(57)【要約】【課題】本発明の目的は、スキャン中に、心臓の動きの変動に合わせて、映像モード（フィルタＴＨＩ，位相変調ＴＨＩ、ディフェレンシャルＴＨＩ）や走査範囲などを、ユーザの操作なしに適宜変更することにある。【解決手段】超音波診断装置は、超音波探触子１１と、超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニット２０と、超音波探触子を介して超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニット２１と、超音波受信ユニット２１の出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニット２４と、超音波画像を表示する表示部１４と、被検体の心時相の一部区間において、スキャニングのフレームレートを高く変更するために、超音波送信ユニット２０および超音波受信ユニット２１を制御するフレームレート制御部４１とを具備する。【選択図】図１
2011024828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子と、
前記超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、
前記超音波探触子を介して前記超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、
前記超音波受信ユニットの出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記被検体の心時相の一部区間において、前記超音波送信ユニットおよび前記超音波受信ユニットを制御し、スキャニングのフレームレートを高く変更するフレームレート制御部と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
超音波探触子と、
前記超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、
前記超音波探触子を介して前記超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、
前記超音波受信ユニットの出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記被検体の心拍の一部区間に対応して、前記ディジタルフィルタかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を制御し、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を少なく変更するフレーム相関処理枚数制御部と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
超音波探触子と、
前記超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、
前記超音波探触子を介して前記超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、
前記超音波受信ユニットの出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記被検体の心拍の一部区間について、前記ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を制御し、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を高く変更するＭＴＩフィルタ制御部と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
前記フレームレート制御部は、前記被検体の心拍の一部区間について、前記被検体の走査範囲を狭く変更することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記フレームレート制御部は、前記被検体の心拍の一部区間について、少なくとも２レートで前記超音波を送信して得られる前記超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードから、少なくとも１レートで前記超音波を送信して得られる前記超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードへと変更することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
超音波探触子と、
前記超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、
前記超音波探触子を介して前記超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、
前記超音波受信ユニットの出力に基づいて、Ｂモードの処理を行うＢモード処理ユニットと、
前記Ｂモード処理ユニットからの出力に基づいて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記超音波画像を表示する表示部と、
前記Ｂモード処理ユニットからの出力データに基づいて、少なくとも２レートで前記超音波を送信して得られる前記超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードと、少なくとも１レートで前記超音波を送信して得られる前記超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードとを動的に切り替えるための閾値を計算する制御プロセッサと、
前記計算結果の閾値に基づいて、前記超音波送信ユニットと前記超音波受信ユニットを制御し、前記映像モードを動的に切り替える前記フレームレート制御部と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探触子、超音波送受信機、エコー信号処理部、表示装置を具備し、被検体内部を超音波で走査し、得られたエコー信号に基づいて超音波画像を得て表示する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、超音波診断装置を用いた診断において、映像モード（組織ハーモニックイメージングの三種すなわち、フィルタＴＨＩ、位相変調ＴＨＩ、ディフェレンシャルＴＨＩ、および基本波）、走査範囲、ディジタルフィルタにかけるフレーム枚数、MTIフィルタのカットオフ周波数の変更は、超音波診断装置のタッチパネルを選択することによって行われている。
【０００３】
拍動の時相（心時相）1サイクルには心臓の収縮期と拡張期が存在し、収縮期は心臓の動きが速く、拡張期は心臓の動きが遅い。また映像モードには、フレームレートが速く時間分解能に優れたフィルタＴＨＩおよび基本波によるものや、フレームレートが遅く空間分解能に優れた位相変調ＴＨＩおよびディフェレンシャルＴＨＩがある。
【０００４】
従来、映像モードなどは、スキャン前に選択され、スキャン中は固定される。このため、映像モードなどは、収縮期もしくは拡張期の少なくとも一方にしか適応しておらず、良好な超音波画像が得られない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、スキャン中に、心臓の動きの変動に合わせて、映像モード（フィルタＴＨＩ，位相変調ＴＨＩ、ディフェレンシャルＴＨＩ）や走査範囲などを、ユーザの操作なしに適宜変更することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１局面は、超音波探触子と、超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、超音波探触子を介して超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、超音波受信ユニットの出力に基づいて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、超音波画像を表示する表示部と、被検体の心時相の一部区間において、スキャニングのフレームレートを高く変更するために、超音波送信ユニットおよび超音波受信ユニットを制御するフレームレート制御部とを具備する超音波診断装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２局面は、超音波探触子と、超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、超音波探触子を介して超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、超音波受信ユニットの出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニットと、超音波画像を表示する表示部と、被検体の心拍の一部区間に対応して、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を少なく変更するために、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を制御するフレーム相関処理枚数制御部とを具備する超音波診断装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３局面は、超音波探触子と、超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、超音波探触子を介して超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、超音波受信ユニットの出力に基づいて、超音波画像を生成する画像生成ユニットと、超音波画像を表示する表示部と、被検体の心拍の一部区間について、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