(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波信号を送受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブを駆動して前記被検体をスキャンする送受信部と、
前記超音波プローブの移動方向を判定する方向判定部と、
第１の方向に前記超音波信号を送受信して第１の画像データを収集する第１のスキャンと前記第１の方向に対して前記移動方向に斜めに傾いた第２の方向に前記超音波信号を送受信して第２の画像データを収集する第２のスキャンとを繰り返し行うように前記送受信部を制御するスキャン制御部と、
前記第１のスキャンにより収集された複数の第１の画像データを合成したパノラミック画像データを生成する画像合成部と、
スキャン中に、前記パノラミック画像データ又は前記第１の画像データと併せて、前記第２の画像データを表示部に表示させる表示制御部と
を備える、超音波診断装置。
【請求項２】
前記画像合成部は、前記第１の画像データが収集されるごとに、収集された第１の画像データにおける前記超音波プローブがスキャン可能な範囲の一部に設定された合成領域に対応する部分を１つ前に生成された第１の画像データにおける重複部分と合成することで前記パノラミック画像データを生成し、
前記スキャン制御部は、前記超音波プローブが移動されている間は、前記第１のスキャンにおいて、前記超音波プローブがスキャン可能な範囲のうち前記超音波プローブの移動方向に向かって前記合成領域より後ろにある範囲についてはスキャンを停止するように前記送受信部を制御する、
請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記スキャン制御部は、前記超音波プローブが移動されている間は、前記第１のスキャンにおいてスキャンを停止した範囲に照射されていたビーム数よりも前記第２のスキャンで照射されるビーム数が少なくなるように前記送受信部を制御する、
請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記超音波プローブが移動する速さを検出する速さ検出部をさらに備え、
前記スキャン制御部は、前記超音波プローブが移動する速さに応じて、前記第２の方向を変えるように前記送受信部を制御する、
請求項１、２又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記スキャン制御部は、前記超音波プローブが有する複数の圧電振動子それぞれの送信遅延時間を制御することで、前記第１の方向及び前記第２の方向の傾きを制御する、
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】
前記超音波プローブは、３次元の画像データであるボリュームデータを収集可能であり、
前記スキャン制御部は、第１のスキャンとして、前記第１の方向に前記超音波信号を送受信して第１のボリュームデータを収集するスキャンを行い、前記第２のスキャンとして、前記第１の方向に対して前記移動方向に斜めに傾いた方向に前記超音波信号を送受信して第２のボリュームデータを収集するスキャンとを行うように前記送受信部を制御し、
前記画像合成部は、前記パノラミック画像として、前記第１のスキャンにより収集された複数の第１のボリュームデータを合成した３次元パノラミック画像データを生成し、
前記表示制御部は、スキャン中に、前記３次元パノラミック画像データ又は前記第１のボリュームデータにおける所定方向に沿った断面画像データと併せて、前記第２のボリュームデータにおける前記所定方向に沿った断面画像データを前記表示部に表示させる、
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】
前記表示制御部は、スキャン中に、前記３次元パノラミック画像データ又は前記第１のボリュームデータにおける直交３方向それぞれに沿った断面画像データと併せて、前記第２のボリュームデータにおける前記直交３方向それぞれに沿った断面画像データを前記表示部に表示させる、
請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記表示制御部は、スキャン中に、前記３次元パノラミック画像データ又は前記第１のボリュームデータにおける前記超音波プローブの移動方向に沿った断面画像データと併せて、前記第２のボリュームデータにおける前記超音波プローブの移動方向に沿った断面画像データを前記表示部に表示させる、
請求項６に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波診断装置に関する技術として、パノラミックスキャンと呼ばれる技術が知られている。パノラミックスキャンは、被検体の体表面に沿って超音波プローブをスキャン方向に移動させながら複数の画像データを収集し、各画像データの重複部分を合成することで、パノラミック画像データと呼ばれる広範囲の画像データを得る技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１７９２７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、パノラミックスキャンにおいて、スキャン中に超音波プローブの移動方向の視認性を向上させることができる超音波診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブと、送受信部と、方向判定部と、スキャン制御部と、画像合成部と、表示制御部とを備える。超音波プローブは、被検体に対して超音波信号を送受信する。送受信部は、前記超音波プローブを駆動して前記被検体をスキャンする。方向判定部は、前記超音波プローブの移動方向を判定する。スキャン制御部は、第１の方向に前記超音波信号を送受信して第１の画像データを収集する第１のスキャンと前記第１の方向に対して前記移動方向に斜めに傾いた第２の方向に前記超音波信号を送受信して第２の画像データを収集する第２のスキャンとを繰り返し行うように前記送受信部を制御する。画像合成部は、前記第１のスキャンにより収集された複数の第１の画像データを合成したパノラミック画像データを生成する。表示制御部は、スキャン中に、前記パノラミック画像データ又は前記第１の画像データと併せて、前記第２の画像データを表示部に表示させる。
【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示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、従来のパノラミックスキャンによって得られるパノラミック画像データを示す図である。
