JP2008125530A - 超音波撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波撮像装置のハードウェアを大幅に増加させることなく、かつ患者監視装置の汎用的な特徴を維持したまま、断層画像情報に併せて循環器動態情報を同一画面上に表示する超音波撮像システムを実現する。
【解決手段】患者監視装置２０から超音波撮像装置１０へ心電波形情報５０を転送し、この心電波形情報５０を、超音波撮像装置１０の表示部１３に断層画像情報４０と共に同期させて表示することとしているので、超音波撮像装置１０のハードウェアを大きく変更することなく、ひいては安いコストでしかも患者監視装置２０の汎用性を損なうことなく、断層画像情報４０に同期した心電波形情報５０を、同一画面で観察することを実現させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波撮像装置を用いた被検体の断層画像情報の取得と共に、患者監視装置を用いた循環器動態情報の検出を行う超音波撮像システムに関する。

近年、超音波撮像装置は、広範な普及に伴い、多様な用いられ方がされる様になって来ている。その中の一つに、被検体の超音波撮像装置を用いた撮像を、患者監視装置を用いた検査と共に行うことがある。ここでは、被検体の心電波形、血圧等の循環器動態情報を、被検体の断層画像情報と共に観察し、より有用な被検体情報が取得される。この場合、検出される循環器動態情報は、断層画像情報と共に同一画面に表示されることが、比較を容易に行う点から好ましい。

そこで、患者監視装置の一部の機能、例えば心電計の部分を、超音波撮像装置に組み込むことが行われる（例えば、特許文献１参照）。これにより、超音波撮像装置の表示部に、断層画像情報と共に心電波形等の循環器動態情報を表示することが可能となり、両者の比較が容易に行われる。
特開２０００−２１０２８８号公報、（第１頁、図１）

しかしながら、上記背景技術によれば、超音波撮像装置のハードウェアの負担が大きくなり、コスト的に高いものとなる。すなわち、比較的小型軽量で可搬性に優れる超音波撮像装置にとって、心電計等の患者監視装置を新たに組み込むことは、装置の有用な特徴である、小型軽量で安価であることを減じることになる。

一方、心電計等を含む循環器動態情報を検出する患者監視装置は、病院内では日常的に用いられる機器であり、単独の装置としての有用性が確立されたものである。患者監視装置は、単独で汎用的に用いられることが、病院にとってコスト的に有利であるばかりでなく、患者にとっても、検出センサーをなすリード電極の付け替え等の工数が減り、好ましいものである。

これらのことから、超音波撮像装置のハードウェアを大幅に増加させることなく、かつ患者監視装置の汎用的な特徴を維持したまま、断層画像情報に併せて循環器動態情報を同一画面上に表示する超音波撮像システムをいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、超音波撮像装置のハードウェアを大幅に増加させることなく、かつ患者監視装置の汎用的な特徴を維持したまま、断層画像情報に併せて循環器動態情報を同一画面上に表示する超音波撮像システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、被検体の断層画像情報を取得し、かつ表示する超音波撮像装置と、前記被検体の循環器動態情報を検出する患者監視装置と、前記超音波撮像装置および前記患者監視装置間で情報通信を行う通信手段と、を備える超音波撮像システムであって、前記患者監視装置は、前記通信手段を介して、前記循環器動態情報を前記超音波撮像装置に送信する循環器情報送信手段を有し、前記超音波撮像装置は、前記断層画像情報を表示する表示部に、前記断層画像情報と共に前記循環器動態情報を表示する複合表示手段を有すること、を特徴とする。

この第１の観点による発明では、超音波撮像装置のコストおよび患者監視装置の汎用性を概ね維持したまま、断層画像情報および循環器動態情報を、同一画面に表示する。

また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、第１の観点に記載の超音波撮像システムにおいて、前記循環器動態情報が、前記検出の時刻情報を含むことを特徴とする。

この第２の観点の発明では、表示される断層画像情報および循環器動態情報を、同期する同一時刻に取得されたものとする。

また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、第２の観点に記載の超音波撮像システムであって、前記複合表示手段が、前記断層画像情報を動画表示する際に、前記動画表示される断層画像情報の前記取得された時刻に検出された循環器動態情報を、同期して表示することを特徴とする。

この第３の観点の発明では、表示画面上の断層画像情報に同期して、循環器動態情報を更新する。

また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、第１ないし第３の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像システムであって、前記循環器動態情報が、前記被検体の心電情報を含むことを特徴とする。

