JP2005253642A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に対象組織の運動を画像化する超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that images a motion of a target tissue.
超音波診断装置において、対象組織の運動を画像化する手法が知られている。例えば、特許文献1に記載の超音波診断装置は、対象組織の二次元超音波画像から対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭像を形成し、その輪郭像を各フレームごとにメモリに記憶させ、メモリに記録された過去の輪郭像と現時点の輪郭像から、これらの相違に応じた変位画像を形成し、その変位画像を経時的に順次合成した変位履歴画像を表示するものである。この超音波診断装置は、例えば、心筋の異常運動の診断に利用され、心室の拡張期と収縮期との間における心筋の運動状態を経時的に表示することができるため、心臓などの運動状態の診断において絶大な効果を発揮する。
In an ultrasonic diagnostic apparatus, a technique for imaging a motion of a target tissue is known. For example, the ultrasonic diagnostic apparatus described in
この超音波診断装置は、その実用価値の高さゆえに関連する改良技術も存在する。例えば、上述のごとく形成された各フレームごとの変位画像に対して色付け処理を施して変位履歴画像を明瞭化する技術が知られている。この技術により、各フレームに対応する色付け処理が施された変位画像が複数フレーム合成され、その結果生成される変位履歴画像が、各高さごとに色付けされた地図の等高線のように表示される。 This ultrasonic diagnostic apparatus also has a related improvement technique because of its high practical value. For example, a technique is known in which a displacement history image is clarified by performing a coloring process on a displacement image for each frame formed as described above. By this technique, a plurality of displacement images subjected to coloring processing corresponding to each frame are synthesized, and the resulting displacement history image is displayed like a contour line of a map colored at each height. .
一般に、色付け処理を施して変位履歴画像を明瞭化する従来の超音波診断装置では、画像表示用のフレームレートと画像データ取得用のフレームレートとを一致させていた。つまり、超音波を送受波して各時相ごとに形成される変位履歴画像のフレームレート(送受信フレームレート)と、実際に画面に表示される変位履歴画像のフレームレート(表示フレームレート)とを一致させる構成となっていた。通常、表示フレームレートは、超音波診断装置に利用されるディスプレイの仕様に依存して決定される。従って、送受信フレームレートを表示フレームレートに一致させる構成の場合、送受信フレームレートもディスプレイの仕様に依存して選択の幅が狭くなり、設計の自由度の面での問題があった。 In general, in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus that performs a coloring process to clarify a displacement history image, the frame rate for image display matches the frame rate for image data acquisition. That is, the frame rate (transmission / reception frame rate) of the displacement history image formed for each time phase by transmitting / receiving ultrasonic waves and the frame rate (display frame rate) of the displacement history image actually displayed on the screen It was a configuration to match. Usually, the display frame rate is determined depending on the specifications of the display used in the ultrasonic diagnostic apparatus. Therefore, in the case of a configuration in which the transmission / reception frame rate matches the display frame rate, the selection range of the transmission / reception frame rate is narrowed depending on the specifications of the display.
そこで本発明は、運動を画像化する超音波診断装置において、装置設計の自由度を高めることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the degree of freedom in device design in an ultrasonic diagnostic apparatus that images motion.
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、対象組織を含む空間内に超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、前記エコーデータから対象組織の超音波画像を形成する超音波画像形成部と、前記超音波画像から、前記対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭画像を形成する輪郭画像形成部と、前記輪郭画像から、前記対象組織の運動を反映させた時系列順の複数の運動画像を形成する運動画像形成部と、前記各運動画像に対して、そのデータ取得タイミングに応じた色付け処理を施して表示画像を形成する表示画像形成部と、前記表示画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a transmission / reception unit that transmits and receives ultrasonic waves into a space including a target tissue to acquire echo data, and the echo data. An ultrasonic image forming unit that forms an ultrasonic image of a target tissue, a contour image forming unit that forms a contour image in which the contour of the target tissue is clarified from the ultrasonic image, and the target tissue from the contour image A motion image forming unit that forms a plurality of motion images in time series reflecting the motion of the image, and a display image that forms a display image by performing a coloring process according to the data acquisition timing on each motion image It has a formation part and a display part which displays the display picture, It is characterized by the above-mentioned.
