JP3713329B2 - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、心筋梗塞、狭心症などの虚血性心疾患、肥大型心筋症などの左室拡張障害などを有効に診断できる超音波ドプラ診断技術に係り、とくに、心筋（心臓壁）や血管壁の運動情報をドプラ法を用いて検出し、その演算結果をカラー表示する組織ドプライメージング（ＴＤＩ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、心臓や血管の機能を定量的に評価することは、心臓病の診断にとって必須となっており、各種の診断方法が試みられている。
【０００３】
この内、超音波による診断においては、例えば心臓左室のリアルタイムのＢモード断層像を観察することで行われることが多かった（左室は心臓の機能評価の中心になるからである）。この観察によれば、虚血性心疾患、左室拡張障害など、病状がかなり進んだ重度の場合には、ある程度の診断が可能ではある。
【０００４】
近年、より高度な、専門化された診断法もいくつか提案されている。例えば、虚血性心疾患の診断専門の左室壁運動解析法がある。この解析法は、左室の収縮期と拡張期における心筋の厚みの変化を測定して、厚みの変化が少ない部位を「収縮能が低下した部位」、即ち「虚血部位」であると診断するものである。この解析のアルゴリズムには種々の方式が考えられており、そのいずれにおいても、Ｂモード断層像を用いて収縮末期及び拡張末期における左室心内膜又は心外膜のトレースを行い、そのトレース情報を用いて測定している。
【０００５】
また、心筋梗塞を診断する方法として、ストレスエコー法も知られている。この診断方法は、運動、薬物、電気刺激などにより心臓に負荷を与え、この負荷の前後における心臓の超音波断層像（Ｂモード像）を夫々録画しておく。そして、負荷をかける前と後の画像を一つのモニタに並列に表示し、心臓の収縮期と拡張期における心筋の厚みの変化（心筋は通常、収縮期に厚くなる）を比較し、梗塞部位を特定するものである。
【０００６】
しかしながら、上述した各種の診断方法には、以下のような種々の不都合があった。
【０００７】
まず、Ｂモード断層像を目視・観察する診断の場合、モニタ画面は単にリアルタイム像を表示しているだけであるから、器官の機能低下の判定や異常組織の識別が難しく、虚血性心疾患における局所的な収縮能低下部位、左室拡張障害などの詳細な情報を得ることは、相当に熟練を積んだ医師であっても実際上、難しかった。また、左室壁運動解析法は虚血性心疾患に専門の診断法であり、汎用性に乏しい。
【０００８】
このような状況の中で、比較的有利な第１の手法として、組織ドプライメージング（ＴＤＩ）装置を用いることがある。この装置によれば、心筋などの組織の動きが反映されたエコー信号からドプラ信号が抽出され、そのドプラ信号を周波数解析として得られる運動速度情報がカラー断層像として表示される。このカラー断層像は順次フレーム毎に更新して表示されるか、又は、フリーズ像として表示される。
【０００９】
さらに、第２の手法として、近年、組織の輪郭トレースと色付け処理とを組み合せて画像化する超音波診断装置が知られている。これは、例えば心筋の場合、収縮期におけるＢモード断層像（白黒）の各フレームにおいて心内膜の輪郭をトレースして輪郭線間の領域に異なる色付けを行って表示するものである。これにより心内膜面が収縮と共にリアルタイムに動いて見える。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１および第２の方法によっても依然として以下のような不都合がある。
【００１１】
つまり、第１の手法に係る組織ドプライメージング装置は、ある瞬間の時間における組織ドプラ像しか表示しないので、運動の経時的な変化を観察するには適していない。組織ドプラ像により心臓や血管の機能を評価する場合、Ｂモード像を目視・観察する方法に比べて、速度情報を直接観察できる点で有利ではあるが、器官の機能低下の判定や異常部位の識別には操作上の手間が多大となり、また判定や識別には依然として熟練を要し、困難が伴っている。
【００１２】
また第２の手法に係るＢモード像上の輪郭トレースと色付け処理とを組み合せた装置の場合、次のような不都合がある。
【００１３】
第１に、画像化の元になる画像情報がＢモードの形態的情報であり、心筋各部位の運動情報に乏しい。例えば各フレーム間の心内膜間は一律に同一色でペイントされ、運動の時間的変化のその形態を表わしているだけである。これによる診断は結局のところ、前述した左室壁解析法と同類を成すもので、心筋梗塞などの異常を内膜面の形態変化から読み取ることである。病状が相当に進んでかなり重度にならなければ明瞭な形態変化は普通表れないから、かかる診断法は病状の初期段階の早期発見には適していない。
【００１４】
第２に、内膜トレースの精度の問題がある。上述のように、異常部位の発見を内膜の形態変化のみに依存している場合、内膜トレースの精度が問題となる。精度が低下すれば、誤診や異常部位の見落しにつながることも考えられ、装置の信頼性も低下する。
【００１５】
本発明は、以上のような従来技術の不都合に鑑みてなされたもので、被検体内組織の運動動態を定量的に且つ容易に評価できる超音波ドプラ診断装置およびその取扱い方法を提供することを主目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、ドプラ法により解析した被検体内組織の運動情報それ自体に基づいて組織の運動動態を定量的に且つ容易に評価できるようにする超音波診断装置およびその取扱い方法を提供するにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、被検体内組織の運動の時間的変化を容易に観測できるようにした超音波診断装置およびその取扱い方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波ドプラ診断装置は、超音波信号を被検体の断面に沿ってスキャンし、この被検体からの反射超音波信号に応じた電気量のエコー信号を得る送受信手段と、前記エコー信号から前記被検体内の運動する組織に因るドプラ信号を抽出する抽出手段と、前記ドプラ信号を周波数解析して前記被検体内組織の運動に関する前記被検体内組織の断面上の二次元画像データをフレーム毎に演算する演算手段とを備えた超音波ドプラ診断装置において、前記演算手段により経時的に演算される前記二次元画像データの内の新旧の複数フレームの二次元画像データを重畳する重畳手段と、この重畳手段により重畳された二次元画像データを前記被検体内組織の運動状態に応じたカラー処理に付して表示する表示手段とを備える。
【００１９】
好適には、前記被検体内組織の運動に依存した基準信号を収集する信号収集手段を備える一方、前記重畳手段は、前記基準信号に同期した重畳処理を実行させる指令手段を備える。例えば、前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記基準信号はその心筋の心電図波形の一部を形成する波形ピーク信号である。また例えば、前記指令手段は、前記被検体の心筋の収縮運動又は拡張運動の少なくとも一方の運動を前記波形ピーク信号に同期した一定時間毎に重畳処理を実行させる手段である。
【００２０】
好適には、前記重畳手段は、前記複数フレームの二次元画像データの新旧の任意の一方を他方よりも優先して重畳処理可能なデータ重畳処理手段を備える。このデータ重畳処理手段は、好適な一態様として、前記新旧の２つの二次元画像データに別々に変更可能な重み付け係数を画素毎に乗じて重み付けを行う重み付け回路を有する。前記２つの重み付け係数は例えば、１と０又は０と１である。
【００２１】
さらに別の態様として、前記重畳手段は、前記被検体内組織の断面形状および運動方向の特徴に基づいて前記重畳処理に対する複数の重畳モードを予め記憶している記憶手段と、前記複数の重畳モードの中から所望のモードを選択する選択手段とを備えることができる。前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは、例えば、前記複数フレームの二次元画像データの内の新旧いずれのフレームを優先させるかに拠り分類された重畳モードである。例えば、前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは前記被検体の心筋の収縮期の内膜優先の第１の重畳モード、収縮期の外膜優先の第２の重畳モード、拡張期の外膜優先の第３の重畳モード、拡張期の内膜優先の第４の重畳モードである。この場合、前記記憶手段は、前記第１〜第４の重畳モードを前記心筋の収縮期から拡張期に至る１心周期に亘って組み合された複数の組合せパターンとして記憶している手段であることが望ましい。
【００２２】
さらに、別の態様として、前記重畳手段は前記新旧の複数フレームの時相情報を画素毎に取り込んで重畳処理を行う手段であり、前記表示手段により表示される画像上にＲＯＩを移動可能に設定するＲＯＩ設定手段と、前記ＲＯＩを前記画像上で移動させたときにＲＯＩ位置の画素を提供している画像フレームの時相情報を求める時相情報演算手段とを備えることができる。例えば、前記時相情報は前記重畳手段により重畳される前記新旧の複数フレームの二次元画像データのフレームの経時的順番を表わす番号であり、前記表示手段はその番号を前記重畳された二次元画像データと共に表示する手段である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を図１〜図６に基づき説明する。この実施の形態に係る超音波ドプラ診断装置は、組織としての心筋や血管壁のＴＤＩ（組織ドプライメージング：Tissue Doppler Imaging）による画像を得る装置である。
【００２４】
図１には、超音波ドプラ診断装置のブロック構成を示す。図に示すように、この超音波診断装置は、被検者との間で超音波信号の送受信を担う超音波プローブ１１と、この超音波プローブ１１を駆動し且つ超音波プローブ１１の受信信号を処理する装置本体１２と、この装置本体１２に接続され且つ心電情報を検出するＥＣＧ（心電計）１３とを備える。
