(57)【要約】【課題】複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示し、同時に表示される２次元断層画像情報が、同一の撮像断面位置のものとする画像表示装置および超音波撮像装置を実現する。【解決手段】表示部１０６に並んで表示される３次元断層画像情報１１および１２の各々の２次元断層画像情報を、フレーム同期表示手段６２により、フレーム番号を同期させて連続的に変化させているので、表示部１０６の左右に表示される２次元断層画像情報が、同一撮像断面の断層画像を示すものとなり、オペレータは、並んで表示された２次元断層画像情報を、比較対照することを実現させる。【選択図】図５
2009195607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の撮像断面を、前記撮像断面と概ね直交する方向に移動しつつ、前記撮像断面の２次元断層画像情報を繰り返し取得し、前記移動の方向に拡がる３次元撮像領域の前記２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報を保存する画像メモリ部と、
複数の前記３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する表示部と、
前記表示された前記複数の２次元断層画像情報を、前記２次元断層画像情報の取得順序を示すフレーム番号が同じ状態のままで、所定の更新時間間隔をおいて、前記２次元断層画像情報のフレーム番号を順次更新して表示するフレーム同期表示手段を有する画像表示制御部と、
を備える画像表示装置。
【請求項２】
前記画像メモリ部は、前記２次元断層画像情報の撮像条件の情報を含むヘッダー情報に前記フレーム番号の情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示制御部は、前記更新時間間隔を設定する更新時間設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記更新時間設定手段は、前記並べて表示された２次元断層画像情報のいずれか１つの前記繰り返し取得に要する取得時間間隔を、前記更新時間間隔とすることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示装置は、前記並べて表示された２次元断層画像情報のいずれか１つを選択した選択情報を、前記更新時間設定手段に入力する入力部を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記更新時間設定手段は、前記選択情報に基づいて、前記選択された２次元断層画像情報の取得時間間隔を、前記更新時間間隔とすることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記表示部は、前記複数の２次元断層画像情報を水平方向に並べて表示することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像表示制御部は、前記並べて表示された２次元断層画像情報を、前記３次元断層画像情報の撮像開始から前記２次元断層画像情報の取得までの取得時間に比例した時間順序で、順次更新して表示する時間同期表示手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像メモリ部は、前記２次元断層画像情報の撮像条件の情報を含むヘッダー情報に前記取得時間の情報を含むことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記画像表示制御部は、前記フレーム同期表示手段および前記時間同期表示手段を、切り換える同期表示切換手段を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記同期表示切換手段は、前記表示部に１つの２次元断層画像情報が表示される際に、前記時間同期表示手段を初期設定として選択することを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
被検体の撮像断面に超音波を照射し、前記撮像断面からの反射超音波を受信する超音波プローブと、
前記撮像断面を、前記撮像断面と概ね直交する方向に移動しつつ、前記撮像断面の２次元断層画像情報を繰り返し取得し、前記移動の方向に拡がる３次元撮像領域の前記２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報を収集する画像取得部と、
複数の前記３次元断層画像情報を保存する画像メモリ部と、
前記複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する表示部と、
前記表示された前記複数の２次元断層画像情報を、前記２次元断層画像情報の取得順序を示すフレーム番号が同じ状態のまま、所定の更新時間間隔をおいて、前記２次元断層画像情報のフレーム番号を順次更新して表示するフレーム同期表示手段を有する画像表示制御部と、
を備える超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記超音波プローブは、前記撮像断面の２次元断層画像情報を、電子走査により取得する１次元圧電素子アレイ、並びに、前記１次元圧電素子アレイを前記移動の方向に機械的に動かす機械走査部を備えることを特徴とする請求項１２に記載の超音波撮像装置。
【請求項１４】
前記画像取得部は、前記撮像断面の移動を、前記機械的に行う移動の一方向にのみ行い、前記３次元撮像領域の機械走査方向の端部撮像断面から前記３次元断層画像情報の収集を行うことを特徴とする請求項１３に記載の超音波撮像装置。
