特許 6871010 超音波診断装置及び超音波画像生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871010

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び超音波画像生成方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/12 20060101AFI20210426BHJP

   A61B 8/14 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/12ZDM

   A61B8/14

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-25680(P2017-25680)

(22)【出願日】2017年2月15日

(65)【公開番号】特開2017-159031(P2017-159031A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2020年1月10日

(31)【優先権主張番号】特願2016-42614(P2016-42614)

(32)【優先日】2016年3月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松永 智史

【審査官】 後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０２１７１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２２３６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２１１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１８１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５０３１５２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００−８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、
自身の位置を検出するように構成され、前記体内式超音波プローブに取り付けられたセンサと、
前記第１の走査面の複数の位置が、前記センサの複数の位置に対する位置としてそれぞれ関連付けられた第１の情報と、前記第２の走査面の複数の位置が、前記第１の走査面の複数の位置に対する位置としてそれぞれ関連付けられた第２の情報と、を記憶する記憶部と、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、前記第１の情報、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する生成部と、
を備えた超音波診断装置。

【請求項2】

第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、
前記体内式超音波プローブに設けられたセンサの位置および前記第１の走査面の位置の位置関係に関する第１の情報と、前記センサの位置および前記第２の走査面の位置の位置関係に関する第２の情報と、を記憶する記憶部と、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、前記第１の走査面に係る第１の断面画像群を生成し、
前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、前記第２の走査面に係る第２の断面画像群を生成し、
前記第１の断面画像群の少なくとも一部と第２の断面画像群の少なくとも一部とを使って、表示要求を受け付けた断面に対応する断面画像を生成し、
表示要求を受け付けた断面に対応する前記断面画像の各画素の輝度値を、前記各画素から、前記第１及び第２の断面画像群の各画素までの距離に応じて求める、
超音波診断装置。

【請求項3】

第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、
前記体内式超音波プローブに設けられたセンサの位置および前記第１の走査面の位置の位置関係に関する第１の情報と、前記センサの位置および前記第２の走査面の位置の位置関係に関する第２の情報と、を記憶する記憶部と、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する生成部と、
を備え、
前記生成部は、前記第１の走査面に平行な断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、前記第１の３次元画像データから前記断面画像を生成する、
超音波診断装置。

【請求項4】

前記生成部は、前記第２の走査面に平行な断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、前記第２の３次元画像データから前記断面画像を生成する、
請求項３に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記生成部は、
前記第１の振動素子群を用いて３次元画像データを生成する要求を受け付けた場合は、前記第１の情報を前記記憶部から読み出し、
前記第２の振動素子群を用いて３次元画像データを生成する要求を受け付けた場合は、前記第２の情報を前記記憶部から読み出す、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記第１の走査面と前記第２の走査面は交差関係にある
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記第１の振動素子群は、前記体内式超音波プローブのプローブ本体の軸に直交する面上であって前記軸を中心とする円弧方向に沿って配置され、
前記第２の振動素子群は、前記軸に平行となるように配置された、
請求項６に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記生成部は、
前記体内式超音波プローブの出力に基づいて断面画像を生成し、
複数のタイミングについて生成した前記断面画像を、各タイミングに対応する前記センサの出力と、前記第１の情報又は前記第２の情報と、に基づいて合成することにより、前記第１の３次元画像データ又は前記第２の３次元画像データを生成する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記センサは、前記第１の振動素子群を用いたスキャン時と、前記第２の振動素子群を用いたスキャン時で兼用される、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

（Ａ）第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、（Ｂ）前記第１の走査面の複数の位置が、自身の位置を検出するように構成され、前記体内式超音波プローブに取り付けられたセンサの複数の位置に対する位置としてそれぞれ関連付けられた第１の情報と、前記第２の走査面の複数の位置が、前記第１の走査面の複数の位置に対する位置としてそれぞれ関連付けられた第２の情報と、を記憶する記憶部と、を備えた超音波診断装置を用いた超音波画像生成方法であって、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、
前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、前記第１の情報、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する、
超音波画像生成方法。

【請求項11】

（Ａ）第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、（Ｂ）前記体内式超音波プローブに設けられたセンサの位置および前記第１の走査面の位置の位置関係に関する第１の情報と、前記センサの位置および前記第２の走査面の位置の位置関係に関する第２の情報と、を記憶する記憶部と、を備えた超音波診断装置を用いた超音波画像生成方法であって、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、
前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成し、
前記第１の３次元画像データ及び前記第２の３次元画像データを生成する際、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、前記第１の走査面に係る第１の断面画像群を生成し、
前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、前記第２の走査面に係る第２の断面画像群を生成し、
前記第１の断面画像群の少なくとも一部と第２の断面画像群の少なくとも一部とを使って、表示要求を受け付けた断面に対応する断面画像を生成し、
表示要求を受け付けた断面に対応する前記断面画像の各画素の輝度値を、前記各画素から、前記第１及び第２の断面画像群の各画素までの距離に応じて求める、
超音波画像生成方法。

【請求項12】

（Ａ）第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、（Ｂ）前記体内式超音波プローブに設けられたセンサの位置および前記第１の走査面の位置の位置関係に関する第１の情報と、前記センサの位置および前記第２の走査面の位置の位置関係に関する第２の情報と、を記憶する記憶部と、を備えた超音波診断装置を用いた超音波画像生成方法であって、
前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、
前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記体内式超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成し、
前記第１の走査面に平行な断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、前記第１の３次元画像データから前記断面画像を生成する、
超音波画像生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波画像生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信させる。超音波診断装置は、超音波プローブで受信された反射波に基づく受信信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

【0003】

超音波プローブの従来技術としては、マルチプレーンプローブがある。マルチプレーンプローブの例として、プローブ本体の軸に直交する面上であって軸を中心とする円弧方向に沿って複数の振動子が配置された第１の振動素子群と、プローブ本体の軸に平行となるように複数の振動子が配置された第２の振動素子群とを備えたバイプレーンプローブがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２−３６８５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、マルチプレーンプローブの各走査面で３次元画像を生成する場合において、実際と整合する３次元画像を提供することができる超音波診断装置及び超音波画像生成方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る超音波診断装置は、第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群と、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群と、を含む体内式超音波プローブと、前記超音波プローブに設けられたセンサの位置および前記第１の走査面の位置の位置関係に関する第１の情報と、前記センサの位置および前記第２の走査面の位置の位置関係に関する第２の情報と、を記憶する記憶部と、前記第１の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第１の情報に基づいて、第１の３次元画像データを生成し、前記第２の振動素子群を用いた超音波送受信により得られる前記超音波プローブの出力、前記センサの出力、および前記第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する生成部と、を備えた。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図。