【００２５】
この内、超音波プローブ１１はフェーズド・アレイ形に形成されている。装置本体１２は、この超音波プローブ１１に接続された送受信部２１を備え、この出力側の一系路として、位相検波器２２，Ａ／Ｄ変換器２３，ＭＴＩフィルタ２４，運動速度解析部２５，ＤＳＣ（ Digital Scan Converter ）２６，カラー処理器２７，画像合成器２８，Ｄ／Ａ変換器２９，及びカラーモニタ３０が順次接続されている。ＤＳＣ２６には本発明の主要素の一つを成す重畳制御器３１が並設されている。また送受信部２１のもう一系路の出力は別のＤＳＣ３２を介して前記画像合成器２８に至る。
【００２６】
送受信部２１は、与えられるレートパルスの周期で超音波プローブ１１を駆動するとともに超音波プローブ１１からのエコー信号を整相加算する送受信回路２１ａ、この送受信回路２１ａにラスタアドレスなどの必要情報を与えるＲＰＧ（レートパルスジェネレータ）２１ｂ、及びＢモード用画像信号を生成する包絡線検波器２１ｃとを備える。
【００２７】
プローブ１１は送受信回路２１ａのパルサ回路の駆動により励振され、被検体に向けて超音波パルス信号が送信される。この超音波パルス信号は、例えば心臓を含む各組織で反射され、再びプローブ１１に戻ってくる。プローブ１１のトランスデューサは反射超音波信号を再び電圧信号（エコー信号）に変換し、そのエコー信号を送受信回路２１ａに出力する。
【００２８】
送受信回路２１ａの信号処理回路は、入力したエコー信号に遅延をかけて整相加算し、スキャン方向に超音波ビームを絞った等価なエコービーム信号を生成する。この整相加算されたエコービーム信号は、包絡線検波される。
【００２９】
送受信回路２１ａの出力側は前記位相検波器２２，Ａ／Ｄ変換器２３，ＭＴＩフィルタ２４に順次接続されている。位相検波器２２はミキサとローパスフィルタを備える。心筋のような運動をしている組織や血流で反射したエコー信号は、ドプラ効果によって、その周波数にドプラ偏移（ドプラ偏移周波数）を受けている。位相検波器２０は送受信回路２１ａから出力されるエコー信号をドプラ偏移周波数について位相検波を行い、検波した低周波数のドプラ信号のみをＭＴＩフィルタ（ Moving Target Indication Filter ）２４に出力する。
【００３０】
ＭＴＩフィルタ２４は、運動速度の大きさが「心筋＜弁＜血流」の関係にあることを利用して、位相検波されたドプラ信号から組織運動以外の血流などの不要なドプラ成分を除去し、超音波ビーム方向の組織のドプラ信号を効率よく検出する。つまり、ＭＴＩフィルタ２４は一種のローパスフィルタとして機能する。
【００３１】
周波数解析部２５は、自己相関法などに拠り断層面の各サンプル点のドプラ周波数解析を行う周波数解析器２５ａを有するとともに、その解析結果に基づいて、各サンプル点の平均ドプラ周波数（平均速度）を演算する速度演算器２５ｂ，分散値（スペクトラムの乱れ度）を演算する分散演算器２５ｃ、及び強さ（パワー）を演算するパワー演算器２５ｄを備える。
【００３２】
速度、分散、パワーの演算器２５ｂ〜２５ｄはそれらの演算結果を後段のＤＳＣ２６に出力可能になっている。
【００３３】
ＤＳＣ２６は、画像データの超音波走査方式から標準ＴＶ方式へのフォーマット変換処理は勿論のこと、本発明に係る複数フレームの画像の重畳処理の中心を成す回路である。また分散およびパワーの情報は、主に、平均速度の情報に対するノイズキャンセラとして使用されるもので、ＤＳＣ２６はその演算機能も備えている。ＤＳＣ２６は具体的には後述するように図２に示すように構成されている。
【００３４】
このＤＳＣ２６には重畳制御器３１が並設されており、両者が共働して上述のフォーマット変換および重畳処理などを行う。その詳細は後述する。
【００３５】
ＤＳＣ２６で処理された画像データはカラー処理器２７に送られる。カラー処理器２７はその画像データに、例えば運動方向（プローブに近付く又は離れる方向）毎に異なる色相のＲＧＢカラーリング処理（速度の大きさに輝度値に変調）を施して、ＴＤＩ画像データとして画像合成器２８に送る。一方、送受信部２１の包絡線検波器２１ｃからはＢモードの画像信号が出力されている。この画像信号はＢモード用のＤＳＣ３２によりフォーマット変換され、デジタル量のＢモード画像データとして同様に画像合成器２８に供給されている。
【００３６】
画像合成器２８は例えばマルチプレクサを有して構成され、画素毎に、ＴＤＩ画像データまたはＢモード画像データの何れかを択一的に選択することにより、両データを１フレームの画像に合成する。ＴＤＩ画像データ（カラーデータ）が存在する画素はそのカラーデータが優先的に選択され、カラーデータが存在しない画素についてはＢモードデータが選択される。これにより、白黒のＢモード像にカラーのＴＤＩ像が重畳されたフレーム画像データが形成され、この画像データがＤ／Ａ変換器２９を介してカラーモニタ３０に送られる。この結果、Ｂモード像を背景としてＴＤＩ像がほぼリアルタイムに表示される。
【００３７】
次にＥＣＧ系を説明する、この超音波診断装置には、ＥＣＧ（ Electro Cardio Gram ）系としてＥＣＧアンプ４１を備え、このＥＣＧアンプ４１にＥＣＧ１３が検出した心電図信号が供給される。ＥＣＧアンプ４１の出力側はＥＣＧデータ発生器４２を介して画像合成器２８に至るとともに、トリガ信号発生器４３およびタイミング信号発生器４４をこの順に介して前記ＲＰＧ２１ｂに至る。
【００３８】
トリガ信号発生器４３の出力側は重畳制御器３１にも至る。ＥＣＧデータ発生器４２は心電図信号を表わす波形データを発生し、これを画像合成器２８を介してカラーモニタ３０に送り、画像に重畳表示させる。
【００３９】
トリガ信号発生器４３は心電図信号の中の例えばＲ波に応答してトリガ信号を発生する。このトリガ信号に同期した微小時間間隔のタイミング信号がタイミング信号発生器４４から出力される。このタイミング信号は、データ収集タイミングを決する信号であり、ＲＰＧ２１ｂに送られる。
【００４０】
この超音波診断装置にはさらに操作系の要素として、術者やオペレータがスキャン条件、患者情報、ＲＯＩ情報などの必要な情報をマニュアルで入力できる操作器５１を備える。この操作器５１からの操作情報はＣＰＵ５２に渡され、ＣＰＵ５２がその情報を処理して、遅延時間情報、ＲＯＩ情報などを作る。これらの情報はそれぞれの必要な回路に送られて所望スキャンが可能になるとともに、特にＲＯＩ情報はＲＯＩデータ発生器５３に送られる。これにより、ＲＯＩデータ発生器５３からＲＯＩに関するグラフィックデータ、キャラクタデータなどのデータが画像合成器２８に出力され、同じく画像上に表示される。
【００４１】
続いて、ＤＳＣ２６を図２を参照して説明する。ＤＳＣ２６は、その入力側に置かれたフォーマット変換および各種演算のためのメモリ６０と、前記重畳処理を行う画像重畳部６１とが備えられている。メモリ６０の書込みには前記各演算器２５ｂ〜２５ｄの出力データが供給される。
【００４２】
画像重畳部６１は、その入力側に２入力の乗算器６４を配し、この乗算器６４の出力端を２入力の加算器６５の一方の入力端に接続している。乗算器６４の一方の入力端は前記メモリ６０の読出し側に接続され、もう一方の入力端は重み付け回路６６に接続されている。重み付け回路６６は変更可能な係数Ｋnに対応した信号を出力する。
【００４３】
加算器６５の出力側は、図１に示す前記カラー処理器２７に至るとともに、別の二次元メモリ６７の書込み側に至る。このメモリ６７は画素毎に重畳した断層面の画像データを一時記憶するために置かれている。メモリ６７の読出し側回路は、別の２入力の乗算器６８の一方の入力端に接続されている。乗算器６８のもう一方の入力端には別の重み付け回路６９が接続されている。この重み付け回路６９は変更可能な係数Ｋmに応じた電気量の信号を出力する。乗算器６８の出力端は前記加算器６５のもう一方の入力端に接続され、これにより画像データをフレーム同士で重畳させるための閉ループが形成されている。
【００４４】
このＤＳＣ２６にはまた、前述した画像データの重畳処理をコントロールする重畳制御器３１が並設されている。この重畳制御器３１は、例えばＣＰＵを搭載して構成されるとともに、後述するＥＣＧ系から心拍に関するトリガ信号を受けており、これに同期した制御が可能になっている。重畳制御器３１はＤＳＣ入力側に配したメモリ６０に対する画像データの書込み／読出しを制御するとともに、画像重畳部６１の重み付け回路６６，６９の画素毎の係数出力および一時記憶用のメモリ６７に対する画像データの書込み／読出しを制御するようになっている。
【００４５】
メモリ６０にはまた、前述したノイズキャンセリングなどの演算を行う演算回路７０が併設されている。
【００４６】
とくに、メモリ６０への画像データの書込み／読出しにより画像データのフォーマット変換が行なわれる。フォーマット変換された画像データは、その画素毎に、乗算器６４で係数Ｋnが掛けられ、加算器６５で過去の重畳（又は単独）画像データに加算（重畳）される。この加算（重畳）データは後段の表示系に出力される一方で、メモリ６７に一時記憶される。このメモリ６７の記憶データは重畳制御器３１からの読出し信号に同期して画素毎に読み出された後、乗算器６９で別の係数Ｋmが掛けられる。この乗算データは画素毎に前記加算器６５に送られ、新たな画像データの加算（重畳）に供せられる。
【００４７】
以上の重畳動作は、次のように要約することができる。画像重畳部６１で既に記憶（重畳）している１フレーム前の画像または１フレーム前までの重畳画像を旧画像Ｍとし、これから重畳する現フレームの画像を新画像Ｎとすると、画像重畳部６１全体としては、
【数１】
Ｋm ・Ｍ＋Ｋn ・Ｎ ……（１）
但し、Ｋm，Ｋn：重み付け係数（０≦Ｋm ，Ｋn ≦１，Ｋm ＋Ｋn ＝１）として表わされる画素データの重畳が画素毎に実行される。
【００４８】
この結果、図２に模式的に示す如く、新画像ＮはフレームＣの画像であり、旧画像Ｍは過去の２フレームＡ，Ｂが重畳された１フレームの画像であるとすると、新規に重畳された画像Ｍ＋Ｎは現フレームＣまでの３フレームＡ，Ｂ，Ｃが１フレームに重畳された画像である。
