超音波診断装置及びその制御プログラム
【課題】従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを提供すること。
【解決手段】三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能により、状況に応じて、フラッシュスキャン優先モード又はモニタリングスキャン優先モードを選択する。フラッシュスキャン優先モードを選択した場合には、フラッシュスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてフラッシュ画像を取得することができる。一方、モニタリングスキャン優先モードを選択した場合には、モニタリングスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてモニタリング画像を取得することができる。
【解決手段】三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能により、状況に応じて、フラッシュスキャン優先モード又はモニタリングスキャン優先モードを選択する。フラッシュスキャン優先モードを選択した場合には、フラッシュスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてフラッシュ画像を取得することができる。一方、モニタリングスキャン優先モードを選択した場合には、モニタリングスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてモニタリング画像を取得することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造影剤を被検体に投与し、当該被検体内の診断部位に造影剤が流入する様子等を映像化するコントラストハーモニックイメージング（Contrast Harmonic Imaging：ＣＨＩ）を実行する超音波診断装置及びその制御方法に関する。
【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を行うことができる。この他、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な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、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】
近年、静脈投与型の超音波造影剤が製品化され、造影エコー法が行われるようになってきている。この手法は、例えば、心臓および肝臓などの検査で静脈から超音波造影剤を注入して血流信号を増強し、血流動態の評価を行うことを目的としている。造影剤の多くは微小気泡（マイクロバブル）が反射源として機能するものである。気泡というデリケートな基材の性質上、通常の診断レベルの超音波照射であっても、その機械的作用によって気泡は壊れ、結果的にスキャン面からの信号強度は低下してしまう。従って、環流の動的な様子をリアルタイムに観察するためには、低音圧の超音波送信によって画像化する等、スキャンによる気泡の破壊を比較的低減させることが必要となってくる。この様な低音圧の超音波送信による画像化は信号／ノイズ比(Ｓ／Ｎ比)も低下してしまうため、それを補うための種々の信号処理法も考案されている。
【０００４】
また、上記のように造影剤気泡が破壊されるという特徴を生かし、以下のような手法が考案されている。すなわち、（ａ）低音圧の超音波送信下でスキャン断面に充満していく造影剤の動態を観察し、（ｂ）照射音圧を高音圧に切り替えて、断面内（厳密には照射体積内）の造影剤を破壊させ、（ｃ）再び断面内に流入していく気泡の様子を観察する、という手法である。この手法はreplenishment（再環流）法と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。また、（ａ）、（ｃ）の低音圧の超音波による走査モードが再環流モード（或いは、モニタリングモード）、（ｂ）の高音圧の超音波による走査モードはフラッシュモードと呼ばれる。特に近年では、診断部位を含む三次元領域を対して、モニタリングモードによる超音波走査（モニタリングスキャン）及びフラッシュモードによる超音波走査（フラッシュスキャン）を実行してボリュームデータを取得し、三次元画像を表示する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の超音波診断装置を用いたコントラストエコーイメージングにおいては、例えば次のような問題がある。
【０００７】
まず、三次元領域をフラッシュスキャンによって撮影し当該領域をリアルタイム表示しようとする場合、ノーマルライブボリューム（Normal Live Volume）と呼ばれる三次元領域を、走査断面を移動させながら高音圧超音波にて走査する。このため、異なる超音波走査断面間の時間差が大きくなり、三次元領域内に存在する瞬時に造影剤を破壊することができず、リアルタイム性に欠ける可能性がある。また、三次元領域をモニタリングスキャンによって撮影し当該領域をリアルタイム表示しようとする場合においても、ノーマルライブボリュームを走査断面を移動させながら低音圧超音波にて走査する。従って、異なる超音波走査断面間の時間差が大きくなり、また、ボリュームレートにも限界がある。その結果、モニタリングモードにおいても、リアルタイム性に欠けることになる。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置であって、前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得するデータ取得手段と、前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置に内蔵されたコンピュータに、前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得させるデータ取得機能と、前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
以上本発明によれば、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、本スキャン処理による走査範囲であるサブボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４と、当該サブボリュームｖ１〜ｖ４によって構成されるフルボリュームＶ（＝ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４）との関係を示した図である。
【図３】図３は、フラッシュスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図４】図４は、トリガードスキャン周期Ｔ＝６心拍とする三次元トリガスキャン法において取得された、サブボリュームｖ１〜ｖ４を例示した図である。
【図５】図５は、モニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図６】図６は、変形例に係るモニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図７】図７は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能に従う処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】図８は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理によって取得された超音波画像の表示形態の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブＡ、装置本体Ｂ、インタフェイス部Ｃを具備している。