【図2】超音波プローブの構造例を示す図。

【図3】第１の情報及び第２の情報を説明するための図。

【図4】本実施形態に係る超音波診断装置の機能を示すブロック図。

【図5】コンベックスアレイと、コンベックスアレイを用いたリニアスキャンにより生成される画像との関係を示す概念図。

【図6】コンベックススキャン中に超音波プローブをＺ´軸に沿ってスライドさせた場合における、走査面の変化を示す図。

【図7】リニアアレイと、リニアアレイを用いたリニアスキャンにより生成される画像との関係を示す概念図。

【図8】リニアスキャン中に超音波プローブをＺ´軸中心に回転させた場合における、走査面の変化を示す図。

【図9】３次元画像の第１の表示例を示す図。

【図10】３次元画像の第２の表示例を示す図。

【図11】本実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

【図12】本実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

【図13】（Ａ）〜（Ｃ）は、表示要求を受け付けた断面に対応する断面画像の生成例を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本実施形態に係る超音波診断装置及び超音波画像生成方法について、添付図面を参照して説明する。

【0009】

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す概略図である。

【0010】

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１を示す。超音波診断装置１は、超音波プローブ１１及び装置本体１２を備える。

【0011】

超音波プローブ１１は、体内式のマルチプレーンプローブである。マルチプレーンプローブは、２種類の走査面それぞれに沿った超音波送受信を実行可能なバイプレーンプローブや、３種類の走査面それぞれに沿った超音波送受信を実行可能なトリプレーンプローブを含む。以下、超音波プローブ１１がバイプレーンプローブである場合を説明する。なお、本実施形態では、直腸から挿入して内部臓器を画像化するのに適した体内式のマルチプレーンプローブについて説明するが、体外式のマルチプレーンプローブであっても良い。

【0012】

超音波プローブ１１は、第１の走査面に沿って超音波送受信を行なう第１の振動素子群（以下、「第１振動子セット」という）と、第１の走査面とは異なる第２の走査面に沿って超音波送受信を行なう第２の振動素子群（以下、「第２振動子セット」という）と、を含む。本実施形態では、第１の走査面と第２の走査面は交差関係にある場合について説明するが、平行関係にあっても良い。装置本体１２による制御に従って、第１振動子セット及び第２振動子セットはそれぞれ、被検体に対して超音波の送受波を行なう。

【0013】

図２は、超音波プローブ１１の構造例を示す図である。

【0014】

本実施形態では、説明のために、センサの位置を基点として超音波プローブ１１のプローブ本体２２の先端部の軸に沿った方向をＺ´軸とし、Ｚ´軸に直交し、Ｚ´軸から第１振動子セット２２ａ及び第２振動子セット２２ｂの中心位置に向かう方向をＹ´軸とし、Ｙ´軸とＺ´軸に直交する方向をＸ´軸とするＸ´Ｙ´Ｚ´座標系を定義する。図２の左側は、図２の右側に示す超音波プローブ１１のＩ−Ｉ断面（Ｘ´−Ｙ´断面）図を示し、図２の右側は、超音波プローブ１１を側方から見た図を示す。超音波プローブ１１は、ハンドル部２１、プローブ本体２２、センサ２３、センサカバー２４、及びケーブル２５（２５ａ，２５ｂ）を備える。ハンドル部２１は、スキャン方式の切り替えを指示するためのスイッチ２１ａを備える。

【0015】

プローブ本体２２は、Ｚ´軸に直交する面上であってＺ´軸を中心とする円弧方向に沿って複数の振動子が配置された第１振動子セット２２ａと、Ｚ´軸に平行となるように複数の振動子が配置された第２振動子セット２２ｂとを備える。各振動子セット２２ａ，２２ｂに含まれる各振動子は、電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルス（送信超音波）に変換し、又、受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する機能を有する。

【0016】

第１振動子セット２２ａは、例えばＸ´−Ｙ´面に沿った方向をアジマス方向として配置された複数の振動子で構成される振動子列を含む。第１振動子セット２２ａは、例えば、プローブ本体２２の先端部の表面形状に沿ったコンベックスアレイを形成する。以下、第１振動子セット２２ａがコンベックスアレイを形成する場合を例にとって説明する。

【0017】

第２振動子セット２２ｂは、例えばＺ´方向に沿った方向をアジマス方向として配置された複数の振動子で構成される振動子列を含む。第２振動子セット２２ｂは、例えば、プローブ本体２２の先端部の表面形状に沿ったリニアアレイを形成する。以下、第２振動子セット２２ｂがリニアアレイである場合を例にとって説明する。

【0018】

一般的に、アジマス方向に沿って配置された複数の振動子で構成される振動子列がエレベーション方向に沿って１〜３列程度配置されている場合、その振動子列あるいはそれらの振動子列の正面側（音響放射面側）には、振動子列から送信された超音波をエレベーション方向に集束するためのレンズ材（図示しない）が備えられる。一方で、アジマス方向に沿って配置された振動子群で構成される振動子列がエレベーション方向に沿って十分な列数だけ配置されている場合、振動子列から送信された超音波をエレベーション方向に集束するためには、電子フォーカスが利用される。

【0019】

なお、各アレイ２２ａ，２２ｂの正面側にはそれぞれ、生体との音響インピーダンスのミスマッチを低減するための音響整合層（図示しない）が配置され得、各アレイ２２ａ，２２ｂの背面側にはそれぞれ、背面側からの反射を低減するためのバッキング材（図示しない）が配置され得る。さらに、アレイ２２ａ，２２ｂの各振動子は、プローブ本体２２や装置本体１２に設けられた種々の回路に対して電気的に接続され得る。コンベックスアレイ２２ａ及びリニアアレイ２２ｂは、超音波プローブ１１に備えられるスイッチ回路（図示しない）を介して後述する送受信回路３６に接続される。スイッチ回路は、コンベックスアレイ２２ａとリニアアレイ２２ｂとの間におけるスイッチング（結線）を行なうための回路である。

【0020】

センサ２３は、自身の位置Ｐ０［Ｘ，Ｙ，Ｚ］又はそれに対応する情報を検知し、出力する。またセンサ２３は、自身の姿勢［θ_Ｘ，θ_Ｙ，θ_Ｚ］又はそれらに対応する情報を検知し、出力し得る。例えば、センサ２３が少なくとも２箇所の位置又はそれに対応する情報を検知する場合、当該少なくとも２箇所についての検出結果からセンサ２３の姿勢は検知され得る。本実施形態におけるセンサ２３は、後述する磁場発生器３９によって発生した磁場の大きさと方向を検知し、検知した磁場の大きさと方向に基づいて、センサの位置および姿勢を検知し、出力する。センサ２３は、コンベックスアレイ２２ａを用いたスキャン時とリニアアレイ２２ｂを用いたスキャン時で兼用されることが望ましい。超音波プローブ１１のサイズを抑えるためである。なお、センサ２３は、３次元空間における３軸の角速度を検知する３軸ジャイロセンサ、３次元空間における３軸の加速度を検知する３軸加速度センサ、３次元空間における３軸の地磁気を検知する３軸地磁気センサのうち少なくともいずれかを含む、いわゆる９軸センサであっても良い。センサ２３の位置および姿勢は、超音波プローブの位置および姿勢とみなすこともできる。

