JP2010233966A - 超音波診断装置及び擬似心拍音出力用制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像データに基づいた音響的な擬似心拍音の出力
【解決手段】 特徴量計測部７は、胎児心臓に対する超音波検査において画像データ生成部４が生成する時系列的な画像データの中から基準画像データとこの基準画像データに後続する複数枚の画像データを選択し、画像データ間のトラッキング処理により基準画像データの胎児心臓に対して関心点設定部６が設定した関心点の前記複数枚の画像データにおける変位を特徴量として計測する。次に、心拍周期計測部９は、前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの繰り返し周期に基づいて胎児心臓の心拍周期を計測し、表示部１０は、得られた心拍周期の情報を前記複数の画像データに後続して得られる時系列的な画像データの各々に付加して表示する。一方、心拍音出力部１３は、心拍音信号生成部１２が前記心拍周期に基づいて生成した擬似心拍音信号を用いて擬似心拍音を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波診断装置及び擬似心拍音出力用制御プログラムに係り、特に、被検体から収集された画像データの表示と音響的な擬似心拍音の出力を略同時に行なうことが可能な超音波診断装置及び擬似心拍音出力用制御プログラムに関する。

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子により受信して生体情報を収集するものであり、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リアルタイムの２次元画像データや３次元画像データを容易に観察することができるため、生体臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

生体内の組織あるいは血球からの超音波反射波により生体情報を得る超音波検査は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、これらの技術を用いて得られるＢモード画像データやカラードプラ画像データの観測は、今日の画像診断において不可欠なものとなっている。特に、超音波検査は、Ｘ線等による被曝障害が無く被検体に対して非侵襲であるため、特に産科領域では標準的な検査として広く用いられており、上述の超音波診断装置を用いて出生前の胎児や母体に対する種々の診断や治療が行なわれている。

ところで、今日一般に行われている胎児及び母体に対する検査法として、上述の超音波検査の他にノンストレステスト（ＮＳＴ）と呼ばれる検査があり、このノンストレステストは、胎児心拍を陣痛（ストレス）が無い状態で３０分〜４０分に渉って計測することにより胎児が出産に耐えられる状態にあるか否かを判定するための検査である。

例えば、出生前の胎児に対する検査では、先ず、問診を終了し寝台上に横臥あるいは仰臥した妊婦の腹部に胎児の心拍数を計測するための胎児ドプラ信号計測用超音波センサと子宮収縮（ストレス）の状態を計測するためのセンサ（例えば、歪みゲージ）を装着し、ストレスの計測と並行して胎児の心臓に対し超音波連続波を送受信する。そして、胎児の心臓から得られた超音波反射波に含まれているドプラ信号を音響的な心拍音に変換して出力することにより心拍数の計測を行なう。次いで、Ｂモード法を適用した超音波検査を実施して当該胎児の児頭大横径、児頭前後径、腹部周囲長、大腿骨長等を計測し、更に、羊水や臍帯の状態、胎盤との位置関係、奇形の有無等の診断を行なう。

このような心拍数の計測を目的としたノンストレステストと形態計測を目的とした超音波検査を組み合わせることにより胎児の発育状態を正確に把握することが可能となる。又、ノンストレステストにおいて得られるドプラ信号を音響的な心拍音として出力することにより、医師らは胎児の発育状態を直感的に把握することができ、又、妊婦は、音響的な心拍音を聞くことにより胎児が正常に発育していることを実感することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０８−１７３４１５号公報

上述のようなノンストレステストと超音波検査を組み合わせることにより、医師らは胎児の発育状態を正確に把握することができ、又、ノンストレステストにおいて出力される音響的な心拍音により妊婦は大きな安心感を得ることができる。しかしながら、上述の検査では、ノンストレステストと超音波検査を独立に実行しなくてはならないため当該検査に多大の時間を要し、従って、検査効率が著しく低下すると共に医師や妊婦らに大きな負担を与え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、胎児を含む検査対象領域に対する超音波検査において得られたBモード画像データの表示と並行してこのBモード画像データに基づいた音響的な擬似心拍音を出力することが可能な超音波診断装置及び擬似心拍音出力用制御プログラム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、胎児の心臓領域に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データを収集する超音波診断装置において、前記Bモード画像データにおける胎児心臓の特徴量を計測する特徴量計測手段と、前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記胎児心臓の心拍周期を計測する心拍周期計測手段と、前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成手段と、前記擬似心拍音信号に基づいて音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項１１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データを収集する超音波診断装置において、前記Bモード画像データにおける被検体組織の特徴量を計測する特徴量計測手段と、前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記被検体の心拍周期を計測する心拍周期計測手段と、前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成手段と、前記擬似心拍音信号に基づいて音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力手段とを備えたことを特徴としている。

