特開 2024-135893 超音波診断装置および超音波診断プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135893

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】超音波診断装置および超音波診断プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046794

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】掛江 明弘

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB06

4C601EE04

4C601EE05

4C601HH05

4C601HH13

4C601JB34

4C601JB35

4C601JB48

(57)【要約】

【課題】広視野かつ高画質の超音波画像を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、深さ算出部と、電圧算出部と、制御部とを含む。深さ算出部は、超音波画像に基づいて、走査線ごとの視野深度を算出する。電圧算出部は、前記視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出する。制御部は、前記補正送信電圧に基づいて超音波ビームを送信するように制御する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波画像に基づいて、走査線ごとの視野深度を算出する深さ算出部と、
前記視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出する電圧算出部と、
前記補正送信電圧に基づいて超音波ビームを送信するように制御する制御部と、
を具備する、超音波診断装置。

【請求項2】

前記走査線ごとに、前記補正送信電圧に応じた新たなパルス繰り返し周波数を設定する設定部をさらに具備する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記設定部は、前記超音波画像を取得した際の送信電圧に対する前記補正送信電圧の比率の平方根と前記超音波画像を取得した際のパルス繰り返し周波数とを乗算した値と、予め設定された最大のパルス繰り返し周波数とのうちのどちらか小さい方を、前記新たなパルス繰り返し周波数として設定する、請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記電圧算出部は、前記視野深度と基準値との差分を算出し、当該差分が閾値以下でありかつ被検体に送信される音響パワーの上限値を超えないように、前記補正送信電圧を算出する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記深さ算出部は、超音波画像に対して設定される単位領域における画像の信号対雑音比が第１閾値以下であり、かつ生体組織が描出される単位領域の中で最大深度を、前記単位領域に含まれる走査線の前記視野深度として算出する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

超音波画像に対して設定される単位領域内の画素値の平均値および分散値を計算し、前記平均値から前記信号対雑音比を算出する計算部をさらに具備し、
前記深さ算出部は、前記信号対雑音比が第２閾値以上でありかつ前記分散値が所定の値域に属する場合、前記単位領域に前記生体組織が描出されると判定する、請求項５に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記深さ算出部は、超音波画像に対して設定される単位領域における画像の信号対雑音比と当該単位領域に対応する深度とで表される２次元プロットのグラフに対して外挿された近似直線または近似曲線と前記信号対雑音比の第１閾値との交点を前記視野深度として算出する、請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

コンピュータに、
超音波画像に基づいて、走査線ごとの視野深度を算出する深さ算出機能と、
前記視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出する電圧算出機能と、
前記補正送信電圧に基づいて超音波ビームを送信するように制御する制御機能と、
を実現させるための超音波診断プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置および超音波診断プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

超音波画像の視野幅を向上させるために、視野端部側の走査線角度を広げ、広視野角で超音波画像を取得するスキャン方法がある。当該スキャン方法によれば視野幅が広くなるが、視野端部側に位置する超音波ビームの生体に対する入射角が大きくなるため、エレメントファクタの制約から感度が低下するというトレードオフがある。
そのため、走査線ごとに送信駆動電圧の振幅を制御可能な超音波診断装置においては、走査線ごとに超音波ビームの振り角度（入射角）に応じて送信振幅を設定することで、感度を向上させるという手法がある。しかし、エコー信号の大きさは、超音波ビームの振り角度だけではなく、超音波プローブと体表との当接具合、生体内の減衰などに応じてばらつきが生じるため、送信振幅の設定を一意に決めることが難しいという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－８３９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、広視野かつ高画質の超音波画像を提供することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態に係る超音波診断装置は、深さ算出部と、電圧算出部と、制御部とを含む。深さ算出部は、超音波画像に基づいて、走査線ごとの視野深度を算出する。電圧算出部は、前記視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出する。制御部は、前記補正送信電圧に基づいて超音波ビームを送信するように制御する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図3】図３は、本実施形態に係る単位領域の設定例を示す図である。

