CN1757380B - 超声波成像装置和超声波成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供高精度地进行图像数据或分析数据与生理信号的同步的超声波成像装置以及超声波成像方法，特征是包括：具有用于对被检查体进行超声波发送接收的超声波振子的超声波探测器、驱动上述超声波振子来对上述被检查体的多个方向进行超声波扫描的收发单元、根据由该收发单元得到的接收信号生成接收数据的接收数据生成单元、生成与超声波的发送或接收有关的时刻信息的时刻信息生成单元、在上述接收数据的一部分像素数据中附加上述时刻信息的时刻信息添加单元。

Description

超声波成像装置和超声波成像方法 

技术领域

本发明涉及超声波成像装置以及超声波成像方法。 

背景技术

超声波成像装置例如向被检查体内放射从内藏于超声波探测器内部的超声波振子发生的超声波，由上述超声波振子接收根据被检查体组织的音响阻抗的差异产生的反射信号，在监视器上显示。该成像方法由于通过只是使超声波探测器接触体表的简单操作就能够容易地得到实时的二维图像数据，因此广泛使用在心脏等脏器的功能诊断或形态诊断中。 

根据被检查体的组织或血球的反射波得到生理信息的超声波成像方法随着超声波脉冲反射法和超声波多普勒法的两大技术开发取得迅速的进步，使用上述技术得到的B模式图像数据和彩色多普勒图像数据在当今的超声波成像中成为重要的数据。 

在超声波成像方法中，以往进行与心电波形(以下，称为ECG信号。)等生理信号同步，显示根据超声波对被检查体的发送接收得到的上述图像数据的方法，特别是，在以心脏为代表的循环系统的诊断中，同时显示以把握图像数据的时相为目的的生理信号日益成为重要的方法。 

然而，例如，在同时显示B模式图像数据或彩色多普勒图像数据与ECG信号的情况下，相对大致同时进行来自被检查体的数据收集 和显示的ECG信号，由于B模式图像数据或彩色多普勒图像数据为了生成二维图像数据需要某种程度的处理时间，因此难以同步显示。 

对这样的问题点，例如，在特开平3-90141号公报中，公开了使ECG信号延迟在上述图像数据的生成中所需要的时间获得同步的方法。 

另一方面，作为与从通过网络连接的多个医疗设备得到的医疗信息的时相配合的方法，在特开平11-7428号公报中，公开了根据连接在网络上的标准时钟装置的时刻信息修正各个医疗设备内部安装的内部时钟的方法。 

然而，在上述的特开平3-90141号公报记载的方法中，由于采用推定在图像数据的生成中所需要的大致时间，使ECG信号延迟该时间部分的方法，因此不能够得到充分的同步精度。进而，该方法由于是根据规定的顺序生成的图像数据修正对ECG信号的延迟时间的方法，因此前提是大致实时生成以及显示图像数据以及ECG信号的每一个。同样，在特开平11-7428号公报记载的方法中，也对已经生成的图像数据等医疗信息进行同步修正。 

然而，在超声波成像装置中，近年来正在普及把在图像数据的生成中使用的扫描方向单位的超声波数据(以下，称为RAW数据。)暂时保存在装置内的存储电路中，日后对该RAW数据进行各种信号处理，生成所希望的图像数据或分析数据的方法。如果依据该方法，则由于即使被检查者不在现场也能够进行对RAW数据的信号处理，因此能够不受时间的制约。 

以下示出这样使用了RAW数据的以往例子。图1是表示以往例中的超声波成像装置的整体结构的框图，图2模式地表示保存在RAW数据存储单元1302中的RAW数据的结构，图3是使用了该超声波成 像装置的流程。 

图1所示的超声波成像装置1100具备对被检查体进行超声波的发送接收的超声波探测器1201、对超声波探测器1201进行驱动信号接收和反射信号发送的收发单元1200、把由该收发单元1200得到的接收信号进行信号处理，生成B模式用RAW数据、I/Q信号、彩色多普勒用RAW数据等RAW数据库的RAW数据生成单元1250、对该RAW数据附加从后述的时刻信息生成单元1312供给的时刻信息的时刻信息添加单元1301、以扫描方向(光栅)单位保存附加了时刻信息的RAW数据的RAW数据存储单元1302。 

另外，超声波成像装置1100具备对被检查体收集ECG信号等生理信号的生理信号计测单元1311、使用该生理信号生成时刻信息的时刻信息生成单元1312、使生理信号与时刻信息对应保存的生理信号存储单元1313、从保存在RAW数据存储单元1302中的RAW数据中，根据时刻信息读出多个RAW数据，生成生理信号的规定时相中的图像数据或分析数据的图像·分析数据生成单元1300。进而，具备使上述规定时相中的图像数据或分析数据与生理信号同步合成，生成显示用数据的显示用数据生成单元1305、显示该显示用数据的显示单元1306、输入图像数据生成模式的选择或各种指令信号的输入单元1307、汇总控制上述各单元的系统控制单元1308。 

另外，时刻信息添加单元1301对在RAW数据生成单元1250中生成的扫描方向单位的每一个RAW数据，附加后述的时刻信息生成单元1312根据被检查体的生理信号生成的时刻信息(同步信号)。而且，RAW数据存储单元1302顺序保存附加了时刻信息的RAW数据。 

图2模式地示出保存在RAW数据存储单元1302中的RAW数据的结构，纵轴是与扫描方向θ1至θM相对应的RAW数据的排列， 横轴与超声波收发波方向相对应。例如，在一帧部分的B模式图像数据中所需要的M个RAW数据B-1至B-M中，分别用12比特构成由第1扫描方向(θ1)的超声波收发波生成的RAW数据B-1的像素值a11至a1L，进而，在这些L个像素的起始(标题)中设置附加时刻信息的时刻信息存储区a10a和保存与扫描方向(θ1)有关的信息的扫描信息存储区a10b。 

同样，对第2扫描方向(θ2)至第M扫描方向(θM)的RAW数据B-2至B-M的每一个也由时刻信息存储区a20a至aM0a以及扫描信息存储区a20B至aM0b和存储了B模式用RAW数据的像素a21至aML构成。 

另外，在RAW数据存储单元1302中，连接在对第M扫描方向(θM)得到的RAW数据B-M的后面，反复保存在以后的B模式图像数据的生成中使用的RAW数据B-1至B-M。 

