JP2009136445A - 超音波診断装置、及び超音波画像取得プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】走査領域の全体を表す画像データを生成しつつ、走査領域に含まれる所望の領域を表す画像データのリアルタイム性を向上させ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はスキャン制御部９１の制御の下、トリガ信号を受ける度に異なるサブボリュームを超音波で走査することで、個々のサブボリュームごとに、取得された時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、所望のサブボリュームの走査の指示を受けた場合には、その所望のサブボリュームを継続して走査することで、所望のサブボリュームについて、取得された時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得する。画像処理部６は、互いに異なるサブボリュームを走査することで取得されたデータであって、同じ時相に取得された各サブボリュームにおけるデータを結合し、その結合したデータに基づいて超音波画像データを生成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、３次元の領域を超音波で走査する超音波診断装置に関する。また、超音波診断装置による超音波の走査を制御することで、超音波画像を取得する超音波画像取得プログラムに関する。

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を用いることで、３次元の領域を超音波で走査し、その走査によってボリュームデータを取得することができる。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により、被検体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、その切断面における組織の画像データ（ＭＰＲ画像データ）を生成することができる。

例えば、心筋の動きを観察し、壁運動の異常を検出するような診断においては、超音波画像をリアルタイムに取得することが求められる。しかしながら、３次元領域を超音波で走査する場合、全体の走査領域が広がるため、超音波画像をリアルタイムに取得することが困難になる。

そこで、従来においては、全体の走査領域を複数の領域に分け、心電波形（ＥＣＧ信号）をトリガ信号として各領域を走査し、各領域を走査することで取得した信号を結合することで、全体の走査領域における画像データを生成する手法が提案されている（例えば特許文献１）。

例えば、３次元の走査領域を４つの個別領域に分割する。以下、個別領域を「サブボリューム」と称する場合がある。そして、サブボリュームの単位で走査を行い、その走査で取得したデータを結合することで、全体の走査領域における画像データを生成する。さらに、被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を取得し、そのＥＣＧ信号をトリガ信号として各サブボリュームを走査する。以下、ＥＣＧ信号を利用した走査方法について説明する。

ＥＣＧ信号を利用して走査を行う場合、心電計により被検体の心電波形を取得し、例えば、心電波形のＲ波が検出されたタイミングで、トリガ信号を生成して超音波診断装置に出力する。超音波診断装置がそのトリガ信号を受けるたびに、異なるサブボリュームを超音波で走査し、各サブボリュームのデータを取得する。すなわち、１心拍ごとに異なるサブボリュームを超音波で走査する。

例えば、超音波診断装置が第１のトリガ信号Ｉ_１を受けると、そのトリガ信号に従い、超音波プローブによって走査を開始する。第１のトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍では、超音波診断装置は、第１のサブボリュームを走査する。すなわち、超音波診断装置は、第１のトリガ信号Ｉ_１を受けてから次のトリガ信号である第２のトリガ信号Ｉ_２を受けるまで、第１のサブボリュームを走査する。例えば、１心拍中に同じ第１のサブボリュームを４回走査することで、１心拍中における時相がそれぞれ異なるデータＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を取得する。

次のトリガ信号である第２のトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍では、超音波診断装置は、第２のサブボリュームを４回走査する。すなわち、超音波診断装置は、第２のトリガ信号Ｉ_２を受けてから次のトリガ信号である第３のトリガ信号Ｉ_３を受けるまで、第２のサブボリュームを４回走査することで、１心拍中における時相がそれぞれ異なるデータＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４を取得する。

同様に、第３のトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍では、超音波診断装置は、第３のサブボリュームを４回走査することで、１心拍中における時相がそれぞれ異なるデータＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４を取得する。さらに、第４のトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍では、超音波診断装置は、第４のサブボリュームを４回走査することで、１心拍中における時相がそれぞれ異なるデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を取得する。このように、超音波診断装置は、ＥＣＧ信号に基づくトリガ信号に応じて、異なるサブボリュームを超音波で走査することで、各サブボリュームのデータを取得する。

そして、超音波診断装置は、異なるサブボリュームを走査することで取得したデータであって、１心拍中の同じ時相に取得されたデータ同士を結合することで、全体の走査領域を表す１つのデータを生成する。具体的には、超音波診断装置は、異なるサブボリュームのデータであって、１心拍中の同じ時相に取得したデータＡ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１を結合することで、全体の走査領域を表すデータを生成する。同様に、各時相におけるサブボリュームのデータを結合することにより、各時相における全体の走査領域を表すデータを生成する。そして、超音波診断装置は、全体の走査領域を表すデータにボリュームレンダリングなどの画像処理を施すことにより、３次元画像データなどの超音波画像データを生成する。

さらに、次のトリガ信号である第５のトリガ信号Ｉ_５に対応する心拍では、超音波診断装置は、再び第１のサブボリュームを走査することで、１心拍中における時相がそれぞれ異なるデータＡ５、Ａ６、Ａ７及びＡ８を取得する。このように、新たなデータが取得されると、超音波診断装置は、第１のサブボリュームのデータを更新し、データＡ５、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１を結合することで、全体の走査領域を表すデータを生成する。そして、更新したデータに基づいて３次元画像データなどの超音波画像データを生成する。すなわち、第１のサブボリュームについては、新たに取得されたデータＡ５を用いることで、全体の走査領域を表すデータを生成する。そして、順次、各サブボリュームのデータを更新して新たな３次元画像データを生成していく。

米国特許第６，５４４，１７５号明細書

しかしながら、従来技術に係る走査方法によると、１心拍ごとに各サブボリュームを走査し、複数の心拍数に応じた時間をかけて全体の走査領域を走査する。そのため、１心拍に応じた時間をかけてあるサブボリュームが走査されると、次に同じサブボリュームが走査されるためには、サブボリュームの数に応じた心拍数の時間を待つ必要があった。上述した例では、全体の走査領域を４つのサブボリュームに分け、各サブボリュームを１心拍ごとに順番に走査しているため、同じサブボリュームを次に走査し始めるまでに、４心拍分の時間を待つ必要があった。例えば、１心拍目で第１のサブボリュームを走査し、次に第１のサブボリュームを走査するのは５心拍目であるため、第１のサブボリュームが再び走査されるまで、４心拍分の時間が必要であった。そのため、第１のサブボリュームにおけるデータを更新するためには、４心拍分の時間を要し、生成される超音波画像のリアルタイム性が損なわれる問題があった。

以上のように、全体の走査領域を複数のサブボリュームに分けて走査を行うと、同じサブボリュームが走査され始めるまでに、サブボリュームの数に応じた心拍数の時間を待つ必要があった。その結果、各サブボリュームにおけるデータの更新に時間がかかってしまうため、超音波画像のリアルタイム性が損なわれてしまう問題があった。

