JP3108879B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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、特に造影剤を用
いることなく被検体内の心臓や血管及び血流等の運動部
位の動きを色付けした差分画像で描出可能とすると共に
その運動部位の時系列の運動状態を画面上に表示可能と
し、さらに被検体の生体信号上のどのタイミングの画像
かを容易に識別することができる超音波診断装置に関す
る。

〔従来の技術〕

被検体内の血流や心臓等を超音波を用いてリアルタイ
ムで画像表示する方法は、Ｂモード表示，ドプラモード
表示等が知られているが、最新の手法として、超音波断
層像間の演算により差分画像を得る試みが、ブリティッ
シュ・ハート・ジャーナル59（1988年）第12頁から第19
頁（British Heart Journol 59（1988）PP12〜19）に論
じられている。この手法は、造影剤を用いて造影剤の注
入の前後の断層像間で引き算を行い、例えば心臓の関心
領域にコントラストを付けて観察できるようにするもの
である。

すなわち、この画像表示の方法では、第６図に示すよ
うに、まず、造影剤を被検体へ注入する以前に、超音波
断層像を例えば４フレーム取り込み、この４フレームの
画像を加算平均し、マスク像を作成し、引き続いて、造
影剤を被検体へ注入し、造影剤が診断部位へ到達した時
刻から経時的に断層像を取り込み、前記マスク像と造影
剤注入後の各断層像との間で引き算を行って順次差分画
像を得てゆくという方法が採られている。なお、この方
法において、マスク像となる画像の各画素の濃度は４枚
のフレームの対応する画素の濃度の平均値である。この
理由は、差分画像にランダム・ノイズの影響が出るのを
少なくし、より良い差分画像を得るためである。

また、このような差分画像を表示する超音波診断装置
としては、第55回日本超音波医学会講演論文集（1989年
10月４日発行）の第291頁から第292頁及び第56回日本超
音波医学会講演論文集（1990年５月発行）の第351頁か
ら第354頁に記載されている。そして、これらの超音波
診断装置における差分画像の表示は、時系列的な断層像
間で差分を行い、得られた差分画像を順次１枚ずつ表示
するというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の超音波診断装置による画像
表示において前者の場合は、造影剤を被検体の血液中に
注入し、血液が移動する場所、例えば心室や心房をコン
トラストを強調して描出しようとするものであるため、
血流が少ない部位、例えば組織そのものの運動情報を得
ることが困難であった。また、心室や心房の内壁の運動
状況は把握できるが、外壁の運動状況は観察ができない
ものであった。さらに、造影剤を被検体へ注入するた
め、それに耐えられない人には適用することができない
ものであった。

また、後者の場合は、造影剤を用いることなくリアル
タイムの差分画像表示が可能であり、従来の断層像表示
では観察の不可能であった心室性期外収縮が画像表示で
きるという報告がされているように、超音波診断の新分
野を開拓する可能性を秘めているが、単に差分画像を順
次１枚ずつ表示するだけなので、臓器等の運動部位が動
く様子は、人間の視覚の残像効果に頼って判断するもの
であった。

すなわち、上記の従来例においては、被検体の運動部
位の時系列の運動状態は直接画面に表示されず、順次１
枚ずつ表示される差分画像の変化を観察して視覚の残像
効果に頼って判断するだけであり、注意力が要求される
と共に、観察者による個人差が生ずるものであった。ま
た、生体信号検出部を備えて、差分画像の表示と共に当
該被検体の例えば心電波形を表示することも考えられる
が、この場合は、いちいち心電波形と差分画像とを対照
して観察しなければ心電波形上のどのタイミングの差分
画像かがわからず、注意力が分散されてしまい、診断が
やり難いものとなる。

そこで、本発明は、このような問題点を解決し、造影
剤を用いることなく被検体内の心臓や血管等の運動部位
の動きを色付けした差分画像で描出可能とすると共にそ
の運動部位の時系列の運動状態を画面上に表示可能と
し、さらに被検体の生体信号上のどのタイミングの画像
かを容易に識別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
周期で得る断層走査手段と、この得られた時系列の断層
像間で演算して差分画像データを複数枚生成する手段
と、この生成された差分画像データを表示する画像表示
装置とを有する超音波診断装置において、上記差分画像
データへ被検体の運動組織の１周期の各時相毎に異なっ
た色相を付与するためのカラーコードを付加する手段
と、このカラーコードが付加された差分画像データをそ
の時相を上記運動組織の１周期分の時相に対応付けして
記憶する手段と、上記カラーコードが付加された差分画
像データをそのカラーコードで指定された色に変換する
と共に複数枚の差分画像データを重ね書きする手段と、
この重ね書きされた差分画像データを上記画像表示装置
に表示する手段とを備えたものである。

