本發(fā)明涉及一種使用超聲波對觀測對象的組織進(jìn)行觀測的超聲波觀測裝置、超聲波觀測裝置的工作方法以及超聲波觀測裝置的工作程序。

背景技術(shù)：

作為使用超聲波對檢查體的組織進(jìn)行觀測的技術(shù)，已知一種如下的技術(shù)：對將來自檢查體的超聲波回波轉(zhuǎn)換所得到的電的回波信號進(jìn)行頻率分析，生成附加有該分析所得的頻譜的特征量來作為視覺信息的特征量圖像(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在該技術(shù)中，有時(shí)還將特征量圖像與超聲波圖像并列顯示。

關(guān)于超聲波圖像，根據(jù)觀察模式而采取不同的顯示方式。作為超聲波的觀察模式，已知以下模式：將回波信號的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來生成圖像的B模式、利用生物體組織的非線性來生成圖像的THI(Tissue Harmonic Imaging：組織諧波成像)模式、生成強(qiáng)調(diào)地顯示超聲波用的造影劑的圖像的造影模式，其中，該超聲波用的造影劑是被導(dǎo)入到觀測對象內(nèi)的微小氣泡的懸濁液(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2012/011414號

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4820494號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

另外，在進(jìn)行超聲波觀測時(shí)，一般來說，根據(jù)觀察模式來變更所發(fā)送的超聲波的振幅、頻帶。例如，在造影模式下進(jìn)行超聲波觀測的情況下，與B模式、THI模式相比發(fā)送低振幅且窄頻帶的超聲波。因此存在以下問題：在使用接收到的超聲波來計(jì)算頻譜的特征量的情況下，特征量的計(jì)算結(jié)果根據(jù)超聲波圖像的觀察模式而發(fā)生變化。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠不依賴于所發(fā)送的超聲波的特性而將與接收到的超聲波對應(yīng)的頻譜的特征量保持為固定的超聲波觀測裝置、超聲波觀測裝置的工作方法以及超聲波觀測裝置的工作程序。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題并達(dá)成目的，本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置基于由超聲波探頭獲取到的超聲波回波來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向觀測對象發(fā)送超聲波并接收由該觀測對象反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波觀測裝置的特征在于，具備：發(fā)送和接收部，其用于生成電的發(fā)送驅(qū)動波并向所述超聲波探頭輸出，另一方面用于從所述超聲波探頭接收電的回波信號，其中，該電的發(fā)送驅(qū)動波用于生成所述超聲波探頭要發(fā)送的超聲波脈沖；頻率分析部，其通過對所述回波信號的頻率進(jìn)行分析來計(jì)算該回波信號的頻譜；頻帶設(shè)定部，其根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波來設(shè)定在計(jì)算所述頻譜的特征量時(shí)應(yīng)用的特征量計(jì)算用頻帶；強(qiáng)度校正部，其利用根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波確定的校正量對由所述頻帶設(shè)定部設(shè)定的所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)的所述頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正，由此計(jì)算校正頻譜；以及近似部，其通過在所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)對由所述強(qiáng)度校正部計(jì)算出的所述校正頻譜進(jìn)行近似來提取該校正頻譜的特征量。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，所述頻帶設(shè)定部根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波的振幅和頻帶以及連接于該超聲波觀測裝置的所述超聲波探頭所具備的所述超聲波振子的特性來設(shè)定所述特征量計(jì)算用頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，所述頻帶設(shè)定部還使用所述超聲波的接收深度的信息來設(shè)定所述特征量計(jì)算用頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，能夠設(shè)定所生成的所述發(fā)送驅(qū)動波的特性互不相同的多個(gè)觀察模式，所述頻帶設(shè)定部將所述多個(gè)觀察模式中包含的基準(zhǔn)模式下的所述發(fā)送驅(qū)動波的所述頻譜與為了獲得校正對象的電的所述回波信號而生成的所述發(fā)送驅(qū)動波的所述頻譜之間的每個(gè)頻率的差用作校正量，由此計(jì)算所述校正頻譜。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，所述多個(gè)觀察模式包含造影模式，在該造影模式下強(qiáng)調(diào)地顯示被導(dǎo)入到所述觀測對象內(nèi)的超聲波用的造影劑，所述基準(zhǔn)模式下的所述發(fā)送驅(qū)動波是與所述造影模式下的所述發(fā)送驅(qū)動波相比具有高振幅的電壓且包含寬頻帶的信號。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備強(qiáng)度校正信息存儲部，該強(qiáng)度校正信息存儲部用于存儲對所述頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正時(shí)所需要的強(qiáng)度校正信息，所述強(qiáng)度校正部使用所述強(qiáng)度校正信息來計(jì)算所述校正頻譜。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備：模式信息存儲部，其用于存儲與多個(gè)觀察模式有關(guān)的信息，該多個(gè)觀察模式是在該超聲波觀測裝置中能夠設(shè)定且所生成的所述發(fā)送驅(qū)動波的特性互不相同的模式；以及振子信息存儲部，其用于存儲包括能夠連接于該超聲波觀測裝置的所述超聲波探頭所具備的所述超聲波振子的特性在內(nèi)的信息，所述頻帶設(shè)定部使用所述模式信息存儲部和所述振子信息存儲部所存儲的信息來設(shè)定所述特征量計(jì)算用頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備衰減校正部，在所述近似部進(jìn)行所述校正頻譜的近似處理之前并且所述頻帶設(shè)定部設(shè)定了所述特征量計(jì)算用頻帶之后、或在所述近似部進(jìn)行了所述校正頻譜的近似處理之后，該衰減校正部進(jìn)行衰減校正以削減超聲波的與接收深度和頻率相應(yīng)地產(chǎn)生的衰減的影響。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備：超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部，其使用所述回波信號來生成超聲波圖像數(shù)據(jù)；特征量圖像數(shù)據(jù)生成部，其生成用于顯示與所述特征量相關(guān)聯(lián)的信息的特征量圖像數(shù)據(jù)；以及顯示控制部，其用于使與所述超聲波圖像數(shù)據(jù)和所述特征量圖像數(shù)據(jù)分別對應(yīng)的兩個(gè)圖像并列顯示于與該超聲波觀測裝置連接的顯示裝置。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的工作方法是如下的超聲波觀測裝置的工作方法，該超聲波觀測裝置基于由超聲波探頭獲取到的超聲波回波來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向觀測對象發(fā)送超聲波并接收由該觀測對象反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波觀測裝置的工作方法的特征在于，包括以下步驟：信號生成步驟，生成電的發(fā)送驅(qū)動波并向所述超聲波探頭輸出的發(fā)送和接收部從所述超聲波探頭接收電的回波信號，其中，該電的發(fā)送驅(qū)動波用于生成所述超聲波探頭要發(fā)送的超聲波脈沖；頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述回波信號的頻率進(jìn)行分析來計(jì)算該回波信號的頻譜；頻帶設(shè)定步驟，頻帶設(shè)定部根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波來設(shè)定在計(jì)算所述頻譜的特征量時(shí)應(yīng)用的特征量計(jì)算用頻帶；強(qiáng)度校正步驟，強(qiáng)度校正部利用根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波確定的校正量對所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)的所述頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正，由此計(jì)算校正頻譜；以及近似步驟，通過在所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)對所述校正頻譜進(jìn)行近似來提取該校正頻譜的特征量。

