JP3141176B2 - 超音波断層装置 - Google Patents

超音波断層装置

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JP3141176B2 JP04147959A JP14795992A JP3141176B2 JP 3141176 B2 JP3141176 B2 JP 3141176B2 JP 04147959 A JP04147959 A JP 04147959A JP 14795992 A JP14795992 A JP 14795992A JP 3141176 B2 JP3141176 B2 JP 3141176B2
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体の診断部位について断層像を構成し表示する超音波断
層装置に関し、特に心臓等の動きのある診断部位につい
て臓器の実際の動きに対応した移動量を検出してその動
きの状態を正確に表示することができる超音波断層装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波断層装置は、被検体に超音
波を送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波
を発生させると共に受信した反射エコー信号を増幅する
超音波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコ
ー信号を入力して断層像の再生処理を行う信号処理部
と、この信号処理部からの出力信号をディジタル化して
画像データを記憶する画像記憶部と、この画像記憶部か
らの画像データをビデオ信号に変換して表示する画像表
示部とを有して成っていた。そして、このような超音波
断層装置において、動きのある診断部位についてその動
きの量を把握するには、操作者は、画像表示部に表示さ
れる画像を目視観察しながら、動く前の画像と動いた後
の画像とをそれぞれ頭の中に記憶し、両画像のイメージ
を比較して例えば心臓の弁などの動き方や移動量を把握
していた。
【0003】しかし、上記のような検査のやり方では、
操作者の豊富な経験と熟練とを要するものであり、正確
で迅速な検査は困難であった。これに対処して、時相の
異なる複数の画像を用い、前後の時相の2画像間で差分
演算をし、この求めた差分画像を画像表示部の画面に表
示するようにした装置が、特開昭62-189054号公報で提
案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の公報に
記載された超音波断層装置においては、心臓等の動きの
あるものの画像についてその動きの成分のみを抽出して
表示することはできるが、上記差分画像は輝度差を求め
て表示するようになっているので、例えば弱い信号がた
くさん移動した場合と、強い信号が少しだけ移動した場
合とで、差分画像値が互いに同等の量となることがあっ
た。このときは、前者の動きの評価と、後者の動きの評
価とは両者間でほとんど区別がつかず、画像上は同じよ
うな動きのものとして表示されてしまうものであった。
すなわち、臓器等の実際の動きとは違ったものとして評
価されることがあり、動きの状態を表す画像としては不
正確な表示となることがあった。従って、正確な診断情
報が得られないことがあった。
【0005】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、心臓等の動きのある診断部位について臓器の実際
の動きに対応した移動量を検出してその動きの状態を正
確に表示することができる超音波断層装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波断層装置は、被検体に超音波を
送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を発
生させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音
波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコー信
号を入力して断層像の再生処理を行う信号処理部と、こ
の信号処理部からの出力信号を画像データとして表示す
る画像表示部とを備えた超音波断層装置において、上記
信号処理部から出力された複数の時相の画像データから
輪郭画像を生成する手段と、この輪郭画像生成手段から
出力された時相の異なる複数の輪郭画像を重ねて上記画
像表示部に表示する手段とを備えたたものである。
【0007】
【作用】このように構成された超音波断層装置は、輪郭
画像生成手段により信号処理部から出力された複数の時
相の画像データから輪郭画像を生成し、輪郭画像表示手
段により上記輪郭画像生成手段から出力された時相の異
なる複数の輪郭画像を重ねて画像表示部に表示するよう
に動作する。これにより、心臓等の動きのある診断部位
について臓器の実際の動きに対応した移動量を検出して
その動きの状態を正確に表示することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明による超音波断層装置の
実施例を示すブロック図である。この超音波断層装置
は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像
を構成し表示するもので、図に示すように、探触子1
と、超音波送受信部2と、信号処理部3と、A/D変換
