JP5919311B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、互いに超音波ビームのステア角度が異なる複数のフレーム画像を合成して更新画像（空間コンパウンド画像）の生成を行う超音波診断装置および超音波画像生成方法に関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、複数のトランスデューサが配列されたアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをアレイトランスデューサで受信して、その受信信号を電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
このような超音波診断装置においては、超音波ビームを走査することにより被検体内の２次元断層画像をリアルタイムで取得することができるが、被検体内部における微細構造からの複数の反射波が互いに干渉してスペックルノイズが発生し、超音波画像の画質を劣化させる要因の一つとなっている。

このスペックルノイズを低減する手法として、例えば、特許文献１に開示されているような、いわゆる空間コンパウンド法が知られている。空間コンパウンド法では、被検体内の同一部位に向けて互いに異なる方向から超音波ビームを送信することにより複数のフレーム画像を生成し、これら複数のフレーム画像を合成して1枚の空間コンパウンド画像が生成される。スペックルノイズのパターンは、超音波ビームの送信方向に応じて変動するため、互いに異なる方向から超音波ビームを送信して生成された複数のフレーム画像を合成することで、スペックルノイズを低減させることができる。

特開２０１３−１４１５１９号公報

例えば、図１２に示されるように、アレイトランスデューサに対して垂直な方向すなわちステア角度０度の方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ａと、ステア角度−ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｂと、ステア角度＋ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｃを、３フレーム周期で且つ同一の順序で繰り返し生成し、１フレームの受信データを取得する毎に、直前の２つのフレーム画像を併せた３フレーム分のフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成する。これにより、常に３種類のステア角度に対応するフレーム画像Ａ、ＢおよびＣを合成した空間コンパウンド画像が更新されることとなる。

しかしながら、超音波画像には、上記のスペックルノイズだけでなく、音響陰影等、実際の構造物とは異なるパターンが生じ、これらのパターンは、送受信する超音波ビームのステア角度に応じて異なる形状および異なる角度で発生する。このため、アレイトランスデューサを被検体の体表に沿って移動させながら、順次更新される空間コンパウンド画像で被検体内部を観察しようとすると、フレーム毎にスペックルノイズおよび音響陰影等のパターン形状および角度が変動し、その結果、画像が波打つように振動するアーチファクトが発生するという問題があった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、アーチファクトを低減した空間コンパウンド画像を生成することができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

本発明者は、複数のフレーム画像の合成条件を種々変化させて、数多くの空間コンパウンド画像（動画像）の生成を行い、それぞれ、発生するアーチファクトについて鋭意研究を重ねたところ、互いに合成される複数のフレーム画像間のアレイトランスデューサの移動距離が大きいほど、また、互いに合成される複数のフレーム画像間のステア角度の角度差が大きいほど、アーチファクトが悪化することを見出した。

図１２に示した従来の合成方法では、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に３つのフレーム画像の合成が行われるため、空間コンパウンド画像が更新される毎に、互いに合成される３つのフレーム画像の順序が変化する。例えば、１つの空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、フレーム画像Ａの受信データが第１番目のフレームＦ１として取得され、フレーム画像Ｂの受信データが第２番目のフレームＦ２として取得され、フレーム画像Ｃの受信データが第３番目のフレームＦ３として取得されたものとすると、更新される次の空間コンパウンド画像の生成においては、第１番目のフレームＦ１としてフレーム画像Ａが、第２番目のフレームＦ２としてフレーム画像Ｂが、第３番目のフレームＦ３としてフレーム画像Ｃが、それぞれ割り当てられて受信データが取得される。

このため、図１３に示されるように、互いに合成される３つのフレーム画像のうち、最も早い時刻ｔ１に受信データが取得される第１番目のフレームＦ１としてステア角度＋ａのフレーム画像Ｃが割り当てられ、最も遅い時刻ｔ３に受信データが取得される第３番目のフレームＦ３としてステア角度−ａのフレーム画像Ｃが割り当てられる組み合わせが周期的に発生し、このとき、フレームＦ１とフレームＦ３の間のステア角度の角度差Δθは、最大値２・ａとなる。このように、アレイトランスデューサを移動させながら３フレーム分の超音波画像の合成を行う際に、アレイトランスデューサの移動距離が最も大きくなる第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３において、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像Ａ〜Ｃのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差となる状態が発生することで、アーチファクトの悪化を招くものと考えられる。
なお、フレームレートを速くするほど、１つのフレーム画像の受信データ取得期間内における超音波プローブの移動距離が短くなるので、アーチファクトは視認されにくくなることがわかった。ただし、フレームレートを速くするためには、超音波画像の走査線密度およびフォーカス点数を削減する必要があり、また、パルスインバージョン法のハーモニックイメージを用いている場合は、パルスインバージョン走査を停止して基本波による画像を活用する等の措置が必要となり、画質の低下を招くこととなる。

また、図１４に示されるように、３フレーム周期でそれぞれのフレーム画像の受信データを繰り返し取得しながら、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、３つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像の更新を行えば、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像の順番が常に一定となるため、スペックルノイズおよび音響陰影等のパターンの時系列的な重なり方が安定し、アーチファクトが発生しにくくなることが観察された。ただし、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に合成を行うので、空間コンパウンド画像の更新レートが１／３となり、超音波診断装置としての操作性が低下してしまう。
そこで、この発明においては、画質の低下および操作性の低下を抑制しつつアーチファクトの低減を行うこととした。

この発明に係る第１の超音波診断装置は、アレイトランスデューサと、アレイトランスデューサに駆動信号を供給してアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信する送信部と、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を処理して受信データを取得する受信部と、互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の整数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するためにｎ個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差がｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差より小さくなるように送信部および受信部を制御する送受信制御部と、受信部で取得された受信データに基づいてそれぞれの更新画像を生成する更新画像生成部とを備え、更新画像生成部は、受信部によりｍ個（ｍは１≦ｍ＜ｎを満たす整数）のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前のｎ個分のフレーム画像を互いに合成して更新画像を生成するものである。
ここで、ステア角度とは、送受信される超音波ビームの方向が、アレイトランスデューサを構成する複数の超音波トランスデューサの配列方向に垂直な方向に対してなす角度をいうものとする。また、フレーム画像とは、互いに超音波ビームのステア角度が異なる複数の超音波画像を合成して１つの更新画像を生成する際の個々の超音波画像をいうものとする。

