(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第１記憶部と、
前記三次元空間に対して設定される切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコーデータに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、
前記切断面上の各画素の補間データが格納される第２記憶部と、
前記第１記憶部及び前記第２記憶部に接続された画像形成プロセッサと、
を含み、
前記第１記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、
前記第２記憶部から前記画像形成プロセッサへの補間データの転送は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で実行され、
前記画像形成プロセッサは、
前記第１記憶部から転送されたエコーデータを一時的に保存するキャッシュ記憶部と、
前記第２記憶部から転送された補間データに従って、必要なエコーデータを前記キャッシュ記憶部又は第１記憶部から取得し、補間演算を実行して画素値を求める画素値演算部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記画素値演算部は、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在している場合にはそこから当該必要なエコーデータを取得し、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していない場合には前記第１記憶部から当該必要なエコーデータを取得することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記キャッシュブロックは時系列順に並んだエコーデータ列で構成され、
前記キャッシュブロックの並び順は時系列順であることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記第２記憶部には、前記キャッシュブロックの並び順で補間データ列が格納されることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記補間データ演算部は、前記任意切断面上における有効表示エリア内に属する有効画素を判定し、各有効画素について補間データを演算することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
超音波を送受波する送受波部と、
前記超音波の送受波により生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第１記憶部と、
前記三次元空間に対して切断面をユーザーにより設定するための切断面設定部と、
前記切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコーデータに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、
前記各画素ごとの補間データからなる補間データ列の並びを設定する並び設定部と、
前記設定された並びを有する補間データ列が格納される第２記憶部と、
前記第１記憶部及び前記第２記憶部に接続された画像形成プロセッサと、
を含み、
前記第１記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、
前記第２記憶部に格納された補間データ列の並び順は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順に相当し、前記補間データ列を構成する各補間データがその先頭から前記画像形成プロセッサへ順次転送され、
前記画像形成プロセッサは、
前記第１記憶部から転送されたエコーデータを前記キャッシュブロック単位で一時的に保存するキャッシュ記憶部と、
前記第２記憶部から順次転送された各画素の補間データに従って、当該画素の補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していればそこから当該必要なエコーデータを取得し、当該必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していなければ前記第１記憶部から当該必要なエコーデータを取得し、取得された複数のエコーデータに基づいて当該画素の補間演算を実行し、これにより当該画素の画素値を求める画素値演算部と、
前記各画素について演算された画素値が格納される画像記憶部と、
を有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】