【図4】図４は、走査線の視野深度と信号対雑音比（ＳＮＲ）との対応関係の第１例を示すグラフである。

【図5】図５は、走査線の視野深度とＳＮＲとの対応関係の第２例を示すグラフである。

【図6】図６は、本実施形態に係る超音波診断装置で得られる超音波画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る超音波診断装置および超音波診断プログラムについて説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
なお、以下に説明する本実施形態に係る処理は、視野端部側の走査線角度を広げ、広視野角で超音波画像を取得するスキャン方法を実行する場合に適用することを想定するが、これに限らない。例えば、ニリアスキャンによる端部の走査線といった、撮像視野において感度が劣化する領域が存在するスキャン方法にも、本実施形態に係る処理を同様に適用できる。

【0008】

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図である。図１の超音波診断装置１は、装置本体１００と、超音波プローブ１０１とを有している。装置本体１００は、入力装置１０２および出力装置１０３と接続されている。また、装置本体１００は、ネットワークＮＷを介して外部装置１０４と接続されている。外部装置１０４は、例えば、ＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を搭載したサーバおよびポスト処理を実行可能なワークステーションなどである。

【0009】

超音波プローブ１０１は、例えば、装置本体１００からの制御に従い、被検体である生体Ｐ内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。超音波プローブ１０１は、例えば、音響レンズ、一つ以上の整合層、複数の振動子（圧電素子）、およびバッキング材等を有する。音響レンズは、例えばシリコンゴムで形成され、超音波ビームを収束させる。一つ以上の整合層は、複数の振動子と生体との間のインピーダンスマッチングを行う。バッキング材は、複数の振動子から放射方向に対して後方への超音波の伝搬を防止する。超音波プローブ１０１は、例えば、複数の振動子が所定の方向に沿って配列された一次元アレイリニアプローブである。超音波プローブ１０１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。超音波プローブ１０１には、オフセット処理、および超音波画像をフリーズさせる操作（フリーズ操作）等の際に押下されるボタンが配置されてもよい。

【0010】

複数の振動子は、装置本体１００が有する後述の超音波送信回路１１０から供給される駆動信号に基づいて超音波を発生する。これにより、超音波プローブ１０１から生体Ｐへ超音波が送信される。超音波プローブ１０１から生体Ｐへ超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Ｐの体組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として複数の圧電振動子にて受信される。受信されるエコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流または心臓壁等の表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ１０１は、生体Ｐからのエコー信号を受信して電気信号に変換する。

【0011】

図１には、一つの超音波プローブ１０１と装置本体１００との接続関係を例示している。しかしながら、装置本体１００には、複数の超音波プローブを接続することが可能である。接続された複数の超音波プローブのうちいずれを超音波スキャンに使用するかは、例えば、後述するタッチパネル上のソフトウェアボタンによって任意に選択することができる。

【0012】

装置本体１００は、超音波プローブ１０１により受信されたエコー信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１００は、超音波送信回路１１０と、超音波受信回路１２０と、内部記憶回路１３０と、画像メモリ１４０と、入力インタフェース１５０と、出力インタフェース１６０と、通信インタフェース１７０と、処理回路１８０とを有する。

【0013】

超音波送信回路１１０は、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路１１０は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、およびパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返して発生する。遅延回路は、超音波プローブから発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な複数の圧電振動子毎の遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に設けられる複数の超音波振動子へ駆動信号（駆動パルス）を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、複数の圧電振動子の表面からの送信方向が任意に調整可能となる。

【0014】

また、超音波送信回路１１０は、駆動信号によって、超音波の出力強度を任意に変更することができる。超音波診断装置では、出力強度を大きくすることにより、生体Ｐ内での超音波の減衰の影響を小さくすることができる。超音波診断装置は、超音波の減衰の影響を小さくすることによって、受信時において、信号対雑音比（ＳＮＲ）の大きいエコー信号を取得することができる。

【0015】

一般的に、超音波が生体Ｐ内を伝播すると、出力強度に相当する超音波の振動の強さ（これは、音響パワーとも称する）が減衰する。音響パワーの減衰は、吸収、散乱および反射などによって起こる。また、音響パワーの減少の度合いは、超音波の周波数および超音波の放射方向の距離に依存する。例えば、超音波の周波数を大きくすることにより、減衰の度合いは大きくなる。また、超音波の放射方向の距離が長くなるほど、減衰の度合いは大きくなる。