この発明に係る第２の超音波診断装置は、アレイトランスデューサと、アレイトランスデューサに駆動信号を供給してアレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信する送信部と、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから出力される受信信号を処理して受信データを取得する受信部と、互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の奇数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために、ｎ個のフレーム画像の中のｋ番目（ｋ＝（ｎ＋１）／２）の特定のフレーム画像と超音波ビームのステア角度が等しい新たなフレーム画像をｎ＋１番目のフレーム画像としてｎ個のフレーム画像に加えたｎ＋１個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差がｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差より小さくなるように送信部および受信部を制御する送受信制御部と、受信部によりｋ個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前のｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する更新画像生成部とを備えるものである。
この場合、特定のフレーム画像は、それぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち、最大のステア角度を有するフレーム画像であることが好ましい。
送受信制御部は、それぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が、ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小角度差となるように送信部および受信部を制御することが好ましい。

この発明に係る第１の超音波画像生成方法は、互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の整数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するためにｎ個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差がｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の中での最大角度差より小さくなるようにアレイトランスデューサによる超音波ビームの送受信を行い、ｍ個（ｍは１≦ｍ＜ｎを満たす整数）のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前のｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する方法である。
この発明に係る第２の超音波画像生成方法は、互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の奇数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために、ｎ個のフレーム画像の中のｋ番目（ｋ＝（ｎ＋１）／２）の特定のフレーム画像と超音波ビームのステア角度が等しい新たなフレーム画像をｎ＋１番目のフレーム画像としてｎ個のフレーム画像に加えたｎ＋１個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得し、それぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差がｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の中での最大角度差より小さくなるようにアレイトランスデューサによる超音波ビームの送受信を行い、ｋ個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前のｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する方法である。

この発明によれば、互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の整数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するためにｎ個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差がｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差より小さくなるようにアレイトランスデューサによる超音波ビームの送受信を行うので、アーチファクトを低減した更新画像（空間コンパウンド画像）を生成することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１における３種類のフレーム画像のステア角度を示す図である。 実施の形態１におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 実施の形態１において空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち第１番目のフレームと第３番目のフレームの間のステア角度の角度差を示す図である。 実施の形態２における５種類のフレーム画像のステア角度を示す図である。 実施の形態２におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 実施の形態２において空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち第１番目のフレームと第５番目のフレームの間のステア角度の角度差および第２番目のフレームと第４番目のフレームの間のステア角度の角度差を示す図である。 実施の形態２の変形例におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 実施の形態３におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 実施の形態３において空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち第１番目のフレームと第４番目のフレームの間のステア角度の角度差を示す図である。 実施の形態３の変形例におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 従来例におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。 従来例において空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち第１番目のフレームと第３番目のフレームの間のステア角度の角度差を示す図である。 他の従来例におけるデータ取得周期とフレーム画像合成の関係を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、アレイトランスデューサ１を有し、このアレイトランスデューサ１に送信部２および受信部３が接続され、受信部３に更新画像生成部４が接続されている。更新画像生成部４には、表示制御部５が接続され、表示制御部５に表示部６が接続されている。また、送信部２および受信部３に送受信制御部７が接続され、更新画像合成部４、表示制御部５および送受信制御部７に装置制御部８が接続されている。さらに、装置制御部８に操作部９と格納部１０がそれぞれ接続されている。

更新画像生成部４は、更新画像（順次更新される空間コンパウンド画像）を生成するためのもので、受信部３に接続された信号処理部２１を有し、この信号処理部２１に画像合成部２２、画像処理部２３およびＤＳＣ（Digital Scan Converter）２４が順次接続され、信号処理部２１にデータメモリ２５が接続されると共にＤＳＣ２４に画像メモリ２６が接続されている。

アレイトランスデューサ１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。それぞれの超音波トランスデューサは、送信部２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成されている。

そのような振動子の電極に、パルス状または連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

送信部２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、送受信制御部７から供給された制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、アレイトランスデューサ１の送信開口を形成する複数の超音波トランスデューサから発せられる超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
また、受信部３は、アレイトランスデューサ１のそれぞれの超音波トランスデューサから出力される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、デジタル化された受信データを生成する。

更新画像生成部４は、受信部３で取得された受信データに基づき、複数枚のフレーム画像を合成した空間コンパウンド画像を所定の更新レートで更新することにより動画像として生成するものである。
信号処理部２１は、装置制御部８からの指令信号に基づき、アレイトランスデューサ１の複数の超音波トランスデューサに対応して受信部３で生成された受信データに対し、受信フォーカス処理と検波処理を実行してＢモード画像信号を生成する。すなわち、受信部３で生成された受信データに対してそれぞれの遅延補正を施すことにより遅延補正データを生成し、これら遅延補正データを加算して超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号を生成すると共に、生成された音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じた減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施し、さらにｌｏｇ圧縮を行ってＢモード画像信号を生成し、データメモリ２５に出力する。

画像合成部２２は、装置制御部８による制御の下、データメモリ２５に格納された複数のフレーム分のＢモード画像信号を互いに合成して空間コンパウンド画像信号を生成し、画像処理部２３に出力する。ここで、「合成」とは、例えば、画素毎に複数のフレーム分のＢモード画像信号の平均値を演算することをいう。相加平均、相乗平均等の各種の平均演算を用いることができる。
画像処理部２３は、画像合成部２２で生成された空間コンパウンド画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施し、ＤＳＣ２４に出力する。
ＤＳＣ２４は、画像処理部２３で画像処理が施された空間コンパウンド画像信号をテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、画像メモリ２６に格納すると共に表示制御部５に出力する。
表示制御部５は、ＤＳＣ２４で変換された画像信号あるいは画像メモリ２６に格納されている画像信号に基づいて、表示部６に更新画像としての空間コンパウンド画像を表示させる。
表示部６は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部５による制御の下で空間コンパウンド画像を表示する。