本発明は超音波診断装置に関し、特に任意断層画像を形成するプロセッサへのデータ転送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、超音波ビームを二次元走査することによって三次元空間（三次元エコーデータ取込空間）が形成される。これによってボリュームデータが取得される。ボリュームデータに対するレンダリング処理によって三次元画像が形成される。一方、三次元空間に対して任意の位置及び姿勢で任意断面（切断面）をユーザー設定させ、その任意断面に相当する断層画像（任意断層画像）を形成することも行われている。
【０００３】
一般に、ボリュームデータは、複数のフレームデータによって構成され、各フレームデータは複数のビームデータによって構成される。各ビームデータは超音波ビーム上に存在するエコーデータ列によって構成される。つまり、ボリュームデータは、三次元空間内で離散的に存在するエコーデータ群（集合）として構成される。
【０００４】
三次元空間に任意断面を指定して上記の任意断層画像を形成する場合、三次元空間内において、任意断面上の各画素（格子点、ピクセル点）に対応する三次元座標には必ずしもエコーデータは存在しない。そこで、任意断面上の各画素ごとに、その周囲近傍に存在する複数の（例えば８個又は１６個の）エコーデータを参照し、それらに基づいて補間演算を実行し、注目する画素の画素値（補間値）を演算することが行われる。
【０００５】
従来装置においては、三次元空間に対して任意断面が指定されると、まず、その任意断面上の画素順（ラスタースキャン順）に従って、各画素ごとに補間演算で使用する複数の近傍エコーデータの三次元座標（アドレス）が演算され、また、各近傍エコーデータごとの重み係数が計算される。つまり、各画素ごとに補間演算用の補間データが演算されていた。複数の補間データで構成される補間データ列は補間テーブルを構成するものである。次に、任意断面上において画素順に従って順番に画素を特定し、各画素についての補間データを補間テーブルから取得し、その補間データで特定される複数のエコーデータを取得し、それらを利用して補間演算によって画素値が演算される。
【０００６】
より詳しくは、従来装置において、取得されたエコーデータ群及び補間テーブルは記憶部（外部記憶部）に格納される。一方、画像形成処理は例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などのデバイスによって高速に実行される。そのデバイスにおいては、外部記憶部上から任意断面上における画素順番に従って補間データが取得され、それとは別に、その補間データで特定される複数の近傍エコーデータ（通常、それらには座標の連続性がない）が外部記憶部から取得され、上記補間処理が実行されていた。下記特許文献１及び特許文献２には補間テーブルを利用する超音波診断装置が記載されている。しかし、データ転送の高速化、あるいは、テーブル要素の並び換えに関しては記載されていない。下記特許文献３には区画単位での補間演算が記載されている。しかし、後述するキャッシュ機能との関係において能率的に補間演算を進行させることについては記載されていない。
【０００７】
なお、上記の外部記憶部は一般にＤＲＡＭで構成され、一方、画像形成プロセッサ内の内部メモリは一般にＳＲＡＭで構成される。後者のＳＲＡＭは周知のように高速なランダムアクセスを容易に行えるが、色々な制約条件から容量を大きくすることができない。その一方、ＤＲＡＭは大容量化が容易であるが、行アドレスと列アドレスとを指定する必要があるためにランダムアクセスには時間を要するという面がある。本来、内部メモリに対してボリュームデータ及び補間データ列の全部を格納できればそれに対してランダムアクセスを行って迅速な補間処理を行えるが、実際には、外部メモリから内部メモリに対して必要なデータを細切れに読み込んで、転送及び補間処理を順次進行させる必要がある。なお、本願に関連する未公開の出願として２００４年９月１日に出願された特願２００４−２５４７５７号がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７５０６号公報
【特許文献３】特開２０００−３３９４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常、ＤＳＰなどのプロセッサは、キャッシュ機能を有する。すなわち、外部記憶部から特定のデータを取得する場合、当該データを含むブロック（キャッシュブロック）を取得して内部メモリ上（キャッシュメモリ上）に一時的に保存する。つまり、転送はブロック単位で行われる。当該データが補間演算で使用された後も当該ブロックは、それが他のブロックの格納を契機としてキャッシュメモリ上から追い出されるまで（無効化されるまで）、そのまま保存される。これにより、当該ブロック中のエコーデータを利用した後においても、必要に応じて、当該ブロック中のいずれかのエコーデータを（それが存在していれば）キャッシュメモリ上から直ちに取得することが可能である。
