本發(fā)明涉及一種根據(jù)向被檢體發(fā)送超聲波，并接收由該被檢體反射的超聲波的超聲波探頭所獲取到的超聲波信號(hào)，來生成超聲波圖像的超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的工作方法以及超聲波診斷裝置的工作程序。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是：在根據(jù)超聲波探頭所獲取到的超聲波信號(hào)來生成超聲波圖像的超聲波診斷裝置中，計(jì)算被檢體內(nèi)的超聲波的衰減率，該超聲波探頭向被檢體發(fā)送超聲波，并接收由該被檢體反射的超聲波。在該技術(shù)中，從超聲波探頭向被檢體發(fā)送高斯脈沖，并且對(duì)從超聲波探頭輸出的接收信號(hào)進(jìn)行正交檢波，來獲取表示超聲波回波的相位的相位φ(t)，求出去除散斑成分后的時(shí)間t的二次微分值d2φ/dt2。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過使用每單位距離的衰減α、二次微分值d2φ/dt2、聲速v以及已知的頻帶寬度Δw所滿足的關(guān)系式

d2φ/dt2＝-2πα×(Δw)2×v…(1)

來計(jì)算衰減率α(π為圓周率)。在此，在現(xiàn)有技術(shù)中，僅記載了能夠通過別的方法來獲得聲速v，沒有公開其詳細(xì)內(nèi)容。

另外，還已知如下一種超聲波診斷裝置：將噪聲區(qū)域視為低S/N區(qū)域來進(jìn)行區(qū)分，將該低S/N區(qū)域的信息與基于衰減率的圖像即衰減圖像一同顯示。在該技術(shù)中，在與發(fā)送和接收中心頻率為4MHz的超聲波信號(hào)的情況相同的條件下使超聲波的發(fā)送停止，根據(jù)從被檢體的各位置接收到的噪聲信號(hào)來生成噪聲圖像。在檢查過程中，將噪聲圖像與4MHz的B模式圖像的亮度進(jìn)行比較，提取亮度相同的像素作為低S/N區(qū)域，將該低S/N區(qū)域中的像素的信息和另外生成的衰減圖像顯示在監(jiān)視器上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在現(xiàn)有技術(shù)所記載的技術(shù)中，雖然僅公開了通過別的方法來獲得聲速這樣的記載，但是一般很難根據(jù)超聲波的路徑來準(zhǔn)確地求出不同的聲速。因此，只得說很難使用式(1)來高精度地計(jì)算衰減率。

另外，在式(1)中，是以發(fā)送波形是高斯脈沖為前提的，即使在超聲波振子的阻尼器等上下很多的工夫，發(fā)送波形也會(huì)產(chǎn)生拖尾模糊，這是一般情況。因此，以發(fā)送波形是高斯脈沖為前提是不合適的，即使基于式(1)計(jì)算衰減率，也很難說能夠計(jì)算高精度的衰減率。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，記載了也可以向被檢體發(fā)送發(fā)送波形為高斯脈沖以外的超聲波的內(nèi)容，但是該情況下的衰減率的具體的計(jì)算方法完全沒有公開。

另外，在現(xiàn)有技術(shù)所記載的技術(shù)中記載了以下內(nèi)容：在導(dǎo)出式(1)的過程中，通過采用斷層面的關(guān)注區(qū)域內(nèi)的中心值、或者將斷層面劃分為散斑區(qū)域和非散斑區(qū)域，作為噪聲成分而去除散斑成分。然而，在實(shí)際實(shí)施該技術(shù)的情況下，每次都必須手動(dòng)指定關(guān)注區(qū)域、散斑區(qū)域等圖像內(nèi)的區(qū)域，處理繁雜。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中并未針對(duì)將散斑成分除以二次相位差的結(jié)構(gòu)和作用效果進(jìn)行詳細(xì)的記載，即使是本領(lǐng)域技術(shù)人員來看也有很多不清楚的地方。

如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)所記載的技術(shù)中，難以高精度且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率。

接著，說明現(xiàn)有技術(shù)所記載的技術(shù)所具有的問題點(diǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)所記載的技術(shù)中，作為發(fā)送和接收條件，給出了中心頻率4MHz。超聲波診斷裝置的發(fā)送波形包含中心頻率的周圍成分是一般情況。特別地，在使距離分辨率提高的情況下，為了縮短脈沖寬度，需要擴(kuò)展發(fā)送和接收頻帶。在該情況下，未必發(fā)送和接收頻帶內(nèi)的全部頻率成分的S/N都足夠高。因此，在專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，由于使用S/N不夠高的頻率成分而衰減率的計(jì)算精度下降，導(dǎo)致基于衰減率的圖像的可靠性破壞。

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且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率并且能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性的超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的工作方法以及超聲波診斷裝置的工作程序。

為了解決上述的問題并達(dá)成目的，本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置根據(jù)由超聲波探頭獲取到的超聲波信號(hào)來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向被檢體發(fā)送超聲波并接收由該被檢體反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波診斷裝置具備：頻率分析部，其通過對(duì)所述超聲波信號(hào)的頻率進(jìn)行分析，來計(jì)算所述超聲波信號(hào)的每個(gè)接收深度的頻譜；變化率計(jì)算部，其通過以規(guī)定的順序計(jì)算由所述頻率分析部計(jì)算出的頻譜或使用該頻譜定義的函數(shù)中的距離變化率和頻率變化率，來計(jì)算所述頻譜或所述函數(shù)的二次變化率；以及衰減率估計(jì)部，其使用所述變化率計(jì)算部計(jì)算出的二次變化率，估計(jì)所述超聲波振子的掃描區(qū)域內(nèi)的規(guī)定區(qū)域中的、所述超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，還具備：噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)與頻率和接收深度相應(yīng)的噪聲水平數(shù)據(jù)；以及頻帶設(shè)定部，其通過將由所述噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)的噪聲水平數(shù)據(jù)與所述頻譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來設(shè)定所述變化率計(jì)算部設(shè)為計(jì)算對(duì)象的所述頻譜的頻帶，所述變化率計(jì)算部計(jì)算由所述頻帶設(shè)定部設(shè)定的頻帶中的所述頻率變化率。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述超聲波振子包含壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片由以石墨烯作為導(dǎo)電通道的輻照改性聚氨酯壓電材料制成。通過石墨烯導(dǎo)電通道的引入，增加了材料的介電常數(shù)、提高了材料的阻尼性能。通過輻照對(duì)材料進(jìn)行交聯(lián)處理，使得材料在輻照的作用下，提高材料的力學(xué)性能，同時(shí)，降低了材料的后熟化時(shí)間，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，材料阻尼性能好。本發(fā)明提供的阻尼材料以石墨烯作為導(dǎo)電通道，極大地提高了壓電阻尼材料的能量轉(zhuǎn)換效率，表現(xiàn)為阻尼效應(yīng)極大的提高。

由此構(gòu)成的本發(fā)明中的超聲波振子具有振幅大、電聲轉(zhuǎn)換率高、發(fā)熱量小、可靠性高、一致性好等特點(diǎn)。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述頻帶設(shè)定部通過將同一頻率下的所述頻譜的數(shù)據(jù)與所述噪聲水平數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來提取噪聲頻帶，并通過去除該噪聲頻帶來設(shè)定所述頻帶，其中，所述噪聲頻帶是與噪聲相當(dāng)?shù)念l率的頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述頻帶設(shè)定部提取比規(guī)定的頻率高的頻帶來作為所述噪聲頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述頻帶設(shè)定部提取所述頻譜的數(shù)據(jù)的值為閾值以下的區(qū)域來作為所述噪聲頻帶。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述閾值是所述噪聲水平數(shù)據(jù)以上的值。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述變化率計(jì)算部針對(duì)所述超聲波的每個(gè)聲線計(jì)算所述二次變化率，所述衰減率估計(jì)部使用每個(gè)所述聲線的所述二次變化率計(jì)算每個(gè)所述聲線的衰減率，通過計(jì)算所述掃描區(qū)域中的每個(gè)所述聲線的衰減率的全部統(tǒng)計(jì)量來估計(jì)所述衰減率。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述變化率計(jì)算部通過針對(duì)根據(jù)所述頻譜與基準(zhǔn)的接收深度處的所述頻譜的差定義的函數(shù)，在所述頻帶進(jìn)行以頻率為變量的回歸分析，來計(jì)算回歸直線，通過針對(duì)所述回歸直線的斜率進(jìn)行以所述超聲波振子與所述被檢體之間的往返距離為變量的第二回歸分析來計(jì)算第二回歸直線，將該第二回歸直線的斜率設(shè)為所述二次變化率。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述變化率計(jì)算部通過在根據(jù)所述頻帶按頻率決定的距離區(qū)間針對(duì)所述頻譜進(jìn)行以所述超聲波振子與所述被檢體之間的往返距離為變量的回歸分析，來計(jì)算回歸直線，通過針對(duì)該回歸直線的斜率進(jìn)行以頻率為變量的第二回歸分析來計(jì)算第二回歸直線，將該第二回歸直線的斜率設(shè)為所述二次變化率。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，還具備：B模式圖像數(shù)據(jù)生成部，其生成用于將信號(hào)的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來作為所述超聲波圖像進(jìn)行顯示的B模式圖像數(shù)據(jù)；以及合成圖像數(shù)據(jù)生成部，其使用與由所述衰減率估計(jì)部估計(jì)出的衰減率有關(guān)的信息和由所述B模式圖像數(shù)據(jù)生成部生成的B模式圖像數(shù)據(jù)，來生成合成圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，所述衰減率估計(jì)部針對(duì)通過將所述掃描區(qū)域進(jìn)行分割而得到的多個(gè)局部區(qū)域的各個(gè)局部區(qū)域，計(jì)算在各局部區(qū)域能夠得到的衰減率的統(tǒng)計(jì)量，由此估計(jì)各局部區(qū)域的衰減率，該超聲波診斷裝置還具備衰減率映像數(shù)據(jù)生成部，該衰減率映像數(shù)據(jù)生成部通過附加與各局部區(qū)域的衰減率的值相應(yīng)的視覺信息來生成衰減率映像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，在上述發(fā)明中，還具備：B模式圖像數(shù)據(jù)生成部，其生成用于將信號(hào)的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來作為所述超聲波圖像進(jìn)行顯示的B模式圖像數(shù)據(jù)；以及合成圖像數(shù)據(jù)生成部，其使用由所述衰減率映像數(shù)據(jù)生成部生成的衰減率映像數(shù)據(jù)和由所述B模式圖像數(shù)據(jù)生成部生成的B模式圖像數(shù)據(jù)，來生成合成圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置的特征在于，在上述發(fā)明中，所述噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)與所述超聲波探頭所具備的所述超聲波振子相應(yīng)的噪聲水平數(shù)據(jù)，所述超聲波探頭能夠與該超聲波診斷裝置連接。