また、上記被検体について生体信号を検出する手段
と、この検出した生体信号のデータを断層走査手段の断
層像データと同期して書き込み読み出す記憶手段と、こ
の記憶手段からの生体信号データと前記カラーコードが
付加された差分画像データとを加算する手段とを設け、
上記記憶手段の生体信号データを用いて上記生体信号デ
ータに一対一に対応する差分画像データを読み出すと共
に前記カラーコード付加手段でカラーコードを付加し、
フレーム毎に色を変化させて差分画像を表示するように
したものである。

〔作 用〕

このように構成された超音波診断装置は、カラーコー
ド付加手段により差分画像データへ被検体の運動組織の
１周期の各時相毎に異なった色相を付与するためのカラ
ーコードを付加し、記憶手段で上記カラーコードが付加
された差分画像データを、その時相を上記運動組織の１
周期分の時相に対応付けして記憶し、色変換及びデータ
重ね書き手段により上記カラーコードが付加された差分
画像データをそのカラーコードで指定された色に変換す
ると共に複数枚の差分画像データを重ね書きし、この重
ね書きされた差分画像データを画像表示装置に表示する
ように動作する。これにより、被検体の運動部位の動き
を色付けした差分画像で描出可能とすると共に、その運
動部位の時系列の運動状態を直接画面上に同時に表示す
ることができる。

また、生体信号検出手段と、検出した生体信号データ
を記憶手段と、画像データの加算手段とを設けたものに
おいては、上記生体信号検出手段により被検体について
生体信号を検出し、記憶手段で上記検出した生体信号の
データを断層走査手段の断層像データと同期して書き込
み及び読み出し、加算手段により上記記憶手段からの生
体信号データと前記カラーコードが付加された差分画像
データとを加算して、上記記憶手段の生体信号データを
用いて上記生体信号データに一対一に対応する差分画像
データを読み出すと共に前記カラーコード付加手段でカ
ラーコードを付加し、フレーム毎に色を変化させて差分
画像を表示するように動作する。これにより、被検体の
生体信号上のどのタイミングの差分画像かを容易に識別
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、送波回路２と、受信回路
３と、ビデオ信号処理回路４と、ディジタルスキャンコ
ンバータ（以下「DSC」と略称する）５と、引算器６
と、画像表示装置７とを有し、さらにカラーコード付加
回路８と、フレームメモリ9a〜9nと、カラーマッピング
回路10と、コントローラ11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。送波回路２
は、上記探触子１を駆動して超音波を発生させるための
送波パルスを生成すると共に、内蔵の送波整相回路によ
り送信される超音波の収束点をある深さに設定するもの
である。また、受信回路３は、上記探触子１で受信した
反射エコーの信号について所定のゲインで増幅すると共
に、内蔵の受波整相回路により一点または複数の収束点
に位相制御して超音波ビームを形成するものである。さ
らに、ビデオ信号処理回路４は、上記受信回路３からの
受信信号を入力してゲイン補正、ログ圧縮、輪郭強調、
フィルタ処理等の信号処理を行うものである。そして、
これらの探触子１と送波回路２と受信回路３とビデオ信
号処理回路４との全体で超音波受信手段を構成してお
り、上記探触子１で超音波ビームを被検体の体内で一定
方向に走査させることにより、１枚の断層像を得るよう
になっている。

DSC5は、上記超音波送受信手段のビデオ信号処理回路
４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波周期で得、この
データを表示するためテレビ同期で読み出すための手段
及びシステムの制御を行うための手段となるもので、上
記ビデオ信号処理回路４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13と、このA/D変換器13で
ディジタル化された断層像データを時系列に記憶する複
数枚のフレームメモリ14a,14b,…,14nと、これらのフレ
ームメモリ14a〜14nに断層像データを書き込む際の書き
込みタイミングを発生する超音波送波同期回路15と、上
記フレームメモリ14a〜14nから断層像データを読み出す
際の読み出しタイミングを発生するテレビ同期回路16
と、これらの構成要素の動作を制御するコントローラ17
とから成る。

引算器６は、上記DSC5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、上記テレビ同期回路16からの読み出しタ
イミングで読み出された２枚の断層像データ間で引き算
を行うようになっており、標準ロジックを使用して構成
されている。また、画像表示装置７は、上記引算器６か
ら出力された差分画像データを画像として表示するもの
で、例えば上記差分画像データをアナログ信号に変換す
るD/A変換器と、この変換されたビデオ信号を入力して
カラーで表示するテレビモニタとから成る。