【００１０】
しかしながら、従来技術においてはそのようなキャッシュ機能を前提として効率的にデータ転送を行うことは実現されていない。従来技術においても、キャッシュ機能の基づいて、ブロック単位でのデータ取得を行えるが、任意断面上において単純に画素順（ラスタースキャン順）で補間演算を進行させていくと、キャッシュメモリ上のデータを有効活用できない（キャッシュミスの増大）という問題があった。その結果、１枚の任意断層画像の形成にかかる時間が増大していた。
【００１１】
本発明の目的は、任意断層画像を形成する場合にキャッシュ機能を活用して迅速な画像処理を実現できるようにすることにある。
【００１２】
本発明の目的は、任意断層画像を形成するプロセッサからの外部メモリへのランダムアクセス数を削減し、つまりキャッシングに当たって参照の局所性を高めて、任意断層画像の形成レートを向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明は、生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第１記憶部と、前記三次元空間に対して設定される切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコーデータに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、前記切断面上の各画素の補間データが格納される第２記憶部と、前記第１記憶部及び前記第２記憶部に接続された画像形成プロセッサと、を含み、前記第１記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、前記第２記憶部から前記画像形成プロセッサへの補間データの転送は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で実行され、前記画像形成プロセッサは、前記第１記憶部から転送されたエコーデータを一時的に保存するキャッシュ記憶部と、前記第２記憶部から転送された補間データに従って、必要なエコーデータを前記キャッシュ記憶部又は第１記憶部から取得し、補間演算を実行して画素値を求める画素値演算部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、第２記憶部から画像形成プロセッサに対して、代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順で、任意断面上の各画素の補間データが転送される。つまり、そのキャッシュブロックの並び順で、各画素の補間演算が進行することになる。例えば、各画素の補間演算では、空間的に離れた複数の近傍エコーデータが参照され、このため、それらを有する複数のデータブロックが画像形成プロセッサ内に取り込まれる。ある画素についての代表近傍エコーデータと別の画素についての代表近傍エコーデータが同じキャッシュブロック内に存在している場合、それらの両画素についての補間演算において、他の複数のキャッシュブロックを共用できる可能性が高い。このように、代表近傍エコーデータ同士が同じキャッシュブロックにある場合には、補間演算を連続して行わせることにより、参照の局所性を高めて、画像形成プロセッサが外部メモリにランダムアクセスする回数を削減できる。
【００１５】
上記構成において、第１記憶部と第２記憶部が物理的に一体化された記憶デバイスとして構成されてもよい。画像形成プロセッサ内に段階的に複数のキャッシュ記憶部（例えば、一次キャッシュ、二次キャッシュ）が存在していてもよい。キャッシュブロックは空間的に見て一次元データ列であるのが望ましいが、二次元あるいは三次元のデータ列とすることも可能である。一連のキャッシュブロックが空間的にできる限り連続するようにその並びを設定するのが望ましい。
【００１６】
望ましくは、前記画素値演算部は、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在している場合にはそこから当該必要なエコーデータを取得し、前記補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していない場合には前記第１記憶部から当該必要なエコーデータを取得する。望ましくは、前記キャッシュブロックは時系列順に並んだエコーデータ列で構成され、前記キャッシュブロックの並び順は時系列順である。望ましくは、前記第２記憶部には、前記キャッシュブロックの並び順で補間データ列が格納される。複数の補間データを第２記憶部上に格納する段階で並び換えを行うようにしてもよいし、第２記憶部から補間データ列を読み出す時に並び換えを行うようにしてもよい。また、補間データを生成した後に補間データそれ自体を並び換えるようにしてもよいし、補間データの演算前に補間データを演算するための情報を並び換えるようにしてもよい。１つの補間データを転送単位としてもよいし、連続する複数の補間データを転送単位としてもよい。
