(57)【要約】【課題】    機械揺動式超音波プローブにおける機械動作の誤差による画質の低下を軽減した超音波診断装置を提供する。【解決手段】  電子走査手段と機械走査手段を併用して三次元領域をスキャンする機械揺動式超音波プローブにおいて、電子走査を行うための、超音波振動子群の位置に関する情報を検知するための検知手段を設け、機械走査手段を駆動させる際に、上記検知手段によって実際に検知された位置に関する情報に応じて所定領域への超音波送受信を開始するように電子走査手段を駆動させる。【選択図】  図１
2007021018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、超音波走査させるための電子走査手段と、
前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を前記超音波走査の方向と異なる方向に従って変化させる機械走査手段と、
前記超音波振動子群の位置に関する情報を検知するための検知手段と、
前記機械走査手段を駆動させる際に、前記検知された位置に関する情報に応じて、前記電子走査手段の駆動による超音波送受信のタイミングを制御させる駆動タイミング制御手段と、
前記超音波送受信により取得した受信データから超音波画像を生成する画像生成手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
第一の方向に対して配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、複数の異なるベクタに対して超音波送受信を順次行わせる電子走査手段と、
前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を第一の方向と異なる第二の方向に沿って変化させる機械走査手段と、
少なくとも前記第二の方向に対する前記超音波振動子群の位置を検出する位置検出手段と、
前記複数のベクタのそれぞれに対して、超音波送受信を行うときの前記超音波振動子群の位置の情報を設定し、この位置の情報と、前記位置検出手段によって検出された前記超音波振動子群の位置との比較に基づいて、超音波送受信を行うタイミングを制御する駆動タイミング制御手段と、
前記超音波送受信により取得した受信データから超音波画像を生成する画像生成手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記駆動タイミング制御手段は、
複数のベクタに対する超音波送受信をひとまとまりとして、超音波送受信を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記ベクタの密度、前記超音波送受信を行う深度、前記超音波振動子群の移動速度、及び並列同時受信数の少なくともいずれかに応じて前記ひとまとまりとするベクタ数を調整する制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記駆動タイミング制御手段は、
前記超音波振動子群の移動を開始、又は移動の方向を変更した後の所定期間において、超音波送受信を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、超音波送受信の方向を変化させるための電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を変化させる機械走査手段と、前記超音波振動子群の位置に関する情報を検知するための検知手段と、を含む超音波診断装置を制御するコンピューターに、
前記機械走査手段を駆動させる際に、前記検知された位置に関する情報に応じて、前記電子走査手段の駆動による超音波送受信のタイミングを制御させることを特徴とする超音波診断装置用の制御プログラム。
【請求項７】
第一の方向に対して配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、複数の異なるベクタに対して超音波送受信を順次行わせる電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を第一の方向と異なる第二の方向に沿って変化させる機械走査手段と、少なくとも前記第二の方向に対する前記超音波振動子群の位置を検出する位置検出手段と、を含む超音波診断装置を制御するコンピューターに、
前記複数のベクタのそれぞれに対する超音波送受信を行うときの前記超音波振動子群の位置の情報を設定し、この位置の情報と、前記位置検出手段によって検出された前記超音波振動子群の位置との比較に基づいて、超音波送受信を行うタイミングを制御させることを特徴とする超音波診断装置用の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び超音波診断装置用の制御プログラムに係り、とくに機械動作によって三次元領域を走査することのできる超音波診断装置に関する。
