JP3098196B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置、特
に、Ｍモード画像と生体信号とが同時表示される超音波
診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療等の分野において、超音波の送受波
により得られた受信信号に基づいて超音波画像を表示す
る超音波診断装置が活用されている。超音波画像として
は、Ｂモード断層画像（二次元断層画像）、二次元ドプ
ラ画像、Ｍモード画像などが知られており、診断目的に
応じて表示モードが選択される。ここで、Ｍモード画像
は、例えば、所定方向に設定された１本の超音波ビーム
上のエコーデータを１本の垂直線上に輝点列として表示
し、かつ、それを横軸方向に逐次シフトさせた画像であ
り、この画像の縦軸は深さ軸（エコー受信時間）に相当
し、その横軸は時間軸に相当する。Ｍモード画像によれ
ば、超音波ビーム上に存在する各部位の運動状況を経時
的に観察可能であり、特に心臓の超音波診断で活用され
ている。

【０００３】ところで、従来の超音波診断装置には、生
体信号を計測する機能が具備されている。ここで、生体
信号は心電信号、脈波信号、心音信号などであり、それ
らの信号の波形を超音波画像と共に同時表示可能であ
る。例えば心臓の疾病診断を行う場合、一般に、Ｍモー
ド画像と１又は複数の生体信号とを同時に表示させるこ
とが行われる。その理由は、Ｍモード画像の横軸が時間
軸であり、Ｍモード画像のスイープに同期させて生体信
号の波形を表示すれば、それらの対応関係から、どのよ
うな時相（例えば心臓の拡張期、収縮期）で各部位（例
えば心臓弁）がどのような運動を行っているか容易に把
握できるからである。

【０００４】従来の超音波診断装置において、受信信号
をサンプリングして得られたＭモード画像データはいっ
たんＭモード画像用の第１表示メモリへ格納され、その
後、所定のタイミングで第１表示メモリから読み出され
た画像データが表示器へ送られ、画像表示されていた。
その一方、生体信号をサンプリングして得られた生体信
号波形データもいったん生体信号用の第２表示メモリへ
格納され、その後、所定のタイミングで第２表示メモリ
から読み出された波形データが表示器へ送られ、画像表
示されていた。すなわち、Ｍモード画像用と生体信号用
とで別々の表示メモリが用意されていた。また、Ｍモー
ド画像と生体信号は本来、時間的に同期関係にあるデー
タであるが、それらの書き込み及び読み出しの制御は別
の回路で行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、Ｍモード
画像と生体信号とが同時表示される従来の超音波診断装
置においては、上述のように、Ｍモード画像用と生体信
号用とで別々の表示メモリが利用され、また、それらに
関する書き込み制御及び読み出し制御も別々に行われて
いたため、合理的でなかった。よって、物量を削減し装
置のコストダウンを図るためにも各部品の効率的な利用
が望まれていた。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、Ｍモード画像と生体信号とが
同時表示される超音波診断装置において、表示メモリや
メモリ制御回路を共用し、これにより物量を削減して装
置のコストダウンを図ることにある。

