JP2011004949A - 超音波画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察部位の動作周期における特定の時相についての複数断面の超音波診断画像を確実に得る。
【解決手段】超音波探触子１は、２次元配列された複数の超音波振動子を有する。超音波送受信部２は、超音波探触子１を使用して被検体内の診断部位をそれぞれ通る複数の断面を選択的に超音波によってスキャンする。画像データ生成部３は、上記のスキャンの結果に基づいてそのスキャンの対象となった断面に関する超音波診断画像を生成する。制御処理部１２は、診断部位の動作周期を第１の期間および第２の期間に区分し、互いに異なる複数の第１の期間のそれぞれを複数に断面にそれぞれ割り当て、第１の期間にはそれに割り当てられた断面のみをスキャンし、第２の期間には複数の断面を一定回数ずつ順次にスキャンするように超音波送受信部２を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検体内の周期的な動作を伴う部位を観察するための超音波診断画像を撮像する超音波画像診断装置に関する。

被検体内の周期的な動作を伴う部位に関して撮像された超音波診断画像に基づいて上記の部位を観察するためには、その超音波診断画像が観察部位の動作周期のどの時相において撮像されたものであるかを認識することが重要である。そして多くの場合には、特定の時相において撮像された超音波診断画像が診断に利用される。例えば循環器分野においては、ＥＣＧ（electrocardiogram）波形の拡張末期、特にＲ波時の超音波診断画像が診断に利用されている。

一方、近年は、２次元アレイプローブを用いて複数断面をスキャンするモード（例えばTri-plane TDIモード）が実現されている。この種のスキャンモードでは、複数の断面が順番に繰り返しスキャンされ、それぞれのスキャン結果に基づいて超音波診断画像がそれぞれ生成される。

特開２００８−２０００７２

複数断面のスキャンするモードにおけるスキャンの繰り返しは、観察部位の動作とは無関係に行われている。このため、観察部位の動作周期における特定の時相に撮像された画像が複数の断面のそれぞれについて確実に得られる保証はなく、またそれが得られたとしても、当該画像が全て得られるまでに多くの時間を要する恐れがあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、観察部位の動作周期における特定の時相についての複数断面の超音波診断画像を確実に得ることができる超音波画像診断装置を提供することにある。

本発明の第１の態様による超音波画像診断装置は、２次元配列された複数の超音波振動子を有する２次元アレイプローブと、前記２次元アレイプローブを使用して被検体内の診断部位をそれぞれ通る複数の断面を選択的に超音波によってスキャンするスキャン手段と、スキャン手段によるスキャンの結果に基づいてそのスキャンの対象となった断面に関する超音波診断画像を生成する生成手段と、前記診断部位の動作周期を第１の期間および第２の期間に区分し、互いに異なる複数の第１の期間のそれぞれを前記複数に断面にそれぞれ割り当て、前記第１の期間にはそれに割り当てられた断面のみをスキャンし、前記第２の期間には前記複数の断面を一定回数ずつ順次にスキャンするように前記スキャン手段を制御する制御手段とを備えた。

本発明によれば、観察部位の動作周期における特定の時相についての複数断面の超音波診断画像を確実に得ることができる。

本発明の一実施形態に係る超音波画像診断装置のブロック図。 Tri-plane TDIモードにおけるスキャン対象の断面の一例を示す図。 Tri-plane TDIモードにおいて再構成された３つの超音波診断画像を並べて表した表示画面の一例を示す図。 第１のスキャンモードにおけるスキャンシーケンスを示す図。 図１中の制御処理部による第２のスキャンモードにおける処理手順を示すフローチャート。 第２のスキャンモードにおけるシーケンスＡのタイミング図。 第２のスキャンモードにおけるシーケンスＢのタイミング図。 第２のスキャンモードにおけるシーケンスＣのタイミング図。 第３のスキャンモードにおけるシーケンスＡのタイミング図。 第３のスキャンモードにおけるシーケンスＢのタイミング図。 第３のスキャンモードにおけるシーケンスＣのタイミング図。 第１の表示モードにおける表示画面の一例を示す図。 第２の表示モードにおける表示画面の一例を示す図。 第３の表示モードにおける表示画面の一例を示す図。 第４の表示モードにおける表示画面の一例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は本実施形態に係る超音波画像診断装置１００のブロック図である。

超音波画像診断装置１００は、超音波探触子１、超音波送受信部２、画像データ生成部３、画像データ収集メモリ４、生体信号センサ５、生体信号収集メモリ６、画面データ制御部７、画像メモリ８、モニタ９、操作パネル１０、プリンタ１１および制御処理部１２を含む。なお、一般的には、超音波送受信部２、画像データ生成部３、画像データ収集メモリ４、生体信号収集メモリ６、画面データ制御部７、画像メモリ８、モニタ９、操作パネル１０、プリンタ１１および制御処理部１２を含んだメインユニットとして、超音波探触子１および生体信号センサ５とは別体で構成される。さらには、モニタ９およびプリンタ１１の少なくとも一方はメインユニットに内蔵されず、外付けされるように構成される場合もある。生体信号センサ５、モニタ９およびプリンタ１１は、超音波画像診断装置１００とは別の例えば既製品などを使用しても良い。