一方、請求項１２に係る本発明の擬似心拍音出力用制御プログラムは、 被検体に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データに基づいて音響的な擬似心拍音を出力する超音波診断装置に対し、前記Bモード画像データにおける被検体組織の特徴量を計測する特徴量計測機能と、前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記被検体組織の心拍周期を計測する心拍周期計測機能と、前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成機能と、前記擬似心拍音信号に基づいて前記音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力機能を実行させることを特徴としている。

本発明によれば、胎児を含む検査対象領域に対する超音波検査において得られたBモード画像データの表示と並行してこのBモード画像データに基づいた音響的な擬似心拍音を出力することが可能となる。このため、検査効率を大幅に向上させることができ、妊婦に対して良質な医療サービスを提供することができる。

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る送受信部及び画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の基準画像データに対して設定される関心領域とこの関心領域の内部に設定される複数の関心点を示す図。 同実施例の基準画像データに設定された関心点の他の画像データにおける変位を計測するトラッキング処理の具体例を示す図。 同実施例にて生成された特徴量トレンドデータの繰り返し周期を計測する具体的な方法を示す図。 同実施例における画像データの生成とこれらの画像データに基づく心拍周期の計測及び擬似心拍音の出力等の関係を説明するための図。 同実施例における擬似心拍音の出力手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本実施例の超音波診断装置は、胎児の心臓に対する超音波検査において時系列的に生成される画像データの中から基準画像データとこの基準画像データに後続する複数枚の画像データを所定周期で選択し、画像データ間のトラッキング処理により基準画像データの胎児心臓に対して設定された関心点の前記複数枚の画像データの各々における変位を特徴量として計測する。次いで、得られた特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの繰り返し周期に基づいて胎児心臓の心拍周期を計測し、得られた心拍周期の情報を前記複数の画像データに後続して生成される時系列的な画像データの各々に付加して表示すると共に前記心拍周期に基づいた擬似心拍音を前記画像データの表示に対応させて出力する。

尚、以下の実施例では、胎児の心筋組織を含む生体組織の「変位」を特徴量として計測する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、「速度」、「加速度」、「歪み」等を特徴量として計測してもよい。

（装置の構成）
本実施例における超音波診断装置の構成と機能につき図１乃至図６を用いて説明する。尚、図１は、この超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、前記超音波診断装置が備える送受信部及び画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示す超音波診断装置１００は、胎児心臓を含む検査対象領域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が配列された超音波プローブ３と、前記検査対象領域の所定方向に対して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に供給し、これら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処理してＢモード画像データ（以下では、画像データと呼ぶ。）を生成する画像データ生成部４と、画像データ生成部４により時系列的に得られた複数枚の画像データを保存する画像データ記憶部５と、前記複数枚の画像データの中から任意に選択された画像データ（以下では、基準画像データと呼ぶ。）に対して複数の関心点を所定間隔で設定する関心点設定部６を備え、更に、前記基準画像データとこの基準画像データに後続して収集される複数枚の画像データの各々とのトラッキング処理により基準画像データに設定された関心点（即ち、関心点が設定された生体組織）の前記後続して収集される画像データにおける変位を特徴量として計測する特徴量計測部７と、得られた複数の変位データを画像データの収集時刻に対応させて配列することにより特徴量トレンドデータを生成するトレンドデータ生成部８と、上述の関心点の各々に対して生成された特徴量トレンドデータの繰り返し周期を計測し、得られた複数の繰り返し周期と予め設定された胎児心拍周期の上限値及び下限値とを比較することにより胎児心拍周期に該当する繰り返し周期を前記複数の繰り返し周期の中から抽出する心拍周期計測部９を備えている。

又、超音波診断装置１００は、画像データ生成部４から略リアルタイムで供給される時系列的な画像データの各々に心拍周期計測部９から供給される心拍周期情報を付加して表示する表示部１０と、各種の擬似心拍音データが予め保管されている心拍音データ保管部１１と、後述の入力部１５において予め選択された心拍音データの選択情報に基づき心拍音データ保管部１１に予め保管されている各種擬似心拍音データの中から所望の擬似心拍音データを選択し、この擬似心拍音データを前記繰り返し周期（即ち、胎児心拍周期）に対応した速度で読み出すことにより擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成部１２と、前記擬似心拍音信号の駆動により音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力部１３と、心拍周期情報が付加された画像データと心拍音信号生成部１２が生成した擬似心拍音信号を対応させて保存するデータレコーダ１４を備え、更に、被検体情報の入力、画像データ収集条件の設定、擬似心拍音データの選択、基準画像データに対する関心領域の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部１５と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１６を備えている。

超音波プローブ３は、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、前記先端部を被検体の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。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、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。そして、これら振動素子の各々は、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。尚、本実施例では、Ｎ個の振動素子を有するセクタ走査用の超音波プローブ３について述べるが、リニア走査やコンベックス走査等に対応した超音波プローブであっても構わない。

