が感度低下素子と判定された場合を例示している。また、超音波プローブ２は、五つの超音波ビームＢ１〜Ｂ５を照射するものとする。超音波振動子２１が有する素子の数がこれに限定されないことは言うまでもない。各超音波ビームＢｉは、素子Ｅｉからの寄与度が最も高く、素子Ｅｉから遠いほど寄与度が低い。例えば超音波ビームＢ１は、素子Ｅ１の寄与度が７５％、素子Ｅ２の寄与度が２５％、素子Ｅ３〜Ｅ５の寄与度がそれぞれ０％である。また、超音波ビームＢ２は、素子Ｅ２の寄与度が５０％、素子Ｅ１、Ｅ３の寄与度がそれぞれ２５％、素子Ｅ４、Ｅ５の寄与度がそれぞれ０％である。素子ごとの超音波ビームに対する寄与度の情報は、記憶部４０に記憶されている。

【0035】

なお、ここでは超音波ビームに対する寄与度に応じた重み付けをする場合を説明したが、超音波ビームに対する素子の寄与度をもとに他の方法によって重み付けをしてもよい。例えば、図２において、超音波ビームＢｉを構成する素子のうち中心の素子Ｅｉおよび個の素子Ｅｉと隣り合う３つの素子の重みを等しく最大とし、それ以外の素子の重みを相対的に低くしてもよい。このように、少なくとも中心の素子の重みが最大であり、中心の素子から最も離れた素子の重みが最小であれば、重み付けの方法は上述した方法に限られない。

【0036】

領域特定部３６は、各超音波ビームに対して、感度低下素子の寄与度を合計した合計寄与度を算出する。寄与度は超音波ビームに対する各素子の寄与具合（寄与している送信強度の割合）であり、一つの超音波ビームに対する寄与度の和は常に１００％になる。このうち、感度低下素子の寄与度を合計したものが、表に示された合計寄与度の値である。この値が大きいほど、感度低下素子の影響が大きい。図２に示す場合、感度低下素子Ｅ２、Ｅ３の寄与度を超音波ビームＢ１〜Ｂ５に対してそれぞれ算出する。算出結果は、超音波ビームＢ１の合計寄与度が２５（％）＋０（％）＝２５（％）、超音波ビームＢ２の合計寄与度が５０（％）＋２５（％）＝７５（％）、超音波ビームＢ３の合計寄与度が２５（％）＋５０（％）＝７５（％）、超音波ビームＢ４の合計寄与度が０（％）＋２５（％）＝２５（％）、超音波ビームＢ５の合計寄与度が０（％）＋０（％）＝０（％）である。

【0037】

感度低下部表示画像生成部３７は、領域特定部３６が特定した領域（感度低下部）を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する。感度低下部表示画像生成部３７は、領域特定部３６が算出した合計寄与度に基づいて、感度低下部表示画像のデータを生成する。この際、感度低下部表示画像生成部３７は、各超音波ビームによって生成される超音波画像の領域ごとに、合計寄与度に応じた色を割り当ててその領域の感度情報を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する。例えば、合計寄与度が０％以上２５％未満の場合は「白」、合計寄与度が２５％以上６０％未満の場合には「黄」、合計寄与度が６０％以上の場合には「赤」をそれぞれ割り当てる。

【0038】

図３は、表示装置４が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。同図に示す感度低下部表示画像１００は、図２を参照して説明した処理を行い、上述した規則にしたがって色を割り当てた場合の表示例を示している。感度低下部表示画像１００は、超音波ビームＢ１、Ｂ４にそれぞれ対応するビーム領域ｂ１、ｂ４を黄色（図３ではドットで表示）で表示し、超音波ビームＢ２、Ｂ３にそれぞれ対応するビーム領域ｂ２、ｂ３を赤色（図３では斜線で表示）で表示し、超音波ビームＢ５に対応するビーム領域ｂ５を白色で表示している。なお、感度低下部表示画像生成部３７は、合計寄与度に応じた色を割り当てる代わりに、彩度、明度、模様またはパターン等の視覚情報を合計寄与度に応じて割り当てることによって感度低下部表示画像のデータを生成してもよい。