【0016】

超音波受信回路１２０は、超音波プローブ１０１が受信したエコー信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路１２０は、超音波プローブ１０１によって取得された超音波のエコー信号に対する受信信号を生成する。具体的には、超音波受信回路１２０は、例えば、プリアンプ、Ａ／Ｄ変換器、復調器、およびビームフォーマ（加算器）等により実現される。プリアンプは、超音波プローブ１０１が受信したエコー信号をチャネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をディジタル信号に変換する。復調器は、ディジタル信号を復調する。ビームフォーマは、例えば、復調されたディジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えて、遅延時間が与えられた複数のディジタル信号を加算する。ビームフォーマの加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。尚、受信信号は、ＩＱ信号と呼ばれてもよい。また、超音波受信回路１２０は、受信信号（ＩＱ信号）を、後述する内部記憶回路１３０に記憶させてもよいし、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４へ出力してもよい。

【0017】

内部記憶回路１３０は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。内部記憶回路１３０は、超音波送受信を実現するためのプログラムおよび各種データ等を記憶している。プログラムおよび各種データは、例えば、内部記憶回路１３０に予め記憶されていてもよい。また、プログラムおよび各種データは、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて内部記憶回路１３０にインストールされてもよい。また、内部記憶回路１３０は、入力インタフェース１５０を介して入力される操作に従い、処理回路１８０で生成されるＢモード画像データ、造影画像データ、および血流映像に関する画像データ等を記憶する。内部記憶回路１３０は、記憶している画像データを、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４等に転送することも可能である。尚、内部記憶回路１３０は、超音波受信回路１２０で生成した受信信号（ＩＱ信号）を記憶してもよいし、通信インタフェース１７０を介して外部装置１０４等に転送してもよい。

【0018】

なお、内部記憶回路１３０は、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、およびフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。内部記憶回路１３０は、記憶しているデータを可搬性記憶媒体へ書き込み、可搬性記憶媒体を介してデータを外部装置１０４に記憶させることも可能である。

【0019】

画像メモリ１４０は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。画像メモリ１４０は、入力インタフェース１５０を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ１４０に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。

【0020】

上記の内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、必ずしもそれぞれが独立した記憶装置により実現されなくてもよい。内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、単一の記憶装置により実現されてもよい。また、内部記憶回路１３０および画像メモリ１４０は、それぞれ複数の記憶装置により実現されてもよい。

【0021】

入力インタフェース１５０は、入力装置１０２を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力装置１０２は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、およびタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ：Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）である。入力インタフェース１５０は、例えばバスを介して処理回路１８０に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１８０へ出力する。なお、入力インタフェース１５０は、マウスおよびキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１８０へ出力する回路も入力インタフェースの例に含まれる。

【0022】

出力インタフェース１６０は、例えば処理回路１８０からの電気信号を出力装置１０３へ出力するためのインタフェースである。出力装置１０３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の任意のディスプレイである。出力装置１０３は、入力装置１０２を兼ねたタッチパネル式のディスプレイでもよい。出力装置１０３は、ディスプレイの他に、音声を出力するスピーカーを更に含んでもよい。出力インタフェース１６０は、例えばバスを介して処理回路１８０に接続され、処理回路１８０からの電気信号を出力装置１０３に出力する。

【0023】

通信インタフェース１７０は、例えばネットワークＮＷを介して外部装置１０４と接続され、外部装置１０４との間でデータ通信を行う。

【0024】

処理回路１８０は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１８０は、内部記憶回路１３０に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１８０は、例えば、Ｂモード処理機能１８１と、ドプラ処理機能１８２と、画像生成機能１８３と、計算機能１８４と、深さ算出機能１８５と、電圧算出機能１８６と、設定機能１８７と、表示制御機能１８８と、システム制御機能１８９とを有する。

【0025】

Ｂモード処理機能１８１は、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成する機能である。Ｂモード処理機能１８１において処理回路１８０は、例えば、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、および対数圧縮処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線（ラスタ）上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0026】