を高く変更するために、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を制御するＭＴＩフィルタ制御部とを具備する超音波診断装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４局面は、超音波探触子と、超音波探触子を介して被検体へ超音波を送信する超音波送信ユニットと、超音波探触子を介して超音波のエコー信号を受信する超音波受信ユニットと、超音波受信ユニットの出力に基づいて、Ｂモードの処理を行うＢモード処理ユニットと、Ｂモード処理ユニットからの出力に基づいて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、超音波画像を表示する表示部と、Bモード処理ユニットからの出力データに基づいて、少なくとも２レートで超音波を送信して得られる超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードと、少なくとも1レートで超音波を送信して得られる超音波のエコー信号に基づいて映像化する映像モードとを動的に切り替えるための閾値を計算する制御プロセッサと、計算結果の閾値に基づいて、映像モードを動的に切り替えるために超音波送信ユニットと超音波受信ユニットを制御するフレームレート制御部とを具備する超音波診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の超音波診断装置によれば、心臓の動きの変動に合わせて、映像モードや走査範囲などをユーザの操作を介さずに変更することで、心時相におけるフレームレートなどが適正化でき、さらに操作性が改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態において、フレームレートの変更パターンの具体例として、映像モードの変更パターンを適用した超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、第１の実施形態において心時相に対応した映像モードの変更において、実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】図３は、図１に記載され、図２で用いられる映像モードの変更パターンの一例である。
【図４】図４は、第１の実施形態において、フレームレートの変更パターンの具体例として、走査範囲の変更パターンを適用した超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。
【図５】図５は、第１の実施形態において心時相に対応した走査範囲の変更において、実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】図６は、図４に記載され、図５で用いられる走査範囲の変更パターンの一例である。
【図７】図７は、第２の実施形態において、心時相に応じてディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を変更する超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。
【図８】図８は、図７に記載され、図９で用いられるディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数の変更パターンの一例である。
【図９】図９は、第２の実施形態において心時相に対応したディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数の変更において、実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第３の実施形態において心時相に応じてＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を変更する超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。
【図１１】図１１は、図１０に記載され、図１２で用いられるＭＴＩフィルタのカットオフ周波数の変更パターンの一例である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態において心時相に対応したＭＴＩフィルタのカットオフ周波数の変更において、実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、第４の実施形態において、Ｂモード処理ユニットからの出力データに基づいて、映像モードを動的に変更する超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。
【図１４】図１４は、第４の実施形態において、Ｂモード処理ユニットからの出力データに基づいて、映像モードの動的な変更において、実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、図１３に記載され、図１４で用いられる映像モードの動的な変更方法の一例である。
【図１６】図１６は、従来の超音波診断装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図1は本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１０は、超音波深触子１１、装置本体１２、装置本体１２に接続されユーザからの各種指示・命令・情報を装置本体１２に取り込むための入力装置１３、表示部１４、とから構成される。入力装置１３は、図示しないが、関心領域（ＲＯＩ）の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボードを有する。また、装置本体１２は、超音波送信ユニット２０、超音波受信ユニット２１、Ｂモード処理ユニット２２、ドプラ処理ユニット２３、画像生成ユニット２４、画像合成部２５、スキャン制御回路２６、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７、内部記憶装置２８、インターフェース部２９、パターンリスト提供部３０、Ｒ波検出部３１、平均周期計算部３２、平均周期調整部３３、フレームレート制御部４１を有している。加えて装置本体１２には、被検体の心電波形を収集する心電計４０が別途設けられている。
【００１６】
超音波探触子１１は、圧電セラミックス等の音響／電気可逆的変換素子としての圧電振動子を有する。複数の圧電振動子は並列され、超音波探触子１１の先端に装備される。
【００１７】
超音波送信ユニット２０は、図示しないが、レートパルス発生器と、送信遅延部と、パルサを備え、制御プロセッサ２７により、内部記憶装置２８に記憶されている送信条件を読み込み、該送信条件に従ってレートパルスを発生する。各レートパルスには、本超音波送信ユニット２０において、超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が与えられ、超音波探触子１１にはチャンネル毎に電圧パルスが印加される。これにより、超音波探触子１１から超音波ビームが被検体に送信される。
【００１８】
また、ユーザの入力装置１３またはインターフェース部２９を介した選択操作によって内部記憶装置２８に記憶されたスキャンプログラムや装置制御プログラムが読み出される。これらに従って制御プロセッサ２７により、走査を制御するスキャン制御回路２６を経て、超音波送信ユニット２０および超音波受信ユニット２１が制御される。同様に、ユーザの入力装置１３またはインターフェース部２９を介した選択操作によってパターンリスト提供部３０にあらかじめ記憶されたフレームレートの変更パターンが読み出される。ここで、変更パターンとは、心時相１サイクルでの収縮期および拡張期、さらには各期内における心臓の動きの速さに適した映像モードなどを、心電波形信号の鋭いピークであるＲ波の頂点からの経過時間に沿って並べた型と定義される。
【００１９】
フレームレート制御部４１は、この変更パターンに従ってフレームレートを心時相に応じて変更する。フレームレートの変更に基づいて、スキャン制御回路２６を介して超音波送信ユニット２０と超音波受信ユニット２１を制御する。また、必要に応じてＢモード処理ユニットの制御も同時に行う。この具体的な処理の流れについては、後ほど詳述する。
【００２０】
一方、画像生成用に被検体内に照射された超音波ビームは、被検体内の音響インピーダンスの不連続面で反射し、その反射波が超音波探触子１１で受信される。この探触子１１    からチャンネル毎に出力エコー信号は、超音波受信ユニット２１に取り込まれる。エコー信号は、超音波受信ユニット２１内で、図示しないが、プリアンプ、受信遅延回路、加算器の順に処理される。プリアンプでは、エコー信号をチャンネル毎に増幅し、十分なＳ／Ｎ比を確保する。次の受信遅延回路では、細いビーム幅を得るため所定の深さからの受信超音波を集束するための遅延時間と、所定方向からの受信超音波に対して強い受信指向性を設定するための遅延時間を、プリアンプの出力に与える。そして所定の遅延時間が与えられた受信遅延回路の出力は、加算器に送られ加算合成される。こ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。この送信指向性と受信指向性とにより超音波送受信の総合的な指向性が決定される（この指向性により、いわゆる「超音波走査線」が決まる。）。
【００２１】
超音波受信ユニット２１から出力されるエコー信号は、Ｂモード処理ユニット２２と、ドプラ処理ユニット２３に送られる。Ｂモード処理ユニット２２には、図示しないが包絡線検波回路、対数変換器、アナログディジタルコンバータを介してディジタル化され、検波データとして出力される。また、ドプラ処理ユニット２３では、直交位相検波を行ってドプラ信号を抽出し、抽出されたアナログ信号を図示しないがＡ／Ｄコンバータでディジタル信号に変換する。次いで、図示しないが、高域通過用のディジタルフィルタであるＭＴＩフィルタ４７によって、臓器の呼吸性移動や拍動性移動等に起因するドプラ成分（クラッタ成分）を除去する。さらに、図示しないが、ドプラ処理ユニット２３内の最後の処理にあたる自己相関演算器では、ＭＴＩフィルタ４７によって血流情報のみが抽出されたドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均速度値や、分散値等を算出する。