【0021】

センサカバー２４は、センサ２３を保持することが可能であり、センサ２３を保持したままプローブ本体２２に着脱自在に取り付けられる。なお、センサ２３とセンサカバー２４がプローブ本体２２を構成する一部であっても良い。

【0022】

ケーブル２５ａは、プローブ本体２２の信号線を、後述する送受信回路３６の送信回路３６１及び受信回路３６２（共に図１に図示）に接続する。ケーブル２５ｂは、センサ２３の信号線を、処理回路３１（図１に図示）に接続する。或いは、ケーブル２５ｂは、処理回路３１に接続された外部装置（図示しない）に接続される。この外部装置に含まれる処理回路（図示しない）は、例えばセンサ２３が位置そのものでなく位置に対応する情報を出力した場合、センサ２３が出力した情報に基づいてセンサ２３の位置を検知する。また、この外部装置含まれる処理回路は、例えばセンサ２３が姿勢そのものでなく姿勢に対応する情報を出力した場合、センサ２３が出力した情報に基づいてセンサ２３の姿勢を検知する。或いは、この外部装置に含まれる処理回路は、例えば検知した少なくとも２箇所の位置に基づいて、センサ２３の姿勢を検知する。つまり、この外部装置に含まれる処理回路は、センサ２３の出力が位置そのものを出力しない場合や、姿勢そのものを出力しない場合において、センサ２３からの出力に基づいて、位置や姿勢を検知する。この外部装置に含まれる処理回路は、検知した位置や姿勢を、処理回路３１に出力する。なお、この外部装置に含まれる処理回路による検知は、処理回路３１によって代替的に実行されても良い。

【0023】

図１の説明に戻って、装置本体１２は、処理回路３１、記憶部（例えば、記憶回路）３２、入力部（例えば、入力回路）３３、表示部（例えば、ディスプレイ）３４、基準信号発生回路３５、送受信回路３６、エコーデータ処理回路３７、画像生成回路３８、及び磁場発生器（磁気トランスミッタ）３９を備える。

【0024】

処理回路３１は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び、プログラマブル論理デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の回路が挙げられる。

【0025】

また、処理回路３１は、単一の処理回路によって構成されてもよいし、複数の処理回路の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、記憶回路３２がプログラムのエレメントをそれぞれ記憶する複数の記憶回路を含み、各処理回路に対して記憶回路が設けられる。又は、記憶回路３２がプログラムを記憶する１の記憶回路を含み、複数の処理回路に対して１の記憶回路が設けられる。

【0026】

記憶回路３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。記憶回路３２は、ＵＳＢ（Universal Serial bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk））などの可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路３２は、処理回路３１において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータや、医用画像を記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ３４への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路３３によって行なうことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を含めることもできる。

【0027】

記憶回路３２は、超音波プローブ１１に設けられたセンサ２３の位置と、コンベックスアレイ２２ａの走査面の位置との位置関係に関する第１の情報を記憶する。また、記憶回路３２は、超音波プローブ１１に設けられたセンサ２３の位置と、リニアアレイ２２ｂの走査面の位置との位置関係に関する第２の情報を記憶する。

【0028】

図３は、第１の情報及び第２の情報を説明するための図である。

【0029】

図３に示すように、超音波プローブ１１に設けられたセンサ２３の位置をＰ０と定義し、コンベックスアレイ２２ａの走査面位置をＰａと定義し、リニアアレイ２２ｂの走査面位置をＰｂと定義する。コンベックスアレイ２２ａの走査面位置Ｐａは、コンベックスアレイ２２ａを構成する振動子群の中心位置でもよいし、コンベックススキャンのスキャン面上の部分であってもよい。同様に、リニアアレイ２２ｂの走査面位置Ｐｂは、リニアアレイ２２ｂを構成する振動子群の中心位置でもよいし、リニアスキャンのスキャン面上の部分であってもよい。以下、コンベックスアレイ２２ａの走査面位置Ｐａが、コンベックスアレイ２２ａを構成する振動子群の中心位置であり、リニアアレイ２２ｂの走査面位置Ｐｂが、リニアアレイ２２ｂを構成する振動子群の中心位置である場合について説明する。

【0030】

Ｘ´Ｙ´Ｚ´座標系における位置Ｐ０、Ｐａ、Ｐｂは既知であるため、位置Ｐ０と位置Ｐａとの距離ｄａは既知の情報であり、位置Ｐ０と位置Ｐｂとの距離ｄｂは既知の情報である。また、位置Ｐ０に対する位置Ｐａの向きは、位置Ｐ０、Ｐａを通る直線Ｌａに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅａで定義可能な既知の情報であり、位置Ｐ０に対する位置Ｐｂの向きは、位置Ｐ０、Ｐｂを通る直線Ｌｂに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅｂで定義可能な既知の情報である。即ち、後述するＸＹＺ座標系における位置Ｐａ、Ｐｂは、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０および姿勢と、上述の情報によって一意に決まる。なお、上記は、上述のＸ´Ｙ´Ｚ´座標系の定義により、直線Ｌａ、Ｌｂに対するＺ´軸を基準とした方位角Ａａ、Ａｂを考慮しない場合を説明したが、座標系の定義（各軸の定義）が異なれば、方位角Ａａ、Ａｂを考慮に入れる必要がある。

【0031】

本実施形態における第１の情報は、位置Ｐ０と位置Ｐａの位置関係、言い換えれば、位置Ｐ０と位置Ｐａの相対関係に関する。また、本実施形態における第２の情報は、位置Ｐ０と位置Ｐｂの位置関係、言い換えれば、位置Ｐ０と位置Ｐｂの相対関係に関する。上記の図３を用いた説明を例に挙げると、第１の情報は、Ｘ´Ｙ´Ｚ´座標系を定義する情報、位置Ｐ０と位置Ｐａの間の距離ｄａの情報、および直線Ｌａに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅａの情報を含み、第２の情報は、Ｘ´Ｙ´Ｚ´座標系を定義する情報、位置Ｐ０と位置Ｐｂの間の距離ｄｂの情報、および直線Ｌｂに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅｂの情報を含む。第１の情報は、Ｘ´Ｙ´Ｚ´座標系における第１の走査面の姿勢に関する情報を含んでも良く、第２の情報は、Ｘ´Ｙ´Ｚ´座標系における第２の走査面の姿勢に関する情報を含んでも良い。なお、上記では、極座標的に位置Ｐ０と位置Ｐａ、位置Ｐ０と位置Ｐｂの位置関係を決める場合について説明したが、これらの位置関係は、直交座標的に決定されてもよい。