【請求項１５】
前記超音波プローブは、前記撮像断面の２次元断層画像情報の取得および前記撮像断面の前記移動を電気的に行う２次元圧電素子アレイを備えることを特徴とする請求項１２に記載の超音波撮像装置。
【請求項１６】
前記画像メモリ部は、異なる撮像モードの３次元断層画像情報を備えることを特徴とする請求項１２ないし１５に記載の超音波撮像装置。
【請求項１７】
前記複数の３次元断層画像情報は、前記３次元撮像領域の撮像断面の位置が同一であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の３次元断層画像情報を取得し、この複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する画像表示装置および超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波撮像装置を用いて、被検体の３次元的な断層画像情報が収集される。一例として、３次元断層画像情報は、２次元断層画像情報を電子走査により取得する１次元圧電素子アレイ（ａｒｒａｙ）を、１次元圧電素子アレイの配列方向と直交する方向に移動させて、収集が行われる。この収集では、位置が異なる１次元圧電素子アレイで取得される２次元断層画像情報が組み合わされて、３次元断層画像情報が構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、超音波撮像装置は、リアルタイム（ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ）で撮像断面の２次元断層画像情報を取得できることから、心臓等の時間変化する患部も観察される。この場合、取得された複数の２次元断層画像情報を、取得された時間順序に従って再生し、心臓等の動きを観察する。
【０００４】
オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）は、上述した３次元断層画像情報を表示部に表示する場合に、取得された２次元断層画像情報を、心臓の場合と同様に、取得された時間順序に従って逐次表示する。この場合、同一撮像断面の時間変化を観察する場合と同様に、３次元断層画像情は、一連の時間変化する２次元断層画像情報として、３次元断層画像情に含まれるすべての２次元断層画像情報が、簡便に表示される。
【０００５】
また、超音波撮像装置では、同一の３次元撮像領域を、異なる撮像モード、例えばＢモード（ｍｏｄｅ）およびＣＦＭ（ｃｏｌｏｒ  ｆｌｏｗ  ｍａｐｐｉｎｇ）モード等を用いて撮像し、これら３次元断層画像情報を並べて表示し、比較することも行われる。この比較対照により、オペレータは、３次元撮像領域に関する適格な診断情報を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１７５０３３号公報、（第1頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記背景技術によれば、異なる撮像モードの３次元断層画像情報を、並べて表示し、比較対照を行うことができない。すなわち、並べて表示される２次元断層画像情報は、取得時間の時間順序に従って、逐次再生される。しかし、例えばＢモードおよびＣＦＭモードでは、一枚の２次元断層画像情報をなす１フレーム（ｆｒａｍｅ）のデータ（ｄａｔａ）を取得する取得時間が異なり、撮像モードの異なる２つの３次元断層画像情報は、総フレーム数が同一の場合でも全撮像時間が異なる。
【０００７】
ここで、並べられた２つの２次元断層画像情報は、各々取得時間の時間順序に従って再生されるので、総フレーム数が同一でも、例えば、取得時間の短いＢモードの３次元断層画像情報は、早期に表示が終了する（例えば、図９参照）。また、この場合、総フレーム数が同一で各フレームが同一の撮像断面を有する３次元断層画像情報を用いると、左右に同時表示される２次元断層画像情報は、異なる撮像断面位置のものとなる。これは、並べられた２つの２次元断層画像情報の比較対照を、困難にするものであり、好ましいものではない。
【０００８】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する場合に、同時に表示される２次元断層画像情報が、同一の撮像断面位置を表示する画像表示装置および超音波撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる画像表示装置は、被検体の撮像断面を、前記撮像断面と概ね直交する方向に移動しつつ、前記撮像断面の２次元断層画像情報を繰り返し取得し、前記移動の方向に拡がる３次元撮像領域の前記２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報を保存する画像メモリ部と、複数の前記３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する表示部と、前記表示された前記複数の２次元断層画像情報を、前記２次元断層画像情報の取得順序を示すフレーム番号が同じ状態のままで、所定の更新時間間隔をおいて、前記２次元断層画像情報のフレーム番号を順次更新して表示するフレーム同期表示手段を有する画像表示制御部とを備える。
【００１０】
この第１の観点による発明では、複数の３次元断層画像情報の各々を構成する、並べて表示された複数の２次元断層画像情報を、これら２次元断層画像情報の取得順序に従って、フレーム番号を同じ状態としたまま、逐次フレーム番号を更新し、表示される２次元断層画像情報を順次更新する。
【００１１】