而且，在计测被检查体的ECG信号中的R波的时刻得到的RAW数据(例如RAW数据B-3)的时刻信息存储区a30a中附加「1」，在其它的时刻信息存储区中附加「0」。 

接着，图1的生理信号检测单元1311对被检查体计测ECG信号，所计测的生理信号由A/D变换器变换为数字信号。另一方面，时刻信息生成单元1312具有根据上述生理信号生成时刻信息(同步信号)的功能，例如，在从上述生理信号检测单元1311供给的生理信号是ECG信号的情况下，检测该ECG信号中的R波的定时。 

另外，生理信号存储单元1313使从生理信号计测单元1311供给的生理信号与时刻信息生成单元1312根据该生理信号生成的时刻信息对应保存。 

另一方面，图像·分析数据生成单元1300从在RAW数据存储单 元1302中保存的RAW数据中，读出规定时相中的一个或多个RAW数据，根据需要对该读出的RAW数据进行数据处理，进而，进行扫描变换(扫描变换)生成图像数据。 

该图像·分析数据生成单元1300具备RAW数据处理单元1303和图像数据生成单元1304。而且，RAW数据处理单元1303根据附加在该RAW数据中的时刻信息读出规定时相的RAW数据，进行对B模式用RAW数据或彩色多普勒用RAW数据的图像处理或图像分析，对I/Q信号的频谱分析等数据处理。而且，图像数据生成单元1304对在RAW数据处理单元1303读出的规定时相的B模式用RAW数据或彩色多普勒用RAW数据进行扫描变换，生成图像数据。 

另一方面，显示用数据生成电路单元1305具备运算电路和存储电路，该预算电路根据上述时刻信息读出从图像·分析数据生成单元1300的图像数据生成单元1304供给的图像数据，或从RAW数据处理单元1303直接供给的与各种分析数据相同时相中的生理信号。接着，上述显示用数据生成单元1305把从图像·分析数据生成单元1300供给的图像数据或分析数据与上述生理信号进行合成，生成显示用数据暂时保存在上述存储电路中。 

显示单元1306具备变换电路和监视器，显示用数据生成单元1305中生成的显示用数据在变换电路中通过D/A变换和TV格式变换，变换为影像信号，显示在CRT或液晶等监视器上。 

另一方面，输入单元1307在操作面板上具备键盘、跟踪球、鼠标等输入设备和显示屏，使用上述输入设备和显示屏进行患者信息或各种指令信号的输入、图像数据生成模式的选择等。 

另外，系统控制单元1308具备CPU和存储电路，在上述存储电路中保存从输入单元1307供给的各种输入信息或选择信息等。而且， 上述CPU根据这些信息，进行收发单元1200、RAW数据生成单元1250、时刻信息添加单元1301、图像·分析数据生成单元1300、显示用数据生成单元1305、显示单元1306等各部分的控制或系统总体的控制。 

其次，使用图1至图3说明以往例的超声波成像装置100的基本动作和由该超声波成像装置1100得到的图像数据与生理信号的同步显示的顺序。另外，以下沿着图3的流程叙述使用对被检查体进行超声波收发波得到的B模式用RAW数据生成的B模式图像数据、与该超声波收发波并行收集的ECG信号的同步显示。 

在对被检查体的超声波收发波之前，医生或检验师(以下，称为操作者。)在被检查体的规定位置上安装生理信号计测单元(心电计)1311的电极，接着，使用输入单元1307的输入设备，输入被检查体信息或作为图像数据生成模式进行B模式图像数据的选择等，把超声波探测器1201的顶端部分配置在上述被检查体的规定位置(图3的步骤S1)。此时，上述输入信息或选择信息保存在系统控制单元1308的存储电路中。 

在上述初始设定结束了以后，根据系统控制单元1308的控制，对被检查体进行超声波脉冲的收发。向RAW数据生成单元1250的B模式信号生成单元传送接收到的超声波信号。 

接着，B模式信号生成单元对所输入的信号进行包络线检波、对数变换和A/D变换，生成B模式用RAW数据，供给到时刻信息添加单元1301。另外，此时生成的B模式用RAW数据如图2所示，由像素a11至a1L和标题构成，在像素a11至a1L中，用12比特保存A/D变换后的信号振幅大小，在标题的扫描信息存储区a10b中保存与第1扫描方向(θ1)有关的信息(图3的步骤S2)。 

另一方面，与对上述第1扫描方向(θ1)的超声波收发波并行，生理信号计测单元1311计测被检查体的ECG信号(图3的步骤S3)，把所得到的ECG信号供给到时刻信息生成单元1312。而且，接收到该ECG信号的时刻信息生成单元1312检测上述超声波收发波的定时与ECG信号的R波是否一致，根据其检测结果生成时刻信息，供给到时刻信息添加单元1301以及生理信号存储单元1313(图3的步骤S4)。 

接着，时刻信息添加单元1301对从RAW数据生成单元1250的B模式数据生成单元1204供给的对第1扫描方向的B模式用RAW数据(图2的B模式用RAW数据B-1)的时刻信息存储区a10a，附加从时刻信息生成单元312供给的时刻信息(图3的步骤S5)。这种情况下，当上述超声波收发波的定时与ECG信号的R波不一致时，如图2所示，在RAW数据B-1的时刻信息存储区a10a中附加时刻信息「0」，当一致时附加时刻信息「1」。而且，附加了时刻信息的B模式用RAW数据B-1保存到RAW数据存储单元1302中(图3的步骤S6)。 

另一方面，在供给到生理信号存储单元1313内的ECG信号数据中也附加上述时刻信息后保存(图3的步骤S7以及S8)。 

接着，系统控制单元1308对第2扫描方向至第M扫描方向也进行同样的超声波收发波，进而，连接在对第M扫描方向的超声波收发波的后面，反复进行对第1扫描方向至第M扫描方向的超声波收发波。而且，此时得到各个B模式用RAW数据在时刻信息添加单元1301中附加时刻信息，保存到RAW数据存储单元1302中，对与该B模式用RAW数据的生成以及保存并行收集的ECG信号，也附加上述时刻信息保存到生理信号存储单元1313中。 

