JP5317391B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

この発明は３次元の領域を走査することができる超音波診断装置に関する。

近年、超音波振動子を２次元的に配列することにより、３次元的に超音波を送信して反射波を受信する、いわゆる２次元超音波プローブの開発が進められている。

２次元超音波プローブを用いた超音波診断装置では図８に示すように、超音波プローブ２が３次元的に超音波を送信して反射波を受信するため、超音波振動子が１次元的に配列している１次元超音波プローブを用いた超音波診断装置と比べて、短時間（リアルタイム）で観察対象全体の走査が可能となる。特に、拍動がある循環器分野では、その有用性が顕著となっている。

３次元的に超音波を送受信することによって収集されたボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング処理（以下、ＶＲ処理と称する場合がある）やＭＰＲ処理（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）などの画像処理を施すことにより、３次元画像データや任意断面におけるＭＰＲ画像データなどの画像データが生成される。

しかしながら、上記２次元超音波プローブによる走査においては、１次元超音波プローブによる走査と比べて、単位時間当たりのデータ発生量が飛躍的に増加する。例えば、６０°×６０°という広範囲の走査を行うには、超音波ビーム（受信ビーム）の並列同時受信数が１６程度のビームフォーマを備えることが不可欠であり、併せて、１６程度の並列同時受信数によって発生するデータの処理が可能なハードウェアが必要になる。このようなハードウェアの大規模化は超音波診断装置のコストを大幅に上昇させるため、装置の普及の大きな障害となる。

従って、費用対効果を向上させるため、従来の３次元超音波診断装置では、超音波ビーム（受信ビーム）の並列同時受信数が４程度のハードウェアが採用されている。このような超音波診断装置を用いてリアルタイム性を損なわずに診断に耐えうるレベルの画質の画像を得るためには、図９に示すように走査範囲を狭くする必要がある。

このようなハードウェアの規模による送受信の制約を克服する手法として、心電信号（ＥＣＧ信号）をトリガ信号として超音波の送受信を行う走査手法が提案されている（例えば特許文献１）。以下、ＥＣＧ信号を利用した走査方法について図１０及び図１１を参照しつつ説明する。図１０は、分割された３次元の走査範囲を説明するための模式図である。図１１は、ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得されたデータと、そのデータの合成を説明するための模式図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、全体の走査範囲Ｓを複数の領域に分割する。図１０（ａ）に示す例においては、全体の走査範囲Ｓを４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに等分割する。ここで、分割された個々の領域Ａ〜Ｄを、以下、サブボリュームと称することにする。図１０（ａ）に示す例においては、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範囲Ｓを分割している。超音波ビーム（受信ビーム）の並列同時受信数が少ない超音波診断装置では、図１０（ｂ）に示すように、サブボリューム単位で超音波ビームの送受信が順次、行われる。

次に、ＥＣＧ信号を利用したサブボリュームの走査方法について図１１を参照しつつ説明する。心電計により被検体の心電波形を収集し、例えば、心電波形のＲ波が検出され時にＥＣＧ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ＥＣＧトリガ信号を受けると、被検体に対して超音波を送信し、被検体からの反射波を受信することで走査データを取得する。

ＥＣＧトリガ信号を利用して超音波による走査を行なう場合、超音波診断装置が図１１に示す第１のＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受けると、その信号に従って超音波の送受信を開始する。そして、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応した心拍中では、サブボリュームＡの走査を行う。例えば、１心拍中に同じサブボリュームの走査を４回行い、時相が異なる走査データを取得する。

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。走査が４回行われる場合、第１のＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受けた時相をｔ_０とし、その時相ｔ_０で走査が開始されて取得された走査データを走査データＡ_０とする。その走査データＡ_０を取得した後、時相ｔ_１で走査が開始されて取得された走査データを走査データＡ_１とする。その走査データＡ_１の走査の後、時相ｔ_２で走査が開始されて取得された走査データを走査データＡ_２とする。その走査データＡ_２の走査の後、時相ｔ_３で走査が開始されて取得された走査データを走査データＡ_３とする。つまり、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（＝Δｔ）で走査データＡ_０が取得され、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（Δｔ）で走査データＡ_１が取得され、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間で走査データＡ_２が取得され、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（Δｔ）で走査データＡ_３が取得される。以上のように、第１のＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応した１心拍中では、走査データＡ_０、Ａ_１、Ａ_２及びＡ_３が取得される。

次に、第２のＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応した心拍中では、サブボリュームＢの走査が行われ、各時相において走査データＢ_０、Ｂ_１、Ｂ_２及びＢ_３が取得される。同様に、第３のＥＣＧトリガ信号Ｉ_３ではサブボリュームＣの走査が行われ、第４のＥＣＧトリガ信号Ｉ_４ではサブボリュームＤの走査が行われる。

このように異なる心拍で収集された走査データは、同じ時相で取得された走査データ同士が組み合わされて、全体の走査範囲に対応する１つのボリュームデータに合成される。つまり、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された走査データＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０を結合して、時相ｔ_０〜時相ｔ_１における観察対象全体のデータを得る。同様に、時相ｔ_１〜時相ｔ_２、時相ｔ_２〜時相ｔ_３、時相ｔ_３〜時相ｔ_４においても、サブボリュームの走査データを合成することにより、各時相における観察対象全体のデータを得る。