【0032】

第１の情報は、第１の走査面の姿勢を定義可能な例えば３つの位置Ｐａ−１、Ｐａ−２、Ｐａ−３それぞれと位置Ｐ０の間の距離ｄａ−１、ｄａ−２、ｄａ−３の情報と、位置Ｐａ−１と位置Ｐ０を通る直線Ｌａ−１、位置Ｐａ−２と位置Ｐ０を通る直線Ｌａ−２、および位置Ｐａ−３と位置Ｐ０を通る直線Ｌａ−３それぞれに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅａ−１、Ｅａ−２、Ｅａ−３の情報、直線Ｌａ−１、Ｌａ−２、Ｌａ−３それぞれに対するＺ´軸を基準とした方位角Ａａ−１、Ａａ−２、Ａａ−３の情報を含んでも良い。第２の情報は、第２の走査面の姿勢を定義可能な例えば３つの位置Ｐｂ−１、Ｐｂ−２、Ｐｂ−３それぞれと位置Ｐ０の間の距離ｄｂ−１、ｄｂ−２、ｄｂ−３の情報と、位置Ｐｂ−１と位置Ｐ０を通る直線Ｌｂ−１、位置Ｐｂ−２と位置Ｐ０を通る直線Ｌｂ−２、および位置Ｐｂ−３と位置Ｐ０を通る直線Ｌｂ−３それぞれに対するＺ´−Ｘ´平面を基準とした仰角Ｅｂ−１、Ｅｂ−２、Ｅｂ−３の情報、直線Ｌｂ−１、Ｌｂ−２、Ｌｂ−３それぞれに対するＺ´軸を基準とした方位角Ａｂ−１、Ａｂ−２、Ａｂ−３の情報を含んでも良い。あるいは、走査面の姿勢は、画像生成回路３８により生成された画像の各画素位置を計算する上で、処理回路３１が適宜算出しても良い。

【0033】

図１の説明に戻って、入力回路３３は、入力デバイスからの信号を入力する回路である。入力デバイスは、操作者によって操作が可能なポインティングデバイス（マウス及びトラックボール等）、キーボード、及びタッチパッド等を含む。ここでは、入力デバイス自体も入力回路３３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路３３はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路３１に出力する。なお、装置本体１２は、入力デバイスがディスプレイ３４と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

【0034】

ディスプレイ３４は、液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路３１の制御に従って画像生成回路３８によって生成された画像データを表示する。

【0035】

基準信号発生回路３５は、処理回路３１からの制御信号に従って、送受信回路３６に対して、例えば、超音波パルスの中心周波数とほぼ等しい周波数の連続波又は矩形波を発生する。

【0036】

送受信回路３６は、処理回路３１からの制御信号に従って、超音波プローブ１１に対して送受信を行なわせる。送受信回路３６は、超音波プローブ１１から送信超音波を放射させるための駆動信号を生成する送信回路３６１と、超音波プローブ１１からの受信信号に対して整相加算を行なう受信回路３６２を備える。

【0037】

送信回路３６１は、図示しない、レートパルス発生器、送信遅延回路、及びパルサを備える。レートパルス発生器は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、基準信号発生回路３５から供給される連続波又は矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路に供給する。送信遅延回路は、送信に使用される振動子と同数（Ｎチャンネル）の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサに供給する。パルサは、Ｎチャンネルの独立な駆動回路を有し、超音波プローブ１１に内蔵された振動子を駆動するための駆動パルスを前記レートパルスに基づいて生成する。

【0038】

受信回路３６２は、図示しないプリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路、受信遅延回路、及び加算回路を備える。プリアンプは、Ｎチャンネルから構成され、振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保する。プリアンプにおいて所定の大きさに増幅されたＮチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路に送られる。受信遅延回路は、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向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変換回路から出力されるＮチャンネルの受信信号の各々に与える。加算回路は、受信遅延回路からの受信信号を整相加算（所定の方向から得られた受信信号の位相を合わせて加算）する。

【0039】

エコーデータ処理回路３７は、処理回路３１からの制御信号に従って、受信回路３６２から入力されたエコーデータに対して、超音波画像を生成するための処理を行なう。例えば、エコーデータ処理回路３７は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理等のＢモード処理や、直交検波処理及びフィルタ処理等のドプラ（Doppler）処理などを行なう。

【0040】

画像生成回路３８は、処理回路３１からの制御信号に従って、エコーデータ処理回路３７から入力されたデータを、スキャンコンバータ（Scan Converter）によって走査変換して超音波画像データを生成する。そして、画像生成回路３８は、超音波画像データに基づく超音波画像をディスプレイ３４に表示させる。本実施形態における超音波画像データは、例えば被検体内の形態情報を表す形態画像データ（Ｂモード画像を含む）、被検体内の血流情報の分布を表すドプラ画像データ、被検体内の弾性、粘性、減衰などの組織性状を表す組織性状画像データのうち少なくとも一つを含む。また、本実施形態における超音波画像データは、２次元の画像データおよび３次元の画像データのうち少なくとも一つを含む。

【0041】

磁場発生器３９は、磁場を発生させる。本実施形態におけるＸＹＺ座標系は、磁場発生器３９の位置および姿勢を基準にして定義されても、磁場発生器３９の位置および姿勢に依存せずに定義されてもよい。磁場発生器３９は、磁場を発生する。それに同期してセンサ２３が、ＸＹＺ座標系における自身の位置Ｐ０［ｘ，ｙ，ｚ］と、ＸＹＺ座標系における自身の姿勢［α，β，γ］を逐次検知する。

【0042】

続いて、本実施形態に係る超音波診断装置１の機能について説明する。

【0043】

図４は、本実施形態に係る超音波診断装置１の機能を示すブロック図である。

【0044】

処理回路３１がプログラムを実行することによって、超音波診断装置１は、コンベックススキャン実行機能３１１、位置決定機能３１２、位置関連付け機能３１３、リニアスキャン実行機能３１４、及びスキャン方式切り替え機能３１５として機能する。なお、機能３１１〜３１５がソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら機能３１１〜３１５の一部又は全部は、超音波診断装置１にデジタル回路として設けられるものであってもよい。