次に、図２に示す送受信部２は、超音波プローブ３の振動素子に対して駆動信号を供給する送信部２１と、振動素子から得られた受信信号に対して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、システム制御部１６から供給される基準信号を分周することにより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する。送信遅延回路２１２は、送信に使用されるＮｔ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に送信するための偏向用遅延時間をレートパルス発生器２１１から供給されるレートパルスに与える。駆動回路２１３は、送信遅延回路２１２と同数の独立な駆動回路を有し、送信遅延回路２１２にて上述の遅延時間が与えられたレートパルスに基づいて駆動信号を生成する。そして、超音波プローブ３にて配列されたＮ個の振動素子の中から送信用として選択されたＮｔ個の振動素子を前記駆動信号によって駆動し、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に内蔵されたＮ個の振動素子の中から受信用として選択されたＮｒ個の振動素子に対応するＮｒチャンネルのプリアンプ２２１、Ａ／Ｄ変換器２２２及び受信遅延回路２２３と加算器２２４を備えており、受信用の振動素子からプリアンプ２２１を介して供給されたＮｒチャンネルの受信信号はＡ／Ｄ変換器２２２にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路２２３に送られる。

受信遅延回路２２３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に対して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２２２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２２４は、受信遅延回路２２３からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路２２３と加算器２２４により、所定方向θｐから得られた受信信号は整相加算される。尚、受信遅延回路２２３及び加算器２２４は、その遅延時間の制御によって複数方向に対する受信指向性を同時に形成する所謂並列同時受信を可能とし、この並列同時受信法の適用により走査に要する時間は大幅に短縮される。

次に、画像データ生成部４は、包絡線検波器４１、対数変換器４２及びＢモードデータ記憶部４３を備えている。包絡線検波器４１は、受信部２２の加算器２２４から供給される整相加算後の受信信号を包絡線検波し、包絡線検波後の受信信号は、対数変換器４２にてその振幅が対数変換されて所定方向θｐにおけるＢモードデータが生成される。そして、送受信方向θｐ（θｐ＝θ１乃至θＰ）に対する超音波送受信に伴なって対数変換器４２から順次供給されるＢモードデータは、送受信方向に対応させてＢモードデータ記憶部４３に保存され画像データ（Ｂモード画像データ）が生成される。尚、包絡線検波器４１と対数変換器４２は順序を入れ替えて構成しても構わない。そして、上述の画像データ生成部４により所定期間において生成された基準画像データ及びこの基準画像データに後続する複数枚（Ｎｏ枚）の画像データは、これら画像データの収集時刻や収集順序を付帯情報として図１の画像データ記憶部５に保存される。

一方、図１に示した関心点設定部６は、上述の画像データ記憶部５に一旦保存された基準画像データに対して複数個（Ｍｏ個）の関心点を設定する機能を有している。例えば、図３に示すように、子宮内の胎児に対する超音波検査において画像データ生成部４が生成し表示部１０に表示された基準画像データＤｏの胎児心臓を中心に所定のサイズと形状を有した関心領域ＲＩが入力部１５によって設定されたならば、関心点設定部６は、この関心領域ＲＩの内部においてＭｏ個の関心点Ｐｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を所定間隔Δｄで設定する。

次に、図１に示した特徴量計測部７は、基準画像データＤｏとこの基準画像データＤｏに後続して収集される画像データＤｎ（ｎ＝１乃至Ｎｏ）の各々とのトラッキング処理により基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐｍの画像データＤｎにおける変位ξｍｎ（ｍ＝１乃至Ｍｏ、ｎ＝１乃至Ｎｏ）を特徴量として計測する。

即ち、特徴量計測部７は、図示しない演算処理部とプログラム記憶部を備え、前記演算処理部は、画像データ記憶部５から関心点設定部６を介して供給される関心点Ｐ１乃至ＰＭｏが設定された基準画像データＤｏと画像データ記憶部５から直接供給される画像データＤ１乃至ＤＮｏとのトラッキング処理を、前記プログラム記憶部に予め保管されているトラッキング処理用プログラムを用いて行なう。

次に、相互相関演算を用いたトラッキング処理により、基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐ１の画像データＤ１における変位ξ１１を計測する場合につき図４を用いて更に詳しく説明する。

図４（ａ）に示した関心点Ｐ１は、基準画像データＤｏの関心領域内に所定間隔Δｄで設定された複数からなる関心点（図３参照）の１つであり、この関心点Ｐ１を中心として画素数Ｎｚ（Ｎｚ＝Ｐｘ・Ｑｙ）を有するテンプレートＴｇの画素値ｆｏ（ｐｘ、ｑｙ）と画像データＤ１の画素値ｆ１（ｐｘ、ｑｙ）との相互相関係数γ_１１（ｋ、ｓ）を下式（１）によって算出することにより基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐ１の画像データＤ１における変位ξ１１を計測することができる。

