(57)【要約】【課題】３次元の超音波画像データの画質を向上させることができる超音波診断装置及び制御プログラムを提供すること。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、回転制御部と、送受信制御部とを備える。回転制御部は、一列に配置された複数の超音波振動子を回転させることで、超音波プローブによって走査される走査断面を回転させる。送受信制御部は、前記複数の超音波振動子が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面と重なった場合に、当該走査位置での超音波送受信を前記超音波プローブに実行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に配置された複数の超音波振動子を回転させることで、超音波プローブによって走査される走査断面を回転させる回転制御部と、
前記複数の超音波振動子が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面と重なった場合に、当該走査位置での超音波送受信を前記超音波プローブに実行させる送受信制御部と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記回転制御部は、前記複数の超音波振動子を一定の速度で回転させ、
前記送受信制御部は、前記複数の走査位置それぞれが回転中の走査断面と重なる時間を前記速度から算出し、算出した時間に基づいて、前記超音波プローブに超音波送受信を実行させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記回転制御部は、回転中の走査断面と重なる走査位置の数に応じて、前記複数の超音波振動子を回転させる速度の加減速を行い、
前記送受信制御部は、前記複数の走査位置それぞれが回転中の走査断面と重なる時間を前記速度から算出し、算出した時間に基づいて、前記超音波プローブに超音波送受信を実行させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送受信制御部は、回転中の走査断面と重なる走査位置が複数である場合、前記複数の超音波振動子の回転軸から遠い走査位置から順に、前記超音波プローブに超音波送受信を実行させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記回転制御部は、前記複数の超音波振動子を回転させる角度範囲を分割し、分割した角度範囲ごとに、１心拍に渡って前記複数の超音波振動子を反復回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の走査位置は、前記回転面において四角格子状に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記複数の走査位置は、前記回転面においてハニカム格子状に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
一列に配置された複数の超音波振動子を回転させることで、超音波プローブによって走査される走査断面を回転させる回転制御手順と、
前記複数の超音波振動子が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面と重なった場合に、当該走査位置での超音波送受信を前記超音波プローブに実行させる送受信制御手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置において、ＴＥＥ（transesophageal  echocardiography：経食道心エコー用超音波）プローブが利用されている。このＴＥＥプローブは、食道や胃等の上部消化管に経口で挿入されることで、心臓等を超音波で撮像するための超音波プローブである。例えば、ＴＥＥプローブには、２次元の超音波画像データ（断層像）を撮像するために、複数の超音波振動子が一列で配置されたものがある。また、例えば、ＴＥＥプローブには、３次元の超音波画像データを撮像するために、複数の超音波振動子が格子状に２次元で配置されたものがある。超音波振動子が格子状に２次元で配置されたＴＥＥプローブは、高集積多チャンネルの小型化して搭載する技術が採用されており、高価なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、３次元の超音波画像データの画質を向上させることができる超音波診断装置及び制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の超音波診断装置は、回転制御部と、送受信制御部とを備える。回転制御部は、一列に配置された複数の超音波振動子を回転させることで、超音波プローブによって走査される走査断面を回転させる。送受信制御部は、前記複数の超音波振動子が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面と重なった場合に、当該走査位置での超音波送受信を前記超音波プローブに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。
【図３】図３は、従来技術の課題を説明するための図である。
【図４Ａ】図４Ａは、送受信制御部によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、送受信制御部によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、送受信制御部によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、送受信制御部によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、送受信制御部によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【図５】図５は、送受信制御部によって各走査位置が走査される時間について説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図８】図８は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第３の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第３の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第３の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、第３の実施形態に係る回転制御部の処理を説明するための図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、複数の走査位置がハニカム格子状に設定される場合の走査順について説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、複数の走査位置がハニカム格子状に設定される場合の走査順について説明するための図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、複数の走査位置がハニカム格子状に設定される場合の走査順について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置及び制御プログラムを説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、入力装置１２と、モニタ１３と、装置本体１００とを有する。
【０００９】
超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子（圧電振動子）を有する。これら複数の超音波振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づいて、超音波を発生させる。超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子から発生する超音波を集束させることでビーム状の超音波（超音波ビーム）を被検体Ｐの体内へ送信し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。
【００１０】