この発明は上記の問題点を解決するものであり、全体の走査領域を表す画像データを生成しつつ、全体の走査領域に含まれる所望の領域を表す画像データのリアルタイム性を向上させることが可能な超音波診断装置、及び超音波画像取得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、３次元の走査領域を複数の個別領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに異なる個別領域を超音波で走査し、次のトリガ信号を受けるまで同じ個別領域を走査することで、個々の個別領域ごとに１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、前記複数の個別領域のうち所望の個別領域の走査の指示を受けた場合には、前記所望の個別領域を継続して走査することで、前記所望の個別領域について、１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得するスキャン手段と、互いに異なる個別領域を走査することで取得されたデータであって、前記複数のデータのうち同じ時相に取得された各個別領域におけるデータを結合して、前記３次元の走査領域を表す超音波画像データを生成する画像処理手段と、前記生成された超音波画像データに基づく超音波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５に記載の発明は、コンピュータに、３次元の走査領域を複数の個別領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに異なる個別領域をスキャン手段に走査させ、次のトリガ信号を受けるまで同じ個別領域を前記スキャン手段に走査させることで、個々の個別領域ごとに１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、前記複数の個別領域のうち所望の個別領域の走査の指示を受けた場合には、前記所望の個別領域を継続して前記スキャン手段に走査させることで、前記所望の個別領域について、１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得するスキャン制御機能と、互いに異なる個別領域を走査することで取得されたデータであって、前記複数のデータのうち同じ時相に取得された各個別領域のデータを結合して、前記３次元の走査領域を表す超音波画像データを生成する画像処理機能と、前記生成された超音波画像データに基づく超音波画像を表示装置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取得プログラムである。

この発明によると、所望の個別領域を継続して走査することで、複数の心拍を待たずに、所望の個別領域における画像データを更新することが可能となる。そのことにより、全体の走査領域を表す画像データを生成しつつ、所望の個別領域における画像データをリアルタイムに更新して生成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について図１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。

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、記憶部５、画像処理部６、表示制御部７、ユーザインターフェース（ＵＩ）８、制御部９、及びトリガ信号生成部１０を備えている。

超音波プローブ２には、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。この２次元アレイプローブは、３次元的に超音波を送信して反射波を受信することで、放射状に広がる形状の３次元データをエコー信号として受信する。また、２次元アレイプローブの代わりに、１次元アレイプローブを超音波プローブ２に用いても良い。例えば、超音波振動子が走査方向に配列され、超音波振動子を走査方向とは直交する方向に機械的に揺動することが可能な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、超音波プローブ２が受信したエコー信号を受信する。

送受信部３の送信部は、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。

また、送受信部３の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、受信遅延回路、及び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ために必要な遅延時間を与え、加算回路は、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。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。

送受信部３はスキャン制御部９１から出力されるスキャン制御信号に従って、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、３次元の領域を走査する。そのスキャン制御信号には、超音波による走査に関するスキャン条件が含まれている。スキャン条件には、例えば、３次元の走査領域を示す座標情報が含まれている。送受信部３は、スキャン制御部９１から出力されたスキャン制御信号を受けると、そのスキャン制御信号に含まれる３次元の走査領域を示す座標情報に従って、その走査領域内を走査する。

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いる。送受信部３から出力された受信信号は、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から出力された受信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。また、ＣＦＭ処理部は、動いている血流情報の映像化を行う。血流情報には、速度、分散、パワー等の情報があり、血流情報は２値化情報として得られる。

記憶部５は、メモリやハードディスクなどの記憶装置で構成され、信号処理部４により生成された超音波ラスタデータを記憶する。

この実施形態に係る超音波診断装置１は、心電計を用いて被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を取得し、そのＥＣＧ信号に基づくトリガ信号に応じて送受信部３による超音波の送受信を制御する。例えば、トリガ信号生成部１０は、超音波診断装置１の外部からＥＣＧ信号を受信し、そのＥＣＧ信号からＲ波を検出する。そして、トリガ信号生成部１０は、ＥＣＧ信号からＲ波を検出すると、トリガ信号を発生して、そのトリガ信号を制御部９に出力する。スキャン制御部９１は、トリガ信号に応じて送受信部３による超音波の送受信を制御する。また、超音波診断装置１の外部にトリガ信号生成部１０を設けても良い。この場合、超音波診断装置１の外部に設置されたトリガ信号生成部１０がＥＣＧ信号を受けて、そのＥＣＧ信号からＲ波を検出した場合にトリガ信号を生成する。そして、トリガ信号生成部１０は、そのトリガ信号を超音波診断装置１の制御部９に出力する。

制御部９の設定条件記憶部９２には、スキャン条件が記憶されている。スキャン条件には、例えば、超音波の走査対象となる３次元の走査領域を示す座標情報、３次元の走査範囲の分割パターン、３次元領域であるサブボリュームの範囲を示す座標情報、各サブボリュームを走査する順番、超音波を送信する深さ、走査線密度、及び並列同時受信数などが含まれる。スキャン制御部９１は、設定条件記憶部９２からスキャン条件を読み込み、そのスキャン条件をスキャン制御信号に含ませて送受信部３に出力する。送受信部３は、サブボリュームの範囲を示す座標情報などを含むスキャン制御信号に従って、各サブボリュームを超音波プローブ２によって走査する。なお、走査領域を示す座標情報やサブボリュームの範囲を示す座標情報は、例えば、超音波を送受信する角度の範囲が該当する。この実施形態では、スキャン制御部９１は心電波形（ＥＣＧ信号）に従って走査の開始タイミングを図り、その開始タイミングでスキャン制御信号を送受信部３に出力する。

ここで、超音波プローブ２と送受信部３が走査する３次元の走査領域、及び走査のタイミングについて説明する。送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、ＥＣＧ信号に基づくトリガ信号を利用して、各サブボリュームを走査する。ここで、３次元の走査領域を図２に示す。図２は、分割された走査領域を説明するための模式図である。

例えば図２（ａ）に示すように、スキャン制御部９１は、スキャン条件に含まれる分割パターンに従って、全体の走査領域Ｓを複数の個別領域に分割する。走査領域Ｓは３次元の領域であり、各個別領域も３次元の領域である。図２（ａ）に示す例では、スキャン制御部９１は、３次元の走査領域Ｓを４つの個別領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに分割する。以下、分割された個々の個別領域Ａ〜Ｄを、サブボリュームと称することにする。図２（ａ）に示す例では、４つのサブボリュームを、それぞれ、サブボリュームＡ、サブボリュームＢ、サブボリュームＣ、サブボリュームＤとする。ここでは、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順番に１列に並ぶように全体の走査領域Ｓを分割している。上述したように、走査領域Ｓの分割パターンはスキャン条件に含まれて設定条件記憶部９２に記憶されている。スキャン制御部９１は、スキャン条件に含まれる分割パターンに従って、全体の走査領域Ｓを４つのサブボリュームに分割する。なお、図２（ａ）に示す分割の例は１例であり、他の分割パターンによって全体の走査領域Ｓを複数の個別領域に分割しても良い。

そして図２（ｂ）に示すように、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、各サブボリュームを順番に走査する。例えば、送受信部３は、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが、サブボリュームＡ、サブボリュームＢ、サブボリュームＣ、サブボリュームＤの順番に１列に並ぶように全体の走査領域Ｓを等分割して走査を行う。これにより、サブボリュームＡの隣がサブボリュームＢになる。また、サブボリュームＢの隣であって、サブボリュームＡの反対側がサブボリュームＣになる。また、サブボリュームＣの隣であって、サブボリュームＢの反対側がサブボリュームＤになる。

そして、全体の走査領域Ｓを複数のサブボリュームに分割した上で、超音波診断装置１は、被検体のＥＣＧ信号を取得し、そのＥＣＧ信号に基づくトリガ信号に従って各サブボリュームを超音波で走査する。

以下、ＥＣＧ信号を利用した走査方法について図３と図４を参照して説明する。図３は、トリガ信号に応じて各時相において取得されたデータと、そのデータの結合とを説明するための模式図である。図４は、各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。

心電計により被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）が取得され、例えば、Ｒ波が検出されると、トリガ信号が生成されて制御部９に出力される。例えば図３に示すように、第１のトリガ信号Ｉ_１が制御部９に出力され、スキャン制御部９１がその第１のトリガ信号Ｉ_１を受信すると、送受信部３に対してビームフォーミングに必要な遅延パターンなどのスキャン制御信号を出力する。そのスキャン制御信号には、上述したように、走査領域Ｓの分割パターンやサブボリュームの範囲などのスキャン条件が含まれている。