【0045】

コンベックススキャン実行機能３１１は、基準信号発生回路３５を介して、超音波プローブ１１のコンベックスアレイ２２ａを制御してコンベックススキャンを実行させる機能である。画像生成回路３８は、コンベックススキャンの間、コンベックスアレイ２２ａからの出力を基に、複数フレームに係る画像群を生成する。処理回路３１は、画像生成回路３８によって生成された複数フレームに係る画像群を逐次的にディスプレイ３４に表示（ライブ表示）させる。例えば前立腺に対する穿刺治療を目的として、本実施形態における超音波プローブ１１を用いる場合、上記の複数フレームに係る画像群のライブ表示は、例えば穿刺対象部位を探索するのに有効である。図５は、コンベックスアレイ２２ａと、コンベックスアレイ２２ａを用いたコンベックススキャンにより生成される画像との関係を示す概念図である。また、図６は、コンベックススキャン中に超音波プローブ１１をＺ´軸に沿ってスライドさせた場合における第１の走査面の移動、つまり、移動する第１の走査面によって形成される複数のコンベックス断面を示す図である。複数のコンベックス断面はすべて、Ｘ´Ｙ´面に略平行である。

【0046】

図４の説明に戻って、位置決定機能３１２は、センサ２３の出力と、記憶回路３２に記憶された第１の情報とに基づいて、画像生成回路３８によって生成された複数フレームに係る画像群同士の相対位置を決定する機能である。例えば、処理回路３１は、第１フレーム目の画像の基となるデータを収集したタイミングにおいてセンサ２３が出力した、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０及び姿勢と、記憶回路３２から処理回路３１が読み出した第１の情報に基づいて、ＸＹＺ座標系における第１フレーム目の画像の位置を決定し、第２フレーム目の画像の基となるデータを収集したタイミングにおいてセンサ２３が出力した、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０及び姿勢と、記憶回路３２から処理回路３１が読み出した第１の情報に基づいて、ＸＹＺ座標系における第２フレーム目の画像の位置を決定する。

【0047】

つまり、処理回路３１は、第ｍフレーム目の画像の基となるデータを収集したタイミングにおいてセンサ２３が出力した、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０及び姿勢と、記憶回路３２から処理回路３１が読み出した第１の情報に基づいて、ＸＹＺ座標系における第ｍフレーム目の画像の位置を決定する。

【0048】

処理回路３１は、位置決定機能３１２により、例えば第ｋフレーム目の画像の位置に対する他のフレームの画像の位置（第ｋフレーム目の画像と他のフレームの画像の相対位置）を決定し得る。

【0049】

位置関連付け機能３１３は、コンベックススキャンにおいて画像生成回路３８によって生成された画像群のそれぞれに、位置決定機能３１２によって決定された画像の相対位置を関連付ける機能である。位置関連付け機能３１３は、コンベックススキャンで生成された画像群のそれぞれに上記相対位置を付帯させてもよいし、画像群と上記相対位置とを対応付ける対応テーブルを作成してもよい。相対位置の変わりに、或いは相対位置に加えて、ＸＹＺ座標系における位置（絶対位置）を付帯させても良い。画像群と上記絶対位置を対応付ける対応テーブルを作成しても良い。

【0050】

また、画像生成回路３８は、コンベックススキャンにおいて生成された画像群を、関連付けられた相対位置に従って配列し、必要に応じて補間処理を行なうことで、ボリュームデータを３次元画像データとして生成する。また、画像生成回路３８は、ボリュームデータに基づいて３次元画像を生成する。つまり、画像生成回路３８は、コンベックスアレイ２２ａを用いた超音波送受信により得られる超音波プローブ１１の出力と、センサ２３の出力と、第１の情報と、に基づいて、３次元画像データ（第１の３次元画像データ）を生成することができる。画像生成回路３８は、生成した３次元画像を表示する。ここで、３次元画像とは、３次元画像データに対して、ボリュームレンダリング、サーフィスレンダリング、グローバルイルミネーション等のレンダリング処理や、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）処理等の３次元画像処理が施されて生成された画像を意味する。

【0051】

リニアスキャン実行機能３１４は、基準信号発生回路３５を介して、超音波プローブ１１のリニアアレイ２２ｂを制御してリニアスキャンを実行させる機能である。画像生成回路３８は、リニアスキャンの間、リニアアレイ２２ｂからの出力を基に、複数フレームに係る画像群を生成する。処理回路３１は、画像生成回路３８によって生成された複数フレームに係る画像群を逐次的にディスプレイ３４にライブ表示させる。例えば前立腺に対する穿刺治療を目的として、本実施形態における超音波プローブ１１を用いる場合、上記の複数フレームに係る画像群のライブ表示は、例えば穿刺針の位置を探索するのに有効である。図７は、リニアアレイ２２ｂと、リニアアレイ２２ｂを用いたリニアスキャンにより生成される画像との関係を示す概念図である。また、図８は、リニアスキャン中に超音波プローブ１１をＺ´軸中心に回転させた場合における第２の走査面の移動、つまり、移動する第２の走査面によって形成される複数のリニア断面を示す図である。複数のリニア断面は、Ｚ´軸を中心とする回転方向において異なる回転角度をもつ。

【0052】

図４の説明に戻って、位置決定機能３１２は、センサ２３の出力と、記憶回路３２に記憶された第２の情報とに基づいて、画像生成回路３８によって生成された複数フレームに係る画像群同士の相対位置を決定する機能である。例えば、処理回路３１は、第１フレーム目の画像の基となるデータを収集したタイミングにおいてセンサ２３が出力した、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０及び姿勢と、記憶回路３２から処理回路３１が読み出した第２の情報に基づいて、ＸＹＺ座標系における第１フレーム目の画像の位置を決定し、第２フレーム目の画像の基となるデータを収集したタイミングにおいてセンサ２３が出力した、ＸＹＺ座標系におけるセンサ２３の位置Ｐ０及び姿勢と、記憶回路３２から処理回路３１が読み出した第２の情報に基づいて、ＸＹＺ座標系における第２フレーム目の画像の位置を決定する。

【0053】

位置関連付け機能３１３は、リニアスキャンにおいて画像生成回路３８によって生成された画像群のそれぞれに、位置決定機能３１２によって決定された画像の相対位置を関連付ける機能である。位置関連付け機能３１３は、リニアスキャンで生成された画像群のそれぞれに上記相対位置を付帯させてもよいし、画像群と上記相対位置とを対応付ける対応テーブルを作成してもよい。相対位置の変わりに、或いは相対位置に加えて、ＸＹＺ座標系における位置（絶対位置）を付帯させても良い。画像群と上記絶対位置を対応付ける対応テーブルを作成しても良い。