超音波プローブ１１から被検体Ｐに超音波ビームが送信されると、送信された超音波ビームは、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として複数の超音波振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波ビームが反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１１】
第１の実施形態に係る超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子が一列で配置されており、これら複数の超音波振動子を回転させることで、被検体Ｐを３次元で走査する。超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子を回転させるために、回転駆動部１１ａを有する。回転駆動部１１ａは、例えば、モータを有し、後述する制御部１７０の指示に基づいて、複数の超音波振動子を回転させる。
【００１２】
例えば、第１の実施形態に係る超音波プローブ１１は、ＴＥＥ（transesophageal  echocardiography：経食道心エコー用超音波）プローブである。ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１は、被検体Ｐの体内に経口で挿入される。そして、超音波プローブ１１は、被検体Ｐの食道や胃等の上部消化管に当接され、複数の超音波振動子を回転させることで、任意の断面を撮像したり、３次元の超音波画像データ（ボリュームデータ）を撮像したりする。
【００１３】
入力装置１２は、キーボード、マウス、フットスイッチ、トラックボール、タッチコマンドスクリーン、各種ボタン等であり、超音波診断装置１の操作者からの各種指示を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種指示を転送する。
【００１４】
例えば、入力装置１２は、３次元の超音波画像データの撮像を開始する旨の撮像開始指示を操作者から受け付ける。入力装置１２は、受け付けた撮像開始指示を後述する制御部１７０へ出力する。
【００１５】
モニタ１３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１２を用いて各種指示を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データを超音波画像として表示したりする。
【００１６】
装置本体１００は、超音波プローブ１１が受信した反射波に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１００は、２次元の反射波信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能であり、３次元の反射波信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能である。
【００１７】
装置本体１００は、図１に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、内部記憶部１６０と、制御部１７０と、インターフェース部１８０とを有する。
【００１８】
送受信部１１０は、後述する制御部１７０の指示に基づいて、超音波プローブ１１が行う超音波送受信を制御する。送受信部１１０は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、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。また、送信遅延部は、超音波プローブ１１から発生される超音波をビーム状に集束させ、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。
【００１９】
また、送受信部１１０は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行って反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波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。
【００２０】
なお、被検体Ｐが２次元走査される場合、後述する制御部１７０は、回転駆動部１１ａを制御して、操作者が所望する走査断面となるまで、複数の超音波振動子を回転する。かかる場合、送受信部１１０は、上記の走査断面にて超音波受信を超音波プローブ１１に実行させて、２次元の反射波データを生成する。また、被検体Ｐが３次元走査される場合、後述する制御部１７０は、回転駆動部１１ａを制御して、複数の超音波振動子を回転させることによって、走査断面を回転させる。かかる場合、送受信部１１０は、回転される走査断面により形成される３次元空間にて超音波受信を超音波プローブ１１に実行させて、複数の走査断面それぞれの２次元の反射波データを生成する。複数の走査断面それぞれの２次元の反射波データは、上記の３次元空間における３次元の反射波データとなる。
【００２１】
このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。
【００２２】
Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０は、送受信部１１０が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行う信号処理部である。Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。なお、図１に例示するＢモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。
【００２３】
画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。
【００２４】
ここで、画像生成部１４０は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１４０は、超音波プローブ１１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行う。また、画像生成部１４０は、超音波画像データに、付帯情報（種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等）を合成する。
【００２５】
すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１４０が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw  Data）とも呼ばれる。画像生成部１４０は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データである「２次元Ｂモードデータや２次元ドプラデータ」から、表示用の２次元超音波画像データである「２次元のＢモード画像データや２次元ドプラ画像データ」を生成する。
【００２６】
また、画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行うことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行うことで、３次元ドプラ画像データを生成する。画像生成部１４０は、「３次元のＢモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。
【００２７】
また、画像生成部１４０は、ボリュームデータをモニタ１３にて表示するための各種２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行う。画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi  Planer  Reconstruction）を行ってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume  Rendering）処理がある。
【００２８】