具体的には、第１のトリガ信号Ｉ_１に対応する第１の心拍では、スキャン制御部９１は、サブボリュームＡを走査するために、サブボリュームＡの領域を示す座標情報を上記スキャン制御信号に含ませて送受信部３に出力する。送受信部３はそのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２によってサブボリュームＡを走査することで、サブボリュームＡの受信信号を取得する。すなわち、送受信部３は、スキャン制御部９１の制御の下、スキャン制御部９１が第１のトリガ信号Ｉ_１を受けてから次のトリガ信号である第２のトリガ信号Ｉ_２を受けるまで、サブボリュームＡを走査する。

信号処理部４は送受信部３から受信信号を受けると、その受信信号に信号処理を施すことで超音波ラスタデータを生成する。この実施形態では、３次元の走査領域を走査することでボリュームデータを取得し、そのボリュームデータを記憶部５に記憶する。

例えば図３と図４に示すように、第１のトリガ信号Ｉ_１に対応した第１心拍で、送受信部３はサブボリュームＡを４回走査する。そして、図３と図４に示すように、送受信部３は、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ａ１、Ａ１、Ａ３及びＡ４を取得する。

ここで、サブボリュームを１回走査するために必要な走査時間をΔｔとする。また、スキャン制御部９１が第１のトリガ信号Ｉ_１を受けた時相をｔ_０とし、その時相ｔ_０で走査を開始して取得した受信信号を受信信号Ａ１とする。その受信信号Ａ１を取得した後、時相ｔ_１で走査を開始して取得した受信信号を受信信号Ａ２とする。その受信信号Ａ２を取得した後、時相ｔ_２で走査を開始して取得した受信信号を受信信号Ａ３とする。その受信信号Ａ３を取得した後、時相ｔ_３で走査を開始して取得した受信信号を受信信号Ａ４とする。つまり、送受信部３は、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（＝Δｔ）で受信信号Ａ１を取得し、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（Δｔ）で受信信号Ａ２を取得し、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間で受信信号Ａ３を取得し、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（Δｔ）で受信信号Ａ４を取得する。以上のように、送受信部３は、第１のトリガ信号Ｉ_１に対応した１心拍中では、受信信号Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を取得する。

なお、受信信号Ａ１に基づくボリュームデータを「ボリュームデータＡ１」、受信信号Ａ２に基づくボリュームデータを「ボリュームデータＡ２」、受信信号Ａ３に基づくボリュームデータを「ボリュームデータＡ３」、受信信号Ａ４に基づくボリュームデータを「ボリュームデータＡ４」と、便宜的に称することにする。また、受信信号Ａ１に基づく３次元画像データを「３次元画像データＡ１」、受信信号Ａ２に基づく３次元画像データを「３次元画像データＡ２」、受信信号Ａ３に基づく３次元画像データを「３次元画像データＡ３」、受信信号Ａ４に基づく３次元画像データを「３次元画像データＡ４」と、便宜的に称することにする。

そして、次のトリガ信号である第２のトリガ信号Ｉ_２が制御部９に出力され、スキャン制御部９１が第２のトリガ信号Ｉ_２を受信すると、スキャン制御部９１は、サブボリュームＢを走査するために、サブボリュームＢの領域を示す座標情報をスキャン制御信号に含ませて送受信部３に出力する。送受信部３はそのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２によってサブボリュームＢを走査することで、サブボリュームＢの受信信号を取得する。すなわち、送受信部３は、スキャン制御部９１の制御の下、スキャン制御部９１が第２のトリガ信号Ｉ_２を受けてから次のトリガ信号である第３のトリガ信号Ｉ_３を受けるまで、サブボリュームＢを走査する。例えば図３に示すように、送受信部３は、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４を取得する。

そして、次のトリガ信号である第３のトリガ信号Ｉ_３が制御部９に出力され、スキャン制御部９１が第３のトリガ信号Ｉ_３を受信すると、スキャン制御部９１は、サブボリュームＣを走査するために、サブボリュームＣの領域を示す座標情報をスキャン制御信号に含ませて送受信部３に出力する。そして、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＣを走査し、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４を取得する。

さらに、次のトリガ信号である第４のトリガ信号Ｉ_４が制御部９に出力され、スキャン制御部９１が第４のトリガ信号Ｉ_４を受信すると、スキャン制御部９１は、サブボリュームＤを走査するために、サブボリュームＤの領域を示す座標情報をスキャン制御信号に含ませて送受信部３に出力する。そして、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＤを走査し、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を取得する。

以上のように、スキャン制御部９１は、新たなトリガ信号を受信するたびに、送受信部３に異なるサブボリュームを超音波で走査させ、各サブボリュームの受信信号を取得させる。すなわち、スキャン制御部９１が新たなトリガ信号を受信するまで、送受信部３は同じサブボリュームを走査し続ける。そして、スキャン制御部９１が新たなトリガ信号を受信すると、送受信部３は別のサブボリュームを走査する。

画像処理部６は、データ取得部６１、データ結合部６２、及び画像生成部６３を備えている。画像処理部６は、各サブボリュームのボリュームデータを記憶部５から読み出して、それらを結合し、結合したデータに基づいて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生成する。

データ取得部６１は、各サブボリュームのボリュームデータを記憶部５から読み出してデータ結合部６２に出力する。データ取得部６１は、超音波の送受信によって新たなボリュームデータが取得されると、その新たなボリュームデータを記憶部５から取得してデータ結合部６２に出力する。

データ結合部６２は、互いに異なるサブボリュームデータを走査することで取得されたボリュームデータであって、１心拍中において同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。すなわち、データ結合部６２は、異なる心拍に取得されたボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。なお、データ結合部６２は、各サブボリュームについて、直近の心拍において取得されたボリュームデータを用いて結合する。例えば、データ結合部６２は、直近の心拍において取得された各サブボリュームにおけるボリュームデータを一時的に記憶しておき、異なるサブボリュームにおけるボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。

画像生成部６３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、ボリュームデータに含まれる組織を立体的に表す３次元画像データを生成する。また、画像生成部６３は、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことにより、ボリュームデータを任意の断面で切断し、その切断した面におけるＭＰＲ画像データを生成しても良い。

例えば、図３と図４に示すように、第１のトリガ信号Ｉ_１に対応する第１心拍においてサブボリュームＡが走査されて、ボリュームデータＡ１が取得されると、データ取得部６１はボリュームデータＡ１を記憶部５から取得し、そのボリュームデータＡ１をデータ結合部６２に出力する。この時点においては、サブボリュームＡのみが走査されているため、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ１を画像生成部６３に出力する。画像生成部６３は、そのボリュームデータＡ１にボリュームレンダリングを施すことにより、サブボリュームＡに含まれる組織を立体的に表す３次元画像データＡ１を生成する。また、画像生成部６３は、ボリュームデータＡ１にＭＰＲ処理を施すことにより、ボリュームデータＡ１を任意の断面で切断し、その切断した面における画像データを生成しても良い。表示制御部７は、３次元画像データＡ１に基づく３次元画像Ａ１を表示部８１に表示させる。この３次元画像Ａ１は、時相ｔ_０〜時相ｔ_１におけるサブボリュームＡに含まれる組織を立体的に表している。

