特開 2022-139182 超音波撮像装置、および超音波撮像方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022139182

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】超音波撮像装置、および超音波撮像方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20220915BHJP

   A61B 8/06 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B8/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021039448

(22)【出願日】2021-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】320011683

【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000888

【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 一力

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB03

4C601DD15

4C601DE04

4C601EE04

4C601HH02

4C601HH14

4C601HH24

4C601HH25

4C601HH27

4C601HH28

4C601HH31

4C601JB28

4C601JB48

(57)【要約】

【課題】複数の送信角度で撮像範囲を走査して３次元超音波撮像を行う際位に、送信ビームの局所的な送信時間差によって生じるアーチファクトを低減する。
【解決手段】超音波の送受信を行って、撮像範囲を走査する全体走査を２回以上繰り返し、２回以上の全体走査で得た２組以上の信号を合成して１つの時相の超音波画像を生成する。全体走査の各回において、隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向で同程度となる送信パターンを用いる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波の送信ビームを複数の送信角度で撮像範囲に対し送信する送信部と、
前記撮像範囲からの反射波である受信ビームを送信角度毎に整相して受信する受信部と、
一つの撮像範囲の全体走査を２回以上繰り返すことにより得た２組以上の受信信号を合成し、１つの時相の超音波画像を生成する信号合成部と、
前記送信部を制御する送信制御部と、を備え
前記送信制御部は、各回の全体走査において、異なる送信角度に送信される時間的に隣接する送信ビームが、アジマス方向とエレベーション方向とのいずれについても、空間的に隣接しない送信角度となる送信シーケンスを用いて前記送信部を制御することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、空間的に隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向のいずれの方向についても所定時間差以下となるように設定されていることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項3】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記複数の送信角度の送信は、同一送信角度につき複数回の送信を含み、
前記送信シーケンスは、同一送信角度で行う複数回の送信を、各回の全体走査に分割して行う送信シーケンスであることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項4】

請求項３に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、カラードプラ撮像に用いる送信シーケンスであって、各回の全体走査における前記複数回の送信回数が、前記撮像範囲に含まれる流体の最大流速到達時間で決まる許容値以内に設定されていることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項5】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、前記送信ビームの送信角度をアジマス方向及びエレベーション方向のいずれか一方に順次切り替え、その際、隣接する送信角度は、他方についても送信角度を切り替える送信シーケンスであることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項6】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、前記送信ビームの送信角度をアジマス方向及びエレベーション方向にずらした角度に切り替え、前記撮像範囲を斜め方向に走査する送信シーケンスであることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項7】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、前記撮像範囲を、前記送信ビームの送信角度が異なる複数の区画に分け、時間的に隣接する送信ビームが異なる区画に含まれる送信角度となるように送信角度を切り替えて、全区画を走査する送信シーケンスであることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項8】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスを格納する記憶部をさらに備え、
前記送信シーケンス制御部は、前記記憶部に格納された送信シーケンスを用いて前記送信部を制御することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項9】

請求項３に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、同一送信角度の複数回の送信により得られた受信信号を合成する際に、複数回の全体走査のそれぞれで得られた受信信号を用いて代表値を算出することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項10】

請求項９に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、複数回の全体走査毎に異なる重みを用いて、代表値を算出することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項11】

請求項９に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、複数回の全体走査のそれぞれで得られた受信信号に、受信信号を得た時相毎に異なる重みを用いて、代表値を算出することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項12】

請求項９に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、複数回の前記全体走査のそれぞれで得られた受信信号を時間軸に配置してフィッティング曲線を求め、当該フィッティング曲線から代表値を定めることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項13】

請求項９に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、同一送信角度の複数回の送信により得られた受信信号を合成する際に、異なる送信角度の送信で同一位置から得られる受信信号同士を合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項14】

請求項１に記載の超音波撮像装置であって、
前記送信シーケンスは、Ｂモード画像を得る送信と、カラードプラ画像を得る送信とを含み、
前記カラードプラ画像を得る送信において、前記送信シーケンスを用いることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の超音波撮像装置であって、
前記Ｂモード画像を得る送信は、前記撮像範囲に含まれる複数の小領域をそれぞれ走査する複数の送信グループを含み、前記送信部は、前記複数の送信グループの少なくとも一つを、１つの全体走査と次の全体走査との間で行うことを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の超音波撮像装置であって、
前記信号合成部は、前記複数の送信グループの走査により、各小領域から得られた受信信号を用いて前記撮像範囲のＢモード画像を生成する際に、送信グループの異なる受信信号について前記小領域の境界近傍に空間フィルタを掛けることを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項17】

請求項１５に記載の超音波撮像装置であって、
前記複数の送信グループが走査する範囲は、一つの小領域及びそれに隣接する他の小領域の境界近傍の領域を含み、
前記信号合成部は、前記複数の送信グループの走査により、各小領域から得られた受信信号を用いて前記撮像範囲のＢモード画像を生成する際に、複数の送信グループの走査により同一位置から重複して得られた受信信号を合成することを特徴とする超音波撮像装置。

【請求項18】

超音波の送受信を行って、撮像範囲を走査する全体走査を２回以上繰り返す工程と、
２回以上の全体走査で得た２組以上の信号を合成して１つの時相の超音波画像を生成する工程と、を含み
前記全体走査の各回において、隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向で同程度となる送信パターンを用いることを特徴とする超音波撮像方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の超音波撮像方法であって、
複数回の前記全体走査は、それぞれ、送信ビームを所定のＰＲＴで同一送信角度に複数回送信する送信工程を含み、前記同一送信角度の送信回数Ｍが、次式を満たすことを特徴とする超音波撮像方法。

【数1】

式中、Ｎ_０は、２つのアジマス方向の送信時間差及び２つのエレベーション方向の送信時間差の平均値、Ｔは前記撮像範囲に含まれる流体の最大流速到達時間、Ｒ_２は時間差の許容値を示す。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療用の超音波撮像装置に関し、特に体組織の速度を求める技術に関する。

【背景技術】

【0002】

先進国における主要な死因の一つは循環器疾患であり、異常が生じた心血管では弁逆流など健常時と異なる血流が生じることが知られている。異常血流を評価することは、循環器疾患の重症度の判定や治療判断に繋がる。超音波撮像装置はリアルタイムに体内の血流状態を把握できることから、循環器疾患の診断に広く用いられている。

