(57)【要約】【課題】ＥＣＧ波形を用いることなく、広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる超音波診断装置等を提供すること。【解決手段】空間的につなぎ合わせることで診断部位に関するフルボリュームを構成する複数のサブボリューム、及び当該複数のサブボリュームを空間的につなぎ合わせる場合に運動周期に関する時相対応付けに用いられる複数の参照フレームデータについて、所定期間に亘るデータを収集するものである。収集した複数の参照フレームデータと、各サブボリュームデータにおいて空間的位置が参照フレームデータと対応する基準フレームデータとを用いて、複数のサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、これらを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。【選択図】      図５
2008264314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的運動を行う診断部位の少なくとも一部を含む複数のサブボリュームのうち少なくとも第ｉのサブボリューム（ただし、ｉは１からｎまでの整数。ｎは２以上の整数。）と第i＋１のサブボリュームとにつき超音波走査を複数回行うことで、複数の第ｉのサブボリュームデータ及び複数の第ｉ＋１のサブボリュームデータを取得するデータ取得手段と、
前記前記第ｉのサブボリュームデータと前記第ｉ＋１のサブボリュームデータとに基づいて、前記第ｉのサブボリュームと前記第ｉ＋１のサブボリュームとの前記周期的運動に関する時間的な対応付けを行う時間対応付け手段と、
時間的に対応付けられた前記第ｉのサブボリュームデータ及び前記第ｉ＋１のサブボリュームデータを少なくとも用いて、前記診断部位のフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記データ取得手段は、前記第ｉ＋１のサブボリュームにつき実行される複数回の超音波走査と連動して、前記第ｉのサブボリューム内に設けられる参照領域につき超音波走査を実行することで、複数の参照領域データを取得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】
前記データ取得手段は、前記第ｉのサブボリュームにつき実行される複数回の超音波走査と連動して、前記第ｉ＋１のサブボリューム内に設けられる参照領域につき超音波走査を実行することで、複数の参照領域データを取得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４】
前記時間対応付け手段は、前記参照領域データと対応する前記第ｉのサブボリュームデータの一部又は前記第ｉ＋１のサブボリュームデータの一部との空間的な対応関係に基づいて、前記時間的な対応付けを行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記時間対応付け手段は、前記参照領域データと対応する前記第ｉのサブボリュームデータの一部又は前記第ｉ＋１のサブボリュームデータの一部との間の一致度に基づいて前記時間的な対応付けを行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記時間対応付け手段は、前記複数の第ｉのサブボリュームデータと、前記複数の第ｉ＋１のサブボリュームデータとの空間的な対応関係に基づいて前記時間的な対応付けを行う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７】
前記取得手段は、
前記複数のサブボリュームのそれぞれを、前記周期的運動における一周期よりも短い時間で取得することを特徴とする請求項１乃至６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記時間対応付け手段は、前記第ｉのサブボリュームデータの前記参照領域データと前記第ｉ＋１のサブボリュームデータの前記参照領域データとを用いた差分処理に基づいて、前記時間的な対応付けを行うことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記フルボリュームデータを用いて、周期的運動を行う診断部位に関する動画像を生成する画像生成手段と、
前記動画像を所定の形態にて表示する表示手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記動画像は、前記周期的運動の一周期以上の期間に相当する動画像であることを特徴とする請求項９記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
コンピュータに、
周期的運動を行う診断部位の少なくとも一部を含む複数のサブボリュームのうち少なくとも第ｉのサブボリューム（ただし、ｉは１からｎまでの整数。ｎは２以上の整数。）と第i＋１のサブボリュームとにつき超音波走査を複数回行うことで、複数の第ｉのサブボリュームデータ及び複数の第ｉ＋１のサブボリュームデータを取得させるデータ取得機能と、
前記前記第ｉのサブボリュームデータと前記第ｉ＋１のサブボリュームデータとに基づいて、前記第ｉのサブボリュームと前記第ｉ＋１のサブボリュームとの前記周期的運動に関する時間的な対応付けを実行させる時間対応付け機能と、
時間的に対応付けられた前記第ｉのサブボリュームデータ及び前記第ｉ＋１のサブボリュームデータを少なくとも用いて、前記診断部位のフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波画像データ生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像診断装置における2次元アレイプローブを用いたスキャンを行うときに適用するものであり、主に胎児の心臓など患者のECG波形が取れない、取りにくいケースの循環器診断において使用する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。