送受信制御部７は、装置制御部８からの指令信号に基づいて送信部２および受信部３の動作を制御する。
装置制御部８は、操作者により操作部９から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
操作部９は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１０は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、更新画像生成部４の信号処理部２１、画像合成部２２、画像処理部２３およびＤＳＣ２４、表示制御部５および送受信制御部７は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

ここで、この実施の形態１における超音波の送受信の方法および受信データの合成の方法について説明する。
実施の形態１では、図２に示されるように、アレイトランスデューサ１を構成する複数の超音波トランスデューサ１ａの配列方向に対して垂直な方向すなわちステア角度０度の方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ａと、ステア角度−ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｂと、ステア角度＋ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｃを含む、３種類のステア角度に対応するフレーム画像がそれぞれ生成される。
すなわち、フレーム画像Ａとフレーム画像Ｂとの間およびフレーム画像Ａとフレーム画像Ｃとの間のステア角度の角度差は、それぞれ「ａ」であるが、フレーム画像Ｂとフレーム画像Ｃとの間には、３種類のフレーム画像Ａ〜Ｃのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中で最大の角度差２・ａが形成される。

このため、図１２に示した従来例のように、フレーム画像Ａ〜Ｃに対応する受信データを３フレーム周期で且つ同一の順序で繰り返し取得し、１フレームの受信データを取得する毎に、直前の２フレームの画像を併せた３フレーム分の超音波画像を合成して空間コンパウンド画像を生成しようとすると、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、受信データの取得時刻が最も離れた第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３として、ステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度−ａのフレーム画像Ｂがそれぞれ割り当てられて、これらのフレームＦ１とＦ３の間にステア角度の最大角度差２・ａが形成される組み合わせが周期的に発生し、アーチファクトの悪化を招くこととなる。

そこで、この実施の形態１においては、図３に示されるように、ステア角度０度の第１番目のフレーム画像Ａに対応する受信データと、ステア角度−ａの第２番目のフレーム画像Ｂに対応する受信データと、ステア角度＋ａの第３番目のフレーム画像Ｃに対応する受信データを順次取得した後、これら第１番目〜第３番目のフレーム画像Ａ〜Ｃの中央に序列された第２番目のフレーム画像Ｂと同じステア角度−ａで再び受信データを取得して新たな第４番目のフレーム画像Ｂを形成し、これら４つのフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得するように、送受信制御部７が送信部２および受信部３の動作を制御する。すなわち、フレーム画像Ａ、Ｂ、ＣおよびＢに対応する受信データが４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得される。

そして、２つのフレーム画像ＢおよびＣの受信データあるいは２つのフレーム画像ＢおよびＡの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された直前の３フレーム分の受信データに基づいて更新画像生成部４で順次生成された３つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成するように、装置制御部８が画像合成部２２の動作を制御する。例えば、４つのフレームの受信データを順次取得する１つのデータ取得周期において第３番目のフレーム画像Ｃの受信データを取得すると、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ｃに直前の２つのフレーム画像ＡおよびＢを併せた３つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成し、その後、第４番目のフレーム画像Ｂの受信データを取得したときには画像の合成を行わず、次のデータ取得周期における第１番目のフレーム画像Ａの受信データを取得したときに、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ａに直前の２つのフレーム画像、すなわち、直前のデータ取得周期における第３番目のフレーム画像Ｃおよび第４番目のフレーム画像Ｂを併せた３つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成する。

このようにして、２つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された３フレーム分の受信データに基づく３つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することにより、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、時系列的に中間に位置する第２番目のフレームＦ２として常にフレーム画像Ｂが割り当てられ、第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３の一方にはフレーム画像Ａが、他方にはフレーム画像Ｃがそれぞれ割り当てられる。
すなわち、図４に示されるように、互いに合成される３つのフレーム画像のうち、最も早い時刻ｔ１に取得される第１番目のフレームＦ１と最も遅い時刻ｔ３に取得される第３番目のフレームＦ３の組み合わせは、常に、ステア角度０度のフレーム画像Ａとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとなり、フレームＦ１とフレームＦ３の間のステア角度の角度差Δθは「ａ」となる。

このため、アレイトランスデューサ１を被検体の体表に沿って移動させながら、３つずつフレーム画像を合成して空間コンパウンドを実行しても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、アレイトランスデューサ１の移動距離が最も大きくなる第１番目のフレームＦ１と第３番目のフレームＦ３との間のステア角度の角度差Δθが最大値２・ａになる状態は発生することがなく、図１２に示した従来例に比べて、アーチファクトを低減することが可能となる。
なお、２つのフレームの受信データを取得する毎に、超音波画像の合成を行うため、１フレームの受信データを取得する毎にフレーム画像を合成する図１２に示した従来例に比べると、コンパウンド画像の更新レートが１／２となるが、合成の対象となる３フレームの受信データを取得する毎に超音波画像を合成する図１４に示した従来例のように画像更新レートを１／３にまで低下させることはなく、操作性の低下を抑制しつつアーチファクトを低減することができる。

次に、実施の形態１の動作について説明する。
まず、操作者により操作部９から空間コンパウンドを実行する旨の指令が入力されると、図３に示したように、第１番目のフレーム画像Ａに対応する受信データと、第２番目のフレーム画像Ｂに対応する受信データと、第３番目のフレーム画像Ｃに対応する受信データを順次取得した後、さらに、第２番目のフレーム画像Ｂと同じステア角度で第４番目のフレーム画像Ｂに対応する受信データを取得し、これら４つのフレーム画像の受信データをこの順序で順次繰り返して取得するように、装置制御部８から送受信制御部７に指令信号が出力される。

