JP2016179125A - 超音波画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｂモードの断層画像から骨の位置を簡単に確認できる超音波画像表示装置を提供する。
【解決手段】生体に対して放射された超音波ビームのエコー波をトランスデューサで電気信号に変換した信号のうち、高周波成分の占める割合の少ない領域を抽出すると共に、エコー波に基づいて生成されたＢモード画像のうち、高周波成分の占める割合の少ない領域の色を他の領域の色と変えて表示する。骨面より深い組織部分は高周波成分の占める割合が少ないため、他の部分と異なる色で表示される。このため、従来のＢモード画像では難しかった骨面の位置を、経験を積むことなく簡単に確認できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を用いて生体内の組織の画像を表示する超音波画像表示装置に関し、特に、骨の位置を確認するのに適した超音波画像表示装置する。

従来より、生体内の骨の状態を見るのにＸ線が使用されているが、設備が高価であり、また被曝の問題がある。またＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）もあるが、極めて高価で、かなりの設置場所をとり、簡便さに欠ける。

これに対し、超音波は生体への影響がなく、操作が簡単で比較的安価であることから、生体内の組織の画像診断に広く用いられている。

発明者等は、先に、超音波により生体内の骨密度を診断する装置を提案した（非特許文献１参照）。この装置は、超音波の送受信を行なうトランスデューサを内蔵した一対のプローブを、生体を挟んで対向する位置に配置し、その状態で超音波の送受信を行い、骨面や骨内部で反射したエコー波の信号を解析することにより、骨密度の診断に必要な情報を得るものである。

上述した装置では、超音波の照射位置を機械的に移動させて、生体の断面を表示したＢモード画像を生成し、その画像を見ながら骨の位置を確認すると共に、骨に照射された超音波のエコー波を解析することによって骨の外径や厚みに関する情報を得ている。

図９に、人の前腕部の手首付近の断面を示す。前腕部１００は、皮膚、筋肉等の軟組織１３０がとう骨１１０と尺骨１２０で支持されている。骨密度の診断に必要な情報を取得する際には、検査のやり易さから、とう骨１１０に超音波を照射する場合が多い。図示するように、とう骨１１０は、軟組織を含む海綿骨１１２を中心にして皮質骨１１１がそれを取り巻くように配置されている。

骨の外径や厚みに関する情報を取得する際には、超音波の放射方向をとう骨１１０の長手方向と直交する方向に移動させながら、とう骨１１０に超音波を照射し、ディスプレイに表示されたエコー波のＢモード画像からとう骨１１０の位置を確認し、骨面および骨内部からのエコー波の到達時間により骨の外径や厚みを算出している。

：Japanese Journal of Applied Physics 52 (2013)07HF05

しかし、上述の装置では、骨面の状態や傾斜によって骨面からのエコー波が不鮮明で、他の組織の境界からのエコー波と区別がつかない場合がある。従って、Ｂモードの断層画像から骨面の位置を確認するには、画像の読み取りに関して経験を積む必要があるため、骨の外径や厚みを算出する際の妨げとなっていた。

本発明は上述の状況に鑑みてなされたもので、経験を積むことなく、Ｂモードの断層画像から骨の位置を簡単に確認できる超音波画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる超音波画像表示装置は、
生体に対して超音波ビームを送信し、かつ生体から受信したエコー波を電気信号に変換して第１のエコー信号のデータを生成するプローブと、
前記プローブから送信される超音波ビームの位置を変える走査部と、
前記走査部により走査され、複数の位置において生成された前記第１のエコー信号のデータを、位置の情報と共に記憶する記憶部と、
前記第１のエコー信号のデータから高周波成分を取り出して第２のエコー信号のデータを生成するデータ処理部と、
前記第１および第２のエコー信号のデータに基づいて第１および第２のＢモード画像データを生成し、更に、当該第１および第２のＢモード画像データの差分のデータ、または前記第１および第２のエコー信号の差分の第３のエコー信号のデータに基づいて第３のＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記第２のＢモード画像データと第３のＢモード画像データに異なる色を付与した後、それぞれのデータを重ね合わせて第４のＢモード画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部で生成された第４のＢモード画像データを表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

