JP2008113799A - 心電信号検出装置及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者による閾値設定をしなくとも、スムーズな心電同期による画像診断を行うことのできる心電信号検出装置及び超音波診断装置を提供することである。
【解決手段】超音波診断装置は、患者３５の心電波形から心電同期信号を検出し、この検出された心電同期信号を基に画像処理を行う機能を備えている。そして、心電ユニット制御部４２にて、前記心電同期信号を発生する閾値を、検査開始時に入力されるべく患者情報から検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は心電信号検出装置及び超音波診断装置に関するものであり、より詳細には、生体信号（心電波形）に同期して画像を表示する同期モードを持ち、且つ、生体信号を画像上に表示する心電信号検出装置及び超音波診断装置に使用されるものである。

従来の超音波診断装置には、超音波画像による診断の助けとなる参考情報として、生体信号（心電波形）に同期して画像を表示する同期モードを有し、その生体信号を表示する機能を有するものがある。また、超音波画像の走査を心拍に同期して開始したり停止したりと、超音波診断装置を診断に有用な画像を得るために利用することがある。尚、生体信号を検出するユニットは、オプション機能であり、装置とは別ユニットになっている。

前記生体信号（心電信号）は患者の心臓の動的な動きを表示するものであり、心臓の動きと同期した超音波画像をとることは、循環器の超音波診断装置に於いては必須の機能である。

心電信号には心室の拡張末期に同期したＱＲＳ信号がある。そして、このＱＲＳ信号に同期したさまざまな診断モードが開発されている。循環器領域に於いて心電同期の解析は重要であり、さまざまな心電同期の新モード（ＴＤＩ、ＴＤＩ−Ｑ、ストレスエコー法、造影エコー法等）が開発されている。

心電同期技術に於いて得られる超音波診断像と、その同時相の心電波形を同時に表示する超音波診断装置は、例えば下記特許文献１に記載されている。
特開２００１−２９２９９３号公報

ところが、心電信号は患者の動的な動き（少しの動き）によって変化してしまうので、心電同期信号がうまく検出されない場合がある。そのため、できる限り心電波形を安定させるまで待つ必要があるので、診断に時間がかかっていた。つまり、心電同期がうまくかからないと再検査となり、時間がかるため、ルーチン検査には適用できにくいものとなる。

また、昨今、コントラスト造影剤を注入する造影エコー法に於いて、心電同期により超音波の送信駆動電圧を制御する場合がある。造影剤による薬剤造影効果は約５分と短く、また、薬剤の再注入には、薬剤に対する副作用から１回当たりの投与量が制限されており、１検査当たりの投与回数も３回と制限されているため、できる限り心電波形を安定させる必要がある。加えて、複数回投与すると患者負担（コスト）が大きいという問題もある。

上述した実際の心電波形からのＱＲＳ検出は、図４に示されるように、バンドパスフィルタによりＱＲＳ波形成分を検出し、一定の閾値ａでＱＲＳ検出を行っているので、適切な位置でＱＲＳトリガをかけることができない。そして、ＱＲＳ検出後にＴ波によるカウント（ダブルカウント）をしないように、ＱＲＳ波形の最大値による不応期間Ａを有している。また、図示Ｂのように、Ｐ波にトリガがかかる場合は、心電波形全体のゲインを破線で示されるように下げることにより、Ｐ波の波高値を下げ、Ｐ波でトリガがかからないようにしている。心電波形に於けるＰ波の周波数特性成分は、ＱＲＳ周波数特性と似通っており、バンドパスフィルタだけでは、ＱＲＳ成分のみを検出することはできない。一定の閾値でＲ波を検出するものでも、Ｐ波も検出する場合がある。

しかしながら、自動でゲインを調整する機能を持った心電検出ユニットに於いては、ゲイン調整が間に合わず、Ｐ波とＲ波によるダブルカウントを防止することができなかった。

誤トリガを防止するべく心電波形が安定するまで待つしかなく、循環器領域に於いて標準のルーチン検査（生体信号と同期したエコー像の観察）支障をきたしていた。また、他のさまざまな心電同期の新モード（ＴＤＩ、ＴＤＩ−Ｑ、ストレスエコー法、造影エコー法）に於いても同様であった。

また、上述した従来技術に於いて、観察者（超音波診断操作者）は、Ｒ波近傍でトリガがかかるように、患者毎に心電検出ユニットのゲインポジション値の画像を見ながら手動で設定して観測している。これは、心電信号は、患者の性別、肉付き、体重、年齢、心臓病の有無で微妙に変わり、また患者の体動で変動してしまうからである。

一方、ＱＲＳ検出閾値は一定であるので、観察者（超音波診断操作者）は、Ｒ波近傍でトリガがかかるように患者毎に心電検出ユニットのゲイン、位置を操作し、適切な位置でＱＲＳトリガがかかるように心電波形を見ながら調整している。また、Ｐ波高値乃至、Ｐ波が高い場合にはＰ波でトリガがかかる場合があった。