ここで、本実施例においては、第１図に示すように、
上記DSC5の出力側に、カラーコード付加回路８が設けら
れると共に、引算器６の出力側には、フレームメモリ9a
〜9nとカラーマッピング回路10とが接続され、さらにそ
れらのコントローラ11が設けられている。上記カラーカ
ード付加回路８は、上記差分画像データへ被検体の運動
組織の１周期の各時相毎に異なった色相を付与するため
のカラーコードを付加する手段となるもので、DSC5から
出力される一対の断層像データ毎に異なった色相を付与
するためのカラーコードを付加するようになっており、
上記DSC5内の各フレームメモリ14a〜14nから読み出され
た断層像データに１ビットまたは複数ビットを付加し、
この付加したビットにカラーコードを書き込むようにな
っている。なお、上記付加するビット数は、例えば８色
の色付けをする場合は３ビットとし、16色の色付けをす
る場合は４ビットとすればよい。

なお、本実施例では、カラーコード付加回路８をフレ
ームメモリ14a〜14nと引算器６との間に設けたものとし
て示したが、これに限らず、上記カラーコード付加回路
８は、引算器６とフレームメモリ9a〜9nとの間、または
フレームメモリ9a〜9nとカラーマッピング回路10との間
に設けてもよい。この後者の場合には、一対の断層像デ
ータの差分画像データに対してカラーコードを付加する
ことになる。

前記引算器６の出力側に設けられた複数のフレームメ
モリ9a,9b,…,9nは、上記カラーコードが付加された差
分画像データを、その時相を上記運動組織の１周期分の
時相に対応付けして記憶する手段となるもので、被検体
の運動組織の例えば１周期分に相当する複数の断層像デ
ータから上記引算器６の計算により生成した差分画像デ
ータをそれぞれ記憶するようになっており、後述のコン
トローラ11により各画像データの書き込み及び読み出し
が制御されるようになっている。

また、このフレームメモリ9a〜9nの出力側に接続され
たカラーマッピング回路10は、上記カラーコードが付加
された差分画像データをそのカラーコードで指定された
色に変換すると共に複数枚の差分画像データを重ね書き
する手段となるもので、上記各フレームメモリ9a〜9nか
ら差分画像データをテレビ同期回路16の読み出しクロッ
クに同期して読み出す際に、前記カラーコード付加回路
８により付加された１ビットのカラーコードフラグの値
に従って所要の色付けを行うと共に複数の差分画像デー
タを重ね書きするようになっており、その内部構成の一
例は第２図に示すようになっている。すなわち、第１図
に示す各フレームメモリ9a〜9nから読み出した差分画像
データを順次記憶する１フレーム分の容量を有する第一
及び第二の画像メモリ18a,18bと、この第二の画像メモ
リ18bからの画像データと上記各フレームメモリ9a〜9n
からの差分画像データとを加算する加算器19と、上記第
一の画像メモリ18aからの差分画像データを入力して後
述のファームウェアROM22R,22G,22Bのいずれに出力する
か切り換えるRGBセレクタ20と、上記第一の画像メモリ1
8aからの差分画像データに付加されたカラーコードに従
ってその差分画像データをいずれのファームウェアROM2
2R,22G,22Bに出力するのかを判断して上記RGBセレクタ2
0に切換信号を送出するセレクタ制御回路21と、上記RGB
セレクタ20を介して入力された差分画像データを所定の
カラー信号に変換し画像表示装置７のR,G,B端子へそれ
ぞれ送出するファームウェアROM22R（赤色用）,22G（緑
色用）,22B（青色用）とから構成されている。なお、上
記各ファームウェアROM22R,22G,22Bの他のアドレスに
は、第１図に示すDSC5内のフレームメモリ14a〜14nから
の白黒の断層像データが入力されるようになっている。
そして、これらのフレームメモリ9a〜9nとカラーマッピ
ング回路10とで、引算器６で生成された差分画像データ
について前記カラーコード付加回路８で付加されたカラ
ーコードで指定された色に変換すると共に複数の差分画
像データを重ね書きする手段を構成している。

さらに、コントローラ11は、上記カラーコード付加回
路８と、フレームメモリ9a〜9nと、カラーマッピング回
路10とにおけるそれぞれの動作を制御して、上記重ね書
きされた差分画像データを上記画像表示装置７に表示す
るものである。

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
を被検体の診断部位に対応する位置に当接し、該診断部
位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、送波回路２内の送波整相回路によっ
て、上記診断部位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、受信回路
３内の受波整相回路で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、診断部位の走査
が行われる。