本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的工作程序是如下的超聲波觀測裝置的工作程序，該超聲波觀測裝置基于由超聲波探頭獲取到的超聲波回波來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向觀測對象發(fā)送超聲波并接收由該觀測對象反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波觀測裝置的工作程序的特征在于，使超聲波觀測裝置執(zhí)行以下步驟：信號生成步驟，生成電的發(fā)送驅(qū)動波并向所述超聲波探頭輸出的發(fā)送和接收部從所述超聲波探頭接收電的回波信號，其中，該電的發(fā)送驅(qū)動波用于生成所述超聲波探頭要發(fā)送的超聲波脈沖；頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述回波信號的頻率進(jìn)行分析來計(jì)算該回波信號的頻譜；頻帶設(shè)定步驟，頻帶設(shè)定部根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波來設(shè)定在計(jì)算所述頻譜的特征量時(shí)應(yīng)用的特征量計(jì)算用頻帶；強(qiáng)度校正步驟，強(qiáng)度校正部利用根據(jù)所述發(fā)送驅(qū)動波確定的校正量對所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)的所述頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正，由此計(jì)算校正頻譜；以及近似步驟，通過在所述特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)對所述校正頻譜進(jìn)行近似來提取該校正頻譜的特征量。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，在通過利用根據(jù)發(fā)送驅(qū)動波確定的校正量對規(guī)定的頻帶內(nèi)的頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正來計(jì)算出校正頻譜之后，通過在規(guī)定的頻帶內(nèi)對該校正頻譜進(jìn)行近似來提取該校正頻譜的特征量，因此能夠提取不依賴于發(fā)送驅(qū)動波的特征量。因而，能夠不依賴于所發(fā)送的超聲波的特性而將與接收到的超聲波對應(yīng)的頻譜的特征量保持為固定。

附圖說明

圖1是表示具備本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波診斷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。

圖2是示意性地表示超聲波振子的靈敏度的頻率特性的圖。

圖3是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的發(fā)送處理部生成的發(fā)送驅(qū)動波的波形的一例的圖。

圖4是示意性地表示圖3所示的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。

圖5是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的發(fā)送處理部生成的發(fā)送驅(qū)動波的波形的其它例的圖。

圖6是示意性地表示圖5所示的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。

圖7是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的接收處理部進(jìn)行的放大處理中的接收深度與放大率之間的關(guān)系的圖。

圖8是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的放大校正部進(jìn)行的放大校正處理中的接收深度與放大率之間的關(guān)系的圖。

圖9是示意性地表示超聲波信號的一個(gè)聲線中的數(shù)據(jù)排列的圖。

圖10是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的頻率分析部計(jì)算出的頻譜的一例的圖。

圖11是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的頻率分析部計(jì)算出的頻譜的其它例的圖。

圖12是示意性地表示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置中由強(qiáng)度校正部在特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)進(jìn)行的強(qiáng)度校正處理的圖。

圖13是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的近似部的處理的圖。

圖14是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置進(jìn)行的處理的概要的流程圖。

圖15是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的頻率分析部進(jìn)行的處理的概要的流程圖。

圖16是示意性地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的變形例所涉及的發(fā)送驅(qū)動波的波形的圖。

圖17是示意性地表示圖16所示的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。

圖18是表示在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的變形例所涉及的超聲波觀測裝置中在發(fā)送處理部生成了圖16所示的發(fā)送驅(qū)動波的情況下由頻率分析部計(jì)算出的頻譜的圖，并且是示意性地表示強(qiáng)度校正部對該頻譜進(jìn)行的強(qiáng)度校正處理的概要的圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(以下稱為“實(shí)施方式”)。

圖1是表示具備本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波診斷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。該圖所示的超聲波診斷系統(tǒng)1具備：超聲波內(nèi)窺鏡2，其向作為觀測對象的被檢體發(fā)送超聲波，并接收由該被檢體反射的超聲波；超聲波觀測裝置3，其基于由超聲波內(nèi)窺鏡2獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像；以及顯示裝置4，其顯示由超聲波觀測裝置3生成的超聲波圖像。

在超聲波診斷系統(tǒng)1中，至少能夠設(shè)定B模式、THI模式以及造影模式中的任一模式，其中，該B模式是將回波信號的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來進(jìn)行顯示的模式，該THI模式是通過將回波信號之間相加或相減來強(qiáng)調(diào)地顯示諧波成分的模式，該造影模式是強(qiáng)調(diào)地顯示被導(dǎo)入到被檢體內(nèi)的超聲波用的造影劑的模式。其中，在THI模式下，例如能夠進(jìn)行根據(jù)分辨率、深度到達(dá)程度等而進(jìn)一步細(xì)化了的模式設(shè)定。另外，一般來說，還能夠設(shè)定上述三種模式以外的模式。在本實(shí)施方式中，為了便于說明，設(shè)為能夠設(shè)定上述三種模式。

超聲波內(nèi)窺鏡2在其前端部具有超聲波振子21，該超聲波振子21將從超聲波觀測裝置3接收到的電脈沖信號轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖(聲脈沖)并向被檢體照射，并且將由被檢體反射的超聲波回波轉(zhuǎn)換為以電壓變化表現(xiàn)的電的回波信號并輸出。超聲波振子21可以是凸起型振子、線性振子以及徑向型振子中的任一個(gè)。超聲波內(nèi)窺鏡2既可以是使超聲波振子21進(jìn)行機(jī)械式掃描的結(jié)構(gòu)，也可以是如下結(jié)構(gòu)：將多個(gè)元件陣列狀地設(shè)置成超聲波振子21，對與發(fā)送和接收有關(guān)的元件以電子方式進(jìn)行切換、或者使各元件的發(fā)送和接收延遲，由此使超聲波振子21進(jìn)行電子式掃描。

圖2是示意性地表示超聲波振子21的靈敏度的頻率特性的圖。在圖2中，將橫軸設(shè)為頻率f，將縱軸設(shè)為靈敏度S。從圖2所示的特性曲線101也顯而易見的是，超聲波振子21針對特定的頻帶、即有效頻帶W具有高靈敏度，發(fā)揮了針對超聲波信號的濾波的功能。一般來說，超聲波振子21的靈敏度的頻率特性根據(jù)機(jī)型而存在差異。因此，在超聲波觀測裝置3中，后述的存儲部37的振子信息存儲部371存儲每個(gè)種類的超聲波振子21的靈敏度特性。

超聲波內(nèi)窺鏡2通常具有攝像光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件。超聲波內(nèi)窺鏡2能夠?qū)Ρ徊迦氲阶鳛橛^測對象的被檢體的消化管(食道、胃、十二指腸、大腸)或呼吸器官(氣管、支氣管)來對消化管、呼吸器官、其周圍臟器(胰臟、膽囊、膽管、膽道、淋巴結(jié)、縱膈臟器、血管等)進(jìn)行拍攝。另外，超聲波內(nèi)窺鏡2具有引導(dǎo)在攝像時(shí)向被檢體照射的照明光的光導(dǎo)件。該光導(dǎo)件的前端部到達(dá)超聲波內(nèi)窺鏡2的向被檢體插入的插入部的前端，另一方面，該光導(dǎo)件的基端部與產(chǎn)生照明光的光源裝置連接。