したがって本発明は前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作者による閾値設定をしなくとも、スムーズな心電同期による画像診断を行うことのできる心電信号検出装置及び超音波診断装置を提供することである。

すなわち本発明は、被検体内の心電波形から心電同期信号を検出する心電信号検出装置に於いて、前記心電同期信号を発生する閾値を検査開始時に入力されるべく患者情報から検出する閾値検出手段を具備したことを特徴とする。

また本発明は、被検体内の心電波形から心電同期信号を検出し、この検出された心電同期信号を基に画像処理を行う機能を備えた超音波診断装置に於いて、前記心電同期信号を発生する閾値を検査開始時に入力されるべく患者情報から検出する閾値検出手段を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ＱＲＳ検出性能が格段に向上し、循環器超音波診断領域に於ける縮末期及び拡張末期等の心臓の動き診断効率が向上する心電信号検出装置及び超音波診断装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による超音波診断装置を説明するためのブロック構成図である。

図１に於いて、超音波診断装置の本体２０には、図示されない超音波振動子を有するプローブ２５と、生体信号検出ユニット４０が接続されている。前記超音波診断装置２０は、その内部に操作パネル２１と、制御手段であるＣＰＵ（制御ＭＢ）２２と、送受信駆動制御回路２３と、送受と駆動回路２４と、データ記憶部２７と、画像制御用回路２８と、グラフィックボード２９と、ビデオ回路３０及び画像表示ディスプレイ３１を有して構成される。一方、生体信号検出ユニット４０は、心電波形入力部４１と、心電ユニット制御部４２と、トリガ信号発生回路４３と、ＱＲＳ検出閾値データ記憶部４４及びディレイ値データ記憶部４５とを有して構成される。

前記操作パネル２１は、被検体である患者３５のＩＤや情報を入力するためのもので、キーボード等により構成される。図示されない操作者は、この操作パネル２１を操作することによって、患者３５の必要な情報を入力する。ＣＰＵ２２は、この超音波診断装置２０全体の動作制御及び後述する生体信号検出ユニット４０の動作制御を行うためのものである。

送受信駆動制御回路２３は、ＣＰＵ２２からの指令に基づいて送受信駆動回路２４を制御して、プローブ２５に駆動パルスを印加させると共に該プローブ２５で受信された患者３５からの反射信号を受信する。また、この反射信号を画像制御用回路２８に送信して断層像を得ると共に、生体信号検出ユニット４０内のトリガ信号発生回路（設定手段）４３に心電トリガ信号を出力する。

データ記憶部２７は、予め患者の種々の情報が記憶されている。このデータ記憶部２７に記憶されている情報は、前記操作パネル２１により入力される患者ＩＤに基づいて読み出されるものであり、例えば、患者の性別、肉付き、体重、年齢、心臓病の有無等で構成される。

画像制御用回路２８は、ＣＰＵ２２の指令及び送受信駆動制御回路２３からの反射信号と、後述する心電ユニット制御部４２からの心電波形データに基づいて、断層像（ＵＳ画像）をビデオ回路３０に出力する。ビデオ回路３０では、グラフィックボード２９で決定された解像度や描画速度に基づいて、前記断層像を画像表示ディスプレイ３１に表示すべく処理が行われる。そして、画像表示ディスプレイ３１では、このようにして得られた断層像が表示される。

一方、心電波形入力部４１には、図示されないが患者３５に取付けられた電極から心電波形を得る。心電ユニット制御部４２は、前記心電波形入力部４１から入力された心電波形に基づいて、トリガ信号発生回路４３を通じて心電波形データを上述した画像制御用回路２８に出力する。また、ＱＲＳ検出閾値データ記憶部４４及びディレイ値データ記憶部４５は、データテーブルとして予めＱＲＳ検出閾値及びＰ波検出後の所定のディレイ値が記憶されている。これらのＱＲＳ検出閾値及びディレイ値は、超音波診断装置２０からのＩＤ入力による患者情報に基づいて、心電ユニット制御部４２に読み出される。

このような構成に於いて、この超音波診断装置では、先ず、患者３５の体表にプローブ２５が当接される。次いで、操作者によって操作パネル２１から患者ＩＤ等が入力される。すると、入力された患者ＩＤに基づいて、当該患者の情報、例えば患者の性別、肉付き、体重、年齢、心臓病の有無等が、データ記憶部２７から自動的に選択されてＣＰＵ２２に読み出される。

また、本体２０内のＣＰＵ２２から生体信号検出ユニット４０内の心電ユニット制御部４２に、前記患者ＩＤに基づいた情報が供給される。そして、これらの情報から、ディレイ値データ記憶部４５及びＱＲＳ検出閾値データ記憶部４４から、該当するディレイ値及びＱＲＳ検出閾値が自動的に選択され、心電ユニット制御部４２に読み出される。尚、これらディレイ値及びＱＲＳ検出閾値による優先度、（条件）は、操作者により選択することが可能である。