【００４９】
さらに、この画像重畳部６１の別の特徴を説明する。それは２つの重み付け係数Ｋm，Ｋn間に相対的な大小関係（ただし、Ｋm＋Ｋn＝１）を設定することで、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して新，旧画像の何れか一方を優先（強調）できることである。具体的には、
（１）旧画像Ｍに存在する画素を新画像Ｎよりも優先する場合；Ｋm＞Ｋnの関係に設定する。
（２）新画像Ｎに存在する画素を旧画像Ｍよりも優先する場合；Ｋm＜Ｋnの関係に設定する。
【００５０】
これにより、例えばＫm，Ｋn≠０，１（又は１，０）の場合、新旧画像Ｍ，Ｎに共に存在する画素が適宜な割合で重畳される。係数Ｋ m ，Ｋ n は診断目的に応じて切り替えるようにすればよい。
【００５１】
なお、新旧画像Ｍ，Ｎの何れかのみに存在する画素は、Ｋ m ，Ｋ n ＝０，１（又は１，０）に設定することで、そのまま表示される（優先される）。つまり、Ｋm＝１，Ｋn＝０に設定することで、旧画像Ｍのみに存在する画素がそのまま表示される。反対に、Ｋm＝０，Ｋn＝１に設定することで、新画像Ｎのみに存在する画素がそのまま表示される。
【００５２】
この重畳処理は周期的な運動を行っている心筋の表示に特に有用である。すなわち、係数Ｋm，Ｋnの大小関係を制御して心臓収縮期と心臓拡張期の互いに反対の方向の心筋運動を視覚的に容易に把握できるようになるからである。
【００５３】
これを図３（ａ）〜（ｄ）の模式図を用いて説明する。心臓収縮期の内膜の診断を所望する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＞Ｋnに設定し、図３（ａ）に示すように旧画像優先の重畳状態を創出すればよい（図３（ａ）はＫm＝１，Ｋn＝０の場合を示す）。また心臓収縮期の外膜の運動状態を診断する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して反対にＫm＜Ｋnに設定する。これにより、図３（ｂ）に示す如く新画像優先の重畳画像となり、最新の外膜が明瞭となる（図３（ｂ）はＫm＝０，Ｋn＝１のとき）。
【００５４】
心臓拡張期の場合、内膜を診断するには新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＜Ｋnとし、図３（ｄ）に示す如く新画像優先とすることが最適である（図３（ｄ）はＫm＝０，Ｋn＝１）。
【００５５】
一方、外膜を診断する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＞Ｋnに設定し、図３（ｃ）に示す如く旧画像優先とすればよい（図３（ｃ）はＫm＝１，Ｋn＝０）。係数Ｋm，Ｋnのこのような重み付け（すなわち新旧画像の優先順位）により、心筋が動いたときにその膜の部分を時系列的に連続して表示できる。
【００５６】
重み付け係数Ｋm，Ｋnの設定・切替は重畳制御器３１が担う。この制御の一例を図５に基づいて後述する。係数Ｋm，Ｋnの値は必ずしも０または１に限定されるものではなく、０〜１の間であれば、小数値をとってもよい。
【００５７】
次に、本超音波診断装置の画像重畳機能に係る動作の一例を図３〜図６を参照して説明する。この画像重畳機能は、特に、心臓のように周期的に運動する組織を有する器官に臨床価値が大であるので、心臓を対象部位とする場合について以下に説明する。
【００５８】
前述した図３に示す如く、心臓の場合には収縮期か拡張期か、および、内膜優先か外膜優先かにより、合計４つの重畳モードに分類される。つまり、
図３（ａ）；重畳モードＩ；収縮期／内膜（旧画像）優先、
図３（ｂ）；重畳モードII；収縮期／外膜（新画像）優先、
図３（ｃ）；重畳モードIII；拡張期／外膜（旧画像）優先、
図３（ｄ）；重畳モードIV；拡張期／内膜（新画像）優先
の４種である。
【００５９】
そこで、収縮期から拡張期までを連続的にスキャン・表示するときの、それらのモードＩ〜IVの組合せ方は図４に示すように４パターンＡ〜Ｄになる。すなわち、
組合せパターンＡ；重畳モードＩ＋IV，
組合せパターンＢ；重畳モードII＋III，
組合せパターンＣ；重畳モードＩ＋III，
組合せパターンＤ；重畳モードII＋IV
である。いずれのパターンで重畳させるかは診断目的などに応じてオペレータ（術者）から操作器５１を介して指令される。当然に、それらの組合せパターンの種類を交互に切り替えてスキャン・表示させてもよい。この組合せパターンに依らずに、収縮期または拡張期だけを重畳モードＩ〜IVの選択によって指令してもよい。
【００６０】
いま、組合せパターンＡ〜Ｄのいずれかに基づいて拡張から収縮までを連続的にスキャン・表示するものとする。
【００６１】
ＣＰＵ５２は操作器５１からのオペレータの操作情報に基づいてスキャン条件、表示条件などを判断する。この判断結果に基づいてＣＰＵ５２からＲＰＧ２１ｂ、送受信回路２１ａにスキャン制御に必要な指令が与えられ、例えば電子セクタスキャン方式で超音波スキャンが開始される。ＣＰＵ５２からはまた、重畳制御器３１に対して組合せパターンＡ〜Ｄの中の何れかのパターンが、前記係数Ｋm，Ｋnの値と共に指令される。いま、内膜を中心に画像化するため、組合せパターンＡ（重畳モードＩ＋IV）が指令されているとする。また、周波数解析部２５には速度演算が指令されているとする。
【００６２】
重畳制御器３１は、トリガ信号発生器４３が出力するＲ波に呼応したトリガ信号を監視しつつ、心筋が収縮を開始したか否かを判断する（図５、ステップ１０１）。この判断でＮＯの場合は、収縮開始を認識できるまで待機する一方、ＹＥＳの場合は前心拍の画像（前画面）をクリアする（ステップ１０２）。この画面初期化はメモリ６０，６７の画素値を強制的に零に置換することで行う。
【００６３】
次いで、前記重畳モードＩを実現するため、重み付け係数Ｋm＝１，Ｋn＝０を重み付け回路４６，４９に指令する（ステップ１０３）。
【００６４】
次いで、ステップ１０４に移り、収縮開始の時刻ｔ１０からΔｔ（例えば５０msec）時間経過したか否かを判断する。Δｔ時間が経過すると（ＹＥＳ）、重畳制御器３１はＤＳＣ２６のメモリ６０，６７に画像データの書込み／読出しを指令する（ステップ１０５）。
【００６５】
これにより、前述した如く、それまでのフレーム画像と現在のフレームとの画素値の重畳が順次行われる。いまの場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して重み付け係数Ｋm＝１，Ｋn＝０に設定されているから図３（ａ）の旧画像優先、すなわち内膜優先の状態である。収縮開始後の最初の１枚目スキャンの場合、図６のｔ＝ｔ１１に示す如く、その１枚目のＴＤＩ像ＨＭのみが表示される。
【００６６】
次のステップ１０６では、トリガ信号発生器４３からのトリガ信号が収縮末期の時相を表わしているか否かが判断される。なお、この判断はＲ波のトリガ信号入力後の時間計測値に基づいて行ってもよい。ＮＯの場合、ステップ１０４，１０５の処理が繰り返される。このため、収縮期に割り当てたΔｔ時間を適宜に設定することにより、２枚目以降のＴＤＩ画像がこの収縮期の過去のＴＤＩ像に重畳して、図６のｔ＝ｔ１２〜ｔ＝ｔ１ｍに示す如く、表示される。これにより、１枚目の心筋の全体像に加えて、その内膜が次々と加わったＴＤＩ像がカラーで得られる。つまり、収縮期における収縮運動の内膜の経時的変化の様子がカラーで視覚化される。
【００６７】
重畳制御器３１は、その後、ステップ１０６にて収縮末期である（ＹＥＳ）と判断すると、今度は拡張期に入るから、現在の表示画像を一定時間Δｔだけホールドした後、クリアする（ステップ１０７）。次いで、重み付け係数をそれまでの大小関係とは反対に、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＝０，Ｋn＝１に切り替えるよう重み付け回路６９，６６に指令が出される（ステップ１０８）。
【００６８】
次いで、拡張開始（収縮末期）からΔｔ時間が経過したか否かが判断され（ステップ１０９）、ＹＥＳの場合には前述と同様の画像データの重畳処理が収縮開始までΔ時間毎に実行される（ステップ１１０，１１１）。この拡張期には重み付け係数Ｋm，Ｋnの変更により新画像（内膜）優先で表示される。
【００６９】
拡張期の最初の表示では図６のｔ＝ｔ２１に示すように、拡張開始時の心筋ＨＭのＴＤＩ単独像である。その後、同図ｔ＝ｔ２２〜ｔ＝ｔ２ｎに示すように、次々と新画像が経時的に加わって（重畳）カラー表示され、内膜の拡張運動の様子がカラーで視覚化される。
【００７０】
以上のように組合せパターンＡの表示を採用することで、図６に示すように、心筋の収縮開始から拡張末期まで内膜の運動（位置変化）を優先させた経時的なＴＤＩ重畳像をカラーで視覚化できる。したがって、内膜の円周方向の一部に心筋梗塞などの部位が在ると、その部分の運動速度は小さい又は殆ど零であるため、例えば内膜の運動変化を表わす一部の輝度（例えば図６のｔ＝ｔ１ｍにおけるＤＳ部分を参照のこと）が暗い状態又はのっぺりした状態で表示される。このため、術者は重畳されたＴＤＩ像を一見するだけで異常部位の存在を認識することができ、診断上、非常に有効なツールとなる。
【００７１】
同様に、外膜を診断したい場合は、図４に示す組合せパターンＢを指令すればよいし、外膜／内膜を見たい場合、同図の組合せパターンＣ又はＤを指令してもよい。内膜または外膜の縁からどの位の幅を重畳させない部分として残すかは、重畳処理を指令する周期Δｔの値によって決められる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、同一画面上で心筋などの運動の時間的変化を表示できるから、従来の組織ドプライメージング装置のリアルタイム画像に比べて、過去から現在までの運動の様子がより明確に表わされる。これにより、器官の機能低下や異常部位の識別の容易化が図られる。
【００７３】
