JP2009112374A - 超音波診断装置、超音波画像処理装置、及び超音波画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】同一の部位を追跡して、その同一部位の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】送受信部３は、被検体の心臓を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを取得する。演算部１０は、所定の時相に取得されたボリュームデータを所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における画像生成面の位置を求める。画像生成部６は、演算部１０によって求められた各時相における画像生成面を表す短軸像データを生成する。表示制御部７は、短軸像データに基づく短軸像を表示部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画像を生成する超音波診断装置に関する。また、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、画像を生成する超音波画像処理装置、及び超音波画像処理プログラムに関する。

超音波診断装置は、３次元の撮影領域を超音波で走査することによりボリュームデータを取得することができる。そして、そのボリュームデータにボリュームレンダリングを行うことにより、撮影領域内の組織を立体的に表す３次元画像データを生成することができる。また、ボリュームデータにＭＰＲ処理（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を施すことにより、ボリュームデータを任意の断面で切断して、その切断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成することができる（例えば特許文献１）。

特開２００３−６１９５６号公報

ところで、超音波診断装置によって心臓を撮影し、ＭＰＲ処理によって心臓の短軸像や長軸像を生成して、その短軸像や長軸像に表された心筋の動きなどを観察することが行われている。例えば、複数の心拍に亘って短軸像や長軸像を取得して、短軸像や長軸像に表された心筋の動きを観察している。

しかしながら、時間とともに心臓の位置や形状が変わるため、被検体の同じ位置に超音波プローブを当てて同じ領域を超音波で走査するだけでは、心臓の同一部位を追跡して観察することは困難であった。例えば、画像によっては、観察対象の部位とは異なる部位が表されてしまうことがあった。

また、従来技術においては、心臓の短軸像や長軸像を生成するための切断面の位置を固定して、心臓の短軸像や長軸像を生成していた。すなわち、時間によって切断面の位置を変えずに、その位置を固定して短軸像や長軸像を生成していた。心臓は時間とともに位置や形状が変わるため、切断面の位置を固定すると、心臓の同一部位を時間とともに追跡することは困難であった。この場合も、画像によっては、観察対象の部位とは異なる部位が表されてしまうことがあった。

この発明は上記の問題を解決するものであり、同一の部位を追跡して、その同一部位の画像を生成することが可能な超音波診断装置、超音波画像処理装置、及び超音波画像処理プログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを取得する３Ｄスキャン手段と、前記３Ｄスキャン手段によって所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算手段と、前記演算手段によって求められた前記各時相の画像生成面における画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データに基づく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。
また、請求項１０に記載の発明は、周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数のボリュームデータのうち所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算手段と、前記記憶手段に記憶された各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記演算手段によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成する画像取得手段と、前記画像データに基づく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画像処理装置である。
また、請求項１１に記載の発明は、コンピュータに、周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを受け付けて、前記複数のボリュームデータのうち所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算機能と、前記各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記演算機能によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成する画像取得機能と、前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御機能と、を実行させることを特徴とする超音波画像処理プログラムである。

この発明によると、ボリュームデータを所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡し、各時相の画像生成面における画像データを生成することで、同一の部位を追跡して、その同一部位の画像を提供することが可能となる。

［第１の実施の形態］
（構成）
この発明の第１実施形態に係る超音波診断装置について図１を参照して説明する。図１は、この発明の第１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。

第１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、制御部９、演算部１０、及び画像生成制御部１４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、制御部９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。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。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。

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。

なお、超音波プローブ２と送受信部３とによって、この発明の「３Ｄスキャン手段」の１例を構成する。

信号処理部４は、Ｂモード処理部やＣＦＭ処理部などを備えて構成されている。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直交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は、信号処理後の超音波ラスタデータを画像記憶部５に出力する。画像記憶部５は、信号処理部４から超音波ラスタデータを受けて、その超音波ラスタデータを記憶する。また、超音波プローブ２と送受信部３とによってボリュームスキャンが行なわれた場合、信号処理部４は、そのボリュームスキャンで取得されたボリュームデータを画像記憶部５に出力する。画像記憶部５は、信号処理部４からボリュームデータを受けて、そのボリュームデータを記憶する。

画像生成部６は、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。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、ボリュームスキャンが行なわれている場合、画像生成部６は、画像記憶部５からからボリュームデータを読み込み、その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、被検体の組織形状を立体的に表す３次元画像データを生成する。また、画像生成部６は、ボリュームデータにＭＰＲ処理（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を施すことにより、任意断面における画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成する。そして、画像生成部６は、３次元画像データやＭＰＲ画像データなどの超音波画像データを表示制御部７に出力する。また、画像生成部６は、３次元画像データやＭＰＲ画像データなどの超音波画像データを画像記憶部５に出力する。画像記憶部５は、３次元画像データやＭＰＲ画像データを記憶する。

さらに、超音波診断装置１の外部に設置された心電計によって、被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を取得する。心電計は、被検体のＥＣＧ信号を取得して、制御部９にそのＥＣＧ信号を出力する。制御部９は、ＥＣＧ信号を超音波診断装置１の外部から受け付け、各超音波ラスタデータに各超音波ラスタデータが取得されたタイミングで受け付けた心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。例えば、制御部９は、ＥＣＧ信号からＲ波を検出し、Ｒ波が検出された心時相に取得された超音波ラスタデータに、Ｒ波を示す心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。

第１実施形態に係る超音波診断装置１は、被検体の心臓を超音波で走査することで、例えば、左心室全体を含む心臓のボリュームデータを心時相ごとに取得する。すなわち、超音波診断装置１は、心臓の動画像データを取得する。例えば、１心周期以上に亘って被検体の心臓を超音波で走査することで、１心周期以上に亘って複数のボリュームデータ（心臓の動画像データ）を取得する。また、制御部９は、各心時相のボリュームデータに各ボリュームデータが取得されたタイミングで受け付けた心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。これにより、複数のボリュームデータのそれぞれに、ボリュームデータが取得された心時相が対応付けられて画像記憶部５に記憶される。なお、心電波形（ＥＣＧ信号）の代わりに、被検体の心音波形を取得して、各ボリュームデータに心時相を対応付けても良い。

表示制御部７は、画像生成部６からＭＰＲ画像データや３次元画像データを受けて、ＭＰＲ画像や３次元画像を表示部８１に表示させる。例えば、操作者が操作部８２を用いて任意の心時相を指定すると、画像生成部６は指定された心時相が対応付けられたボリュームデータに基づいてＭＰＲ画像データや３次元画像データを生成し、表示制御部７はその心時相のＭＰＲ画像や３次元画像を表示部８１に表示させる。

第１実施形態においては、操作者が操作部８２を用いて任意の心時相を指定し、更に、ボリュームデータに対する任意の断面を指定する。操作部８２によって指定された心時相を示す情報と３次元空間における断面の座標情報とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９に出力される。そして、制御部９は、心時相を示す情報と断面の座標情報とを画像生成部６に出力する。

１例として、操作者は操作部８２を用いて、心臓の長軸方向に沿った断面（以下、「長軸断面」と称する場合がある）と、心臓の短軸方向に沿った断面（以下、「短軸断面」と称する場合がある）とを指定する。長軸断面と短軸断面は直交している。画像生成部６は、操作者によって指定された心時相が対応付けられたボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、長軸断面によってボリュームデータを切断し、その切断面におけるＭＰＲ画像データ（以下、「長軸像データ」と称する場合がある）を生成する。また、画像生成部６は、短軸断面によってボリュームデータを切断し、その切断面におけるＭＰＲ画像データ（以下、「短軸像データ」と称する場合がある）を生成する。

例えば、画像生成部６は、１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。長軸像データとして、画像生成部６は、心臓の２腔断層像データ（２Ｃｈビュー）、３腔断層像データ（３Ｃｈビュー）、及び４腔断層像データ（４Ｃｈビュー）を生成する。２腔断面、３腔断面、及び４腔断面は、それぞれ所定の角度をなしており、その角度を示す情報を画像生成部６に予め設定しておくことが好ましい。これにより、操作者が操作部８２を用いて１つの断面を指定すると、画像生成部６は、予め設定された角度を示す情報に基づいて、２腔断面に平行な２腔断層像データ、３腔断面に平行な３腔断層像データ、及び４腔断面に平行な４腔断層像データを生成する。画像生成部６は、１つの短軸像データと３つの長軸像データを表示制御部７に出力する。

表示制御部７は、長軸像データと短軸像データを画像生成部６から受けて、長軸像データに基づく長軸像と、短軸像データに基づく短軸像を表示部８１に表示させる。

第１実施形態では、１例として、操作者は操作部８２を用いて拡張末期（Ｒ波が検出された心時相）と、収縮末期（Ｒ波が検出された心時相から所定時間経過後の心時相）を指定する。画像生成部６は、拡張末期に取得されたボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、そのボリュームデータに基づいて、１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。すなわち、画像生成部６は、拡張末期における１つの短軸像データと３つの長軸像データ（２腔断層像データ、３腔断層像データ、及び４腔断層像データ）を生成する。また、画像生成部６は、収縮末期に取得されたボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、そのボリュームデータに基づいて、１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。すなわち、画像生成部６は、収縮末期における１つの短軸像データと３つの長軸像データ（２腔断層像データ、３腔断層像データ、及び４腔断層像データ）を生成する。

なお、拡張末期はＥＣＧ信号からＲ波が検出された心時相であり、収縮末期はＲ波が検出された心時相から所定時間経過後の心時相である。そして、Ｒ波が検出された心時相を拡張末期として画像生成部６に予め設定しておき、また、Ｒ波が検出された心時相から所定時間経過後の心時相を収縮末期として画像生成部６に予め設定しておく。これにより、画像生成部６は、予め設定された心時相（拡張末期又は収縮末期）が対応付けられたボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、拡張末期における画像データと収縮末期における画像データを生成する。また、操作者が操作部８２を用いて、コマ送りで画像を進めて、拡張末期又は収縮末期を指定しても良い。

