JP2008229097A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の第１の関心領域における２次元画像データとこの第１の関心領域から離
れた第２の関心領域における３次元画像データを同時観察する。
【解決手段】超音波プローブ３を用い第１の関心領域の２次元画像データを収集する２次
元走査と第２の関心領域の３次元画像データを収集する３次元走査を行なう際、３次元画
像データに第１の関心領域及び第２の関心領域が含まれるような超音波プローブ３の基準
方向を設定する。次いで、２次元走査の中心軸が第１の関心領域の中心と交わるように超
音波プローブ３を前記基準方向に対し角度αだけ傾斜させた場合、走査制御部９１は、プ
ローブ位置検出部７が検出した傾斜角度αに基づき、３次元走査の中心軸が２次元走査の
中心軸に対して超音波プローブ３の傾斜方向と反対の方向に角度αだけシフトするように
３次元走査における超音波送受信方向を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、被検体の異なる複数の関心領域における２次
元画像データと３次元画像データを略同時に収集することが可能な超音波診断装置に関す
る。

超音波診断装置は、複数の振動素子が配列された超音波プローブを用いて被検体体内の
複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像
データをモニタ上に表示するものであり、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単
な操作で体内の２次元画像や３次元画像をリアルタイムで観測することができるため各種
臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

特に、近年では、１次元配列した微小な振動素子をその配列方向と直交する方向に高速
揺動あるいは高速移動させることにより被検体の診断対象部位に対する２次元走査及び３
次元走査を可能とする超音波プローブや、微小な振動素子を２次元配列することにより同
様な２次元走査及び３次元走査を可能とする所謂２次元アレイ超音波プローブが実用化さ
れている。

そして、上述の超音波プローブを用いた被検体の関心領域に対する２次元走査にて得ら
れた２次元画像データと、前記関心領域を含む３次元領域に対する３次元走査にて得られ
た３次元画像データを略同時に観察することにより、関心領域の周囲における生体組織情
報を参照しながら当該関心領域に対する超音波診断を行なうことが可能となった（例えば
、特許文献１参照。）。即ち、上述の超音波プローブを用いて時間分解能と空間分解能に
優れた２次元走査と広範囲な領域の観察を可能とする３次元走査を同時あるいは交互に行
なうことにより診断用の２次元画像データと参照用の３次元画像データの同時観察ができ
るようになったため精度の高い超音波診断が可能となった。
特開２０００−１３９９０６号公報

同一の超音波プローブを用いた２次元走査及び３次元走査により、特に診断対象となる
関心領域（第１の関心領域）の詳細な観察を可能とする２次元画像データとこの第１の関
心領域の診断に対し参照情報を提供してくれる他の関心領域（第２の関心領域）の観察を
可能とする３次元画像データを同時に観察する場合、良質な２次元画像データを得るため
に、超音波プローブを被検体の体表面にて移動させながらその中心軸が第１の関心領域の
中心に略一致するようにその位置を設定し、この超音波プローブの中心軸を中心とした第
１の関心領域に対する２次元走査と第２の関心領域を含んだ３次元領域に対する３次元走
査を交互に行なう方法が通常行われてきた。

図１３は、２次元走査と３次元走査を可能とする超音波プローブを用いて第１の関心領
域に対する２次元画像データと第２の関心領域に対する３次元画像データの収集を行なう
従来の方法とその問題点を説明するための図である。図１３（ａ）に示すように、第１の
関心領域である関心領域Ａ１と第２の関心領域である関心領域Ａ２が近接して存在する場
合には、上述のように関心領域Ａ１の略中心に超音波プローブ３の中心軸を一致させた状
態で２次元走査を行なって関心領域Ａ１を含んだ２次元領域における２次元画像データを
生成し、更に、超音波プローブ３の中心軸を中心とした３次元走査を行なって関心領域Ａ
２を含んだ３次元領域における３次元画像データを生成する。