【００１７】
望ましくは、前記補間データ演算部は、前記任意切断面上における有効表示エリア内に属する有効画素を判定し、各有効画素について補間データを演算する。この構成によれば、無用な補間演算を回避して画像形成レートを向上できる。
【００１８】
（２）本発明は、超音波を送受波する送受波部と、前記超音波の送受波により生体内の三次元空間から得られたエコーデータ群が格納される第１記憶部と、前記三次元空間に対して切断面をユーザーにより設定するための切断面設定部と、前記切断面上の各画素ごとに、その補間演算で用いる複数の近傍エコーデータに与える複数の重み係数を有する補間データを演算する補間データ演算部と、前記各画素ごとの補間データからなる補間データ列の並びを設定する並び設定部と、前記設定された並びを有する補間データ列が格納される第２記憶部と、前記第１記憶部及び前記第２記憶部に接続された画像形成プロセッサと、を含み、前記第１記憶部から前記画像形成プロセッサへのエコーデータの転送は、キャッシュブロックを単位として実行され、前記第２記憶部に格納された補間データ列の並び順は、前記複数の近傍エコーデータの中の代表近傍エコーデータが属するキャッシュブロックの並び順に相当し、前記補間データ列を構成する各補間データがその先頭から前記画像形成プロセッサへ順次転送され、前記画像形成プロセッサは、前記第１記憶部から転送されたエコーデータを前記キャッシュブロック単位で一時的に保存するキャッシュ記憶部と、前記第２記憶部から順次転送された各画素の補間データに従って、当該画素の補間演算で必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していればそこから当該必要なエコーデータを取得し、当該必要なエコーデータが前記キャッシュ記憶部に存在していなければ前記第１記憶部から当該必要なエコーデータを取得し、取得された複数のエコーデータに基づいて当該画素の補間演算を実行し、これにより当該画素の画素値を求める画素値演算部と、前記各画素について演算された画素値が格納される画像記憶部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、任意断層画像を形成する場合にキャッシュ機能をより活用して迅速な画像処理を実現できる。あるいは、本発明によれば、任意断層画像を形成するプロセッサからの外部メモリへのランダムアクセス数を削減し、つまりキャッシングに当たって参照の局所性を高めて、任意断層画像の形成レートを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には、本発明に係る医用超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００２２】
３Ｄプローブ１０は、生体内における三次元空間に対して超音波の送受波を行ってボリュームデータを取得する送受波器である。本実施形態において、３Ｄプローブ１０内には複数の振動素子を二次元配列してなる２Ｄアレイ振動子が設けられている。この２Ｄアレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームは二次元的に電子走査される。具体的には、超音波ビームを第１方向（θ方向）に電子走査することにより、走査面が構成され、その走査面をそれと直交する第２方向（φ方向）に電子走査することにより三次元エコーデータ取込空間（三次元空間）が形成される。本実施形態においては、２Ｄアレイ振動子を用いて三次元空間を形成したが、１Ｄアレイ振動子を機械的に走査することによって三次元空間を形成することもできる。ちなみに、電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査、電子コンベックス走査などが知られている。
【００２３】
送受信部１２は、デジタルビームフォーマーとして構成され、すなわち、送受信部１２は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。具体的には、送受信部１２から複数の振動素子に対して複数の送信信号が供給され、これによって送信ビームが形成される。複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して送受信部１２において整相加算処理が実行され、これによって受信ビームに相当する整相加算後の受信信号が得られる。この受信信号は受信ビーム上において得られたエコーデータ列（ビームデータ）に相当する。
【００２４】