【0054】

また、画像生成回路３８は、リニアスキャンにおいて生成された画像群を、関連付けられた相対位置に従って配列し、必要に応じて補間処理を行なうことで、ボリュームデータを３次元画像データとして生成する。また、画像生成回路３８は、ボリュームデータに基づいて３次元画像を生成する。つまり、画像生成回路３８は、リニアアレイ２２ｂを用いた超音波送受信により得られる超音波プローブ１１の出力と、センサ２３の出力と、第２の情報と、に基づいて、３次元画像データ（第２の３次元画像データ）を生成することができる。画像生成回路３８は、生成した３次元画像を表示する。

【0055】

図９は、３次元画像の第１の表示例を示す図である。

【0056】

図９は、Ｂモードによって生成された断面画像群から生成されたボリュームデータに基づく３次元画像の第１の表示例を示す。図９に示すように、複数の３次元画像を並列表示することができる。図９では、複数の３次元画像として、直交３断面画像（Ａ面画像、Ｂ面画像、及びＣ面画像）と、レンダリング画像が示される。なお、断面画像群は、コンベックススキャンによって得られたものであっても、リニアススキャンによって得られたものであっても同等である。また、断面画像群は、Ｂモードによって生成されたものに限定されるものではなく、カラードプラモードや、エラストモードによって生成されたものであってもよい。

【0057】

図１０は、３次元画像の第２の表示例を示す図である。

【0058】

図１０は、Ｂモードによって生成された断面画像群から生成されたボリュームデータに基づく３次元画像の第２の表示例を示す。図１０に示すように、複数の３次元画像を並列表示することができる。図１０では、複数の３次元画像として、平行する４個のＢ面画像が示される。なお、断面画像群は、コンベックススキャンによって得られたものであっても、リニアススキャンによって得られたものであっても同等である。また、断面画像群は、Ｂモードによって生成されたものに限定されるものではなく、カラードプラモードや、エラストモードによって生成されたものであってもよい。

【0059】

図４の説明に戻って、スキャン方式切り替え機能３１５は、コンベックススキャン実行機能３１１によるコンベックススキャンの実行中に超音波プローブ１１のスイッチ２１ａが押圧されると、スキャン方式をコンベックススキャンからリニアスキャンに切り替える機能を含む。また、スキャン方式切り替え機能３１５は、リニアスキャン実行機能３１４によるリニアスキャンの実行中に超音波プローブ１１のスイッチ２１ａが押圧されると、スキャン方式をリニアスキャンからコンベックススキャンに切り替える機能を含む。なお、スキャン方式の切り替えは、超音波診断装置１に必須の機能ではない。

【0060】

続いて、本実施形態に係る超音波診断装置１の動作について、図４、図１１、及び図１２を用いて説明する。

【0061】

図１１及び図１２は、本実施形態に係る超音波診断装置１の動作を示すフローチャートである。

【0062】

図４及び図１１において、超音波診断装置１のコンベックススキャン実行機能３１１は、磁場発生器３９（図１に図示）を制御して、３次元方向の磁場の発生を開始する（ステップＳＴ１）。コンベックススキャン実行機能３１１は、入力回路３３を介してスキャンの開始入力がなされると、超音波プローブ１１のコンベックスアレイ２２ａを制御してコンベックススキャンを開始させる（ステップＳＴ２）。

【0063】

画像生成回路３８は、コンベックススキャンの間、第１フレームに係るコンベックス断面画像を生成する（ステップＳＴ３）。画像生成回路３８は、コンベックススキャンの間、第ｍフレームに係るコンベックス断面画像を生成する（ステップＳＴ４）。画像生成回路３８は、第ｍフレームに係るコンベックス断面画像をディスプレイ３４に表示してもよい。その場合、画像生成回路３８は、第ｍフレームの前のフレームに係るコンベックス断面画像の表示を第ｍフレームに係るコンベックス断面画像に更新することにより、コンベックス断面画像をライブ表示することもできる。

【0064】

位置決定機能３１２は、第ｍフレームに係るセンサ２３の出力と、記憶回路３２に記憶された第１の情報とに基づいて、画像生成回路３８によって生成された第１フレームに係るコンベックス断面画像に対する、第ｍフレームに係るコンベックス断面画像の相対位置を決定する（ステップＳＴ５）。

【0065】

位置関連付け機能３１３は、画像生成回路３８によってコンベックススキャンで生成された第ｍフレームに係るコンベックス断面画像に、ステップＳＴ５によって決定された走査面の相対位置を関連付ける（ステップＳＴ６）。画像生成回路３８は、コンベックススキャンの間、第１フレームから、相対位置が関連付けられた第ｍフレームまでのコンベックス断面画像群に基づいてボリュームデータを３次元画像データとして生成する（ステップＳＴ７）。第１フレームから第ｍ−１フレームまでのコンベックス断面画像群に基づいて第ｍ−１のボリュームデータが生成された後、第１フレームから第ｍフレームまでのコンベックス断面画像群に基づいて第ｍのボリュームデータが生成される場合、ステップＳＴ７では、第ｍ−１のボリュームデータとは別に改めて第ｍのボリュームデータが生成される。つまり、ｍ個のボリュームデータが生成されることになる。しかし、その場合に限定されるものではない。例えば、第ｍ−１のボリュームデータを、第ｍのコンベックス断面画像で更新することで、第ｍのボリュームデータが生成されてもよい。つまり、１個のボリュームデータが生成されることになる。

【0066】

画像生成回路３８は、ステップＳＴ７によって生成されたボリュームデータに基づいて３次元画像を生成し、３次元画像をディスプレイ３４に表示する（ステップＳＴ８）。つまり、ステップＳＴ８では、複数フレームのボリュームデータに基づく３次元画像群がライブ表示される。第１フレームから第ｍ−１フレームまでのコンベックス断面画像群に基づいて第ｍ−１のボリュームデータが生成された後、第１フレームから第ｍフレームまでのコンベックス断面画像群に基づいて第ｍのボリュームデータが生成される場合を考える。その場合、第ｍ−１のボリュームデータと第ｍのボリュームデータとのデータ範囲が異なるので、例えばライブ表示中に、３次元画像の表示範囲が変動する。また、画像生成回路３８は、ステップＳＴ７によって生成されたボリュームデータや、ステップＳＴ８によって生成された３次元画像を記憶回路３２に記憶させる。

【0067】

スキャン方式切り替え機能３１５は、コンベックススキャンの間、超音波プローブ１１のスイッチ２１ａが押圧されたか否かに応じて、スキャン方式がリニアスキャンに切り替られたか否かを判断する（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ９の判断にてＹＥＳ、すなわち、スキャン方式がリニアスキャンに切り替られたと判断される場合、スキャン方式切り替え機能３１５は、コンベックススキャンを終了させ、図１２に示すステップＳＴ２２に進む。