【０００３】
また、近年では、超音波振動子が２次元マトリックス状に配列された２次元アレイプローブを用いてボリュームデータを取得し、３次元画像をリアルタイムで観察することもできる。この様に２次元アレイプローブを用いた３次元動画診断を行う場合、より広範囲のスキャンを高精度で実施する要求を満たす手法としてトリガスキャンモードと呼ばれるスキャン法が実施されている。これは、所定のトリガと対応させて（例えばＥＣＧと同期させて）収集した小領域に関するボリューム（サブボリューム）データを、対応付けたトリガに基づいてつなぎ合わせることで所望の範囲に関するボリュームデータを生成すると共に、時間情報に従ってサブボリュームを逐次更新することでリアルタイム性を維持するものである。
【０００４】
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
【特許文献１】米国特許第６，５４４，１７５明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の超音波診断装置を用いて実行されるトリガスキャンモードでは、例えば胎児の三次元画像データを取得する場合等おいて、トリガとなるＥＣＧ波形の収集が困難となりトリガとなる信号がないために、広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができない。また疾病により、Ｒ波が出にくい患者においても同様の問題が存在する。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ＥＣＧ波形を用いることなく、広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる超音波診断装置等を提供することを目的としている。
【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の視点は、周期的運動を行う診断部位の少なくとも一部を含む複数のサブボリュームのうち少なくとも第ｉのサブボリューム（ただし、ｉは１からｎまでの整数。ｎは２以上の整数。）と第i＋１のサブボリュームとにつき超音波走査を複数回行うことで、複数の第ｉのサブボリュームデータ及び複数の第ｉ＋１のサブボリュームデータを取得するデータ取得手段と、前記前記第ｉのサブボリュームデータと前記第ｉ＋１のサブボリュームデータとに基づいて、前記第ｉのサブボリュームと前記第ｉ＋１のサブボリュームとの前記周期的運動に関する時間的な対応付けを行う時間対応付け手段と、時間的に対応付けられた前記第ｉのサブボリュームデータ及び前記第ｉ＋１のサブボリュームデータを少なくとも用いて、前記診断部位のフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【０００９】
本発明の第２の視点は、コンピュータに、周期的運動を行う診断部位の少なくとも一部を含む複数のサブボリュームのうち少なくとも第ｉのサブボリューム（ただし、ｉは１からｎまでの整数。ｎは２以上の整数。）と第i＋１のサブボリュームとにつき超音波走査を複数回行うことで、複数の第ｉのサブボリュームデータ及び複数の第ｉ＋１のサブボリュームデータを取得させるデータ取得機能と、前記前記第ｉのサブボリュームデータと前記第ｉ＋１のサブボリュームデータとに基づいて、前記第ｉのサブボリュームと前記第ｉ＋１のサブボリュームとの前記周期的運動に関する時間的な対応付けを実行させる時間対応付け機能と、時間的に対応付けられた前記第ｉのサブボリュームデータ及び前記第ｉ＋１のサブボリュームデータを少なくとも用いて、前記診断部位のフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、を実現させることを特徴とする超音波画像データ生成プログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
以上本発明によれば、ＥＣＧ波形を用いることなく、広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる超音波診断装置等を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１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１は、超音波プローブＡ、装置本体Ｂ、インタフェイス部Ｃを具備している。
【００１３】
超音波プローブＡは、装置本体Ｂからの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該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等を有している。当該超音波プローブＡから被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の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Ａに受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１４】
なお、本超音波プローブＡは、被検体の３次元領域を超音波走査可能なものである。そのため、超音波プローブＡは、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、３次元領域を超音波走査する構成、又は二次元的に配列された二次元振動素子を用いて電気的制御により３次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の３次元的走査は前記揺動回路によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の二次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の二次元断層像を取得するのと同じ時間で、３次元領域を超音波走査することができる。
