JP6025456B2 - 被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラムに関する。特に、被検体に弾性波を送信し、被検体からの反射波を受信することにより得られる分布情報を表示するための技術に関する。

被検体情報取得装置である超音波診断装置の分野では、パルスエコー法によって、超音波（弾性波）を送信して、被検体内部で反射した反射波を受信し、超音波エコー画像を取得する装置が知られている。特許文献１には、超音波を受信することにより得られる複数の受信信号を用いて整相加算や包絡線検波等の処理を行うことにより超音波画像（特に動画）を生成する装置が開示されている。特許文献１では、ユーザーが、拡大表示させたい領域を関心領域ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として指定すると、表示手段にはその領域の拡大画像が表示される。また、ユーザーは拡大画像のデータにフィルタ処理を行うかどうかを指示できる。

特開２０１２−２４１３３号公報

特許文献１では、表示された拡大画像は、拡大前の画像と同じく、整相加算を行った後の走査線信号（エコーデータ）に対して包絡線検波を行うことにより取得した画像である。しかしながら、このような処理で得られる画像は、拡大しても視認性が高まらない限度があることが考えられる。

本発明は、上記課題に鑑み、拡大画像を表示する場合において、より高解像度な拡大画像を表示手段に表示させるための技術を提供することを目的とする。

本発明の被検体情報取得装置は、被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
前記複数の受信信号を用いた固定の重みの加算処理を行い、第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
を有し、
前記表示制御手段は、
前記第１の分布情報の画像が表示されている状態で、ユーザーにより入力された、前記第１の分布情報の画像の拡大指示に関する情報を受け、
前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された画像、の拡大画像を前記表示手段に表示させるための画像情報を出力するとともに、
前記第１の分布情報の拡大倍率が所定の倍率以上の場合は、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を表示させ、
前記拡大倍率が所定の倍率より小さい場合は前記第１の分布情報の拡大画像を表示させることが可能に構成されていることを特徴とする。

また、本発明の表示方法は、被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて画像を表示する表示方法であって、
前記取得された分布情報は、
被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる受信信号を用いた固定の重みの加算処理を行うことで得られる第１の分布情報と、前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことで得られる第２の分布情報と、を含み、
前記第１の分布情報の画像を表示するステップと、
ユーザーにより入力された、前記第１の分布情報の画像の拡大指示に関する情報を受け、前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された画像、の拡大画像を表示するステップと、を有し、
前記拡大画像を表示するステップでは、
前記第１の分布情報の拡大倍率が所定の倍率以上の場合は、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を表示し、
前記拡大倍率が所定の倍率より小さい場合は、前記第１の分布情報の拡大画像を表示することを特徴とする。

本発明によれば、適応型信号処理を用いて取得した画像を用いることで、より高解像度な拡大画像を表示手段に表示させることができる。

本発明の適用可能な被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。 固定型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。 適応型信号処理ブロックの構成を示す模式図である。 第１の実施形態の表示方法のフローを示すフローチャートである。 第１の実施形態により表示手段に表示される画面の一例を示す図である。 第１の実施形態により表示手段に表示される画像の一例と包絡線検波を行った際に表示される画像とを比較した図である。 第２の実施形態により表示手段に表示される画面の一例を示す図である。 第２の実施形態により表示手段に表示される画面の一例を示す図である。 第３の実施形態において拡大率と合成率の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。

なお、本発明において、弾性波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波、と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に弾性波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した弾性波）を受信して、被検体内の分布情報を画像データとして取得する装置を含む。取得される被検体内の分布情報とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。また、本発明において走査線とは、探触子から送信される弾性波の進行方向に形成される仮想的な線を示す。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、本発明の基本的な装置構成及び処理フローについて説明する。

（被検体情報取得装置の基本的な構成）
本発明の被検体情報取得装置の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明を適用できる被検体情報取得装置のシステム概要を示す模式図である。本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の変換素子００２を有する探触子００１、受信回路系００５、送信回路系００３、固定型信号処理ブロック００６、適応型信号処理ブロック００７、表示制御手段００８を備える。さらに本発明の被検体情報取得装置は、表示手段００９、入力手段０１０、システム制御部００４を備える。