ここで、表示部８１に表示される短軸像と長軸像の１例を図２に示す。図２は、心臓の短軸像と長軸像の１例を示す画面の図である。表示制御部７は、心臓の長軸像１００、１１０、１２０と、心臓の短軸像１３０とを表示部８１に表示させる。例えば、長軸像１００は２腔断層像を表し、長軸像１１０は３腔断層像を表し、長軸像１２０は４腔断層像を表すものとする。長軸像１００、１１０、１２０にはそれぞれ、長軸断面における心筋が表されている。図２に示す例では、長軸像１００、１１０、１２０、及び短軸像１３０は、拡張末期に取得された画像を表している。

次に、演算部１０について説明する。演算部１０は、位置算出部１１、断面設定部１２、及び断面推定部１３を備えている。この演算部１０の処理について図３から図６を参照して説明する。図３は、心臓の長軸像の１例を示す画面の図である。図４は、心臓と、弁輪面に平行な面とを示す模式図である。図５及び図６は、任意の心時相における断面を補間する処理を説明するための図である。

まず、拡張末期と収縮末期において、心臓の心尖の位置と弁輪面の位置を特定する。心尖の位置を特定するためには、１つ以上の長軸像において、操作者が操作部８２を用いて心尖の位置を指定する。また、弁輪面の位置を特定するためには、２つ以上の長軸像において、操作者が操作部８２を用いて弁輪の位置を指定する。なお、心尖が、この発明の「第１特徴点」と「第２特徴点」の１例に相当し、弁輪面が、この発明の「特徴部位」の１例に相当する。

例えば図２に示すように、拡張末期における長軸像１００、１１０、１２０が表示部８１に表示されている状態で、操作者は操作部８２を用いて、長軸像に対して心臓の弁輪の位置と心尖の位置を指定する。心尖の位置を特定するためには、長軸像１００、１１０、１２０のうち１つ以上の長軸像において心尖の位置を指定すれば良い。また、弁輪面の位置を特定するためには、長軸像１００、１１０、１２０のうち２つ以上の長軸像において弁輪の位置を指定すれば良い。例えば図３に示すように、操作者は操作部８２を用いて、長軸像１００に対して心尖２０Ａの位置と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの位置を指定する。さらに、操作者は操作部８２を用いて、別の長軸像１１０に対して心尖２１Ａの位置と、弁輪２１Ｂ、２１Ｃの位置を指定する。これにより、拡張末期における心尖の位置と弁輪の位置が指定されたことになる。

以上のように拡張末期の長軸像において、心尖の位置と弁輪の位置とが指定されると、長軸像１００における心尖２０Ａの位置を示す情報（座標情報）と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの位置を示す情報（座標情報）とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０に出力される。また、長軸像１１０における心尖２１Ａの位置を示す情報（座標情報）と、弁輪２１Ｂ、２１Ｃの位置を示す情報（座標情報）とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０に出力される。これにより、拡張末期における心尖の座標情報と弁輪の座標情報とが、演算部１０に設定される。

さらに、収縮末期の長軸像においても拡張末期の長軸像と同様に、心尖の位置と弁輪の位置を指定する。拡張末期の画像と同様に、表示制御部７は、収縮末期における１つの短軸像と、３つの長軸像（２腔断層像、３腔断層像、及び４腔断層像）を表示部８１に表示させる。そして、心尖の位置を特定するために、操作者は操作部８２を用いて、３つの長軸像のうち１つ以上の長軸像において心尖の位置を指定する。また、弁輪面の位置を特定するために、操作者は操作部８２を用いて、３つの長軸像のうち２つ以上の長軸像において弁輪の位置を指定する。収縮末期の長軸像において、心尖の位置と弁輪の位置とが指定されると、心尖の位置を示す情報（座標情報）と、弁輪の位置を示す情報（座標情報）とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０に出力される。これにより、収縮末期における心尖の座標情報と弁輪の座標情報とが、演算部１０に設定される。

なお、第１実施形態では、３つの長軸像と１つの短軸像を表示部８１に表示しているが、心尖と弁輪を指定するために、２つ以上の長軸像を表示部８１に表示すれば良い。例えば、拡張末期においては、長軸像１００と長軸像１１０とを表示部８１に表示すれば良い。

位置算出部１１は、各長軸像上で指定された弁輪の位置に基づいて、３次元空間における弁輪面の座標を求める。また、位置算出部１１は、各長軸像上で指定された心尖の位置に基づいて、３次元空間における心尖の位置を特定する。

まず、位置算出部１１は、拡張末期の長軸像１００上で指定された心尖２０Ａの座標情報と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの座標情報とをユーザインターフェース（ＵＩ）８から受け付ける。さらに、位置算出部１１は、拡張末期の長軸像１１０上で指定された心尖２１Ａの座標情報と、弁輪２１Ｂ、２１Ｃの座標情報とをユーザインターフェース（ＵＩ）８から受け付ける。また、位置算出部１１は、長軸像１００を表す長軸像データと、長軸像１１０を表す長軸像データとを画像記憶部５から読み込む。３次元空間における各長軸像（各長軸断面）の位置は特定されているため、位置算出部１１は、各長軸像上で指定された心尖と弁輪について、３次元空間における座標を特定する。例えば、位置算出部１１は、長軸像１００で指定された心尖２０Ａ、弁輪２０Ｂ、２０Ｃについて、３次元空間における座標を特定する。また、位置算出部１１は、長軸像１１０で指定された心尖２１Ａ、弁輪２１Ｂ、２１Ｃについて、３次元空間における座標を特定する。

そして、位置算出部１１は、拡張末期について、３次元空間における心尖と弁輪面の座標を求める。１つの長軸像で心尖の位置が指定された場合、位置算出部１１は、指定された位置を３次元空間における心尖の位置とする。また、図３に示すように、２つの長軸像１００、１１０でそれぞれ心尖の位置が指定された場合、位置算出部１１は、心尖２０Ａと心尖２１Ａの中間の位置を３次元空間における心尖の位置としても良い。これにより、拡張末期について、３次元空間における心尖の位置が求められたことになる。

さらに、位置算出部１１は、２つの長軸像で指定された複数の弁輪の位置のうち、少なくとも３つの弁輪の位置を含む平面を３次元空間における弁輪面として定義する。図３に示す例では、位置算出部１１は、弁輪２０Ｂ、２０Ｃ、２１Ｂ、２１Ｃのうち少なくとも３つの弁輪を含む平面を弁輪面として定義する。これにより、拡張末期について、３次元空間における弁輪面の位置が求められたことになる。

さらに、位置算出部１１は、拡張末期と同様に収縮末期について、３次元空間における心尖と弁輪面の位置を求める。そして、位置算出部１１は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の座標情報（３次元空間での座標情報）を断面設定部１２に出力する。

断面設定部１２は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の座標情報を位置算出部１１から受けると、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面との間に、弁輪面に平行な複数の断面を設定する。超音波画像を用いた心臓の診断においては、心筋の運動などを観察するために、弁輪面に平行な断面の画像（短軸像）が用いられることが多い。そのため、第１実施形態においては、弁輪面に平行な短軸像を生成するために、弁輪面に平行な複数の断面を設定する。

ここで、弁輪面に平行な複数の断面を設定する方法について図４を参照して説明する。図４において、心筋２００は拡張末期の心筋を表しており、心筋３００は収縮末期の心筋を表している。また、断面Ａ１は位置算出部１１にて求められた拡張末期における弁輪面を表しており、心尖２２Ａは位置算出部１１にて求められた拡張末期における心尖を表している。また、断面Ｚ１は位置算出部１１にて求められた収縮末期における弁輪面を表しており、心尖２３Ａは位置算出部１１にて求められた収縮末期における心尖を表している。なお、断面Ａ１、Ｚ１は、図４の奥行き方向に延びる平面を形成している。また、後述する断面Ａ２〜Ａ１１、及び断面Ｚ２〜Ｚ１１も、図４の奥行き方向の延びる平面を形成している。

断面設定部１２は、拡張末期について、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間に、弁輪面（断面Ａ１）に平行な複数の断面を設定する。例えば、断面設定部１２は、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間の領域を１０個の領域に等分割する１０個の断面Ａ２、Ａ３、・・・、Ａ１０、Ａ１１を設定する。断面Ａ１１は、心尖２２Ａを通る断面として定義する。すなわち、断面設定部１２は、弁輪面を含めた１１個の断面Ａ１〜Ａ１１を設定する。これにより、拡張末期について、１１個の断面Ａ１〜Ａ１１が設定されたことになる。弁輪面（断面Ａ１）を基準にすると、断面Ａ１〜Ａ１１のうち、断面Ａ１は１番目の断面に相当し、断面Ａ２は２番目の断面に相当し、断面Ａ３は３番目の断面に相当する。そして、断面Ａ１１は１１番目の断面に相当する。断面設定部１２は、拡張末期について定義された断面Ａ１〜Ａ１１のそれぞれの座標情報に、各断面の番号を示す番号情報を付帯させて、番号情報が付帯された各断面の座標情報を断面推定部１３に出力する。例えば、断面設定部１２は、断面Ａ１の座標情報に１番目の断面を示す番号情報を付帯させ、断面Ａ２の座標情報に２番目の断面を示す番号情報を付帯させて、番号情報を付帯した各断面の座標情報を断面推定部１３に出力する。