また、第２の観点の発明にかかる画像表示装置は、第１の観点に記載の画像表示装置において、前記画像取得部が、前記２次元断層画像情報の撮像条件の情報を含むヘッダー情報に前記フレーム番号の情報を含むことを特徴とする。
【００１２】
この第２の観点の発明では、フレーム番号の情報を、２次元断層画像情報に添付し、混乱のない表示を行う。
【００１３】
また、第３の観点の発明にかかる画像表示装置は、第１または２の観点のいずれか１つに記載の画像表示装置において、前記画像表示制御部が、前記更新時間間隔を設定する更新時間設定手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
この第３の観点の発明では、更新時間間隔を、変化させる。
【００１５】
また、第４の観点の発明にかかる画像表示装置は、第３の観点に記載の画像表示装置において、前記更新時間設定手段が、前記並べて表示された２次元断層画像情報のいずれか１つの前記繰り返し取得に要する取得時間間隔を、前記更新時間間隔とすることを特徴とする。
【００１６】
この第４の観点の発明では、更新時間間隔を、２次元断層画像情報の取得時間間隔に合わせる。
【００１７】
また、第５の観点の発明にかかる画像表示装置は、第４の観点に記載の画像表示装置において、前記画像表示装置が、前記並べて表示された２次元断層画像情報のいずれか１つを選択した選択情報を、前記更新時間設定手段に入力する入力部を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第６の観点の発明にかかる画像表示装置は、第５の観点に記載の画像表示装置において、前記更新時間設定手段が、前記選択情報に基づいて、前記選択された２次元断層画像情報の取得時間間隔を、前記更新時間間隔とすることを特徴とする。
【００１９】
この第６の観点の発明では、更新時間間隔を、入力部から選択された２次元断層画像情報の取得時間間隔に一致させる。
【００２０】
また、第７の観点の発明にかかる画像表示装置は、第１ないし６の観点のいずれか１つに記載の画像表示装置において、前記表示部が、前記複数の２次元断層画像情報を水平方向に並べて表示することを特徴とする。
【００２１】
この第７の観点の発明では、視覚的に比較し易い配列にする。
【００２２】
また、第８の観点の発明にかかる画像表示装置は、第１ないし７の観点のいずれか１つに記載の画像表示装置において、前記画像表示制御部が、前記並べて表示された２次元断層画像情報を、前記３次元断層画像情報の撮像開始から前記２次元断層画像情報の取得までの取得時間に比例した時間順序で、順次更新して表示する時間同期表示手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この第８の観点の発明では、並べて表示された複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、２次元断層画像情報の取得時間に従って、順次表示の更新を行う。
【００２４】
また、第９の観点の発明にかかる画像表示装置は、第８の観点に記載の画像表示装置において、前記画像取得部が、前記２次元断層画像情報の撮像条件の情報を含むヘッダー情報に前記取得時間の情報を含ませることを特徴とする。
【００２５】
この第９の観点の発明では、取得時間の情報を、２次元断層画像情報に添付し、混乱のない表示を行う。
【００２６】
また、第１０の観点の発明にかかる画像表示装置は、第８または９の観点に記載の画像表示装置において、前記画像表示制御部が、前記フレーム同期表示手段および前記時間同期表示手段を、切り換える同期表示切換手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
この第１０の観点の発明では、同期表示切換手段により、３次元断層画像情報の収集条件に応じて、最適な同期表示を行う。
【００２８】
また、第１１の観点の発明にかかる画像表示装置は、第１０の観点に記載の画像表示装置において、前記同期表示切換手段が、前記表示部に１つの２次元断層画像情報が表示される際に、前記時間同期表示手段を初期設定として選択することを特徴とする。
【００２９】
この第１１の観点の発明では、時間同期表示手段を、２次元断層画像情報を単独で表示する場合の初期設定とする。
【００３０】
また、第１２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体の撮像断面に超音波を照射し、前記撮像断面からの反射超音波を受信する超音波プローブと、前記撮像断面を、前記撮像断面と概ね直交する方向に移動しつつ、前記撮像断面の２次元断層画像情報を繰り返し取得し、前記移動の方向に拡がる３次元撮像領域の前記２次元断層画像情報からなる３次元断層画像情報を収集する画像取得部と、複数の前記３次元断層画像情報を保存する画像メモリ部と、前記複数の３次元断層画像情報の各々を構成する２次元断層画像情報を、並べて表示する表示部と、前記表示された前記複数の２次元断層画像情報を、前記２次元断層画像情報の取得順序を示すフレーム番号が同じ状態のまま、所定の更新時間間隔をおいて、前記２次元断層画像情報のフレーム番号を順次更新して表示するフレーム同期表示手段を有する画像表示制御部とを備える。
【００３１】
この第１２の観点の発明では、複数の３次元断層画像情報の各々を構成する、並べて表示された複数の２次元断層画像情報を、これら２次元断層画像情報の取得順序に従って、フレーム番号を同じ状態としたまま、逐次フレーム番号を更新し、表示される２次元断層画像情報の更新を行う。
【００３２】