但し、上記Ｐｘ及びＱｙはテンプレートＴｇのｐｘ方向及びｑｙ方向における画素数であり、基準画像データＤｏに設定した関心点Ｐ１は、通常、テンプレートＴｇの略中央部に位置する。この相互相関演算の結果、ｋ＝ｋ１（図４（ｂ）参照）及びｓ＝ｓ１（図示せず）においてγ_１１（ｋ、ｓ）が最大値をもつ場合、基準画像データＤｏの関心点Ｐ１における生体組織は、画像データＤ１においてｐｘ方向にｋ１画素、ｑｙ方向にｓ１画素だけ変位したことを示す。即ち、ｐｘ方向の画素間隔をｄｘ、ｑｙ方向の画素間隔をｄｙとすれば、画像データＤ１における関心点Ｐ１の変位ξ１１は、下式（２）によって算出することができる。

このような基準画像データＤｏと画像データＤ１との相互相関演算により基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐ１乃至ＰＭｏの画像データＤ１における変位ξｍ１（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を計測し、更に、基準画像データＤｏと画像データＤ２乃至ＤＮｏとの相互相関演算により基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐ１乃至ＰＭｏの画像データＤ２乃至ＤＮｏにおける変位ξｍｎ（ｍ＝１乃至Ｍｏ、ｎ＝２乃至Ｎｏ）を計測する。

再び図１へ戻って、トレンドデータ生成部８は、上述の特徴量計測部７によって計測された関心点Ｐ１乃至ＰＭｏの画像データＤ１乃至ＤＮｏにおける変位ξｍｎ（ｍ＝１乃至Ｍｏ，ｎ＝１乃至Ｎｏ）を基準画像データＤ１及び画像データＤ１乃至ＤＮｏの収集時刻あるいは収集順序に対応させて配列し、更に、配列された変位データに対しスプライン補間等の補間処理を行なってＭｏ個の特徴量トレンドデータＤｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を生成する。

一方、心拍周期計測部９は、図示しない演算処理部を備え、トレンドデータ生成部８から供給される関心点Ｐ１乃至ＰＭｏの特徴量トレンドデータＤｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）に対し、例えば、自己相関演算を行なってその繰り返し周期Ｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を計測する。

次に、自己相関演算を用いて特徴量トレンドデータの繰り返し周期を計測する場合の具体例につき図５を用いて説明する。図５（ａ）は、例えば、基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐ１の画像データＤ１乃至ＤＮｏにおける変位ξ１乃至ξＮｏを補間処理して生成した特徴量トレンドデータＤｔ１を示したものであり、図５（ｂ）は、この特徴量トレンドデータＤｔ１の自己相関演算によって得られる自己相関曲線Ｃ１である。即ち、図５（ａ）に示すような関心点Ｐ１の変位ξ１乃至ξＮｏに基づいて生成された特徴量トレンドデータＤｔ１に対し変位ξ１乃至ξ４に基づいて生成された特徴量トレンドデータ（図示せず）を時間方向（即ち、画像データ収集方向）へシフトさせながら自己相関係数を算出することにより、図５（ｂ）の自己相関曲線Ｃ１を得ることができる。

そして、この自己相関曲線Ｃ１の極大値が予め設定された閾値αより大きな自己相関係数が得られる画像データ（例えば、画像データＤ７）を特定し、画像データＤ７に付帯されている画像データの収集時刻あるいは収集順序に基づいて基準画像データＤｏが収集されてから画像データＤ７が収集されるまでに要した時間を算出することにより特徴量トレンドデータの繰り返し周期Ｔ１を計測する。

更に、図１の心拍周期計測部９は、上述と同様の方法によってトレンドデータ生成部８から供給される関心点Ｐ２乃至ＰＭｏの特徴量トレンドデータＤｔｍ（ｍ＝２乃至Ｍｏ）に対して繰り返し周期Ｔｍ（ｍ＝２乃至Ｍｏ）を計測する。そして、計測された繰り返し周期Ｔｍ（ｍ＝１乃至Ｎｏ）と予め設定された胎児心拍周期の上限値Ｔｍａｘ（例えば、Ｔｍａｘ＝０．６ｓｅｃ）及び下限値Ｔｍｉｎ（例えば、Ｔｍｉｎ＝０．３ｓｅｃ）とを比較することにより胎児心拍周期に該当する繰り返し周期を前記複数の繰り返し周期Ｔｍ（ｍ＝１乃至Ｎｏ）の中から抽出する。