超音波探触子１は、圧電セラミック等の音響／電気可逆的変換素子としての圧電振動子を多数有する。複数の圧電振動子は２次元に配列され、超音波探触子１の先端に装備される。すなわち超音波探触子１は、いわゆる２次元アレイプローブである。超音波探触子１は、超音波送受信部２からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号（エコー信号）に変換する。

超音波送受信部２は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を内蔵してる。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するのに必要な遅延を各レートパルスに与える。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングでパルスが生じる駆動信号を超音波探触子１に出力する。アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器および加算器等を内蔵している。アンプ回路は、超音波探触子１から出力されたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。加算器は、各チャネルのエコー信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延を個別に与え、その後に加算する。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。超音波送受信部２は、合成後のエコー信号を画像データ生成部３に送る。超音波送受信部２は、送信指向性および受信指向性を２次元的に変化させることができる。そして、超音波によるスキャン断面の向きを変化させることができる。

画像データ生成部３は、超音波送受信部２から与えられたエコー信号に基づいて超音波診断画像を表した画像データを生成する。

画像データ収集メモリ４は、画像データ生成部３で繰り返し生成される画像データを収集して記憶する。

生体信号センサ５は、被検体のＥＣＧ（electrocardiogram）信号を電気信号として検出する。生体信号センサ５は、ＥＣＧ信号にデジタル化処理を含む各種の処理を施した上で出力する。

生体信号収集メモリ６は、生体信号センサ５から出力されたＥＣＧ信号を収集し、超音波スキャンの実施タイミングに関連付けて記憶する。

画面データ制御部７は、画像データ収集メモリ４に記憶されている画像データが表す超音波診断画像をモニタ９にて表示するための表示画面を表した画面データを生成する。画面データ制御部７は、生体信号収集メモリ６に記憶されたＥＣＧ信号が表すＥＣＧ波形を、必要に応じて表示画面に含めることができる。例えば画面データ制御部７は、超音波診断画像に、その超音波診断画像が被検体の心拍周期のどの時相で撮像されたかを表すタイミング画像を重畳した表示画面の画面データを生成する。画面データ制御部７は、制御処理部１２から指定された表示モードに応じた表示画面の画面データを生成する。

画像メモリ８は、画面データ制御部７により生成された画面データを記憶する。

モニタ９は、画像メモリ８に記憶された画面データが表す画面を表示する。

操作パネル１０は、制御処理部１２に対するユーザによる各種の指示を入力する。

プリンタ１１は、モニタ９に表示されている画面やその他の情報をプリントする。

制御処理部１２は、超音波画像診断装置１００の各部の動作を総括的に制御する。制御処理部１２は、次のような各種の機能を実現する。この機能のいくつかは、既存の超音波画像診断装置が備える各種の機能を実現するように超音波画像診断装置１００の各部を制御する。上記の機能の１つは、Tri-plane TDIモードでの撮像の際に、被検体の心拍周期を第１の期間および第２の期間に区分し、互いに異なる複数の第１の期間のそれぞれを複数に断面にそれぞれ割り当て、第１の期間にはそれに割り当てられた断面のみをスキャンし、第２の期間には複数の断面を順次にスキャンするように超音波送受信部２を制御する。

次に以上のように構成された超音波画像診断装置１００の動作について説明する。

超音波画像診断装置１００は、従来より存在する同種の他の超音波画像診断装置における動作と同様な動作を行うことが可能であるが、その説明は省略する。そしてここでは、３つの断面をスキャンするTri-plane TDIモードでの動作について詳細に説明する。

超音波画像診断装置１００では基本的には、被検体からの反射波を受けて超音波探触子１から出力されたエコー信号に基づいて超音波送受信部２および画像データ生成部３によって生成された超音波診断画像は、画面データ制御部７によって表示画面に編集されてモニタ９にて表示される。

Tri-plane TDIモードにおいては、例えば図２に示すような互いに異なる３つの断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ時分割にスキャンする。なお図２において符号１ａを付して示しているのは超音波探触子１に備えられた圧電振動子群である。そしてTri-plane TDIモードにおいては、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについてのスキャン結果に基づいてそれぞれ再構成された３つの超音波診断画像を例えば図３に示すように並べて表した表示画面が画面データ制御部７により生成されてモニタ９で表示される。