另一方面，图像·分析数据生成单元1300的RAW数据处理单元1303对在RAW数据存储单元1302中暂时保存的图2的RAW数据B-1、B-2、......，进行时刻信息的检索。而且，例如在RAW数据B-3中，如果检测出与信号的R波相对应的时刻信息「1」，则以RAW数据B-3为基准顺序读出RAW数据。接着，RAW数据处理单元1303对读出的RAW数据，根据需要进行图像处理，供给到图像数据生成单元1304。 

图像数据生成单元1304对在RAW数据处理单元1303中读出的规定时相中的一帧部分的B模式用RAW数据进行扫描变换，生成B模式图像数据(图3的步骤S9)。 

接着，显示用数据生成单元1305从在附加了时刻信息的状态下保存在生理信号存储单元1313内的ECG信号中，以附加了时刻信息「1」的ECG信号(R波)为基准，顺序读出一系列的ECG信号(图3的步骤S10)，进而，合成为使得从图像·分析数据生成单元1300的图像数据生成单元1304供给的B模式图像数据中的第3扫描方向(θ3)的数据显示的定时与上述ECG信号的R波的显示同步，生成显示用数据。 

然后，显示单元1306把在显示用数据生成单元1305中生成的显示用数据进行D/A变换以及TV模式变换，生成影像信号，显示在监视器上(图3的步骤S11)。 

如果依据这样的以往例，则至少存在以下任意一个问题，即，由于从ECG信号抽取时刻信息，有可能其精度降低，或由于在RAW数据的标题中附加时刻信息，标题的存储空间需要有余量等。 

发明内容

鉴于上述问题点的存在，本发明的目的在于：提供高精度地进行图像数据或分析数据与生理信号的同步，或减少标题的存储空间等至少能够解决一个问题的超声波成像装置。 

为了解决上述的课题，本发明第1方案的超声波成像装置，其特征在于包括：超声波探测器，具有用于对被检查体进行超声波收发的超声波振子；收发单元，驱动上述超声波振子来对上述被检查体的多个方向进行超声波扫描；RAW数据生成单元，基于由该收发单元得到的接收信号，来生成RAW数据即未处理数据；生理信号收集单元，收集上述被检查体的生理信号；生理数据添加单元，在上述RAW数据中附加与上述生理信号相对应的生理数据；和缓冲存储器，通过暂时存储大于一定时间的RAW数据，来对齐RAW数据收集时刻和上述生理数据的收集时刻。 

本发明第2方案的超声波成像装置，其特征在于包括：超声波探测器，具有用于对被检查体进行超声波收发的超声波振子；收发单元，驱动上述超声波振子来对上述被检查体的多个方向进行超声波收发；接收数据生成单元，根据由该收发单元得到的接收信号来生成接收数据；生理信号收集单元，收集上述被检查体的生理信号；生理数据添加单元，在上述接收数据中附加与生理信号相对应的生理数据；和缓冲存储器，暂时存储大于一定时间的上述接收数据， 

当与上述接收数据同一时刻收集的生理信号比上述接收数据延迟第二时间到达上述生理数据添加单元时，上述生理数据添加单元将与到达上述生理数据添加单元的上述生理信号相对应的生理数据，附加到保存在上述缓冲存储器中的、比最新接收数据写入地址过去了第二时间与第一时间之比值的地址中的接收数据中，其中，上述第一时间是相当于写入到上述缓冲存储器的一个地址中的时间。 

附图说明

图1是表示以往例中的超声波成像装置的整体结构的框图。 

图2表示以往例中的带时刻信息的RAW数据的结构。 

图3表示以往例中的图像数据与生理信号的同步显示顺序的流程。 

图4是表示本发明第1实施例中的超声波成像装置的整体结构的框图。 

图5是表示本发明实施例中的收发单元以及RAW数据生成单元 的结构的框图。 

图6是表示本发明实施例中的图像数据和生理信号的同步显示顺序的流程。 

图7表示本发明实施例中的B模式图像数据和ECG信号的显示例。 

图8表示本发明实施例的变形例中的带时刻信息的RAW数据的结构。 

图9是表示本发明第2实施例中的超声波成像装置的整体结构的框图。 

图10是表示本发明第2实施例中的图像数据与生理信号的同步显示顺序的流程。 

图11是表示本发明第3实施例中的超声波成像装置的整体结构的框图。 

图12是表示本发明第3实施例中的图像数据和生理信号的同步显示顺序的流程。 

图13表示本发明第3实施例中的带生理信号的RAW数据的结构。 

图14表示本发明第3实施例中的带生理信号的RAW数据的其它结构。 

具体实施方式

实施例1 

在上述的以往例中，已经说明了如图2所示，把从时刻信息生成单元1312供给的ECG信号的时刻信息保存在设置于B模式用RAW数据的标题中的时刻信息存储区中的情况，而在第1实施例中，把时刻信息附加在B模式用RAW数据的像素的一部分中保存。 

(装置的结构) 

以下，使用图4至图8说明本发明第1实施例中的超声波成像装置的结构。 

图4所示的超声波成像装置100包括：对被检查体进行超声波的收发波的超声波探测器201、对超声波探测器201进行驱动信号发送和反射信号接收的收发单元200、处理由该收发单元200得到的接收信号生成B模式用RAW数据、I/Q信号、彩色多普勒用RAW数据等RAW数据的RAW数据生成单元250、对该RAW数据附加从后述的时刻信息生成单元312供给的时刻信息的时刻信息添加单元301和以扫描方向(光栅)单位保存附加了时刻信息的RAW数据的RAW数据存储单元302。 

另外，超声波成像装置100包括：对被检查体收集ECG信号等生理信号的生理信号计测单元311、使用该生理信号生成时刻信息的时刻信息生成单元312、使生理信号与时刻信息对应保存的生理信号存储单元313、从保存在RAW数据存储单元302内的RAW数据中，根据时刻信息读出多个RAW数据，生成生理信号的规定时相中的图像数据或分析数据的图像·分析数据生成单元300。进而，还包括：使上述规定时相中的图像信号或分析数据与生理信号同步合成，生成显示用数据的显示用数据生成单元305、显示该显示用数据的显示单元306、进行图像数据生成模式的选择或各种指令信号的输入的输入单元307和汇总控制上述各部分的系统控制单元308。 