在本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置，該超聲波診斷裝置根據(jù)由超聲波探頭獲取到的超聲波信號(hào)來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向被檢體發(fā)送超聲波并接收由該被檢體反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波診斷裝置的工作方法的特征在于，包括以下步驟：頻率分析步驟，頻率分析部通過對(duì)所述超聲波信號(hào)的頻率進(jìn)行分析來計(jì)算所述超聲波信號(hào)的每個(gè)接收深度的頻譜；變化率計(jì)算步驟，變化率計(jì)算部通過以規(guī)定的順序計(jì)算所述頻譜或使用該頻譜定義的函數(shù)中的距離變化率和頻率變化率，來計(jì)算所述頻譜或所述函數(shù)的二次變化率；以及衰減率估計(jì)步驟，衰減率估計(jì)部使用所述二次變化率，估計(jì)所述超聲波振子的掃描區(qū)域內(nèi)的規(guī)定區(qū)域中的、所述超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率。

在本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置的工作程序中，該超聲波診斷裝置根據(jù)由超聲波探頭獲取到的超聲波信號(hào)來生成超聲波圖像，該超聲波探頭具備向被檢體發(fā)送超聲波并接收由該被檢體反射的超聲波的超聲波振子，該超聲波診斷裝置的工作程序的特征在于，使該超聲波診斷裝置執(zhí)行以下步驟：頻率分析步驟，頻率分析部通過對(duì)所述超聲波信號(hào)的頻率進(jìn)行分析來計(jì)算所述超聲波信號(hào)的每個(gè)接收深度的頻譜；變化率計(jì)算步驟，變化率計(jì)算部通過以規(guī)定的順序計(jì)算所述頻譜或使用該頻譜定義的函數(shù)中的距離變化率和頻率變化率，來計(jì)算所述頻譜或所述函數(shù)的二次變化率；以及衰減率估計(jì)步驟，衰減率估計(jì)部使用所述二次變化率，估計(jì)所述超聲波振子的掃描區(qū)域內(nèi)的規(guī)定區(qū)域中的、所述超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率。

根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率，并且能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹；

圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置的超聲波診斷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖；

圖2是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置所具備的噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)的噪聲水平數(shù)據(jù)的圖；

圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置所具備的信號(hào)放大部進(jìn)行的放大處理中的接收深度與放大率的關(guān)系的圖；

圖4是示意性地表示超聲波振子的掃描區(qū)域和B模式用接收數(shù)據(jù)的圖；

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置所具備的放大校正部進(jìn)行的放大校正處理中的接收深度與放大率的關(guān)系的圖；

圖6是示意性地表示超聲波信號(hào)的一個(gè)聲線中的數(shù)據(jù)排列的圖；

圖7是示意性地表示頻譜的數(shù)據(jù)列的圖；

圖8是表示頻譜的數(shù)據(jù)的具體例的圖；

圖9是表示頻譜的數(shù)據(jù)與噪聲水平數(shù)據(jù)的關(guān)系的圖；

圖10是示意性地表示將本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置所具備的頻帶設(shè)定部設(shè)定的回歸分析對(duì)象的頻帶可視地表現(xiàn)得到的頻譜的數(shù)據(jù)的圖；

圖11是表示代表性的距離的函數(shù)和各函數(shù)的回歸直線的圖；

圖12是表示回歸直線的斜率與距離的關(guān)系的圖；

圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置執(zhí)行的處理的概要的流程圖；

圖14是表示顯示裝置所顯示的合成圖像的顯示例的圖；

圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷裝置進(jìn)行的頻率分析處理的概要的流程圖；

圖16是表示頻率固定的頻譜的數(shù)據(jù)與距離的關(guān)系的圖；

圖17是表示頻譜的數(shù)據(jù)的回歸直線的斜率與頻率的關(guān)系的圖；

圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波診斷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖；

圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波診斷裝置執(zhí)行的處理的概要的流程圖；

圖20是表示超聲波振子的掃描區(qū)域中的局部區(qū)域的設(shè)定例的圖；

圖21是表示顯示裝置所顯示的帶衰減率映像數(shù)據(jù)的合成圖像的顯示例的圖；

附圖標(biāo)記說明

1、11：超聲波診斷系統(tǒng)；2：超聲波內(nèi)窺鏡；3、12：超聲波診斷裝置；4：顯示裝置；21：超聲波振子；31：控制部；32、121：存儲(chǔ)部；33：發(fā)送和接收部；34：信號(hào)處理部；35：運(yùn)算部；36、122：圖像處理部；37：輸入部；101、201：合成圖像；102：B模式圖像顯示部；103：衰減率顯示部；311：類型確定部；321：類型信息存儲(chǔ)部；322：噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部；323：頻帶信息存儲(chǔ)部；324：視覺信息存儲(chǔ)部；331：信號(hào)放大部；351：放大校正部；352：頻率分析部；353：頻帶設(shè)定部；353a：比較部；354：變化率計(jì)算部；355：衰減率估計(jì)部；361：B模式圖像數(shù)據(jù)生成部；362：合成圖像數(shù)據(jù)生成部；363：衰減率映像數(shù)據(jù)生成部。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波診斷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；超聲波診斷裝置3，其根據(jù)超聲波內(nèi)窺鏡2獲取到的超聲波信號(hào)來生成超聲波圖像；以及顯示裝置4，其用于顯示超聲波診斷裝置3生成的超聲波圖像。

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將從超聲波診斷裝置3接收到的電脈沖信號(hào)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)換為用電壓變化表現(xiàn)的電回波信號(hào)并輸出。超聲波內(nèi)窺鏡2可以使超聲波振子21進(jìn)行機(jī)械式掃描，也可以將多個(gè)元件呈陣列狀設(shè)置來作為超聲波振子21，通過電子式地切換與發(fā)送和接收有關(guān)的元件、或者使各元件的發(fā)送和接收延遲，來使超聲波振子21進(jìn)行電子式掃描。

所述超聲波振子21包含壓電陶瓷片(未圖示)，所述壓電陶瓷片由以石墨烯作為導(dǎo)電通道的輻照改性聚氨酯壓電材料制成。通過石墨烯導(dǎo)電通道的引入，增加了材料的介電常數(shù)、提高了材料的阻尼性能。通過輻照對(duì)材料進(jìn)行交聯(lián)處理，使得材料在輻照的作用下，提高材料的力學(xué)性能，同時(shí)，降低了材料的后熟化時(shí)間，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化，材料阻尼性能好。本發(fā)明提供的阻尼材料以石墨烯作為導(dǎo)電通道，極大地提高了壓電阻尼材料的能量轉(zhuǎn)換效率，表現(xiàn)為阻尼效應(yīng)極大的提高。由此構(gòu)成的本發(fā)明中的超聲波振子21具有振幅大、電聲轉(zhuǎn)換率高、發(fā)熱量小、可靠性高、一致性好等特點(diǎn)。

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，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(duì)消化管、呼吸器官、其周圍臟器(胰臟、膽囊、膽管、膽道、淋巴結(jié)、縱隔臟器、血管等)進(jìn)行攝像。另外，超聲波內(nèi)窺鏡2具有在攝像時(shí)引導(dǎo)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，其基端部與產(chǎn)生照明光的光源裝置連接。

超聲波診斷裝置3具備：控制部31，其對(duì)超聲波診斷系統(tǒng)1整體進(jìn)行控制；存儲(chǔ)部32，其存儲(chǔ)超聲波診斷裝置3進(jìn)行動(dòng)作所需要的各種信息；發(fā)送和接收部33，其與超聲波內(nèi)窺鏡2電連接，根據(jù)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(hào)(脈沖信號(hào))，并且從超聲波振子21接收作為電接收信號(hào)的回波信號(hào)，生成并輸出數(shù)字的高頻(RF：Radio Frequency(無線電頻率))信號(hào)的數(shù)據(jù)(以下稱為RF數(shù)據(jù))；信號(hào)處理部34，其基于從發(fā)送和接收部33接收到的RF數(shù)據(jù)來生成數(shù)字的B模式用接收數(shù)據(jù)；運(yùn)算部35，其對(duì)從發(fā)送和接收部33接收到的RF數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的運(yùn)算；圖像處理部36，其生成各種圖像數(shù)據(jù)；以及輸入部37，其使用鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸面板等用戶接口來實(shí)現(xiàn)，接受各種信息的輸入。

控制部31具有用于判定與超聲波診斷裝置3連接的超聲波內(nèi)窺鏡2的類型的類型確定部311。類型確定部311通過獲取與超聲波診斷裝置3連接的超聲波內(nèi)窺鏡2內(nèi)的存儲(chǔ)器中保存的ID，來確定超聲波振子21的類型。與類型確定部311所確定的超聲波振子21的類型有關(guān)的信息被保存到后述的存儲(chǔ)部32的類型信息存儲(chǔ)部321。此外，類型確定部311也可以根據(jù)輸入部37接收到的輸入的超聲波內(nèi)窺鏡2的類型名來確定超聲波振子21的類型。

控制部31使用具有運(yùn)算和控制功能的CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、各種運(yùn)算電路等來實(shí)現(xiàn)?？刂撇?1從存儲(chǔ)部32讀出存儲(chǔ)部32存儲(chǔ)、保存的信息和包含超聲波診斷裝置3的工作程序的各種程序，執(zhí)行與超聲波診斷裝置3的工作方法關(guān)聯(lián)的各種運(yùn)算處理，由此對(duì)超聲波診斷裝置3進(jìn)行綜合控制。

存儲(chǔ)部32具有：類型信息存儲(chǔ)部321，其存儲(chǔ)類型確定部311所確定的超聲波振子21的類型信息；噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部322，其按能夠與超聲波診斷裝置3連接的超聲波振子21的類型來存儲(chǔ)噪聲水平數(shù)據(jù)；以及頻帶信息存儲(chǔ)部323，其按能夠與超聲波診斷裝置3連接的超聲波振子21的類型來存儲(chǔ)成為運(yùn)算部35進(jìn)行的回歸分析的對(duì)象的頻帶的信息。

