JP7238164B2 - 超音波観測装置、超音波観測システム、超音波観測方法、超音波観測プログラム、及び超音波内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波観測装置、超音波観測システム、及び超音波観測方法に関する。

従来、医療分野において、超音波振動子が観測対象である被検体に対して超音波を送受信して得られ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が用いられている。

超音波観測装置には、超音波画像内に関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定し、プッシュパルスを送信して関心領域にせん断波を発生させ、せん断波の伝搬状況を検出するトラックパルスを受信し、関心領域内の弾性特性を高精度に計測するものがある（例えば、特許文献１参照）。この計測方法は、シアウェーブエラストグラフィと呼ばれる。また、シアウェーブエラストグラフィにおいて、超音波の減衰を低減するため、超音波振動子又は超音波振動子を覆うバルーンを被検体に接触させて超音波の送受信を行うこともある。

特開２０１５－１２６９５５号公報

しかしながら、シアウェーブエラストグラフィにおいて、被検体に対する接触圧が大きいと、被検体の組織が圧縮されるため正確な計測を行うことができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、観測対象に対する接触圧が適切な場合に計測を実行することができる超音波観測装置、超音波観測システム、及び超音波観測方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波の伝搬状況を検出する検出位置を設定する設定部と、前記超音波振動子前記検出位置との間における特徴量を算出する演算部と、前記特徴量に応じて閾値を設定する閾値設定部と、前記超音波プローブと前記観測対象との接触圧を取得する取得部と、前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定する判定部と、を備える。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離である。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離が増加するほど、前記閾値を増加させる。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の密度である。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の前記観測対象の密度が増加するほど、前記閾値を増加させる。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の減衰係数である。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の減衰係数が増加するほど、前記閾値を増加させる。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離、及び前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の密度である。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離が増加するほど、前記閾値を増加させ、前記超音波振動子と前記検出位置との間の前記観測対象の密度が増加するほど、前記閾値を増加させる。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行させる制御部を備える。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記接触圧が前記閾値以下であることを報知する報知部を備える。

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、超音波観測装置と、前記接触圧を検出する検出部と、を備える。

また、本発明の一態様に係る超音波観測方法は、設定部が、超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波の伝搬状況を検出する検出位置を設定し、演算部が、前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の特徴量を算出し、閾値設定部が、前記特徴量に応じて閾値を設定し、取得部が、前記超音波プローブと前記観測対象との接触圧を取得し、判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定し、前記判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、制御部がシアウェーブエラストグラフィを実行させる前記超音波振動子から前記観測対象にせん断波を照射させる。

本発明によれば、観測対象に対する接触圧が適切な場合に計測を実行することができる超音波観測装置、超音波観測システム、及び超音波観測方法を実現することができる。

図１は、実施の形態に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図３は、超音波画像の一例を示す図である。 図４は、計測結果の一例を示す図である。 図５は、計測結果の一例を示す図である。 図６は、接触圧が閾値を超えた場合の超音波画像の一例を示す図である。 図７は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図８は、接触圧と距離との関係を表す図である。 図９は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、接触圧と密度との関係を表す図である。 図１２は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態の変形例３に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１４は、接触圧と減衰係数との関係を表す図である。 図１５は、実施の形態の変形例３に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態の変形例４に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１７は、接触圧と距離と密度との関係を表す図である。 図１８は、実施の形態の変形例４に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して本発明に係る超音波観測装置、超音波観測システム、及び超音波観測方法の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、シアウェーブエラストグラフィによる観測が可能な超音波観測装置、超音波観測システム、及び超音波観測方法一般に適用することができる。

（実施の形態）
〔超音波観測システムの構成〕
図１は、実施の形態に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。超音波観測システム１は、超音波プローブとしての超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、表示装置４と、を備える。超音波観測システム１では、超音波内視鏡２と超音波観測装置３とをコネクタ（図示せず）を介して接続する。また、表示装置４は、超音波画像や超音波画像を分析して得た組織性状のデータなどを表示するものであり、超音波観測装置３と接続される。