探触子００１は弾性波を被検体内の複数位置に送信して、反射波を受信する送受信器であり、弾性波を電気信号に変換する変換素子００２を複数有する。

送信回路系００３は、システム制御部００４からの制御信号に従って、注目位置や注目方向に応じた遅延時間や振幅を有する複数の送信信号を生成する送信信号生成手段である。この送信信号は複数の変換素子００２によって弾性波に変換され、弾性波ビームとして探触子００１から被検体へと送信される。被検体内部の対象物（反射界面や反射体）で反射された弾性波（反射波）は、複数の変換素子００２によって受信され複数の受信信号に変換される。受信信号は受信回路系００５に入力される。

受信回路系００５は、複数の受信信号を増幅し、複数のデジタル信号（デジタル化された受信信号）に変換する受信信号処理手段である。ここで、本発明では、変換素子００２が出力したアナログの受信信号だけでなく、増幅やデジタル変換等の処理を行った信号も受信信号と表現する。受信回路系００５から出力された複数のデジタル信号は、固定型信号処理ブロック００６及び適応型信号処理ブロック００７に入力される。

固定型信号処理ブロック００６は、本発明における固定型信号処理手段に相当する図２は、固定型信号処理ブロック００６内の構成を示している。固定型信号処理ブロック００６内では、まず、整相加算手段である遅延加算回路０１１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号に対して加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理により、走査線信号が複数取得される。なお、この加算処理の際に複数のデジタル信号にそれぞれ重みを乗じた上で加算処理することも可能である。この重みは観察位置や送受信の条件によって変化するが、あらかじめ決められた（固定された）重みを用いることが多い。この整相加算処理は、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。次に、包絡線検波手段である包絡線検波回路０１２が、複数の走査線信号を用いて包絡線検波を行い、第１の分布情報を取得する。固定型信号処理ブロック００６で得られた第１の分布情報は、表示制御手段００８に入力される。

適応型信号処理ブロック００７は、本発明のおける適応型信号処理手段に相当する。適応型信号処理は、受信信号に応じて、その処理パラメータを適応的に変化させる処理である。特に、適応型信号処理の一つであるＣａｐｏｎ法（拘束付電力最小化規範（ＣＭＰ：Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）ともいう）は、複数の入力信号に対して、注目方向や注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理する方法である。このような適応型信号処理は空間解像度を向上させる効果がある。適応型信号処理ブロック００７は、深さ方向と、深さ方向に垂直な方向と、のうち少なくとも一つの方向の解像度を向上させた電力強度分布を第２の分布情報として出力する。ここで、深さ方向とは、探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向であり、走査線方向である。適応型信号処理の詳細は、図３を用いて後述する。

表示制御手段００８は、固定型信号処理ブロック００６から第１の分布情報が入力され、適応型信号処理ブロック００７から第２の分布情報が入力される。そして、表示制御手段００８は表示手段００９に表示用の画像情報を出力する。この表示制御手段００８から出力される画像情報を基に被検体内の分布情報を示す画像が表示手段００９に表示される。表示制御手段００８が行う詳細な処理内容は図４を用いて後述する。なお、表示制御手段００８は、第１の分布情報の画像情報、第２の分布情報の画像情報、第１と第２の分布情報の合成画像情報に対して、エッジ強調やコントラスト調整などの各種画像処理を行い、輝度データの画像情報を出力する。

表示手段００９は、表示制御手段００８から入力された画像情報をもとに画像を表示する。ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。

入力手段０１０は、ユーザーが拡大指示をするための手段である。ユーザーは表示手段００９に表示された第１の分布情報の画像を参照しながら、入力手段０１０を用いて拡大指示を行う。入力手段０１０としては、マウスやキーボード等のポインティングデバイスや、ペンタブレットタイプ、表示手段００９表面に取り付けたタッチパッド等で構成される。また、装置に設けられた拡大倍率を指定するためのダイヤルやボタンでもよい。なお、表示手段００９、入力手段０１０は、本発明の被検体情報処理装置が有する構成とはせずに、別に用意してから夫々を本発明の被検体情報取得装置に接続しても良い。

（適応型信号処理の詳細）
ここで、本発明の適応型信号処理ブロック００７が行う処理について説明する。図３は、適応型信号処理ブロック００７内の構成を示している。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ適応型信号処理ブロック００７内の構成が異なる。以下、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて、それぞれ本発明の適用可能な適応型信号処理ブロック００７内の構成の例を説明する。

まず、図３（ａ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。Ｐｒｏｃ．Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ．ｐｐ．４８９−４９２（Ｍａｒ．２００５）には、このような深さ方向に垂直な方向の解像度を上げるための適応型信号処理の手法が記載されている。