米国特許第６，５４４，１７５号明細書

しかしながら、従来技術に係る手法によると、観察対象全体のデータが揃うまで、全体の３次元画像データを生成して表示することができない問題があった。例えば、全体の走査範囲Ｓを４つのサブボリュームに分割した場合、第１心拍でサブボリュームＡの走査データが取得され、第２心拍でサブボリュームＢの走査データが取得され、第３心拍でサブボリュームＣの走査データが取得され、第４心拍でサブボリュームＤの走査データが取得される。このように第４心拍になって初めて全体の走査範囲Ｓのボリュームデータが得られるため、全体の走査範囲Ｓの３次元画像を観察するためには第４心拍が経過するまで待つ必要があった。そのため、観察対象の全体像が観察できるようになるまでには、走査開始から数秒の遅れが発生する問題があった。

この発明は上記の問題を解決するものであり、超音波による走査開始後の早い時点から走査範囲の全体の画像を得ることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。さらに、画像データ内において時相差の少ない画像を得ることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、所定の３次元の走査範囲を走査することにより前記所定の３次元の走査範囲の走査データを取得する超音波プローブと、前記３次元の走査範囲を複数の領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに、異なる前記領域から走査を開始させ前記複数の領域を順次走査させることにより、前記超音波プローブに前記３次元の走査範囲に亘る走査データを取得させる制御手段と、第１の画像処理と第２の画像処理とを切り替える手段を有し、前記第１の画像処理として、異なる前記トリガ信号毎に、前記トリガ信号のそれぞれを受けて走査を前記開始したときの領域のデータから連続して取得された前記複数の領域の走査データを用い、かつ同一のトリガ信号の周期内でいずれかの領域の最新の走査データが取得された場合に当該領域の最新の走査データにより更新された走査データを用いて、前記３次元の走査範囲の画像データを生成し、前記第２の画像処理として、前記トリガ信号毎に前記トリガ信号のそれぞれを受けて走査を前記開始したときの領域のデータから連続して取得された前記複数の領域の走査データの中から、複数の前記トリガ信号のそれぞれから同じ経過時間に取得された各領域の走査データを用いて前記３次元の走査範囲の画像データを生成し、かつ異なる前記経過時間に対応した走査データを用いて前記３次元の走査範囲の画像データを生成する画像処理手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置である。

請求項１に記載の発明によると、第１の画像処理として、前記トリガ信号の周期内で連続して取得された前記複数の領域の走査データを用いて、走査データが得られ次第、順次、画像データを更新して生成することができるため、超音波による操作開始後の早い時点から捜査範囲の全体の画像を得ることができる。

また、請求項１に記載の発明によると、第２の画像処理として、各トリガ信号から同じ時間経過した時点（同じ時相）で取得された走査データに基づいて画像データを生成することで、時相差の少ない画像が得られる。そのことにより、詳細な画像を得ることが可能となる。

この実施形態に係る超音波診断装置の概略構成について図１を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

超音波プローブ２は、超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブからなり、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。

送受信部３は送信部と受信部とからなり、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。

送受信部３の送信部は、制御部８から出力された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次元の所定範囲を走査させる。そのスキャン制御信号には、超音波によって走査する走査範囲を示す情報、及び走査の開始位置を示す情報が含まれ、送信部はその情報に従って超音波プローブ２を駆動する。送信部は、制御部８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走査の開始位置を示す情報に従って、超音波プローブ２にその開始位置から走査を開始させ、スキャン制御信号に含まれる走査範囲を示す情報に従って、その走査範囲内を走査させる。

送信部の具体的な構成について説明すると、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内の受信部は、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、この送受信部３によって加算処理された信号を「ＲＦ信号」と称する。このＲＦ信号は送受信部３からＢモード処理部４に出力される。

Ｂモード処理部４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、ＲＦ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。このＢモード処理部４で生成されるデータを超音波ラスタデータと称する。なお、この超音波ラスタデータがこの発明の「走査データ」に相当する。

記憶部５には、Ｂモード処理部４により生成された超音波ラスタデータが記憶、保持される。

制御部８はスキャン制御信号を送受信部３に出力して、超音波プローブ２による超音波の送受信を制御する。上述したように、スキャン制御信号には、超音波によって走査する３次元の走査範囲を示す情報と、走査の開始位置を示す情報が含まれている。走査範囲を示す情報と走査の開始位置を示す情報を予め条件記憶部９に記憶しておき、制御部８は条件記憶部９に記憶されている走査範囲を示す情報と走査の開始位置を示す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。この実施形態では、制御部８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。なお、この制御部８がこの発明の「制御手段」に相当する。

ここで、超音波によって走査する３次元の走査範囲、走査の開始位置、及び走査の開始タイミングについて図２及び図１０を参照して説明する。図２は、ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。

例えば、図１０（ａ）に示すように、全体の走査範囲Ｓを４つのサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに等分割する。この実施形態では、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが、その順番で１列に並ぶように全体の走査範囲Ｓを等分割する。そして、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの順番で走査する。なお、説明を簡便にするために、各サブボリュームの走査条件は同じであるものとする。サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの位置が走査の開始位置に相当し、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの位置を示す情報（走査の開始位置を示す情報）と、走査範囲Ｓを示す情報が予め条件記憶部９に記憶されている。

次に、超音波による走査の開始位置と走査の開始タイミングについて説明する。心電計を用いて被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を収集している場合において、制御部８が外部からＥＣＧトリガ信号を受信すると、送受信部３にスキャン制御信号を出力する。例えば、Ｒ波が検出された際にＥＣＧトリガ信号を発生する信号発生器を設け、そのＥＣＧトリガ信号を制御部８に出力する。上述したように、スキャン制御信号には、走査の開始位置を示す情報が含まれており、送受信部３は超音波プローブ２にその開始位置から走査を開始させる。なお、この実施形態ではＲ波が検出された際にＥＣＧトリガ信号を発生しているが、Ｒ波以外のタイミングでトリガ信号を発生するようにしても、同じ作用及び効果を奏することができる。

