(57)【要約】【課題】３次元走査によって収集されたボリュームデータに対する利得補正データを短時間で生成する。【解決手段】利得補正データ生成部８の生体組織領域判定部８２は、ボリュームデータに対する利得補正データの生成を目的とした利得補正用走査モードにて複数スライス断面の各々から収集される超音波データのＳ／Ｎと分散値に基づいて診断対象となる生体組織領域を判定し、利得補正マップ生成部８３は、前記生体組織領域を所定の大きさに区分して設定された複数領域の各々における超音波データの平均値に対し最小２乗法を適用して２次元的な利得補正マップを生成する。そして、補間処理部８４は、前記複数スライス断面の各々に対して生成された前記利得補正マップをスライス方向に補間処理し、前記ボリュームデータの各ボクセルに対応した３次元的な利得補正データを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の３次元領域に対する超音波送受信によって収集された超音波データに基づいてボリュームデータを生成し、このボリュームデータを処理して得られた画像データをリアルタイム表示する超音波診断装置において、
前記超音波データに基づいて前記ボリュームデータに対する３次元的な利得補正データを生成する利得補正データ生成手段と、
前記超音波送受信によって前記被検体から得られた受信信号及びこの受信信号を処理して生成された前記超音波データの少なくとも何れかの利得を前記利得補正データに基づいて設定する利得設定手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記３次元領域に対し複数のスライス断面を設定するスライス断面設定手段と、前記スライス断面における超音波送受信を制御する走査制御手段を備え、前記利得補正データ生成手段は、前記スライス断面の各々において収集された超音波データに基づく複数の利得補正マップを補間処理して前記利得補正データを生成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３】
前記スライス断面設定手段は、前記ボリュームデータの生成を目的として収集された３次元的な前記超音波データにおけるスライス方向の間隔より広い配列間隔を有する前記複数のスライス断面を前記スライス方向に設定することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記スライス断面設定手段は、前記被検体の３次元領域に対する超音波送受信の中心軸を回転中心として前記複数のスライス断面を所定の角度間隔で設定することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記利得補正データ生成手段は、前記超音波データのＳ／Ｎ及び分散値に基づいて前記スライス断面における生体組織領域を判定する生体組織領域判定手段と、この生体組織領域判定手段が判定した生体組織領域における前記超音波データに基づいて２次元的な利得補正マップを生成する利得補正マップ生成手段と、前記スライス断面の各々から得られた複数の利得補正マップを補間処理して前記利得補正データを生成する補間処理手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記利得補正データ生成手段は、スライス断面の各々から得られた利得補正マップの補間処理により前記ボリュームデータの各ボクセルに対応した前記利得補正データを生成することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項７】
画像データ生成手段を備え、前記画像データ生成手段は、前記利得補正データによって利得設定された前記ボリュームデータに基づき、ボリュームレンダリング画像データ、サーフェスレンダリング画像データ、ＭＩＰ画像データあるいはＭＰＲ画像データの何れかを生成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８】
前記利得設定手段は、前記利得補正データに基づいて前記受信信号及び前記超音波データの少なくとも何れかに対し利得及びダイナミックレンジの設定を行なうことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、被検体から収集された受信信号に対する利得を自動設定することが可能な超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて被検体の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データをモニタ上に表示するものである。この装置は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で体内の２次元画像データや３次元画像データをリアルタイムで観察することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。
【０００３】
このような超音波診断装置は、通常、被検体に対して超音波の送受信を行なう振動素子を有した超音波プローブと、前記振動素子に対して駆動信号を供給する送信部と、前記振動素子から得られた受信信号に対して利得調整等の処理を行なう受信部と、処理後の受信信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成部と、生成した画像データを表示する表示部とを備えている。
【０００４】
上述の基本構成を有した超音波診断装置によって行なわれる超音波送受信の受信感度は、このとき伝搬する臓器の形状や組織性状、更には、被検体の肥満度等に依存する。このため操作者は、当該被検体に対する２次元画像データの収集と表示を行なう場合、装置の表示部にリアルタイム表示される画像データの観察下にて入力部に設けられた利得調整機能を操作することによって受信信号に対する利得を補正し、好適な感度分布を有した画像データの生成を行なってきた。
【０００５】