メモリ１４は、例えばＤＲＡＭなどによって構成され、本実施形態においてメモリ１４はいわゆる３Ｄメモリとして機能する。このメモリ１４上には三次元空間に対応するボリュームデータが格納される。ボリュームデータは複数のフレーム（フレームデータ）からなるものであり、各フレームは複数のビームデータからなる。
【００２５】
３Ｄ画像形成部１６は、ボリュームデータに基づいて三次元画像を構築するモジュールである。例えばボリュームレンダリング法などの画像形成方法を用いて超音波三次元画像が構築される。その画像データは表示処理部１８へ出力される。
【００２６】
任意断層画像形成部（画像形成プロセッサ）２２は、本実施形態においてキャッシュ機能を有するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）で構成されている。この任意断層画像形成部２２は、ユーザーにより三次元空間に対して任意の位置及び姿勢で設定された任意断面（切断面）に対応する断層画像（Ｂモード断層画像に相当）を形成する手段である。その内部にはＳＲＡＭなどによって構成される内部メモリ２３が設けられている。この内部メモリ２３上には、メモリ１４から転送されるデータ及び補間テーブル２４から転送されるデータが格納され、また補間演算により形成される画像データが格納される。その画像データは読み出されて表示処理部１８へ送られる。表示処理部１８は入力される画像データに対して必要な表示処理を実行した上でその画像データを表示器２０へ出力する。表示器２０上には三次元画像や任意断層画像が表示される。
【００２７】
補間テーブル２４は例えばＤＲＡＭなどのメモリ上に構築される。補間テーブル２４は任意断層画像の構築に当たって必要な複数の補間データを補間データ列として格納したテーブルである。その補間テーブル２４から必要な補間データが任意断層画像形成部２２に順次送られ、そのような補間データを用いて画素単位で補間処理を実行することにより任意断層画像が形成される。本実施形態では、補間データ列の並び順（つまり転送順序）がＤＳＰにおけるキャッシング効果をより高めるように工夫されている。
【００２８】
補間テーブル作成部２５は、ユーザーにより設定された任意断面の座標データに基づいて補間テーブル２４を作成するモジュールである。補間テーブル作成部２５は本実施形態において並び換え部２６を有しており、この並び換え部２６は複数の補間データが所定順序となるように並び換え処理を実行する。すなわち、補間テーブル２４上においては、そのような所定順序にしたがった配列で複数の補間データが格納される。これについては後に詳述する。
【００２９】
制御部２８はＣＰＵ及び動作プログラムなどによって構成され、図１に示される各構成の動作制御を行っている。特に、図１に示されるように、制御部２８から補間テーブル作成部２５に対して補間テーブルの作成に当たって必要なデータが渡されている。制御部２８が補間テーブル作成部２５として機能してもよい。制御部２８には操作パネルなどによって構成される入力部３０が接続されている。この入力部３０を用いてユーザーは三次元空間に対して任意断面の指定を行ったり、補間条件の設定を行ったりすることができる。
【００３０】
図２には、三次元空間（３Ｄ空間）６６と任意断面（切断面）Ｓとの関係が示されている。図２に示す例では、第１方向及び第２方向の両方向に電子セクタ走査が適用されている。θ方向がビーム走査方向であり、φ方向がフレーム走査方向である。Ｏは３Ｄ空間６６の頂点を表している。符号６８は１つの走査面を表している。ビーム深さ方向ｒ、ビーム走査方向θ及びフレーム走査方向φによって極座標系が定義され、その一方、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向で直交座標が定義される。任意断面Ｓ上において３Ｄ空間６６に含まれる領域が有効な表示イメージエリアＳ’である。本実施形態においては、後に詳述するように、表示イメージエリアＳ’内における各画素（ピクセル点）ごとに補間データが演算されており、換言すれば、その表示イメージエリアＳ’以外の領域に存在する画素については補間データの演算が略されている。任意断面Ｓ上には多数のピクセル点（画素アレイ）が定義され、各ピクセル点はＸ座標及びＹ座標で特定される格子点つまり画素である。図２においてはその内で１つのピクセル点Ｐが示されている。
【００３１】