そして、制御部８は、新たなＥＣＧトリガ信号を受信するたびに走査の開始位置を変え、異なる開始位置を示す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。この実施形態では、走査の開始位置をサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの順番で変える。つまり、制御部８が最初のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＡの位置を示す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。これにより、サブボリュームＡから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＢの位置を示す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。これにより、サブボリュームＢから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。さらに、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＣの位置を示す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。これにより、サブボリュームＣから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。さらに、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＤの位置を示す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。これにより、サブボリュームＤから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。

例えば、図２に示すように、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１が制御部８に出力されて、制御部８がＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受信すると、制御部８は送受信部３に対してスキャン制御信号を出力する。具体的には、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）ではサブボリュームＡから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＡの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＡの位置を示す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は制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＡから走査を開始させる。そして、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの順番で走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して全範囲のボリュームデータを取得する。

ここで、１つのサブボリュームを走査するために必要な走査時間をΔｔとする。制御部８がＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受信して送受信部３にスキャン制御信号を出力し、そのスキャン制御信号に基づいて走査が開始された時相をｔ_０とする。時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（時間Δｔ）でサブボリュームＡを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＡ_０とし、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（時間Δｔ）でサブボリュームＢを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＢ_０とし、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間（時間Δｔ）でサブボリュームＣを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＣ_０とし、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（時間Δｔ）でサブボリュームＤを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＤ_０とする。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信するまで、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの走査を続ける。図２に示す例においては、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）で、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０、Ｄ_０、Ａ_１、Ｂ_１、Ｃ_１、Ｄ_１、及びＡ_２が取得されている。これら超音波ラスタデータは、その超音波ラスタデータが取得された時相に対応付けられて記憶部５に記憶されることになる。

そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、サブボリュームＡの隣にあるサブボリュームＢから走査を開始する。具体的には、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）ではサブボリュームＢから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＢの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＢの位置を示す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は制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＢから走査を開始させる。そして、サブボリュームＢ、Ｃ、Ｄ及びＡの順番で走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して全範囲のボリュームデータを取得する。

図２に示すように、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）では、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（時間Δｔ）でサブボリュームＢを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＢ_２とし、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（時間Δｔ）でサブボリュームＣを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＣ_２とし、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間（時間Δｔ）でサブボリュームＤを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＤ_２とし、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（時間Δｔ）でサブボリュームＡを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＡ_３とする。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信するまで、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの走査を続ける。図２に示す例においては、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）で、超音波ラスタデータＢ_２、Ｃ_２、Ｄ_２、Ａ_３、Ｂ_３、Ｃ_３、Ｄ_３、Ａ_４、及びＢ_４が取得されている。これら超音波ラスタデータは、その超音波ラスタデータが取得された時相に対応付けられて記憶部５に記憶されることになる。

さらに、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、サブボリュームＢの隣にあるサブボリュームＣから走査を開始する。具体的には、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）ではサブボリュームＣから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＣの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＣの位置を示す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は制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＣから走査を開始させる。そして、サブボリュームＣ、Ｄ、Ａ及びＢの順番で走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して全範囲のボリュームデータを取得する。

図２に示すように、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）では、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（時間Δｔ）でサブボリュームＣを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＣ_４とし、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（時間Δｔ）でサブボリュームＤを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＤ_４とし、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間（時間Δｔ）でサブボリュームＡを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＡ_５とし、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（時間Δｔ）でサブボリュームＢを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＢ_５とする。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信するまで、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの走査を続ける。図２に示す例においては、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）で、超音波ラスタデータＣ_４、Ｄ_４、Ａ_５、Ｂ_５、Ｃ_５、Ｄ_５、Ａ_６、Ｂ_６、及びＣ_６が取得されている。これら超音波ラスタデータは、その超音波ラスタデータが取得された時相に対応付けられて記憶部５に記憶されることになる。

そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、サブボリュームＣの隣になるサブボリュームＤから走査を開始する。具体的には、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）ではサブボリュームＤから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＤの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＤの位置を示す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は制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＤから走査を開始させる。そして、サブボリュームＤ、Ａ、Ｂ及びＣの順番で走査することで、走査範囲Ｓの全範囲を走査して全範囲のボリュームデータを取得する。

図２に示すように、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）では、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間（時間Δｔ）でサブボリュームＤを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＤ_６とし、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間（時間Δｔ）でサブボリュームＡを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＡ_７とし、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間（時間Δｔ）でサブボリュームＢを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＢ_７とし、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間（時間Δｔ）でサブボリュームＣを走査することで取得されたデータを超音波ラスタデータＣ_７とする。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信するまで、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを走査し続ける。図２に示す例においては、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）で、超音波ラスタデータＤ_６、Ａ_７、Ｂ_７、Ｃ_７、Ｄ_７、Ａ_８、Ｂ_８、Ｃ_８、及びＤ_８が取得されている。これら超音波ラスタデータは、その超音波ラスタデータが取得された時相に対応付けられて記憶部５に記憶されることになる。

以後、制御部８がＥＣＧトリガ信号を受信するたびに、走査の開始位置を順次、変えて走査範囲Ｓを走査していく。走査の開始位置と開始タイミングについてまとめると、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１ではサブボリュームＡから走査を開始し、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２ではサブボリュームＢから走査を開始し、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３ではサブボリュームＣから走査を開始し、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４ではサブボリュームＤから走査を開始する。そして、次のＥＣＧトリガ信号では再びサブボリュームＡから走査を開始して、以後、制御部８がＥＣＧトリガ信号を受信するたびに走査の開始位置を変えて走査範囲Ｓを走査していく。