この第４の観点の発明では、心電情報を、断層画像情報に同期させる。

また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、第１ないし第４の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像システムであって、前記患者監視装置が、前記超音波撮像装置が有するタイマーの時刻情報を、前記通信手段により取得し、前記時刻情報を、前記患者監視装置のタイマーの時刻情報とする第１の時刻一致手段を備えることを特徴とする。

この第５の観点の発明では、断層画像情報および循環器動態情報の同期を、確実で間違いないものとする。

また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像システムは、第１ないし第４の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像システムであって、前記超音波撮像システムが、さらに前記超音波撮像装置および前記患者監視装置と通信回線を介して接続される基準時刻サーバーを有し、前記超音波撮像装置および前記患者監視装置に存在するタイマーの時刻を、前記基準時刻サーバーのタイマーの時刻と一致させる第２の時刻一致手段を備えることを特徴とする。

この第６の観点の発明では、断層画像情報および循環器動態情報の同期を、外部の基準時刻と同期させたタイマーを用いて行い、同期時刻を確実で間違いないものとする。

本発明によれば、患者監視装置で検出される循環器動態情報を、通信手段を介して超音波撮像装置に転送し、前記検出と同時刻に取得された断層画像情報と共に、超音波撮像装置の表示画面に表示することとしているので、超音波撮像装置に患者監視装置で用いられるハードウェアを追加することなく、同一画面上に同期する断層画像情報および循環器動態情報を併せて表示し、観察することができ、ひいては安いコストでしかも患者監視装置の汎用性を損なうことなく、断層画像情報に同期した心電波形情報を、同一画面上で観察することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像システムを実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

まず、本実施の形態にかかる超音波撮像システムの全体構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波撮像システムの全体構成を表すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。超音波撮像システムは、超音波撮像装置１０、患者監視装置２０および通信手段３０を含む。

超音波撮像装置１０は、超音波探触子１１、本体１２、表示部１３および入力部１９を含み、さらに本体１２は、取得部１４、インターフェース１５、タイマー１６、画像メモリ１７および画像表示制御部１８を含む。

超音波探触子１１は、被検体１に接触され、超音波を被検体１の内部に向かって放射すると共に、被検体１の内部で反射された超音波エコーを受信する。超音波探触子１１は、被検体１との接触面側に圧電素子がアレイ状に配列された構造を有し、これら圧電素子は、取得部１４からの電気信号により駆動される。

取得部１４は、電気信号の送受信部、受信された超音波エコーの画像処理部等を含む。送受信部は、圧電素子を駆動するための電気信号を発生する一方で、受信した超音波エコーの初段増幅を行う部分である。画像処理部は、送受信部で増幅された超音波エコーからＢモード（ｍｏｄｅ）画像をリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で生成する。さらに、画像処理部は、超音波エコーの位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、速度、パワー値、分散といった撮像断面の各点に付随する流れの情報を算出する部分でもある。具体的な処理内容は、例えば受信した超音波エコーの遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル情報をＢモード画像情報として後述の画像メモリ１７に書き込む処理等がある。

タイマー１６は、超音波撮像装置１０に内蔵されるデジタル時計で、撮像等を行う際に撮像時刻を決定する基準時計となる。タイマー１６は、インターフェース１５を介して取得される起動信号により、タイマー１６の時刻情報を通信手段３０に出力し、あるいは通信手段３０から入力された時刻情報を、タイマー１６の新たな時刻情報とする。ここで、タイマー１６の時刻は、例えば超音波撮像装置１０に通信回線を介して接続されるNTP（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバーの基準時刻と同期させることにより校正される。

画像メモリ１７は、取得された被検体１の断層画像情報を保存するメモリである。図２は、画像メモリ１７に保存される断層画像情報４０を、模式的に示した模式図である。断層画像情報４０は、一枚分の断層画像の画素値情報を含むフレームを単位として保存され、複数フレームの断層画像情報４０が、時系列に並べられた状態で保存される。

なお、画像メモリ１７の内部では、例えば一枚分の断層画像を構成する画素値情報を含む一つのフレームごとにヘッダー情報が添付される。このヘッダー情報には、フレームのサイズ、フレームに書き込まれた断層画像情報４０を取得した時刻等の付加情報が含まれる。

画像表示制御部１８は、表示部１３に断層画像情報を表示する制御を行う。表示される断層画像情報は、画像メモリ１７に保存された断層画像情報４０を表示する場合に加え、取得部１４で取得されたリアルタイムの断層画像情報の表示とすることもできる。画像表示制御部１８は、これらの断層画像情報を、表示部１３が有する表示画面上の所定位置に表示する。この際、画像表示制御部１８は、表示される断層画像情報の選択および表示位置の制御等を行う。

