JP2009112491A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時間差に起因する段差が目立ちにくい画像を生成することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】スキャン制御部９１は、主走査方向に沿って並ぶ複数の走査線を１つの個別領域にまとめて、個別領域に含ませた複数の走査線に対して、超音波の送受信の回数がそれぞれ所定数になるまで、送受信部３に、それぞれの走査線に対して順番に１回ずつ超音波を送受信させ、複数の走査線に対する送受信の回数がそれぞれ所定数になると、主走査方向に略直交する副走査方向の別の個別領域を対象として、上記走査と同じ走査を送受信部３に行わせる。画像生成部６は、上記の走査によって取得された受信信号に基づいて、副走査方向に平行な面のカラードプラ画像データを生成し、表示制御部７はカラードプラ画像を表示部８１に表示させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、被検体に超音波を送信し、受信した信号に基づいて被検体内の運動体の運動情報を生成する超音波診断装置に関する。

被検体内の血流の情報を取得するために、ドプラスキャンが可能な超音波診断装置が知られている。ドプラスキャンは、超音波ドプラ法の原理に基づいて被検体内の血流の情報を得る技術である。超音波診断装置は、ＣＦＭ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｌｏｗ Ｍａｐｐｉｎｇ）法（又は、「カラードプラ法」と称する）を実行することで、血流情報を表す２次元画像又は３次元画像を取得してカラー表示することが可能となっている。

ＣＦＭ法を実施する場合、同じ方向に超音波を複数回送信し、複数の送受信で１走査線上の各点の情報を取得する。そして、所望の撮影領域（例えば断層面）における血流情報を取得するためには、その撮影領域（断層面）を構成する全ての走査線について、超音波の送受信を繰り返す。

ところで、低速の血流速度を検出するためには、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を小さくして超音波を送受信する必要がある。すなわち、サンプリング周期（サンプリング間隔）を長くする必要がある。しかしながら、サンプリング周期を長くすると、１フレームの血流情報を生成するために要する時間が長くなってしまう。例えば、サンプリング周期を単純に４倍にすると、全ての撮影領域を走査するためには４倍の時間が必要となり、その結果、フレームレートは４分の１になってしまう。

ここで、従来技術に係る超音波の送受信方法について、図３を参照して説明する。図３は、従来技術に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。１例として、カラードプラ画像が１６本の走査線で構成されている場合について説明する。図３においては、走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｐが、１６本の走査線のそれぞれに該当する。また、各走査線における列の番号は、送信の順番を示している。図３に示す例では、走査線Ａの列の初めの順番「１」が、１回目の送受信で得られるドプラ情報を表している。そして、１つの走査線Ａにおいて超音波の送受信を６回行い、各回の送受信で取得された受信データに基づいて１つの走査線Ａ上の各点のデータを生成する。この送受信の順番は、図３に示す番号「１」〜「６」に対応している。そして、走査線Ｂについても走査線Ａと同様に超音波の送受信を行い、走査線Ｂ上の各点のデータを生成する。この送受信の順番は、図３に示す番号「７」〜「１２」に対応している。そして、１本目（走査線Ａ）から１６本目（走査線Ｐ）まで超音波の送受信を繰り返す。

この方法では、低速の血流速度を計測するために各送信の間隔を広げると、それに比例して画像の生成に要する時間が長くなる。すなわち、サンプリング周期を４倍にすると、１回目の送信を示す順番「１」と２回目の送信を示す順番「２」との間の時間間隔が４倍になる。通常、サンプリング周期がＴの場合、サンプリング周期は４Ｔになり、フレームレートは４分の１になってしまう。

そこで、フレームレートを落とさずに、実質的なパルス繰り返し周波数を小さくして、サンプリング周期を長くする方法が提案されている（例えば特許文献１）。この方法は、撮影領域である断層面を複数の領域に分け、１つの領域に含まれる複数の走査線について、領域内で順番に１回ずつ超音波の送受信を行い、各走査線に対して複数回超音波を送信する。以下、特許文献１に記載のスキャン方法を、「交互スキャン」と称する場合がある。

ここで、特許文献１に記載の交互スキャンについて、図４を参照して説明する。図４は、従来技術に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。例えば、図４に示す断面１００を走査する場合について説明する。１つの断面内における走査線の数を１６本とし、各走査線に対する超音波の送受信の回数を６回とする。そして、１つの断面を４つの個別領域に分け、各個別領域に含まれる走査線の数を４本とする。これにより、各個別領域に対する超音波の送受信の回数は、｛走査線数（４本）｝×｛１走査線に対する送受信の回数（６回）｝＝２４回となる。交互スキャンでは、１つの個別領域に含まれる４本の走査線に対して、超音波の送受信を順番に１回ずつ行い、各走査線に対して６回超音波を送受信する。そして、１つの個別領域に対して超音波を２４回送受信した後、隣の個別領域に対して超音波を２４回送受信する。このように、交互スキャンでは、個別領域ごとに超音波を２４回送受信する。