または本発明にかかる超音波画像表示装置は、
生体に対して超音波ビームを送信し、かつ生体から受信したエコー波を電気信号に変換して第１のエコー信号のデータを生成するプローブと、
前記プローブから送信される超音波ビームの位置を変える走査部と、
前記走査部により走査され、複数の位置において生成された前記第１のエコー信号のデータを、位置の情報と共に記憶する記憶部と、
前記第１のエコー信号から高周波成分を取り出して第２のエコー信号のデータを生成し、前記第１のエコー信号から低周波成分を取り出して第３のエコー信号のデータを生成するデータ処理部と、
前記第１、第２および第３のエコー信号のデータに基づいて第１、第２および第３のＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
前記第２のＢモード画像データと第３のＢモード画像データに異なる色を付与した後、それぞれのデータを重ね合わせて第４のＢモード画像データを生成する画像処理部と、
前記画像処理部で生成された第４のＢモード画像データを表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

上述のそれぞれの超音波画像表示装置において、前記第１〜第３のエコー信号は、エコー波の距離に応じて減衰の補正が行われた後、前記第１〜第３のＢモード画像データの生成に用いられることが好ましい。

また前記プローブは、薄板状の圧電振動子の両面に電極が形成されたトランスデューサを備え、当該トランスデューサに方形波１波の駆動信号を印加してパルス状の超音波ビームを発生させるものであることが好ましい。

なお、前記プローブとして、単一のトランスデューサを用いて超音波の送受信を行うプローブを用い、当該プローブを機械的に移動させることによって前記超音波ビームの送信位置を変えるものを用いてもよい。

また、本発明にかかる超音波画像表示装置は骨情報算出部を更に備え、当該骨情報算出部は、前記第１または第３のエコー信号のデータのうち生体内の骨の中心付近を通る超音波ビームのエコー信号のデータに基づいて前記骨の外径と厚みを算出してもよい。

本発明にかかる超音波画像表示装置では、骨面より深い組織部分の画像が、他の部分と異なる色で表示されるため、従来のＢモード画像では難しかった骨の位置を簡単に確認できる。結果として、骨の外径や厚みの算出に必要なエコー波の抽出が容易となる。

本発明の実施の形態にかかる超音波画像表示装置のうち生体に対して超音波を送受信する部分の基本的な構成を示す図である。 生体内に放射された超音波の周波数の対する減衰の程度を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかる超音波画像表示装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。 Ｂモード画像データ生成部、データ処理部および画像処理部におけるデータ処理の流れを示すフローチャートである。 エコー信号により生成されたＢモード画像を示す図である（その１）。 エコー信号により生成されたＢモード画像を示す図である（その２）。 エコー信号により生成されたＢモード画像を示す図である（その３）。 エコー信号により生成されたＢモード画像を示す図である（その４）。 人の前腕部の手首付近の断面図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる超音波画像表示装置について、図面を参照して説明する。

図１に、本実施の形態にかかる超音波画像表示装置１のうち生体に対して超音波を送受信する部分の基本的な構成を示す。

本実施の形態では、人の前腕部１００を、水Ｗで満たした水槽２中に浸漬した状態において、その上下に配置されたプローブ３ａおよび３ｂから、生体に向けてパルス状の超音波ビームＵＢを放射している。そして、生体内で反射したエコー波を、再度、プローブ３ａおよび３ｂで受信して電気信号に変換して、エコー波の信号を得ている。

プローブ３ａおよび３ｂは鉛直線上の対向する位置に設置されており、超音波プローブ３ａから下向きに超音波が送信され、超音波プローブ３ｂから上向きに超音波が送信される。

また図１には示されていないが、プローブ３ａおよび３ｂを、移動手段を用いて水平方向（図中矢印で示す）に機械的に走査し、一定の間隔（例えば１ｍｍ）ずらしながら、超音波ビームの送信とエコー波の受信を繰り返す。このようにして得られたエコー波の信号に基づいて、前腕部手首付近の断面のＢモード画像を生成し、液晶ディスプレイ等の画面に表示する。

そして、Ｂモード画像に基づいて生体内の骨の位置を確認し、超音波ビームが骨の中心付近に放射された一対のエコー波の信号を取り出し、その波形を解析することによって骨密度の診断に必要な骨の外径や厚みを算出している。

＜骨の位置確認の方法＞
本実施の形態にかかる超音波画像表示装置の構成と動作について説明する前に、本発明において骨の位置を確認するための方法について説明する。

生体内に超音波を送信する際には、圧電振動子で構成されたトランスデューサが用いられるが、このトランスデューサは、一般に、中心周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚであり、エコー波に含まれる周波数は、その周波数をピークとした周辺の帯域となる。