また、断面設定部１２は、収縮末期について、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間に、弁輪面（断面Ｚ１）に平行な複数の断面を設定する。例えば、断面設定部１２は、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間の領域を１０個の領域に等分割する１０個の断面Ｚ２、Ｚ３、・・・、Ｚ１０、Ｚ１１を設定する。断面Ｚ１１は、心尖２３Ａを通る断面として定義する。すなわち、断面設定部１２は、弁輪面を含めた１１個の断面Ｚ１〜Ｚ１１を設定する。これにより、収縮末期の心筋に対して、１１個の断面Ｚ１〜Ｚ１１が設定されたことになる。収縮末期についても拡張末期と同様に、弁輪面（断面Ｚ１）を基準にすると、断面Ｚ１〜Ｚ１１のうち、断面Ｚ１は１番目の断面に相当し、断面Ｚ２は２番目の断面に相当し、断面Ｚ３は３番目の断面に相当する。そして、断面Ｚ１１は１１番目の断面に相当する。断面設定部１２は、収縮末期について定義された断面Ｚ１〜Ｚ１１のそれぞれの座標情報に、各断面の番号を示す番号情報を付帯させて、番号情報が付帯された各断面の座標情報を断面推定部１３に出力する。例えば、断面設定部１２は、断面Ｚ１の座標情報に１番目の断面を示す番号情報を付帯させ、断面Ｚ２の座標情報に２番目の断面を示す番号情報を付帯させて、番号情報が付帯された各断面の座標情報を断面推定部１３に出力する。

なお、第１実施形態では、１１個の断面を設定しているが、任意の数の断面を設定しても良い。例えば、操作者が操作部８２を用いることで所望の断面数を指定すると、指定された断面数を示す情報がユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０に出力される。断面設定部１２は、指定された断面数に従って、心尖と弁輪面との間に断面を設定する。

拡張末期における１番目の断面Ａ１（弁輪面）と、収縮末期における１番目の断面Ｚ１（弁輪面）とが対応している。すなわち、断面Ａ１は拡張末期における弁輪面を表し、断面Ｚ１は収縮末期における弁輪面を表している。このように、断面Ａ１と断面Ｚ１は、異なる心時相（拡張末期と収縮末期）における心臓の同一部位を切断する断面として定義されている。同様に、拡張末期における２番目の断面Ａ２と、収縮末期における２番目の断面Ｚ２とが対応し、３番目の断面Ａ３と断面Ｚ３とが対応している。このように、拡張末期における各断面と、収縮末期における各断面とがそれぞれ対応している。すなわち、拡張末期における各断面と収縮末期における各断面は、異なる心時相（拡張末期と収縮末期）における心臓の同一部位を切断する断面として定義されている。

断面推定部１３は、拡張末期について定義された断面Ａ１〜Ａ１１の座標情報と、収縮末期について定義された断面Ｚ１〜Ｚ１１の座標情報とを断面設定部１２から受けて、断面Ａ１〜Ａ１１と断面Ｚ１〜Ｚ１１とに基づいて、補間処理を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の心時相における各断面の位置を推定する。すなわち、断面推定部１３は、拡張末期と収縮末期との間に取得された各フレームにおける弁輪面に平行な各断面の位置を推定する。これにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相における心臓の同一部位を切断する断面の位置が推定される。補間処理として、例えば線形補間や三角関数による補間を行う。

断面Ａ１〜Ａ１１のそれぞれの座標情報には、断面Ａ１を基準にした番号を示す番号情報が付帯されている。また、断面Ｚ１〜Ｚ１１のそれぞれの座標情報には、断面Ｚ１を基準にした番号を示す番号情報が付帯されている。断面推定部１３は、同一の番号情報が付帯されている２つの断面を対象として補間処理を行うことで、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における断面の位置を推定する。具体的には、断面推定部１３は、１番目の番号が付された断面Ａ１と断面Ｚ１とに基づいて、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における断面の位置を推定する。同様に、断面推定部１３は、２番目の番号が付された断面Ａ２と断面Ｚ１とに基づいて、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における断面の位置を推定する。

例えば図５に示すように、断面推定部１３は、拡張末期における１番目の断面（弁輪面）と収縮末期における１番目の断面Ｚ１（弁輪面）との間を線形補間することにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における１番目の断面（弁輪面）の位置を推定する。同様に、断面推定部１３は、拡張末期における２番目の断面Ａ２と収縮末期における２番目の断面Ｚ２との間を線形補間することにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における２番目の断面の位置を推定する。このように、断面推定部１３は、拡張末期の断面とその断面に対応する収縮末期の断面との間を線形補間することにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における断面の位置を推定する。すなわち、断面推定部１３は、拡張末期の断面Ａ１〜Ａ１１と、各断面に対応する収縮末期の断面Ｚ１〜Ｚ１１との間をそれぞれ線形補間することにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における各断面の位置を推定する。

また、断面推定部１３は、図６に示すように、拡張末期における１番目の断面Ａ１（弁輪面）と収縮末期における１番目の断面Ｚ１（弁輪面）との間を三角関数による補間を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における弁輪面の位置を推定しても良い。例えば、断面推定部１３は、コサイン関数を用いた補間を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における弁輪面の位置を推定する。そして、断面推定部１３は、拡張末期の断面Ａ１〜Ａ１１と、各断面に対応する収縮末期の断面Ｚ１〜Ｚ１１との間をそれぞれ三角関数による補間を行うことにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における各断面の位置を推定する。

以上の処理によって、心臓の同一部位を切断する断面を心時相ごと（フレームごと）に追跡することが可能となる。例えば、弁輪面（断面Ａ１）の位置を拡張末期から収縮末期にかけて追跡することが可能となる。また、弁輪面以外の断面（断面Ａ２〜Ａ１１）の位置についても、拡張末期から収縮末期にかけて追跡することが可能となる。

ここで説明の便宜上、拡張末期から収縮末期の間の各心時相（各フレーム）における断面を断面Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・と称することにする。例えば、拡張末期の断面Ａ１と収縮末期の断面Ｚ１との間を補間することで求めた各心時相（各フレーム）の断面を、断面Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、・・・と称することにする。すなわち、断面Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、・・・は、各心時相（各フレーム）において断面Ａ１に対応し、それぞれの心時相（フレーム）において１番目の断面（弁輪面）を表していることになる。同様に、拡張末期の断面Ａ２と収縮末期の断面Ｚ２との間を補間することで求めた各心時相（各フレーム）の断面を、断面Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、・・・と称することする。すなわち、断面Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、・・・は、各心時相（各フレーム）において断面Ａ２に対応し、それぞれの心時相（フレーム）において２番目の断面を表していることになる。このように、各心時相（各フレーム）において断面Ａ１〜Ａ１１に対応する断面を、断面Ｂ１〜Ｂ１１、断面Ｃ１〜Ｃ１１、断面Ｄ１〜Ｄ１１、・・・と称することにする。

断面推定部１３は、各断面の座標情報に、各断面が定義された心時相を示す情報と、各断面の番号を示す番号情報とを付帯させて、画像生成制御部１４に出力する。画像生成制御部１４は、メモリを有し、心時相を示す情報と番号情報とが付帯された各断面の座標情報をメモリに記憶する。

そして、操作者が操作部８２を用いて所望の断面を指定する。例えば、操作者は操作部８２を用いることで、画像生成制御部１４に設定された１１個の断面のなかから所望の断面を指定する。操作者は１つの断面を指定しても良いし、複数の断面を指定しても良い。

例えば、画像生成制御部１４は、拡張末期における断面Ａ１〜Ａ１１のそれぞれの座標情報を表示制御部７に出力する。表示制御部７は、画像生成制御部１４から各断面の座標情報を受けると、断面Ａ１〜Ａ１１のそれぞれを示すマーカを生成する。そして、表示制御部７は、拡張末期の長軸像を表示部８１に表示させ、更に、断面Ａ１〜Ａ１１のそれぞれを示すマーカを長軸像に重ねて表示部８１に表示させる。１例として、表示制御部７は、図３に示す長軸像１００（拡張末期の長軸像）を表示部８１に表示させ、断面Ａ１〜Ａ１１をそれぞれ示すマーカを長軸像１００に重ねて表示部８１に表示させる。操作者は、表示部８１に表示された長軸像と断面のマーカを観察し、操作部８２を用いることで、断面Ａ１〜Ａ１１のうち所望の断面を指定する。ここでは、３番目の断面Ａ３を指定した場合について説明する。

操作者によって３番目の断面Ａ３が指定されると、断面Ａ３を示す番号情報がユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して画像生成制御部１４に出力される。画像生成制御部１４は、各心時相（各フレーム）において、３番目の番号情報が付帯された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、各心時相のボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、各心時相における３番目の断面を切断面として、各心時相のボリュームデータにＭＰＲ処理を施す。この処理により、画像生成部６は、３番目の断面におけるＭＰＲ画像データ（短軸像データ）を心時相ごとに生成する。

具体的には、画像生成部６は、断面Ａ３を切断面として断面Ａ３におけるＭＰＲ画像データを生成し、断面Ｂ３を切断面として断面Ｂ３におけるＭＰＲ画像データを生成し、断面Ｃ３を切断面として断面Ｃ３におけるＭＰＲ画像データを生成し、以降、各心時相における３番目の断面におけるＭＰＲ画像データを生成する。そして、画像生成部６は、各心時相における３番目の断面におけるＭＰＲ画像データを表示制御部７に出力する。

表示制御部７は、画像生成部６から各心時相の３番目におけるＭＰＲ画像データを受けて、心時相ごとに順番に３番目におけるＭＰＲ画像データに基づくＭＰＲ画像を表示部８１に表示させる。また、画像生成部６は、短軸像データの他、長軸像データや３次元画像データを生成しても良い。この場合、表示制御部７は、短軸像とともに、長軸像や３次元画像を表示部８１に表示させる。

ここで、表示部８１に表示される短軸像の１例について図７を参照して説明する。図７は、表示部に表示される短軸像の１例を示す図である。図７に示す例では、心臓の短軸像と長軸像を表示する場合について説明する。

例えば、操作者によって３番目の断面Ａ３が指定されると、画像生成部６は、各心時相で取得されたボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、各ボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことで、各心時相の３番目の断面Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、・・・におけるＭＰＲ画像データ（短軸像データ）を生成する。また、画像生成部６は、操作者によって指定された所望の長軸断面におけるＭＰＲ画像データ（長軸像データ）を生成する。画像生成部６は、各心時相の長軸像データを生成する。