例えば、断面１００を、４つの個別領域１１０、１２０、１３０、１４０に分ける。１つの断面１００内における走査線の数は１６本であるため、個別領域１１０には４本の走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが含まれている。同様に、個別領域１２０には４本の走査線Ｅ〜Ｈが含まれ、個別領域１３０には４本の走査線Ｉ〜Ｌが含まれ、個別領域１４０には４本の走査線Ｍ〜Ｐが含まれている。

このように、交互スキャンでは、走査線Ａから走査線Ｄまでを１つの領域にまとめる。そして、１つの個別領域１１０に含まれる走査線Ａから走査線Ｄについて、超音波の送受信を順番に１回ずつ行う。そして、走査線Ａから走査線Ｄの各走査線に対する送信の合計回数が６回になるまで、走査線Ａから走査線Ｄに順番に１回ずつ超音波を送受信する。例えば、走査線Ａに超音波を１回送信し（順番「１」に対応）、次に、走査線Ｂに超音波を１回送信し（順番「２」に対応）、次に、走査線Ｃに超音波を１回送信し（順番「３」に対応）、次に、走査線Ｄに対して超音波を１回送信する（順番「４」に対応）。そして、走査線Ｄに対して超音波を送信した後、再び、走査線Ａに対する２回目の送信を行う（順番「５」に対応）。そして、個別領域１１０に含まれる各走査線に対してそれぞれ６回ずつ超音波を送受信した後、隣の個別領域１２０に含まれる走査線Ｅ〜Ｈに対して、順番に１回ずつ超音波を送受信する。そして、個別領域１１０、１２０、１３０、１４０の順番で、各個別領域に対して超音波を送受信することで、全体の断面１００における画像データを取得する。

この交互スキャンによると、毎回の送信間隔は、図３に示す従来技術と同じであるが、各走査線上のサンプリング周期は４倍になる。例えば、走査線Ａに対する１回目の送信は順番「１」であり、２回目の送信は順番「５」となっているため、走査線上のサンプリング周期は４Ｔとなっている。つまり、フレームレートを落とさずに、サンプリング周期を長くして、低速の血流速度の計測に対応することが可能となる。

そして、特許文献１に記載の超音波診断装置を３次元領域に適用することで、ボリュームレートを低下させずに、低速の血流速度を表す３次元カラードプラ画像を取得することが可能となる。

特公平７−７１５５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の交互スキャンによると、各個別領域の境界で、データが取得された時間の間隔（時間差）が大きくなってしまい、その時間差に起因する段差が画像に発生してしまう問題があった。特に、各個別領域の境界において時間差が大きくなると、画像上、その段差が目立ってしまう問題があった。また、３次元カラードプラ画像を取得する場合、複数の断面を超音波で走査する。しかしながら、各個別領域の境界で発生する段差が複数の断面にまたがって発生することで、３次元カラードプラ画像内でその段差が目立ち、その結果、診断が困難になってしまう問題があった。

ここで、各個別領域間における時間差について、図４及び図５を参照して説明する。図５は、従来技術に係る超音波の送受信方法において、各走査線上のデータが取得された時間を説明するための図である。図５において、横軸は断面内の位置を示し、縦軸は送受信が行われた時間を示している。

例えば、図４に示す３次元の撮影領域Ｓを超音波で走査する場合について説明する。図４に示す例では、４つの断面１００、２００、３００、４００を超音波で走査することで、３次元の撮影領域Ｓの画像データを取得する。上述したように、断面１００を４つの個別領域１１０、１２０、１３０、１４０に分け、断面１００を超音波で走査する。そして、断面１００に対する送受信が終了すると、次に、断面２００に対して、断面１００に対する送受信と同じ送受信を行う。すなわち、断面２００を４つの個別領域に分けて、個別領域ごとに超音波を送受信する。そして、断面１００、２００、３００、４００の順番で超音波を送受信することで、全体の撮影領域Ｓの画像データを取得する。

しかしながら、従来技術に係る交互スキャンによると、各個別領域の境界で、データが取得された時間の間隔（時間差）が大きくなってしまい、２４回の送受信ごとに大きな時間差が発生してしまう。同じ個別領域内の走査線同士であれば、データが取得された時間の間隔（時間差）は一定であるが、個別領域の境界においては、その時間差が大きくなってしまう。この個別領域の境界での時間差が、画像上には目立つ段差となって表示されてしまう。