【０００７】また、本発明の目的は、Ｍモード画像用の
表示メモリの空き領域を生体信号の格納領域として効率
的に利用することにある。

【０００８】また、本発明の目的は、Ｍモード画像及び
生体信号の同期関係を前提として、データの格納及び制
御を合理的に行うことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ軸が時
間軸、Ｙ軸が深さ軸とされたＭモード画像と、Ｘ軸が時
間軸、Ｙ軸が振幅軸とされた少なくとも１種類の生体信
号の波形と、が同一画面上に同期表示される超音波診断
装置において、超音波の送受波により得られた受信信号
をサンプリングし、階調としてｊビットをもつＭモード
画像データを生成する受信信号サンプリング手段と、検
出された生体信号をサンプリングし、生体信号波形デー
タを生成する生体信号サンプリング手段と、前記Ｘ軸の
方向にＲビット、前記Ｙ軸の方向にＳビット、階調方向
にＴビット（ただし、Ｔ＞ｊ）を有するメモリであっ
て、［Ｒビット×Ｓビット×ｊビット］の記憶空間内に
前記Ｍモード画像データ用の記憶空間が構築され、残り
の［Ｒビット×Ｓビット×（Ｔ−ｊ）ビット］の記憶空
間内に前記生体信号波形データ用の記憶空間が構築され
る表示メモリと、前記記憶空間の区分に従って前記表示
メモリに対するデータの書き込み及び読み出しを制御す
る手段であって、同一時相のＭモード画像データと生体
信号波形データとを同一のＸ軸上のアドレスに書き込む
メモリ制御手段と、を含むことを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、Ｍモード画像データと
生体信号波形データとが同一の表示メモリ（兼用メモ
リ）に格納される。すなわち、表示メモリの全領域を
［Ｒビット×Ｓビット×Ｔビット］とした場合、その内
の［Ｒビット×Ｓビット×ｊビット］の記憶空間の全部
又は特定部分が前記Ｍモード画像データ用の記憶空間と
して利用され、残りの［Ｒビット×Ｓビット×（Ｔ−
ｊ）ビット］の記憶空間の全部又は特定部分が前記生体
信号波形データ用の記憶空間として利用される。これに
より、表示メモリの空き領域を有効利用して効率的な記
憶を行える。通常、表示メモリのＸ軸の方向（Ｘアドレ
ス）は表示画面における水平走査方向に対応し、メモリ
のＹ軸の方向（Ｙアドレス）は表示画面における垂直方
向に対応する。ここで、Ｍモード画像の垂直方向は深さ
方向であり、生体信号の波形の垂直方向は振幅方向であ
り、垂直方向における両者の意義は異なるものの、水平
方向では両者とも同じ座標軸であり、このためＸ座標に
関し、Ｍモード画像データと生体信号波形データとが同
一のＸ座標に格納される。ちなみにメモリの階調方向は
Ｍモード画像の各画素の輝度値に対応しているが、残り
の（Ｔ−ｊ）ビットは生体信号のビットマップイメージ
（ＯＮ／ＯＦＦデータ）の記憶に利用される。

【００１１】よって、本発明によれば、メモリ及びメモ
リ制御回路を共用して装置の構成を簡略化でき、このた
めコストダウンを図れる。なお、前記生体信号は、心電
信号、脈波信号、心音信号の内の少なくとも１つであ
る。

【００１２】（２）本発明の好適な態様では、前記生体
信号波形データ用の記憶空間が［Ｒビット×Ｓビット×
１ビット］の記憶面を単位として分割され、前記各記憶
面には前記生体信号波形がビットマップイメージとして
格納されることを特徴とする。上記構成によれば、各記
憶面は［Ｒビット×Ｓビット×１ビット］で構成され、
その記憶面には生体信号のビットマップイメージが格納
される。すなわち、生体信号波形は例えばＯＮ画素の列
として記憶面上に格納される。その格納に先立って生体
信号波形データに例えば補間処理を施してもよい。

【００１３】（３）本発明の好適な態様では、少なくと
も１つの前記記憶面には複数種類の生体信号波形がビッ
トマップイメージとして格納される。すなわち、上記の
（Ｔ−ｊ）ビットが生体信号の個数よりも少ない場合、
いずれかの記憶面には複数の信号波形が記憶される。そ
の複数の信号波形は表示する生体信号の選択に当たって
一体的に取り扱われる。もちろん、いずれかの記憶面を
Ｙ軸方向に複数に分割して各分割領域に各信号波形を格
納させることもできる。

【００１４】（４）本発明の好適な態様では、前記記憶
面ごとにビットマップイメージの表示及び非表示を選択
する選択手段を有する。すなわち、メモリ上において、
各生体信号は記憶面を単位として個別管理されており、
選択手段を用いれば、ユーザーによって所望の生体信号
を画面上に表すことができる。