図２のグラフは、生体内に放射された超音波の周波数に対する減衰の程度を、軟組織と骨組織（図では皮質骨）で比較して示したものである。図２から明らかなように、生体内を超音波が伝搬すると、おおよそ２ＭＨｚ以上の周波数は徐々に減衰する。そして減衰の程度は、皮膚、筋肉、脂肪等の軟組織に比べ骨組織で顕著である。

以後の説明では、便宜上、２ＭＨｚ以上の周波数を高周波、それ未満の周波数を低周波とするが、被験者によってエコー信号の周波数特性が若干異なるため、それに応じて境界の周波数を変動させてもよい。

実測したところ、骨面より深い組織部分のエコー波には、２ＭＨｚ以上の高周波成分はほとんど含まれない。逆に、骨面より浅い軟組織部分のエコー波は、中心周波数である高周波成分の占める割合が多く、相対的に２ＭＨｚ未満の低周波成分の割合は小さい。

本発明は、上述したエコー波の特性を有効に利用したものである。すなわち、エコー波をトランスデューサで電気信号に変換した信号のうち、高周波成分の占める割合の少ない領域を抽出すると共に、エコー波の信号に基づいて生成されたＢモード画像のうち、上述の高周波成分の占める割合の少ない領域の色を他の領域の色と変えて表示する。

上述したように、骨面より深い組織部分は高周波成分の占める割合が少ないため、他の組織部分と異なる色で表示される。このため、従来のＢモード画像では難しかった骨面の位置を簡単に確認できる。

本発明では、Ｂモード画像データから高周波成分の占める割合の少ない領域を抽出する方法として、以下のいずれかの方法を採用している。

第１の方法は、エコー波の信号（以降、これを「第１のエコー信号」という）から、ＨＰＦ（ハイパスフィルター）を通して高周波成分を取り出した信号を生成する（以降、これを「第２のエコー信号」という）。この第２のエコー信号には、骨面より深い組織部分のエコー波の成分が殆ど含まれていない。

従って、第１のエコー信号に基づいて第１のＢモード画像データを生成し、第２のエコー信号に基づいて第２のＢモード画像データを生成し、更に、この２つのＢモード画像データから差分の第３のＢモード画像データを生成すると、骨面より深い組織部分のエコー波が主体となったＢモード画像が抽出される。

そして第２のＢモード画像データと第３のＢモード画像データとを、それぞれに異なる色を付与して重ね合わせると、骨面より深い組織部分の画像が、他の部分と異なる色で表示される。

なお、上述した第１の方法では、第３のＢモード画像データを生成する方法として、第１および第２のエコー信号のデータに基づいて生成された第１および第２のＢモード画像データの差分をとる方法を用いたが、第１のエコー信号から第２のエコー信号を引いて差分のエコー信号（以降、これを「第３のエコー信号」という）を生成し、その第３のエコー信号に基づいて第３のＢモード画像データを生成するようにしてもよい。

第３のエコー信号は、骨面より深い組織部分のエコー波が主体となった信号であるため、Ｂモード画像データの差分をとる場合と同様の画像データが得られる。

第２の方法は、第１のエコー信号から、ＨＰＦを通して第２のエコー信号を生成すると共に、第１のエコー信号からＬＰＦ（ローパスフィルター）を通して低周波成分を取り出して第３のエコー信号を生成する。この第３のエコー信号は、上述した第１の方法と生成方法が異なるが、実質同一の信号である。

この第３のエコー信号に基づいて生成されたＢモード画像データは、第１の方法において、第１および第２のＢモード画像データの差分をとる方法で生成された第３のＢモード画像データと実質変わらない。従って、このようにして生成した第３の第Ｂモード画像データと前述の第２のＢモード画像データに異なる色を付与した後、それぞれのデータを重ね合わせて表示すると、骨面より深い組織部分の画像が、他の部分と異なる色で表示される。