【図３】図３は、従来のパノラミックスキャンによるパノラミック画像データの生成及び表示を説明するための図である。
【図４】図４は、従来の台形スキャンを説明するための図である。
【図５】図５は、従来のオブリークスキャンを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詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るスキャン制御部によるスキャンの制御を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係るスキャン制御部による第２のスキャンの角度の制御を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る画像合成部によるパノラミック画像データの生成を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置によるパノラミックスキャンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係るスキャン制御部によるスキャンの制御を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る画像合成部によって生成される３次元パノラミック画像データを示す図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係る表示制御部によって表示される断面画像データの一例を示す図である。
【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の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブ１と、表示部２と、入力部３と、装置本体１０とを備える。なお、図１は、機能ブロック図であり、必ずしもハードウェア構成を示すものではない。
【０００９】
超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有する。複数の圧電振動子は、後述する装置本体１０が有する送受信部１１から供給される駆動信号に基づき超音波パルスを発生し、また、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１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１から被検体Ｐに超音波パルスが送信されると、送信された超音波パルスは、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、エコー信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信されるエコー信号の振幅は、超音波パルス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エコー信号は、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】
表示部２は、モニタなどであり、超音波診断装置１００の操作者が入力部３を用いて各種指示や設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）を表示したり、装置本体１０において生成された超音波画像や解析結果を表示したりする。
【００１２】
入力部３は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボールなどであり、装置本体１０に接続される。また、入力部３は、超音波診断装置１００の操作者からの各種指示や設定要求を受け付け、受け付けた各種指示や設定要求を装置本体１０に対して転送する。
【００１３】
装置本体１０は、超音波プローブ１によって受信された反射波に基づいて超音波画像を生成する。装置本体１０は、図１に示すように、送受信部１１と、Ｂモード処理部１２と、ドプラ処理部１３と、画像処理部１４と、画像メモリ１５と、制御部１６と、内部記憶部１７とを有する。
【００１４】
送受信部１１は、トリガ発生回路、送信遅延回路及びパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定の繰り返し周波数（ＰＲＦ（Pulse  Repetition  Frequency））の超音波パルスを形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。なお、ＰＲＦは、レート周波数とも呼ばれる。また、送信遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波パルスをビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子毎の送信遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対して与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える送信遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００１５】
なお、送受信部１１は、後述する制御部１６の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧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は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、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。
【００１６】
また、送受信部１１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延回路、加算器、直交検波回路などを有し、超音波プローブ１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。アンプ回路は、反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延回路は、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な受信遅延時間を与える。加算器は、受信遅延回路により受信遅延時間が与えられた反射波信号の加算処理を行う。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る。