そして、図７（ａ）に示すように、表示制御部７は、拡張末期における長軸像４００と、３番目の断面Ａ３における短軸像５００とを表示部８１に表示させる。長軸像４００には心筋を長軸断面で切断した組織が表されており、短軸像５００には心筋を短軸断面で切断した組織が表されている。

そして、次のフレーム（次の心時相）では、図７（ｂ）に示すように、表示制御部７は、次の心時相における長軸像４１０と短軸像５１０とを表示部８１に表示させる。短軸像５１０は、ボリュームデータを断面Ｂ３で切断した面の画像である。断面Ｂ３は、断面Ａ３に対応し、断面Ａ３と同じ部位を切断する断面であると推定されているため、短軸像５１０には短軸像５００と同じ部位が表されていることになる。

更に次のフレーム（次の心時相）では、図７（ｃ）に示すように、表示制御部７は、次の心時相における長軸像４２０と短軸像５２０とを表示部８１に表示させる。短軸像５２０は、ボリュームデータを断面Ｃ３で切断した面の画像である。断面Ｃ３は、断面Ａ３に対応し、断面Ａ３、Ｂ３と同じ部位を切断する断面であると推定されているため、短軸像５２０には短軸像５００、５１０と同じ部位が表されていることになる。

そして、表示制御部７は、心時相ごとに短軸像と長軸像とを表示部８１に表示させる。なお、図７に示す例では、長軸像を表示部８１に表示しているが、短軸像のみを表示部８１に表示しても良い。また、短軸像と３次元画像とを表示部８１に表示しても良い。

なお、第１実施形態では、画像生成部６は各断面におけるＭＰＲ画像データを生成しているが、各断面の厚み方向における情報を含ませた厚み付きＭＰＲ画像データを生成しても良い。また、画像生成部６は、ＭＰＲ処理の他、ＭＩＰ（ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって最大値が投影されたＭＩＰ画像データを生成しても良い。さらに、画像生成部６は、ＭｉｎＩＰ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって最小値が投影されたＭｉｎＩＰ画像データを生成しても良い。このように、ＭＰＲ画像データの他、厚み付きＭＰＲ画像データ、ＭＩＰ画像データ、又はＭＩＮＩＰ画像データを生成することで、各断面の組織を表す画像データを生成しても良い。このように、この発明の「断面を表す画像」には、ＭＰＲ画像の他、厚み付きＭＰＲ画像を含ませても良いし、ＭＩＰ画像やＭｉｎＩＰ画像を含ませても良い。

なお、第１実施形態においては、画像生成部６が、この発明の「画像取得手段」の１例に相当する。

ユーザインターフェース（ＵＩ）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。なお、ユーザインターフェース（ＵＩ）８が、この発明の「指定手段」の１例に相当する。

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。この実施形態では、制御部９は、超音波診断装置１の外部から被検体のＥＣＧ信号を受け付け、各心時相に取得されたボリュームデータに心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。

なお、演算部１０は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えている。記憶装置には、演算部１０の機能を実行するための演算プログラムが記憶されている。演算プログラムには、位置算出部１１の機能を実行するための位置算出プログラム、断面設定部１２の機能を実行するための断面設定プログラム、及び断面推定部１３の機能を実行するための断面推定プログラムが含まれる。ＣＰＵが、位置算出プログラムを実行することで、３次元空間における心尖と弁輪面の位置を求める。また、ＣＰＵが、断面設定プログラムを実行することで、心尖と弁輪面との間に複数の断面を設定する。また、ＣＰＵが、断面推定プログラムを実行することで、拡張末期と収縮末期との間の各フレームにおける断面の位置を推定する。

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、ＭＰＲ処理やボリュームレンダリングなどの画像処理を行う。例えば、ＣＰＵが、画像生成プログラムを実行することで、所望の心時相における短軸像データや長軸像データなどの画像データを生成する。

また、表示制御部７は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えている。記憶装置には、表示制御部７の機能を実行するための表示制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵが、表示制御部プログラムを実行することで、短軸像データに基づく短軸像や長軸像データに基づく長軸像を表示部８１に表示させる。

この第１実施形態においては、演算部１０の機能を実行する演算プログラム、画像生成部６の機能を実行する画像生成プログラム、及び表示制御部７の機能を実行する表示制御プログラムが、この発明の「超音波画像処理プログラム」の１例を構成する。

以上のように、第１実施形態に係る超音波診断装置１によると、拡張末期と収縮末期とで設定された、弁輪面に平行な断面に基づいて、フレーム（心時相）ごとに断面の位置を推定することで、心臓の同一部位を切断する断面を心時相ごとに追跡することが可能となる。このように、心時相ごとに断面の位置を自動的に変えることで、心臓の動きに追従した短軸像を生成して表示することが可能となる。これにより、心臓の同一部位を追跡して観察することが可能となる。例えば、短軸像に表された心筋の同一部位における壁厚の変化を追跡して観察することが可能となる。

（動作）
次に、第１実施形態に係る超音波診断装置１による一連の動作について、図８を参照して説明する。図８は、この発明の第１実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ０１）
まず、超音波プローブ２と送受信部３とによって、１心周期以上に亘って被検体の心臓を超音波で走査することで、例えば、左心室全体を含む心臓のボリュームデータを心時相ごとに取得する。制御部９は、被検体のＥＣＧ信号を受けて、各心時相のボリュームデータに各ボリュームデータが取得されたタイミングで受け付けた心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。

（ステップＳ０２）
操作者が操作部８２を用いて拡張末期と収縮末期を指定し、更に、所望の長軸断面を指定する。画像生成部６は、制御部９を介して操作者の指定を受け付け、画像記憶部５から拡張末期のボリュームデータと収縮末期のボリュームデータを読み込み、拡張末期の長軸像データと収縮末期の長軸像データを生成する。表示制御部７は、長軸像を表示部８１に表示させる。

（ステップＳ０３）
そして、操作者が操作部８２を用いて、収縮末期と拡張末期の長軸像において、心臓の心尖と弁輪の位置を指定する。例えば図３に示すように、操作者は操作部８２を用いて、拡張末期の長軸像１００に対して心尖２０Ａの位置と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの位置を指定する。さらに、操作者は操作部８２を用いて、拡張末期の長軸像１１０に対して心尖２１Ａの位置と、弁輪２１Ｂ、２１Ｃの位置を指定する。さらに、収集末期の長軸像においても拡張末期の長軸像と同様に、心尖の位置と弁輪の位置を指定する。心尖の座標情報と弁輪の座標情報は、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０に出力される。

（ステップＳ０４）
位置算出部１１は、拡張末期の長軸像で指定された心尖に基づいて、拡張末期における心尖の３次元空間での位置を特定する。また、位置算出部１１は、２つの長軸像で指定された弁輪の位置のうち、少なくとも３つの弁輪の位置を含む平面を３次元空間における弁輪面として定義する。さらに、収縮末期についても拡張末期と同様に、位置算出部１１は、心尖と弁輪面の位置を求める。そして、位置算出部１１は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の３次元空間での座標情報を断面設定部１２に出力する。

（ステップＳ０５）
断面設定部１２は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の座標情報を位置算出部１１から受けると、拡張末期と収縮末期において、心尖と弁輪面との間に、弁輪面に平行な複数の断面を設定する。例えば図４に示すように、断面設定部１２は、拡張末期について、弁輪面（断面Ａ１）を含む複数の断面Ａ１〜Ａ１１を設定し、収縮末期について、弁輪面（断面Ｚ１）を含む断面Ｚ１〜Ｚ１１を設定する。そして、断面設定部１２は、断面Ａ１〜Ａ１１と断面Ｚ１〜Ｚ１１のそれぞれの座標情報に、各断面の番号を示す番号情報を付帯させて断面推定部１３に出力する。

（ステップＳ０６）
断面推定部１３は、断面Ａ１〜Ａ１１と断面Ｚ１〜Ｚ１１の座標情報に基づいて、線形補間又は三角関数による補間を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における各断面の位置を推定する。各心時相における断面の座標情報は、画像生成制御部１４に設定される。

（ステップＳ０７）
そして、操作者は操作部８２を用いて、設定された複数の断面のうち所望の断面を指定する。例えば、操作者は断面Ａ１〜Ａ１１のうち、３番目の断面Ａ３を指定する。指定された断面の番号情報が、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して画像生成制御部１４に出力される。

（ステップＳ０８）
画像生成制御部１４は、各心時相（各フレーム）において、３番目の番号情報が付帯された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、各心時相のボリュームデータを画像記憶部５から読み込み、各心時相における３番目の断面を切断面として、３番目の断面におけるＭＰＲ画像データ（短軸像データ）を心時相ごとに生成する。

（ステップＳ０９）
表示制御部７は、各心時相における３番目の断面における短軸像データを画像生成部６から受けて、心時相ごとに順番に３番目の短軸像を表示部８１に表示させる。また、画像生成部６は、各心時相の長軸像データや３次元画像データを生成しても良い。この場合、表示制御部７は、短軸像とともに、長軸像や３次元画像を表示部８１に表示させる。例えば、表示制御部７は、図７（ａ）に示すように、拡張末期の断面Ａ３における短軸像５００を表示部８１に表示させ、次のフレーム（心時相）では、図７（ｂ）に示すように、次の心時相の断面Ｂ３における短軸像５１０を表示部８１に表示させ、次のフレーム（心時相）では、図７（ｃ）に示すように、次の心時相の断面Ｃ３における短軸像５２０を表示部８１に表示させる。このように、表示制御部７は、同一部位を切断する断面の画像を心時相ごとに表示部８１に表示させる。

以上のように、各フレーム（各心時相）における同一部位を切断する断面の位置を推定することで、心臓の動きに追従した短軸像を生成して表示することが可能となる。その結果、各心時相において、心臓の同一部位の断面を追跡して観察することが可能となる。