これにより、まず、送信部２によりアレイトランスデューサ１からステア角度０度の方向に超音波ビームが送信され、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサ１から出力される受信信号が受信部３で処理されて第１番目のフレーム画像の受信データが取得される。この受信データは、更新画像生成部４の信号処理部２１に伝送され、ステア角度０度の方向に受信フォーカスが行われるように、受信データにそれぞれの遅延補正が施されることにより遅延補正データが生成され、これら遅延補正データを加算することで音線信号が生成される。さらに、この音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じた減衰の補正を施した後、包絡線検波処理およびｌｏｇ圧縮が行われてフレーム画像ＡのＢモード画像信号が生成され、データメモリ２５に格納される。

また、第１番目のフレーム画像の受信データの取得に引き続き、送信部２によりアレイトランスデューサ１からステア角度−ａの方向に超音波ビームが送信されて受信部３により第２番目のフレーム画像の受信データが取得され、同様にして、更新画像生成部４の信号処理部２１で超音波画像ＢのＢモード画像信号が生成され、データメモリ２５に格納される。
さらに、第２番目のフレーム画像の受信データの取得に続いて、送信部２によりアレイトランスデューサ１からステア角度＋ａの方向に超音波ビームが送信されて受信部３により第３番目のフレーム画像の受信データが取得され、同様にして、更新画像生成部４の信号処理部２１で超音波画像ＣのＢモード画像信号が生成され、データメモリ２５に格納される。

このようにして、第１番目〜第３番目のフレーム画像の受信データが順次取得され、更新画像生成部４の信号処理部２１で超音波画像Ａ〜Ｃの３つのＢモード画像信号が生成されてデータメモリ２５に格納されると、装置制御部８からの指令信号に基づき、画像合成部２２は、データメモリ２５に格納された３フレーム分の超音波画像Ａ〜Ｃを互いに合成して空間コンパウンド画像信号を生成する。この空間コンパウンド画像信号は、画像処理部２３で階調処理等の画像処理が施され、さらにＤＳＣ２４でラスター変換された後に表示制御部５に出力され、表示制御部５により表示部６に表示される。

また、第３番目のフレーム画像の受信データの取得に引き続き、第２番目のフレーム画像と同様に、送信部２によりアレイトランスデューサ１からステア角度−ａの方向に超音波ビームが送信されて受信部３により第４番目のフレーム画像の受信データが取得され、更新画像生成部４の信号処理部２１で超音波画像ＢのＢモード画像信号が生成され、データメモリ２５に格納される。
これにより、第１番目〜第４番目のフレーム画像の受信データを取得する１つのデータ取得周期が終了し、続いて、送信部２によりアレイトランスデューサ１からステア角度０度の方向に超音波ビームが送信され、受信部３により次のデータ取得周期における第１番目のフレーム画像の受信データが取得されて、更新画像生成部４の信号処理部２１で超音波画像ＡのＢモード画像信号が生成され、データメモリ２５に格納される。

このようにして、直前のデータ取得周期の第４番目のフレーム画像と次のデータ取得周期の第１番目のフレーム画像を含む２つのフレーム画像の受信データを取得すると、画像合成部２２は、それまでに順次取得された３フレーム分の受信データに基づく３つのフレーム画像、すなわち、直前のデータ取得周期の第３番目のフレーム画像Ｃと第４番目のフレーム画像Ｂと次のデータ取得周期の第１番目のフレーム画像Ａを互いに合成して空間コンパウンド画像信号を生成する。この空間コンパウンド画像信号は、画像合成部２２から画像処理部２３およびＤＳＣ２４を経た後、表示制御部５により表示部６に表示され、空間コンパウンド画像が更新される。

同様にして、２つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された３フレーム分の受信データに基づく３つのフレーム画像が更新画像生成部４の信号処理部２１により生成され、画像合成部２２により順次更新された空間コンパウンド画像が生成される。このとき、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３の一方にはフレーム画像Ａが、他方にはフレーム画像Ｃがそれぞれ割り当てられるので、受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレームＦ１とフレームＦ３の間のステア角度の角度差は、常に「ａ」となり、３種類のフレーム画像Ａ〜Ｃのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ａよりも小さくなる。このため、フレームレートを速くしなくても、アーチファクトを低減した空間コンパウンド画像を生成することが可能となる。

なお、この実施の形態１では、フレーム画像Ａ、Ｂ、ＣおよびＢに対応する受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、２つのフレーム画像ＢおよびＣの受信データあるいは２つのフレーム画像ＢおよびＡの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された直前の３フレーム分の受信データに基づいて順次生成された３つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成したが、これに限るものではない。
空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３にそれぞれフレーム画像ＢとＣが割り当てられてステア角度の最大角度差２・ａが形成されるような組み合わせでなければよい。

例えば、フレーム画像Ａ、Ｃ、ＢおよびＣの受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、２つのフレーム画像ＣおよびＢの受信データあるいは２つのフレーム画像ＣおよびＡの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された３フレーム分の受信データに基づいて順次生成された３つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。このようにしても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３の間のステア角度の角度差は、常に「ａ」となり、３種類のフレーム画像Ａ〜Ｃのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ａよりも小さくなるので、アーチファクトを低減することができる。

上記の実施の形態１では、ステア角度０度のフレーム画像Ａとステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃを含む、３種類のステア角度に対応するフレーム画像を生成したが、これに限るものではなく、互いに異なる任意のステア角度を有する３種類のフレーム画像を生成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。
このとき、４フレームのデータ取得周期の第２番目に受信データを取得するフレーム画像および第４番目に受信データを取得するフレーム画像として、３種類のフレーム画像のうち、最大のステア角度を有するフレーム画像を割り当てることで、空間コンパウンド画像の生成に用いられる３つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第３番目のフレームＦ３の間のステア角度の角度差を、３種類のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差よりも小さくすることができる。

実施の形態２
上記の実施の形態１では、３つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成したが、実施の形態２に係る超音波診断装置は、５つのフレーム画像を互いに合成することにより、スペックルノイズの低減効果を高めた高画質の空間コンパウンド画像を生成するようにしたものである。この実施の形態２に係る超音波診断装置の構成は、図１に示した実施の形態１の超音波診断装置と同様である。