しかしながら、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、関心領域Ａ２に対し比較
的離れた位置に存在する関心領域Ａ１の中心に超音波プローブ３の中心軸を設定した場合
、関心領域Ａ２は、予め設定された３次元走査領域外に置かれてしまうため関心領域Ａ１
と関心領域Ａ２の同時観察が不可能となるという問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一の超音波プロ
ーブを用い被検体の第１の関心領域に対する２次元画像データを収集するための２次元走
査と第２の関心領域に対する３次元画像データを収集するための３次元走査を行なう際、
超音波プローブの位置情報に基づいて前記２次元走査の中心と前記３次元走査の中心を相
対的にシフトさせることにより、第１の関心領域と第２の関心領域が多少離れた場合にお
いてもこれらの関心領域に対する２次元画像データと３次元画像データとの同時観察を可
能とする超音波診断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、同一の超音波
プローブを用い、被検体の第１の関心領域に対する第１の走査によって得られた画像デー
タと前記被検体の第２の関心領域に対する第２の走査によって得られた画像データとを表
示する超音波診断装置において、前記超音波プローブの位置情報を検出するプローブ位置
検出手段と、検出された前記位置情報に基づき前記第１の走査の中心軸と前記第２の走査
の中心軸とが相対的に所定量シフトするように前記第１の走査及び前記第２の走査の少な
くとも何れかにおける超音波送受信方向を制御する走査制御手段とを備えたことを特徴と
している。

本発明によれば、同一の超音波プローブを用い被検体の第１の関心領域に対する２次元
画像データを収集するための２次元走査と第２の関心領域に対する３次元画像データを収
集するための３次元走査を行なう際、超音波プローブの位置情報に基づいて前記２次元走
査の中心と前記３次元走査の中心を相対的にシフトさせることにより、第１の関心領域と
第２の関心領域が多少離れた場合においてもこれらの関心領域に対する２次元画像データ
と３次元画像データとの同時観察が可能となる。このため、第２の関心領域における生体
組織情報を参照しながら第１の関心領域に対する超音波診断が可能となり診断精度を大幅
に向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の実施例では、振動素子が２次元配列された超音波プローブを用い
、被検体の診断対象部位である関心領域Ａ１（第１の関心領域）の２次元画像データを収
集するための２次元走査（第１の走査）と、関心領域Ａ１の診断に対して参照情報を提供
する関心領域Ａ２（第２の関心領域）の３次元画像データを収集するための３次元走査（
第２の走査）を行なう際、操作者は、当該被検体に対する３次元走査によって予め収集さ
れた３次元画像データの中に関心領域Ａ１及び関心領域Ａ２が含まれるように超音波プロ
ーブの基準方向を設定する。そして、２次元画像データの観察下にて２次元走査の中心軸
が関心領域Ａ１の中心と交わるように超音波プローブを前記基準方向に対して角度αだけ
傾斜させた場合、走査制御部は、プローブ位置検出部が検出した傾斜角度αに基づき、３
次元走査の中心軸が前記２次元走査の中心軸に対し超音波プローブの傾斜方向と反対の方
向に角度αだけシフトするように３次元走査における超音波送受信方向を制御する。

尚、以下に述べる本発明の実施例では、２次元配列された複数の振動素子を有する超音
波プローブを用いて当該被検体の診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査を行な
う場合について述べるが、これに限定されるものではなく、例えば、１次元配列された複
数の振動素子をその配列方向と直交する方向に高速揺動あるいは高速移動することにより
前記診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査を行なってもよい。

又、この実施例では、Ｂモードデータに基づいて２次元画像データ及び３次元画像デー
タを生成する場合について述べるが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づく
２次元画像データ及び３次元画像データあるいはＢモードデータとカラードプラデータが
合成された２次元画像データ及び３次元画像データであっても構わない。

（装置の構成）
本実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図
１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。又、図２は、この超音波診断
装置が備えた送受信部及び超音波データ生成部のブロック図であり、図４は、画像データ
生成部における３次元画像データ生成部のブロック図である。

図１に示した本実施例の超音波診断装置１００は、被検体の診断対象部位に対し超音波
パルス（送信超音波）を送信し、この送信によって得られた超音波反射波（受信超音波）
を電気信号（受信信号）に変換する複数個の振動素子を備えた超音波プローブ３と、前記
被検体の所定方向に対し超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子の各々に
供給し、この振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２
と、整相加算後の受信信号を信号処理して超音波データ（Ｂモードデータ）を生成する超
音波データ生成部４と、被検体に対する２次元走査及び３次元走査によって得られた前記
超音波データを用いて２次元画像データ及び３次元画像データを生成する画像データ生成
部５と、これらの画像データを表示する表示部６を備えている。

更に、超音波診断装置１００は、超音波プローブ３に装着され、この超音波プローブ３
の位置や傾斜角度等を検出するプローブ位置検出部７と、被検体情報の入力、画像データ
収集条件の設定、画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部
８と、２次元走査及び３次元走査の制御や上述の各ユニットに対する統括的な制御を行な
う制御部９を備えている。