【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が行えるほか、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である。また、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】
従来からの超音波診断装置では、被検体内二次元断面を超音波走査することによる、二次元像の取得が主要な機能であった。しかし、近年においては、超音波診断装置を用いて被検体の三次元領域を超音波走査し、三次元画像を形成する技術も開発されている。このような三次元画像取得の技術においては、二次元画像取得のためのものとは異なる特殊な超音波プローブが用いられており、このような超音波プローブには、大別して２つのタイプがある。まず一つ目のタイプとして二次元アレイプローブが挙げられる。これは、超音波振動子を二次元的に配列し、それぞれの振動子に対して二次元的に遅延をかけることにより、三次元領域が電子的に走査されるというものである。二つ目のタイプとしては機械揺動式プローブが挙げられる。図９は、機械揺動式プローブの機構の概略を示すための図であり、（Ａ）が正面から見た概略図、（Ｂ）が側面から見た概略図である。機械揺動式プローブは、図９（Ａ）に示されるように直線的に配列した超音波振動子群１１を遅延制御することによって二次元断面に対する場合と同様な電子式走査を行うと同時に、この超音波振動素子群１１を機械的に揺動させることによって、三次元領域を走査するものである。図９に示されるように、電子式走査の方向と、機械式走査の方向は直行するように構成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
二次元アレイプローブは、電子制御により走査を行うので、正確な方向への超音波ビームの送受信が可能であるという利点の反面、非常に多くの振動子を必要とし、かつ、それらの遅延制御が複雑であるため、プローブ本体やケーブルが巨大化してしまうという欠点がある。一方、機械揺動式プローブはそのような複雑な機構が必要ではないという利点があるが、機械的な動作に頼っているため、機構の動作精度の限界や、使用による磨耗によって動作に多少の誤差が生じることが避けられないという欠点がある。
【０００５】
このうち、とくに機械揺動式プローブについてさらに詳しく説明する。図１０は、従来の機械揺動式プローブを用いて三次元画像を取得する際の走査の態様を示すための模式的な平面図である。  揺動式プローブでは、電子的走査と直交するＺ方向へ等速で機械揺動を行うと同時に、その往路中に電子走査をＸ方向へ複数回繰り返し行って、揺動方向と直交する複数のスライス断面からの受信データを取得することにより、三次元的な走査が実現される。電子走査は機械揺動と並行して行われるため、スライス断面は、図の実線に示されるように超音波振動子の配列方向とは平行にならず、斜めとなる。この斜めに形成されるスライス断面で得られた受信信号を、図の点線で示される超音波振動子配列方向に平行な断面での超音波画像とみなして扱う。つまり、このようにして得られた三次元の超音波画像は実際の対象物とは微妙にではあるがずれている。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１８４５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、機械揺動式プローブを用いた三次元超音波画像の取得においては、製造上の精度の限界や、使用による磨耗よってその機械動作に多少の誤差が生じることが避けられないという欠点があった。これは、例えば、一回の往復運動のうちでも揺動の速度が一定にならずに遅くなったり速くなったりすることにつながる。また、運動の開始時や、揺動の折り返し時には、一瞬で一定速度の動作に移行するのは不可能なので、加速するまでに一定の時間を要する。したがって、機械動作の誤差を考慮せずに電子走査を一定の速さで行うと、揺動の速度に応じて走査断面の間隔に粗密が生じることとなる。
【０００８】
以下、図１１を用いてこの粗密が生じる関係を説明する。図１１は、速度が一定でない機械揺動を行いながら電子走査を行う場合の走査断面の配置関係を示す模式的な平面図である。機械揺動の速度が速ければ、図のスライス２の実線に示されるように、より走査断面の傾きが大きくなる。機械揺動の速度が遅ければ、図のスライス３の実線に示されるように、より走査断面の傾きが小さくなる。してみると、図１１を全体からみると、全体の三次元走査領域に対するスライス断面間の粗密が生じているのがわかる。