また、従来法の別の一つである、Ｂモード上の輪郭トレースと色付け処理とを組み合わせた表示法に比べても、非常に優位である。すなわち、内膜面または外膜面の相互間の領域は速度情報自体を表示しているので、その色相や輝度が内膜または外膜の部位の運動状態の把握を容易にしている。例えば、赤い色相の一部分に青い色相の部分が混ざっている場合、その部分だけが反対方向に動いており、心筋に異常があることを認識できる。また全体に高い輝度であるのに、その一部が低輝度の場合も、その一部の心筋運動能力が低下していることを認識できる。このように運動する内膜または外膜の形態（運動情報としての形態）の情報に加えて、運動速度のプローブに対する方向やその大小自体を画像から認識できることは画像診断上、従来には無い利点である。また、心筋などの輪郭トレースを使用していないから、トレースの精度とは無縁であり、比較的簡単かつ容易に組織運動の時間的変化を同一画面上で表示できる。
【００７４】
なお、上述した図５および図６に示した収縮期から拡張期までの重畳処理は一例であり、画像のクリアやホールド処理の仕方などについては各種の処理法が想定される。
【００７５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置を図７〜図９に基づいて説明する。
【００７６】
この実施形態は、前述したＴＤＩカラー像の重畳表示状態における重畳前（元）のフレーム像の認識に関する。心筋の場合、収縮期または拡張期における内膜または外膜の同一部位はプローブに対してほぼ同一方向が動くので、その部位の色相は心筋像の内側から外側にかけてほとんど同一の色相（例えば赤または青）を呈する。このため、重畳されたＴＤＩ心筋像上のある画素位置は、元の何番目のフレーム像が寄与しているのかが分り難いことがある。本実施形態によれば、かかる事態を回避でき、重畳表示像の特定の位置の画素が元のフレーム像の何番目のものか、すなわち収縮期又は拡張期における心時相が容易に分る。
【００７７】
上記目的を達成するため、この超音波診断装置は図７に示す構成を採る。この装置は、第１実施形態と同一又は同等の構成を有するものであるが、主として重畳制御器３１およびＤＳＣ２６による画像データの取扱い方並びにＣＰＵ５２が図８に示す処理を合せて実行することが第１実施形態とは異なる。
【００７８】
重畳制御器３１は、収縮期または拡張期における重畳処理前のフレーム画像枚数（No.）を認識できる。例えば所定時間Δｔの到来回数をカウントすることにより可能である。そこで、フォーマット変換用のメモリ６０に読み込んだ画像データに、画素毎に、フレーム画像No.のデータを与えて記憶させる。すなわち、１枚目のフレーム画像であれば、その全部の画素に画素値（速度情報）とフレームNo.データ＝１が与えられる。このため、優先度の高い方のフレームの画像データ（画素値＋フレームNo.データ）がそのまま上書きされて出力側のメモリ６７に記憶される。メモリ６０および６７は画素値およびフレームNo.データの両方を１フレーム分記憶できるメモリ容量を有する。なお、重み付け回路６６，６９および加算器６５はフレームNo.データの演算には関与しないようになっている。また、カラー処理器２７は重畳された１フレームのＴＤＩ像の内、画素値のみにカラーリングを行うようになっている。
【００７９】
重畳制御器３１は、また、ＣＰＵ５２からの指令に応答して画像重畳部６１のメモリ６７に記憶されている画像データを読み出し、前記フレームNo.データを画素毎に判読できるようになっている。
【００８０】
ＣＰＵ５２は図８の処理を行う。すなわち、操作器５１からの術者の操作信号に基づいてＲＯＩ指定か否かを判断する（ステップ１２１）。この判断がＹＥＳになるときは、画面初期位置へのＲＯＩ表示をＲＯＩデータ発生器５３を介して指令する（ステップ１２２）。ＲＯＩとして、ここでは図９に示すように、「Ｘ」形状のものが使われるとする。
【００８１】
次いで、ＲＯＩの画素位置が存在する元の画像フレームNo.を決定するように重畳制御器３１に指令する（ステッフ１２３）。これにより、重畳制御器３１はメモリ６７の画像データを読み出して、ＲＯＩ位置に相当する画素が有しているフレームNo.を調べ、ＣＰＵ５２に送り返す。そこで、ＣＰＵ５２は決定した画像フレームNo.をＲＯＩデータ発生器５３を介して表示させる（ステップ１２４）。
【００８２】
さらにＣＰＵ５２はステップ１２５〜１２７の処理を行う。つまり、操作情報に基づいてＲＯＩの移動を判断し（ステップ１２５，１２６）、ＲＯＩの移動位置を判定する（ステップ１２７）。この求められた新しいＲＯＩ位置に対して再びステップ１２３，１２４の処理が施される。このステップ１２３〜１２７の繰返しにより、ＲＯＩ位置の判定、画像フレームNo.の表示が所定の微小時間毎に実施されることになる。
【００８３】
いま、例えば図９の収縮末期（内膜優先）のフリーズ重畳像においてＲＯＩが指定されたとする。そのＲＯＩ位置が図９のように心筋重畳像の最外側の場合、対応する画素が有している画像フレームNo.＝１であるから、モニタ画面上の所定位置に数字で「１」枚目が表示される。
【００８４】
この状態から例えばＲＯＩを矢印Ｅ方向に動かしていったとする。この場合、ＲＯＩの位置は最外側のリング状心筋領域から出ないので、「１」枚目の表示は変らない。しかし、ＲＯＩを矢印Ｆ方向に動かしていった場合、ＲＯＩは内側のリング状の新画像を次々と横切って進むので、リング状領域が変わる毎に、「１」枚目、「２」枚目、「３」枚目、…と表示が変わっていく。
【００８５】
これにより、術者はＲＯＩを動かしながら元の画像のフレームNo.、すなわち収縮期または拡張期における心時相（時間）を認識できる。具体的には、収縮期および拡張期における重畳処理枚数は所定時間Δｔの設定により概略決まる。したがって、その枚数表示を見ることによって、現在のＲＯＩ位置が各周期のどの辺に対応しているのかを容易に推定でき、診断に活かすことができる。なお、ＲＯＩが心筋領域から外れて背景像上に位置した場合、枚数を表わす数字は表示されないか、特定のメッセージが表示される。
【００８６】
したがって、このようなＲＯＩのドラッグ機能を併せて搭載することにより、重畳されたＴＤＩ像が同一の色相を帯びている場合でも、運動の経過タイミングを容易に推定・把握することができ、診断機能の豊富化を達成することができる。また、かかる元画像のフレームNo.データ（すなわち、時相情報）を、重畳ＴＤＩ像の評価に活用することもできる。
【００８７】
上述した重畳処理は、リアルタイムに再生する装置を例示したが、イメージメモリ再生（１ないし複数心拍のループ再生時を含む）を行う再生装置にも前述したＤＳＣ２６および重量制御器３１を同様に組み込んで、前述した各種のモード（パターン）で重畳表示させることができる。
【００８８】
また、この超音波診断の対象は、心臓の鼓動に対応して収縮・拡張する血管壁であってもよい。
【００８９】
さらに、この超音波ドプラ診断装置において、上述の重畳処理の回路に、従来から知られている組織ドプライメージングのリアルタイムな処理回路を併設してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、同一画面上で心筋などの運動の時間的変化を表示でき、過去から現在までの運動の様子がより明確に表わされるとともに、被検体内組織としての、例えば被検体内心筋の内膜面または外膜面の相互間の領域は速度情報自体を表示することができる。したがって、従来のような組織ドプライメージング装置によるリアルタイム画像を目視する手法や、Ｂモード上の輪郭トレースと色付け処理との組み合わせによる画像を観察する手法に比べて、器官の機能低下や異常部位を容易かつ簡単に識別することができ、診断の信頼性と患者スループットとを向上させ、また操作者の手間を軽減することができる。また、被検体内組織の輪郭トレースを必要としていないから、信号処理の複雑化を招くこともなく、比較的簡単な回路構成で容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置のブロック図。
【図２】 ＤＳＣの概略構成を示すブロック図。
【図３】 運動組織を心筋に譬たときの重畳モード別の重畳状態を模式的に表す図。
【図４】 １心周期における重畳モードの組合せを示す図。
【図５】 重畳制御器の処理例を示すフローチャート。
【図６】 内膜重視の収縮期〜拡張期に亘る重畳表示状態の模式的な説明図。
【図７】 第２の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置の部分ブロック図。
【図８】 ＣＰＵによるＲＯＩドラッグ機能の処理を示すフローチャート。
【図９】 ＲＯＩの位置を動かしたときの元の画像フレームNo.の表示状態を説明する図。
【符号の説明】
１１ 超音波プローブ
１２ 装置本体
１３ ＥＣＧ
２１ 送受信部
２２ 位相検波器
２４ ＭＴＩフィルタ
２５ 周波数解析部
２６ ＤＳＣ
２７ カラー処理器
２９ Ｄ／Ｓ変換器
３０ カラーモニタ
３１ 重畳制御器
４３ トリガ信号発生器
５１ 操作器
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＩデータ発生器
６０，６７ メモリ
６４，６８ 乗算器
６５ 加算器
６６，６９ 重み付け回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、心筋梗塞、狭心症などの虚血性心疾患、肥大型心筋症などの左室拡張障害などを有効に診断できる超音波ドプラ診断技術に係り、とくに、心筋（心臓壁）や血管壁の運動情報をドプラ法を用いて検出し、その演算結果をカラー表示する組織ドプライメージング（ＴＤＩ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、心臓や血管の機能を定量的に評価することは、心臓病の診断にとって必須となっており、各種の診断方法が試みられている。
【０００３】
この内、超音波による診断においては、例えば心臓左室のリアルタイムのＢモード断層像を観察することで行われることが多かった（左室は心臓の機能評価の中心になるからである）。この観察によれば、虚血性心疾患、左室拡張障害など、病状がかなり進んだ重度の場合には、ある程度の診断が可能ではある。