しかしながら、この方法によれば、当該被検体の診断対象部位に対する画像データのスライス断面（走査断面）の位置や方向が変更される度に新たな利得補正が要求されるため検査効率は著しく低下し、特に、人間ドッグ等におけるスクリーニング検査のように多くの被検体に対する超音波検査を短時間で行なう場合には大きな問題点となっていた。
【０００６】
このような問題点を改善するために、予め収集した受信信号の振幅情報に基づいてその利得を自動補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００７】
特許文献１には、受信信号の利得を自動補正するために、この受信信号の振幅情報に基づいて生成したヒストグラムのピーク位置を検出し、画像データの平均輝度に対応する前記ヒストグラムのピーク位置と予め設定された基準値との差異に基づいて利得補正値を設定する方法が記載されている。
【０００８】
又、特許文献２には、被検体のスライス断面から得られた２次元的な超音波データのＳ／Ｎやヒストグラムの分散値に基づいて診断対象となる生体組織領域を判定し、この生体組織領域における超音波データの振幅情報とノイズレベルに基づいて前記生体組織領域における局所的な利得やダイナミックレンジを補正するための２次元的な利得補正マップを設定する方法が記載されている。
【特許文献１】特許第２６４８７７１号公報
【特許文献２】特表２００４−５００９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、被検体の３次元領域に対して超音波送受信を行ない、このとき収集されたボリュームデータに基づいて３次元画像データあるいは任意断面における２次元画像データを生成する方法が注目されている。このボリュームデータを収集する方法として、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブをその配列方向に対して垂直な方向に移動あるいは回動させる方法や複数の振動素子が２次元配列された超音波プローブ（２次元アレイ超音波プローブ）を用いる方法が実用化されている。
【００１０】
上述のボリュームデータは、通常、連続した複数のスライス断面において得られた超音波データを合成することによって生成される。そして、このようなボリュームデータに対し、例えば、特許文献１あるいは特許文献２に記載されているような方法によって利得補正を行なう場合、多くのスライス断面の各々から得られる２次元的な超音波データに対して上述の利得補正値あるいは利得補正マップを設定し、更に、得られた利得補正値や利得補正マップに基づいて３次元的な利得補正データを設定しなくてはならないため、利得補正に用いる超音波データの保存に大きな容量を有した記憶回路が要求され、更に、３次元的な利得補正データの設定に多くの時間が費やされる。従って、上述の方法を適用して利得補正したボリュームデータに基づく３次元画像データ等をリアルタイムあるいは短時間で表示することは困難とされていた。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体に対するボリュームデータの収集に際し、このボリュームデータのボクセル値に対する利得等を短時間で自動補正することが可能な超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体の３次元領域に対する超音波送受信によって収集された超音波データに基づいてボリュームデータを生成し、このボリュームデータを処理して得られた画像データをリアルタイム表示する超音波診断装置において、前記超音波データに基づいて前記ボリュームデータに対する３次元的な利得補正データを生成する利得補正データ生成手段と、前記超音波送受信によって前記被検体から得られた受信信号及びこの受信信号を処理して生成された前記超音波データの少なくとも何れかの利得を前記利得補正データに基づいて設定する利得設定手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被検体に対するボリュームデータの収集に際し、このボリュームデータのボクセル値に対する利得等を短時間で自動補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１５】
以下に述べる本発明の実施例では、当該被検体から収集されたボリュームデータに対する利得補正データの生成を目的とした利得補正用走査モードにて所定の複数スライス断面における通常の第１の超音波データ（生体データ）と超音波送信を行なわずに得られる第２の超音波データ（ノイズデータ）とを収集し、生体データとノイズデータの差分から得られるＳ／Ｎと、前記スライス断面を所定の大きさに区分して設定された複数の第１の領域の各々における前記生体データの分散値とに基づいて診断対象となる生体組織領域を判定する。
【００１６】
次いで、隣接する複数の第１の領域を所定の大きさに束ねて第２の領域を形成し、この第２の領域の各々における前記生体データの平均値に対し最小２乗法を適用して２次元的な利得補正マップを生成する。そして、被検体の３次元領域に対して設定された前記複数スライス断面の各々における利得補正マップをスライス方向に補間処理してボリュームデータの各ボクセルに対応した３次元的な利得補正データを生成する。
【００１７】
尚、以下に述べる実施例では、２次元配列された振動素子を有する超音波プローブによって収集されたボリュームデータに対して利得補正を行なう場合について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動して得られたボリュームデータに対して利得補正を行なってもよい。又、以下では、３次元領域に対する超音波の送受信によって得られたＢモードデータに基づいてボリュームデータを生成する場合について述べるが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づいてボリュームデータを生成しても構わない。
【００１８】
（装置の構成）