上記受信回路３から出力された受信ビームは、ビデオ
信号処理回路４で所要の信号処理を受けた後、反射エコ
ー信号としてDSC5へ送出され、A/D変換器13へ入力して
ディジタル信号に変換される。このDSC5は、複数のライ
ンメモリ（図示省略）を有しており、超音波送受波方向
が変化する度にコントローラ17の制御により切り換えて
書き込みと読み出しが行われ、順次入力する受信ビーム
毎にディジタルの反射エコー信号をフレームメモリ14a
〜14nへ送る。このフレームメモリ14a〜14nに入力され
た反射エコー信号は、コントローラ17の制御信号により
第一の画像記憶エリアとしてのフレームメモリ14aに、
超音波ビーム毎にそれらの送受波方向を対応させて１枚
の断層像として書き込まれ、第１画像が形成される。

このようにして１枚の断層像分の超音波走査が終了す
ると、上記探触子１は送波回路２及び受信回路３の制御
により再び送受波方向を初期方向に戻し、超音波の送受
信を繰り返すと共に、その送受波方向を更新して走査を
行う。そして、今回収集された反射エコー信号も上記と
同様にA/D変換され、DSC5内のフレームメモリ14a〜14n
に送られる。このように今回の走査で取り込まれた反射
エコー信号は、コントローラ17の制御により第二の画像
記憶エリアとしてのフレームメモリ14bに１枚の断層像
として書き込まれ、第２画像が形成される。

次に、このようにして第１画像及び第２画像が形成さ
れると、コントローラ17の制御によりフレームメモリ14
a及び14bからそれぞれ第１画像、第２画像を互いの画素
を対応させて読み出す。そして、これら一対の画像デー
タは、カラーコード付加回路８へ入力される。すると、
このカラーコード付加回路８は、上記読み出された一対
の画像データに複数ビットを付加し、この付加したビッ
トにカラーコードを書き込む。付加するビット数は、画
像表示装置７のR,G,Bの３端子に対応して２ビットとす
ればよい。また、カラーコードをフレームメモリ14a〜1
4nから読み出すフレーム毎または数フレーム毎に変化さ
せることにより、フレーム毎または数フレーム毎に差分
画像を異なった色の画像とすることができる。この場
合、初期設定の色は、超音波診断装置が表示できるカラ
ー数をｎ色とすると、例えば１色目からｎ色目まで順番
に設定して行けばよく、操作者がこの色の順番と色を変
化させるフレーム数とを図示外の操作卓から設定できる
ようにしておき、その設定した色順をコントローラ11に
記憶させておけば、何回断層像データをとり直しても同
じ色順で色付けされた画像を得ることができる。

この状態で、上記第１画像及び第２画像のデータは、
それぞれ引算器６へ送出される。すると、上記引算器６
は、互いに対応して入力された画素のデータ毎に引き算
を行って、順次第１画像と第２画像との差分データを出
力する。そして、この引算器６から出力された各画素の
差分データは、次段のフレームメモリ9a〜9nの一つに入
力して記憶される。その後、このフレームメモリ9a〜9n
からは、DSC5内のテレビ同期回路16の読み出しクロック
に同期して差分画像データが読み出され、次のカラーマ
ッピング回路10へ送出される。

このカラーマッピング回路10へ入力した差分画像デー
タは、第２図において、加算器19を通ってまず第一の画
像メモリ18aに書き込まれる。次に、この第一の画像メ
モリ18aから上記カラーコードを付加された差分画像デ
ータが読み出され、そのうちの差分画像のデータ部はRG
Bセレクタ20へ入力し、カラーコードの部分はセレクタ
制御回路21へ入力する。すると、セレクタ制御回路21
は、その入力したカラーコードに従って当該差分画像デ
ータをいずれのファームウェアROM22R,22G,22Bに出力す
るのかを判断して、RGBセレクタ20に所要の切換信号を
送出する。例えば上記入力したカラーコードが「赤」を
示しておれば、差分画像データを赤色用のファームウェ
アROM22Rへ送出するようにRGBセレクタ20を切り換える
切換信号を出力する。すると、この切換信号によってRG
Bセレクタ20はファームウェアROM22Rを選択し、上記入
力した差分画像データは上記赤色用のファームウェアRO
M22Rへ入力される。この結果、この差分画像データは、
ファームウェアROM22Rによって赤色に変換され、Ｒ信号
として画像表示装置７へ送出されカラー表示される。

このとき差分画像データの重ね書きを指定すると、上
記第一の画像メモリ18aからの例えば１枚目の差分画像
データの読み出しに同期して、その読み出した１枚目の
差分画像データを第二の画像メモリ18bに書き込む。次
に、例えば第二のフレームメモリ9bから２枚目の差分画
像データが読み出され、カラーマッピング回路10へ送出
されて加算器19へ入力する。このとき同時に、上記第二
の画像メモリ18bから前回記憶された１枚目の差分画像
データを読み出し、上記加算器19へ送出する。すると、
この加算器19は、上記入力した１枚目の差分画像データ
の２枚目の差分画像データとを加算し、この加算結果を
第一の画像メモリ18aに送る。この結果、上記第一の画
像メモリ18aには、１枚目の差分画像データと２枚目の
差分画像データとが重ね書きされて１枚の画像メモリ上
に記憶される。