また、画像表示制御部１８は、複合表示手段３３を含む。複合表示手段３３は、断層画像情報に加え、心電波形等の循環器動態情報を表示部１３に表示する。この循環器動態情報は、患者監視装置２０から転送されたもので、複合表示手段３３と共に後に詳述する。

表示部１３は、断層画像情報および後述する循環器動態情報等を表示するＣＲＴ（Ｃａｔｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置である。

入力部１９は、キーボード等からなり、患者情報の入力、スキャンモードの選択等からなる制御情報の入力が行われる。

通信手段３０は、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０のデータバスを、インターフェース１５および２５を介して接続する。通信手段３０は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）で用いられている、汎用性が高く比較的高速で通信可能なＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格のもの等が用いられる。なお、通信手段３０は、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０と着脱可能な接続方式で電気接続される。

患者監視装置２０は、一例として循環器動態情報の一つである心電波形情報を検出するものを示す。患者監視装置２０は、リード２１および本体２２を含み、さらに本体２２は、検出部２４、インターフェース２５、タイマー２６、データメモリ２７、制御部２８および表示部２３を含む。

リード２１は、被検体１の心臓近傍の体表に装着される複数の電極および電極と本体２２を接続するケーブルを含む。図１には３本のリード２１が図示されているのみであるが、実際には概ね５〜７本のリードが、被検体１に装着される。この電極は、体表電位の変化を検出する。

検出部２４は、リード２１で検出された電気信号を増幅し、時間的に変化する心電波形を抽出する。この心電波形は、デジタル化され心電波形情報としてデータメモリ２７に保存される。なお、検出部２４は、演算部を有し、心電波形情報に付随して取得される数値的な心電波形情報、例えば一秒間の心拍数等を演算により算出する。

タイマー２６は、患者監視装置２０に内蔵されるデジタル時計で、心電波形の検出を行う際の検出時刻を決定する基準時計となる。タイマー２６は、通信手段３０を介してインターフェース２５から取得される起動信号および時刻情報を、タイマー２６の新たな時刻情報として、更新する。

データメモリ２７は、検出部２４で検出された循環器動態情報である心電波形情報等を保存する。この心電波形情報は、検出された心電波形の振幅の大きさを、検出時刻と共に時系列に配列したものである。

図３は、データメモリ２７に保存される循環器動態情報である心電波形情報５０を、模式的に示した模式図である。心電波形情報５０は、心電波形の振幅の大きさＡの情報を、検出時刻ｔの情報と共に時系列に並べたものである。

表示部２３は、ＣＲＴあるいはＬＣＤ等の表示装置からなり、検出部２４で検出されたリアルタイムの心電波形情報あるいはデータメモリ２７に保存された心電波形情報５０等を表示する。

入力部２９は、キーボード等からなり、制御情報および患者情報の入力等が行われる。

制御部２８は、患者監視装置２０の全体的な動作を制御すると共に、第１の時刻一致手段４４および循環器情報送信手段５５を含む。第１の時刻一致手段４４および循環器情報送信手段５５の機能については、後述する超音波撮像システムの動作のところで詳述する。

つぎに、本実施の形態にかかる超音波撮像システムの動作について、図４を用いて説明する。図４は、超音波撮像システムの動作を示すフローチャートである。

オペレータは、患者監視装置２０のタイマー２６が有する時刻を、超音波撮像装置１０のタイマー１６の時刻に一致させる（ステップＳ４０１）。オペレータは、例えば入力部２９の所定キーを押印し、制御部２８の第１の時刻一致手段４４を起動する。第１の時刻一致手段４４は、通信手段３０を介して、超音波撮像装置１０のタイマー１６に起動信号を送信する。タイマー１６は、この起動信号に基づいて、タイマー１６の時刻情報を患者監視装置２０に返信する。第１の時刻一致手段４４は、受信したタイマー１６の時刻情報を、タイマー２６に設定し、新たな時刻情報として更新する。これにより、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０のタイマー１６および２６が同時刻とされる。なお、通信による時刻の遅れ等は、通信時間等を用いて適宜補正される。

その後、オペレータは、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０を、例えば入力部１９および２９からのキー入力により、同時表示モードとする（ステップＳ４０２）。この同時表示モードでは、患者監視装置２０の循環器情報送信手段５５および超音波撮像装置１０の複合表示手段３３が起動される。