超音波プローブ３は、２次元配列されたN個の図示しない振動素子をその先端部に有し
、この先端部を患者の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。又、超音波プローブ３
の振動素子の各々は、図示しないNチャンネルの多芯ケーブルを介して送受信部２に接続
されている。振動素子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）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
気的な受信信号に変換する機能を有している。尚、超音波プローブ３には、セクタ走査対
応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に
選択することが可能であるが、本実施例では、Ｎ個の振動素子が２次元配列されたセクタ
走査用の超音波プローブ３を用いた場合について述べる。

次に、図２に示す送受信部２は、超音波プローブ３におけるＮ個の振動素子の中から選
択されたＮｔ個の送信用振動素子に対して駆動信号を供給する送信部２１と、前記Ｎ個の
振動素子の中から選択されたＮｒ個の受信用振動素子によって得られたＮｒチャンネルの
受信信号に対し整相加算を行なう受信部２２を備えている。

送信部２１は、レートパルス発生器２１１、送信遅延回路２１２及び駆動回路２１３を
備え、レートパルス発生器２１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルス
を生成して送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、送信に使用されるＮ
ｔ個の振動素子と同数の独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束す
るための集束用遅延時間と所定方向（θｐ、φｑ）に送信するための偏向用遅延時間を上
記レートパルスに与えて駆動回路２１３へ供給する。駆動回路２１３は、送信遅延回路２
１２と同数の独立な駆動回路を有し、超音波プローブ３にて２次元配列されているＮ個の
振動素子の中から送信用として選択されたＮｔ（Ｎｔ≦Ｎ）個の振動素子を駆動して被検
体の体内に送信超音波を放射する。

一方、受信部２２は、超音波プローブ３に内蔵されているＮ個の振動素子の中から受信
用として選択されたＮｒ（Ｎｒ≦Ｎ）個の振動素子に対応するＮｒチャンネルのＡ／Ｄ変
換器２２１及び受信遅延回路２２２と加算器２２３を備えており、受信用の振動素子から
供給されたＮｒチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２１にてデジタル信号に変換さ
れ、受信遅延回路２２２に送られる。

受信遅延回路２２２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間
と、所定方向（θｐ、φｑ）に対し強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ
／Ｄ変換器２２１から出力されるＮｒチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器２２３
は、受信遅延回路２２２からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路２２２と加算器
２２３により、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。

図３は、超音波プローブ３の中心軸をｚ軸として設定された直交座標（ｘｏ−ｙｏ−ｚ
ｏ）における超音波の送受信方向（θｐ、φｑ）を示したものであり、この場合、振動素
子はｘｏ軸方向及びｙｏ軸方向に沿って２次元配列され、θｐ及びφｑは、ｘｏ−ｚｏ平
面及びｙｏ−ｚｏ平面に投影された送受信方向のｚｏ軸に対する角度を示している。

尚、受信遅延回路２２２及び加算器２２３は、その遅延時間の制御によって複数方向に
対する受信超音波ビームを同時に形成する所謂並列同時受信を行なうことも可能である。
この並列同時受信法の適用により３次元走査に要する時間は大幅に短縮される。

図２に戻って、超音波データ生成部４は、送受信部２の受信部２２から出力される整相
加算後の受信信号に対して所定の処理を行ないＢモードデータを生成する受信信号処理部
４１と、被検体の複数方向に対する超音波送受信によって得られたＢモードデータを順次
保存するデータ記憶部４２を備えている。

受信信号処理部４１は、包絡線検波器４１１と対数変換器４１２を備え、受信部２２の
加算器２２３から供給された整相加算後の受信信号は、包絡線検波器４１１にて包絡線検
波された後対数変換器４１２にてその振幅が対数変換され超音波データとしてのＢモード
データが生成される。尚、包絡線検波器４１１と対数変換器４１２は順序を入れ替えて構
成してもよい。

一方、データ記憶部４２は、当該被検体に対する時系列的な２次元走査によって収集さ
れたＢモードデータを２次元超音波データとして保存する２次元データ記憶部４２１と、
前記被検体に対する間欠的な３次元走査によって収集されたＢモードデータを３次元超音
波データとして保存する３次元データ記憶部４２２とを有し、２次元走査及び３次元走査
によって収集された上述のＢモードデータ（超音波データ）は、制御部９から供給される
送受信方向（θｐ、φｑ）の情報と共に２次元データ記憶部４２１及び３次元データ記憶
部４２２に一旦保存される。尚、当該被検体に対する時系列的な２次元走査及び間欠的な
３次元走査の順序については後述する。