次に、この状態で、第一の画像メモリ18aから上記の
ように重ね書きされた１枚目及び２枚目の差分画像デー
タが読み出される。そして、前記と同様にして差分画像
のデータ部はRGBセレクタ20へ入力し、カラーコードの
部分はセレクタ制御回路21へ入力して、それぞれのカラ
ーコードに従ってRGBセレクタ20が切り換わる。これに
より、画像データは、いずれかのファームウェアROM22
R,22G,22Bへ入力して所要の色に変換され、画像表示装
置７へ送出されカラー表示される。

上記第一の画像メモリ18aからの１枚目及び２枚目を
重ね書きした差分画像データの読み出しに同期して、そ
の読み出した１枚目及び２枚目の差分画像データを第二
の画像メモリ18bに書き込む。その後、例えば第三のフ
レームメモリ9cから３枚目の差分画像データが読み出さ
れ、カラーマッピング回路10の加算器19へ入力すると、
上記第二の画像メモリ18bから重ね書きされた１枚目及
び２枚目の差分画像データを読み出し、上記加算器19で
上記入力した３枚目の差分画像データと１枚目及び２枚
目の差分画像データとを加算する。この加算結果は第一
の画像メモリ18aに送られ、該第一の画像メモリ18aに
は、１枚目と２枚目と３枚目の差分画像データが重ね書
きされて１枚の画像メモリ上に記憶される。以後、この
動作を繰り返すことにより、任意の枚数の差分画像を１
枚の画像上に順次重ね書きし、所要の色付けをして画像
表示装置７にカラー表示することができる。

このとき、カラーの差分画像の色付け順序は、１枚目
の差分画像から順次赤、橙、黄、緑、青、藍、紫のよう
にレインボーカラーで表示してもよいし、各差分画像の
変位が少ない場合には赤、紫、橙、藍、黄、青のように
暖色系と寒色系とを交互に色付けして表示してもよい。
なお、このように色付けされた差分画像に対しては、第
２図に示すカラーマッピング回路10の各ファームウェア
ROM22R,22G,22Bの他のアドレスに、第１図に示すDSC5内
のフレームメモリ14a〜14nから読み出した上記の演算処
理をする前のオリジナルの断層像データを入力させるこ
とにより、白黒のオリジナルの断層像を重畳して表示す
ることができる。

次に、上記のような色相の付与及び重ね書きによる差
分画像の表示動作について、第３図を参照して具体的に
説明する。第３図は一例として心臓の弁の動きを差分処
理して表示する場合を示しており、第３図（ａ）〜
（ｄ）はDSC5内のフレームメモリ14a〜14nに時系列的に
記憶された断層像を示し、同図（ｅ）〜（ｇ）は上記隣
接した断層像間で差分演算して他のフレームメモリ9a〜
9nに記憶された差分画像を示し、同図（ｈ）は上記の各
差分画像を重ね書きして得られた差分画像を示してい
る。すなわち、上記DSC5内の例えばフレームメモリ14a
に記憶された第１画像（ａ）と、フレームメモリ14bに
記憶された第２画像（ｂ）との間で引算器６により差分
演算することにより、第３図（ｅ）に示す１枚目の差分
画像が得られる。また。上記フレームメモリ14bに記憶
された第２画像（ｂ）と、フレームメモリ14c（図示省
略）に記憶された第３画像（ｃ）との間で差分演算する
ことにより、第３図（ｆ）に示す２枚目の差分画像が得
られる。さらに、上記フレームメモリ14cに記憶された
第３画像（ｃ）と、フレームメモリ14d（図示省略）に
記憶された第４画像（ｄ）との間で差分演算することに
より、第３図（ｇ）に示す３枚目の差分画像が得られ
る。ここで、第３図（ｅ）〜（ｇ）の差分画像におい
て、白抜きで見える部分は上記差分演算を行った結果正
の値が残った部分を示し、黒く見える部分は負の値が残
った部分を示している。