ドプラ処理機能１８２は、超音波受信回路１２０から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域に設定される関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラ情報）を生成する機能である。生成されたドプラ情報は、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータ（ドプラデータとも称する）として不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0027】

具体的には、処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、例えば移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値などを複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した運動情報を示すドプラデータを生成する。移動体は、例えば、血流や、心壁などの組織、造影剤である。本実施形態に係る処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、血流の運動情報（血流情報）として、血流の平均速度、血流速度の分散値、血流信号のパワー値などを、複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した血流情報を示すドプラデータを生成する。

【0028】

さらに、処理回路１８０は、ドプラ処理機能１８２により、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）法とも呼ばれるカラードプラ法を実行することができる。ＣＦＭ法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行われる。そして、ＣＦＭ法では、例えば、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタを掛けることで、静止している組織、又は動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制して、血流に由来する信号を抽出する。そして、ＣＦＭ法では、抽出した血流信号を用いて、血流の速度、血流の分散、血流のパワーなどの血流情報を推定する。後述する画像生成機能１８３では、推定した血流情報の分布を、例えば、２次元でカラー表示した超音波画像データ（カラードプラ画像データ）として生成する。以降では、カラードプラ法を用いた超音波診断装置のモードを血流映像モードと称する。なお、カラー表示とは、血流情報の分布を所定のカラーコードに対応させて表示させるものであり、グレースケールもカラー表示に含まれるものとする。

【0029】

血流映像モードには、所望する臨床情報によって様々な種類がある。一般的には、血流の方向や血流の平均速度が可視化可能な速度表示用血流映像モードや、血流信号のパワーを可視化可能なパワー表示用血流映像モードがある。

【0030】

速度表示用血流映像モードは、血流の方向や血流の平均速度によってドプラシフト周波数に対応した色を表示するモードである。例えば、速度表示用血流映像モードは、流れの方向として、向かってくる流れを赤系色、遠ざかる流れを青系色で表し、それぞれの速度の違いを色相の違いで表す。速度表示用血流映像モードは、カラードプラモードや、カラードプライメージング（Ｃｏｌｏｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＣＤＩ）モードと呼ばれることもある。

【0031】

パワー表示用血流映像モードは、例えば、血流信号のパワーを赤系色の色相、色の明るさ（明度）または彩度の変化で表すモードである。パワー表示用血流映像モードは、パワードプラ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ：ＰＤ）モードと呼ばれることもある。パワー表示用血流映像モードは、速度表示用血流映像モードと比べて高感度に血流を描出できることから、高感度血流映像モードと呼ばれてもよい。

【0032】

画像生成機能１８３は、Ｂモード処理機能１８１により生成されたデータに基づいて、Ｂモード画像データを生成する機能である。例えば、画像生成機能１８３において処理回路１８０は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の画像データ（表示用画像データ）を生成する。具体的には、処理回路１８０は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換、例えば、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じた座標変換を実行することで、ピクセルから構成される２次元Ｂモード画像データ（超音波画像データとも称する）を生成する。換言すると、処理回路１８０は、画像生成機能１８３により、超音波の送受信によって、連続する複数のフレームにそれぞれ対応する複数の超音波画像（医用画像）を生成する。

【0033】

また、画像生成機能１８３は、ドプラ処理機能１８２により生成されたデータに基づいて、ドプラ画像データを生成する機能も有する。例えば、画像生成機能１８３は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、血流情報が映像化されたドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、平均速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又はこれらを組み合わせた画像データである。処理回路１８０は、ドプラ画像データとして、血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データ、および一つの血流情報がグレースケールで波形状に表示されるドプラ画像データを生成する。カラードプラ画像データは、前述の血流映像モードの実行時に生成される。

【0034】

計算機能１８４は、超音波画像に対して設定される単位領域内の画素値の平均値および分散値を計算し、平均値からＳＮＲを算出する。
深さ算出機能１８５は、超音波画像に基づいて、走査線ごとの視野深度を算出する。
電圧算出機能１８６は、視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出する。
設定機能１８７は、走査線ごとに、補正送信電圧に応じた新たなパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）を設定する。

