JP2884184B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位につい
て断層像を得る超音波診断装置に関し、特に被検体内の
心臓や血管等の運動部位の動きを差分画像で描出可能と
すると共に、この差分画像と同時に差分演算の時間差を
示す数値を表示して、上記運動部位の変位量とそれに要
した時間とを直接把握することができる超音波診断装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来、被検体の運動部位についてその動きを差分画像
で描出可能とした超音波診断装置としては、特開昭62−
189054号公報に記載されているように、超音波を送信お
よび受信する探触子と、この探触子に対して駆動パルス
を送出して超音波を発生させると共に受信した反射エコ
ーの信号を処理する超音波送受信部と、この超音波送受
信部からのエコー信号をディジタル化して内部のフレー
ムメモリに断層画像のデータを書込み読出すディジタル
スキャンコンバータと、このディジタルスキャンコンバ
ータからの出力信号を入力して断層画像を表示するテレ
ビモニタとを有する超音波診断装置において、上記ディ
ジタルスキャンコンバータの内部に、それぞれ１画面分
のデータを時系列で格納するフレームメモリを複数個設
けると共に、これらフレームメモリの出力側に各フレー
ムメモリから出力される時系列のデータを入力してそれ
らの間でそれぞれ差分処理を施す差分処理器を設けたも
のが提案されている。
さらに、第29回日本ME学会大会論文集「３−Ｈ−３
Digital Subtraction Echographyの開発」（「医用電子
と生体光学」第28巻 特別号（1990））に記載されてい
るように、被検体の運動部位の差分画像と合わせて、上
記被検体の心電図を表示すると共に、この心電図上に差
分演算をした二つの画像間の時間差を示す白黒の平行な
バーから成るタイミングマークを表示するようにしたも
のが提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記第一の従来例においては、被検体の運動
部位について差分画像によりその動きの成分のみを抽出
して表示することはできるが、上記差分画像について差
分演算をした二つの画像間の時間差については全く表示
されないものであった。従って、上記運動部位の変位量
は把握できても、その変位に要した時間は把握できず、
変位の速度が推定できないものであった。このことか
ら、被検体の運動部位についての診断が精密に行えない
ことがあった。
また、上記第二の従来例においては、被検体の運動部
位の差分画像と合わせて、該被検体の心電図上に差分演
算をした二つの画像間の時間差を示すタイミングマーク
を表示することはできるが、このタイミングマークでは
二つの平行なバーの間隔の広狭により差分演算の時間差
を間接的に表示するだけで、その時間差を数値で直接表
示することはできなかった。従って、被検体の運動部位
の変位に要した時間を直接把握することはできず、その
変位の速度の推定が容易に行えないことがあった。この
ことから、第二の従来例においても、被検体の運動部位
についての診断が精密に行えないことがあった。
そこで、本発明は、このような問題的を解決し、被検
体の運動部位の差分画像と同時にその差分演算の時間差
を示す数値を表示して、上記運動部位の変位量とそれに
要した時間とを直接表示することができる超音波診断装
置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断
装置は、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受
信手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号
を用いて運動組織を含む被検体内の断層像データを所定
周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手
段によって得た時系列の画像間で計算を行ってそれらの
差分画像データを生成する手段と、この差分画像データ
生成手段からの差分画像データを表示する画像表示手段
とを有する超音波診断装置において、上記差分画像デー
タ生成手段で差分演算する画像間の時間差を示す数値デ
ータを表示する手段を設けると共に、該差分画像データ
生成手段からの差分画像データと数値データ表示手段か
らの数値データとを合成する手段を設け、差分画像と差
分演算の時間差数値とを画像表示手段に同時に表示する
ようにしたものである。
また、上記データ合成手段には、被検体の生体信号を
検出して生体信号波形データを発生する手段を接続し、
さらに前記差分画像データ生成手段で差分演算する画像
間の時間差を示すマーカデータを表示する手段を接続
し、差分画像と差分演算の時間差数値と被検体の生体信
号波形とこの生体信号波形をタイムスケールとする時間
差マーカとを画像表示手段に同時に表示するようにする
と効果的である。
さらに、上記差分画像と被検体の生体信号波形と差分
画像の時間差マーカとを同一時相、同一色相で時間経過
に従い色相が変化するようにカラー表示する手段を設け
てもよい。
〔作 用〕
このように構成された超音波診断装置は、数値データ
表示手段により差分画像データ生成手段で差分演算する