【００１７】
Ｂモード処理部１２は、送受信部１１から反射波データを受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを行って、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、Ｂモード処理部１２は、後述するＭモードデータを生成する。
【００１８】
ドプラ処理部１３は、送受信部１１から受け取った反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなど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。
【００１９】
画像処理部１４は、Ｂモード処理部１２によって生成されたＢモードデータやＭモードデータ、ドプラ処理部１３によって生成されたドプラデータから、超音波画像を生成する。具体的には、画像処理部１４は、ＢモードデータからＢモード画像を生成し、ＭモードデータからＭモード画像を生成し、ドプラデータからドプラ画像を生成する。また、画像処理部１４は、座標変換やデータ補間などを行うことで、超音波スキャンの走査線信号列をテレビなど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、表示画像としての超音波画像（Ｂモード画像、Ｍモード画像、ドプラ画像）を生成する。
【００２０】
画像メモリ１５は、画像処理部１４によって生成された超音波画像や、超音波画像を画像処理することで生成した画像を記憶するメモリである。例えば診断の後に、操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっており、静止画的に、あるいは複数枚を使って動画的に再生することが可能である。また、画像メモリ１５は、送受信部１１を通過後の画像輝度信号、その他の生データ、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。
【００２１】
制御部１６は、超音波診断装置１００における処理全体を制御する。具体的には、制御部１６は、入力部３を介して操作者から入力された各種指示や設定要求、内部記憶部１７から読み込んだ各種プログラム及び各種設定情報に基づき、送受信部１１、Ｂモード処理部１２、ドプラ処理部１３、及び画像処理部１４の処理を制御したり、画像メモリ１５が記憶する超音波画像などを表示部２にて表示するように制御したりする。
【００２２】
内部記憶部１７は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための装置制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）、診断プロトコルや各種設定情報などの各種データなどを記憶する。また、内部記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像の保管などにも使用される。
【００２３】
なお、装置本体１０に内蔵される送受信部１１などは、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたプログラムである場合もある。
【００２４】
このような構成のもと、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、パノラミックスキャンを行う機能を有する。以下では、従来のパノラミックスキャンについて説明した後に、本実施形態に係る超音波診断装置１００によって行われるパノラミックスキャンについて説明する。
【００２５】
図２は、従来のパノラミックスキャンによって得られるパノラミック画像データを示す図である。図２に示すように、パノラミックスキャンでは、被検体の体表面に沿って超音波プローブをスキャン方向に移動させながら複数の画像データを収集し、各画像データの重複部分を合成することで、パノラミック画像データと呼ばれる広範囲の画像データが得られる。
【００２６】
図３は、従来のパノラミックスキャンによるパノラミック画像データの生成及び表示を説明するための図である。図３に示すように、従来のパノラミックスキャンでは、超音波プローブがスキャン可能な範囲３１内に合成領域３２が設定される。この合成領域３２は、画像データを合成する範囲として用いられる領域であり、例えば、装置が有する計算処理の能力に応じて領域の大きさが設定される。また、パノラミックスキャンでは、被検体の深さ方向に超音波信号を送受信するスキャンを繰り返し行うことで、超音波プローブの移動にともなって連続的に複数の画像データが収集される。そして、画像データが収集されるごとに、その画像データにおける合成領域３２に対応する部分を１つ前に収集された画像データにおける重複部分と合成することで、パノラミック画像データが生成される。
【００２７】
ここで、図３に示すように、パノラミックスキャンのスキャン中は、生成されたパノラミック画像データが表示部に表示される。このとき、超音波プローブがスキャン可能な範囲３１のうち、超音波プローブの移動方向に向かって合成領域３２より前にある範囲３３については、画像データがライブ画像として表示される。一方、超音波プローブの移動方向に向かって合成領域３２より後ろにある範囲３４については、合成済みの画像データが連続的に静止画像として表示される。これにより、操作者は、ライブ画像として表示される画像データの様子を観察しながら、超音波プローブを移動させることになる。
【００２８】
しかしながら、従来のパノラミックスキャンでは、例えば図３に示すように、ライブ画像として表示される範囲３３は超音波プローブがスキャン可能な範囲３１の一部に限られるため、操作者が視認できる超音波プローブの移動方向の視野が狭くなっている。そのため、操作者が超音波プローブを移動させる際に、体の湾曲部分や骨などのようにアーティファクトを発生させる物体の存在に気付くのが遅れてしまう場合があった。そして、アーティファクトを発生させる物体の存在に気付かずに操作者が超音波プローブを移動させてしまった場合には、パノラミック画像データが操作者の意図しないものになってしまい、スキャンのやり直しが必要になることもあった。
【００２９】
このような課題を解決するため、パノラミックスキャンにおいて、超音波プローブの移動方向の視野を広げることが考えられる。例えば、従来の技術では、スキャン方向の視野を広げるために、台形スキャンやオブリークスキャン（斜めスキャン）を行うことが考えられる。
【００３０】