さて、超音波画像診断装置１００は以上のようなTri-plane TDIモードに関して、さらに以下に詳述するような３つのスキャンモードを備えている。そしてこれら３つのスキャンモードは、ユーザの要求に応じて選択的に有効とされる。制御処理部１２は、有効とされたスキャンモードに応じたスキャンシーケンスで超音波スキャンを行うように超音波送受信部２に指示する。なお、以下に説明する各スキャンモードは、循環器や心臓などをスキャンの対象部位とする超音波診断に適する。

（第１のスキャンモード）
第１のスキャンモードにおいて超音波送受信部２は、Tri-plane TDIモードにおける周知の一般的なスキャンシーケンスである図４に示すようなスキャンシーケンスを適用する。すなわち超音波送受信部２は、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれを１フレームずつ順次に繰り返しスキャンする。１つの断面についてのスキャンの繰り返し周期は、１フレームのスキャンに要する時間により決まり、被検体の心拍周期とは無関係である。

かくして第１のスキャンモードにおいては、３つの断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を完全に均等な割合にてスキャンすることが可能である。

しかしながら第１のスキャンモードにおいては、心拍周期中の特定の時相においてどの断面のスキャンが行われるかは不定である。例えば図４に示した例では、Ｒ波が生じる時相において断面Ｐ１のスキャンが繰り返されている。つまり第１のスキャンモードにおいては、心拍周期中の特定の時相に関して、３つの断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの超音波診断画像が均等な割合で得られる保証はない。

（第２のスキャンモード）
第２のスキャンモードにおいて制御処理部１２は、図５に示すような処理によって１心拍毎に超音波送受信部２で適用するスキャンシーケンスを変更させる。

ステップＳａ１において制御処理部１２は、回数Ｎminをユーザの指示に応じて設定するとともに、カウント値ｍ１，ｍ２，ｍ３をそれぞれ０に初期化する。なお回数Ｎminは、デフォルト値を使用しても良い。

ステップＳａ２において制御処理部１２は、カウント値ｍ１が回数Ｎminを上回っているか否かを確認する。そしてカウント値ｍ１が回数Ｎminを上回っていなければ、制御処理部１２はステップＳａ２からステップＳａ３へ進む。

ステップＳａ３において制御処理部１２は、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ３がスキャンされたか否かを確認する。

まだスキャンを実行していない場合、あるいは１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ３をスキャンした場合、制御処理部１２はステップＳａ３からステップＳａ４へ進む。

ステップＳａ４において制御処理部１２は、次のＲ波のタイミングを心拍数に基づいて予測する。例えば制御処理部１２は、心拍数から１心拍期間を求め、当該期間が前回のＲ波のタイミングから経過したタイミングとして次のＲ波のタイミングを予測する。より具体的には、心拍数が６０回／分であるならば、制御処理部１２は前回のＲ波のタイミングから１秒後のタイミングとして次のＲ波のタイミングを予測する。

ステップＳａ５において制御処理部１２は、ステップＳａ４において予測したＲ波のタイミングから一定時間を遡ったタイミングとして開始タイミングを設定する。

ステップＳａ６において制御処理部１２は、シーケンスＡでのスキャンをステップＳａ５にて設定した開始タイミングから実行する。

図６は第２のスキャンモードにおけるシーケンスＡのタイミング図である。ただし図６は予測されたＲ波のタイミングと実際のＲ波のタイミングとが一致する場合を示している。

シーケンスＡでは、開始タイミングから断面Ｐ１について３フレーム分連続してスキャンしたのちに、断面Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについて１フレームずつ順次にスキャンする。そしてさらにこの後に、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについて順次に繰り返しスキャンする。なお、開始タイミングの直後における断面Ｐ１のスキャンフレーム数は、上記の一定時間を１フレームのスキャンに要する時間で除算して求まる値よりも大きな整数として定められれば、任意であって良い。

シーケンスＡでの全てのスキャンを実行し終えたならば制御処理部１２は、ステップＳａ６からステップＳａ７へ進む。

ステップＳａ７において制御処理部１２は、直近のＲ波の実際のタイミングにおいていずれの断面がスキャンされたのかを確認する。つまり、心拍の変動によって、予測したＲ波のタイミングと実際のＲ波のタイミングとがずれることがある。このため、例えばシーケンスＡによりスキャンを実行しても、実際のＲ波のタイミングで断面Ｐ１のスキャンが行われる保証はないので、いずれの断面がスキャンされたのかを確認するのである。そして制御処理部１２は、断面Ｐ１がスキャンされたならばステップＳａ８へ、断面Ｐ２がスキャンされたならばステップＳａ９へ、そして断面Ｐ３がスキャンされたならばステップＳａ１０へそれぞれ進む。

ステップＳａ８において制御処理部１２は、カウント値ｍ１を１つカウントアップする。ステップＳａ９において制御処理部１２は、カウント値ｍ２を１つカウントアップする。ステップＳａ１０において制御処理部１２は、カウント値ｍ３を１つカウントアップする。かくしてカウント値ｍ１，ｍ２，ｍ３は、実際のＲ波のタイミングで断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がスキャンされる毎にそれぞれ１つずつカウントアップされる。