例えば図５に示すように、個別領域１１０内の走査線Ａ〜Ｄにおいては、隣り合う走査線同士では、データが取得された時間の間隔（時間差）が一定になる。また、個別領域１２０内の走査線Ｅ〜Ｈにおいても、隣り合う走査線同士では、データが取得された時間の間隔（時間差）が一定になる。

しかしながら、各個別領域の境界では、データが取得された時間の間隔（時間差）が大きくなってしまう。例えば、個別領域１１０に含まれる走査線Ｄと個別領域１２０に含まれる走査線Ｅとの間には、大きな時間差が発生してしまう。同様に、個別領域１２０と個別領域１３０との境界においても、データが取得された時間の間隔（時間差）が大きくなってしまう。このように時間差が大きくなる箇所（個別領域の境目）は、画像上、目立つ段差となって表示されてしまう。

各走査線の間で、データが取得された時間の間隔（時間差）が一定であれば、画像上において、段差は目立ちにくい。しかしながら、時間差が大きい箇所が部分的にある場合、画像上においてその箇所で段差が目立ってしまい、診断の妨げになる問題があった。

この発明は上記の問題を解決するものであり、データが取得された時間の間隔（時間差）に起因する段差が目立ちにくい画像を生成することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信する送受信手段と、主走査方向に向かって並ぶ前記主走査方向に略直交する複数の断面のそれぞれに含まれる走査線を、前記主走査方向に沿って１つの個別領域にまとめて、前記個別領域に含ませた複数の走査線に対して、超音波の送受信の回数がそれぞれ所定数になるまで、前記送受信手段に、それぞれの走査線に対して順番に１回ずつ超音波を送受信させ、前記複数の走査線に対する送受信の回数がそれぞれ前記所定数になると、前記主走査方向に略直交する副走査方向の別の個別領域を対象として、超音波の送受信の回数がそれぞれ前記所定数になるまで、前記送受信手段に、それぞれの走査線に対して順番に１回ずつ超音波を送受信させ、複数の個別領域ごとに超音波の送受信を前記送受信手段に行わせるスキャン制御手段と、前記送受信手段による超音波の送受信によって取得された受信信号に基づいて、前記複数の断面のうち少なくとも１つの断面のカラードプラ画像データを生成する画像生成手段と、前記カラードプラ画像データに基づくカラードプラ画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。

この発明によると、主走査方向に並ぶ複数の断面のそれぞれに含まれる走査線を、主走査方向に沿って１つの個別領域にまとめて、個別領域ごとに超音波の送受信を行い、更に、その送受信によって取得された受信信号に基づいて、断面のカラードプラ画像データを生成することで、各走査線で取得されたデータの時間差を一定にすることが可能となる。そのことにより、データが取得された時間の間隔（時間差）に起因する段差が目立ちにくいカラードプラ画像を生成することが可能となる。

（構成）
この発明の実施形態に係る超音波診断装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。図２は、この発明の実施形態に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。

この発明の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、信号処理部４、画像記憶部５、画像生成部６、表示制御部７、ユーザインターフェース（ＵＩ）８、及び制御部９を備えている。

超音波プローブ２には、複数の超音波振動子が２次元的に配置された２次元アレイプローブが用いられる。超音波プローブ２は、被検体に対して超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。また、所定方向（走査方向）に１列に配置された複数の超音波振動子を、走査方向に直交する方向（揺動方向）に揺動させる１次元アレイプローブを用いても良い。

送受信部３は送信部と受信部とを備え、超音波プローブ２に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ２が受信したエコー信号を受信する。

送信部は、スキャン制御部９１の制御の下、超音波プローブ２に電気信号を供給して所定の焦点にビームフォーム（送信ビームフォーム）した超音波を送信させる。送信部の具体的な構成を説明する。送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各超音波振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ２の各超音波振動子に供給するようになっている。

受信部は、超音波プローブ２が受信したエコー信号を受信し、そのエコー信号に対して遅延処理を行うことで、アナログの受信信号を整相された（受信ビームフォームされた）デジタルの受信データに変換する。つまり、受信部は、対象とする反射体から各超音波振動子までの距離に応じてそれぞれ時間的に異なって受信されたエコー信号を、その位相（時間）を揃えて加算し、焦点の合った１本の受信データ（１走査線上の画像用信号）を生成する。

受信部の具体的な構成を説明する。受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ２の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