このようにして得られた例えば３枚の差分画像
（ｅ），（ｆ），（ｇ）のデータを、第２図に示すカラ
ーマッピング回路10の第一及び第二の画像メモリ18a,18
bと加算器19とにより順次加算することにより、第３図
（ｈ）に示すように、１枚の画像上に例えば３枚の差分
画像が重ね書きされる。この第３図（ｈ）では各差分画
像（ｅ），（ｆ），（ｇ）中の正の値のみを残して重ね
書きをした状態を示しているが、第１図に示すコントロ
ーラ11によってカラーマッピング回路10中のファームウ
ェアROM22R,22G,22Bのアドレスを制御し、負の値の差分
画像データをバックグラウンドと等しい値に変換するこ
とによって、上記各差分画像（ｅ），（ｆ），（ｇ）中
の負の値を表示しないようにすることができる。

さらに、第３図（ｈ）に斜線を付して示すように、オ
リジナルの断層像（例えば第３図（ａ）に示す第１画
像）をマスク像として使用したい場合は、第１図に示す
DSC5内のコントローラ17からフレームメモリ14a〜14nを
制御し、マスク像として希望する断層像データを読み出
し、そのデータを第２図に示すファームウェアROM22R,2
2G,22Bの他のアドレスに入力すればよい。このために、
上記ファームウェアROM22R,22G,22Bのアドレスは、断層
像データ１ピクセル分のビット数を１ワードと仮定する
と、カラーの差分画像データとマスク用の断層像データ
とで２ワードとなり、さらに上記の正または負の値の差
分画像データを切り捨てるための制御ビットとして１ビ
ット以上が必要になる。

以上のようにして差分画像を形成する前記第１画像と
第２画像とを取り込んだ間の時間経過において、被検体
内の診断部位の組織が運動すると、その動いた組織の部
分については第１画像と第２画像との間で画像データに
差が生じ、静止した組織の部分については両画像間で画
像データは同一であり差分データは零となり、運動組織
のみが画像表示され、静止組織の部分は何も表示されな
い。すなわち、上記画像表示装置７に差分画像として表
示されるものは、第１画像を取り込んだ時から第２画像
を取り込んだ時までに動いた部分のみが表示される。

その後も前記探触子１及びDSC5は、引き続いて断層走
査を行って次なる３枚目の断層像を取り込み、その反射
エコー信号は前述と同様にA/D変換され、DSC5内のフレ
ームメモリ14a〜14nに送られ、コントローラ17の制御に
より第三の画像記憶エリアとしてのフレームメモリ14c
に書き込まれ、第３画像が形成される。このように第３
画像が形成されると、上記コントローラ17の制御により
フレームメモリ14b及び14cからそれぞれ第２画像、第３
画像を読み出し、これらの画像データをカラーコード付
加回路８を介して引算器６へ送出する。すると、引算器
６は、前述と同様にして第２画像と第３画像との間で引
き算を行い、その差分画像データを出力する。この差分
画像データは、画像表示装置７へ送出され、第２画像と
第３画像との差分画像が表示される。このとき、上記画
像表示装置７に差分画像として表示されるものは、第２
画像を取り込んだ時から第３画像を取り込んだ時までに
動いた部分のみが表示される。

以後、上記の動作を繰り返し行って、第４画像、…第
ｎ画像が順次形成され、それらはフレームメモリ14a〜1
4nの該当する画像記憶エリアに順次記憶される。そし
て、例えば隣接する画像同士で次々に引き算を行って差
分画像データを順次得て、それらを画像表示装置７に連
続的に表示すると、診断部位の運動組織のみのリアルタ
イム画像が得られる。このとき、上記画像表示装置７の
表示のフレームレイトについては、上記運動組織の運動
速度を考慮する必要がある。そして、画像表示装置７の
画像の標準フレームレイトより速い運動組織の差分画像
を得るために高フレームレイトの断層像を得るには、超
音波送受信技術として、例えば特許第1095377号の明細
書（特公昭56−20017号公報）に記載の技術を併せて用
いるとよい。

なお、被検体の運動組織の運動速度が超音波送波周期
と比較してあまり速くない場合は、得られる差分画像の
変化が少なく（差分画像間の差が小さい）、それらの差
分画像を重ね書きすると変化量を表示できないことが生
じる。このようなときは、引算器６で差分画像を生成す
る際に、第１図に示すコントローラ17でフレームメモリ
14a〜14nを制御して、DSC5から出力する断層像データを
数枚間隔で上記フレームメモリ14a〜14nを読み飛ばしを
することにより、演算して出力される差分画像間の間隔
を広げてやればよい。

また、上記の実施例では、差分画像の１画像毎に異な
った色相を付与する場合について説明したが、これに限
らず、動きの遅い部位のような場合や、臓器の移動が差
分画像上で識別しにくい、すなわちフレームレートがマ
ッチングしないような場合には、差分画像の任意枚数を
一組として各組に同一色相を順次付与するようにし、各
組中の対応順の差分画像を読み出して重ね書き表示する
ようにしてもよい。