次に、図１に示した表示部１０は、表示データ生成部１０１とモニタ１０２を備えている。表示データ生成部１０１は、基準画像データＤｏ及び画像データＤ１乃至ＤＮｏに後続して画像データ生成部４から供給される時系列的な画像データの各々に対し所定の変換処理を行ない、更に、変換処理後の画像データに心拍周期計測部９から供給される胎児心拍周期の情報を付加して表示データを生成する。そして、得られた表示データをモニタ１０２に表示する。一方、心拍音データ保管部１１は、図示しないデータ記憶部を備え、このデータ記憶部には、擬似心拍音信号の生成に有効な、例えば、１心拍周期分の各種擬似心拍音データが予め保管されている。

心拍音信号生成部１２は、図示しない読み出し信号生成部を備え、心拍周期計測部９から供給される胎児の心拍周期情報に対応したパルス数とパルス間隔を有する読み出し信号を生成する。次いで、入力部１５において選択された擬似心拍音データが保管されている心拍音データ保管部１１のデータ記憶領域を特定し、このデータ記憶領域に保管された上述の擬似心拍音データを前記読み出し信号を用いて読み出すことにより所望の擬似心拍音信号を生成する。

そして、心拍音出力部１３は、心拍音信号生成部１２から供給される擬似心拍音信号を用いて自己のスピーカ等を駆動することにより胎児の心拍周期に対応した音響的な心拍音を出力する。一方、データレコーダ１４は、上述の心拍音信号生成部１２から供給される擬似心拍音信号と表示部１０の表示データ生成部１０１から供給される心拍周期情報が付加された時系列的な画像データとを対応させて保存する。

入力部１５は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスや表示パネルを備え、基準画像データＤｏに対して関心領域ＲＩを設定する関心領域設定機能１５１及び心拍音データ保管部１１に保存された各種擬似心拍音データの中から所望の擬似心拍音データを選択する擬似心拍音データ選択機能１５２を有している。又、被検体情報の入力、画像データの生成条件や表示条件の設定、関心点配列間隔Δｄの設定、相互相関演算条件及び自己相関演算条件の設定、胎児心拍周期の上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎの設定、閾値αの設定、更には、各種コマンド信号の入力等も上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

システム制御部１６は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部１５において入力／設定／選択された各種の情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記ＣＰＵは、入力部１５から入力された上述の情報や自己の記憶回路に予め保管された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、画像データの生成及び表示とこの画像データに基づいた音響的な擬似心拍音の出力を行なう。

次に、本実施例における画像データの生成とこれらの画像データに基づく心拍周期の計測及び擬似心拍音の出力等の関係につき図６を用いて説明する。尚、図６に示した期間［ｔ１１−ｔ２１］、期間［ｔ２１−ｔ３１］、期間［ｔ３１−ｔ４１］・・・は、画像データ生成部４によって時系列的に生成される画像データの中から基準画像データＤｏが選択される周期を示しており、期間［ｔ１１−ｔ１２］、期間［ｔ２１−ｔ２２］、期間［ｔ３１−ｔ３２］・・・は、基準画像データＤｏ及び画像データＤ１乃至ＤＮｏを用いた心拍周期の計測期間を示している。

即ち、期間［ｔ１１−ｔ１２］において生成される基準画像データＤｏと画像データＤ１乃至ＤＮｏとのトラッキング処理によって胎児の心拍周期が計測され、この計測結果に基づいた擬似心拍音信号の生成が時刻ｔ１２において行なわれる。そして、得られた心拍周期の情報は、期間［ｔ１２−ｔ２２］において生成される画像データに付加されて表示部１０のモニタ１０２に表示され、これらの画像データの表示と並行して上述の擬似心拍音信号に基づいた音響的な擬似心拍音が心拍音出力部１３から出力される。

同様にして、期間［ｔ２１−ｔ２２］において生成される基準画像データＤｏ及び画像データＤ１乃至ＤＮｏを用いた心拍周期の計測が再度行なわれ、新たに計測された心拍周期に基づいた擬似心拍音信号の更新が時刻ｔ２２において行なわれる。そして、更新された心拍周期の情報は、期間［ｔ２２−ｔ３２］において生成される画像データに付加されて表示部１０に表示され、これらの画像データの表示と並行して上述の擬似心拍音信号に基づいた擬似心拍音が心拍音出力部１３から出力される。以下、同様の手順により更新後の心拍周期情報が付加された画像データの表示と更新後の擬似心拍音信号に基づいた擬似心拍音の出力が図示しない期間［ｔ３２−ｔ４２］、期間［ｔ４２−ｔ５２］・・・において繰り返し行なわれる。

（擬似心拍音の出力手順）
次に、本実施例における擬似心拍音の出力手順につき図７のフローチャートを用いて説明する。尚、ここでは図６の、例えば、期間［ｔ１１−ｔ２１］における画像データの生成とこの画像データに基づく擬似心拍音の出力について示す。

