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的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置具備：頻率分析部，其通過對超聲波信號的頻率進行分析，來計算與超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜；頻帶設定部，其使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算由頻率分析部計算出的各頻譜的特征量時使用的頻帶；特征量計算部，其基于由頻帶設定部設定的頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成部，其生成用于顯示與由特征量計算部計算出的特征量有關的信息的特征量圖像數據。
【專利說明】
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
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種使用超聲波對觀測對象的組織進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】
[0002]以往，已知如下一種技術(例如參照專利文獻I):在使用超聲波對觀測對象的組織進行觀察的超聲波觀測裝置中，計算具有與組織性狀相應的特性的超聲波信號的頻譜的特征量，基于該特征量生成用于辨別組織性狀的特征量圖像。在該技術中，通過對接收到的超聲波信號的頻率進行分析來獲取頻譜，之后計算規(guī)定的頻帶的頻譜的近似式，根據該近似式來提取特征量。
[0003]專利文獻1:國際公開第2012/011414號

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明要解決的問題
[0005]在上述的專利文獻I所記載的技術中，在計算頻譜的特征量時設定的頻帶不依賴超聲波的接收深度、觀測對象的組織而為固定。因此，未必根據超聲波的接收深度、組織來設定適當的頻帶，有可能影響辨別觀測對象的組織性狀時的精度。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地辨別觀測對象的組織性狀的超聲波觀測裝置、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。
[0007]用于解決問題的方案
[0008]為了解決上述的問題并達成目的，本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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:頻率分析部，其通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜;頻帶設定部，其使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算由所述頻率分析部計算出的各頻譜的特征量時使用的頻帶;特征量計算部，其基于由所述頻帶設定部設定的頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成部，其生成用于顯示與由所述特征量計算部計算出的特征量有關的信息的特征量圖像數據。
[0009]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，所述頻帶設定部具備:包絡線檢測部，其檢測所述頻譜的包絡線；參數提取部，其針對所述多個候選頻帶分別提取與對所述包絡線進行近似的近似直線相關聯的參數;變化量計算部，其計算所述參數提取部針對各所述候選頻帶提取出的多個參數中的、針對具有規(guī)定的關系的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個參數的變化量；以及決定部，其根據由所述變化量計算部計算出的所述變化量來決定所述頻帶。
[0010]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，所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，每設定一個所述候選頻帶都利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數，之后向所述變化量計算部輸出所述參數，在所述參數提取部已經執(zhí)行至少兩次參數提取處理的情況下，所述變化量計算部計算最新的參數與在前一次的參數提取處理中提取出的參數的差來作為所述變化量，在所述變化量計算部已經執(zhí)行至少兩次變化量計算處理的情況下，所述決定部將最新的所述變化量與在前一次的變化量計算處理中計算出的所述變化量進行比較，在該比較的結果為所述變化量的符號為O或從一方的符號變化為另一方的符號的情況下，將在所述前一次的參數提取處理中提取所述參數時的所述候選頻帶決定為所述頻帶，所述參數提取部、所述變化量計算部以及所述決定部重復執(zhí)行以上處理直到所述決定部決定所述頻帶為止。
[0011]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，所述參數提取部通過對所述包絡線進行回歸分析來計算所述直線，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數。
[0012]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，所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，針對各候選頻帶，利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數，所述變化量計算部計算針對帶寬的值相鄰的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個所述參數的差來作為所述變化量，所述決定部將所述變化量的絕對值設為兩個所述候選頻帶中的帶寬較小的一個候選頻帶的最大頻率的函數來計算近似曲線，基于使所述絕對值在該近似曲線上成為最小時的所述最大頻率來決定所述頻帶。
[0013]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，所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，針對各候選頻帶，利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數，所述變化量計算部計算針對帶寬的值相鄰的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個所述參數的差來作為所述變化量，所述決定部將所述變化量設為兩個所述候選頻帶中的帶寬較小的一個候選頻帶的最大頻率的函數來計算近似曲線，基于使值在該近似曲線上為零時的所述最大頻率來決定所述頻帶。
[0014]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，所述參數提取部計算在將所述候選頻帶的所述包絡線上的采樣點分別投影到多個投影直線時各投影直線上的頻數分布，基于使該頻數分布的統計性偏差最小的投影直線來計算所述直線的斜率，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數。
[0015]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，所述參數提取部計算在將所述候選頻帶的所述包絡線上的采樣點分別投影到多個投影直線時各投影直線上的頻數分布，基于指標來選擇在計算所述直線的斜率時使用的投影直線，基于所選擇的該投影直線來計算所述直線的斜率，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數，其中，所述指標是使用該頻數分布的最頻值和統計性偏差來定義的，所述最頻值越大則該指標取的值越大，并且所述統計性偏差越小則該指標取的值越大。