第４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
号検出器23と、生体信号メモリ24と、加算器25とを付加
し、この加算器25からの出力データを画像表示装置７へ
入力させるようにしたものである。上記生体信号検出器
23は、被検体について生体信号を検出する手段となるも
ので、被検体の手足等に取り付けられる心電計または心
音計等から成り、上記被検体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出力
するようになっている。また、生体信号メモリ24は、上
記生体信号検出器23で検出した生体信号データをDSC5の
断層像データと同期して書き込み及び読み出す記憶手段
となるもので、上記DSC5内のコントローラ17及びの他の
コントローラ11によって制御されるようになっている。
そして、この生体信号メモリ24の生体信号データを用い
て上記DSC5から上記生体信号データに一対一に対応する
断層像データを読み出すと共にカラーコード付加回路８
でカラーコードを付加し、フレーム毎に色を変化させて
差分画像を表示することができる。さらに、加算器25
は、前記カラーマッピング回路10で色付けされると共に
重ね書きされた差分画像データと、上記生体信号メモリ
24から出力される心電波形等の生体信号データとを加算
して画像表示装置７に同時に表示させるための手段とな
るものである。

以下に、この第二の実施例の特徴部分の動作について
説明する。まず、DSC5により１枚分の断層像データを受
信すると同時に、生体信号検出器23で被検体の例えば心
電波形を検出して、その心電波形のデータを生体信号メ
モリ24に記憶する。このとき、上記生体信号メモリ24へ
の心電波形データの書き込み及び読み出しは、DSC5内の
フレームメモリ14a〜14nへの断層像データの読み書きと
同様に、超音波送波同期回路15に同期して書き込まれ、
テレビ同期回路16に同期して読み出される。このことか
ら、DSC5内のフレームメモリ14a〜14nに記憶された断層
像データと、生体信号メモリ24に記憶された心電波形デ
ータとは一対一に対応することとなる。従って、上記生
体信号メモリ24の心電波形データを指定することによ
り、上記フレームメモリ14a〜14nに記憶された断層像デ
ータを特定して指定することができる。このことから、
心電波形データを指定することにより特定の断層像デー
タを二つ指定し、これらの間で差分演算して生成された
差分画像データも、上記心電波形データに同期している
ことになる。

そこで、第４図に示す加算器25を介して画像表示装置
７の画面に被検体の診断部位の差分画像と共に表示され
る心電波形を見て、図示外の操作卓の操作により特定の
心電波形を指定することによって、他のフレームメモリ
9a〜9nに記憶されている差分画像データを指定すると共
に、コントローラ11を介してカラーコード付加回路８で
所要のカラーコードを付加することによって、上記差分
画像のフレームごとに色付けを指定できる。

次に、この心電波形の指定による差分画像の表示動作
について、第５図を参照して具体的に説明する。第５図
は被検体から検出した心電波形図と、DSC5内のフレーム
メモリ14a〜14nに記憶された断層像とを示している。第
５図において、（ａ）〜（ｄ）に示す断層像は、それぞ
れ心電波形図上のタイミングT₁,T₂,T₃,T₄におけるデー
タを収集したものであり、心電波形データと断層像デー
タとは一対一に対応している。また、これらの断層像
（ａ）と（ｂ），（ｂ）と（ｃ），（ｃ）と（ｄ）との
間で差分演算して得られる差分画像は、それぞれ第３図
（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示すものとなる。そして、上
記断層像データと心電波形データとが一対一に対応して
いることから、上記のようにして得た差分画像データも
心電波形データと一対一に対応していることとなる。従
って、第４図に示す画像表示装置７の画面上に表示され
た心電波形図を見て、マーカ26を移動して心電波形図上
のどのタイミングT₁〜T₄を指定するかにより、第３図
（ｅ）〜（ｇ）のいずれかの差分画像を指定することが
できる。そして、その指定した差分画像について色付け
を指定することにより、各フレーム毎の差分画像に対し
て色付けが可能となる。