図４は、従来の台形スキャンを説明するための図である。図４に示すように、台形スキャンでは、収集される画像データの両端部が放射状に広がるように、スキャン範囲の全体又は両端部で深さ方向に対して斜めに超音波信号を送受信するスキャンである。この台形スキャンによれば、深さ方向のみに超音波信号を送受信するスキャンと比べて、画像データの両端部が放射状に広がった分だけスキャン方向の視野を広げることができる（図４に示す範囲４１及び４２を参照）。
【００３１】
図５は、従来のオブリークスキャンを説明するための図である。図５に示すように、オブリークスキャンは、被検体の深さ方向に対してスキャン方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信するスキャンである（図５の下図を参照）。このオブリークスキャンによれば、深さ方向に対してスキャン方向に斜めに傾いた方向に超音波信号が送受信されるので、深さ方向のみに超音波信号を送受信するスキャンと比べて、スキャン方向の視野を広げることができる（図５に示す範囲５１を参照）。
【００３２】
しかしながら、従来の台形スキャン及びオブリークスキャンでは、いずれも深さ方向に対して斜めに傾いた方向に超音波信号が送受信されるため、グレーティングローブが発生して画像データの画質が低下する場合があった。この理由から、従来、超音波プローブの移動方向の視野を広げることを目的として、台形スキャンやオブリークスキャンを利用することは難しかった。
【００３３】
上記従来技術に対し、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、超音波プローブの移動方向を判定し、第１の方向に超音波信号を送受信して第１の画像データを収集する第１のスキャンと、第１の方向に対して超音波プローブの移動方向に斜めに傾いた第２の方向に超音波信号を送受信して第２の画像データを収集する第２のスキャンとを繰り返し行う。そして、超音波診断装置１００は、第１のスキャンにより収集された複数の第１の画像データを合成したパノラミック画像データを生成し、スキャン中に、パノラミック画像データ又は第１の画像データと併せて、第２の画像データを表示部２に表示させる。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１のスキャンにおける第１の方向を被検体の深さ方向（被検体に対して垂直な方向）とした場合について説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、被検体の深さ方向に対する傾きを表す角度をオブリーク角度とすると、第１のスキャンにおける第１の方向のオブリーク角度θ１と、第２のスキャンにおける第２の方向のオブリーク角度θ２との関係が、θ１＜θ２であればよい。例えば、第１の方向は、θ１＜０、すなわち、超音波プローブの移動方向とは反対の方向に傾いていてもよい。このとき、第１のスキャンにおける第１の方向のオブリーク角度として被検体の組織の構造に合わせた最適な角度を選択することで、得られるパノラミック画像の画質を向上させることができる。例えば、被検体内部の構造物に対して垂直になるようにオブリーク角度を調節して超音波信号を送信することで、高い反射信号が得られる。
【００３５】
すなわち、本実施形態に係る超音波診断装置１００は、パノラミックスキャンのスキャン中に、被検体の深さ方向に対して超音波プローブの移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２の画像データを収集し、この第２の画像データをパノラミック画像データとともに表示させる。本実施形態に係る超音波診断装置１００は、この第２の画像データを表示させることによって、超音波プローブの移動方向の視野を広げるようにしている。以下、本実施形態に係る超音波診断装置１００について具体的に説明する。
【００３６】
図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００の詳細な構成を示す機能ブロック図である。図６は、図１に示した各部のうち、制御部１６及び画像処理部１４の構成を示している。なお、図６は、機能ブロック図であり、必ずしもハードウェア構成を示すものではない。
【００３７】
図６に示すように、画像処理部１４は、画像生成部１４ａと、画像合成部１４ｂとを有する。また、制御部１６は、方向判定部１６ａと、速さ検出部１６ｂと、スキャン制御部１６ｃと、表示制御部１６ｄとを有する。
【００３８】
方向判定部１６ａは、超音波プローブ１の移動方向を判定する。具体的には、方向判定部１６ａは、パノラミックスキャンが行われている間に、超音波プローブ１の移動にともなって連続的に収集される複数の第１の画像データに基づいて、超音波プローブ１の移動方向を検出する。例えば、方向判定部１６ａは、後述する画像合成部１４ｂが行うパターンマッチングによって、時間的に連続する２つの第１の画像データの重複部分が特定された際に、各第１の画像データの位置関係を示す方向ベクトルに基づいて、超音波プローブ１の移動方向を判定する。なお、方向判定部１６ａは、超音波プローブ１の移動方向が検出されない場合には、超音波プローブ１が移動していないと判定する。なお、方向判定部１６ａは、例えば、超音波プローブ１に取り付けられた位置センサによって、超音波プローブ１の移動方向を検出してもよい。
【００３９】
速さ検出部１６ｂは、超音波プローブ１が移動する速さを検出する。例えば、速さ検出部１６ｂは、パノラミックスキャンが行われている間に、超音波プローブ１の移動にともなって連続的に収集される複数の第１の画像データに基づいて、超音波プローブ１が移動する速さを検出する。例えば、速さ検出部１６ｂは、後述する画像合成部１４ｂが行うパターンマッチングによって、時間的に連続する２つの第１の画像データの重複部分が特定された際に、各第１の画像データの位置関係を示す方向ベクトルの大きさと、第１の画像データが収集される時間間隔とから、超音波プローブ１が移動する速さを算出する。なお、速さ検出部１６ｂは、例えば、超音波プローブ１に取り付けられた位置センサによって、超音波プローブ１の移動速度を検出してもよい。
【００４０】
スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって判定された超音波プローブ１の移動方向、及び、速さ検出部１６ｂによって検出された超音波プローブ１の速さに基づいて、送受信部１１によって行われるスキャンを制御する。
【００４１】