器4と、第一及び第二の白黒画像メモリ5,6と、テレ
ビ信号作成回路7と、テレビモニタ8とを有し、さらに
2値化画像作成記憶手段(9,10)と、輪郭画像検出
記憶手段(11,12,13)と、比較色付け回路14
とを備えて成る。なお、図1において、符号15は上記
各構成要素の動作を制御するためのCPU(中央処理装
置)を示している。
【0009】上記探触子1は、機械的または電子的にビ
ーム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信するも
ので、図示省略したがその中には超音波の発生源である
と共に反射エコーを受信する振動子が内蔵されている。
超音波送受信部2は、上記探触子1に対して駆動パルス
を送出して超音波を発生させると共に受信した反射エコ
ー信号を増幅するもので、図示省略したがその中には送
波パルサ、送波遅延回路、受波増幅器、受波遅延回路等
が内蔵されている。
【0010】信号処理部3は、上記超音波送受信部2か
ら出力される反射エコー信号を入力して断層像の再生処
理を行うもので、図示省略したがその中には入力した反
射エコー信号についてゲイン補正をする回路、ログ圧縮
をする回路、検波回路、フィルタ処理回路等が内蔵され
ている。そして、上記探触子1及び超音波送受信部2で
超音波ビームを被検体の体内で一定方向に走査させると
共に、受信した反射エコー信号を信号処理部3で処理す
ることにより、1枚の断層像を得るようになっている。
【0011】A/D変換器4は、上記信号処理部3から
出力される画像信号を入力してディジタル信号に変換す
るものである。また、第一及び第二の白黒画像メモリ
5,6は、上記A/D変換器4からのディジタルの画像
データを記憶するもので、後述の2値化画像メモリ10
と輪郭画像メモリ12,13に対応させて、時相のずれ
が生じるのを避けるために二つ設けてある。そして、こ
のA/D変換器4と第一及び第二の白黒画像メモリ5,
6とで画像記憶部を構成している。
【0012】テレビ信号作成回路7は、上記第二の白黒
画像メモリ6から出力される白黒の画像データを入力し
てアナログ信号に変換し、テレビ信号を作成するもので
ある。また、テレビモニタ8は、上記テレビ信号作成回
路7からのテレビ信号を入力して画像として表示するも
ので、例えばカラーCRTからなる。
【0013】ここで、本発明においては、図1に示すよ
うに、上記A/D変換器4の出力側に分岐して2値化デ
ータ作成回路9が設けられると共に、この2値化データ
作成回路9に続いて、2値化画像メモリ10と、輪郭検
出回路11と、第一及び第二の輪郭画像メモリ12,1
3とが設けられ、さらにこれらの輪郭画像メモリ12,
13に比較色付け回路14が接続されている。
【0014】上記2値化データ作成回路9は、前記A/
D変換器4から出力されるディジタルの白黒画像データ
を入力し、例えば輝度が小さく黒色系で表示される部分
を“0”とし、輝度が大きく白色系で表示される部分を
“1”として2値化し、2値化データを作成するもので
ある。また、2値化画像メモリ10は、上記2値化デー
タ作成回路9で得られた2値化画像のデータを記憶する
ものである。そして、この2値化データ作成回路9と2
値化画像メモリ10とで2値化画像作成記憶手段を構成
している。
【0015】輪郭検出回路11は、上記2値化画像メモ
リ10から出力される2値化画像のデータを入力してそ
の画像の輪郭を検出するもので、2値化画像の例えば
“0”と“1”のデータの境界を検出するためのフィル
タ処理を施すラプラシアンフィルタなどのディジタルフ
ィルタから成る。また、第一及び第二の輪郭画像メモリ
12,13は、上記輪郭検出回路11で得られた異なる
時相の2枚の輪郭画像のデータを別々に記憶するもので
ある。そして、この輪郭検出回路11と第一及び第二の
輪郭画像メモリ12,13とで輪郭画像検出記憶手段を
構成している。さらに、前記2値化画像作成記憶手段と
上記輪郭画像検出記憶手段とで、前記信号処理部3から
出力された複数の時相の画像データから輪郭画像を生成
する手段を構成している。
【0016】さらに、比較色付け回路14は、上記第一
及び第二の輪郭画像メモリ12,13から読み出した異
なる時相の2枚の輪郭画像を比較し、その輪郭の移動量
を検出してその移動部分に例えば赤又は青の色信号を付
与するものである。なお、この比較色付け回路14で色
信号が付与された画像データは、CPU15の制御によ
り前記テレビ信号作成回路7へ送られ、第二の白黒画像
メモリ6から出力される白黒の断層像データと合成され
て、テレビモニタ8の画面に臓器の動きに対応した移動
量がカラーで表示されるようになっている。そして、こ
の比較色付け回路14で、上記輪郭画像生成手段から出
力された時相の異なる複数の輪郭画像を重ねて上記テレ
ビモニタ8に表示する輪郭画像表示手段を構成してい
る。
【0017】次に、このように構成された超音波断層装
置において被検体の対象臓器、例えば心臓の内壁の移動
量を検出して色付け表示する動作について、図2及び図
3を参照して説明する。まず、図1において、通常の白
黒断層像は、探触子1及び超音波送受信部2並びに信号
処理部3によって走査収集され、A/D変換器4によっ
てディジタルの画像データとされた後に、第一及び第二
の白黒画像メモリ5,6に順次書き込まれ、これらの画
像メモリ5,6から読み出された画像データは、テレビ
信号作成回路7によってテレビ信号に変換された後、テ
レビモニタ8に白黒断層像として表示される。