【００２２】
画像生成ユニット２４は、Ｂモード処理ユニット２２から入力した検波データを用いてディジタルフィルタであるフレーム相関処理４５等を実行し、Ｂモード画像を生成する。また、ドプラ処理ユニット２３からの入力値である血液情報を用いて、画像生成ユニット２４は、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組合せ画像を生成する。これらに加えて、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一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。また、画像生成ユニット２４は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、３次元画像の再構成処理などを行うことが可能である。なお、当該画像生成ユニット２４に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２３】
画像合成部２５は、図示しないが、シネメモリ、フレームメモリ等を有し、画像生成ユニット２４から受け取った画像を、種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、表示部１４に出力する。シネメモリは、例えばフリーズする直前の複数のフレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。このシネメモリ記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。フレームメモリは、１フレーム分の超音波画像を記憶するメモリであり、当該フレームメモリに現在記憶されている画像が表示部１４に表示される。
【００２４】
制御プロセッサ（CPU）２７は、ユーザにより入力装置１３または、インターフェース部２９から入力されたモード選択、ROI設定、パターンリストの選択、送信開始・終了に基づき、内部記憶装置２８に記憶された送受信条件と装置制御プログラムを読み出し、これらに従って、当該超音波診断装置を静的にまたは動的に制御する。
【００２５】
内部記憶装置２８は、当該装置の制御プログラム、診断プロトコルや送受信条件等の各種データ群、Ｂモード処理ユニット２２やドプラ処理ユニット２３において走査方向単位で生成されたＢモードデータとドプラデータ（生データ）、画像生成ユニット２４で生成されたシネメモリ上の超音波画像等を記憶する。また内部記憶装置２８は、一連の検査手順を構成する各処理を実現する各種小プログラム（アクティビティ）、及び各種アクティビティによって構成された検査手順（ワークフロー）に従って装置を制御するための制御プログラムを格納する。
【００２６】
表示部１４は、画像合成部２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血液情報を画像として表示する。この表示部１４で表示された画像等は、画像合成部２５内のフレームメモリに記憶された対応する画像データを用いて、内部記憶装置２８に記憶される。また、内部記憶装置２８に記憶された画像データを表示部１４で表示することも可能である。
【００２７】
心電計（ＥＣＧ：ＥｌｅｃｔｒｏＣａｒｄｉｏｇｒａｍ）４０は、被検体の心臓の電気現象による時間的変化を記録したグラフ、すなわち心電図（ＥＣＧ波形）を計測する。心電計４０で検出された心電波形信号は、自動的に内部記憶装置２８に記憶されると共に、必要であれば画像合成部２５を介して表示部１４に送られ、心電波形として表示される。
【００２８】
Ｒ波検出部３１は、心電計４０で計測された心電波形信号に基づいて、特定波、例えば心電波形信号の鋭いピークであるＲ波を検出する。
【００２９】
平均周期計算部３２は、被検体のハートレートが安定した後、Ｒ波検出部３１で検出したＲ波の周期を多数求め、これらの平均化の計算をする。
【００３０】
平均周期調整部３３は、ユーザによる入力装置１３またはインターフェース部３０を介した選択操作によって読み出されたフレームレートの変更パターン長を平均周期に合わせて調整を行う。この調整は、上記変更パターン長に対するその構成要素の部分長の割合を、調整前後においてほぼ等しく保ったまま行われる。
【００３１】
（動作）映像モード変更
次に、本超音波診断装置１０において、心時相に応じたフレームレートの変更における動作について説明する。なお、フレームレートの変更はどのようなものを用いてもよいが、本実施形態では説明を具体的にするため、例えば映像モードの変更と走査範囲の変更の２点について説明を行う。フレームレートを変更するために、映像モードと走査範囲とのいずれを選択するか、映像モードと走査範囲とを併用するかに関しては、ユーザによりスキャン条件設定の段階で指定される。
【００３２】
まず、フレームレートの変更パターンの具体例として映像モード（ＴＨＩ：Tissue Harmonic Imaging、組織ハーモニックイメージング）の変更パターンを適用した場合について説明する。図１は、フレームレートの変更として、映像モードの変更パターンを適用した場合の構成図である。
【００３３】
フレームレート制御部４１は、映像モードの変更パターンに応じて映像モードをスキャン中に変更し、変更した映像モードに基づいて、スキャン制御回路２６を介して超音波送信ユニット２０と超音波受信ユニット２１を制御する。また、ＴＨＩによって、基本周波数（送信中心周波数）の２倍のハーモニック成分を主として抽出する抽出方法が異なるため、映像モードと対応したハーモニック成分の抽出方法の制御をＢモード処理ユニット２２に対して行う。
【００３４】
図２は、心時相に対応して、映像モードの変更における各処理のフローチャートである。同図に示すように、はじめに、心電計４０によって心電図（ＥＣＧ）信号を取得し（ステップＳ１）、Ｒ波検出部３１においてＲ波を検出する（ステップＳ２）。次に、被検体のハートレートが安定した後、平均周期計算部３２が、Ｒ波検出部３１で検出したＲ波に基づいてＲ波の周期を多数求め、Ｒ波の周期の平均値を計算する（ステップＳ３）。
【００３５】
次に、ユーザが入力装置１３で選択した映像モードの変更パターンもしくはデフォルトのパターンをパターンリスト提供部３０から読み出す（ステップＳ４）。パターンリスト提供部３０から読み出す映像モードの変更パターンは、図３に記載されたように、例えば、臨床的な心臓の動きと対応した３種類のＴＨＩの組合せで与えられる。
【００３６】
以下、映像モードの変更パターンを、その一例である図３を参照としながら説明する。図３に記載されている４種類の映像モードは、超音波の送信を１回だけ行いフレームレートが速く時間分解能に優れたフィルタTHI（FTHI：Filter Tissue Harmonic Imaging、フィルタ組織ハーモニックイメージング）および基本波によるイメージング（Fund：Fundamental Imaging）と、超音波の送信を少なくとも２回行い、これらの映像モード（FTHI、Fund）に比べてフレームレートが遅い代償として空間分解能に優れた位相変調THI（PMTHI：Phase Modulation Tissue Harmonic Imaging、位相変調組織ハーモニックイメージング）およびディフェレンシャルTHI（DTHI：Differential Tissue Harmonic Imaging、ディフェレンシャル組織ハーモニックイメージング）の２種類に大別できる。
【００３７】
上記２種類の大別から、心臓の動きが速い収縮期には、フレームレートが速いFTHIとFundが適切であり、心臓の動きが遅い拡張期には、PMTHIとDTHIが適切である。
【００３８】
また、各映像モードに対して、受信中心周波数及び帯域幅を変えることで、３種類（（1）、（2）、（3））の映像モードの特性が与えられる。帯域幅が広いと距離分解能が良くなり、受信中心周波数が低いと、周波数依存減衰（ＦＤＡ：Frequency-Dependent Attenuation）の影響を受けにくく遠距離までスキャンが可能となる。これら２点およびフレームレートを考慮すると、広い帯域幅と低い受信中心周波数をもち、かつフレームレートが遅い映像モードＤ、Ｊは、心臓の動きが遅い拡張期に用いることが適している。
【００３９】
一方、収縮期においては、心臓の大きさが小さくなるため、周波数依存減衰（ＦＤＡ）の影響が出ない程度に受信中心周波数を高くし、距離分解能を向上させる。また、帯域幅を狭くすることで、感度を向上させ時間分解能を向上させる。これら２点およびフレームレートを考慮すると、狭い帯域幅と高い受信中心周波数をもち、かつフレームレートが速い映像モードC、Iは、心臓の動きが速い収縮期に用いることが適している。
【００４０】
以上の特性すなわち、フレームレートおよび、受信中心周波数、帯域幅に基づいて、図３の各変更パターンについて、より詳しく解説を行う。
【００４１】
はじめに、心電図信号および、図３における収縮期および拡張期の定義を行う。
【００４２】
図３上部には、心電図信号の一般的な波形の模式図を示している。横軸は時間であり、映像モードの変更を見やすくする都合上、映像モードの時間間隔は一様ではない。縦軸はｍＶであり、心臓の興奮（脱分極）が心電計の電極点に向かってくるときは正値を示し、遠ざかる場合には負値を示す。心電図波形は図のように、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波と呼ばれる特定波が存在する。同図において、Ｒ波の頂点からＴ波の終わり付近までが心室の収縮期であり、Ｔ波の終わり付近から次のＲ波の頂点までが心室の拡張期であると理解されている。Ｒ波の頂点から、心室の収縮期と心室の拡張期の境界であるＴ波の終わり付近までの時間は、心拍数によって変動する。そのため、図３におけるＲ波をトリガーとして考えた場合の心臓の収縮期は、Ｒ波の頂点からＴ波の終わりまでと定義する。心臓の拡張期については、Ｔ波の終わりから次のＲ波の頂点までと定義する。