ここで、超音波プローブ２、送受信部３、及びスキャン制御部９１による超音波の送受信方法について、図２を参照して説明する。制御部９の設定情報記憶部９３には、３次元の撮影領域Ｓを示す座標情報と、その撮影領域Ｓに含まれる各走査線の座標情報と、各走査線に対して超音波を送受信する順番を示す情報（順番情報）と、各走査線に対する超音波の送受信の回数とが、送受信条件として記憶されている。スキャン制御部９１は、設定情報記憶部９３に記憶されている送受信条件に従って、送受信部３による超音波の送受信を制御する。

例えば、図２に示す３次元の撮影領域Ｓを超音波で走査する場合について説明する。図２に示す例では、４つの断面１００、２００、３００、４００を超音波で走査することで、３次元の撮影領域Ｓの画像データを取得する。送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、主走査方向Ｘに沿って超音波を走査し、更に、主走査方向Ｘに直交する副走査方向Ｙに沿って超音波を走査することで、全体の撮影領域Ｓを走査する。この実施形態においては、副走査方向Ｙに沿った断面を画像生成面として、副走査方向Ｙに沿った断面におけるカラードプラ画像データを生成する。換言すると、主走査方向Ｘに直交する断面におけるカラードプラ画像データを生成する。

１例として、画像生成面の１つの断面内における走査線の数を１６本とし、各走査線に対する超音波の送受信の回数を６回とする。そして、４つの走査線を１つの個別領域にまとめる。この実施形態においては、画像生成面に直交する主走査方向Ｘに沿った４つの走査線を１つの個別領域にまとめる。つまり、主走査方向Ｘに沿って異なる断面にそれぞれ含まれる走査線を１つの個別領域にまとめる。例えば、主走査方向Ｘに沿った走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを１つの個別領域Ｓ１にまとめる。走査線Ａは断面１００に属し、走査線Ｂは断面２００に属し、走査線Ｃは断面３００に属し、走査線Ｄは断面４００に属している。このように、主走査方向Ｘに沿って異なる断面１００、２００、３００、４００にそれぞれ含まれる４本の走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを１つの個別領域Ｓ１にまとめる。これにより、各個別領域に対する超音波の送受信の回数は、｛走査線数（４本）｝×｛１走査線に対する送受信の回数（６回）｝＝２４回となる。なお、１つの個別領域に含まれる走査線の数を、交互スキャンの段数（交互段数）と称する場合がある。この実施形態では、１例として、交互スキャンの段数は、４となっている。この交互スキャンの段数は、送受信条件として、制御部９の設定情報記憶部９３に記憶されている。

そして、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、１つの個別領域に含まれる４本の走査線に対して、超音波の送受信を順番に１回ずつ行い、各走査線に対して６回超音波を送受信する。このとき、送受信部３は、所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）に従って、各走査線に対して超音波を送受信する。そして、１つの個別領域に対して超音波を２４回送受信した後、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、副走査方向Ｙに向かって隣の個別領域に対して超音波を２４回送受信する。このように、送受信部３は、個別領域ごとに超音波を２４回送受信する。

例えば、１つの個別領域Ｓ１に含まれる走査線Ａから走査線Ｄについて、超音波の送受信を順番に１回ずつ行う。そして、走査線Ａから走査線Ｄの各走査線に対して６回ずつ超音波を送受信するまで、走査線Ａから走査線Ｄに順番に１回ずつ超音波を送受信する。具体的には、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、走査線Ａに超音波を１回送信し（順番「１」に対応）、次に、主走査方向Ｘに向かって隣の走査線Ｂに超音波を１回送信し（順番「２」に対応）、次に、主走査方向Ｘに向かって隣の走査線Ｃに超音波を１回送信し（順番「３」に対応）、次に、主走査方向Ｘに向かって隣の走査線Ｄに超音波を１回送信する（順番「４」に対応）。このように、送受信部３は、主走査方向Ｘに沿って異なる断面１００、２００、３００、４００にそれぞれ含まれる４本の走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対して、順番に１回ずつ超音波を送受信する。そして、走査線Ｄに対して超音波を送受信した後、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、再び、走査線Ａに対する２回目の送受信を行う（順番「５」に対応）。

個別領域Ｓ１に含まれる走査線Ａから走査線Ｄに対してそれぞれ６回ずつ超音波を送受信した後、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、副走査方向Ｙに向かって隣の個別領域Ｓ２に含まれる走査線Ｅ〜Ｈに対して、各走査線に対して６回ずつ超音波を送受信するまで、順番に１回ずつ超音波を送受信する。

個別領域Ｓ２に含まれる走査線Ｅ〜Ｈに対してそれぞれ６回ずつ超音波を送受信した後、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、副走査方向に向かって隣の個別領域Ｓ３に含まれる走査線Ｉ〜Ｌに対して、順番に１回ずつ超音波を送受信する。そして、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、次々と、個別領域に含まれる４本の走査線に対して、順番に１回ずつ超音波を送受信する。