また、第１３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記超音波プローブが、前記撮像断面の２次元断層画像情報を、電子走査により取得する１次元圧電素子アレイ、並びに、前記１次元圧電素子アレイを前記移動の方向に機械的に動かす機械走査部を備えることを特徴とする。
【００３３】
この第１３の観点の発明では、１次元圧電素子アレイを機械的に走査する超音波プローブにより、同一の３次元撮像領域を、繰り返し撮像する。
【００３４】
また、第１４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記画像取得部が、前記撮像断面の移動を、前記機械的に行う移動の一方向にのみ行い、前記３次元撮像領域の機械走査方向の端部撮像断面から前記３次元断層画像情報の収集を行うことを特徴とする。
【００３５】
この第１４の観点の発明では、撮像断面位置を、機械走査の誤差を含まないものにする。
【００３６】
また、第１５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記超音波プローブが、前記撮像断面の２次元断層画像情報の取得および前記撮像断面の前記移動を電気的に行う２次元圧電素子アレイを備えることを特徴とする。
【００３７】
この第１５の観点の発明では、２次元圧電素子アレイを有する超音波プローブにより、同一の３次元撮像領域を、高速で繰り返し撮像する。
【００３８】
また、第１６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１２ないし１５の観点に記載の超音波撮像装置において、前記画像メモリ部が、異なる撮像モードの３次元断層画像情報を備えることを特徴とする。
【００３９】
この第１６の観点の発明では、取得時間の異なる複数の３次元断層画像情報を、表示する。
【００４０】
また、第１７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし１６の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記複数の３次元断層画像情報が、前記３次元撮像領域の撮像断面の位置が同一であることを特徴とする。
【００４１】
この第１７の観点の発明では、フレーム同期により、並べて表示される左右の２次元断層画像情報を、同一撮像断面のものとする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、各フレームの撮像断面が一致する複数の３次元断層画像情報を用いて、各々を構成する２次元断層画像情報が並べて表示される場合に、並べて同時表示された２次元断層画像情報が、同一の撮像断面位置のものとなり、並べられた２次元断層画像情報の比較対照を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像表示装置および超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００４４】
まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波撮像装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）１０、画像取得部１０２、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７および制御部１０８を含む。ここで、画像メモリ部１０４、画像表示制御部１０５および表示部１０６は、画像表示装置を構成する。
【００４５】
超音波プローブ１０は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体２０の撮像断面に超音波を照射し、被検体２０の内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を、時系列的な音線として受信する。一方、超音波プローブ１０は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査および機械走査を行う。後に詳述するように、超音波プローブ１０には、電子走査方向に圧電素子がアレイ状に配列される１次元圧電素子アレイおよびこの配列と概ね直交する方向に１次元圧電素子アレイを機械的に走査する機械走査部を含む。
【００４６】
画像取得部１０２は、送受信部、Ｂモード処理部、ドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理部等を含む。送受信部は、超音波プローブ１０と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）により接続されており、超音波プローブ１０の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する。送受信部は、受信した反射超音波エコー信号の初段増幅も行う。
【００４７】
Ｂモード処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイムで生成する処理を行う。ドップラ処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー（ｐｏｗｅｒ）値および分散といった、血流情報を算出する。
【００４８】
画像メモリ部１０４は、大容量メモリからなり、２次元断層画像情報、時間変化する２次元断層画像情報であるシネ（ｃｉｎｅ）画像情報および撮像位置が連続して変化する２次元断層画像情報を含む３次元断層画像情報等を保存する。
【００４９】
