JP2014018612A - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリーズモードにおいて、操作者に手間と時間を要さずに精度良く所望の超音波画像を表示させることができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供する。
【解決手段】振動子を備えた超音波探触子１０３と接続され、動画像を表示するライブモードから動画像の中で所望の静止画像を表示するフリーズモードへ移行可能な超音波診断装置１００であって、超音波探触子１０３から被検体に向けて超音波を送信させ、超音波探触子１０３が受信した反射超音波に基づきエコー信号を生成する送受信処理を行い、エコー信号に基づき超音波画像データを生成し、ライブモードからフリーズモードへ移行した際、超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う、制御器１を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。

超音波診断装置は、超音波探触子および表示器に接続され、超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送受信させることで、被検体内部を超音波画像として画像化するものである。

超音波診断装置には、表示器に表示させる超音波画像をリアルタイムに更新させることで動画像を表示させるモード（以下、ライブモードという。）と、ライブモードにおける超音波画像の更新を停止することで静止画像を表示させるモード（以下、フリーズモードという。）とがある。

ライブモードでは、超音波診断装置内で逐次生成される超音波画像データが、表示器上に順次、表示される。一方、フリーズモードでは、操作者がライブモードの動画像を観察しフリーズ操作を行うことで、所望の超音波画像が静止画像として表示器に表示される。

しかしながら、操作者がライブモードにて所望の超音波画像を視認した時刻と操作者がフリーズ操作を実行して超音波画像の更新を停止させた時刻とには時刻差が発生する場合がある。そのため、超音波診断装置内において、過去一定時間分の超音波画像データを記憶し、操作者はトラックボールなどの操作部を操作することで、記憶された超音波画像データの中から所望の超音波画像データを選択する操作を行う（以下、この操作を画像選択操作という。）。

この画像選択操作の操作者の手間と時間を削減するために、例えば、予め所定の遡り補正時間を設定し、フリーズ操作がされた時刻からこの遡り補正時間の時点の超音波画像データを自動的に表示する超音波診断装置が提案されている（例えば、特許文献１。）。

特開２００２−６５６６７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、所望の超音波画像と遡り補正時間の時点の超音波画像とが、必ずしも一致しないという課題を有していた。

操作者がライブモードにて所望の超音波画像を視認した時刻と、操作者がフリーズ操作を実行して画像更新を停止する時刻には時刻差が、診断の都度、異なる場合があるからである。この場合、操作者は前述の画像選択操作を実施しなければならず、結果として手間と時間の削減にはつながっていなかった。

そこで本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フリーズモードにおいて、操作者に手間と時間を要さずに精度よく所望の超音波画像を表示させることができる、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明の超音波診断装置は、振動子を備えた超音波探触子と接続され、動画像を表示するライブモードから前記動画像の中で所望の静止画像を表示するフリーズモードへ移行可能な超音波診断装置であって、前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づきエコー信号を生成する送受信処理を行い、前記エコー信号に基づき超音波画像データを生成し、前記ライブモードから前記フリーズモードへ移行した際、前記超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う、制御器を備えた構成とした。

また、本発明の超音波診断装置の制御方法は、振動子を備えた超音波探触子と接続され、動画像を表示するライブモードから前記動画像の中で所望の静止画像を表示するフリーズモードへ移行可能な超音波診断装置の制御方法であって、前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づきエコー信号を生成する送受信処理を行う工程Ａと、前記エコー信号に基づき超音波画像データを生成する工程Ｂと、前記ライブモードから前記フリーズモードへ移行した際、前記超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う工程Ｃを含む。

本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法によれば、上記構成とすることで、フリーズモードにおいて、操作者に手間と時間を要さずに精度良く所望の超音波画像を表示させることができる。
その結果、超音波診断装置の使い勝手の良さが向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図 本発明の実施の形態１における超音波診断装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態１における動き情報の解析を説明する図 本発明の実施の形態２における超音波診断装置のブロック図 本発明の実施の形態３における超音波診断装置のブロック図

以下に、本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法について、図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図を示している。

図１に示す超音波診断装置１００は、超音波探触子１０１および表示器１０２と接続されている。

超音波探触子１０１は、振動子１０３を備え、超音波診断装置１００からの電気信号（以下、送信信号とする。）を超音波に変換し、被検体に向けて超音波を送信する。そして、被検体内部の音響インピーダンスの異なる界面において反射された反射超音波を受信し、電気信号（以下、受信信号とする。）に変換する。

超音波診断装置１００は制御器１および操作部２を備える。そして、この制御器１は、送受信部３、画像生成部４、表示処理部５、動き情報取得部６、記憶部７、動き情報解析部８および制御部９から構成される。