本発明の実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図６を用いて説明する。尚、図１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置が備える送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図である。又、図４は、前記超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部及び画像データ生成部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示す超音波診断装置１００は、被検体の３次元領域に対し超音波パルス（送信超音波）を送信し、この送信によって得られた超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する複数個の振動素子が配列された超音波プローブ３と、前記被検体の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子に供給し、この振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータを生成する受信信号処理部４と、前記３次元領域における連続した複数の画像断面（スライス断面）の各々から収集される２次元的な超音波データ（Ｂモードデータ）を合成してボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部５と、このボリュームデータに基づいて３次元画像データを生成する画像データ生成部６と、得られた３次元画像データを表示する表示部７とを備えている。
【００２０】
更に、超音波診断装置１００は、前記３次元領域における連続した複数のスライス断面の中から所定間隔で抽出したスライス断面にて収集される超音波データの振幅値に基づき、これらスライス断面の各々に対する利得補正マップを生成し、更に、得られた利得補正マップをスライス方向に対して補間処理し３次元的な利得補正データを生成する利得補正データ生成部８と、被検体情報の入力や画像データ生成条件の設定等を行なう入力部９と、ボリュームデータの収集を目的としたボリュームデータ収集用走査モード及び利得補正用超音波データ（即ち、上述の生体データ及びノイズデータ）の収集を目的とした利得補正用走査モードの各々における超音波の送受信方向を制御する走査制御部１０と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１１を備えている。
【００２１】
超音波プローブ３は、２次元配列されたＭ個の図示しない振動素子をその先端部近傍に有し、この先端部を被検体の体表に接触させた状態で超音波の送受信を行なう。超音波プローブ３に内蔵された振動素子の各々は、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する電気音響変換素子であり、図示しないＭチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部２に接続されている。
【００２２】
尚、超音波プローブ３には、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に選択することが可能である。本実施例では、Ｍ個の振動素子が２次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ３を用いる場合について述べるが、リニア走査対応やコンベックス走査対応等の超音波プローブであっても構わない。
【００２３】
次に、図２に示す送受信部２は、超音波プローブ３の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部２１と、振動素子から得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２を備えている。
【００２４】
送信部２１は、レートパルス発生器２１１と、送信遅延回路２１２と、駆動回路２１３を備え、レートパルス発生器２１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、送信に使用されるＭｔ個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と所定方向（θｐ、φｑ）に送信するための偏向用遅延時間を前記レートパルスに与えて駆動回路２１３へ供給する。駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２と同数の独立な駆動回路を有し、超音波プローブ３にて２次元配列されたＭ個の振動素子の中から送信用として選択されるＭｔ（Ｍｔ≦Ｍ）個の振動素子を駆動し、被検体の体内に送信超音波を放射する。
【００２５】
一方、受信部２２は、超音波プローブ３に内蔵されたＭ個の振動素子の中から受信用として選択されたＭｒ（Ｍｒ≦Ｍ）個の振動素子に対応するＭｒチャンネルの利得設定部２２０、Ａ／Ｄ変換器２２１及び受信遅延回路２２２と１チャンネルの加算器２２３を備えている。
【００２６】
利得設定部２２０は、その利得を時間的に変化させることが可能な増幅回路を有し、超音波プローブ３におけるＭｒ個の受信用振動素子から供給される受信信号の利得を、入力部９あるいは利得補正データ生成部８からシステム制御部１１を介して供給される利得補正データに基づいて設定する。そして、利得設定部２２０にて所定の利得で増幅されたＭｒチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２１にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路２２２に送られる。
【００２７】