【0035】

表示制御機能１８８は、画像生成機能１８３により生成された各種超音波画像データに基づく画像を出力装置１０３としてのディスプレイに表示させる機能である。具体的には、例えば、表示制御機能１８８により処理回路１８０は、画像生成機能１８３により生成されたＢモード画像データ、ドプラ画像データ、又はこれらの両方を含む画像データに基づく画像のディスプレイにおける表示を制御する。

【0036】

より具体的には、表示制御機能１８８により処理回路１８０は、例えば、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像データを生成する。また、処理回路１８０は、表示用画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、及びγカーブ補正、並びにＲＧＢ変換等の各種処理を実行してもよい。また、処理回路１８０は、表示用画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等の付帯情報を付加してもよい。また、処理回路１８０は、操作者が入力装置により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を生成し、ＧＵＩをディスプレイに表示させてもよい。
システム制御機能１８９は、超音波診断装置１全体の動作を統括して制御する機能である。例えば、システム制御機能１８９は、補正送信電圧と新たなＰＲＦとに基づいて超音波ビームを送信するように超音波送信回路１１０などを制御する。

【0037】

次に、本実施形態に係る超音波診断装置の動作例、つまり送信電圧の補正処理について図２のフローチャートを参照して説明する。なお、既に超音波画像の取得処理を実行中において本実施形態に係る補正処理を実行する場合には、元となる超音波画像を取得するステップＳＡ１～ステップＳＡ３の処理が省略されてもよい。

【0038】

ステップＳＡ１では、超音波送信回路１１０が、被検体である生体Ｐに対して超音波ビームを送信する。
ステップＳＡ２では、超音波受信回路１２０が、生体Ｐからのエコー信号を受信する。
ステップＳＡ３では、Ｂモード処理機能１８１により処理回路１８０が、エコー信号に対して例えば上述した信号処理を実行し、超音波画像を生成する。

【0039】

ステップＳＡ４では、計算機能１８４により処理回路１８０が、超音波画像に対して深さ方向にｍ個のサンプルおよび走査方向にｎ本の走査線（ｎラスタ）で規定される単位領域を設定する。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。計算機能１８４により処理回路１８０は、単位領域ごとに、当該単位領域に含まれるサンプルに対応する画素について、ＬＰＦ（Low Pass Filter）などの平均化処理により平均値を計算し、さらに、当該単位領域に含まれる画素について分散値を計算する。
計算機能１８４により処理回路１８０は、平均値および分散値に基づき、生体組織が描出されている単位領域を特定する。具体的に、計算機能１８４により処理回路１８０は、ステップＳＡ３で算出した平均値とノイズ成分（例えばホワイトノイズ）の平均値との差分をＳＮＲ（感度ともいう）として算出する。また、各生体組織（軟組織、構造物など）に応じて分散値の値域を定めておくことで、ＳＮＲが閾値以上でありかつ分散値が所定の値域に属する単位領域には、生体組織が描出されると判定できる。

【0040】

ステップＳＡ５では、深さ算出機能１８５により処理回路１８０が、生体組織が描出されると判定された単位領域に基づいて、走査線ごとの視野深度（ペネトレーション）を算出する。例えば、深さ算出機能１８５により処理回路１８０が、単位領域における画像のＳＮＲが閾値以下であり、かつ生体組織が描出される単位領域の中で最大深度を、当該単位領域に含まれる走査線の視野深度として算出すればよい。なお、深さ算出機能１８５により処理回路１８０が、超音波ビームのフォーカス以遠でのＳＮＲの分布を直線または曲線により近似し、所定のＳＮＲ以下となる深さを算出してもよい。走査線の視野深度の算出の具体例については、図３から図５を参照して後述する。