（超音波画像処理装置）
また、各心時相における断面の位置を推定して、各心時相における短軸像データを生成する超音波画像処理装置を、超音波診断装置の外部に設けても良い。この超音波画像処理装置は、上述した画像記憶部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、制御部９、演算部１０、及び画像生成制御部１４を備えている。

超音波画像処理装置の外部に設置された超音波診断装置によって、心臓を超音波で走査することで、心時相ごとにボリュームデータを取得する。超音波画像処理装置は、心時相が対応付けられた複数のボリュームデータを超音波診断装置から受けて、それら複数のボリュームデータを画像記憶部５に記憶させる。そして、上述した超音波診断装置１と同様に、演算部１０が心尖と弁輪面との間に複数の断面を設定し、拡張末期と収縮末期との間の各心時相における各断面の位置を推定する。そして、画像生成部６は、所望の断面について、各心時相におけるＭＰＲ画像データ（短軸像データ）を生成し、表示制御部７は、短軸像を心時相ごとに表示部８１に表示させる。

以上のように、超音波画像処理装置によっても、上述した超音波診断装置１と同様に、心臓の同一部位を切断する断面を心時相ごとに追跡して、各心時相における断面の画像を生成して表示することが可能となる。これにより、心臓の同一部位を追跡して観察することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２実施形態に係る超音波診断装置について図９を参照して説明する。図９は、この発明の第２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。

第２実施形態に係る超音波診断装置１Ａ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、制御部９、演算部１０Ａ、及びスキャン制御部１８を備えている。この超音波診断装置１Ａは、第１実施形態に係る超音波診断装置１に設置された演算部１０と画像生成制御部１４の代わりに、演算部１０Ａとスキャン制御部１８を備えている。演算部１０Ａとスキャン制御部１８以外の構成は、第１実施形態に係る超音波診断装置１と同じである。従って、演算部１０Ａとスキャン制御部１８について詳しく説明する。

上述した第１実施形態に係る超音波診断装置１は、画像生成面としての短軸断面の位置を心時相（フレーム）ごとに変えることで、心臓の動きに追従して短軸像を生成する。これに対して、第２実施形態に係る超音波診断装置１Ａは、スキャン対象となる断面の位置を心時相（フレーム）ごとに変えることで、心臓の動きに追従して短軸像を生成する。

スキャン制御部１８には、３次元の撮影領域を示す座標情報と、その撮影領域に含まれる所望の断面の位置を示す情報（座標情報）とが予め設定されている。３次元の撮影領域の範囲と断面の位置は、操作者が操作部８２を用いることで任意に変更することができる。例えば、超音波で走査する角度の範囲を指定することで、３次元の撮影領域の範囲を指定することができる。また、超音波の送信角度を指定することで、断面の位置を指定することができる。

第２実施形態では、送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、スキャン制御部１８に設定された断面を超音波で走査する（２Ｄスキャン）。送受信部３は、この２Ｄスキャンによって、その断面の受信信号を取得する。

そして、上述した第１実施形態と同様に、被検体の心臓を撮影対象とし、その心臓の短軸像を心時相ごとに取得する。そのために、心臓の短軸断面が２Ｄスキャンされるように、被検体に対して超音波プローブ２を当てる位置や角度を調整し、また、超音波の送信角度を調整する。第２実施形態では、例えば拡張末期において、心臓の弁輪面にほぼ平行な短軸断面が２Ｄスキャンの対象となるように、超音波プローブ２の位置や角度を調整し、また、超音波の送信角度を調整する。例えば、２Ｄスキャンをして短軸像を表示部８１に表示し、その短軸像を観察しながら、拡張末期において弁輪面にほぼ平行な断面の短軸像が取得されるように、超音波プローブ２の位置と角度を調整したり、送信角度を調整したりすれば良い。拡張末期において調整された送信角度は、初期設定の送信角度としてスキャン制御部１８に設定される。

また、拡張末期において弁輪面にほぼ平行な断面（短軸断面）の座標情報は、初期設定の情報として制御部９に設定される。第２実施形態では、初期設定された拡張末期における短軸断面の位置を心時相ごとに追跡し、心時相ごとに短軸断面の位置を変えて２Ｄスキャンを行なう。

そして、送受信部３は心臓の短軸断面を２Ｄスキャンすることで、短軸断面における受信信号を取得する。信号処理部４は、短軸断面における受信信号に対して信号処理を施し、画像生成部６は信号処理後のデータに基づいて、短軸断面における断層像データ（短軸像データ）を生成する。表示制御部７は、その短軸像データに基づく短軸像を表示部８１に表示させる。そして、継続して２Ｄスキャンを行なうことで、短軸像をリアルタイムに表示部８１に表示し続ける。

また、送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、スキャン制御部１８に設定された３次元の撮影領域を超音波で走査する（３Ｄスキャン）。送受信部３は、この３Ｄスキャンによって、撮影領域（心臓）のボリュームデータを取得する。この第２実施形態では、２Ｄスキャンの対象となる短軸断面の位置を追跡するために、ボリュームデータを取得する。

なお、第２実施形態においては、超音波プローブ２と送受信部３とによって、この発明の「３Ｄスキャン手段」と「２Ｄスキャン手段」の１例を構成する。

上述した第１実施形態に係る超音波診断装置１と同様に、超音波診断装置１Ａは、１心周期以上に亘って被検体の心臓を超音波で走査することで、例えば、左心室全体を含む心臓のボリュームデータを心時相ごとに取得する。さらに、制御部９は、各ボリュームデータに各ボリュームデータが取得されたタイミングで受け付けた心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。これにより、複数のボリュームデータのそれぞれに、ボリュームデータが取得された心時相が対応付けられて画像記憶部５に記憶される。例えば、Ｒ波を検出してから次のＲ波を検出するまでの間、制御部９は送受信部３に３Ｄスキャンを実行させて、１心周期に亘ってボリュームデータを取得する。

そして、画像生成部６は、画像記憶部５から各心時相のボリュームデータを読み込み、各心時相のボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことで、第１実施形態と同様に、各心時相における１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。長軸像データとして、画像生成部６は、２腔断層像データ、３腔断層像データ、及び４腔断層像データを生成する。表示制御部７は、短軸像と長軸像を表示部８１に表示させる。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に、操作者は操作部８２を用いて拡張末期と収縮末期を指定する。画像生成部６は、拡張末期に取得されたボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことで、拡張末期における１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。また、画像生成部６は、収縮末期に取得されたボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことで、収縮末期における１つの短軸像データと３つの長軸像データを生成する。

そして、図２に示すように、表示制御部７は、心臓の長軸像１００、１１０、１２０と、心臓の短軸像１３０とを表示部８１に表示させる。

次に、演算部１０Ａについて説明する。演算部１０Ａは、位置算出部１１、領域設定部１５、領域推定部１６、及び断面推定部１７を備えている。この演算部１０Ａの処理について図１０を参照して説明する。図１０は、心尖と弁輪面との間の個別領域を示す模式図である。

まず、第１実施形態と同様に、拡張末期と収縮末期において、心臓の心尖の位置と弁輪面の位置を特定する。例えば図３に示すように、操作者は操作部８２を用いて、長軸像１００に対して心尖２０Ａの位置と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの位置を指定する。さらに、操作者は操作部８２を用いて、別の長軸像１１０に対して心尖２１Ａの位置と、弁輪２１Ｂ、２１Ｃの位置を指定する。これにより、拡張末期における心尖の位置と弁輪の位置が指定されたことになる。長軸像１００における心尖２０Ａの座標情報と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの座標情報とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０Ａに出力される。また、長軸像１１０における心尖２１Ａの座標情報と、弁輪２０Ｂ、２０Ｃの座標情報とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０Ａに出力される。

さらに、収縮末期の長軸像においても拡張末期の長軸像と同様に、心尖の位置と弁輪の位置を指定する。これにより、心尖の座標情報と弁輪の座標情報とが、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０Ａに出力される。

位置算出部１１は、第１実施形態と同様に、拡張末期と収縮末期について、３次元空間における弁輪面の位置と心尖の位置を特定する。そして、位置算出部１１は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の座標情報（３次元空間での座標情報）を領域設定部１５に出力する。

領域設定部１５は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の座標情報を位置算出部１１から受けると、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面との間に、弁輪面に平行な複数の平面を設定することで、心尖と弁輪面との間の領域を複数の個別領域に分割する。

ここで、心尖と弁輪面との間の領域を複数の個別領域に分割する方法について、図１０を参照して説明する。図１０において、心筋２００は拡張末期の心筋を表しており、心筋３００は収縮末期の心筋を表している。また、断面Ａ１は位置算出部１１にて求められた拡張末期における弁輪面を表しており、心尖２２Ａは位置算出部１１にて求められた拡張末期における心尖を表している。また、断面Ｚ１は位置算出部１１にて求められた収縮末期における弁輪面を表しており、心尖２３Ａは位置算出部１１にて求められた収縮末期における心尖を表している。なお、断面Ａ１、Ｚ１は、図１０の奥行き方向に延びる平面を形成している。

領域設定部１５は、拡張末期について、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間に、弁輪面（断面Ａ１）に平行な複数の平面を設定することで、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間の領域を複数の個別領域に分割する。例えば、領域設定部１５は、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間の領域を１０個の個別領域に等分割する。図１０に示す例では、領域設定部１５は、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間の領域を、個別領域α１、α２、α３、・・・、α９、α１０に等分割する。これにより、拡張末期について、１０個の個別領域α１〜α１０が設定されたことになる。弁輪面（断面Ａ１）を基準にすると、個別領域α１〜α１０のうち、断面Ａ１に近い順から、個別領域α１は１番目の個別領域に相当し、個別領域α２は２番目の個別領域に相当し、個別領域α３は３番目の個別領域に相当する。そして、個別領域α１０は１０番目の個別領域に相当する。領域設定部１５は、拡張末期について定義された個別領域α１〜α１０のそれぞれの座標情報に、各個別領域の番号を示す番号情報を付帯させて、番号情報が付帯された各個別領域の座標情報を領域推定部１６に出力する。例えば、領域設定部１５は、個別領域α１の座標情報に１番目の個別領域を示す番号情報を付帯させ、個別領域α２の座標情報に２番目の個別領域を示す番号情報を付帯させて、番号情報を付帯した各個別領域の座標情報を領域推定部１６に出力する。