そして制御処理部１２は、ステップＳａ８乃至ステップＳａ１０からステップＳａ２に以降し、ステップＳａ２以降の処理を繰り返す。

さて制御処理部１２は、ステップＳａ３において１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１をスキャンしたと判断した場合、ステップＳａ３からステップＳａ１１へ進む。

ステップＳａ１１において制御処理部１２は、カウント値ｍ２が回数Ｎminを上回っているか否かを確認する。そしてカウント値ｍ２が回数Ｎminを上回っていなければ、制御処理部１２はステップＳａ１１からステップＳａ１２へ進む。

ステップＳａ１２において制御処理部１２は、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１がスキャンされたか否かを確認する。１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１をスキャンした場合、制御処理部１２はステップＳａ１２からステップＳａ１３へ進む。

ステップＳａ１３において制御処理部１２は、ステップＳａ４と同様にして、次のＲ波のタイミングを心拍数に基づいて予測する。

ステップＳａ１４において制御処理部１２は、ステップＳａ１３において予測したＲ波のタイミングから一定時間を遡ったタイミングとして開始タイミングを設定する。

ステップＳａ１５において制御処理部１２は、シーケンスＢでのスキャンをステップＳａ１４にて設定した開始タイミングから実行する。

図７は第２のスキャンモードにおけるシーケンスＢのタイミング図である。ただし図７は予測されたＲ波のタイミングと実際のＲ波のタイミングとが一致する場合を示している。

シーケンスＢでは、開始タイミングから断面Ｐ２について３フレーム分連続してスキャンしたのちに、断面Ｐ３，Ｐ１のそれぞれについて１フレームずつ順次にスキャンする。そしてさらにこの後に、断面Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１のそれぞれについて順次に繰り返しスキャンする。なお、開始タイミングの直後における断面Ｐ２のスキャンフレーム数は、上記の一定時間を１フレームのスキャンに要する時間で除算して求まる値よりも大きな整数として定められれば、任意であって良い。

シーケンスＢでの全てのスキャンを実行し終えたならば制御処理部１２は、ステップＳａ１５からステップＳａ７へ進む。

さて制御処理部１２は、ステップＳａ１２において１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２をスキャンしたと判断した場合、ステップＳａ１２からステップＳａ１６へ進む。

ステップＳａ１６において制御処理部１２は、カウント値ｍ３が回数Ｎminを上回っているか否かを確認する。そしてカウント値ｍ３が回数Ｎminを上回っていなければ、制御処理部１２はステップＳａ１６からステップＳａ１７へ進む。

ステップＳａ１７において制御処理部１２は、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされたか否かを確認する。１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２をスキャンした場合、制御処理部１２はステップＳａ１７からステップＳａ１８へ進む。

ステップＳａ１８において制御処理部１２は、ステップＳａ４と同様にして、次のＲ波のタイミングを心拍数に基づいて予測する。

ステップＳａ１９において制御処理部１２は、ステップＳａ１８において予測したＲ波のタイミングから一定時間を遡ったタイミングとして開始タイミングを設定する。

ステップＳａ２０において制御処理部１２は、シーケンスＣでのスキャンをステップＳａ１９にて設定した開始タイミングから実行する。

図８は第２のスキャンモードにおけるシーケンスＣのタイミング図である。ただし図８は予測されたＲ波のタイミングと実際のＲ波のタイミングとが一致する場合を示している。

シーケンスＣでは、開始タイミングから断面Ｐ３について３フレーム分連続してスキャンしたのちに、断面Ｐ１，Ｐ２のそれぞれについて１フレームずつ順次にスキャンする。そしてさらにこの後に、断面Ｐ３，Ｐ１，Ｐ２のそれぞれについて順次に繰り返しスキャンする。なお、開始タイミングの直後における断面Ｐ３のスキャンフレーム数は、上記の一定時間を１フレームのスキャンに要する時間で除算して求まる値よりも大きな整数として定められれば、任意であって良い。

シーケンスＣでの全てのスキャンを実行し終えたならば制御処理部１２は、ステップＳａ２０からステップＳａ７へ進む。

以上のように第２のスキャンモードにおいては、いずれのシーケンスにおいても、１心拍期間が開始タイミングから３フレーム分の第１の期間とその後の第２の期間とに区分され、第１の期間にはいずれか１つの断面のみがスキャンされ、第２の期間には断面Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３が１フレームずつ順次にスキャンされる。そしてシーケンスＡでは第１の期間にて断面Ｐ１がスキャンされるから、Ｒ波のタイミングにて断面Ｐ１がスキャンされる可能性が高い。シーケンスＢでは第１の期間にて断面Ｐ２がスキャンされるから、Ｒ波のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされる可能性が高い。そしてシーケンスＣでは第１の期間にて断面Ｐ３がスキャンされるから、Ｒ波のタイミングにて断面Ｐ３がスキャンされる可能性が高い。一方、Ｒ波の実際のタイミングにて断面Ｐ３がスキャンされたならば、その次の心拍においてはシーケンスＡが適用される。Ｒ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１がスキャンされたならば、その次の心拍においてはシーケンスＢが適用される。そして、Ｒ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされたならば、その次の心拍においてはシーケンスＣが適用される。従って、被検体の心拍がある程度安定していれば、シーケンスＡ，Ｂ，Ｃが１心拍毎に順次に適用されて、Ｒ波のタイミングでは断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が１心拍毎に順次にスキャンされることになる。