超音波内視鏡２は、観測対象である被検者の体内において超音波を送信し、被検者の体内組織で反射された超音波を受信する。超音波内視鏡２の被検体に挿入される挿入部の先端には、被検体の体内を撮像する撮像部２１と、超音波を送受信する超音波振動子２２と、超音波内視鏡２と被検体との接触圧を検出する検出部２３と、が配置されている。ただし、超音波プローブは、超音波内視鏡に限られず、体外式の超音波プローブであってもよい。

撮像部２１は、撮像光学系及び撮像素子を有し、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、又は呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。なお、超音波内視鏡２は、撮像部を備えていない構成であってもよい。

超音波振動子２２は、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２２は、例えばコンベックス型であるが、ラジアル型又はリニア型であってもよい。また、超音波内視鏡２は、超音波振動子２２をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２２として複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。また、超音波内視鏡２は、超音波振動子２２の外周をバルーンで覆った状態で超音波を送受信するものであってよいが、バルーンを用いず超音波振動子２２を被検体に直接接触させた状態で超音波を送受信するものであってもよい。

検出部２３は、例えば歪みセンサである。検出部２３は、超音波内視鏡２にかかる圧力により生じる歪みの量を電気信号として出力する。

超音波観測装置３は、超音波内視鏡２との間で電気信号を送受信し、超音波内視鏡２から受信した電気信号に所定の処理を行って、超音波画像を生成する。超音波観測装置３は、送受信部３１と、フレームメモリ３２と、信号処理部３３と、画像生成部３４と、設定部３５と、閾値設定部３６と、取得部３７と、判定部３８と、報知部３９、制御部４０と、記憶部４１と、を備える。

送受信部３１は、超音波振動子２２との間で電気信号の送受信を行う。送受信部３１は、所定の波形及び送信タイミングで送信駆動波信号を超音波振動子２２へ送信し、超音波振動子２２から電気的なエコー信号を受信する。また、送受信部３１は、制御部４０が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２へ送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部４０へ送信する機能も有する。

フレームメモリ３２は、例えばリングバッファを用いて実現され、画像生成部３４により生成された１フレームの超音波画像を時系列に沿って記憶する。フレームメモリ３２は、複数のフレームの超音波画像を時系列に沿って記憶するものであってもよい。この場合、フレームメモリ３２は、容量が不足すると（所定のフレーム数の超音波画像を記憶すると）、最も古い超音波画像を最新の超音波画像で上書きすることで、最新の超音波画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。

信号処理部３３は、送受信部３１から受信した信号を用いてデジタルの受信データを生成する。信号処理部３３は、送受信部３１で受信したエコー信号に対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換等の処理を行い、デジタルの超音波画像用受信データを生成して制御部４０へ出力する。信号処理部３３は、演算及び制御機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。

画像生成部３４は、信号処理部３３が生成した受信データを含む情報を用いて超音波画像を含む各種画像のデータを生成する。画像生成部３４は、信号処理部３３で生成した受信データ及び所定の各種データを用いて、超音波画像を含む表示用画像を生成する。画像生成部３４は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

設定部３５は、超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波の伝搬状況を検出する検出位置を設定する。設定部３５は、関心領域位置設定部３５ａと関心領域サイズ設定部３５ｂとを有する。関心領域位置設定部３５ａは、関心領域（ＲＯＩ）の位置を設定し、ＲＯＩ内に検出位置が設定される。関心領域サイズ設定部３５ｂは、ＲＯＩのサイズを設定する。設定部３５は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

閾値設定部３６は、閾値を設定する。閾値設定部３６は、例えば記憶部４１に記憶されている値を閾値に設定する。また、閾値設定部３６は、観測する臓器に応じて異なる閾値を設定してもよい。閾値設定部３６は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

取得部３７は、超音波内視鏡２と被検体との接触圧を検出部２３から取得する。

判定部３８は、取得部３７が取得した接触圧が、閾値設定部３６が設定した閾値以下であるか否かを判定する。判定部３８は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