各ピクセル点は、任意断面Ｓ上においては上記のように座標Ｘ座標Ｘ，Ｙで特定され、直交座標上においては座標ｘ，ｙ，ｚで特定され、更に極座標上においては座標ｒ，θ，φで特定される。各ピクセル点の画素値は、３Ｄ空間６６内に存在する複数の近傍データ（近傍エコーデータセット）に基づいて、三次元補間演算により求められる。すなわち、例えば、図３に示すように、任意断面Ｓ上のピクセル点Ｐの画素値は、その周囲に存在する８個の近傍データＡ〜Ｈを参照し、それらに基づいて距離に関する重み係数を用いた補間演算を行うことにより求められる。各ピクセル点についての補間データは、後述するように、複数の近傍データを特定するための基準となるあるいは代表となる「基準点」を示すアドレス情報（ボリューム内オフセット情報）と、複数の近傍データ複数の重み係数と、任意断面上における当該ピクセル点のアドレス（番号）と、を含む。三次元空間において基準点が特定されれば、それを基準として、ｒ方向にアドレスを１つ進めればＢ点を特定でき、θ方向にアドレスを１つ進めればＤ点を特定でき、φ方向にアドレスを１つ進めればＥ点を特定でき、同様に、Ａ点を基準としてＣ点、Ｆ点、Ｇ点、Ｈ点も特定できる。
【００３２】
図４には、任意画像形成に当たってのデータ転送方式が概念的に示されている。上述したように、メモリ１４にはボリュームデータが格納される。それに対しては任意断面Ｓが設定される。補間テーブル２４には、任意断面Ｓ上における有効なイメージ表示エリア内の複数の画素についての補間データ列が所定順序で格納される。メモリ１４及び補間テーブル２４は任意断層画像形成部（画像形成プロセッサ）２２に接続されている。任意断層画像形成部２２は、内部メモリ２３、コアモジュール７７、転送コントローラ８０などを有する。内部メモリ２３は、図示の例において、メインメモリを構成する入力記憶部７４及び出力記憶部７８と、キャッシュ記憶部７６と、を有する。各記憶部は独立していてもよいし、物理的に一体化されていてもよい。キャッシュを設ける態様としては各種のものが公知である。任意断層画像形成部２２を構成する画像形成プロセッサはプログラム動作する汎用プロセッサであって、そのハードウエア構成は公知である。
【００３３】
ボリュームデータは、多数のビームデータ（エコーデータ列）で構成される。複数のビームデータは、それらの取得順、つまり時系列順でメモリ１４上に格納される。本実施形態では、キャッシュ機能を働かせるために、ボリュームデータに対して複数のブロック（キャッシュブロック）７０が設定される。各ブロック７０は、メモリ１４から任意断層画像形成部２２へのデータ転送単位を構成する。同時に、キャッシュ記憶部７６の保存単位を構成する。つまり、任意断層画像形成部２２が有するキャッシュ機能により、いずれかのデータを取得しようとすると、それを含むブロックの全体が一括取得されることになる。これはブロック単位でランダムアクセスを行うことを意味する。例えば、１ビームデータに対して図示のように複数のブロック７０が設定される。実際には、すべてのブロックが転送されるのではなく、任意断面上の画素についての補間演算で必要となるブロックだけが転送される。それが図４において符号７２で示されている。
【００３４】
従って、単純に画素の並び順で（ラスタースキャン順で）ブロック転送を行うと、すでに任意断層画像形成部２２へ転送されて一時的に保存されているエコーデータを事後的に活用できる可能性を高めることができない。特にラスターの折り返し時にその問題が顕著となる。つまり、前に演算対象となった画素に近い画素が現在の演算対象となった場合でも、前にキャッシュされたデータが追い出されて消失してしまっていると、再度そのデータをメモリ１４へ取得しなければならなない可能性が高くなる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、同じブロック内に基準点が属する複数の画素についてはそれらについて時間的に近接してあるいは連続して補間演算が実行されるようにしている。具体的には、補間テーブル２４から任意断層画像形成部２２への転送順序（並び順）を、基準点が属するブロックの並び順となるように設定している。本実施形態ではブロックの並び順は時系列順に相当している。転送される各ブロックは、通常、時間的に飛び飛びの関係にある。
【００３６】
図５には、図１に示した並び換え部２６の作用によって並び換えられた後の補間データ列が示されている。各補間データ８２は、実データが存在するＡ点〜Ｈ点に与える重み係数ＷＡ〜ＷＨ８４と、代表となる基準点（Ａ点）を特定する座標情報としてのボリューム内オフセット（ボリューム内アドレス）８６と、任意断面上におけるピクセル点番号８８と、を有する。なお、並び換えは、補間データ生成後に実行してもよいが、本実施形態では後に説明するように補間データ生成前の基礎情報に対して実行している。
【００３７】
図４に戻って、補間テーブル２４から所定順序に従って補間データが転送されると、その補間データによって特定される複数のエコーデータがキャッシュ記憶部７６に保存されていれば、そこから当該エコーデータが読み出されてコアモジュール７７へ送られる。つまり、メモリ１４へのランダムアクセスが回避される。一方、そのエコーデータがキャッシュ記憶部７６上に存在していなければ、メモリ１４へのランダムアクセスが実行され、当該データを含むブロックが取得される。そのブロックはキャッシュ記憶部７６上にそれが追い出されるまで格納される。なお、本実施形態では、コアモジュール７７から見てキャッシュ記憶部７６と入力記憶部７４が段階的に設けられており、外部から入力されるデータは入力記憶部７４を経由してキャッシュ記憶部に送られ、更にそれを経由してコアモジュール７７に送られている。しかし、キャッシュ機能を発揮できる限りにおいて各種の態様を採用できる。