当該被検体（妊婦）に対する超音波検査に先立ち、超音波診断装置１００の操作者（医師あるいは検査技師）は、入力部１５にて被検体情報を入力した後、画像データの生成条件及び表示条件の設定、関心点配列間隔Δｄの設定、相互相関演算条件及び自己相関演算条件の設定、胎児心拍周期の上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎの設定、閾値αの設定、擬似心拍音データの選択等を行なう（図７のステップＳ１）。

上述の初期設定が終了したならば、操作者は、寝台上に仰臥あるいは横臥した被検体の腹部体表面に超音波プローブ３の先端部を配置した状態で入力部１５より超音波検査の開始コマンドを入力する。そして、このコマンド信号がシステム制御部１６に供給されることにより時系列的な画像データの生成を目的とした超音波送受信が胎児の検査対象領域に対して開始される。

即ち、図２の送受信部２におけるレートパルス発生器２１１は、システム制御部１６から供給される基準信号を分周することにより被検体内に放射される超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを生成し、このレートパルスを送信遅延回路２１２に供給する。送信遅延回路２１２は、所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、最初の送受信方向θ１に超音波を送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスを駆動回路２１３に供給する。そして、駆動回路２１３は、レートパルスに基づいて生成された駆動信号を図示しないケーブルを介して超音波プローブ３の送信用振動素子に供給し、被検体のθ１方向に対して超音波パルスを放射する。

被検体内に放射された超音波パルスの一部は音響インピーダンスの異なる心臓の境界面や心筋組織等において反射し、これらの超音波反射波（受信超音波）は、超音波プローブ３の受信用振動素子によってＮｒチャンネルの電気信号（受信信号）に変換される。そして、これらの受信信号は、受信部２２のプリアンプ２２１にて所定の大きさに増幅されＡ／Ｄ変換器２２２にてデジタル信号に変換された後、受信遅延回路２２３にて所定の遅延時間が与えられ加算器２２４にて加算合成（整相加算）される。このとき、受信遅延回路２２３では、所定の深さからの超音波反射波を集束するための収束用遅延時間と超音波反射波に対し送受信方向θ１に強い受信指向性をもたせるための偏向用遅延時間がシステム制御部１６からの制御信号に基づいて設定される。

次いで、加算器２２４における整相加算によって１チャンネルに束ねられた受信信号に対し超音波画像データ生成部４の包絡線検波器４１及び対数変換器４２は包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、得られたＢモードデータは画像データ生成部４のＢモードデータ記憶部４３に保存される。

次に、システム制御部１６は、送受信方向θ２乃至θＰに対して同様な手順で超音波送受信を行ない、このとき得られたＢモードデータもＢモードデータ記憶部４３に保存される。即ち、画像データ生成部４は、送受信方向θ１乃至θＰ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Ｂモードデータ記憶部４３に順次保存することにより１フレーム分の画像データを生成し、更に、上述の手順を繰り返すことにより時系列的な複数枚の画像データを生成する。そして、これらの画像データの中から選択された基準画像データＤｏとこの基準画像データＤｏに後続する画像データＤ１乃至ＤＮｏに対し画像データの収集時刻や収集順序等を示す画像データ識別情報を付加して画像データ記憶部５に保存し、更に、基準画像データＤｏを表示部１０のモニタ１０２に表示する（図７のステップＳ２）。

一方、表示部１０に表示された基準画像データＤｏを観察した操作者は、基準画像データＤｏに示された胎児心臓を中心として所定のサイズと形状を有した関心領域ＲＩを入力部１５に設けられた入力デバイスを用いて設定し、システム制御部１６を介してこの設定情報を受信した関心点設定部６は、関心領域ＲＩの内部にＭｏ個の関心点Ｐｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を所定間隔Δｄで設定する（図７のステップＳ３）。

次に、特徴量計測部７は、基準画像データＤｏと画像データＤ１とのトラッキング処理により基準画像データＤｏに設定された関心点Ｐｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）の画像データＤ１における変位ξｍ１（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を特徴量として計測し、更に、基準画像データＤｏと画像データＤ２乃至ＤＮｏとのトラッキング処理により関心点Ｐｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）の画像データＤ２乃至ＤＮｏにおける変位ξｍｎ（ｍ＝１乃至Ｍｏ、ｎ＝２乃至Ｎｏ）を計測する（図７のステップＳ４）。

一方、トレンドデータ生成部８は、特徴量計測部７によって計測された関心点Ｐ１乃至ＰＭｏの画像データＤ１乃至ＤＮｏにおける変位ξｍｎ（ｍ＝１乃至Ｍｏ，ｎ＝１乃至Ｎｏ）をこれらの画像データに付加されている画像データの収集時刻や収集順序等に対応させて配列することにより変位データを生成し、更に、得られた変位データに対しスプライン補間等の補間処理を行なって関心点Ｐｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）の各々に対応した特徴量トレンドデータＤｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を生成する（図７のステップＳ５）。