超声波探测器201对被检查体的表面使其前面接触进行超声波的收发，例如，在其顶端部分具有一维排列的多个(N个)超声波振子。该超声波振子是电声变换元件，具有发送时把电脉冲(驱动信号)变换为超声波脉冲(发送超声波)，另外接收时把超声波反射波(接收超声波)变换为电信号(接收信号)的功能。该超声波探测器201构成为体积小、重量轻，通过N信道的电缆连接到收发单元200。超声波探测器201具有扇形扫描对应、线性扫描对应、凸形扫描对应等，根据诊断部位任意地从这些超声波探测器中选择，而以下说明使用了扇形扫描对应的超声波探测器201的情况。 

其次，收发单元200如图5所示，包括：用于从超声波探测器201发生发送超声波的驱动信号的超声波发送单元202、对从超声波探测 器201的超声波振子得到的多个信道的接收信号进行整相加法运算的超声波接收单元203。而且，超声波发送单元202包括：速率脉冲发生器211、发送延迟电路212、脉冲发生器213。速率脉冲发生器211把决定放射到被检查体的超声波脉冲的重复周期(Tr)的速率脉冲供给到发送延迟电路212。另一方面，发送延迟电路212由超声波探测器201中与发送时使用的超声波振子相同数量(N信道)的独立的延迟电路构成，为了在发送时得到很细的流宽度，在上述速率脉冲中提供用于使超声波收敛到规定深度的聚集用延迟时间和用于向规定的方向发送超声波的偏转用延迟时间，把该速率脉冲提供到脉冲发生器213。 

脉冲发生器213具有与在发送时使用的超声波振子同等数量(N信道)的独立的驱动电路，驱动安装在超声波探测器201内部的N个超声波振子，生成用于对被检查体放射发送超声波的驱动脉冲。 

另一方面，超声波接收单元203包括：N信道的前置放大器214、接收延迟电路215和加法器216。前置放大器214把由超声波振子变换为电信号的微弱接收信号放大，确保充分的S/N。另外，接收延迟电路215在前置放大器214的输出上提供了聚集来自规定深度的接收超音波用于得到细接收流宽度的收敛用延迟时间和用于在规定的方向设定超声波流的接收指向性的偏转用延迟时间以后，传送到加法器216，在加法器216中来自超声波振子的N信道的接收信号相加汇总成一个信号。 

接着，RAW数据生成单元250包括：对整相相加了的超声波接收单元203的接收信号进行用于生成B模式图像用的RAW数据的信号处理的B模式数据生成单元204、对上述接收信号生成I/Q信号的I/Q信号生成单元205、对该I/Q信号进行用于生成彩色多普勒图像数据的RAW数据的信号处理的彩色多普勒数据生成单元206。 

B模式数据生成单元204包括：包络线检波器217、对数变换器218和A/D变换器219。B模式数据生成单元204的输入信号由包络 线检波器218进行了包络线检波以后，由对数变换器217进行对数变换，相对地加强微弱的信号。而且，对数变换器217的输出在A/D变换器219中进行A/D变换，生成B模式数据。 

另一方面，I/Q信号生成单元205包括：基准信号发生器220、π/2移相器221、混合器222-1以及222-2、由2信道构成的LPF(低通滤波器)223以及A/D变换器224。而且，对超声波的接收信号进行正交相位检波，检测出接收信号的IQ成分。 

即，超声波接收单元203的输出信号输入到混合器222-1以及222-2的第1输入端子。另一方面，具有与该输入信号的中心频率大致相同的频率，而且与速率脉冲发生器221的速率脉冲同步的基准信号发生器220的连续波输出直接供给到混合器222-1的第2输入端子的同时，供给到π/2移相器221，在π/2移相器221中相位移动90度，传送到混合器222-2的第2输入端子。而且，混合器222-1以及222-2的输出供给到低通滤波器223，去除I/Q信号生成单元205的输入信号频率和基准信号发生器220的输出信号频率的和成分，仅检测出差成分。 

接着，A/D变换器224以规定的抽样周期把LPF223的输出信号即正交相位检波了的模拟信号进行抽样，变换为数字信号。 

其次，彩色多普勒数据生成单元206包括：I/Q信号存储电路225、MTI滤波器226、自相关器227和运算器228，在I/Q信号存储电路225中顺序保存I/Q信号生成单元205对在规定的扫描方向进行的连续多次超声波收发波中得到的接收信号进行正交相位检波得到的I成分(接收信号的实数成分)以及Q成分(接收信号的虚数成分)。 

另一方面，上述彩色多普勒数据生成单元206的MTI滤波器226是高通用的数字滤波器，对暂时保存在I/Q信号存储电路225中的IQ信号，去除来自脏器等固体反射器的反射成分或呼吸性移动或跳动性移动等引起的多普勒信号成分(组织多普勒成分)。 

另外，自相关器227对由MTI滤波器226仅抽取出了血流信息 的多普勒信号进行自相关处理。运算器228根据该自相关处理结果，二维地计算血流的平均流速值、分散值以及功率值等，生成彩色多普勒数据。 

其次，返回到图4，时刻信息添加单元301对在RAW数据生成单元250中生成的扫描方向单位的每一个RAW数据，把后述的时刻信息生成单元312根据被检查体的生理信号生成的时刻信息附加到像素的一部分中。而且，RAW数据存储单元302顺序保存附加了时刻信息的RAW数据。 

图8表示本实施例中的B模式用RAW数据的构造，例如，以12比特构成对第1扫描方向(θ1)得到的B模式用RAW数据B-1的像素a11至a1L的每一个，例如，在时刻信息存储区a10a中设定该B模式用RAW数据B-1的像素a1L中的最小比特(LSB)。即，从图4的时刻信息生成单元312供给的时刻信息「1」或「0」保存在上述像素a1L中设置的时刻信息存储区a10a内。 

如上述那样在像素的一部分中附加并保存时刻信息的情况下，虽然该时刻信息对B模式图像数据的画质产生影响，但是由于时刻信息存储区a10a仅是LSB，因此其影响极小，进而，像素a1L是保存来自被检查体的最深部位的接收信号的像素，临床上保存重要信息的可能性很小。 