【０００９】
このような粗密を考慮せず、すべてのスライスが一定間隔で取得されているものとして三次元画像を生成すると、実際の形態と比べて歪んだ画像が生成され、画質の低下の一因となることとなる。この関係を図１２を用いて具体的に説明する。図１２は機械揺動の速度不定による画像の歪みを説明するための模式図である。図１２では一例として、図１１のスキャンを図１２の（Ａ）に示されるような直線の対象物に対して行った場合を説明する。ここで得られる画像は、三次元画像データのうち、超音波照射方向から見た断面、いわゆるＣモード断層像の場合で説明する。（Ａ）に示されるように、対象物が検知されるのは、スライスを表す実線と交わる部分（図中の○部分）である。これが、（Ｂ）の矢印に示されるように、Ｘ方向に平行な平面で取得された物とみなされる。これをもとに画像化すると、（Ｃ）に示されるような歪んだ画像となる。
【００１０】
また、このような斜めのスライスの位置関係を周知の位置検出手段を用いて検知し、スライスのＺ方向に対する傾斜を加味して三次元画像処理を行うことにより上記のような粗密に対応することも可能ではある。しかし、粗密が画像にそのまま反映されるため、画質にむらができてしまう。さらに、三次元画像のデータ処理は二次元画像に比べて処理すべき画素数が格段に多くなりがちなので、上述のような補正をすると、処理時間がかかり画像表示のリアルタイム性が損なわれるという欠点もある。これに加えて、揺動方向に対して斜めのスライスを単位として３Ｄ画像処理すると、等方性が損なわれるため、ボリュームレンダリングやクロッピングのソフトウェア処理が特殊なものとなってしまう。
【００１１】
本発明は上述のような課題に対してなされたものであり、その目的とするところは、機械式超音波プローブにおける機械動作の誤差による画質の低下を軽減した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、配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、超音波走査させるための電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を前記超音波走査の方向と異なる方向に従って変化させる機械走査手段と、前記超音波振動子群の位置に関する情報を検知するための検知手段と、前記機械走査手段を駆動させる際に、前記検知された位置に関する情報に応じて、前記電子走査手段の駆動による超音波送受信のタイミングを制御させる駆動タイミング制御手段と、前記超音波送受信により取得した受信データから超音波画像を生成する画像生成手段と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明の超音波診断装置は、第一の方向に対して配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、複数の異なるベクタに対して超音波送受信を順次行わせる電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を第一の方向と異なる第二の方向に沿って変化させる機械走査手段と、少なくとも前記第二の方向に対する前記超音波振動子群の位置を検出する位置検出手段と、前記複数のベクタのそれぞれに対して、超音波送受信を行うときの前記超音波振動子群の位置の情報を設定し、この位置の情報と、前記位置検出手段によって検出された前記超音波振動子群の位置との比較に基づいて、超音波送受信を行うタイミングを制御する駆動タイミング制御手段と、前記超音波送受信により取得した受信データから超音波画像を生成する画像生成手段と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に係る本発明の超音波診断装置用の制御プログラムは、配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、超音波送受信の方向を変化させるための電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を変化させる機械走査手段と、前記超音波振動子群の位置に関する情報を検知するための検知手段と、を含む超音波診断装置を制御するコンピューターに、前記機械走査手段を駆動させる際に、前記検知された位置に関する情報に応じて、前記電子走査手段の駆動による超音波送受信のタイミングを制御させることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