[0016]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，所述特征量計算部在通過回歸分析對所述頻帶的包絡線進行近似之后，進行用于減少在超聲波傳輸時產生的衰減的貢獻的衰減校正，由此計算所述頻譜的特征量。
[0017]在本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的工作方法中，該超聲波觀測裝置基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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:頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜;頻帶設定步驟，頻帶設定部使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算各頻譜的特征量時使用的頻帶;特征量計算步驟，特征量計算部基于所述頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成步驟，特征量圖像數據生成部基于所述特征量來生成特征量圖像數據。
[0018]本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置的工作程序的特征在于，使該超聲波觀測裝置執(zhí)行以下步驟，該超聲波觀測裝置基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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，上述步驟包括:頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜;頻帶設定步驟，頻帶設定部使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算各頻譜的特征量時使用的頻帶;特征量計算步驟，特征量計算部基于所述頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成步驟，特征量圖像數據生成部基于所述特征量來生成特征量圖像數據。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據本發(fā)明，使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數來設定計算頻譜的特征量時使用的頻帶，基于所設定的頻帶來計算各頻譜的特征量，因此在對頻譜進行近似時，能夠適應性地決定最適于分析的頻帶。因而，能夠高精度地辨別觀測對象的組織性狀。
【附圖說明】
[0021]圖1是表示具備本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波診斷系統的功能結構的框圖。
[0022]圖2是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的信號放大部進行的放大處理中的接收深度與放大率之間的關系的圖。
[0023]圖3是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的放大校正部進行的放大校正處理中的接收深度與放大率之間的關系的圖。
[0024]圖4是示意性地表示超聲波信號的一個聲線中的數據排列的圖。
[0025]圖5是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的包絡線檢測部檢測出的頻譜的包絡線的例子的圖。
[0026]圖6是示意性地表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的參數提取部執(zhí)行的參數提取處理的概要的圖。
[0027]圖7是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的決定部執(zhí)行的頻帶決定處理的概要的圖。
[0028]圖8是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的近似部執(zhí)行的近似處理的概要的圖。
[0029]圖9是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置執(zhí)行的處理的概要的流程圖。
[0030]圖10是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的頻率分析部執(zhí)行的處理的概要的流程圖。
[0031]圖11是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的頻帶設定部執(zhí)行的頻帶設定處理的概要的流程圖。
[0032]圖12是本發(fā)明的實施方式I的效果的圖。
[0033]圖13是說明現有技術的概要的圖。
[0034]圖14是表示本發(fā)明的實施方式I的變形例I所涉及的超聲波觀測裝置的頻帶設定部執(zhí)行的頻帶設定處理的概要的圖。
[0035]圖15是表示本發(fā)明的實施方式I的變形例2所涉及的超聲波觀測裝置的頻帶設定部執(zhí)行的頻帶設定處理的概要的圖。
[0036]圖16是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的超聲波觀測裝置的參數提取部執(zhí)行的參數提取處理的概要的流程圖。
[0037]圖17A是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的超聲波觀測裝置的參數提取部執(zhí)行的參數提取處理的概要(第一例)的圖。
[0038]圖17B是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的超聲波觀測裝置的參數提取部執(zhí)行的參數提取處理的概要(第二例)的圖。
[0039]圖18是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2的超聲波觀測裝置的參數提取部計算與投影直線正交的直線的斜率的處理的圖。
【具體實施方式】
[0040]下面，參照附圖來說明用于實施本發(fā)明的方式(以下稱為“實施方式”)。
[0041](實施方式I)
[0042]圖1是表示具備本發(fā)明的實施方式I所涉及的超聲波觀測裝置的超聲波診斷系統的功能結構的框圖。該圖所示的超聲波診斷系統I具備:超聲波內窺鏡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。
[0043]超聲波內窺鏡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換為超聲波脈沖(聲脈沖)來向被檢體照射，并且將由被檢體反射的超聲波回波轉換為以電壓變化表現的電回波信號來輸出。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。超聲波內窺鏡2既可以是使超聲波振子21進行機械式掃描的結構，也可以是如下結構:將多個元件陣列狀地設置成超聲波振子21，對與發(fā)送和接收有關的元件以電子方式進行切換、或者使各元件的發(fā)送和接收延遲，由此使超聲波振子21進行電子式掃描。
[0044]超聲波內窺鏡2通常具有攝像光學系統和攝像元件，能夠被插入到被檢體的消化管(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、縱隔臟器、血管等)進行拍攝。另外，超聲波內窺鏡2具有在攝像時引導向被檢體照射的照明光的光導件。該光導件的前端部到達超聲波內窺鏡2的向被檢體插入的插入部的前端，另一方面，該光導件的基端部與產生照明光的光源裝置連接。