この構成において、データ取得タイミングとは、各運動画像に対応するエコーデータの取得タイミングであり、データ取得タイミングに応じた色付け処理とは、例えば、データ取得タイミングごとに決定される色による色付け処理である。この構成によれば、色付け処理が施された各運動画像から、例えば、フレームレート変換処理などにより、任意の表示フレームレートで表示画像を形成することができる。つまり、表示フレームレートと送受信フレームレートを必ずしも一致させる必要がなく、装置設計の自由度が高められる。 In this configuration, the data acquisition timing is the acquisition timing of echo data corresponding to each motion image, and the coloring process according to the data acquisition timing is, for example, a coloring process using colors determined at each data acquisition timing. is there. According to this configuration, it is possible to form a display image at an arbitrary display frame rate by, for example, frame rate conversion processing from each motion image that has been subjected to coloring processing. That is, the display frame rate and the transmission / reception frame rate are not necessarily matched, and the degree of freedom in device design is increased.
望ましくは、前記表示画像形成部は、前記データ取得タイミングとそのデータ取得タイミングにおける色との対応関係を示した色情報に基づいて前記色付け処理を施すことを特徴とする。また望ましくは、前記表示画像形成部は、前記色付け処理が施された複数の運動画像の中から、表示フレームに対応する運動画像を抽出して表示画像を形成することを特徴とする。望ましくは、前記運動画像形成部は、前記運動画像として、所定時点における前記輪郭画像と所定時点よりも過去の時点における前記輪郭画像との相違を表した変位画像を形成することを特徴とする。 Preferably, the display image forming unit performs the coloring process based on color information indicating a correspondence relationship between the data acquisition timing and a color at the data acquisition timing. Desirably, the display image forming unit extracts a motion image corresponding to a display frame from a plurality of motion images subjected to the coloring process, and forms a display image. Preferably, the motion image forming unit forms, as the motion image, a displacement image representing a difference between the contour image at a predetermined time point and the contour image at a time point earlier than the predetermined time point.
本発明により、例えば、表示フレームレートと送受信フレームレートを必ずしも一致させる必要がなくなるなど、運動を画像化する超音波診断装置において装置設計の自由度を高めることができる。 According to the present invention, for example, it is not necessary to make the display frame rate coincide with the transmission / reception frame rate, so that the degree of freedom in device design can be increased in an ultrasonic diagnostic apparatus that images motion.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。送受信部12は、対象組織である心臓左室を含む空間内にプローブ10を介して超音波を送受波する。そして、心臓左室を含む二次元平面内におけるエコーデータを送受信フレームレートの各フレームごとに取得してエコーデータメモリ14に記憶する。なお、対象組織は心臓に限定されないが、以下の説明では心臓を対象組織として説明する。座標変換部26は、エコーデータメモリ14に記録された各エコーデータの座標をプローブ基準の座標系から表示座標系に座標変換して、送受信フレームレートの各フレームごとにBモード画像(超音波画像)を形成する。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof. The transmission /
二値化回路30は、比較器などから構成され、所定しきい値に基づいて座標変換部26から出力される様々な輝度値からなるBモード画像を二値化処理し、左室内の心腔部に対応する輝度とその他の部位に対応する輝度との二つの輝度値からなる二値化画像を形成して変位画像形成ブロック34に出力する。
The
変位画像形成ブロック34は、二値化回路30から出力される二値化画像に基づいて、左室内の心腔部に関する時系列順の複数の変位画像を形成するものであり、変位画像用メモリ36および変位画像抽出部38で構成される。