圖2是示意性地表示噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部322所存儲(chǔ)的噪聲水平數(shù)據(jù)的圖。在圖2中，點(diǎn)所表示的曲面賦予為噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)。噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)是將超聲波回波的頻率f以及超聲波振子21的表面與被檢體(反射體)之間的往返距離L(相當(dāng)于接收深度的兩倍的距離)設(shè)為離散的變量的函數(shù)。噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)取將例如相當(dāng)于噪聲的電壓V除以基準(zhǔn)電壓Vc得到的量的常用對(duì)數(shù)，并以分貝值(dB)表示，并且是離散的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此外，下面，有時(shí)也將超聲波振子21的表面與被檢體之間的往返距離L僅稱為距離L。

噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部322存儲(chǔ)有能夠與超聲波診斷裝置3連接的超聲波振子21的每個(gè)類型的噪聲水平數(shù)據(jù)。這些噪聲水平數(shù)據(jù)例如是預(yù)先在工廠出廠時(shí)按超聲波振子21的類型測(cè)定并被保存。此外，也可以將在發(fā)送和接收部33中止發(fā)送時(shí)接收到的回波信號(hào)作為噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在該情況下，能夠獲取不僅考慮到超聲波振子21的類型還考慮到同一種類的超聲波振子21的個(gè)體差異、由于同一被檢體的隨時(shí)間經(jīng)過的變化所引起的噪聲水平的差異的、更準(zhǔn)確的噪聲水平數(shù)據(jù)。

頻帶信息存儲(chǔ)部323存儲(chǔ)有與能夠連接于超聲波診斷裝置3的超聲波振子21的每個(gè)類型的頻帶的最小值fmin和最大值fmax有關(guān)的信息，來作為運(yùn)算部35的回歸分析對(duì)象的頻帶信息。與噪聲水平數(shù)據(jù)同樣地，頻帶信息是預(yù)先在工廠出廠時(shí)按超聲波振子21的類型測(cè)定并被保存。

存儲(chǔ)部32除了存儲(chǔ)上述信息以外，還存儲(chǔ)有例如發(fā)送和接收部33、信號(hào)處理部34以及運(yùn)算部35進(jìn)行的各種處理所需的信息。

存儲(chǔ)部32存儲(chǔ)包含用于執(zhí)行超聲波診斷裝置3的工作方法的工作程序的各種程序。各種程序也能夠記錄于硬盤、快閃存儲(chǔ)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通過經(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(chǔ)部32使用預(yù)先安裝有各種程序等的ROM(Read Only Memory：只讀存儲(chǔ)器)以及用于存儲(chǔ)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(chǔ)器)等來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)送和接收部33具有將回波信號(hào)放大的信號(hào)放大部331。信號(hào)放大部331進(jìn)行STC(Sensitivity Time Control：靈敏度時(shí)間控制)校正，該STC校正為回波信號(hào)的接收深度越大，則以越高的放大率進(jìn)行放大。圖3是表示信號(hào)放大部331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3所示的接收深度Z是根據(jù)從超聲波的接收開始時(shí)刻起的經(jīng)過時(shí)間計(jì)算的量。如圖3所示，在接收深度z小于閾值z(mì)th的情況下，放大率β(dB)隨著接收深度z的增加而呈線性地從β0向βth(>β0)增加。另外，在接收深度z為閾值z(mì)th以上的情況下，放大率β(dB)取固定值βth。閾值z(mì)th的值為從被檢體接收的超聲波信號(hào)幾乎全部衰減而噪聲變?yōu)橹鲗?dǎo)那樣的值。更一般地，在接收深度z小于閾值z(mì)th的情況下，只要放大率β隨著接收深度z的增加而單調(diào)增加即可。此外，圖3所示的關(guān)系被預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部32。

發(fā)送和接收部33在對(duì)由信號(hào)放大部331放大了的回波信號(hào)實(shí)施濾波等處理之后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，由此生成時(shí)域的RF數(shù)據(jù)，并向信號(hào)處理部34和運(yùn)算部35輸出該RF數(shù)據(jù)。在超聲波探頭2具有使將多個(gè)元件呈陣列狀設(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33具有與多個(gè)元件對(duì)應(yīng)的光束合成用的多通道電路。

發(fā)送和接收部33發(fā)送的脈沖信號(hào)的頻帶設(shè)為大致覆蓋超聲波振子21中的脈沖信號(hào)向超聲波脈沖進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換的線性響應(yīng)頻帶的寬頻帶即可。由此，在后述的頻譜的近似處理中，能夠進(jìn)行高精度的近似。

發(fā)送和接收部33還具有如下功能：將控制部31輸出的各種控制信號(hào)向超聲波內(nèi)窺鏡2發(fā)送，并且從超聲波內(nèi)窺鏡2接收包含識(shí)別用的ID的各種信息并向控制部31發(fā)送。

信號(hào)處理部34對(duì)RF數(shù)據(jù)實(shí)施帶通濾波、包絡(luò)線檢波、對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換等公知的處理，生成數(shù)字的B模式用接收數(shù)據(jù)。在對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換中，取將RF數(shù)據(jù)除以基準(zhǔn)電壓VC得到的量的常用對(duì)數(shù)，并以分貝值表示。在該B模式用接收數(shù)據(jù)中，表示超聲波脈沖的反射強(qiáng)度的接收信號(hào)的振幅或強(qiáng)度沿著超聲波脈沖的發(fā)送和接收方向(深度方向)排列。圖4是示意性地表示超聲波振子21的掃描區(qū)域(以下，有時(shí)也僅稱為掃描區(qū)域)和B模式用接收數(shù)據(jù)的圖。圖4所示的掃描區(qū)域S呈扇形。這相當(dāng)于超聲波振子21是凸起振子的情況。另外，在圖4中，將B模式用接收數(shù)據(jù)的接收深度記載為z。在從超聲波振子21的表面照射的超聲波脈沖由處于接收深度z的反射體反射并作為超聲波回波向超聲波振子21返回的情況下，如上所述，其往返距離L與接收深度z之間存在z＝L/2的關(guān)系。信號(hào)處理部34將所生成的B模式用接收數(shù)據(jù)向圖像處理部36的B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361輸出。信號(hào)處理部34使用CPU(Central Processing Unit)、各種運(yùn)算用的電路等來實(shí)現(xiàn)。

另一方面，運(yùn)算部35具有：放大校正部351，其以不論接收深度如何都將放大率設(shè)為固定的方式對(duì)發(fā)送和接收部33所輸出的RF數(shù)據(jù)進(jìn)行放大校正；頻率分析部352，其對(duì)進(jìn)行了放大校正的RF數(shù)據(jù)實(shí)施傅立葉變換(FFT：Fast Fourier Transform)來進(jìn)行頻率分析，由此計(jì)算每個(gè)接收深度的頻譜；頻帶設(shè)定部353，其通過將噪聲水平數(shù)據(jù)與頻譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來設(shè)定設(shè)為運(yùn)算對(duì)象的頻帶；變化率計(jì)算部354，其以規(guī)定的順序計(jì)算根據(jù)頻率分析部352計(jì)算出的頻譜定義的函數(shù)的距離變化率和頻率變化率，由此計(jì)算二次變化率；以及衰減率估計(jì)部355，其使用變化率計(jì)算部354計(jì)算出的二次變化率來估計(jì)掃描區(qū)域中的超聲波脈沖的每單位距離和每單位頻率的衰減率。運(yùn)算部35使用CPU、各種運(yùn)算用的電路等來實(shí)現(xiàn)。此外，也能夠使用與控制部31和信號(hào)處理部34共用的CPU等來構(gòu)成運(yùn)算部35。

圖5是表示放大校正部351進(jìn)行的放大校正處理中的接收深度與放大率的關(guān)系的圖。如圖5所示，放大校正部351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βth-β0，該放大率β(dB)在接收深度z從零至達(dá)到閾值z(mì)th為止呈線性地減少，該放大率β(dB)在接收深度z為閾值z(mì)th以上時(shí)為零。此外，圖5所示的關(guān)系被預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部32。放大校正部351根據(jù)圖5所示的關(guān)系對(duì)RF數(shù)據(jù)進(jìn)行放大校正，由此能夠抵消信號(hào)放大部331中的STC校正的影響，從而輸出固定為放大率βth的信號(hào)。此外，放大校正部351進(jìn)行的放大校正處理中的接收深度z與放大率β之間的關(guān)系根據(jù)信號(hào)放大部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)系不同而不同，這是不言而喻的。

說明進(jìn)行這樣的放大校正的理由。STC校正為如下的校正處理：通過使模擬信號(hào)波形的振幅在整個(gè)頻帶中均一且以針對(duì)接收深度的增加而單調(diào)增加的放大率將振幅放大，來從模擬信號(hào)波形的振幅排除衰減的影響。因此，在生成將回波信號(hào)的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來顯示的B模式圖像的情況下、且在掃描一樣的組織的情況下，通過進(jìn)行STC校正，由此不論深度如何，亮度值都是固定的。即，能夠獲得從B模式圖像的亮度值排除衰減的影響的效果。另一方面，在利用如本實(shí)施方式1那樣計(jì)算超聲波的頻譜并進(jìn)行分析得到的結(jié)果的情況下，即使進(jìn)行STC校正，也并非能夠準(zhǔn)確地排除伴隨超聲波的傳播所引起的衰減的影響。原因在于，衰減量根據(jù)頻率而不同，但STC校正的放大率僅針對(duì)距離而變化，針對(duì)頻率不發(fā)生變化而是固定的。

為了解決上述的問題、即在利用計(jì)算超聲波的頻譜并進(jìn)行分析得到的結(jié)果的情況下即使進(jìn)行STC校正也并非能夠準(zhǔn)確地排除伴隨超聲波的傳播所引起的衰減的影響這樣的問題，考慮在生成B模式圖像時(shí)輸出實(shí)施了STC校正的接收信號(hào)，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模式圖像的發(fā)送不同的新的發(fā)送，輸出未實(shí)施STC校正的接收信號(hào)。可是，在該情況下，存在根據(jù)接收信號(hào)生成的圖像數(shù)據(jù)的幀頻下降的問題。