受信遅延回路２２２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向（θｐ、φｑ）に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器２２１から出力されるＭｒチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器２２３は、受信遅延回路２２２からの受信信号を加算合成する。即ち、受信遅延回路２２２と加算器２２３により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。
【００２８】
図３は、超音波プローブ３の中心軸をｚ軸とした直交座標（ｘ−ｙ−ｚ）における超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を示したものであり、この場合、振動素子はｘ軸方向及びｙ軸方向に２次元配列され、θｐ及びφｑは、ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面に投影された送受信方向のｚ軸に対する角度を示している。
【００２９】
尚、受信遅延回路２２２及び加算器２２３は、その遅延時間の制御によって複数方向に対する受信指向性を同時に形成する所謂並列同時受信を行なうことも可能である。この並列同時受信法の適用によりボリュームデータの収集に要する時間は大幅に短縮される。
【００３０】
図２に戻って、受信信号処理部４は、包絡線検波器４１と対数変換器４２を備え、包絡線検波器４１は、受信部２２の加算器２２３から供給される整相加算後の受信信号を包絡線検波し、対数変換器４２は、包絡線検波された受信信号の振幅を対数変換し超音波データとしてのＢモードデータを生成する。尚、包絡線検波器４１と対数変換器４２は順序を入れ替えて構成してもよい。
【００３１】
次に、図１に示したボリュームデータ生成部５及び画像データ生成部６の具体的な構成につき図４を用いて説明する。ボリュームデータ生成部５は、当該被検体に対するボリュームデータの収集に際し、受信信号処理部４から供給される３次元的な超音波データ（Ｂモードデータ）に対し好適な利得設定と補間演算を行なってボリュームデータを生成する機能を有し、図４に示すように利得設定部５１、超音波データ記憶部５２、補間演算部５３及びボリュームデータ記憶部５４を備えている。
【００３２】
利得設定部５１は、図示しない乗算回路を備え、受信信号処理部４から供給される超音波データの利得を入力部９あるいは利得補正データ生成部８からシステム制御部１１を介して供給される利得補正データに基づいて設定する。又、超音波データ記憶部５２は、診断対象部位に対する３次元走査によって収集され利得設定部５１にて所定の利得で増幅された超音波データを送受信方向（θｐ、φｑ）の情報と共に保存する。
【００３３】
一方、補間演算部５３は、超音波データ記憶部５２に一旦保存された３次元的な超音波データとその付帯情報である超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を読み出し、送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて配列した超音波データを補間演算し等方的なボクセルで構成されるボリュームデータを生成する。そして、生成したボリュームデータをボリュームデータ記憶部５４へ保存する。
【００３４】
次に、画像データ生成部６は、ボリュームデータ生成部５にて生成されたボリュームデータをレンダリング処理して３次元画像データを生成する機能を有し、ヒストグラム演算部６１と、不透明度・色調設定部６２と、レンダリング処理部６３を備えている。
【００３５】
ヒストグラム演算部６１は、ボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５４から供給されるボリュームデータのボクセル値に対し各ボクセル値の発生頻度を示すヒストグラムを算出し、不透明度・色調設定部６２は、前記ヒストグラムに基づきボリュームデータの各ボクセルに対して不透明度と色調を設定する。そして、レンダリング処理部６３は、ボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５４から供給されるボリュームデータを、不透明度・色調設定部６２によって設定された不透明度や色調の情報に基づいてレンダリング処理し３次元画像データを生成する。
【００３６】
図５は、ヒストグラム演算部６１によって算出されたヒストグラムＨｇに対して不透明度・色調設定部６２が設定する不透明度・色調Ｏｐを模式的に説明するための図であり、所定割合（例えば９０％）の画素値発生頻度が含まれるヒストグラムＨｇの画素値範囲［α１−α２］に対しＳ字特性あるいはリニア特性等を有する不透明度・色調Ｏｐが設定される。
【００３７】
図１へ戻って、表示部７は、図示しない表示データ生成回路と変換回路とモニタを備え、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部６のレンダリング処理部６３において生成された３次元画像データに被検体情報等の付帯情報を付加して表示データを生成する。一方、前記変換回路は、前記表示データ生成回路が生成した表示データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。
【００３８】
次に、利得補正データ生成部８は、利得補正用超音波データ記憶部８１と、生体組織領域判定部８２と、利得補正マップ生成部８３と、補間処理部８４とを備えている。
【００３９】
利得補正用超音波データ記憶部８１は、図示しない生体データ記憶領域とノイズデータ記憶領域を備えている。そして、当該被検体のボリュームデータの収集に先立ち、このボリュームデータに対する３次元的な利得補正データの生成を目的とした利得補正用走査モードにて受信信号処理部４から供給される複数のスライス断面における超音波データが利得補正用超音波データとして保存される。この利得補正用超音波データとして、所定の初期利得で前記スライス断面にて収集される通常の超音波データ（生体データ）と、超音波送信を行なわずに収集される超音波データ（ノイズデータ）とがスライス断面の識別情報や超音波送受信方向の情報等と共に夫々の記憶領域に保存される。