被検体の心拍が不安定である場合、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされる割合に偏りが生じる恐れがある。そしてＲ波のタイミングでのスキャンの頻度が高い断面に対応するカウント値がそれ以外のカウント値よりも先に回数Ｎminを超えることになる。例えば、Ｒ波のタイミングでのスキャンの頻度が、断面Ｐ１について断面Ｐ２，Ｐ３よりも高いとするならば、ステップＳａ８がステップＳａ９，１０よりも高頻度に行われる結果として、カウント値ｍ１がカウント値ｍ２，ｍ３よりも先に回数Ｎminを超えることになる。同様にして、断面Ｐ２についての頻度が他の断面よりも高い場合にはカウント値ｍ２が他のカウント値よりも先に、また断面Ｐ３についての頻度が他の断面よりも高い場合にはカウント値ｍ３が他のカウント値よりも先にそれぞれ回数Ｎminを超えることになる。

そして制御処理部１２は、カウント値ｍ１が回数Ｎminを超えているならばステップＳａ２からステップＳａ１１に移行することにより、シーケンスＡを次の心拍への適用対象から除く。制御処理部１２は、カウント値ｍ２が回数Ｎminを超えているならばステップＳａ１１からステップＳａ１６に移行することにより、シーケンスＢを次の心拍への適用対象から除く。そしてカウント値ｍ３が回数Ｎminを超えているか、あるいは１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされていなければ、制御処理部１２はステップＳａ１６またはステップＳａ１７からステップＳａ２１に移行する。

ステップＳａ２１において制御処理部１２は、カウント値ｍ１が回数Ｎmin以下であるか否かを確認する。そしてカウント値ｍ１が回数Ｎmin以下であるならば、制御処理部１２はステップＳａ２１からステップＳａ４に移行する。かくして、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされているが、カウント値ｍ３が回数Ｎminを超えている場合、あるいは１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１がスキャンされているが、カウント値ｍ２，ｍ３がいずれも回数Ｎminを超えている場合には、シーケンスＡでのスキャンを強制的に実行する。

カウント値ｍ１が回数Ｎminを超えているならば、制御処理部１２はステップＳａ２１からステップＳａ２２へ進む。そしてステップＳａ２２において制御処理部１２は、カウント値ｍ２が回数Ｎmin以下であるか否かを確認する。そしてカウント値ｍ２が回数Ｎmin以下であるならば、制御処理部１２はステップＳａ２２からステップＳａ１３に移行する。かくして、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ３がスキャンされているが、カウント値ｍ１が回数Ｎminを超えている場合、あるいは１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ２がスキャンされているが、カウント値ｍ３，ｍ１がいずれも回数Ｎminを超えている場合には、シーケンスＢでのスキャンを強制的に実行する。

カウント値ｍ２が回数Ｎminを超えているならば、制御処理部１２はステップＳａ２２からステップＳａ２３へ進む。そしてカウント値ｍ２が回数Ｎmin以下であるならば、制御処理部１２はステップＳａ２２からステップＳａ１８に移行する。かくして、１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ１がスキャンされたことによってカウント値ｍ１が回数Ｎminを超え、さらにカウント値ｍ２が回数Ｎminを超えている場合、あるいは１つ前の心拍におけるＲ波の実際のタイミングにて断面Ｐ３がスキャンされているが、カウント値ｍ１，ｍ２がいずれも回数Ｎminを超えている場合には、シーケンスＣでのスキャンを強制的に実行する。

カウント値ｍ１，ｍ２，ｍ３のいずれもが回数Ｎminを超えているならば、制御処理部１２はステップＳａ２３からステップＳａ２４へ進む。そしてステップＳａ２４において制御処理部１２は、カウント値ｍ１，ｍ２，ｍ３を全て０にクリアする。この後に制御処理部１２は、ステップＳａ２以降の処理を繰り返す。

このようにして、被検体の心拍が不安定であるために断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされる割合に偏りが生じたとしても、Ｒ波のタイミングでのスキャン回数がＮmin回を超えた断面を優先するシーケンスを適用せず、その他のシーケンスを適用する。この結果、Ｒ波のタイミングでのスキャン回数が比較的少ない断面についてＲ波のタイミングでスキャンされる確率を向上して断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされる割合の平均化を図ることができる。なお、回数Ｎminによって、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされる割合の偏りに対する許容量を調整することができる。