超聲波觀測裝置3與超聲波內(nèi)窺鏡2電連接，該超聲波觀測裝置3具備：發(fā)送和接收部31，其基于規(guī)定的波形和發(fā)送定時(shí)來向超聲波振子21發(fā)送由高電壓脈沖構(gòu)成的發(fā)送信號(脈沖信號)，并且從超聲波振子21接收作為電接收信號的回波信號；信號處理部32，其根據(jù)從發(fā)送和接收部31接收到的回波信號來生成數(shù)字的接收數(shù)據(jù)；運(yùn)算部33，其用于對從發(fā)送和接收部31接收到的回波信號進(jìn)行規(guī)定的運(yùn)算；圖像處理部34，其用于生成各種圖像數(shù)據(jù)；輸入部35，其使用鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸面板等輸入設(shè)備(日語：ユーザインタフェース)來實(shí)現(xiàn)，接受各種信息的輸入；控制部36，其用于對超聲波診斷系統(tǒng)1整體的動作進(jìn)行綜合控制；以及存儲部37，其用于存儲超聲波觀測裝置3進(jìn)行動作所需要的各種信息。

發(fā)送和接收部31具有：發(fā)送處理部311，其生成與超聲波圖像的模式設(shè)定相應(yīng)的發(fā)送驅(qū)動波并向超聲波內(nèi)窺鏡2發(fā)送該發(fā)送驅(qū)動波；以及接收處理部312，其對從超聲波內(nèi)窺鏡2接收到的回波信號進(jìn)行STC(Sensitivity Time Control：靈敏度時(shí)間控制)校正，該STC校正為從超聲波振子21到觀測對象中的超聲波的反射位置的距離即回波信號的接收深度越大則以越高的放大率進(jìn)行放大的校正。在超聲波內(nèi)窺鏡2具有使將多個(gè)元件陣列狀地設(shè)置而成的超聲波振子21進(jìn)行電子式掃描的結(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)送和接收部31具有與多個(gè)元件對應(yīng)的光束合成用的多通道電路。

圖3是示意性地表示發(fā)送處理部311生成的發(fā)送驅(qū)動波的波形的一例的圖，是表示B模式用的發(fā)送驅(qū)動波的波形的圖。在圖3中，將橫軸設(shè)為時(shí)間t，將縱軸設(shè)為電壓V。圖3所示的發(fā)送驅(qū)動波111是具有最大電壓(振幅)V₁的矩形的脈沖信號。此外，根據(jù)超聲波振子21的種類，發(fā)送驅(qū)動波的電壓也有時(shí)在負(fù)值處上升。在本實(shí)施方式中，表示各種波形的曲線和直線由離散的點(diǎn)的集合構(gòu)成。

圖4是示意性地表示圖3所示的B模式用的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。在圖4中，將橫軸設(shè)為頻率f，將縱軸設(shè)為強(qiáng)度I。圖4所示的頻譜121具有包括超聲波振子21的有效頻帶W在內(nèi)的那樣的寬頻帶的分布。在此所說的“頻譜”意味著通過對脈沖信號實(shí)施高速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT：Fast Fourier Transform)而得到的“強(qiáng)度的頻率分布”。另外，在此所說的“強(qiáng)度”例如是指脈沖信號的電壓、電力等參數(shù)、這些參數(shù)的振幅、時(shí)間積分值、其組合中的任一個(gè)。

圖5是示意性地表示發(fā)送處理部311生成的發(fā)送驅(qū)動波的波形的其它例的圖，是表示造影模式用的發(fā)送驅(qū)動波的波形的圖。在圖5中，將橫軸設(shè)為時(shí)間t，將縱軸設(shè)為電壓V。圖5所示的發(fā)送驅(qū)動波112中的具有最大電壓(振幅)V₂的脈沖信號。該最大電壓V₂被設(shè)定為比B模式用的發(fā)送驅(qū)動波111的最大電壓V₁小(V₁>V₂)。

圖6是示意性地表示圖5所示的造影模式用的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。在圖6中，將橫軸設(shè)為頻率f，將縱軸設(shè)為強(qiáng)度I。圖6所示的頻譜122在比超聲波振子21的有效頻帶W窄的頻帶內(nèi)實(shí)質(zhì)性地具有強(qiáng)度。圖5和圖6所示的造影模式用的發(fā)送驅(qū)動波是與B模式用的發(fā)送驅(qū)動波相比具有低振幅并且包括窄頻帶的信號。

圖7是表示接收處理部312進(jìn)行的放大處理中的接收深度與放大率之間的關(guān)系的圖。圖7所示的接收深度z是基于從超聲波的接收開始時(shí)刻起的經(jīng)過時(shí)間來計(jì)算的量。如圖7所示，在接收深度z小于閾值z_th的情況下，放大率β(dB)隨著接收深度z的增加而從β₀向β_th(>β₀)線性地增加。另外，在接收深度z為閾值z_th以上的情況下，放大率β(dB)取固定值β_th。閾值z_th的值是從觀測對象接收的超聲波信號幾乎全部衰減而噪聲處于支配地位那樣的值。更一般來說，在接收深度z小于閾值z_th的情況下，放大率β隨著接收深度z的增加而單調(diào)增加即可。圖7所示的關(guān)系被預(yù)先存儲于存儲部37。

接收處理部312在對放大了的回波信號實(shí)施濾波等處理之后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并作為接收信號向信號處理部32和運(yùn)算部33輸出。

具有以上所說明的功能結(jié)構(gòu)的發(fā)送和接收部31還具有以下功能：向超聲波內(nèi)窺鏡2發(fā)送由控制部36輸出的各種控制信號，并且從超聲波內(nèi)窺鏡2接收包括識別用的ID在內(nèi)的各種信息并向控制部36發(fā)送上述各種信息。

信號處理部32對回波信號實(shí)施帶通濾波、包絡(luò)線檢波、對數(shù)轉(zhuǎn)換等公知的處理，來生成數(shù)字的超聲波圖像用接收數(shù)據(jù)，并向圖像處理部34輸出該超聲波圖像用接收數(shù)據(jù)。該超聲波圖像用接收數(shù)據(jù)是根據(jù)超聲波觀測裝置3中設(shè)定的觀測模式而生成的。信號處理部32使用CPU(Central Processing Unit：中央處理器)等通用處理器、或者ASIC(Application Specific Integrated Circuit：專用集成電路)或FPGA(Field Programmable Gate Array：現(xiàn)場可編程門陣列)等執(zhí)行特定的功能的專用的集成電路等來實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)算部33具有：放大校正部331，其對由發(fā)送和接收部31輸出的回波信號以放大率不依賴于接收深度而為固定的方式進(jìn)行放大校正；頻率分析部332，其對進(jìn)行了放大校正的回波信號實(shí)施FFT來進(jìn)行頻率分析，由此計(jì)算與超聲波信號的接收深度和接收方向相應(yīng)的多個(gè)頻譜；以及特征量計(jì)算部333，其通過對頻譜進(jìn)行規(guī)定的校正和近似來計(jì)算該頻譜的特征量。運(yùn)算部33使用CPU等通用處理器、或者ASIC或FPGA等專用的集成電路等來實(shí)現(xiàn)。