因此，在本實(shí)施方式1中，為了維持所生成的圖像數(shù)據(jù)的幀頻并針對(duì)實(shí)施了用于B模式圖像的STC校正的信號(hào)排除STC校正的影響，而由放大校正部351進(jìn)行放大率的校正。頻率分析部352以規(guī)定的時(shí)間間隔對(duì)放大校正部351進(jìn)行了放大校正后的各聲線的RF數(shù)據(jù)(線數(shù)據(jù))進(jìn)行采樣，生成采樣數(shù)據(jù)。而且，頻率分析部352通過對(duì)采樣數(shù)據(jù)群實(shí)施FFT處理，來計(jì)算RF數(shù)據(jù)上的多個(gè)位置(數(shù)據(jù)位置)處的頻譜。

圖6是示意性地表示超聲波信號(hào)的一個(gè)聲線中的數(shù)據(jù)排列的圖。在該圖所示的聲線SRk中，白色或黑色的長(zhǎng)方形意味著一個(gè)采樣點(diǎn)處的數(shù)據(jù)。另外，在聲線SRk中，越靠右側(cè)的數(shù)據(jù)，是在沿聲線SRk測(cè)量的情況下來自距超聲波振子21越深的位置的采樣數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D6的箭頭)。聲線SRk以與發(fā)送和接收部33所進(jìn)行的A/D轉(zhuǎn)換中的采樣頻率(例如50MHz)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔離散。在圖6中，示出了將編號(hào)k的聲線SRk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)O的情況，但是初始值的位置能夠任意地設(shè)定。頻率分析部352的計(jì)算結(jié)果能夠以復(fù)數(shù)形式獲得，并被保存于存儲(chǔ)部32。

圖6所示的數(shù)據(jù)群Fj(j＝1、2、…、K)是成為FFT處理的對(duì)象的采樣數(shù)據(jù)群。一般地，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Fj(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FK的數(shù)據(jù)數(shù)為12，因此是異常的數(shù)據(jù)群。在對(duì)異常的數(shù)據(jù)群進(jìn)行FFT處理時(shí)，進(jìn)行通過對(duì)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)，在說明后述的頻率分析部352的處理時(shí)詳細(xì)記述(參照?qǐng)D15)。

頻率分析部352通過對(duì)從RF數(shù)據(jù)截取得到的采樣數(shù)據(jù)群分別實(shí)施FFT處理來生成電壓振幅的頻率成分V(f,L)。該電壓振幅的頻率成分V(f,L)是電壓的頻率密度。并且，頻率分析部352在將電壓振幅的頻率成分V(f,L)除以基準(zhǔn)電壓Vc并取常用對(duì)數(shù)(log)而實(shí)施以單位分貝表示的對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換處理之后，乘以適當(dāng)?shù)某?shù)A，由此生成由下式(2)提供的頻譜的數(shù)據(jù)(以下也稱為頻譜數(shù)據(jù))F(f,L)，并向頻帶設(shè)定部353輸出。

F(f,L)＝A·log{V(f,L)/VC}…(2)

在此，log是常用對(duì)數(shù)(以下相同)。

頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)是采樣數(shù)據(jù)群的頻率f的成分。

圖7是示意性地表示存儲(chǔ)部32所存儲(chǔ)的頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列的圖。在圖7中，縱方向表示頻率f，橫方向表示從超聲波振子21的表面起的往返距離L。頻率f取離散的值0、Δf、2Δf、…。例如，在列0的單元格中保存根據(jù)以距離區(qū)間0≤L<ΔL截取的采樣數(shù)據(jù)群并基于式(2)得到的頻譜數(shù)據(jù)F(f,0)。另外，在列ΔL的單元格中保存根據(jù)以距離L的區(qū)間ΔL≤L<2ΔL截取的采樣數(shù)據(jù)群并基于式(2)得到的頻譜數(shù)據(jù)F(f,ΔL)。在圖7中，僅在頻率Δf、距離ΔL的單元格中例示性地僅記載了頻譜數(shù)據(jù)F(Δf,ΔL)，但是實(shí)際上，在所有的單元格中都保存有與各單元格的頻率和距離相應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)，這是不言而喻的。此外，對(duì)采樣數(shù)據(jù)群進(jìn)行截取的區(qū)間的長(zhǎng)度ΔL(相當(dāng)于圖6的采樣數(shù)據(jù)群的步長(zhǎng)D)例如是1.0cm左右。另外，頻率的變化量Δf例如是0.5MHz。

圖8是表示頻譜數(shù)據(jù)的具體例的圖。在圖8中示出了相互不同的四個(gè)距離下的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L1)、F(f,L2)、F(f,L3)、F(f,L4)與頻率f之間的關(guān)系。在此，四個(gè)距離L1、L2、L3、L4為常數(shù)，滿足0<L1<L2<L3<L4。由圖7可知，實(shí)際要計(jì)算更多的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)，但在圖8中僅例示了代表性的四個(gè)頻譜數(shù)據(jù)。如圖8所示，頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)隨著距離L變大而逐漸減少。另外，頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的平均頻率隨著距離L變大而逐漸向低頻率側(cè)偏移。這是由于在被檢體內(nèi)的超聲波傳播時(shí)依賴于頻率的衰減效果所致。

一般地，頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)呈現(xiàn)根據(jù)被超聲波掃描的組織的屬性的不同而不同的傾向。這是因?yàn)轭l譜數(shù)據(jù)F(f,L)與使超聲波散射的散射體的大小、數(shù)密度、聲阻抗等具有相關(guān)性。此處所說的“屬性”是指例如惡性腫瘤組織、良性腫瘤組織、內(nèi)分泌腫瘤組織、粘液性腫瘤組織、正常組織、囊胞、血管等。

頻帶設(shè)定部353具有將頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)與噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)進(jìn)行比較的比較部353a。比較部353a為了將上述的兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，而根據(jù)與超聲波診斷裝置3連接的超聲波振子21，來從頻帶信息存儲(chǔ)部323讀出設(shè)為后述的回歸分析的對(duì)象的頻帶U＝{f|fmin≤f≤fmax}兩端的頻率fmin、fmax。頻帶U相當(dāng)于超聲波振子21的表面(L＝0)處的超聲波的發(fā)送波形上比較平坦的區(qū)間，最小值fmin和最大值fmax根據(jù)超聲波振子21的類型而不同。

比較部353a在從頻帶信息存儲(chǔ)部323讀出的頻帶U中，將頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)與噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)按頻率f、距離L分別進(jìn)行比較。在將圖8所示的四個(gè)頻譜數(shù)據(jù)F(f,Lp)(p＝1、2、3、4)與對(duì)應(yīng)的噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,Lp)進(jìn)行比較的情況下，例如設(shè)為，在p＝1、2、3時(shí)，在頻帶U中包含的任意的頻率f下，F(xiàn)(f,Lp)>n(f,Lp)成立，另一方面，在p＝4時(shí)，在頻帶U中，以下的兩個(gè)不等式成立。

F(f,L4)>n(f,L4)(fmin≤f<fmax’)

F(f,L4)≤n(f,L4)(fmax’≤f≤fmax)

圖9是表示頻譜數(shù)據(jù)F(f,L4)與噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L4)之間的關(guān)系的圖。在圖9所示的情況下，在兩個(gè)頻帶f≤fmin’、f≥fmax’中，F(xiàn)(f,L4)≤n(f,L4)成立，噪聲水平數(shù)據(jù)占主導(dǎo)。以下，將如這兩個(gè)頻帶那樣噪聲水平數(shù)據(jù)占主導(dǎo)的頻帶稱為噪聲頻帶?；趫D9，在頻率fmin’、fmax’之中，包含在頻帶U中的是fmax’。

頻帶設(shè)定部353根據(jù)比較部353a的比較結(jié)果來設(shè)定回歸分析對(duì)象的頻帶。在圖8和圖9所示的情況下，頻帶設(shè)定部353將針對(duì)距離Lp(p＝1、2、3)的回歸分析對(duì)象設(shè)定為初始的頻帶U，另一方面，將距離L＝L4的回歸分析對(duì)象的頻帶設(shè)定為U’＝{f|fmin≤f<fmax’}，將這些頻帶信息向衰減率估計(jì)部355輸出。

圖10是示意性地表示將頻帶設(shè)定部353設(shè)定的回歸分析對(duì)象的頻帶可視地表現(xiàn)得到的頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列的圖。在圖10中也省略了各單元格的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的記載。在圖10中，根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的種類，對(duì)每個(gè)單元格賦予了三種不同的圖案中的任一種。白色的單元格中保存的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)表示頻率f包含在頻帶U中且具有滿足F(f,L)>n(f,L)的值。另外，斜線所記載的單元格中保存的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)表示頻率f為頻帶U之外的頻率且具有滿足F(f,L)>n(f,L)的值。并且，點(diǎn)所記載的單元格中保存的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)表示頻率f為頻帶U之外的頻率且具有滿足F(f,L)≤n(f,L)的值。如上述那樣，距離L＝Lp(p＝1、2、3)時(shí)的頻帶為U，距離L＝L4時(shí)的頻帶為U’。此外，在后面記述圖10所記載的Lmax(fp)(p＝1、2、3、4)。

變化率計(jì)算部354針對(duì)作為頻率f的一次函數(shù)的函數(shù)ψ(f,L)＝F(f,L)-F(f,0)，按從頻率到距離的順序依次計(jì)算針對(duì)頻率f和距離L的變化率，該函數(shù)是根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)定義的函數(shù)。

衰減率估計(jì)部355使用變化率計(jì)算部354計(jì)算出的二次變化率，來估計(jì)掃描區(qū)域中的超聲波脈沖的每單位距離和每單位頻率的衰減率。

在此，更詳細(xì)地說明變化率計(jì)算部354和衰減率估計(jì)部355進(jìn)行的處理。首先，說明頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的每單位距離和每單位頻率的衰減率的估計(jì)方法。已知，來自存在于距離L的反射體的超聲波的頻率f時(shí)的聲壓振幅P(f,L)使用正的常數(shù)μ而通過下式提供。

P(f,L)＝P(f,0)·exp(-μfL)…(3)

由于μfL>0，因此式(3)意味著聲壓振幅P(f,L)相對(duì)于頻率f和距離L的增加而呈指數(shù)函數(shù)地衰減。

另一方面，當(dāng)將距離區(qū)間L～L+ΔL中的在頻率f時(shí)的超聲波的衰減量設(shè)為L(zhǎng)oss(f,L)[dB]時(shí)，該衰減量通過下式定義。