（第３のスキャンモード）
第３のスキャンモードにおいても制御処理部１２は、図５に示すような処理によって１心拍毎に超音波送受信部２で適用するスキャンシーケンスを変更させる。そして第３のスキャンモードが第２のスキャンモードと異なるのは、シーケンスＡ，Ｂ，Ｃの内容である。

図９乃至図１１は第３のスキャンモードにおけるシーケンスＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれのタイミング図である。

このように第３のスキャンモードにおけるシーケンスＡ，Ｂ，Ｃはいずれも、被検体のＥＣＧ波形におけるＱ波から一定の待機時間が経過したタイミングを開始タイミングとする。そしてシーケンスＡでは断面Ｐ１、断面Ｐ２、断面Ｐ３の順序で、シーケンスＢでは断面Ｐ２、断面Ｐ３、断面Ｐ１の順序で、さらにシーケンスＣでは断面Ｐ３、断面Ｐ１、断面Ｐ２の順序で、それぞれ１フレームずつ繰り返しスキャンする。なお、待機時間は、Ｑ波からＲ波までの間隔と、１フレームのスキャンに要する時間とを考慮して、開始タイミングから開始したフレームのスキャン途中にＲ波が生じるような時間に設定する。

以上のように第３のスキャンモードにおいては、いずれのシーケンスにおいても、１心拍期間が開始タイミングから１フレーム分の第１の期間とその後の第２の期間とに区分され、第１の期間には各心拍に割り当てられたいずれか１つの断面がスキャンされ、第２の期間には断面Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３が１フレームずつ順次にスキャンされる。そして第３のスキャンモードでは、Ｒ波に先立って生じるＱ波に基づいて、１心拍における最初のフレームのスキャンタイミングがＲ波のタイミングとなるように開始タイミングが決定される。この結果、第１の期間でのスキャンは高確率でＲ波のタイミングでのスキャンとなる。そしてさらに各心拍における最初の１フレームには断面Ｐ１、断面Ｐ２、断面Ｐ３が順次に割り当てられるから、Ｒ波のタイミングでは断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が１心拍毎に順次にスキャンされることになる。

さて、第２のスキャンモードにおいては、１心拍内でスキャンするフレーム数が１つの断面について他の断面よりも多くなっていた。しかしながら第３のスキャンモードでは、１心拍内でのスキャンフレーム数を各断面で均一にすることができる。

次にTri-plane TDIモードで撮像される超音波診断画像の表示に関する動作について説明する。

超音波画像診断装置１００は以下のような表示モードを備えている。そしてこれらの表示モードは、ユーザの要求に応じて制御処理部１２が選択的に有効とする。制御処理部１２は、有効とした表示モードを画面データ制御部７に指定する。そうすると画面データ制御部７は、以下に説明するような各表示モードに応じた表示画面の画面データを生成する。

（第１の表示モード）
図１２は第１の表示モードにおける表示画面の一例を示す図である。

図１２に示した表示画面には、１つの断面についての１フレームの超音波診断画像２１とＥＣＧ波形２２とを並べて配置している。またＥＣＧ波形２２に重ねて、超音波診断画像２１の生成のために使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングを示すようにタイミングバー２３を配置している。

この第１の表示モードでは、表示対象とする断面やフレームの変更がユーザによって指示された場合に、その旨が制御処理部１２から画面データ制御部７に通知される。そうすると画面データ制御部７は、表示画面中の超音波診断画像２１を指示された断面やフレームに関するものに更新するとともに、更新後の超音波診断画像２１の生成のために使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングを示すように必要に応じてタイミングバー２３を移動させる。

また第１の表示モードでは、拡大表示がユーザによって指示された場合に、その旨が制御処理部１２から画面データ制御部７に通知される。そうすると画面データ制御部７は、タイミングバー２３およびその配置位置周辺のＥＣＧ波形を拡大して示す拡大画像２４を表示画面中に含める。

（第２の表示モード）
図１３は第２の表示モードにおける表示画面の一例を示す図である。

図１３に示した表示画面には、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについての１フレームずつの超音波診断画像３１，３２，３３とＥＣＧ波形３４とを並べて配置している。超音波診断画像３１，３２，３３は、ユーザによって断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれか１つが選択され、かつその選択断面について表示対象とするフレームが指定されたならば、その指定フレームの選択断面についての超音波診断画像と、選択断面とは異なる２つの断面の指定フレームに直近のタイミングでスキャンされたフレームの超音波診断画像とする。具体的には断面Ｐ２が選択断面であるとするならば、断面Ｐ２についての指定フレームの超音波診断画像が超音波診断画像３２として表示画面に含められる。そして指定フレームの直前に断面Ｐ１についてスキャンされたフレームの超音波診断画像が超音波診断画像３１として、また指定フレームの直後に断面Ｐ３についてスキャンされたフレームの超音波診断画像が超音波診断画像３３としてそれぞれ表示画面に含められる。