The displacement
変位画像用メモリ36は、二値化回路30から出力される二値化画像を送受信フレームレートの各フレームごとに記録する。変位画像抽出部38は、変位画像用メモリ36に記録された1時相前のフレームの二値化画像と、二値化回路30から出力される最新時相のフレームの二値化画像との比較を行い、時相間おける二値化画像の相違部分である変位画像を抽出する。つまり、左室の収縮拡張運動に伴う1時相間における心腔部の変位部分の画像が抽出される。なお、最新時相のフレームと比較するフレームは過去の時相のフレームであればよく1時相前のものには限らない。変位画像形成ブロック34において各時相ごとに形成された変位画像は表示画像形成ブロック40に出力される。
The displacement image memory 36 records the binarized image output from the
表示画像形成ブロック40は、色付け処理部42、加算器44、履歴用メモリ46、フレームレート変換部28および画像合成部48で構成される。色付け処理部42は、変位画像形成ブロック34から、送受信フレームレートで各時相ごとに出力される変位画像に対して、その時相に対応した色付け処理を行って加算器44に出力する。つまり、送受信フレームレートで出力される変位画像に対して、各フレームに応じた色による色付け処理が施される。色付け処理部42における色付け処理の詳細については後に図3および図4を利用して詳述する。
The display
色付け処理部42において色付け処理された送受信フレームレートの各フレームごとの変位画像は、加算器44において最新フレームの変位画像に履歴用メモリ46に記録されている変位履歴画像が加算される。そして、新たな変位履歴画像として履歴用メモリ46に保存される。加算器44は、送受信フレームレートの各フレームごとに加算処理を施す。このようにして、変位画像が経時的に合成された変位履歴画像は、送受信フレームレートの各フレームごとにフレームレート変換部28に出力される。
The displacement history image recorded in the
図2は、図1の超音波診断装置における変位履歴画像の形成処理を説明するための図である。以下、図1に示した部分には図1の符号を付して変位履歴画像の形成処理について説明する。 FIG. 2 is a diagram for explaining a displacement history image forming process in the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. Hereinafter, the displacement history image forming process will be described with reference to FIG.
図2には、心臓左室に関して、二値化回路30から出力される二値化画像(a)、変位画像抽出部38から出力される変位画像(b)および履歴用メモリ46から取得される変位履歴画像(c)が示されている。二値化画像(a)、変位画像(b)および変位履歴画像(c)は、それぞれ、送受信フレームレートで形成される。二値化画像(a)は、心腔60に対応する輝度値とその他の部位に対応する輝度値との二種類の輝度値に分別され、その結果、心腔60が明瞭化された画像である。二値化画像(a)は、送受信フレームレートの各フレームごとに形成され、図2では、フレーム1からフレーム4の二値化画像a1〜a4が示されている。フレーム1からフレーム4にかけて心腔60が徐々に小さくなり心腔60が収縮過程にあることが示されている。
In FIG. 2, the binarized image (a) output from the
変位画像(b)は、時相間おける二値化画像の相違部分を示す画像であり、図2の変位画像(b)は、二値化画像(a)の各フレーム間における心腔の差分領域を示している。つまり、変位画像b1には、二値化画像a1と二値化画像a2との間における心腔60の差分領域62が示されている。この差分領域62は、フレーム1からフレーム2にかけての心腔60の変位量に相当する。同様に、変位画像b2には、二値化画像a2と二値化画像a3との間における心腔の差分領域が示され、変位画像b3には、二値化画像a3と二値化画像a4との間における心腔の差分領域が示されている。
The displacement image (b) is an image showing a difference portion of the binarized image between time phases, and the displacement image (b) in FIG. 2 is a difference region of the heart chamber between each frame of the binarized image (a). Is shown. That is, the displacement image b1 shows a
変位履歴画像(c)は、変位画像(b)が経時的に合成された画像である。つまり、図2の変位履歴画像c1は変位画像b1がそのまま反映されたものであり、変位履歴画像c2は変位画像b1に変位画像b2が合成された画像である。さらに、変位履歴画像c3は変位画像b1〜b3が合成された画像である。 The displacement history image (c) is an image in which the displacement image (b) is synthesized over time. That is, the displacement history image c1 in FIG. 2 reflects the displacement image b1 as it is, and the displacement history image c2 is an image in which the displacement image b2 is combined with the displacement image b1. Furthermore, the displacement history image c3 is an image obtained by combining the displacement images b1 to b3.