【００４０】
図６は、ボリュームデータ収集用走査モードにて収集される３次元的な超音波データと利得補正用走査モードにおいて収集される複数スライス断面の２次元的な超音波データを示したものであり、ボリュームデータ収集用走査モードにおいて収集される３次元的な超音波データは、図６（ａ）に示すようにφｑ方向に微小なΔφ間隔で設定されたφｑ＝φ１乃至φＱの各スライス断面におけるθｐ＝θ１乃至θＰの超音波送受信に基づいて生成される。
【００４１】
一方、利得補正用走査モードにて収集される複数の２次元的な超音波データは、図６（ｂ）に示すように、例えば、φｑ方向に４Δφ間隔で設定されたφｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・の各スライス断面におけるθｐ＝θ１乃至θＰの超音波送受信に基づいて生成される。即ち、利得補正用走査モードにおける複数のスライス断面は、φｐ方向にΔφ間隔で配列されたボリュームデータ収集用走査モードにおける複数のスライス断面を４Δφ間隔で抽出することによって設定される。
【００４２】
次に、生体組織領域判定部８２は、図示しない演算回路を備え、利得補正用超音波データ記憶部８１に一旦保存された２次元の生体データとノイズデータを読み出し、これらの差分によってＳ／Ｎを算出する。更に、生体組織領域判定部８２は、予め設定された閾値より大きなＳ／Ｎを有する領域を所定の大きさに区分して複数からなる第１の領域を設定し、この第１の領域における生体データに対して分散値を算出する。そして、得られた分散値に基づいて上述の生体データにおける生体組織領域を判定する。即ち、所定閾値以上のＳ／Ｎ値を有し、所定の閾値範囲に属した分散値を有する生体組織領域を抽出し、ノイズが支配的な領域やアーチファクトあるいは血管壁等の組織境界を有する領域と区別する。
【００４３】
次に、利得補正マップ生成部８３は、隣接する前記第１の領域を所定の大きさに束ねて複数からなる第２の領域を形成し、これらの第２の領域の各々における生体データの平均値に対して最小２乗法を適用し２次元的な感度マップを生成する。そして、予め設定された基準利得値から前記感度マップの値を減算して２次元的な利得補正マップを生成する。
【００４４】
一方、補間処理部８４は、記憶回路を有し、φｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・の各スライス断面に対して利得補正マップ生成部８３が生成した利得補正マップをφｑ方向に対して補間処理し、例えば、ボリュームデータの各ボクセルに対応した３次元的な利得補正データを生成する。そして、得られた利得補正データを前記記憶回路に保存する。
【００４５】
尚、生体組織領域判定部８２による生体組織領域の判定方法や利得補正マップ生成部８３による利得補正マップの生成方法については、上述の特許文献２に記載されているため更なる詳細な説明は省略する。
【００４６】
再び図１へ戻って、入力部９は、操作パネル上の表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを用いて利得補正用走査モード及びボリュームデータ収集用走査モードの選択を行なう走査モード選択部９１、利得補正用走査モードにおけるスライス断面の間隔や角度を設定するスライス断面設定部９２、受信信号や超音波データに対する利得特性をマニュアル設定する利得特性設定部９３、利得補正の自動設定モード及びマニュアル設定モードを選択する利得設定モード選択部９４を備えている。又、被検体情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、３次元画像データの生成条件や表示条件の設定、更には、種々のコマンド信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。
【００４７】
次に、走査制御部１０は、上述のボリュームデータ生成条件や入力部９のスライス断面設定部９２によって設定されるスライス断面の情報に基づいて利得補正用走査モード及びボリュームデータ収集用走査モードにおける超音波の送受信方向を設定し、更に、これらの送受信方向に対する超音波送受信に必要な遅延時間を送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２に対して設定する。
【００４８】
システム制御部１１は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部９にて入力／選択／設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、上述の入力／選択／設定情報に基づいて超音波診断装置１００の各ユニットを統括的に制御する。特に、利得補正データ生成部８において自動設定された利得補正データあるいは入力部９の利得特性設定部９３においてマニュアル設定された利得特性に基づく利得補正データを送受信部２の受信部２２における利得設定部２２０へ供給して受信信号の利得を設定し、更に、前記利得補正データをボリュームデータ生成部５の利得設定部５１へ供給して受信信号処理部４から供給される超音波データの利得を設定する。
【００４９】
（利得補正データの生成手順）
次に、当該被検体のボリュームデータの生成に先立って行なわれる利得補正データ生成の手順につき図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
超音波診断装置１００の操作者は、入力部９にて被検体情報を入力した後、この入力部９の利得設定モード選択部９４における利得補正自動設定モードの選択、走査モード選択部９１における利得補正用走査モードの選択、スライス断面設定部９２におけるスライス断面の設定等を行ない、更に、ボリュームデータ生成条件の設定、３次元画像データの生成条件や表示条件の設定等を行なう（図７のステップＳ１）。
【００５１】