[0045]超聲波觀測裝置3與超聲波內窺鏡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)送定時來向超聲波振子21發(fā)送由高電壓脈沖構成的發(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來生成數字的高頻(RF:Rad1 Frequency(無線電頻率))信號的數據(以下稱為RF數據)并輸出該數據;信號處理部32，其基于從發(fā)送和接收部31接收到的RF數據來生成數字的B模式用接收數據;運算部33，其對從發(fā)送和接收部31接收到的RF數據實施規(guī)定的運算；圖像處理部34，其生成各種圖像數據;輸入部35，其使用鍵盤、鼠標、觸摸面板等用戶接口來實現，接受各種信息的輸入;控制部36，其對超聲波診斷系統I整體進行控制；以及存儲部37，其存儲超聲波觀測裝置3進行動作所需要的各種信息。
[0046]發(fā)送和接收部31具有將回波信號放大的信號放大部311。信號放大部311進行STC(Sensitivity Time Control:靈敏度時間控制)校正，該STC校正為回波信號的接收深度越大則以越高的放大率進行放大的校正。圖2是表示信號放大部311進行的放大處理中的接收深度與放大率之間的關系的圖。圖2所示的接收深度z是基于從超聲波的接收開始時刻起的經過時間計算出的量。如圖2所示，在接收深度z小于閾值Zth的情況下，放大率i3(dB)隨著接收深度z的增加而從βο向Pth(Mo)線性地增加。另外，在接收深度z為閾值Zth以上的情況下，放大率β((1Β)取固定值i3th。閾值Zth的值為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。更一般地，只要在接收深度z小于閾值Zth的情況下放大率β隨著接收深度ζ的增加而單調增加即可。圖2所示的關系被預先存儲于存儲部37。
[0047]發(fā)送和接收部31在對通過信號放大部311而被放大了的回波信號實施濾波等處理之后，通過進行A/D轉換來生成時域的RF數據并向信號處理部32和運算部33輸出該RF數據。在超聲波探頭2具有使將多個元件陣列狀地設置而成的超聲波振子21進行電子式掃描的結構的情況下，發(fā)送和接收部31具有與多個元件對應的光束合成用的多通道電路。
[0048]發(fā)送和接收部31發(fā)送的脈沖信號的頻帶設為大致覆蓋超聲波振子21中的脈沖信號向超聲波脈沖進行電聲轉換的線性響應頻帶的寬頻帶即可。另外，信號放大部311中的回波信號的各種處理頻帶設為大致覆蓋由超聲波振子21進行的超聲波回波向回波信號的聲電轉換的線性響應頻帶的寬頻帶即可。由此，在執(zhí)行后述的頻譜的近似處理時，能夠進行高精度的近似。
[0049]發(fā)送和接收部31還具有如下功能:對超聲波內窺鏡2發(fā)送由控制部36輸出的各種控制信號，并且從超聲波內窺鏡2接收包含識別用的ID的各種信息并向控制部36發(fā)送上述各種信息。
[0050]信號處理部32對RF數據實施帶通濾波、包絡線檢波、對數轉換等公知的處理，來生成數字的B模式用接收數據。在對數轉換中，取對RF數據除以基準電壓得到的量的常用對數，以分貝值表示。信號處理部32向圖像處理部34輸出所生成的B模式用接收數據。信號處理部32使用CPU(Central Proccesing Unit:中央處理器)、各種運算電路等來實現。
[0051 ]運算部33具有:放大校正部331，其對由發(fā)送和接收部31輸出的RF數據以使放大率不依賴于收深度而為固定的方式進行放大校正;頻率分析部332，其對進行了放大校正的RF數據實施高速傅立葉變換(FFT:Fast Fourier Transform)來進行頻率分析，由此計算與超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜;頻帶設定部333，其使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算由頻率分析部332計算出的各頻譜的特征量時使用的頻帶；以及特征量計算部334，其基于由頻帶設定部333設定的頻帶來計算各頻譜的特征量。運算部33使用CPU、各種運算電路等來實現。
[0052]圖3是表示放大校正部331進行的放大校正處理中的接收深度與放大率之間的關系的圖。如圖3所示，關于放大校正部331進行的放大處理中的放大率iKdB)，在接收深度z為零時取最大值iith-fo，在接收深度z從零起至達到閾值Zth為止呈線性地減少，在接收深度z為閾值Zth以上時為零。此外，圖3所示的關系被預先存儲于存儲部37。放大校正部331基于圖3所示的關系對數字RF信號進行放大校正，由此能夠抵消信號放大部311中的STC校正的影響，從而輸出放大率i3th固定的信號。此外，放大校正部331進行的接收深度z與放大率β之間的關系根據信號放大部311進行的接收深度與放大率之間的關系不同而不同，這是不言而喻的。
[0053]說明進行這樣的放大校正的理由。STC校正為如下的校正處理:使模擬信號波形的振幅在整個頻帶中均一地且以相對于深度而單調增加的放大率放大，由此從模擬信號波形的振幅排除衰減的影響。因此，在生成將回波信號的振幅轉換為亮度來進行顯示的B模式圖像的情況下、且掃描一樣的組織的情況下，通過進行STC校正來使亮度值不依賴于深度而為固定。即，能夠獲得從B模式圖像的亮度值排除了衰減的影響的效果。
[0054]另一方面，在如本實施方式那樣利用對超聲波的頻譜進行計算并進行分析得到的結果的情況下，存在即使進行STC校正也未必能夠準確地排除伴隨超聲波的傳播而發(fā)生的衰減的影響這樣的問題。原因在于，一般地，衰減量根據頻率不同而不同(參照后述的式
(I))，但是STC校正的放大率僅根據距離發(fā)生變化，不具有頻率依賴性。
[0055]為了解決上述的問題，考慮在生成B模式圖像時輸出實施了STC校正的接收信號，另一方面，在生成基于頻譜的圖像時，進行與用于生成B模式圖像的發(fā)送不同的新的發(fā)送，輸出未實施STC校正的接收信號?？墒?，在該情況下，存在基于接收信號生成的圖像數據的幀頻下降的問題。
[0056]因此，在本實施方式中，利用放大校正部331進行放大率的校正，以維持所生成的圖像數據的幀頻并且針對為了用于B模式圖像而被實施了 STC校正的信號排除STC校正的影響。
[0057]頻率分析部332以規(guī)定的時間間隔對由放大校正部331進行了放大校正的各聲線的RF數據(線數據)進行采樣，來生成采樣數據。頻率分析部332通過對采樣數據群實施FFT處理來計算RF數據上的多個位置(數據位置)處的頻譜。
[0058]圖4是示意性地表示超聲波信號的一個聲線中的數據排列的圖。在該圖所示的聲線SRk中，白色或黑色的長方形意味著一個采樣點處的數據。另外，在聲線SRk中，數據的位置越靠右側，則該數據是在沿聲線SRk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據(參照圖4的箭頭)。聲線SRk以與發(fā)送和接收部31所進行的A/D轉換中的采樣頻率(例如50MHz)對應的時間間隔被離散化。在圖4中，示出了將編號k的聲線SRk的第8個數據位置設定為接收深度z的方向上的初始值Z(k)o的情況，但是初始值的位置能夠任意地設定。關于頻率分析部332的計算結果，能夠以復數形式獲得，并保存于存儲部37。
[0059]圖4所示的數據群FXj = l、2、-_、K)是成為FFT處理的對象的采樣數據群。一般地，為了進行FFT處理，采樣數據群需要具有2的乘方的數據數。在該意義上，采樣數據群FXj =
2、...、Κ-1)的數據數為16( = 24)，是正常的數據群，另一方面，采樣數據群Fk的數據數為12，因此是異常的數據群。在對異常的數據群進行FFT處理時，進行通過對不足的部分插入零數據來生成正常的采樣數據群的處理。關于這一點，在說明頻率分析部332的處理時詳細記述(參照圖10)。