Loss(f,L)＝A·log{P(f,L)/P(f,L+ΔL)}

＝A·logP(f,L)-A·logP(f,L+ΔL)…(4)

在此，右邊的常數(shù)A與式(2)的常數(shù)A相同。因而，每單位距離和每單位頻率的衰減率δ通過下式提供。

在此，Lim{Loss(f,L)/ΔL}意味著函數(shù)Loss(f,L)/ΔL的ΔL→0的極限。每單位距離和每單位頻率的衰減率δ的單位例如是[dB/cm/MHz]。以下，有時(shí)也將每單位距離和每單位頻率的衰減率僅稱為衰減率。

此外，上述常數(shù)μ與衰減率δ之間的關(guān)系如下。當(dāng)將式(3)代入式(5)的P(f,L)時(shí)，衰減率δ如下。

在此，e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。

那么，當(dāng)將超聲波振子21的靈敏度作為頻率f的函數(shù)而設(shè)為γ(f)時(shí)，對(duì)RF數(shù)據(jù)實(shí)施FFT處理之后的振幅成分V(f,L)通過下式(7)提供。

V(f,L)＝γ(f)·P(f,L)…(7)

當(dāng)將式(3)代入該式(7)的P(f,L)時(shí)，得到下式。

V(f,L)＝γ(f)·P(f,0)·exp(-μfL)

＝V(f,0)·exp(-μfL)…(8)

通過向式(2)代入式(8)，得到下式。

F(f,L)＝A·log{V(f,0)·exp(-μfL)/VC}

＝Alog·exp(-μfL)+Alog{V(f,0)/VC}

＝-(loge)AμfL+F(f,0)…(9)

并且，通過將式(6)代入式(9)的右邊，導(dǎo)出下式。

F(f,L)-F(f,0)＝-δfL…(10)

當(dāng)對(duì)式(10)的兩邊分別作用二階偏微分算子和時(shí)，得到下式。

在此，意味著先進(jìn)行頻率f的偏微分，另一方面，意味著先進(jìn)行距離L的偏微分。

因而，通過運(yùn)算頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的二階偏導(dǎo)函數(shù)或能夠估計(jì)衰減率δ。

在以上說明的衰減率的估計(jì)方法中，實(shí)際上難以運(yùn)算頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的偏微分的情況多。原因在于，按照偏微分的定義，在運(yùn)算偏微分時(shí)，需要計(jì)算極限Δf→0、ΔL→0(Δf、ΔL分別為f、L的微小位移)，但是實(shí)際的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)被離散地定義，難以計(jì)算它們的極限。為了避免該問題，已知的方法是通過取頻率f或距離L的相鄰的離散值的差分來對(duì)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的偏微分的運(yùn)算進(jìn)行近似。可是，在該方法中，偏導(dǎo)函數(shù)有可能包含很多的由于頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的波動(dòng)引起的噪聲。

在本實(shí)施方式1中，變化率計(jì)算部354對(duì)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的函數(shù)ψ(f,L)＝F(f,L)-F(f,0)實(shí)施回歸分析，利用回歸直線實(shí)施近似。該函數(shù)ψ(f,L)的二階偏導(dǎo)函數(shù)為

因當(dāng)將式(11)代入式(12)的右邊時(shí)，得到下式。

同樣地，也得到下式。

式(13)、(14)表示能夠使用函數(shù)ψ(f,L)來計(jì)算衰減率δ的情形。

另外，函數(shù)ψ(f,L)通過式(10)被表示為

ψ(f,L)＝-δfL…(15)。

另外，利用回歸直線進(jìn)行近似的結(jié)果為一次函數(shù)的近似。因此，近似的函數(shù)越是接近一次函數(shù)，則回歸直線越是接近其近似的函數(shù)，提供越好的近似。在此，如式(15)所示那樣，函數(shù)ψ(f,L)是頻率f的一次函數(shù)。另一方面，頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)未必接近頻率f的一次函數(shù)。因而，在通過函數(shù)的回歸直線的斜率(即，變化率)來近似針對(duì)頻率f的函數(shù)的偏導(dǎo)函數(shù)的情況下，相比于使用頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)，使用函數(shù)ψ(f,L)更能夠提高近似的精度。

作為針對(duì)函數(shù)ψ(f,L)的頻率f的偏導(dǎo)函數(shù)的近似值，變化率計(jì)算部354通過回歸分析來計(jì)算針對(duì)函數(shù)ψ(f,L)的頻率f的變化率(即，回歸直線的斜率)。接著，變化率計(jì)算部354對(duì)針對(duì)函數(shù)ψ(f,L)的頻率f的變化率再進(jìn)行回歸分析(第二回歸分析)，由此計(jì)算針對(duì)距離L的變化率(即，第二回歸直線的斜率)，將該值設(shè)為二階偏導(dǎo)函數(shù)的近似值。以下，將該二階偏導(dǎo)函數(shù)的近似值稱為二次變化率。

對(duì)變化率計(jì)算部354的更具體的處理進(jìn)行說明。首先，變化率計(jì)算部354在頻帶設(shè)定部353設(shè)定的頻帶獲得將函數(shù)ψ(f,L)的頻率f設(shè)為變量的回歸直線的斜率和截距。圖11是作為例子而示出距離L＝Lp時(shí)的函數(shù)ψ(f,Lp)與頻率f之間的關(guān)系以及針對(duì)各函數(shù)的頻率f的回歸直線的圖(p＝1、2、3、4)?；貧w直線J1、J2、J3是變化率計(jì)算部354在頻帶U進(jìn)行回歸分析而計(jì)算出的回歸直線。另外，回歸直線J4’是變化率計(jì)算部354在頻帶U’進(jìn)行回歸分析而計(jì)算出的回歸直線。此外，在圖11中，為了進(jìn)行比較，還記載了變化率計(jì)算部354在距離L＝L4時(shí)在頻帶U進(jìn)行回歸分析而計(jì)算出的回歸直線J4。以下，將回歸直線Jp的斜率設(shè)為Sf(Lp)。另外，將回歸直線J4’的斜率設(shè)為Sf’(L4)。

回歸直線Jp的斜率Sf(Lp)在p＝1、2、3時(shí)隨著距離L的增加而單調(diào)地減少。對(duì)于此，回歸直線J4的斜率Sf(L4)比回歸直線J3的斜率Sf(L3)大(Sf(L4)>Sf(L3))。另一方面，距離L＝L4的頻帶U’內(nèi)的斜率Sf’(L4)比回歸直線J3的斜率Sf(L3)小(Sf’(L4)<Sf(L3))。這是由于，由圖8可知，函數(shù)ψ(f,L4)在頻率fmax’附近取極小值，在頻率fmax時(shí)取比極小值大的值。

接著，變化率計(jì)算部354通過將斜率Sf(L)視為距離L的函數(shù)來進(jìn)行第二回歸分析，由此計(jì)算針對(duì)距離L的第二回歸直線。圖12是表示斜率Sf(L)與距離L之間的關(guān)系的圖。變化率計(jì)算部354如上述那樣計(jì)算出所列舉的斜率Sf(L1)、Sf(L2)、Sf(L3)、Sf’(L4)及其以外的全部斜率。而且，變化率計(jì)算部354根據(jù)這些斜率再進(jìn)行針對(duì)往返距離L的第二回歸分析，由此計(jì)算第二回歸直線Q1。在圖12中用實(shí)線示出該第二回歸直線Q1。另外，變化率計(jì)算部354如上述那樣計(jì)算出頻帶U內(nèi)的、斜率Sf(L1)、Sf(L2)、Sf(L3)、Sf’(L4)及其以外的全部斜率。為了進(jìn)行比較，在圖12中用虛線示出根據(jù)這些斜率再進(jìn)行針對(duì)往返距離L的第二回歸分析而計(jì)算出的第二回歸直線Q2。當(dāng)將第二回歸直線Q1、Q2進(jìn)行比較時(shí)可知，第二回歸直線Q1更好地匹配斜率Sf(L)的值。如式(15)所示的那樣，函數(shù)ψ(f,L)為頻率f的一次函數(shù)，并且在本實(shí)施方式1中適當(dāng)?shù)卦O(shè)定頻帶U、U’來排除噪聲的影響，因此回歸直線J1、J2、J3、J4’的斜率(即，一次變化率)Sf(L1)、Sf(L2)、Sf(L3)、Sf’(L4)分別很好地近似針對(duì)頻率f的函數(shù)ψ(f,L)的一階偏導(dǎo)函數(shù)并且，如式(15)所示那樣，函數(shù)ψ(f,L)不僅是頻率f的一次函數(shù)，還是往返距離L的一次函數(shù)，因此第二回歸直線Q1的斜率(即，二次變化率)很好地近似針對(duì)一階偏導(dǎo)函數(shù)的往返距離L的偏導(dǎo)函數(shù)、即式(13)的左邊的二階偏導(dǎo)函數(shù)

衰減率估計(jì)部355通過向式(13)代入變化率計(jì)算部354計(jì)算出的二次變化率的值，來計(jì)算超聲波的每條聲線的衰減率δ。接著，衰減率估計(jì)部355對(duì)計(jì)算出的全部聲線的衰減率δ的平均值進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作為掃描區(qū)域的衰減率而向圖像處理部36所具有的合成圖像數(shù)據(jù)生成部362輸出。此外，衰減率估計(jì)部355也可以將全部聲線的衰減率δ的最頻值、中央值或最大值等的統(tǒng)計(jì)量作為掃描區(qū)域的衰減率。

圖像處理部36具有：B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361，其生成B模式圖像數(shù)據(jù)，該B模式圖像數(shù)據(jù)是將回波信號(hào)的振幅轉(zhuǎn)換為亮度來顯示的超聲波圖像；以及合成圖像數(shù)據(jù)生成部362，其將衰減率估計(jì)部355估計(jì)出的衰減率δ的信息與B模式圖像數(shù)據(jù)合成來生成合成圖像數(shù)據(jù)。