【００１５】（５）本発明の好適な態様では、前記受信
信号サンプリング手段及び前記生体信号サンプリング手
段と前記表示メモリとの間には、前記Ｍモード画像デー
タ及び前記生体信号波形データについて兼用されるバッ
ファが設けられたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
要部構成がブロック図で示されている。この本実施形態
の超音波診断装置は、超音波の送受波によって得られた
受信信号に基づいてＭモード画像を表示する機能と複数
の（例えば３つの）生体信号を検出して前記Ｍモード画
像と同一の画面上にその生体信号の波形を表示する機能
とを具備するものである。図１に示す各構成の説明に先
立って、表示メモリ２６における格納概念について図２
を用いて説明する。

【００１８】図２には、表示メモリ２６における記憶空
間が三次元的に概念図として示されている。本実施形態
における表示メモリ２６は、従来装置と同様に［５１２
ピクセル×５１２ピクセル×８ビット］の記憶容量を有
する。すなわち、表示メモリ２６のＸアドレスは０〜５
１１まであり、Ｙアドレスは０〜５１１まである。そし
て、ＸおよびＹで特定されるアドレスには８ビットのデ
ータを格納可能である。ちなみに、表示メモリ２６にお
けるＸアドレスは表示器における水平アドレスに対応し
ており、これと同様に、表示メモリ２６におけるＹアド
レスは、表示器における垂直アドレスに対応している。

【００１９】本実施形態において、この表示メモリ２６
の記憶空間は大別して２つに区分されている。すなわち
Ｚ方向が０〜５ビットまでの記憶空間と残りの６〜７ビ
ットまでの記憶空間とに区分されている。前者の記憶空
間のうち本実施形態では特にＹ方向について０〜４８１
までの領域がＭモード画像データ記憶領域２００として
利用されている。これは実際の表示画面におけるＸ方向
及びＹ方向のピクセル数に対応したものである。もちろ
ん、Ｙ方向の全てのアドレスをＭモード画像データ記憶
領域２００として利用してもよい。いずれにしても、本
実施形態では、そのようなＭモード画像データ記憶領域
２００を除く空き領域が生体信号波形データの記憶空間
として利用される。図２においては、Ｚ方向の第６ビッ
ト目記憶プレーン２０４及び第７ビット目記憶プレーン
２０６が生体信号波形データの格納領域として利用され
ている。すなわち、Ｍモード画像データは６ビットの階
調を有しており、Ｚ方向に関して８ビット中６ビットの
みが使用されるため、残りの２ビットを利用して生体信
号の波形データが格納される。

【００２０】図２には、その概念が示されており、第６
ビット目記憶プレーン２０４には第１の生体信号波形デ
ータ２０８が格納され、第７ビット目記憶プレーン２０
６には第２の生体信号波形データ２１０及び第３の生体
信号波形データ２１２が格納されている。これらの生体
信号波形データはＯＮ画素の列で構成されているもので
あり、Ｍモード画像のような階調という概念はなく換言
すれば１階調のデータである。

【００２１】図２に示されるように、本実施形態では２
つの記憶プレーンが形成されるため、このような２つの
プレーンに対して３つの生体信号波形データを格納する
際に、一方の記憶プレーンすなわち第７ビット目記憶プ
レーン２０６には２つの生体信号波形データ２１０及び
２１２が格納される。このように１つの記憶プレーンに
複数の生体信号波形データを格納すれば、より表示メモ
リ２６内おける記憶領域を効率的に利用することができ
る。ちなみに、同一の記憶プレーン上に格納された複数
の生体信号波形データは表示の際に一体として扱われる
ことになる。すなわち生体信号の波形表示の選択は、基
本的に記憶プレーンごとに行われる。