なお、心電波形（ＥＣＧ信号）を制御部８に入力して制御部８でＲ波を検出するようにし、制御部８がＲ波を検出した場合に、スキャン制御信号を送受信部３に出力するようにしても良い。

画像処理部７は、データ取得部７１、データ合成部７２、及びレンダリング部７３を備えて構成され、記憶部５から超音波ラスタデータを読み込み、ボリュームレンダリングやＭＰＲ処理などの画像処理を施すことにより３次元画像データやＭＰＲ画像データなどの画像データを生成する。その画像データは表示部１０に出力され、表示部１０のモニタ画面上に３次元画像やＭＰＲ画像などの画像が表示される。なお、この画像処理部７がこの発明の「画像処理手段」に相当する。

データ取得部７１は、記憶部５に記憶されている各サブボリュームに対する走査で得られた超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２はデータ取得部７１により読み込まれた超音波ラスタデータを合成し、合成したデータをレンダリング部７３に出力する。このデータ合成部７２によって合成されたデータが、走査範囲Ｓの全範囲に亘って収集されたボリュームデータに相当することになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２にて合成されたデータに対してボリュームレンダリングを施すことにより３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。なお、ボリュームレンダリング以外の画像処理、例えばＭＰＲ処理やサーフェイスレンダリングなどの画像処理を施しても良い。ＭＰＲ処理を施した場合は、任意位置における断層像データ（ＭＰＲ画像データ）が生成され、表示部１０にはそのＭＰＲ画像が表示されることになる。

この実施形態に係る画像処理部７は、２種類の画像処理を施すことが可能となっている。ここで、その２種類の画像処理の内容について説明する。まず、第１の画像処理方法について図２を参照して説明し、次に、第２の画像処理方法について図３を参照して説明する。第１の画像処理方法は、超音波による走査開始の直後から画像を表示可能とするための処理方法であり、第２の画像処理方法は、詳細な画像を表示可能とするための処理である。なお、第１の画像処理方法がこの発明の「第１の画像処理」に相当し、第２の画像処理方法がこの発明の「第２の画像処理」に相当する。

［第１の画像処理方法］
まず、第１の画像処理方法について図２を参照して説明する。第１の画像処理方法では、データ取得部７１は、超音波の走査によって取得された順番に記憶部５から超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。図２に示す例を用いて説明する。まず、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）で取得された超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０、及びＤ_０を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。つまり、データ取得部７１は、時間的に連続して取得された超音波ラスタデータを記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０、及びＤ_０を合成したデータは、走査範囲Ｓの全範囲に亘って収集された１つのボリュームデータＶ_０に相当することになる。このボリュームデータＶ_０は、時間的に連続して取得された超音波ラスタデータで構成されていることになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（ボリュームデータＶ_０）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

以上のように、超音波による走査を開始した直後に取得された超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０に基づいて画像データを生成して表示することで、走査開始直後から走査範囲Ｓの全範囲を表す画像を表示して観察することが可能となる。つまり、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、従来技術のように、走査範囲Ｓの全範囲を表す画像を得るために数心拍待つ必要がなく、走査開始後、直ちに画像を観察することが可能となる。

そして、図２に示すように、サブボリュームＤの次にサブボリュームＡが走査されることで、超音波ラスタデータＤ_０の次に超音波ラスタデータＡ_１が取得されて記憶部５に記憶されると、データ取得部７１は記憶部５から超音波ラスタデータＡ_１を読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_０に代えて超音波ラスタデータＡ_１を用いて、超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_０、Ｃ_０、及びＤ_０を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_０、Ｃ_０、及びＤ_０を合成したデータは、走査範囲Ｓの全範囲に亘って取得された１つのボリュームデータＶ_１に相当することになる。このボリュームデータＶ_１は、時間的に連続して取得された超音波ラスタデータで構成されていることになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（ボリュームデータＶ_１）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には、ボリュームデータＶ_０の３次元画像に代えて、ボリュームデータＶ_１の３次元画像が表示されることになる。

そして、図２に示すように、サブボリュームＡの次にサブボリュームＢが走査されることで、超音波ラスタデータＡ_１の次に超音波ラスタデータＢ_１が取得されて記憶部５に記憶されると、データ取得部７１は記憶部５から超音波ラスタデータＢ_１を読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＢ_０に代えて超音波ラスタデータＢ_１を用いて、超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_１、Ｃ_０及びＤ_０を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_１、Ｃ_０及びＤ_０を合成したデータは、走査範囲Ｓの全範囲に亘って取得された１つのボリュームデータＶ_２に相当することになる。このボリュームデータＶ_２は、時間的に連続して取得された超音波ラスタデータで構成されていることになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（ボリュームデータＶ_２）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には、ボリュームデータＶ_１の３次元画像に代えて、ボリュームデータＶ_２の３次元画像が表示されることになる。

さらに、図２に示すように、サブボリュームＢの次にサブボリュームＣが走査されることで、超音波ラスタデータＢ_１の次に超音波ラスタデータＣ_１が取得されて記憶部５に記憶されると、データ取得部７１は記憶部５から超音波ラスタデータＣ_１を読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＣ_０に代えて超音波ラスタデータＣ_１を用いて、超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_１、Ｃ_１及びＤ_０を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_１、Ｃ_１及びＤ_０を合成したデータは、走査範囲Ｓの全範囲に亘って取得された１つのボリュームデータＶ_３に相当することになる。このボリュームデータＶ_３は、時間的に連続して取得された超音波ラスタデータで構成されていることになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（ボリュームデータＶ_３）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には、ボリュームデータＶ_２の３次元画像に代えて、ボリュームデータＶ_３の３次元画像が表示されることになる。