また、領域設定部１５は、収縮末期について、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間に、弁輪面（断面Ｚ１）に平行な複数の平面を設定することで、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間の領域を複数の個別領域に分割する。例えば、領域設定部１５は、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間の領域を１０個の個別領域に等分割する。図１０に示す例では、領域設定部１５は、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間の領域を、個別領域ω１、ω２、ω３、・・・、ω９、ω１０に等分割する。これにより、収縮末期について、１０個の個別領域ω１〜ω１０が設定されたことになる。弁輪面（断面Ｚ１）を基準にすると、個別領域ω１〜ω１０のうち、断面Ｚ１に近い順から、個別領域ω１は１番目の個別領域に相当し、個別領域ω２は２番目の個別領域に相当し、個別領域ω３は３番目の個別領域に相当する。そして、個別領域ω１０は１０番目の個別領域に相当する。領域設定部１５は、収縮末期について定義された個別領域ω１〜ω１０のそれぞれの座標情報に、各個別領域の番号を示す番号情報を付帯させて、番号情報が付帯された各個別領域の座標情報を領域推定部１６に出力する。例えば、領域設定部１５は、個別領域ω１の座標情報に１番目の個別領域を示す番号情報を付帯させ、個別領域ω２の座標情報に２番目の個別領域を示す番号情報を付帯させて、番号情報を付帯した各個別領域の座標情報を領域推定部１６に出力する。

なお、個別領域α１〜α１０、及び個別領域ω１〜ω１０は、図１０の奥行き方向に延びる３次元の領域を形成している。

この第２実施形態では、１０個の個別領域を設定しているが、任意の数の個別領域を設定しても良い。例えば、操作者が操作部８２を用いることで所望の数を指定すると、指定された数を示す情報がユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０Ａに出力される。領域設定部１５は、指定された数に従って、心尖と弁輪面との間の領域を複数の個別領域に分割する。

拡張末期における１番目の個別領域α１と、収縮末期における１番目の個別領域ω１とが対応している。すなわち、個別領域α１は収縮末期における１番目の個別領域を表しており、個別領域ω１は収縮末期における１番目の個別領域を表している。このように、個別領域α１と個別領域ω１は、異なる心時相（拡張末期と収縮末期）における心臓の同一部位を表していることになる。同様に、拡張末期における２番目の個別領域α２と、収縮末期における２番目の個別領域ω２とが対応し、３番目の個別領域α３と個別領域ω３とが対応している。このように、拡張末期における各個別領域と、収縮末期における各個別領域とがそれぞれ対応している。すなわち、拡張末期における各個別領域と収縮末期における各個別領域は、異なる心時相（拡張末期と収縮末期）における心臓の同一部位を表していることになる。

領域推定部１６は、拡張末期について定義された個別領域α１〜α１０の座標情報と、収縮末期について定義された個別領域ω１〜ω１０の座標情報とを領域設定部１５から受けて、個別領域α１〜α１０と個別領域ω１〜ω１０とに基づいて、補間処理を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の各心時相における各個別領域の位置を推定する。すなわち、領域推定部１６は、拡張末期と収縮末期との間に取得された各フレームにおける各個別領域の位置を推定する。これにより、拡張末期と収縮末期との間の各心時相における心臓の同一部位を表す個別領域の位置が推定される。補間処理として、第１実施形態と同様に、例えば線形補間や三角関数による補間を行う。

個別領域α１〜α１０のそれぞれの座標情報には、断面Ａ１を基準にした番号を示す番号情報が付帯されている。また、個別領域α１〜α１０のぞれぞれの座標情報には、断面Ｚ１を基準にした番号を示す番号情報が付帯されている。領域推定部１６は、同一の番号情報が付帯された２つの個別領域を対象として補間処理を行うことで、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における個別領域の位置を推定する。具体的には、領域推定部１６は、１番目の番号が付された個別領域α１と個別領域ω１とに基づいて、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における個別領域の位置を推定する。同様に、領域推定部１６は、２番目の番号が付された個別領域α２と個別領域ω２とに基づいて、収縮末期と拡張末期との間の各心時相（各フレーム）における個別領域の位置を推定する。

以上の処理によって、心臓の同一部位を表す個別領域を心時相ごと（フレームごと）に追跡することが可能となる。例えば、個別領域α１の位置を拡張末期から収縮末期にかけて追跡することが可能となる。

ここで説明の便宜上、拡張末期から収縮末期の間の各心時相（各フレーム）における個別領域を個別領域β、γ、δ、・・・と称することにする。例えば、拡張末期の個別領域α１と収縮末期の個別領域ω１との間を補間することで求めた各心時相（各フレーム）の個別領域を、個別領域β１、γ１、δ１、・・・と称することにする。すなわち、個別領域β１、γ１、δ１、・・・は、各心時相（各フレーム）において個別領域α１に対応し、それぞれの心時相（フレーム）において１番目の個別領域を表していることになる。同様に、拡張末期の個別領域α２と収縮末期の個別領域ω２との間の補間することで求めた各心時相（各フレーム）の個別領域を、個別領域β２、γ２、δ２、・・・と称することにする。すなわち、個別領域β２、γ２、δ２、・・・は、各心時相（各フレーム）において個別領域α２に対応し、それぞれの心時相（フレーム）において２番目の個別領域を表している。このように、各心時相（各フレーム）において個別領域α１〜α１０に対応する個別領域を、個別領域β１〜β１０、個別領域γ１〜γ１０、個別領域δ１〜δ１０、・・・と称することにする。

領域推定部１６は、各個別領域の座標情報に、各個別領域が定義された心時相を示す情報と、各個別領域の番号を示す番号情報とを付帯させて、断面推定部１７に出力する。断面推定部１７は、メモリを有し、心時相を示す情報と番号情報とが付帯された各個別領域の座標情報をメモリに記憶する。

断面推定部１７は、２Ｄスキャンの対象として初期設定された短軸断面の座標情報と、各心時相における個別領域の座標情報に基づいて、初期設定された短軸断面の位置を心時相ごとに求める。まず、制御部９は、初期設定された拡張末期における短軸断面の座標情報を断面推定部１７に出力する。上述したが、２Ｄスキャンにおいては、この座標で特定される断面がスキャンされ、その短軸断面の短軸像が表示部８１に表示される。そして、断面推定部１７は、拡張末期において設定された個別領域α１〜α１０のそれぞれの座標情報と、初期設定された拡張末期における短軸断面の座標情報とに基づいて、個別領域α１〜α１０のうち、初期設定された短軸断面が含まれる個別領域を特定する。

例えば図１０に示すように、断面３０Ａが初期設定された拡張末期における短軸断面である。この場合、断面推定部１７は、断面３０Ａの座標情報と、拡張末期における個別領域α１〜α１０のそれぞれの座標情報とに基づいて、断面３０Ａを含む個別領域α４を特定する。一方、領域推定部１６によって、個別領域α４に対応する各心時相の個別領域の位置が求められている。すなわち、個別領域α４に対応する各心時相の個別領域β４、γ４、δ４、・・・の位置がそれぞれ求められている。拡張末期においては、断面３０Ａは４番目の個別領域α４に含まれているため、拡張末期以外の心時相においても、断面３０Ａに対応する断面は４番目の個別領域β４、γ４、δ４、・・・にそれぞれ含まれていると推定される。従って、断面推定部１７は、各心時相の個別領域β４、γ４、δ４、・・・、ω４のそれぞれに、断面３０Ａに対応する断面が含まれていると推定する。

そして、断面推定部１７は、各心時相の個別領域内における断面の相対的な位置は固定されていると推定し、各心時相における断面３０Ａに対応する断面の位置を求める。換言すると、断面推定部１７は、断面３０Ａと個別領域α４との相対的な位置関係に従って、各心時相の個別領域内における断面３０Ａに対応する断面の位置を求める。

例えば図１０に示すように、断面推定部１７は、収縮末期においても、断面３０Ａに対応する断面３０Ｚは４番目の個別領域ω４に含まれていると推定し、断面３０Ａと個別領域α４との相対的な位置関係に従って、個別領域ω４内における断面３０Ｚの位置を特定する。

そして、断面推定部１７は、断面３０Ａと個別領域α４との相対的な位置関係に従って、個別領域β４内における断面の位置を特定し、個別領域γ４内における断面の位置を特定する。そして、断面推定部１７は、個別領域β４、γ４、δ４、・・・、ω４のそれぞれにおいて、断面３０Ａに対応する断面の位置を特定する。断面推定部１７は、各心時相の短軸断面の位置を示す情報（座標情報）をスキャン制御部１８に出力する。

スキャン制御部１８は、各心時相の短軸断面の座標情報に基づいて、各心時相における超音波の送信角度を決定する。例えば、スキャン制御部１８は、初期設定された短軸断面と各心時相の短軸断面との間の角度（角度差）を求める。そして、スキャン制御部１８は、初期設定された送信角度をその角度差の分、変えることで、各心時相における超音波の送信角度を決定する。

そして、スキャン制御部１８は、制御部９を介してＥＣＧ信号を受け付けて、各心時相に対応する送信角度に従って、送受信部３に超音波を送信させる。この制御により、送受信部３は、時間とともに２Ｄスキャンの対象となる断面（短軸断面）の位置を変えて、それぞれの断面を超音波で走査し、各心時相の受信信号を取得する。