同样，对第2扫描方向(θ2)至第M扫描方向(θM)的RAW数据B-2至B-M的每一个，作为像素的一部分在时刻信息存储区a20a至aM0a中附加并存储时刻信息。 

另外，在RAW数据存储单元302中，连接在对第M扫描方向(θM)得到RAW数据B-M的后面，反复保存在以后的B模式图像数据的生成中使用的RAW数据B-1至B-M。 

而且，在计测了被检查体的ECG信号中的R波的时刻得到的RAW数据(例如，RAW数据B-3)的时刻信息存储区a10a中附加「0」。 

接着，图4的生理信号计测单元311对被检查体，计测ECG信 号、脑波、心音、血压波形、呼吸波形、阻抗波形等生理信号，计测出的生理信号由A/D变换器变换为数字信号。另一方面，时刻信息生成单元312具有根据上述生理信号生成时刻信息(同步信号)的功能，例如，在从上述生理信号计测单元311供给的生理信号是ECG信号的情况下，检测该ECG信号中的R波的定时。 

另外，生理信号存储单元313使从生理信号计测单元311供给的生理信号与时刻信息生成单元312根据该生理信号生成的时刻信息对应保存。 

另一方面，图像·分析数据生成单元300从保存在RAW数据存储单元302内的RAW数据中，读出规定时相中的一个或多个RAW数据，根据需要对该RAW数据进行数据处理，进而，进行扫描变换(扫描变换)生成图像数据。 

该图像·分析数据生成单元300具备RAW数据处理单元303和图像数据生成单元304。而且，RAW数据处理单元303根据附加在该RAW数据中的时刻信息读出规定时相的RAW数据，进行对B模式用RAW数据或彩色多普勒用RAW数据的图像处理和图像分析、对I/Q信号的频谱分析等数据处理。而且，图像数据生成单元304对RAW数据处理单元303读出的规定时相的B模式用RAW数据或彩色多普勒用RAW数据进行扫描变换，生成图像数据。 

另一方面，显示用数据生成单元305具备运算电路和存储电路，该运算电路根据上述时刻信息读出从图像·分析数据生成单元300的图像数据生成单元304供给的图像数据或从RAW数据处理单元303直接供给的各种分析数据和相同时相中的生理信号。接着，上述显示用数据生成单元305把从图像·分析数据生成单元300供给的图像数据或分析数据与上述生理信号进行合成，生成显示用数据，暂时保存在上述存储电路中。 

显示单元306具备变换电路和监视器，在显示用数据生成单元305中生成的显示用数据在变换电路中通过D/A变换和TV模式变换，变换为影像信号，显示在CRT或液晶等监视器上。 

另一方面，输入单元307在操作面板上具备键盘、跟踪球、鼠标等输入设备和显示屏，使用上述输入设备和显示屏进行患者信息或各种指令信号的输入、图像数据生成模式的选择等。 

另外，系统控制单元308具备CPU和存储电路，在上述存储电路中保存从输入单元307供给的各种输入信息或选择信息等。而且，上述CPU根据这些信息进行收发单元200、RAW数据生成单元250、时刻信息添加单元301、图像、分析数据生成单元300、显示用数据生成单元305和显示单元306等各部分的控制或系统整体的控制。 

(图像数据与生理信号的同步显示顺序) 

其次，使用图4至图8说明本实施例的超声波成像装置100的基本动作和由该超声波成像装置100得到的图像数据与生理信号的同步显示的顺序。另外，以下，按照图6的流程叙述使用对被检查体进行超声波收发波得到的B模式用RAW数据生成的B模式图像数据和与该超声波收发波并行收集的ECG信号的同步显示。然而，并不只限于该说明，代替B模式图像数据，也可以是多普勒图像数据或多普勒频谱数据，还可以是各种分析数据，或代替ECG信号，可以是血压波形等其它生理信号。 

在对被检查体的超声波收发之前，医生或检验师(以下，称为操作者。)在被检查体的规定位置安装生理信号计测单元(心电计)311的电极，接着，如果使用输入单元307的输入设备，输入被检查体信息或作为图像数据生成模式进行B模式图像数据的选择等，则把超声波探测器201的顶端部分配置在上述被检查体的规定位置(图6的步骤S1)。此时，上述的输入信息或选择信息保存在系统控制单元308的存储电路内。 

如果上述初始设定结束，则系统控制单元308对图5所示的超声波收发单元202的速率脉冲发生器211供给发送控制信号，速率脉冲发生器211与来自系统控制单元308的控制信号同步，把决定对被检查体的超声波脉冲的重复周期(Tr)的速率脉冲供给到发送延迟电路212。 

接着，发送延迟电路212在速率脉冲中提供用于使超声波聚集到规定深度的聚集用延迟时间和用于向第1扫描方向(θ1)发送超声波的偏转用延迟时间，把该速率脉冲供给到脉冲发生器213。脉冲发生器213把通过速率脉冲的驱动生成的驱动信号经过电缆供给到超声波探测器201中的N个超声波振子，向被检查体的θ1方向放射超声波脉冲。 

放射到被检查体上的超声波脉冲的一部分由音响阻抗不同的脏器间的边界面或组织反射，由被检查体的组织反射的超声波反射波(接收超声波)由超声波探测器201的超声波振子接收变换为电信号(接收信号)。该接收信号由超声波接收单元203中的N信道的独立的前置放大器214放大后传送到N信道的接收延迟电路215。 

接收延迟电路215在上述接收信号中提供了用于收敛来自规定深度的超声波的聚集用延迟时间和用于使在上述第1扫描方向具有强接收指向性的偏转用延迟时间以后，传送到加法器216。而且，加法器216相加并合成从接收延迟电路215输出的N信道的接收信号，汇总成一个接收信号以后，供给到B模式数据生成单元204。 

接着，B模式信号生成单元204对来自加法器216的输出信号进行包络线检波、对数变换、A/D变换，生成B模式用RAW数据，供给到时刻信息添加单元301(图6的步骤S2)。 

另一方面，与对上述第1扫描方向(θ1)的超声波收发波并行，生理信号计测单元311计测被检查体的ECG信号(图6的步骤S3)，把所得到的ECG信号供给到时刻信息生成单元312。而且，接收到该ECG信号的时刻信息生成单元312检测上述超声波收发波的定时与ECG信号的R波是否一致，根据其检测结果生成时刻信息，供给到时刻信息添加单元301以及生理信号存储单元313(图6的步骤S4)。 