上述の初期設定が終了したならば、操作者は、入力部９においてＢモードデータの収集を選択し、超音波プローブ３の先端部を被検体体表面の好適な位置に固定した状態で利得補正データの生成開始コマンドを入力する（図７のステップＳ２）。そして、このコマンド信号がシステム制御部１１に供給されることにより利得補正データの生成を目的とした超音波データ（利得補正用超音波データ）の収集が開始される。
【００５２】
利得補正用超音波データの収集に際し、図２に示した送信部２１のレートパルス発生器２１１は、システム制御部１１から供給された制御信号に従ってレートパルスを生成し送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、入力部９のスライス断面設定部９２からシステム制御部１１を介して供給されたスライス断面情報に基づいて走査制御部１０が設定した最初の送受信方向（θ１、φ１）に超音波を送信するための遅延時間と細い送信ビーム幅を得るために所定の深さに超音波を集束するための遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＭｔチャンネルの駆動回路２１３に供給する。
【００５３】
駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２から供給されたレートパルスに基づいて所定の遅延時間を有した駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ３におけるＭｔ個の送信用振動素子に供給し被検体に対して送信超音波を放射する。放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる臓器境界面や組織にて反射し、Ｍｒ個の受信用振動素子によって受信されてＭｒチャンネルの電気的な受信信号に変換される。
【００５４】
この受信信号は、受信部２２の利得設定部２２０において所定の増幅度で増幅された後Ａ／Ｄ変換器２２１においてデジタル信号に変換される。次いで、Ｍｒチャンネルの受信遅延回路２２２は、変換後の受信信号に対して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走査制御部１０によって設定された最初の超音波送受信方向（θ１、φ１）からの受信超音波に対し強い受信指向性をもたせるための遅延時間を与え、加算器２２３は、受信遅延回路２２２から出力された受信信号を整相加算する。そして、整相加算後の受信信号が供給された受信信号処理部４の包絡線検波器４１及び対数変換器４２は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なって超音波データを生成し利得補正データ生成部８の利得補正用超音波データ記憶部８１に生体データとして保存する。
【００５５】
送受信方向（θ１、φ１）に対する超音波データの生成と保存が終了したならば、送受信方向（θ２、φ１）乃至（θＰ、φ１）の各々に対し同様の手順で超音波の送受信を行ない、このとき得られた超音波データも利得補正用超音波データ記憶部８１に保存される。即ち、利得補正用超音波データ記憶部８１には、送受信方向（θ１、φ１）乃至（θＰ、φ１）に対する超音波の送受信によって得られたφｑ＝φ１のスライス断面における２次元的な超音波データが生体データとして保存される。
【００５６】
同様にして、走査制御部１０がφｑ方向に対して４Δφ間隔で設定したφｑ＝φ５、φ９、φ１３、・・・のスライス断面においてθｐ＝θ１乃至θＰの超音波送受信を行ない、このとき得られた２次元的な超音波データも生体データとして利得補正用超音波データ記憶部８１に保存される（図７のステップＳ３）。
【００５７】
φｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・のスライス断面における生体データの生成と保存が終了したならば、駆動回路２１３を停止させた状態で同様の利得補正用走査モードを繰り返すことによりφｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・のスライス断面における超音波データが生成され、得られた超音波データはノイズデータとして利得補正用超音波データ記憶部８１に保存される（図７のステップＳ４）。即ち、利得補正用超音波データ記憶部８１には、φｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・の各スライス断面において得られた２次元的な生体データとノイズデータが夫々の記憶領域に保存される。
【００５８】
上述の各スライス断面における生体データ及びノイズデータの収集と保存が終了したならば、利得補正データ生成部８の生体組織領域判定部８２は、利得補正用超音波データ記憶部８１から読み出したφｑ＝φ１のスライス断面における生体データとノイズデータとの差分によってＳ／Ｎを算出する。そして、予め設定された閾値より大きなＳ／Ｎを有する領域を所定の大きさに区分して複数からなる第１の領域を設定し、この第１の領域における生体データの分散値に基づき前記スライス断面の生体データに対して生体組織領域の判定を行なう（図７のステップＳ５）。
【００５９】
次に、利得補正マップ生成部８３は、隣接する複数の前記第１の領域を所定の大きさに束ねて複数からなる第２の領域を形成し、これらの第２の領域の各々における生体データの平均値に対し最小２乗法を適用して２次元的な感度マップを生成する。そして、予め設定された基準利得値から前記感度マップの値を減算してφｑ＝φ１のスライス断面に対する２次元的な利得補正マップを生成する（図７のステップＳ６）。次いで、同様の手順によりφｑ＝φ５、φ９、・・・の各スライス断面に対する利得補正マップを生成する。
【００６０】
φｑ＝φ１、φ５、φ９、・・・の各スライス断面に対する利得補正マップの生成が終了したならば、補間処理部８４は、これらの利得補正マップをφｑ方向に対して補間処理し、ボリュームデータ収集用走査モードにて収集されるボリュームデータの各ボクセルに対応した３次元的な利得補正データを生成する。そして、得られた利得補正データを図示しない自己の記憶回路に保存する（図７のステップＳ７）。