【００４３】
次に、上記定義に沿って図３における映像モードの選択について解説を行う。まず、心臓の収縮期において上記映像モードの特性を対応させる。R波の頂点（僧帽弁閉鎖）から、Ｓ波からＴ波に続く曲線と横軸との交点までの間隔は、等容収縮期および急速駆出期にあたる。等容収縮期では、心室が収縮を開始するため心臓自体も大きな速度で収縮し、心臓の大きさは小さくなる。急速駆出期では、さらに心室が収縮を続けながら大動脈弁が開き、血液が急速に大動脈へ流れ出すことで心室の容積は急激に減少する。よって、心臓は大きな速度で収縮し心臓の大きさは小さくなる。これらのことからこの区間については、フレームレートが高いFTHIでかつ帯域幅が狭く受信中心周波数が高い映像モードすなわち図３における映像モードＣを適用する。
【００４４】
続いて、減速駆出期の区間も収縮期であるが、心室の弛緩が始まるため、上記等容収縮期および急速駆出期の収縮速度より遅くなるので、上記映像モードＣより帯域幅が広く受信中心周波数が低い映像モードＡを適用する。
【００４５】
大動脈弁閉鎖後からT波の終わりについては等容弛緩期に相当し、等容収縮期および急速駆出期と比較すると、収縮および拡張という動きの違いはあるが、動きの速さについては、同程度に高いと考えられる。従って、フレームレートが高いFTHIで、かつ、帯域幅が狭く受信中心周波数が高い映像モード、すなわち図３における映像モードＣを適用する。
【００４６】
次に、僧帽弁開放後の拡張期の初期については、等容収縮期や等容弛緩期に比べて心臓の動きは緩慢である考えられるが、心房からの血液の急速な流入により、心室の容積が急激に増加することから、減速駆出期に比べて心臓の動きは速いと考えられ、映像モードＣとＡの中庸である映像モードＢを適用する。
【００４７】
収縮期および拡張期の初期における以上の映像モードの変更が複雑な場合には、PMTHIおよび受信中心周波数をＦＤＡの影響が出ない程度に高く設定することで距離分解能を確保しつつ、帯域幅を狭くし感度を向上させ、フレームレートの低さ（２回送信を行うこと）を補償し、収縮期全般および拡張期の初期にわたって同じ映像モード（映像モードの変更パターン２における収縮期のＦ）を選択することも可能である。
【００４８】
次に、拡張期の初期の映像モードであるＢ、Ｆに続く区間について説明する。この区間は減速充満期と呼ばれ、心房から心室へ血液が流入する区間である。しかし急速充満期の区間において大部分の血液が心房から心室へ流入しているため、この区間における血液の流入量は、ごくわずかである。従って、上記映像モードＢ、Ｆの区間よりもさらに緩やかにかつ漸近的に遅く心臓が動くため、映像モードは漸近的に空間分解能がよくなるように選択できる。すなわち、漸近的に空間分解能が高く、広い帯域幅と低い受信中心周波数（ＦＤＡが弱く、より遠方までスキャンが可能）になる映像モードの並びである。例えば、図３では、映像モードの変更パターン２における映像モードＦの後および、変更パターン３における映像モードＢの後に続く映像モードＥ、Ｋ、Ｊである。映像モードＪの終点は、減速充満期が終わるＰ波の頂点である。
【００４９】
この後の区間としては、僧帽弁閉鎖すなわち次のＲ波の頂点まで心房収縮期に入るため、心臓の動きに合わせて映像モードを変える必要がある。漸近的に心臓の動きが速くなることから、選択される映像モードは、図３の映像モードの変更パターン２およびパターン３における映像モードＪの後に続く映像モードＫ、Ｌである。
【００５０】
以上の映像モードの変更が複雑な場合には、PMTHIおよび広帯域幅で距離分解能を確保しつつ、受信中心周波数低く設定することで、被検体の深部までスキャンを可能にし、拡張期の急速充満期の終わりからＰ波の終わり付近まで同じ映像モード（映像モードの変更パターン１における拡張期のＤ）を選択することも可能である。ただし、その後の心房収縮期においては、心臓の動きに合わせて映像モードを変える必要がある。この区間では、心臓の動きが速くなることから、選択される映像モードは、図３における映像モードの変更パターン１映像モードＤの後に続く映像モードＥである。
【００５１】
以上図３における各映像モードの変更パターンの詳細を説明してきたが、パターンの概略を説明すると次のようになる。パターン１は収縮期を重視したパターンに、パターン２は拡張期を重視したパターンに組まれている。また、パターン３は、収縮期と拡張期の全区間にわたって映像モードが最適化されたパターンに組まれている。図３では、例として３種類の映像モードの変更パターンが示されているが、パターンリスト提供部３０で提供されるパターンは、上記３種類に限定されない。例えば、パターン２の収縮期部分とパターン１の拡張期部分を組み合わせれば、変更パターンは更に簡略化できる。また、ユーザが、診断目的に応じて映像モードの組合せを任意に設定できるようにしておいてもよい。またメンテナンス時などに、よりよい映像モードの変更パターンへ更新できるようにしておいてもよい。
【００５２】
フローチャートに戻ると、パターンリスト提供部３０から映像モードの変更パターンを読み出した（ステップＳ４）後、映像モードの変更パターン長をＲ波の平均周期に合わせて調整し（ステップＳ５）、Ｒ波検出を検出する（ステップＳ６）。ここで、説明の便宜上、映像モードの変更順序を表す変数ｎを導入し、初期化する（ステップＳ７）。パターンリスト提供部３０から読み出した映像モードの変更パターンに基づいて、映像モードＩｎでスキャンを実行する（ステップＳ８）。スキャン開始後、映像モードＩｎの継続時間Δｔ（以後、モード継続時間）の計測を開始（ステップＳ９）し、図３の映像モードの変更パターンによって設定された映像モードＩｎを用いる時間Δｔｎ（以後、モード設定時間）を読込み、Δｔ＝Δｔｎすなわちモード継続時間とモード設定時間が等しくなるまでスキャンを続行（ステップＳ１０）する。Δｔ＝Δｔｎすなわちモード継続時間（Δｔ）がモード設定時間（Δｔｎ）に達したとき、映像モードＩｎから映像モードＩｎ＋１へ映像モードを変更（ステップＳ１１）する。映像モードの変更に係る上記フローを言い換えると、映像モードＩｎに対してΔｔｎのみスキャンを実行し、その後映像モードＩｎ＋１へ変更するということである。このとき、フレームレート制御部４１が、Ｂモード処理ユニット２２と超音波送信ユニット２０と超音波受信ユニット２１を変更した映像モードに応じて制御する。次にｎをインクリメントし（ステップＳ１２）、モード継続時間Δｔをリセットする（ステップＳ１３）。上記映像モードの変更は各映像モードのスキャン実行時間に基づいているが、Ｒ波からの経過時間に基づいて映像モードの変更を行ってもよい。
【００５３】
以後Ｒ波を検出するまで映像モードＩｎでスキャンを実行する処理（ステップＳ８）から、Δｔをリセットする処理（ステップＳ１３）までの手順を繰り返し行う。
【００５４】
また、Ｒ波を検出すれば（ステップＳ１４）、スキャンの終了をユーザが選択する（ステップＳ１５）まで、映像モードの変更順序を表す変数ｎを導入し初期化する処理（ステップＳ７）からR波検出の判断処理（ステップＳ１４）までの手順を繰り返し行う。
【００５５】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５６】
本超音波診断装置によれば、臨床的な心臓の動きと対応した映像モード（３種のＴＨＩ）の変更パターンを導入し、被検体のＲ波の平均周期に基づいて映像モードの変更パターン長を調整し、この被検体の心時相に応じて映像モードを変更する。これにより、心臓の動きの変動に対してフレームレートを適正化できる。
【００５７】
（動作）走査範囲の変更
次に、フレームレートの変更パターンの具体例として走査範囲の変更パターンを適用した場合について説明する。図４は、フレームレートの変更パターンとして、走査範囲の変更パターンを適用した場合の構成図である。図１と同じ構成部分には同符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
フレームレート制御部４１は、走査範囲の変更パターンに応じてスキャン中に走査範囲を変更し、変更した走査範囲に基づいて、スキャン制御回路２６を介して超音波送信ユニット２０と超音波受信ユニット２１を制御する。
【００５９】
図５は、心時相に対応して実行される走査範囲の変更における各処理のフローチャートである。図２と比較すると、パターンリスト提供部３０から読み出すパターンが、映像モードの変更パターンから走査範囲の変更パターンへ、また、映像モードIｎから走査範囲SRｎへと置き換わっており、図２のステップS11内の「Bモード処理ユニット」を削除したフローチャートとなっている。上記の変更点を除いて、心時相に対応して実行される走査範囲の変更における各処理のフローは同じであり、以下では図２と異なる点である走査範囲の変更パターンについて説明する。
【００６０】
パターンリスト提供部３０から読み出す走査範囲の変更パターンは、図６に記載された
ように、例えば、臨床的な心臓の動きと対応した、構成する超音波走査線の本数が異なる２種類（走査範囲が２次元での対応：パターン１）の走査範囲の組合せ、もしくは、構成する超音波走査線の本数が異なる３種類（走査範囲が３次元での対応：パターン２）の走査範囲の組合せで与えられる。
【００６１】
以下、走査範囲の変更パターンを、その一例である図６と照合しながら説明する。図６の心電図波形および収縮期、拡張期の定義については、図３と同様である。また、図６に記載されている走査範囲のパターンは、２次元の走査範囲を対象にしたものと、３次元の走査範囲を対象にしたものの２種類に大別できる。
【００６２】
はじめに２次元における走査範囲の変更パターンすなわちパターン1について、より詳しく解説する。
【００６３】