そして、送受信部３によってボリュームデータＡ２が取得されると、データ取得部６１はボリュームデータＡ２を記憶部５から取得し、そのボリュームデータＡ２をデータ結合部６２に出力する。この時点においては、サブボリュームＡのみが走査されているため、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ２を画像生成部６３に出力する。画像生成部６３は、そのボリュームデータＡ２にボリュームレンダリングを施すことにより、サブボリュームＡに含まれる組織を立体的に表す３次元画像データＡ２を生成する。表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、３次元画像データＡ２に基づく３次元画像Ａ２を表示部８１に表示させる。この３次元画像Ａ２は、時相ｔ_１〜時相ｔ_２におけるサブボリュームＡに含まれる組織を立体的に表している。

同様に、送受信部３によってボリュームデータＡ３が取得されると、画像生成部６３はボリュームデータＡ３に基づいて３次元画像データＡ３を生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、３次元画像データＡ３に基づく３次元画像Ａ３を表示部８１に表示させる。さらに、送受信部３によってボリュームデータＡ４が取得されると、画像生成部６３はボリュームデータＡ４に基づいて３次元画像データＡ４を生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、３次元画像データＡ４に基づく３次元画像Ａ４を表示部８１に表示させる。

そして、第２のトリガ信号Ｉ_２に対応する第２心拍においてサブボリュームＢが走査されて、ボリュームデータＢ１が取得されると、データ取得部６１はボリュームデータＢ１を記憶部５から取得し、そのボリュームデータＢ１をデータ結合部６２に出力する。ボリュームデータＢ１は、ボリュームデータＡ１とは異なるサブボリュームを走査することで取得されたデータであって、ボリュームデータＡ１と同じ時相に取得されたデータである。そのため、データ結合部６２は、既に取得されているボリュームデータＡ１と新たに取得されたボリュームデータＢ１とを結合し、結合したボリュームデータを画像生成部６３に出力する。画像生成部６３は、ボリュームデータＡ１とボリュームデータＢ１とを結合したボリュームデータに基づいて、サブボリュームＡとサブボリュームＢにおける３次元画像データを生成する。表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、サブボリュームＡとサブボリュームＢにおける３次元画像を表示部８１に表示させる。この３次元画像は、時相ｔ_０〜時相ｔ_１におけるサブボリュームＡとサブボリュームＢとに含まれる組織を立体的に表している。

そして、送受信部３によってボリュームデータＢ２が取得されると、データ取得部６１はボリュームデータＢ２を記憶部５から取得し、そのボリュームデータＢ２をデータ結合部６２に出力する。ボリュームデータＢ２は、ボリュームデータＡ２とは異なるサブボリュームを走査することで取得されたデータであって、ボリュームデータＡ２と同じ時相に取得されたデータである。そのため、データ結合部６２は、既に取得されているボリュームデータＡ２と新たに取得されたボリュームデータＢ２とを結合し、結合したボリュームデータを画像生成部６３に出力する。画像生成部６３は、ボリュームデータＡ２とボリュームデータＢ２とを結合したボリュームデータに基づいて、サブボリュームＡとサブボリュームＢにおける３次元画像データを生成する。この３次元画像データは、時相ｔ_１〜時相ｔ_２におけるサブボリュームＡとサブボリュームＢとに含まれる組織を立体的に表している。表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、時相ｔ_１〜時相ｔ_２における３次元画像を表示部８１に表示させる。

以降、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ３とボリュームデータＢ３とを結合し、画像生成部６３は、ボリュームデータＡ３とボリュームデータＢ３とを結合したボリュームデータに基づいて、サブボリュームＡとサブボリュームＢにおける３次元画像データを生成する。この３次元画像データは、時相ｔ_２〜時相ｔ_３におけるサブボリュームＡとサブボリュームＢとに含まれる組織を立体的に表している。表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、時相ｔ_２〜時相ｔ_３における３次元画像を表示部８１に表示させる。同様に、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ４とボリュームデータＢ４とを結合し、画像生成部６３は、その結合したボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、表示制御部７は、時相ｔ_３〜時相ｔ_４における３次元画像を表示部８１に表示させる。

さらに、第３心拍においてサブボリュームＣが走査されると、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ１、Ｂ１及びＣ１を結合することで１つのボリュームデータを生成し、画像生成部６３は、結合されたボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する。同様に、データ結合部６２は、ボリュームデータＡ２、Ｂ２、及びＣ２を結合し、ボリュームデータＡ３、Ｂ３、及びＣ３を結合し、ボリュームデータＡ３、Ｂ３、及びＣ３を結合する。そして、画像生成部６３は、結合した各ボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する。

以上のように、データ結合部６２は、互いに異なるサブボリュームデータを走査することで取得されたボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。すなわち、データ結合部６２は、異なる心拍に取得されたボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。そして、画像生成部６３は、データ結合部６２によって結合されたボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、表示制御部７は、３次元画像データが新たに生成されるたびに、表示部８１に表示されている画像を更新して新たな３次元画像を表示部８１に表示させる。

この実施形態では、全体の走査領域Ｓを４つのサブボリュームに分割して走査しているため、４つのサブボリュームを走査することで取得された４つのボリュームデータを結合することで、全体の走査領域Ｓを表す１つのボリュームデータを生成する。

例えば図３と図４に示すように、データ結合部６２は、第４心拍における時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得されたボリュームデータＡ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１を結合することで、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。このように、データ結合部６２は、互いに異なるサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを走査することで取得されたボリュームデータであって、同じ時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得されたボリュームデータＡ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１を結合することで、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。そして、データ結合部６２は、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを画像生成部６３に出力する。画像生成部６３は、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像を表示部８１に表示させる。

同様に、データ結合部６２は、第４心拍における時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得されたボリュームデータＡ２、Ｂ２、Ｃ２及びＤ２を結合することで、時相ｔ_１〜時相ｔ_２における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。画像生成部６３は、時相ｔ_１〜時相ｔ_２における全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、時相ｔ_１〜時相ｔ_２における全体の走査領域Ｓを表す３次元画像を表示部８１に表示させる。

時相ｔ_２〜時相ｔ_３、及び、時相ｔ_３〜時相ｔ_４についても、データ結合部６２は、互いに異なるサブボリュームデータを走査することで取得されたボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合することにより、各時相における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。そして、画像生成部６３は、各時相における全体の走査領域を表す３次元画像データを生成し、表示制御部７は、各時相の３次元画像を表示部８１に表示させる。

そして、この実施形態においては、所望の時間の間、全体の走査領域Ｓに含まれる所望のサブボリュームを継続して走査する。すなわち、所望の時間の間、同じサブボリュームを走査し続ける。所望のサブボリュームを継続的に走査し続けるスキャンを、以下、「部分スキャン」と称する場合がある。

部分スキャンの対象となるサブボリュームの範囲と、部分スキャンを継続して行なう時間の長さとが、部分スキャンの条件として設定条件記憶部９２に記憶されている。例えば、操作者は操作部８２を用いて、部分スキャンの対象となるサブボリュームを指定することができ、また、部分スキャンを継続して実行する時間の長さを指定することができる。実行する時間の長さは、心拍数で指定しても良いし、時間の絶対値で指定しても良い。例えば、動きを観察したい部位が含まれるサブボリュームを部分スキャンの対象に指定したり、診察の対象となる部位が含まれるサブボリュームを部分スキャンの対象に指定したりする。操作者によって指定された条件は、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９に出力され、部分スキャンの条件として設定条件記憶部９２に記憶される。

そして、操作者が操作部８２を用いて部分スキャンの開始の指示を与えると、その指示に応じた信号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。制御部９のスキャン制御部９１は、部分スキャンの開始の指示を受けると、設定条件記憶部９２に記憶されている部分スキャンの条件に従って送受信部３を制御して、所望のサブボリュームを継続的に走査させる。