項７に係る本発明の超音波診断装置用の制御プログラムは、第一の方向に対して配列された複数の超音波振動子からなる超音波振動子群を遅延制御することによって、複数の異なるベクタに対して超音波送受信を順次行わせる電子走査手段と、前記超音波振動子群を被検体に対して移動させることによって、超音波送受信方向を第一の方向と異なる第二の方向に沿って変化させる機械走査手段と、少なくとも前記第二の方向に対する前記超音波振動子群の位置を検出する位置検出手段と、を含む超音波診断装置を制御するコンピューターに、前記複数のベクタのそれぞれに対する超音波送受信を行うときの前記超音波振動子群の位置の情報を設定し、この位置の情報と、前記位置検出手段によって検出された前記超音波振動子群の位置との比較に基づいて、超音波送受信を行うタイミングを制御させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、機械式超音波プローブにおける機械動作の誤差による画質の低下を軽減した超音波診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（本実施形態の構成）
図１は本発明の実施形態である超音波診断装置の構成を示すブロック図である。本装置は、機械揺動式プローブ１０、画像生成部２０、画像表示部３０、電子走査制御部４０、機械走査制御部５０、駆動タイミング制御部６０、システム制御部７０、コンソール８０を含んで構成される。これらはそれぞれハードウェアとして別個に構成されても構わないが、電子走査制御部４０、機械走査制御部５０、駆動タイミング制御部６０、システム制御部７０は、すべて他ハードウェアの制御を行うためのものである。したがって、超音波診断装置を制御するコンピューターに、プログラムとして組み込むことにより、これらの制御部を構成してもよい。以下、これらの構成のそれぞれについて詳細を説明する。
【００１９】
機械揺動式プローブ１０は、機械揺動と電子走査を併用して、三次元領域の超音波走査を行うためのものであり、超音波振動子群１１と、揺動機構１２と、揺動角度検出部１３を有する。
【００２０】
外観、機構の概略は図９に示されるものと同様である。超音波振動子群１１は、１次元的に配列された超音波振動子からなり、超音波振動子のそれぞれに対して遅延処理を施すことにより、その配列方向に沿った面内の電子走査が行われる。ここで、超音波振動子群の配列方向をＸ方向、超音波ビームが形成される深さ方向をＹ方向とする。本実施形態では、超音波振動子群１１は図９のようにコンベックス型として構成されるものとしているが、セクタ型、リニア型のものでもほぼ同様に構成可能であることは言うまでもない。揺動機構１２は周知のモータ機構を用いて超音波振動子群１１を揺動させることによってＸＹ方向に直行するＺ方向の機械走査を行う。揺動角度検出部１３は、揺動機構１２のモータの回転量を検出するエンコーダからなり、揺動機構１２の揺動の角度情報を検出することができる。検出された角度情報は機械走査制御部５０に送信されて、揺動機構１２のモータ制御に用いられ、さらにこの角度情報は角度コンペア部６２に送信されて監視される。
【００２１】
機械走査制御部５０は、モータ制御部５１を含んで構成される。モータ制御部５１は、機械揺動式プローブ１０内の揺動機構１２を、システム制御部７０の制御にしたがって駆動させる。これにより機械揺動式プローブが揺動され。機械走査が可能となる。
【００２２】
画像生成部２０は、機械揺動式プローブ１０を用いた超音波の受信データから画像データを生成するためのものであり、データ収集部２１及び、画像処理部２２を有する。データ収集部２１は機械揺動式プローブ１０の超音波振動子群１１のそれぞれが受信した受信信号を整相加算する処理、受信信号の増幅、及びＡ／Ｄ変換などを行う。画像処理部２２は、送受信回路２１から入力された受信信号に基づいて、各超音波ビームに対応する画素の輝度値を決定し、ＤＳＣ（デジタル・走査・コンバータ）処理を施して表示に適した信号列に変換されることにより、画像データが生成される。生成された画像データはシステム制御部７０の制御のもと、画像表示部３０に表示される。
【００２３】
システム制御部７０は本装置を統括的に制御するためのものであり、コンソール８０からの入力に基づいて得られた、種々の三次元超音波走査に関する条件を保持しておくための動作条件レジストリ７１を含んで構成される。揺動による三次元走査の場合には、まず、操作者は、揺動の機械的な中心位置を０度として、揺動の基準角度を何度にするか、その基準角度から前後何度の範囲を揺動させるかなどをコンソール７１に、例えば中心０度、揺動範囲±３５度、のような形式で入力する。また操作者は、その他の条件、例えば走査線密度やフレームレートなどが適宜入力する。コンソール８０への入力は、動作条件レジストリ７１に保持される。システム制御部７０は、これをもとに、装置各部を制御するための情報を算出設定し、さらにこれを動作条件レジストリ７１に保持させる。