以上のように、最初のＥＣＧトリガ信号から４つ分のサブボリュームの走査が完了すると、走査範囲Ｓの全範囲を表すボリュームデータが得られ、３次元画像データの生成及び表示が可能となる。その後、新たなサブボリュームの走査が完了するごとに、同じサブボリュームの超音波ラスタデータを更新して新たな３次元画像データを生成して表示する。このように、超音波の走査によって取得された順番に超音波ラスタデータを読み出して３次元画像データを生成することによって、走査開始後、直ちに、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像を取得して表示することが可能となる。

一方、従来技術に係る超音波診断装置においては、走査範囲Ｓの全範囲を表す画像を得るためには、例えば第４心拍（ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍）が経過するまで待つ必要があったため、走査開始後、直ちに画像を観察することができなかった。つまり、第４心拍になって初めて、走査範囲Ｓの全範囲のデータが揃うため、全範囲の画像を得るためには、第４心拍まで待つ必要があった。

これに対して、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、走査開始直後の時相ｔ_０〜時相ｔ_４までの間で走査範囲Ｓの全範囲が走査できて全範囲のデータが揃うため、走査開始後の早い段階から３次元画像を得て表示することが可能となる。

ただし、第１の画像処理方法によって得られた画像データには、４つ分のサブボリュームを走査するに要する時間分の時相差が存在する。そのため、３次元画像にはその時相差に起因する歪みが生じるおそれがある。しかしながら、操作者は走査開始後の早い時点から関心領域の全体像の観察が可能であるため、被検査者の体動や呼吸動の有無を素早く認知することが可能となる。この第１の画像処理方法は、例えば、薬物注入によるストレス・エコー検査などの検査において有用な方法である。

［第２の画像処理方法］
次に、第２の画像処理方法について図３を参照して説明する。図３は、ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。

第２の画像処理方法では、データ取得部７１は、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータであって、異なる心拍中で同じ時相に取得された超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。つまり、データ取得部７１は、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータであって、各ＥＣＧトリガ信号を受信してから同じ時間が経過した時点で取得された超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。超音波ラスタデータに、その超音波ラスタデータが取得された時相を対応付けて記憶部５に記憶しておくことで、データ取得部７１は、同じ時相で取得された超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。

まず、データ取得部７１は、異なる心拍中であって同じ時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータを記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。図３に示す例では、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）であって、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータＡ_０を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）であって、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータＢ_２を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）であって、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータＣ_４を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）であって、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータＤ_６を読み込む。そして、データ取得部７１は、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_２、Ｃ_４及びＤ_６をデータ合成部７２に出力する。

新たなＥＣＧトリガ信号を受信するごとに走査の開始位置を変えて異なるサブボリュームから走査を開始しているため、異なる心拍であって同じ時相で取得された超音波ラスタデータは、それぞれ、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータとなっている。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_２、Ｃ_４及びＤ_６を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_２、Ｃ_４及びＤ_６を合成したデータは、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間において走査範囲Ｓの全範囲に亘って取得された１つのボリュームデータに相当することになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（時相ｔ_０〜時相ｔ_１のボリュームデータ）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。これにより、表示部１０には、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に収集された３次元画像であって、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

時相ｔ_０〜時相ｔ_１以外の時相に取得された超音波ラスタデータについても、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータと同様にデータ取得部７１によって読み込まれてデータ合成部７２に出力される。

例えば、データ取得部７１は、異なる心拍中であって同じ時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得された超音波ラスタデータを記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。図３に示す例では、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）であって、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得された超音波ラスタデータＢ_０を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）であって、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得された超音波ラスタデータＣ_２を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）であって、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得された超音波ラスタデータＤ_４を読み込む。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）であって、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に取得された超音波ラスタデータＡ_７を読み込む。そして、データ取得部７１は、超音波ラスタデータＢ_０、Ｃ_２、Ｄ_４及びＡ_７をデータ合成部７２に出力する。このように、異なる心拍であって同じ時相に取得された超音波ラスタデータは、それぞれ、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータとなっている。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_７、Ｂ_０、Ｃ_２及びＤ_４を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_７、Ｂ_０、Ｃ_２及びＤ_４を合成したデータは、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間において走査範囲Ｓの全範囲に亘って収集された１つのボリュームデータに相当することになる。

レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（時相ｔ_１〜時相ｔ_２のボリュームデータ）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に表示する。これにより、表示部１０には、時相ｔ_１〜時相ｔ_２の間に収集された３次元画像であって、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間に取得された超音波ラスタデータや、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間に取得された超音波ラスタデータについても、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータが合成されて３次元画像データが生成される。

時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間に取得された超音波ラスタデータについては、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）で取得された超音波ラスタデータＣ_０、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）で取得された超音波ラスタデータＤ_２、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍中（第３心拍）で取得された超音波ラスタデータＡ_５、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍中（第４心拍）で取得された超音波ラスタデータＢ_７によって、１つのボリュームデータを構成し、そのボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行うことにより、時相ｔ_２〜時相ｔ_３の間の３次元画像データが生成され、その３次元画像が表示部１０に表示されることになる。

時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間に取得された超音波ラスタデータについては、超音波ラスタデータＤ_０、Ａ_３、Ｂ_５及びＣ_７によって１つのボリュームデータが構成され、そのボリュームデータに対してボリュームレンダリングを行うことにより、時相ｔ_３〜時相ｔ_４の間の３次元画像データが生成され、その３次元画像が表示部１０に表示されることになる。

以上のように、同じ時相の間で取得された超音波ラスタデータに基づいて３次元画像データを生成しているため、データ内の時相差が少なく、アーチファクトが少ない詳細な３次元画像データが得られる。つまり、各サブボリュームの超音波ラスタデータは時間Δｔの間で収集されているため、同じ時相で収集された超音波ラスタデータを合成することで、データ内に発生する時間差が時間Δｔのみとなるため、アーチファクトが少ない詳細な３次元画像が得られる。