また図１３に示した表示画面には、ＥＣＧ波形３４に重ねて、超音波診断画像３１，３２，３３の生成のために使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われた大まかなタイミングを示すようにタイミングバー３５を配置している。さらにこの表示画面には、タイミングバー３５の配置位置周辺のＥＣＧ波形を拡大して示す拡大画像３６を配置している。この拡大画像３６には、タイミングバー３７，３８，３９を含む。これらのタイミングバー３７，３８，３９は、超音波診断画像３１，３２，３３のそれぞれの生成のために使用したエコー信号を得るためのそれぞれのスキャンが行われた具体的なタイミングを示す。タイミングバー３７，３８，３９は、図１３に示すように線種を異ならせたり、あるいは色を異ならせるなどして、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれに関するかを一目で区別できるようにしておく。

この第２の表示モードでは、選択断面についての表示対象とするフレームの変更がユーザによって指示された場合に、その旨が制御処理部１２から画面データ制御部７に通知される。そうすると画面データ制御部７は、表示画面中の選択断面についての超音波診断画像を指示されたフレームに関するものに更新するとともに、他の断面についての超音波診断画像も上記の条件を満たすものに更新する。さらに画面データ制御部７は、更新後の超音波診断画像３１，３２，３３の生成のためにそれぞれ使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングをそれぞれ示すように必要に応じてタイミングバー３５，３７〜３９を移動させる。さらに必要があれば、拡大画像３６に示されるＥＣＧ波形も更新する。

（第３の表示モード）
図１４は第３の表示モードにおける表示画面の一例を示す図である。

図１４に示した表示画面には、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについての１フレームずつの超音波診断画像４１，４２，４３とＥＣＧ波形４４とを並べて配置している。超音波診断画像４１，４２，４３は、ユーザによって断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについて個別に表示対象とするフレームが指定されたならば、それらの各断面についての指定フレームのそれぞれの超音波診断画像とする。

また図１４に示した表示画面には、ＥＣＧ波形４４に重ねて、超音波診断画像４１，４２，４３のそれぞれの生成のために使用したエコー信号を得るためのそれぞれのスキャンが行われたタイミングを示すようにタイミングバー４５，４６，４７が配置される。タイミングバー４５，４６，４７は、図１４に示すように線種を異ならせたり、あるいは色を異ならせるなどして、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれに関するかを一目で区別できるようにしておく。

この第３の表示モードでは、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれかについての表示対象とするフレームの変更がユーザによって指示された場合に、その旨が制御処理部１２から画面データ制御部７に通知される。そうすると画面データ制御部７は、変更が指定された断面に関する超音波診断画像を指示されたフレームに関するものに更新する。さらに画面データ制御部７は、更新した超音波診断画像の生成のために使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングを示すように必要に応じてタイミングバー４５，４６，４７のいずれかを移動させる。

なお、この第３の表示モードにおいても、第１の表示モードにおける拡大画像２４と同様な画像を必要にユーザ指示に応じて、あるいは常時的に表示画面に配置しても良い。

（第４の表示モード）
図１５は第４の表示モードにおける表示画面の一例を示す図である。この第４の表示モードは、第２および第３のスキャンモードによるスキャンで得られたエコー信号に基づいて生成される超音波診断画像を表示するのに特に適する。

図１５に示した表示画面には、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれについての１フレームずつの超音波診断画像５１，５２，５３とＥＣＧ波形５４とを並べて配置している。超音波診断画像５１，５２，５３は、ユーザによって断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれか１つが選択されたならば、その選択断面についてＲ波のタイミングでスキャンされたフレームの超音波診断画像と、選択断面とは異なる２つの断面についてできるだけ近い心拍のＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされたフレームの超音波診断画像とする。具体的には断面Ｐ２が選択断面であるとするならば、断面Ｐ２についてＲ波のタイミングでスキャンされたフレームの超音波診断画像が超音波診断画像５２として表示画面に含められる。そして断面Ｐ１，Ｐ３について例えば１つ前の心拍および１つ後の心拍のＲ波のタイミングでそれぞれスキャンされたフレームの超音波診断画像が超音波診断画像５１，５３としてそれぞれ表示画面に含められる。

また図１５に示した表示画面には、ＥＣＧ波形５４に重ねて、超音波診断画像５１，５２，５３の生成のために使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングを示すようにタイミングバー５５，５６，５７を配置している。タイミングバー５５，５６，５７は、図１５に示すように線種を異ならせたり、あるいは色を異ならせるなどして、断面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のいずれに関するかを一目で区別できるようにしておく。