この実施形態では１例として、サブボリュームＢを部分スキャンの対象とし、部分スキャンの継続時間を５心拍とする。例えば図４に示すように、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、操作者による部分スキャンの開始指示に応じて、５心拍目からサブボリュームＢを継続的にスキャンする。そして、スキャン制御部９１は、走査対象のサブボリュームを変えずに、同じサブボリュームＢを送受信部３に走査させる。

具体的には、第５のトリガ信号Ｉ_５に対応した第５心拍では、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＢを走査し、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７及びＢ８を取得する。同様に、第６のトリガ信号Ｉ_６に対応した第６心拍では、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＢを走査し、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１１及びＢ１２を取得する。第７心拍から第９心拍においても、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＢを走査する。そして、図４に示すように、送受信部３は、第５心拍から第９心拍の間でサブボリュームＢを継続して走査することで、受信信号Ｂ５〜Ｂ２４を取得する。

第５のトリガ信号Ｉ_５に対応した第５心拍において、送受信部３によってサブボリュームＢのボリュームデータＢ５、Ｂ６、Ｂ７、及びＢ８が取得されると、データ取得部６１は、ボリュームデータＢ５を記憶部５から取得してデータ結合部６２に出力する。

データ結合部６２は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新し、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。このとき、データ結合部６２は、部分スキャンの対象となっていないサブボリュームについては、直近の心拍において取得されたボリュームデータを用いて結合する。この実施形態では、サブボリュームＢが部分スキャンの対象であり、サブボリュームＡ、Ｃ及びＤは部分スキャンの対象ではないため、データ結合部６２は、部分スキャンの対象となっていないサブボリュームＡ、Ｃ及びＤについては、直近の心拍において取得されたボリュームデータを用いて結合する。図４に示す例では、サブボリュームＡについては、データ結合部６２は、サブボリュームＡを走査した直近の心拍である第１心拍で取得されたボリュームデータＡ１〜Ａ４を、データの結合に用いる。また、サブボリュームＣについては、データ結合部６２は、サブボリュームＣを走査した直近の心拍である第３心拍で取得されたボリュームデータＣ１〜Ｃ４を、データの結合に用いる。また、サブボリュームＤについては、データ結合部６２は、サブボリュームＤを走査した直近の心拍である第４心拍で取得されたボリュームデータＤ１〜Ｄ４を、データの結合に用いる。そして、データ結合部６２は、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合することで、各時相における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。なお、データ結合部６２が、直近の心拍において取得されたボリュームデータを一時的に記憶しておき、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合すれば良い。例えば、ボリュームデータＡ１〜Ａ４、ボリュームデータＢ１〜Ｂ４、ボリュームデータＣ１〜Ｃ４、及びボリュームデータＤ１〜Ｄ４をデータ結合部６２に一時的に記憶しておく。そして、データ結合部６２は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新し、ボリュームデータＡ１、Ｂ５、Ｃ１及びＤ１を結合して、同じ時相（時相ｔ_０〜時相ｔ_１）における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。すなわち、サブボリュームＢについては、新たに取得されたボリュームデータＢ５を用いて全体のボリュームデータを生成する。

画像生成部６３は、ボリュームデータＡ１、Ｂ５、Ｃ１及びＤ１を結合したボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する。表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、ボリュームデータＡ１、Ｂ５、Ｃ１及びＤ１に基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

そして、データ結合部６２は、順次、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、全体の走査領域Ｓを表す新たなボリュームデータを生成していく。例えば図４に示すように、データ取得部６１は、ボリュームデータＢ６を記憶部５から取得してデータ結合部６２に出力する。データ結合部６２は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、同じ時相に取得されたボリュームデータＡ２、Ｂ６、Ｃ２及びＤ２を結合することで、同じ時相（時相ｔ_１〜時相ｔ_２）における全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。そして、画像生成部６３は、ボリュームデータＡ２、Ｂ６、Ｃ２及びＤ２を結合したボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、その３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

以降、サブボリュームＢについて新たなボリュームデータが取得されると、データ結合部６２は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、各サブボリュームのボリュームデータを結合することで、全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成する。そして、第６心拍から第９心拍において取得されたボリュームデータについても、データ結合部６２は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、全体の走査領域Ｓを表す新たなボリュームデータを生成する。

そして、設定された時間が経過すると、スキャン制御部９１は部分スキャンを中止し、以降、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。例えば、部分スキャンを行なう時間として５心拍が設定された場合において、部分スキャンを開始してから５心拍が経過すると、スキャン制御部９１は部分スキャンを中止し、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。具体的には、部分スキャンを開始してから５つのＥＣＧ信号を受信すると、スキャン制御部９１は部分スキャンを中止し、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。例えば図４に示すように、第１０心拍以降においては、スキャン制御部９１は、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。そして、画像処理部６は、各サブボリュームについて直近の心拍において取得されたボリュームデータを用いて、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合し、各時相における３次元画像データを生成する。

例えば第１０のトリガ信号Ｉ_１０に対応した第１０心拍では、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、サブボリュームＡを走査し、１心拍中における時相がそれぞれ異なる受信信号Ａ５、Ａ６、Ａ７及びＡ８を取得する。そして、データ取得部６１は、ボリュームデータＡ５を記憶部５から取得してデータ結合部６２に出力する。データ結合部６２は、サブボリュームＡのボリュームデータを更新し、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。画像生成部６３は結合されたボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、その３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

なお、この実施形態では、部分スキャンを継続して実行する時間の長さとして、心拍数を例に挙げて説明した。この心拍数の例は１例であり、絶対的な時間の長さを、部分スキャンを継続して実行する時間の長さとしても良い。例えば、１０秒や２０秒のように、絶対的な時間の長さを、部分スキャンを実行する時間の長さとしても良い。この場合、スキャン制御部９１は、部分スキャンを開始してから時間を計測し、予め設定された時間が経過すると、部分スキャンを中止し、各サブボリュームを送受信部３に走査させる。

また、部分スキャンを継続して実行する時間の長さを制限しなくても良い。この場合、操作者が操作部８２を用いて部分スキャンの実行の指示を与えると、スキャン制御部９１はその指示に従って、所望のサブボリュームを送受信部３に継続して走査させる。このとき、スキャン制御部９１は、時間の制限なしに、所望のサブボリュームを送受信部３に継続して走査させる。そして、操作者が操作部８２を用いて部分スキャンの終了の指示を与えると、スキャン制御部９１はその指示に従って部分スキャンを終了する。

ユーザインターフェース（ＵＩ）８は、表示部８１と操作部８２を備えている。表示部８１は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどで構成されている。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。操作者は操作部８２を用いることで、部分スキャンの条件を入力することができる。例えば、操作者は操作部８２を用いることで、部分スキャンの対象となるサブボリュームを指定したり、部分スキャンを実行する時間の長さを入力したりすることができる。操作部８２で入力された部分スキャンの条件は、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９に出力され、設定条件記憶部９２に記憶される。また、操作者は操作部８２を用いることで、部分スキャンの開始を指示することができる。操作部８２を用いて部分スキャンの開始が指示されると、その指示に対応する信号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。スキャン制御部９１はその開始指示に従って、部分スキャンを送受信部３に実行させる。

制御部９は、スキャン制御部９１と設定条件記憶部９２とを備えている。スキャン制御部９１は、上述したように、設定条件記憶部９２に記憶されているスキャン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。この実施形態では、スキャン制御部９１は、部分スキャンに関する条件に従って、送受信部３に所望のサブボリュームを継続的に走査させる。設定条件記憶部９２には、上述したように、サブボリュームの範囲を示す座標情報などを含むスキャン条件が記憶されている。