【００１６】
超音波プローブＡは、装置本体Ｂからの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブＡから被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブＡに受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１７】
なお、本超音波プローブＡは、被検体の三次元領域を超音波走査可能なものである。そのため、超音波プローブＡは、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、三次元領域を超音波走査する構成、又は二次元的に配列された二次元振動素子を用いて電気的制御により三次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の三次元的走査は揺動回路によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の二次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の二次元断層像を取得するのと同じ時間で、三次元領域を超音波走査することができる。
【００１８】
インタフェイス部Ｃは、モニタ１１、入力装置１３を具備している。
【００１９】
モニタ１１は、装置本体Ｂからのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、これらの組み合わせを画像として表示する。
【００２０】
入力装置１３は、装置本体Ｂに接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体Ｂにとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００２１】
また、入力装置１３は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩにおいて、サブボリューム数、トリガードスキャンの繰り返し周期、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等を設定・変更するためのスイッチ等を有する。
【００２２】
装置本体Ｂは、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２３、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、画像生成ユニット２８、第１のメモリ２９、ボクセル変換ユニット３１、データ解析ユニット３３、画像合成ユニット３５、記憶ユニット３７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）３９、インタフェイスユニット４１を具備している。
【００２３】
超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブＡに駆動パルスを印加する。
【００２４】
超音波受信ユニット２３は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、超音波プローブＡを介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２５】
Ｂモード処理ユニット２５は、受信ユニット２３からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成ユニット２８に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ１１に表示される。
【００２６】
ドプラ処理ユニット２７は、受信ユニット２３から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００２７】
画像生成ユニット２８は、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、ボクセル変換ユニット３１から受け取った各種データに基づいて、表示画像としての超音波診断画像を生成する。また、画像生成ユニット２８は、データ解析ユニット３３から受け取ったボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の所定の画像処理を実行し、三次元画像等を生成する。なお、当該画像生成ユニット２８に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２８】
第１のメモリ２９は、Ｂモード処理ユニット２５又はドプラ処理ユニット２７からの生データをフレーム毎に記憶する。
【００２９】
ボクセル変換ユニット３１は、第1のメモリ２９に記録されたフレーム毎の生データを用いて、複数のサブボリュームデータを生成する。
【００３０】
データ解析ユニット３３は、ボクセル変換ユニット３１において生成された複数のサブボリュームデータを時相毎に記憶する。また、データ解析ユニット３３は、後述する三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩにおいて、時相情報に基づいて複数のサブボリューム間の時間的対応付け（周期的運動に関する時相対応付け）を行う。さらに、データ解析ユニット３３は、時相対応付がなされた複数のサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、映像化対象領域に関するフルボリュームデータを生成する。
【００３１】
画像合成ユニット３５は、画像生成ユニット２８から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニタ１１に出力する。
【００３２】
記憶ユニット３７は、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。この記憶ユニット３７には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能を実現するためのプログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、各種信号データや画像データ、その他のデータ群が保管されている。記憶部ユニット３７内のデータは、インタフェイスユニット４１を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３３】
制御プロセッサ３９は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ３９は、記憶ユニット３７から三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩを実現するためのプログラム、所定のスキャンシーケンス、画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。
【００３４】
インタフェイスユニット４１は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェイスである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェイスユニット４１よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３５】
（三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能）