【００１５】
インタフェイス部Ｃは、モニタ１１、入力装置１３を具備している。
【００１６】
モニタ１１は、装置本体Ｂからのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、これらの組み合わせを画像として表示する。
【００１７】
入力装置１３は、装置本体Ｂに接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体Ｂにとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００１８】
また、入力装置１３は、三次元トリガレススキャン法において、サブボリューム数、参照フレームデータの数、参照フレームデータの位置等、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等を設定・変更するためのスイッチ等を有する。
【００１９】
装置本体Ｂは、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２３、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、画像生成ユニット２８、第１のメモリ２９、ボクセル変換ユニット３１、第２のメモリ３３、画像合成ユニット３５、記憶ユニット３７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）３９、インタフェイスユニット４１を具備している。
【００２０】
超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に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、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブＡに駆動パルスを印加する。
【００２１】
超音波受信ユニット２３は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、超音波プローブＡを介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー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。
【００２２】
Ｂモード処理ユニット２５は、受信ユニット２３からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成ユニット２８に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ１１に表示される。
【００２３】
ドプラ処理ユニット２７は、受信ユニット２３から受け取ったエコー信号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、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００２４】
画像生成ユニット２８は、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、ボクセル変換ユニット３１から受け取った各種データに基づいて、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２８は、データ解析部３３から受け取ったボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の所定の画像処理を実行し、三次元画像等を生成する。なお、当該画像生成ユニット２８に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２５】
第１のメモリ２９は、Ｂモード処理ユニット２５又はドプラ処理ユニット２７からの生データをフレーム毎に記憶する。
【００２６】
ボクセル変換ユニット３１は、第1のメモリ２９に記録されたフレーム毎の生データを用いて、複数のサブボリュームデータを生成する。
【００２７】
データ解析部３３は、参照フレームデータ、及びボクセル変換ユニット３１において生成された複数のサブボリュームデータを時相毎に記憶する。また、データ解析部３３は、後述する三次元トリガレススキャンにおいて、複数の参照フレームデータ及び複数の基準フレームデータに基づいて、複数のサブボリューム間の時間的対応付け（周期的運動に関する時相対応付け）を行う。さらに、データ解析部３３は、時相対応付がなされた複数のサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、映像化対象領域に関するフルボリュームデータを生成する。
【００２８】
画像合成ユニット３５は、画像生成ユニット２８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、ビデオ信号としてモニタ１１に出力する。
【００２９】
記憶ユニット３７は、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。この記憶ユニット３７には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、３次元トリガレススキャン支援機能を実現するためのプログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、各種信号データや画像データ、その他のデータ群が保管されている。記憶部ユニット３７内のデータは、インタフェイスユニット４１を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３０】