【0039】

入力部３８は、キーボード、ボタン、マウス、トラックボール、タッチパネル、タッチパッド等のユーザインタフェースを用いて構成され、各種操作信号の入力を受け付ける。各種操作信号の一つとして、超音波振動子２１の素子の感度判定処理の開始を指示する信号が含まれる。

【0040】

制御部３９は、記憶部４０が記憶、格納する情報を記憶部４０から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を含む超音波診断システム１の動作を統括して制御する。

【0041】

記憶部４０は、判定部３５が判定する際に参照する感度値の閾値、判定部３５が素子ごとに判定した結果等の情報、感度低下部表示画像生成部３７が参照する超音波ビームと素子の寄与度との関係、および合計寄与度と感度低下部表示画像に対する色の割り当てとの関係等を記憶する。記憶部４０が記憶する感度値の閾値は、超音波プローブ２の種類によって異なっていてもよい。記憶部４０は、超音波診断システム１を動作させるための各種プログラム、および超音波診断システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータ等を記憶する。各種プログラムには、超音波診断システム１の作動方法を実行するための作動プログラムが含まれる。各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶して広く流通させることも可能である。また、各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等によって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

【0042】

以上の構成を有する超音波観測装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read Only Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて実現される。

【0043】

表示装置４は、映像ケーブルを介して超音波観測装置３が生成した超音波画像および感度低下部表示画像のデータ信号を受信して表示する。表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等のモニタを用いて構成される。

【0044】

図４は、以上の構成を有する超音波観測装置３が行う素子感度判定処理の概要を示すフローチャートである。以下に示すフローチャートにおいては、超音波観測装置３の電源が入った状態にあるものとする。

【0045】

超音波観測装置３のコネクタに超音波プローブ２が接続され、受信部３２が超音波プローブ２からの信号を受信して制御部３９が超音波プローブ２の接続を検知した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部３９は表示装置４に素子感度判定処理の開始メッセージを表示させる（ステップＳ１０２）。この開始メッセージは、例えば「超音波プローブの素子の素子感度判定処理を開始します。超音波プローブの先端部を空気中に保った状態でＯＫボタンを押してください。」という内容である。制御部３９が超音波プローブ２の接続を検知しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１０１を繰り返す。

【0046】

その後、入力部３８が開始指示信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部３９はカウンタｉを初期値１にセットする（ステップＳ１０４）。続いて、送信部３１は、超音波振動子２１が有する複数の素子のうち素子Ｅｉを選択し、素子Ｅｉに送信信号を送信する（ステップＳ１０５）。なお、ここでは入力部３８が開始指示信号の入力を受け付けたときに送信部３１が送信信号を素子Ｅ１に送信する場合を説明したが、制御部３９が超音波プローブ２の接続を検知したときに送信部３１が自動的に素子Ｅ１に送信信号の送信し始めるようにしてもよい。

【0047】

続いて、受信部３２は、超音波振動子２１からエコー信号を受信して、Ａ／Ｄ変換することによってＲＦデータを生成し、判定部３５に出力する（ステップＳ１０６）。

【0048】

判定部３５は、受信部３２から受信したＲＦデータを用いて素子Ｅｉが感度低下素子であるか否かを判定して判定結果を記憶部４０に記憶させる（ステップＳ１０７）。判定部３５は、ＲＦデータから素子Ｅｉの感度値を算出し、その感度値が閾値よりも低い場合、素子Ｅｉを感度低下素子と判定する。図２に示す場合、判定部３５は二つの素子Ｅ２、Ｅ３を感度低下素子と判定する。

【0049】

この後、制御部３９は、カウンタｉが素子の数５より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。カウンタｉが５より小さい場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、すべての素子に対する判定処理が終了していないため、制御部３９はカウンタｉを１増やし（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０５に戻る制御を行う。一方、カウンタｉが５より小さくない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、すべての素子に対する判定処理が終了したため、制御部３９はステップＳ１１０へ移行する制御を行う。判定部３５によるすべての判定処理が終了すると、例えば図２に示す情報が記憶部４０に格納される。

【0050】

ステップＳ１１０以降の処理を説明する。領域特定部３６は、記憶部４０を参照して、超音波ビームごとの合計寄与度を算出する（ステップＳ１１０）。具体的な算出方法は、図２を参照して説明した通りである。