報知部３９は、判定部３８の判定結果に基づいて、接触圧が閾値以下であることを報知する。具体的には、報知部３９は、画像生成部３４が生成した超音波画像上に所定の印等を重畳することにより、接触圧が閾値以下であることを報知する。ただし、報知部３９は、音等により接触圧が閾値以下であることを報知してもよい。報知部３９は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。

制御部４０は、超音波観測システム１全体の動作を統括して制御する。制御部４０は、は、演算及び制御機能を有するＣＰＵなどの汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、もしくはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの特定の機能を実行する専用の集積回路などから構成される。制御部４０が汎用プロセッサ又はＦＰＧＡから構成される場合は、記憶部４１が記憶する各種プログラムや各種データを読み出し、超音波観測装置３の動作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を統括して制御する。制御部４０がＡＳＩＣから構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部４１が記憶する各種データなどを用いることによって各種処理を実行してもよい。本実施の形態において、制御部４０と、信号処理部３３、画像生成部３４、設定部３５、閾値設定部３６、判定部３８、及び報知部３９のうち少なくとも一部とを共通の汎用プロセッサ又は専用の集積回路などを用いて構成することも可能である。また、制御部４０は、判定部３８が、接触圧が閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行させる機能を有していてもよい。なお、シアウェーブエラストグラフィを実行させるとは、観測対象にせん断波が発生するように超音波振動子２２からプッシュパルスを送信し、発生したせん断波の伝搬状況を検出するトラックパルスを超音波振動子２２から観測対象に送受信することである。

記憶部４１は、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する。記憶部４１は、各種プログラムなどが予めインストールされたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各処理の演算パラメータやデータなどを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成される。

表示装置４は、液晶又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などから構成され、画像生成部３４によって生成された超音波画像を含む画像を表示する。

〔超音波観測装置による超音波観測方法〕
図２は、実施の形態に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。まず、図示しないマウス等の入力装置からの操作入力により、観測対象を超音波画像内に表示する（ステップＳ１）。

図３は、超音波画像の一例を示す図である。図３に示す表示装置４の画面１００に表示された超音波画像１０１の中央部に観測対象が位置するように操作入力を行う。超音波画像１０１の上部中央には、超音波振動子２２に対応する振動子領域１０２が位置する。

続いて、設定部３５は、検出位置を設定する（ステップＳ２）。具体的には、設定部３５は、入力装置からの操作入力に応じてＲＯＩを設定し、ＲＯＩ内に検出位置を設定する。図３の中央部に位置するＲＯＩ１０３の内側に観測対象が含まれるようにＲＯＩを設定し、ＲＯＩ内に検出位置を設置する。

その後、制御部４０は、特徴量Ｍを読み込む（ステップＳ３）。特徴量Ｍは、接触圧の閾値を設定するために用いられる量である。制御部４０は、記憶部４１に予め記憶された量を特徴量Ｍとして読み込んでもよいし、超音波内視鏡２が計測した量を特徴量Ｍとして送受信部３１を経由して読み込んでもよい。また、制御部４０は、ユーザが入力装置を用いて入力した量やインターネット等を経由して接続された他のサーバ装置等に記憶されている量を特徴量Ｍとして読み込んでもよい。

続いて、取得部３７は、超音波内視鏡２と被検体との接触圧Ｐを検出部２３から取得する（ステップＳ４）。

さらに、閾値設定部３６は、特徴量Ｍに応じて閾値Ｐ _ＴＨ を設定する（ステップＳ５）。

その後、判定部３８は、接触圧ＰがＰ_ＭＩＮ＜Ｐ＜Ｐ_ＭＡＸの関係を満たすか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、Ｐ_ＭＩＮは、計測可能な接触圧Ｐの下限値であり、Ｐ_ＭＡＸは、計測可能な接触圧Ｐの上限値である。接触圧ＰがＰ_ＭＩＮ＜Ｐ＜Ｐ_ＭＡＸの範囲から逸脱すると、正確な計測を行うことができないため、接触圧Ｐを適切な範囲に調整してから計測を行うことが好ましい。接触圧Ｐが小さすぎると、超音波内視鏡２と被検体とが適切に当接していない可能性があるため、正確な計測を行うことができないおそれがある。接触圧Ｐが大きすぎると、被検体の組織が圧縮されるため、正確な計測を行うことができないおそれがある。