ここで、各心時相における２Ｄスキャンの対象となる断面について、図１１を参照して説明する。図１１は、２Ｄスキャンの対象となる断面を示す図である。例えば図１１に示すように、送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、拡張末期においては断面３０Ａをスキャンし、心時相ごとに２Ｄスキャンの対象となる断面の位置を変えてスキャンを行なう。例えば収縮末期においては、送受信部３は、初期設定における断面３０Ａに対する送信角度から角度Ｂずらした位置の断面３０Ｚをスキャンする。また、拡張末期と収縮末期との間のある心時相では、送受信部３は、断面３０Ａに対する送信角度から角度Ａずらした位置の断面３０Ｍをスキャンする。このように、拡張末期から収縮末期の間の心時相において、送受信部３は、２Ｄスキャンの対象となる断面の位置を、断面３０Ａ、・・・、断面３０Ｍ、・・・、断面３０Ｚと変えながら２Ｄスキャンを行なう。

送受信部３によって各心時相の受信信号が取得されると、信号処理部４は各受信信号に対して信号処理を施し、画像生成部６は各心時相の短軸像データを生成する。そして、表示制御部７は、取得された順番に従って順次、各心時相の短軸像を表示部８１に表示させる。心臓の同一部位を切断する断面をスキャンしていると推定されるため、心臓の同一部位を心時相ごとに追跡し、同一部位の短軸像を生成して表示することが可能となる。

なお、第２実施形態においては、超音波プローブ２、送受信部３、及び画像生成部６によって、この発明の「画像取得手段」の１例を構成する。

また、短軸断面に対する２Ｄスキャンのみを行なって、短軸像のみを表示部８１に表示しても良いし、３Ｄスキャンを行なうことで、長軸像や３次元画像を表示部８１に表示しても良い。

また、３Ｄスキャンを行なう場合に、スキャン制御部１８は、各心時相における断面を含み、予め設定された所定の大きさの３次元領域を送受信部３にスキャンさせることが好ましい。これにより、各心時相において、所望の部位を含む３次元領域がスキャンされ、所望の部位以外の３次元領域はスキャンされないため、ボリュームレートを向上させ、さらに、画質を向上させることが可能となる。例えば、心臓の弁を切断する断面を追跡し、弁を含む３次元領域を送受信部３によってスキャンさせることで、所望の部位（弁）を含む３次元領域がスキャンされ、弁以外の３次元領域はスキャンされないため、ボリュームレートを向上させ、更に、弁を表す画像の画質を向上させることが可能となる。

なお、演算部１０Ａは、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えている。記憶装置には、演算部１０Ａの機能を実行するための演算プログラムが記憶されている。演算プログラムには、位置算出部１１の機能を実行するための位置算出プログラム、領域設定部１５の機能を実行するための領域設定プログラム、領域推定部１６の機能を実行するための領域推定プログラム、及び断面推定部１７の機能を実行するための断面推定プログラムが含まれる。ＣＰＵが、位置算出プログラムを実行することで、３次元空間における心尖と弁輪面の位置を求める。また、ＣＰＵが、領域設定プログラムを実行することで、心尖と弁輪面との間の領域を複数の個別領域に分割する。また、ＣＰＵが、領域推定プログラムを実行することで、拡張末期と収縮末期との間の各フレームにおける個別領域の位置を推定する。また、ＣＰＵが、断面推定プログラムを実行することで、拡張末期と収縮末期との間の各フレームにおける断面の位置を推定する。

以上のように、第２実施形態に超音波診断装置１Ａによると、拡張末期と収縮末期とで設定された個別領域に基づいて、フレーム（心時相）ごとに個別領域の位置を推定し、更に、初期設定された短軸断面の位置を推定することで、心臓の同一部位を切断する断面を心時相ごとに追跡することが可能となる。このように、心時相ごとに２Ｄスキャンの対象となる断面の位置を自動的に変えることで、心臓の動きに追従して短軸像を生成して表示することが可能となる。これにより、短軸像に表された心臓の同一部位を追跡して観察することが可能となる。例えば、心筋の同一部位における壁厚の変化を追跡して観察することが可能となる。

なお、第１実施形態に係る超音波診断装置１においても、第２実施形態のように、心尖と弁輪面との間を複数の個別領域に分割し、各個別領域の各心時相における位置を求めることで、各心時相における短軸断面の位置を推定しても良い。

（動作）
次に、第２実施形態に係る超音波診断装置１Ａによる一連の動作について、図１２を参照して説明する。図１２は、この発明の第２実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０）
送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、初期設定の短軸断面を２Ｄスキャンする。例えば、送受信部３は、拡張末期において弁輪面にほぼ平行な短軸断面を２Ｄスキャンの対象とする。初期設定された短軸断面の座標情報は、制御部９に設定される。そして、継続して２Ｄスキャンを行なうことで、短軸像をリアルタイムに表示部８１を表示する。

（ステップＳ１１）
また、送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、３次元の撮影領域を３Ｄスキャンすることで、撮影領域のボリュームデータを取得する。例えば、送受信部３は、１心周期に亘って、左心室全体を含む心臓のボリュームデータを心時相ごとに取得する。制御部９は、各ボリュームデータに、各ボリュームデータが取得された心時相を対応付けて画像記憶部５に記憶させる。このボリュームデータは、２Ｄスキャンの対象となる断面の位置を推定する処理に用いられる。

（ステップＳ１２）
操作者が操作部８２を用いて拡張末期と収縮末期を指定し、更に、所望の長軸断面を指定する。画像生成部６は、制御部９を介して操作者の指定を受け付け、画像記憶部５から拡張末期のボリュームデータと収縮末期のボリュームデータを読み込み、拡張末期の長軸像データと収縮末期の長軸像データを生成する。表示制御部７は、長軸像を表示部８１に表示させる。

（ステップＳ１３）
そして、操作者が操作部８２を用いて、拡張末期と収縮末期の長軸像において、心臓の心尖と弁輪の位置を指定する。心尖の座標情報と弁輪の座標情報は、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９を介して演算部１０Ａに出力される。

（ステップＳ１４）
位置算出部１１は、拡張末期の長軸像で指定された心尖に基づいて、拡張末期における心尖の３次元空間での位置を特定する。また、位置算出部１１は、２つの長軸像で指定された弁輪の位置のうち、少なくとも３つの弁輪の位置を含む平面を３次元空間における弁輪面として定義する。さらに、収縮末期についても拡張末期と同様に、位置算出部１１は、心尖と弁輪面の位置を求める。そして、位置算出部１１は、拡張末期と収縮末期における心尖と弁輪面の３次元空間での座標情報を領域設定部１５に出力する。

（ステップＳ１５）
領域設定部１５は、拡張末期と収縮末期における心尖の弁輪面の座標情報を位置算出部１１から受けると、拡張末期と収縮末期において、心尖と弁輪面との間に、弁輪面に平行な複数の平面を設定することで、心尖と弁輪面との間の領域を複数の個別領域に分割する。例えば図１０に示すように、領域設定部１５は、拡張末期について、心尖２２Ａと弁輪面（断面Ａ１）との間の領域を、個別領域α１〜α１０に分割し、収縮末期について、心尖２３Ａと弁輪面（断面Ｚ１）との間の領域を、個別領域ω１〜ω１０に分割する。そして、領域設定部１５は、個別領域α１〜α１０と個別領域ω１〜ω１０のそれぞれの座標情報に、各個別領域の番号を示す番号情報を付帯させて領域推定部１６に出力する。

（ステップＳ１６）
領域推定部１６は、個別領域α１〜α１０と個別領域ω１〜ω１０の座標情報に基づいて、線形補間又は三角関数による補間を行うことで、拡張末期と収縮末期との間の各心時相（各フレーム）における各個別領域の位置を推定する。各心時相における個別領域の座標情報は、断面推定部１７に出力される。

（ステップＳ１７）
断面推定部１７は、２Ｄスキャンの対象として初期設定された短軸断面の座標情報を制御部９から受けて、その初期設定された短軸断面の座標情報と各心時相における個別領域の座標情報とに基づいて、初期設定された短軸断面の位置を心時相ごとに求める。例えば図１０に示すように、拡張末期においては、初期設定された断面３０Ａは４番目の個別領域α４に含まれているため、断面推定部１７は、拡張末期以外の心時相においても、断面３０Ａに対応する断面は４番目の個別領域β４、γ４、δ４、・・・にそれぞれ含まれていると推定する。そして、断面推定部１７は、断面３０Ａと個別領域α４との相対的な位置関係に従って、各心時相の個別領域内における断面３０Ａに対応する断面の位置を求める。断面推定部１７は、各心時相の短軸断面の座標情報をスキャン制御部１８に出力する。

（ステップＳ１８）
スキャン制御部１８は、各心時相の短軸断面の座標情報に基づいて、各心時相における超音波の送信角度を決定する。例えば、スキャン制御部１８は、初期設定された短軸断面と各心時相の短軸断面との角度差を求め、初期設定された送信角度をその角度差の分、変えることで、各心時相における送信角度を求める。

（ステップＳ１９）
そして、送受信部３はスキャン制御部１８の制御の下、各心時相に対応する送信角度に従って、時間とともに２Ｄスキャンの対象となる短軸断面の位置を変えて、それぞれの短軸断面を２Ｄスキャンする。

（ステップＳ２０）
送受信部３によって各心時相の受信信号が取得されると、信号処理部４は各受信信号に対して信号処理を施し、画像生成部６は各心時相の短軸像データを生成する。そして、表示制御部７は、各心時相の短軸像を順番に表示部８１に表示させる。

以上のように、心時相ごとに個別領域の位置を推定し、更に、初期設定された短軸断面の位置を推定することで、心臓の同一部位を切断する断面を追跡して２Ｄスキャンすることが可能となる。その結果、各心時相において、心臓の同一部位の断面を追跡して観察することが可能となる。