【００２４】
このとき算出、設定される情報は下記のようなものである。まず、システム制御部７０は動作条件レジストリに保持されている、揺動範囲や走査線密度の情報に従い、１ボリュームを構成するスライスの枚数、及びそれぞれのスライスを構成するベクタ数を設定する。これに基づき、システム制御部７０はスライス番号を付してそれぞれのスライスを識別する。さらに、それぞれのスライス番号に対して、当該スライスを構成するべき複数のベクタをそれぞれ示す複数のベクタ番号を割り当てる。それぞれのベクタ番号には、適切なビームの方向、形状を実現するための遅延情報が関連付けられる。装置各部がこの情報を適宜参照することによって、被検体の撮影が進んでいく。
【００２５】
コンソール８０は、上述したように、システム制御部７０への様々な入力を行うためのものである。
【００２６】
電子走査制御部４０は、送受信回路２１の送信動作及び受信動作を制御して、電子走査を適切に行わせるためのものであり、スライスカウンタ４１、ベクタカウンタ４２からなる。スライスカウンタ４１は、三次元ボリュームにおいて現在何枚目のスライスをスキャンしているかをカウントし、ベクタカウンタ４２はスライスカウンタのカウントに基づき、現在スキャンを行うべきスライスにおけるベクタ数をカウントする。
【００２７】
このベクタカウンタ４２のカウントに基づき、次に送受信を行うべきベクタのベクタ番号に対応する遅延情報が適宜動作条件レジストリから呼び出され、超音波振動子群１１に送信されることにより当該ベクタの送受信が行われることとなる。
【００２８】
動作条件レジストリ７１に保持される現在のスキャンに割り当てられたベクタ数をカウントし終わった時に、スライスカウンタが１カウント進行し、ベクタカウンタがリセットされる。そして次スライスにおけるベクタのカウントが再度始まることとなる。
【００２９】
駆動タイミング制御部６０は、ベクタ毎の送受信の駆動のタイミングを制御するためのものであり、次ベクタ開始角度演算部６１及び、角度コンペア部６２からなる。次ベクタ開始角度演算部６１は、ベクタカウンタとシステム制御部７０内の動作条件レジストリ７１を参照し、次のベクタの送受信が開始されるべき揺動角度（次ベクタ開始角度）を算出する。次ベクタ開始角度演算部６１は、この情報を角度コンペア部６２へ送信する。
【００３０】
角度コンペア部６２は、一定期間ごとに機械走査制御部５０から揺動機構１２の揺動角度情報を読み込むことにより、揺動角度を常に監視している。そして、次ベクタ開始角度演算部６１から送信された次ベクタ開始角度と実際の揺動角度を逐一監視し、揺動角度が、次ベクタ開始角度に差し掛かったときに、ベクタカウンタに対し、次ベクタの送受信開始のトリガをベクタカウンタ４２に送信する。ベクタカウンタ４２は、このトリガをうけてカウントを１カウント進行させる。これを契機として、当該ベクタの送受信が行われる。
【００３１】
（本実施形態の動作）
以下、上述の構成を用いた本実施形態の動作について、より具体的に図面を参照して例示する。図２は本実施形態の動作を示すためのフローチャートである。
【００３２】
まず、ステップＳ１において、操作者が、三次元走査の条件をコンソール８０を用いて入力する。説明のための一例として、例えばＺ方向の走査範囲として中心０度、揺動範囲±３５度、走査線密度がＸ方向０．５°×Ｚ方向１°に対して走査線１本、Ｘ方向の走査範囲が５０°、Ｙ方向に１５ｃｍ、フォーカス位置が１０ｃｍ、といったように設定されたとする。
【００３３】
そして、ステップＳ２において、走査開始の入力に基づき、システム制御部７０は、各種走査条件を算出する。算出される各種走査条件は、上述の設定から求められるものであり、所望のボリュームを構成する、スライス数、それぞれのスライスにおけるベクタ数、それぞれのベクタを適切な方向に適切なフォーカスで送信するために各振動子に割り当てる遅延情報等が挙げられる。これらの情報はそれぞれ関連して記憶される。ボリュームを構成する複数のスライスにはそれぞれスライス番号が割り当てられ、そのスライス番号には、当該スライスを構成する複数のベクタをそれぞれ示す複数のベクタ番号が関連付けられる。それぞれのベクタ番号には、当該ベクタに対応する遅延情報が関連付けられる。
【００３４】