画像メモリ１５０は、画像生成部１４０によって生成された画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、画像生成部１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１７０によりモニタ１３に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。
【００２９】
内部記憶部１６０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する画像の保管などにも使用される。なお、内部記憶部１６０が記憶するデータは、後述するインターフェース部１８０を経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。
【００３０】
制御部１７０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、入力装置１２を介して操作者から入力された各種指示や、内部記憶部１６０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０および画像生成部１４０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データ等をモニタ１３にて表示するように制御したりする。
【００３１】
インターフェース部１８０は、入力装置１２と装置本体１００との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。また、インターフェース部１８０は、ネットワークと接続されても良い。
【００３２】
以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する処理により、３次元の超音波画像データの画質を向上させることが可能となるように構成されている。
【００３３】
ここで、従来のＴＥＥプローブについて説明する。図２Ａ〜図２Ｅは、ＴＥＥプローブについて説明するための図である。図２Ａには、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１を当接面側から見た図を例示する。図２Ａに示すように、超音波プローブ１１は、当接面側に振動子群２１を有する。この振動子群２１は、複数の超音波振動子が一列で配置されたものである。
【００３４】
図２Ｂには、当接面における超音波ビームの送信位置を例示する。従来のＴＥＥプローブにおいて、超音波ビームの送信位置２２は、各超音波振動子（チャンネル）の配列方向に応じて設定される。例えば、図２Ｂに示すように、振動子群２１の各超音波振動子が左右方向に配置される場合には、超音波ビームの送信位置２２は、当接面の左右方向において等間隔に設定される。なお、図２Ｂでは、説明の都合上、送信位置２２が１１箇所である場合を例示したが、これに限定されるものではなく、超音波診断装置１の操作者が任意数の送信位置２２を設定して良い。
【００３５】
図２Ｃには、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１によって走査される走査断面を例示する。図２Ｃに示すように、超音波プローブ１１は、振動子群２１から超音波ビーム２３を順次送信することで、走査断面２４を走査する。
【００３６】
図２Ｄには、当接面において超音波ビームの送信位置２２が回転する様子を例示する。図２Ｄに示すように、回転駆動部１１ａは、例えば、振動子群２１の中心を通り、当接面に直行する直線を回転軸２５として、振動子群２１を回転させることで、送信位置２２を回転させる。これにより、回転駆動部１１ａは、超音波プローブ１１によって走査される走査断面２４を回転させる。つまり、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１は、回転軸２５を中心として振動子群２１を回転させながら、各送信位置２２において超音波送受信を行う。例えば、超音波プローブ１１は、振動子群２１を１８０度回転させることで、１ボリューム分のボリュームデータを生成する。なお、超音波プローブ１１は、振動子群２１を回転させることで、直行２断面等、任意の２断面の超音波画像を撮影するＢｉ−Ｐｌａｎｅ撮影を行うこともできる。
【００３７】
なお、図２Ｄの例では、回転軸２５が振動子群２１の中心である場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、回転軸２５が振動子群２１の中心からずれていても良い。また、例えば、実施形態は、回転軸２５が振動子群２１の一端にあり、回転軸２５を中心として３６０度回転させる場合であっても良い。
【００３８】
図２Ｅには、ＴＥＥプローブによって撮像された被検体Ｐの心臓のボリュームレンダリング画像を例示する。図２Ｅに示すように、超音波診断装置１は、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１を用いて被検体Ｐの心臓を３次元で走査し、生成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を実行することで、被検体Ｐの心臓を３次元的に描出する。なお、超音波診断装置１が生成する３次元の超音波画像データは、ボリュームレンダリング画像に限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、被検体Ｐのボリュームデータを用いて、超音波診断装置１の操作者が任意に設定した任意の断面のＭＰＲ画像データ（断層像）であっても良い。
【００３９】
このように、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１１を用いることで、超音波診断装置１は、３次元の超音波画像データを生成する。
【００４０】
しかしながら、従来技術では、必ずしも高画質の３次元の超音波画像データを生成することができなかった。以下、図３を用いて、従来技術の課題について説明する。
【００４１】
図３は、従来技術の課題を説明するための図である。図３には、振動子群２１が回転される回転面２６における送信位置２２を例示する。図３に示すように、従来技術では、当接面において振動子群２１を回転させながら、振動子群２１の配列方向に沿って設定された各送信位置２３で超音波送受信を行うので、回転軸２５から遠いほど走査線密度が低くなり、回転軸２５に近いほど走査線密度が高くなる。すなわち、回転軸２５から遠い位置でも高い空間分解能の超音波画像データを生成するためには、回転軸２５に近い位置では空間分解能が必要以上に高くなってしまう。このため、回転軸２５の付近では、必要以上に超音波ビームが送信されることとなり、被検体Ｐの体内に送信される音響パワーが増大して発熱する恐れがあった。そして、この発熱を防止するために、送信する超音波ビームの送信電圧を下げることとなり、Ｓ／Ｎ比（Signal  to  Noise  ratio）が低下する結果、生成される３次元の超音波画像データの画質が低下していた。
【００４２】
そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、３次元の超音波画像データの画質を向上させるために、以下に説明する制御部１７０の処理を実行する。第１の実施形態に係る制御部１７０は、図１に示すように、回転制御部１７１と、送受信制御部１７２とを有する。
【００４３】
第１の実施形態に係る回転制御部１７１は、振動子群２１を回転させることで、超音波プローブ１１によって走査される走査断面２４を回転させる。
【００４４】
例えば、回転制御部１７１は、撮像開始指示を入力装置１２から受け付けると、振動子群２１を回転させる回転制御を開始する。具体的には、第１の実施形態に係る回転制御部１７１は、回転軸２５を中心として振動子群２１を一定の速度で回転させる旨の指示を回転駆動部１１ａに出力する。これにより、回転駆動部１１ａは、回転軸２５を中心として振動子群２１を一定の速度で回転させる。
【００４５】
また、例えば、回転制御部１７１は、振動子群２１を１８０度回転させるごとに、回転方向を反転させる。これは、振動子群２１にそれぞれ接続された複数の配線が、振動子群２１の回転によって捻られるのを戻すためである。具体的には、回転制御部１７１は、振動子群２１が１８０度回転するのに要する所用時間を、回転速度に基づいて算出する。そして、回転制御部１７１は、算出した所用時間が経過すると、振動子群２１の回転方向を反転させる旨の指示を回転駆動部１１ａに出力する。例えば、回転駆動部１１ａは、時計回りの回転開始から所要時間が経過すると、振動子群２１の回転を一旦停止させ、振動子群２１を一定の速度で反時計回りに回転させる。このように、回転制御部１７１は、振動子群２１の回転を反転させてから所要時間が経過するごとに、繰り返し振動子群２１の回転を反転させる。