判定部３８が、接触圧ＰがＰ_ＭＩＮ＜Ｐ＜Ｐ_ＭＡＸの関係を満たすと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、判定部３８は、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨ以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。

判定部３８が、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨ以下であると判定した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、報知部３９は、計測可能であることを報知する（ステップＳ８）。具体的には、報知部３９は、接触圧表示部１０４の色を変化させることにより計測可能であることを報知する。接触圧表示部１０４は、接触圧Ｐが高いほど接触圧バー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの順に色が変化する。図３には、接触圧バー１０４ａ及び１０４ｂの色が変化している例を示した。例えば、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨ以下である場合、接触圧バー１０４ｃは色が変化しておらず、接触圧表示部１０４全体が赤く表示されている。また、報知部３９は、計測可能であることを文字により報知するアイコン１０５により計測可能であることを報知してもよい。また、報知部３９は、ＲＯＩ１０３の色を変化させることにより計測可能であることを報知してもよい。

続いて、超音波観測装置３は、計測を実行する（ステップＳ９）。制御部４０は、例えば所定の操作入力に応じて計測を実行する。ただし、制御部４０は、判定部３８により接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨ以下であると判定された場合、直ちにシアウェーブエラストグラフィを実行させてもよい。

その後、超音波観測装置３は、表示装置４に計測結果を表示させる（ステップＳ１０）。図４、図５は、計測結果の一例を示す図である。図４には、複数回（図４では３回）の計測結果１０６と、各計測結果の平均値１０７とが表示されている。計測結果１０６及び平均値１０７は、接触圧Ｐに対応する数値である。このように、計測結果を数値で表してもよい。また、図５には、計測結果に基づいて接触圧Ｐを示すシアウェーブのカラー画像１０８が超音波画像１０１に重畳して表示されている。このように、計測結果を画像で表してもよい。

そして、制御部４０は、計測終了の入力を受け付けたか否かの判定を行い（ステップＳ１１）、制御部４０が計測終了の入力を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

ステップＳ６において、判定部３８が、接触圧ＰがＰ_ＭＩＮ＜Ｐ＜Ｐ_ＭＡＸの関係を満たさないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、報知部３９は、計測許容外であることを報知する（ステップＳ１２）。同様に、ステップＳ７において、判定部３８が、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨ以下ではないと判定した場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、報知部３９は、計測許容外であることを報知する（ステップＳ１２）。図６は、接触圧が閾値を超えた場合の超音波画像の一例を示す図である。図６に示すように、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨを超えた場合、接触圧バー１０４ａ～１０４ｃの全ての色が変化している。また、報知部３９は、計測可能であることを文字により報知するアイコン１０９により計測可能であることを報知してもよい。

ステップＳ１１において、制御部４０が計測終了の入力を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ３に戻り、処理が継続される。

以上説明したように、実施の形態によれば、接触圧Ｐが閾値Ｐ_ＴＨを超える場合には、計測を行わず、計測許容外であることが報知されるので、観測対象に対する接触圧Ｐが適切な場合に計測を実行することができる。

（変形例１）
図７は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。実施の形態の変形例１に係る超音波観測システム１Ａの超音波観測装置３Ａは、超音波振動子２２と検出位置との間における特徴量を算出する演算部４２Ａを備える。変形例１において、特徴量は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離である。