そして、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、副走査方向Ｙに沿った個別領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、・・・をそれぞれ超音波で走査することで、全体の撮影領域Ｓを走査する。後述するが、画像生成部６は、副走査方向Ｙに沿った断面（画像生成面）におけるカラードプラ画像データを生成する。

信号処理部４は、Ｂモード処理部４１とＣＦＭ処理部４２とを備えている。送受信部３から出力されたデータは、いずれかの処理部にて所定の処理が施される。

Ｂモード処理部４１は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、Ｂモード処理部４１は、送受信部３から送られる信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。

ＣＦＭ処理部４２は、動いている血流情報の映像化を行い、カラー超音波ラスタデータを生成する。血流情報には、速度、分散、パワーなどの情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。具体的には、ＣＦＭ処理部４２は、位相検波回路、ＭＴＩフィルタ、自己相関器、及び流速・分散演算器を備えている。このＣＦＭ処理部４２は、組織信号と血流信号とを分離するためのハイパスフィルタ処理（ＭＴＩフィルタ処理）を行い、自己相関処理により血流の移動速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。その他、組織信号を低減及び削減するための非線形処理が行われる場合もある。

また、信号処理部４に、ドプラ処理部を設けても良い。ドプラ処理部は、送受信部３から出力される受信信号を位相検波することによりドプラ偏移周波数成分を取り出し、更に、ＦＦＴ処理を施して、血流速度を表すドプラ周波数分布を生成する。

信号処理部４によって処理が施された超音波ラスタデータは、画像記憶部５に出力されて画像記憶部５に記憶される。

画像生成部６は画像生成制御部９２の制御の下、画像記憶部５に記憶されている超音波ラスタデータに基づいて画像データを生成する。例えば、画像生成部６は、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）を備え、走査線信号列で表される信号処理後の超音波ラスタデータを、直交座標で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。例えば、画像生成部６は、Ｂモード処理部４１にて信号処理が施されたＢモード超音波ラスタデータにスキャンコンバージョン処理を施すことで、被検体の組織形状を表すＢモード画像データを生成する。また、画像生成部６は、ＣＦＭ処理部４２にて信号処理が施されたカラー超音波ラスタデータに対してスキャンコンバージョン処理を施すことで、カラードプラ画像データ（カラーフローマッピングデータ）を生成する。

例えば、撮影領域Ｓを超音波で走査することでボリュームデータを取得した場合、画像生成部６は、そのボリュームデータに基づいて、任意断面における２次元のＢモード画像データ（以下、「２次元Ｂモード画像データ」と称する）や、任意断面における２次元のカラードプラ画像データ（以下、「２次元カラードプラ画像データ」と称する）を生成する。また、画像生成部６は、ボリュームデータにボリュームレンダリングを施すことで、３次元のＢモード画像データ（以下、「３次元Ｂモード画像データ」と称する）や、３次元のカラードプラ画像データ（以下、「３次元カラードプラ画像データ」と称する）を生成しても良い。

表示制御部７は、画像生成部６によって生成された画像データに基づく画像を表示部８１に表示させる。例えば、表示制御部７は、２次元Ｂモード画像データに基づく２次元Ｂモード画像や、２次元カラードプラ画像データに基づく２次元カラードプラ画像を表示部８１に表示させる。さらに、表示制御部７は、２次元Ｂモード画像と２次元カラードプラ画像とを重ねて表示部８１に表示させても良い。また、画像生成部６にて、３次元Ｂモード画像データや３次元カラードプラ画像データが生成されると、表示制御部７は、３次元Ｂモード画像や３次元カラードプラ画像を表示部８１に表示させる。

ここで、画像生成部６と画像生成制御部９２とによる画像生成の方法について、図２を参照して説明する。制御部９の設定情報記憶部９３には、２次元カラードプラ画像データを生成する断面の座標情報が画像生成条件として記憶されている。この実施形態では、主走査方向Ｘに直交する断面の座標情報が、画像生成条件として設定情報記憶部９３に記憶されている。具体的には、主走査方向Ｘに直交する断面１００、２００、３００、４００の座標情報が、設定情報記憶部９３に記憶されている。

画像生成制御部９２は、設定情報記憶部９３に記憶されている断面の座標情報を画像生成部６に出力する。画像生成部６は、画像生成制御部９２から断面の座標情報を受けると、主走査方向とは直交する断面における２次元カラードプラ画像データを生成する。図２に示す例では、画像生成部６は、主走査方向Ｘに直交する副走査方向Ｙに沿った断面における２次元カラードプラ画像データを生成する。例えば、画像生成部６は、主走査方向Ｘに直交する断面１００における２次元カラードプラ画像データを生成する。そして、表示制御部７は、断面１００における２次元カラードプラ画像を表示部８１に表示させる。