ここで、複数の受信信号に対して適応型信号処理を適用した場合の処理についてＣａｐｏｎ法を例にして述べる。

まず複数の受信信号から相関行列を算出するところまでを説明する。最初に、遅延処理回路２０１が、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理（整相処理）を実施する。このようにして算出されるのが、複素表現された受信信号である。ここでｋ番目の素子からの受信信号を処理して得られた信号のｓサンプル目をｘｋ［ｓ］として、ｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］を以下のように定義する。なお、ここでＭは素子数である。

次にこの入力ベクトルＸ［ｓ］を用いて適応型信号処理部であるＣａｐｏｎ回路２０２が、相関行列Ｒｘｘを算出する。

式中の右肩のＨは複素共役転置を表し、右肩の＊は複素共役を表す。Ｅ［・］は時間平均を算出する処理であり、サンプルの番号（ここではｓ）を変化させ、その平均を算出することを意味する。

次に、Ｃａｐｏｎ回路２０２は、注目方向以外から探触子に到達する相関性干渉波による影響を抑圧するために、相関行列Ｒｘｘに対して空間平均法を適用し、平均相関行列Ｒ’ｘｘを求める。

ここでＲ^ｎｘｘは相関行列Ｒｘｘの中の部分行列を表しており、Ｒｘｘの対角成分上を移動し、Ｒｘｘの（ｎ、ｎ）成分をその１番目の対角成分とする位置にあるＫ×Ｋのサイズの行列である。Ｚｎはそれぞれの部分行列を加算する際の係数であり、Ｚｎの総和が１になるように調整される。

Ｃａｐｏｎ法では、ある拘束条件下で出力電力を最小化するための複素ウェイトを求める。複素ウェイトは、複素ベクトルで表現されるウェイト（重み）である。注目方向からの弾性波の受信信号に対する感度を１に拘束した状態で、出力電力を最小化するための最適な複素ウェイトＷｏｐｔはＣａｐｏｎ法においては以下の式で求められる。

Ｃは拘束ベクトルであり、素子の位置と注目方向に応じて変化するものである。ただし、受信信号に対して整相遅延処理を実施している場合は、平均相関行列のサイズ（この場合はＫ）において、すべての値が１であるベクトルとして構わない。

また、複素ウェイトＷｏｐｔを用いて、算出された電力Ｐｍｉｎは以下のように求まる。この算出された電力Ｐｍｉｎが、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。

このように、Ｃａｐｏｎ回路２０２は受信信号から相関行列、さらには平均相関行列を求め、その逆行列を用いて複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力分布を取得できる。この複素ウェイトや複素ウェイトを用いた場合の電力は、注目方向からの弾性波の信号に対して感度を１にし、それ以外の方向から到達する弾性波の信号を抑圧した場合のウェイトや電力である。つまり、Ｃａｐｏｎ法では注目方向からの弾性波の信号を選択的に抽出することが可能で、その結果として深さ方向に直交する方向の空間分解能を向上することが出来る。

なお、逆行列を直接求めずに、平均相関行列に対するＱＲ分解と後退代入処理によっても、電力は算出可能である。このように、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いて、受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向に垂直な方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。

次に、図３（ｂ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の２つ目の例を示す。
図３（ｂ）は、深さ方向（探触子から送信される弾性波（超音波ビーム）の進行方向）の解像度を上げるための適応型信号処理ブロック００７の構成を示す。このような深さ方向の空間分解能を向上するため、適応型信号処理に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）を組み合わせる手法がある。Ｈｉｒｏｆｕｍｉ Ｔａｋｉ， Ｋｏｕｓｕｋｅ Ｔａｋｉ，Ｔａｋｕｙａ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ Ｙａｍａｋａｗａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｓｈｉｉｎａ ａｎｄ Ｔｏｒｕ Ｓａｔｏ：Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｅｎｇ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ Ｓｏｃ．２０１０；１：５２９８−５３０１．に、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法）と、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法と、を適用した手法について記載されている。

ＦＤＩ法は、受信信号を周波数ごとに分解し、分解された信号の位相を注目位置に応じて変化させることで、注目位置における受信電力を推定する方法である。なお、位相の変化量はある基準位置から注目位置までの距離と周波数に対応した波数の積とからあらかじめ決定できる。