画像間の時間差を示す数値データを表示し、データ合成
手段により上記差分画像データ生成手段からの差分画像
データと数値データ表示手段からの数値データとを合成
することによって、被検体の運動部位の差分画像とその
差分演算の時間差数値とを画像表示手段に同時に表示す
るように動作する。従って、画像表示手段の画面に表示
された内容を見るだけで、被検体の運動部位の変位量と
それに要した時間とを直接把握することができると共
に、その変位の速度を容易に推定することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利
用して被検体の診断部位について断層像を得るもので、
図に示すように、探触子１と、超音波送受信部２と、デ
ィジタルスキャンコンバータ（以下「DSC」と略称す
る）３と、引算器４と、D/A変換器５と、画像表示器６
とを有し、さらに数値データ表示手段７と、データ合成
手段（８）とを備えて成る。
上記探触子１は、機械的または電子的にビーム走査を
行って被検体９に超音波を送信及び受信するもので、図
示省略したがその中には超音波の発生源であると共に反
射エコーを受信する振動子が内蔵されている。超音波送
受信部２は、上記探触子１に対して駆動パルスを送出し
て超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信号
を処理するもので、図示省略したがその中には送波パル
サ、送波遅延回路、受波増幅器、受波遅延回路及び加算
器等が内蔵されている。そして、これら探触子１と超音
波送受信部２とで超音波送受信手段を構成しており、後
述のコントローラ13からの制御信号により上記探触子１
で超音波ビームを被検体９の体内で一定方向に走査さ
せ、１枚の断層像を得るようになっている。
DSC3は、上記超音波送受信部２から出力される反射エ
コー信号を用いて運動組織を含む被検体内の断層像デー
タを超音波送受信に同期して取り込むと共に、テレビ同
期のタイミングで読み出すようにして走査変換を行うも
ので、上記超音波送受信部２からの反射エコー信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D変換器10と、このA/D変換器
10から出力されるディジタル信号を超音波ビームの１走
査線ごとに書き込み及び読み出しを繰り返す複数のライ
ンメモリ11a,11bと、これらのラインメモリ11a,11bから
出力される画像データを１フレーム分記憶可能で例えば
半導体メモリから成る複数のフレームメモリ12と、これ
らの構成要素の動作を制御するもので例えばCPUから成
るコントローラ13と、このコントローラ13からの制御信
号を入力して上記フレームメモリ12に画像データを書き
込む際のアドレスを発生する第一のアドレス発生器14
と、同じく上記フレームメモリ12から画像データを読み
出す際のアドレスを発生する第二のアドレス発生器15
と、上記フレームメモリ12のうち任意に指定された２枚
のフレームメモリから読み出される画像データをテレビ
走査線１本分ごとに書き込むと共に読み出す２個のライ
ンメモリ16a,16bとから成る。
引算器４は、上記DSC3によって得た時系列の断層像間
で計算を行ってそれらの差分画像データを生成する手段
となるもので、上記一方のラインメモリ16aから出力さ
れる画像データと他方のラインメモリ16bから出力され
る画像データとの各画像データの画素を対応させて２枚
の断層像データ間で引き算を行うようになっている。ま
た、D/A変換器５は、上記引算器４から出力された差分
画像データをアナログ信号に変換するものである。さら
に、画像表示器６は、上記D/A変換器５からのビデオ信
号を入力して画像として表示するもので、例えばテレビ
モニタから成る。そして、上記D/A変換器５と画像表示
器６とで画像表示手段を構成している。
ここで、本発明においては、上記DSC3のコントローラ
13に数値データ表示手段７が接続されると共に、引算器
４の後段に加算器８が接続されている。上記数値データ
表示手段７は、引算器４で差分演算する二つの画像間の
時間差を示す数値データを表示するもので、上記の時間
差を表すために必要な数字のグラフィックデータを記憶
するグラフィックメモリ17と、上記コントローラ13から
の制御信号を入力してグラフィックメモリ17から差分演
算の時間差を示す数値のグラフィックデータを読み出す
際のアドレスを発生する第三のアドレス発生器18とから
成る。また、加算器８は、前記引算器４から出力される
差分画像データと、上記数値データ表示手段７から出力
される差分演算の時間差数値のグラフィックデータとを
合成するものである。
なお、第１図において、符号19は装置の操作パネルを
示しており、この操作パネル19には、被検体９の診断部
位20について操作領域を指定する走査領域スイッチ21
と、画像表示器６に表示するボディマーク等の付加情報
を指定する付加情報スイッチ22と、引算器４で画像デー
タについて差分演算する際の二つのフレームメモリ12の
間隔を指定する差分指定スイッチ23と、この差分指定ス
イッチ23で指定した結果の差分演算の時間差数値を表示
する例えば液晶表示器から成る副表示器24とが設けられ
ている。
次に、このように構成された本発明の超音波診断装置
の動作について説明する。まず、第１図に示す探触子１