演算部４２Ａは、超音波振動子２２と検出位置との間の距離を特徴量として算出する距離算出部４２Ａａを有する。

閾値設定部３６は、特徴量に応じて閾値を設定する。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離が増加するほど、閾値を増加させる。図８は、接触圧と距離との関係を表す図である。図８に示す点は、各距離ｄにおける閾値Ｐ_ＴＨを表す。距離ｄが小さい領域ｄ_ｎを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が大きいため、閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定する。一方、距離ｄが大きい領域ｄ_ｆを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が小さいため、閾値Ｐ_ＴＨを大きく設定する。中間的な距離ｄの領域ｄ_ｍでは、閾値Ｐ_ＴＨも中間的な値に設定する。図８に示す関係に基づいて作成されたルックアップテーブルが記憶部４１に記憶されており、閾値設定部３６は、記憶部４１のルックアップテーブルから特徴量に応じた値を読み出して閾値Ｐ_ＴＨに設定する。また、閾値設定部３６は、観測する臓器に応じて異なるルックアップテーブルから閾値Ｐ_ＴＨを設定してもよい。

図９は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２の後、距離算出部４２Ａａは、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄを算出する（ステップＳ１３）。

そして、ステップＳ５において、閾値設定部３６は、記憶部４１に記憶されているルックアップテーブルに基づいて、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。

以上説明した変形例１によれば、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。観測対象に対する接触圧Ｐの影響は、超音波振動子２２に近い観測対象の浅部ほど大きくなる。そこで、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが小さい浅部が観測対象である場合に閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定し、接触圧Ｐにより正確な計測が行えないことを防止する。

（変形例２）
図１０は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。実施の形態の変形例２に係る超音波観測システム１Ｂの超音波観測装置３Ｂは、超音波振動子２２と検出位置との間における特徴量を算出する演算部４２Ｂを備える。変形例２において、特徴量は、超音波振動子２２と検出位置との間における観測対象の密度である。

演算部４２Ｂは、超音波振動子２２から取得したエコー信号を周波数解析して周波数スペクトルを算出する周波数解析部４２Ｂａと、周波数スペクトルから数密度を算出する数密度算出部４２Ｂｂと、数密度から密度を算出する密度算出部４２Ｂｃと、を有する。

周波数解析部４２Ｂａは、送受信部３１が生成した超音波振動子２２の各音線のＲＦデータ（ラインデータ）を所定の時間間隔で繰り返しサンプリングし、サンプルデータを生成する。周波数解析部４２Ｂａは、サンプルデータ群にＦＦＴ処理を施すことにより、ＲＦデータ上の多数の箇所（データ位置）における周波数スペクトルを算出する。ここでいう「周波数スペクトル」とは、サンプルデータ群にＦＦＴ処理を施すことによって得られた「ある受信深度における強度の周波数分布」を意味する。また、ここでいう「強度」とは、例えばエコー信号の電圧、エコー信号の電力、超音波エコーの音圧、超音波エコーの音響エネルギー等のパラメータ、これらパラメータの振幅や時間積分値やその組み合わせのいずれかを指す。

一般に、エコー信号の周波数スペクトルは、観測対象が生体組織である場合、超音波が走査された生体組織の性状によって異なる傾向を示す。これは、周波数スペクトルが、超音波を散乱する散乱体の大きさ、数密度、音響インピーダンス等と相関を有しているためである。ここでいう「生体組織の性状」とは、例えば悪性腫瘍（癌）、良性腫瘍、内分泌腫瘍、粘液性腫瘍、正常組織、嚢胞、脈管などのことである。

数密度算出部４２Ｂｂは、周波数解析部４２Ｂａが算出した周波数スペクトルを一次式で近似し、この一次式を特徴付ける特徴量（傾き、切片、中心周波数）を算出する。そして、数密度算出部４２Ｂｂは、算出した特徴量を数密度等が既知である複数の基準散乱体の特徴量と比較することにより、数密度を算出する。