【0003】

超音波撮像装置で血流を計測する手法の一つにカラードプラ法がある。カラードプラ法は、移動する散乱体（主に赤血球）で超音波が反射する際に発生するドプラ効果を利用して散乱体の移動速度を推定する速度計測法の一つで、短時間に体内の様々な深さ、様々な位置に対して超音波送受信を行うことにより、広い範囲の速度分布の時間変化を得る。以前は、超音波送受信を２次元的な断面で行う２次元カラードプラしか無かったが、近年では、超音波送受信を３次元的に行い、ボリューム撮像をする３次元カラードプラも普及している。３次元カラードプラは、例えば、弁逆流が噴き出す向きを３次元的に把握したい場合など、複雑な血流の把握に役立つ。

【0004】

カラードプラ法において、広い範囲の速度分布を得るには、超音波送信ビームを複数の角度で順次、送信すること（超音波ビームの走査）が必要になる。カラードプラの画像更新頻度（２次元カラードプラではフレームレート、３次元カラードプラではボリュームレートと呼ぶ）はとりうる送信角度の数が多いほど低下するため、２次元的な走査が必要な３次元カラードプラの画像更新頻度は、１次元的な走査を行う２次元カラードプラの画像更新頻度よりも低くなりやすい。しかしながら、例えば５～６Ｈｚなど、１０Ｈｚを大きく下回る低い画像更新頻度では血流の時間変化を正確に観測できず、例えば心臓弁膜症の診断で観察される、弁逆流が最大流速を示す瞬間を捉えることが難しい。一方で、空間当たりにとりうる送信角度の数（以下、送信ビーム密度と呼ぶ）を減らすと、画像が疎となり、血流の速度分布を正しく捉えることが困難になる。そのため、少ない送信角度の数で３次元カラードプラのボリューム撮像を行う必要があり、１方向に対する１回の送信から、近傍の複数方向の反射信号を受信するパラレル受信整相が広く用いられる。この整相方法を用いれば、送信ビーム密度が低くても、空間当たりの受信ビーム数（以下、受信ビーム密度）を高く保つことができるので、ボリュームレートの高さと密な画像の取得とを両立することができる。

【0005】

パラレル受信整相は、カラードプラに限らず、超音波画像の画像更新頻度向上に有用であるものの、パラレル受信整相を用いて受信ビーム密度を上げた超音波画像では、ブロック状アーチファクトが発生することが知られている。このアーチファクトは、同じ送信角度の送信ビームに帰属する受信ビーム間では信号値の空間的連続性が保たれるのに対し、異なる送信角度の送信ビームに帰属する受信ビーム間では信号値が不連続になるために、結果として、送信角度が切り替わる境界位置ごとに画像が不連続になることで生じる。特に３次元撮像の走査は、一般的に、最初の断面を１次元的に走査し、次に隣接する断面を１次元的に走査し、という繰り返しにより行われるため、断面と断面の間で撮像のタイミングが異なることとなり、上記のアーチファクトが断面間でスライス状に発生しやすい。このようなアーチファクトが生じた超音波画像では、臓器の構造や血流パターンが崩れて表示されるために、それらの形態評価が難しくなる。特にカラードプラでは、疾患の診断や心機能の評価に必要な弁逆流や短絡血流、渦の視認性が低下し、それらのサイズや流量の定量評価が不正確になることで、診断精度が低下する。

【0006】

このようなスライス状アーチファクトを低減する技術として、特許文献１では、同一の撮像範囲に対し、時間的に分割された複数の送信ビーム群に分けて超音波撮像を行い、その際、空間的に隣接する送信ビームが異なる送信ビーム群に属するように超音波送信を行う技術を開示している。この技術は、空間的に疎な超音波撮像を複数回に分けて行い、後からそれらの画像を合成することにより、１回の撮像当たりの、撮像範囲全体での撮像タイミングの差を小さくし、スライス状アーチファクトの発生を抑えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２０-１８８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の技術は、撮像範囲全体の撮像タイミングの差を小さくすることでスライス状のアーチファクトの発生を抑えているものの、局所的にみれば、隣接する送信ビーム間の時間差はかえって大きくなっている。このような局所的な時間差の広がりは、特にカラードプラ撮像において大きな影響を生じる。なぜならば、形態画像であるＢモード画像の撮像においては、各方向の送信ビームは通常１回ずつしか送信されないのに対し、カラードプラ撮像においては、速度を検出するために、各方向の送信ビームを複数回連続して繰り返し送信するためである。この繰り返し送信回数は、通常、１０回前後であるので、特許文献１に記載の技術をカラードプラ撮像に当てはめた場合、隣接する送信ビーム間の時間差は、Ｂモード画像の撮像と比較して約１０倍に及ぶ。その結果、スライス状アーチファクトの発生は防げても、個々の送信ビーム間に生じるブロック状アーチファクトは顕著に現れやすくなる。

【0009】

以上のように、特許文献１に記載の技術は、特にカラードプラ撮像において、送信ビーム間に生じるブロック状アーチファクトを抑制できないことが課題である。

【0010】

本発明は、局所的な送信時間差によって生じるアーチファクトを低減した３次元超音波撮像を行う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】

【0011】

本発明はパラレル受信整相を用いた３次元撮像において、隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向とで同程度となる送信パターンを採用することにより、上記課題を解決する。

【0012】

すなわち、本発明の超音波撮像装置は、超音波の送信ビームを複数の送信角度で撮像範囲に対し送信する送信部と、撮像範囲からの反射波である受信ビームを送信角度毎に整相して受信する受信部と、一つの撮像範囲の全体走査を２回以上繰り返すことにより得た２組以上の受信信号を合成し、１つの時相の超音波画像を生成する信号合成部と、送信部を制御する送信制御部と、を備える。送信制御部は、各回の全体走査において、異なる送信角度に送信される時間的に隣接する送信ビームが、アジマス方向とエレベーション方向とのいずれについても、空間的に隣接しない送信角度となる送信シーケンスを用いて送信部を制御する。

【0013】

また、本発明の超音波撮像方法は、超音波の送受信を行って、撮像範囲を走査する全体走査を２回以上繰り返す工程と、２回以上の全体走査で得た２組以上の信号を合成して１つの時相の超音波画像を生成する工程と、を含み、全体走査の各回において、隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向で同程度となる送信パターンを用いる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、超音波撮像において、局所的な送信時間差によって生じるアーチファクトを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態１における超音波撮像装置の一構成例を示すブロック図。