この実施の形態２においては、図５に示されるように、アレイトランスデューサ１を構成する複数の超音波トランスデューサ１ａの配列方向に対して垂直な方向すなわちステア角度０度の方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ａと、ステア角度−ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｂと、ステア角度＋ａの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｃと、ステア角度−ｂの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｄと、ステア角度＋ｂの方向に超音波ビームを送受信して取得した受信データに基づくフレーム画像Ｅを含む、５種類のステア角度に対応するフレーム画像がそれぞれ生成される。ここで、フレーム画像ＤおよびＥのステア角度の絶対値ｂは、フレーム画像ＢおよびＣのステア角度の絶対値ａよりも大きく、角度「ｂ−ａ」は、角度ａよりも小さいものとする。

図５からわかるように、フレーム画像Ｄとフレーム画像Ｅとの間に、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂが形成され、フレーム画像Ｂとフレーム画像Ｄとの間およびフレーム画像Ｃとフレーム画像Ｅとの間に、それぞれステア角度の最小角度差「ｂ−ａ」が形成される。

そして、図６に示されるように、ステア角度０度の第１番目のフレーム画像Ａに対応する受信データと、ステア角度−ａの第２番目のフレーム画像Ｂに対応する受信データと、ステア角度＋ｂの第３番目のフレーム画像Ｅに対応する受信データと、ステア角度−ｂの第４番目のフレーム画像Ｄに対応する受信データと、ステア角度＋ａの第５番目のフレーム画像Ｃに対応する受信データを順次取得した後、これら第１番目〜第５番目のフレーム画像の中央に序列された第３番目のフレーム画像と同じステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅに対応する受信データを取得して新たな第６番目のフレーム画像を形成し、これら６個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得するように、送受信制御部７が送信部２および受信部３の動作を制御する。すなわち、フレーム画像Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄ、ＣおよびＥに対応する受信データが６フレームのデータ取得周期で繰り返し取得される。

さらに、３つのフレーム画像Ｅ、ＤおよびＣの受信データあるいは３つのフレーム画像Ｅ、ＡおよびＢの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて更新画像生成部４の信号処理部２１で順次生成された５つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成するように、装置制御部８が画像合成部２２の動作を制御する。

例えば、６個のフレーム画像の受信データを順次取得する１つのデータ取得周期において第５番目のフレーム画像の受信データを取得すると、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ｃに直前の４つのフレーム画像Ａ、Ｂ、ＥおよびＤを併せた５つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成し、その後、第６番目のフレーム画像Ｅに対応する受信データおよび次のデータ取得周期における第１番目のフレーム画像Ａの受信データを取得したときには画像の合成を行わず、続く第２番目のフレーム画像の受信データを取得したときに、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ｂに直前の４つのフレーム画像、すなわち、直前のデータ取得周期における第４番目のフレーム画像Ｄと第５番目のフレーム画像Ｃと第６番目のフレーム画像Ｅおよび続くデータ取得周期における第１番目のフレーム画像Ａを併せた５つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成する。

このようにして、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づく５つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することにより、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、時系列的に中間に位置するフレームＦ３として常にフレーム画像Ｅが割り当てられ、時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５には、フレーム画像ＡとＣ、あるいは、フレーム画像ＤとＢがそれぞれ割り当てられる。

すなわち、図７に示されるように、空間コンパウンド画像を生成するために互いに合成される５つのフレーム画像のうち、最も早い時刻ｔ１に取得される第１番目のフレームＦ１と最も遅い時刻ｔ５に取得される第５番目のフレームＦ５の組み合わせは、ステア角度０度のフレーム画像Ａとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃ、あるいは、ステア角度−ｂのフレーム画像Ｄとステア角度−ａのフレーム画像Ｂとなり、フレームＦ１とフレームＦ５の間のステア角度の角度差Δθ１は「ａ」または「ｂ−ａ」となって、常に、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂよりも小さな値となる。

また、５つのフレーム画像のうち、２番目の時刻ｔ２に取得される第２番目のフレームＦ２と４番目の時刻ｔ４に取得される第４番目のフレームＦ４の組み合わせは、ステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度−ｂのフレーム画像Ｄ、あるいは、ステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度０度のフレーム画像Ａとなり、これらフレームＦ２とフレームＦ４の間のステア角度の角度差Δθ２も「ｂ−ａ」または「ａ」となって、常に、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂよりも小さくなる。

このため、アレイトランスデューサ１を被検体の体表に沿って移動させながら、５つずつフレーム画像を合成して空間コンパウンドを実行しても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、アレイトランスデューサ１の移動距離が最も大きくなる第１番目のフレームＦ１と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差Δθ１並びに第２番目のフレームＦ２と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθ２が最大値２・ｂになる状態は発生することがなく、アーチファクトの低減を図ることが可能となる。
さらに、第１番目のフレームＦ１と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差並びに第２番目のフレームＦ２と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差も、最大角度差２・ｂより小さくなる。

このように、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づく５つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成しても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差Δθ１だけでなく、第２番目のフレームＦ２と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθ２、第１番目のフレームＦ１と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差並びに第２番目のフレームＦ２と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差も、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂより小さくなるため、フレームレートを速くしなくても、アーチファクトを低減した空間コンパウンド画像を生成することが可能となる。

なお、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、フレーム画像の合成を行うため、１フレームの受信データを取得する毎にフレーム画像を合成する図１２に示した従来例に比べると、空間コンパウンド画像の更新レートが１／３となるが、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像の受信データを取得する毎にフレーム画像を合成しようとすると、画像更新レートが１／５にまで低下してしまい、これに比べて操作性の低下を抑制しつつアーチファクトを低減することができる。

この実施の形態２では、フレーム画像Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｄ、ＣおよびＥに対応する受信データを６フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、３つのフレーム画像Ｅ、ＤおよびＣの受信データあるいは３つのフレーム画像Ｅ、ＡおよびＢの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて順次生成された５つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成したが、これに限るものではない。
空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５にそれぞれフレーム画像ＤとＥが割り当てられてステア角度の最大角度差２・ｂが形成されるような組み合わせでなければよい。