画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部で生成された血流情報画像等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに、画像表示の形状や位置制御を行う。なお、画像表示制御部１０５につては、後に詳述する。
【００５０】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像あるいはドップラ画像等の表示を行う。
【００５１】
入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、オペレータにより、操作情報が入力される。入力部１０７は、例えば、Ｂモードによる表示あるいはドップラ処理の表示を選択するための操作情報、ドップラ処理を行うドップラ撮像領域の設定を行う操作情報および３次元データを収集する際の３次元撮像領域の設定情報等が入力される。入力部１０７からは、超音波プローブ１０の１次元圧電素子アレイ１７を機械的に走査する際の、走査モード、機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン（ｓｃａｎ）開始等の情報が、制御部１０８に入力される。
【００５２】
制御部１０８は、入力部１０７から入力された操作情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波プローブを含む超音波撮像装置各部の動作を制御する。例えば、制御部１０８は、入力部１０７から入力される超音波プローブ１０の走査モード、例えば機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン開始等の情報に基づいて、超音波プローブ１０内部での１次元圧電素子アレイの位置を制御する。
【００５３】
図２は、超音波プローブ１０の内部構造を示すプローブの部分的な断面を示す説明図である。超音波プローブ１０は、カバー（ｃｏｖｅｒ）５１、把持部５２、１次元圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに機械走査部をなす駆動歯車２１、駆動シャフト（ｓｈａｆｔ）２４、ステッピングモータ（ｓｔｅｐｐｉｎｇ  ｍｏｔｏｒ）２８、ベルト（ｂｅｌｔ）３３および回転制御部２５を含む。ここで、カバー５１および把持部５２は、１次元圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに、機械走査部をなす駆動歯車２１、ステッピングモータ２８、ベルト３３および回転制御部２５を内包する容器を形成する。
【００５４】
カバー５１は、半透明の膜からなり、円弧状に機械走査される１次元圧電素子アレイ１７の軌道に沿った円弧状の形状を有する。カバー５１は、１次元圧電素子アレイ１７で発生される超音波および被検体２０からの反射超音波エコーを、低損失で通過させる被検体２０および１次元探触子アレイ１７の中間の音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を有する材質で形成される。把持部５２は、成形可能なプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）等からなり、オペレータが容易に、しかも確実な把持を行える形状とされる。
【００５５】
１次元圧電素子アレイ１７は、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）状のリニア（ｌｉｎｅａｒ）走査型探触子である。このリニア走査型探触子は、電子走査方向に複数の圧電素子がアレイ状に配列させられ、この配列の方向に沿って電子的な走査を行う。
【００５６】
また、１次元圧電素子アレイ１７は、機械走査部により、機械走査方向への機械的な走査を行う。機械走査部は、電子走査方向を向く首振り手段である駆動シャフト２４を有し、駆動シャフト２４の回転により、１次元圧電素子アレイ１７のカバー５１と接する探触子表面は、円弧状の軌道を描く首振り動作を行う。１次元圧電素子アレイ１７が存在するカバー５１の内側は、結合流体４７で満たされており、１次元圧電素子アレイ１７およびカバー５１間の音響的な結合が、損失の少ない状態とされる。
【００５７】
駆動シャフト２４は、駆動歯車２１、ベルト３３を介してステッピングモータ２８と機械的に接続される。ステッピングモータ２８は、回転制御部２５からの制御パルス（ｐｕｌｓｅ）の入力により、高精度に目的とする所定角度の回転を行う。この回転により、機械的に接続された駆動シャフト２４ひいては１次元圧電素子アレイ１７は、機械走査方向に回転させられる。
【００５８】
回転制御部２５は、ステッピングモータ２８を駆動するパルスを発生するパルス発生部およびこのパルスを制御するパルス制御部を有する。回転制御部２５は、画像取得部１０２からの制御情報に基づいて、ステッピングモータ２８ひいては１次元圧電素子アレイ１７の回転角度を制御し、１次元圧電素子アレイ１７に駆動シャフト２４を回転中心とする首振り運動を行わせる。
【００５９】
図３は、超音波プローブ１０を用いて、電子走査方向および電子走査方向と概ね直交する機械走査方向にスキャンを行い、取得される２次元撮像断面９を示した説明図である。超音波プローブ１０は、電子走査方向に電子走査を行い、２次元撮像断面９の２次元断層画像情報を取得しつつ、電子走査方向と直交する機械走査方向に１次元圧電素子アレイ１７を移動させる。そして、超音波プローブ１０は、機械走査方向の異なる位置に対応する２次元撮像断面９の２次元断層画像情報を繰り返し取得し、電子走査および機械走査でカバーされる３次元撮像領域８の３次元断層画像情報を収集する。
【００６０】