【００４６】
第１の実施形態に係る送受信制御部１７２は、振動子群２１が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なった場合に、走査断面２４と重なった走査位置での超音波送受信を超音波プローブ１１に実行させる。
【００４７】
例えば、回転制御部１７１は、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なる時間を、回転制御部１７１によって回転される速度から算出し、算出した時間に基づいて、超音波プローブ１１に超音波送受信を実行させる。
【００４８】
また、例えば、送受信制御部１７２は、回転中の走査断面２４と重なる走査位置が複数である場合、振動子群２１の回転軸から遠い走査位置から順に、超音波プローブ１１に超音波送受信を実行させる。
【００４９】
以下において、送受信制御部１７２の処理を具体的に説明する。図４Ａ〜図４Ｅは、送受信制御部１７２によって走査される走査位置及び走査順について説明するための図である。
【００５０】
図４Ａには、回転面２６における複数の走査位置２７を例示する。図４Ａに示すように、送受信制御部１７２は、回転面２６において、四角格子状に設定された複数の走査位置２７に対して、超音波送受信を実行させる。なお、図４Ａに示した走査位置２７の配置は一例であり、回転面２６における走査位置２７の密度は、超音波診断装置１の操作者が任意に変更して良い。また、複数の走査位置２７は、回転軸２５と直交する直交断面において均一に設定された位置を、回転面２６での位置に変換されることで設定されても良い。
【００５１】
図４Ｂには、図４Ａに示した複数の走査位置２７の走査順を例示する。図４Ｂにおいて、各矩形の内部に記した数は、各矩形が示す走査位置２７の送信順に対応する。なお、回転軸２５に位置する走査位置２７は、１番目から３２番目までの走査位置２７とは異なって、全ての走査断面２４で重なるため、ここでは説明の都合上、０番目と表記する。０番目の走査位置２７に対する超音波ビームの送信順については、以下に詳述する。
【００５２】
図４Ｃ〜図４Ｆを用いて、走査断面２４の回転に伴って送受信制御部１７２が超音波送受信を実行させる処理を具体的に説明する。なお、ここでは、走査断面２４の初期位置が図４Ｃに例示の位置である場合を説明する。
【００５３】
図４Ｃに示すように、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる回転制御を開始すると、送受信制御部１７２は、各走査位置２７に超音波送受信を実行させる送受信制御を開始する。この場合、送受信制御部１７２は、走査断面２４が０番目から１０番目までの各走査位置２７と重なっているので、これら０番目から１０番目までの各走査位置２７において、超音波送受信を実行させる。具体的には、送受信制御部１７２は、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、超音波送受信を実行させる旨の指示を送受信部１１０に出力する。これにより、超音波プローブ１１は、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行する。
【００５４】
なお、図４Ｃにおいて、回転制御部１７１は、振動子群２１の回転、つまり、走査断面２４の回転を開始する。すなわち、超音波プローブ１１は、走査断面２４が一定の速度で回転している間に、超音波送受信を実行する。このため、超音波プローブ１１は、走査断面２４と同時に重なる走査位置２７が複数存在する場合には、必ずしも設定した走査位置２７で超音波送受信を実行できない場合がある。例えば、超音波プローブ１１が２番目の走査位置２７を走査する場合には、１番目の走査位置２７を走査する間に走査断面２４が回転するため、この回転量に応じて位置ずれ（回転誤差）が生じてしまう。具体的には、ＰＲＦ（Pulse  Repetition  Frequency）が約４ｋＨｚであれば、超音波ビームの１回の送受信に要する時間は約２５０マイクロ秒であるので、この間の回転量に応じて位置ずれが生じる。単位時間当たりの位置ずれは、回転軸２５からより遠い走査位置２７ほど、回転軸２５により近い走査位置２７よりも大きくなってしまう。
【００５５】
そこで、第１の実施形態に係る送受信制御部１７２は、走査断面２４が複数の走査位置２７と重なった場合に、回転軸２５から遠い走査位置２７ほど先に、超音波送受信を実行させる。換言すると、送受信制御部１７２は、回転軸２５に近い走査位置２７ほど後に、超音波送受信を実行させる。図４Ｃに示す例では、送受信制御部１７２は、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、超音波送受信を実行させる。このため、送受信制御部１７２は、回転量に応じた位置ずれを軽減することができる。
【００５６】
続いて、走査断面２４が図４Ｄに例示の位置まで回転した場合を説明する。図４Ｄでは、走査断面２４が１１番目及び１２番目の走査位置２７と重なっている。この場合、送受信制御部１７２は、１１番目、１２番目、０番目の順に、超音波送受信を実行させる旨の指示を送受信部１１０に出力する。これにより、超音波プローブ１１は、１１番目、１２番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行する。
【００５７】
続いて、走査断面２４が図４Ｅに例示の位置まで回転した場合を説明する。図４Ｅでは、走査断面２４が１３番目及び１４番目の走査位置２７と重なっている。この場合、送受信制御部１７２は、１３番目、１４番目、０番目の順に、超音波送受信を実行させる旨の指示を送受信部１１０に出力する。これにより、超音波プローブ１１は、１３番目、１４番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行する。
【００５８】
同様に、送受信制御部１７２は、走査断面２４の回転に伴って、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させることで、３２番目の走査位置２７まで超音波送受信を実行させる。
【００５９】
ここで、図５を用いて、送受信制御部１７２によって各走査位置２７が走査される時間について説明する。図５は、送受信制御部１７２によって各走査位置２７が走査される時間について説明するための図である。図５において、横方向は、時間に対応する。また、下向きの矢印は、走査位置２７が走査される時間に対応し、矢印の上に記した数は、図４Ｃ〜図４Ｅに示した各走査位置２７の走査順に対応する。また、ｔ１は、入力装置１２が撮像開始指示を受け付けた時間に対応し、ｔ１＝０とする。また、ｔ２は、１回目に０番目の走査位置２７を走査する時間に対応し、ｔ３は、走査断面２４が１１番目及び１２番目の走査位置２７と重なる時間に対応し、ｔ４は、２回目に０番目の走査位置２７を走査する時間に対応し、ｔ５は、走査断面２４が１３番目及び１４番目の走査位置２７と重なる時間に対応する。
【００６０】
図５に示すように、送受信制御部１７２は、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる回転制御を開始すると、各走査位置２７に超音波送受信を実行させる送受信制御を開始する（ｔ１＝０）。この場合、送受信制御部１７２は、走査断面２４が０番目から１０番目までの各走査位置２７と重なっているので、これら０番目から１０番目までの各走査位置２７において、超音波送受信を実行させる。具体的には、送受信制御部１７２は、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。
【００６１】
続いて、送受信制御部１７２は、ｔ３において、１１番目、１２番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。なお、送受信制御部１７２は、ｔ１からｔ３までの時間を、図４Ｃの走査断面２４と図４Ｄの走査断面２４とがなす角度と、回転速度とから算出する。
【００６２】