次に、本超音波診断装置１が有する、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能について説明する。この機能は、ＣＨＩを行う場合に、フラッシュスキャン又はモニタリングスキャンのいずれかにおいて三次元トリガードスキャンを選択的に実行することで、ボリュームレート・リアルタイム性を向上させるものである。本機能は、フラッシュスキャン優先モード、モニタリングスキャン優先モードに大きく分けることができる。以下、各優先モードについて説明する。
【００３６】
なお、三次元トリガスキャン法とは、周期的運動の時相を識別するための情報（時相情報）と対応付けながら、診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続する小領域に関するボリューム（サブボリューム）データを、対応付けた時相情報を基準として空間的、時間的な再配列を行うことで、所望の範囲に関するボリュームデータ（フルボリュームデータ）を生成すると共に、時相情報に従ってサブボリュームを逐次更新することで、高ボリュームレート、高リアルタイム性を持つ三次元スキャンを実行するものである。
【００３７】
図２は、本スキャン処理による走査範囲であるサブボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４と、当該サブボリュームｖ１〜ｖ４によって構成されるフルボリュームＶ（＝ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４）との関係を示した図である。本スキャン処理では、同図示すサブボリュームｖ１〜ｖ４のそれぞれにつき、トリガードスキャンの繰り返し周期（トリガードスキャン周期）Ｔに亘るボリュームスキャンが実行される。従って、例えばトリガードスキャン周期Ｔ内において診断部位の運動周期を６個（６周期）とし、一運動周期においてサブボリュームｖ１〜ｖ４分のデータを取得するとすれば、合計２４個のサブボリュームが取得されることになる（図４参照）。
【００３８】
また、本実施形態においては、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能の適用例として、周期的運動を行う部位が心臓である場合を例とする。しかしながら、これに拘泥されず、本機能は、循環器系であれば、どのような部位であっても適用可能である。また、本実施形態においては、説明を簡単にするため、三次元トリガードスキャンにおけるサブボリューム数ｎ＝４であるとし、トリガードスキャン周期Ｔ＝６心拍分であるとする。しかしながら、入力装置１３からの設定・変更により、サブボリューム数ｎ、トリガードスキャン周期Ｔは任意の値に設定可能である。さらに、本実施形態においては、時相情報としてＥＣＧ波形を採用する。しかしながら、当該例に拘泥されず、周期的運動の時相を識別可能な情報であれば、どのようなものを採用してもよい。
【００３９】
［フラッシュスキャン優先モード］
フラッシュスキャン優先モードでは、ＣＨＩにおいて、フラッシュスキャンについては三次元トリガードスキャンを実行し、モニタリングスキャンについては通常のボリュームスキャン（ノーマルライブボリュームスキャン）を実行するものである。
【００４０】
図３は、フラッシュスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、同図における矢印は一回のサブボリュームスキャン又はノーマルライブボリュームスキャンを象徴的に表したものである。また、矢印の長さは、各断面の送信超音波の音圧の強弱に対応している。また、同図では、サブボリュームデータを便宜上ｖｉｊと表記している。添字ｉはサブボリュームの番号（すなわち、空間情報）に対応する。また、添字ｊは、トリガードスキャン周期Ｔ内において収集される順番（すなわち、時間情報）を示すものである。なお、二つのサブボリューム間で添字ｊが同一であったとしても、トリガードスキャンの特性から、収集された心時相の同一は必ずしも保証されない。
【００４１】
図３に示すように、フラッシュスキャン優先モードでは、低音圧超音波を用いるモニタリングスキャンについては、フルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを繰り返す。操作者は、モニタリングスキャンによって逐次取得されるフルボリュームＶについてのライブ像を観察しながら、スキャン領域の確認や造影剤の流入状況等を視認することができる。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からトリガードスキャン周期Ｔ（今の場合、６心拍分）においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ここではＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（図３の例では、ｖ１１〜ｖ４６までの２４個のサブボリュームデータ）を取得する。
【００４２】
次に、データ解析ユニット３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。
【００４３】
例えば、図４に示すような、サブボリュームｖ１に関するトリガードスキャン周期Ｔ分のデータであるサブボリュームデータｖ１１〜ｖ１６と、サブボリューム２に関するトリガードスキャン周期Ｔ分のデータであるサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６との間の時相対応付け処理は、次の様である。すなわち、サブボリュームデータｖ１１〜ｖ１６のそれぞれに付された時相情報とサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６のそれぞれに付された時相情報とを比較して、例えば時相のずれが所定の閾値以内である場合には、同時相のサブボリュームであると判定する。この判定結果に基づいて、サブボリュームデータｖ１１１〜ｖ１６とサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６との間の時相対応付けを行うことができる。また、残りのｖ３１〜ｖ４６についても、時相情報を用いて時間的対応を判定し、空間的につなぎ合わせることで、各時相につき図２に示すようなフルボリュームデータＶを生成することができる。
【００４４】
［モニタリングキャン優先モード］
モニタリングスキャン優先モードでは、ＣＨＩにおいて、モニタリングスキャンについては三次元トリガードスキャンを実行し、フラッシュスキャンについてはノーマルライブボリュームスキャンを実行するものである。
【００４５】
図５は、モニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、矢印等の表記法については図４と同様である。
【００４６】
図５に示すように、低音圧超音波を用いるモニタリングスキャンについては、制御プロセッサ３９は、所望のタイミング（例えば、Ｒ波発生を基準としたタイミング）でトリガードスキャン周期Ｔ（今の場合、６心拍分）においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ１１〜ｖ４６までの２４個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。これにより、例えばフルボリュームＶ内の造影剤破壊に専念することができる。
【００４７】
次に、データ改正部３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成手法は、フラッシュスキャン優先モードの場合と実質的に同じである。
【００４８】
［変形例］