図１に戻って、画像データ生成部５は、２次元画像データ生成部５１と３次元画像デー
タ生成部５２を備えている。２次元画像データ生成部５１は図示しない画像処理部と２次
元画像データ記憶部を有し、前記画像処理部は、超音波データ生成部４におけるデータ記
憶部４２の２次元データ記憶部４２１から読み出した所定２次元領域におけるＢモードデ
ータを、これらのＢモードデータに付加された送受信方向（θｐ、φｑ）の情報に基づい
て配列し、更に、フィルタリング処理等の画像処理を行なって生成した２次元画像データ
を前記２次元画像データ記憶部に保存する。

一方、３次元画像データ生成部５２は、データ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２
から読み出した所定３次元領域におけるＢモードデータを、これらのＢモードデータに付
加された送受信方向（θｐ、φｑ）の情報に基づき配列してボリュームデータを生成し、
このボリュームデータをレンダリング処理して３次元画像データを生成する。

上述の３次元画像データ生成部５２の具体例につき図４を用いて更に詳しく説明する。
３次元画像データ生成部５２は、ボリュームデータ生成部５２１と、不透明度・色調設定
部５２２と、レンダリング処理部５２３と、３次元画像データ記憶部５２４とを有してい
る。

ボリュームデータ生成部５２１は、データ記憶部４２の３次元データ記憶部４２２に保
存された３次元領域におけるＢモードデータとその付帯情報である送受信方向（θｐ、φ
ｑ）の情報を読み出し、送受信方向（θｐ、φｑ）に対応させて配列したＢモードデータ
を補間処理して等方的なボクセルで構成されるボリュームデータを生成する。一方、不透
明度・色調設定部５２２は、前記ボリュームデータのボクセル値に基づき不透明度と色調
を画素単位で設定する。又、レンダリング処理部５２３は、不透明度・色調設定部５２２
によって設定された不透明度や色調の情報に基づき、ボリュームデータ生成部５２１にて
生成されたボリュームデータをレンダリング処理して３次元画像データを生成する。そし
て、得られた３次元画像データは３次元画像データ記憶部５２４に保存される。

再び図１に戻って、表示部６は、図示しない表示データ生成部、データ変換部及びモニ
タを備えている。前記表示データ生成部は、画像データ生成部５の２次元画像データ生成
部５１において生成された２次元画像データと３次元画像データ生成部５２において生成
された３次元画像データを合成し、更に、被検体情報等の付帯情報を付加して表示データ
を生成する。そして、前記データ変換部は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換と表示フ
ォーマット変換を行なって前記モニタに表示する。

一方、プローブ位置検出部７は、超音波プローブ３の傾斜角度や移動方向及び移動量等
を検出する機能を有している。超音波プローブ３の位置検出法として各種の方法が提案さ
れているが、検出精度、コスト及び大きさ等を考慮した場合超音波センサあるいは磁気セ
ンサを用いた方法が好適である。例えば、磁気センサを有したプローブ位置検出部７は、
特開２０００−５１６８号公報等に記載されているように磁気を発生するトランスミッタ
（磁気発生部）と、この磁気を検出する複数の磁気センサを有したレシーバと、検出され
た磁気に基づく電気信号（検出信号）を処理して超音波プローブ３の傾きや位置に関する
情報（以下では、位置情報と呼ぶ。）を算出する位置情報算出部（何れも図示せず）を備
えている。磁気センサを有したレシーバは、通常、超音波プローブ３の表面に装着され、
前記トランスミッタは超音波プローブ３の近傍に設置される。そして、前記位置情報算出
部は、磁気によって計測された複数の磁気センサの各々とトランスミッタとの距離に基づ
いて超音波プローブ３の位置情報（即ち、相対的な傾斜角度や位置座標）を算出する。

次に、図１の入力部８は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウ
ス、トラックボール等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースで
あり、被検体情報の入力、２次元画像データ収集条件及び３次元画像データ収集条件の設
定、画像データ表示条件の設定、超音波データ収集モード（Ｂモードデータ収集モードや
カラードプラデータ収集モード）の選択、更には、各種コマンド信号の入力等が上述の表
示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

制御部９は、走査制御部９１と主制御部９２とを備えている。走査制御部９１は、プロ
ーブ位置検出部７から主制御部９２を介して供給される超音波プローブ３の位置情報に基
づいて３次元走査あるいは２次元走査における走査領域を設定し、更に、これらの走査領
域に対して超音波送受信を行なうために送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２
の受信遅延回路２２２における遅延時間を制御する。