【０００４】
近年、より高度な、専門化された診断法もいくつか提案されている。例えば、虚血性心疾患の診断専門の左室壁運動解析法がある。この解析法は、左室の収縮期と拡張期における心筋の厚みの変化を測定して、厚みの変化が少ない部位を「収縮能が低下した部位」、即ち「虚血部位」であると診断するものである。この解析のアルゴリズムには種々の方式が考えられており、そのいずれにおいても、Ｂモード断層像を用いて収縮末期及び拡張末期における左室心内膜又は心外膜のトレースを行い、そのトレース情報を用いて測定している。
【０００５】
また、心筋梗塞を診断する方法として、ストレスエコー法も知られている。この診断方法は、運動、薬物、電気刺激などにより心臓に負荷を与え、この負荷の前後における心臓の超音波断層像（Ｂモード像）を夫々録画しておく。そして、負荷をかける前と後の画像を一つのモニタに並列に表示し、心臓の収縮期と拡張期における心筋の厚みの変化（心筋は通常、収縮期に厚くなる）を比較し、梗塞部位を特定するものである。
【０００６】
しかしながら、上述した各種の診断方法には、以下のような種々の不都合があった。
【０００７】
まず、Ｂモード断層像を目視・観察する診断の場合、モニタ画面は単にリアルタイム像を表示しているだけであるから、器官の機能低下の判定や異常組織の識別が難しく、虚血性心疾患における局所的な収縮能低下部位、左室拡張障害などの詳細な情報を得ることは、相当に熟練を積んだ医師であっても実際上、難しかった。また、左室壁運動解析法は虚血性心疾患に専門の診断法であり、汎用性に乏しい。
【０００８】
このような状況の中で、比較的有利な第１の手法として、組織ドプライメージング（ＴＤＩ）装置を用いることがある。この装置によれば、心筋などの組織の動きが反映されたエコー信号からドプラ信号が抽出され、そのドプラ信号を周波数解析として得られる運動速度情報がカラー断層像として表示される。このカラー断層像は順次フレーム毎に更新して表示されるか、又は、フリーズ像として表示される。
【０００９】
さらに、第２の手法として、近年、組織の輪郭トレースと色付け処理とを組み合せて画像化する超音波診断装置が知られている。これは、例えば心筋の場合、収縮期におけるＢモード断層像（白黒）の各フレームにおいて心内膜の輪郭をトレースして輪郭線間の領域に異なる色付けを行って表示するものである。これにより心内膜面が収縮と共にリアルタイムに動いて見える。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第１および第２の方法によっても依然として以下のような不都合がある。
【００１１】
つまり、第１の手法に係る組織ドプライメージング装置は、ある瞬間の時間における組織ドプラ像しか表示しないので、運動の経時的な変化を観察するには適していない。組織ドプラ像により心臓や血管の機能を評価する場合、Ｂモード像を目視・観察する方法に比べて、速度情報を直接観察できる点で有利ではあるが、器官の機能低下の判定や異常部位の識別には操作上の手間が多大となり、また判定や識別には依然として熟練を要し、困難が伴っている。
【００１２】
また第２の手法に係るＢモード像上の輪郭トレースと色付け処理とを組み合せた装置の場合、次のような不都合がある。
【００１３】
第１に、画像化の元になる画像情報がＢモードの形態的情報であり、心筋各部位の運動情報に乏しい。例えば各フレーム間の心内膜間は一律に同一色でペイントされ、運動の時間的変化のその形態を表わしているだけである。これによる診断は結局のところ、前述した左室壁解析法と同類を成すもので、心筋梗塞などの異常を内膜面の形態変化から読み取ることである。病状が相当に進んでかなり重度にならなければ明瞭な形態変化は普通表れないから、かかる診断法は病状の初期段階の早期発見には適していない。
【００１４】
第２に、内膜トレースの精度の問題がある。上述のように、異常部位の発見を内膜の形態変化のみに依存している場合、内膜トレースの精度が問題となる。精度が低下すれば、誤診や異常部位の見落しにつながることも考えられ、装置の信頼性も低下する。
【００１５】
本発明は、以上のような従来技術の不都合に鑑みてなされたもので、被検体内組織の運動動態を定量的に且つ容易に評価できる超音波ドプラ診断装置およびその取扱い方法を提供することを主目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、ドプラ法により解析した被検体内組織の運動情報それ自体に基づいて組織の運動動態を定量的に且つ容易に評価できるようにする超音波診断装置およびその取扱い方法を提供するにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、被検体内組織の運動の時間的変化を容易に観測できるようにした超音波診断装置およびその取扱い方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波ドプラ診断装置は、超音波信号を被検体の断面に沿ってスキャンし、この被検体からの反射超音波信号に応じた電気量のエコー信号を得る送受信手段と、前記エコー信号から前記被検体内の運動する組織に因るドプラ信号を抽出する抽出手段と、前記ドプラ信号を周波数解析して前記被検体内組織の運動に関する前記被検体内組織の断面上の二次元画像データをフレーム毎に演算する演算手段とを備えた超音波ドプラ診断装置において、前記演算手段により経時的に演算される前記二次元画像データの内の新旧の複数フレームの二次元画像データを重畳する重畳手段と、この重畳手段により重畳された二次元画像データを前記被検体内組織の運動状態に応じたカラー処理に付して表示する表示手段とを備える。
【００１９】
好適には、前記被検体内組織の運動に依存した基準信号を収集する信号収集手段を備える一方、前記重畳手段は、前記基準信号に同期した重畳処理を実行させる指令手段を備える。例えば、前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記基準信号はその心筋の心電図波形の一部を形成する波形ピーク信号である。また例えば、前記指令手段は、前記被検体の心筋の収縮運動又は拡張運動の少なくとも一方の運動を前記波形ピーク信号に同期した一定時間毎に重畳処理を実行させる手段である。
【００２０】
好適には、前記重畳手段は、前記複数フレームの二次元画像データの新旧の任意の一方を他方よりも優先して重畳処理可能なデータ重畳処理手段を備える。このデータ重畳処理手段は、好適な一態様として、前記新旧の２つの二次元画像データに別々に変更可能な重み付け係数を画素毎に乗じて重み付けを行う重み付け回路を有する。前記２つの重み付け係数は例えば、１と０又は０と１である。
【００２１】
さらに別の態様として、前記重畳手段は、前記被検体内組織の断面形状および運動方向の特徴に基づいて前記重畳処理に対する複数の重畳モードを予め記憶している記憶手段と、前記複数の重畳モードの中から所望のモードを選択する選択手段とを備えることができる。前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは、例えば、前記複数フレームの二次元画像データの内の新旧いずれのフレームを優先させるかに拠り分類された重畳モードである。例えば、前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは前記被検体の心筋の収縮期の内膜優先の第１の重畳モード、収縮期の外膜優先の第２の重畳モード、拡張期の外膜優先の第３の重畳モード、拡張期の内膜優先の第４の重畳モードである。この場合、前記記憶手段は、前記第１〜第４の重畳モードを前記心筋の収縮期から拡張期に至る１心周期に亘って組み合された複数の組合せパターンとして記憶している手段であることが望ましい。
【００２２】
さらに、別の態様として、前記重畳手段は前記新旧の複数フレームの時相情報を画素毎に取り込んで重畳処理を行う手段であり、前記表示手段により表示される画像上にＲＯＩを移動可能に設定するＲＯＩ設定手段と、前記ＲＯＩを前記画像上で移動させたときにＲＯＩ位置の画素を提供している画像フレームの時相情報を求める時相情報演算手段とを備えることができる。例えば、前記時相情報は前記重畳手段により重畳される前記新旧の複数フレームの二次元画像データのフレームの経時的順番を表わす番号であり、前記表示手段はその番号を前記重畳された二次元画像データと共に表示する手段である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を図１〜図６に基づき説明する。この実施の形態に係る超音波ドプラ診断装置は、組織としての心筋や血管壁のＴＤＩ（組織ドプライメージング：Tissue Doppler Imaging）による画像を得る装置である。
【００２４】
図１には、超音波ドプラ診断装置のブロック構成を示す。図に示すように、この超音波診断装置は、被検者との間で超音波信号の送受信を担う超音波プローブ１１と、この超音波プローブ１１を駆動し且つ超音波プローブ１１の受信信号を処理する装置本体１２と、この装置本体１２に接続され且つ心電情報を検出するＥＣＧ（心電計）１３とを備える。
【００２５】
この内、超音波プローブ１１はフェーズド・アレイ形に形成されている。装置本体１２は、この超音波プローブ１１に接続された送受信部２１を備え、この出力側の一系路として、位相検波器２２，Ａ／Ｄ変換器２３，ＭＴＩフィルタ２４，運動速度解析部２５，ＤＳＣ（ Digital Scan Converter ）２６，カラー処理器２７，画像合成器２８，Ｄ／Ａ変換器２９，及びカラーモニタ３０が順次接続されている。ＤＳＣ２６には本発明の主要素の一つを成す重畳制御器３１が並設されている。また送受信部２１のもう一系路の出力は別のＤＳＣ３２を介して前記画像合成器２８に至る。
【００２６】
送受信部２１は、与えられるレートパルスの周期で超音波プローブ１１を駆動するとともに超音波プローブ１１からのエコー信号を整相加算する送受信回路２１ａ、この送受信回路２１ａにラスタアドレスなどの必要情報を与えるＲＰＧ（レートパルスジェネレータ）２１ｂ、及びＢモード用画像信号を生成する包絡線検波器２１ｃとを備える。