【0068】

一方、ステップＳＴ９の判断にてＮＯ、すなわち、スキャン方式がリニアスキャンに切り替られていないと判断される場合、スキャン方式切り替え機能３１５は、コンベックススキャンの間、操作者から終了指示がされたか否かに応じて、スキャンを終了するか否かを判断する（ステップＳＴ１０）。ステップＳＴ１０の判断にてＹＥＳ、すなわち、スキャンを終了すると判断される場合、コンベックススキャン実行機能３１１は、磁場発生器３９を制御して３次元方向の磁場の発生を終了し（ステップＳＴ１１）、スキャンが終了される。

【0069】

一方、ステップＳＴ１０の判断にてＮＯ、すなわち、スキャンを終了しないと判断される場合、画像生成回路３８は、フレームを１つ進めて（ステップＳＴ１２）、第ｍ＋１フレームに係るコンベックス断面画像を生成する（ステップＳＴ４）。

【0070】

図４及び図１２において、超音波診断装置１のリニアスキャン実行機能３１４は、入力回路３３を介してスキャンの開始入力がなされると、超音波プローブ１１のリニアアレイ２２ｂを制御してリニアスキャンを開始させる（ステップＳＴ２２）。

【0071】

画像生成回路３８は、リニアスキャンの間、第１フレームに係るリニア断面画像を生成する（ステップＳＴ２３）。画像生成回路３８は、リニアスキャンの間、第ｎフレームに係るリニア断面画像を生成する（ステップＳＴ２４）。ｎは、２以上の整数である。画像生成回路３８は、第ｎフレームに係るリニア断面画像をディスプレイ３４に表示してもよい。その場合、画像生成回路３８は、第ｎフレームの前のフレームに係るリニア断面画像の表示を第ｎフレームに係るリニア断面画像に更新することにより、リニア断面画像をライブ表示することもできる。

【0072】

位置決定機能３１２は、第ｎフレームに係るセンサ２３の出力と、記憶回路３２に記憶された第２の情報とに基づいて、画像生成回路３８によって生成された第１フレームに係るリニア断面画像に対する、第ｎフレームに係るリニア断面画像の相対位置を決定する（ステップＳＴ２５）。

【0073】

位置関連付け機能３１３は、画像生成回路３８によってリニアスキャンで生成された第ｎフレームに係るリニア断面画像に、ステップＳＴ２５によって決定された走査面の相対位置を関連付ける（ステップＳＴ２６）。画像生成回路３８は、リニアスキャンの間、第１フレームから、相対位置が関連付けられた第ｎフレームに係るリニア断面画像群に基づいてボリュームデータを３次元画像データとして生成する（ステップＳＴ２７）。第１フレームから第ｎ−１フレームまでのリニア断面画像群に基づいて第ｎ−１のボリュームデータが生成された後、第１フレームから第ｎフレームまでのリニア断面画像群に基づいて第ｎのボリュームデータが生成される場合、ステップＳＴ２７では、第ｎ−１のボリュームデータとは別に改めて第ｎのボリュームデータが生成される。つまり、ｎ個のボリュームデータが生成されることになる。しかし、その場合に限定されるものではない。例えば、第ｎ−１のボリュームデータを、第ｎのリニア断面画像で更新することで、第ｎのボリュームデータが生成されてもよい。つまり、１個のボリュームデータが生成されることになる。

【0074】

画像生成回路３８は、ステップＳＴ２７によって生成されたボリュームデータに基づいて３次元画像を生成し、３次元画像をディスプレイ３４に表示する（ステップＳＴ２８）。つまり、ステップＳＴ２８では、複数フレームのボリュームデータに基づく３次元画像群がライブ表示される。第１フレームから第ｎ−１フレームまでのリニア断面画像群に基づいて第ｎ−１のボリュームデータが生成された後、第１フレームから第ｎフレームまでのリニア断面画像群に基づいて第ｎのボリュームデータが生成される場合を考える。その場合、第ｎ−１のボリュームデータと第ｎのボリュームデータとのデータ範囲が異なるので、例えばライブ表示中に、３次元画像の表示範囲が変動する。また、画像生成回路３８は、ステップＳＴ２７によって生成されたボリュームデータや、ステップＳＴ２８によって生成された３次元画像を記憶回路３２に記憶させる。

【0075】

スキャン方式切り替え機能３１５は、リニアスキャンの間、超音波プローブ１１のスイッチ２１ａが押圧されたか否かに応じて、スキャン方式がコンベックススキャンに切り替られたか否かを判断する（ステップＳＴ２９）。ステップＳＴ２９の判断にてＹＥＳ、すなわち、スキャン方式がコンベックススキャンに切り替られたと判断される場合、スキャン方式切り替え機能３１５は、リニアスキャンを終了させ、図１１に示すステップＳＴ２に進む。

【0076】

一方、ステップＳＴ２９の判断にてＮＯ、すなわち、スキャン方式がコンベックススキャンに切り替られていないと判断される場合、スキャン方式切り替え機能３１５は、リニアスキャンの間、操作者から終了指示がされたか否かに応じて、スキャンを終了するか否かを判断する（ステップＳＴ３０）。ステップＳＴ３０の判断にてＹＥＳ、すなわち、スキャンを終了すると判断される場合、リニアスキャン実行機能３１４は、磁場発生器３９を制御して磁場の発生を終了し（ステップＳＴ３１）、スキャンが終了される。

【0077】

一方、ステップＳＴ３０の判断にてＮＯ、すなわち、スキャンを終了しないと判断される場合、画像生成回路３８は、フレームを１つ進めて（ステップＳＴ３２）、第ｎ＋１フレームに係るリニア断面画像を生成する（ステップＳＴ２４）。

【0078】

なお、図１１及び図１２において、先にコンベックススキャンを実行した後でリニアスキャンを実行するような動作を説明したが、先にリニアスキャンを実行した後でコンベックススキャンを実行するような動作であってもよい。また、図１１に示すステップＳＴ２によってコンベックススキャンが開始された後は、複数のコンベックス断面画像を用いたライブ表示が行なわれ、別途スイッチ切り替えが行なわれた後の第１フレームについて、ステップＳＴ３以降の動作が開始されるようにしてもよい。それは、リニアスキャンの場合も同様である。

【0079】

（第１変形例）
上記実施形態では、第２の情報がセンサの位置Ｐ０と第２の走査面Ｐｂの位置関係に関する情報を含む場合について説明したが、前記第２の情報が前記第１の走査面の位置Ｐａと前記第２の走査面の位置Ｐｂの位置関係に関する情報を含む場合、第２の情報がセンサの位置Ｐ０と第２の走査面Ｐｂの位置関係に関する情報を含まなくとも、第２の３次元画像データは生成され得る。この場合、画像生成回路３８は、リニアアレイ２２ｂを用いた超音波送受信により得られる超音波プローブ１１の出力、センサ２３の出力、第１の情報、および第２の情報に基づいて、第２の３次元画像データを生成する。