【0051】

続いて、領域特定部３６は、合計寄与度を用いて感度が低下した領域を特定する（ステップＳ１１１）。

【0052】

感度低下部表示画像生成部３７は、合計寄与度に基づいて感度低下部表示画像のデータを生成する（ステップＳ１１２）。具体的には、感度低下部表示画像生成部３７は、例えば合計寄与度に応じた色を超音波画像中の超音波ビーム対応領域に割り当てることによって感度低下部表示画像のデータを生成する。

【0053】

この後、制御部３９は、感度低下部表示画像を表示装置４に表示させる（ステップＳ１１３）。表示装置４は、例えば図３に示す感度低下部表示画像１００を表示する。この際、制御部３９は、感度低下部表示画像とともに、感度低下素子があることを報知するメッセージや、超音波ビームごとの感度低下の度合いを報知するメッセージを表示装置４に表示させてもよい。ステップＳ１１３の後、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。

【0054】

なお、ステップＳ１１３の後、入力部３８が感度低下部表示画像の消去を指示する信号の入力を受け付けた場合、制御部３９は表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。また、表示装置４が感度低下部表示画像の表示を開始してから所定時間が経過した後、制御部３９が表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させるようにしてもよい。

【0055】

ステップＳ１０３において、入力部３８が開始指示信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）において、開始メッセージの表示を開始してから所定時間が経過したとき（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。ステップＳ１１４で所定時間が経過していないとき（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１０３に戻る。

【0056】

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、感度低下を有する感度低下素子であると判定した素子の超音波ビームへの寄与度をもとに超音波画像中において感度が低下した領域を表示する感度低下部表示画像のデータを生成するため、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。

【0057】

また、本実施の形態１によれば、例えば局所的な観測を行う際に、より感度低下の影響が少ない部分をユーザは選んで使うことができる。

【0058】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置は、感度低下部の判定を深度ごとに行うことによって感度低下部を特定し、感度低下部表示画像のデータを生成する。本実施の形態２に係る超音波診断システムの構成は、実施の形態１と同様である。以下、超音波診断システムの構成要素には、実施の形態１と同じ符号を付して説明する。

【0059】

図５〜図７は、本実施の形態２において、感度低下部表示画像生成部３７が行う処理の概要を説明する図である。図５〜図７では、互いに異なる深度領域Ｄ１〜Ｄ３における処理の概要を示している。具体的には、図５が最も深度が浅い深度領域Ｄ１における処理の概要を示しており、図７が最も深度が深い深度領域Ｄ３の処理の概要を示している。図５〜図７では、図２と同様に、五つの素子Ｅ１〜Ｅ５を用いて一つの超音波ビームを形成する場合であって、判定部３５によって五つの素子Ｅ１〜Ｅ５のうち素子Ｅ２と素子Ｅ３が感度低下素子と判定された場合を例示している。

【0060】

超音波ビームＢｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜３）は、深度領域Ｄｊにおける超音波ビームＢｉを意味している。超音波ビームＢｉｊは、素子Ｅｉからの寄与度が最も高く、素子Ｅｉから遠いほど寄与度が低い。例えば超音波ビームＢ１１は、素子Ｅ１の寄与度が７５％、素子Ｅ２の寄与度が２５％、素子Ｅ３〜Ｅ５の寄与度がそれぞれ０％である（図５）。超音波ビームＢ１２は、素子Ｅ１の寄与度が７０％、素子Ｅ２の寄与度が２０％、素子Ｅ３の寄与度が１０％、素子Ｅ４、Ｅ５の寄与度がそれぞれ０％である（図６）。超音波ビームＢ１３は、素子Ｅ１の寄与度が６８％、素子Ｅ２の寄与度が１８％、素子Ｅ３の寄与度が９％、素子Ｅ４の寄与度が５％、素子Ｅ５の寄与度が０％である（図７）。

【0061】

また、超音波ビームＢ２１は、素子Ｅ２の寄与度が５０％、素子Ｅ１、Ｅ３の寄与度がそれぞれ２５％、素子Ｅ４、Ｅ５の寄与度がそれぞれ０％である（図５）。超音波ビームＢ２２は、素子Ｅ２、Ｅ３の寄与度がそれぞれ４０％、素子Ｅ１、Ｅ４の寄与度がそれぞれ１０％、素子Ｅ５の寄与度が０％である（図６）。超音波ビームＢ２３は、最も深度が大きい領域において、素子Ｅ２、Ｅ３の寄与度がそれぞれ３８％、素子Ｅ１、Ｅ４の寄与度がそれぞれ９％、素子Ｅ５の寄与度が６％である（図７）。