変位画像を合成する際、色付け処理部42において各変位画像に対して色付け処理が施される。図2では、図示の都合上、変位履歴画像(c)に色を示していないが、実際には、各変位画像b1〜b3に対して各々に対応した色付け処理が施されてから変位履歴画像(c)が形成される。このため、例えば、変位履歴画像c3は、それぞれ異なる色が着色された3重の輪となって表示される。
When the displacement images are synthesized, the
図1に戻り、フレームレート変換部28は変位履歴画像およびBモード画像を表示フレームレートに変換する。つまり、履歴用メモリ46に記録されている変位履歴画像は、送受信フレームレートに対応しているため、フレームレート変換部28は、図示しない制御部から入力される表示フレームレートデータに示される表示フレームレートで変位履歴画像を取得する。表示フレームレートデータは、例えば、ユーザが指定する表示フレームレートに設定される。また、座標変換部26から出力されるBモード画像も送受信フレームレートであるため、フレームレート変換部28はBモード画像を表示フレームレートに変換する。
Returning to FIG. 1, the frame
送受信フレームレートから表示フレームレートへの変換は、送受信フレームレートで作成された変位履歴画像の複数フレームから、表示フレームレートの各フレームに対応するフレームを選択的に抽出して行われる。例えば、図2に示される変位履歴画像(c)が60Hzの送受信フレームレートで形成された場合、つまり、変位履歴画像c1、変位履歴画像c2、変位履歴画像c3が1/60秒間隔で取得された場合において、30Hzの表示フレームレートへ変換する処理は、60Hzで取得された変位履歴画像を、一枚おきに抽出することで実現される。具体的には、60Hzで取得された変位履歴画像c1、変位履歴画像c2、変位履歴画像c3のうち、表示フレームとして変位履歴画像c1、変位履歴画像c3を抽出することで、1/30秒間隔で、つまり30Hzで変位履歴画像が取得される。また、例えば、表示フレームレートが60Hzの場合には間引き処理を行わずに、変位履歴画像c1、変位履歴画像c2、変位履歴画像c3の全てを抽出すればよい。 The conversion from the transmission / reception frame rate to the display frame rate is performed by selectively extracting frames corresponding to each frame of the display frame rate from a plurality of frames of the displacement history image created at the transmission / reception frame rate. For example, when the displacement history image (c) shown in FIG. 2 is formed at a transmission / reception frame rate of 60 Hz, that is, the displacement history image c1, the displacement history image c2, and the displacement history image c3 are acquired at 1/60 second intervals. In this case, the conversion to the display frame rate of 30 Hz is realized by extracting every other displacement history image acquired at 60 Hz. Specifically, by extracting the displacement history image c1 and the displacement history image c3 as display frames from the displacement history image c1, the displacement history image c2, and the displacement history image c3 acquired at 60 Hz, the 1/30 second interval is obtained. That is, a displacement history image is acquired at 30 Hz. For example, when the display frame rate is 60 Hz, all of the displacement history image c1, the displacement history image c2, and the displacement history image c3 may be extracted without performing the thinning process.
Bモード画像のフレームレート変換についても変位履歴画像の場合と同様である。つまり、送受信フレームレートで作成されたBモード画像の複数フレームから、表示フレームレートの各フレームに対応するフレームを選択的に抽出される。 The frame rate conversion of the B-mode image is the same as that of the displacement history image. That is, a frame corresponding to each frame of the display frame rate is selectively extracted from a plurality of frames of the B-mode image created at the transmission / reception frame rate.