例えば、フレーム画像Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＢおよびＤの受信データを６フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、３つのフレーム画像Ｄ、ＥおよびＢの受信データあるいは３つのフレーム画像Ｄ、ＡおよびＣの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて生成された５つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。この場合、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５の組み合わせは、ステア角度０度のフレーム画像Ａとステア角度−ａのフレーム画像Ｂ、あるいは、ステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとなり、これらのフレームＦ１とフレームＦ５との間のステア角度の角度差Δθ１は、「ａ」または「ｂ−ａ」となって、常に、５種類のステア角度間の最大角度差２・ｂよりも小さくなるので、アーチファクトを低減することができる。

なお、６フレームのデータ取得周期の第３番目に受信データを取得するフレーム画像および第６番目に受信データを取得するフレーム画像として、最大のステア角度を有するフレーム画像、この場合には、ステア角度−ｂのフレーム画像Ｄおよびステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅのいずれかを割り当てることが効果的である。このようにすれば、１つのデータ取得周期において第１番目〜第５番目に受信データを取得した５つのフレーム画像を空間コンパウンド画像の生成に用いるときも、１つのデータ取得周期の第４番目〜第６番目および次のデータ取得周期の第１番目〜第２番目に受信データを取得した５つのフレーム画像を空間コンパウンド画像の生成に用いるときも、データ取得周期の第３番目および第６番目に受信データを取得した最大のステア角度を有するフレーム画像が、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５のいずれにも割り当てられることがなく、これらのフレームＦ１およびＦ５の間のステア角度の角度差Δθ１を、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂより小さくすることが容易となる。

また、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５の間のステア角度の角度差Δθ１を、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小の角度差とすることにより、アーチファクトの低減効果を最大にすることができる。
この実施の形態２では、図７に示したように、空間コンパウンド画像を生成するために合成される５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５の間のステア角度の角度差Δθ１が、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小角度差「ｂ−ａ」、または、最小角度差に準ずる「ａ」となっており、効果的にアーチファクトの低減がなされている。

上記の実施の形態２においては、５つのフレーム画像を合成した空間コンパウンド画像を生成するために、第１番目〜第５番目のフレーム画像の受信データの取得に続いて、第３番目のフレーム画像と同じステア角度の受信データを取得して新たな第６番目のフレーム画像を形成し、３つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて順次生成された５つのフレーム画像の合成を行ったが、これに限るものではない。

図８に示されるように、フレーム画像Ａ、Ｂ、Ｄ、ＣおよびＥに対応する受信データを５フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて生成された５つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。
ただし、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差Δθ１が、常に、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂより小さくなるように、それぞれのデータ取得周期における５種類のステア角度のフレーム画像の順序を設定する必要がある。

このためには、５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうち最大のステア角度を有する２つのフレーム画像ＤおよびＥが、５フレームのデータ取得周期における第１番目と第５番目のフレーム画像としてそれぞれ割り当てられないように、あるいは、データ取得周期内で連続するフレーム画像として割り当てられないようにすればよい。このようにすれば、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに生成された５つのフレーム画像を合成しても、常に、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５の双方に最大のステア角度を有するフレーム画像ＤおよびＥが割り当てられることがなく、アーチファクトの低減を図ることができる。

また、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎ではなく、フレーム画像Ａ、Ｂ、Ｄ、ＣおよびＥに対応する受信データを５フレームのデータ取得周期で繰り返し取得しながら、２つ以上で且つ４つ以下のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された５フレーム分の受信データに基づいて生成された５つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成してもよい。ただし、図８に示したように、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に５つのフレーム画像の合成を行う方が、空間コンパウンド画像の更新レートが向上し、超音波診断装置としての操作性が高まるため、好ましい。

なお、フレーム画像ＤおよびＥのステア角度の絶対値ｂがフレーム画像ＢおよびＣのステア角度の絶対値ａより大きく、角度「ｂ−ａ」が角度ａより小さいものとしたが、これに限るものではない。空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１と第５番目のフレームＦ５との間のステア角度の角度差Δθ１が５種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差より小さくなればよく、例えば、角度「ｂ−ａ」が角度ａより大きくなるように設定することもできる。

また、上記の実施の形態２では、ステア角度０度のフレーム画像Ａとステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度−ｂのフレーム画像Ｄとステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅを含む、５種類のステア角度に対応するフレーム画像を生成したが、これに限るものではなく、互いに異なる任意のステア角度を有する５種類のフレーム画像を生成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。
このとき、６フレームのデータ取得周期の第３番目に受信データを取得するフレーム画像および第６番目に受信データを取得するフレーム画像として、５種類のフレーム画像のうち、最大のステア角度を有するフレーム画像を割り当てることで、空間コンパウンド画像の生成に用いられる５つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第５番目のフレームＦ５の間のステア角度の角度差を、５種類のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差よりも小さくすることができる。

実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、それぞれ奇数個のフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成したが、実施の形態３に係る超音波診断装置は、４つのフレーム画像を互いに合成することにより、空間コンパウンド画像を生成するようにしたものである。この実施の形態３に係る超音波診断装置の構成は、図１に示した実施の形態１の超音波診断装置と同様である。

この実施の形態３においては、実施の形態２に関連して図５に示した５種類のステア角度に対応するフレーム画像Ａ〜Ｅからステア角度０度のフレーム画像Ａを除いた４種類のステア角度に対応するフレーム画像Ｂ〜Ｅがそれぞれ生成される。
図５からわかるように、フレーム画像Ｄとフレーム画像Ｅとの間に、４種類のフレーム画像Ａ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂが形成され、フレーム画像Ｂとフレーム画像Ｄとの間およびフレーム画像Ｃとフレーム画像Ｅとの間に、それぞれステア角度の最小角度差「ｂ−ａ」が形成される。