【図2】実施形態１における制御部の動作処理フローを示す図。

【図3】カラードプラ画像を得るための送信の一般的な送信順番を空間的に示す図。

【図4】送信の一般的な切り替わり順を時系列的に示す図。

【図5】実施形態１の送信パターンの一例を示す図。

【図6】実施形態１の送信パターンの他の例を示す図。

【図7】実施形態１の送信パターンのさらに別の例を示す図。

【図8】実施形態１の送信シーケンスの一例を示す図。

【図9】図８の送信シーケンスで得られたドプラ速度の時間変化の一例を示す図。

【図10】ドプラ速度の時間変化にフィッティング曲線を当てはめた例を示す図。

【図11】ユーザーに提示する画像表示の一例を示す図。

【図12】ユーザーに提示する画像表示の他の例を示す図。

【図13】ユーザーに提示する画像表示のさらに別の例を示す図。

【図14】実施形態２における制御部の動作処理フローを示す図。

【図15】実施形態２の送信シーケンスの一例を示す図。

【図16】Ｂモード画像の撮像範囲を分割する一例を示す図。

【図17】Ｂモード画像の撮像範囲を分割する他の例を示す図。

【図18】Ｂモード画像の撮像範囲を分割するさらに別の例を示す図。

【図19】Ｂモード画像の撮像範囲の一部オーバーラップさせて分割した例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に従い説明する。

【0017】

＜実施形態１＞
本実施形態の超音波撮像装置は、一般的な超音波撮像装置と共通する構成を有しているが、局所的な送信時間差によって生じるアーチファクトを低減する手段が追加されていることが特徴である。本実施形態では局所的な送信時間差によるアーチファクトを最も生じやすい３次元カラードプラ撮像を例に取り上げるが、本発明はＢモード画像の撮像に適用してもよい。

【0018】

以下、図１を参照して、本実施形態の超音波撮像装置を説明する。

【0019】

超音波撮像装置１は超音波探触子２を制御しながら超音波画像を生成するものであり、入力部１０、制御部１１、超音波信号（送信ビーム）を送信する送信部１２、エコー信号を受信する受信部１３、表示部１４、メモリ（記憶部）１５を備えている。制御部１１は、取得されたエコー信号に基づき、Ｂモード画像と呼ばれる断層画像や、カラードプラ画像と呼ばれる血流速度分布の画像を算出する信号処理部４１と、送信部１２が送信する送信ビームの送信角度や時間などを制御する送信シーケンス制御部（送信制御部）４２と、を備える。ここでは、送信角度の走査順序を空間的に定めたパターンを送信パターンと呼び、送信パターンを含めた時間的な送信順序を定めたものを送信シーケンスと呼ぶ。

【0020】

超音波探触子２は、検査対象の生体３に接し、送信部１２で生成された信号に従い、生体３内の心血管３０に対し超音波を照射し、受信部１３は心血管３０のエコー信号を受信する。超音波探触子２は、スキャン方式に応じて連続波あるいはパルス波を発生し、撮像範囲２１の２次元的な断面像あるいは３次元的な立体像を撮像する。

【0021】

入力部１０は、超音波撮像装置を操作する医師や技師（以下、まとめてユーザーという）が制御部１１に対し超音波撮像装置の動作条件を設定するキーボードやポインティングデバイスを備える。また検査に心電図等の外部機器からの情報を利用する場合、外部機器からの情報を取り込む機能も備える。

【0022】

制御部１１は、入力部１０によって設定された超音波撮像装置の動作条件に基づき送信部１２、受信部１３、表示部１４および信号処理部４１を制御するもので、例えばコンピュータシステムのＣＰＵ（Central Processing Unit）に構築することができる。

【0023】

送信部１２は、所定の周波数の信号を発生する発振器を備え、超音波探触子２に駆動信号を送る。また送信部１２には、図示していないが、超音波探触子２から発信される超音波（送信ビーム）の送信角度や深度を変更するためのビームフォーマーが備えられている。３次元カラードプラ撮像では、アジマス方向とエレベーション方向の２次元方向に送信角度を異ならせて、それぞれの送信角度で複数回の送受信を行う。この送信ビームの送信角度や送信タイミングを決める送信シーケンスは、送信シーケンス制御部４２が送信部１２に指示する。

【0024】

受信部１３は、図示していないが、受信回路やサンプリング周波数が通常１０ＭＨｚから５０ＭＨｚのＡ/Ｄ（Analog-to-Digital ）コンバーターを含み、そのほかに、超音波探触子２によって受信されたエコー信号に対し整相加算、検波、増幅などの信号処理を行う。ただし、Ａ／Ｄコンバーターは受信部１３の代わりに信号処理部４１の前段に備えてもよく、その場合は整相加算、検波、増幅などの信号処理を信号処理部４１が行う。また、受信部１３は、図示していないが、超音波探触子２の受信素子毎、あるいは素子を束ねた開口部毎のエコー信号を一時的に保存する受信データメモリを有してもよい。
また、本実施形態の受信部１３は、一つの送信角度の送信ビームに対し複数方向の反射波を受信するパラレル受信整相を行う。

【0025】

信号処理部４１は、例えばＣＰＵが実行するソフトウェアにより、超音波画像の形成を行う。この中には、エコー信号の反射強度分布を輝度分布として画像化したＢモード画像を形成するＢモード画像演算部４１１や、エコー信号の位相情報からドプラ効果に基づいて移動体の運動情報を推定したカラードプラ画像を形成するカラードプラ演算部４１２、撮像範囲を複数回走査して得た複数組の信号データに基づき、それらの信号データを合成して１つの時相の超音波画像を生成する信号合成部４１４を含む。またＢモード画像やカラードプラ画像を表示画像として、表示部１４に表示する表示画像形成部１３を含む。

【0026】

カラードプラ演算部４１２は、例えば、移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値等を、方位角や深さの異なる計測点ごとに推定する。移動体には、例えば、心壁等の組織や血流、造影剤を含む。本実施形態では、特に断りのない限り、カラードプラを血流の速度分布として扱う。また、信号処理部４１は、図１には示していないが、カラードプラ演算部４１２の後段、または信号合成部４１４の後段において、移動体の運動情報にクラッタフィルタを掛けることにより、静止している組織や動きの遅い組織に由来する信号成分（クラッタ信号と呼ばれる）を排除、または抑制してもよい。一般に、血流に由来するエコー信号は、周辺組織に由来するエコー信号と比較して微弱であるため、クラッタフィルタを用いることで血流を強調して表示することができる。

【0027】

送信シーケンス制御部４２は、空間的に隣接する送信ビーム間の送信時間差がアジマス方向とエレベーション方向で同程度となる送信パターンで超音波送信を行うことを送信部１２に指示する。この送信シーケンスは、画角や深さレンジ等の撮像条件に基づいて、撮像の都度、生成してもよいし、予め用意されたパターンを適用してもよい。送信シーケンスの詳細は後述する。

【0028】

信号処理部４１や送信シーケンス制御部４２の構成要素の一部又は全部の機能は、制御部１１を構成するものと同一のＣＰＵ、あるいは異なるＣＰＵで実行するソフトウェアで実現する他、ＡＳＩＣ （Application Specific Integrated Circuit ）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェアで実現してもよい。