その後、オペレータは、被検体１にリード２１を装着し、心電波形情報５０を検出すると共に、超音波探触子１１を被検体１に密着させ、断層画像情報４０の取得を行う（ステップＳ４０３）。患者監視装置２０は、日常的に被検体１にリード２１が装着され、心電波形情報５０等の検出が行われる汎用型のものである。従って、心電波形情報５０の検出では、被検体１に既にリード２１が装着されている場合も多く、この場合には、超音波探触子１１をゲルを用いて被検体１に密着させる以外に格別の準備行為を行う必要はなく、容易につぎのステップに移行することができる。

その後、循環器情報送信手段５５は、患者監視装置２０で検出された心電波形情報５０を、超音波撮像装置１０の画像メモリ１７に転送する（ステップＳ４０４）。循環器情報送信手段５５は、データメモリ２７に保存された心電波形情報５０を、逐次所定時間ごとに画像メモリ１７に転送する。なお、この転送は、リアルタイム性が要求される場合には、通信手段３０の転送時間あるいは検出部２４のサンプリング時間ごとに、データメモリ２７を介さず転送することもできる。

一方、複合表示手段３３は、画像メモリ１７に保存された断層画像情報４０および心電波形情報５０を、表示部１３の表示画面上に並置された状態となる様に同時表示する（ステップＳ４０５）。この際、複合表示手段３３は、フレームのヘッダーに添付される取得時刻情報および心電波形情報５０に添付される検出時刻情報を、比較参照する。そして、複合表示手段３３は、表示される断層画像の取得時刻と同時刻に検出された心電波形を、逐次読み出し表示して行く。なお、画像メモリ１７に保存された断層画像情報４０を表示する際には、オペレータにより、入力部１９から表示される時刻情報が入力され、この時刻情報に対応する断層画像情報４０および心電波形情報５０が抽出および表示される。

図５は、複合表示手段３３の構成および動作を模式的に示した説明図である。複合表示手段３３は、表示クロック３４、断層画像メモリ３５および心電波形メモリ３６を含む。表示クロック３４は、オペレータにより入力された表示の時刻情報に基づいて、表示される断層画像情報４０および心電波形情報５０を選択する、連続する時刻のクロックを発生する。断層画像メモリ３５は、表示部１３の所定位置に表示される断層画像情報４０を記憶するメモリで、断層画像メモリ３５に記憶された内容が表示部１３に表示される。心電波形メモリ３６は、表示部１３の所定位置に表示される心電波形情報５０を記憶するメモリで、心電波形メモリ３６に記憶された内容が表示部１３に表示される。

ここで、複合表示手段３３は、表示クロック３４で発生されるクロックを、画像メモリ１７に送信し、クロックが示す時刻、例えば時刻ｔｎの断層画像情報４０および心電波形情報５０を選択し、断層画像メモリ３５および心電波形メモリ３６に時刻ｔｎの断層画像情報および心電波形情報を読み込む。なお、断層画像メモリ３５および心電波形メモリ３６に記憶された断層画像情報および心電波形情報は、表示部１３に表示される。

図６は、複合表示手段３３により表示部１３に表示される、断層画像情報４０および心電波形情報５０の一例を示した説明図である。表示部１３の表示画面上部には、断層画像メモリ３５の断層画像情報４０が動画として表示される。断層画像情報４０には、セクタースキャンを行った場合に取得される扇型の断層画像が例示されている。

表示画面下部には、心電波形メモリ３６の心電波形情報５０が、横軸を時間軸、縦軸を振幅の大きさとして表示されている。ここで、横軸をなす時間軸は、例えば２５ｍｍ／ｓｅｃ程度で、左端から右端に向かってスイープする様にされる。左端のスイープ開始時刻に表示される振幅は、表示される断層画像情報４０の取得時刻と同一時刻のものとされる。また、図６には図示されていないが、表示画面のその他の領域には、患者情報、断層画像情報４０の撮像情報、心電波形情報５０から求められた数値情報等が表示される。

上述してきたように、本実施の形態では、患者監視装置２０から超音波撮像装置１０へ心電波形情報５０を転送し、この心電波形情報５０を、超音波撮像装置１０の表示部１３に断層画像情報４０と共に同期させて表示することとしているので、超音波撮像装置１０のハードウェアを大きく変更することなく、ひいては安いコストでしかも患者監視装置２０の汎用性を損なうことなく、断層画像情報４０に同期した心電波形情報５０を、同一画面で観察することができる。

また、本実施の形態では、画像メモリ１７に保存された断層画像情報４０を用いて、表示部１３の断層画像を形成することとしたが、取得部１４から出力されるリアルタイムの断層画像情報を直接表示部１３に入力して、表示部１３の断層画像を形成するリアルタイム表示とすることもできる。