＜超音波画像表示装置の構成と動作＞
次に、図３に基づいて、本実施の形態にかかる超音波画像表示装置１の信号処理系の構成を説明する。超音波画像表示装置１は、前述したプローブ３ａ、３ｂ以外に、制御部１１、操作部１２、駆動信号発生部１３、プローブ走査部１４、モータ１５、エンコーダ１６、信号処理部１７、第１記憶部１８、Ｂモード画像データ生成部１９、データ処理部２０、第２記憶部２１、画像処理部２２、表示部２３、骨情報算出部２４および第３記憶部２５で構成されている。

これらの構成部材のうち、制御部１１、Ｂモード画像データ生成部１９、データ処理部２０および画像処理部２２のそれぞれの機能は、図示しないマイクロプロセッサにより実現される。マイクロプロセッサは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび不揮発性メモリで構成され、不揮発性メモリに格納されたソフトウェア（プログラム）を読み出してＣＰＵで実現することにより、上記各部材の機能を実現する。

また第１記憶部１８、第２記憶部２１および第３記憶部２５の機能は、ハードディスクドライブやメモリカード等の外部記憶装置によって実現される。

なお、図では、１台のモータ１５を用いて、超音波プローブ３ａおよび３ｂを水平方向に走査、すなわち一定間隔で移動させているが、超音波プローブ３ａおよび３ｂを、それぞれ専用のモータを用いて移動させるようにしてもよい。

次に、各構成部材について説明する。以下、前述した第１の方法によりＢモード画像データを生成することを前提として説明を行う。

超音波プローブ３ａおよび３ｂ（以降、総称して「超音波プローブ３」ともいう）は、生体内に超音波ビームを送信し、また生体から超音波エコーを受信して電気信号に変換するもので、図１に示すように、プローブ本体３２の先端に、トランスデューサ３１が取り付けられている。

本実施の形態では、ＰＶＤＦ（polyvinylidene difluoride）製の薄板状の圧電振動子の両面に電極を形成したトランスデューサ３１を、前部に湾曲面が形成された直径２０ｍｍのプローブ本体３２の表面に貼り付けている。トランスデューサ３１の焦点距離は４０ｍｍ、トランスデューサ３１から送信される超音波の中心周波数は約１１ＭＨｚである。

上述したトランスデューサ３１の電極に、パルス状の駆動信号を送って電圧を印加すると圧電振動子が伸縮し、この伸縮によってパルス状の超音波が発生して超音波ビームＵＢが形成される。また圧電振動子は、生体組織から反射したエコー波を受信することによって伸縮し、エコー波に対応した強さの電気信号を発生させる。

図３の説明に戻って、制御部１１は、操作部１２から入力されたデータに従って、超音波画像表示装置１の各部の動作を制御する。なお、制御部１１と各構成部材の間は制御用の配線で結ばれているが、図では、煩雑さを避けるために省略している。

操作部１２は、操作者が、Ｂモード画像の生成に必要なデータ（例えば、プローブ３の１回の移動距離）や画像生成の指示等を入力するのに用いられ、キーボードやスイッチで構成されている。

駆動信号発生部１３は、プローブ３の駆動信号を発生させるもので、本実施の形態では、電圧５０Ｖ、幅０．２５μｓの方形波１波を発生させ、トランスデューサ３１の電極間に印加している。

プローブ走査部１４は、超音波ビームＵＢの送信位置を走査するもので、プローブ３ａおよび３ｂを一定間隔で水平方向に移動させる。図示しないが、プローブ３ａおよび３ｂは、それぞれボールネジに取り付けられたフレームに支持されており、モータ１５を回転すると、フレームおよびこれに支持されたプローブ３ａおよび３ｂが水平方向に移動する。

プローブ３ａおよび３ｂの移動距離は、モータ１５の回転軸に取り付けられたエンコーダ１６によってモータ１５の回転数を数えることにより制御される。

プローブ走査部１４は、エンコーダ１６からの信号に基づいてプローブ３ａおよび３ｂの移動量を制御し、プローブ３ａおよび３ｂからの超音波ビームＵＢの送信とエコー波の受信を終える毎に、プローブ３ａおよび３ｂを一定距離（本実施の形態では１ｍｍ）水平方向に移動させる。

プローブ３ａおよび３ｂで発生したエコー波の受信信号は信号処理部１７に入力される。図示しないが、信号処理部１７は、ノイズ除去フィルター、信号増幅器およびＡ/Ｄ変換器で構成されており、ノイズ除去フィルターおよび信号増幅器で不要なノイズの除去と信号の増幅がなされた後、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されて第１のエコー信号となる。