閾値設定部３６は、特徴量に応じて閾値を設定する。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の観測対象の密度が増加するほど、閾値を増加させる。図１１は、接触圧と密度との関係を表す図である。図１１に示す点は、各密度σにおける閾値Ｐ_ＴＨを表す。密度σが小さい領域σ_Ｓを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が大きいため、閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定する。一方、密度σが大きい領域σ_Ｌを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が小さいため、閾値Ｐ_ＴＨを大きく設定する。中間的な密度σの領域σ_Ｍでは、閾値Ｐ_ＴＨも中間的な値に設定する。図１１に示す関係に基づいて作成されたルックアップテーブルが記憶部４１に記憶されており、閾値設定部３６は、記憶部４１のルックアップテーブルから特徴量に応じた値を読み出して閾値Ｐ_ＴＨに設定する。また、閾値設定部３６は、観測する臓器に応じて異なるルックアップテーブルから閾値Ｐ_ＴＨを設定してもよい。

図１２は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２の後、周波数解析部４２Ｂａは、超音波振動子２２から取得したエコー信号を周波数解析して周波数スペクトルを算出する（ステップＳ２１）。

続いて、数密度算出部４２Ｂｂは、周波数スペクトルから数密度を算出する（ステップＳ２２）。

さらに、密度算出部４２Ｂｃは、数密度から密度σを算出する（ステップＳ２３）。

そして、ステップＳ５において、閾値設定部３６は、記憶部４１に記憶されているルックアップテーブルに基づいて、超音波振動子２２と検出位置との間の密度σが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。

以上説明した実施の形態の変形例２によれば、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の密度σが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。観測対象に対する接触圧Ｐの影響は、観測対象の密度σが小さいほど大きくなる。そこで、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の密度σが小さい場合に閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定し、接触圧Ｐにより正確な計測が行えないことを防止する。

（変形例３）
図１３は、実施の形態の変形例３に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。実施の形態の変形例３に係る超音波観測システム１Ｃの超音波観測装置３Ｃは、超音波振動子２２と検出位置との間における特徴量を算出する演算部４２Ｃを備える。変形例３において、特徴量は、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数である。

演算部４２Ｃは、超音波振動子２２から取得したエコー信号に基づいて減衰係数を解析する減衰係数解析部４２Ｃａを有する。

閾値設定部３６は、特徴量に応じて閾値を設定する。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数が増加するほど、閾値を増加させる。図１４は、接触圧と減衰係数との関係を表す図である。図１４に示す点は、各減衰係数ξにおける閾値Ｐ_ＴＨを表す。減衰係数ξが小さい領域ξ_Ｓを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が大きいため、閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定する。一方、減衰係数ξが大きい領域ξ_Ｌを計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が小さいため、閾値Ｐ_ＴＨを大きく設定する。中間的な減衰係数ξの領域ξ_Ｍでは、閾値Ｐ_ＴＨも中間的な値に設定する。図１４に示す関係に基づいて作成されたルックアップテーブルが記憶部４１に記憶されており、閾値設定部３６は、記憶部４１のルックアップテーブルから特徴量に応じた値を読み出して閾値Ｐ_ＴＨに設定する。また、閾値設定部３６は、観測する臓器に応じて異なるルックアップテーブルから閾値Ｐ_ＴＨを設定してもよい。

図１５は、実施の形態の変形例４に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２の後、減衰係数解析部４２Ｃａは、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数を解析する（ステップＳ３１）。

そして、ステップＳ５において、閾値設定部３６は、記憶部４１に記憶されているルックアップテーブルに基づいて、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数ξが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。

以上説明した変形例３によれば、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数ξが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の減衰係数ξが小さい場合に閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定し、接触圧Ｐにより正確な計測が行えないことを防止する。

（変形例４）
図１６は、実施の形態の変形例４に係る超音波観測装置を含む超音波観測システムの構成を示すブロック図である。実施の形態の変形例４に係る超音波観測システム１Ｄの超音波観測装置３Ｄは、超音波振動子２２と検出位置との間における特徴量を算出する演算部４２Ｄを備える。変形例４において、特徴量は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離、及び超音波振動子２２と検出位置との間における観測対象の密度である。