なお、送受信フレームレートは60Hzに限定されるものではない。例えば、より高速の送受信フレームレートで変位履歴画像を形成しておき、その中から、表示フレームレートに応じたタイミングで変位履歴画像を選択的に抽出することにより、表示フレームレートの選択の幅も広がる。 The transmission / reception frame rate is not limited to 60 Hz. For example, by forming a displacement history image at a higher transmission / reception frame rate, and selectively extracting the displacement history image at a timing according to the display frame rate, the range of selection of the display frame rate is also increased. spread.
フレームレート変換部28で表示フレームレートへ変換された変位履歴画像およびBモード画像は、画像合成部48に出力される。画像合成部48は、Bモード画像と変位履歴画像とを合成して表示画像を形成し、画像合成部48で形成された表示画像はディスプレイ58に表示される。
The displacement history image and the B-mode image converted to the display frame rate by the frame
図3は、変位画像に対する色付け処理を説明するための図である。以下、図1に示した部分には図1の符号を付して変位画像に対する色付け処理について説明する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the coloring process for the displacement image. Hereinafter, the coloring process for the displacement image will be described with the reference numerals in FIG.
変位画像形成ブロック34から各時相ごとに出力される変位画像は、色付け処理部42において、各時相に対応した色付け処理が施される。この際、各時相ごとの変位画像に対して、その変位画像のデータ取得タイミングに応じた色による色付け処理が施される。
The displacement image output for each time phase from the displacement
図3には、横軸をデータ取得時刻、縦軸を色階調として、各データ取得時刻とその時刻における色階調を対応付けたグラフが示されている。ここで、データ取得時刻とは、エコーデータの取得時刻であり、ある基準時点からの経過時間に対応する。例えば、心臓の拡張末期時点などが基準時点として利用される。 FIG. 3 shows a graph in which each data acquisition time is associated with the color gradation at that time, with the horizontal axis representing the data acquisition time and the vertical axis representing the color gradation. Here, the data acquisition time is the acquisition time of the echo data, and corresponds to the elapsed time from a certain reference time. For example, the end diastole of the heart is used as the reference time.
色付け処理部42は、変位画像に対して、その変位画像のデータ取得時刻に応じた色階調による色付け処理を施す。変位画像は、送受信フレームレートの各時相ごとに形成されて変位画像抽出部38から出力される。色付け処理部42は、図示しない制御部から出力される基準時点トリガに基づいて、基準時点トリガの入力時点を時刻「0」としてそこから時刻計測を行って、図3の横軸に相当するデータ取得時刻を計測する。そして、変位画像抽出部38から各時相ごとに変位画像が出力される際、その出力時点をデータ取得時刻として図3のグラフから色階調を決定し、決定された色階調による色付け処理を施す。こうして、送受信フレームレートで次々に出力される変位画像に対して、各フレームごとに色階調が決定され、決定された色階調に相当する色付け処理が実行される。
The
図4は、色階調を説明するための図であり、色の三原色である「赤」,「緑」,「青」それぞれの階調について、横軸をデータ取得時刻、縦軸を階調値として示したグラフである。色付け処理部42は、図4に示されるグラフから、各データ取得時刻に対応する三原色それぞれの階調を決定する。例えば、データ取得時刻0では、「緑」および「青」の階調が0であり「赤」が最大階調256であるため、データ取得時刻0の変位画像の差分領域(図2の符号62)が赤色に色付けされる。そして、データ取得時刻0から700msにかけて「緑」の階調が増加するため、この範囲のデータ取得時刻の変位画像には、赤と緑の混合色に色付けされる。データ取得時刻が700msに近くなるにつれて緑の混合割合が増加する。このようにして、各データ取得時刻に対応する色が決定される。
FIG. 4 is a diagram for explaining the color gradations. For each of the three primary colors “red”, “green”, and “blue”, the horizontal axis represents the data acquisition time and the vertical axis represents the gradation. It is the graph shown as a value. The
なお、三原色それぞれの階調は、次式から決定することもできる。
以上説明したように、本実施形態では、各変位画像に対してそのデータ取得タイミングに応じた色付け処理が施されて変位履歴画像が形成され、その後フレームレート変換されて表示フレームレートの変位履歴画像が取得される。従って、表示される変位履歴画像の各フレームの色は、表示フレームレートに依存せず、データ取得タイミングで決定される色となり、表示フレームレートが異なる二つの画像間において、同じ時刻に取得された変位履歴画像を同じ色で表示することができる。 As described above, in the present embodiment, each displacement image is subjected to a coloring process according to the data acquisition timing to form a displacement history image, and then converted to a frame rate to display a displacement history image at a display frame rate. Is acquired. Therefore, the color of each frame of the displayed displacement history image does not depend on the display frame rate, and is determined at the data acquisition timing, and is acquired at the same time between two images having different display frame rates. The displacement history image can be displayed in the same color.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention.