そして、図９に示されるように、ステア角度−ａの第２番目のフレーム画像Ｂに対応する受信データと、ステア角度＋ｂの第３番目のフレーム画像Ｅに対応する受信データと、ステア角度＋ａの第５番目のフレーム画像Ｃに対応する受信データと、ステア角度−ｂの第４番目のフレーム画像Ｄに対応する受信データを順次繰り返して取得するように、送受信制御部７が送信部２および受信部３の動作を制御する。すなわち、フレーム画像Ｂ、Ｅ、ＣおよびＤに対応する受信データが４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得される。

さらに、２個のフレーム画像ＣおよびＤの受信データあるいは２個のフレーム画像ＢおよびＥの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて更新画像生成部４の信号処理部２１で順次生成された４つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成するように、装置制御部８が画像合成部２２の動作を制御する。

例えば、４つのフレーム画像の受信データを順次取得する１つのデータ取得周期において第４番目のフレーム画像の受信データを取得すると、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ｄに直前の３つのフレーム画像Ｂ、ＥおよびＣを併せた４つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成し、その後、次のデータ取得周期における第１番目のフレーム画像に対応する受信データを取得したときには画像の合成を行わず、続く第２番目のフレーム画像の受信データを取得したときに、この受信データに基づいて生成されたフレーム画像Ｅに直前の４つのフレーム画像、すなわち、直前のデータ取得周期における第３番目のフレーム画像Ｃと第４番目のフレーム画像Ｄと続くデータ取得周期における第１番目のフレーム画像Ｂを併せた４つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成する。

このようにして、２個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づく４つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することにより、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第４番目のフレームＦ４には、フレーム画像ＢとＤ、あるいは、フレーム画像ＣとＥがそれぞれ割り当てられる。

すなわち、図１０に示されるように、空間コンパウンド画像を生成するために互いに合成される４つのフレーム画像のうち、最も早い時刻ｔ１に取得される第１番目のフレームＦ１と最も遅い時刻ｔ４に取得される第４番目のフレームＦ４の組み合わせは、ステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度−ｂのフレーム画像Ｄ、あるいは、ステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅとなり、フレームＦ１とフレームＦ４の間のステア角度の角度差Δθは、常に、４種類のフレーム画像Ｂ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小の角度差「ｂ−ａ」となり、最大の角度差２・ｂよりも小さな値となる。

このため、アレイトランスデューサ１を被検体の体表に沿って移動させながら、４つずつフレーム画像を合成して空間コンパウンドを実行しても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、アレイトランスデューサ１の移動距離が最も大きくなる第１番目のフレームＦ１と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθが最大値２・ｂになる状態は発生することがなく、アーチファクトの低減を図ることが可能となる。

このように、２個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づく４つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成しても、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθは、４種類のフレーム画像Ｂ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂより小さくなるため、フレームレートを速くしなくても、アーチファクトを低減した空間コンパウンド画像を生成することが可能となる。

この実施の形態３では、フレーム画像Ｂ、Ｅ、ＣおよびＤに対応する受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、２個のフレーム画像ＣおよびＤの受信データあるいは２個のフレーム画像ＢおよびＥの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて順次生成された４つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成したが、これに限るものではない。
空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第４番目のフレームＦ４にそれぞれフレーム画像ＤとＥが割り当てられてステア角度の最大角度差２・ｂが形成されるような組み合わせでなければよい。

例えば、フレーム画像Ｂ、Ｄ、ＣおよびＥの受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、２個のフレーム画像ＣおよびＥの受信データあるいは２個のフレーム画像ＢおよびＤの受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて生成された４つのフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。この場合、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１および第４番目のフレームＦ４の組み合わせは、ステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅ、あるいは、ステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度−ｂのフレーム画像Ｄとなり、これらのフレームＦ１とフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθは、「ａ＋ｂ」となって、常に、４種類のステア角度間の最大角度差２・ｂよりも小さくなるので、アーチファクトを低減することができる。

ただし、図９に示したフレーム画像Ｂ、Ｅ、ＣおよびＤの順番のデータ取得周期の方が、フレームＦ１とフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθが、４種類のフレーム画像Ｂ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小の角度差「ｂ−ａ」となるため、アーチファクトをより効果的に低減することが可能となる。

上記の実施の形態３においては、４つのフレーム画像を合成した空間コンパウンド画像を生成するために、４つのフレーム画像の受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、２個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて順次生成された４つのフレーム画像の合成を行ったが、これに限るものではない。

図１１に示されるように、フレーム画像Ｂ、Ｅ、ＣおよびＤに対応する受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得し、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて生成された４つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。
ただし、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた第１番目のフレームＦ１と第４番目のフレームＦ４との間のステア角度の角度差Δθが、常に、４種類のフレーム画像Ｂ〜Ｅのうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差２・ｂより小さくなるように、それぞれのデータ取得周期における４種類のステア角度のフレーム画像の順序を設定する必要がある。

このためには、４種類のフレーム画像Ｂ〜Ｅのうち最大のステア角度を有する２つのフレーム画像ＤおよびＥが、４フレームのデータ取得周期における第１番目と第４番目のフレーム画像としてそれぞれ割り当てられないように、あるいは、データ取得周期内で連続するフレーム画像として割り当てられないようにすればよい。このようにすれば、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに生成された４つのフレーム画像を合成しても、常に、空間コンパウンド画像の生成に用いられる４つのフレーム画像のうち、第１番目のフレームＦ１および第４番目のフレームＦ４の双方に最大のステア角度を有するフレーム画像ＤおよびＥが割り当てられることがなく、アーチファクトの低減を図ることができる。

また、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎ではなく、フレーム画像Ｂ、Ｅ、ＣおよびＤに対応する受信データを４フレームのデータ取得周期で繰り返し取得しながら、２つ以上で且つ３つ以下のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに順次取得された４フレーム分の受信データに基づいて生成された４つのフレーム画像を合成して空間コンパウンド画像を生成してもよい。ただし、図１１に示したように、１つのフレーム画像の受信データを取得する毎に４つのフレーム画像の合成を行う方が、空間コンパウンド画像の更新レートが向上し、超音波診断装置としての操作性が高まるため、好ましい。