まず、Ｔ波の終わりから次のＲ波の頂点までの拡張期における走査範囲の適用について説明する。Ｐ波の頂点付近では、心臓の大きさは最大となる。最大に拡張した心臓の全領域を少なくともカバーできる走査範囲を最大走査範囲という。すなわち、上記最大走査範囲は、走査範囲を変更するときの基準とする走査範囲であり、図６の一覧表の走査範囲２Ｄ２である。
【００６４】
次に、Ｒ波の頂点からＴ波の終わりまでの収縮期においては、心臓の大きさは小さくなり、心臓の動く速さは大きい。これらのことを考慮すると、心臓の大きさに合わせて走査範囲を狭め、走査線数を減らすことでフレームレートを上げることができる。すなわち空間分解能（走査線密度）一定のもとでは、走査範囲の角度を狭めることで、フレームレートを上げることができ、結果として心臓の速い動きに対して時間分解能が向上する。これらのことから、最大走査範囲に対するスキャン実行時の走査範囲の割合（角度比、走査線本数比）を例えば８０％とする走査範囲、例えば図６の走査範囲２Ｄ１を適用する。
【００６５】
次に、３次元の走査範囲の変更パターンすなわちパターン２について解説する。
【００６６】
変更パターン２の解説に先立ち、図６の走査範囲の一覧表に記載されているアジマス方向とエレベーション方向について説明する。アジマス方向とは、例えばフェイズドアレイ型探触子におけるアレイの配列方向であり、エレベーション方向とは、走査断面に対して垂直な方向である。
【００６７】
拡張期については、図６に示されているように、２つの区間に分割する。ひとつめの区間は、最も心臓の動きが緩慢になり、かつ心臓の大きさも他の区間に比べて大きくなる減速充満期と心房収縮期をまとめた区間である。もうひとつの区間は、収縮期と上記まとめた区間のあいだにある急速充満期である。
【００６８】
まず、ひとつめの区間である減速充満期と心房収縮期をまとめた区間について、適用する走査範囲を説明する。この減速充満期は、心房から心室へ血液が流入する区間であるが、急速充満期において大部分の血液が心房から心室へ流入しているため、この区間における血液の流入量はごくわずかである。そのため、心臓の動きは最も緩慢であり、かつ心臓の大きさは最大値に近づく。また、心房収縮期についても上記減速充満期とほぼ同様に心臓の動きは緩慢であり、かつ心臓の大きさは最大値から漸減する。心房収縮については、心房の大きさは心室の大きさに比べて小さいため、心臓全体の大きさへの寄与は小さい。以上のことから、減速充満期と心房収縮期において同じ走査範囲を適用する。この走査範囲は、心臓の大きさが最大値近傍であることから、パターン１における最大走査範囲に相当する走査範囲すなわち、アジマス方向およびエレベーション方向ともに１１０°である走査範囲３Ｄ３を適用する。
【００６９】
次に、急速充満期について心臓の大きさは、減速充満期と心房収縮期とをまとめた区間に比べて小さい。一方心臓の動きは収縮期に比べ緩慢であるが、心房から心室への血液の急速な流入によって心室の容積が急激に増加することから、上記まとめた区間と比べて心臓の動きは速いと考えられる。これらのことを考慮すると、心臓の大きさに合わせて走査範囲を狭め、走査線数を減らすことでフレームレートを上げた走査範囲が適用できる。すなわち、空間分解能（走査線密度）一定のもとで走査範囲の角度を狭め、フレームレートをあげることができ、結果として心臓の速い動きに対して時間分解能が向上する。これらのことから、急速充満期においては、上記まとめた区間より走査範囲が狭い走査範囲である走査範囲３Ｄ２すなわち、アジマス方向およびエレベーション方向ともに９０°の走査範囲を適用する。
【００７０】
収縮期については、心臓の大きさは最も小さくなり、心臓の動く速度も高いことから、心臓の大きさに合わせて上記急速充満期よりさらに走査範囲を狭め、走査線数を減らすことでフレームレートを上げた走査範囲が適用できる。すなわち空間分解能（走査線密度）一定のもとでは、アジマス方向およびエレベーション方向の走査範囲の角度を狭めることで、フレームレートを上げることができ、心臓の速い動きに対して時間分解能が向上する。これらのことから、例えばアジマス方向およびエレベーション方向ともに７０°とする走査範囲３Ｄ１を適用する。
【００７１】
以上、図６では、例として２種類の走査範囲の組合せによる走査範囲の変更パターン１、および、３種類の走査範囲の組合せによる走査範囲の変更パターン２が示されているが、パターンリスト提供部３０で提供される走査範囲の変更パターンは、上記２種のパターンに限定されない。例えばパターン１については、心時相に応じて百分率を変更することで、パターン１より細かい区分で走査範囲を変更することができる。パターン２についても、心時相および診断状況に応じて、アジマス方向とエレベーション方向を独立に変更させることや、パターン２より細かく走査範囲を変更することも可能である。また、ユーザが、診断目的に応じて走査範囲の組合せを任意に設定できるようにしておいてもよい。また、メンテナンス時などに、よりよい走査範囲の変更パターンへ更新できるようにしておいてもよい。
【００７２】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００７３】
本超音波診断装置によれば、臨床的な心臓の動きと対応した走査範囲（２種類もしくは３種類）の変更パターンを導入し、被検体のＲ波の平均周期に基づいて走査範囲の変更パターン長を調整し、この被検体の心時相に応じて走査範囲を変更する。これにより、心臓の動きの変動に対してフレームレートを適正化でき、心臓の全領域を走査できずに表示画像上において心臓の画像の一部が欠けるといった問題も解消される。
【００７４】
（第２の実施形態）ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００７５】
上述した第１の実施形態では心時相に応じてフレームレート（具体的には、映像モードと走査範囲）を変更するとしていたが、第２の実施形態では心時相に応じてディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数を変更する。これは、第１の実施形態と併用可能である。
【００７６】
以下に述べる第２の実施形態において、超音波診断装置１０の基本的な構成及び動作については、上述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同じ構成部分には同符号を付してその詳細な説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
【００７７】
図７は、本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成図である。第１の実施形態と異なる構成要素は、パターンリスト提供部３０のディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理（平滑化処理）４５のフレーム枚数の変更パターンと、フレーム相関処理枚数制御部４４である。フレーム相関処理（平滑化処理）は、スキャン後取得された各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性に基づいて、フレームを平滑化する処理である。フレーム枚数を変えることで、ディジタルフィルタのフィルタ特性（平滑化特性）は変化する。すなわち、フレーム枚数を増加すれば、平滑化特性は高くなり、フレーム枚数を減少すれば、平滑化特性は低くなる。例えば、心臓の動きが速い区間である収縮期でのフレーム相関処理の適用における高い平滑化特性とは、ノイズと共に心臓の動きによる変化も平滑化されるため、高周波ノイズとともに、心筋や血流等の移動体の速度変化を抑制してしまうということを意味している。一方、収縮期でのフレーム相関処理の適用における低い平滑化特性（フレーム枚数が少ない）とは、ノイズの低減効果は低くなるが、心筋や血流等の移動体の速度変化を抑制しないということを意味している。上記特性をふまえると、心臓の動きが遅い時のフレーム枚数と同じフレーム枚数で、心臓の動きが速いときの画像に対してフレーム相関処理（平滑化処理）をかけると、動きの再現性（時間分解能）が低下する。従って、収縮期においては、フレーム枚数を減少させる必要がある。また、以上のことから、各フレーム間の相関性に対応するフレーム相関処理（平滑化処理）４５のフレーム枚数は、心臓の動きが速いほど少ない枚数とすることが適当であり、逆に心臓の動きが緩慢なほど、フレーム相関処理（平滑化処理）４５のフレーム枚数は多い枚数とすることが適当である。
【００７８】
フレーム相関処理枚数制御部４４は、Bモード処理ユニット２２からの出力データに基づいて、画像生成部２４内でBモード画像生成を行う前に、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数を制御する装置である。
【００７９】
パターンリスト提供部３０でのディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更パターンは、図８のように例えば２種のパターンとして設定されている。図８についての詳細な説明は、以下の動作において適宜行う。
【００８０】
（動作）
次に、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更パターンに基づいて、フレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更動作について説明する。図９は、心時相に対応して、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数を変更する各処理のフローチャートである。図２および図５と比較すると、パターンリスト提供部３０から読み出すパターンが、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数の変更パターン（以下フレーム枚数の変更パターン）となっており、また、変更する対象がフレーム枚数Ｆｎとなっている。上記変更点を除いて、心時相に対応して実行されるフレーム枚数の変更での各処理のフローは同一であり、ここでは異なる点であるディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更パターンについて説明する。