続いて、送受信制御部１７２は、ｔ５において、１３番目、１４番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。なお、送受信制御部１７２は、ｔ３からｔ５までの時間を、図４Ｄの走査断面２４と図４Ｅの走査断面２４とがなす角度と、回転速度とから算出する。
【００６３】
同様に、送受信制御部１７２は、走査断面２４が各走査位置２７と重なる時間になると、重なった走査位置２７に対して超音波送受信を実行させることで、３２番目の走査位置２７まで超音波送受信を実行させる。
【００６４】
また、３２番目以降の走査位置２７についても上述した処理と同様に、送受信制御部１７２は、振動子群２１が時計回りに１８０度回転する間に、回転中の走査断面２４と重なった走査位置２７で超音波送受信を実行させる。これにより、画像生成部１４０は、１ボリューム目のボリュームデータを生成する。
【００６５】
このように、送受信制御部１７２は、回転面に均一に設定された複数の走査位置２７のうち、いずれかが回転中の走査断面２４と重なった場合に、走査断面２４と重なった走査位置での超音波送受信を超音波プローブ１１に実行させる。
【００６６】
また、振動子群２１が１８０度まで回転すると、回転方向が反転され、反時計回りの回転が開始される。この場合にも、送受信制御部１７２は、上述した処理と同様に、振動子群２１が反時計回りに１８０度回転する間に、回転中の走査断面２４と重なった走査位置２７で超音波送受信を実行させる。具体的には、走査断面２４が反時計回りで回転する場合の各走査位置２７の走査順が設定されており、送受信制御部１７２は、この走査順にしたがって各走査位置２７に対して超音波送受信を実行する。例えば、図４Ｃ〜図４Ｅにおいて、走査断面２４が反時計回りに、図４Ｅの位置、図４Ｄの位置、図４Ｃの位置の順に回転する場合には、送受信制御部１７２は、次の順序で超音波送受信を実行させる。まず、送受信制御部１７２は、１３番目、１４番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。続いて、送受信制御部１７２は、走査断面２４が１１番目及び１２番目の走査位置２７と重なる時間になると、１１番目、１２番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。そして、送受信制御部１７２は、走査断面２４が１番目から１０番目の走査位置２７と重なる時間になると、１番目、２番目、３番目・・・９番目、１０番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。これにより、画像生成部１４０は、２ボリューム目のボリュームデータを生成する。
【００６７】
以下同様に、送受信制御部１７２は、振動子群２１の回転が反転するごとに、１８０度回転する間に走査断面２４と重なった走査位置２７で超音波送受信を実行させる。これにより、画像生成部１４０は、被検体Ｐの体内を３次元で撮像したボリュームデータを生成する。
【００６８】
そして、画像生成部１４０は、生成したボリュームデータから表示用の超音波画像データを生成する。例えば、画像生成部１４０は、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行って、任意の断面のＭＰＲ画像データを生成したり、ボリュームレンダリング画像を生成したりする。そして、画像生成部１４０は、生成した表示用の超音波画像データをモニタ１３に表示させる。
【００６９】
なお、ここでは、走査断面２４が複数の走査位置２７と重なるごとに、０番目の走査位置２７を走査する場合を説明したが、必ずしも０番目の走査位置２７を走査しなくても良い。例えば、送受信制御部１７２は、図４Ｃの位置で０番目の走査位置２７を走査した場合には、次に走査断面２４が図４Ｃの位置に戻るまで０番目の走査位置２７を走査しなくても良い。
【００７０】
また、ここでは、走査断面２４が複数の走査位置２７と重なるごとに、重なった他の走査位置２７より後に０番目の走査位置２７を走査する場合を説明したが、これに限らず、最初に０番目の走査位置２７を走査しても良い。例えば、送受信制御部１７２は、走査断面２４が１番目から１０番目の走査位置２７と重なった場合には、０番目、１番目、２番目、３番目・・・９番目、１０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波ビームを送受信させても良い。
【００７１】
次に、図６を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理手順について説明する。図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、入力装置１２が撮像開始指示を受け付けると（ステップＳ１０１肯定）、回転制御部１７１は、回転制御を開始する（ステップＳ１０２）。これにより、例えば、回転駆動部１１ａは、回転軸２５を中心として振動子群２１を一定の速度で回転させる。また、回転制御部１７１は、振動子群２１が１８０度回転するごとに、回転方向を反転させる。
【００７２】
続いて、送受信制御部１７２は、送受信制御を開始する（ステップＳ１０３）。そして、送受信制御部１７２は、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なった場合に、超音波送受信を実行させる（ステップＳ１０４）。例えば、送受信制御部１７２は、複数の走査位置２７それぞれが回転中の走査断面２４と重なる時間を、回転制御部１７１によって回転される速度から算出する。そして、送受信制御部１７２は、算出した時間が経過すると、超音波プローブ１１に超音波送受信を実行させる。
【００７３】
そして、送受信制御部１７２は、振動子群２１が１８０度回転するまで（ステップＳ１０５否定）、送受信制御部１７２は、ステップＳ１０４の処理を繰り返し実行する。つまり、送受信制御部１７２は、画像生成部１４０が１ボリューム分のボリュームデータを生成するまで、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なった場合に、超音波送受信を実行させる。
【００７４】
そして、送受信制御部１７２は、振動子群２１が１８０度回転すると（ステップＳ１０５肯定）、撮像を終了する旨の撮像終了指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００７５】
撮像終了指示を受け付けていない場合には（ステップＳ１０６否定）、回転制御部１７１は、回転方向を反転し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０４の処理へ移行する。
【００７６】
一方、撮像終了指示を受け付けた場合には（ステップＳ１０６肯定）、回転制御部１７１及び送受信制御部１７２は、処理を終了する。
【００７７】
なお、図６において説明した処理手順は一例であり、必ずしも上記の処理手順に限定されなくても良い。例えば、回転制御部１７１が回転制御を開始する処理であるステップＳ１０２の処理と、送受信制御部１７２が送受信制御を開始する処理であるステップＳ１０３の処理とは、同時に実行されても良い。
【００７８】
上述してきたように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１において、走査断面２４を一定の速度で回転させる。そして、超音波診断装置１は、振動子群２１が回転される回転面に均一に設定された複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なった場合に、走査断面２４と重なった走査位置での超音波送受信を超音波プローブ１１に実行させる。
【００７９】
例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、振動子群２１を回転させることで、走査断面２４を回転させながら、均一に設定された複数の走査位置２７を走査するので、生成するボリュームデータの空間分解能を均一にすることができる。このため、超音波診断装置１は、従来と比較して必要以上に超音波ビームを送受信することが無くなり、被検体Ｐの体内に送信される音響パワーを抑制でき、発熱の恐れも低下する。このため、超音波診断装置１は、必要な送信電圧の超音波ビームを送信できるので、Ｓ／Ｎ比を適切なレベルに保てる結果、生成される３次元の超音波画像データの画質を向上させることができる。
【００８０】