操作部２は、超音波診断装置の各種設定を行うための操作キーを有している。また、操作キーの中には、ライブモードからフリーズモードへ移行するフリーズキーを備えている。

送受信部３は、振動子１０３を駆動させるための駆動信号を生成し、駆動信号に対して遅延制御を行うことで送信信号を生成する（以下、この処理を送信処理という。）。また、受信信号に対して遅延加算を行い、音響線毎のエコー信号を生成する（以下、この処理を受信処理という。）。

画像生成部４は、エコー信号に対して検波処理、サンプリング処理、フィルタ処理および座標変換処理といった一般的な超音波診断装置同様の処理を施すことで超音波画像データを生成する。

表示処理部５は、超音波画像データに基づき表示器１０２に超音波画像を表示させる処理を行う。

動き情報取得部６は、超音波探触子１０１の動き情報を取得する。

記憶部７は、超音波画像フレームを複数フレーム分、記憶する容量を備え、データの読み書きが可能である。また、動き情報も併せて記憶し、超音波画像フレームと、その超音波画像フレームを取得した時点の動き情報を関連付けて記憶する。

動き情報解析部８は、動き情報を解析し、解析した動き情報に基づき所定の超音波画像データを選択する。

制御部９は、操作部２の設定に基づき、制御器１内の各ブロックを制御する。

以上の構成からなる超音波診断装置１００の制御方法について、操作者の動作を踏まえて図２を用いて説明する。

なお、超音波診断装置１００の制御方法について、送受信部３において、超音波探触子１０１を用いて超音波の送受信を行わせ、そのエコー信号に基づき画像生成部４において超音波画像データを生成し、表示処理部５を介して超音波画像を表示器１０２に表示させる動作については、一般的な超音波診断装置と同様なため、説明を省略する。

ステップ１（Ｓ０１）では、ライブモードにおいて、動き情報取得部６は、超音波探触子１０１の動き情報を取得する。

ステップ２（Ｓ０２）では、記憶部７が、ライブモードにおいて画像生成部４で生成した超音波画像データを時系列順に記憶する。また、記憶した超音波画像データに対応する動き情報も記憶し、超音波画像データと動き情報とを関連付けて記憶する。

ステップ３（Ｓ０３）では、制御部９が、ライブモードからフリーズモードへと移行する処理を行う。すなわち、ライブモードにおいて、表示器１０２に所望の超音波画像が現れたことから（その時刻をＴ１とする。）、その超音波画像の静止画像を取得すべく、操作者が操作部２のフリーズキーを押下することにより（その時刻をＴ２とする。）、制御部９がフリーズモードへ移行する処理を行う。

ステップ４（Ｓ０４）では、ステップ３（Ｓ０３）のフリーズモードへの移行に伴い、時刻Ｔ２を終期としてライブモードにおいて記憶した超音波画像データおよび動き情報の
記憶（ステップ２（Ｓ０２）に対応。）を停止する。

ステップ５（Ｓ０５）では、動き情報解析部８が、記憶部７に記憶された動き情報を解析し、所定のフレームの超音波画像データを選択する。

具体的に説明すると、ステップ３（Ｓ０３）にて所望の超音波画像が現れた時刻Ｔ１と操作者がフリーズキーを押下した時刻Ｔ２との間には、操作者が所望の画像を確認した時点からフリーズキーを押下するまでの時間と、超音波診断装置がフリーズキーに押下に伴いフリーズ処理を実行する時間とが含まれ、図３（ａ）に示すように時刻差１０が発生することとなる。

フリーズキーの押下に伴い、動き情報解析部８が記憶部７で記憶された過去の動き情報を解析する。図３（ｂ）を用いて説明すると、操作者が被検体内の所望の測定対象部位を観察し、所望のタイミングの静止画像を得ようとしている時（時刻Ｔ１の直前の期間）は、超音波探触子１０１はほぼ静止している状態である。そして、所望の超音波画像が現れてから実際にフリーズ操作を実行するまでの時（時刻Ｔ１からＴ２までの期間）には、被検体表面に超音波探触子１０１を支持した状態でフリーズキーを押下することになる。そのため、操作者は、超音波探触子１０１をほぼ静止した状態での支持および表示器１０２での超音波画像の確認の操作に加え、フリーズ操作を行う必要があるため、超音波探触子１０１フリーズ操作直前の状態より超音波探触子１０１に動きが生じることになる。それゆえ、超音波探触子１０１がほぼ静止していた時間のうち、最後の時刻に表示されていたフレーム（図３（ｃ）中のＦ１を指す。）が、操作者が得ようとしたＴ１時の静止画像であると判断し、これを所定のフレームとして選択する。