接着，时刻信息添加单元301对从RAW数据生成单元250的B模式图像数据生成单元204供给的对第1扫描方向的B模式用RAW数据(图8的B模式用RAW数据B-1)的时刻信息存储区a10a，供给从时刻信息生成单元312供给的时刻信息(图6的步骤S5)。这 种情况下，当上述超声波收发波的定时与ECG信号的R波不一致时，如图8所示，在RAW数据B-1的时刻信息存储区a10a中附加时刻信息「0」。另一方面，当一致时，附加时刻信息「1」。而且，附加了时刻信息的B模式用RAW数据B-1保存到RAW数据存储单元302中(图6的步骤S6)。 

另一方面，在供给到生理信号存储单元313中的ECG信号数据中也附加上述时刻信息后保存(图6的步骤S6)。 

接着，系统控制单元308对第2扫描方向至第M扫描方向也进行同样的超声波收发波，进而，连接在对第M扫描方向的超声波收发波的后面，反复进行对第1扫描方向至第M扫描方向的超声波收发波。而且，此时得到的每一个B模式用RAW数据在时刻信息添加单元301中附加时刻信息，保存到RAW数据存储单元302内。与该B模式用RAW数据的生成以及保存并行，对所收集的ECG信号也附加上述时刻信息，保存到生理信号存储单元313内。 

另一方面，图像·分析数据生成单元300的RAW数据处理单元303对暂时保存在RAW数据存储单元302中的RAW数据B-1、B-2、......进行时刻信息的检索。而且，例如，如果在RAW数据B-3中检测出与ECG信号的R波相对应的时刻信息「1」，则以RAW数据B-3为基准顺序读出RAW数据。接着，RAW数据处理单元303对读出的RAW数据，根据需要进行图像处理供给到图像数据生成单元304。 

图像数据生成单元304对RAW数据处理单元303读出的规定时相中的一帧部分的B模式用RAW数据进行扫描变换，生成B模式图像数据(图6的步骤S9)。 

接着，显示用数据生成单元305在附加了时刻信息的状态下，以附加了时刻信息「1」的ECG信号(R波)为基准，从保存在生理信号存储单元313内的ECG信号中顺序读出一系列的ECG信号(图6的步骤S10)。进而，进行合成使得从图像·分析数据生成单元300的图像数据生成单元304供给的B模式图像数据中的上述第3扫描方向 (θ3)的数据显示的定时与上述ECG信号的R波的显示定时一致，生成显示用数据。 

而且，显示单元306把在显示用数据生成单元305中生成的显示用数据进行D/A变换以及TV格式变换，生成影像信号，显示在监视器上(图6的步骤S11)。 

图7表示了在显示单元306上显示的B模式图像数据和ECG信号的显示例，在同一个监视器上显示由扇形扫描法得到的B模式图像数据801和ECG信号802。而且，高亮度显示(高亮度显示)与该B模式图像数据801的时相(即，收集对第1扫描方向(θ1)至第M扫描方向(θM)的B模式用RAW数据的期间t1至t2)相对应的ECG信号802。然而，也可以在连续显示到时刻t2的ECG信号802的下方，显示表示B模式图像数据801的时相t1至t2的时相条803。 

如果依据以上叙述的本发明的第1实施例，则由于在RAW数据的像素中附加时刻信息后保存，因此，例如像扫描变换后生成的图像数据那样，即使在清除标题信息的情况下也能够保存上述时刻信息。从而，还能够使用图像数据中的时刻信息进行与生理信号的同步显示。 

进而，如果依据上述的实施例，则由于在暂时保存的RAW数据以及生理信号中附加共同的时刻信息，因此能够精度良好地进行通过使用了该RAW数据的脱机处理生成的图像数据或分析数据与生理信号的同步显示。 

另外，如果依据本实施例，则能够用软件进行上述时相配合，不需要由以往那样的硬件构成的延迟电路。 

另外，叙述了上述实施例中的时刻信息生成单元312生成表示ECG信号的R波的定时的时刻信息「1」或「0」的情况，而作为时刻信息也可以生成从ECG信号的R波经过的时间信息。 

另一方面，作为表示B模式图像数据的时相的方法，在上述实施例中进行与ECG波形的同步显示，而代替ECG波形，例如也可以显示表示R波的定时的标志。 

实施例2 

其次，使用图9以及图10说明本发明的第2实施例。该第2实施例的特征在于把共同的基准时刻信息附加到RAW数据和生理信号的每一个上，根据该时刻信息同步显示规定时相的图像数据和生理信号。 

图9是表示第2实施例中的超声波成像装置110的整体结构的框图，具有与图4所示的第1实施例中的超声波成像装置100相同功能的部分用相同的号码表示，省略其详细的说明。 

即，图9的超声波成像装置110包括：发生基准时刻的数据的基准时刻信息发生单元314、把该基准时刻附加到从RAW数据生成单元250供给的RAW数据中的时刻信息添加单元316、把上述基准时刻附加到从生理信号计测单元311供给的生理信号中的时刻信息添加单元315和保存附加了上述基准时刻的生理信号的生理信号存储单元313。进而，包括：具有与上述第1实施例相同功能的超声波探测器201、收发单元200、RAW数据生成单元250、RAW数据存储单元302、图像·分析数据生成单元300、显示用数据生成单元305、显示单元306、输入单元307和系统控制单元308等各部分。 

其次，使用图10的流程说明第2实施例中的图像数据与生理信号的同步显示的顺序。另外，在第2实施例中，也以从B模式用RAW数据生成的B模式图像数据与ECG信号的同步显示为例进行说明，但是并不限于这种情况。 

根据上述第1实施例相同的顺序进行装置的初始设定(图10的步骤S1)、根据对第1扫描方向的超声波收发波收集B模式用RAW数据(图10的步骤S2)以及收集ECG信号(图10的步骤S3)，B模式用RAW数据供给到时刻信息添加单元316，或ECG信号供给到时刻信息添加单元315。 