なお、操作者は操作部８２を用いることで、主走査方向Ｘに直交する断面１００、２００、３００、４００のうち、所望の断面を指定することができる。画像生成部６は、操作者によって指定された断面の座標情報を、画像生成制御部９２を介して受け付け、指定された断面における２次元カラードプラ画像データを生成する。そして、表示制御部７は、指定された断面の２次元カラードプラ画像を表示部８１に表示させる。

また、画像生成部６は、１つの断面の２次元カラードプラ画像データを生成しても良いし、複数の断面のそれぞれについて２次元カラードプラ画像データを生成しても良い。例えば、操作者が操作部８２を用いて複数の断面を指定すると、画像生成部６は指定された複数の断面のそれぞれについて２次元カラードプラ画像データを生成する。表示制御部７は、それぞれの２次元カラードプラ画像を表示部８１に表示させる。

例えば、断面１００は、異なる個別領域にそれぞれ含まれる走査線で構成されている。従って、断面１００における２次元カラードプラ画像データは、異なる個別領域にそれぞれ含まれる走査線で取得されたデータに基づいて生成されている。断面１００には、個別領域Ｓ１に属する走査線Ａ、個別領域Ｓ２に属する走査線Ｅ、個別領域Ｓ３に属する走査線Ｉ、個別領域Ｓ４に属する走査線Ｍ、・・・が含まれている。走査線Ａで取得されたデータと、走査線Ｅで取得されたデータとは、同一断面１００において隣り合う位置のデータである。また、走査線Ｅで取得されたデータと、走査線Ｉで取得されたデータとは、同一断面１００において隣り合う位置のデータである。さらに、走査線Ｉで取得されたデータと、走査線Ｍで取得されたデータとは、同一断面１００において隣り合う位置のデータである。

そして、断面１００内の走査線Ａ、Ｅ、Ｉ、Ｍ、・・・においては、隣り合う走査線同士では、データが取得された時間の間隔（時相差）が一定になっている。例えば、走査線Ａと走査線Ｅとの間の時間差と、走査線Ｅと走査線Ｉとの間の時間差と、走査線Ｉと走査線Ｍとの間の時間差とが、一定になっている。

以上のように、画像生成面となる断面内において、各走査線で取得されたデータの時間差が一定になっているため、従来技術とは異なり、画像生成面において部分的に時間差が大きくなる箇所がない。その結果、２次元カラードプラ画像上において、データが取得された時間差に起因する段差が目立ちにくくなるため、診断の妨げを防止することが可能となる。

また、断面２００内の走査線Ｂ、Ｆ、Ｊ、Ｎ、・・・についても、隣り合う走査線同士では、データが取得された時間の間隔（時相差）が一定になっている。そのため、断面２００における２次元カラードプラ画像上においても、時間差に起因する段差が目立ちにくくなる。断面３００、４００における２次元カラードプラ画像においても、時間差に起因する段差が目立ちにくくなる。

さらに、各断面間におけて、データが取得された時間の間隔（時間差）が一定になっている。また、各断面間において、データが取得された時間差が、従来技術に係る時間差と比べて小さくなっている。例えば、断面１００に含まれる走査線Ａと断面２００に含まれる走査線Ｂとの間の時間差と、断面２００に含まれる走査線Ｂと断面３００に含まれる走査線Ｃとの間の時間差は一定となっており、更に、その時間差は従来技術と比べて小さくなっている。このように、この実施形態によると、断面間（画像生成面間）においても、データが取得された時間の間隔（時間差）を一定に保ち、更に、その時間差を小さくすることが可能となる。これにより、３次元カラードプラ画像においても、時間差に起因する画像の段差を目立ちにくくすることが可能となる。

また、この実施形態によると、各走査線上のサンプリング周期は４倍となっている。すなわち、走査線Ａに対する１回目の送信は順番「１」であり、２回目の送信は順番「５」となっているため、走査線上のサンプリング周期は４Ｔとなっている。つまり、フレームレート（ボリュームレート）を落とさずに、サンプリング周期を長くして、低速の血流速度の計測に対応することが可能となる。

ユーザインターフェース８は表示部８１と操作部８２とを備えている。表示部８１はＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されており、画面上にカラードプラ画像やＢモード画像などを表示する。操作部８２は、ジョイスティックやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、各種ボタン、キーボード又はＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などで構成されている。

制御部９は、スキャン制御部９１、画像生成制御部９２、及び設定情報記憶部９３を備えている。また、制御部９は、超音波診断装置１の各部に接続され、超音波診断装置１の各部の動作を制御する。