例えば、図1の履歴用メモリ46に送受信フレームレートで次々に記録される変位履歴画像、および、座標変換部26において送受信フレームレートで次々に形成されるBモード画像を図示しないハードディスクなどの記録装置に記憶しておき、フレームレート変換部28が、変位履歴画像およびBモード画像の各フレームの画像をハードディスクから所定のタイミングで次々に読み出して、任意の速さによる再生(例えばスロー再生)を実現してもよい。変位履歴画像に施される色は、データ取得タイミングに応じて決定されているため、スロー再生の場合においても、表示用の変位履歴画像の各フレームの色はデータ取得タイミングに応じた色となる。
For example, a recording device such as a hard disk (not shown) that records displacement history images successively recorded at the transmission / reception frame rate in the
28 フレームレート変換部、38 変位画像抽出部、42 色付け処理部、46 履歴用メモリ、48 画像合成部。 28 frame rate conversion unit, 38 displacement image extraction unit, 42 coloring processing unit, 46 history memory, 48 image composition unit.
Claims (4)
前記エコーデータから対象組織の超音波画像を形成する超音波画像形成部と、
前記超音波画像から、前記対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭画像を形成する輪郭画像形成部と、
前記輪郭画像から、前記対象組織の運動を反映させた時系列順の複数の運動画像を形成する運動画像形成部と、
前記各運動画像に対して、そのデータ取得タイミングに応じた色付け処理を施して表示画像を形成する表示画像形成部と、
前記表示画像を表示する表示部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 A transmission / reception unit for acquiring echo data by transmitting / receiving ultrasonic waves in a space including the target tissue;
An ultrasound image forming unit that forms an ultrasound image of the target tissue from the echo data;
From the ultrasonic image, a contour image forming unit that forms a contour image that clarifies the contour of the target tissue;
A motion image forming unit that forms a plurality of motion images in time series reflecting the motion of the target tissue from the contour image;
A display image forming unit that forms a display image by performing a coloring process according to the data acquisition timing for each motion image;
A display unit for displaying the display image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記表示画像形成部は、前記データ取得タイミングとそのデータ取得タイミングにおける色との対応関係を示した色情報に基づいて前記色付け処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The display image forming unit performs the coloring process based on color information indicating a correspondence relationship between the data acquisition timing and a color at the data acquisition timing.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記表示画像形成部は、前記色付け処理が施された複数の運動画像の中から、表示フレームに対応する運動画像を抽出して表示画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2,
The display image forming unit extracts a motion image corresponding to a display frame from a plurality of motion images subjected to the coloring process to form a display image.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記運動画像形成部は、前記運動画像として、所定時点における前記輪郭画像と所定時点よりも過去の時点における前記輪郭画像との相違を表した変位画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The motion image forming unit forms, as the motion image, a displacement image representing a difference between the contour image at a predetermined time and the contour image at a time earlier than the predetermined time.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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