つまり、ＦＤＩ法と適応型信号処理とを組み合わせることは、各周波数成分に分解された受信信号に対して、あらかじめ決定された固定の位相変化量・重みではなく、適応型信号処理によって信号に応じて算出された位相変化量・重みを用いて、注目位置における受信電力を推定することになる。

さらに、パルス波のように広い周波数帯域を有する弾性波の受信信号に対して周波数平均法を用いる際には、参照信号によって受信信号のホワイトニングを行うとよい。

図３（ｂ）では、まず、整相加算手段である遅延加算回路３０１が、弾性波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理を行い、さらに遅延処理後の複数のデジタル信号の加算処理を行う。つまり整相加算処理を実行する。この整相加算処理は、固定型信号処理ブロック００６内の整相加算と同じであり、被検体内の各位置で反射した反射波の音圧に対応する信号を走査線信号として生成する処理である。

次に、ＦＤＩ適応処理部であるＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２が、遅延加算回路３０１から出力された走査線信号を入力信号として受け取る。そして、この走査線信号から、１回で処理する時間分、つまり処理レンジ分の信号を抽出する。

次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、抽出した信号をフーリエ変換し周波数ごとの成分（Ｘｓ１、Ｘｓ２、Ｘｓ３、・・・、ＸｓＮ）に分割する。一方で、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２には、不図示の参照信号記憶部から少なくとも１つの参照信号が入力される。そして、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、参照信号のフーリエ変換を行い、参照信号を周波数ごとの成分（Ｘｒ１、Ｘｒ２、Ｘｒ３、・・・、ＸｒＮ）に分割する。

次に、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２は、下記式に示すホワイトニング処理を行う。

ここでＸｗｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）はホワイトニング処理後の周波数ごとの成分、ηは安定化のための微小量、＊は複素共役を意味する。ホワイトニング処理された各周波数成分からなるベクトルＸｆを用いて、相関行列Ｒを算出する。
Ｘｆ＝［Ｘ_Ｗ１，Ｘ_Ｗ２，・・・，Ｘ_ＷＮ］^Ｔ
Ｒ＝ＸｆＸｆ^Ｔ＊
なおＴは転置を意味する。ここで相関行列ＲはＮ×Ｎのサイズを有する行列となる。次に相関行列Ｒから部分行列を抽出し、それらを平均化する周波数平均法を適用する。

Ｒ’は周波数平均相関行列、ＲｍはＲｍｉｊを要素に持つ相関行列Ｒの部分行列である。このようにして周波数平均相関行列Ｒ’が算出される。

次に、拘束ベクトルＣが、ＦＤＩ・Ｃａｐｏｎ回路３０２に入力される。拘束ベクトルＣは、処理レンジ内での位置ｒに応じて変化するベクトルであり、以下の式で定義される。
Ｃ＝［ｅｘｐ（ｊｋ_１ｒ），ｅｘｐ（ｊｋ_２ｒ），・・・，ｅｘｐ（ｊｋ_{（Ｎ−Ｍ＋１）}ｒ）］
これらの周波数平均相関行列Ｒ’ならびに拘束ベクトルＣを用いて、処理レンジ内の電力強度分布Ｐ（ｒ）を算出する。この算出された電力Ｐ（ｒ）が、本例における、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した分布（音響特性に関する分布）情報を示している。

η’Ｅは逆行列算出を安定させるために加算した対角行列である。

このように、本例では、適応型信号処理ブロック００７は、複数の受信信号を用いてＦＤＩ法及び適応型信号処理（ここではＣａｐｏｎ法を用いた）を行う。その結果、深さ方向の解像度が向上した電力強度分布（第２の分布情報に相当する）を出力する。

次に、図３（ｃ）を用いて、適応型信号処理ブロック００７の構成の３つ目の例を示す。遅延処理回路４０１は、複数の変換素子から出力された複数の受信信号に対してヒルベルト変換、注目位置に応じた遅延処理を実施しデジタル信号を出力する。Ｃａｐｏｎ回路４０２は、遅延処理されたデジタル信号を入力としＣａｐｏｎ処理を行う。先ほどと同様の処理は省略するが、最終的にＣａｐｏｎ回路４０２は以下の式で算出される信号Ｙ［ｓ］を出力する。ここでＸ‘［ｓ］はｓサンプル目の入力ベクトルＸ［ｓ］からＷｏｐｔのサイズに合わせたベクトルを抽出したものである。