なお、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数としては、少なくともエコー波に含まれる周波数の１０倍程度の周波数が必要であり、エコー波の周波数の１６倍程度の周波数が好ましい。

第１記憶部１８は、信号処理部１７によってデジタル信号に変換された第１のエコー信号を、プローブ３の駆動毎に、エンコーダ１６から出力されたモータ１５の回転数、すなわちプローブ３の水平方向の位置情報と共に記憶する。

図１において、第１記憶部１８へのエコー信号のデータの記憶は、プローブ３が左端から移動を開始し、右端において移動を終了するまで続けられ、最終的にＢモードの１画面分のデータが第１記憶部１８に記憶される。

続いて、Ｂモード画像データ生成部１９、データ処理部２０および画像処理部２２における処理の内容について、図４のフローチャートを参照して説明する。前述したように、これらの構成部材における処理は、図示しないマイクロプロセッサにおいて専用のソフトウェアを実行することにより実現される。

Ｂモード画像データ生成部１９は、第１記憶部１８に記憶された１画面分の第１のエコー信号のデータを読み出し（ステップＳ１）、それぞれのエコー信号に対してＳＴＣ（sensitivity time control）機能を用いて距離による減衰の補正を行った後、包絡線検波処理を施して、第１のＢモード画像データを生成する（ステップＳ２）。生成された第１のＢモード画像データは、第２記憶部２１に記憶される。

一方、データ処理部２０は、前述したＨＰＦ（カットオフ周波数：２ＭＨｚ）を用いて第１のエコー信号から高周波成分を取り出して第２のエコー信号を生成する（ステップＳ３）。

前述したように、本実施の形態では、ＨＰＦやＬＰＦの機能をソフトウェアで実現しており、図示しない不揮発性メモリに格納されたソフトウェアを読み出し、ＣＰＵで演算を行なうことによりＨＰＦの機能が実現される。エコー信号の差分の計算についても、同様にソフトウェアによって実現している。

演算により生成された第２のエコー信号のデータは、Ｂモード画像データ生成部１９に転送され、第１のエコー信号のデータと同様に処理されて、第２のＢモード画像データが生成され（ステップＳ４）、第２記憶部２１に記憶される。

Ｂモード画像データ生成部１９は、更に、第１のＢモード画像データと第２のＢモード画像データの差分の第３のＢモード画像データを生成する（ステップＳ５）。差分の画像データは、第１のＢモード画像データの各画素の輝度の値から第２のＢモード画像データの対応する画素の輝度の値を引くことにより作成される。

次に、画像処理部２２は、第２記憶部２１に記憶されたＢモード画像データに各種の画像処理、具体的には、後述する色を変えた画像を重ね合わせる等の処理を施して第４のＢモード画像データを生成する（ステップＳ６）。画像処理が施された第４のＢモード画像データは、ＬＣＤディスプレイ等で構成された表示部２３に転送された後（ステップＳ７）、表示部の画面に表示される。

図５に、図４のステップＳ２において、第１のエコー信号に基づいて生成した第１のＢモード画像を示す。図５（ａ）は、水槽２の上部に設置されたプローブ３ａによるエコー信号の画像、図５（ｂ）は、水槽２の下部に設置されたプローブ３ｂによるエコー信号の画像である。

図１に示したように、プローブ３ａと３ｂは同じ鉛直線上に位置し、かつ超音波ビームの放射方向も鉛直線の方向と一致するため、図５（ａ）の画像と図５（ｂ）の画像の水平位置は一致しており、図５（ａ）（ｂ）により前腕部全体の断層画像が得られる。

超音波が、生体内の音響インピーダンスの小さい軟組織を通って音響インピーダンスの大きい骨や骨間膜に当たると、音響インピーダンスの差が大きいために強い反射や散乱が生じて、輝度の高い部分が生じる。しかし、図５から分かるように、軟組織内の筋肉や脂肪などの境界からの反射や散乱によって、輝度の高い部分が画像内に点在しているため、どこに骨があるのか、経験を積んだ者でなければ判断が難しい。

図６に、図４のステップＳ４において、第２のエコー信号に基づいて生成した第２のＢモード画像を示す。図６（ａ）はプローブ３ａによるエコー信号の画像、図６（ｂ）はプローブ３ｂによるエコー信号の画像である。