演算部４２Ｄは、超音波振動子２２と検出位置との間の距離を特徴量として算出する距離算出部４２Ｄａと、超音波振動子２２から取得したエコー信号を周波数解析して周波数スペクトルを算出する周波数解析部４２Ｄｂと、周波数スペクトルから数密度を算出する数密度算出部４２ＤＤと、数密度から密度を算出する密度算出部４２Ｄｄと、を有する。

閾値設定部３６は、特徴量に応じて閾値を設定する。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離が増加するほど、閾値を増加させ、超音波振動子２２と検出位置との間の観測対象の密度が増加するほど、閾値を増加させる。図１７は、接触圧と距離と密度との関係を表す図である。図１７に示す点は、各距離ｄ、各密度σにおける閾値Ｐ_ＴＨを表す。距離ｄ及び密度σが小さい領域を計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が大きいため、閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定する。一方、距離ｄ及び密度σが大きい領域を計測する場合、接触圧Ｐが計測結果に及ぼす影響が小さいため、閾値Ｐ_ＴＨを大きく設定する。図１７に示す関係に基づいて作成されたルックアップテーブルが記憶部４１に記憶されており、閾値設定部３６は、記憶部４１のルックアップテーブルから特徴量に応じた値を読み出して閾値Ｐ_ＴＨに設定する。また、閾値設定部３６は、観測する臓器に応じて異なるルックアップテーブルから閾値Ｐ_ＴＨを設定してもよい。

図１８は、実施の形態の変形例４に係る超音波観測装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２の後、距離算出部４２Ｄａは、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄを算出する（ステップＳ４１）。

周波数解析部４２Ｄｂは、超音波振動子２２から取得したエコー信号を周波数解析して周波数スペクトルを算出する（ステップＳ４２）。

続いて、数密度算出部４２ＤＤは、周波数スペクトルから数密度を算出する（ステップＳ４３）。

さらに、密度算出部４２Ｄｄは、数密度から密度σを算出する（ステップＳ４４）。

そして、ステップＳ５において、閾値設定部３６は、記憶部４１に記憶されているルックアップテーブルに基づいて、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させ、超音波振動子２２と検出位置との間の観測対象の密度σが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。

以上説明した実施の形態の変形例４によれば、閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させ、超音波振動子２２と検出位置との間の観測対象の密度σが増加するほど、閾値Ｐ_ＴＨを増加させる。閾値設定部３６は、超音波振動子２２と検出位置との間の距離ｄが小さく、かつ密度σが小さい場合に閾値Ｐ_ＴＨを小さく設定し、接触圧Ｐにより正確な計測が行えないことを防止する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 超音波観測システム
２ 超音波内視鏡
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 撮像部
２２ 超音波振動子
２３ 検出部
３１ 送受信部
３２ フレームメモリ
３３ 信号処理部
３４ 画像生成部
３５ 設定部
３５ａ 関心領域位置設定部
３５ｂ 関心領域サイズ設定部
３６ 閾値設定部
３７ 取得部
３８ 判定部
３９ 報知部
４０ 制御部
４１ 記憶部
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 演算部
４２Ａａ、４２Ｄａ 距離算出部
４２Ｂａ、４２Ｄｂ 周波数解析部
４２Ｂｂ、４２Ｄｃ 数密度算出部
４２Ｂｃ、４２Ｄｄ 密度算出部
４２Ｃａ 減衰係数解析部
１００ 画面
１０１ 超音波画像
１０２ 振動子領域
１０３ ＲＯＩ
１０４ 接触圧表示部
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 接触圧バー
１０５、１０９ アイコン
１０６ 計測結果
１０７ 平均値
１０８ カラー画像

Claims (20)