この出力Ｙ［ｓ］は注目位置に応じた反射波形の位相情報まで保持しているため、この後のＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行うことが可能となる。ＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ回路３０２では入力された信号Ｙ［ｓ］に対してＦＤＩ・ＣＡＰＯＮ処理を行い電力強度分布を出力する。

このような処理を行うことで、深さ方向に直交する方向ならびに深さ方向の解像度を向上した電力強度分布を得ることが出来る。

なおここでは適応型信号処理の例としてＣａｐｏｎ法の処理について述べたが、他の適応型信号処理である、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法などにおいても本発明の効果が同様に得られる。

（表示方法）
以下、本実施形態の表示方法のフローについて図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の表示方法を説明するためのフローチャートである。

まず、表示制御手段００８は、入力された第１の分布情報の画像を表示するための画像情報を表示手段００９に出力する。この画像情報により表示手段００９には第１の分布情報の画像が表示される（Ｓ１０１）。

次に、Ｓ１０２でユーザーからの拡大指示があるかどうか（拡大指示に関する情報が入力されているかどうか）を確認する。ユーザーは、表示手段００９に表示された第１の分布情報の画像を見ながら、マウス等の入力手段０１０を用いて拡大したい領域（拡大領域）を入力する。システム制御部００４には入力手段０１０から拡大領域の情報が入力され、システム制御部００４は表示制御手段００８に、拡大領域の情報をユーザーからの「拡大指示に関する情報」として出力する。このように、拡大領域を指定する場合は、ユーザーが第１の分布情報の画像内における所定の領域を指定することによって拡大指示となり、表示制御手段００８は、ユーザーにより指定された領域の大きさと表示手段００９の表示領域の大きさとの関係で拡大画像の拡大倍率を決定する。また、拡大領域が指定された後、表示手段００９内の画面に表示される拡大ボタン（図５等参照）がユーザーによりクリックされることで、拡大開始の指示が入力されるようにしてもよい。

ただし、ユーザーからの「拡大指示に関する情報」としては、ユーザーからの拡大領域の情報だけでなく、拡大倍率の情報等も含む。拡大倍率を入力する場合は、ユーザーが第１の分布情報の画像を見ながら、ダイヤル等の入力手段０１０を用いて拡大倍率を入力する。システム制御部００４には入力手段０１０から拡大倍率の情報が入力され、システム制御部００４は表示制御手段００８に、拡大倍率の情報をユーザーからの「拡大指示に関する情報」として出力する。このように、拡大倍率を入力する場合は、ユーザーが第１の分布情報の画像の拡大倍率を入力することによって拡大指示となる。また、画像を拡大する中心位置は、第１の分布情報の画像の中心でもよいし、ユーザーが任意に設定することも可能である。

Ｓ１０２でＹＥＳの場合、Ｓ１０３のステップで拡大画像を表示する。ここで、表示する拡大画像は、第１の分布情報の画像の拡大画像ではなく、同じ位置に対応する第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報とが合成された合成画像、の拡大画像である。本実施形態ではまず、第２の分布情報の画像の拡大画像を表示する場合について説明する。第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像の拡大画像を表示する例は後述の第３の実施形態で説明する。

図５は、本実施形態により表示手段００９に表示される画面の一例である。図５は、血管壁の層構造を示している。左図が拡大前の画像（第１の分布情報の画像）が表示された画面であり、右図が拡大後の画像（第２の分布情報の画像）が表示された画面である。図５の例では、第２の分布情報の画像を得るため、適応型信号処理として、ＦＤＩ法とＣａｐｏｎ法を組み合わせた処理（図３（ｂ）の例）を行った。

図５の画面上の目盛は、縮尺を表すガイドである。縮尺を表すガイド以外にも、拡大倍率を示すガイドを表示してもよい。

また、画面上には拡大ボタンが表示されている。ユーザーが拡大領域を指定完了している状態（表示制御手段００８に拡大指示に関する情報が入力されている状態）で、拡大ボタンをクリックすると、拡大開始の指示が表示制御手段００８に入力される。本例では、拡大指示に関する情報として、第１の分布情報の画像の中央上側の領域を拡大領域として指定しているものとする。表示制御手段００８は、入力された拡大開始指示により、第２の分布情報の画像の拡大画像を表示させるための画像情報を、表示手段００９に出力する。この画像情報により、表示手段００９の画面が切り替わる。