【００２７】
プローブ１１は送受信回路２１ａのパルサ回路の駆動により励振され、被検体に向けて超音波パルス信号が送信される。この超音波パルス信号は、例えば心臓を含む各組織で反射され、再びプローブ１１に戻ってくる。プローブ１１のトランスデューサは反射超音波信号を再び電圧信号（エコー信号）に変換し、そのエコー信号を送受信回路２１ａに出力する。
【００２８】
送受信回路２１ａの信号処理回路は、入力したエコー信号に遅延をかけて整相加算し、スキャン方向に超音波ビームを絞った等価なエコービーム信号を生成する。この整相加算されたエコービーム信号は、包絡線検波される。
【００２９】
送受信回路２１ａの出力側は前記位相検波器２２，Ａ／Ｄ変換器２３，ＭＴＩフィルタ２４に順次接続されている。位相検波器２２はミキサとローパスフィルタを備える。心筋のような運動をしている組織や血流で反射したエコー信号は、ドプラ効果によって、その周波数にドプラ偏移（ドプラ偏移周波数）を受けている。位相検波器２０は送受信回路２１ａから出力されるエコー信号をドプラ偏移周波数について位相検波を行い、検波した低周波数のドプラ信号のみをＭＴＩフィルタ（ Moving Target Indication Filter ）２４に出力する。
【００３０】
ＭＴＩフィルタ２４は、運動速度の大きさが「心筋＜弁＜血流」の関係にあることを利用して、位相検波されたドプラ信号から組織運動以外の血流などの不要なドプラ成分を除去し、超音波ビーム方向の組織のドプラ信号を効率よく検出する。つまり、ＭＴＩフィルタ２４は一種のローパスフィルタとして機能する。
【００３１】
周波数解析部２５は、自己相関法などに拠り断層面の各サンプル点のドプラ周波数解析を行う周波数解析器２５ａを有するとともに、その解析結果に基づいて、各サンプル点の平均ドプラ周波数（平均速度）を演算する速度演算器２５ｂ，分散値（スペクトラムの乱れ度）を演算する分散演算器２５ｃ、及び強さ（パワー）を演算するパワー演算器２５ｄを備える。
【００３２】
速度、分散、パワーの演算器２５ｂ〜２５ｄはそれらの演算結果を後段のＤＳＣ２６に出力可能になっている。
【００３３】
ＤＳＣ２６は、画像データの超音波走査方式から標準ＴＶ方式へのフォーマット変換処理は勿論のこと、本発明に係る複数フレームの画像の重畳処理の中心を成す回路である。また分散およびパワーの情報は、主に、平均速度の情報に対するノイズキャンセラとして使用されるもので、ＤＳＣ２６はその演算機能も備えている。ＤＳＣ２６は具体的には後述するように図２に示すように構成されている。
【００３４】
このＤＳＣ２６には重畳制御器３１が並設されており、両者が共働して上述のフォーマット変換および重畳処理などを行う。その詳細は後述する。
【００３５】
ＤＳＣ２６で処理された画像データはカラー処理器２７に送られる。カラー処理器２７はその画像データに、例えば運動方向（プローブに近付く又は離れる方向）毎に異なる色相のＲＧＢカラーリング処理（速度の大きさに輝度値に変調）を施して、ＴＤＩ画像データとして画像合成器２８に送る。一方、送受信部２１の包絡線検波器２１ｃからはＢモードの画像信号が出力されている。この画像信号はＢモード用のＤＳＣ３２によりフォーマット変換され、デジタル量のＢモード画像データとして同様に画像合成器２８に供給されている。
【００３６】
画像合成器２８は例えばマルチプレクサを有して構成され、画素毎に、ＴＤＩ画像データまたはＢモード画像データの何れかを択一的に選択することにより、両データを１フレームの画像に合成する。ＴＤＩ画像データ（カラーデータ）が存在する画素はそのカラーデータが優先的に選択され、カラーデータが存在しない画素についてはＢモードデータが選択される。これにより、白黒のＢモード像にカラーのＴＤＩ像が重畳されたフレーム画像データが形成され、この画像データがＤ／Ａ変換器２９を介してカラーモニタ３０に送られる。この結果、Ｂモード像を背景としてＴＤＩ像がほぼリアルタイムに表示される。
【００３７】
次にＥＣＧ系を説明する、この超音波診断装置には、ＥＣＧ（ Electro Cardio Gram ）系としてＥＣＧアンプ４１を備え、このＥＣＧアンプ４１にＥＣＧ１３が検出した心電図信号が供給される。ＥＣＧアンプ４１の出力側はＥＣＧデータ発生器４２を介して画像合成器２８に至るとともに、トリガ信号発生器４３およびタイミング信号発生器４４をこの順に介して前記ＲＰＧ２１ｂに至る。
【００３８】
トリガ信号発生器４３の出力側は重畳制御器３１にも至る。ＥＣＧデータ発生器４２は心電図信号を表わす波形データを発生し、これを画像合成器２８を介してカラーモニタ３０に送り、画像に重畳表示させる。
【００３９】
トリガ信号発生器４３は心電図信号の中の例えばＲ波に応答してトリガ信号を発生する。このトリガ信号に同期した微小時間間隔のタイミング信号がタイミング信号発生器４４から出力される。このタイミング信号は、データ収集タイミングを決する信号であり、ＲＰＧ２１ｂに送られる。
【００４０】
この超音波診断装置にはさらに操作系の要素として、術者やオペレータがスキャン条件、患者情報、ＲＯＩ情報などの必要な情報をマニュアルで入力できる操作器５１を備える。この操作器５１からの操作情報はＣＰＵ５２に渡され、ＣＰＵ５２がその情報を処理して、遅延時間情報、ＲＯＩ情報などを作る。これらの情報はそれぞれの必要な回路に送られて所望スキャンが可能になるとともに、特にＲＯＩ情報はＲＯＩデータ発生器５３に送られる。これにより、ＲＯＩデータ発生器５３からＲＯＩに関するグラフィックデータ、キャラクタデータなどのデータが画像合成器２８に出力され、同じく画像上に表示される。
【００４１】
続いて、ＤＳＣ２６を図２を参照して説明する。ＤＳＣ２６は、その入力側に置かれたフォーマット変換および各種演算のためのメモリ６０と、前記重畳処理を行う画像重畳部６１とが備えられている。メモリ６０の書込みには前記各演算器２５ｂ〜２５ｄの出力データが供給される。
【００４２】
画像重畳部６１は、その入力側に２入力の乗算器６４を配し、この乗算器６４の出力端を２入力の加算器６５の一方の入力端に接続している。乗算器６４の一方の入力端は前記メモリ６０の読出し側に接続され、もう一方の入力端は重み付け回路６６に接続されている。重み付け回路６６は変更可能な係数Ｋnに対応した信号を出力する。
【００４３】
加算器６５の出力側は、図１に示す前記カラー処理器２７に至るとともに、別の二次元メモリ６７の書込み側に至る。このメモリ６７は画素毎に重畳した断層面の画像データを一時記憶するために置かれている。メモリ６７の読出し側回路は、別の２入力の乗算器６８の一方の入力端に接続されている。乗算器６８のもう一方の入力端には別の重み付け回路６９が接続されている。この重み付け回路６９は変更可能な係数Ｋmに応じた電気量の信号を出力する。乗算器６８の出力端は前記加算器６５のもう一方の入力端に接続され、これにより画像データをフレーム同士で重畳させるための閉ループが形成されている。
【００４４】
このＤＳＣ２６にはまた、前述した画像データの重畳処理をコントロールする重畳制御器３１が並設されている。この重畳制御器３１は、例えばＣＰＵを搭載して構成されるとともに、後述するＥＣＧ系から心拍に関するトリガ信号を受けており、これに同期した制御が可能になっている。重畳制御器３１はＤＳＣ入力側に配したメモリ６０に対する画像データの書込み／読出しを制御するとともに、画像重畳部６１の重み付け回路６６，６９の画素毎の係数出力および一時記憶用のメモリ６７に対する画像データの書込み／読出しを制御するようになっている。
【００４５】
メモリ６０にはまた、前述したノイズキャンセリングなどの演算を行う演算回路７０が併設されている。
【００４６】
とくに、メモリ６０への画像データの書込み／読出しにより画像データのフォーマット変換が行なわれる。フォーマット変換された画像データは、その画素毎に、乗算器６４で係数Ｋnが掛けられ、加算器６５で過去の重畳（又は単独）画像データに加算（重畳）される。この加算（重畳）データは後段の表示系に出力される一方で、メモリ６７に一時記憶される。このメモリ６７の記憶データは重畳制御器３１からの読出し信号に同期して画素毎に読み出された後、乗算器６９で別の係数Ｋmが掛けられる。この乗算データは画素毎に前記加算器６５に送られ、新たな画像データの加算（重畳）に供せられる。
【００４７】
以上の重畳動作は、次のように要約することができる。画像重畳部６１で既に記憶（重畳）している１フレーム前の画像または１フレーム前までの重畳画像を旧画像Ｍとし、これから重畳する現フレームの画像を新画像Ｎとすると、画像重畳部６１全体としては、
【数１】
Ｋm ・Ｍ＋Ｋn ・Ｎ ……（１）
但し、Ｋm，Ｋn：重み付け係数（０≦Ｋm ，Ｋn ≦１，Ｋm ＋Ｋn ＝１）として表わされる画素データの重畳が画素毎に実行される。
【００４８】
この結果、図２に模式的に示す如く、新画像ＮはフレームＣの画像であり、旧画像Ｍは過去の２フレームＡ，Ｂが重畳された１フレームの画像であるとすると、新規に重畳された画像Ｍ＋Ｎは現フレームＣまでの３フレームＡ，Ｂ，Ｃが１フレームに重畳された画像である。
【００４９】
さらに、この画像重畳部６１の別の特徴を説明する。それは２つの重み付け係数Ｋm，Ｋn間に相対的な大小関係（ただし、Ｋm＋Ｋn＝１）を設定することで、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して新，旧画像の何れか一方を優先（強調）できることである。具体的には、
（１）旧画像Ｍに存在する画素を新画像Ｎよりも優先する場合；Ｋm＞Ｋnの関係に設定する。
（２）新画像Ｎに存在する画素を旧画像Ｍよりも優先する場合；Ｋm＜Ｋnの関係に設定する。
【００５０】
これにより、例えばＫm，Ｋn≠０，１（又は１，０）の場合、新旧画像Ｍ，Ｎに共に存在する画素が適宜な割合で重畳される。係数Ｋ m ，Ｋ n は診断目的に応じて切り替えるようにすればよい。
【００５１】