【0029】

メモリ１５は、エコー信号、信号処理部４１や送信シーケンス制御部４２での演算に必要な情報（ユーザーが入力部１０により指示した情報等）、信号処理部４１や送信シーケンス制御部４２の処理結果（Ｂモード画像、カラードプラ画像等）を記憶する。

【0030】

上記構成における本実施形態の超音波撮像装置の動作を説明する。図２に、３次元カラードプラ撮像を行う場合の動作の流れを示す。

【0031】

[ステップＳ１]
撮像が開始されると、送信シーケンス制御部４２は送信部１２に対し送信シーケンスを指示する（Ｓ１）。送信シーケンス制御部４２が指示する送信シーケンスは、３次元カラードプラ撮像において、送信ビームの走査順序を予め定めたものであり、メモリ１５に格納されている。本実施形態の送信シーケンスは、カラードプラ画像においてスライス状アーチファクトやブロック状アーチファクトを抑制する送信シーケンスが設定されている。

【0032】

以下、送信シーケンスの詳細を説明する。

【0033】

前提として、３次元カラードプラ撮像では、アジマス方向とエレベーション方向に、それぞれ、送信角度を異ならせて送信を行い、同じ送信角度の送信ビームから複数の受信ビームを得る。以下の説明では、一つの送信角度の送信ビームから複数の受信ビームを得る範囲を、送信ブロックという。同じ送信ブロックに属する受信ビームが、同じ時相の速度情報である。またカラードプラ画像を得るための送信では、異なる２つ以上の時相の信号から速度情報を得る必要があることから、同じ方向に少なくとも２回以上、通常５～１５回送信を行う。この際、超音波が撮像深さの最深部に到達して探触子素子面に返ってくるまでの時間を空けて送信を行う。この時間間隔はＰＲＴ（pulse repetition time）と呼ばれる。

【0034】

このような前提において、送信ブロック間の時間差が比較的短く、アジマス方向とエレベーション方向のいずれについても大きな差がなければ、アーチファクトは抑制されるが、送信ブロック間の時間差が大きいとアーチファクトが生じやすい。このことを、図３及び図４に示す従来の送信シーケンスを用いて詳述する。図３は、送信角度の切り替わる順番、すなわち走査の順番を、空間的に、ある深さの面上に配置することで表現した図であり、一例として６×６の送信ブロックを走査する場合を示している。

【0035】

図３に示す走査順序では、送信角度をアジマス方向に順次切り替えながら一次元的に走査し、第１段目の送信ブロック群の信号を取得する。次に送信角度をエレベーション方向にずらし、送信角度を再びアジマス方向に順次切り替えながら１次元的に走査して、第２段目の送信ブロック群の信号を取得する。これを繰り返すことで、撮像範囲全体の信号を取得する。

【0036】

図４は、一連のボリューム撮像の中で送信が切り替わるタイミングを時間的に示した図であり、Ｂモード画像を得るための送信４００とカラードプラ画像を得るための送信４１０とをセットとして各セットを繰り返し、カラードプラ画像を得るための送信４１０では、第１段目から第６段目の送信ブロック群を走査し、一つの送信角度では一例として９回の繰り返し送信を行う場合を示している。

【0037】

図３に示す走査順序で、図４に示すように、一つの送信角度で９回の繰り返し送信を行う場合、アジマス方向に隣接する送信ブロック間では、走査の時間差ΔTaは、９×ＰＲＴであるのに対し、エレベーション方向に隣接する送信ブロック間では、時間差ΔTeは６×９×ＰＲＴ（５４×ＰＲＴ）となり、大きな差、時間的には６倍の差が生じる。この時間差により、第１段目と第２段目の間でスライス状のアーチファクトが発生する。

【0038】

例えば、心臓の撮像を想定し、ＰＲＴを０．２ミリ秒とした場合、図３の走査順序では、アジマス方向に隣接する送信ブロック間の時間差ΔTaは１．８ミリ秒となり、僧房弁や大動脈弁等が開いて流入速度が最大に達するまでの時間（通常、１００～１５０ミリ秒程度。以下、最大流速到達時間と称する）と比して十分に短いが、エレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差ΔTeは、ＰＲＴの５４倍、すなわち１０．８ミリ秒となる。これは、最大流速到達時間の１０％以上に相当し、簡単のため、弁が開いてから流入血流が等加速度的に速度を増すと仮定すると、エレベーション方向に隣接する送信ブロック間では、最大流速の１０％以上の速度差が生じうると見積もられる。すなわち、図３のように走査の順番が段状に整列している場合、アジマス方向に隣接する送信ブロック間の時間差と、エレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差には６倍の差が存在し、第１段目と第２段目の間でスライス状のアーチファクトが発生しうる。

【0039】

また特許文献１に記載される技術は、送信ブロックを２ないし３の送信ブロック群に分けて、アジマス方向或いはエレベーション方向に隣接する送信ブロックが同じ送信ブロック群に属さない走査順序にするものであるが、この技術はＢモード画像についてスライス状アーチファクトを抑制する効果が得られるものの、同一送信角度で複数回の送信を行うカラードプラ画像については、隣接する送信ブロック間における時間差が大きく、最大流速の１０％以上の速度差が生じうるためブロック状アーチファクトを抑制できない。

【0040】

本実施形態の送信シーケンスは、カラードプラ画像において上述したスライス状アーチファクト及びブロック状アーチファクトを抑制するため、カラードプラ画像を得るための送信に関して、アジマス方向に隣接する送信ブロック間の時間差と、エレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差が同程度であること（条件１）、かつ隣接する送信ブロック間の時間差の代表値が最大流速到達時間に比して十分に短くなること（条件２）を満たす送信シーケンスを用いる。ここで「時間差が同程度」は、例えば４方向（図３の上下左右）の時間差の標準偏差が平均的に２以内程度に収まることが好ましく、また、「最大流速到達時間に比して十分に短い」は、例えば最大流速到達時間の５％以内程度であることが好ましい。これらの基準値は、画像全体の見え方や、弁逆流・短絡血流・渦の視認性、およびそれらのサイズや流量の評価精度に基づいて、予め決定しておいてもよいし、ユーザーからの指定を受け付けてもよい。

【0041】

上述した条件１は、同一深さの面上における上下左右の方向をＵ，Ｄ，Ｌ，Ｒで表現し、隣接する送信ブロックとの走査順差の代表値をＮi(i＝Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒのいずれか)、ローカルな４方向の送信ブロック間の走査順差の平均値をμとすると、式（１）で表すことができる。Ｒ_１は、隣接する送信ブロック間の走査順差の標準偏差に対する許容上限であり、前掲の例ではＲ_１＝２である。