また、例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、振動子群２１を一定の速度で回転させるので、超音波送受信を実行しない待機時間を生じる。図５の例では、ｔ２からｔ３までの時間やｔ４からｔ５までの時間が、待機時間に対応する。このため、超音波診断装置１は、被検体Ｐの体内に送信される音響パワーを抑制でき、発熱の恐れも低下する。このため、超音波診断装置１は、必要な送信電圧の超音波ビームを送信できるので、Ｓ／Ｎ比を適切なレベルに保てる結果、生成される３次元の超音波画像データの画質を恒常させることができる。
【００８１】
また、例えば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、振動子群２１の中心を回転軸として回転させることで、回転軸の両側を交互に走査する。このため、超音波診断装置１は、隣り合う走査位置２７で送信されたビームの残留多重を軽減することができる結果、生成される３次元の超音波画像データの画質を恒常させることができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
上述した実施形態では、走査断面２４を一定の速度で回転させる場合を説明したが、これに限定されるものではなく、走査断面２４を回転させる速度が可変であっても良い。そこで、第２の実施形態では、走査断面２４を回転させる速度が可変である場合を説明する。
【００８３】
第２の実施形態に係る超音波診断装置１の構成は、図１において説明した超音波診断装置１の構成と基本的に同様であるが、回転制御部１７１における処理の一部が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。
【００８４】
第２の実施形態に係る回転制御部１７１は、回転中の走査断面と重なる走査位置の数に応じて、前記複数の超音波振動子を回転させる速度の加減速を行う。例えば、回転制御部１７１は、複数の走査位置が回転中の走査断面２４と重ならない場合に、振動子群２１の回転速度を加速させる。そして、例えば、回転制御部１７１は、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なる場合に、振動子群２１の回転速度を減速させる。例えば、回転制御部１７１は、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なる場合に、振動子群２１の回転を停止させたり、一定速度まで減速させて、一定速度に維持させたりする。
【００８５】
また、例えば、回転制御部１７１は、振動子群２１が１８０度回転するごとに、回転方向を反転させる。なお、この処理は、第１の実施形態において説明した処理と同様であるので、説明は省略する。
【００８６】
図７を用いて、第２の実施形態に係る回転制御部１７１の処理を説明する。図７は、第２の実施形態に係る回転制御部１７１の処理を説明するための図である。図７では、複数の走査位置のいずれかが回転中の走査断面２４と重なる場合に、振動子群２１の回転を停止させる場合を説明する。図７において、横方向は、時間に対応する。また、下向きの矢印は、走査位置２７が走査される時間に対応し、矢印の上に記した数は、図４Ｃ〜図４Ｅに示した各走査位置２７の走査順に対応する。また、ｔ１は、入力装置１２が撮像開始指示を受け付けた時間に対応し、ｔ１＝０とする。また、ｔ２は、１回目に０番目の走査位置２７を走査する時間に対応し、ｔ３’は、走査断面２４が１１番目及び１２番目の走査位置２７と重なる時間に対応する。
【００８７】
図７に示すように、ｔ１では、走査断面２４は図４Ｃの位置であり、走査断面２４が０番目から１０番目までの各走査位置２７と重なっている。この場合、ｔ１〜ｔ２の時間において、回転制御部１７１は、振動子群２１を回転させず、停止させる。ここで、送受信制御部１７２は、例えば、第１の実施形態と同様に、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、各走査位置２７で超音波送受信を実行させる。なお、この場合、回転による位置ずれが生じないので、送受信制御部１７２は、０番目から１０番目までの各走査位置２７に対する超音波送受信を、操作者の任意の順序で実行しても良い。
【００８８】
続いて、ｔ２では、回転制御部１７１は、振動子群２１を加速させる旨の指示を回転駆動部１１ａに出力する。これにより、ｔ２〜ｔ３’の時間において、回転制御部１７１は、振動子群２１を回転させる。ここで、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる速度は、超音波診断装置１の操作者が任意に設定可能であるが、ｔ２〜ｔ３’の時間が最短となるように回転させることが好ましい。これにより、回転制御部１７１は、ｔ２〜ｔ３’の時間を、図５に示したｔ２〜ｔ３’の時間よりも短縮させる。
【００８９】
続いて、ｔ３’では、走査断面２４は図４Ｄの位置であり、走査断面２４が１１番目、１２番目及び０番目の各走査位置２７と重なっている。この場合、回転制御部１７１は、振動子群２１を停止させる旨の指示を回転駆動部１１ａに出力する。これにより、ｔ３’〜ｔ４  ’の時間において、回転駆動部１１ａは、振動子群２１を停止させる。ここで、送受信制御部１７２は、例えば、第１の実施形態と同様に、１１番目、１２番目、０番目の順に、各走査位置２７で超音波送受信を実行させる。なお、この場合、回転による位置ずれが生じないので、送受信制御部１７２は、１１番目、１２番目、０番目の各走査位置２７に対する超音波送受信を、操作者の任意の順序で実行しても良い。
【００９０】
続いて、ｔ４’では、回転制御部１７１は、振動子群２１を加速させる旨の指示を回転駆動部１１ａに出力する。これにより、ｔ４’〜ｔ５  ’の時間において、回転制御部１７１は、振動子群２１を回転させる。ここで、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる速度は、超音波診断装置１の操作者が任意に設定可能であるが、ｔ４’〜ｔ５  ’の時間が最短となるように回転させることが好ましい。これにより、回転制御部１７１は、ｔ４’〜ｔ５  ’の時間を、図５に示したｔ４’〜ｔ５  ’の時間よりも短縮させる。
【００９１】
以降同様に、回転制御部１７１は、複数の走査位置２７のいずれかが回転中の走査断面２４と重なる場合には、振動子群２１を停止させる。そして、回転制御部１７１は、回転中の走査断面２４と重ならない場合には、振動子群２１を加速させる。
【００９２】
なお、図７に示す例では、走査位置２７が回転中の走査断面２４と重なると、振動子群２１を停止させる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、回転制御部１７１は、走査位置２７が回転中の走査断面２４と重なると、振動子群２１を停止させず、一定速度に減速させる場合であっても良い。この場合、送受信制御部１７２は、回転による位置ずれが生じてしまうため、回転中の走査断面２４と重なる走査位置２７が複数あれば、回転軸２５から遠い走査位置２７から順に、超音波プローブ１１に超音波送受信を実行させる。
【００９３】
また、例えば、回転制御部１７１は、ｔ１〜ｔ２の時間を、走査断面２４と重なっている走査位置２７の数に基づいて算出する。例えば、回転制御部１７１は、走査断面２４と重なっている走査位置２７の数と、超音波ビームの１回の送受信に要する時間とを乗算することで、ｔ２を算出する。図４Ｃに示す例では、回転制御部１７１は、走査断面２４が１１箇所の走査位置２７と重なっているので、「１１×２５０マイクロ秒（ＰＲＦ＝４ｋＨｚの場合）＝２．７５ミリ秒」を算出する。また、例えば、回転制御部１７１は、ｔ２〜ｔ３’の時間を、図４Ｃの走査断面２４と図４Ｄの走査断面２４とがなす角度と、振動子群２１の最大速度とから算出する。また、回転制御部１７１は、図７に示した他の時間についても同様に算出する。
【００９４】
このように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、複数の走査位置が回転中の走査断面２４と重ならない場合に、振動子群２１の回転速度を加速させるので、待機時間を短くすることができる。図７の例では、ｔ２からｔ３までの時間やｔ４からｔ５までの時間が、待機時間に対応する。このため、超音波診断装置１は、ボリュームレートを向上させることができる。
【００９５】
（第３の実施形態）