ここで、本発明を適用した拡大画像と、本発明を適用していない第１の分布情報の拡大画像と、を比較する。図６は、拡大前の第１の分布情報の画像（左図）、本実施形態の適応型信号処理により生成した第２の分布情報の画像の拡大画像（中央図）、第１の分布情報の画像を単純に拡大した拡大画像（右図）、を示している。図６に示されているように、拡大率によっては、単純に第１の分布情報の画像を拡大しても解像度が悪く視認性が高まらない場合がある。しかしながら、適応型信号処理を行って取得した第２の分布情報の拡大画像は解像度が向上していることが分かる。

また、上述の例では、拡大指示に関する情報が入力された場合は全て、第２の分布情報の画像の拡大画像を表示したが、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像を表示しても本発明の効果は得られる。また、拡大倍率によっては、表示制御手段００８は、第１の分布情報の画像をそのまま拡大した拡大画像を表示手段００９に表示させてもよい。つまり、拡大倍率が所定の倍率以上の場合に、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示し、拡大倍率が所定倍率より小さい場合は、第１の分布情報の画像の拡大画像を表示してもよい。

さらに、表示制御手段００８は、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示するモード（第１のモード）を、拡大倍率とは関係なく、ユーザーの指示によりオフする機能を備えていても良い。つまり、第２の分布情報の画像又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示するモード（第１のモード）と、第１の分布情報の画像の拡大画像を表示するモード（第２のモード）と、をユーザーからの指示により、選択的に実行可能な構成としてもよい。例えば、表示手段００９の画面上にモード切替えボタンを表示し、このモード切替えボタンをクリックすることにより、ユーザーは、第１のモードで拡大画像を表示するか第２のモードで拡大画像を表示するかを選択できる。表示制御手段００８は、ユーザーからのモード選択の入力を受け、選択されたモードの拡大画像の画像情報を出力する。

＜第２の実施形態＞
本実施形態は、表示手段００９に表示される画面が第１の実施形態と異なる。本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。また、表示方法の概略は図４で説明したフローと基本的に同じであるため、以下では、図７、図８を用いて第１の実施形態とは異なる表示部分に絞って説明する。

本実施形態は、拡大画像を表示した場合に、拡大前の第１の分布情報も同一画面上に表示する点と、拡大している領域の位置を示すガイドを表示する点が特徴である。図７は、本実施形態により表示手段００９に表示される画面の一例である。本実施形態では、拡大画像が表示された画面内の別の表示領域に、拡大前の第１の分布情報の画像もサムネイル表示している。そして、拡大画像が示している、第１の分布情報の画像上の位置（第１の分布情報の画像上における拡大領域の位置）を点線で囲まれた矩形で示している。この矩形のように、拡大している領域の位置を示すガイドを表示することで、ユーザーはどの位置の拡大画像を見ているのかが把握しやすくなる。

また、図７のように拡大画像と拡大前の第１の分布情報の画像とを別々の表示領域に表示するのではなく、図８に示すように、拡大前の第１の分布情報の画像と拡大画像の少なくとも一部とが重なるように表示してもよい。拡大している領域の位置を示すガイドの近くに拡大画像を表示することで、ユーザーは対応関係がより分かりやすくなり、操作性が向上する。拡大前の画像と拡大画像との間の視線の移動量を減らすことが可能で、操作性が向上する。

さらに、ガイドをユーザーが移動させることで、拡大領域の位置を変更可能としてもよい。入力手段によりユーザーからのガイドの移動の指示がシステム制御部００４に入力されると、システム制御部００４は、表示制御手段００８にガイドの移動情報を出力する。表示制御手段００８は、このガイドの移動情報を受けて、画面上でガイドを移動させるとともに、変更後の拡大領域の拡大画像を表示手段００９に表示させる。

さらに、ガイドのサイズをユーザーが変更することで、拡大領域のサイズ（つまり拡大倍率）を変更可能としてもよい。入力手段によりユーザーからのガイドのサイズ変更の指示がシステム制御部００４に入力されると、システム制御部００４は、表示制御手段００８にガイドのサイズ変更情報を出力する。表示制御手段００８は、このガイドのサイズ変更情報を受けて、画面上でガイドのサイズを変更させるとともに、変更後の拡大領域の拡大画像を表示手段００９に表示させる。