なお、新旧画像Ｍ，Ｎの何れかのみに存在する画素は、Ｋ m ，Ｋ n ＝０，１（又は１，０）に設定することで、そのまま表示される（優先される）。つまり、Ｋm＝１，Ｋn＝０に設定することで、旧画像Ｍのみに存在する画素がそのまま表示される。反対に、Ｋm＝０，Ｋn＝１に設定することで、新画像Ｎのみに存在する画素がそのまま表示される。
【００５２】
この重畳処理は周期的な運動を行っている心筋の表示に特に有用である。すなわち、係数Ｋm，Ｋnの大小関係を制御して心臓収縮期と心臓拡張期の互いに反対の方向の心筋運動を視覚的に容易に把握できるようになるからである。
【００５３】
これを図３（ａ）〜（ｄ）の模式図を用いて説明する。心臓収縮期の内膜の診断を所望する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＞Ｋnに設定し、図３（ａ）に示すように旧画像優先の重畳状態を創出すればよい（図３（ａ）はＫm＝１，Ｋn＝０の場合を示す）。また心臓収縮期の外膜の運動状態を診断する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して反対にＫm＜Ｋnに設定する。これにより、図３（ｂ）に示す如く新画像優先の重畳画像となり、最新の外膜が明瞭となる（図３（ｂ）はＫm＝０，Ｋn＝１のとき）。
【００５４】
心臓拡張期の場合、内膜を診断するには新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＜Ｋnとし、図３（ｄ）に示す如く新画像優先とすることが最適である（図３（ｄ）はＫm＝０，Ｋn＝１）。
【００５５】
一方、外膜を診断する場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＞Ｋnに設定し、図３（ｃ）に示す如く旧画像優先とすればよい（図３（ｃ）はＫm＝１，Ｋn＝０）。係数Ｋm，Ｋnのこのような重み付け（すなわち新旧画像の優先順位）により、心筋が動いたときにその膜の部分を時系列的に連続して表示できる。
【００５６】
重み付け係数Ｋm，Ｋnの設定・切替は重畳制御器３１が担う。この制御の一例を図５に基づいて後述する。係数Ｋm，Ｋnの値は必ずしも０または１に限定されるものではなく、０〜１の間であれば、小数値をとってもよい。
【００５７】
次に、本超音波診断装置の画像重畳機能に係る動作の一例を図３〜図６を参照して説明する。この画像重畳機能は、特に、心臓のように周期的に運動する組織を有する器官に臨床価値が大であるので、心臓を対象部位とする場合について以下に説明する。
【００５８】
前述した図３に示す如く、心臓の場合には収縮期か拡張期か、および、内膜優先か外膜優先かにより、合計４つの重畳モードに分類される。つまり、
図３（ａ）；重畳モードＩ；収縮期／内膜（旧画像）優先、
図３（ｂ）；重畳モードII；収縮期／外膜（新画像）優先、
図３（ｃ）；重畳モードIII；拡張期／外膜（旧画像）優先、
図３（ｄ）；重畳モードIV；拡張期／内膜（新画像）優先
の４種である。
【００５９】
そこで、収縮期から拡張期までを連続的にスキャン・表示するときの、それらのモードＩ〜IVの組合せ方は図４に示すように４パターンＡ〜Ｄになる。すなわち、
組合せパターンＡ；重畳モードＩ＋IV，
組合せパターンＢ；重畳モードII＋III，
組合せパターンＣ；重畳モードＩ＋III，
組合せパターンＤ；重畳モードII＋IV
である。いずれのパターンで重畳させるかは診断目的などに応じてオペレータ（術者）から操作器５１を介して指令される。当然に、それらの組合せパターンの種類を交互に切り替えてスキャン・表示させてもよい。この組合せパターンに依らずに、収縮期または拡張期だけを重畳モードＩ〜IVの選択によって指令してもよい。
【００６０】
いま、組合せパターンＡ〜Ｄのいずれかに基づいて拡張から収縮までを連続的にスキャン・表示するものとする。
【００６１】
ＣＰＵ５２は操作器５１からのオペレータの操作情報に基づいてスキャン条件、表示条件などを判断する。この判断結果に基づいてＣＰＵ５２からＲＰＧ２１ｂ、送受信回路２１ａにスキャン制御に必要な指令が与えられ、例えば電子セクタスキャン方式で超音波スキャンが開始される。ＣＰＵ５２からはまた、重畳制御器３１に対して組合せパターンＡ〜Ｄの中の何れかのパターンが、前記係数Ｋm，Ｋnの値と共に指令される。いま、内膜を中心に画像化するため、組合せパターンＡ（重畳モードＩ＋IV）が指令されているとする。また、周波数解析部２５には速度演算が指令されているとする。
【００６２】
重畳制御器３１は、トリガ信号発生器４３が出力するＲ波に呼応したトリガ信号を監視しつつ、心筋が収縮を開始したか否かを判断する（図５、ステップ１０１）。この判断でＮＯの場合は、収縮開始を認識できるまで待機する一方、ＹＥＳの場合は前心拍の画像（前画面）をクリアする（ステップ１０２）。この画面初期化はメモリ６０，６７の画素値を強制的に零に置換することで行う。
【００６３】
次いで、前記重畳モードＩを実現するため、重み付け係数Ｋm＝１，Ｋn＝０を重み付け回路４６，４９に指令する（ステップ１０３）。
【００６４】
次いで、ステップ１０４に移り、収縮開始の時刻ｔ１０からΔｔ（例えば５０msec）時間経過したか否かを判断する。Δｔ時間が経過すると（ＹＥＳ）、重畳制御器３１はＤＳＣ２６のメモリ６０，６７に画像データの書込み／読出しを指令する（ステップ１０５）。
【００６５】
これにより、前述した如く、それまでのフレーム画像と現在のフレームとの画素値の重畳が順次行われる。いまの場合、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対して重み付け係数Ｋm＝１，Ｋn＝０に設定されているから図３（ａ）の旧画像優先、すなわち内膜優先の状態である。収縮開始後の最初の１枚目スキャンの場合、図６のｔ＝ｔ１１に示す如く、その１枚目のＴＤＩ像ＨＭのみが表示される。
【００６６】
次のステップ１０６では、トリガ信号発生器４３からのトリガ信号が収縮末期の時相を表わしているか否かが判断される。なお、この判断はＲ波のトリガ信号入力後の時間計測値に基づいて行ってもよい。ＮＯの場合、ステップ１０４，１０５の処理が繰り返される。このため、収縮期に割り当てたΔｔ時間を適宜に設定することにより、２枚目以降のＴＤＩ画像がこの収縮期の過去のＴＤＩ像に重畳して、図６のｔ＝ｔ１２〜ｔ＝ｔ１ｍに示す如く、表示される。これにより、１枚目の心筋の全体像に加えて、その内膜が次々と加わったＴＤＩ像がカラーで得られる。つまり、収縮期における収縮運動の内膜の経時的変化の様子がカラーで視覚化される。
【００６７】
重畳制御器３１は、その後、ステップ１０６にて収縮末期である（ＹＥＳ）と判断すると、今度は拡張期に入るから、現在の表示画像を一定時間Δｔだけホールドした後、クリアする（ステップ１０７）。次いで、重み付け係数をそれまでの大小関係とは反対に、新旧の画素Ａ，Ｂに共に存する画素に対してＫm＝０，Ｋn＝１に切り替えるよう重み付け回路６９，６６に指令が出される（ステップ１０８）。
【００６８】
次いで、拡張開始（収縮末期）からΔｔ時間が経過したか否かが判断され（ステップ１０９）、ＹＥＳの場合には前述と同様の画像データの重畳処理が収縮開始までΔ時間毎に実行される（ステップ１１０，１１１）。この拡張期には重み付け係数Ｋm，Ｋnの変更により新画像（内膜）優先で表示される。
【００６９】
拡張期の最初の表示では図６のｔ＝ｔ２１に示すように、拡張開始時の心筋ＨＭのＴＤＩ単独像である。その後、同図ｔ＝ｔ２２〜ｔ＝ｔ２ｎに示すように、次々と新画像が経時的に加わって（重畳）カラー表示され、内膜の拡張運動の様子がカラーで視覚化される。
【００７０】
以上のように組合せパターンＡの表示を採用することで、図６に示すように、心筋の収縮開始から拡張末期まで内膜の運動（位置変化）を優先させた経時的なＴＤＩ重畳像をカラーで視覚化できる。したがって、内膜の円周方向の一部に心筋梗塞などの部位が在ると、その部分の運動速度は小さい又は殆ど零であるため、例えば内膜の運動変化を表わす一部の輝度（例えば図６のｔ＝ｔ１ｍにおけるＤＳ部分を参照のこと）が暗い状態又はのっぺりした状態で表示される。このため、術者は重畳されたＴＤＩ像を一見するだけで異常部位の存在を認識することができ、診断上、非常に有効なツールとなる。
【００７１】
同様に、外膜を診断したい場合は、図４に示す組合せパターンＢを指令すればよいし、外膜／内膜を見たい場合、同図の組合せパターンＣ又はＤを指令してもよい。内膜または外膜の縁からどの位の幅を重畳させない部分として残すかは、重畳処理を指令する周期Δｔの値によって決められる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、同一画面上で心筋などの運動の時間的変化を表示できるから、従来の組織ドプライメージング装置のリアルタイム画像に比べて、過去から現在までの運動の様子がより明確に表わされる。これにより、器官の機能低下や異常部位の識別の容易化が図られる。
【００７３】
また、従来法の別の一つである、Ｂモード上の輪郭トレースと色付け処理とを組み合わせた表示法に比べても、非常に優位である。すなわち、内膜面または外膜面の相互間の領域は速度情報自体を表示しているので、その色相や輝度が内膜または外膜の部位の運動状態の把握を容易にしている。例えば、赤い色相の一部分に青い色相の部分が混ざっている場合、その部分だけが反対方向に動いており、心筋に異常があることを認識できる。また全体に高い輝度であるのに、その一部が低輝度の場合も、その一部の心筋運動能力が低下していることを認識できる。このように運動する内膜または外膜の形態（運動情報としての形態）の情報に加えて、運動速度のプローブに対する方向やその大小自体を画像から認識できることは画像診断上、従来には無い利点である。また、心筋などの輪郭トレースを使用していないから、トレースの精度とは無縁であり、比較的簡単かつ容易に組織運動の時間的変化を同一画面上で表示できる。
【００７４】
なお、上述した図５および図６に示した収縮期から拡張期までの重畳処理は一例であり、画像のクリアやホールド処理の仕方などについては各種の処理法が想定される。