超音波プローブ１０は、２次元撮像断面９における２次元断層画像情報の取得を、機械走査方向の走査範囲にあるｘ軸方向端部の位置から開始し、もう一方のｘ軸方向端部で終了する。２次元断層画像情報の取得は、機械的な走査位置の誤差を軽減するため、一方向の機械走査時にのみ行われ、機械走査位置を開始位置に戻す際には、２次元断層画像情報の取得は行われない。なお、電子走査の速さは、ＢモードあるいはＣＦＭモード等の撮像モードにより異なるので、機械走査の速さも、電子走査の速さに合わせて調整される。
【００６１】
取得された一枚の２次元断層画像情報には、撮像条件等の情報を記録するヘッダー（ｈｅａｄｅｒ）が存在し、この部分に取得順序を示すフレーム番号の情報が添付される。２次元断層画像情報は、３次元断層画像情報の取得開始から終了まで、順にフレーム番号１、２、・・・の番号情報がヘッダーに添付され、画像メモリ部１０４に保存される。また、２次元断層画像情報のヘッダーには、３次元断層画像情報の取得開始からこのフレームの取得までの時間である取得時間の情報が、同様に添付され、画像メモリ部１０４に保存される。さらに、先頭の２次元断層画像情報のヘッダーには、３次元断層画像情報に関する情報が添付される。この情報には、総フレーム数、最大振れ角度、フレーム間角度等の情報が含まれる。
【００６２】
１次元圧電素子アレイ１７の機械走査方向の走査範囲およびこの走査範囲の総フレーム数は、入力部１０７から、機械走査情報として入力される。この１次元圧電素子アレイ１７の機械走査情報としては、例えば、１次元圧電素子アレイ１７の機械走査方向の最大振り角度およびフレーム間角度等の指定により行われる。
【００６３】
図４は、超音波プローブ１０を用いて収集される３次元断層画像情報１８を、模式的に示した説明図である。３次元断層画像情報１８は、フレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９からなる。フレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９は、図３に示した２次元撮像断面９の断層画像情報であり、これら撮像位置に対応した画像情報である。図４に示したフレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報１９は、撮像位置も合わせて模式的に示したものである。
【００６４】
ここで、超音波プローブ１０を被検体２０に固定させ、所定の３次元撮像領域の撮像を行う場合に、例えば、機械走査される１次元探触子アレイ１７の最大振れ角度およびフレーム間角度が同一であれば、取得されるフレームごとの２次元断層画像情報１９は、同１の撮像断面位置の画像情報となる。言い換えれば、同１のフレーム番号を有する２次元断層画像情報１９は、同１の撮像断面位置の画像情報となる。なお、超音波プローブ１０は、この状態で撮像モードが異なる場合には、フレーム当たりの撮像時間が異なり、従って機械走査される１次元探触子アレイ１７の速さも異なったものに設定される。
【００６５】
図５は、画像表示制御部１０５の構成を示すブロック図である。画像表示制御部１０５は、書き込み部５４、表示メモリ部５５および読み出し部５６を含み、書き込み部５４は、画像並置手段６１、フレーム同期表示手段６２、時間同期表示手段６３、更新時間設定手段６４および同期切換手段６５を含む。
【００６６】
また、画像メモリ部１０４には、一例として、１次元探触子アレイ１７の最大振れ角度およびフレーム間角度が同一の２つの３次元断層画像情報１１および１２が保存されている。３次元断層画像情報１１は、超音波プローブ１０を用いて取得されたＢモードの３次元断層画像情報であり、３次元断層画像情報１２は、超音波プローブ１０を用いて取得されたＣＦＭモードの３次元断層画像情報である。３次元断層画像情報１１および１２は、被検体２０に超音波プローブ２０を固定した状態で取得されたものである。
【００６７】
書き込み部５４は、画像取得部１０２で取得された２次元断層画像情報または画像メモリ部１０４に保存された画像情報の中の表示される２次元断層画像情報を、表示メモリ部５５に書き込む。
【００６８】
表示メモリ部５５は、表示部１０６に表示する画像情報を記憶するメモリで、表示部１０６の表示画面と一対一に対応するメモリ領域を有している。
【００６９】
読み出し部５６は、表示メモリ部５５に記憶された画像情報を逐次読み出し、表示部１０６の表示画面に、この画像情報を表示する。なお、この読み出しは、高速で繰り返され、表示画面のチラツキが軽減される。
【００７０】
ここで、画像メモリ部１０４の画像並置手段６１、フレーム同期表示手段６２、時間同期表示手段６３、更新時間設定手段６４および同期切換手段６５について、さらに詳しく説明する。なお、制御部１０８は、入力部１０７から画像メモリ部１０４の３次元断層画像情報１１および１２を表示する操作情報を受信した際に、３次元断層画像情報１１および１２のヘッダー情報を読み込み、書き込み部５４に入力する。
【００７１】
画像並置手段６１は、このヘッダー情報に基づいて、２次元断層画像情報を表示部１０６に並んで表示する際の表示画像の形状、大きさ、位置および数を決定し、該当する表示メモリ部５５のメモリ領域に、３次元断層画像情報１１および１２を構成する２次元断層画像情報を書き込む。
【００７２】
図６は、表示部１０６に並んで表示された２枚の２次元断層画像情報の一例を示す説明図である。表示部１０６の表示画面左側には、２次元断層画像情報７１が表示されており、表示画面右側には、２次元断層画像情報７２が表示されている。２次元断層画像情報７１は、Ｂモードで撮像された３次元断層画像情報１１を構成する２次元断層画像情報の中の一枚であり、２次元断層画像情報７２は、ＣＦＭモードで撮像された３次元断層画像情報１２を構成する２次元断層画像情報の中の一枚である。この表示により、２枚の２次元断層画像情報が比較対照される様になる。