なお、画像処理部７は、超音波診断装置１に内蔵されたＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ又はＣＰＵで構成され、図示しない記憶部に記憶されている画像処理プログラムを読み込んで実行することで、データ取得部７１、データ合成部７２、及びレンダリング部７３の機能を実行する。また、画像処理部７を、超音波診断装置１の外部に設置されたワークステーションなどの画像処理装置で構成しても良い。

また、ＤＳＣ６（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表されるデータに変換する（スキャンコンバージョン処理）。

表示部１０はＣＲＴや液晶ディスプレイなどのモニタからなり、そのモニタ画面上に断層像、３次元画像又は血流情報などの画像が表示される。

なお、図１にはＢモード処理部４のみを図示しているが、Ｂモード処理部４の他、既知のドプラ処理部やＣＦＭ（カラーフローマッピング）処理部を設けても良い。ＣＦＭ処理部などを設けた場合、ＲＦ信号は目的に応じてＢモード処理部４やＣＦＭ処理部などに出力されることになる。

上記実施形態では、走査範囲Ｓの全範囲を４つの領域に分割して走査した場合について説明したが、一般的に走査範囲Ｓの全範囲をＮ個の領域に分割した場合について説明する。走査範囲Ｓの全範囲をＮ個のサブボリュームに分割するものとし、１つのサブボリュームの走査時間をΔｔとし、１心拍の時間をＴとする。なお、説明を簡便にするために、各サブボリュームの走査条件は同じであるものとする。

そして、全走査範囲ＳをＮ個のサブボリュームに分割して走査を行い、得られた超音波ラスタデータに基づいて全走査範囲Ｓの３次元画像データを生成するためには、時間Ｔ内で、（Ｍ×Ｎ＋１）個、又は（Ｍ×Ｎ−１）個分のサブボリュームの走査が可能であることが必要十分条件となる。ここで、Ｍは自然数である。図２及び図３に示す例では、Ｍ＝２、Ｎ＝４となっており、１心拍中に（２×４＋１）個分のサブボリュームの走査が行われている。

１心拍の時間Ｔを予め計測しておくことで、（Ｍ×Ｎ＋１）又は（Ｍ×Ｎ−１）の条件を満たすＭ及びＮの組み合わせを求めることができる。

１心拍中に（Ｍ×Ｎ＋１）個分のサブボリュームの走査を行う場合、
（Ｍ×Ｎ＋１）≦（Ｔ／Δｔ）となるため、
（Ｍ×Ｎ）は、｛ＩＮＴ（Ｔ／Δｔ）−１｝以下の最大の整数になるように決めれば良い。なお、ＩＮＴ（Ｘ）は、Ｘ以下の最大の整数を与える関数である。

また、１心拍中に（Ｍ×Ｎ−１）個分のサブボリュームの走査を行う場合、
（Ｍ×Ｎ−１）≦（Ｔ／Δｔ）となるため、
（Ｍ×Ｎ）は、｛ＩＮＴ（Ｔ／Δｔ）＋１｝以下の最大の整数になるように決めれば良い。

以上のように求められる（Ｍ×Ｎ）の値に従って、全走査範囲Ｓを分割して走査を行うことで、時間Ｔ内で全走査範囲Ｓの３次元画像データを生成することができる。

（動作）
次に、この発明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４及び図５を参照して説明する。図４及び図５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）
心電計を用いて被検体の心電波形（ＥＣＧ信号）を収集している場合において、制御部８がＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置を示す情報を含むスキャン制御信号を送受信部３に出力する。例えば、図２に示すように、制御部８がＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受信すると、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）ではサブボリュームＡから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＡの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＡの位置を示す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。

（ステップＳ０２）
送受信部３は、制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＡから走査を開始させる。そして、サブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの順番で走査範囲Ｓを走査していく。この走査によって取得された超音波ラスタデータは記憶部５に記憶されていく。

（ステップＳ０３）
ステップＳ０３では、データ取得部７１が記憶部５に記憶されている超音波ラスタデータを順次、読み込んでデータ合成部７２に出力する。例えば、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）で取得された超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。

（ステップＳ０４）
ステップＳ０４では、データ合成部７２が、データ取得部７１によって取得された超音波ラスタデータを合成し、合成したデータをレンダリング部７３に出力する。例えば、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０を合成することで、走査範囲Ｓの全範囲を表すボリュームデータＶ_０とする。そして、その合成データ（ボリュームデータＶ_０）をレンダリング部７３に出力する。

（ステップＳ０５）
ステップＳ０５では、レンダリング部７３が、データ合成部７２によって合成されたデータ（ボリュームデータＶ_０）に対してボリュームレンダリングを施すことにより３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。

（ステップＳ０６）
レンダリング部７３から表示部１０に３次元画像データが出力されると、表示部１０のモニタ画面上に３次元画像が表示される。これにより、表示部１０には走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

（ステップＳ０７、ステップＳ０３）
そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信しない場合は（ステップＳ０７、Ｎｏ）、データ取得部７１は、次のサブボリュームの超音波ラスタデータを記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する（ステップＳ０３）。例えば、データ取得部７１は、超音波ラスタデータＡ_１を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。

データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_１、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０を合成することで、走査範囲Ｓの全範囲を表すボリュームデータＶ_１を生成し（ステップＳ０４）、レンダリング部７３はそのボリュームデータＶ_１に対してボリュームレンダリングを施すことにより３次元画像データを生成する（ステップＳ０５）。これにより、表示部１０には、ボリュームデータＶ_０に代わって、ボリュームデータＶ_１に対応した３次元画像が表示されることになる。