[0060]頻率分析部332計算的“頻譜”意味著通過對采樣數據群實施FFT處理而得到的“某一接收深度z的強度的頻率分布”。另外，在此所說的“強度”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、這些參數的振幅、時間積分值、其組合中的任一個。
[0061]—般地，在觀測對象為生物體組織的情況下，頻譜根據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。這是因為，頻譜與使超聲波散射的散射體的大小、數密度、聲音阻抗等具有相關性。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、內分泌腫瘤、粘液性腫瘤、正常組織、囊腫、血管等。
[0062]頻帶設定部333具有:包絡線檢測部333a，其檢測頻譜的包絡線;參數提取部333b，其針對包含與由包絡線檢測部333a檢測出的包絡線的最大值對應的頻率的多個候選頻帶中的每個候選頻帶，提取與在各候選頻帶對包絡線進行近似的近似曲線相關聯的參數;變化量計算部333c，其計算參數提取部333b針對每個候選頻帶提取出的多個參數中的、針對具有規(guī)定的關系的兩個候選頻帶分別提取出的兩個參數的變化量；以及決定部333d，其根據由變化量計算部333c計算出的參數的變化量來決定頻帶。
[0063]包絡線檢測部333a利用公知的包絡線檢測處理來檢測頻譜的包絡線。圖5是表示由包絡線檢測部333a檢測出的頻譜的包絡線的例子的圖。該圖所示的包絡線C表示將強度1除以基準強度I。(常數)得到的量的常用對數(用分貝表示)I = 101Og1Q(Wl。)的相對于頻率f的分布。此外，在本實施方式I中，曲線和直線由離散的點的集合構成。
[0064]參數提取部333b通過在候選頻帶對由包絡線檢測部333a檢測出的包絡線進行回歸分析，來對包絡線進行直線近似，提取進行近似得到的直線的斜率來作為參數。圖6是示意性地表示參數提取部333b執(zhí)行的參數提取處理的概要的圖。參數提取部333b通過回歸分析來計算在候選頻帶Un= {f I fs〈f〈fn}對包絡線C進行近似得到的直線，將得到的近似直線(回歸直線)1^的斜率作為參數。候選頻帶Un的開始頻率fs被設定為比使包絡線C取最大值的波峰頻率仇小規(guī)定值的頻率(常數)。另外，關于候選頻帶仏的最大頻率fn(n = 0、l、2、…)，fn>匕》且匕=匕-1+ & f( Δ f>0)。在此，Δ f為規(guī)定的常數，是與開始頻率fs相比充分小的值。參數提取部333b—邊使η的值增加一邊計算直線的斜率，直到決定部333d決定了頻帶為止。此夕卜，關于伴隨著開始頻率fs和候選頻帶的變更所產生的最大頻率的增加量Af，能夠任意地設定，也可以由用戶通過輸入部35來輸入設定。
[0065]變化量計算部333c計算從針對候選頻帶Un+i計算出的參數Ρη+ι減去針對候選頻帶Un計算出的參數Pr^到的值Pn+1-Pn，來作為參數的變化量δ Pn。變化量計算部333c計算參數的變化量A Pn，直到決定部333d決定了頻帶為止。
[0066]決定部333d基于由變化量計算部333c計算出的參數的變化量的符號來決定頻帶。圖7是表示決定部333d執(zhí)行的頻帶決定處理的概要的圖。在圖7中，橫軸表示計算參數的變化量的兩個候選頻帶(Un，Un+i) (η = O、1、…)，縱軸表示兩個候選頻帶(Un，Un+i)的參數的變化量A Ρη = Ρη+ι_Ρη。在圖7所示的情況下，在表示兩個候選頻帶(Un，Un+i)的η的值為η = 0、1、…、N-1時，ΔΡη<0，另一方面，在η的值為n = N時，ΔΡη(= ΔΡΝ)>0。決定部333d將參數的變化量A Pn從“O以下”變化為“正”時的兩個候選頻帶(Un，Un+1)中的帶寬較小的一方的候選頻帶如設為頻帶。以下，將成為頻帶的候選頻帶Un的最大頻率fN稱為結束頻率fe。
[0067]特征量計算部334具有:近似部334a，其通過回歸分析來利用直線對頻譜的包絡線進行近似，由此計算頻譜的校正前特征量；以及衰減校正部334b，其基于多個衰減率候選值分別對由近似部334a計算出的校正前特征量進行衰減校正，由此計算校正特征量。
[0068]近似部334a針對規(guī)定頻帶中的頻譜的包絡線進行回歸分析來利用一次式進行近似，由此計算使進行該近似得到的一次式具有特征的校正前特征量。例如，在圖5所示的包絡線C的情況下，近似部3 34a通過在由頻帶設定部3 3 3設定的頻帶(候選頻帶)進行回歸分析而得到包絡線C的近似直線。圖8是表示近似部334a執(zhí)行的近似處理的概要的圖。圖8所示的直線Luo是通過在候選頻帶U利用一次式I =aof+bo對包絡線C進行近似而得到的近似直線。近似部334a計算斜率ao、截距bo以及候選頻帶U的中心頻率fM=(fs+fe)/2處的強度I的值即頻帶中心對應強度(Mid-band fit，日語八K 7辦h)co = aofM+b()來作為與直線Luo對應的校正前特征量。此外，近似部334a也可以通過回歸分析來利用二次以上的多項式對頻譜進行近似。
[0069 ]三個校正前特征量中的斜率ao與超聲波的散射體的大小具有相關性，一般認為散射體越大則斜率具有越小的值。另外，截距bo與散射體的大小、聲音阻抗的差、散射體的數密度(濃度)等具有相關性。具體地說，認為散射體越大則截距bo具有越大的值，聲音阻抗的差越大則截距bo具有越大的值，散射體的數密度越大則截距bo具有越大的值。頻帶中心對應強度Co是基于斜率ao和截距bo導出的間接的參數，被賦予有效的頻帶內的中心處的頻譜的強度。因此，認為頻帶中心對應強度CO除了與散射體的大小、聲音阻抗的差、散射體的數密度具有相關性之外，還與B模式圖像的亮度具有某種程度的相關性。
[0070]衰減校正部334b使用賦予每單位長度和每單位頻率的超聲波的衰減量的衰減率來進行衰減校正。一般地，超聲波的衰減量A( f，z)是超聲波在往返于接收深度O與接收深度z之間的期間發(fā)生的衰減，被定義為往返前后的強度變化(用分貝表示的差)。根據經驗可知，在一樣的組織內，衰減量A(f，z)與頻率成比例，用以下的式(I)表示。
[0071]A(f ,z) =2azf ---(I)
[0072]在此，比例常數a是被稱為衰減率的量，賦予每單位長度和每單位頻率的超聲波的衰減量。另外，z是超聲波的接收深度，f是頻率。在觀測對象為生物體的情況下，衰減率a的具體的值根據生物體的部位來確定。衰減率a的單位例如是dB/cm/MHz。
[0073]衰減校正部334b針對由近似部334a提取出的校正前特征量(斜率ao、截距bo、頻帶中心對應強度Co)，按以下所示的式(2)?(4)進行衰減校正，由此計算校正特征量a、b、c。
[0074]a = ao+2az...(2)
[0075]b = bo …⑶
[0076]c = co+A(fM，z) = co+2azfM( =afM+b)...(4)
[0077]從式(2)、(4)也顯而易見地，衰減校正部334b進行超聲波的接收深度z越大則校正量越大的校正。另外，根據式(3)，關于截距的校正是恒等變換。這是因為，截距是與頻率O(Hz)對應的頻率成分，不受衰減的影響。
[0078]圖8所示的直線Lu是表示具有由衰減校正部334b進行校正后的校正特征量a、b、c來作為參數的直線的圖。直線Lu的式子表示如下。
[0079]I=af+b = (ao+2az)f+b0...(5)
[0080]從該式(5)也顯而易見地，與衰減校正前的直線Luo相比，直線Lu的斜率較大(a>ao)且截距相同(b = bo)。
[0081]圖像處理部34具有:B模式圖像數據生成部341，其生成將回波信號的振幅轉換為亮度來進行顯示的超聲波圖像即B模式圖像數據；以及特征量圖像數據生成部342，其生成顯示與由特征量計算部334計算出的特征量有關的信息的特征量圖像數據。