【0042】

【数1】

【0043】

また、上述した条件２は、同じ方向に連続して送信する繰り返し送信回数をＭとし、パルス繰り返し周期をＰＲＴとし、最大流速到達時間をＴとすると、次式（２）で表すことができる。Ｎ_０は全てのＮの平均値を表す。

【0044】

【数2】

式（２）において、Ｒ_２は最大流速到達時間に対する送信ブロック間の時間差の許容上限を意味し、前掲の例では、Ｒ_２＝５％となる。

【0045】

条件１（式（１））を満たす走査順（送信パターン）の例を図５、６、７に示す。図５～７において、Ｔは送信ブロックを意味し、Ｔに付いている数字は走査順序を示している。

【0046】

図５は、アジマス方向の送信ブロックを、上から２行ずつを１組とするブロック群にして、各ブロック群において、左から右に行を交互に変えながら、ジグザグに走査をする走査順である。この場合、ほとんどの送信ブロック間で走査順の差（Ｎ）は５～７であり、ほぼ均一な時間差を得ることができるが、異なるブロック群に属する送信ブロックとの間では、一部の送信ブロック（例えば、走査順２の送信ブロックと走査順２０の送信ブロックの間）について大きな時間差が生じる。このような部分では局所的に連続性が低下するものの、走査順２の送信ブロック、走査順２０の送信ブロックともに、残りの３方向に対しては連続性を保っており、また、各々の近傍の送信ブロックは上下左右の４方向で連続性を保っているので、スライス状アーチファクトやブロック状アーチファクトは生じにくい。

【0047】

図６は、斜め方向に走査する走査順である。この場合、全ての隣接する送信ブロック間において走査順の差は６以内に収まり、なおかつ、どの送信ブロックに着目しても上下左右の４方向で走査順の差がほぼ均一になる。図７は、３６個ある送信ブロックを、４個の送信ブロックで構成される９個のエリア（区画）に分け、各エリアを巡回するように走査する走査順である。他の２方式に比べると走査順の差のばらつきが大きいものの、ランダム性が高く方向特異性が存在しないため、少なくともスライス状アーチファクトの発生は抑えることができる。

【0048】

図５～図７に示すいずれの送信シーケンスでも走査順の差が特定の方向でのみ大きくなるような事象は起きていない一方、走査順の差の代表値は概ね６程度で、図３の方式から改善しておらず、条件２：隣接する送信ブロック間の時間差の代表値が最大流速到達時間に比して十分に短くなることを満たさない可能性が高い。

【0049】

条件２を満たす送信シーケンスとするとするため、本実施形態では、通常は同じ方向に連続して送信する繰り返し送信を、時間的に分割し複数回に分けて行う。具体例を図８に示す。図８でも、Ｂモード画像を得るための送信８００とカラードプラ画像を得るための送信（以下カラードプラ送信という省略する）８１０とをセットにして、このセットを繰り返すことは図３と同様であるが、カラードプラ送信８１０は、撮像範囲を構成する全部の送信ブロックを走査する送信（全体走査）を複数回行う。一回の全体走査では、例えば、図５～図７に示す走査順序のいずれかで１番から３６番までの送信ブロックの走査を一巡する。図５～図７の走査順序のいずれを選択するかは、撮像範囲における撮像対象（関心領域）の位置などに応じて適宜決めることができる。このような全体走査を繰り返す。その際、各回の全体走査において、それぞれ、送信ブロック間の時間差が式（２）を満たすように、１回の全体走査における一つの送信角度方向の送信回数Ｍ（或いはそれを決める全体走査の回数）を定める。すなわち、ＰＲＴと送信回数Ｍと隣接する送信ブロック間走査順差の平均Ｎ_０との積（ＰＲＴ×Ｍ×Ｎ_０）が、最大流速到達時間Ｔに対する送信ブロック間の時間差の許容値（Ｔ×Ｒ_２）以下となるようにする。

【0050】

ここで一つの送信角度方向の送信回数Ｍは、全体走査の回数をＭ_２、平均化する速度の推定回数をＭ_１とすると次式（３）で表される。ここで平均化する速度の推定回数とは、一つの送信角度方向における連続する２回の送信間で行われる速度の推定を１回としたとき、複数回（ここではＭ_２回）の全体走査を行う間に実施される速度推定回数の総数である。全体走査が１回の場合、全ての送信は連続して行われるので、Ｍ－１回の速度推定が行える。一方、全体走査を複数回に分割した場合、送信回数Ｍが同一でも、一部の送信間が不連続となるため、その分、速度の推定回数は減少する。

【0051】

【数3】

【0052】

このとき、送信回数Ｍに対し、それを小さくしすぎないための最小値Ｍ_minを設定する。この最小値Ｍ_minは、クラッタフィルタのフィルタリングに必要な繰り返し送信回数の許容値であり、クラッタフィルタの特性に応じて適切な値が設定される。

【0053】

一般に、カラードプラ撮像で同じ方向に１０回前後の繰り返し送信を行う目的の一つは、速度推定を複数回行ってその平均をとることにより、より確からしい数値を得るというもので、平均化回数が多いほど数値は安定する。もう一つの目的は、クラッタフィルタと呼ばれる低速度成分をカットするフィルタの効果を得ることであり、繰り返し送信回数が少ないとその効果は得にくくなる。クラッタフィルタのフィルタリングに必要な繰り返し送信回数の最小値はフィルタの設計によっても異なるが、例えば繰り返し送信回数４回以下などでは正しく作用しなくなる。

【0054】

本実施形態の送信シーケンスでは、１回の全体送信における繰り返し送信数を減らしても複数回の全体送信を行うことで速度の推定回数Ｍ_１を確保して、１つ目の効果である速度推定の安定化を図ることができ、さらに１回の全体送信における送信回数Ｍに上述のような最小値Ｍ_minの制限を設けることで、２つ目の効果を担保することができる。

【0055】

ＰＲＴについては、１回の走査に着目すれば、送信の時間間隔はＰＲＴそのものであるから、ＰＲＴによって規定される速度レンジは変化しない。

【0056】

図８の例では、Ｍ_min＝５とすることで、式（３）を満たし、なおかつ平均化する速度推定の回数を元とほぼ同一とするため、平均化する速度推定の回数Ｍ_１を１２回、全体走査の回数Ｍ_２を３回とし、繰り返し送信回数Ｍを５回としている。但し、図８は上述した条件を満たす送信シーケンスの一例であって、本実施形態はこれに限定されるものではない。また全体走査における走査順序は、式（１）を満たすものであれば、図５～図７の走査順序に限定されない。