一方、主制御部９２は図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、前記記憶回路には、入力部
８にて入力／設定／選択された上述の被検体情報や画像データ収集条件等が保存される。
そして、前記ＣＰＵは、上述の入力情報、設定情報及び選択情報に基づいて超音波診断装
置１００の各ユニットを統括的に制御し、２次元画像データ及び３次元画像データの生成
と表示を行なう。

次に、上述の主制御部９２の制御下にて行なわれる時系列的な２次元画像データの生成
と間欠的な３次元画像データの生成の順序につき図５を用いて説明する。

図５の横軸は、時刻ｔ＝ｔ０を基準とした３次元画像データ及び２次元画像データの生
成時刻を示しており、説明を簡単にするために、「◎」によって示した１つの３次元画像
データの生成に要する時間Ｔｖは、「○」によって示した１つの２次元画像データの生成
に要する時間Ｔｆの３倍となる場合について述べる。

即ち、ｔ＝ｔ０乃至ｔ３の期間Ｔｖ（Ｔｖ＝３Ｔｆ）において最初の３次元画像データ
が生成された後ｔ＝ｔ３乃至ｔ３０において時系列的な２次元画像データの生成が連続し
て２７回行なわれ、更に、同様な３次元画像データの生成と２次元画像データの生成がｔ
＝ｔ３０以降においても繰り返し行なわれる。

次に、関心領域Ａ１（第１の関心領域）に対する診断用２次元画像データを収集するた
めの２次元走査と関心領域Ａ１から比較的は離れた関心領域Ａ２（第２の関心領域）に対
する参照用３次元画像データを収集するための３次元走査を交互に行なう際の超音波プロ
ーブ３の傾斜に伴う３次元走査領域のシフトにつき図６及び図７を用いて説明する。

図６は、関心領域Ａ１と関心領域Ａ２が３次元走査領域に含まれるように超音波プロー
ブ３の中心軸が基準方向に設定された場合の３次元走査領域における３次元画像データと
２次元走査領域における２次元画像データを説明するための図であり、図６（ａ）は、夫
々の走査領域の鳥瞰図を、又、図６（ｂ）は、図６（ａ）のｙｏ−ｚｏ断面（即ち、超音
波プローブ３の中心軸を含み２次元走査領域に垂直な断面）を示している。

一方、図７は、図６に示した関心領域Ａ１の中心が２次元走査領域に含まれるように超
音波プローブ３を被検体の体表面上で角度αだけ傾斜させた場合を示しており、この場合
、３次元走査の中心軸を超音波プローブ３の傾斜方向と反対の方向に角度αだけシフトさ
せることにより、図６の場合と同様な関心領域Ａ１及び関心領域Ａ２に対する３次元走査
が行なわれる。

即ち、操作者は、表示部６に表示された２次元画像データ及び３次元画像データの観察
下にて、関心領域Ａ１及び関心領域Ａ２の何れもが３次元走査領域に含まれるように超音
波プローブ３の中心軸を好適な方向（基準方向）に設定し、次いで、関心領域Ａ１の中心
が超音波プローブ３の中心軸と交わるように超音波プローブ３の中心軸を前記基準方向に
対して角度αだけ傾斜させる。

このとき、超音波プローブ３に取り付けられたプローブ位置検出部７は、基準方向に対
する超音波プローブ３の傾斜角度αを検出し、制御部９の走査制御部９１は、プローブ位
置検出部７から主制御部９２を介して供給された超音波プローブ３の傾斜角度情報に基づ
き送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２２２における遅延時
間を制御して３次元走査領域の中心軸が超音波プローブ３の傾斜方向と反対の方向に角度
αだけシフトした３次元走査領域に対する３次元走査を行なう。

このような超音波プローブ３の傾斜に伴なう３次元走査領域のシフトにより、例えば、
図８に示すような関心領域Ａ１に対する診断用２次元画像データと関心領域Ａ２に対する
参照用３次元画像データの同時観察が可能となる。

（変形例）
次に、本実施例の変形例について説明する。上述の実施例では、磁気センサ等を有した
プローブ位置検出部によって超音波プローブ３の位置情報を算出する場合について述べた
が、本変形例では、３次元走査により間歇的に得られるボリュームデータの移動量に基づ
いて前記位置情報を推定する場合について述べる。

本変形例における超音波診断装置の構成につき図９乃至図１１を用いて説明する。但し
、図９のブロック図に示す本変形例の超音波診断装置の構成において、図１に示した超音
波診断装置１００の各ユニットと同一の構成及び機能を有するユニットに対しては同一の
符号を付加し詳細な説明を省略する。