【００２２】上述したようにＭモード画像の横軸と生体
信号波形の横軸はいずれも時間軸であり、それらは横軸
に関し同期しているため、表示メモリ２６へのそれらの
データの書き込みに当たっては同一時相のデータを同一
のＸ座標に書き込む制御が行われる。これは読出し時に
おいても同様であり、同一時相のＭモード画像データ及
び生体信号波形データは実質的に同時に読み出されるこ
とになる。このような書き込み及び読出しの制御によれ
ば、従来のように別々のメモリ制御回路を設ける必要が
なく、単一のメモリ制御回路によって各データの書き込
み及び読出しの制御を行えるという利点がある。

【００２３】図３には、図２に示したような表示メモリ
２６の記憶空間からデータを読出して画像表示を行った
場合の表示例が示されている。図示されるように、表示
画面内にはＭモード画像３００が表示され、そのＭモー
ド画像３００にさらに重ねて第１の生体信号３０２、第
２の生体信号３０４及び第３の生体信号３０６を表示す
ることが可能である。もちろん、それらの生体信号につ
いてはユーザーの選択によりその表示の有無を切替える
ことができる。ただし、同一の記憶プレーン上に格納さ
れた第２の生体信号及び第３の生体信号については一体
として表示のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われることになる。
なお、表示画面内における各生体信号の表示位置、具体
的にはＹ方向（垂直方向）の表示位置は、図２に示した
概念図から明らかなように、記憶プレーン上における波
形データの書き込み位置を適宜設定することにより調整
可能である。したがって、記憶プレーンをＹ方向に複数
に区分し、各区分にそれぞれ１つずつ生体信号波形デー
タを書き込めば、同一の記憶プレーン上においても複数
の生体信号の表示選択を行うことが可能である。

【００２４】表示メモリ２６における記憶容量を［Ｒビ
ット×Ｓビット×Ｔビット］とした場合、本実施形態で
は、Ｒ＝９，Ｓ＝９，Ｔ＝８であったが、もちろん各数
値は本実施形態のものには限定されない。しかしなが
ら、少なくともＭモード画像データの階調をｊビットし
た場合、Ｔ＞ｊの関係を満たす必要がある。すなわち、
少なくとも１枚の記憶プレーンが確保される必要があ
る。

【００２５】図１に戻って、次に各構成について詳述す
る。受信信号１００はエコーデータであり、Ａ／Ｄ変換
器１０においてその受信信号１００がデジタル信号に変
換される。この場合のサンプリングクロック１１０は例
えば１２ＭＨｚのクロック信号である。一方、第１の生
体信号１０２、第２の生体信号１０４及び第３の生体信
号１０６は、それぞれＡ／Ｄ変換器１２，１４，１６に
おいてデジタル信号に変換され、それぞれ生体信号波形
データとされる。各Ａ／Ｄ変換器１２，１４，１６には
サンプリングクロック１１２が供給されており、そのサ
ンプリングクロック１１２は例えば１ｋＨｚのサンプリ
ング信号である。受信信号１００が広帯域の信号である
のに対し、生体信号は高周波成分を有しないため、上述
のような比較的低周波数でのサンプリングが行われてい
る。

【００２６】Ａ／Ｄ変換器によりサンプリングされたＭ
モード画像データは、本実施形態において６ビットのデ
ータとしてバッファ２０に送られ、一旦格納された後、
表示メモリ２６に書き込まれる。この場合、その書き込
みの制御はメモリ制御回路３０によって行われており、
図２に示したようなＭモード画像データ記憶領域２００
内における対応するアドレスに当該データが書き込まれ
る。