上記の実施形態において心臓を撮像する場合には、更にＥＣＧ（Electrocardiogram：心電図）同期を適用しても良い。そこで、第３の実施形態では、超音波診断装置１においてＥＣＧ同期を適用する場合を説明する。
【００９６】
図８は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１の構成を説明するための図である。図９に示すように、第３の実施形態に係る超音波診断装置１は、図１に示した超音波診断装置１と比較して、心電計測部１４及び検出部１７３を有する点と、回転制御部１７１における処理の一部が相違する。そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。
【００９７】
第３の実施形態に係る心電計測部１４は、被検体Ｐの体表に付着され、被検体Ｐの生体参考信号として、ＥＣＧ信号を計測する。心電計測部１４は、計測したＥＣＧ信号を後述の検出部１７３へ送信する。なお、心電計測部１４が計測する生体参考信号は、ＥＣＧ信号に限らず、ＰＣＧ（Phonocardiography：心音図）信号や、呼吸（Respiration）信号であっても良い。
【００９８】
第３の実施形態に係る検出部１７３は、心電計測部１４によって計測されたＥＣＧ信号から所定の心時相を検出する。そして、検出部１７３は、検出した心時相に基づいて、トリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を回転制御部１７１へ出力する。
【００９９】
例えば、検出部１７３は、所定の心時相としてＲ波を検出するごとに、検出した時刻をトリガとするトリガ信号を生成する。そして、検出部１７３は、トリガ信号を生成するごとに、生成したトリガ信号を回転制御部１７１へ出力する。すなわち、トリガ信号は、１心拍ごとに回転制御部１７１へ出力される。なお、検出部１７３が検出する所定の心時相は、Ｒ波に限らず、例えば、ＱＲＳ波であっても良い。
【０１００】
第３の実施形態に係る回転制御部１７１は、振動子群２１を回転させる角度範囲を分割し、分割した角度範囲ごとに、１心拍に渡って振動子群２１を回転させる。
【０１０１】
例えば、回転制御部１７１は、１８０度をｎ等分に分割することで、振動子群２１を回転させる角度範囲を設定する。ここで、ｎは、１以上の整数であり、例えば、超音波診断装置１の操作者によって任意の値が設定される。例えば、ｎ＝４が設定される場合には、回転制御部１７１は、４５度ごとに４つの角度範囲を設定する。なお、複数の走査位置２７が四角格子状に設定される場合には、４つの走査位置２７により正方形が形成されることから、４５度ごとに４つの角度範囲を設定することが好ましい。
【０１０２】
また、例えば、回転制御部１７１は、検出部１７３からトリガ信号を受け付けるごとに、設定した角度範囲で振動子群２１を反復回転させる旨の指示を回転駆動部１１ａへ出力する。これにより、回転駆動部１１ａは、１心拍ごとに、設定した角度範囲で振動子群２１を反復回転させる。
【０１０３】
図９及び図１０Ａ〜Ｄは、第３の実施形態に係る回転制御部１７１の処理を説明するための図である。図９には、回転面２６における複数の走査位置２７を例示する。図９において、角度範囲３１は、０〜４５度の範囲に対応し、角度範囲３２は、４５〜９０度の範囲に対応し、角度範囲３３は、９０〜１３５度の範囲に対応し、角度範囲３４は、１３５〜１８０度の範囲に対応する。また、角度範囲３５は、１８０〜２２５度の範囲に対応し、角度範囲３６は、２２５〜２７０度の範囲に対応し、角度範囲３７は、２７０〜３１５度の範囲に対応し、角度範囲３８は、３１５〜３６０度の範囲に対応する。なお、ここでは、走査断面２４の初期位置が０度の位置である場合を説明する。
【０１０４】
図９に示すように、回転制御部１７１は、１回目のトリガ信号を受け付けると、角度範囲３１で振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。具体的には、回転制御部１７１は、振動子群２１を０度の位置から４５度の位置へ時計回りに回転させる。そして、回転制御部１７１は、振動子群２１が４５度の位置まで回転した場合には、回転方向を反時計回りに反転させ、振動子群２１を０度の位置へ回転させる。そして、回転制御部１７１は、振動子群２１が０度の位置まで回転した場合には、回転方向を時計回りに反転させ、振動子群２１を４５度の位置へ回転させる。このように、回転制御部１７１は、角度範囲３１で振動子群２１を時計回りに回転させる制御と、反時計回りに回転させる制御とを、繰り返し実行する。
【０１０５】
ここで、角度範囲３５は回転軸２５を挟んで角度範囲３１に向かい合う位置にある。このため、回転制御部１７１が角度範囲３１で振動子群２１を反復回転させることで、角度範囲３５においても振動子群２１は反復回転される。
【０１０６】
また、ここで、送受信制御部１７２は、角度範囲３１及び角度範囲３５で振動子群２１が反復回転する間に、回転中の走査断面２４と重なった走査位置２７で超音波送受信を実行させる。図９に示す例では、送受信制御部１７２は、０番目から３０番目までの走査位置２７で、超音波送受信を超音波プローブ１１に実行させる。図１０Ａの黒塗りの領域は、回転面２６のうち角度範囲３１及び角度範囲３５に対応する３次元領域を示す。図１０Ａの黒塗りの領域は、振動子群２１が１８０度回転されることで、超音波プローブ１１により３次元走査される３次元領域の４分の１に対応する。すなわち、図１０Ａの黒塗りの領域は、ボリュームデータの４分の１に対応する部分ボリュームデータ（以下、部分ボリュームデータＡ）を生成するために走査された３次元領域となる。振動子群２１が角度範囲３１（角度範囲３５）で反復回転することで、図１０Ａの黒塗りの領域は、複数回３次元走査される。これにより、画像生成部１４０は、複数の部分ボリュームデータＡ（以下、部分ボリュームデータ群Ａ）を時系列に沿って生成する。これら複数の部分ボリュームデータＡそれぞれに対応する心時相は、異なっている。
【０１０７】
続いて、回転制御部１７１は、２回目のトリガ信号を受け付けると、角度範囲３１と時計回りの方向で隣り合う角度範囲３２で、振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。ここで、回転制御部１７１が角度範囲３２で振動子群２１を反復回転させることで、角度範囲３６においても振動子群２１は反復回転される。図１０Ｂの黒塗りの領域は、回転面２６のうち角度範囲３２及び角度範囲３６に対応する３次元領域を示す。図１０Ａを用いて説明した同様の理由から、図１０Ｂの黒塗りの領域は、ボリュームデータの４分の１に対応する部分ボリュームデータ（以下、部分ボリュームデータＡ）を生成するために走査された３次元領域となる。これにより、画像生成部１４０は、複数の部分ボリュームデータＢ（以下、部分ボリュームデータ群Ｂ）を時系列に沿って生成する。これら複数の部分ボリュームデータＢそれぞれに対応する心時相は、異なっている。
【０１０８】
続いて、回転制御部１７１は、３回目のトリガ信号を受け付けると、角度範囲３２と時計回りの方向で隣り合う角度範囲３３で、振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。ここで、回転制御部１７１が角度範囲３３で振動子群２１を反復回転させることで、角度範囲３７においても振動子群２１は反復回転される。図１０Ｃの黒塗りの領域は、回転面２６のうち角度範囲３３及び角度範囲３７に対応する３次元領域を示す。図１０Ａを用いて説明した同様の理由から、図１０Ｃの黒塗りの領域は、ボリュームデータの４分の１に対応する部分ボリュームデータ（以下、部分ボリュームデータＣ）を生成するために走査された３次元領域となる。これにより、画像生成部１４０は、複数の部分ボリュームデータＣ（以下、部分ボリュームデータ群Ｃ）を時系列に沿って生成する。これら複数の部分ボリュームデータＣそれぞれに対応する心時相は、異なっている。
【０１０９】
続いて、回転制御部１７１は、４回目のトリガ信号を受け付けると、角度範囲３３と時計回りの方向で隣り合う角度範囲３４で、振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。ここで、回転制御部１７１が角度範囲３４で振動子群２１を反復回転させることで、角度範囲３８においても振動子群２１は反復回転される。図１０Ｄの黒塗りの領域は、回転面２６のうち角度範囲３４及び角度範囲３８に対応する３次元領域を示す。図１０Ａを用いて説明した同様の理由から、図１０Ｄの黒塗りの領域は、ボリュームデータの４分の１に対応する部分ボリュームデータ（以下、部分ボリュームデータＤ）を生成するために走査された３次元領域となる。これにより、画像生成部１４０は、複数の部分ボリュームデータＤ（以下、部分ボリュームデータ群Ｄ）を時系列に沿って生成する。これら複数の部分ボリュームデータＤそれぞれに対応する心時相は、異なっている。