次に、モニタリングスキャン優先モードの変形例について説明する。本変形例は、モニタリングスキャンにおいて、一つのサブボリュームについて三次元トリガードスキャンを実行し、これを各サブボリュームについて順次実行することで種々の時相に対応した複数のサブボリュームデータを取得し、時相情報に基づいて事後的に時間的、空間的対応付けを行って時相毎のフルボリュームデータを生成するものである。
【００４９】
図６は、変形例に係るモニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、矢印等の表記法については図４、図５と同様である。
【００５０】
図６に示すように、制御プロセッサ３９は、まず、モニタリングモードにおいて、サブボリュームｖ１につき所望のタイミングでトリガードスキャン周期Ｔ／４においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ１１〜ｖ１６までの６個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。
【００５１】
次に、制御プロセッサ３９は、モニタリングモードにおいて、サブボリュームｖ２につき所望のタイミングでトリガードスキャン周期Ｔ／４においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ２１〜ｖ２６までの６個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミングで、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。
【００５２】
以下、図６に示すように、同様のモニタリングスキャン、フラッシュスキャンをサブボリュームｖ３、ｖ４についても実行することで、サブボリュームデータｖ３１〜ｖ３６、ｖ４１〜４６を時相情報と対応付けながら取得する。
【００５３】
次に、データ改正部３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成手法は、フラッシュスキャン優先モードの場合と実質的に同じである。
【００５４】
（動作）
次に、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能に従う処理（三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理）を含む本超音波診断装置１の動作について説明する。
【００５５】
図７は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理を含む動作の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリュームの数（セグメント数）、走査範囲（すなわち、フルボリュームの領域）の設定する（ステップＳ１）。また、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリューム毎の走査条件（例えば、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等）を設定する（ステップＳ２）。
【００５６】
ステップＳ１、Ｓ２の各種パラメータ設定が終了し、所定のタイミングで被検体に造影剤が投与されると（ステップＳ３）、制御プロセッサ３９は、モニタリングスキャン優先モード、モニタリングスキャン優先モードのいずれかのモードに従う三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理が実行され、その結果取得されたサブボリュームデータを時間的、空間的に対応付けて時相毎のフルボリュームデータを生成する（ステップＳ４、ステップＳ５）。
【００５７】
画像生成ユニット２８は、生成された各時相のフルボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の画像処理を実行し、時相毎の三次元画像を生成する。生成された三次元画像は、リアルタイム動画像として、或いは必要に応じて静止画像として、例えば図８に示す形態にてモニタ１１に表示される（ステップＳ６）。
【００５８】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５９】
本超音波診断装置によれば、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能により、状況に応じて、フラッシュスキャン優先モード又はモニタリングスキャン優先モードを選択することができる。従って、例えばフラッシュスキャン優先モードを選択した場合には、フラッシュスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてフラッシュ画像を取得することができる。また、三次元トリガードスキャンにおいては、超音波断面の間の時間差が少ないため、瞬時にバブルを破壊することができる。さらに、モニタリングスキャンをノーマルライブボリュームによって実行するため、従来に比して、ガイド・リアルタイム性を向上させることができる。一方、モニタリングスキャン優先モードを選択した場合には、モニタリングスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてモニタリング画像を取得することができる。従って、高い精度にてスキャン領域や造影剤流入状況を確認することができる。また、フラッシュキャンをノーマルライブボリュームによって実行するため、瞬時にバブルを破壊することができる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００６１】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上本発明によれば、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…超音波診断装置、１１…モニタ、１３…入力装置、２１…超音波送信ユニット、２３…超音波受信ユニット、２５…Ｂモード処理ユニット、２７…ドプラ処理ユニット、２８…画像生成ユニット、２９…第１のメモリ、３１…ボクセル変換ユニット、３３…データ解析ユニット、３５…画像合成ユニット、３７…記憶ユニット、３９…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、４１…インタフェイスユニット、Ａ…超音波プローブ、Ｂ…装置本体、Ｃ…インタフェイス部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造影剤を被検体に投与し、当該被検体内の診断部位に造影剤が流入する様子等を映像化するコントラストハーモニックイメージング（Contrast Harmonic Imaging：ＣＨＩ）を実行する超音波診断装置及びその制御方法に関する。
【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を行うことができる。この他、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な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、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】
近年、静脈投与型の超音波造影剤が製品化され、造影エコー法が行われるようになってきている。この手法は、例えば、心臓および肝臓などの検査で静脈から超音波造影剤を注入して血流信号を増強し、血流動態の評価を行うことを目的としている。造影剤の多くは微小気泡（マイクロバブル）が反射源として機能するものである。気泡というデリケートな基材の性質上、通常の診断レベルの超音波照射であっても、その機械的作用によって気泡は壊れ、結果的にスキャン面からの信号強度は低下してしまう。従って、環流の動的な様子をリアルタイムに観察するためには、低音圧の超音波送信によって画像化する等、スキャンによる気泡の破壊を比較的低減させることが必要となってくる。この様な低音圧の超音波送信による画像化は信号／ノイズ比(Ｓ／Ｎ比)も低下してしまうため、それを補うための種々の信号処理法も考案されている。