【００３８】
コアモジュール７７は複数の近傍データに基づいて補間演算により画素値を求める演算部である。演算された画素値は、出力記憶部７８上にマッピングされる。すべてのピクセル点について補間演算が行われると、出力記憶部７８上に１枚の断層画像が構成される。それが外部へ出力される。転送コントローラ８０はキャッシュコントローラとして機能し、データ転送、特にブロックの転送及び記憶を制御している。
【００３９】
なお、本実施形態では、最初のピクセル点の補間データを処理する場合、当該ピクセル点の周囲に存在する８点のデータを含む例えば４つのブロックがメモリ１４から任意断層画像形成部２２へ転送され、補間演算で必要なエコーデータが参照されると共に、それらのブロックがキャッシュ記憶部７６上に格納されることになる。次のピクセル点の補間データを処理する場合、上述したように、必要なエコーデータがキャッシュ記憶部７６上に存在すればそれが直ちに取得される。多くの場合に、直前にキャッシュされたブロックをその直後に再利用することが可能となるので、参照の局所性を高められる。
【００４０】
図６には、三次元空間内に存在するブロックアレイが示されている。任意断面Ｓ上のピクセル点Ｐ１について、補間演算を行うためには、ａ１点〜ｈ１点までの８個の近傍データが参照される。それらはこの例ではブロック＃１〜＃４の４つのブロックに存在している。任意断面Ｓ上におけるピクセル点Ｐ１に近いピクセル点Ｐ２について補間演算を行う場合においても、この例では、上記同様にａ１点〜ｈ１点までの８個の近傍データが参照される。従来においては、このような関係にあるピクセル点について時間的に離れて補間演算が行われることも多々あったが、本実施形態では、基準点が同じブロックに存在する複数のピクセル点については連続して補間演算が行われるので、キャッシュされた４つのブロック＃１〜＃４を再利用して、外部メモリへのアクセスを行うことなく、迅速に補間演算を行える。
【００４１】
図７には、補間データ列の作成方法がフローチャートとして示されている。Ｓ１０１では、図２に示した表示イメージエリア内に属するピクセル点（画素）の個数をカウントするためのｉに０が代入される。Ｓ１０２では処理対象となるピクセル点を特定するためのｋに０が代入される。
【００４２】
Ｓ１０３では、任意断面上におけるｋ番目のピクセル点についてその座標Ｘ，Ｙが直交座標ｘ，ｙ，ｚに変換される。そして、Ｓ１０４においては、その直交座標ｘ，ｙ，ｚを極座標に変換する演算が実行される。具体的には以下の（１）式、（２）式及び（３）式が実行される。なお、ｒはビーム方向すなわちライン方向に沿った深さアドレスであり、lineはラインを番号を示し、frameはフレーム番号を示している。
【００４３】
ｒ＝（ｘ2＋ｙ2＋Ｚ2）1/2＊Ｃ１        ・・・（１）
【００４４】
line＝θ＊Ｃ２                        ・・・（２）
【００４５】
frame＝φ＊Ｃ３                       ・・・（３）
【００４６】
上記においてＣ１は単位ピクセル長さ内に存在する超音波サンプルの数すなわちエコーデータの数である。Ｃ２はθ方向の単位角度内に存在する超音波ラインの数である。Ｃ３はφ方向の単位角度内に存在する超音波フレームの数である。また、θ＝arctan（ｘ／ｙ）及びφ＝arctan（ｚ／ｙ）であり、それら及び上記（１）式のルート演算に当たっては関数を実際に実行させてもよいし、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などによって簡便に演算するようにしてもよい。
【００４７】
Ｓ１０５では、注目しているピクセル点がボリューム内であるか否かが判断される。そのピクセル点がボリューム外であれば処理がＳ１０８へ移行する。一方、注目しているピクセル点がボリューム内であればＳ１０６が実行される。Ｓ１０６では、各ピクセル点ごとに上述した基準点（UsOffset）を特定するために、以下の（４）式が実行される。
【００４８】
UsOffset=frame*SamplesPerLine*LinesPerFrame
+line*SamplesPerLine+r            ・・・（４）
【００４９】
上記において、SamplesPerLineは、１ライン（１ビーム）当たりのエコーデータ数であり、LinesPerFrameは、１フレーム当たりのライン数である。
【００５０】