接着，时刻信息添加单元316对B模式用RAW数据的时刻信息存储区，附加从基准时刻信息发生单元314供给的基准时刻信息(图10的步骤S15)。而且，附加了上述基准时刻信息的B模式用RAW数据保存到RAW数据存储单元302中(图10的步骤S16)。同样， 时刻信息添加单元315对ECG信号附加上述基准时刻信息，保存到生理信号存储单元313中(图10的步骤S17以及S18)。 

接着，系统控制单元308对第2扫描方向至第M扫描方向也进行同样的超声波收发波，进而，反复进行对第1扫描方向至第M扫描方向的超声波收发波。而且，此时得到的每一个B模式用RAW数据在时刻信息添加单元316中附加基准时刻信息保存到RAW数据存储单元302内，与该B模式用RAW数据的生成以及保存并行收集的ECG信号也附加上述基准时刻信息，保存到生理信号存储单元313内。 

另一方面，图像·分析数据生成单元300的RAW数据处理单元303从在RAW数据保存单元302中暂时保存的B模式用RAW数据中，根据基准时刻信息顺序读出规定时相中的B模式用RAW数据，根据需要在对所读出的RAW数据进行图像处理以后，供给到图像数据生成单元304。接着，图像数据生成单元304把RAW数据处理单元303读出的规定时相中的一帧部分的B模式用RAW数据进行扫描变换，生成图像数据(图10的步骤S19)。 

另外，显示用数据生成单元305在附加了基准时刻信息的状态下，从保存在生理信号存储单元313内的ECG信号中读出附加了与在上述图像数据的生成中使用的RAW数据的基准时刻信息相同的基准时刻信息的ECG信号(图10的步骤S20)。进而，把从图像·分析数据生成单元300的图像数据生成单元304供给的B模式图像数据和上述ECG信号合成以后，生成显示用数据。 

而且，显示单元306把在显示用数据生成单元305中生成的显示用数据进行D/A变换以及TV格式变换，生成影像信号，显示在监视器上(图10的步骤S21)。 

如果依据以上叙述的本发明的第2实施例，则在使用从被检查体得到的RAW数据进行图像数据或分析数据等的生成时，通过在RAW数据和生理信号中附加共同的基准时刻信息，能够高精度地进行使用该RAW数据生成的图像数据或分析数据与生理信号的同步显示。另外，在第2实施例的方法中，由于不需要以ECG信号的R波那样的 特定定时为基准，因此能够容易地进行用于同步显示的处理。 

另外，在本实施例中，与第1实施例的变形例相同，也可以把基准时刻信息附加到RAW数据的像素中。 

实施例3 

其次，使用图11至图14说明本发明的第3实施例。该第3实施例的特征在于通过在RAW数据中附加与基于超声波收发波的RAW数据的生成并行收集的生理信号所对应的生理数据，进行使用该RAW数据生成的图像数据或分析数据与生理数据的同步显示。 

图11是表示第3实施例中的超声波成像装置120的整体结构的框图，在与图4所示的第1实施形态中的超声波成像装置100相同功能部分上用相同的号码表示，省略其详细的说明。 

即，图11的超声波成像装置120具备对从RAW数据生成单元250供给的RAW数据附加生理数据的生理数据添加单元317，进而，包括：具有与第1实施同样功能的超声波探测器201、收发单元200、RAW数据生成单元250、RAW数据存储单元302、图像·分析数据生成单元300、显示用数据生成单元305、显示单元306、输入单元307以及系统控制单元308的各部分。 

其次，使用图12的流程说明第3实施例中的图像数据与生理数据同步显示的顺序。另外，在第3实施例中也以从B模式用RAW数据生成的B模式图像数据与ECG数据的同步显示为例进行说明，但是并不限于这种情况。 

按照与上述第1实施例或第2实施例同样的顺序，进行装置的初始设定(图12的步骤S1)、收集对第1扫描方向的B模式用RAW数据(图12的步骤S2)以及收集ECG信号(图12的步骤S3)，B模式用RAW数据和ECG信号供给到生理数据添加单元317。 

生理数据添加单元317把从生理信号计测单元311供给的ECG信号变换为ECG数据后保存到设置在B模式用RAW数据的标题部分或像素中的生理数据存储区(图12的步骤S24)。即使在几乎同一时刻进行超声波的收发和ECG信号的收集，但是由于装置内的信号 传送路径的差别，有时RAW数据和ECG信号到达生理数据添加单元317的时刻不同。这样的情况下，在生理数据添加单元317中，在RAW数据上附加ECG数据时，需要考虑该到达时刻的差异。 

例如，根据系统结构上的原因，与超声波的收发在同一时刻收集的ECG信号比RAW数据延迟一定时间到达生理数据添加单元317的情况下，在某个时刻到达生理数据添加单元317的生理信号需要附加到比其提前一定时间到达生理数据添加单元317的RAW数据中。为此，需要预先暂时保存大于一定时间的RAW数据的缓冲存储器。而且，到达在此的RAW数据写入到该缓冲存储器中。此时，如果一个扇区的数据写入到一个地址中，则可以认为该缓冲存储器的一个地址与下式的时间T1相当。 

T1＝(1/脉冲重复频率)/发送多极的级数 

发送多极的级数：为了生成一个扇区(RAW数据)所需要的发送数 

与RAW数据在同一时刻收集的ECG信号如果比RAW数据延迟T2到达生理数据添加单元317，则到达了生理数据添加单元317的ECG信号作为ECG数据，附加到比最新RAW数据写入地址还T2/T1、过去的地址的RAW数据中。另外，在ECG信号的收集间隔是T3的情况下，成为附加与T3/T1部分的地址的RAW数据相同的ECG数据。而且，附加了ECG数据的B模式用RAW数据保存到RAW数据存储单元302内(图12的步骤S25)。 

接着，系统控制单元308对第2扫描方向至第M扫描方向也进行B模式用RAW数据的收集，进而，反复进行对第1扫描方向至第M扫描方向的B模式用RAW数据的收集。而且，此时得到的每一个B模式用RAW数据在生理数据添加单元317中附加ECG数据后保存到RAW数据存储单元302中。 