圖8是表示放大校正部331進(jìn)行的放大校正處理中的接收深度與放大率之間的關(guān)系的圖。如圖8所示，關(guān)于放大校正部331進(jìn)行的放大處理中的放大率β(dB)，在接收深度z為零時(shí)取最大值β_th-β₀，在接收深度z從零起至達(dá)到閾值z_th為止呈線性地減少，在接收深度z為閾值z_th以上時(shí)為零。此外，圖8所示的關(guān)系被預(yù)先存儲于存儲部37。放大校正部331基于圖8所示的關(guān)系對回波信號進(jìn)行放大校正，由此能夠抵消接收處理部312中的STC校正的影響，從而能夠輸出放大率β_th固定的信號。此外，放大校正部331進(jìn)行的接收深度z與放大率β之間的關(guān)系根據(jù)接收處理部312中的接收深度與放大率之間的關(guān)系不同而不同，這是不言而喻的。

說明進(jìn)行這種放大校正的理由。STC校正是如下的校正處理：使模擬信號波形的振幅在整個(gè)頻帶中均一且以相對于深度而單調(diào)增加的放大率放大，由此從模擬信號波形的振幅排除衰減的影響。因此，在生成B模式圖像、THI模式圖像或造影模式圖像的情況下，能夠獲得從這些圖像排除衰減的影響的效果。

另一方面，在如本實(shí)施方式那樣利用對超聲波的頻譜進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行分析而得到的結(jié)果的情況下，存在以下問題：即使進(jìn)行STC校正也不能準(zhǔn)確地排除伴隨超聲波的傳播而發(fā)生的衰減的影響。其原因在于，一般來說，衰減量根據(jù)頻率不同而不同(參照后述的式(1))，但STC校正的放大率僅根據(jù)距離發(fā)生變化，不具有頻率依存性。

為了解決上述的問題，考慮在生成B模式圖像等時(shí)輸出實(shí)施了STC校正的回波信號，另一方面，在生成基于頻譜的圖像時(shí)，進(jìn)行與用于生成B模式圖像等的發(fā)送不同的新的發(fā)送，輸出未實(shí)施STC校正的回波信號。可是，在該情況下存在基于回波信號生成的圖像數(shù)據(jù)的幀頻下降之類的問題。

因此，在本實(shí)施方式中，利用放大校正部331進(jìn)行放大率的校正，以維持所生成的圖像數(shù)據(jù)的幀頻，并且針對為了生成B模式圖像等而被實(shí)施了STC校正的信號排除STC校正的影響。

頻率分析部332以規(guī)定的時(shí)間間隔對由放大校正部331進(jìn)行了放大校正的各聲線的線數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣來生成采樣數(shù)據(jù)。頻率分析部332通過對采樣數(shù)據(jù)群實(shí)施FFT處理來計(jì)算線數(shù)據(jù)上的多個(gè)位置(數(shù)據(jù)位置)處的頻譜。

圖9是示意性地表示超聲波信號的一個(gè)聲線中的數(shù)據(jù)排列的圖。在該圖所示的聲線SR_k中，白色或黑色的長方形意味著一個(gè)采樣點(diǎn)處的數(shù)據(jù)。另外，在聲線SR_k中，數(shù)據(jù)的位置越靠右側(cè)，則該數(shù)據(jù)是在沿著聲線SR_k測量的情況下的從超聲波振子21起的深度越深的位置處的采樣數(shù)據(jù)(參照圖9的箭頭)。聲線SR_k以與發(fā)送和接收部31所進(jìn)行的A/D轉(zhuǎn)換中的采樣頻率(例如50MHz)對應(yīng)的時(shí)間間隔被離散化。在圖9中示出了將編號k的聲線SR_k的第8個(gè)數(shù)據(jù)位置設(shè)定為接收深度z的方向上的初始值Z^(k)₀的情況，但初始值的位置能夠任意地設(shè)定。關(guān)于頻率分析部332的計(jì)算結(jié)果，能夠以復(fù)數(shù)形式獲得并保存于存儲部37。

圖9所示的數(shù)據(jù)群F_j(j＝1、2、……、K)是成為FFT處理的對象的采樣數(shù)據(jù)群。一般來說，為了進(jìn)行FFT處理，采樣數(shù)據(jù)群需要具有2的乘方的數(shù)據(jù)數(shù)。在該意義上，采樣數(shù)據(jù)群F_j(j＝1、2、……、K-1)的數(shù)據(jù)數(shù)為16(＝2⁴)，是正常的數(shù)據(jù)群，另一方面，采樣數(shù)據(jù)群F_K的數(shù)據(jù)數(shù)為12，因此是異常的數(shù)據(jù)群。在對異常的數(shù)據(jù)群進(jìn)行FFT處理時(shí)，進(jìn)行通過對不足的部分插入零數(shù)據(jù)來生成正常的采樣數(shù)據(jù)群的處理。關(guān)于這一點(diǎn)，在說明頻率分析部332的處理時(shí)詳細(xì)地記述(參照圖15)。

圖10是表示由頻率分析部332計(jì)算出的頻譜的一例的圖，是示意性地表示接收處理部312針對圖4所示的B模式用的發(fā)送驅(qū)動波生成的回波信號的波形的圖。圖11是表示由頻率分析部332計(jì)算出的頻譜的其它例的圖，是示意性地表示接收處理部312針對圖6所示的造影模式用的發(fā)送驅(qū)動波接收到的回波信號的波形的圖。頻率分析部332計(jì)算出的頻譜是通過對采樣數(shù)據(jù)群實(shí)施FFT處理而得到的“某個(gè)接收深度z處的強(qiáng)度I的頻率分布”。另外，在此所說的“強(qiáng)度”例如是指回波信號的電壓、回波信號的電力、超聲波回波的聲壓、超聲波回波的聲能等參數(shù)、這些參數(shù)的振幅、時(shí)間積分值、其組合中的任一個(gè)。

在圖10和圖11中，將橫軸設(shè)為頻率f，將縱軸設(shè)為對強(qiáng)度I₀除以基準(zhǔn)強(qiáng)度I_c(常數(shù))得到的量的常用對數(shù)(用分貝表示)I＝10log₁₀(I₀/I_c)。此外，設(shè)為在圖10和圖11中分別示出的頻譜131和頻譜132是彼此相同的接收深度z處的頻率分布。

一般來說，在觀測對象是生物體組織的情況下，回波信號的頻譜根據(jù)超聲波所掃描的生物體組織的性狀不同而表示出不同的傾向。這是因?yàn)?，回波信號的頻譜與使超聲波散射的散射體的大小、數(shù)密度、聲音阻抗等具有相關(guān)性。在此所說的“生物體組織的性狀”例如是指惡性腫瘤(癌)、良性腫瘤、內(nèi)分泌腫瘤、粘液性腫瘤、正常組織、囊腫、血管等。

特征量計(jì)算部333具有：頻帶設(shè)定部334，其設(shè)定用于計(jì)算特征量的頻帶；強(qiáng)度校正部335，其針對由頻帶設(shè)定部334設(shè)定的頻帶校正頻譜的強(qiáng)度；近似部336，其通過對進(jìn)行了強(qiáng)度校正的頻譜(校正頻譜)進(jìn)行回歸分析來進(jìn)行近似；以及衰減校正部337，其對進(jìn)行近似得到的校正頻譜校正依賴于超聲波的接收深度和頻率的超聲波的衰減的影響。