【0041】

ステップＳＡ６では、深さ算出機能１８５により処理回路１８０が、予め設定された目標の視野深度または各走査線の視野深度の平均値または最大値を基準値として、各走査線の最大深さと当該基準値との差分を算出する。
ステップＳＡ７では、電圧算出機能１８６により処理回路１８０が、ステップＳＡ６で算出された差分と、受信中心周波数、減衰係数および補正係数といった超音波ビームに関する各種パラメータとに基づいて、当該差分が閾値以下でありかつ音響パワーの規制値（上限値）を超えないように算出した送信電圧である補正送信電圧を算出する。音響パワーの規制値とは、例えば、生体組織の超音波吸収によって生じる熱エネルギーの上限である。なお、電圧算出機能１８６により処理回路１８０が、受信中心周波数および補正係数を一定値ではなく、走査線ごとに受信中心周波数および補正係数を適応的に変化させて、補正送信電圧を算出してもよい。また、送信電圧に係る送信振幅の平均値が、ステップＳＡ１における超音波ビームの送信時と変わらないように、補正送信電圧を算出してもよい。

【0042】

ステップＳＡ８では、設定機能１８７により処理回路１８０が、補正送信電圧に応じた新たなＰＲＦを設定する。具体的には、例えば、ステップＳＡ１で超音波画像を取得した際の変更前の送信電圧に対する補正送信電圧との比率に応じて、元の各走査線の繰り返し周波数を更新し、新たなＰＲＦを設定する。これは、各走査線において発熱温度が上昇しすぎないようにするためである。設定機能１８７により処理回路１８０は、例えば以下の（１）式により、各走査線の補正送信電圧に対する新たなＰＲＦを設定すればよい。
新たなＰＲＦ＝ｍｉｎ（元のＰＲＦ×√（補正送信電圧／元の送信電圧），最高ＰＲＦ）・・・（１）

【0043】

ここで、「最高ＰＲＦ」は、超音波画像の視野深度を確保するために必要な、予め設定される最大の更新レートである。そのため、上述の（１）式に示すように、変更前の送信電圧に対する補正送信電圧の比率の平方根と変更前のＰＲＦとを乗算した値と、予め設定された最高ＰＲＦとのうちのどちらか小さい方が、新たなＰＲＦとして設定されればよい。
なお、目標の視野深度が、当初の視野深度（ステップＳＡ１の超音波画像取得時に設定される視野深度）よりも浅い設定とすることが可能である場合、補正送信電圧も当初より低くすることができる。この場合、生体の発熱量も低くなるため、ＰＲＦを当初の設定よりも高く設定できる。

【0044】

ステップＳＡ９では、システム制御機能１８９により処理回路１８０が、補正送信電圧とステップＳＡ８で設定された新たなＰＲＦとに基づいて、超音波送信回路１１０および超音波プローブ１０１を制御し、走査線ごとに超音波ビームを生体Ｐに向けて送信する。

【0045】

次に、本実施形態に係る単位領域の設定例について図３を参照して説明する。
図３は、超音波画像３０に矩形状のｍ（サンプル）×ｎ（ラスタ）の単位領域３１が設定される例を示す。超音波画像３０においては、パターンが描かれている部分は、生体組織が描出されていること示し、ブランク（白抜き）部分は、生体組織が描出されていないことを示す。単位領域３１の形状は矩形に限らず、円、扇形状などどのような形状であってもよい。超音波画像３０全体に対して、順次単位領域を設定し、生体組織が描出されるか否かを判定する。深さ算出機能１８５により処理回路１８０は、ＳＮＲが閾値未満となる単位領域３１の最大深さを、当該単位領域３１に含まれる走査線の視野深度の値として決定すればよい。

【0046】

次に、走査線の視野深度とＳＮＲとの対応関係の第１例について図４のグラフを参照して説明する。
図４は、図３に示す超音波画像３０の中央部分に相当する走査線３２に関する、視野深度とＳＮＲとの対応を示す２次元プロットを結んだグラフである。横軸は、単位領域（走査線）の深さを示し、縦軸は、ＳＮＲを示す。走査線３２は、深さ方向に沿って生体組織がほぼ描出されているため、ＳＮＲと視野深度とが比例関係にある。すなわち、体内方向への深さが大きくなるにつれ、ＳＮＲの値が徐々に小さくなる。