を被検体９の診断部位20に対応する位置に当接し、該診
断部位20へ超音波を送信する。このとき上記探触子１か
ら送信される超音波は、超音波送受信部２内の送波遅延
回路によって、上記診断部位20において細いビームを形
成するようにされる。この送波ビームが診断部位20に当
って反射した反射エコーは、上記探触子１によって受信
され、超音波送受信部２内の受波遅延回路及び加算器を
介して取り込まれ、受信ビームが形成される。そして、
探触子１からは所定周期で超音波送受波方向を順次変更
して超音波の送受信が繰り返され、診断部位20の走査が
行われる。
上記超音波送受信部２から出力された反射エコー信号
は、DSC3内のA/D変換器10へ入力してディジタル信号に
変換され、次のラインメモリ11a,11bへ送出される。こ
れらのラインメモリ11a,11bは、コントローラ13によっ
て超音波送受信方向が変化する度に切換スイッチ25a,25
bにより切り換えて書き込みと読み出しが制御され、順
次入力する受信ビーム毎にディジタルのエコー信号を次
のフレームメモリ12へ送出する。このとき、上記フレー
ムメモリ12には、第一のアドレス発生器14から送出され
る制御信号により書き込みアドレスが指定され、１超音
波走査毎に順次複数のフレームメモリ12に対して時系列
の断層像データが１枚ずつ書き込まれて行く。
次に、上記フレームメモリ12から断層像データを読み
出し、差分画像を表示するには、まず、操作パネル19の
差分指定スイッチ23を操作し、差分演算する二つの画像
間の間隔を指定する。例えば、隣接する画像間で差分演
算する場合はキー“1"を押し、一つおきの画像間で差分
演算をする場合はキー“2"を押す。すると、この指定信
号がコントローラ13を介して第二のアドレス発生器15へ
送出される。そして、上記指定信号に応じて例えば隣接
するフレームメモリ12a,12b同士を指定して、上記第二
のアドレス発生器15から出力される制御信号により互い
に読み出しアドレスが指定され、１テレビ走査線のタイ
ミングごとに該フレームメモリ12a,12bから断層像デー
タが読み出されると共に、二つのラインメモリ16a,16b
に順次書き込まれる。その後、上記二つのラインメモリ
16a,16bから隣接する二つの画像の断層像データ同様に
読み出され、引算器４へ入力して対応する画素同士で二
つの画像間の差分演算が行われる。この結果得られた二
つの画像間の差分画像データは、次の加算器８へ送出さ
れる。
これと同時に、上記差分指定スイッチ23からの指定信
号がコントローラ13へ入力している。すると、コントロ
ーラ（CPU）13は上記指定信号に応じて例えばキー“1"
に対応する数値を、超音波打出し間隔と走査領域を構成
する超音波ビーム数との積、即ち断層像１フレームに要
す時間とキーより指定された数値との積により演算して
グラフィックメモリ17での表示データとして出力する。
コントローラ13はこの表示データをアドレス発生器18を
介してグラフィックメモリ17へ数値データとして書き込
む。グラフィックメモリ17からの読み出しは、コントロ
ーラ13によりアドレス発生器18を介してフレームメモリ
12からの画像データの読み出しに同期して行われる。こ
れにより、上記グラフィックメモリ17から例えば隣接す
る画像間の時間差に対応する数値データが読み出され、
上記加算器８へ送出される。
これにより、加算器８は、上記引算器４からの差分画
像データと数値データ表示手段７からの数値データとを
入力して加算し、両データを一つの画像データとして合
成する。その後、この合成された画像データは、D/A変
換器５へ入力してアナログ信号に変換され、画像表示器
６へ入力して一つの画像として表示される。このとき、
上記画像表示器６には、第２図に示すように、被検体９
の診断部位20についての差分画像Isと、この差分演算し
た画像間の時間差を示す数値ST（例えば06ms）とが同時
に表示される。これにより、操作者は、画像表示器６の
一つの画面を見るだけで差分画像Isによる変位量と、時
間差数値STによるその変位に要した時間とを把握するこ
とができる。
これと同時に、上記コントローラ13からは、前記差分
指定スイッチ23で指定された例えばキー“1"に対応する
信号が操作パネル19の副表示器24へ送出される。この結
果、上記差分画像Isについての差分演算の時間差を示す
数値、例えば“06"が副表示器24に表示される。これに
より、操作者は、操作パネル19上においても上記差分演
算の時間差数値を確認することができる。なお、この副
表示器24は必ずしも設けなくてもよい。
第３図は本発明の第二の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は、第１図に示す実施例に対し、生体信
号波形データ発生手段26と、マーカデータ表示手段27と
を付加し、それぞれ前記加算器８の入力側に接続したも
のである。ここで、上記生体信号波形データ発生手段26
は、被検体９の心電波形または心音波形、脈波等の生体
信号を検出してその波形データを発生するもので、上記
被検体９の手足等に取り付けられる心電計または心音計
等から成る生体信号検出器28と、この生体信号検出器28
で検出した微弱な電気信号からなる生体信号を増幅する
増幅器29と、この増幅器29からのアナログ信号をディジ