頻帶設(shè)定部334基于發(fā)送驅(qū)動波的振幅和有效頻帶以及超聲波振子21的靈敏度的頻率特性等來設(shè)定特征量計(jì)算用頻帶。發(fā)送驅(qū)動波的有效頻帶例如是指發(fā)送驅(qū)動波的強(qiáng)度大于規(guī)定的閾值的頻帶。特征量計(jì)算用頻帶是近似部336要進(jìn)行近似的頻帶，是S/N比良好且能夠獲得足夠的信號強(qiáng)度的頻帶。此外，頻帶設(shè)定部334也可以將基于接收到的回波信號生成的回波信號的強(qiáng)度為規(guī)定的閾值以上的區(qū)域設(shè)定為特征量計(jì)算用頻帶。

也可以是，頻帶設(shè)定部334還使用距超聲波振子21的表面的距離即接收深度的信息來設(shè)定特征量計(jì)算用頻帶。具體地說，頻帶設(shè)定部334將對如上述那樣設(shè)定的特征量計(jì)算用頻帶進(jìn)行如下校正而得到的頻帶設(shè)定為最終的特征量計(jì)算用頻帶，該校正是以接收深度越大則頻帶寬度越窄且頻帶內(nèi)的最大頻率越小的方式進(jìn)行的校正。這是因?yàn)?，超聲波具有越是高頻成分則越早衰減的特性。在還使用接收深度的信息的情況下，只要將接收深度與頻帶的校正量之間的關(guān)系預(yù)先存儲于存儲部37且頻帶設(shè)定部334參照存儲部37來進(jìn)行校正即可。

強(qiáng)度校正部335在由頻帶設(shè)定部334設(shè)定的特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)按頻率針對由頻率分析部332計(jì)算出的頻譜校正強(qiáng)度。強(qiáng)度校正部335通過參照由后述的存儲部37的強(qiáng)度校正信息存儲部373存儲的強(qiáng)度校正信息，在特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)按頻率校正頻譜的強(qiáng)度來計(jì)算校正頻譜。關(guān)于強(qiáng)度校正信息的詳細(xì)內(nèi)容，在說明強(qiáng)度校正信息存儲部373時(shí)詳細(xì)地記述。

圖12是示意性地表示強(qiáng)度校正部335在特征量計(jì)算用頻帶U內(nèi)進(jìn)行的強(qiáng)度校正處理的圖。具體地說，圖12示意性地示出在將基準(zhǔn)模式設(shè)為B模式且將校正對象設(shè)為造影模式的情況下強(qiáng)度校正部335進(jìn)行圖11所示的頻譜132的強(qiáng)度校正處理的情況。圖12所示的箭頭示意性地表示代表性的頻率下的校正。通過進(jìn)行該校正而獲得的校正頻譜133在頻帶U內(nèi)具有與圖10所示的頻譜131的形狀相同的形狀。

近似部336在由頻帶設(shè)定部334設(shè)定的特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)對強(qiáng)度校正后的校正頻譜進(jìn)行回歸分析并利用一次式進(jìn)行近似，由此提取校正頻譜的特征量。例如，在圖12所示的校正頻譜133的情況下，近似部336通過在頻帶U內(nèi)進(jìn)行回歸分析來獲得近似直線。圖13是示意性地表示該近似部336的處理的圖。圖13所示的直線L₁₀是由近似部336計(jì)算出的近似直線。在此，當(dāng)用頻率f的一次式I＝a₀f+b₀表示近似直線L₁₀時(shí)，作為與直線L₁₀對應(yīng)的特征量，近似部336提取斜率a₀、截距b₀以及頻帶U的中心頻率f_M＝(f_s+f_e)/2下的強(qiáng)度I的值即頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度(Mid-band fit)c₀＝a₀f_M+b₀來作為特征量。之后，在本實(shí)施方式中，衰減校正部337通過對特征量a₀、b₀、c₀進(jìn)行衰減校正來計(jì)算最終的特征量。因此，以下將由近似部336提取出的校正頻譜的特征量稱為“臨時(shí)特征量”。此外，近似部336也能夠通過回歸分析來利用二次以上的多項(xiàng)式對頻譜進(jìn)行近似。

三個(gè)臨時(shí)特征量中的斜率a₀與超聲波的散射體的大小具有相關(guān)性，一般認(rèn)為散射體越大則斜率具有越小的值。另外，截距b₀與散射體的大小、聲音阻抗的差、散射體的數(shù)密度(濃度)等具有相關(guān)性。具體地說，認(rèn)為散射體越大則截距b₀具有越大的值，聲音阻抗的差越大則截距b₀具有越大的值，散射體的數(shù)密度越大則截距b₀具有越大的值。另外，頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c₀是基于斜率a₀和截距b₀導(dǎo)出的間接的參數(shù)，被賦予有效頻帶內(nèi)的中心處的頻譜的強(qiáng)度。因此，認(rèn)為頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c₀除了與散射體的大小、聲音阻抗的差、散射體的數(shù)密度具有相關(guān)性以外，還與B模式圖像的亮度具有某種程度的相關(guān)性。

衰減校正部337通過對由近似部336提取出的臨時(shí)特征量(斜率a₀、截距b₀、強(qiáng)度c₀)進(jìn)行衰減校正來提取特征量。在此，對衰減校正部337進(jìn)行的校正進(jìn)行說明。一般來說，用以下的式(1)表示超聲波的衰減量A(f，z)。

A(f，z)＝2αzf …(1)

在此，α是衰減率，z是超聲波的接收深度，f是頻率。從式(1)也顯而易見的是，衰減量A(f，z)與頻率f成比例。在觀察對象是生物體的情況下，衰減率α的具體值為0.0(dB/cm/MHz)～1.0(dB/cm/MHz)，更為優(yōu)選的是0.3(dB/cm/MHz)～0.7(dB/cm/MHz)，根據(jù)生物體的部位來確定衰減率α的具體值。例如，在觀察對象是胰臟的情況下，有時(shí)確定為α＝0.6(dB/cm/MHz)。此外，在本實(shí)施方式中，也可以設(shè)為能夠通過從輸入部35進(jìn)行輸入來設(shè)定或變更衰減率α的值的結(jié)構(gòu)。

衰減校正部337通過如下述那樣對斜率a₀、截距b₀、強(qiáng)度c₀進(jìn)行衰減校正來提取特征量。

a＝a₀+2αz …(2)

b＝b₀ …(3)

c＝c₀+2αzf_M(＝af_M+b) …(4)

從式(2)、式(4)也顯而易見的是，衰減校正部337進(jìn)行超聲波的接收深度z越大則校正量越大的校正。另外，根據(jù)式(3)，與截距有關(guān)的校正是恒等轉(zhuǎn)換變換。這是因?yàn)?，截距是與頻率0(Hz)對應(yīng)的頻率成分，不受衰減的影響。

用式(5)表示具有式(2)的斜率a和式(3)的截距b的直線的式子。

I＝af+b＝(a₀+2αz)f+b₀ …(5)

圖13所示的直線L₁示意性地示出該近似直線。從式(5)和圖13也顯而易見的是，直線L₁與衰減校正前的直線L₁₀相比，斜率更大且截距相同。

作為由具有以上所說明的功能結(jié)構(gòu)的特征量計(jì)算部333計(jì)算出的特征量，也能夠應(yīng)用在多個(gè)單位區(qū)域(也稱為判別窗)內(nèi)由衰減校正部337計(jì)算出的斜率a、截距b以及頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c的統(tǒng)計(jì)量。作為這種統(tǒng)計(jì)量，能夠列舉平均、標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差以及熵等。