B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361對(duì)來自信號(hào)處理部34的B模式用接收數(shù)據(jù)進(jìn)行增益處理、對(duì)比度處理等使用公知技術(shù)的信號(hào)處理，并且進(jìn)行與根據(jù)顯示裝置4中的圖像的顯示范圍所確定的數(shù)據(jù)步長(zhǎng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)的間隔剔除等，由此生成B模式圖像數(shù)據(jù)。B模式圖像是使采用RGB顏色系統(tǒng)來作為顏色空間的情況下的變量即R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)的值一致后的灰度圖像。

B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361對(duì)B模式用接收數(shù)據(jù)實(shí)施為了能夠在空間上準(zhǔn)確地表現(xiàn)掃描區(qū)域而重新排列的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，再實(shí)施B模式用接收數(shù)據(jù)間的插值處理，來填充B模式用接收數(shù)據(jù)間的空隙，從而生成作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的B模式圖像數(shù)據(jù)。B模式圖像數(shù)據(jù)是能夠表現(xiàn)圖4中呈扇型示出的掃描區(qū)域內(nèi)的器官的狀況的B模式圖像的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361將所生成的B模式圖像數(shù)據(jù)向合成圖像數(shù)據(jù)生成部362輸出。

合成圖像數(shù)據(jù)生成部362生成表示掃描區(qū)域的衰減率的值的文字?jǐn)?shù)據(jù)，以與B模式圖像相鄰地顯示的方式將B模式圖像數(shù)據(jù)與文字?jǐn)?shù)據(jù)合成，由此生成合成圖像數(shù)據(jù)。合成圖像數(shù)據(jù)生成部362將所生成的合成圖像數(shù)據(jù)向顯示裝置4輸出。

顯示裝置4使用由液晶或有機(jī)EL(ElectroLuminescence：電致發(fā)光)等構(gòu)成的監(jiān)視器來構(gòu)成。顯示裝置4用于顯示包含與超聲波診斷裝置3生成的合成圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的合成圖像的各種信息。

圖13是表示具有以上結(jié)構(gòu)的超聲波診斷裝置3執(zhí)行的處理的概要的流程圖。具體地說，是表示超聲波診斷裝置3從超聲波內(nèi)窺鏡2接收回波信號(hào)以后的處理的概要的流程圖。以下，參照?qǐng)D13來說明超聲波診斷裝置3進(jìn)行的處理。首先，超聲波診斷裝置3從超聲波內(nèi)窺鏡2接收作為超聲波振子21的測(cè)定結(jié)果的回波信號(hào)(步驟S1)。

從超聲波振子21接收到回波信號(hào)的信號(hào)放大部331進(jìn)行該回波信號(hào)的放大(步驟S2)。在此，信號(hào)放大部331根據(jù)例如圖3所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系來進(jìn)行回波信號(hào)的放大(STC校正)。此時(shí)，信號(hào)放大部331中的回波信號(hào)的各種處理頻帶設(shè)為大致覆蓋由超聲波振子21將超聲波回波向回波信號(hào)進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換的線性響應(yīng)頻帶的寬頻帶即可。這也是為了能夠在后述的頻譜的近似處理中進(jìn)行高精度的近似。

另外，如上所述，信號(hào)放大部331將回波信號(hào)放大，發(fā)送和接收部33對(duì)被放大的回波信號(hào)實(shí)施濾波、A/D轉(zhuǎn)換來生成RF數(shù)據(jù)，信號(hào)處理部34對(duì)RF數(shù)據(jù)實(shí)施各種處理來生成B模式用接收數(shù)據(jù)。在此，B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361對(duì)從信號(hào)處理部34輸入的B模式用接收數(shù)據(jù)實(shí)施適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)轉(zhuǎn)換、插值處理，來生成B模式圖像數(shù)據(jù)，并向顯示裝置4輸出(步驟S3)。接收到B模式圖像數(shù)據(jù)的顯示裝置4顯示與該B模式圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的B模式圖像。

另一方面，放大校正部351以不論接收深度如何都將放大率設(shè)為固定的方式對(duì)從發(fā)送和接收部33輸出的RF數(shù)據(jù)進(jìn)行放大校正(步驟S4)。在此，放大校正部351進(jìn)行放大校正使得例如圖5所示的放大率與接收深度之間的關(guān)系成立。

之后，頻率分析部352通過對(duì)放大校正后的各聲線的RF數(shù)據(jù)進(jìn)行基于FFT的頻率分析，來計(jì)算頻譜數(shù)據(jù)(步驟S5)。在后面記述該步驟S5的處理的詳細(xì)內(nèi)容。

接著，頻帶設(shè)定部353設(shè)定回歸分析對(duì)象的頻帶(步驟S6)。在例如圖8和圖9所示的情況下，針對(duì)L＝L1、L2、L3設(shè)定頻帶U，另一方面，針對(duì)L＝L4設(shè)定頻帶U’。

變化率計(jì)算部354根據(jù)頻帶設(shè)定部353設(shè)定的頻帶，通過進(jìn)行兩次的回歸分析來計(jì)算函數(shù)ψ(f,L)的二階偏導(dǎo)函數(shù)的近似值即二次變化率(步驟S7)。例如，變化率計(jì)算部354計(jì)算圖12所示的回歸直線Q1的斜率來作為二次變化率。

之后，衰減率估計(jì)部355對(duì)掃描區(qū)域內(nèi)的超聲波脈沖的衰減率進(jìn)行估計(jì)(步驟S8)。衰減率估計(jì)部355通過向式(13)的左邊代入變化率計(jì)算部354計(jì)算出的二次變化率的值，來計(jì)算每條聲線的衰減率，之后計(jì)算所計(jì)算出的全部聲線的衰減率的平均值，將該平均值作為掃描區(qū)域的衰減率而向合成圖像數(shù)據(jù)生成部362輸出。

合成圖像數(shù)據(jù)生成部362基于B模式圖像數(shù)據(jù)和掃描區(qū)域的衰減率來生成合成圖像數(shù)據(jù)，并向顯示裝置4輸出(步驟S9)。接收到合成圖像數(shù)據(jù)的顯示裝置4顯示與該合成圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的合成圖像。圖14是表示顯示裝置4所顯示的合成圖像的顯示例的圖。該圖所示的合成圖像101具有B模式圖像顯示部102和衰減率顯示部103。此外，在圖14中，省略了具體的B模式圖像的顯示。

在步驟S9之后，超聲波診斷裝置3結(jié)束一系列的處理。此外，超聲波診斷裝置3周期性地重復(fù)執(zhí)行步驟S1～S9的處理。

接著，參照?qǐng)D15的流程圖說明步驟S5的頻率分析處理。首先，頻率分析部352將用于識(shí)別分析對(duì)象的聲線的計(jì)數(shù)值k設(shè)為k0(步驟S11)。該初始值k0設(shè)為手術(shù)操作者等用戶通過輸入部37任意地指示輸入的值、或者在存儲(chǔ)部32中預(yù)先設(shè)定的值。

接著，頻率分析部352如上述那樣設(shè)定代表用于FFT運(yùn)算而生成的一系列的數(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(步驟S12)。例如在圖6中示出了如上述那樣將聲線SR k的第一個(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352獲取采樣數(shù)據(jù)群(步驟S13)，對(duì)獲取到的采樣數(shù)據(jù)群作用存儲(chǔ)部32所存儲(chǔ)的窗函數(shù)(步驟S14)。通過像這樣對(duì)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)，并防止產(chǎn)生偽像。在步驟S14中應(yīng)用的窗函數(shù)例如為Hamming(漢明窗)、Hanning(漢寧窗)、Blackman(布萊克曼窗)等的任一個(gè)，被預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部32。

接著，頻率分析部352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S15)。如參照?qǐng)D6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)。下面，將采樣數(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1中，盡可能將數(shù)據(jù)位置Z(k)設(shè)定為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Z(k)設(shè)定為接近該采樣數(shù)據(jù)群的中心的第2n/2(＝2n-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2n-1-1(設(shè)為2n-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2n-1(設(shè)為2n-1＝M)個(gè)數(shù)據(jù)。在圖6所示的情況下，采樣數(shù)據(jù)群Fj(j＝1、2、…、K-1)是正常的。此外，在圖6中例示了n＝4(N＝7、M＝8)的情況。

在步驟S15中的判定的結(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S15：“是”)，頻率分析部352轉(zhuǎn)移到后述的步驟S17。

在步驟S15中的判定的結(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S15：否”)，頻率分析部352通過對(duì)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S16)。在步驟S15中被判定為不正常的采樣數(shù)據(jù)群(例如圖6的采樣數(shù)據(jù)群FK)在追加零數(shù)據(jù)之前被作用窗函數(shù)。因此，即使在采樣數(shù)據(jù)群中插入零數(shù)據(jù)也不產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不連續(xù)。在步驟S16之后，頻率分析部352轉(zhuǎn)移到后述的步驟S17。

在步驟S17中，頻率分析部352使用采樣數(shù)據(jù)群來進(jìn)行FFT運(yùn)算，由此得到振幅的頻率分布、即頻譜數(shù)據(jù)(步驟S17)。其結(jié)果，得到例如圖7的各列所示那樣的頻譜數(shù)據(jù)。

接著，頻率分析部352使數(shù)據(jù)位置Z(k)以步長(zhǎng)D變化(步驟S18)。步長(zhǎng)D設(shè)為存儲(chǔ)部32預(yù)先已存儲(chǔ)。在圖6中，例示了D＝15的情況。在此，圖7所示的往返距離L的間隔ΔL被定義為將該步長(zhǎng)D換算為距離時(shí)的值(＝采樣寬度×D)的2倍。因而，當(dāng)步長(zhǎng)D確定時(shí)，間隔ΔL也唯一地固定。期望使步長(zhǎng)D與在B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361生成B模式圖像數(shù)據(jù)時(shí)利用的數(shù)據(jù)步長(zhǎng)一致，但是在想要削減頻率分析部352中的運(yùn)算量的情況下，也可以設(shè)定比數(shù)據(jù)步長(zhǎng)大的值來作為步長(zhǎng)D。

之后，頻率分析部352判定數(shù)據(jù)位置Z(k)是否大于聲線SRk中的最大值Z(k)max(步驟S19)。在數(shù)據(jù)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352使計(jì)數(shù)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(shù)據(jù)位置Z(k)為最大值Z(k)max以下的情況下(步驟S19：否”)，頻率分析部352返回步驟S13。