なお、超音波プローブ２と、送受信部３と、スキャン制御部９１とによって、この発明の「スキャン手段」の１例を構成する。

なお、画像処理部６は、図示しないＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えて構成されている。記憶装置には、画像処理部６の機能を実行するための画像処理プログラムが記憶されている。この画像処理プログラムには、データ取得部６１の機能を実行するためのデータ取得プログラム、データ結合部６２の機能を実行するためのデータ結合プログラム、及び、画像生成部６３の機能を実行するための画像生成プログラムが含まれている。そして、ＣＰＵがデータ取得プログラムを実行することにより、記憶部５からボリュームデータを読み込み、ＣＰＵがデータ結合プログラムを実行することで、複数のボリュームデータを結合し、ＣＰＵが画像生成プログラムを実行することで、３次元画像データやＭＰＲ画像データを生成する。

また、表示制御部７は、図示しない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が表示制御プログラムを実行することにより、画像生成部６３にて生成された３次元画像などの超音波画像を表示部８１に表示させる。

また、制御部９は、図示しない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。ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、送受信部３による走査を制御する。

なお、画像処理部６の機能を実行するための画像処理プログラムと、制御部９の機能を実行するための制御プログラムと、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とによって、この発明の「超音波画像取得プログラム」の１例を構成する。

以上のように、全体の走査領域Ｓを複数のサブボリュームに分けて、１心拍ごとに各サブボリュームを走査する場合において、所望のサブボリュームを継続的に走査することで、複数の心拍を待たずに、所望のサブボリュームにおける画像データを更新することが可能となる。このように、所望のサブボリュームにおける画像についてはフレームレートが速くなるため、所望のサブボリュームにおける画像をリアルタイムに更新することが可能となる。これにより、全体の走査領域Ｓを表す画像を表示部８１に表示しながら、所望のサブボリュームにおける画像をリアルタイムに更新して表示することが可能となる。換言すると、所望のサブボリュームにおける画像のリアルタイム性を損なわずに、全体の走査領域Ｓを表す画像を生成することが可能となる。これにより、走査領域Ｓに含まれる組織の全体像を観察しながら、所望の領域に含まれる組織の動きを観察することが可能となる。例えば、診察の対象となる部位を含むサブボリュームを部分スキャンの対象に指定することで、その部位の画像をリアルタイムに取得することが可能となり、診断の正確性の向上を図ることが可能となる。

（従来技術との比較）
ここで、図７を参照して、この実施形態に係る超音波診断装置１と従来技術に係る超音波診断装置とを比較する。図７は、従来技術に係る超音波診断装置において、各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。

例えば、サブボリュームＢに注目する。従来技術においては、図７に示すように、サブボリュームＢは第２心拍で走査されて、ボリュームデータＢ１〜Ｂ４が取得される。その後、サブボリュームＢは第６心拍で走査されて、ボリュームデータＢ５〜Ｂ８が取得される。その後、サブボリュームＢは第１０心拍で走査されて、ボリュームデータＢ９〜Ｂ１２が取得される。このように、従来技術においては、同じサブボリュームＢを次に走査し始めるまで、４心拍分の時間を待つ必要があった。換言すると、従来技術においては、４心拍の間隔をおいて、各サブボリュームを繰り返し走査していた。

一方、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、図４に示すように、部分スキャンが実行される第５心拍から第９心拍においては、サブボリュームＢは継続して走査される。換言すると、時間を空けずに、サブボリュームＢを継続して走査する。

以上のように、従来技術においては、４心拍ごとに同じサブボリュームが走査されるため、その分、各サブボリュームにおける画像のリアルタイム性が損なわれる。一方、この実施形態においては、所望のサブボリュームについては時間を空けずに継続して走査を行うため、リアルタイム性を損なわずに、所望のサブボリュームにおける画像を取得することが可能となる。このように、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、全体の走査領域Ｓを表す画像を取得して表示しつつ、所望の領域を表す画像をリアルタイムに取得して表示を更新することが可能となる。

（変形例）
次に、変形例について図５を参照して説明する。図５は、変形例において、各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。

変形例に係る超音波診断装置１は、部分スキャンが実行されている最中に、全体の走査領域Ｓに対する走査の指示が与えられると、部分スキャンを中止して、全体の走査領域Ｓを走査する。そして、全体の走査領域Ｓを走査した後、超音波診断装置１は、再び、部分スキャンを実行する。部分スキャンが実行されている最中に、全体の走査領域Ｓを走査するスキャンを、以下、「リフレッシュスキャン」と称する場合がある。

操作者は操作部８２を用いてリフレッシュスキャンの指示を与えることができる。操作部８２を用いてリフレッシュスキャンの指示が与えられると、ユーザインターフェース（ＵＩ）８からその指示に応じた信号が制御部９に出力される。スキャン制御部９１は、リフレッシュスキャンの指示に従って、全体の走査領域Ｓを送受信部３に走査させる。

例えば、部分スキャンの条件として、サブボリュームＢを部分スキャンの対象とし、部分スキャンの継続時間を５心拍とする。例えば図５に示すように、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、操作者による部分スキャンの開始指示に応じて、５心拍目からサブボリュームＢを継続的にスキャンする。そして、スキャン制御部９１は、走査対象のサブボリュームを変えずに、同じサブボリュームＢを送受信部３に走査させる。

そして、操作者が操作部８２を用いてリフレッシュスキャンの指示を与えると、スキャン制御部９１はユーザインターフェース（ＵＩ）８からその指示を受けて、全体の走査領域Ｓを送受信部３に走査させる。例えば、図５に示すように、第７心拍目でリフレッシュスキャンの指示が与えられると、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、第７心拍でサブボリュームＡを４回走査し、第８心拍でサブボリュームＢを４回走査し、第９心拍でサブボリュームＣを４回走査し、第１０心拍でサブボリュームＤを４回走査することで、各サブボリュームにおける複数の受信信号を取得する。このように、リフレッシュスキャンの指示が与えられると、送受信部３は、１心拍ごとに各サブボリュームを走査する。

そして、データ結合部６２は、各サブボリュームについて、直近の心拍において取得されたボリュームデータを結合し、画像生成部６３は、結合されたボリュームデータに基づいて全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成し、表示制御部７は各３次元画像を表示部８１に表示させる。例えば、第１０心拍の時相ｔ_０〜時相ｔ_１において、データ結合部６２は、リフレッシュスキャンによって取得されたボリュームデータＡ５、Ｂ１３、Ｃ５及びＤ５を結合する。画像生成部６３は、その結合されたボリュームデータに基づいて、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。

リフレッシュスキャンが終了すると、スキャン制御部９１は、部分スキャンの対象であるサブボリュームＢを送受信部３に継続して走査させる。例えば、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、第１１心拍目から部分スキャンを再開して、サブボリュームＢを継続して走査する。そして、データ結合部６２は、サブボリュームＢにおけるボリュームデータを更新し、サブボリュームＢ以外のサブボリュームＡ、Ｃ及びＤにおけるボリュームデータについては、リフレッシュスキャンで取得されたボリュームデータを用いて、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合する。画像生成部６３は、結合されたボリュームデータに基づいて全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。例えば、第１１心拍の時相ｔ_０〜時相ｔ_１において、データ結合部６２は、リフレッシュスキャンで取得されたボリュームデータＡ５、Ｃ５及びＤ５と、新たな部分スキャンによって取得されたボリュームデータＢ１７とを結合する。画像生成部６３は、結合されたボリュームデータに基づいて、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。