具体的には、スキャン制御部１６ｃは、被検体の深さ方向に超音波信号を送受信して第１の画像データを収集する第１のスキャンと、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２の画像データを収集する第２のスキャンとを繰り返し行うように送受信部１１を制御する。なお、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１が移動されている間は、第１のスキャンにおいて、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲のうち超音波プローブ１の移動方向に向かって合成領域より後ろにある範囲についてはスキャンを停止するように送受信部１１を制御する。
【００４２】
図７は、第１の実施形態に係るスキャン制御部１６ｃによるスキャンの制御を示す図である。図７上段の図に示すように、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１が移動されていないと判定されている間は、超音波プローブがスキャン可能な範囲７１に対して、被検体の深さ方向（矢印７１ａの方向）に超音波信号を送受信するスキャンを行う。
【００４３】
そして、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１の移動方向が判定された場合には、図７下段の図に示すように、被検体の深さ方向に超音波信号を送受信して第１の画像データを収集する第１のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。このとき、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲７１のうち、超音波プローブ１の移動方向に向かって合成領域より後ろにある範囲７２についてはスキャンを停止するように送受信部１１を制御する。すなわち、スキャン制御部１６ｃは、第１のスキャンとして、超音波プローブ１の移動方向に向かって範囲７２より前にある範囲７３に対してのみ、被検体の深さ方向（矢印７３ａの方向）にスキャンを行うように送受信部１１を制御する。
【００４４】
このように、スキャン制御部１６ｃが、超音波プローブ１の移動方向に向かって合成領域より後ろにある範囲についてはスキャンを停止することによって、パノラミック画像データの合成に用いられない範囲はスキャンしないことになる。これにより、パノラミックスキャンが行われている間に、無駄なスキャンを省略することができる。
【００４５】
さらに、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１の移動方向が判定された場合には、図７下段の図に示すように、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２の画像データを収集する第２のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。すなわち、スキャン制御部１６ｃは、第２のスキャンとして、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに広げた範囲７４に対して、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向（矢印７４ａの方向）にスキャンを行うように送受信部１１を制御する。
【００４６】
このように、スキャン制御部１６ｃが、方向判定部１６ａによって判定された移動方向に向けて斜めに超音波信号を送受信して第２のスキャンを行うので、操作者によって超音波プローブ１が移動される方向に応じて、移動方向の視野を自動的に広げることができる。したがって、従来のオブリークスキャンのように、視野が広がる方向がスキャン方向のいずれか一方に固定される場合と比べて、装置の利便性を向上させることができる。
【００４７】
なお、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１が移動されている間は、第１のスキャンにおいてスキャンを停止した範囲に照射されていたビーム数よりも第２のスキャンで照射されるビーム数が少なくなるように送受信部１１を制御する。このように、スキャン制御部１６ｃが、スキャンを停止した範囲のビーム数よりも少ないビーム数で第２のスキャンを行うように制御することで、超音波プローブ１が移動されている間のフレームレートを上げることができるので、ライブ画像として表示される画像データの画質を向上させることができる。
【００４８】
さらに、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１が移動する速さに応じて、第２の方向を変えるように送受信部１１を制御する。具体的には、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１が移動する速さに応じて、第２のスキャンにおいて超音波信号を送受信する方向の角度を変えるように送受信部１１を制御する。このとき、スキャン制御部１６ｃは、速さ検出部１６ｂによって検出される超音波プローブ１の速さに基づいて、超音波プローブ１の速さが増すにつれて被検体の深さ方向に対する角度が大きくなるように、第２のスキャンの角度を算出する。
【００４９】
図８は、第１の実施形態に係るスキャン制御部１６ｃによる第２のスキャンの角度の制御を示す図である。図８に示すように、例えば、スキャン制御部１６ｃは、第１の時点において、深さ方向に対する角度８１で第２のスキャンを行っていたとする。そして、第１の時点より後の第２の時点で速さ検出部１６ｂによって検出された超音波プローブ１の速さが第１の時点での速さよりも増していた場合には、スキャン制御部１６ｃは、角度８１より大きい角度８２で第２のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。逆に、第１の時点より後の第２の時点で速さ検出部１６ｂによって検出された超音波プローブ１の速さが第１の時点での速さよりも減っていた場合には、スキャン制御部１６ｃは、角度８１より小さい角度８３で第２のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。
【００５０】
このように、スキャン制御部１６ｃが、超音波プローブ１の速さに応じて、第２のスキャンにおいて超音波信号を送受信する方向の角度を変えることで、操作者が超音波プローブ１を早く移動させたときには、移動方向の視野をより広い範囲に広げることができるので、超音波プローブの移動方向の視認性をより向上させることができる。一方、操作者が超音波プローブ１をゆっくり移動させたときには、第２のスキャンの角度を小さくすることができるので、グレーティングローブの発生を減らすことができ、第２の画像データの画質を向上させることができる。