この第４の表示モードでは、選択断面についての表示対象とするフレームの変更がユーザによって指示された場合に、その旨が制御処理部１２から画面データ制御部７に通知される。そうすると画面データ制御部７は、表示画面中の選択断面についての超音波診断画像を指示されたフレームに関するものに更新するとともに、他の断面についての超音波診断画像も上記の選択断面の更新後のフレームと同じ心拍時相にスキャンされたフレームのものに更新する。さらに画面データ制御部７は、更新後の超音波診断画像５１，５２，５３の生成のためにそれぞれ使用したエコー信号を得るためのスキャンが行われたタイミングをそれぞれ示すように必要に応じてタイミングバー５５，５６，５７を移動させる。

なお、この第４の表示モードにおいても、第１の表示モードにおける拡大画像２４と同様な画像を必要にユーザ指示に応じて、あるいは常時的に表示画面に配置しても良い。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

(1) スキャン対象とする断面は、２面または４面以上であっても良く、第２または第３のスキャンモードにおいては、それらの断面のそれぞれを優先させるシーケンスをそれぞれ用意しておき、それらのシーケンスを予め定められたルールに従って各心拍において選択的に使用すれば良い。

(2) 第２または第３のスキャンモードにおいて各心拍で適用するシーケンスを選択するルール、すなわち複数心拍のそれぞれの第１の期間に各断面を割り当てるルールは、任意で良い。特に第３のスキャンモードは、第２のスキャンモードに比べて心拍変動の影響を受けにくいので、シーケンスＡ，Ｂ，Ｃを予め定められた順序（例えば１回ずつ）で単純に適用しても各断面毎のＲ波のタイミングでスキャンされる比率は大きくは偏らない。

(3) スキャンの対象部位は、周期的に動作する部位であれば良い。なお、スキャンの対象部位の動作が心拍に同期しない場合には、スキャンの対象部位の動作周期に同期した生体信号をＥＣＧ信号に代えて使用する。

(4) 第２のスキャンモードにおいて、第１の期間にスキャンするフレーム数は、１フレームまたは２フレームであっても良いし、あるいは４フレーム以上であっても良い。

(5) 第１または第２のスキャンモードを備えていれば、他のスキャンモードを省略することも可能である。

(6) 第１乃至第４の表示モードは、それぞれ省略されても良い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１…超音波探触子、１ａ…圧電振動子群、２…超音波送受信部、３…画像データ生成部、４…画像データ収集メモリ、５…生体信号センサ、６…生体信号収集メモリ、７…画面データ制御部、８…画像メモリ、９…モニタ、１０…操作パネル、１１…プリンタ、１２…制御処理部。

Claims (6)

1. ２次元配列された複数の超音波振動子を有する２次元アレイプローブと、
   前記２次元アレイプローブを使用して被検体内の診断部位をそれぞれ通る複数の断面を選択的に超音波によってスキャンするスキャン手段と、
   スキャン手段によるスキャンの結果に基づいてそのスキャンの対象となった断面に関する超音波診断画像を生成する生成手段と、
   前記診断部位の動作周期を第１の期間および第２の期間に区分し、互いに異なる複数の第１の期間のそれぞれを前記複数に断面にそれぞれ割り当て、前記第１の期間にはそれに割り当てられた断面のみをスキャンし、前記第２の期間には前記複数の断面を一定回数ずつ順次にスキャンするように前記スキャン手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする超音波画像診断装置。
2. 前記制御手段は、前記動作周期のうちの所定の時相を含んだ一部期間とそれ以外の期間とをそれぞれ前記第１および第２の期間とし、前記第１の期間にはそれに割り当てられた断面のスキャンを複数回繰り返すように前記スキャン手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
3. 前記制御手段は、前記動作周期内の所定の時相から一定時間が経過した時点から始まる一部期間とそれ以外の期間とをそれぞれ前記第１および第２の期間とし、前記第１の期間にはそれに割り当てられた断面のスキャンを少なくとも１回行うように前記スキャン手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
4. 前記生成手段により生成された超音波診断画像の１つと、当該超音波診断画像を生成するために利用されたスキャン結果が得られた前記スキャンのスキャンタイミングを複数の前記動作周期についての前記診断部位の動作を表した波形上で表すタイミング画像と、前記タイミング画像のうちの前記スキャンタイミング付近の一部を拡大して表す拡大画像とをそれぞれ表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
5. 前記複数の断面のうちの１つの断面について前記生成手段により生成された超音波診断画像の１つを基準超音波診断画像を生成するために利用されたスキャン結果が得られた前記スキャンのタイミングを基準タイミングとし、前記複数の断面のうちの他の一部または全ての断面について前記生成手段により生成された超音波診断画像のうちで前記基準タイミングに最も近いタイミングに行われたスキャンの結果に基づいて生成された超音波診断画像と前記基準超音波画像とをそれぞれ表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
6. 前記複数の断面のうちの２つ以上について前記第１の期間になされたスキャンの結果に基づいて前記生成手段により生成された超音波診断画像をそれぞれ表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。

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