即ち、本変形例の超音波診断装置２００は、被検体の診断対象部位に対し超音波パルス
（送信超音波）を送信し、この送信によって得られた超音波反射波（受信超音波）を電気
信号（受信信号）に変換する複数個の振動素子を備えた超音波プローブ３と、前記被検体
の所定方向に対し超音波パルスを送信するための駆動信号を前記振動素子の各々に供給し
、この振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部２と、整
相加算後の受信信号を信号処理して超音波データ（Ｂモードデータ）を生成する超音波デ
ータ生成部４と、被検体に対する２次元走査及び３次元走査によって得られた前記超音波
データを用いて２次元画像データ及び３次元画像データを生成する画像データ生成部５と
、これらの画像データを表示する表示部６を備えている。

更に、超音波診断装置２００は、画像データ生成部５における３次元画像データ生成部
５２のボリュームデータ生成部５２１が間歇的に生成するボリュームデータの移動量に基
づいて超音波プローブ３の位置情報を検出するプローブ位置検出部１０と、被検体情報の
入力、画像データ収集条件の設定、画像データ表示条件の設定、各種コマンド信号の入力
等を行なう入力部８と、２次元走査及び３次元走査の制御や上述の各ユニットに対する統
括的な制御を行なう制御部９ａを備えている。

そして、プローブ位置検出部１０は、図１０に示すように被検体に対する３次元走査に
おいて３次元画像データ生成部５２のボリュームデータ生成部５２１（図４参照）が生成
した３次元的なボリュームデータの中から、例えば、２次元走査領域に直交する２次元的
なボリュームデータ（以下では、計測用データと呼ぶ。）を抽出して自己の記憶回路に保
存する計測用データ抽出部１１と、間歇的な３次元走査において得られた時間的に隣接す
る２つの計測用データを計測用データ抽出部１１の記憶回路から読み出し、これらの計測
用データに対し相関処理等の演算を行なってデータ間シフト量を検出するデータ演算部１
２と、このデータ間シフト量に基づき超音波プローブ３の位置情報（例えば、基準方向に
対する超音波プローブ３の傾斜角度α）を推定する位置情報推定部１３とを備えている。

隣接した２つの時相におけるボリュームデータの各々から抽出された計測用データＤａ
と計測用データＤｂに対して行なわれるデータ間シフト量の検出方法につき図１１を用い
て説明する。

プローブ位置検出部１０の計測用データ抽出部１１により時相ｔａのボリュームデータ
から抽出された計測用データＤａの画素（ｐ、ｑ）における画素値をＡ（ｐ、ｑ）、時相
ｔｂ（ｔｂ＞ｔａ）のボリュームデータから抽出された計測用データＤｂの画素（ｐ、ｑ
）における画素値をＢ（ｐ、ｑ）とすれば（図１１（ａ）参照）、データ演算部１２は、
以下に示す相互相関関数γ_ＡＢ（ｋ、ｓ）の演算結果に基づいて計測用データＤａに対す
る計測用データＤｂのシフト量を求めることができる。

即ち、ｋ及びｓの各値に対して上述の相互相関関数γ_ＡＢ（ｋ、ｓ）を算出した結果、
図１１（ｂ）に示すようなｋ＝ｋ１、ｓ＝ｓ１において相互相関関数γ_ＡＢ（ｋ、ｓ）が
最大値を示した場合、時相ｔｂのボリュームデータに対応した計測用データＤｂは、時相
ｔａのボリュームデータに対応した計測用データＤａに対しｐ方向にｋ１、ｑ方向にｓ１
だけシフト（移動）していることを示している。但し、図１１（ｂ）ではｋをパラメータ
にした場合のみを示しているが、ｓをパラメータにした場合についても同様にして求める
ことができる。

そして、図１０に示したプローブ位置検出部１０の位置情報推定部１３は、データ演算
部１２から供給される上述のデータ間シフト量の情報に基づいて時相ｔｂにおける超音波
プローブ３の位置を推定する。

次いで、制御部９ａの走査制御部９１ａは、プローブ位置検出部１０の位置情報推定部
１３から主制御部９１を介して供給される超音波プローブ３の位置情報に基づいて３次元
走査あるいは２次元走査における走査領域を設定し、更に、前記走査領域に対して超音波
送受信を行なうために送信部２１の送信遅延回路２１２及び受信部２２の受信遅延回路２
２２における遅延時間を制御する。