また、システム制御部７０は、これと同時に、上述の走査条件で走査を行ったときの適切なボリュームレートを算出する。システム制御部７０は、このボリュームレートの間隔で、設定されたＺ方向の範囲において機械走査の往路、復路が繰り返されるように、モータ制御部に動作情報を送信する。尚、ここで、ボリュームレートの算出は、送受信条件から可能な最高のボリュームレートとせず、多少余裕をもって送受信を繰り返すことのできるボリュームレートとすべきである。これは、揺動の機械誤差に対応する余裕が必要だからで、機械誤差によって所定より早く揺動してしまった場合には、当該時点におけるスライスの走査が間に合わずにエラーとなってしまうからである。
【００３５】
次に、ステップＳ３において、システム制御部７０は、スキャン開始の指令を電子走査制御部４０に送り、スライスカウンタ４１及びベクタカウンタ４２のカウントをスタートさせる。ここで、スライスカウンタ４１のカウント数がＡでベクタカウンタ４２のカウント数がＢのときをカウントＡ−Ｂと示し、カウントは任意の数字から開始できるが、ここでは０−０からスタートするものとする。このカウント数により、次に送受信するべきベクタが何枚目のスライスにおける何本目のベクタなのかがわかる。このカウントからスライス番号とベクタ番号が判明するので、後述するステップＳ５において電子走査制御部４０は、動作条件レジストリの参照によって、次ベクタの遅延情報を取得することができる。
【００３６】
次に、ステップＳ４として、次ベクタ開始角度演算部６１が、現在のカウント数をもとに、動作条件レジストリ７１に保持される走査条件を参照して、当該ベクタ番号のベクタの送受信が行われるべき揺動の角度（次ベクタ開始角度）を算出する。以下、具体的に一例を挙げて説明する。動作条件レジストリ７１に保持される情報が、揺動範囲±３５°である場合に、Ｚ方向の走査線密度は１°とすれば、全７０枚のスライスがスキャンされる。さらに、それぞれのスライスにおいてＸ方向の走査範囲が５０°である場合に、走査線密度が０．５°とすれば、それぞれのスライスは１００本のベクタで送受信される。このうち７０枚中３枚目のスライスの１００本中５本目（カウント３−５に対応する）のベクタの送受信が行われるべき揺動角度は、以下のように計算される。
【００３７】
まず、走査線密度がＸ方向０．５°×Ｚ方向１°なので、１°の揺動の間に１スライス分の走査を行わなければならない。
【００３８】
さらに１°の揺動の間に１００ベクタの送受信を行わなければならないので、１°÷１００＝０．０１°の揺動の間隔で、順次ベクタの送受信を行わなければならない。
【００３９】
したがって、全５０枚中３枚目のスライスの１００本中５本目のベクタの送受信は、設定されたスキャン領域のＺ方向の端部を基準として、１°×３枚目＋０．０１×５本目＝３．０８°の揺動位置で行われるべきである。このようにして計算された次ベクタ開始角度は角度コンペア部６２に送信される。
【００４０】
ステップＳ５としては、角度コンペア部が、揺動角度検出部１３から検出した揺動機構１２の揺動角度情報と、次ベクタ開始角度を比較し、揺動角度が次ベクタ開始角度に差し掛かったときに、次ベクタの送受信開始のトリガが、電子走査制御部４２に送信され、電子走査制御部４２はスライス番号とベクタ番号から遅延情報を取得し、超音波振動子群１１に対し次ベクタの送受信を行わせる。
【００４１】
次にステップＳ６として、現在スキャンを行っているスライスにおいてステップＳ５の送受信でスキャン終了となったかを判断する。このステップにおいて、ベクタカウンタ４２は、動作条件７１のレジストリを参照し、現在のスライスにおけるベクタ数とカウント数を比較する。両者が等しいとき、当該スライスのスキャンが終了したことを意味する。１スライスのスキャンが終了した場合は、ステップＳ８に進む。上述の所定ベクタ数よりもカウント数の方が少ないとき、つまりそのスライスに未送受信のベクタが残されている場合にはステップＳ７に移り、ベクタカウンタ４２がカウントアップされることとなる。
【００４２】
ステップＳ８では、ボリューム全体のスキャンが終了したかを判断する。このステップにおいて、スライスカウンタ４１は動作条件レジストリを参照し、現在のボリュームにおけるスライス数とカウント数を比較し、まだそのボリュームに未スキャンのスライスが残されている場合には、ステップＳ９に移り、スライスカウンタ４１がカウントアップされ、ベクタカウンタ４２がリセット、再スタートされることとなる。
【００４３】
このようにして、被検体からの反射波が画像生成部に蓄積され、画像表示部３０に三次元超音波画像が表示されることとなる。さらに、このようなスキャンを複数回繰り返して行うことにより、時間的に変化する三次元超音波画像を得ることができる。
【００４４】
（本実施形態の効果）