【００２７】一方、Ａ／Ｄ変換器１２，１４，１６から
出力された８ビットの生体信号波形データは、それぞれ
バッファ２２に格納された後、生体信号処理回路２４に
送られる。この生体信号処理回路２４は、図２に示した
各記憶プレーン上の生体信号波形データを生成するため
の回路であり、生体信号波形データのデータ値（振幅
値）をＹ座標に対応付けることによって、各記憶プレー
ン上の生体信号波形データを生成している。この生体信
号処理回路２４及びメモリ制御回路３０は図示されてい
ない制御部によって制御されている。なお、生体信号処
理回路２４にさらに補間機能を具備させてもよい。

【００２８】したがって、メモリ制御回路３０の制御の
下、Ｘ及びＹで特定される１つのアドレスには、６ビッ
トのＭモード画像データと２ビットの生体信号波形デー
タとが図２に示したように書き込まれることになる。こ
の場合、ＸアドレスはＭモード画像データ及び生体信号
波形データの両者間において共通であり、Ｙアドレスは
Ｍモード画像データに関しては深さ軸に相当し、生体信
号波形データに関しては振幅軸に相当することになる。

【００２９】以上のような表示メモリ２６に対するデー
タの書き込みは、上述したようにメモリ制御回路３０に
よって行われており、さらに、このメモリ制御回路３０
は表示メモリ２６に対する読出し制御も行っている。

【００３０】なお、上記の生体信号処理回路２４では、
それぞれ８ビットの生体信号波形データを表示メモリ２
６のＹアドレスに対応付けるための圧縮処理や補間処理
なども行われている。

【００３１】メモリ制御回路３０の制御の下、表示メモ
リ２６のＸ及びＹのアドレスが指定されると、それによ
って特定されるメモリアドレスから６ビットのＭモード
画像データと２ビットの生体信号波形データとが出力さ
れることになる。ここで、２ビットの生体信号波形デー
タは、図２に示したように、実質的には２つの記憶プレ
ーン上の波形データに相当するものであり、換言すれば
３つの生体信号の波形データに相当するものである。

【００３２】ポストプロセス回路３２は、画像に対する
コントラスト調整や色合い調整などの後処理を行う回路
であり、このような後処理を行われたデータはＤ／Ａ変
換器３４においてアナログ信号に戻された後、ＴＶビデ
オ信号１２０として図示されていない表示器へ出力され
る。これにより図３に示したように表示器の画面上には
Ｍモード画像３００と共に、１または複数の生体信号３
０２，３０４，３０６が合成表示されることになる。な
お、図１には図示されていないが、ユーザーによって、
表示される生体信号を選択するための入力装置が設けら
れており、そのような装置を利用して所望の生体信号を
画像表示させることができる。もちろん、その選択は図
２に示したように各記憶プレーンごとに行われており、
本実施形態では第２の生体信号と第３の生体信号は一体
的に選択され、あるいは非選択とされる。もちろん、そ
のような各プレーンと各生体信号との組み合わせはユー
ザーの要望に応じて適宜変更可能である。

【００３３】図１に示した表示メモリ２６は、図２から
明らかなように汎用的なフレームメモリであり、従来装
置と同様のメモリを利用しつつ生体信号専用のメモリを
排除することが可能である。よって、装置の構成を簡略
化してコストダウンを図ることができるという利点があ
る。

【００３４】図１においては、受信信号１００と各生体
信号１０２，１０４，１０６とで別々のバッファ２０，
２２を設けたが、図１のバッファ部１８で示すように、
それらのバッファを一体的に構成してもよい。その例が
図４に示されている。