制御プロセッサ３９は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ３９は、記憶ユニット３７から３次元トリガレススキャンを実現するためのプログラム、所定のスキャンシーケンス、画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。
【００３１】
インタフェイスユニット４１は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェイスである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェイスユニット４１よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３２】
（三次元トリガレススキャン法）
次に、本超音波診断装置１が有する、三次元トリガレススキャン法について説明する。このスキャン方法は、周期的運動を行う部位を、所定のトリガを必要としないでリアルタイムに映像化するものである。三次元トリガレススキャン法は、スキャン処理とフルボリュームデータ生成処理とに大きく分けることができる。以下、各処理について説明する。
【００３３】
なお、本実施形態においては、周期的運動を行う部位が心臓である場合を例とする。しかしながら、これに拘泥されず、周期的運動をする部位であれば、どのようなものであっても本三次元トリガレススキャン法によってリアルタイムに映像化することができる。また、本実施形態においては、説明を簡単にするため、サブボリューム数ｎ＝４であるとする。しかしながら、入力装置１３からの設定・変更により、サブボリューム数ｎは制御可能である。
【００３４】
［スキャン処理］
三次元トリガレススキャン法におけるスキャン処理では、空間的につなぎ合わせることで診断部位に関するフルボリュームを構成する複数のサブボリュームに関するデータ（サブボリュームデータ）、及び当該複数のサブボリュームデータを空間的につなぎ合わせる場合に運動周期に関する時相対応付けに用いられる複数の参照領域に関するデータ（参照領域データ）を、所定期間に亘って収集（すなわち、所定期間に亘る複数のサブボリュームデータ及び複数の参照フレームデータを収集）するものである。ここで、参照領域とは、複数のサブボリュームデータをつなぎ合わせるために設けられる共通の超音波走査領域である。この参照領域は、二次元領域でも三次元領域でもよい。本実施形態では、説明を具体的にするため、参照領域はサブボリューム内の一フレーム分の領域（参照フレーム）であるとする。
【００３５】
図２は、本スキャン処理による走査範囲であるサブボリューム１〜４と、当該サブボリューム１〜４によって構成されるフルボリュームとの関係を示した図である。本スキャン処理では、同図示すサブボリューム１〜４のそれぞれにつき、所定期間Ｔに亘るボリュームスキャンが実行される。所定期間Ｔは、少なくとも診断部位の運動周期（今の場合、心周期）と同じか、又はそれ以上の時間であるとする。従って、所定期間Ｔ内において診断部位の運動周期に関する時相がｍ個（ｍ時相）存在する場合には、当該スキャン処理により、各サブボリューム１〜４につき、それぞれ少なくともｍ時相分のデータ（サブボリュームデータ）が収集されることになる。
【００３６】
参照フレームは、現在のスキャン中のサブボリュームに対して時相対応付けの対象とされる他のサブボリューム内の一フレームである。参照フレームデータは、この参照フレームを超音波走査することで得られる。参照フレームデータは、より時間的対応付けを高精度にする観点から、現在のスキャン対象となっているサブボリュームになるべく近い位置の断面を超音波走査することで収集することが好ましい。
【００３７】
なお、参照フレームデータは、スキャンコンバート後の画像データ（すなわち、画素又は輝度等によって構成される画像データ）、或いはスキャンコンバート前の生データ（すなわち、エコー信号の振幅値等によって構成されるデータ）のいずれであってもよい。また、参照フレームデータの数に限定はなく、同一断面につき複数フレーム収集してもよいし、異なる複数の断面を超音波走査して複数フレーム収集してもよい。さらに必要に応じて、複数のフレーム（断面）を含むボリュームデータとして構成するようにしてもよい。
【００３８】
以下においては、説明を具体的にするため、参照フレームデータは画像データであるものとし、隣り合うサブボリュームデータの時相対応付けのために一フレーム分のみ収集するものとする。また、参照フレームデータの位置（すなわち、断面Ｃの位置）は、入力装置１３からの指示により、エレベーション方向（図２等におけるｙ軸方向）に沿って任意の位置に移動（Fan）することができる。
【００３９】
また、参照フレームデータは、サブボリュームの超音波走査と連動して収集される。例えば、図３に示すように、現在の超音波走査の対象がサブボリューム２であり、当該サブボリューム２に隣接するサブボリューム１内の断面Ｃ１に関する画像を参照フレームデータＲとする場合を想定する。係る場合、所定期間Ｔに繰り返されるサブボリューム２の各超音波走査に連動して断面Ｃ１の超音波走査が実行される。従って、所定期間Ｔに亘るサブボリューム２の超音波走査及びこれに連動した断面Ｃ１の超音波走査により、サブボリュームデータ２、及び当該サブボリュームデータ２とサブボリュームデータ１との間の時相対応付けに用いられる参照画像Ｒは、少なくともｍ時相分収集されることになる。
【００４０】
［フルボリュームデータ生成処理］
三次元トリガレススキャン法におけるフルボリュームデータ生成処理では、収集した複数の参照フレームデータと、各サブボリュームデータにおいて空間的位置が参照フレームデータと対応するデータ（基準フレームデータ）とを用いて、複数のサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、これらを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。
【００４１】