【００６１】
（３次元画像データの生成手順）
次に、上述の利得補正データによって利得補正（利得設定）されたボリュームデータに基づく３次元画像データの生成手順につき図８のフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
上述のステップＳ７においてボリュームデータに対する３次元的な利得補正データの生成と保存が終了したならば、超音波診断装置１００の操作者は、入力部９の走査モード選択部９１においてボリュームデータ収集用走査モードを選択し（図８のステップＳ１１）、超音波プローブ３の先端部を同一部位に固定した状態で入力部９より３次元画像データの生成開始コマンドを入力する。そして、このコマンド信号がシステム制御部１１に供給されることにより当該被検体に対するボリュームデータの生成が開始される（図８のステップＳ１２）。
【００６３】
ボリュームデータの生成に際しシステム制御部１１及び走査制御部１０は、上述と同様の手順で送受信部２の送信部２１及び受信部２２と受信信号処理部４を制御して送受信方向（θ１、φ１）に超音波を送受信し、このとき得られた受信信号を処理して超音波データ（Ｂモードデータ）を生成する（図８のステップＳ１３）。このとき、受信部２２の利得補正部２２０は、利得補正データ生成部８の補間処理部８４からシステム制御部１１を介して供給される送受信方向（θ１、φ１）に対応した利得補正データに基づき超音波プローブ３から供給された前記受信信号を利得補正する。
【００６４】
又、ボリュームデータ生成部５の利得設定部５１は、受信信号処理部４から供給される送受信方向（θ１、φ１）の超音波データを、利得補正データ生成部８の補間処理部８４からシステム制御部１１を介して供給される送受信方向（θ１、φ１）に対応した利得補正データに基づいて利得補正する（図８のステップＳ１４）。そして、利得補正された超音波データは、送受信方向（θ１、φ１）の情報を付帯情報として超音波データ記憶部５２に保存される（図８のステップＳ１５）。
【００６５】
同様にして、送受信方向（θｐ、φ１）（θｐ＝θ２乃至θＰ）に対する超音波データの生成及びこれらの超音波データに対する利得補正と保存が行なわれ、更に、送受信方向（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１乃至θＰ、φｑ＝φ２乃至φＱ）に対する超音波データの生成及びこれらの超音波データに対する利得補正と保存が行なわれる。即ち、超音波データ記憶部５２には、連続したφ１乃至φＱのスライス断面において生成され利得設定部５１にて利得補正された３次元的な超音波データが送受信方向（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１乃至θＰ、φｑ＝φ１乃至φＱ）の情報と共に保存される（図８のステップＳ１３乃至Ｓ１５）。
【００６６】
次に、ボリュームデータ生成部５の補間演算部５３は、超音波データ記憶部５２に一旦保存された３次元的な超音波データとその付帯情報である超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を読み出し、送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて３次元配列した超音波データを補間演算して等方的なボクセルで構成されるボリュームデータを生成する。そして、生成したボリュームデータをボリュームデータ記憶部５４に保存する（図８のステップＳ１６）。
【００６７】
一方、画像データ生成部６のヒストグラム演算部６１は、ボリュームデータ生成部５のボリュームデータ記憶部５４から供給されたボリュームデータにおける各ボクセル値の発生頻度をヒストグラムとして算出し、不透明度・色調設定部６２は、前記ヒストグラムに基づきボリュームデータの各ボクセルに対して不透明度と色調を設定する。そして、レンダリング処理部６３は、ボリュームデータ記憶部５４から供給されたボリュームデータを、不透明度・色調設定部６２によって設定された不透明度や色調の情報に基づいてレンダリング処理し３次元画像データを生成する（図８のステップＳ１７）。
【００６８】
次いで、表示部７の表示データ生成回路は、画像データ生成部６のレンダリング処理部６３において生成された３次元画像データに被検体情報等の付帯情報を付加して表示データを生成し、変換回路は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なってモニタに表示する（図８のステップＳ１８）。
【００６９】
そして、入力部９の走査モード選択部９１にて利得補正用走査モードが新たに選択されるまで上述のステップＳ１３乃至Ｓ１８の動作が繰り返され、表示部７のモニタには、画像データ生成部６によって生成された３次元画像データがリアルタイム表示される。
【００７０】
以上述べた本発明の実施例によれば、被検体の３次元領域に設定された所定間隔のスライス断面の各々にて収集される超音波データに基づいて各スライス断面の利得補正マップを生成し、これらの利得補正マップをスライス方向に補間処理して３次元的な利得補正データを生成しているため、利得補正データの生成に要する時間は、前記３次元領域を３次元走査して得られた超音波データに基づいて利得補正データを生成する場合より短縮することができる。従って、ボリュームデータの利得補正に要する時間が短縮され、利得補正されたボリュームデータに基づいて生成される３次元画像データを表示する際の時間分解能を改善することができる。
【００７１】
特に、ＥＣＧ信号に基づく心拍同期法により心臓等の動きの激しい臓器に対して所定時相のボリュームデータを収集する、所謂、トリガボリュームモードの場合、本実施例の方法によれば、ボリュームデータの利得を正確かつ短時間に補正することが可能となる。
【００７２】
一方、本実施例における利得補正用超音波データは、前記３次元領域の比較的少ないスライス断面において収集されるため、この利得補正用超音波データを保存するための記憶回路は大きな記憶容量を必要としない。