【００５１】
なお、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子それぞれの送信遅延時間を制御することで、第１の方向及び第２の方向の傾きを制御する。具体的には、スキャン制御部１６ｃは、送受信部１１の送信遅延回路が各レートパルスに対して与える送信遅延時間を変化させることで、第１の方向及び第２の方向を変える。
【００５２】
画像生成部１４ａは、Ｂモード処理部１２によって生成されたＢモードデータから表示用の画像データを生成する。具体的には、画像生成部１４ａは、Ｂモード処理部１２によって生成されたＢモードデータに対して座標変換やデータ補間などを行うことで、Ｂモード画像表示用の画像データを生成する。本実施形態では、画像生成部１４ａは、第１のスキャンによって得られるＢモードデータから第１の画像データを生成し、第２のスキャンによって得られるＢモードデータから第２の画像データを生成する。
【００５３】
画像合成部１４ｂは、超音波プローブ１の移動にともなって連続的に収集される複数の第１の画像データの重複部分を合成したパノラミック画像データを生成する。具体的には、画像合成部１４ｂは、第１の画像データが収集されるごとに、収集された第１の画像データにおける超音波プローブ１がスキャン可能な範囲の一部に設定された合成領域に対応する部分を１つ前に生成された第１の画像データにおける重複部分と合成することでパノラミック画像データを生成する。
【００５４】
ここで、画像合成部１４ｂは、図２及び３を用いて説明した従来のパノラミックスキャンと同様の方法でパノラミック画像データを生成する。例えば、画像合成部１４ｂは、画像データの重複部分の合成については、ＳＡＤ（Sum  of  Absolute  Difference）法などの一般的なパターンマッチング技術を用いて合成処理を行う。なお、本実施形態に係る画像合成部１４ｂは、画像生成部１４ａによって生成される第２の画像データ、すなわち、斜め方向の画像データはパノラミック画像データの生成に用いないので、パノラミック画像データの画質を低下させることがない。
【００５５】
図９は、第１の実施形態に係る画像合成部１４ｂによるパノラミック画像データの生成を示す図である。図９に示すように、画像合成部１４ｂは、例えば、図７下段の図に示した範囲７３及び範囲７４のうち、範囲７３をスキャンして得られた第１の画像データのみをパノラミック画像データの合成に用いる。一方、範囲７４をスキャンして得られた第２の画像データは、パノラミック画像データの合成には用いられないが、後述する表示制御部１６ｄによって、超音波プローブ１の進行方向の様子を示す情報として、表示部２に表示されることになる。
【００５６】
表示制御部１６ｄは、スキャン中に、パノラミック画像データと併せて、第２の画像データを表示部２に表示させる。具体的には、表示制御部１６ｄは、図７下段の図に示したように、パノラミックスキャンが行われている間に、画像合成部１４ｂによって生成されるパノラミック画像データと画像生成部１４ａによって生成される第２の画像データとを重畳させて表示部２に表示させる。これにより、パノラミックスキャンが行われている間は、第２の画像データが表示されることによって、超音波プローブ１の進行方向の視野を広げることができる。
【００５７】
なお、スキャン中に表示されるパノラミック画像データは、合成されるにつれて横方向に伸びていく画像データのうちの一部であってもよい。また、表示制御部１６ｄは、スキャン中に、第１の画像データと併せて、第２の画像データを表示部２に表示させてもよい。第１の画像データは、スキャン中にライブ画像として表示される。
【００５８】
図１０は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１００によるパノラミックスキャンの処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、スキャン制御部１６ｃが、パノラミックスキャンを開始する指示を操作者から受け付けた場合に、パノラミックスキャンを開始する（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）。
【００５９】
パノラミックスキャンが開始されると、画像生成部１４ａが、Ｂモード処理部１２からＢモードデータを取得する（ステップＳ１０２）。ここで、画像生成部１４ａは、取得したＢモードデータが第２のスキャンによって収集された斜め方向のデータであった場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、その反射波データから斜め方向の画像データ（第２の画像データ）を生成する（ステップＳ１０４）。
【００６０】
一方、画像生成部１４ａは、取得した反射波データが第２のスキャンによって収集された斜め方向のデータでなかった場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、その反射波データから深さ方向の画像データ（第１の画像データ）を生成する（ステップＳ１０５）。そして、画像生成部１４ａによって深さ方向の画像データが生成されると、画像合成部１４ｂが、生成された画像データと１つ前に生成された第１の画像データとの重複部分と合成することでパノラミック画像データを生成する（ステップＳ１０６）。さらに、方向判定部１６ａが、超音波プローブ１の移動方向を判定する（ステップＳ１０７）。
【００６１】
その後、また、表示制御部１６ｄが、パノラミック画像データと斜め方向の画像データ（第２の画像データ）とを重畳させて表示部２に表示させる（ステップＳ１０８）。また、スキャン制御部１６ｃが、方向判定部１６ａによって判定された移動方向に応じて、移動方向に斜めに第２のスキャンを行うスキャンシーケンスを新たに作成する（ステップＳ１０９）。そして、スキャン制御部１６ｃは、生成した新しいスキャンシーケンスでパノラミックスキャンを続行するように送受信部１１を制御する（ステップＳ１１０）。
【００６２】
その後、スキャン制御部１６ｃは、パノラミックスキャンを終了する指示を操作者から受け付けるまでは、上記処理手順を繰り返し（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、パノラミックスキャンを終了する指示を操作者から受け付けた場合には、パノラミックスキャンの処理を終了する（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）。
【００６３】