例えば、条件１としては、図２（ａ）に示されるように、心電同期閾値ｂ以上（タイミングｔ₁₂）であって、Ｐ波検出（タイミングｔ₁₁）後のディレイカウント終了後（タイミングｔ₁₃）であれば、心電トリガ信号がトリガ信号発生回路４３より発生される。

また、条件２としては、図２（ｂ）に示されるように、Ｐ波検出（タイミングｔ₂₁）後のディレイカウント終了後（タイミングｔ₂₂）であって、心電同期閾値ｃ以上（タイミングｔ₂₃）であれば心電トリガ信号が発生される。

ディレイ値データは操作者に開放されており、操作者によって任意の値に設定することが可能である。ディレイ値は１心拍毎に任意の値に設定することができる（プログラム可能）。したがって、操作者が希望する１心拍毎のＥＣＧ波形の任意の位置で心電トリガ信号を発生することができる。図３を参照すると、本実施形態では、Ｐ波検出のタイミングｔ₃₁からｔ３のディレイ値が設定され、また、ＱＲＳ検出閾値ｄが患者ＩＤから自答的に設定される。

一方、患者３５に接触された図示されない電極から、心電波形入力部４１を経て心拍を表す生体信号が取得される。この取得された生体信号に対して、上述したＱＲＳ検出閾値及びＰ波からのディレイ値等に基づいて、心電ユニット制御部４２では、トリガ信号発生回路４３を通じて心電トリガ信号を超音波診断装置２０の送受信駆動制御回路２３へ出力すると共に、心電波形データを画像制御用回路２８に出力する。

また、送受信駆動制御回路２３は、ＣＰＵ２２からの指令に基づいて送受信駆動回路２４を制御して、プローブ２５に駆動パルスを印加させると共に該プローブ２５で受信された患者３５からの反射信号を受信する。画像制御用回路２８では、ＣＰＵ２２の指令及び送受信駆動制御回路２３からの反射信号と、心電ユニット制御部４２からの心電波形データに基づいて、断層像（ＵＳ画像）を得る。そして、この断層像がビデオ回路３０に出力されると、グラフィックボード２９で決定された解像度や描画速度に基づいて、画像表示ディスプレイ３１に表示すべく処理が行われる。そして、画像表示ディスプレイ３１にて、このようにして得られた断層像が表示される。

このように、本実施形態によれば、検査開始時のＩＤ入力時のデータによりＱＲＳ検出閾値を自動的に設定するため、操作者による閾値設定がなくなり、スムーズな診断を行うことができる。また、Ｐ波検出を行い、Ｐ波からのディレイ値でもＱＲＳ信号を検出するため、誤トリガがなくＱＲＳ検出性能が格段に向上し、循環器超音波診齢領域に於ける縮末期及び拡張末期等の心臓の動き診断効率が向上する。更に、コントラスト剤注入による造影エコー法に於いて、薬剤の投与回数を削減することができ、患者への副作用の心配を軽減することができ、且つコスト負担が少なくなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態による超音波診断装置を説明するためのブロック構成図である。 心電ユニット制御部４２に読み出されるディレイ値及びＱＲＳ検出閾値による優先度について説明する図である。 本発明の一実施形態によるＰ波検出後のディレイ値とＱＲＳ検出閾値によるＱＲＳトリガ位置の決定について説明するための図である。 従来の心電波形に対するＱＲＳ検出閾値により心電同期信号得るための説明図である。

符号の説明

２０…超音波診断装置、２１…操作パネル、２２…ＣＰＵ（制御ＭＢ）、２３…送受信駆動制御回路、２４…送受信駆動回路、２５…プローブ、２７…データ記憶部、２８…画像制御用回路、２９…グラフィックボード、３０…ビデオ回路、３１…画像表示ディスプレイ、３５…患者、４０…生体信号検出ユニット、４１…心電波形入力部、４２…心電ユニット制御部、４３…トリガ信号発生回路、４４…ＱＲＳ検出閾値データ記憶部、４５…ディレイ値データ記憶部。

Claims (6)

1. 被検体内の心電波形から心電同期信号を検出する心電信号検出装置に於いて、
   前記心電同期信号を発生する閾値を検査開始時に入力されるべく患者情報から検出する閾値検出手段を具備したことを特徴とする心電信号検出装置。
2. 前記心電同期信号を発生する閾値と前記心電波形の基準情報からトリガ位置を設定する設定手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の心電信号検出装置。
3. 前記設定手段は、前記心電波形の所望の１心拍毎の任意位置でトリガを設定することを特徴とする請求項２に記載の心電信号検出装置。
4. 被検体内の心電波形から心電同期信号を検出し、この検出された心電同期信号を基に画像処理を行う機能を備えた超音波診断装置に於いて、
   前記心電同期信号を発生する閾値を検査開始時に入力されるべく患者情報から検出する閾値検出手段を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
5. 前記心電同期信号を発生する閾値と前記心電波形の基準情報からトリガ位置を設定する設定手段を更に具備することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記設定手段は、前記心電波形の所望の１心拍毎の任意位置でトリガを設定することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。

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