圖像處理部34具有：超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341，其基于回波信號生成所選擇出的顯示模式的超聲波圖像數(shù)據(jù)；以及特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342，其生成用于顯示與由特征量計(jì)算部333計(jì)算出的特征量相關(guān)聯(lián)的視覺信息的特征量圖像數(shù)據(jù)。

超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341使用從信號處理部32接收到的回波信號來生成與所設(shè)定的觀察模式相應(yīng)的超聲波圖像數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方式中，超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341生成B模式圖像數(shù)據(jù)、THI模式圖像數(shù)據(jù)以及造影模式圖像數(shù)據(jù)中的任一個(gè)。

特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342生成用于表示由特征量計(jì)算部333計(jì)算出的特征量的特征量圖像數(shù)據(jù)。具體地說，特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342通過對超聲波圖像數(shù)據(jù)中的圖像的各像素疊加與特征量相關(guān)聯(lián)的視覺信息來生成特征量圖像數(shù)據(jù)。作為與特征量相關(guān)聯(lián)的視覺信息，例如能夠列舉色相、飽和度、明度、亮度值、R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))等構(gòu)成規(guī)定的顏色系統(tǒng)的顏色空間的變量。特征量圖像既可以是二維圖像，也可以是三維圖像。

特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342例如對與圖9所示的一個(gè)振幅數(shù)據(jù)群F_j(j＝1、2、……、K)的數(shù)據(jù)量對應(yīng)的像素區(qū)域分配與基于該采樣數(shù)據(jù)群F_j計(jì)算出的頻譜的特征量對應(yīng)的視覺信息。

此外，特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342例如也可以將視覺信息與上述斜率a、截距b、頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c中的任一個(gè)對應(yīng)起來，由此生成特征量圖像數(shù)據(jù)。另外，特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342也可以將色相與從斜率a、截距b、頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c中選擇的兩個(gè)特征量中的一方對應(yīng)起來，并且將亮暗與另一方對應(yīng)起來，由此生成特征量圖像數(shù)據(jù)。

控制部36具有控制顯示裝置4的顯示的顯示控制部361。顯示控制部361對顯示裝置4進(jìn)行控制，以使與由超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341生成的超聲波圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的超聲波圖像同與由特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342生成的特征量圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的特征量圖像并列顯示。

控制部36使用具有運(yùn)算和控制功能的CPU等通用處理器、或者ASIC或FPGA等專用的集成電路等來實(shí)現(xiàn)。在利用通用處理器或FPGA實(shí)現(xiàn)控制部36的情況下，從存儲部37讀出存儲部37所存儲的各種程序、各種數(shù)據(jù)，執(zhí)行與超聲波觀測裝置3的工作方法相關(guān)聯(lián)的各種運(yùn)算處理，由此對超聲波觀測裝置3進(jìn)行綜合控制。在使用ASIC構(gòu)成控制部36的情況下，既可以單獨(dú)執(zhí)行各種處理，也可以通過使用存儲部37所存儲的各種數(shù)據(jù)等來執(zhí)行各種處理。此外，也能夠使用與信號處理部32和運(yùn)算部33共用的通用處理器或?qū)Ｓ玫募呻娐返葋順?gòu)成控制部36。

存儲部37具有：振子信息存儲部371，其用于將靈敏度頻帶等信息存儲為與超聲波觀測裝置3連接的超聲波振子21所固有的振子信息；模式信息存儲部372，其用于存儲與可設(shè)定的觀察模式有關(guān)的信息；以及強(qiáng)度校正信息存儲部373，其用于存儲每個(gè)觀察模式下的強(qiáng)度校正信息。

振子信息存儲部371用于存儲與超聲波振子21的種類相應(yīng)的靈敏度特性。例如，利用圖2所示的特性曲線101示出靈敏度特性。

模式信息存儲部372用于存儲與可設(shè)定的觀察模式相應(yīng)的參數(shù)。作為這種參數(shù)，能夠列舉與發(fā)送驅(qū)動波有關(guān)的參數(shù)。更加具體地說，模式信息存儲部372用于存儲按每個(gè)觀察模式生成的發(fā)送驅(qū)動波的振幅、頻譜的信息。

強(qiáng)度校正信息存儲部373存儲用于相對于在可設(shè)定的觀察模式中預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)模式校正其它觀察模式的強(qiáng)度的信息。例如，強(qiáng)度校正信息存儲部373將生成具有高振幅的最大電壓并且包含寬頻帶的頻譜的發(fā)送驅(qū)動波的B模式存儲為基準(zhǔn)模式，將該基準(zhǔn)模式與其它觀察模式(THI模式、造影模式等)之間的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的按頻率的差存儲為強(qiáng)度校正信息。

存儲部37除了存儲上述信息以外，例如還存儲進(jìn)行放大處理所需要的信息(圖7所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系)、進(jìn)行放大校正處理所需要的信息(圖8所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系)、進(jìn)行衰減校正處理所需要的信息(參照式(1))、進(jìn)行頻率分析處理所需要的窗函數(shù)(Hamming(漢明窗)、Hanning(漢寧窗)、Blackman(布萊克曼窗)等)的信息等。

另外，存儲部37存儲包括用于執(zhí)行超聲波觀測裝置3的工作方法的工作程序在內(nèi)的各種程序。工作程序也能夠記錄于硬盤、快閃存儲器、CD-ROM、DVD-ROM、軟盤等計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)來廣泛地流通。此外，上述的各種程序也能夠經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)下載來獲取。在此所說的通信網(wǎng)絡(luò)例如通過已有的公共線路網(wǎng)、LAN(Local Area Network：局域網(wǎng))、WAN(Wide Area Network：廣域網(wǎng))等來實(shí)現(xiàn)，不論有線、無線方式都可以。

具有以上結(jié)構(gòu)的存儲部37使用預(yù)先安裝有各種程序等的ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)和用于存儲各處理的運(yùn)算參數(shù)、數(shù)據(jù)等的RAM(Random Access Memory：隨機(jī)存取存儲器)等來實(shí)現(xiàn)。

圖14是表示超聲波觀測裝置3進(jìn)行的處理的概要的流程圖。圖14所示的流程圖示出了發(fā)送處理部311開始發(fā)送與觀察模式相應(yīng)的發(fā)送驅(qū)動波、超聲波振子21開始發(fā)送超聲波之后的處理。

首先，接收處理部312從超聲波內(nèi)窺鏡2接收作為超聲波振子21對觀測對象的測定結(jié)果的回波信號(步驟S1)。

從超聲波振子21接收到回波信號的接收處理部312對該回波信號進(jìn)行規(guī)定的接收處理(步驟S2)。具體地說，接收處理部312在對回波信號進(jìn)行放大(STC校正)之后，實(shí)施濾波、A/D轉(zhuǎn)換等處理。接收處理部312在進(jìn)行放大時(shí)，例如使用圖7所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系。

接著，超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341使用由接收處理部312實(shí)施了放大等處理的回波信號來生成超聲波圖像數(shù)據(jù)，并向顯示裝置4輸出該超聲波圖像數(shù)據(jù)(步驟S3)。此時(shí)，也可以是，顯示控制部361進(jìn)行使超聲波圖像數(shù)據(jù)顯示于顯示裝置4的控制。

放大校正部331對從發(fā)送和接收部31輸出的回波信號以放大率不依賴于接收深度而為固定的方式進(jìn)行放大校正(步驟S4)。在此，放大校正部331例如基于圖8所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系進(jìn)行放大校正。