【０００４】
また、上記のように造影剤気泡が破壊されるという特徴を生かし、以下のような手法が考案されている。すなわち、（ａ）低音圧の超音波送信下でスキャン断面に充満していく造影剤の動態を観察し、（ｂ）照射音圧を高音圧に切り替えて、断面内（厳密には照射体積内）の造影剤を破壊させ、（ｃ）再び断面内に流入していく気泡の様子を観察する、という手法である。この手法はreplenishment（再環流）法と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。また、（ａ）、（ｃ）の低音圧の超音波による走査モードが再環流モード（或いは、モニタリングモード）、（ｂ）の高音圧の超音波による走査モードはフラッシュモードと呼ばれる。特に近年では、診断部位を含む三次元領域を対して、モニタリングモードによる超音波走査（モニタリングスキャン）及びフラッシュモードによる超音波走査（フラッシュスキャン）を実行してボリュームデータを取得し、三次元画像を表示する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の超音波診断装置を用いたコントラストエコーイメージングにおいては、例えば次のような問題がある。
【０００７】
まず、三次元領域をフラッシュスキャンによって撮影し当該領域をリアルタイム表示しようとする場合、ノーマルライブボリューム（Normal Live Volume）と呼ばれる三次元領域を、走査断面を移動させながら高音圧超音波にて走査する。このため、異なる超音波走査断面間の時間差が大きくなり、三次元領域内に存在する瞬時に造影剤を破壊することができず、リアルタイム性に欠ける可能性がある。また、三次元領域をモニタリングスキャンによって撮影し当該領域をリアルタイム表示しようとする場合においても、ノーマルライブボリュームを走査断面を移動させながら低音圧超音波にて走査する。従って、異なる超音波走査断面間の時間差が大きくなり、また、ボリュームレートにも限界がある。その結果、モニタリングモードにおいても、リアルタイム性に欠けることになる。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置であって、前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得するデータ取得手段と、前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置に内蔵されたコンピュータに、前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得させるデータ取得機能と、前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
以上本発明によれば、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、本スキャン処理による走査範囲であるサブボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４と、当該サブボリュームｖ１〜ｖ４によって構成されるフルボリュームＶ（＝ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４）との関係を示した図である。
【図３】図３は、フラッシュスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図４】図４は、トリガードスキャン周期Ｔ＝６心拍とする三次元トリガスキャン法において取得された、サブボリュームｖ１〜ｖ４を例示した図である。
【図５】図５は、モニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図６】図６は、変形例に係るモニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。
【図７】図７は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能に従う処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】図８は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理によって取得された超音波画像の表示形態の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、超音波プローブＡ、装置本体Ｂ、インタフェイス部Ｃを具備している。
【００１６】
超音波プローブＡは、装置本体Ｂからの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブＡから被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブＡに受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１７】
なお、本超音波プローブＡは、被検体の三次元領域を超音波走査可能なものである。そのため、超音波プローブＡは、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、三次元領域を超音波走査する構成、又は二次元的に配列された二次元振動素子を用いて電気的制御により三次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の三次元的走査は揺動回路によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の二次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の二次元断層像を取得するのと同じ時間で、三次元領域を超音波走査することができる。
【００１８】
インタフェイス部Ｃは、モニタ１１、入力装置１３を具備している。
【００１９】
モニタ１１は、装置本体Ｂからのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、これらの組み合わせを画像として表示する。
【００２０】
入力装置１３は、装置本体Ｂに接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体Ｂにとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００２１】
また、入力装置１３は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩにおいて、サブボリューム数、トリガードスキャンの繰り返し周期、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等を設定・変更するためのスイッチ等を有する。
【００２２】
装置本体Ｂは、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２３、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、画像生成ユニット２８、第１のメモリ２９、ボクセル変換ユニット３１、データ解析ユニット３３、画像合成ユニット３５、記憶ユニット３７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）３９、インタフェイスユニット４１を具備している。