以上述べた本発明の実施例とその変形例によれば、同一の超音波プローブを用い被検体
の関心領域Ａ１（第１の関心領域）に対する２次元画像データを収集するための２次元走
査と関心領域Ａ２（第２の関心領域）に対する３次元画像データを収集するための３次元
走査を行なう際、基準方向に対する超音波プローブの傾斜角度に基づいて前記３次元走査
の中心軸と前記２次元走査の中心軸を相対的にシフトさせることにより、関心領域Ａ１と
関心領域Ａ２が多少離れた場合においてもこれらの関心領域に対する２次元画像データと
３次元画像データとの同時表示が可能となる。このため、関心領域Ａ２における生体組織
情報を参照しながら関心領域Ａ１に対する超音波診断が可能となり診断精度を大幅に向上
させることができる。

更に、上述の実施例とその変形例によれば、複数の振動素子が２次元配列された超音波
プローブを用いているため、２次元走査領域及び３次元走査領域に対する超音波送受信を
電子的に制御することができ、従って、超音波プローブの傾斜に伴なう３次元走査領域の
シフトを容易に実現することが可能となる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、変形して実施することが可能である。例えば、２次元配列された複数の振動
素子を有する超音波プローブ３を用いて当該被検体の診断対象部位に対する２次元走査及
び３次元走査を行なう場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、
１次元配列された複数の振動素子をその配列方向と直交する方向に高速揺動あるいは高速
移動することにより前記診断対象部位に対する２次元走査及び３次元走査を行なってもよ
い。

又、この実施例では、Ｂモードデータに基づいて２次元画像データ及び３次元画像デー
タを生成する場合について述べたが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づく
２次元画像データ及び３次元画像データあるいはＢモードデータとカラードプラデータが
合成された２次元画像データ及び３次元画像データであっても構わない。

更に、コンベックス走査、リニア走査、ラジアル走査を可能とする上述の超音波プロー
ブを用いた２次元走査及び３次元走査であっても構わない。尚、上述の２次元走査領域は
、厳密な２次元平面である必要は無く、２次元平面に垂直な方向（スライス方向）に対し
多少の厚みを有していてもよい。

一方、上述の変形例では、ボリュームデータの中から抽出された２次元的な計測用デー
タを相関処理して超音波プローブ３の位置情報を推定する方法について述べたが、３次元
的なボリュームデータに対する相関処理によって超音波プローブ３の位置情報を推定して
もよい。ボリュームデータに対して相関処理を行なうことにより、超音波プローブ３を任
意の方向に傾斜あるいは移動させた場合においてもその位置情報を推定することが可能と
なる。更に、上述のボリュームデータの替わりに、３次元画像データ生成部５２によって
生成された３次元画像データあるいはこの３次元画像データから抽出された２次元的な計
測用データに対する相関処理によって超音波プローブ３の位置情報を推定してもよい。

又、２次元的な計測用データあるいは３次元画像データやボリュームデータに対し式（
１）に基づく相関処理を行なってデータ間シフト量を求める方法について述べたが、この
方法に限定されるものではなく、例えば、図１１（ａ）に示した計測用データＤａの画素
値Ａ（ｐ、ｑ）と計測用データＤｂの画素値Ｂ（ｐ、ｑ）を下式（２）に示す最小２乗演
算式に代入することによって評価関数β_ＡＢ（ｋ、ｓ）を算出し、この評価関数β_ＡＢ（
ｋ、ｓ）が最小となるｋ＝ｋ１及びｓ＝ｓ１により計測用データＤａに対する計測用デー
タＤｂのデータ間シフト量を求めてもよい。

尚、表示部６のモニタには、図１２に示すような超音波プローブ３の中心軸に対して垂
直な面と３次元走査領域の外周との交線によって決定される領域Ｅ−３及びその中心Ｃ−
３と、前記中心軸に対して垂直な面と２次元走査領域との交線によって決定されるライン
Ｅ−２及びその中心Ｃ−２を表示することにより、２次元画像データの収集範囲に対する
３次元画像データの収集範囲を正確に把握することができる。

本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置が備えた送受信部及び超音波データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例における超音波プローブの座標と超音波送受信方向との関係を示す図。 同実施例の超音波診断装置が備えた３次元画像データ生成部のブロック図。 同実施例における時系列的な２次元画像データと間歇的な３次元画像データの生成順序を示す図。 同実施例において第１の関心領域と第２の関心領域が含まれるように設定された３次元走査領域を示す図。 同実施例において第１の関心領域の中心が２次元走査領域に含まれるように超音波プローブを傾斜させた場合の３次元走査領域の移動（シフト）を説明するための図。 同実施例の表示部に表示される２次元画像データ及び３次元画像データの具体例を示す図。 同実施例の変形例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同変形例の超音波診断装置が備えたプローブ位置検出部の具体的な構成を示すブロック図。 同変形例における画像データ間シフト量の検出方法を説明するための図。 本発明の実施例とその変形例における２次元走査領域と３次元走査領域の表示方法を示す図。 第１の関心領域に対する２次元画像データと第２の関心領域に対する３次元画像データの収集を行なう従来法の問題点を説明するための図。