タル信号に変換するA/D変換器30と、このA/D変換器30か
らの生体信号データを記憶する生体信号メモリ31と、コ
ントローラ13からの制御信号を入力して上記生体信号メ
モリ31に生体信号データを書き込む際または該生体信号
データを読み出す際のアドレスを発生する第四のアドレ
ス発生器32と、この第四のアドレス発生器32によるアド
レス指定により前記生体信号メモリ31から読み出された
生体信号データを入力してその生体信号に対応する波形
のグラフィックデータに変換する波形表示回路33とから
成る。また、マーカデータ表示手段27は、前記引算器４
で差分演算する画像間の時間差を示す２本のマーカのデ
ータを表示するもので、上記の時間差を示すためのコン
トローラ13より発生される異なる間隔の２本のマーカと
なるグラフィックデータを記憶するマーカメモリ34と、
上記コントローラ13からの制御信号を入力してマーカメ
モリ34から上記２本のマーカのグラフィックデータを書
き込み及び読み出す際のアドレスを発生する第五のアド
レス発生器35とから成る。
この構成においては、フレームメモリ12への断層像デ
ータの記憶と、生体信号メモリ31への生体信号の記憶と
はコントローラ13によってフレーム同期させることは容
易であるので、コントローラ13はマーカメモリ34へのマ
ーカ間隔を演算し、マーカ形状を含めてマーカデータを
マーカメモリ34へ出力する。そして読み出し時には、ア
ドレス発生器15と同期させてアドレス発生器35を動作さ
せる。
この場合は、前述と同様に動作して、引算器４からの
差分画像データと数値データ表示手段７からの数値デー
タとが加算器８へ入力すると共に、生体信号波形データ
発生手段26からの生体信号波形データとマーカデータ表
示手段27からのマーカデータも上記加算器８へ入力し、
それらのデータが加算されて一つの画像データに合成さ
れる。その後、この合成された画像データは、D/A変換
器５へ入力してアナログ信号に変換され、画像表示器６
へ入力して一つの画像として表示される。この結果、第
４図に示すように、上記画像表示器６には、被検体９の
診断部位20についての差分画像Isと、この差分演算した
画像間の時間差を示す数値STと、このときの被検体９の
心電波形等の生体信号波形36と、この生体信号波形36を
タイムスケールとして差分演算の時間差を示す時間差マ
ーカ37とが同時に表示される。このとき、上記時間差マ
ーカ37は、例えば画像表示器６の画面上の一定位置に固
定して表示され、タイムスケールとしての生体信号波形
36が画面上で例えば左方向へ刻々移動しながら表示され
るようになっている。これにより、操作者は、画像表示
器６の一つの画面を見るだけで差分画像Isによる変位量
と、時間差数値STによるその変位に要した時間とを把握
することができると共に、例えば心電波形におけるある
Ｒ波から次のＲ波までの間のどの位置に時間差マーカ37
が位置しているかによって、今表示されている差分画像
Isについて差分演算をした生体信号上のタイミング位置
をも知ることができる。
また、本実施例では、生体信号波形36を移動させ（い
わゆるスクロール）、時間差マーカ37の位置を固定にし
て説明したが、逆に生体信号波形36の位置を固定とし、
時間差マーカ37を移動する方法も考えられる。特にこの
方法は、超音波画像、生体信号波形を一旦記憶手段に記
憶しその後画面上に再生、表示する場合に有効である。
第５図は本発明の第三の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は、第３図に示す実施例に対し、引算器
４の後段に第一のカラーエンコーダ38を接続して該引算
器４からの差分画像データを入力すると共にマーカデー
タ表示手段27からのマーカデータを入力させ、さらに、
生体信号波形データ発生手段26の後段に第二のカラーエ
ンコーダ39を接続して生体信号波形データを入力させる
ようにしたものである。ここで、第一のカラーエンコー
ダ38及び第二のカラーエンコーダ39は、時間の経過と共
に異なる色相、例えば時間の経過と共に、赤、橙、黄、
緑、青、藍、紫のようにレインボーカラーで変化するよ
うに色相を付与するものであり、かつ第一のカラーエン
コーダ38と、第二のカラーエンコーダ39は時相を一致さ
せて同一色相を画像データと生体信号データとマーカデ
ータへ与えるようになっている。
この場合は、第一のカラーエンコーダ38により差分画
像データとマーカデータとがカラー情報に変換されると
共に、第二のカラーエンコーダ39により生体信号波形デ
ータがカラー情報に変換される。従って、第４図に示す
画像表示器６の表示画面において、差分画像Isと、被検
体９の生体信号波形36と、上記差分画像Isについての時
間差マーカ37とが時相を一致させ同一の色彩でカラー表
示される。このことから、被検体９の診断部位20の運動
状態が色彩の変化等により理解し易くなる。なお、上記
第二のカラーエンコーダ39は省略してもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成されたので、数値データ表
示手段７により差分画像データ生成手段（４）で差分演
算する画像間の時間差を示す数値データを表示し、デー
タ合成手段（８）により上記差分画像データ生成手段
（４）からの差分画像データと数値データ表示手段７か