動き情報解析部８の解析の具体例としては、例えば、動き情報解析部８にて所定の閾値を設け、動き情報の大きさ（図３（ｂ）の振幅の大きさを指す。）を時刻Ｔ２から順に遡って解析し、その閾値を下回った時刻を所定のフレーム（Ｆ１）として選択する。また、より精度よく所定のフレーム（Ｆ１）を選択するために、例えば、所定の期間内の動き情報の振幅の平均が所定の閾値を下回った時、所定の期間内の最も過去の時刻に相当するフレームを所定のフレーム（Ｆ１）と選択しても良い。また、最初に動き情報の振幅が所定の閾値を下回った後の所定の期間内でも動き情報の振幅が所定の閾値を下回っていれば、最初に動き情報の振幅が所定の閾値を下回った時点を、所定のフレーム（Ｆ１）と選択する構成としてもよい。

ステップ６（Ｓ６）では、動き情報解析部８で選択された所定のフレーム（Ｆ１）に基づき、記憶部７から表示処理部５へ出力し、その後、Ｆ１に相当する超音波画像が表示器１０２に表示されることになる。

以上の構成により、フリーズモードにおいて、操作者に手間と時間を要さずに精度良く所望の超音波画像を表示器に表示させることができる。

なお、実際の診断においては、超音波探触子１０１を被検体表面で動かしたり、静止させたりの操作を繰り返して行う場合が多いので、図３に示すように、動き解析部８で解析する超音波画像データは、動き情報の振幅が所定の閾値を下回った超音波画像データのみを対象としても良い。この場合、所定の閾値を上回った動き情報に対応する超音波画像データを記憶部７から自動的に消去することで、記憶部７の容量の負荷低減にもつながる。

また、実施の形態１においては、記憶部７に超音波画像データを記憶する構成としたが、本発明はこれに限定されず、送受信部３が出力したエコー信号を記憶する構成であっても良いし、エコー信号に基づき超音波画像データを生成するまでの過程の信号を記憶する
構成であってもよいことは言うまでもない。

さらに、動き情報とフレーム情報とを、時間同期して表示することも可能である。例えば、図３（ｂ）に示したように動き情報を波形で表示する構成であってもよいし、図３（ｃ）に示したフレーム情報に動き情報の振幅の強度に応じて色づけして区別して表示しても良い。これにより、操作者は、フレーム取得時の動き情報を確認することができるので、超音波画像の読影時の付加情報として有用となる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１における超音波診断装置のより具体的な構成例について説明する。図４は、本発明の実施の形態２における超音波診断装置のブロック図を示している。実施の形態１と同様のブロックは、同一の符号を付し、説明を省略する。

実施の形態２の超音波診断装置１００は、動き情報として、超音波探触子１０１に備えたモーションセンサ１１から取得する点が特徴である。すなわち、モーションセンサ１１は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサまたは磁気センサであって、加速度センサを用いた場合は加速度センサで検出した加速度を、ジャイロセンサを用いた場合はジャイロセンサで検出した角速度を、磁気センサを用いた場合は磁気センサで検出した移動量を、動き情報として用いることになる。このような超音波探触子１０１に備えたモーションセンサ１１が検出する動き情報を、動き情報取得部６に出力することで実施の形態１と同様の超音波診断装置の制御がなされることになる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１における超音波診断装置のより具体的な構成例について説明する。実施の形態２ではモーションセンサ１１による動き情報に基づく構成を示したが、実施の形態３ではドプラ偏移信号による動き情報に基づき、所定のフレーム（Ｆ１）を選択する構成について示す。

図５は、本発明の実施の形態３における超音波診断装置のブロック図を示している。実施の形態１と同様のブロックは、同一の符号を付し、説明を省略する。

実施の形態２の超音波診断装置１００は、動き情報として、画像生成部４から出力された信号から取得する点が特徴である。

具体的に説明すると、実施の形態１同様、送受信部３において超音波探触子１０１を用いて超音波の送受信を行わせ、その受信信号に基づき画像生成部４において超音波画像データを生成し、表示処理部５を介して超音波画像を表示器１０２に表示させる。
一方、送受信部３、超音波画像データに係る信号とは別に超音波画像空間内のドプラ偏移信号を得るためのエコー信号を生成する。

そして、画像生成部４は、このエコー信号からドプラ偏移信号を生成し、動き情報取得部６に出力する。

動き情報取得部６は、ドプラ偏移信号に基づき、動き情報を生成し、実施の形態１同様、記憶部７に動き情報が記憶される。

動き情報解析部８は、動き情報を解析し、解析した動き情報に基づき所定の超音波画像データを選択するものであるが、具体的な動き情報の解析については以下に具体的に説明する。