【００８１】
パターンリスト提供部３０から読み出すディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数の変更パターンは、一例として図８に記載されたように、臨床的な心臓の動きと対応した、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数が、２種類もしくは４種類の組合せとして与えられる。
【００８２】
以下、フレーム枚数の変更パターンを、その一例である図８と照合しながら説明する。図８の心電図波形および収縮期、拡張期の定義については、図３および図６と同様である。
【００８３】
はじめに、フレーム枚数の変更パターン１について、詳しく解説する。
【００８４】
まず、Ｔ波の終わりから次のＲ波の頂点までの拡張期におけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更について説明する。心室に血液が充満する急速充満期と減速充満期では、心臓の動きが最も緩慢であるため、各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性は、心時相１サイクルにおいて最も高くなる。このことから、フレーム間の相関性に対応するフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、図８に示しているように最多であるフレーム枚数Ｆ５を適用する。
【００８５】
拡張期の最後の区間である心房収縮期では、心臓の動きの速さが漸増する。このことから、心房収縮期における各フレーム間の相関性は、急速充満期と減速充満期における相関性と比べて、徐々に低くなる。従って、フレーム相関処理のフレーム枚数は、漸減したフレーム枚数Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８を適用する。フレーム枚数Ｆ６については、フレーム枚数の変更の複雑さを軽減するため、収縮期で用いるＦ２と同じフレーム枚数を適用する。フレーム枚数Ｆ７についても同様にフレーム枚数Ｆ４を適用する。フレーム枚数Ｆ２、Ｆ４の詳細については、以下の収縮期で解説する。また、フレーム枚数Ｆ８については、収縮期が始まる次のＲ波の直前であるＱ波に対応して変更し、フレーム枚数の変更の複雑さを軽減するため、収縮期の心臓の速い動きと対応したフレーム枚数Ｆ１、Ｆ３と同じフレーム枚数を適用する。フレーム枚数Ｆ１、Ｆ３の詳細についても、以下の収縮期で解説する。
【００８６】
次に、Ｒ波の頂点からＴ波の終わりまでの収縮期におけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更について説明する。まず、収縮期全体におけるフレーム枚数の変更の概要を説明する。収縮期全区間にわたって、心臓の動きは拡張期より速いため、各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性は低くなる。このことから、フレーム間の相関性に基づくフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、拡張期における代表的なフレーム枚数Ｆ５より少ないフレーム枚数を適用する。以下収縮期における詳細な区間について、フレーム相関処理４５のフレーム枚数の変更について説明する。
【００８７】
まず、等容収縮期と急速駆出期では、心臓の収縮する動きは最も速いため、各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性は低くなる。このことから等容収縮期と急速駆出期においては、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、図８に示している最も少ないフレーム枚数であるＦ1を適用する。
【００８８】
続いて、減速駆出期の区間も収縮期であるが、心室の弛緩が始まることにより、上記等容収縮期および急速駆出期の収縮速度より遅くなるが、拡張期に比べて速い動きをしていると考えられるため、フレーム枚数Ｆ1より多くフレーム枚数Ｆ５より少ないフレーム枚数であるＦ２を適用する。
【００８９】
収縮期の最後の区間である等容弛緩期の前半では、等容収縮期および急速駆出期と比較すると、収縮および拡張という動きの違いはあるが、動きの速さについては、同程度に高いと考えられる。このことから、等容弛緩期の前半のフレーム枚数としては、等容収縮期および急速駆出期と同様に、各フレーム間での相関性は低くなるため、フレーム枚数Ｆ1と同じフレーム枚数Ｆ３を適用する。
【００９０】
等容弛緩期の後半では、心臓の拡張の動きは徐々に緩慢となるが、収縮から拡張へと動きが反転する区間であり心臓の弛緩が始まる減速駆出期よりも、心臓の動きは速いと考えられる。このことから、各フレーム間の相関性は、減速駆出期より低く、かつ、等容弛緩期前半、等容収縮期および急速駆出期より高くなると考えられる。従って、フレーム相関処理４５のフレーム枚数としては、フレーム枚数Ｆ２よりも少ないフレーム枚数であり、かつ、フレーム枚数Ｆ１およびフレーム枚数Ｆ３より多いフレーム枚数であるＦ４を適用する。言い換えると、等容弛緩期の後半におけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、Ｆ１（＝Ｆ３）とＦ２の間のフレーム枚数であるＦ４を適用する。
【００９１】
フレーム枚数の変更パターン２については、収縮期と拡張期に大別したフレーム枚数を適用する。
【００９２】
まず、拡張期の全区間においては、心臓の動きは平均的に緩慢である。よって、各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性は高くなる。このことから、フレーム間の相関性に基づくフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、図８に示しているように多いフレーム枚数であるＦ２を適用する。
【００９３】
次に、収縮期の全区間においては、心臓の動きは平均的に速いので、各フレーム間での同じ位置における画素の輝度値の相関性は低くなる。このことから、フレーム間の相関性に基づくフレーム相関処理４５のフレーム枚数は、図８に示しているように少ないフレーム枚数であるＦ１を適用する。
【００９４】
ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理（平滑化処理）４５のフレーム枚数における心時相に応じた変更の考え方をまとめると、フレーム枚数は、心臓の動きが速いほど各フレーム間の相関性が低くなるので少ないフレーム枚数となり、逆に心臓の動きが緩慢なほど各フレーム間の相関性が高くなるので多いフレーム枚数となる。
【００９５】
以上図８では、例としてディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数が４種類である変更パターン１と、フレーム相関処理のフレーム枚数が２種類である変更パターン２が示されているが、パターンリスト提供部３０で提供されるフレーム枚数の変更パターンは、上記２種のパターンに限定されない。例えば、フレーム枚数の変更パターン１において、全てのフレーム枚数が異なっていてもよいし、心室の心周期や、心房の心周期に合わせて、より細かい区分でフレーム枚数を変更することも可能である。また、ユーザが診断目的に応じてフレーム枚数やその組合せを任意に設定できるようにしておいてもよい。また、メンテナンス時などに、よりよいフレーム枚数の変更パターンへ更新できるようにしておいてもよい。
【００９６】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９７】
本超音波診断装置によれば、臨床的な心臓の動きと対応したディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数（4種類もしくは２種類）の変更パターンを導入し、被検体のＲ波の平均周期に基づいて上記パターン長を調整し、この被検体の心時相に応じて、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を変更する。これにより、心臓の動きの変動に対して、ディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理のフレーム枚数を適正化できる。また、ユーザの操作なしにフレーム枚数を心時相に応じて変更できるので操作性が向上する。
【００９８】
（第３の実施形態）ＭＴＩフィルタ
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００９９】
上述した第１の実施形態では心時相に応じてフレームレート（具体的には、映像モードと走査範囲）を、また、上記の第２の実施形態では心時相に応じてディジタルフィルタにかけるフレーム相関処理４５のフレーム枚数を変更するとしていたが、この第３の実施形態では、心時相に応じてＭＴＩフィルタ４７にかけるカットオフ周波数を変更する。これは、第１の実施形態と併用可能である。
【０１００】
以下に述べる第３の実施形態において、超音波診断装置１０の基本的な構成及び動作については、上述した第１および第２の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同じ構成部分には同符号を付して、その詳細な説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
【０１０１】