図中、白丸で囲んだ部分は、骨面とそれより深い組織部分のエコー波の画像を示し、右側の２つの白丸はとう骨の画像、左側の２つの白丸は尺骨の画像を示す。図から明らかなように、骨面より深い組織部分の輝度が低く、高周波成分が減衰していることが分かる。

図７に、図４のステップＳ５で生成した、第１のＢモード画像と第２のＢモード画像の差分の第３のＢモード画像を示す。図７（ａ）はプローブ３ａによるエコー信号の画像、図７（ｂ）はプローブ３ｂによるエコー信号の画像である。

図７の画像には、ＨＰＦを用いて第１のエコー信号から取り除かれた、主として骨面より深い組織部分の画像が表示されている。

図８に、図４のステップＳ６で生成した、第２のＢモード画像に第３のＢモード画像の色を変えて重ね合わせた第４のＢモード画像を示す。図８（ａ）はプローブ３ａによるエコー信号の画像、図８（ｂ）はプローブ３ｂによるエコー信号の画像である。

図８では、図７の画像に対応した箇所、すなわち別の色（例えば黄色）で表示された箇所を白の枠で囲っている。図８から明らかなように、輝度の高い骨面の近傍に色の違う部分、すなわち骨面より深い組織部分を示す画像があることから、骨の位置を簡単に確認できる。

なお、図８では、とう骨を示す箇所（右側）と尺骨を示す箇所（左側）の間に輝度が比較的高く、かつ色が異なる細長い画像が表示されているが、これは骨間膜を表している。骨間膜は比較的固い組織で音響インピーダンスが高いため、第３のＢモード画像の色が表示されるが、骨面より深い組織部分と異なり、高周波成分による第２のＢモード画像の色の輝度も高く（図６参照）、かつ形状も異なるため、骨を表す箇所と簡単に区別できる。

なお、図４に示した処理の流れは、前述の第１の方法を実現するものであるが、第２の方法を用いても、第４のＢモード画像と同様の画像が得られる。第２の方法を用いる場合、データ処理部２０においてＬＰＦ（カットオフ周波数：２ＭＨｚ）を用いて第３のエコー信号を生成し、更にＢモード画像データ生成部１９において、第３のエコー信号に基づいて第３のＢモード画像を生成すると、図７に示した画像とほぼ同様の画像が得られる。以後の処理は、第１の方法と変わりがない。

図３の説明に戻り、骨情報算出部２４および第３記憶部２５の機能について説明する。図８の画像から骨の中心付近を通るエコー信号の位置が分かるため、操作者は、操作部１２を操作して、骨情報の算出に用いるエコー信号のデータ抽出を制御部１１に指示する。

制御部１１は、操作部１２に入力されたデータに基づいて、第１記憶部１８に記憶された第１のエコー信号から骨の中心付近を通るエコー信号のデータを読み出し、もしくはこの第１のエコー信号から、データ処理部２０において、ＬＰＦを通して第３のエコー信号を生成し、そのデータを骨情報算出部２４に転送する。

骨情報算出部２４は、転送されたエコー信号のデータから、とう骨の表面および皮質骨と海綿骨との境界からのエコー波の位置を特定する。第３のエコー信号は高周波成分が取り除かれており、第３のエコー信号のデータを用いると骨の位置をより確実に特定できる。

とう骨の外径については、予め、プローブ３ａおよび３ｂの鉛直線方向の位置情報が与えられているため、とう骨の骨面からのエコー波の位置情報および超音波の速度情報を用いて算出できる。またとう骨の皮質骨の厚みについても、とう骨の骨面および皮質骨と海綿骨との境界からのエコー波の位置情報および超音波の速度情報を用いて算出できる。

算出されたとう骨の外径と厚みを示すデータは、第３記憶部２５に記憶され、骨密度を診断する際に基礎データとして用いられる。

以上説明したように、本発明にかかる超音波画像表示装置を用いれば、Ｂモード画像に表示される色の違いによって、骨の位置を簡単に確認できるため、経験を積まなくても、骨の外径や厚みの算出に用いるエコー信号のデータを簡単に抽出できる。

なお、本実施の形態では、高周波成分の占める割合が少ない領域を抽出するため、ＨＰＦを用いて第１のエコー信号から高周波成分を取り出しているが、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換等を用いてエコー波の周波数解析を行うことにより、２ＭＨｚ以上の周波数の占める割合の少ない領域を抽出するようにしてもよい。第１のエコー信号から低周波成分を取り出す場合も同様である。