設定情報記憶部９３には、送受信部３による超音波の送受信の条件（送受信条件）が記憶されている。また、設定情報記憶部９３には、画像生成部６による画像生成の条件（画像生成条件）が記憶されている。スキャン制御部９１は、上述したように、設定情報記憶部９３に記憶されている送受信条件に従って、送受信部３に超音波を送受信させる。また、画像生成制御部９２は、上述したように、設定情報記憶部９３に記憶されている画像生成条件を画像生成部６に出力し、画像生成部６による画像データの生成を制御する。

なお、制御部９は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えている。記憶装置には、制御部９の機能を実行するための制御プログラムが記憶されている。制御プログラムには、スキャン制御部９１の機能を実行するためのスキャン制御プログラムと、画像生成制御部９２の機能を実行するための画像生成制御プログラムとが含まれている。ＣＰＵが、スキャン制御プログラムを実行することで、設定情報記憶部９３に記憶されている送受信条件に従って、送受信部３による超音波の送受信を制御する。また、ＣＰＵが、画像生成制御プログラムを実行することで、設定情報記憶部９３に記憶されている画像生成条件を画像生成部６に出力し、画像生成部６に画像データを生成させる。

また、画像生成部６は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えている。記憶装置には、画像生成部６の機能を実行するための画像生成プログラムが記憶されている。ＣＰＵが、画像生成プログラムを実行することで画像データを生成する。例えば、ＣＰＵが、画像生成プログラムを実行することで、主走査方向Ｘに直交する断面における２次元カラードプラ画像データを生成する。

以上のように、主走査方向Ｘに沿った複数の走査線を１つの個別領域にまとめて、個別領域ごとに超音波の送受信を行い、更に、その送受信によって取得された受信信号に基づいて、主走査方向Ｘに直交する断面（画像生成面）における２次元カラードプラ画像データを生成することで、画像生成面において、各走査線で取得されたデータの時間差を一定にすることが可能となる。このように、従来技術とは異なり、画像生成面において部分的に時間差が大きくなる箇所がないため、２次元カラードプラ画像データにおいて、時間差に起因する大きな段差の発生を防止することが可能となる。大きな段差が発生しないため、時間差に起因する段差が２次元カラードプラ画像上で目立ちにくくなり、診断の妨げを防止することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、断面（画像生成面）の数と、１つの個別領域に含まれる走査線の数（交互段数）とが等しい場合について説明した。その１例として、断面数が４で、交互段数が４の場合について説明した。次に、断面数が交互段数よりも多い場合について説明する。この場合、断面の総数を交互段数の整数倍に設定して、超音波を送受信することが好ましい。すなわち、主走査方向に沿って並ぶ走査線の総数（断面の総数）を、１つの個別領域に含まれる走査線の数（交互段数）の整数倍にすることが好ましい。例えば、上述した実施形態と同様に、交互段数を４にする場合、断面数は、４、８、１２、１６、・・・であることが好ましい。断面数と交互段数は、送受信条件として設定情報記憶部９３に記憶されている。スキャン制御部９１は、送受信条件に従って、断面数を交互段数の整数倍に設定して、送受信部３に超音波を送受信させる。

例えば、交互段数を４とし、断面数を８にした場合、１番目の断面に含まれる走査線から４番目の断面に含まれる走査線を１つの個別領域に含ませ、５番目の断面に含まれる走査線から８番目の断面に含まれる走査線を別の個別領域に含ませる。このように、個別領域に含まれる走査線の数（交互段数）を４にし、断面を２つの個別領域に分けて、各個別領域に４本ずつ走査線を含ませる。そして、送受信部３は、スキャン制御部９１の制御の下、個別領域ごとに超音波を送受信する。

以上のように、断面数を交互段数の整数倍にすることで、超音波の送受信の制御が容易になり、撮影領域Ｓを効率良くスキャンすることが可能となる。

なお、４番目の断面で取得されたデータと、５番目の断面で取得されたデータとで、取得された時間に差が生じてしまう。この場合、フィルタリング処理を施すことで、その時間差に基づく画像上の段差を目立ちにくくすれば良い。

［変形例］
次に、上述した実施形態に係る超音波診断装置１の変形例について説明する。この変形例においては、スキャン制御部９１は、ＥＣＧ信号を外部から取り込んで、ＥＣＧ信号に従った所定のタイミングで、スキャン対象の個別領域を変えて送受信部３に超音波を送受信させる。