上述したように、本実施形態によれば、パノラミックスキャンのスキャン中に、被検体の深さ方向に対して超音波プローブの移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２の画像データを収集して、パノラミック画像データとともに表示させる。これにより、超音波プローブの移動方向の視野を広げることができるので、パノラミックスキャンにおいて、スキャン中に超音波プローブの移動方向の視認性を向上させることができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、第１の画像データ及び第２の画像データが２次元の画像データである場合の例を説明した。これに対し、第２の実施形態では、第１の画像データ及び第２の画像データが３次元の画像データであるボリュームデータである場合の例を説明する。なお、第２の実施形態では、収集されたボリュームデータから、３次元のパノラミック画像データである３次元パノラミックデータが生成される。
【００６５】
本実施形態では、超音波プローブ１は、３次元の画像データであるボリュームデータを収集可能である。例えば、超音波プローブ１は、２Ｄアレイプローブや、メカニカル４Ｄプローブなどである。
【００６６】
また、本実施形態では、スキャン制御部１６ｃは、第１のスキャンとして、被検体の深さ方向に超音波信号を送受信して第１のボリュームデータを収集するスキャンを行い、第２のスキャンとして、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２のボリュームデータを収集する第２のスキャンとを行うように送受信部１１を制御する。ここで、スキャン制御部１６ｃは、第１の実施形態と同様に、第１のスキャンと第２のスキャンとを繰り返し行うように送受信部１１を制御する。
【００６７】
なお、スキャン制御部１６ｃは、第１の実施形態と同様に、超音波プローブ１が移動されている間は、第１のスキャンにおいて、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲のうち超音波プローブ１の移動方向に向かって合成領域より後ろにある範囲についてはスキャンを停止するように送受信部１１を制御する。
【００６８】
図１１は、第２の実施形態に係るスキャン制御部１６ｃによるスキャンの制御を示す図である。図１１上段の図に示すように、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１が移動されていないと判定されている間は、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲１１１に対して、被検体の深さ方向（矢印１１１ａの方向）に超音波信号を送受信するスキャンを行う。本実施形態では、図１１上段の図に示すように、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲１１１は、被検体の深さ方向及び当該深さ方向に直交する２つの方向それぞれに所定の幅を有する３次元の領域となる。
【００６９】
そして、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１の移動方向が判定された場合には、図１１下段の図に示すように、被検体の深さ方向に超音波信号を送受信して第１のボリュームデータを収集する第１のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。このとき、スキャン制御部１６ｃは、超音波プローブ１がスキャン可能な範囲１１１のうち、超音波プローブ１の移動方向に向かって合成領域より後ろにある範囲１１２についてはスキャンを停止するように送受信部１１を制御する。すなわち、スキャン制御部１６ｃは、第１のスキャンとして、超音波プローブ１の移動方向に向かって範囲１１２より前にある範囲１１３に対してのみ、被検体の深さ方向（矢印１１３ａの方向）にスキャンを行うように送受信部１１を制御する。これにより、第１の実施形態と同様に、３次元パノラミックスキャンが行われている間に、無駄なスキャンを省略することができる。
【００７０】
さらに、スキャン制御部１６ｃは、方向判定部１６ａによって超音波プローブ１の移動方向が判定された場合には、図１１下段の図に示すように、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向に超音波信号を送受信して第２のボリュームデータを収集する第２のスキャンを行うように送受信部１１を制御する。すなわち、スキャン制御部１６ｃは、第２のスキャンとして、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに広げた範囲１１４に対して、被検体の深さ方向に対して移動方向に斜めに傾いた方向（矢印１１４ａの方向）にスキャンを行うように送受信部１１を制御する。本実施形態では、図１１下段の図に示すように、範囲１１４は、超音波プローブ１の移動方向及び被検体の深さ方向に沿った底面を有する三角柱の形状の領域となる。これにより、第１の実施形態と同様に、操作者によって超音波プローブ１が移動される方向に応じて、移動方向の視野を自動的に広げることができる。なお、このとき、スキャン制御部１６ｃは、第１の実施形態と同様に、超音波プローブ１が移動されている間は、第１のスキャンにおいてスキャンを停止した範囲に照射されていたビーム数よりも第２のスキャンで照射されるビーム数が少なくなるように送受信部１１を制御してもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、画像生成部１４ａは、Ｂモード処理部１２によって生成された３次元のＢモードデータから、３次元の画像データであるボリュームデータを生成する。具体的には、画像生成部１４ａは、Ｂモード処理部１２によって生成されたＢモードデータに対して座標変換やデータ補間などを行うことで、ボリュームデータを生成する。本実施形態では、画像生成部１４ａは、第１のスキャンによって得られる３次元のＢモードデータから第１のボリュームデータを生成し、第２のスキャンによって得られる３次元のＢモードデータから第２のボリュームデータを生成する。
【００７２】
また、本実施形態では、画像合成部１４ｂは、パノラミック画像として、第１のスキャンにより収集された複数の第１のボリュームデータを合成した３次元パノラミック画像データを生成する。具体的には、画像合成部１４ｂは、第１のボリュームデータが収集されるごとに、収集された第１のボリュームデータにおける超音波プローブ１がスキャン可能な範囲の一部に設定された合成領域に対応する部分を１つ前に生成された第１のボリュームデータにおける重複部分と合成することで、３次元パノラミック画像データを生成する。このとき、例えば、画像合成部１４ｂは、ボリュームデータの重複部分の合成については、ＳＡＤ（Sum  of  Absolute  Difference）法などの一般的なパターンマッチング技術を用いて合成処理を行う。