次に、本実施形態の従来と比べた時の効果について説明する。本実施形態によれば、ベクタ毎に次ベクタ開始角度を算出し、揺動角度を監視することによって、各ベクタにおいて、算出した次ベクタ開始角度のとおりに送受信される。つまり、揺動機構１２の揺動が、機械構造に起因する誤差により、意図するスピードより遅くなったとしても、適切な角度に揺動するまで次ベクタの送受信を開始しない。この関係を、図３、図４を用いて説明する。  
図３は、本実施形態による走査において、送受信が行われる期間を説明するための概念図である。両方向の矢印のそれぞれが、時間軸上における各ベクタの送受信期間を示している。本図では、簡単のため、各スライスあたりのベクタ本数を４本として説明している。本図においては、スライス１においての揺動が標準であり、スライス２においては誤差により揺動が早く、スライス３においては遅くなっている。したがって、それぞれのスライスの揺動距離は同じであるにもかかわらず、時間的にはスライス２では短く、スライス３では長い時間を要している。この揺動スピードの違いを吸収するために、図３のスライス１、３上でのベクタを表す矢印に示されるように、それぞれのベクタ毎に、次ベクタに移行するまでの待ち時間が設けられる結果となっている。
【００４５】
これを、さらに空間的に図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における走査の態様を示すための模式図である。図はＺ方向を縦軸、Ｘ方向を横軸にとっている。図中の実線は各ベクタの送受信が行われた位置を示すための印である。図３の場合と同じように、スライス１においての揺動が標準であり、スライス２においては誤差により揺動が早く、スライス３においては遅くなっている。したがって、Ｘ方向の電子走査のスピードは変わらないので、Ｚ方向の動きの差異により、それぞれのスライスにおける実線の傾きが異なっている。
【００４６】
図４のベクタを表す実線からわかるように、ベクタ毎に、スキップする領域が調節されており、それぞれのベクタの送受信が、Ｚ方向に均等な間隔で行われている。従来の送受信態様を示す図１０と比較すれば、このことはさらに明らかである。図１０のように制御していたのではモータ動作が遅い時にはベクタ密度が高くなり、速い時にはベクタ密度が低くなっている。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、超音波の送受信を空間的に均一に行うことができるので、実際の形態と比べて歪んだ画像が生成されることがないため、揺動の機械誤差によって画質が劣化することがないうえ、斜めのスライスの位置関係を周知の位置検出手段を用いて検知して実際の位置関係によって三次元画像構成する必要もないので、複雑なソフトウェア処理は必要でない。したがって、画像表示のリアルタイム性も損なわれないという格別な効果を奏する。
【００４８】
（変形例）
以上説明してきたが、本実施形態は、本発明に係る一実施形態に過ぎず、本発明の技術思想に基づいて、この他にも様々変形、応用が可能である。
【００４９】
上述の実施形態においては、揺動機構による機械走査のみを例として説明したが、これに限られない。例えば、プローブの被検体当接面と垂直な軸周りに超音波振動子群を回転させることによっても三次元スキャンは可能であることが知られている。これを本実施形態に適応するれば、その回転角度の応じて送受信タイミングを調節する構成が考えられる。また、上述の実施形態のように軸周りの揺動によって機械走査されるとも限られない。超音波振動子群が平行移動することによっても三次元スキャンは可能である。これを本実施形態に適応すれば、回転角度ではなく、位置によって送受信タイミングを調節することとなるであろう。その他、電子走査と異なる方向に移動する機構により、三次元スキャンが可能であるので、移動量に応じて送受信タイミングの調節をすることにより、本実施形態の適応が可能となる。
【００５０】
例えば、本発明においては、毎ベクタにおいて角度の調整を行っているが、これに限られない。数本単位のひとまとまりのベクタ群ごとに角度の調節を行ってもよく、さらに、この本数は適宜変更可能であるとしてもよい。
【００５１】
例えば、超音波送受信が、浅い領域まででよいとき、（走査範囲のＹ方向が狭いとき）１ベクタの送受信に要する時間は短くなるため、それぞれのベクタに対して角度の調節を行うのは処理負担が大きい場合も考えうる。したがって、超音波送受信の深度に応じてまとめるベクタ数を決定してそのベクタ群単位の角度調節をする場合も考えられる。また、走査線密度や、揺動のスピードによって、まとめるベクタ数を変化させる場合も考えうる。図８は、このような複数のベクタをまとめて角度調節する場合を説明する模式図である。図８のスライス１、３においては、一例として２本のベクタをひとまとまりとして角度調節を行っている。この図では、ベクタ１の送受信が完了したあとすぐに、揺動角度とは関係なくベクタ２の送受信を開始している。ベクタ３の送受信タイミングは角度調節によってなされるが、ベクタ４はそのあとすぐに送受信される。