超音波反射対象物たる測定対象部位が静止していた場合、ドプラ偏移は０に近づくほど、超音波探触子１０１は動きが少ない、すなわち、超音波探触子１０１がほぼ静止しているということがいえる。一方、ドプラ偏移が大きくなればなるほど、測定対象部位が静止しているので、超音波探触子１０１の動きが大きいといえる。実際には、測定対象部位も動きがあるため、ドプラ偏移が相対的に小さいほど、超音波探触子１０１はほぼ静止ししているといえ、相対的に大きいほど動きが大きいといえる。

したがって、動き情報解析部８は、このドプラ偏移の相対的な大きさに基づき、実施の形態１同様、所定の閾値の範囲内であれば、超音波探触子１０１が静止状態であると解析することができる。

かかる構成により、実施の形態２のようにモーションセンサなどの新たなデバイスを必要とすることなしに、所定の超音波画像フレーム（Ｆ１）を選択することができる。

なお、実施の形態３においては、プラ偏移信号の数に言及していないが、超音波画像空間内の複数の異なる領域から複数のドプラ偏移信号を生成することで、より高精度な動き情報を得ることができることはいうまでもない。

また、信号解析対象をドプラ偏移信号で説明したが、動き情報を生成できる信号であれば特に限定されず、例えば、超音波画像データや画像生成部４おける中間信号を用いて、動き情報を生成してもよい。

本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法によれば、上記構成とすることで、フリーズモードにおいて、操作者に手間と時間を要さずに精度良く所望の超音波画像を表示させることができる。

その結果、使い勝手の良さが向上させることができる超音波診断装置を提供することができる。

１ 制御器
２ 操作部
３ 送受信部
４ 画像生成部
５ 表示処理部
６ 動き情報取得部
７ 記憶部
８ 動き情報解析部
９ 制御部
１０ 時刻差
１１ モーションセンサ
１００ 超音波診断装置
１０１ 超音波探触子
１０２ 表示器
１０３ 振動子

Claims (13)

1. 振動子を備えた超音波探触子と接続され、動画像を表示するライブモードから前記動画像の中で所望の静止画像を表示するフリーズモードへ移行可能な超音波診断装置であって、
   前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づきエコー信号を生成する送受信処理を行い、
   前記エコー信号に基づき超音波画像データを生成し、
   前記ライブモードから前記フリーズモードへ移行した際、前記超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う、制御器を備えた超音波診断装置。
2. 前記制御器は、前記フリーズモードへ移行した際、その移行時点から過去に遡った所定の期間の前記超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記制御器は、前記所定の期間の前記超音波探触子の動き情報のうち、前記フリーズモードへの移行時点から過去に遡って最初に静止状態になった時刻に対応する超音波画像を所定の静止画像として選択して表示する処理を行う、請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記制御器は、所定の閾値を有し、前記超音波探触子の動き情報が所定の閾値内に収まった時点を静止状態とし、その時点に対応する静止画像を所定の静止画像として表示する処理を行う、請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記制御器は、前記ライブモードにおける前記超音波探触子の動き情報を取得する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前記制御器は、前記超音波探触子の動き情報を、前記超音波探触子に備えたモーションセンサの出力から取得する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
7. 前記制御器は、前記超音波探触子の動き情報をエコー信号に基づき取得する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
8. 前記制御器は、前記超音波探触子の動き情報をドプラ偏移信号により取得する、請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記制御器は、前記ライブモードにおけるエコー信号、超音波画像データ、前記エコー信号から前記超音波画像データを生成するまでの過程の信号のいずれか一つを記憶する、請求項１〜８のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
10. 前記制御器は、前記ライブモードにおける前記超音波探触子の動き情報を記憶する、請求項９に記載の超音波診断装置。
11. フリーズキーを有する操作部を備え、前記制御器は、前記フリーズキーが押下されることで前記ライブモードから前記フリーズモードへ移行する処理を行う、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
12. 前記超音波診断装置は表示器と接続し、前記制御器は、取得した前記動き情報とそれに対応するフレーム情報とを前記表示器に表示させる処理を行う、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
13. 振動子を備えた超音波探触子と接続され、動画像を表示するライブモードから前記動画像の中で所望の静止画像を表示するフリーズモードへ移行可能な超音波診断装置の制御方法であって、
    前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づきエコー信号を生成する送受信処理を行う工程Ａと、
    前記エコー信号に基づき超音波画像データを生成する工程Ｂと、
    前記ライブモードから前記フリーズモードへ移行した際、前記超音波探触子の動き情報に基づき前記ライブモードにおける動画像の中から所定の静止画像を表示する処理を行う工程Ｃを含む、超音波診断装置の制御方法。