この変形例では、心電計によって被検体のＥＣＧ信号（心電波形）を取得し、そのＥＣＧ信号をスキャン制御部９１に出力する。スキャン制御部９１は、心電計から出力されたＥＣＧ信号を受け付けて、スキャン対象となる個別領域を切り替えるタイミングを計る。例えば、スキャン制御部９１はＥＣＧ信号からＲ波を検出し、そのＲ波を検出するたびに、スキャン対象となる個別領域を切り替えて、別の個別領域を送受信部３に走査させる。つまり、スキャン制御部９１は次のＲ波を検出するまで、同じ個別領域を送受信部３に走査させる。換言すると、スキャン制御部９１は、１心拍ごとに個別領域を変えて送受信部３に走査させる。このように、スキャン制御部９１は、Ｒ波の検出をトリガーとして、スキャン対象の個別領域を変えて送受信部３に走査させる。なお、スキャン制御部９１は、Ｒ波の検出をトリガーとしているが、Ｒ波以外の波形をトリガーとして個別領域を変えても良い。

例えば図２に示す撮影領域Ｓを走査する場合について説明する。上述した実施形態と同様に、送受信部３は、スキャン制御部９１の制御の下、個別領域Ｓ１を対象として走査線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに１回ずつ順番に超音波を送受信して、各走査線に６回ずつ超音波を送受信する。そして、スキャン制御部９１がＥＣＧ信号からＲ波を検出すると、スキャン対象を個別領域Ｓ１から個別領域Ｓ２に切り替えて、個別領域Ｓ２を送受信部３に走査させる。このように、スキャン制御部９１は、ＥＣＧ信号からＲ波を検出するたびに、スキャン対象を個別領域Ｓ１から個別領域Ｓ２に切り替え、さらに、個別領域Ｓ２から個別領域Ｓ３に切り替えて、それぞれの個別領域を送受信部３に走査させる。

以上のように、Ｒ波が検出されるたびに、スキャン対象の個別領域を変えて走査することで、１心拍で１つの個別領域を超音波で走査することになる。各個別領域の境界におけるデータが取得された時間は個別領域ごとに異なるが、１心拍で１つの個別領域が走査されているため、１心拍中の時相はほぼ同じになる。

例えば、図２に示す走査線Ａは個別領域Ｓ１に含まれ、走査線Ｅは個別領域Ｓ２に含まれている。走査線Ａで取得されたデータと、走査線Ｅで取得されたデータは、それぞれ取得された時間が異なるが、１心拍中の時相はほぼ同じになる。このように、取得された時間が異なっても、各個別領域の境界におけるデータが取得された時相の差は小さくなる。その結果、断面１００などの画像生成面における２次元カラードプラ画像上で、各個別領域間での大きな段差の発生を防止することが可能となる。

この発明の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。 この発明の実施形態に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。 従来技術に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。 従来技術に係る超音波の送受信方法を説明するための図である。 従来技術に係る超音波の送受信方法において、各走査線上のデータが取得された時間を説明するための図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
３ 送受信部
４ 信号処理部
５ 画像記憶部
６ 画像生成部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
４１ Ｂモード処理部
４２ ＣＦＭ処理部
８１ 表示部
８２ 操作部
９１ スキャン制御部
９２ 画像生成制御部
９３ 設定情報記憶部

Claims (3)

1. 被検体に超音波を送信し、前記被検体からの反射波を受信する送受信手段と、
   主走査方向に向かって並ぶ前記主走査方向に略直交する複数の断面のそれぞれに含まれる走査線を、前記主走査方向に沿って１つの個別領域にまとめて、前記個別領域に含ませた複数の走査線に対して、超音波の送受信の回数がそれぞれ所定数になるまで、前記送受信手段に、それぞれの走査線に対して順番に１回ずつ超音波を送受信させ、前記複数の走査線に対する送受信の回数がそれぞれ前記所定数になると、前記主走査方向に略直交する副走査方向の別の個別領域を対象として、超音波の送受信の回数がそれぞれ前記所定数になるまで、前記送受信手段に、それぞれの走査線に対して順番に１回ずつ超音波を送受信させ、複数の個別領域ごとに超音波の送受信を前記送受信手段に行わせるスキャン制御手段と、
   前記送受信手段による超音波の送受信によって取得された受信信号に基づいて、前記複数の断面のうち少なくとも１つの断面のカラードプラ画像データを生成する画像生成手段と、
   前記カラードプラ画像データに基づくカラードプラ画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記スキャン制御手段は、前記主走査方向に並ぶ前記複数の断面の総数を、前記１つの個別領域に含まれる走査線の数の整数倍にして、前記送受信手段に超音波を送受信させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記スキャン制御手段は、前記被検体のＥＣＧ信号に基づく所定のタイミングで、前記別の個別領域を対象として、前記送受信手段に超音波を送受信させることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の超音波診断装置。

Images