【0062】

なお、図５〜図７に示す寄与度の設定はあくまでも一例にすぎず、深度方向の区分けや寄与率の設定はこれに限られるわけではない。

【0063】

感度低下部表示画像生成部３７は、各超音波ビームに対して、感度低下素子の寄与度を合計した合計寄与度を深度領域ごとに算出する。図５に示す場合の超音波ビームＢｉ１（ｉ＝１〜５）の合計寄与度は、図２における超音波ビームＢｉの合計寄与度とそれぞれ同じである。図６に示す場合、超音波ビームＢ１２の合計寄与度が２０（％）＋１０（％）＝３０（％）、超音波ビームＢ２２の合計寄与度が４０（％）＋４０（％）＝８０（％）、超音波ビームＢ３２の合計寄与度が１０（％）＋４０（％）＝５０（％）、超音波ビームＢ４２の合計寄与度が１０（％）＋４０（％）＝５０（％）、超音波ビームＢ５２の合計寄与度が０（％）＋１０（％）＝１０（％）である。図７に示す場合、超音波ビームＢ１３の合計寄与度が１８（％）＋９（％）＝２７（％）、超音波ビームＢ２３の合計寄与度が３８（％）＋３８（％）＝７６（％）、超音波ビームＢ３３の合計寄与度が２０（％）＋３８（％）＝５８（％）、超音波ビームＢ４３の合計寄与度が９（％）＋３８（％）＝４７（％）、超音波ビームＢ５３の合計寄与度が５（％）＋９（％）＝１４（％）である。

【0064】

図５〜図７において、合計寄与度と表示色の対応は実施の形態１と同様である。すなわち、合計寄与度が０％以上２５％未満の場合は「白」、合計寄与度が２５％以上６０％未満の場合には「黄」、合計寄与度が６０％以上の場合には「赤」をそれぞれ割り当てる。

【0065】

感度低下部表示画像生成部３７は、算出した合計寄与度に基づいて、感度低下部表示画像のデータを生成する。この際、感度低下部表示画像生成部３７は、各超音波ビームによって生成される超音波画像の深度領域ごとに、合計寄与度に応じた色を割り当ててその深度領域の感度情報を表示する感度低下部表示画像のデータを生成する。

【0066】

図８は、表示装置４が表示する感度低下部表示画像の表示例を示す図である。同図に示す感度低下部表示画像２００は、超音波ビームＢｉｊに対応する部分ビーム領域ｂｉｊごとに表示態様が定められている。具体的には、感度低下部表示画像２００は、超音波ビームＢ１（Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３）に対応するビーム領域ｂ１（ｂ１１、ｂ１２、ｂ１３）、および超音波ビームＢ４（Ｂ４１、Ｂ４２、Ｂ４３）に対応するビーム領域ｂ４（ｂ４１、ｂ４２、ｂ４３）を黄色（図８ではドット）で表示する。また、感度低下部表示画像２００は、超音波ビームＢ２（Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３）に対応するビーム領域ｂ２（ｂ２１、ｂ２２、ｂ２３）を赤色（図８では斜線）で表示し、超音波ビームＢ５（Ｂ５１、Ｂ５２、Ｂ５３）に対応するビーム領域ｂ５（ｂ５１、ｂ５２、ｂ５３）を白色で表示する。感度低下部表示画像２００は、超音波ビームＢ３に対応するビーム領域ｂ３において、部分ビーム領域ごとに異なる色で表示している。具体的には、感度低下部表示画像２００は、部分ビーム領域ｂ３１を赤色（図８では斜線）で表示し、部分ビーム領域ｂ３２およびｂ３３を黄色で表示している。

【0067】

本実施の形態２における処理の概要は、実施の形態１で説明した図４のフローチャートに準じる。ただし、ステップＳ１１０において、領域特定部３６は、上述したように、各超音波ビームの深度領域ごとに合計寄与度を算出する。また、ステップＳ１１１において、領域特定部３６は、超音波ビームの深度領域ごとに感度が低下した領域を特定する。また、ステップＳ１１２において、感度低下部表示画像生成部３７は、各超音波ビームの深度領域ごとに合計寄与度に応じた色を割り当てることによって感度低下部表示画像のデータを生成する。