【0047】

ここで、深さ算出機能１８５により処理回路１８０は、例えば線形回帰により近似直線４１を計算し、近似直線４１とＳＮＲの閾値ＴＨとの交点における深さを視野深度Ｐ［ｃｍ］として設定する。なお、近似直線４１のかわりに、２次以上の近似曲線であってもよいし、ＳＮＲのグラフそのものと閾値との交点を算出してもよい。

【0048】

次に、走査線の視野深度とＳＮＲとの対応関係の第２例について図５のグラフを参照して説明する。
図５は、図３に示す超音波画像３０の端部側に相当する走査線３３に関する、視野深度とＳＮＲとの対応を示す２次元プロットを結んだグラフである。走査線３３は、超音波画像３０の上側（生体Ｐの体表側）では生体組織が存在するが、超音波画像３０の下側（生体Ｐの内部側）では生体組織が描出されていない。ここでは、８［ｃｍ］以深においては、ＳＮＲの値がゼロとなる。

【0049】

ここで、深さ算出機能１８５により処理回路１８０は、グラフに対して線形回帰を実行し、近似直線５１を外挿する。深さ算出機能１８５により処理回路１８０は、近似直線とＳＮＲの閾値ＴＨとの交点における深さを視野深度Ｐ［ｃｍ］と設定できる。このように、生体組織が存在しない部分に送信される超音波ビームの走査線についても、所定の視野深度までの画像の描出を想定した補正送信電圧を算出できる。

【0050】

次に、本実施形態に係る超音波診断装置１で得られる超音波画像の一例について図６を参照して説明する。
図６上段は、従来手法により取得した超音波画像であり、図６下段は、本実施形態に係る超音波診断装置１により取得した超音波画像である。図６に示す超音波画像は、通常のＢモード画像に、ＳＮＲの値を複数段階に分けて重畳表示する。図６上段に示す従来手法による超音波画像では、走査線の位置によらず全ての走査線に対して一定の送信電圧であるため、超音波画像の端部側において送信電圧が不足し、ＳＮＲが低い画像となる。

【0051】

一方、図６下段に示す本実施形態に係る超音波診断装置１により電圧の補正処理を実行して取得した超音波画像によれば、超音波画像の端部側に位置する領域６１の走査線に関して、補正送信電圧により超音波ビームを送信しているため、当該領域６１においてＳＮＲ（感度）を高く維持でき、画像の輝度も向上させることができる。

【0052】

以上に示した本実施形態によれば、単位領域ごとに生体組織の描出の有無を判定し、走査線ごとの視野深度を算出する。視野深度が各走査線で略均一となるように補正した補正送信電圧を算出し、補正送信電圧に基づいて超音波ビームを送信する。また、補正送信電圧に応じて新たなＰＲＦを設定し、各走査線において、当該新たなＰＲＦに基づいて補正送信電圧に基づく送信振幅で超音波ビームを送信し、超音波画像を生成する。これにより、例えば広視野角を設定したスキャン方法においても、輝度が低くなりがちな端部の走査線について感度を維持できる（ＳＮＲを高くできる）ため、広視野かつ高画質の超音波画像を提供することができる。結果として、画像診断の精度の向上に寄与することができる。

【0053】

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））などの回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0054】

加えて、実施形態に係る各機能は、上述の処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに上述の手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

【0055】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0056】

１ 超音波診断装置
３０ 超音波画像
３１ 単位領域
３２，３３ 走査線
４１，５１ 近似直線
６１ 領域
１００ 装置本体
１０１ 超音波プローブ
１０２ 入力装置
１０３ 出力装置
１０４ 外部装置
１１０ 超音波送信回路
１２０ 超音波受信回路
１３０ 内部記憶回路
１４０ 画像メモリ
１５０ 入力インタフェース
１６０ 出力インタフェース
１７０ 通信インタフェース
１８０ 処理回路
１８１ Ｂモード処理機能
１８２ ドプラ処理機能
１８３ 画像生成機能
１８４ 計算機能
１８５ 深さ算出機能
１８６ 電圧算出機能
１８７ 設定機能
１８８ 表示制御機能
１８９ システム制御機能
ＮＷ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】