[0082]B模式圖像數據生成部341對從信號處理部32接收到的B模式用接收數據進行增益處理、對比度處理等使用公知技術的信號處理，并且進行與根據顯示裝置4中的圖像的顯示范圍確定的數據步長相應的數據的間除等，由此生成B模式圖像數據。B模式圖像是使采用RGB顏色系統來作為顏色空間的情況下的變量即R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)的值一致后的灰度圖像。
[0083]B模式圖像數據生成部341對B模式用接收數據實施重新排列的坐標轉換使得能夠在空間上正確地表現掃描范圍，之后實施B模式用接收數據間的插值處理，由此填充B模式用接收數據間的空隙，從而生成B模式圖像數據。B模式圖像數據生成部341將所生成的B模式圖像數據輸出到特征量圖像數據生成部342。
[0084]特征量圖像數據生成部342通過將對B模式圖像數據中的圖像的各像素疊加與由特征量計算部334計算出的特征量相關聯的視覺信息，來生成特征量圖像數據。特征量圖像數據生成部342例如對與圖4所示的一個采樣數據群FK j = l、2、-_、K)的數據量對應的像素區(qū)域分配與根據該振幅數據群Fj計算出的頻譜的特征量對應的視覺信息。特征量圖像數據生成部342例如通過將作為視覺信息的色調與上述的斜率、截距、頻帶中心對應強度中的任一個對應起來，來生成特征量圖像數據。此外，特征量圖像數據生成部342也可以將色調與從斜率、截距、頻帶中心對應強度中選擇的兩個特征量中的一個對應起來，并且將亮暗與另一個對應起來，由此生成特征量圖像數據。作為與特征量相關聯的視覺信息，除了有色調、亮暗(明度)之外，例如還能夠列舉飽和度、亮度值、R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)等構成規(guī)定的顏色系統的顏色空間的變量。
[0085]控制部36使用具有運算和控制功能的CPU(Central Proccesing Unit:中央處理單器)、各種運算電路等來實現?？刂撇?6從存儲部37讀出存儲部37所存儲、保存的信息，執(zhí)行與超聲波觀測裝置3的工作方法相關聯的各種運算處理，由此對超聲波觀測裝置3進行綜合控制。此外，也能夠使用與信號處理部32及運算部33共用的CPU等來構成控制部36。
[0086]存儲部37具有:頻譜信息存儲部371，其將由頻率分析部332計算出的頻譜的信息與接收深度及接收方向一同存儲;參數信息存儲部372，其存儲由參數提取部333b針對每個候選頻帶提取出的參數的信息；以及頻帶信息存儲部373，其存儲由頻帶設定部333設定的頻帶的信息。
[0087]存儲部37除了存儲上述信息以外，例如還存儲進行放大處理所需要的信息(圖2所示的放大率與接收深度之間的關系)、進行放大校正處理所需要的信息(圖3所示的放大率與接收深度之間的關系)、進行衰減校正處理所需要的信息(參照式(I))、進行頻率分析處理所需要的窗函數(Hamming(漢明窗)、Hanning(漢寧窗)、Blackman(布萊克曼窗)等)的信息等。
[0088]另外，存儲部37還存儲包含用于執(zhí)行超聲波觀測裝置3的工作方法的工作程序的各種程序。工作程序也能夠記錄于硬盤、快閃存儲器、⑶-ROM、DVD-ROM、軟盤等計算機可讀取的記錄介質來廣泛地流通。此外，上述的各種程序也能夠通過經由通信網絡下載來獲取。在此所說的通信網絡例如通過已有的公共線路網、LAN(Local Area Network:局域網)、WAN(Wide Area Network:廣域網)等來實現，不論有線、無線方式都可以。
[0089]具有以上的結構的存儲部37使用預先安裝有各種程序等的R0M(ReadOnlyMemory:只讀存儲器)以及用于存儲各處理的運算參數、數據等的RAM(Random AccessMemory:隨機存取存儲器)等來實現。
[0090]圖9是表示具有以上結構的超聲波觀測裝置3執(zhí)行的處理的概要的流程圖。具體地說，是表示超聲波觀測裝置3從超聲波內窺鏡2接收回波信號以后的處理的概要的流程圖。下面，參照圖9來說明超聲波觀測裝置3進行的處理。首先，超聲波觀測裝置3從超聲波內窺鏡2接收作為利用超聲波振子21得到的觀測對象的測量結果的回波信號(步驟SI)。
[0091]從超聲波振子21接收到回波信號的信號放大部311進行該回波信號的放大(步驟S2)。在此，信號放大部311例如基于圖2所示的放大率與接收深度之間的關系來進行回波信號的放大(STC校正)。
[0092]接著，B模式圖像數據生成部341使用由信號放大部311放大后的回波信號來生成B模式圖像數據，并向顯示裝置4輸出該B模式圖像數據(步驟S3)。接收到B模式圖像數據的顯示裝置4顯示與該B模式圖像數據對應的B模式圖像。
[0093]放大校正部331對從發(fā)送和接收部31輸出的RF數據以使放大率不依賴于接收深度而為固定的方式進行放大校正(步驟S4)。在此，放大校正部331例如基于圖3所示的放大率與接收深度之間的關系來進行放大校正。
[0094]之后，頻率分析部332通過對放大校正后的各聲線的RF數據進行基于FFT的頻率分析來計算針對所有的采樣數據群的頻譜，并將該頻譜保存到頻譜信息存儲部371 (步驟S5)。圖10是表示在步驟S5中頻率分析部332執(zhí)行的處理的概要的流程圖。下面，參照圖10所示的流程圖來詳細地說明頻率分析處理。
[0095]首先，頻率分析部332將用于識別分析對象的聲線的計數值k設為ko(步驟S11)。
[0096]接著，頻率分析部332對代表為了使用于FFT運算而生成的一系列的數據群(采樣數據群)的數據位置(相當于接收深度)Z(k)的初始值Z(k)Q進行設定(步驟S12)。例如，在圖4中，如上述那樣示出了將聲線SRk的第8個數據位置設定為初始值Z(k)Q的情況。
[0097]之后，頻率分析部332獲取采樣數據群(步驟S13)，對獲取到的采樣數據群作用存儲部37所存儲的窗函數(步驟S14)。通過像這樣對采樣數據群作用窗函數，能夠避免采樣數據群在邊界處變得不連續(xù)，能夠防止產生偽像。
[0098]接著，頻率分析部332判定數據位置Z(k)的采樣數據群是否為正常的數據群(步驟S15)。如參照圖4時所說明的那樣，采樣數據群需要具有2的乘方的數據數。下面，將正常的采樣數據群的數據數設為2n(n為正整數)。在本實施方式中，盡可能將數據位置Z(k)設定為Z(k)所屬的采樣數據群的中心。具體地說，由于采樣數據群的數據數為2n，因此將Z(k)設定為接近該采樣數據群的中心的第2n/2(=2n—O個位置。在該情況下，采樣數據群正常意味著在比數據位置Z(k)淺的部分側存在2^-1(設為S1^1-1=N)個數據，在比數據位置Z(k)深的部分偵賄在設為2η—^Μ)個數據。在圖4所示的情況下，采樣數據群嘆j = l、2、…、K-1)是正常的。此外，在圖4中例示了 n = 4(N=7、M=8)的情況。
[0099]在步驟S15中的判定的結果為數據位置Z(k)的采樣數據群正常的情況下(步驟S15:“是(Yes)” )，頻率分析部332轉移到后述的步驟S17。
[0100]在步驟S15中的判定的結果為數據位置Z(k)的采樣數據群不正常的情況下(步驟S15:“否(No)”)，頻率分析部332通過對不足的部分插入零數據來生成正常的采樣數據群(步驟S16)。關于在步驟S15中被判定為不正常的采樣數據群(例如圖4的采樣數據群Fk)，在追加零數據之前被作用窗函數。因此，即使在采樣數據群中插入零數據也不產生數據的不連續(xù)。在步驟S16之后，頻率分析部332轉移到后述的步驟S17。
[0101]在步驟S17中，頻率分析部332使用采樣數據群來進行FFT運算，由此得到振幅的頻率分布、即頻譜(步驟S17)。
[0102]接著，頻率分析部332使數據位置Z(k)以步長D變化(步驟S18)。設步長D預先存儲于存儲部37。在圖4中，例示了 D=15的情況。期望的是步長D與在B模式圖像數據生成部341生成B模式圖像數據時利用的數據步長一致，但是在想要削減頻率分析部332中的運算量的情況下，也可以設定比數據步長大的值來作為步長D。