符号の説明

２…送受信部
２１…送信部
２１１…レートパルス発生器
２１２…送信遅延回路
２１３…駆動回路
２２…受信部
２２１…Ａ／Ｄ変換器
２２２…受信遅延回路
２２３…加算器
３…超音波プローブ
４…超音波データ生成部
４１…受信信号処理部
４１１…包絡線検波器
４１２…対数変換器
４２…データ記憶部
４２１…２次元データ記憶部
４２２…３次元データ記憶部
５…画像データ生成部
５１…２次元画像データ生成部
５２…３次元画像データ生成部
５２１…ボリュームデータ生成部
５２２…不透明度・色調設定部
５２３…レンダリング処理部
５２４…３次元画像データ記憶部
６…表示部
７…プローブ位置検出部
８…入力部
９、９ａ…制御部
９１、９１ａ…走査制御部
９２…主制御部
１０…プローブ位置検出部
１１…計測用データ抽出部
１２…データ演算部
１３…位置情報推定部
１００、２００…超音波診断装置

Claims (10)

1. 同一の超音波プローブを用い、被検体の第１の関心領域に対する第１の走査によって得
   られた画像データと前記被検体の第２の関心領域に対する第２の走査によって得られた画
   像データとを表示する超音波診断装置において、
   前記超音波プローブの位置情報を検出するプローブ位置検出手段と、
   検出された前記位置情報に基づき前記第１の走査の中心軸と前記第２の走査の中心軸とが
   相対的に所定量シフトするように前記第１の走査及び前記第２の走査の少なくとも何れか
   における超音波送受信方向を制御する走査制御手段とを
   備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記走査制御手段は、検出された前記超音波プローブの位置情報に基づき前記第２の関
   心領域に対する３次元走査の中心軸が前記第１の関心領域に対する２次元走査の中心軸に
   対して所定量シフトするように前記３次元走査における超音波送受信方向を制御すること
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記プローブ位置検出手段は、予め設定された基準方向に対する前記超音波プローブの
   傾斜角度を検出し、前記走査制御手段は、前記傾斜角度に基づき前記３次元走査の中心軸
   が前記超音波プローブの傾斜方向と反対の方向に所定角度シフトするように前記３次元走
   査における超音波送受信方向を制御することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置
   。
4. 前記走査制御手段は、前記３次元走査の中心軸が前記超音波プローブの傾斜方向と反対
   の方向に前記傾斜角度と略等しい角度だけシフトするように前記３次元走査における超音
   波送受信方向を制御することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
5. 前記走査制御手段は、前記超音波送受信方向を制御し、前記第１の関心領域に対する時
   系列的な２次元走査と前記第２の関心領域に対する間歇的な３次元走査を交互に繰り返す
   ことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
6. 前記プローブ位置検出手段は、磁気センサあるいは超音波センサの何れかを用いて前記
   超音波プローブの位置情報を検出することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
7. 前記プローブ位置検出手段は、前記３次元走査により時間的に隣接して収集された複数
   のボリュームデータあるいはこのボリュームデータから生成された複数の３次元画像デー
   タのデータ間シフト量に基づき前記超音波プローブの位置情報を検出することを特徴とす
   る請求項２記載の超音波診断装置。
8. 前記プローブ位置検出手段は、時間的に隣接した前記複数のボリュームデータあるいは
   前記複数の３次元画像データに対する相関処理あるいは最小２乗演算によって得られた前
   記データ間シフト量に基づき前記超音波プローブの位置情報を検出することを特徴とする
   請求項７記載の超音波診断装置。
9. 表示手段を備え、前記表示手段は、前記２次元走査によって収集された前記第１の関心
   領域における２次元画像データと前記３次元走査によって収集された前記第２の関心領域
   における２次元画像データを同時表示することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装
   置。
10. 前記表示手段は、前記超音波プローブの中心軸に略垂直な面と交叉する前記３次元走査
    領域及び前記２次元走査領域と各々の領域中心を表示することを特徴とする請求項２記載
    の超音波診断装置。

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