以上のように、ガイドの位置やサイズの変更を可能とすることにより、ユーザーが拡大して観察したい被検体内の領域の位置やサイズを容易に変更でき、操作性が向上する。

また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、拡大倍率によって、表示制御手段００８は、第１の分布情報の画像をそのまま拡大した拡大画像を表示手段００９に表示させてもよい。つまり、拡大倍率が所定の倍率より大きい場合にのみ、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示し、拡大倍率が小さい場合は、第１の分布情報の画像の拡大画像を表示してもよい。

さらに、表示制御手段００８は、第２の分布情報の画像、又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示するモード（第１のモード）を、拡大倍率とは関係なく、ユーザーの指示によりオフする機能を備えていても良い。つまり、第２の分布情報の画像又は、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像、の拡大画像を表示するモード（第１のモード）と、第１の分布情報の画像の拡大画像を表示するモード（第２のモード）と、をユーザーからの指示により、選択可能な構成としてもよい。例えば、表示手段００９の画面上にモード切替えボタンを表示し、このモード切替えボタンをクリックすることにより、ユーザーは、第１のモードで拡大画像を表示するか第２のモードで拡大画像を表示するかを選択できる。表示制御手段００８は、ユーザーからのモード選択の入力を受け、選択されたモードの拡大画像の画像情報を出力する。

＜第３の実施形態＞
本実施形態は、拡大画像として、第１の分布情報と第２の分布情報との合成画像の拡大画像を表示することを特徴とする。それ以外は第１の実施形態及び第２の実施形態と同じである。本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。また、表示方法の概略は図４で説明したフローと基本的に同じであるため、以下では、第１の実施形態及び第２の実施形態とは異なる部分に絞って説明する。

本実施形態は、ユーザーからの拡大指示に関する情報を受け、図４のＳ１０３のステップで、第１の分布情報と第２の分布情報とが合成された合成画像の拡大画像を表示する。第１の分布情報の画像と第２の分布情報の画像との合成率は５０：５０のように予め決められていても良いし、ユーザーが任意に設定しても良い。また、拡大率に応じて合成率を変化させても良い。

図９に、拡大率と合成率との関係の一例を示す。図９では、拡大率が第１の所定値以下の場合は、第１と第２の分布情報の合成率は一定である。この場合、拡大率が低いので、第２の分布情報の画像の合成率（合成画像における第１の分布情報の画像の割合が高く、第２の分布情報の画像の割合）は低い。そして、拡大率が第１の所定値より高く第２の所定値より低い場合は、拡大率が高くなるに従って第２の分布情報の画像の合成率（合成画像中の第１の分布情報の画像に対する第２の分布情報の画像の割合）を高くしている。さらに、拡大率が第２の所定値以上の場合は、第１と第２の分布情報の合成率を一定としている。この場合、拡大率が高いため、第２の分布情報の画像の合成率を高くしている。

このように拡大率に応じて合成率を変化させることにより、、第１の分布情報と第２の分布情報とをよりスムーズで違和感のなく切り替えることが可能であり、ユーザーの操作性の向上が望める。

＜第４の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

００１ 探触子
００２ 変換素子
００３ 送信回路系
００４ システム制御部
００５ 受信回路系
００６ 固定型信号処理ブロック
００７ 適応型信号処理ブロック
００８ 表示制御手段
００９ 表示手段
０１０ 入力手段

Claims (20)