上記の実施の形態３では、ステア角度−ａのフレーム画像Ｂとステア角度＋ａのフレーム画像Ｃとステア角度−ｂのフレーム画像Ｄとステア角度＋ｂのフレーム画像Ｅを含む、４種類のステア角度に対応するフレーム画像を生成したが、これに限るものではなく、互いに異なる任意のステア角度を有する４種類のフレーム画像を生成して空間コンパウンド画像を生成することもできる。

なお、上記の実施の形態１では、３つのフレーム画像を互いに合成し、実施の形態２では、５つのフレーム画像を互いに合成し、実施の形態３では、４つのフレーム画像を互いに合成して、それぞれ空間コンパウンド画像を生成したが、７個以上の奇数ｎ個のフレーム画像をそれぞれ合成して空間コンパウンド画像を生成する場合にも、同様にして、この発明を適用することができる。

この場合、互いにステア角度が異なるｎ種類のフレーム画像の中の中央に序列されたｋ番目（ｋ＝（ｎ＋１）／２）の特定のフレーム画像と超音波ビームのステア角度が等しい新たなフレーム画像を、ｎ＋１番目のフレーム画像としてｎ個のフレーム画像に加えたｎ＋１個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得し、ｋ個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前のｎ個分のフレーム画像を互いに合成して空間コンパウンド画像を生成することができる。このとき、ｋ番目の特定のフレーム画像として、ｎ種類のフレーム画像のうち、最大のステア角度を有するフレーム画像を用いることで、空間コンパウンド画像の生成に用いられるｎ個のフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム間のステア角度の角度差を、ｎ種類のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差よりも小さくすることができる。

また、６個以上の偶数個のフレーム画像をそれぞれ合成して空間コンパウンド画像を生成する場合であっても、同様にして、この発明を適用し、空間コンパウンド画像の生成に用いられる偶数個のフレーム画像のうち、受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム間のステア角度の角度差を、偶数個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大の角度差よりも小さくすることで、画質の低下および画像更新レートの低下を抑制しつつアーチファクトを低減することが可能となる。

また、上記の実施の形態１〜３では、更新画像生成部４の画像合成部２２が、信号処理部２１で生成された複数のフレームのＢモード画像信号を互いに合成したが、これに限るものではなく、例えば、信号処理部２１内で受信フォーカス処理が行われて生成された複数のフレームの音線信号を互いに合成し、合成された音線信号に基づいてＢモード画像信号を形成することで空間コンパウンド画像を生成することもできる。

１ アレイトランスデューサ、１ａ 超音波トランスデューサ、２ 送信部、３ 受信部、４ 更新画像生成部、５ 表示制御部、６ 表示部、７ 送受信制御部、８ 装置制御部、９ 操作部、１０ 格納部、２１ 信号処理部、２２ 画像合成部、２３ 画像処理部、２４ ＤＳＣ、２５ データメモリ、２６ 画像メモリ、ａ，ｂ ステア角度、Ａ〜Ｅ フレーム画像、Ｆ１〜Ｆ５ フレーム。

Claims (6)

1. アレイトランスデューサと、
   前記アレイトランスデューサに駆動信号を供給して前記アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信する送信部と、
   被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を処理して受信データを取得する受信部と、
   互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の整数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために前記ｎ個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が前記ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差より小さくなるように前記送信部および前記受信部を制御する送受信制御部と、
   前記受信部で取得された受信データに基づいてそれぞれの更新画像を生成する更新画像生成部と
   を備え、
   前記更新画像生成部は、前記受信部によりｍ個（ｍは１≦ｍ＜ｎを満たす整数）のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前の前記ｎ個分のフレーム画像を互いに合成して前記更新画像を生成することを特徴とする超音波診断装置。
2. アレイトランスデューサと、
   前記アレイトランスデューサに駆動信号を供給して前記アレイトランスデューサから被検体に向けて超音波ビームを送信する送信部と、
   被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから出力される受信信号を処理して受信データを取得する受信部と、
   互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の奇数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために、前記ｎ個のフレーム画像の中のｋ番目（ｋ＝（ｎ＋１）／２）の特定のフレーム画像と超音波ビームのステア角度が等しい新たなフレーム画像をｎ＋１番目のフレーム画像として前記ｎ個のフレーム画像に加えたｎ＋１個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が前記ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最大角度差より小さくなるように前記送信部および前記受信部を制御する送受信制御部と、
   前記受信部によりｋ個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前の前記ｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する更新画像生成部と
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
3. 前記特定のフレーム画像は、それぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち、最大のステア角度を有するフレーム画像である請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記送受信制御部は、それぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が、前記ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の角度差の中での最小角度差となるように前記送信部および前記受信部を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の整数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために前記ｎ個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得すると共にそれぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が前記ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の中での最大角度差より小さくなるようにアレイトランスデューサによる超音波ビームの送受信を行い、
   ｍ個（ｍは１≦ｍ＜ｎを満たす整数）のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前の前記ｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。
6. 互いに超音波ビームのステア角度が異なるｎ個（ｎは３以上の奇数）のフレーム画像を合成して更新画像を生成するために、前記ｎ個のフレーム画像の中のｋ番目（ｋ＝（ｎ＋１）／２）の特定のフレーム画像と超音波ビームのステア角度が等しい新たなフレーム画像をｎ＋１番目のフレーム画像として前記ｎ個のフレーム画像に加えたｎ＋１個のフレーム画像の受信データを順次繰り返して取得し、それぞれの更新画像の生成に用いられる前記ｎ個のフレーム画像のうち受信データの取得が時間的に最も離れた２つのフレーム画像におけるステア角度の角度差が前記ｎ個のフレーム画像のうちの２つのフレーム画像間のステア角度の中での最大角度差より小さくなるようにアレイトランスデューサによる超音波ビームの送受信を行い、
   ｋ個のフレーム画像の受信データを取得する毎に、それまでに受信データが順次取得された直前の前記ｎ個分のフレーム画像を互いに合成してそれぞれの更新画像を生成する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。

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