在步驟S20之后，頻率分析部352判定計(jì)數(shù)值k是否大于最大值k max(步驟S21)。在計(jì)數(shù)值k大于k max的情況下(步驟S21：是”)，頻率分析部352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S21：否”)，頻率分析部352返回步驟S12。該最大值k max設(shè)為手術(shù)操作者等用戶通過輸入部37任意地指示輸入的值、或在存儲(chǔ)部32中預(yù)先設(shè)定的值。

通過這樣，頻率分析部352對(duì)關(guān)心區(qū)域內(nèi)的(k max-k0+1)條聲線分別進(jìn)行多次的FFT運(yùn)算。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的實(shí)施方式1，使用通過依次計(jì)算使用頻譜定義的函數(shù)中的距離變化率和頻率變化率而得到的二次變化率，來估計(jì)超聲波振子的掃描區(qū)域內(nèi)的超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率，因此能夠高精度且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率，并且能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，不需要如上述的引用文獻(xiàn)1那樣獲得聲速且沒有以發(fā)送波形是高斯為前提，因此能夠高精度地計(jì)算衰減率。此外，本實(shí)施方式1的二次變化率是頻率與距離(或接收深度)的函數(shù)的二次變化率，與上述的專利文獻(xiàn)1中的“相位的二次變化率”是完全不同的。這一點(diǎn)在以下說明的實(shí)施方式2、3中也相同。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)，通過與噪聲水平數(shù)據(jù)之間的比較來設(shè)定運(yùn)算對(duì)象的頻帶，因此S/N非常高，能夠僅在衰減率的估計(jì)有效的區(qū)域計(jì)算衰減率。因而，能夠高精度地計(jì)算衰減率，并能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，由于不需要手動(dòng)指定圖像內(nèi)的區(qū)域等繁雜的處理，因此能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算衰減率。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，由于使用線性的回歸分析，因此能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算頻率變化率和距離變化率。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，由于使用頻率的一次函數(shù)即頻譜數(shù)據(jù)的函數(shù)ψ(f,L)，因此能夠提高使用回歸直線的斜率進(jìn)行近似的精度。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式1，噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部存儲(chǔ)有與多個(gè)類型或每個(gè)裝置的超聲波振子分別對(duì)應(yīng)的噪聲水平數(shù)據(jù)，因此能夠針對(duì)可連接的全部超聲波振子高精度地計(jì)算超聲波的衰減率。

此外，在本實(shí)施方式1中，關(guān)于比較部353a進(jìn)行與頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的比較的對(duì)象，可以不是噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)本身，而是設(shè)置余量來代替噪聲水平數(shù)據(jù)n(f,L)的一次函數(shù)a·n(f,L)+b(a≥1、b≥0；a、b為常數(shù))。在該情況下，噪聲對(duì)變化率計(jì)算部354計(jì)算的二次變化率、衰減率估計(jì)部355估計(jì)的衰減率的影響更少，衰減率的計(jì)算精度進(jìn)一步提高。

另外，一般地，鑒于S/N不良在依賴于頻率的衰減劇烈的高頻側(cè)的情形，頻帶設(shè)定部353也可以在設(shè)定回歸分析對(duì)象的頻帶時(shí)，將最小的頻率固定為初始值fmin，另一方面，在f>fmin的范圍內(nèi)從初始值fmax變更最大的頻率的值。在該情況下，能夠在變化率計(jì)算部354和衰減率估計(jì)部355進(jìn)行運(yùn)算時(shí)去除衰減劇烈的高頻側(cè)來提高衰減率的估計(jì)精度。

另外，超聲波診斷裝置3也可以對(duì)掃描區(qū)域的一部分區(qū)域的衰減率進(jìn)行估計(jì)來代替對(duì)掃描區(qū)域的衰減率進(jìn)行估計(jì)。如果該情況下的區(qū)域能夠由用戶經(jīng)由輸入部37進(jìn)行設(shè)定則較為理想。

實(shí)施方式2：

本發(fā)明的實(shí)施方式2與上述的實(shí)施方式1的不同在于超聲波診斷裝置的變化率計(jì)算部進(jìn)行的二次變化率的計(jì)算方法。本實(shí)施方式2所涉及的超聲波診斷裝置具有與在實(shí)施方式1中說明的超聲波診斷裝置3同樣的結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施方式2中，變化率計(jì)算部354通過回歸分析首先計(jì)算針對(duì)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的距離L的變化率并設(shè)為偏導(dǎo)函數(shù)的近似值之后，通過第二回歸分析計(jì)算針對(duì)偏導(dǎo)函數(shù)的頻率f的變化率，由此計(jì)算二次偏導(dǎo)函數(shù)的近似值、即二次變化率。

在該情況下，距離L＝0的頻譜數(shù)據(jù)F(f,0)不是距離L的函數(shù)，因此

成立。因而，在本實(shí)施方式2中，變化率計(jì)算部354不需要計(jì)算函數(shù)ψ(f,L)，基于頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)就能夠計(jì)算二次變化率。

變化率計(jì)算部354按頻率f提取回歸分析界限Lmax(f)?；貧w分析界限Lmax(f)是頻率f時(shí)的距離L的最大值。在圖10所示的頻譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列中，示出了針對(duì)頻率f＝fp(p＝1、2、3、4)的回歸分析界限Lmax(fp)。在圖10所示的情況下，回歸分析界限Lmax(fp)對(duì)應(yīng)于頻率fp的白色單元格的分布范圍右端的單元格所具有的距離L的值。

變化率計(jì)算部354執(zhí)行針對(duì)頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)的距離L的回歸分析，計(jì)算距離區(qū)間0≤L≤Lmax(f)中的回歸直線的斜率SL(f)。圖16是表示在使頻率f固定時(shí)的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)與距離L之間的關(guān)系的圖。具體地說，示出了相互不同的四個(gè)距離處的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L1)、F(f,L2)、F(f,L3)、F(f,L4)與距離L之間的關(guān)系。在此，頻率fp為常數(shù)，滿足0<f1<f2<f3<f4。如圖16所示，關(guān)于頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)，根據(jù)超聲波在被檢體內(nèi)傳輸時(shí)的頻率依賴衰減效應(yīng)，頻率f越大，則伴隨距離L的增加引起的衰減越是劇烈。此外，一般地，要計(jì)算比這更多的頻譜數(shù)據(jù)F(f,L)，但是在圖16中，與圖8同樣地僅示出了代表性的四個(gè)頻譜數(shù)據(jù)。

在圖16中，示出了距離區(qū)間0≤L≤Lmax(fp)中的頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)的回歸直線Kp。頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)從L＝0到回歸分析界限Lmax(fp)為止大致呈線型，但是當(dāng)大于回歸分析界限Lmax(fp)時(shí)，由于噪聲的影響和頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)自身衰減至0附近的影響而失去線型性。

根據(jù)頻率依賴衰減效應(yīng)，頻率f越大，則回歸直線Kp的斜率變得越陡。換言之，當(dāng)將回歸直線Kp的斜率設(shè)為SL(fp)時(shí)，SL(f1)>SL(f2)>SL(f3)>SL(f4)成立。

在此，為了進(jìn)行比較，考慮以下情況：關(guān)于圖16所示的四個(gè)頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)，使用四個(gè)頻率中的最低的頻率f1的回歸分析界限Lmax(f1)來計(jì)算回歸直線。在圖16中，作為一例，例示了在對(duì)頻譜數(shù)據(jù)F(f4,L)應(yīng)用了回歸分析界限Lmax(f1)的情況下計(jì)算的回歸直線K4’。由于頻譜數(shù)據(jù)F(f4,L)在L＝Lmax(f4)附近完全下落至噪聲水平，因此該回歸直線K4’的斜率SL’(f4)比SL(f4)大(SL’(f4)>SL(f4))。此外，雖然沒有圖示，但是在p＝1、2、3的情況下，同樣的關(guān)系也成立。

變化率計(jì)算部354通過將斜率SL(f)視為頻率f的函數(shù)而進(jìn)行第二回歸分析，來計(jì)算針對(duì)頻率f的第二回歸直線。圖17是表示斜率SL(f)與頻率f之間的關(guān)系的圖。在圖17中，黑色圓點(diǎn)表示變化率計(jì)算部354在距離區(qū)間0≤L≤Lmax(fp)進(jìn)行頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)的回歸分析而計(jì)算出的斜率SL(fp)與頻率fp之間的關(guān)系。對(duì)于此，白色圓點(diǎn)是用于進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)，表示變化率計(jì)算部354在距離區(qū)間0≤L≤Lmax(f1)進(jìn)行頻譜數(shù)據(jù)F(fp,L)的回歸分析而計(jì)算出的回歸直線Kp’的斜率SL’(fp)與頻率fp之間的關(guān)系。

如上所述，變化率計(jì)算部354在距離區(qū)間0≤L≤Lmax(f)計(jì)算出所列舉的斜率SL(f1)、SL(f2)、SL(f3)、SL(f4)及其以外的全部斜率。而且，變化率計(jì)算部354根據(jù)這些斜率再進(jìn)行針對(duì)頻率f的第二回歸分析，由此計(jì)算第二回歸直線Q3。在圖17中用實(shí)線示出該第二回歸直線Q3。另外，為了進(jìn)行比較，在圖17中用虛線示出如下情況下的第二回歸直線Q4：變化率計(jì)算部354假設(shè)在距離區(qū)間0≤L≤Lmax(f1)計(jì)算斜率SL’(f1)、SL’(f2)、SL’(f3)、SL’(f4)及其以外的全部斜率，根據(jù)這些斜率再進(jìn)行針對(duì)頻率f的第二回歸分析。當(dāng)將第二回歸直線Q3、Q4進(jìn)行比較時(shí)，可知第二回歸直線Q3更好地匹配斜率SL(f)的值。第二回歸直線Q3的斜率賦予針對(duì)式(14)的左邊的二階偏導(dǎo)函數(shù)的近似值、即二次變化率。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的實(shí)施方式2，使用通過依次計(jì)算頻譜內(nèi)的頻率變化率和距離變化率而得到的二次變化率，來對(duì)超聲波振子的掃描區(qū)域的超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率進(jìn)行估計(jì)，因此與實(shí)施方式1同樣地，能夠高精度且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率，并且能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式2，由于在針對(duì)頻率的回歸分析之前先執(zhí)行針對(duì)距離的回歸分析，因此能夠?qū)︻l譜數(shù)據(jù)原樣進(jìn)行回歸分析，從而能夠減少計(jì)算量。