另一方面，图像·分析数据生成单元300的RAW数据处理单元303从暂时保存在RAW数据存储单元302内的B模式用RAW数据中，顺序读出规定时相的B模式用RAW数据和ECG数据，把所读出的B模式用RAW数据供给到图像数据生成单元304，把ECG数据 供给到显示用数据生成单元305(图12的步骤S26)。接着，图像数据生成单元304把RAW数据处理单元303读出的规定时相的一帧部分的B模式用RAW数据进行扫描变换，生成B模式图像数据，供给到显示用数据生成单元305(图12步骤S27)。 

接着，显示用数据生成单元305把从RAW数据处理单元303供给的ECG信号和从图像数据生成单元304供给的B模式图像数据进行合成，生成显示用数据。而且，显示单元306把在显示用数据生成单元305中生成的显示用数据进行D/A变换以及TV格式变换后显示在监视器上(图12的步骤S28)。 

图13表示第3实施例中的B模式用RAW数据的构造的具体例子。例如，用12比特构成对第1扫描方向(θ1)得到的B模式用RAW数据B-1的像素a11至a1L的每一个，该B模式用RAW数据B-1的像素a1(L-11)至a1L的12像素的LSB设定在生理数据存储区A10c中。即，从图11的生理信号计测单元311供给的12比特ECG数据保存在生理数据存储区A10c中。另外，这种情况下，也与图8的情况相同，由于用各像素的LSB构成生理数据存储区A10c，因此对B模式图像数据的画质产生的影响很小。 

另一方面，图14表示第3实施例中的RAW数据的构造的其它具体例子。与图13的情况相同，用12比特构成对第1扫描方向(θ1)得到B模式用RAW数据B-1的像素a11至a1L的每一个。在此，把该B模式用RAW数据B-1的像素a1L中的12比特(LSB至MSB)设定在生理数据存储区A10c中。这种情况下，由于像素a1L全部保存ECG信号的信息，因此在显示B模式图像数据时，最好进行用于显示像素a1L的消隐处理。另外，B模式用RAW数据B-1的像素从L个开始增加，在a1(L+1)中设定生理数据存储区。另外，也可以嵌入到其它附加信息存在的header/footer信息区中。 

如果依据以上叙述的本发明的第3实施例，则在使用从被检查体得到RAW数据进行图像数据或分析数据等的生成时，通过把与RAW数据的收集并行得到的生理信号作为生理数据附加到RAW数据中， 能够正确而且容易地进行使用该RAW数据生成的图像数据或分析数据与生理信号的同步显示。 

进而，如果依据该实施例的方法，则由于不需要附加对ECG信号的时刻信息，因此能够使装置的结构简化。 

以上叙述了本发明的实施例，而本发明并不限于上述的实施例，能够进行各种变形。例如，如已经叙述的那样，在上述实施例中叙述了从B模式用RAW数据生成的B模式图像数据与ECG信号的同步显示，而并不限于这种情况。例如，与生理信号同步显示的图像数据或分析数据也可以是彩色多普勒图像数据或多普勒频谱数据等。另外，上述生理信号也可以是脑波、心音、血压波形、呼吸波形、阻抗波形等。 

特别是，在对彩色多普勒用RAW数据的像素附加时刻信息或生理信号的情况下，最好利用使用频率或重要性比较低的分散值像素。 

另外，上述实施例中的RAW数据区为扫描方向单位的RAW数据(即，扇区数据)，而只要是进行扫描变换之前的超声波数据则就没有特别限定。另一方面，叙述了在时刻信息的生成中使用的生理信号计测单元安装在超声波成像装置内部的情况，而也可以单独设置。 

进而，在上述实施例中，叙述了一个图像数据或分析数据与一个生理信号的同步显示，而也可以是多个生理信号与多个图像数据和分析数据的同步显示。 

另外，对模拟方式叙述了上述第1实施例的超声波接收单元，而也可以是数字方式。另外，叙述了二维地收集这些实施例中的RAW数据的情况，而也可以是三维地收集。而且，这种情况下超声波探测器最好二维地排列用于收集三维RAW数据的超声波振子。 

Claims (7)

1.一种超声波成像装置，其特征在于包括：

超声波探测器，具有用于对被检查体进行超声波收发的超声波振子；

收发单元，驱动上述超声波振子来对上述被检查体的多个方向进行超声波扫描；

RAW数据生成单元，基于由该收发单元得到的接收信号，来生成RAW数据即未处理数据；

生理信号收集单元，收集上述被检查体的生理信号；

生理数据添加单元，在上述RAW数据中附加与上述生理信号相对应的生理数据；和

缓冲存储器，通过暂时存储大于一定时间的RAW数据，来对齐RAW数据的收集时刻和上述生理数据的收集时刻。

2.根据权利要求1所述的超声波成像装置，其特征在于，

上述生理信号收集单元从上述被检查体收集ECG信号。

3.一种超声波成像装置，其特征在于包括：

超声波探测器，具有用于对被检查体进行超声波收发的超声波振子；

收发单元，驱动上述超声波振子来对上述被检查体的多个方向进行超声波收发；

接收数据生成单元，根据由该收发单元得到的接收信号来生成接收数据；

生理信号收集单元，收集上述被检查体的生理信号；

生理数据添加单元，在上述接收数据中附加与生理信号相对应的生理数据；和

缓冲存储器，暂时存储大于一定时间的上述接收数据，

当与上述接收数据同一时刻收集的生理信号比上述接收数据延迟第二时间到达上述生理数据添加单元时，上述生理数据添加单元将与到达上述生理数据添加单元的上述生理信号相对应的生理数据，附加到保存在上述缓冲存储器中的、比最新接收数据写入地址过去了第二时间与第一时间之比值的地址中的接收数据中，

其中，上述第一时间是相当于写入到上述缓冲存储器的一个地址中的时间。

4.根据权利要求3所述的超声波成像装置，其特征在于还包括：

图像/分析数据生成单元，根据上述接收数据来生成图像数据和分析数据中的至少任意一方。

5.根据权利要求3所述的超声波成像装置，其特征在于，

上述接收数据生成单元根据上述接收信号来生成B模式用的接收数据。

6.根据权利要求3所述的超声波成像装置，其特征在于，

上述接收数据生成单元根据上述接收信号来生成彩色多普勒用的接收数据。

7.根据权利要求3所述的超声波成像装置，其特征在于，

上述接收数据生成单元根据上述接收信号来生成多普勒频谱用的接收数据。

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