図１０は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図である。第１および第２の実施形態と異なる構成要素は、パターンリスト提供部３０におけるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更パターンである部分と、ＭＴＩフィルタ制御部４６である。ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を変えることで、ＭＴＩフィルタ４７のフィルタ特性（切断特性）は変化する。すなわち、カットオフ周波数を高くすれば、切断特性は高くなり、カットオフ周波数を低くすれば、切断特性は低くなる。例えば、心臓の動きが速い区間である収縮期でのＭＴＩフィルタ４７の適用における高い切断特性とは、計測されたドプラシフト周波数が高いドプラシフト周波数で切断されるため、臓器内の反射体（壁など）から生じる強い反射信号（クラッタ成分）を除去できるということを意味している。一方、収縮期でのＭＴＩフィルタ４７の適用における低い切断特性とは、計測されたドプラシフト周波数が低いドプラシフト周波数で切断されるため、クラッタ成分を十分除去できないことを意味している。上記特性をふまえると、心臓の動きが遅い時のカットオフ周波数と同じカットオフ周波数で、心臓の動きが速いときのドプラシフト周波数に対してＭＴＩフィルタ４７をかけると、クラッタ成分が残るため、流速の平均値が下がり、暗く表示される。従って、収縮期においては、カットオフ周波数を高くする必要がある。また、これらのことから、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、心臓の動きが速いほど高い周波数とすることが適当であり、逆に心臓の動きが緩慢なほど、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は低い周波数とすることが適当である。
【０１０２】
ＭＴＩフィルタ制御部４６は、ドプラ処理ユニット２３内のＡ/Ｄコンバータと自己相関器の間にあるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を制御する装置である。
【０１０３】
パターンリスト提供部３０でのＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更パターンは、例えば図１１のように心時相に応じて変更する２種のパターンとして設定されている。図１１についての詳細な説明は、以下の動作において適宜行う。
【０１０４】
（動作）
次に、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更パターンに基づいて、カットオフ周波数の変更動作について説明する。図１２は、心時相に対応して、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を変更する各処理のフローチャートである。図２、図５、および図９と比較すると、パターンリスト提供部３０から読み出すパターンが、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更パターン（以下カットオフ周波数の変更パターン）となっており、また、変更する対象がカットオフ周波数Ｍｎとなっている。上記変更点を除いて、心時相に対応して実行されるカットオフ周波数の変更での各処理のフローは同一であり、ここでは異なる点であるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更パターンについて説明する。
【０１０５】
パターンリスト提供部３０から読み出すカットオフ周波数の変更パターンは、一例として図１１に記載されたように、臨床的な心臓の動きと対応したＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数が、２種類もしくは４種類の組合せとして与えられる。
【０１０６】
以下、カットオフ周波数の変更パターンを、その一例である図１１と照合しながら説明する。図１１の心電図波形および収縮期、拡張期の定義については、図３、図６および図８と同様である。
【０１０７】
はじめに、カットオフ周波数の変更パターン１について、詳しく解説する。
【０１０８】
まず、Ｔ波の終わりから次のＲ波の頂点までの拡張期におけるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更について説明する。
【０１０９】
心室に血液が充満する急速充満期と減速充満期では、心臓の動きが最も緩慢なため、クラッタ成分のドプラシフト周波数は、心時相１サイクルにおいて最も低くなる。このことから、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、図１１に示しているように最も低いカットオフ周波数であるＭ５を適用する。
【０１１０】
拡張期の最後の区間である心房収縮期では、心臓の動きの速さが漸増する。このことから、心房収縮期におけるクラッタ成分のドプラシフト周波数は、急速充満期と減速充満期でのクラッタ成分のドプラシフト周波数に比べて、徐々に高くなる。従って、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、漸増したカットオフ周波数Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８を適用する。カットオフ周波数Ｍ６については、カットオフ周波数の変更の複雑さを軽減するため、収縮期で用いるカットオフ周波数Ｍ２と同じカットオフ周波数を適用する。カットオフ周波数Ｍ７についても同様に、かっとオフ周波数Ｍ４と同じカットオフ周波数を適用する。カットオフ周波数Ｍ２、Ｍ４については、以下の収縮期で解説する。また、カットオフ周波数Ｍ８については、収縮期が始まる次のＲ波の直前であるＱ波に対応して変更し、カットオフ周波数の変更の複雑さを軽減するため、収縮期の速い心臓の動きと対応したカットオフ周波数Ｍ１、Ｍ３と同じカットオフ周波数を適用する。カットオフ周波数Ｍ１、Ｍ３についても、以下の収縮期で解説する。
【０１１１】
次に、Ｒ波の頂点からＴ波の終わりまでの収縮期におけるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更について説明する。まず、収縮期全体におけるカットオフ周波数の変更の概要を説明する。収縮期全区間にわたって、心臓の動きは拡張期より速いため、クラッタ成分のドプラシフト周波数は高くなる。このことから、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、拡張期における代表的なカットオフ周波数Ｍ５より高いカットオフ周波数を適用する。以下収縮期における詳細な区間について、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数の変更について説明する。
【０１１２】
等容収縮期では、心臓の収縮の速い動きによって、クラッタ成分のドプラシフト周波数は大きくなる。また、急速駆出期における血液のドプラシフト周波数は、大動脈に流れ出す血液が心室の収縮速度よりも速いため、クラッタ成分のドプラシフト周波数より高い。これらのことから、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、高いカットオフ周波数であるＭ1を適用する。
【０１１３】
次の減速駆出期も収縮期であるが、この区間では心室の弛緩が始まるため、上記等容収縮期および急速駆出期におけるクラッタ成分のドプラシフト周波数に比べて、減速駆出期のクラッタ成分のドプラシフト周波数は低い。また、減速駆出期は収縮期であるため、拡張期に比べて心臓の動きは大きいと考えられるので、減速駆出期のクラッタ成分のドプラシフト周波数は、拡張期のクラッタ成分のドプラシフト周波数より高くなる。これらのことから、減速駆出期でのＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、カットオフ周波数Ｍ1より低いカットオフ周波数であり、かつカットオフ周波数Ｍ５より高いカットオフ周波数であるＭ２を適用する。
【０１１４】
収縮期の最後の区間である等容弛緩期の前半では、上記等容収縮期および急速駆出期と同様に心臓の拡張による動きが大きいため、クラッタ成分のドプラシフト周波数は高くなる。従って、この区間におけるＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数は、上記Ｍ1と同じカットオフ周波数であるＭ３を適用する。
【０１１５】
等容弛緩期の後半では心臓の動きは徐々に緩慢となるが、心臓の弛緩が始まり収縮から拡張へと動きが反転する区間である減速駆出期よりも、心臓の動きは速いと考えられる。このことから、クラッタ成分のドプラシフト周波数は、減速駆出期より高く、かつ、等容弛緩期の前半、等容収縮期および急速駆出期より低くなると考えられる。従って、カットオフ周波数は、カットオフ周波数Ｍ２よりも高い周波数であり、かつ、カットオフ周波数Ｍ１およびカットオフ周波数Ｍ３より低いカットオフ周波数であるＭ４を適用する。
【０１１６】
カットオフ周波数の変更パターン２については、収縮期と拡張期に大別したカットオフ周波数を適用する。以下詳細を説明する。
【０１１７】
拡張期の全区間については、心臓の動きは平均的に緩慢であるため、クラッタ成分のドプラシフト周波数は低くなる。このことから、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数は、図１１に示しているように低いカットオフ周波数であるＭ２を適用する。
【０１１８】
収縮期の全区間については、心臓の動きは平均的に速いので、クラッタ成分のドプラシフト周波数は高くなる。このことから、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数は、図１１に示しているようにカットオフ周波数Ｍ２より高いカットオフ周波数であるＭ１を適用する。
【０１１９】