【００５２】
一方、一回の超音波送信に対して、複数ベクタに対する受信を行う並列同時受信なる手法があるが、これを適用させた場合は、一つの並列同時受信を構成するベクタ数をひとまとまりとして角度調節せざるを得ない。
【００５３】
また、図５、図６に示すように、ベクタ単位ではなくスライス単位で角度調節する場合も考えられる。図５、図６は、図３、図４を、それぞれ、ベクタ単位の角度調節ではなくスライス単位の角度調整の場合に書き換えた場合の模式図である。このような方式によっても、スライスの開始位置は均等となるので、一定の効果は奏するものといえる。しかしながら、このような方式では、図５、図６からもわかるように、スライスの最後に、まとめてウェイト期間を設けてある。したがってベクタ単位の場合と比べると、送受信の空間的な不均一性が完全には解消されていないという課題は残っている。
【００５４】
一方、誤差により揺動速度が速い場合、電子走査のスピードが追いつかないことがある。例えば、１スライスの電子走査に必要な時間の２／３の時間の内に当該スライス分の揺動が行われてしまった場合を考える。この場合、スライス単位での調節の場合だと、図７の円で囲った部分に示されるように、はしから２／３しか走査していないのに、次スライスの走査開始位置となってしまい、当該スライスはエラーとして画像化のためのデータとしては使用できない。しかしながら、ベクタ単位での調整の場合には、遅れをベクタ単位で抽出できるので、遅れてしまった次のベクタの送受信はとばしたとしても、次のベクタの送受信は所定の位置から行うことができる。したがって、ベクタ単位の角度補正の場合、データ数は少なくとも、スライス単位の場合のように画像データが片側１／３欠落することはないため、所定位置で行うことができた送受信によるデータを画像データとして用いても、さほどの差し支えはないという効果もある。
【００５５】
また、従来においては、揺動の開始時や揺動方向の反転時には、一定加速期間、区間を設け、実際の走査領域より広めの領域に向けて揺動することによって、揺動の速度均一性を確保していた。しかし、本実施形態によれば、揺動速度によって画質が影響されないので、このような加速期間、区間を設けずともよい。したがって、このような期間、区間を除けば、同じ領域を走査したい場合でも揺動領域を狭くすることができ、したがって、ボリュームレートが向上する。三次元走査においては、ボリュームレートの向上が大きな課題の一つであるので、これは格別な効果であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態である超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１の実施形態の動作を示すためのフローチャート。
【図３】図１の実施形態における走査の送受信が行われる期間を説明するための概念図。
【図４】図１の実施態様における走査の態様を示すための模式的な平面図。
【図５】図１の実施形態に係る変形例における走査の送受信が行われる期間を説明するための概念図。
【図６】図１の実施形態に係る変形例における走査の態様を示すための模式的な平面図。
【図７】図５、図６の変形例において揺動スピードが速い時の走査の態様を示すための模式的な平面図。
【図８】図１の実施形態に係る変形例において、複数のベクタをまとめて角度調節する場合を説明する模式的な平面図。
【図９】機械揺動式プローブの機構の概略を示すための模式的な図。
【図１０】従来の機械揺動式プローブにおける走査の態様を示すための模式的な平面図。
【図１１】従来の機械揺動式プローブにおける、揺動の誤差を考慮した時の走査の態様を示すための模式的な平面図。
【図１２】機械揺動の速度不定による画像の歪みを説明するための模式図。
【符号の説明】
【００５７】
１０  機械揺動式プローブ
１１  超音波振動素子群
１２  揺動機構
１３  揺動角度検出部
２０  画像生成部
２１  データ収集部
２２  画像処理部
３０  画像表示部
４０  電子走査制御部
４１  スライスカウンタ
４２  ベクタカウンタ
５０  機械走査制御部
５１  モータ制御部
６０  駆動タイミング制御部
６１  次ベクタ開始角度演算部
６２  角度コンペア部
７０  システム制御部
７１  動作条件レジストリ
８０  コンソール 
【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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