1. 超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波を検出する検出位置を設定する設定部と、
   前記超音波振動子と前記検出位置との間における特徴量を算出する演算部と、
   前記特徴量に応じて閾値を設定する閾値設定部と、
   前記超音波プローブと前記観測対象との接触圧を取得する取得部と、
   前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
   前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行させる制御部と、
   を備える超音波観測装置。
2. 前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離である請求項１に記載の超音波観測装置。
3. 前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離が増加するほど、前記閾値を増加させる請求項２に記載の超音波観測装置。
4. 前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の密度である請求項１に記載の超音波観測装置。
5. 前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の前記観測対象の密度が増加するほど、前記閾値を増加させる請求項４に記載の超音波観測装置。
6. 前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の減衰係数である請求項１に記載の超音波観測装置。
7. 前記閾値設定部は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の減衰係数が増加するほど、前記閾値を増加させる請求項６に記載の超音波観測装置。
8. 前記特徴量は、前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離、及び前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の密度である請求項１に記載の超音波観測装置。
9. 前記閾値設定部は、
   前記超音波振動子と前記検出位置との間の距離が増加するほど、前記閾値を増加させ、
   前記超音波振動子と前記検出位置との間の前記観測対象の密度が増加するほど、前記閾値を増加させる請求項８に記載の超音波観測装置。
10. 前記制御部は、前記判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、所定の操作入力に応じてシアウェーブエラストグラフィを実行させる請求項１に記載の超音波観測装置。
11. 前記制御部は、前記判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、直ちにシアウェーブエラストグラフィを実行させる請求項１に記載の超音波観測装置。
12. 前記接触圧が前記閾値以下であることを報知する報知部を備える請求項１に記載の超音波観測装置。
13. 前記閾値設定部は、前記観測対象を有する臓器に応じて、前記閾値を設定する請求項１に記載の超音波観測装置。
14. 前記演算部は、前記超音波振動子が受信した超音波エコーを電圧に変換したエコー信号に基づいて、前記特徴量を算出する請求項１に記載の超音波観測装置。
15. 前記演算部は、
    前記エコー信号から周波数スペクトルを算出し、
    前記周波数スペクトルに基づいて、前記特徴量を算出する請求項１４に記載の超音波観測装置。
16. 前記判定部は、前記接触圧が第２の閾値以上であるか否かを判定する請求項１に記載の超音波観測装置。
17. 請求項１に記載の超音波観測装置と、
    前記接触圧を検出する検出部と、
    を備える超音波観測システム。
18. 設定部が、超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波を検出する検出位置を設定し、
    演算部が、前記超音波振動子と前記検出位置との間における前記観測対象の特徴量を算出し、
    閾値設定部が、前記特徴量に応じて閾値を設定し、
    取得部が、前記超音波プローブと前記観測対象との接触圧を取得し、
    判定部が、前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定し、
    制御部が、前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行する超音波観測方法。
19. 超音波プローブが有する超音波振動子から超音波を観測対象に照射することにより発生したせん断波を検出する検出位置を設定し、
    前記超音波振動子と前記検出位置との間における特徴量を算出し、
    前記特徴量に応じて閾値を設定し、
    前記超音波プローブと前記観測対象との接触圧を取得し、
    前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定し、
    前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行する処理を超音波観測装置に実行させる超音波観測プログラム。
20. 超音波内視鏡と超音波観測装置とを備える超音波内視鏡システムであって、
    前記超音波内視鏡は、
    被検体に挿入される挿入部と、
    前記挿入部の先端に設けられており、超音波を送受信する超音波振動子と、
    前記挿入部の先端に設けられており、前記超音波内視鏡と前記被検体との接触圧を検出する検出部と、を有し、
    前記超音波観測装置は、
    前記超音波振動子が前記被検体の観測対象に照射する超音波により発生するせん断波を検出する検出位置を設定する設定部と、
    前記超音波振動子と前記検出位置との間における特徴量を算出する演算部と、
    前記特徴量に応じて閾値を設定する閾値設定部と、
    前記検出部から前記接触圧を取得する取得部と、
    前記接触圧が前記閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
    前記接触圧が前記閾値以下であると判定した場合、シアウェーブエラストグラフィを実行させる制御部と、を有する超音波内視鏡システム。

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