【0080】

（第２変形例）
図６に示す第１振動子セット２２ａを用いた超音波送受信（コンベックススキャン）の走査範囲と、図８に示す第２振動子セット２２ｂを用いた超音波送受信（リニアスキャン）の走査範囲とが重なる場合を考える。その場合、画像生成回路３８（図４に図示）は、コンベックススキャンに基づく第１の３次元画像データとリニアスキャンに基づく第２の３次元画像データとのいずれかを生成してそれに３次元画像処理を施すことで、表示要求を受け付けた任意の断面に対応する断面画像をＭＰＲ画像として生成することができる。しかし、表示要求された断面画像を生成する方法は、その場合に限定されるものではない。

【0081】

例えば、画像生成回路３８は、第１フレームから第ｍフレームまでのコンベックス断面画像群（図１１のＳＴ７）の少なくとも一部と、第１フレームから第ｎフレームまでのリニア断面画像群（図１２のＳＴ２７）の少なくとも一部とを使って、つまり、補間前の両方の断面画像群を選択的に使って、表示要求された断面画像を生成することができる。
その場合、画像生成回路３８は、表示要求された断面画像の各画素の輝度値を、各画素から、コンベックス断面画像群の各画素やリニア断面画像群の各画素までの距離に応じて求める。表示要求された断面画像の各画素や、コンベックス断面画像群の各画素や、リニア断面画像群の各画素は、それぞれ位置情報を持っている。そこで、画像生成回路３８は、表示要求された断面画像の各画素の輝度値として、各画素に最も近い、断面画像群の中の画素の輝度値を採用したり、各画素に近い、断面画像群の中の複数の画素にそれぞれ対応する複数の輝度値から算出される輝度値を採用したりすることができる。後者は、例えば、複数の輝度値から算出される単純平均値、又は、距離に応じた加重平均値である。

【0082】

以上のように、コンベックススキャンの走査範囲と、リニアスキャンの走査範囲とが重なる場合に、表示要求された断面画像の画素単位でコンベックス断面画像群及びリニア断面画像群のいずれかの情報を選択的に使用することで、表示画像を生成することができる。その結果、表示画像の劣化が抑えられる。

【0083】

（第３変形例）
画像生成回路３８は、コンベックス断面画像群に基づくボリュームデータ（以下、「コンベックスボリュームデータ」という。）と、リニア断面画像群に基づくボリュームデータ（以下、「リニアボリュームデータ」という。）とのうち、表示要求を受け付けた任意の断面に応じて適切に選択されたボリュームデータに基づいて、任意の断面に対応する断面画像をＭＰＲ画像として生成することもできる。例えば、画像生成回路３８は、複数のコンベックス断面（図６に図示）に略平行な断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、コンベックスボリュームデータから、表示要求された断面画像を生成する。又は、画像生成回路３８は、複数のリニア断面（図８に図示）のいずれかに略平行な断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、リニアボリュームデータから、表示要求された断面画像を生成する。

【0084】

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、表示要求を受け付けた断面に対応する断面画像の生成例を説明するための図である。

【0085】

図１３（Ａ）は、表示要求を受け付けた断面が直交３断面である場合の、Ｘ´Ｙ´断面Ｃ１及びＹ´Ｚ´断面Ｃ２を示す。図１３（Ａ）に示すＸ´Ｙ´断面Ｃ１は、図６に示す複数のコンベックス断面に略平行である。よって、画像生成回路３８は、図１３（Ｂ）に示すように、Ｘ´Ｙ´断面Ｃ１に対応する断面画像を、コンベックスボリュームデータから生成することができる。つまり、画像生成回路３８は、表示要求されたＸ´Ｙ´断面Ｃ１に対応する断面画像を、Ｘ´Ｙ´断面Ｃ１に略平行なコンベックス断面に係るコンベックスボリュームデータから生成する。これにより、補間処理による表示画像の劣化を抑えることができる。

【0086】

図１３（Ａ）に示すＹ´Ｚ´断面Ｃ２は、図８に示す複数のリニア断面のいずれかに略平行である。よって、画像生成回路３８は、図１３（Ｃ）に示すように、Ｙ´Ｚ´断面Ｃ２に対応する断面画像を、リニアボリュームデータから生成することができる。つまり、画像生成回路３８は、表示要求されたＹ´Ｚ´断面Ｃ２に対応する断面画像を、Ｙ´Ｚ´断面Ｃ２に略平行なリニア断面に係るリニアボリュームデータから生成する。これにより、補間処理による表示画像の劣化を抑えることができる。

【0087】

なお、画像生成回路３８は、直交３断面のうち残りのＺ´Ｘ´断面に対応する断面画像を、コンベックスボリュームデータ又はリニアボリュームデータに基づく断面画像、例えばＭＰＲ画像とすればよい。

【0088】

図１３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、表示要求を受け付けた断面が直交３断面である場合について説明した。しかし、その場合に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、複数のリニア断面は、Ｚ´軸を中心とする回転方向において異なる回転角度をもつ。そこで、画像生成回路３８は、回転角度がリニア断面に略一致する断面に対応する断面画像の表示要求を受け付けた場合、その断面画像を、回転角度が略一致するリニア断面に係るリニアボリュームデータから生成することができる。つまり、画像生成回路３８は、表示要求された断面画像を、回転角度が略一致するリニア断面に係るリニアボリュームデータから生成する。これにより、補間処理による表示画像の劣化を抑えることができる。

【0089】

以上のように、コンベックススキャンの走査範囲と、リニアスキャンの走査範囲とが重なる場合に、表示要求された断面画像を、その断面画像の断面に応じて、コンベックスボリュームデータ及びリニアボリュームデータのいずれか適切な方を使用して生成することができる。その結果、表示画像の劣化が抑えられる。

【0090】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置及び超音波画像生成方法によれば、マルチプレーンプローブの各走査面で３次元画像を生成する場合において、実際と整合する３次元画像を提供できる。

【0091】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0092】

１…超音波診断装置
１１…超音波プローブ
１２…装置本体
２２ａ…第１振動子セット（コンベックスアレイ）
２２ｂ…第２振動子セット（リニアアレイ）
２３…センサ
３１…処理回路
３２…記憶回路
３４…ディスプレイ
３８…画像生成回路
３１１…コンベックススキャン実行機能
３１２…位置決定機能
３１３…位置関連付け機能
３１４…リニアスキャン実行機能
３１５…スキャン方式切り替え機能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】