【００２３】
超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブＡに駆動パルスを印加する。
【００２４】
超音波受信ユニット２３は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、超音波プローブＡを介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２５】
Ｂモード処理ユニット２５は、受信ユニット２３からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成ユニット２８に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ１１に表示される。
【００２６】
ドプラ処理ユニット２７は、受信ユニット２３から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
【００２７】
画像生成ユニット２８は、Ｂモード処理ユニット２５、ドプラ処理ユニット２７、ボクセル変換ユニット３１から受け取った各種データに基づいて、表示画像としての超音波診断画像を生成する。また、画像生成ユニット２８は、データ解析ユニット３３から受け取ったボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の所定の画像処理を実行し、三次元画像等を生成する。なお、当該画像生成ユニット２８に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２８】
第１のメモリ２９は、Ｂモード処理ユニット２５又はドプラ処理ユニット２７からの生データをフレーム毎に記憶する。
【００２９】
ボクセル変換ユニット３１は、第1のメモリ２９に記録されたフレーム毎の生データを用いて、複数のサブボリュームデータを生成する。
【００３０】
データ解析ユニット３３は、ボクセル変換ユニット３１において生成された複数のサブボリュームデータを時相毎に記憶する。また、データ解析ユニット３３は、後述する三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩにおいて、時相情報に基づいて複数のサブボリューム間の時間的対応付け（周期的運動に関する時相対応付け）を行う。さらに、データ解析ユニット３３は、時相対応付がなされた複数のサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、映像化対象領域に関するフルボリュームデータを生成する。
【００３１】
画像合成ユニット３５は、画像生成ユニット２８から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニタ１１に出力する。
【００３２】
記憶ユニット３７は、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。この記憶ユニット３７には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能を実現するためのプログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、各種信号データや画像データ、その他のデータ群が保管されている。記憶部ユニット３７内のデータは、インタフェイスユニット４１を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３３】
制御プロセッサ３９は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ３９は、記憶ユニット３７から三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩを実現するためのプログラム、所定のスキャンシーケンス、画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。
【００３４】
インタフェイスユニット４１は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェイスである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェイスユニット４１よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３５】
（三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能）
次に、本超音波診断装置１が有する、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能について説明する。この機能は、ＣＨＩを行う場合に、フラッシュスキャン又はモニタリングスキャンのいずれかにおいて三次元トリガードスキャンを選択的に実行することで、ボリュームレート・リアルタイム性を向上させるものである。本機能は、フラッシュスキャン優先モード、モニタリングスキャン優先モードに大きく分けることができる。以下、各優先モードについて説明する。
【００３６】
なお、三次元トリガスキャン法とは、周期的運動の時相を識別するための情報（時相情報）と対応付けながら、診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続する小領域に関するボリューム（サブボリューム）データを、対応付けた時相情報を基準として空間的、時間的な再配列を行うことで、所望の範囲に関するボリュームデータ（フルボリュームデータ）を生成すると共に、時相情報に従ってサブボリュームを逐次更新することで、高ボリュームレート、高リアルタイム性を持つ三次元スキャンを実行するものである。
【００３７】
図２は、本スキャン処理による走査範囲であるサブボリュームｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４と、当該サブボリュームｖ１〜ｖ４によって構成されるフルボリュームＶ（＝ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４）との関係を示した図である。本スキャン処理では、同図示すサブボリュームｖ１〜ｖ４のそれぞれにつき、トリガードスキャンの繰り返し周期（トリガードスキャン周期）Ｔに亘るボリュームスキャンが実行される。従って、例えばトリガードスキャン周期Ｔ内において診断部位の運動周期を６個（６周期）とし、一運動周期においてサブボリュームｖ１〜ｖ４分のデータを取得するとすれば、合計２４個のサブボリュームが取得されることになる（図４参照）。
【００３８】
また、本実施形態においては、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能の適用例として、周期的運動を行う部位が心臓である場合を例とする。しかしながら、これに拘泥されず、本機能は、循環器系であれば、どのような部位であっても適用可能である。また、本実施形態においては、説明を簡単にするため、三次元トリガードスキャンにおけるサブボリューム数ｎ＝４であるとし、トリガードスキャン周期Ｔ＝６心拍分であるとする。しかしながら、入力装置１３からの設定・変更により、サブボリューム数ｎ、トリガードスキャン周期Ｔは任意の値に設定可能である。さらに、本実施形態においては、時相情報としてＥＣＧ波形を採用する。しかしながら、当該例に拘泥されず、周期的運動の時相を識別可能な情報であれば、どのようなものを採用してもよい。
【００３９】
［フラッシュスキャン優先モード］
フラッシュスキャン優先モードでは、ＣＨＩにおいて、フラッシュスキャンについては三次元トリガードスキャンを実行し、モニタリングスキャンについては通常のボリュームスキャン（ノーマルライブボリュームスキャン）を実行するものである。