之后，頻率分析部332通過對放大校正后的各聲線的回波信號進(jìn)行基于FFT的頻率分析來針對所有采樣數(shù)據(jù)群計(jì)算頻譜，并將該頻譜保存到存儲部37(步驟S5)。圖15是表示在步驟S5中由頻率分析部332進(jìn)行的處理的概要的流程圖。以下，參照圖15所示的流程圖來詳細(xì)地說明頻率分析處理。

首先，頻率分析部332將用于識別分析對象的聲線的計(jì)數(shù)值k設(shè)為k₀(步驟S21)。

接著，頻率分析部332對代表為了用于FFT運(yùn)算而生成的一系列數(shù)據(jù)群(采樣數(shù)據(jù)群)的數(shù)據(jù)位置(相當(dāng)于接收深度)Z^(k)的初始值Z^(k)₀進(jìn)行設(shè)定(步驟S22)。例如，在圖9中，如上述那樣示出了將聲線SR_k的第8個(gè)數(shù)據(jù)位置設(shè)定為初始值Z^(k)₀的情況。

之后，頻率分析部332獲取采樣數(shù)據(jù)群(步驟S23)，對獲取到的采樣數(shù)據(jù)群作用存儲部37所存儲的窗函數(shù)(步驟S24)。通過像這樣對采樣數(shù)據(jù)群作用窗函數(shù)，能夠避免采樣數(shù)據(jù)群在邊界處變得不連續(xù)，能夠防止產(chǎn)生偽像。

接著，頻率分析部332判定數(shù)據(jù)位置Z^(k)的采樣數(shù)據(jù)群是否為正常的數(shù)據(jù)群(步驟S25)。如參照圖9時(shí)所說明的那樣，采樣數(shù)據(jù)群需要具有2的乘方的數(shù)據(jù)數(shù)。以下，將正常的采樣數(shù)據(jù)群的數(shù)據(jù)數(shù)設(shè)為2ⁿ(n為正整數(shù))。在本實(shí)施方式中，盡可能將數(shù)據(jù)位置Z^(k)設(shè)定為數(shù)據(jù)位置Z^(k)所屬的采樣數(shù)據(jù)群的中心。具體地說，由于采樣數(shù)據(jù)群的數(shù)據(jù)數(shù)為2ⁿ，因此將數(shù)據(jù)位置Z^(k)設(shè)定為接近該采樣數(shù)據(jù)群的中心的第2ⁿ/2(＝2^n-1)個(gè)位置。在該情況下，采樣數(shù)據(jù)群正常意味著在比數(shù)據(jù)位置Z^(k)淺的淺部側(cè)存在2^n-1-1(設(shè)2^n-1-1＝N)個(gè)數(shù)據(jù)，在比數(shù)據(jù)位置Z^(k)深的深部側(cè)存在2^n-1(設(shè)2^n-1＝M)個(gè)數(shù)據(jù)。在圖9所示的情況下，采樣數(shù)據(jù)群F_j(j＝1、2、……、K-1)正常。此外，在圖9中例示了n＝4(N＝7、M＝8)的情況。

在步驟S25中的判定結(jié)果為數(shù)據(jù)位置Z^(k)的采樣數(shù)據(jù)群正常的情況下(步驟S25：“是(Yes)”)，頻率分析部332轉(zhuǎn)移到后述的步驟S27。

在步驟S25中的判定結(jié)果為數(shù)據(jù)位置Z^(k)的采樣數(shù)據(jù)群不正常的情況下(步驟S25：“否(No)”)，頻率分析部332通過對不足的部分插入零數(shù)據(jù)來生成正常的采樣數(shù)據(jù)群(步驟S26)。關(guān)于在步驟S25中被判定為不正常的采樣數(shù)據(jù)群(例如圖9的采樣數(shù)據(jù)群F_K)，在追加零數(shù)據(jù)之前作用窗函數(shù)。因此，即使在采樣數(shù)據(jù)群中插入零數(shù)據(jù)也不發(fā)生數(shù)據(jù)的不連續(xù)。在步驟S26之后，頻率分析部332轉(zhuǎn)移到后述的步驟S27。

在步驟S27中，頻率分析部332使用采樣數(shù)據(jù)群進(jìn)行FFT運(yùn)算，由此得到振幅的頻率分布、即頻譜(步驟S27)。

接著，頻率分析部332使數(shù)據(jù)位置Z^(k)以步長D變化(步驟S28)。設(shè)步長D被預(yù)先存儲于存儲部37。在圖9中例示了D＝15的情況。期望的是步長D與在超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部341生成B模式圖像數(shù)據(jù)時(shí)利用的數(shù)據(jù)步長一致，但在想要削減頻率分析部332中的運(yùn)算量的情況下，也可以設(shè)定比數(shù)據(jù)步長大的值來作為步長D。

之后，頻率分析部332判定數(shù)據(jù)位置Z^(k)是否大于聲線SR_k中的最大值Z^(k)_max(步驟S29)。在數(shù)據(jù)位置Z^(k)大于最大值Z^(k)_max的情況下(步驟S29：“是”)，頻率分析部332使計(jì)數(shù)值k增加1(步驟S30)。這意味著將處理移向旁邊的聲線。另一方面，在數(shù)據(jù)位置Z^(k)為最大值Z^(k)_max以下的情況下(步驟S29：“否”)，頻率分析部332返回到步驟S23。

在步驟S30之后，頻率分析部332判定計(jì)數(shù)值k是否大于最大值k_max(步驟S31)。在計(jì)數(shù)值k大于k_max的情況下(步驟S31：“是”)，頻率分析部332結(jié)束一系列的頻率分析處理。另一方面，在計(jì)數(shù)值k為k_max以下的情況下(步驟S31：“否”)，頻率分析部332返回到步驟S22。該最大值k_max設(shè)為用戶通過輸入部35任意地指示輸入的值或在存儲部37中預(yù)先設(shè)定的值。

通過這樣，頻率分析部332對分析對象區(qū)域內(nèi)的(k_max-k₀+1)個(gè)聲線分別進(jìn)行多次FFT運(yùn)算。作為FFT運(yùn)算的結(jié)果而得到的頻譜與接收深度、接收方向一起被保存于存儲部37。

此外，在以上的說明中，設(shè)為頻率分析部332對接收到超聲波信號的全部區(qū)域進(jìn)行頻率分析處理，但也能夠設(shè)為輸入部35能夠接受以特定的深度幅度和聲線寬度劃分的部分區(qū)域的設(shè)定輸入的結(jié)構(gòu)，且僅在所設(shè)定的部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行頻率分析處理。

繼以上所說明的步驟S5的頻率分析處理之后，頻帶設(shè)定部334設(shè)定特征量計(jì)算用頻帶(步驟S6)。通過該步驟S6，例如設(shè)定圖12所示的頻帶U。

之后，強(qiáng)度校正部335參照強(qiáng)度校正信息存儲部373所存儲的強(qiáng)度校正信息，在特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)校正頻譜的強(qiáng)度(步驟S7)。例如，在將基準(zhǔn)模式設(shè)為B模式的情況下，當(dāng)將觀察模式設(shè)定為造影模式時(shí)，強(qiáng)度校正部335如圖12所示那樣校正頻譜132的強(qiáng)度來獲得校正頻譜133。