【０１１０】
ここで、回転制御部１７１は、各角度範囲での回転速度を、第１又は第２の実施形態で説明した回転制御によって制御する。ただし、回転制御部１７１は、部分ボリュームデータ群Ａ〜Ｄそれぞれに、略同一の心時相の部分ボリュームデータＡ〜Ｄが存在するように、回転速度を調整する。ここで、各角度範囲が１心拍の間でＮ回走査されると仮定し、Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）回目の走査の心時相を第Ｋ時相と定義する。かかる場合、振動子群２１が１８０度回転されると、画像生成部１４０は、「第１時相の部分ボリュームデータＡ〜Ｄ」〜「第Ｎ時相の部分ボリュームデータＡ〜Ｄ」を生成する。そこで、画像生成部１４０は、「第Ｋ時相の部分ボリュームデータＡ〜Ｄ」を合成して、「第Ｋ時相の合成ボリュームデータ」を生成する。すなわち、画像生成部１４０は、「第１時相の合成ボリュームデータ」〜「第Ｎ時相の合成ボリュームデータ」を生成する。これにより、例えば、画像生成部１４０は、１心拍分の合成ボリュームデータ（以下、合成ボリュームデータ群）から、１心拍分のレンダリング画像の動画像を生成する。
【０１１１】
また、回転制御部１７１は、角度範囲３１〜３４で振動子群２１を反復回転させたのち、回転制御を行う角度範囲を反転させる。
【０１１２】
すなわち、回転制御部１７１は、５回目のトリガ信号を受け付けると、角度範囲３４と反時計回りの方向で隣り合う角度範囲３３で、振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。これにより、画像生成部１４０は、部分ボリュームデータ群Ｃを生成する。そして、画像生成部１４０は、新規に生成された部分ボリュームデータ群Ｃで、合成ボリュームデータ群を更新する。具体的には、画像生成部１４０は、生成済みの合成ボリュームデータ群のうち、部分ボリュームデータ群Ｃに対応する部分を新規に生成された部分ボリュームデータ群Ｃで更新する。
【０１１３】
以下同様に、回転制御部１７１は、次のトリガ信号を受け付けるごとに、反時計回りの方向で隣り合う角度範囲３３で、振動子群２１を反復回転させる回転制御を開始する。そして、回転制御部１７１は、１８０度に対応する角度範囲で振動子群２１を反復回転させるごとに、回転制御を行う角度範囲を反転させる。そして、画像生成部１４０は、反復空き点を行った角度範囲に対応する部分ボリュームデータ群を新規に生成する。そして、画像生成部１４０は、部分ボリュームデータ群を新規に生成するごとに、合成ボリュームデータ群を更新する。
【０１１４】
このように、第３の実施形態に係る超音波診断装置１は、心電同期により心臓を撮像する場合には、例えば、複数の走査位置２７の配置パターンに基づいて設定された複数の角度範囲それぞれで、Ｒ波をトリガ信号とする１心拍に渡って反復回転を行う。第３の実施形態では、均一に配置された複数の走査位置２７を用いることで、高画質な部分ボリュームデータ群を生成して、高画質な合成ボリュームデータ群を生成することができる。従って、第３の実施形態では、心電同期により心臓を撮像する場合に、各心時相の３次元超音波画像データの画質を向上させることができる。
【０１１５】
（第４の実施形態）
さて、これまで第１から第３の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
【０１１６】
（走査位置のハニカム格子状配列）
例えば、第１から第３の実施形態では、複数の走査位置２７が、回転面２６において四角格子状に設定される場合を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ハニカム格子状に設定されても良い。以下、図１１Ａ〜図１１Ｃを用いて、複数の走査位置２７がハニカム格子状に設定される場合の走査順について説明する。
【０１１７】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、複数の走査位置２７がハニカム格子状に設定される場合の走査順について説明するための図である。なお、図１１Ａ〜図１１Ｃでは、走査断面２４の初期位置が図１１Ａに例示の位置であり、回転制御部１７１が一定の速度で振動子群２１を回転させる場合を説明する。
【０１１８】
図１１Ａに示すように、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる回転制御を開始すると、送受信制御部１７２は、各走査位置２７に超音波送受信を実行させる送受信制御を開始する。この場合、送受信制御部１７２は、１番目、２番目、３番目、４番目、５番目、６番目、７番目、８番目、９番目、１０番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。
【０１１９】
続いて、走査断面２４が図１１Ｂに例示の位置まで回転した場合を説明する。図１１Ｂでは、走査断面２４が１１番目及び１２番目の走査位置２７と重なっている。この場合、送受信制御部１７２は、１１番目、１２番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。
【０１２０】
続いて、走査断面２４が図１１Ｃに例示の位置まで回転した場合を説明する。図１１Ｃでは、走査断面２４が１３番目及び１４番目の走査位置２７と重なっている。この場合、送受信制御部１７２は、１３番目、１４番目、０番目の順に、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。
【０１２１】
以下同様に、送受信制御部１７２は、走査断面２４の回転に伴って、各走査位置２７に対して超音波送受信を実行させる。なお、ここでは、回転制御部１７１が一定の速度で振動子群２１を回転させる場合を説明したが、回転制御部１７１が振動子群２１を回転させる速度を加減速させる場合であっても良い。
【０１２２】
このように、複数の走査位置２７がハニカム格子状に設定される場合にも、超音波診断装置１は、３次元の超音波画像データの画質を向上させることができる。なお、複数の走査位置２７をハニカム格子状に設定する実施形態は、第１から第３の実施形態のいずれにも適用可能である。
【０１２３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、３次元の超音波画像データの画質を向上させることができる。
【０１２４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【０１２５】
例えば、図１及び図８に例示した超音波診断装置１の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く超音波診断装置１が有することを要しない。すなわち、超音波診断装置１の各構成要素の分散・統合の具体的形態は図示のものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１２６】
１      超音波診断装置
１７０      制御部
１７１      回転制御部
１７２      送受信制御部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４Ａ】
2014221119.tif 000010
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014221119.tif 000019
【図１０Ａ】
2014221119.tif 000020
【図１０Ｂ】
2014221119.tif 000021
【図１０Ｃ】
2014221119.tif 000022
【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
2014221119.tif 000024
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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