【００４０】
図３は、フラッシュスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、同図における矢印は一回のサブボリュームスキャン又はノーマルライブボリュームスキャンを象徴的に表したものである。また、矢印の長さは、各断面の送信超音波の音圧の強弱に対応している。また、同図では、サブボリュームデータを便宜上ｖｉｊと表記している。添字ｉはサブボリュームの番号（すなわち、空間情報）に対応する。また、添字ｊは、トリガードスキャン周期Ｔ内において収集される順番（すなわち、時間情報）を示すものである。なお、二つのサブボリューム間で添字ｊが同一であったとしても、トリガードスキャンの特性から、収集された心時相の同一は必ずしも保証されない。
【００４１】
図３に示すように、フラッシュスキャン優先モードでは、低音圧超音波を用いるモニタリングスキャンについては、フルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを繰り返す。操作者は、モニタリングスキャンによって逐次取得されるフルボリュームＶについてのライブ像を観察しながら、スキャン領域の確認や造影剤の流入状況等を視認することができる。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からトリガードスキャン周期Ｔ（今の場合、６心拍分）においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ここではＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（図３の例では、ｖ１１〜ｖ４６までの２４個のサブボリュームデータ）を取得する。
【００４２】
次に、データ解析ユニット３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。
【００４３】
例えば、図４に示すような、サブボリュームｖ１に関するトリガードスキャン周期Ｔ分のデータであるサブボリュームデータｖ１１〜ｖ１６と、サブボリューム２に関するトリガードスキャン周期Ｔ分のデータであるサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６との間の時相対応付け処理は、次の様である。すなわち、サブボリュームデータｖ１１〜ｖ１６のそれぞれに付された時相情報とサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６のそれぞれに付された時相情報とを比較して、例えば時相のずれが所定の閾値以内である場合には、同時相のサブボリュームであると判定する。この判定結果に基づいて、サブボリュームデータｖ１１１〜ｖ１６とサブボリュームデータｖ２１〜ｖ２６との間の時相対応付けを行うことができる。また、残りのｖ３１〜ｖ４６についても、時相情報を用いて時間的対応を判定し、空間的につなぎ合わせることで、各時相につき図２に示すようなフルボリュームデータＶを生成することができる。
【００４４】
［モニタリングキャン優先モード］
モニタリングスキャン優先モードでは、ＣＨＩにおいて、モニタリングスキャンについては三次元トリガードスキャンを実行し、フラッシュスキャンについてはノーマルライブボリュームスキャンを実行するものである。
【００４５】
図５は、モニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、矢印等の表記法については図４と同様である。
【００４６】
図５に示すように、低音圧超音波を用いるモニタリングスキャンについては、制御プロセッサ３９は、所望のタイミング（例えば、Ｒ波発生を基準としたタイミング）でトリガードスキャン周期Ｔ（今の場合、６心拍分）においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ１１〜ｖ４６までの２４個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。これにより、例えばフルボリュームＶ内の造影剤破壊に専念することができる。
【００４７】
次に、データ改正部３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成手法は、フラッシュスキャン優先モードの場合と実質的に同じである。
【００４８】
［変形例］
次に、モニタリングスキャン優先モードの変形例について説明する。本変形例は、モニタリングスキャンにおいて、一つのサブボリュームについて三次元トリガードスキャンを実行し、これを各サブボリュームについて順次実行することで種々の時相に対応した複数のサブボリュームデータを取得し、時相情報に基づいて事後的に時間的、空間的対応付けを行って時相毎のフルボリュームデータを生成するものである。
【００４９】
図６は、変形例に係るモニタリングスキャン優先モードによるＣＨＩのスキャンシーケンスの概念図である。なお、矢印等の表記法については図４、図５と同様である。
【００５０】
図６に示すように、制御プロセッサ３９は、まず、モニタリングモードにおいて、サブボリュームｖ１につき所望のタイミングでトリガードスキャン周期Ｔ／４においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ１１〜ｖ１６までの６個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミング（例えば、診断部位に造影剤が十分に流入したタイミング）で、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。
【００５１】
次に、制御プロセッサ３９は、モニタリングモードにおいて、サブボリュームｖ２につき所望のタイミングでトリガードスキャン周期Ｔ／４においてトリガスキャンを繰り返し実行し、時相情報（ＥＣＧ波形）と対応付けながら各サブボリュームデータ（ｖ２１〜ｖ２６までの６個のサブボリュームデータ）を取得する。また、操作者は、所望のタイミングで、入力装置１３等を介してフラッシュスキャンの開始指示を入力する。制御プロセッサ３９は、当該開示指示に応答して、当該開始指示からフルボリュームＶについてのノーマルライブボリュームスキャンを所定期間繰り返す。
【００５２】
以下、図６に示すように、同様のモニタリングスキャン、フラッシュスキャンをサブボリュームｖ３、ｖ４についても実行することで、サブボリュームデータｖ３１〜ｖ３６、ｖ４１〜４６を時相情報と対応付けながら取得する。
【００５３】
次に、データ改正部３３は、時相情報に基づいてサブボリューム間の時相対応付けと行うと共に、時間的に対応付けられたサブボリュームを空間的につなぎ合わせることで、フルボリュームデータを生成する。ボリュームデータの生成手法は、フラッシュスキャン優先モードの場合と実質的に同じである。
【００５４】
（動作）
次に、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能に従う処理（三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理）を含む本超音波診断装置１の動作について説明する。
【００５５】
図７は、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理を含む動作の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリュームの数（セグメント数）、走査範囲（すなわち、フルボリュームの領域）の設定する（ステップＳ１）。また、制御プロセッサ３９は、入力装置１３からの入力に基づいて、サブボリューム毎の走査条件（例えば、走査線密度、フレームレート、ゲイン、周波数、ダイナミックレンジ、フィルタ設定、視野深度、フォーカス位置等）を設定する（ステップＳ２）。