図４は、参照フレームデータと基準フレームデータとを用いた複数のサブボリューム間の時相対応付けを説明するための図であり、三次元トリガレススキャン法におけるスキャン処理に従って収集された、所定期間Ｔ内に６つの心時相分のサブボリュームデータび参照フレームデータが収集される場合を例示している。当然ながら、６つの心時相は説明を解りやすくするための例示であり、実際には、一心周期Ｔに亘るスキャン処理では、さらに多くの心時相分のデータが収集されるのが一般的である。また、図４では、サブボリュームデータを便宜上Ｖｉｊと表記している。添字ｉはサブボリュームの番号（すなわち、空間情報）に対応する。また、添字ｊは、期間Ｔ内において収集される順番（すなわち、時間情報）を示すものである。なお、二つのサブボリューム間で添字ｊが同一であったとしても、収集された心時相の同一は保証されない。
【００４２】
例えば、図４に示すサブボリューム１に関する６時相分のデータであるサブボリュームデータＶ１１〜Ｖ１６と、サブボリューム２に関する６時相分のデータであるサブボリュームデータＶ２１〜Ｖ２６との間の時相対応付け処理は、次の様である。
【００４３】
すなわち、参照フレームデータＲ１１〜Ｓ１６と基準フレームデータＳ１１〜Ｓ１６とは、同じサブボリューム内の同じ断面に対応するものである。従って、図５に示すように、参照フレームデータＲ１１〜Ｓ１６と基準フレームデータＳ１１〜Ｓ１６との間で類似度を評価し、そのうち最も類似度の高いもの同士は同時相であると判定する。この判定結果に基づいて、サブボリュームデータＶ１１〜Ｖ１６とサブボリュームデータＶ２１〜Ｖ２６との間の時相対応付けを行うことができる。
【００４４】
参照フレームデータと基準フレームデータとの間の類似度（一致度）を評価する手法には、拘泥されない。本実施形態においては、基準フレームデータと参照フレームデータとの間で空間的に対応する画素同士の差分を取り、その合計値を計算する。この様な計算を基準フレームデータと参照フレームデータとについて全ての組み合わせで実行し、合計値を比較することで（例えば、小さい組み合わせが最も類似度が高い等の判定を行うことで）、類似度を定量的に評価することができる。なお、その他の典型的な評価法としては、例えば、ＡＣＴ等のトラッキング処理、パターンマッチング、Panoramic View等の画像解析等を利用することも可能である。また、必要に応じて、基準フレームデータ及び参照フレームデータを二値化するようにしてもよい。
【００４５】
この様にして時相対応付けがなされたサブボリュームデータ同士を空間的につなぎ合わせることで、各時相につき例えば図６に示すようなフルボリュームデータを生成することができる。
【００４６】
［変形例１］
図３の例では、サブボリューム１とサブボリューム２との間の時相対応付けに用いる参照フレームデータを、サブボリューム１内の断面Ｃ１を超音波走査することで収集した。この参照フレームデータの収集は、前段のサブボリュームを超音波走査するという点から、前方走査による参照フレームデータ収集と呼ぶことができる。
【００４７】
この前方走査に対し、例えば図７に示すように、サブボリューム２内の断面Ｃ２を超音波走査することで、サブボリューム１とサブボリューム２との間の時相対応付けに用いる参照フレームデータを収集するようにしてもよい。この参照フレームデータを収集は、後段のサブボリュームを超音波走査するという点から、後方走査による参照フレームデータ収集と呼ぶことができる。
【００４８】
この様な後方走査によって得られた各参照フレームデータを利用してサブボリュームデータの時相対応付けを実行し空間的につなぎ合わせることで、各時相につき例えば図８に示すようなフルボリュームデータを生成することができる。
【００４９】
［変形例２］
図３、図７では、参照フレームデータは、サブボリュームの超音波走査と連動して収集される例を示した。これに対し、図９に示すように、各参照フレームデータに対応する各断面Ｃの位置を含むようにサブボリューム２、サブボリューム３、サブボリューム４を超音波走査するようにしてもよい。係る構成によっても、複数のサブボリューム間の時相対応付けに必要十分な基準フレームデータ及び参照フレームデータを収集することができる。また、必要に応じて、隣り合うサブボリューム同士が重なり合う領域について類似度を評価し、時相対応付けを行うようにしてもよい。
【００５０】
（動作）
次に、本超音波診断装置１が三次元トリガレススキャン法を実行する場合の動作について説明する。
【００５１】
図１０は、三次元トリガレススキャン法を実行する場合に実行される処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリュームの数、走査範囲（すなわち、フルボリュームの領域）の設定する（ステップＳ１）。また、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリューム毎の走査条件（例えば、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等）を設定する（ステップＳ２）。
【００５２】
次に、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、参照フレームデータの数、参照フレームデータを収集するために超音波走査する断面Ｃの位置を設定する（ステップＳ３）。ステップＳ１〜Ｓ３の各種パラメータ設定が終了すると、制御プロセッサ３９は、複数のサブボリューム及び複数の参照フレームデータについて、所定期間Ｔに亘るデータを収集するためのスキャン処理を実行する（ステップＳ４）。
【００５３】
次に、画像解析部３３は、収集した複数の参照フレームデータと、各サブボリュームデータにおいて空間的位置が参照フレームデータと対応する基準フレームデータとを用いて、複数のサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、これらを空間的につなぎ合わせることで、時相毎のフルボリュームデータを生成する（ステップＳ５）。