以上図１１では、例としてＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数が４種類の変更パターン１と、カットオフ周波数が２種類の変更パターン２が示されているが、パターンリスト提供部３０で提供されるパターンは、上記２種のパターンに限定されない。例えば、カットオフ周波数の変更パターン１において、全てのカットオフ周波数が異なっていてもよいし、心室の心周期や、心房の心周期に合わせて、より細かい区分でカットオフ周波数を変更することも可能である。また、ユーザが診断目的に応じてカットオフ周波数やその組合せを任意に設定できるようにしておいてもよい。また、メンテナンス時などに、よりよいカットオフ周波数の変更パターンへ更新できるようにしておいてもよい。また、カットオフ周波数の変更に応じてＭＴＩフィルタにおける傾斜（ドプラシフト周波数と信号強度の傾き）をカットオフ周波数に合わせて変更してもよい。
【０１２０】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１２１】
本超音波診断装置によれば、臨床的な心臓の動きと対応したＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数（4種類もしくは２種類）の変更パターンを導入し、被検体のＲ波の平均周期に基づいてこのパターン長を調整し、この被検体の心時相に応じて、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を変更する。これにより、心臓の動きの変動に対して、ＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を適正化できる。また、ユーザの操作なしにＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を心時相に応じて変更できるので操作性が向上する。
【０１２２】
（第４の実施形態）動的変更
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【０１２３】
上述した第１乃至第３の実施形態では心時相に応じてフレームレート（例えば、映像モードと走査範囲）、ディジタルフィルタにかけるフレーム枚数およびＭＴＩフィルタ４７のカットオフ周波数を、パターンリスト提供部３０における各パターンに応じて変更するとしている。しかしながら、第４の実施形態では、Ｂモード処理ユニット２２から出力されるデータを制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７が計算し、計算結果判断部４８がその計算結果に基づいて、選択する映像モードを判断し動的に映像モードを適宜変更する。
【０１２４】
動的に変更される映像モードは、本実施形態では例えば３種類の映像モードとする。詳細は、以下の動作で説明する。
【０１２５】
なお、計算に用いられるデータは、Ｂモード処理ユニット２２から出力されるデータであればどのようなものを用いても良いが、本実施形態では説明を具体的にするため、出力データとして検波器から出力されるＩＱデータもしくは、対数変換器から出力されるＲａｗデータのうち少なくとも一つを利用するものとする。
【０１２６】
以下に述べる第４の実施形態において、超音波診断装置１０の基本的な構成及び動作については、上述した第１乃至第３の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同じ構成部分には同符号を付して、その詳細な説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
【０１２７】
図１３は、本実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図である。第１乃至第３の実施形態と異なる部分は、パターンリスト提供部３０、Ｒ波検出部３１、平均周期計算部３２、平均周期調整部３３、心電計４０、映像モード変更部４１、フレーム相関処理枚数制御部４４、ＭＴＩフィルタ制御部４６が存在せず、計算結果判断部４８を具備していることである。
【０１２８】
計算結果判断部４８は、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７での計算結果に基づいて変更する映像モードを判断する装置である。また、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７での計算結果は、連続した２枚のフレーム上での同一場所におけるＩＱもしくはＲａｗデータについての差である。
【０１２９】
（動作）
次に、Ｂモード処理ユニット２２から出力されるデータを制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７が計算し、その計算結果に基づいて例として３種類の映像モードを動的に適宜変更する動作について説明する。３種類の映像モードは、３種類のＴＨＩ（Tissue Harmonic Imaging、組織ハーモニックイメージング）であり、その内訳は、フィルタ組織ハーモニックイメージング（Filter Tissue Harmonic Imaging 以下FTHI）と、位相変調組織ハーモニックイメージング（Phase Modulation Tissue Harmonic Imaging 以下PMTHI）と、ディフェレンシャル組織ハーモニックイメージング（Differential Tissue Harmonic Imaging 以下DTHI）である。
【０１３０】
図１４は、連続した２枚のフレーム上での同一場所におけるＩＱもしくはＲａｗデータについての差を求め、その計算結果から映像モードを動的に変更する各処理のフローチャートである。
【０１３１】
同図に示すように、はじめに、ユーザが入力装置１３で選択した映像モードもしくはデフォルトの映像モードを第１の映像モードに設定（ステップＳ４０１）する。次に、スキャンを１回実行し（ステップＳ４０２）、Ｂモード処理ユニット２２からフレームのデータ（ＩＱもしくはＲａｗデータ）を取得し内部記憶装置２８に保存する（ステップＳ４０３）。続いて２回目のスキャン実行し（ステップＳ４０４）、Ｂモード処理ユニット２２から取得したフレームのデータ（ＩＱもしくはＲａｗデータ）をCPUへ転送する（ステップＳ４０５）。上記内部記憶装置２８から１回目のスキャンにおけるフレームのデータを読み出し（ステップＳ４０６）、読み出したフレームのデータと、転送された２回目のスキャンにおけるフレームのデータについて、同一場所でのこれらのデータの差を計算する（ステップＳ４０７）。計算結果判断部４８が上記計算の結果であるデータの差を所定の閾値と比較し（ステップＳ４０８）、上記差が閾値のどの範囲にあるのかを判断し、所定の映像モードを選択する（ステップＳ４０９〜ステップＳ４１３）。この判断は、例えば図１５のように閾値を２点設定すれば、３種類の映像モード（FTHI、PMTHI、DTHI）を選択することが可能となる。図１５は閾値が２点であるが、変更する映像モードの種類に応じて多点用いてもよい。所定の映像モードを選択後、１回目および２回目のスキャンの際に使用した映像モードから選択した映像モードへ映像モードを変更する（ステップＳ４１４）。フレームレート制御部が、スキャン制御回路を介して、変更した映像モードに対応するように超音波送信ユニットと超音波受信ユニットを制御する。また、ＴＨＩによって、基本周波数（送信中心周波数）の２倍のハーモニック成分を主として抽出する抽出方法が異なるため、映像モードと対応したハーモニック成分の抽出方法の制御をＢモード処理ユニット２２に対して行う。スキャンの終了をユーザが選択するまで（ステップＳ４１５）、スキャンを１回実行する処理（ステップＳ４０２）から、映像モードを変更する処理（ステップＳ４１４）までを繰り返し行う。
【０１３２】
以上図１５では、映像モードの動的な変更が、例として３種類の映像モードに対して適用されているが、計算結果判断部４８で判断される映像パターンは、上記３種類の映像モードに限定されない。例えば、動的に変更する映像モードにおいて、基本波によるイメージング（Fund：Fundamental Imaging）を新たに付け加えて、４種類の映像モードを動的に変更してもよいし、動的に変更する映像モードを上記実施形態の３種類映像モードから任意の映像モードをひとつ削減して、２種類の映像モードを動的に変更してもよい。また、ユーザが診断目的に応じて、動的に変更する映像モードを任意に設定できるようにしておいてもよい。また、メンテナンス時などに、動的に変更する映像モードを更新できるようにしておいてもよい。
【０１３３】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１３４】
本超音波診断装置によれば、Ｂモード処理ユニット２２からの出力データを制御プロセッサ（ＣＰＵ）２７が計算し、その計算結果に基づいて動的に映像モードを適宜変更する。これにより、少なくとも２回スキャンを行うごとに映像モードの変更が可能となり、心臓の動きの変動に対して、映像モードを適正化できる。また、ユーザの操作なしに映像モードを変更できるので操作性が向上する。
【０１３５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…超音波診断装置、１１…超音波探触子、１２…装置本体、１３…入力装置、１４…表示部、２０…超音波送信ユニット、２１…超音波受信ユニット、２２…Ｂモード処理ユニット、２３…ドプラ処理ユニット、２４…画像生成ユニット、２５…画像合成部、２６…スキャン制御回路、２７…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、２８…内部記憶装置、２９…インターフェース部、３０…パターンリスト提供部、３１…Ｒ波検出部、３２…平均周期計算部、３３…平均周期調整部、４０…心電計、４１…フレームレート制御部、４４…フレーム相関処理枚数制御部、４５…フレーム相関処理、４６…ＭＴＩフィルタ制御部、４７…ＭＴＩフィルタ、４８…計算結果判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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