【００７３】
図５に戻り、フレーム同期表示手段６２は、３次元断層画像情報１１および１２のヘッダー情報に基づいて、画像メモリ部１０４から３次元断層画像情報１１および１２を構成する２次元断層画像情報を、所定の時間間隔を置いて、最初のフレーム番号１から最後のフレーム番号Ｎまで順に読み出すためのフレーム同期信号を発生する。このフレーム同期信号は、同時に読み出される３次元断層画像情報１１および１２の２次元断層画像情報が、同じフレーム番号を有するようにされる。図５には、この読み出し信号の制御線が、破線で示されている。
【００７４】
時間同期表示手段６３は、３次元断層画像情報１１および１２のヘッダー情報に基づいて、画像メモリ部１０４から３次元断層画像情報１１および１２を構成する２次元断層画像情報を、２次元断層画像情報の取得時間に同期して読み出すための時間同期信号を発生する。この時間同期信号は、３次元断層画像情報１１および１２のフレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報を、その取得時間に応じて順次読み出す。従って、時間同期表示手段６３は、３次元断層画像情報１１および１２の内の、撮像時間の短い方の表示を、早く終了する。
【００７５】
同期切換手段６５は、制御部１０８を介した入力部１０７からの指示により、３次元断層画像情報１１および１２を、フレーム同期表示するか時間同期表示するかを切り換える。なお、複数の３次元断層画像情報を並べて表示しない場合には、時間同期表示手段６３が初期状態として選択される。
【００７６】
更新時間設定手段６４は、フレーム同期表示手段６２から、繰り返し画像メモリ部１０４に入力されるフレーム同期信号の繰り返し時間間隔を、フレーム同期表示手段６２に設定する。更新時間設定手段６４の時間間隔情報は、オペレータによる入力部１０７からの数値設定または３次元断層画像情報１１または１２を構成する２次元断層画像情報の取得時間間隔の選択等により決定される。
【００７７】
つぎに、画像表示制御部１０５の動作を、図７を用いて説明する。図７は、画像表示制御部１０５の動作を示すフローチャート（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）である。まず、オペレータは、超音波プローブ１０を被検体２０に固定し、同一の３次元撮像領域を有する、異なる撮像モードの３次元断層画像情報１１および１２を収集する（ステップＳ７１）。一例として、３次元断層画像情報１１は、Ｂモードで収集され、３次元断層画像情報１２は、ＣＦＭモードで収集される。Ｂモードは、ＣＦＭモードと比較して短時間で撮像されるので、３次元断層画像情報１１の撮像時間は、３次元断層画像情報１２の撮像時間よりも短いものとなる。
【００７８】
オペレータは、これらの撮像を、一次元圧電素子アレイ１７の機械走査方向への最大振り角度およびフレーム間角度を一定にした状態で、連続して行う。従って、３次元断層画像情報１１および１２は、撮像モードによらず、フレーム番号１〜Ｎの２次元断層画像情報が、フレーム番号ごとに同一の撮像位置を有するものとなる。
【００７９】
その後、オペレータは、入力部１０７から、３次元断層画像情報１１および１２の各々を構成する２次元断層画像情報を、表示部１０６に並べた並列表示およびフレーム同期した２次元断層画像情報の更新の指定を行う（ステップＳ７２）。そして、オペレータは、入力部１０７から、表示開始の起動信号を入力し、並列表示を開始する（ステップＳ７３）。
【００８０】
その後、画像表示制御部１０５は、フレーム同期表示手段６２から、表示するフレーム番号を、画像メモリ部１０４に送信し（ステップＳ７４）、３次元断層画像情報１１および１２の目的とするフレーム番号の２次元断層画像情報を、画像並置手段６１に取り込み、表示メモリ部５５に書き込む。この際、表示部１０６には、図６に示した様に、同一のフレーム番号を有する２次元断層画像情報７１および７２が、並んで表示される。なお、並列表示開始後、最初に画像メモリ部に送信されるフレーム番号は、１とされる。
【００８１】
その後、フレーム同期表示手段６２は、３次元断層画像情報１１および１２の総フレーム数の２次元断層画像情報を表示し終わったかどうかを判定し（ステップＳ７５）、総フレーム数の２次元断層画像情報を表示し終わっていない場合には（ステップＳ７５否定）、フレーム番号を１つ更新し（ステップＳ７６）、ステップＳ７４の移行して、更新されたフレーム番号の画像メモリ部１０４への送信および対応する２次元断層画像情報の表示部１０６への表示を行う。
【００８２】
また、フレーム同期表示手段６２は、総フレーム数の２次元断層画像情報を表示し終わった場合には（ステップＳ７５肯定）、本処理を終了する。
【００８３】
図８は、ステップＳ７４〜７６の動作を、模式的に示した説明図であり、３次元断層画像情報１１および１２のフレーム番号が、時間経過と共にどうように変化するかを示している。図８の上部に示された横軸は、３次元断層画像情報１１の表示されるフレーム番号が時間と共に変化する様子を示したものであり、下部に示された横軸は、３次元断層画像情報１２の表示されるフレーム番号が時間と共に変化する様子を示したものである。横軸上の縦線は、フレーム番号の更新時点を示している。
【００８４】
図８に示す様に、並列表示される３次元断層画像情報１１および１２の２次元断層画像情報は、常に同一のフレーム番号の断層画像を表示しつつ、フレーム番号を順次更新して、総フレーム数の２次元断層画像情報を表示し終える。ここで、同一のフレーム番号は、同一の撮像断面位置にあるので、オペレータは、この表示の間、常に並列表示された２次元断層画像情報を比較し、検討することができる。