各心拍における時間の長さは心拍ごとに変わるため、部分スキャンを継続して実行すると、部分スキャンの対象となっているサブボリュームにおけるボリュームデータと、部分スキャンの対象外のサブボリュームにおけるボリュームデータとの間で、取得された時相のずれが生じるおそれがある。部分スキャンの時間が長いほど、そのずれは大きくなるおそれがある。

そこで、この変形例においては、部分スキャンが実行されている最中に、全体の走査領域Ｓを走査することで、部分スキャンの対象となっているサブボリュームにおけるボリュームデータと、部分スキャンの対象外のサブボリュームにおけるボリュームデータとの間での時相のずれの解消を図ることが可能となる。これにより、時相のずれに起因する画質の劣化を防止することが可能となる。

（動作）
次に、この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６を参照して説明する。図６は、この発明の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、操作者は操作部８２を用いて、部分スキャンの条件を含むスキャン条件を入力する。例えば、操作者は操作部８２を用いて、全体の走査領域Ｓのうち部分スキャンの対象となるサブボリュームや、部分スキャンを継続して実行する時間を入力する。１例として、操作者は操作部８２を用いて、図２に示すサブボリュームＢを部分スキャンの対象として指定し、部分スキャンの継続時間として５心拍を入力する。部分スキャンの条件を含むスキャン条件は、ユーザインターフェース（ＵＩ）８から制御部９に出力され、設定条件記憶部９２に記憶される。

（ステップＳ０２）
そして、操作者は操作部８２を用いてスキャンの開始の指示を与える。

（ステップＳ０３）
操作部８２を用いてスキャン開始の指示が与えられると、スキャン制御部９１はその指示を受けて、設定条件記憶部９２に記憶されているスキャン条件に従って、全体の走査領域ＳをサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに分割し、ＥＣＧ信号に基づくトリガ信号に従って１心拍ごとに各サブボリュームを送受信部３に走査させる。例えば図３と図４に示すように、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、１心拍ごとにサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤをそれぞれ順番に走査する。例えば、送受信部３は、第１のトリガ信号Ｉ_１に応じてサブボリュームＡを４回走査し、サブボリュームＡについて受信信号Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を順次取得する。以降、送受信部３は、トリガ信号に応じてサブボリュームＢ、Ｃ及びＤを走査し、各サブボリュームにおける受信信号を順次取得していく。そして、画像処理部６は、異なるサブボリュームにおけるボリュームデータであって、同じ時相において取得されたボリュームデータ同士を結合し、結合したボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する。表示制御部７は、３次元画像を順次、表示部８１に表示させる。

（ステップＳ０４）
そして、操作者は操作部８２を用いて、所望のタイミングで部分スキャンの開始の指示を与える。

（ステップＳ０５）
操作部８２によって部分スキャン開始の指示が与えられると、その指示に応じた信号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、スキャン制御部９１は、設定条件記憶部９２に記憶されているスキャン条件に従って、部分スキャンの対象であるサブボリュームＢを送受信部３に継続的に走査させる。例えば図４に示すように、送受信部３は、第５心拍から第９心拍の間でサブボリュームＢを継続して走査することで、受信信号Ｂ５〜Ｂ２４を取得する。そして、画像処理部６は、順次、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合することで全体の走査領域Ｓを表すボリュームデータを生成し、走査領域Ｓの３次元画像データを生成する。表示制御部７は、３次元画像を順次、表示部８１に表示させる。以降、サブボリュームＢについて新たなボリュームデータが取得されると、画像処理部６は、サブボリュームＢのボリュームデータを更新して、走査領域Ｓの３次元画像データを生成する。

（ステップＳ０６、ステップＳ０７）
そして、部分スキャンを実行している最中に、操作者が操作部８２を用いてリフレッシュスキャンの指示を与えると（ステップＳ０６、Ｙｅｓ）、スキャン制御部９１は部分スキャンを中止して、全体の走査領域Ｓを送受信部３に走査させる。すなわち、送受信部３はスキャン制御部９１の制御の下、１心拍ごとに、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを順番に走査する。例えば図５に示すように、第７心拍目でリフレッシュスキャンの指示が与えられると、送受信部３は第７心拍から第１０心拍の間で、１心拍ごとにサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを順番に走査する。画像処理部６は、新たに取得されたボリュームデータに基づいて全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。そして、１心拍ごとに各サブボリュームを走査した後、スキャン制御部９１は、部分スキャンの対象であるサブボリュームＢを送受信部３に継続して走査させる。

（ステップＳ０８、ステップＳ０９）
そして、設定された時間が経過するまで、スキャン制御部９１は、部分スキャンの対象であるサブボリュームＢを送受信部３に継続して走査させる（ステップＳ０８；Ｎｏ、ステップＳ０５）。そして、設定された時間が経過すると（ステップＳ０８、Ｙｅｓ）、スキャン制御部９１は部分スキャンを中止し、以降、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。例えば図４に示すように、リフレッシュスキャンの指示が与えられなかった場合において、部分スキャンの開始から５心拍が経過すると、スキャン制御部９１は部分スキャンの条件に従って部分スキャンを中止し、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。例えば図４に示すように、第１０心拍以降においては、スキャン制御部９１は、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを送受信部３に順番に走査させる。そして、画像処理部６は、各サブボリュームについて直近の心拍において取得されたボリュームデータを用いて、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合し、各時相における３次元画像データを生成する。表示制御部７は、３次元画像を順次、表示部８１に表示させる。

以上のように、所望のサブボリュームを継続的に走査することで、複数の心拍を待たずに、所望のサブボリュームにおける画像データを更新することが可能となる。その結果、所望のサブボリュームにおける画像をリアルタイムに更新することが可能となる。また、リフレッシュスキャンを実行することで、部分スキャンの対象となっているサブボリュームにおけるボリュームデータと、部分スキャンの対象外のサブボリュームにおけるボリュームデータとの間での時相のずれの解消を図ることが可能となる。

なお、この実施形態においては、画像処理部６が、互いに異なるサブボリュームを走査することで取得されたボリュームデータであって、同じ時相に取得されたボリュームデータを結合し、結合した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、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。そして、表示制御部７は、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。この結合方法は１例であり、ボリュームデータを結合せずに、ボリュームレンダリングによって生成された３次元画像データを結合しても良い。

例えば、画像処理部６が、各サブボリュームにおける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、各サブボリュームを表す３次元画像データを生成する。そして、画像処理部６は、互いに異なるサブボリュームにおける３次元画像データであって、同じ時相に取得された３次元画像データを結合することで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。そして、表示制御部７は、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

そして、画像処理部６は、サブボリュームにおけるボリュームデータが新たに取得されると、そのサブボリュームにおけるボリュームデータに基づいて、そのサブボリュームにおける３次元画像データを生成する。そして、画像処理部６は、そのサブボリュームにおける３次元画像データと、既に生成されている他のサブボリュームにおける３次元画像データとを結合することで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。

例えば図４に示す第１心拍においては、画像処理部６は、サブボリュームＡにおけるボリュームデータＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４のそれぞれに基づいて、各時相における３次元画像データＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４をそれぞれ生成する。そして、第２心拍においては、画像処理部６は、サブボリュームＢにおけるボリュームデータＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４のそれぞれに基づいて、各時相における３次元画像データＢ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４をそれぞれ生成する。画像処理部６は、サブボリュームＡとサブボリュームＢとについて、同じ時相に取得された３次元画像データを結合する。例えば、画像処理部６は、既に生成されている３次元画像データＡ１と新たに生成された３次元画像データＢ１とを結合し、表示制御部７は、結合された３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。同様に、画像処理部６は、３次元画像データＡ２と３次元画像データＢ２を結合し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、結合された３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。以降、画像処理部６は、同じ時相における３次元画像データを結合し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている画像を更新して、新たに結合された３次元画像を表示部８１に表示させる。