【0057】

上述した条件を満たすように決定される送信シーケンスは、ユーザーが入力部１０により指示した画角や深さレンジ等の撮像条件に基づいて、式（１）、式（２）、および式（３）を満たすように自動的に生成してもよいし、予め用意されたパターンの中からこれらの数式を満たすものを選択して適用してもよい。また、とりうる撮像条件と対応する送信シーケンスをあらかじめ用意しておいてもよい。一般に、３Ｄカラードプラ撮像で用いる撮像条件をユーザー側で大きく変更することは少ないので、撮像条件と対応した送信シーケンスを予め用意しておく方が、装置動作のレスポンスを良くする面で有利である。

【0058】

[ステップＳ２]
送信部１２は、送信シーケンス制御部４２の指示する送信シーケンスに基づき、指示された送信順、送信角度、繰り返し送信回数で超音波探触子２に駆動信号を送る。これにより、例えば、図８に示したように、Ｂモード画像を得るための送信８００と、カラードプラ画像を得るための送信８１０（複数回の全体走査）とを交互に繰り返す。ここで、Ｂモード画像を得るための送信８００と、カラードプラ画像を得るための送信８１０は、必ずしも空間的に同一の範囲で行われる必要は無い。また、とりうる送信角度の数や、送信角度、走査の順番は、Ｂモード画像を得るための送信８００と、カラードプラ画像を得るための送信８１０とで同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0059】

このとき、駆動周波数や波数、送信ビームの収束性など、その他の送信条件は、従来の３Ｄカラードプラ撮像に準じる。一般に、送信角度や送信ビームの収束性は、それを実現する送信波面に変換され、その送信波面を形成する駆動遅延時間を超音波探触子２の駆動素子毎に与える。

【0060】

[ステップＳ３]
超音波探触子２は、送信部１２から送られた駆動信号に則り超音波の送信を行う。また、超音波探触子２は、体内から返ってきたエコー信号を受信する。この工程は、通常の３Ｄカラードプラ撮像と同様である。

【0061】

[ステップＳ４]
受信部１３は、超音波探触子２によって受信されたエコー信号に対し検波処理を行う。この検波処理には、通常の３Ｄカラードプラ撮像と同様、検波、増幅、整相加算などが含まれる。検波処理の結果、Ｂモード画像の形成に用いる受信信号と、カラードプラ画像の形成に用いる受信信号が、それぞれ信号処理部４１に送られる。また、このとき、受信信号は、受信時間に適宜、窓を設けるなどして、深さ毎の情報に分けられている。信号処理部４１に送るカラードプラ画像の形成に用いる受信信号は、この時点でパラレル受信整相を行っていてもよいし、チャンネル毎の受信信号のまま信号処理部４１に伝送し、信号処理部４１がパラレル受信整相を行ってもよい。受信部１３がパラレル受信整相を行う効果は、受信部１３が信号処理部４１に伝送する情報量を小さくすることで、伝送に掛かる時間を抑制する効果が期待できる。

【0062】

[ステップＳ５]
信号処理部４１は、受信部１３から送られてきた信号に基づき、Ｂモード画像およびカラードプラ画像を形成する。Ｂモード画像の形成は通常と同じであるため、ここでは、カラードプラ画像の形成についてのみ述べる。

【0063】

〈ステップＳ５１〉
カラードプラ演算部４１２は、各々の送信角度について、通常の３Ｄカラードプラ撮像と同様にカラードプラ演算を行い、演算結果を信号合成部４１４に送る。ここで、カラードプラ演算とは、繰り返し送信により得た２つ以上の時相の受信信号の位相成分に基づいて、深さ毎のドプラ速度を演算することを示す。例えば、図８の送信シーケンスを用いた場合、各送信角度、各深さに関して、繰り返し送信により取得した連続する４時相のドプラ速度の組が、全体走査のタイミングが異なる３組分得られる。

【0064】

〈ステップＳ５２〉
信号合成部４１４は、カラードプラ演算部４１２から送られた演算結果に基づき、全体走査のタイミングが異なる複数の組のドプラ速度を合成することにより、１つのボリュームのカラードプラ画像を形成して、表示画像形成部４１３に送る。このとき、合成の方法は、通常の３Ｄカラードプラ撮像と同様、単純な算術平均としてもよいが、本実施形態では、全体走査を複数回行ってドプラ速度を求めており、全体走査の異なる回でそれぞれ得られたドプラ速度を単純平均すると血流変化を正しく捉えることができない可能性があるため、それを解消する合成方法を採用する。具体的には、ドプラ速度が得られたタイミングに応じた重み付けをして加算する手法、或いは、各回で得られたドプラ速度をフィッティングする手法を採用する。

【0065】

まず、重み付け加算について、図８の送信シーケンスを用いて得られたドプラ速度について、合成する場合を例に、説明する。

【0066】

図９は、３回の全体走査で得られたドプラ速度の時間軸に沿った分布を示す図であり、バツ印が各時相で得られたドプラ速度を示す。図８の送信シーケンスを用いた場合、繰り返し送信により取得した連続する４時相は、最大流速到達時間に対して充分に短い時間間隔（＝ＰＲＴ）となっているが、１番から３６番までの走査順を一巡した後、再び戻ってきた時相は、長い時間（＝ＰＲＴ×５×３６）が空いている。このため、例えば３回の全体走査８１１～８１３のうち、真ん中の全体走査８１２のタイミングが血流速度のピークの時相と一致していた場合、第１～第３の全体走査８１１～８１３で得られる１２のドプラ速度を単純に算術平均すると、取得できる最大ドプラ速度は周囲の時相のドプラ速度となまされたものになり、真の最大ドプラ速度を逃すことになる。

【0067】

本実施形態では、第１～第３の全体走査８１１～８１１を含む全体の時相における中央時相に近いほど重み係数を大きくして合成することで、最大ドプラ速度を計測する可能にする。重み付け加算は、例えば、式（４）に示すように、全体走査毎に重みを付けて加算平均する。この場合、中央時相に近い全体走査ほど重み係数を大きくする。

【0068】

【数4】

ただし、Ｖ₀は推定した中央時相のドプラ速度、Ｖ_i,jはi回目の全体走査におけるj回目の繰り返し送信を意味し、α_iは全体走査毎の重み係数を表す。

【0069】

あるいは、数式（５）に示すように、時相ごとに重みを付けて加算平均をしてもよい。この場合、中央時相に近い時相ほど重み係数を大きくする。

【数5】

ただし、β_i,jは時相毎の重み係数を表す。

【0070】

また重み付け加算ではなく、図１０に示すように、１２のドプラ速度に対してフィッティング関数を演算して、その中央時相ｔ_０の値を、合成後のドプラ速度値としてもよい。フィッティング関数には、例えば、演算に用いる時相の数以下の次数の多項式を用いてもよい。特に、近い時相間でのばらつきの影響を無視するため、式（６）に示すような、次数がＭ_２－１の多項式を用いてもよい。