【００７３】
図１２は、第２の実施形態に係る画像合成部１４ｂによって生成される３次元パノラミック画像データを示す図である。図１２に示すように、例えば、画像合成部１４ｂは、図１１下段の図に示した範囲１１３及び範囲１１４のうち、範囲１１３をスキャンして得られた第１のボリュームデータのみを３次元パノラミック画像データの合成に用いる。これにより、図１２に示すように、超音波プローブ１の移動方向に沿った広範囲のボリュームデータが得られる。なお、範囲１１４をスキャンして得られた第２のボリュームデータは、３次元パノラミック画像データの合成には用いられないが、表示制御部１６ｄによって、超音波プローブ１の進行方向の様子を示す情報として、表示部２に表示されることになる。
【００７４】
また、本実施形態では、表示制御部１６ｄは、スキャン中に、３次元パノラミック画像データ又は第１のボリュームデータにおける所定方向に沿った断面画像データと併せて、第２のボリュームデータにおける所定方向に沿った断面画像データを表示部２に表示させる。
【００７５】
例えば、表示制御部１６ｄは、スキャン中に、３次元パノラミック画像データ又は第１のボリュームデータにおける直交３方向それぞれに沿った断面画像データと併せて、第２のボリュームデータにおける直交３方向それぞれに沿った断面画像データを表示部２に表示させる。
【００７６】
図１３は、第２の実施形態に係る表示制御部１６ｄによって表示される断面画像データの一例を示す図である。例えば、表示制御部１６ｄは、パノラミックスキャンが行われている間に、画像合成部１４ｂによって生成される３次元パノラミック画像データと画像生成部１４ａによって生成される第２のボリュームデータとを重畳させたボリュームデータを生成する。その後、表示制御部１６ｄは、生成したボリュームデータに対して、断面再構成（ＭＰＲ：Multi  Planer  Reconstruction）法によるレンダリング処理を行うことで、直交する３方向それぞれに沿った断面画像データを生成する。ここで、直交する３方向は、例えば、超音波プローブ１のスキャン範囲に対してあらかじめ定義されている３次元座標系の３軸方向である。または、直交する３方向は、操作者によって指定された方向であってもよい。そして、表示制御部１６ｄは、パノラミックスキャンが行われている間に、生成した３つの断面画像データをそれぞれ表示部２に表示させる。
【００７７】
例えば、超音波プローブ１が２Ｄアレイプローブであった場合に、図１２に示すように、２Ｄアレイプローブのスキャン範囲に対して、振動子の２次元の配列方向のうちの一方がＸ軸方向として定義され、他方がＹ軸方向として定義され、被検体の深さ方向がＺ軸と定義されていたとする。その場合に、例えば、表示制御部１６ｄは、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面１２１、１２２及び１２３それぞれの断面画像データを生成する。そして、表示制御部１６ｄは、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面１２１の断面画像データ１３２と、Ｘ−Ｙ平面に平行な断面１２２の断面画像データ１３２と、Ｙ−Ｚ平面に平行な断面１２３の断面画像データ１３３とをそれぞれ表示部２に表示させる。この結果、超音波プローブ１をＸ軸方向に移動させた場合には、断面画像データ１２１及び１２２において、画像内に描出されている範囲が超音波プローブの移動方向に広がることになる。また、超音波プローブ１をＹ軸方向に移動させた場合には、断面画像データ１２２及び１２３において、画像内に描出されている範囲が超音波プローブの移動方向に広がることになる。
【００７８】
また、例えば、表示制御部１６ｄは、スキャン中に、３次元パノラミック画像データ又は第１のボリュームデータにおける超音波プローブの移動方向に沿った断面画像データと併せて、第２のボリュームデータにおける超音波プローブの移動方向に沿った断面画像データを表示部２に表示させてもよい。
【００７９】
この場合には、表示制御部１６ｄは、パノラミックスキャンが行われている間に、方向判定部１６ａによって検出された超音波プローブ１の移動方向を取得する。さらに、表示制御部１６ｄは、画像合成部１４ｂによって生成される３次元パノラミック画像データと画像生成部１４ａによって生成される第２のボリュームデータとを重畳させたボリュームデータを生成する。その後、表示制御部１６ｄは、生成したボリュームデータに対して、断面再構成法によるレンダリング処理を行うことで、超音波プローブ１の移動方向に沿った断面画像データを生成する。
【００８０】
ここで、表示制御部１６ｄは、超音波プローブ１の移動方向の変化に応じて断面画像データを生成する。例えば、表示制御部１６ｄは、方向判定部１６ａから所定の時間間隔で超音波プローブ１の移動方向を取得し、移動方向を取得するごとに、３次元パノラミック画像データと第２のボリュームデータとを重畳させたボリュームデータを生成し、さらに、断面画像データを生成する。そして、表示制御部１６ｄは、パノラミックスキャンが行われている間に、生成した断面画像データを表示部２に表示させる。この結果、超音波プローブ１を任意の方向に移動させた場合でも、その移動方向に沿って、断面画像データに描出されている範囲が広がることになる。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
１００  超音波診断装置
１  超音波プローブ
１１  送受信部
１４  画像処理部
１４ｂ  画像合成部
１６  制御部
１６ａ  方向判定部
１６ｃ  スキャン制御部
１６ｄ  表示制御部
【図１】
0006054230.tif 000002
【図２】
0006054230.tif 000003
【図３】
0006054230.tif 000004
【図４】
0006054230.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006054230.tif 000007
【図７】
0006054230.tif 000008
【図８】
0006054230.tif 000009
【図９】
0006054230.tif 000010
【図１０】
0006054230.tif 000011
【図１１】
0006054230.tif 000012
【図１２】
0006054230.tif 000013
【図１３】
0006054230.tif 000014