【００５６】
ステップＳ１、Ｓ２の各種パラメータ設定が終了し、所定のタイミングで被検体に造影剤が投与されると（ステップＳ３）、制御プロセッサ３９は、モニタリングスキャン優先モード、モニタリングスキャン優先モードのいずれかのモードに従う三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ処理が実行され、その結果取得されたサブボリュームデータを時間的、空間的に対応付けて時相毎のフルボリュームデータを生成する（ステップＳ４、ステップＳ５）。
【００５７】
画像生成ユニット２８は、生成された各時相のフルボリュームデータを用いてボリュームレンダリング等の画像処理を実行し、時相毎の三次元画像を生成する。生成された三次元画像は、リアルタイム動画像として、或いは必要に応じて静止画像として、例えば図８に示す形態にてモニタ１１に表示される（ステップＳ６）。
【００５８】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５９】
本超音波診断装置によれば、三次元トリガードスキャンを用いたＣＨＩ機能により、状況に応じて、フラッシュスキャン優先モード又はモニタリングスキャン優先モードを選択することができる。従って、例えばフラッシュスキャン優先モードを選択した場合には、フラッシュスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてフラッシュ画像を取得することができる。また、三次元トリガードスキャンにおいては、超音波断面の間の時間差が少ないため、瞬時にバブルを破壊することができる。さらに、モニタリングスキャンをノーマルライブボリュームによって実行するため、従来に比して、ガイド・リアルタイム性を向上させることができる。一方、モニタリングスキャン優先モードを選択した場合には、モニタリングスキャンにおいて三次元トリガードスキャンが実行され、高ボリュームレートにてモニタリング画像を取得することができる。従って、高い精度にてスキャン領域や造影剤流入状況を確認することができる。また、フラッシュキャンをノーマルライブボリュームによって実行するため、瞬時にバブルを破壊することができる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００６１】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上本発明によれば、従来に比してリアルタイム性の高いコントラストエコーイメージングを実行可能な超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラムを実現することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…超音波診断装置、１１…モニタ、１３…入力装置、２１…超音波送信ユニット、２３…超音波受信ユニット、２５…Ｂモード処理ユニット、２７…ドプラ処理ユニット、２８…画像生成ユニット、２９…第１のメモリ、３１…ボクセル変換ユニット、３３…データ解析ユニット、３５…画像合成ユニット、３７…記憶ユニット、３９…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、４１…インタフェイスユニット、Ａ…超音波プローブ、Ｂ…装置本体、Ｃ…インタフェイス部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置であって、
前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得するデータ取得手段と、
前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記データ取得手段は、前記ｍ個のサブ領域につき、ｎ回（ｎは２以上の整数）の前記第１の超音波走査を実行し、
前記データ生成手段は、前記診断部位に造影剤が流入する様子の経時的変化を示す超音波画像を取得するための、前記フルボリュームデータを生成すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記データ取得手段は、前記ｍ個のサブ領域につき、ｎ回（ｎは２以上の整数）の前記第２の超音波走査を実行し、
前記データ生成手段は、前記診断部位に流入した造影剤の破壊を利用した超音波画像を取得するための、前記フルボリュームデータを生成すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置に内蔵されたコンピュータに、
前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得させるデータ取得機能と、
前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【請求項１】
被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置であって、
前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得するデータ取得手段と、
前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成するデータ生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記データ取得手段は、前記ｍ個のサブ領域につき、ｎ回（ｎは２以上の整数）の前記第１の超音波走査を実行し、
前記データ生成手段は、前記診断部位に造影剤が流入する様子の経時的変化を示す超音波画像を取得するための、前記フルボリュームデータを生成すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記データ取得手段は、前記ｍ個のサブ領域につき、ｎ回（ｎは２以上の整数）の前記第２の超音波走査を実行し、
前記データ生成手段は、前記診断部位に流入した造影剤の破壊を利用した超音波画像を取得するための、前記フルボリュームデータを生成すること、
を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体の周期的運動を行う診断部位に対して、造影剤を実質的に破壊しない程度の音圧を有する超音波を用いる第１の超音波走査と、造影剤を実質的に破壊する程度の音圧を用いる第２の超音波走査と、を実行する超音波診断装置に内蔵されたコンピュータに、
前記診断部位の少なくとも一部を含み空間的に連続するｍ個（ｍは２以上の整数）のサブ領域のそれぞれにつき、前記第１の超音波走査又は前記第２の超音波走査をｎ回（ｎは２以上の整数）行うことで、前記各サブ領域に関する経時的なｎ個のサブボリュームデータを、前記周期的運動の時相を示す時相情報と対応付けて取得させるデータ取得機能と、
前記経時的なｎ個の前記各サブボリュームデータと前記時相情報とに基づいて、前記周期的運動の各時相における前記診断部位に関するフルボリュームデータを生成させるデータ生成機能と、
を実現させることを特徴とする超音波診断装置制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２２０８７５（Ｐ２０１０−２２０８７５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２５６６（Ｐ２００９−７２５６６）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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