また、本実施の形態では、本発明の超音波画像表示装置を、とう骨の外径と厚みを算出する際の補助手段として用いているが、本発明の用途はこれに限定されない。例えば、本発明の手法を、単独のトランスデューサの代わりに複数の短冊状のトランスデューサを直線状に配置したプローブを用いて超音波ビームを電子的に走査する、リニアスキャンまたはセクタスキャンのプローブを用いた装置に採用すれば、骨組織の識別が容易になるため、骨を含む生体の超音波診断において効果を発揮する。

１ 超音波画像表示装置
２ 水槽
３ プローブ
１１ 制御部
１２ 操作部
１３ 駆動信号発生部
１４ プローブ走査部
１５ モータ
１６ エンコーダ
１７ 信号処理部
１８ 第１記憶部
１９ Ｂモード画像データ生成部
２０ データ処理部
２１ 第２記憶部
２２ 画像処理部
２３ 表示部
２４ 骨情報算出部
２５ 第３記憶部
１００ 前腕部
１１０ とう骨
１２０ 尺骨
１３０ 軟組織

Claims (6)

1. 生体に対して超音波ビームを送信し、かつ生体から受信したエコー波を電気信号に変換して第１のエコー信号のデータを生成するプローブと、
   前記プローブから送信される超音波ビームの位置を変える走査部と、
   前記走査部により走査され、複数の位置において生成された前記第１のエコー信号のデータを、位置の情報と共に記憶する記憶部と、
   前記第１のエコー信号のデータから高周波成分を取り出して第２のエコー信号のデータを生成するデータ処理部と、
   前記第１および第２のエコー信号のデータに基づいて第１および第２のＢモード画像データを生成し、更に、当該第１および第２のＢモード画像データの差分のデータ、または前記第１および第２のエコー信号の差分の第３のエコー信号のデータに基づいて第３のＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
   前記第２のＢモード画像データと第３のＢモード画像データに異なる色を付与した後、それぞれのデータを重ね合わせて第４のＢモード画像データを生成する画像処理部と、
   前記画像処理部で生成された第４のＢモード画像データを表示する表示部と、を備えたことを特徴とする超音波画像表示装置。
2. 生体に対して超音波ビームを送信し、かつ生体から受信したエコー波を電気信号に変換して第１のエコー信号を生成するプローブと、
   前記プローブから送信される超音波ビームの位置を変える走査部と、
   前記走査部により走査され、複数の位置において生成された前記第１のエコー信号のデータを、位置の情報と共に記憶する記憶部と、
   前記第１のエコー信号から高周波成分を取り出して第２のエコー信号のデータを生成し、かつ前記第１のエコー信号から低周波成分を取り出して第３のエコー信号のデータを生成するデータ処理部と、
   前記第１、第２および第３のエコー信号のデータに基づいて第１、第２および第３のＢモード画像データを生成するＢモード画像データ生成部と、
   前記第２のＢモード画像データと第３のＢモード画像データに異なる色を付与した後、それぞれのデータを重ね合わせて第４のＢモード画像データを生成する画像処理部と、
   前記画像処理部で生成された第４のＢモード画像データを表示する表示部と、を備えたことを特徴とする超音波画像表示装置。
3. 前記第１〜第３のエコー信号は、エコー波の距離に応じて減衰の補正が行われた後、前記第１〜第３のＢモード画像データの生成に用いられる、請求項１または２に記載の超音波画像表示装置。
4. 前記プローブは、薄板状の圧電振動子の両面に電極が形成されたトランスデューサを備え、当該トランスデューサに方形波１波の駆動信号を印加してパルス状の超音波ビームを発生させる、請求項１または２に記載の超音波画像表示装置。
5. 前記プローブとして、単一のトランスデューサを用いて超音波の送受信を行うプローブを用い、当該プローブを機械的に移動させることによって前記超音波ビームの送信位置を変える、請求項１または２に記載の超音波画像表示装置。
6. 骨情報算出部を更に備え、当該骨情報算出部は、前記第１または第３のエコー信号のデータのうち生体内の骨の中心付近を通る超音波ビームのエコー信号のデータに基づいて前記骨の外径と厚みを算出する、請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波画像表示装置。