【0018】上記断層像の表示過程において、A/D変
換器4でディジタル化された画像データは、第一の白黒
画像メモリ5へ入力すると共に2値化データ作成回路9
にも入力する。そして、この2値化データ作成回路9に
より、図2(a)に示すように、例えば心臓壁16の内
部にて黒色系で表示される領域E1は“0”の値とさ
れ、その外側の白色系で表示される領域E2は“1”の
値とされて2値化される。このように作成された2値化
画像I1は、次の2値化画像メモリ10へ入力して記憶
される。次に、この2値化画像メモリ10から読み出さ
れた2値化画像I1は、輪郭検出回路11へ入力する。
そして、この輪郭検出回路11により、図2(b)に示
すように、上記2値化画像I1における領域E1のデータ
“0”と領域E2のデータ“1”との境界を輪郭17と
して検出する。このように検出して得られた輪郭画像I
2は、次の第一の輪郭画像メモリ12へ入力して記憶さ
れる。このとき、輪郭画像I2は、例えば上記輪郭17
の部分のデータが“1”とされ、それ以外の部分のデー
タが“0”とされている。同様にして、上記の輪郭画像
2とは別の時相で得られた輪郭画像は、第二の輪郭画
像メモリ13へ記憶される。
【0019】いま、上記第一の輪郭画像メモリ12に
は、図3(a)に示すように、心臓拡張期の輪郭画像I
3が格納され、第二の輪郭画像メモリ13には、同図
(b)に示すように、心臓収縮期の輪郭画像I4が格納
されているとする。これら二つの画像I3とI4とを重ね
ると、図3(c)に示すようになり、それぞれの画像に
おける輪郭17aと17bとで囲まれた領域が拡張期と
収縮期での心臓壁16の移動量を示すこととなる。
【0020】そこで、比較色付け回路14は、上記第一
及び第二の輪郭画像メモリ12,13から異なる時相の
輪郭画像I3とI4とを読み出して取り込む。そして、こ
れらの輪郭画像I3,I4を図3(c)に示すように重ね
合わせることにより比較し、同図(d)に示すように、
それぞれの輪郭17aと17bとで囲まれた領域E3
検出し、この領域E3が輪郭17a,17bの移動量で
あるとしてその部分の画像データに例えば赤又は青の色
信号を付与する。その後、上記比較色付け回路14で色
信号が付与された画像データは、CPU15の制御によ
り前記テレビ信号作成回路7へ送られ、第二の白黒画像
メモリ6から出力される白黒の断層像データと合成され
て、テレビモニタ8の画面に臓器の動きに対応した移動
量がカラーで表示される。このとき、図3(d)の輪郭
17a,17bは、図2(a),(b)の対応関係から
明らかなように、輪郭17aは心臓拡張期の心臓壁16
の形状と一致し、別の時相の輪郭17bは心臓収縮期の
心臓壁16の形状と一致しているので、以上の動作によ
り臓器の実際の動きに対応した移動量を検出して色付け
表示することができる。
【0021】なお、以上の説明においては、対象臓器と
して心臓壁を検査する場合を例として述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば頚動脈の血管内壁を対象臓器と
して検査する場合も同様に適用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
輪郭画像生成手段により信号処理部から出力された複数
の時相の画像データから輪郭画像を生成し、輪郭画像表
示手段により上記輪郭画像生成手段から出力された時相
の異なる複数の輪郭画像を重ねて画像表示部に表示する
ことができる。これにより、心臓等の動きのある診断部
位について臓器の実際の動きに対応した移動量を検出し
その動きの状態を正確に表示することができる。従っ
て、臓器等の動きの状態を表す画像として正確な表示を
することができ、被検体の診断部位について正確な診断
情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による超音波断層装置の実施例を示す
ブロック図、
【図2】 2値化画像の作成と輪郭画像の検出の状態を
示す説明図、
【図3】 画像における輪郭の移動量を検出し色付け表
示する状態を示す説明図。
【符号の説明】
1…探触子、 2…超音波送受信部、 3…信号処理
部、 4…A/D変換器、 5,6…白黒画像メモリ、
7…テレビ信号作成回路、 8…テレビモニタ、 9
…2値化データ作成回路、 10…2値化画像メモリ、
11…輪郭検出回路、 12,13…輪郭画像メモ
リ、 14…比較色付け回路、 17,17a,17b
…輪郭、 I1…2値化画像、 I2,I3,I4…輪郭画
像、 E3…異なる時相間の輪郭の移動領域。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に超音波を送受信する探触子と、
    この探触子を駆動して超音波を発生させると共に受信し
    た反射エコー信号を増幅する超音波送受信部と、この超
    音波送受信部からの反射エコー信号を入力して断層像の
    再生処理を行う信号処理部と、この信号処理部からの出
    力信号を画像データとして表示する画像表示部とを備え
    超音波断層装置において、上記信号処理部から出力さ
    れた複数の時相の画像データから輪郭画像を生成する手
    段と、この輪郭画像生成手段から出力された時相の異な
    る複数の輪郭画像を重ねて上記画像表示部に表示する手
    とを備えたことを特徴とする超音波断層装置。
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