Ｓ１０７では、iが１つインクリメントされ、Ｓ１０８ではｋが１つインクリメントされる。Ｓ１０９では、ｋがｎ＊ｎに到達したか否かが判断される（ここでｎ＊ｎは任意断面上の全画素数を示す）。すなわち最後のピクセル点まで処理が行われたか否かが判断される。最後のピクセル点まで処理が行われていなければＳ１０３以降の各工程が繰り返し実行され、最後のピクセル点についての処理が完了したならば、Ｓ１１０が実行される。
【００５１】
Ｓ１１０では、以上のように演算された各ピクセル点についての情報（ピクセル点番号及び上記基準点のアドレス情報を含む）が時系列順にソートされる。すなわち本実施形態においてはブロックが時系列順に並べられており、各ピクセル点についての情報が時系列順で並び変えられることになる。ちなみに、各ビーム（各ライン）上においては深さ方向に沿ってデータ列が構成されており、各ビームはθ方向に順次形成される。そしてφ方向における各位置においてθ方向に複数のビームが形成されている。このような順序にしたがってピクセル点の情報がソートされることになる。
【００５２】
Ｓ１１１においては、各ピクセル点ごとに上述した情報にしたがって補間データが算出される。すなわち、本実施形態においては並び替えは実際に補間データを演算する前に実行されている。これにより図５に示した補間データ列が構成されることになり、各補間データは上述したように複数の近傍データについての補間係数と基準点のボリューム内オフセット情報とピクセル点番号の情報とを含むものである。なお、各ピクセル点について実際に補間データを計算した後に並び変えを行うようにしてもよい。このように形成された補間データ列は補間テーブル２４上に格納され、任意断層画像の形成にあたっては補間テーブルにおける先頭から所定単位で補間データが順次読み出される。
【００５３】
図８には、任意断層画像の形成処理がフローチャートとして示されている。まずＳ２０１では、図４に示した出力記憶部の内容がその全体にわたって０で初期化される。Ｓ２０２では補間データの番号を表すｊに０が代入される。
【００５４】
Ｓ２０３では、補間テーブル上におけるｊ番目の補間データからｊ＋ｄ番目の補間データまでが任意断層画像形成部にＤＭＡ転送される。すなわち、本実施形態においてはｄ個の補間データごとにＤＭＡ転送が行われている。もちろん１つずつ補間データを転送するようにしてもよい。
【００５５】
Ｓ２０４では、転送された各補間データに対して画素値の補間演算が実行される。その場合、上記の並び順にしたがって各補間データに基づく補間演算が実行されることになる。これによって、各ピクセル点ごとに画素値が求められ、それがＳ２０５において出力記憶部に書き込まれる。
【００５６】
Ｓ２０６では、ｊにｊ＋ｄが代入され、Ｓ２０７ではｊがｉよりも小さいか否かが判断される。すなわち表示イメージエリア内の全てのピクセル点について補間演算が実行されたか否かが判断される。全てのピクセル点についての補間演算が完了していない場合にはＳ２０３からの各工程が繰り返し実行され、全てのピクセル点について補間演算が完了していればＳ２０８において任意断面処理を継続するか否かが判断され、継続しない場合には本ルーチンが終了する。
【００５７】
図９には、出力記憶部への画素値のに書き込み順序が数字によって表されている。ちなみに「−」は補間対象外のピクセル点を表しており、それらに対しては初期化によって輝度値として０が与えられている。上述したように、本実施形態においては、従来のようにラスタースキャン順にしたがって各ピクセル点の画素値が演算されるのではなく、キャッシュ機能をより効果的に利用できるような順序で画素値の演算が行われるため、図９において各数字で示されるような順番にしたがって各ピクセル点について飛び飛びに画素値が求められることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】三次元空間と任意断面との関係を示す図である。
【図３】三次元補間演算を説明するための図である。
【図４】任意断層画像を形成する場合におけるデータ転送方式を説明するための図である。
【図５】並び変え後の補間データ列を示す図である。
【図６】ブロックアレイと補間演算の関係を示す図である。
【図７】補間データの作成処理を示すフローチャートである。
【図８】任意断層画像の形成処理を示すフローチャートである。
【図９】出力記憶部の書き込み順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１４  メモリ、２２  任意断層画像形成部、２４  補間テーブル、２５  補間テーブル作成部、７０  ブロック、７６  キャッシュ記憶部、７７  コアモジュール、７８  出力記憶部。
【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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