（ステップＳ０７、ステップＳ０８）
制御部８が次のＥＣＧトリガ信号Ｉ_２を受信した場合（ステップＳ０７、Ｙｅｓ）、制御部８は、次の走査の開始位置を示す情報を含むスキャン制御信号を送受信部３に出力する（ステップＳ０８）。例えば、図２に示すように、制御部８がＥＣＧトリガ信号Ｉ_２を受信すると、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）ではサブボリュームＢから走査を開始するために、制御部８は走査開始の位置を示す情報としてサブボリュームＢの位置を示す情報を条件記憶部９から取得し、そのサブボリュームＢの位置を示す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。

（ステップＳ０９）
送受信部３は、制御部８からスキャン制御信号を受信すると、そのスキャン制御信号に従って、超音波プローブ２にサブボリュームＢから走査を開始させる。そして、サブボリュームＢ、Ｃ、Ｄ及びＡの順番で走査範囲Ｓを走査していく。この走査によって取得された超音波ラスタデータは記憶部５に記憶されていく。

そして、以後、ステップＳ０３〜ステップＳ０９を繰り返すことで、順次、３次元画像データを生成して表示部１０に３次元画像を表示していく。

以上の処理を実施することにより、走査開始後、直ちに３次元画像データが生成されて表示部１０に３次元画像を表示することが可能となる。

次に、詳細な画像を表示可能とするための処理について図５を参照して説明する。

（ステップＳ１１）
ステップＳ１１では、データ取得部７１は、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータであって、異なる心拍中で同じ時相で取得された超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。例えば、図３に示すように、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍（第１心拍）の時相ｔ_０〜時相ｔ_１で取得された超音波ラスタデータＡ_０を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍（第２心拍）の時相ｔ_０〜時相ｔ_１で取得された超音波ラスタデータＢ２を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。また、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３に対応する心拍（第３心拍）の時相ｔ_０〜時相ｔ_１で取得された超音波ラスタデータＣ_４を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。さらに、データ取得部７１は、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_４に対応する心拍（第４心拍）の時相ｔ_０〜時相ｔ_１で取得された超音波ラスタデータＤ_６を記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。

（ステップＳ１２）
ステップＳ１２では、データ合成部７２は、データ取得部７１によって読み込まれた超音波ラスタデータを合成する。例えば、データ合成部７２は、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_２、Ｃ_４及びＤ_６を合成し、その合成データをレンダリング部７３に出力する。超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_２、Ｃ_４及びＤ_６を合成したデータは、時相ｔ_０〜時相ｔ_１において走査範囲Ｓの全範囲に亘って取得された１つのボリュームデータに相当することになる。

（ステップＳ１３）
ステップＳ１３では、レンダリング部７３は、データ合成部７２によって合成された合成データ（時相ｔ_０〜時相ｔ_１のボリュームデータ）に対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成し、その３次元画像データを表示部１０に出力する。

（ステップＳ１４）
ステップＳ１４では、レンダリング部７３によって生成された３次元画像データに基づく３次元画像が表示部１０に表示される。これにより、表示部１０には、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に収集された３次元画像であって、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

以上の処理を実施することにより、時相差が少ない３次元画像データを生成することが可能となり、アーチファクトの影響を抑えた３次元画像を表示部１０に表示することが可能となる。

［変形例］
次に、上記実施形態に係る超音波診断装置１の変形例について説明する。

（変形例１）
まず、変形例１について図６を参照して説明する。図６は、ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。上記実施形態では、第１の画像処理方法と第２の画像処理方法とを別々に説明したが、これらの画像処理方法を組み合わせても良い。つまり、ある心拍で取得された超音波ラスタデータに対しては第１の画像処理方法を実施し、別の心拍で取得された超音波ラスタデータに対しては第２の画像処理方法を実施し、第１の画像処理方法と第２の画像処理方法とを交互に実施しても良い。

例えば、図６に示すように、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１を受信してからＥＣＧトリガ信号Ｉ_３を受信するまでの間に取得された超音波ラスタデータに対しては、第１の画像処理方法を施す。そして、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_３を受信した以降に取得された超音波ラスタデータに対しては、第２の画像処理方法を施す。つまり、第１心拍と第２心拍で取得された超音波ラスタデータに対しては、第１の画像処理方法を施し、第３心拍以降で取得された超音波ラスタデータに対しては、第２の画像処理方法を施す。なお、第２の画像処理方法には、４心拍分の超音波ラスタデータが必要となるため、第３から第６心拍で取得された超音波ラスタデータに対して第２の画像処理方法を実施することになる。例えば、詳細な画像を得ようとする場合は、第２の画像処理方法を実施し、走査開始直後に画像を得ようとする場合は、第１の画像処理方法を実施する。

上記画像処理方法の切り換えは、所定数のＥＣＧトリガ信号を受信するたびに、自動的に画像処理方法を切り換えて画像処理を行っても良く、操作者が図示しない操作部を用いて画像処理方法を指定しても良い。自動的に画像処理方法を切り換える場合、制御部８が所定数のＥＣＧトリガ信号を受信すると、制御部８は画像処理部７に画像処理方法の切り替えを示す信号を出力する。画像処理部７はその切り換えを示す情報を制御部８から受けると、画像処理方法を切り換えて第１又は第２の画像処理方法を実施する。

（変形例２）
次に、変形例２について図７を参照して説明する。図７は、ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。

上記実施形態では、図２に示すように、走査の開始位置をサブボリュームＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの順番で変えて走査範囲Ｓの全範囲を走査したが、この変形例２ではその順番を変えた。例えば、走査の開始位置をサブボリュームＡ、Ｃ、Ｄ及びＢの順番で変えて走査範囲Ｓの全範囲を走査する。