[0103]之后，頻率分析部332判定數據位置Z(k)是否大于聲線SRk中的最大值Z(k)max(步驟S19)。在數據位置Z(k)大于最大值Z(k)max的情況下(步驟S19: “是”)，頻率分析部332使計數值k增加1(步驟S20)。這意味著將處理移向旁邊的聲線。另一方面，在數據位置Z(k)為最大值Z(k).以下的情況下(步驟S19:“否”)，頻率分析部332返回步驟S13。
[0104]在步驟S20之后，頻率分析部332判定計數值k是否大于最大值kmax(步驟S21)。在計數值k大于最大值kmax的情況下(步驟S21: “是”)，頻率分析部332結束一系列的頻率分析處理。另一方面，在計數值k為最大值kmax以下的情況下(步驟S21:“否”)，頻率分析部332返回步驟S12。該最大值kmax設為手術操作者等用戶通過輸入部35任意地指示輸入的值、或在存儲部37中預先設定的值。
[0105]通過這樣，頻率分析部332對分析對象區(qū)域內的(kmax-ko+l)個聲線分別進行多次的FFT運算。作為FFT運算的結果而得到的頻譜與接收深度、接收方向以及識別信息一同被保存于頻譜信息存儲部371。在此，識別信息是用于在后述的頻帶設定處理時識別頻譜的信息，例如包含對各頻譜依次賦予的識別編號i = 0、1、2、…、i.的信息。在本實施方式I中，該識別編號i具有后述的頻帶設定處理中的計數值的功能。
[0106]此外，在以上的說明中，設為頻率分析部332對接收到超聲波信號的全部區(qū)域進行頻率分析處理，但是也能夠設為輸入部35構成為能夠接受按特定的深度幅度和聲線寬度劃分出的部分區(qū)域的設定輸入，僅在所設定的部分區(qū)域內進行頻率分析處理。
[0107]繼以上所說明的步驟S5的頻率分析處理之后，頻帶設定部333按頻譜設定特征量計算用的頻帶(步驟S6)。圖11是表示該步驟S6中的頻帶設定處理的概要的流程圖。以下，參照圖11詳細地說明頻帶設定處理。
[0108]首先，頻帶設定部333將用于識別頻譜的計數值i設定為0(步驟S31)。
[0109]接著，包絡線檢測部333a從頻譜信息存儲部371獲取與計數值i對應的頻譜，檢測獲取到的頻譜的包絡線(步驟S32) ο其結果為，檢測到例如圖5所示的包絡線C。
[0110]之后，參數提取部333b設定開始頻率fs(步驟S33)。具體地說，參數提取部333b提取與處理對象的包絡線的強度的峰值對應的波峰頻率fP，將比波峰頻率fP小規(guī)定值的頻率設為開始頻率fs。此外，該步驟S33也可以是從存儲部37讀出由用戶預先通過輸入部35輸入設定的開始頻率fs的值來進行設定的處理。
[0111]參數提取部333b將循環(huán)的計數值η設定為O(步驟S34)。接著，參數提取部333b通過回歸分析來計算候選頻帶Un= {f I fs〈f〈fn}中的包絡線的近似直線，提取該近似直線的斜率來作為參數pn，將參數卩11并寫入參數信息存儲部372來進行存儲(步驟S35)。
[0112]之后，參數提取部333b判定計數值η是否為0(步驟S36)。在計數值η為O的情況下(步驟S36: “是”)，參數提取部333b使計數值η增加1(步驟S37)，返回步驟S35的處理。在此，當計數值η增加I時，候選頻帶的最大頻率的值如上述那樣增加Af。在計數值η不為O的情況下(步驟S36: “否”)，參數提取部333b轉移到步驟S38的處理。
[0113]在步驟S38中，變化量計算部333c計算兩個候選頻帶(UmUn)中的近似直線的斜率的差來作為參數的變化量(步驟S38)。具體地說，變化量計算部333c從由參數提取部333b計算出的候選頻帶Un中的近似直線的斜率(參數Pn)減去該候選頻帶IV1中的近似直線的斜率(參數Ρη-ι)來計算參數的變化量A Pn = Pn+i_Pn，將計算結果寫入到參數信息存儲部372來進行存儲。
[0114]決定部333d判定由變化量計算部333c計算出的參數的變化量的符號是否從“O以下”變化為“正”(步驟S39)。具體地說，決定部333d在由變化量計算部333c計算出的最新的參數的變化量A Pn的符號為“正”的情況下，確認前一次由變化量計算部333c計算出的參數的變化量A Pm的符號是否為“O以下”，由此判定參數的變化量的符號是否從“O以下”變化為“正”。在判定的結果為參數的變化量的符號從“O以下”變化為“正”的情況下(步驟S39:“是”)，決定部333d將候選頻帶IV1設為頻帶U(步驟S40)。例如，在圖7中示出了將候選頻帶UN(N=n-l)設定為頻帶U的情況。另一方面，在判定的結果為參數的變化量的符號沒有從“O以下”變化為“正”的情況下(步驟S39: “否”)，頻帶設定部333轉移到步驟S37的處理。
[0115]之后，頻帶設定部333判定計數值i是否大于規(guī)定值imax(步驟S41)。在判定的結果為i>imax的情況下(步驟S41: “是”)，頻帶設定部333結束頻帶設定處理。另一方面，在判定的結果為i彡imax的情況下(步驟S41: “否”)，頻帶設定部333使計數值i增加1(步驟S42)，返回步驟S32的處理。
[0116]在以上說明的步驟S6的頻帶設定處理之后，近似部334a基于頻帶U= {f | fs〈f彡fe}中的近似直線來計算校正前特征量(步驟S7)。作為校正前特征量，能夠列舉例如上述的近似直線的斜率、截距以及頻帶中心對應強度中的至少一個。
[0117]接著，衰減校正部334b對校正前特征量進行衰減校正(步驟S8)。由此，計算排除了超聲波傳播中的衰減的影響后的特征量。在圖8所示的情況下，該衰減校正處理的結果，能夠得到直線Lu。
[0118]之后，特征量圖像數據生成部342使用在步驟S8中計算出的特征量和在步驟S3中生成的B模式圖像數據來生成特征量圖像數據(步驟S9)。特征量圖像數據生成部342向顯示裝置4發(fā)送所生成的特征量圖像數據。接收到特征量圖像數據的顯示裝置4顯示與所接收到的特征量圖像數據對應的特征量圖像。
[0119]在步驟S9之后，超聲波觀測裝置3結束一系列的處理。此外，超聲波觀測裝置3周期性地重復執(zhí)行步驟SI?S9的處理。
[0120]圖12是說明本實施方式I的效果的圖。在圖12中，包絡線C’是在與包絡線C的接收深度相同的接收深度從具有不同的組織性狀的組織的頻譜檢測出的包絡線。具體地說，示出了包絡線C的組織的粒徑大于包絡線C’的組織的粒徑的情況。直線Luo’是由近似部334a在針對包絡線(:’設定的頻帶1]’ = ^|匕〈€<匕’}計算出的近似直線。在本實施方式1中，適應性地決定特征量計算用的頻帶，因此針對包絡線C設定的頻帶U與針對包絡線C’設定的頻帶U’不同。其結果，兩個近似直線LUQ、LUQ’的在各頻帶U、U’中的斜率顯然是不同的。
[0121]與此相對地，在現有技術中，只要接收深度相同，就使用相同的頻帶。圖13是例示了為了進行比較而對與圖12相同的包絡線C、C’應用現有技術的情況下得到的近似直線的圖。在圖13所示的情況下，針對包絡線(:、(:’，在相同的頻帶1^^) = {6以技匕出1)}求出了近似直線。其結果，包絡線C的近似直線LUQ(fix)的斜率與包絡線C’的近似直線LUQ(fix)’的斜率未產生較大的差異，不能明確地區(qū)分兩個組織。
[0122]這樣，根據本發(fā)明的實施方式I，在對頻譜進行近似時，適應性地決定最適于分析的頻帶，因此與至少按接收深度將頻帶設為固定的現有技術相比，即使是接收深度相同也能夠明確地區(qū)分組織性狀不同的情況。因而，根據本實施方式I，能夠高精度地辨別觀測對象的組織性狀。
[0123]另外，根據本實施方式1，在多個候選頻帶分別提取對包絡線進行近似的近似直線的斜率來作為與近似直線相關聯的參數，計算針對每個候選頻帶提取出的多個參數中的針對候選頻帶的帶寬的值相鄰的兩個候選頻帶分別提取出的兩個參數的變化量，基于該變化量的符號的變化來決定頻帶，由此能夠根據組織性狀細致地設定頻帶。
[0124]此外，在本實施方式I中，也可以設為，參數提取部333b通過在候選頻帶對由包絡線檢測部333a檢測出的包絡線進行回歸分析來對包絡線進行直線近似，提取進行近似得到的直線的截距來作為參數。
[0125](實施方式I的變形例I)