【００８５】
上述してきたように、本実施の形態では、表示部１０６に並んで表示される３次元断層画像情報１１および１２の各々の２次元断層画像情報を、フレーム同期表示手段６２により、フレーム番号を同期させて連続的に変化させているので、表示部１０６の左右に表示される２次元断層画像情報が、同一撮像断面の断層画像を示すものとなり、オペレータは、並んで表示された２次元断層画像情報を、比較対照することができる。
【００８６】
また、本実施の形態では、フレーム同期表示手段６２により、表示部１０６に並べて表示された２次元断層画像情報を、フレーム番号を同期させて連続的に変化させたが、時間同期表示手段６３により、フレーム番号の代わりに、この２次元断層画像情報の取得時間に同期させて変化させることもできる。
【００８７】
図９には、参考までに３次元断層画像情報１１および１２を、時間同期表示手段６３により、時間同期して表示した場合が、例示されている。図９の上部に示された横軸は、３次元断層画像情報１１の表示されるフレーム番号が時間と共に変化する様子を示したものであり、下部に示された横軸は、３次元断層画像情報１２の表示されるフレーム番号が時間と共に変化する様子を示したものである。横軸上の縦線は、フレーム番号の更新時点を示している。
【００８８】
図９に示す様に、並列表示される３次元断層画像情報１１および１２の２次元断層画像情報は、時間の経過と共に、取得時間の早いものから順次表示されていく。従って、ＣＦＭモードの３次元断層画像情報１１と比較して、撮像時間の短いＢモードの３次元断層画像情報１１は、早期に総フレーム数の表示を終了する。ちなみに、表示部１０６の左右に同時表示される２次元断層画像情報は、最初の一回を除いて、フレーム番号の異なるものであり、従って撮像断面位置も異なるものである。
【００８９】
なお、時間同期表示手段６３は、２次元断層画像情報を並べて表示しない場合の、初期設定とすることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、フレーム同期表示手段６２により、並んで表示された２次元断層画像情報のフレーム番号を、同期させて連続的に変化させる時間間隔は、所定の時間であるとしたが、更新時間設定手段６４を用いて、この時間間隔を入力部１０７から設定することもできる。更新時間設定手段６４は、例えば、３次元断層画像情報１１および１２を収集する際の１フレーム当たりの取得時間間隔を求め、この取得時間間隔の短い方あるいは長い方を選択することもできる。また、更新時間設定手段６４は、入力部１０７から入力された具体的な数値情報を、取得時間間隔として、フレーム同期表示手段６２に設定することもできる。
【００９１】
また、本実施の形態では、超音波プローブ１０として、一次元圧電素子アレイ１７を、圧電素子の配列方向と概ね直交する方向に機械的走査を行うプローブを用いたが、代わりに圧電素子アレイが平面上に２次元配列された超音波プローブを用いることもできる。このプローブでは、３次元撮像領域８の２次元断層画像情報が、すべて電子走査により収集される。
【００９２】
また、本実施の形態では、フレーム同期表示手段６２により、並んで表示された２次元断層画像情報のフレーム番号を、同期させて連続的に変化させたが、このフレーム番号を、１つあるいは複数の番号だけ離して間歇的に表示することもできる。また、フレーム同期表示手段６２は、部分的に指定されたフレーム番号のみを表示することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態にかかる超音波プローブの構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態にかかる超音波プローブの動作を示す説明図である。
【図４】超音波プローブで取得される２次元断層画像情報を示す説明図である。
【図５】実施の形態にかかる画像表示制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態にかかる表示部の表示画面を示す説明図である。
【図７】実施の形態にかかる画像表示制御部の動作を示すフローチャートである。
【図８】フレーム同期表示を行った場合のフレーム番号の更新を示す説明図である。
【図９】時間同期表示を行った場合のフレーム番号の更新を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９４】
８  ３次元撮像領域
９  ２次元撮像断面
１０  超音波プローブ
１１、１２  ３次元断層画像情報
１７  １次元圧電素子アレイ
１８  ３次元断層画像情報
１９  ２次元断層画像情報
２０  被検体
２１  駆動歯車
２４  駆動シャフト
２５  回転制御部
２８  ステッピングモータ
３３  ベルト
４７  結合流体
５１  カバー
５２  把持部
５４  書き込み部
５５  表示メモリ部
５６  読み出し部
６１  画像並置手段
６２  フレーム同期表示手段
６３  時間同期表示手段
６４  更新時間設定手段
６５  同期切換手段
７１、７２  ２次元断層画像情報
１００  超音波撮像装置
１０２  画像取得部
１０４  画像メモリ部
１０５  画像表示制御部
１０６  表示部
１０７  入力部
１０８  制御部
【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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