そして、部分スキャンが行なわれる第５心拍においては、画像処理部６は、サブボリュームＢにおけるボリュームデータＢ５、Ｂ６、Ｂ７及びＢ８のそれぞれに基づいて、各時相における３次元画像データＢ５、Ｂ６、Ｂ７及びＢ８をそれぞれ生成する。そして、画像処理部６は、同じ時相に取得された３次元画像データＡ１、Ｂ５、Ｃ１及びＤ１を結合することで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。すなわち、画像処理部６は、同じ時相に取得された３次元画像データであって、既に生成されている３次元画像データＡ１、Ｃ１及びＤ１と、新たに生成された３次元画像データＢ５とを結合し、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。表示制御部７は、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。同様に、画像処理部６は、同じ時相に取得された３次元画像データＡ２、Ｂ６、Ｃ２及びＤ２を結合し、表示制御部７は、表示部８１に表示されている３次元画像を更新して、新たに結合された３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

第６心拍以降においても同様に、画像処理部６は、サブボリュームＢにおけるボリュームデータが新たに取得されると、そのボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する。そして、画像処理部６は、新たに生成されたサブボリュームＢにおける３次元画像データと、既に生成されているサブボリュームＡ、Ｃ及びＤにおける３次元画像データとを結合することで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像データを生成する。そして、表示制御部７は、表示部８１に表示されている３次元画像を更新して、新たに結合された３次元画像データに基づく３次元画像を表示部８１に表示させる。

また、表示制御部７が、各サブボリュームにおける３次元画像を繋ぎ合わせて表示部８１に表示させても良い。すなわち、表示制御部７は、互いに異なるサブボリュームにおける３次元画像であって、同じ時相に取得された３次元画像を繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。そして、表示制御部７は、サブボリュームにおける３次元画像データが新たに生成されると、新たに生成された３次元画像と、既に生成されている他のサブボリュームにおける３次元画像とを繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。

例えば、図４に示す第１心拍において、表示制御部７は、３次元画像Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を順番に表示部８１に表示させる。第２心拍においては、表示制御部７は、サブボリュームＡとサブボリュームＢとについて、同じ時相に取得された３次元画像を繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。例えば、表示制御部７は、既に生成されている３次元画像Ａ１と、新たに生成された３次元画像Ｂ１とを繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。同様に、表示制御部７は、３次元画像Ａ２と３次元画像Ｂ２とを繋ぎ合わせ、表示部８１に表示されている画像を更新して、新たに繋ぎ合わせた３次元画像を表示部８１に表示させる。以降、表示制御部７は、同じ時相における３次元画像を繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。

そして、部分スキャンが行なわれる第５心拍においては、表示制御部７は、同じ時相に取得された３次元画像Ａ１、Ｂ５、Ｃ１及びＤ１を繋ぎ合わせることで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像を表示部８１に表示させる。すなわち、表示制御部７は、同じ時相に取得された３次元画像であって、既に生成されている３次元画像Ａ１、Ｃ１、及びＤ１と、新たに生成された３次元画像Ｂ５とを繋ぎ合わせて表示部８１に表示させる。同様に、表示制御部７は、同じ時相に取得された３次元画像Ａ２、Ｂ６、Ｃ１及びＤ１を繋ぎ合わせ、表示部８１に表示されている３次元画像を更新して、新たに繋ぎ合わせた３次元画像を表示部８１に表示させる。

第６心拍以降においても同様に、表示制御部７は、サブボリュームＢにおける３次元画像データが新たに生成されると、新たに生成されたサブボリュームＢにおける３次元画像と、既に生成されたサブボリュームＡ、Ｃ及びＤにおける３次元画像とを繋ぎ合わせることで、全体の走査領域Ｓを表す３次元画像を表示部８１に表示させる。そして、表示制御部７は、既に生成されている３次元画像と、新たに生成された３次元画像とを繋ぎ合わせて、順次、表示部８１に表示させる。

この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。 分割された走査領域を説明するための模式図である。 トリガ信号に応じて各時相において取得されたデータと、そのデータの結合とを説明するための模式図である。 各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。 変形例において、各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。 この発明の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。 従来技術に係る超音波診断装置において、各心拍における走査対象のサブボリュームと、結合するデータとを説明するための表である。

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 記憶部
６ 画像処理部
７ 表示制御部
８ ユーザインターフェース（ＵＩ）
９ 制御部
１０ トリガ信号生成部
６１ データ取得部
６２ データ結合部
６３ 画像生成部
９１ スキャン制御部
９２ 設定条件記憶部

Claims (5)

1. ３次元の走査領域を複数の個別領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに異なる個別領域を超音波で走査し、次のトリガ信号を受けるまで同じ個別領域を走査することで、個々の個別領域ごとに１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、前記複数の個別領域のうち所望の個別領域の走査の指示を受けた場合には、前記所望の個別領域を継続して走査することで、前記所望の個別領域について、１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得するスキャン手段と、
   互いに異なる個別領域を走査することで取得されたデータであって、前記複数のデータのうち同じ時相に取得された各個別領域におけるデータを結合して、前記３次元の走査領域を表す超音波画像データを生成する画像処理手段と、
   前記生成された超音波画像データに基づく超音波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. 前記画像処理手段は、前記個々の個別領域について取得されたデータを記憶し、前記所望の個別領域におけるデータについては、前記スキャン手段によって取得される度に更新し、前記複数の個別領域のうち前記所望の個別領域以外の個別領域におけるデータについては、前記記憶したデータのうち直近のトリガ信号に応じて取得されたデータを用いて、同じ時相に取得された前記各個別領域におけるデータを結合して前記超音波画像データを生成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。
3. 前記スキャン手段は、予め設定された所定時間の間、前記所望の個別領域のみを継続して走査し、前記所定時間が経過した後、前記複数の個別領域のそれぞれを順番に超音波で走査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. 前記スキャン手段は、前記所望の個別領域を継続して走査しているときに、所望のタイミングで、前記複数の個別領域のそれぞれを順番に超音波で走査することで、前記個々の個別領域ごとに１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、その後、前記所望の個別領域を継続して走査することで、前記所望の個別領域について、１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、
   前記画像処理手段は、前記所望の個別領域におけるデータについては、前記スキャン手段によって取得される度に更新し、前記複数の個別領域のうち前記所望の個別領域以外の個別領域におけるデータについては、前記所望のタイミングに応じた走査によって取得されたデータを用いて、同じ時相に取得された前記各個別領域におけるデータを結合して前記超音波画像データを生成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。
5. コンピュータに、
   ３次元の走査領域を複数の個別領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに異なる個別領域をスキャン手段に走査させ、次のトリガ信号を受けるまで同じ個別領域を前記スキャン手段に走査させることで、個々の個別領域ごとに１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得し、前記複数の個別領域のうち所望の個別領域の走査の指示を受けた場合には、前記所望の個別領域を継続して前記スキャン手段に走査させることで、前記所望の個別領域について、１心拍中における時相がそれぞれ異なる複数のデータを取得するスキャン制御機能と、
   互いに異なる個別領域を走査することで取得されたデータであって、前記複数のデータのうち同じ時相に取得された各個別領域のデータを結合して、前記３次元の走査領域を表す超音波画像データを生成する画像処理機能と、
   前記生成された超音波画像データに基づく超音波画像を表示装置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取得プログラム。

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