すなわち、マーカ26を操作して、まず、心電波形図上
のタイミングT₁を指定すると、第３図（ｅ）に示す差分
画像が選択され、この差分画像について例えば赤色で色
付けするように指定する。次に、同じくマーカ26の操作
によりタイミングT₂を指定すると、第３図（ｆ）に示す
差分画像が選択され、この差分画像について例えば青色
で色付けするように指定する。さらに、同じくマーカ26
の操作によりタイミングT₃を指定すると、第３図（ｇ）
に示す差分画像が選択され、この差分画像について例え
ば緑色で色付けするように指定する。これにより、第４
図に示すフレームメモリ9a〜9n中の各フレーム毎の差分
画像に対して色付けすることができる。この場合、心電
波形図の心拍１周期分を使って各差分画像の色指定を行
い、この色指定をした心電波形図を保存しておくことに
より、新たに断層像データを収集し直しても、それらか
ら得た差分画像データに対して色指定をし直さなくても
よい。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係
る発明によれば、カラーコード付加手段（８）により差
分画像データへ被検体の運動組織の１周期の各時相毎に
異なった色相を付与するためのカラーコードを付加し、
記憶手段（９）で上記カラーコードが付加された差分画
像データを、その時相を上記運動組織の１周期分の時相
に対応付けして記憶し、色変換及びデータ重ね書き手段
（10）により上記カラーコードが付加された差分画像デ
ータをそのカラーコードで指定された色に変換すると共
に複数枚の差分画像データを重ね書きし、この重ね書き
された差分画像データを画像表示装置７に表示すること
ができる。これにより、被検体の運動部位の動きを色づ
けした差分画像で描出可能とすると共に、その運動部位
の時系列の運動状態を直接画面上に同時に表示すること
ができる。従って、従来のように人間の視覚の残像効果
に頼ることなく、運動部位の動く様子を直接観察するこ
とができると共に、観察者による個人差を無くすことが
できる。

また、請求項２に係る発明によれば、生体信号検出手
段（23）により被検体について生体信号を検出し、記憶
手段（24）で上記検出した生体信号のデータを断層走査
手段（５）の断層像データと同期して書き込み及び読み
出し、加算手段（25）により上記記憶手段（24）からの
生体信号データと前記カラーコードが付加された差分画
像データとを加算して、上記記憶手段（24）の生体信号
データを用いて上記生体信号データに一対一に対応する
差分画像データを読み出すと共に前記カラーコード付加
手段（８）でカラーコードを付加し、フレーム毎に色を
変化させて差分画像を表示することができる。これによ
り、被検体の生体信号上のどのタイミングの差分画像か
を容易に識別することができる。従って、いちいち心電
波形と差分画像とを対照して観察することを要さず、操
作者の注意力が分散されることはない。これらのことか
ら、本発明の超音波診断装置によれば診断を行い易くす
ることができる。

【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図はカラーマッピング回路の内部構成の
一例を示すブロック図、第３図はこの実施例における重
ね書きによる差分画像の表示動作の具体例を示す説明
図、第４図は本発明の第二の実施例を示すブロック図、
第５図は第二の実施例における心電波形の指定による差
分画像の表示動作の具体例を示す説明図、第６図は従来
例における差分画像の表示動作を説明するための説明図
である。 １……探触子、２……送波回路、３……受信回路、４…
…ビデオ信号処理回路、５……DSC、６……引算器、７
……画像表示装置、８……カラーコード付加回路、9a〜
9n,14a〜14n……フレームメモリ、10……カラーマッピ
ング回路、11……コントローラ、23……生体信号検出
器、24……生体信号メモリ、25……加算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 謙 兵庫県宝塚市千種１丁目１番地の15 (56)参考文献 特開 昭54−155680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−129046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−152632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−158645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−183838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189054（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221147（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−257944（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−53513（ＪＰ，Ｕ) 藤井謙司他，高速度超音波断層法（Ｈ ｉｇｈ Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ）による ＤＳＥ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａ ｃｔｉｏｎ Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒ ａｐｈｙ）の開発，日本超音波医学会第 55回研究発表会講演論文集，1989．10. ４，ｐｐ671−672 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (2)

(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
   所定周期で得る断層走査手段と、この得られた時系列の
   断層像間で演算して差分画像データを複数枚生成する手
   段と、この生成された差分画像データを表示する画像表
   示装置とを有する超音波診断装置において、上記差分画
   像データへ被検体の運動組織の１周期の各時相毎に異な
   った色相を付与するためのカラーコードを付加する手段
   と、このカラーコードが付加された差分画像データをそ
   の時相を上記運動組織の１周期分の時相に対応付けして
   記憶する手段と、上記カラーコードが付加された差分画
   像データをそのカラーコードで指定された色に変換する
   と共に複数枚の差分画像データを重ね書きする手段と、
   この重ね書きされた差分画像データを上記画像表示装置
   に表示する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
   装置。
2. 【請求項２】上記被検体について生体信号を検出する手
   段と、この検出した生体信号のデータを断層走査手段の
   断層像データと同期して書き込み読み出す記憶手段と、
   この記憶手段からの生体信号データと前記カラーコード
   が付加された差分画像データとを加算する手段とを設
   け、上記記憶手段の生体信号データを用いて上記生体信
   号データに一対一に対応する差分画像データを読み出す
   と共に前記カラーコード付加手段でカラーコードを付加
   し、フレーム毎に色を変化させて差分画像を表示するこ
   とを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。