【0068】

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、超音波プローブが有する超音波素子の感度低下に起因した超音波画像への影響を、ユーザが直観的に把握することが可能になる。

【0069】

また、本実施の形態２によれば、超音波が到達する深度に応じて異なる寄与度を用いて感度低下部表示画像のデータを生成するため、超音波画像に影響が生じる感度低下部のみをより的確に報知することができる。

【0070】

（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、判定部３５は、ＲＦデータを用いて感度値を算出する代わりに、ＲＦデータを超音波画像のデータ生成時と同様の処理を行うことによって画像データ化した後の各画素の輝度値の平均を算出し、この平均を感度情報として用いることによって素子の感度低下の有無を判定するようにしてもよい。

【0071】

また、判定部３５における素子の感度低下の有無の判定処理は上述したものに限られない。例えば、判定部３５は、閾値より感度値が小さい素子を候補素子として、その近傍の所定数の素子の感度値の平均や和、分散、最頻値、等の統計値を算出し、その統計値に応じて定められる第２閾値より小さい場合に候補素子を感度低下素子と判定するようにしてもよい。この場合の近傍領域は、例えば超音波画像を生成する際の送信開口数に応じて定めてもよいし、深度に応じて異なる受信開口数に応じて定めてもよいし、深さごとに受信開口数と送信開口数のうち小さい方の数に応じて定めてもよい。また、近傍領域は、候補素子を中心とする所定範囲内で所定の間隔で間引いても選択してもよいし、その所定範囲内でランダムに選択してもよい。また、判定部３５は、超音波ビームを照射して音線ごとに感度低下を判定し、感度低下がある場合には、その超音波ビームの中心の素子を感度低下素子と判定してもよい。

【0072】

また、超音波診断システム１を用いて検査を行っている最中に感度低下部を表示できるようにしてもよい。例えば、検査中に入力部３８が感度低下部の表示を指示する信号の入力を受け付けると、感度低下部表示画像生成部３７は記憶部４０を参照して感度低下素子を特定し、超音波画像の表示に合わせて感度低下部表示画像のデータを生成する。超音波画像がスクロールされた場合、感度低下部表示画像生成部３７は、そのスクロールに応じて感度低下部表示画像の表示形態も変更する。制御部３９は、表示装置４に感度低下部表示画像を超音波画像と並べて表示させる。なお、制御部３９は、表示装置４に対し、感度低下部表示画像を超音波画像よりも小さく表示させてもよい。この後、入力部３８が感度低下部の表示を削除する信号の入力を受け付けた場合、制御部３９は、表示装置４に感度低下部表示画像の表示を終了させる。

【0073】

超音波観測装置が、超音波画像と感度低下部表示画像を重畳した重畳画像のデータを生成する重畳画像生成部をさらに備えてもよい。この場合には、検査中に入力部３８が感度低下部の表示指示入力を受け付けたとき、感度低下部表示画像生成部３７が上記同様に感度低下部表示画像のデータを生成した後、重畳画像生成部がこのデータを超音波画像のデータに重畳して重畳画像のデータを生成する。重畳画像は、感度低下部を色づけして表示してもよいし、感度低下部の透過度を高くして半透明にして表示してもよい。

【0074】

このようにして検査中も感度低下部を表示する機能を具備することにより、ユーザは検査中にも感度低下部を把握して、検査や診断の際に役立てることができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 超音波診断システム
２ 超音波プローブ
３ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
３１ 送信部
３２ 受信部
３３ 信号処理部
３４ 超音波画像生成部
３５ 判定部
３６ 領域特定部
３７ 感度低下部表示画像生成部
３８ 入力部
３９ 制御部
４０ 記憶部
１００、２００ 感度低下部表示画像
Ｂ１〜Ｂ５、Ｂｉｊ（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜３） 超音波ビーム
ｂ１〜ｂ５ ビーム領域
ｂｉｊ（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜３） 部分ビーム領域
Ｄ１〜Ｄ３ 深度領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】