【0071】

【数6】

式中、a、ｂ、ｃはそれぞれ所定の係数を表す。

【0072】

このような合成処理は、カラードプラ演算部４１２が全ての送信角度に対するカラードプラ演算を終え、演算結果を纏めて信号合成部４１４に送ってから、全ての送信角度に対して一斉に行うこともできるし、カラードプラ演算部４１２が各送信角度に対するカラードプラ演算を終える毎に演算結果を信号合成部４１４に送り、送信角度毎に行うこともできる。カラードプラ演算の演算結果を順次、信号合成部４１４に送る方法は、カラードプラ演算部４１２の演算と信号合成部４１４の演算を並列に処理できるため、全体の演算時間を抑制する効果が期待できる。

【0073】

また、信号合成部４１４の演算には、異なる送信ブロックに属する受信ビームから演算した、同じ位置の信号同士を合成する処理を含んでもよい（この合成処理を、上述の複数送信結果の合成と区別して送信ブロック間合成と呼ぶ）。パラレル受信整相によって得られた受信ビームのうち、送信ビーム中心から離れた位置の受信ビームに基づいて演算したドプラ速度にはオフセット誤差が生じることが知られ、隣接する送信ブロックでは、このオフセット誤差の正負が反転する。したがって、隣接する送信ブロックに由来する同じ位置の信号同士を合成する送信ブロック間合成は、このような誤差を低減する効果がある。なお送信ブロック間合成は、エコー信号そのものに対して行っても、ドプラ速度の演算後に行ってもよく、ほぼ同等の効果を得ることができる。

【0074】

一般に合成する送信ブロック間の時間差が大きいと、このような誤差低減効果を得にくくなるが、本実施形態では、アジマス方向に隣接する送信ブロック間の時間差、およびエレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差をともに最大流速到達時間に比して十分に短くする送信シーケンスを採用しているので、全ての方向で送信ブロック間合成による誤差低減効果を得るためにも有用である。

【0075】

[ステップＳ６]
表示画像形成部４１３は、Ｂモード画像演算部４１１、および信号合成部４１４から送られてきた画像信号に基づき、ユーザーに提示する画像を形成する。画像の表示形態は、特に限定されないが、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを重ねて表示することが一般的である。

【0076】

ユーザーに提示する画像の表示例を図１１～図１３に示す。図１１は、３次元画像の表示例、図１２は、２次元断面画像の表示例、図１３は、直交２断面画像を並列表示した例である。ドプラ速度の表示方法は２次元カラードプラのように流速値と色調を対応させたカラーバーを用意し、色の分布として表示してもよい。図１２や図１３はこの方法でドプラ速度を示している。あるいは、図１１に示すように、ドプラ速度が一定以上の領域のみに色を付けて表示してもよい。この表示方法は、流速の有無を視認するのに有効であり、３次元表示のように色分けが視認しづらい表示形態において、例えば弁逆流の有無だけを確認したいときに特に有効である。

【0077】

エレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差が大きい場合、３次元のカラードプラ画像はこの方向にブロッキングを生じやすく、また、この方向の断面カラードプラ画像は走査方向の断面画像と比べてブロッキングを生じやすい。これに対し、本実施形態では、アジマス方向に隣接する送信ブロック間の時間差、およびエレベーション方向に隣接する送信ブロック間の時間差をともに最大流速到達時間に比して十分に短くすることで、このような方向に依存したブロッキングの生じやすさの差を低減する効果が期待できる。

【0078】

以上、説明したように、本実施形態によれば、次の２つの条件を満たす送信シーケンスを用いることで、繰り返し送信を必須とする３次元カラードプラ画像においてスライス状やブロック状アーチファクトを抑制することができる。条件１：送信ブロック間の走査順差を４方向で低減し平準化する条件、条件２：隣接する送信ブロック間の時間差の代表値が計測対象である流体の最大流速到達時間に比して十分に短くなる条件。条件２は、全体走査を、１送信角度の送信回数を時間的に分割した複数回の全体走査に分け、各全体走査における１送信角度の送信回数（Ｍ）を最大流速到達時間に対する許容値以下とすることで達成される。さらに１送信角度の送信回数（Ｍ）に対し、許容最小値以上を設定することでクラッタフィルタの効果を担保できる。

【0079】

また本実施形態によれば、複数回の送信によって隣接エコー信号間の演算で得られたドプラの合成において、複数の全体走査のタイミングやエコー信号の時相を考慮した合成処理を行うことで、真の最大ドプラ速度の計測が不正確になるのを抑制することができる。さらに本実施形態では、隣接送信ブロックに属する同じ位置からのエコー信号或いはそれから演算で求めたドプラ信号をブロック間合成することができ、その際、送信ブロック間の走査順差が４方向で平準化されているので、ブロック間合成によって期待されるブロック端部領域の誤差低減効果を向上することができる。

【0080】

＜実施形態２＞
本実施形態は、実施形態１のカラードプラ画像を得るための送信における複数回の全体走査及び走査順序の制御に加えて、Ｂモード画像とカラードプラ画像との時相を揃える制御を追加する。このため、Ｂモード画像を得るための送信を分割し、カラードプラ画像を得るための送信群（複数回の全体走査）の各全体走査の間で実行する。

【0081】

実施形態１のようにＢモード画像を得るための送信８００とカラードプラ画像を得るための送信群８１０とが完全に分かれた送信シーケンスを用いた撮像では、Ｂモード画像の代表時相を、Ｂモード画像を得るための送信の中央時相とし、カラードプラ画像の代表時相を、カラードプラ画像を得るための送信群の中央時相とした場合、Ｂモード画像の代表時相とカラードプラ画像の代表時相は常に時間的に離れることになる。例えば、Ｂモード画像を得るための総送信回数がカラードプラ画像を得るための総送信回数の１０分の１程度、全体送信シーケンスのボリュームレートが１０Ｈｚである場合、Ｂモード画像の代表時相とカラードプラ画像の代表時相は、５０ミリ秒程度離れる。このような場合、例えば、弁が閉じた時相のＢモード画像と、流入血流が生じているカラードプラ画像が重なって表示されるような状況が発生しうる。本実施形態では、Ｂモード画像とカラードプラ画像との時相を揃える制御を加えることで、両画像を重畳表示した際に生じうる時相のずれを解消する。