らの数値データとを合成することによって、被検体９の
運動部位の差分画像Isとその差分演算の時間差数値STと
を画像表示手段（６）に同時に表示することができる。
従って、画像表示手段（６）の画面に表示された内容を
見るだけで、被検体９の運動部位の変位量とそれに要し
た時間とを直接把握することができると共に、その変位
の速度を容易に推定することができる。
また、生体信号波形データ発生手段26とマーカデータ
表示手段27とを付加した場合は、画像表示手段（６）の
同一画面に、被検体９の運動部位の差分画像Isと、差分
演算の時間差数値STと、このときの被検体９の心電波形
等の生体信号波形36と、この生体信号波形36をタイムス
ケールとする時間差マーカ37とを同時に表示することが
できる。
さらに、カラー表示する手段として時間経過と共に異
なる色相を付与する第一及び第二のカラーエンコーダ3
8,39を付加した場合は、画像表示手段（６）の表示画面
において、差分画像Isと、被検体９の生体信号波形36
と、上記差分画像Isについての時間差マーカ37とを時相
を一致させてカラー表示することができる。
これらのことから、被検体９の運動部位についての診
断が従来に比し精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図はその画像表示器における表示画面の
状態を示す説明図、第３図は本発明の第二の実施例を示
すブロック図、第４図はその画像表示器における表示画
面の状態を示す説明図、第５図は本発明の第三の実施例
を示すブロック図である。 １……探触子、２……超音波送受信部、３……DSC、４
……引算器、５……D/A変換器、６……画像表示器、７
……数値データ表示手段、８……加算器、９……被検
体、19……操作パネル、23……差分指定スイッチ、26…
…生体信号波形データ発生手段、27……マーカデータ表
示手段、36……生体信号波形、37……時間差マーカ、3
8,39……カラーエンコーダ、Is……差分画像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田内 潤 兵庫県神戸市東灘区向洋町中１丁目１番 地141―119 (72)発明者 杉山 隆司 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社 日立メディコ技術研究所内 (72)発明者 岸本 眞治 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社 日立メディコ技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−84155（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−116344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−51841（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被検体に超音波を送信及び受信する超音波
    送受信手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー
    信号を用いて運動組織を含む被検体内の断層像データを
    所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走
    査手段によって得た時系列の画像間で計算を行ってそれ
    らの差分画像データを生成する手段と、この差分画像デ
    ータ生成手段からの差分画像データを表示する画像表示
    手段とを有する超音波診断装置において、上記差分画像
    データ生成手段で差分演算する画像間の時間差を示す数
    値データを表示する手段を設けると共に、該差分画像デ
    ータ生成手段からの差分画像データと数値データ表示手
    段からの数値データとを合成する手段を設け、差分画像
    と差分演算の時間差数値とを画像表示手段に同時に表示
    するようにしたことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項２】上記データ合成手段には、被検体の生体信
    号を検出して生体信号波形データを発生する手段を接続
    し、さらに前記差分画像データ生成手段で差分演算する
    画像間の時間差を示すマーカデータを表示する手段を接
    続し、差分画像と差分演算の時間差数値と被検体の生体
    信号波形とこの生体信号波形をタイムスケールとする時
    間差マーカとを画像表示手段に同時に表示するようにし
    たことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
  3. 【請求項３】上記差分画像と被検体の生体信号波形と差
    分画像の時間差マーカとを同一時相、同一色相で時間経
    過に従い色相が変化するようにカラー表示する手段を設
    けたことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
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