【００７３】
以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、図６（ｂ）に示すように、φｑ方向に所定間隔で設定されたスライス断面の各々において超音波送受信を行ない、このとき得られた前記スライス断面に対する複数の利得補正マップをスライス方向に補間処理して３次元的な利得補正データを生成する場合について述べたが、例えば、図９（ｂ）に示すように超音波プローブ３の中心軸を回転中心としたη方向に所定角度Δηで複数のスライス断面を設定し、これらのスライス断面に対して得られた複数の利得補正マップをη方向に補間処理することによって３次元的な利得補正データを生成してもよい。この方法によれば図３のｘ方向及びｙ方向あるいは図６のθｐ方向及びΦｑ方向に依存することなく常に一様な精度を有する利得補正データを生成することが可能となる。
【００７４】
又、上述の実施例では、利得補正データ生成部８において生成された利得補正データを用いて超音波プローブ３から供給される受信信号及び受信信号処理部４から供給される超音波データの利得を補正する場合について述べたが、これらの何れか一方に対して利得補正を行なってもよい。更に、前記利得補正データを用い、ボリュームデータ生成部５にて生成されるボリュームデータや画像データ生成部６にて生成される画像データに対して利得補正を行なっても構わない。
【００７５】
更に、上述の実施例では、利得補正データ生成部８において生成された利得補正データを用いて受信信号や超音波データ等の利得を補正する場合について述べたが、ダイナミックレンジの補正も同様の手順によって行なってもよい。又、上述の利得補正データ生成部８における利得補正マップは、特許文献２の方法を適用して生成する場合について述べたが、特許文献１の方法を適用してもよい。
【００７６】
一方、上述の実施例では、２次元配列された振動素子を有する超音波プローブ３により収集された超音波データを用いて利得補正データを生成する場合について述べたが、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動して得られた超音波データを用いて利得補正データを生成してもよい。同様にして、２次元配列された振動素子を有する超音波プローブ３によって収集されたボリュームデータに対して利得補正を行なう場合について述べたが、複数の振動素子が１次元配列された超音波プローブを機械的に移動あるいは回動して得られたボリュームデータに対して利得補正を行なってもよい。更に、超音波走査法は上述のセクタ走査に限定されるものではなく、コンベックス走査、リニア走査、ラジアル走査等であってもよい。
【００７７】
又、３次元領域に対する超音波の送受信によって得られたＢモードデータに基づいてボリュームデータを生成する場合について述べたが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づいてボリュームデータを生成しても構わない。更に、画像データ生成部６は、前記ボリュームデータをレンダリング処理してボリュームデータレンダリング画像データあるいはサーフェスレンダリング画像データを３次元画像データとして生成する場合について述べたが、前記ボリュームデータを用いてＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）画像データやＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データ等を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】同実施例の超音波診断装置が備える送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】同実施例の３次元走査における超音波の送受信方向を説明するための図。
【図４】同実施例の超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部及び画像データ生成部の構成を示すブロック図。
【図５】同実施例におけるボリュームデータのヒストグラムと、このヒストグラムに基づいて設定される不透明度・色調を説明するための図。
【図６】同実施例のボリュームデータ収集用走査モードにて収集される３次元的な超音波データと利得補正用走査モードにおいて収集される複数スライス断面の超音波データを示す図。
【図７】同実施例における３次元的な利得補正データの生成手順を示すフローチャート。
【図８】同実施例における３次元画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図９】同実施例の変形例における利得補正用走査モードのスライス断面を示す図。
【符号の説明】
【００７９】
２…送受信部
２１…送信部
２１１…レートパルス発生器
２１２…送信遅延回路
２１３…駆動回路
２２…受信部
２２０…利得設定部
２２１…Ａ／Ｄ変換器
２２２…受信遅延回路
２２３…加算器
３…超音波プローブ
４…受信信号処理部
４１…包絡線検波器
４２…対数変換器
５…ボリュームデータ生成部
５１…利得設定部
５２…超音波データ記憶部
５３…補間演算部
５４…ボリュームデータ記憶部
６…画像データ生成部
６１…ヒストグラム演算部
６２…不透明度・色調設定部
６３…レンダリング処理部
７…表示部
８…利得補正データ生成部
８１…利得補正用超音波データ記憶部
８２…生体組織領域判定部
８３…利得補正マップ生成部
８４…補間処理部
９…入力部
９１…走査モード選択部
９２…スライス断面設定部
９３…利得特性設定部
９４…利得設定モード選択部
１０…走査制御部
１１…システム制御部
１００…超音波診断装置
【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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