近似部336通過在特征量計(jì)算用頻帶內(nèi)進(jìn)行回歸分析來利用一次式對進(jìn)行了強(qiáng)度校正的校正頻譜進(jìn)行近似，并提取校正頻譜的特征量、即臨時(shí)特征量(步驟S8)。在此，作為提取的臨時(shí)特征量，例如能夠列舉上述斜率a₀、截距b₀、頻帶中心對應(yīng)強(qiáng)度c₀。作為具有這些臨時(shí)特征量的直線，能夠例示圖13所示的直線L₁₀。

衰減校正部337通過對臨時(shí)特征量進(jìn)行衰減校正來提取特征量(步驟S9)。例如，衰減校正部337使用上述的式(2)～(4)來進(jìn)行衰減校正，提取斜率a、截距b、強(qiáng)度c來作為特征量。作為具有這些特征量的直線，能夠例示圖13所示的直線L₁。

特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342使用在步驟S9中提取出的特征量來生成特征量圖像數(shù)據(jù)(步驟S10)。例如，特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342通過對超聲波圖像數(shù)據(jù)中的各像素疊加與特征量相關(guān)聯(lián)的視覺信息(例如色相)來生成特征量圖像數(shù)據(jù)。特征量圖像數(shù)據(jù)生成部342將所生成的特征量圖像數(shù)據(jù)向顯示裝置4發(fā)送。

之后，顯示控制部361對顯示裝置4進(jìn)行控制，以使與在步驟S3中生成的超聲波圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的超聲波圖像同與在步驟S10中生成的特征量圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的特征量圖像并列顯示在畫面上(步驟S11)。

在步驟S11之后，超聲波觀測裝置3結(jié)束一系列處理。超聲波觀測裝置3周期性地重復(fù)執(zhí)行步驟S1～S11的處理。

根據(jù)以上所說明的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在利用根據(jù)發(fā)送驅(qū)動波確定的校正量對規(guī)定的頻帶內(nèi)的頻譜的強(qiáng)度進(jìn)行校正、由此計(jì)算校正頻譜之后，通過在規(guī)定的頻帶內(nèi)對該校正頻譜進(jìn)行近似來提取該校正頻譜的特征量，因此能夠提取不依賴于發(fā)送驅(qū)動波的特征量。因而，能夠不依賴于所發(fā)送的超聲波的特性而將與接收到的超聲波對應(yīng)的頻譜的特征量保持為固定。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在將超聲波圖像與特征量圖像并列顯示時(shí)，特征量圖像不會根據(jù)觀察模式而發(fā)生變化，因此即使醫(yī)生等用戶變更了觀察模式，也能夠在相同的條件下確認(rèn)特征量圖像。特別是，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在將觀察模式從發(fā)送驅(qū)動波的特性大不相同的B模式或THI模式切換為造影模式的情況下，特征量圖像也不會發(fā)生變化，因此用戶能夠無不適感地觀察特征量圖像。其結(jié)果是，能夠使用戶利用特征量圖像進(jìn)行的診斷變得容易，還能夠有助于提高診斷的精度。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在還使用超聲波的接收深度的信息來設(shè)定頻帶的情況下，在近似中不包含S/N比由于超聲波的衰減而劣化的頻帶，由此能夠使特征量的計(jì)算精度提高。

圖16是示意性地表示實(shí)施方式的變形例所涉及的發(fā)送驅(qū)動波的波形的圖。在圖16中，與圖3同樣地將橫軸設(shè)為時(shí)間t，將縱軸設(shè)為電壓V。圖16所示的發(fā)送驅(qū)動波113是具有最大電壓(振幅)V₃的矩形的脈沖。設(shè)為最大電壓V₃比圖3所示的B模式用的發(fā)送驅(qū)動波111的最大電壓V₁小ΔV。

圖17是示意性地表示圖16所示的發(fā)送驅(qū)動波的頻譜的圖。在圖17中，將橫軸設(shè)為頻率f，將縱軸設(shè)為強(qiáng)度I。圖17所示的頻譜123相當(dāng)于使圖4所示的頻譜121的強(qiáng)度均勻地減小ΔI所得到的波形。該強(qiáng)度差ΔI是根據(jù)發(fā)送驅(qū)動波111的最大電壓與發(fā)送驅(qū)動波113的最大電壓的差ΔV而確定的。

圖18是表示在發(fā)送處理部311生成了圖16所示的發(fā)送驅(qū)動波113的情況下由頻率分析部332計(jì)算出的頻譜，并且是示意性地表示強(qiáng)度校正部335對該頻譜進(jìn)行的強(qiáng)度校正處理的概要的圖。在圖18所示的情況下，強(qiáng)度校正部335也將B模式設(shè)為基準(zhǔn)模式來進(jìn)行強(qiáng)度校正。另外，在圖18中示出了頻帶設(shè)定部334設(shè)定了特征量計(jì)算用頻帶U’的情況。

頻譜134是基于在與圖10所示的頻譜131完全相同的條件下反射回來的回波信號生成的頻譜。校正頻譜135是對頻帶U’內(nèi)的頻譜134以同樣的校正量ΔI進(jìn)行強(qiáng)度校正后的頻譜。

從以上所說明的變形例也顯而易見的是，在本實(shí)施方式中，能夠生成具有各種波形和頻譜的發(fā)送驅(qū)動波。

至此為止說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不應(yīng)僅限定于上述一個(gè)實(shí)施方式。例如，衰減校正部337的衰減校正處理也可以在近似部336的近似處理之前且頻帶設(shè)定部334的頻帶設(shè)定處理之后進(jìn)行，或者只要是在近似部336的近似處理之后進(jìn)行即可，可以在任意的定時(shí)進(jìn)行。

另外，能夠應(yīng)用于除上述超聲波內(nèi)窺鏡以外的超聲波探頭。作為超聲波探頭，也可以應(yīng)用沒有光學(xué)系統(tǒng)的細(xì)徑的超聲波微型探頭。超聲波微型探頭通常在被插入到膽道、膽管、胰管、氣管、支氣管、尿道、尿管中來觀察其周圍臟器(胰臟、肺、前列腺、膀胱、淋巴結(jié)等)時(shí)使用。另外，作為超聲波探頭，也可以應(yīng)用從被檢體的體表照射超聲波的體外式超聲波探頭。體外式超聲波探頭通常在觀察腹部臟器(肝臟、膽囊、膀胱)、乳房(特別是乳腺)、甲狀腺時(shí)使用。

這樣，本發(fā)明在不脫離權(quán)利要求書所記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)能夠包含各種實(shí)施方式。

附圖標(biāo)記說明

1：超聲波診斷系統(tǒng)；2：超聲波內(nèi)窺鏡；3：超聲波觀測裝置；4：顯示裝置；21：超聲波振子；31：發(fā)送和接收部；32：信號處理部；33：運(yùn)算部；34：圖像處理部；35：輸入部；36：控制部；37：存儲部；101：特性曲線；111、112、113：發(fā)送驅(qū)動波；121、122、123、131、132、134：頻譜；133、135：校正頻譜；311：發(fā)送處理部；312：接收處理部；331：放大校正部；332：頻率分析部；333：特征量計(jì)算部；334：頻帶設(shè)定部；335：強(qiáng)度校正部；336：近似部；337：衰減校正部；341：超聲波圖像數(shù)據(jù)生成部；342：特征量圖像數(shù)據(jù)生成部；361：顯示控制部；371：振子信息存儲部；372：模式信息存儲部；373：強(qiáng)度校正信息存儲部。