次いで、心拍周期計測部９は、トレンドデータ生成部８から供給された関心点Ｐｍの特徴量トレンドデータＤｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）の各々に対し自己相関演算を行なってその繰り返し周期Ｔｍ（ｍ＝１乃至Ｍｏ）を計測する。更に、これらの繰り返し周期Ｔｍの中から、予め設定された上限値Ｔｍａｘより小さく下限値Ｔｍｉｎより大きな値を有する繰り返し周期を胎児の心拍周期として抽出する（図７のステップＳ６）。

次に、表示部１０の表示データ生成部１０１は、画像データＤＮｏに後続して画像データ生成部４から供給される時系列的な画像データの各々に対して所定の変換処理を行ない、更に、変換処理後の画像データに心拍周期計測部９から供給される胎児の心拍周期情報を付加して表示データを生成する。そして、得られた表示データをモニタ１０２に表示する（図７のステップＳ７）。

一方、心拍音信号生成部１２は、心拍周期計測部９から供給される胎児の心拍周期情報に対応したパルス幅とパルス数を有する読み出し信号を生成する。そして、入力部１５において選択された擬似心拍音データが保管されている心拍音データ保管部１１のデータ記憶領域を特定し、このデータ記憶領域に保管された擬似心拍音データを前記読み出し信号を用いて読み出すことにより所望の擬似心拍音信号を生成する（図７のステップＳ８）。そして、心拍音出力部１３は、心拍音信号生成部１２から供給された擬似心拍音信号により自己のスピーカ等を駆動して擬似心拍音を出力する（図７のステップＳ９）。

以上述べた本発明の実施例によれば、胎児を含む検査対象領域に対する超音波検査において得られたBモード画像データの表示と並行してこのBモード画像データに基づいた音響的な擬似心拍音を出力することが可能となる。このため、検査効率を大幅に向上させることができ、妊婦に対して良質な医療サービスを提供することができる。

特に、前記擬似心拍音の周期は、当該超音波検査において時系列的に生成された画像データのトラッキング処理によって計測される胎児心臓の運動周期に基づいて決定されるため、胎児ドプラ信号の計測機能を有していなくてもＢモード画像データに示された胎児心臓の動きに対応する擬似心拍音を容易に出力することが可能となる。

更に、前記擬似心拍音は、予め保管された各種擬似心拍音データの中から選択された擬似心拍音データに基づいているため操作者や被検体が所望する擬似心拍音を出力することができ、例えば、従来の胎児ドプラ波形に対応した擬似心拍音、心音波形の第１音及び第２音に対応した擬似心拍音、更には、心電波形のＲ波に対応した擬似心拍音等を任意に選択して出力することができる。

一方、上述の実施例では、基準画像データの胎児心臓を含む領域に所定間隔で設定された複数からなる関心点の各々に対して特徴量トレンドデータを生成し、得られた特徴量トレンドデータの周期と予め設定された胎児心拍周期の上限値及び下限値とを比較することにより胎児の心筋組織に設定された関心点を正確に特定することができる。このため、心臓輪郭が不鮮明な画像データに対しても心筋組織における特徴量を容易に計測することができる。

又、上述の特徴量トレンドデータに基づいて計測された心拍周期の情報は画像データと共に表示部に表示されるため、操作者は、胎児の心拍周期を定量的に把握することが可能となる。更に、心拍周期の計測は所定の周期で繰り返し行なわれ、この計測によって更新された心拍周期に基づいて擬似心拍音が更新されるため、心拍周期の時間的な変動を容易かつ正確に捉えることができる。

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、上述の実施例では、胎児の心筋組織を含む生体組織の「変位」を特徴量として計測する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、「速度」、「加速度」、「歪み」等を特徴量として計測してもよい。

又、基準画像データＤｏと画像データＤ１乃至ＤＮｏとのトラッキング処理により基準画像データＤｏに設定された関心点の画像データＤ１乃至ＤＮｏにおける特徴量（変位）を計測する場合について述べたが、時間軸方向に隣接した画像データに対してトラッキング処理を行なうことにより基準画像データＤｏに設定された関心点の画像データＤ１乃至ＤＮｏにおける特徴量を計測しても構わない。この方法によれば、画像データ間における関心点の変位は比較的小さいため各々のトラッキング処理に要する時間を短縮することができる。

更に、基準画像データＤｏに対する関心点Ｐ１乃至ＰＭｏを等間隔Δｄで設定する場合について述べたが、これに限定されるものではなく不等間隔に設定してもよい。又、画像データ生成部４において生成される画像データは、２次元Ｂモード画像データに限定されるものではなく３次元Ｂモード画像データであっても構わない。