[0126]圖14是表示本實施方式I的變形例I的頻帶設定處理的概要的圖。在本變形例I中，參數提取部333b針對多個候選頻帶仏(11=1、2、-_、11?^)提取參數?11。接著，與實施方式1同樣地，變化量計算部333c針對多個候選頻帶Un計算兩個候選區(qū)域(Un，Un+1)的參數的變化量ΔPn。決定部333d將參數的變化量△ 絕對值I Δ Pn I作為兩個候選頻帶中的帶寬較小的候選頻帶Un的最大頻率fn的函數來求近似曲線。該近似曲線例如通過進行回歸分析而獲得。圖14所示的曲線仏是本變形例I的近似曲線的例子。決定部333d通過將使絕對值I △ Pn I在曲線K1上為最小值I Δ Pn I min的頻率fmin設為結束頻率h來決定頻帶。
[0127]根據本變形例1，能夠獲得與實施方式I同樣的效果。另外，根據本變形例1，能夠更細致地設定頻帶，因此能夠進一步提高組織性狀的辨別精度。
[0128](實施方式I的變形例2)
[0129]圖15是表示本實施方式I的變形例2的頻帶設定處理的概要的圖。在本變形例2中，參數提取部333b針對多個候選頻帶1]?(11=1、2、-_、11?^)提取參數?11。接著，與實施方式1同樣地，變化量計算部333c計算兩個候選區(qū)域(Un，Un+1)的參數的變化量APn。之后，決定部333d將參數的變化量APn作為兩個候選頻帶中的帶寬較小的候選頻帶仏的最大頻率匕的函數來求近似曲線。該近似曲線例如也通過進行回歸分析而獲得。圖15所示的曲線K2是本變形例2的近似曲線的例子。決定部333d通過將曲線1(2上Δ Pn = O的頻率fmin設為結束頻率fe來設定頻帶。
[0130]根據本變形例2，能夠獲得與實施方式I同樣的效果。另外，根據本變形例2，與變形例I同樣地，能夠更細致地設定頻帶，因此能夠進一步提高組織性狀的辨別精度。
[0131](實施方式2)
[0132]本發(fā)明的實施方式2與實施方式I的不同在于參數提取部333b進行的參數的計算方法。具體地說，在本實施方式2中，參數提取部333b求出將采樣點投影到與包絡線設定在相同平面內的多個投影直線的情況下的頻數分布，決定求出的頻數分布中的統計性偏差最小的投影直線，提取與該投影直線正交的直線的斜率來作為包絡線的參數。此外，本實施方式2所涉及的超聲波觀測裝置的結構與實施方式I中所說明的超聲波觀測裝置3的結構相同。
[0133]圖16是表示本實施方式2中參數提取部333b進行的包絡線的參數提取處理(圖11的步驟S35)的概要的流程圖。圖17A和圖17B是示意性地表示參數提取部333b進行的參數提取處理的概要的圖。以下，參照圖16、17A以及17B來說明包絡線的參數提取處理。
[0134]首先，參數提取部333b將用于識別投影直線的計數值μ設定為0(步驟S51)。
[0135]參數提取部333b生成角度參數θμ的投影直線(步驟S52)。該角度參數θμ是與提供包絡線的平面(橫軸:頻率f、縱軸:強度I)中的投影直線的斜率相關聯的角度。換言之，投影直線的斜率以?&ηθμ來賦予。在圖17A中記載了計數值μ = μ1 (角度參數θμ = θμ1)的情況下的投影直線FU1。另外，在圖17Β中記載了計數值μ = μ2(角度參數9?^=9^)的情況下的投影直線FLu2。在此，μ I # μ2，當將計數值μ的最大值設為ymax時，滿足O彡μ I，μ2彡ymax。
[0136]接著，參數提取部333b將候選頻帶1]?的包絡線C的采樣點投影到投影直線來獲取投影直線上的頻數分布(步驟S53)。圖17A所示的曲線Hlil是與參數提取部333b針對投影直線FU1獲取到的頻數分布對應的直方圖。另外，圖17B所示的曲線Hli2是與參數提取部333b針對投影直線FLli2獲取到的頻數分布對應的直方圖。
[0137]之后，參數提取部333b計算在步驟S53中獲取到的頻數分布的方差，將該方差寫入參數信息存儲部372來進行存儲(步驟S54)。
[0138]之后，參數提取部333b判定計數值μ是否大于最大值ymax(步驟S55)。在判定的結果為μ>μ.χ的情況下(步驟S55: “是”)，參數提取部333b轉移到步驟S56的處理。另一方面，在判定的結果為μ<μ.χ的情況下(步驟S55: “否”)，參數提取部333b使計數值μ增加I (步驟S57)，返回步驟S52的處理。在此，參數提取部333b使計數值μ增加I時的角度參數的增加量ΔΘ不依賴于μ而為固定。關于該增加量△ Θ，能夠任意地設定，也可以由用戶通過輸入部35來輸入設定。
[0139]在步驟S56中，參數提取部333b參照參數信息存儲部372來提取方差最小的投影直線(步驟S56)，該方差賦予對采樣點進行投影時得到的頻數分布的統計性偏差。接著，參數提取部333b計算與在步驟S56中提取出的投影直線正交的直線的斜率，并將該斜率作為包絡線C的參數Pn寫入參數信息存儲部372來進行存儲(步驟S58)。
[0140]圖18是示意性地表示該步驟S58的處理的圖。在圖18中，例示了頻數分布的方差最小的投影直線為投影直線FU2的情況。在該情況下，參數提取部333b提取與投影直線FU2正交的直線U2的斜率來作為參數Pn。關于直線U2的斜率，使用角度參數θμ2表示為?&η(θμ2+90。)。
[0141]根據以上說明的本發(fā)明的實施方式2，與實施方式I同樣地，在對頻譜進行近似時，適應性地決定最適于分析的頻帶，因此與至少按接收深度將頻帶固定的現有技術相比，SP使接收深度相同也能夠明確地區(qū)分組織性狀不同的情況。因而，根據本實施方式2，能夠更高精度地辨別觀測對象的組織性狀。
[0142]另外，在本實施方式2中，也是針對多個候選頻帶分別提取對包絡線進行近似的近似直線的參數，計算針對每個候選頻帶提取出的多個參數中的、針對候選頻帶的帶寬的值相鄰的兩個候選頻帶分別提取出的兩個參數的變化量，根據該變化量的符號的變化來決定頻帶，由此能夠根據組織性狀細致地設定頻帶。
[0143]此外，在本實施方式2中，作為用于賦予將候選頻帶內的采樣點投影到投影直線時的頻數分布的統計性偏差的量，例如也能夠應用標準偏差、總體中的特征量的最大值與最小值的差、特征量的分布的半值寬度中的任一個。另外，還考慮應用方差的倒數來作為賦予統計性偏差的量的情況，在該情況下，使用方差的倒數的值最大的投影直線來決定參數，這是不目而喻的。
[0144]另外，在本實施方式2中，也可以是，參數提取部333b求出將采樣點投影到與包絡線設定在相同平面內的多個投影直線的情況下的頻數分布，決定求出的頻數分布中的統計性偏差最小的投影直線，提取與該投影直線正交且經過該投影直線上頻數最高的點的直線的截距來作為包絡線的參數。圖18所示的直線Lli2是滿足這兩個條件的直線。
[0145]另外，在本實施方式2中，也可以是，除了基于頻數分布的統計性偏差以外還基于指標來設定用于計算參數的投影直線，該指標是使用與該頻數分布對應的直方圖的最頻值來定義的，最頻值越大則指標取的值越大，并且統計性偏差越小則指標取的值越大。具體地說，也可以是，在將統計性偏差設為方差的情況下，將(最頻值)/(方差)作為指標來針對每條投影直線進行計算，使用該指標的值最大的投影直線來計算包絡線的參數。
[0146](其它的實施方式)
[0147]目前為止說明了用于實施本發(fā)明的方式，但是本發(fā)明不應僅限定于上述的實施方式1、2。例如，也可以對頻譜進行衰減校正，之后進行頻帶設定處理和特征量計算處理。在該情況下，也可以在特征量計算處理中不進行衰減校正處理。
[0148]另外，對超聲波內窺鏡以外的超聲波探頭也能夠應用。作為超聲波探頭，例如也可以應用沒有光學系統的細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、尿管來觀察其周圍臟器(胰臟、肺、前列腺、膀胱、淋巴結等)時使用。另外，作為超聲波探頭，還可以應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)、甲狀腺時使用。
[0149]這樣，本發(fā)明能夠在不脫離權利要求書所記載的技術思想的范圍內包含各種實施方式。
[0150]產業(yè)上的可利用性
[0151]如以上那樣，本發(fā)明所涉及的超聲波觀測裝置、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對于高精度地辨別觀測對象的組織性狀是有用的。