【００３５】図４において、バッファ４０には受信信号
１００，第１の生体信号１０２，第２の生体信号１０
４，第３の生体信号１０６がそれぞれ入力されており、
そこでデータ列が整えられた後、図４に示すように先頭
に３つの生体信号が付加され、その後に受信信号が続い
たデータ列が表示メモリ及び生体信号処理回路へ出力さ
れる。ここで、先頭の３つの生体信号は分岐されて図１
に示した生体信号処理回路２４へ出力されており、後に
続く受信信号すなわちＭモード画像データはタイミング
調整回路４２を介して表示メモリ２６へ出力される。タ
イミング調整回路４２は、生体信号処理回路２４におけ
る処理時間を吸収して書き込みタイミングを合わせるた
めの回路である。図４に示す構成によれば、データバス
を共用化してさらに装置構成を簡略化できるという利点
がある。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｍモード画像と生体信号とが同時表示される超音波診断
装置において、表示メモリやメモリ制御回路を共用し、
これにより物量を削減して装置のコストダウンを図るこ
とができる。また、本発明によれば、Ｍモード画像用の
表示メモリの空き領域を生体信号の格納領域として効率
的に利用することができる。さらに、本発明によれば、
Ｍモード画像及び生体信号の同期関係を前提としてデー
タの格納及び制御を合理的に行えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波診断装置の要部構成を示
すブロック図である。

【図２】 表示メモリの記憶空間を示す概念図である。

【図３】 本実施形態に係る表示例を示す図である。

【図４】 バッファ共用を図った装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０，１２，１４，１６ Ａ／Ｄ変換器、２４ 生体信
号処理回路、２６ 表示メモリ、３０ メモリ制御回
路、３２ ポストプロセス回路、３４ Ｄ／Ａ変換器、
１００ 受信信号、１０２ 第１の生体信号、１０４
第２の生体信号、１０６ 第３の生体信号、２００ Ｍ
モード画像データ記憶領域、２０２ 生体信号波形デー
タ記憶領域、２０４ 第６ビット目記憶プレーン、２０
６ 第７ビット目記憶プレーン、２０８ 第１の生体信
号波形データ、２１０ 第２の生体信号波形データ、２
１２ 第３の生体信号波形データ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸が時間軸、Ｙ軸が深さ軸とされたＭ
   モード画像と、Ｘ軸が時間軸、Ｙ軸が振幅軸とされた少
   なくとも１種類の生体信号波形と、が同一画面上に同期
   表示される超音波診断装置において、 超音波の送受波により得られた受信信号をサンプリング
   し、階調としてｊビットをもつＭモード画像データを生
   成する受信信号サンプリング手段と、 検出された生体信号をサンプリングし、生体信号波形デ
   ータを生成する生体信号サンプリング手段と、 前記Ｘ軸の方向にＲビット、前記Ｙ軸の方向にＳビッ
   ト、階調方向にＴビット（ただし、Ｔ＞ｊ）を有するメ
   モリであって、［Ｒビット×Ｓビット×ｊビット］の記
   憶空間内に前記Ｍモード画像データ用の記憶空間が構築
   され、残りの［Ｒビット×Ｓビット×（Ｔ−ｊ）ビッ
   ト］の記憶空間内に前記生体信号波形データ用の記憶空
   間が構築される表示メモリと、 前記記憶空間の区分に従って前記表示メモリに対するデ
   ータの書き込み及び読み出しを制御する手段であって、
   同一時相のＭモード画像データと生体信号波形データと
   を同一のＸ軸上のアドレスに書き込むメモリ制御手段
   と、 を含み、 前記生体信号波形データ用の記憶空間が［Ｒビット×Ｓ
   ビット×１ビット］の記憶面を単位として分割され、 前記各記憶面には前記生体信号波形がビットマップイメ
   ージとして格納され、 前記記憶面ごとにビットマップイ
   メージの表示及び非表示を選択する選択手段を有する こ
   とを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 少なくとも１つの前記記憶面には複数種類の生体信号波
   形がビットマップイメージとして格納されることを特徴
   とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記受信信号サンプリング手段及び前記生体信号サンプ
   リング手段と、前記表示メモリと、の間には、前記Ｍモ
   ード画像データ及び前記生体信号波形データについて兼
   用されるバッファが設けられたことを特徴とする超音波
   診断装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記生体信号は、心電信号、脈波信号、心音信号の内の
   少なくとも１つであることを特徴とする超音波診断装
   置。