又、上述の実施例では、時系列的な画像データのトラッキング処理によって得られる胎児心臓の心拍周期に基づいて擬似心拍音を出力する場合について述べたが、同様のトラッキング処理によって得られる成人心臓や血管の心拍周期に基づいた擬似心拍音の出力であっても構わない。

２…送受信部
２１…送信部
２２…受信部
３…超音波プローブ
４…画像データ生成部
５…画像データ記憶部
６…関心点設定部
７…特徴量計測部
８…トレンドデータ生成部
９…心拍周期計測部
１０…表示部
１０１…表示データ生成部
１０２…モニタ
１１…心拍音データ保管部
１２…心拍音信号生成部
１３…心拍音出力部
１４…データレコーダ
１５…入力部
１５１…関心領域設定機能
１５２…擬似心拍音データ選択機能
１６…システム制御部
１００…超音波診断装置

Claims (12)

1. 胎児の心臓領域に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データを収集する超音波診断装置において、
   前記Bモード画像データにおける胎児心臓の特徴量を計測する特徴量計測手段と、
   前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記胎児心臓の心拍周期を計測する心拍周期計測手段と、
   前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成手段と、
   前記擬似心拍音信号に基づいて音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力手段とを
   備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記特徴量計測手段は、前記胎児心臓の「変位」、「速度」、「加速度」及び「歪み」の少なくとも何れかを前記特徴量として計測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. 前記時系列的なＢモード画像データの中から選択した基準Ｂモード画像データの前記胎児心臓に対して関心点を設定する関心点設定手段を備え、前記特徴量計測手段は、前記基準Ｂモード画像データとこの基準Ｂモード画像データに後続する複数からなるＢモード画像データとのトラッキング処理により前記関心点が設定された前記胎児心臓における前記特徴量を計測することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記時系列的なＢモード画像データの中から選択した基準Ｂモード画像データに対して複数の関心点を設定する関心点設定手段を備え、前記特徴量計測手段は、前記基準Ｂモード画像データとこの基準Ｂモード画像データに後続する複数からなるＢモード画像データとのトラッキング処理により前記関心点が設定された前記胎児心臓を含む生体組織の前記特徴量を計測し、前記心拍周期計測手段は、前記関心点の各々における前記特徴量トレンドデータの周期に基づいて計測した複数の心拍周期の中から前記胎児心臓の心拍周期を抽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。
5. 前記基準画像データの胎児心臓を含む領域に対して関心領域を設定する関心領域設定手段を備え、前記関心点設定手段は、前記関心領域の内部において前記複数の関心点を設定することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
6. 前記心拍周期計測手段は、前記複数の心拍周期と予め設定された胎児心拍周期の上限値及び下限値とを比較することにより前記胎児心臓の心拍周期を抽出することを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
7. 各種の擬似心拍音データを保管する心拍音データ保管手段と、この心拍音データ保管手段において保管された前記擬似心拍音データの中から所望の擬似心拍音データを選択する擬似心拍音データ選択手段を備え、前記心拍音信号生成手段は、前記心拍周期計測手段が計測した前記胎児心臓の心拍周期に基づき、前記擬似心拍音データ選択手段が選択した前記所望の擬似心拍音データを前記心拍音データ保管手段から読み出すことにより前記擬似心拍信号を生成することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
8. 表示手段を備え、前記表示手段は、前記時系列的なＢモード画像データの各々に前記心拍周期の情報を付加して表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
9. 前記心拍音出力手段は、前記音響的な擬似心拍音を、前記表示手段において表示される前記時系列的なＢモード画像データに対応させて出力することを特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。
10. データレコーダを備え、前記データレコーダは、前記心拍音信号生成手段が生成した前記擬似心拍音信号と前記時系列的なＢモード画像データとを対応させて保存することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
11. 被検体に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データを収集する超音波診断装置において、
    前記Bモード画像データにおける被検体組織の特徴量を計測する特徴量計測手段と、
    前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記被検体の心拍周期を計測する心拍周期計測手段と、
    前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成手段と、
    前記擬似心拍音信号に基づいて音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力手段とを
    備えたことを特徴とする超音波診断装置。
12. 被検体に対する超音波走査によって時系列的なBモード画像データに基づいて音響的な擬似心拍音を出力する超音波診断装置に対し、
    前記Bモード画像データにおける被検体組織の特徴量を計測する特徴量計測機能と、
    前記特徴量の時間的変化を示す特徴量トレンドデータの周期に基づいて前記被検体組織の心拍周期を計測する心拍周期計測機能と、
    前記心拍周期に基づいて擬似心拍音信号を生成する心拍音信号生成機能と、
    前記擬似心拍音信号に基づいて前記音響的な擬似心拍音を出力する心拍音出力機能を
    実行させることを特徴とする擬似心拍音出力用制御プログラム。