[0152]附圖標記說明
[0153]I:超聲波診斷系統;2:超聲波內窺鏡;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:運算部；34:圖像處理部;35:輸入部；36:控制部；37:存儲部；311:信號放大部；331:放大校正部；332:頻率分析部；333:頻帶設定部；333a:包絡線檢測部；333b:參數提取部；333c:變化量計算部；333d:決定部；334:特征量計算部;334a:近似部;334b:衰減校正部;341: B模式圖像數據生成部;342:特征量圖像數據生成部;371:頻譜信息存儲部;372:參數信息存儲部;373:頻帶信息存儲部。
【主權項】
1.一種超聲波觀測裝置，其基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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: 頻率分析部，其通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜； 頻帶設定部，其使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算由所述頻率分析部計算出的各頻譜的特征量時使用的頻帶； 特征量計算部，其基于由所述頻帶設定部設定的頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成部，其生成用于顯示與由所述特征量計算部計算出的特征量有關的信息的特征量圖像數據。2.根據權利要求1所述的超聲波觀測裝置，其特征在于，所述頻帶設定部具備: 包絡線檢測部，其檢測所述頻譜的包絡線； 參數提取部，其針對所述多個候選頻帶分別提取與對所述包絡線進行近似的近似直線相關聯的參數； 變化量計算部，其計算所述參數提取部針對各所述候選頻帶提取出的多個參數中的、針對具有規(guī)定的關系的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個參數的變化量;以及決定部，其根據由所述變化量計算部計算出的所述變化量來決定所述頻帶。3.根據權利要求2所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，每設定一個所述候選頻帶都利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數，之后向所述變化量計算部輸出所述參數， 在所述參數提取部已經執(zhí)行至少兩次參數提取處理的情況下，所述變化量計算部計算最新的參數與在前一次的參數提取處理中提取出的參數的差來作為所述變化量， 在所述變化量計算部已經執(zhí)行至少兩次變化量計算處理的情況下，所述決定部將最新的所述變化量與在前一次的變化量計算處理中計算出的所述變化量進行比較，在該比較的結果為所述變化量的符號為O或從一方的符號變化為另一方的符號的情況下，將在所述前一次的參數提取處理中提取所述參數時的所述候選頻帶決定為所述頻帶， 所述參數提取部、所述變化量計算部以及所述決定部重復執(zhí)行以上處理直到所述決定部決定所述頻帶為止。4.根據權利要求3所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部通過對所述包絡線進行回歸分析來計算所述直線，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數。5.根據權利要求2所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，針對各候選頻帶，利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數，所述變化量計算部計算針對帶寬的值相鄰的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個所述參數的差來作為所述變化量， 所述決定部將所述變化量的絕對值設為兩個所述候選頻帶中的帶寬較小的一個候選頻帶的最大頻率的函數來計算近似曲線，基于使所述絕對值在該近似曲線上成為最小時的所述最大頻率來決定所述頻帶。6.根據權利要求2所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部將所述候選頻帶的頻率的最小值保持固定并將最大值依次增大來設定所述多個候選頻帶，針對各候選頻帶，利用直線對所述包絡線進行近似來提取參數， 所述變化量計算部計算針對帶寬的值相鄰的兩個所述候選頻帶分別提取出的兩個所述參數的差來作為所述變化量， 所述決定部將所述變化量設為兩個所述候選頻帶中的帶寬較小的一個候選頻帶的最大頻率的函數來計算近似曲線，基于使值在該近似曲線上為零時的所述最大頻率來決定所述頻帶。7.根據權利要求3所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部計算在將所述候選頻帶的所述包絡線上的采樣點分別投影到多個投影直線時各投影直線上的頻數分布，基于使該頻數分布的統計性偏差最小的投影直線來計算所述直線的斜率，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數。8.根據權利要求3所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述參數提取部計算在將所述候選頻帶的所述包絡線上的采樣點分別投影到多個投影直線時各投影直線上的頻數分布，基于指標來選擇在計算所述直線的斜率時使用的投影直線，基于所選擇的該投影直線來計算所述直線的斜率，將進行該計算得到的所述直線的斜率作為所述參數，其中，所述指標是使用該頻數分布的最頻值和統計性偏差來定義的，所述最頻值越大則該指標取的值越大，并且所述統計性偏差越小則該指標取的值越大。9.根據權利要求1所述的超聲波觀測裝置，其特征在于， 所述特征量計算部在通過回歸分析對所述頻帶的包絡線進行近似之后，進行用于減少在超聲波傳輸時產生的衰減的貢獻的衰減校正，由此計算所述頻譜的特征量。10.—種超聲波觀測裝置的工作方法，該超聲波觀測裝置基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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: 頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜； 頻帶設定步驟，頻帶設定部使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算各頻譜的特征量時使用的頻帶； 特征量計算步驟，特征量計算部基于所述頻帶來計算各頻譜的特征量；以及 特征量圖像數據生成步驟，特征量圖像數據生成部基于所述特征量來生成特征量圖像數據。11.一種超聲波觀測裝置的工作程序，該超聲波觀測裝置基于超聲波探頭獲取到的超聲波信號來生成超聲波圖像，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，使該超聲波觀測裝置執(zhí)行以下步驟: 頻率分析步驟，頻率分析部通過對所述超聲波信號的頻率進行分析，來計算與所述超聲波信號的接收深度及接收方向相應的多個頻譜； 頻帶設定步驟，頻帶設定部使用與具有互不相同的帶寬的多個候選頻帶各自的頻譜相關聯的參數，來設定在計算各頻譜的特征量時使用的頻帶； 特征量計算步驟，特征量計算部基于所述頻帶來計算各頻譜的特征量；以及特征量圖像數據生成步驟，特征量圖像數據生成部基于所述特征量來生成特征量圖像數據。
【文檔編號】A61B8/08GK105939672SQ201580006713
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年10月7日
【發(fā)明人】中辻知宏
【申請人】奧林巴斯株式會社