【００５４】
画像生成ユニット２８は、生成された各時相のフルボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の画像処理を実行し、時相毎の三次元画像を生成する。生成された三次元画像は、リアルタイム動画像として、或いは必要に応じて静止画像として、例えば図１１に示す形態にてモニタ１１に表示される。
【００５５】
（効果）
以上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、３次元トリガレススキャンにより、所定のトリガを利用せずとも、参照フレームデータと基準フレームデータとを用いて複数のサブボリュームを時相的に対応させ空間的につなぎ合わせることで、各時相毎のフルボリュームを生成することができる。従って、これらの複数の時相毎のフルボリュームを用いることで、ＥＣＧ波形等のトリガを利用することなく、診断部位について広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる。その結果、例えば胎児やＲ波が出にくい患者についても、診断部位について広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる。
【００５７】
また、本超音波診断装置によれば、各サブボリュームスキャンに連動して参照フレームデータを収集する。従って、サブボリューム数、サブボリュームレート、走査範囲が大きくなった場合であっても、参照フレームデータを用いて常に適切な時相対応付けを行うことができる。その結果、診断部位について、広範囲で高精度なリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる。
【００５８】
また、本超音波診断装置によれば、ＥＣＧ波形等のトリガを利用する必要がないため、患者にＥＣＧ波形を取得するための電極を設ける必要がない。従って、撮影時における患者の負担を軽減することができると共に、リアルタイムボリュームスキャンを実行するための装置構成を簡略化することができる。
【００５９】
さらに、本超音波診断装置によれは、サブボリューム間の時相対応付けに利用される参照フレームデータについて、その位置、フレーム数、前段又は後段のいずれのサブボリューム内に設定するか等を任意に設定することができる。従って、撮影自由度の高い３次元トリガレススキャンを実現することができる。
【００６０】
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。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００６１】
（１）本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００６２】
（２）上記実施形態では、参照領域を用いてサブボリュームデータ間のつなぎ合わせを実行する場合を例示した。しかしながら、本発明の技術的思想は、これに拘泥されない。例えば、隣り合うサブボリュームの対向する面あるいは三次元領域につきパターンマッチングを実行し、一致度の高いサブボリュームをつなぎ合わせることによっても、同一時相に関するフルボリュームデータを生成することができる。
【００６３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上本発明によれば、ＥＣＧ波形を用いることなく、広範囲のリアルタイムボリュームスキャンを実行することができる超音波診断装置等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、フルボリュームデータとサブボリュームデータとの関係を示した図である。
【図３】図３は、サブボリューム１とサブボリューム２との間の時相合わせのために用いられる参照フレームデータの一例を示した図である。
【図４】図４は、参照フレームデータと基準フレームデータとを用いた複数のサブボリューム間の時相対応付けを説明するための図である。
【図５】図５は、参照フレームデータＲ１１〜Ｓ１６と基準フレームデータＳ１１〜Ｓ１６とを用いたサブボリュームデータＶ１１〜Ｖ１６とサブボリュームデータＶ２１〜Ｖ２６との間の時相対応付けを説明するための図である。
【図６】図６は、時相対応付けがなされたサブボリュームデータ同士を空間的につなぎ合わせて生成されるフルボリュームデータを示した図である。
【図７】図７は、後方走査による参照フレームデータを収集を説明するための図である。
【図８】図８は、後方走査による参照フレームデータを用いたフルボリューム生成を説明するための図である。
【図９】図９は、三次元トリガレススキャン法におけるスキャン処理の変形例を示した図である。
【図１０】図１０は、三次元トリガレススキャン法を実行する場合に実行される処理の流れを示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、三次元トリガレススキャンによって得られた三次元画像の表示形態の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…超音波診断装置、１１…モニタ、１３…入力装置、２１…超音波送信ユニット、２３…超音波受信ユニット、２５…Ｂモード処理ユニット、２７…ドプラ処理ユニット、２８…画像生成ユニット、２９…第１のメモリ、３１…ボクセル変換ユニット、３３…第２のメモリ、３５…画像合成ユニット、３７…記憶ユニット、３９…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、４１…インタフェイスユニット、Ａ…超音波プローブ、Ｂ…装置本体、Ｃ…インタフェイス部  
【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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