實(shí)施方式3

圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波診斷系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)的框圖。該圖所示的超聲波診斷系統(tǒng)11具備超聲波內(nèi)窺鏡2、超聲波診斷裝置12以及顯示裝置4。

超聲波診斷裝置12的存儲(chǔ)部121和圖像處理部122的結(jié)構(gòu)分別與上述的超聲波診斷裝置3的存儲(chǔ)部32和圖像處理部36不同。

存儲(chǔ)部121除了具有類型信息存儲(chǔ)部321、噪聲水平數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部322、頻帶信息存儲(chǔ)部323以外，還具有與衰減率的值相應(yīng)地存儲(chǔ)附加在圖像中的視覺信息的視覺信息存儲(chǔ)部324。此處所說的視覺信息例如是指亮度、色調(diào)、明度以及飽和度等的任一個(gè)，與衰減率的值相應(yīng)的值對(duì)應(yīng)起來。此外，視覺信息存儲(chǔ)部324也可以事先將多種視覺信息與衰減率對(duì)應(yīng)地進(jìn)行存儲(chǔ)。在該情況下，事先設(shè)為用戶能夠通過輸入部37選擇期望的視覺信息即可。圖像處理部122除了具有B模式圖像數(shù)據(jù)生成部361、合成圖像數(shù)據(jù)生成部362以外，還具有衰減率映像數(shù)據(jù)生成部363。衰減率映像數(shù)據(jù)生成部363通過參照視覺信息存儲(chǔ)部324而將與衰減率估計(jì)部355估計(jì)出的衰減率的值相應(yīng)的視覺信息附加在圖像中，來生成衰減率映像數(shù)據(jù)。

圖19是表示具有以上結(jié)構(gòu)的超聲波診斷裝置12進(jìn)行的處理的概要的流程圖。具體地說，是表示超聲波診斷裝置12從超聲波內(nèi)窺鏡2接收回波信號(hào)以后的處理的概要的流程圖。在圖19中，步驟S31～步驟S36依次對(duì)應(yīng)圖13的步驟S1～S6。以下說明繼步驟S36之后的處理。

在步驟S36之后，變化率計(jì)算部354計(jì)算頻譜數(shù)據(jù)的二次變化率(步驟S37)。此時(shí)，變化率計(jì)算部354針對(duì)在掃描區(qū)域內(nèi)預(yù)先分割而設(shè)定的多個(gè)局部區(qū)域的各個(gè)局部區(qū)域計(jì)算二次變化率。此外，在本實(shí)施方式3中，變化率計(jì)算部354計(jì)算二次變化率時(shí)的頻率變化率和距離變化率的計(jì)算順序不特別地進(jìn)行限定。

圖20是示意性地表示局部區(qū)域的設(shè)定例的圖。該圖所示的局部區(qū)域R是深度方向的長(zhǎng)度(深度寬度)為w且包含NR條聲線的扇形區(qū)域。在掃描區(qū)域S內(nèi)，以深度寬度w在發(fā)送和接收方向上進(jìn)行分割，并且按每NR條聲線在掃描方向上進(jìn)行分割。在圖20中，將在掃描區(qū)域S內(nèi)存在多個(gè)的發(fā)送和接收方向中的一個(gè)發(fā)送和接收方向dr上計(jì)算出的頻譜數(shù)據(jù)中的局部區(qū)域R內(nèi)的數(shù)據(jù)用黑色圓點(diǎn)表示，另一方面，將位于局部區(qū)域R的邊界的頻譜數(shù)據(jù)用白色圓點(diǎn)表示。

變化率計(jì)算部354將局部區(qū)域R內(nèi)的頻譜數(shù)據(jù)中的距離的基準(zhǔn)位置(距離為零的位置)設(shè)為局部區(qū)域R內(nèi)最接近超聲波振子21的表面的位置，將與該基準(zhǔn)位置在深度上的差z’的2倍(2z’)設(shè)為新的距離來進(jìn)行運(yùn)算。此外，在將超聲波振子21的表面設(shè)為距離的基準(zhǔn)位置時(shí)的局部區(qū)域R的基準(zhǔn)位置為L(zhǎng)＝Lmin的情況下，上述的白色圓點(diǎn)的位置處的頻譜數(shù)據(jù)被表示為F(f,Lmin)。變化率計(jì)算部354也可以將該頻譜數(shù)據(jù)F(f,Lmin)代替式(10)的頻譜數(shù)據(jù)F(f,0)來計(jì)算局部區(qū)域R的二次變化率。

衰減率估計(jì)部355使用變化率計(jì)算部354的計(jì)算結(jié)果，來針對(duì)掃描區(qū)域中包含的多個(gè)局部區(qū)域的各局部區(qū)域估計(jì)局部區(qū)域的衰減率(步驟S38)。衰減率估計(jì)部355首先使用在局部區(qū)域計(jì)算出的全部二次變化率計(jì)算每條聲線的衰減率。之后，衰減率估計(jì)部355對(duì)在同一局部區(qū)域計(jì)算出的全部聲線的衰減率計(jì)算平均值，將該平均值作為該局部區(qū)域的衰減率的估計(jì)值向衰減率映像數(shù)據(jù)生成部363輸出。此外，衰減率估計(jì)部355也可以將在同一局部區(qū)域計(jì)算出的全部聲線的衰減率的最頻值、中央值或最大值等的統(tǒng)計(jì)量設(shè)為該局部區(qū)域的衰減率。

之后，衰減率映像數(shù)據(jù)生成部363參照視覺信息存儲(chǔ)部324，對(duì)各局部區(qū)域分配與各局部區(qū)域的衰減率相應(yīng)的視覺信息，由此生成衰減率映像數(shù)據(jù)，并向合成圖像數(shù)據(jù)生成部362輸出(步驟S39)。此外，合成圖像數(shù)據(jù)生成部362也可以生成將各局部區(qū)域的衰減率的估計(jì)值作為文字信息進(jìn)一步顯示的合成圖像數(shù)據(jù)。

合成圖像數(shù)據(jù)生成部362通過在B模式圖像數(shù)據(jù)中疊加衰減率映像數(shù)據(jù)來生成合成圖像數(shù)據(jù)，將該合成圖像數(shù)據(jù)向顯示裝置4輸出(步驟S40)。接收到合成圖像數(shù)據(jù)的顯示裝置4顯示與該合成圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的合成圖像。圖21是表示附有顯示裝置4所顯示的衰減率映像數(shù)據(jù)的合成圖像的顯示例的圖。圖21所示的合成圖像201對(duì)各區(qū)域分配了不同的視覺信息。此外，在圖21中，以圖案的形式示意性地記載了視覺信息。另外，在圖21中，為了簡(jiǎn)單而省略了B模式圖像的具體的顯示。

在本實(shí)施方式3中，深度寬度w例如優(yōu)選為1cm左右。在深度寬度w為1cm左右的情況下，期望將頻率分析部352進(jìn)行FFT處理時(shí)的對(duì)RF數(shù)據(jù)進(jìn)行截取的區(qū)間的寬度ΔL設(shè)為2mm左右。此時(shí)，與間隔ΔL對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)位置的深度z’的寬度Δz’(＝ΔL/2)為1mm左右。

根據(jù)以上說明的本發(fā)明的實(shí)施方式3，使用通過以規(guī)定的順序計(jì)算頻譜或使用頻譜定義的函數(shù)中的距離變化率和頻率變化率而得到的二次變化率，來估計(jì)超聲波振子的掃描區(qū)域中的超聲波信號(hào)的每單位距離和每單位頻率的衰減率，因此與實(shí)施方式1、2同樣地，能夠高精度且簡(jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率，并且能夠提高基于衰減率的圖像的可靠性。另外，根據(jù)本實(shí)施方式3，在針對(duì)通過將超聲波振子的掃描區(qū)域分割而得到的多個(gè)局部區(qū)域的各局部區(qū)域計(jì)算在各局部區(qū)域獲得的衰減率的統(tǒng)計(jì)量來估計(jì)各局部區(qū)域的衰減率之后，通過附加與各局部區(qū)域的衰減率的值相應(yīng)的視覺信息來生成衰減率映像數(shù)據(jù)，因此能夠提供用戶在視覺上易于掌握衰減率的分布的信息。

另外，在本實(shí)施方式3中，也可以在作為衰減率映像的最小單位的扇形區(qū)域之中，以使相鄰的扇形重疊的方式設(shè)定局部區(qū)域。

另外，在本實(shí)施方式3中，也可以代替依次進(jìn)行各扇形區(qū)域的衰減率的計(jì)算，而同時(shí)并行地進(jìn)行各扇形區(qū)域的衰減率的計(jì)算。

另外，在本實(shí)施方式3中，也可以根據(jù)輸入部37接收到的輸入的設(shè)定信號(hào)來將一個(gè)扇形區(qū)域設(shè)定為關(guān)心區(qū)域(ROI：Region of Interest)，通過將關(guān)心區(qū)域內(nèi)的衰減率的值進(jìn)一步合成來生成合成圖像數(shù)據(jù)。

其它實(shí)施方式：

目前為止說明了用于實(shí)施本發(fā)明的方式，但是本發(fā)明不應(yīng)僅限定于上述的實(shí)施方式1～3。例如在超聲波診斷裝置中，可以通過將具有各功能的電路之間通過總線進(jìn)行連接來構(gòu)成，也可以構(gòu)成為將一部分功能內(nèi)置于其它功能的電路結(jié)構(gòu)。具體地說，例如也可以在具有衰減率估計(jì)部的功能的電路中內(nèi)置變化率計(jì)算部的功能。

另外，作為超聲波探頭，例如也可以應(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(jié)等)時(shí)使用。

另外，作為超聲波探頭，還可以應(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。

另外，超聲波振子可以是線性振子，也可以是徑向振子，還可以是凸起振子。在超聲波振子是線性振子的情況下，其掃描區(qū)域呈矩形(長(zhǎng)方形、正方形)，在超聲波振子是徑向振子或凸起振子的情況下，其掃描區(qū)域呈扇形或圓環(huán)狀。

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

如以上那樣，本發(fā)明所涉及的超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的工作方法以及超聲波診斷裝置的工作程序?qū)τ诟呔惹液?jiǎn)單地計(jì)算超聲波的衰減率并且提高基于衰減率的圖像的可靠性是有用的。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。