この発明の第１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。 短軸像と長軸像の１例を示す画面の図である。 心臓の長軸像の１例を示す画面の図である。 心臓と、弁輪面に平行な面とを示す模式図である。 任意の心時相における断面を補間する処理を説明するための図である。 任意の心時相における断面を補間する処理を説明するための図である。 表示部に表示される短軸像の１例を示す図である。 この発明の第１実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。 この発明の第２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。 心尖と弁輪面との間の個別領域を示す模式図である。 ２Ｄスキャンの対象となる断面を示す図である。 この発明の第２実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１、1Ａ 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
１０、１０Ａ 演算部
１１ 位置算出部
１２ 断面設定部
１３、１７ 断面推定部
１４ 画像生成制御部
１５ 領域設定部
１６ 領域推定部
１８ スキャン制御部
８１ 表示部
８２ 操作部

Claims (11)

1. 周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを取得する３Ｄスキャン手段と、
   前記３Ｄスキャン手段によって所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算手段と、
   前記演算手段によって求められた前記各時相の画像生成面における画像データを取得する画像取得手段と、
   前記画像データに基づく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. 前記画像取得手段は、前記３Ｄスキャン手段によって取得された前記各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記演算手段によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成することを特徴する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記複数のボリュームデータのうち、第１時相に取得されたボリュームデータを前記所望の位置で切断する第１断面を指定し、更に、前記第１時相とは異なる第２時相に取得されたボリュームデータを前記第１断面に対応する位置で切断する第２断面の位置を指定するための指定手段を更に有し、
   前記演算手段は、前記第１断面と前記第２断面の指定を受け付けて、前記第１断面の位置と前記第２断面の位置との間を補間することで、前記第１時相と前記第２時相との間の各時相における前記第１断面に対応する前記画像生成面の位置を求め、
   前記画像取得手段は、前記３Ｄスキャン手段によって取得された前記各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成す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。
4. 前記複数のボリュームデータのうち、第１時相に取得されたボリュームデータの特徴部位を切断する第１断面と第１特徴点を指定し、更に、前記第１時相とは異なる第２時相に取得されたボリュームデータの前記特徴部位を切断する第２断面と第２特徴点を指定するための指定手段を更に有し、
   前記演算手段は、
   前記第１断面、前記第１特徴点、前記第２断面、及び前記第２特徴点の指定を受け付けて、前記第１時相において、前記第１断面と前記第１特徴点との間に前記第１断面に平行な複数の断面を所定間隔で設定し、前記第２時相において、前記第２断面と前記第２特徴点との間に前記第２断面に平行で、かつ、前記第１時相で設定された数と同じ数の断面を所定間隔で設定する断面設定手段と、
   前記第１時相においては前記第１断面を基準にし、前記第２時相においては前記第２断面を基準にして、それぞれ対応する前記第１時相の断面の位置と前記第２時相の断面の位置との間を補間することで、前記第１時相と前記第２時相との間の各時相における前記複数の断面のそれぞれの位置を求める断面推定手段と、を有し、
   前記画像取得手段は、前記複数の断面のうち所望の断面の指定を受け付けて、前記指定された断面を前記画像生成面とし、前記３Ｄスキャンによって取得された各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成す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。
5. 前記３Ｄスキャン手段は、前記撮影部位として心臓を超音波で走査することで、前記複数のボリュームデータを取得し、
   前記指定手段は、前記複数のボリュームデータのうち、前記第１時相としての拡張末期に取得されたボリュームデータに表された弁輪面を切断する短軸断面を前記第１断面として指定し、前記拡張末期に取得されたボリュームデータに表された心尖を前記第１特徴点として指定し、更に、前記第２時相としての収縮末期に取得されたボリュームデータに表された前記弁輪面を切断する短軸断面を前記第２断面として指定し、前記収縮末期に取得されたボリュームデータに表された前記心尖を前記第２特徴点として指定し、
   前記断面設定手段は、前記第１時相と前記第２時相における前記弁輪面と前記心尖の指定を受け付けて、前記拡張末期において、前記弁輪面と前記心尖との間に前記弁輪面に平行な複数の短軸断面を前記所定間隔で設定し、前記収縮末期において、前記弁輪面と前記心尖との間に前記弁輪面に平行で、かつ、前記拡張末期で設定された数と同じ数の短軸断面を前記所定間隔で設定し、
   前記断面推定手段は、前記弁輪面を基準にして、それぞれ対応する前記拡張末期の短軸断面の位置と前記収縮末期の短軸断面の位置との間を補間することで、前記拡張末期と前記収縮末期との間の各時相における前記複数の短軸断面のそれぞれの位置を求め、
   前記画像取得手段は、前記複数の短軸断面のうち所望の短軸断面の指定を受け付けて、前記指定された短軸断面を前記画像生成面とし、前記３Ｄスキャンによって取得された前記各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における短軸像データを前記画像データとして生成し、
   前記表示制御手段は、前記短軸像データに基づく短軸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４に記載の超音波診断装置。
6. 前記画像取得手段は、
   前記演算手段によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置に従って、前記画像生成面に対応する断面の位置を時相ごとに変えて、前記各画像生成面に対応する各断面を超音波で走査する２Ｄスキャン手段と、
   前記２Ｄスキャン手段によって取得された受信信号に基づいて、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成する画像生成手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記複数のボリュームデータのうち、第１時相に取得されたボリュームデータの特徴部位を切断する第１断面と第１特徴点を指定し、前記第１時相とは異なる第２時相に取得されたボリュームデータの前記特徴部位を切断する第２断面と第２特徴点を指定し、更に、前記第１時相において前記２Ｄスキャン手段による走査の対象となる初期設定の画像生成面を指定するための指定手段を更に有し、
   前記演算手段は、
   前記第１断面、前記第１特徴点、前記第２断面、及び前記第２特徴点の指定を受け付けて、前記第１時相において、前記第１断面と前記第１特徴点との間の領域を所定間隔で複数の個別領域に分割し、前記第２時相において、前記第２断面と前記第２特徴点との間の領域を、前記第１時相で設定された数と同じ数の個別領域に分割する領域設定手段と、
   前記第１時相においては前記第１断面を基準にし、前記第２時相においては前記第２断面を基準にして、それぞれ対応する前記第１時相の個別領域の位置と前記第２時相の個別領域の位置との間を補間することで、前記第１時相と前記第２時相との間の各時相における前記複数の個別領域のそれぞれの位置を求める領域推定手段と、
   前記初期設定の画像生成面の指定を受け付けて、前記初期設定の画像生成面を含む前記第１時相の個別領域を特定し、その特定した個別領域の前記各時相における位置に基づいて、前記各時相における前記初期設定の画像生成面の位置を求める断面推定手段と、を有し、
   前記２Ｄスキャン手段は、前記初期設定の画像生成面に対応する断面の位置を時相ごとに変えて、前記各画像生成面に対応する前記各断面を超音波で走査することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記３Ｄスキャン手段は、前記撮影部位として心臓を超音波で走査することで、前記複数のボリュームデータを取得し、
   前記指定手段は、前記複数のボリュームデータのうち、前記第１時相としての拡張末期に取得されたボリュームデータに表された弁輪面を切断する短軸断面を前記第１断面として指定し、前記拡張末期に取得されたボリュームデータに表された心尖を前記第１特徴点として指定し、前記第２時相としての収縮末期に取得されたボリュームデータに表された前記弁輪面を切断する短軸断面を前記第２断面として指定し、前記収縮末期に取得されたボリュームデータに表された前記心尖を前記第２特徴点として指定し、更に、前記第１時相において前記２Ｄスキャン手段による走査の対象となる初期設定の短軸断面を前記初期設定の画像生成面として指定し、
   前記領域設定手段は、前記第１時相と前記第２時相における前記弁輪面と前記心尖の指定を受け付けて、前記拡張末期において、前記弁輪面と前記心尖の間の領域を所定間隔で複数の個別領域に分割し、前記収縮末期において、前記弁輪面と前記心尖の間の領域を前記拡張末期で設定された数と同じ数の個別領域に分割し、
   前記領域推定手段は、前記弁輪面を基準にして、それぞれ対応する前記拡張末期の個別領域の位置と前記収縮末期の個別領域の位置との間を補間することで、前記拡張末期と前記収縮末期との間の各時相における前記複数の個別領域のそれぞれの位置を求め、
   前記断面推定手段は、前記初期設定の短軸断面を含む前記第１時相の個別領域を特定し、その特定した個別領域の前記各時相における位置に基づいて、前記各時相における前記初期設定の前記画像生成面の位置を求め、
   前記２Ｄスキャン手段は、前記画像生成面に対応する断面の位置を時相ごとに変えて、前記各画像生成面に対応する前記各断面を超音波で走査すし、
   前記画像生成手段は、前記２Ｄスキャン手段によって取得された受信信号に基づいて、前記各時相の前記画像生成面における短軸像データを前記画像データとして生成し、
   前記表示制御手段は、前記短軸像データに基づく短軸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７に記載の超音波診断装置。
9. 前記断面推定手段は、前記特定した前記第１時相の個別領域と前記第１時相における前記初期設定の画像生成面との位置関係と、前記特定した個別領域の前記各時相における位置とに基づいて、前記各時相における前記初期設定の画像生成面の位置を求めることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれかに記載の超音波診断装置。
10. 周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶された複数のボリュームデータのうち所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算手段と、
    前記記憶手段に記憶された各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記演算手段によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成する画像取得手段と、
    前記画像データに基づく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画像処理装置。
11. コンピュータに、
    周期的に形状が変化する撮影部位を超音波で走査することで、取得された時相が異なる複数のボリュームデータを受け付けて、前記複数のボリュームデータのうち所定の時相に取得されたボリュームデータを、所望の位置で切断する画像生成面の位置を時相ごとに追跡することで、各時相における前記画像生成面の位置を求める演算機能と、
    前記各時相のボリュームデータのそれぞれを、前記演算機能によって求められた前記各時相における前記画像生成面の位置で切断することで、前記各時相の前記画像生成面における画像データを生成する画像取得機能と、
    前記画像データに基づく画像を表示部に表示させる表示制御機能と、
    を実行させることを特徴とする超音波画像処理プログラム。

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