【0082】

以下、図１４及び図１５を参照して、実施形態１と異なる点を中心に、本実施形態の処理内容を説明する。図１４は、動作処理フローを示す図、図１５は送信の切り替えを時間軸に沿って示す図である。図１４において、図２と同じ処理は同じ符号で示し、重複する説明は省略する。また本実施形態においても、装置の構成は、図１に示した実施形態１の構成と共通しているので、適宜、図１を参照する。

【0083】

[ステップＳ１１]
撮像が開始されると、送信シーケンス制御部４２が送信部１２に送信シーケンスを指示する。

【0084】

送信シーケンスは、Ｂモード画像を得るための送信と、カラードプラ画像を得るための送信とを含み、カラードプラ画像を得るための送信については、実施形態１のステップＳ１と同様の条件（条件１、条件２及び必要であれば条件３）を満たす送信シーケンスとする。Ｂモード画像を得るための送信については、複数の送信グループに分けて、カラードプラ画像を得るための送信（各全体走査）の間に行う。これは、１ボリュームのＢモード画像を分割して取得することを意味する。図１５に示す例では、Ｂモード画像を得るための送信８００全体を、カラードプラ画像を得るための送信の全体走査（８１１、８１２、８１３）の回数で等分して３つの走査グループ８０１～８０３を作り、各走査グループを、カラードプラ画像を得るための送信の１回の全体走査と、次の全体走査の間に行う。

【0085】

Ｂモード画像を得るための送信は、Ｂモード画像を得るための送信８００の分割と撮像範囲の分割とを対応させて、各送信走査グループで、対応する撮像範囲の分割領域を走査する。撮像範囲の分割方法の例を図１６～図１８に示す。図１６～図１８は、それぞれ、Ｂモード画像を得るための送信に関し、分割した送信が行われる範囲を、ある深さの面上に配置することで表現した図である。

【0086】

図１６に示す例は、撮像範囲をエレベーション方向に単純に３分割し、第１のエリア（小領域）から第３のエリアを走査グループ８０１～８０３で上から順に走査する手法、図１７に示す例は、図１６に示す撮像範囲をさらに細かく分割し、空間的に離間した小領域（３つの第１のエリア等）を走査グループ８０１～８０３で順次走査し、撮像範囲全体でＢモード画像の時相が揃うようにした例である。図１８に示す例は、３つの送信グループに属する送信をモザイク状に行う例であり、アジマス方向及びエレベーション方向に隣接するエリアは、互いに異なる送信グループ、即ち異なる時間で走査される。このようなモザイク状の送信は、特定の断面（スライス）間でのみ、すなわちエリアとエリアとの境で、撮像タイミングの大きな時間差を生じるのを防ぐ効果がある。

【0087】

さらに各走査グループで、分割した撮像範囲を、一部重複するように走査することも可能である。一部重複して走査する例を、図１９に示す。この例は、図１６の領域分割の場合を示しており、第１の走査グループで走査する第１のエリアと、第２の走査グループで走査する第２のエリアとは、エレベーション方向に一部重複し、第２の走査グループで走査する第２のエリアと、第３の走査グループで走査する第３のエリアとは、エレベーション方向に一部重複している。このように走査する小領域を一部重複させることで、図１８より簡易な制御で図１８と同様にエリアとエリアとの境で、撮像タイミングの大きな時間差を生じるのを防ぐ効果が得られる。図１９は、図１６の場合に一部重複走査する例を示したが、図１６以外の領域分割であっても同様に適用することができる。

【0088】

なお、図１６～図１９に示すＢモード画像の範囲は、カラードプラ画像の範囲と必ずしも同一である必要は無い。

【0089】

本実施形態では、図１５に示すような、カラードプラ画像を得るための送信の間にＢモード画像を得るための送信を行う送信シーケンスを用いることで、Ｂモード画像の代表時相とカラードプラ画像の代表時相を近づけることができる。Ｂモード画像とカラードプラ画像の総送信回数の割合及び全体送信シーケンスのボリュームレートが前掲の例と同様である場合、図１５の送信シーケンスでは、Ｂモード画像の代表時相とカラードプラ画像の代表時相を、１７ミリ秒程度に抑えられる。

【0090】

[ステップＳ５]
信号処理部４１は、受信部１３から送られてきた受信信号に基づき、Ｂモード画像およびカラードプラ画像を形成する。カラードプラ画像の形成（合成手法）は、実施形態１と同様である。ここでは、Ｂモード画像の形成についてのみ述べる。

【0091】

〈ステップＳ５０〉
Ｂモード画像演算部４１１は、各々の送信角度について、通常のＢモード撮像と同様の演算処理を行い、演算結果を信号合成部４１４に送る。

【0092】

〈ステップＳ５３〉
信号合成部４１４は、Ｂモード画像演算部４１１から送られた演算結果を所定の位置に配置して３次元Ｂモード画像の再構築を行う。このとき、図１６～図１８のような送信グループの撮像を行った場合、撮像タイミングの異なる小領域の境界では、Ｂモード画像にスライス状、またはブロック状のアーチファクトが生じやすくなる。これを回避するためには、小領域の境界で平滑化フィルタを掛ければよい。また、図１９に示すように、予め小領域同士の一部がオーバーラップするように撮像した場合には、オーバーラップした部分の信号を合成処理する。信号段階での合成処理は、後からのフィルタ処理と比較し、画像の空間分解能の低下を防ぐ効果がある。

【0093】

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｂモード画像を得るための送信を時間的に分割することで、カラードプラ画像との時間的なずれを平均的にはなくすことができ、Ｂモード画像とカラードプラ画像とを重畳表示した際に、ある時点の速度情報が異なる時相の形態画像上に提示されるというような画像間のずれを解消することができる。また本実施形態によれば、Ｂモード画像を得るための送信を分割する際に、分割のパターンをオーバーラップさせたり、受信データに平滑化フィルタを適用したりすることで、分割に起因してスライス状或いはブロック状アーチファクトが発生するのを防止することができる。

【0094】

以上、３次元カラードプラ撮像を行う場合を例に本発明の実施形態を説明したが、本発明は、全体走査を複数回行って１時相の画像を合成すること、および、各回の全体走査で特定の送信シーケンスを用いることが特徴であり、カラードプラ撮像だけでなく、Ｂモード画像を含む他の超音波画像の撮像についても同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１・・・超音波撮像装置
１０・・・入力部
１１・・・制御部
１２・・・送信部
１３・・・受信部
１４・・・表示部
１５・・・メモリ
２・・・超音波探触子
２１・・・撮像範囲
３・・・生体
３０・・・心血管
４１・・・信号処理部
４１１・・・Ｂモード画像演算部
４１２・・・カラードプラ演算部
４１３・・・表示画像形成部
４１４・・・信号合成部
４２・・・送信シーケンス制御部

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】