1. 被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信して複数の受信信号に変換する複数の変換素子と、
   前記複数の受信信号を用いた固定の重みの加算処理を行い、第１の分布情報を取得する固定型信号処理手段と、
   前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行い、第２の分布情報を取得する適応型信号処理手段と、
   前記第１の分布情報と、前記第２の分布情報と、が入力され、表示手段に表示させるための画像情報を出力する表示制御手段と、
   を有し、
   前記表示制御手段は、
   前記第１の分布情報の画像が表示されている状態で、ユーザーにより入力された、前記第１の分布情報の画像の拡大指示に関する情報を受け、
   前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された画像、の拡大画像を前記表示手段に表示させるための画像情報を出力するとともに、
   前記第１の分布情報の拡大倍率が所定の倍率以上の場合は、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を表示させ、
   前記拡大倍率が所定の倍率より小さい場合は前記第１の分布情報の拡大画像を表示させることが可能に構成されていることを特徴とする被検体情報取得装置。
2. 前記表示制御手段は、
   前記拡大指示に関する情報を受け、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を前記表示手段に表示させる第１のモードと、
   前記拡大指示に関する情報を受け、前記第１の分布情報の画像の拡大画像を前記表示手段に表示させる第２のモードと、
   を選択的に実行可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。
3. 前記表示制御手段には、前記拡大指示に関する情報として、前記第１の分布情報の画像内の所定の領域の情報が入力され、
   前記表示制御手段は、前記ユーザーにより指定された領域の大きさと前記表示手段の表示領域の大きさとの関係で前記拡大画像の拡大倍率を決定し、前記指定された領域の拡大画像を表示させることを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
4. 前記表示制御手段には、前記拡大指示に関する情報として、拡大倍率の情報が入力され、
   前記表示制御手段は、前記第１の分布情報の画像の所定の位置を中心に前記拡大倍率で拡大した拡大画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
5. 前記表示制御手段は、前記拡大画像を、前記第１の分布情報の画像と同じ画面内の別の表示領域に表示させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
6. 前記表示制御手段は、前記拡大画像を、前記第１の分布情報の画像の少なくとも一部と重なるよう前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
7. 前記表示制御手段は、前記拡大画像を表示させた場合に、前記第１の分布情報の画像内における前記拡大画像の位置を示すためのガイドを表示することを特徴とする請求項５又は６に記載の被検体情報取得装置。
8. 前記ガイドを移動させることにより、前記第１の分布情報の画像内における拡大領域の位置を移動させることが可能であることを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。
9. 前記ガイドのサイズを変更することにより、前記第１の分布情報の画像内における拡大領域のサイズを変更することが可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の被検体情報取得装置。
10. 前記表示制御手段は、前記拡大画像の拡大倍率に応じて、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報の画像との合成率を変更することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
11. 前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、注目方向に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
12. 前記適応型信号処理手段は、前記複数の受信信号を用いて、深さ方向の注目位置に関する感度を固定した状態で電力を最小化するように処理することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
13. 被検体情報取得装置で取得された分布情報を用いて画像を表示手段に表示する表示方法であって、
    前記取得された分布情報は、
    被検体に弾性波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信することにより得られる複数の受信信号を用いた固定の重みの加算処理を行うことで得られる第１の分布情報と、前記複数の受信信号を用いて、前記受信信号に応じて適応的に変化する重みで適応型信号処理を行うことで得られる第２の分布情報と、
    を含み、
    前記第１の分布情報の画像を表示するステップと、
    ユーザーにより入力された、前記第１の分布情報の画像の拡大指示に関する情報を受け、前記第２の分布情報の画像、又は、前記第１の分布情報と前記第２の分布情報とが合成された画像、の拡大画像を表示するステップと、を有し、
    前記拡大画像を表示するステップでは、
    前記第１の分布情報の拡大倍率が所定の倍率以上の場合は、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を表示し、
    前記拡大倍率が所定の倍率より小さい場合は、前記第１の分布情報の拡大画像を表示することを特徴とする表示方法。
14. 前記拡大指示に関する情報を受け、前記第２の分布情報の画像、又は、前記合成された画像、の拡大画像を前記表示手段に表示させる第１のモードと、
    前記拡大指示に関する情報を受け、前記第１の分布情報の画像の拡大画像を前記表示手段に表示させる第２のモードと、
    を選択可能に実行することを特徴とする請求項１３に記載の表示方法。
15. 前記第１の分布情報を表示するステップの後、前記拡大指示に関する情報として、ユーザーにより指定された、前記第１の分布情報の画像内の所定の領域の情報を受け、
    前記所定の領域の拡大画像を表示することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の表示方法。
16. 前記第１の分布情報を表示するステップの後、前記拡大指示に関する情報として、ユーザーにより入力された拡大倍率の情報を受け、前記拡大画像を表示することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の表示方法。
17. 前記拡大画像を表示するステップでは、前記拡大画像を、前記第１の分布情報の画像と同じ画面内の別の表示領域に表示することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の表示方法。
18. 前記拡大画像を表示するステップでは、前記拡大画像を、前記第１の分布情報の画像と少なくとも一部とが重なるよう表示することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の表示方法。
19. 前記拡大画像を表示するステップでは、前記第１の分布情報の画像上における前記拡大画像の位置を示すためのガイドを表示することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載の表示方法。
20. 請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の表示方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。