この際、表示される断層画像情報および心電波形情報の同時性を保つために、患者監視装置２０から転送される心電波形情報５０も、リアルタイム性を向上する必要がある。これには、超音波撮像装置１０に転送された心電波形情報５０を、画像メモリ１７に保存することなく、直接表示部１３に入力する、あるいは通信手段３０を高速化する、さらには患者監視装置２０で検出された心電波形情報をデータメモリ２７に保存せず、直接に超音波撮像装置１０へ転送する等のことが行われる。

ここで、心電波形情報５０は、断層画像情報４０と比較して、単位時間当たりの情報量が小さく、短時間で超音波撮像装置１０へ転送することができる。従って、転送時間による心電波形情報の遅れは、上述した方法等を併用することにより小さくされ、概ねリアルタイムで同期する断層画像情報および心電波形情報を、同一の表示画面内に表示することができる。

また、本実施の形態では、患者監視装置２０のタイマー２６は、超音波撮像装置１０のタイマー１６の時刻と同一にされることとしたが、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０が共に通信回線を介して接続される同一の基準時刻サーバー、例えばＮＴＰサーバーを共有する場合には、ＮＴＰサーバーのタイマーを基準時刻として用いることもできる。この場合には、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０は、基準時刻サーバーの時刻を受信し、内部のタイマーと同期させる第２の時刻一致手段を、各々に有する。

また、本実施の形態では、超音波撮像装置１０および患者監視装置２０は、共にキー入力により、同時表示モードとされたが、超音波撮像装置１０のキー入力に同期して、通信手段３０を介した起動信号により、患者監視装置２０を同時表示モードにすることもできる。

また、本実施の形態では、循環器動態情報として、心電波形情報を用いた例を示したが、それ以外にも血圧情報、呼吸情報等の循環器動態情報を用いることもできる。

超音波撮像システムの全体構成を示すブロック図である。 画像メモリに保存される断層画像情報を模式的に示す模式図である。 データメモリに保存される心電波形情報を模式的に示す模式図である。 超音波撮像システムの動作を示すフローチャートである。 複合表示手段の構成および動作を示す説明図である。 超音波撮像装置の表示部に表示される表示画面の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 被検体
１０ 超音波撮像装置
１１ 超音波探触子
１２ 本体
１３、２３ 表示部
１４ 取得部
１５、２５ インターフェース
１６、２６ タイマー
１７ 画像メモリ
１８ 画像表示制御部
１９、２９ 入力部
２０ 患者監視装置
２１ リード
２２ 本体
２４ 検出部
２７ データメモリ
２８ 制御部
３０ 通信手段
３３ 複合表示手段
３４ 表示クロック
３５ 断層画像メモリ
３６ 心電波形メモリ
４０ 断層画像情報
４４ 時刻一致手段
５０ 心電波形情報
５５ 循環器情報送信手段

Claims (6)

1. 被検体の断層画像情報を取得し、かつ表示する超音波撮像装置と、
   前記被検体の循環器動態情報を検出する患者監視装置と、
   前記超音波撮像装置および前記患者監視装置の間で情報通信を行う通信手段と、
   を備える超音波撮像システムであって、
   前記患者監視装置は、前記通信手段を介して、前記循環器動態情報を前記超音波撮像装置に送信する循環器情報送信手段を有し、
   前記超音波撮像装置は、前記断層画像情報を表示する表示部に、前記断層画像情報と共に前記循環器動態情報を表示する複合表示手段を有すること、
   を特徴とする超音波撮像システム。
2. 前記循環器動態情報は、前記検出の時刻情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像システム。
3. 前記複合表示手段は、前記断層画像情報を動画表示する際に、前記動画表示される断層画像情報の前記取得された時刻に検出された循環器動態情報を、同期して表示することを特徴とする請求項２に記載の超音波撮像システム。
4. 前記循環器動態情報は、前記被検体の心電情報を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の超音波撮像システム。
5. 前記患者監視装置は、前記超音波撮像装置が有するタイマーの時刻情報を、前記通信手段により取得し、前記時刻情報を、前記患者監視装置のタイマーの時刻情報とする第１の時刻一致手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の超音波撮像システム。
6. 前記超音波撮像システムは、さらに前記超音波撮像装置および前記患者監視装置と通信回線を介して接続される基準時刻サーバーを有し、前記超音波撮像装置および前記患者監視装置に存在するタイマーの時刻を、前記基準時刻サーバーのタイマーの時刻と一致させる第２の時刻一致手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の超音波撮像システム。

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