つまり、この変形例２では、制御部８が最初のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＡの位置を示す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。これにより、サブボリュームＡから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＣの位置を示す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。これにより、サブボリュームＣから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。そして、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＤの位置を示す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。これにより、サブボリュームＤから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。さらに、制御部８が次のＥＣＧトリガ信号を受信すると、走査の開始位置としてサブボリュームＢの位置を示す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。これにより、サブボリュームＢから走査が開始され、走査範囲Ｓの全範囲が走査される。

上記の走査によって取得された超音波ラスタデータは記憶部５に記憶され、画像処理部７のデータ取得部７１によって取得されることになる。

上述した第１の画像処理方法については、実施形態に係る方法と同じ方法で超音波ラスタデータが記憶部５から読み出されて、データ合成部７２にて合成される。つまり、取得された順番に超音波ラスタデータが読み出されることになる。例えば、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_１に対応する心拍中（第１心拍）で取得された超音波ラスタデータにおいては、取得された順番に、超音波ラスタデータＡ_０、Ｂ_０、Ｃ_０及びＤ_０がデータ取得部７１によって読み出されてデータ合成部７２に出力される。

また、ＥＣＧトリガ信号Ｉ_２に対応する心拍中（第２心拍）で取得された超音波ラスタデータにおいても、取得された順番に、超音波ラスタデータＣ_２、Ｄ_２、Ａ_２及びＢ_２がデータ取得部７１によって読み出されてデータ合成部７２に出力される。

そして、上記実施形態と同様に、データ合成部７２が超音波ラスタデータを合成し、レンダリング部７３はその合成したデータに対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成する。これにより、表示部１０には、走査開始後、直ちに３次元画像が表示されることになる。

また、第２の画像処理方法については、データ取得部７１は、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータであって、異なる心拍中で同じ時相で取得された超音波ラスタデータを読み込んでデータ合成部７２に出力する。例えば、異なる心拍中であって同じ時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に取得された超音波ラスタデータを記憶部５から読み込んでデータ合成部７２に出力する。図４に示す例では、データ取得部７１は、超音波ラスタデータＡ_０、Ｃ_２、Ｄ_４及びＢ_６を取得してデータ合成部７２に出力する。データ合成部７２は、それらの超音波ラスタデータを合成し、レンダリング部７３はその合成データに対してボリュームレンダリングを施すことで３次元画像データを生成する。これにより、時相ｔ_０〜時相ｔ_１の間に収集された３次元画像であって、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が表示されることになる。

新たなＥＣＧトリガ信号を受信するごとに走査の開始位置を変えて、異なるサブボリュームから走査を開始しているため、異なる心拍であって同じ時相で取得された超音波ラスタデータは、それぞれ、異なるサブボリュームの超音波ラスタデータとなっている。

時相ｔ_１〜時相ｔ_２、時相ｔ_２〜時相ｔ_３、時相ｔ_３〜時相ｔ_４、・・・の間で取得された超音波ラスタデータについても、異なるサブボリュームで取得された超音波ラスタデータを合成してボリュームレンダリングを行うことにより、同じ時相で収集された３次元画像であって、走査範囲Ｓの全範囲を表す３次元画像が得られる。

以上のように、変形例２に係る走査方法及び画像処理方法によっても、走査開始後、直ちに３次元画像を表示することができ、さらに、同じ時相で取得された超音波ラスタデータに基づいて３次元画像データを生成することで、詳細な３次元画像を表示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の概略構成を示すブロック図である。 ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。 ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。 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。 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。 ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。 ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において取得された超音波ラスタデータと、その超音波ラスタデータの合成を説明するための模式図である。 超音波による３次元の走査範囲を説明するための模式図である。 超音波による３次元の走査範囲を説明するための模式図である。 分割された３次元の走査範囲を説明するための模式図である。 ＥＣＧトリガ信号に基づいて各時相において収集されたデータと、そのデータの合成を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
３ 送受信部
４ Ｂモード処理部
５ 記憶部
６ ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）
７ 画像処理部
８ 制御部
９ 条件記憶部
１０ 表示部
７１ データ取得部
７２ データ合成部
７３ レンダリング部

Claims (2)

1. 所定の３次元の走査範囲を走査することにより前記所定の３次元の走査範囲の走査データを取得する超音波プローブと、
   前記３次元の走査範囲を複数の領域に分け、心電波形に基づいたトリガ信号を受けるたびに、異なる前記領域から走査を開始させ前記複数の領域を順次走査させることにより、前記超音波プローブに前記３次元の走査範囲に亘る走査データを取得させる制御手段と、
   第１の画像処理と第２の画像処理とを切り替える手段を有し、前記第１の画像処理として、異なる前記トリガ信号毎に、前記トリガ信号のそれぞれを受けて走査を前記開始したときの領域のデータから連続して取得された前記複数の領域の走査データを用い、かつ同一のトリガ信号の周期内でいずれかの領域の最新の走査データが取得された場合に当該領域の最新の走査データにより更新された走査データを用いて、前記３次元の走査範囲の画像データを生成し、前記第２の画像処理として、前記トリガ信号毎に前記トリガ信号のそれぞれを受けて走査を前記開始したときの領域のデータから連続して取得された前記複数の領域の走査データの中から、複数の前記トリガ信号のそれぞれから同じ経過時間に取得された各領域の走査データを用いて前記３次元の走査範囲の画像データを生成し、かつ異なる前記経過時間に対応した走査データを用いて前記３次元の走査範囲の画像データを生成する画像処理手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記画像処理手段が生成する前記３次元の走査範囲の画像データに基づく画像を表示する表示手段を、
   更に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。

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