【００７５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置を図７〜図９に基づいて説明する。
【００７６】
この実施形態は、前述したＴＤＩカラー像の重畳表示状態における重畳前（元）のフレーム像の認識に関する。心筋の場合、収縮期または拡張期における内膜または外膜の同一部位はプローブに対してほぼ同一方向が動くので、その部位の色相は心筋像の内側から外側にかけてほとんど同一の色相（例えば赤または青）を呈する。このため、重畳されたＴＤＩ心筋像上のある画素位置は、元の何番目のフレーム像が寄与しているのかが分り難いことがある。本実施形態によれば、かかる事態を回避でき、重畳表示像の特定の位置の画素が元のフレーム像の何番目のものか、すなわち収縮期又は拡張期における心時相が容易に分る。
【００７７】
上記目的を達成するため、この超音波診断装置は図７に示す構成を採る。この装置は、第１実施形態と同一又は同等の構成を有するものであるが、主として重畳制御器３１およびＤＳＣ２６による画像データの取扱い方並びにＣＰＵ５２が図８に示す処理を合せて実行することが第１実施形態とは異なる。
【００７８】
重畳制御器３１は、収縮期または拡張期における重畳処理前のフレーム画像枚数（No.）を認識できる。例えば所定時間Δｔの到来回数をカウントすることにより可能である。そこで、フォーマット変換用のメモリ６０に読み込んだ画像データに、画素毎に、フレーム画像No.のデータを与えて記憶させる。すなわち、１枚目のフレーム画像であれば、その全部の画素に画素値（速度情報）とフレームNo.データ＝１が与えられる。このため、優先度の高い方のフレームの画像データ（画素値＋フレームNo.データ）がそのまま上書きされて出力側のメモリ６７に記憶される。メモリ６０および６７は画素値およびフレームNo.データの両方を１フレーム分記憶できるメモリ容量を有する。なお、重み付け回路６６，６９および加算器６５はフレームNo.データの演算には関与しないようになっている。また、カラー処理器２７は重畳された１フレームのＴＤＩ像の内、画素値のみにカラーリングを行うようになっている。
【００７９】
重畳制御器３１は、また、ＣＰＵ５２からの指令に応答して画像重畳部６１のメモリ６７に記憶されている画像データを読み出し、前記フレームNo.データを画素毎に判読できるようになっている。
【００８０】
ＣＰＵ５２は図８の処理を行う。すなわち、操作器５１からの術者の操作信号に基づいてＲＯＩ指定か否かを判断する（ステップ１２１）。この判断がＹＥＳになるときは、画面初期位置へのＲＯＩ表示をＲＯＩデータ発生器５３を介して指令する（ステップ１２２）。ＲＯＩとして、ここでは図９に示すように、「Ｘ」形状のものが使われるとする。
【００８１】
次いで、ＲＯＩの画素位置が存在する元の画像フレームNo.を決定するように重畳制御器３１に指令する（ステッフ１２３）。これにより、重畳制御器３１はメモリ６７の画像データを読み出して、ＲＯＩ位置に相当する画素が有しているフレームNo.を調べ、ＣＰＵ５２に送り返す。そこで、ＣＰＵ５２は決定した画像フレームNo.をＲＯＩデータ発生器５３を介して表示させる（ステップ１２４）。
【００８２】
さらにＣＰＵ５２はステップ１２５〜１２７の処理を行う。つまり、操作情報に基づいてＲＯＩの移動を判断し（ステップ１２５，１２６）、ＲＯＩの移動位置を判定する（ステップ１２７）。この求められた新しいＲＯＩ位置に対して再びステップ１２３，１２４の処理が施される。このステップ１２３〜１２７の繰返しにより、ＲＯＩ位置の判定、画像フレームNo.の表示が所定の微小時間毎に実施されることになる。
【００８３】
いま、例えば図９の収縮末期（内膜優先）のフリーズ重畳像においてＲＯＩが指定されたとする。そのＲＯＩ位置が図９のように心筋重畳像の最外側の場合、対応する画素が有している画像フレームNo.＝１であるから、モニタ画面上の所定位置に数字で「１」枚目が表示される。
【００８４】
この状態から例えばＲＯＩを矢印Ｅ方向に動かしていったとする。この場合、ＲＯＩの位置は最外側のリング状心筋領域から出ないので、「１」枚目の表示は変らない。しかし、ＲＯＩを矢印Ｆ方向に動かしていった場合、ＲＯＩは内側のリング状の新画像を次々と横切って進むので、リング状領域が変わる毎に、「１」枚目、「２」枚目、「３」枚目、…と表示が変わっていく。
【００８５】
これにより、術者はＲＯＩを動かしながら元の画像のフレームNo.、すなわち収縮期または拡張期における心時相（時間）を認識できる。具体的には、収縮期および拡張期における重畳処理枚数は所定時間Δｔの設定により概略決まる。したがって、その枚数表示を見ることによって、現在のＲＯＩ位置が各周期のどの辺に対応しているのかを容易に推定でき、診断に活かすことができる。なお、ＲＯＩが心筋領域から外れて背景像上に位置した場合、枚数を表わす数字は表示されないか、特定のメッセージが表示される。
【００８６】
したがって、このようなＲＯＩのドラッグ機能を併せて搭載することにより、重畳されたＴＤＩ像が同一の色相を帯びている場合でも、運動の経過タイミングを容易に推定・把握することができ、診断機能の豊富化を達成することができる。また、かかる元画像のフレームNo.データ（すなわち、時相情報）を、重畳ＴＤＩ像の評価に活用することもできる。
【００８７】
上述した重畳処理は、リアルタイムに再生する装置を例示したが、イメージメモリ再生（１ないし複数心拍のループ再生時を含む）を行う再生装置にも前述したＤＳＣ２６および重量制御器３１を同様に組み込んで、前述した各種のモード（パターン）で重畳表示させることができる。
【００８８】
また、この超音波診断の対象は、心臓の鼓動に対応して収縮・拡張する血管壁であってもよい。
【００８９】
さらに、この超音波ドプラ診断装置において、上述の重畳処理の回路に、従来から知られている組織ドプライメージングのリアルタイムな処理回路を併設してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、同一画面上で心筋などの運動の時間的変化を表示でき、過去から現在までの運動の様子がより明確に表わされるとともに、被検体内組織としての、例えば被検体内心筋の内膜面または外膜面の相互間の領域は速度情報自体を表示することができる。したがって、従来のような組織ドプライメージング装置によるリアルタイム画像を目視する手法や、Ｂモード上の輪郭トレースと色付け処理との組み合わせによる画像を観察する手法に比べて、器官の機能低下や異常部位を容易かつ簡単に識別することができ、診断の信頼性と患者スループットとを向上させ、また操作者の手間を軽減することができる。また、被検体内組織の輪郭トレースを必要としていないから、信号処理の複雑化を招くこともなく、比較的簡単な回路構成で容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置のブロック図。
【図２】 ＤＳＣの概略構成を示すブロック図。
【図３】 運動組織を心筋に譬たときの重畳モード別の重畳状態を模式的に表す図。
【図４】 １心周期における重畳モードの組合せを示す図。
【図５】 重畳制御器の処理例を示すフローチャート。
【図６】 内膜重視の収縮期〜拡張期に亘る重畳表示状態の模式的な説明図。
【図７】 第２の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置の部分ブロック図。
【図８】 ＣＰＵによるＲＯＩドラッグ機能の処理を示すフローチャート。
【図９】 ＲＯＩの位置を動かしたときの元の画像フレームNo.の表示状態を説明する図。
【符号の説明】
１１ 超音波プローブ
１２ 装置本体
１３ ＥＣＧ
２１ 送受信部
２２ 位相検波器
２４ ＭＴＩフィルタ
２５ 周波数解析部
２６ ＤＳＣ
２７ カラー処理器
２９ Ｄ／Ｓ変換器
３０ カラーモニタ
３１ 重畳制御器
４３ トリガ信号発生器
５１ 操作器
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＩデータ発生器
６０，６７ メモリ
６４，６８ 乗算器
６５ 加算器
６６，６９ 重み付け回路
Claims (13)
- 超音波信号を被検体の断面に沿ってスキャンし、この被検体からの反射超音波信号に応じた電気量のエコー信号を得る送受信手段と、前記エコー信号から前記被検体内の運動する組織に因るドプラ信号を抽出する抽出手段と、前記ドプラ信号を周波数解析して前記被検体内組織の運動に関する前記被検体内組織の断面上の二次元画像データをフレーム毎に演算する演算手段とを備えた超音波ドプラ診断装置において、
前記演算手段により経時的に演算される前記二次元画像データの内の新旧の複数フレームの二次元画像データを重畳する重畳手段と、この重畳手段により重畳された二次元画像データを前記被検体内組織の運動状態に応じたカラー処理に付して表示する表示手段とを備えたことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。 - 前記被検体内組織の運動に依存した基準信号を収集する信号収集手段を備える一方、
前記重畳手段は、前記基準信号に同期した重畳処理を実行させる指令手段を備える請求項１記載の超音波ドプラ診断装置。 - 前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記基準信号はその心筋の心電図波形の一部を形成する波形ピーク信号である請求項２記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記指令手段は、前記被検体の心筋の収縮運動又は拡張運動の少なくとも一方の運動を前記波形ピーク信号に同期した一定時間毎に重畳処理を実行させる手段である請求項３記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記重畳手段は、前記複数フレームの二次元画像データの新旧の任意の一方を他方よりも優先して重畳処理可能なデータ重畳処理手段を備える請求項１記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記データ重畳処理手段は、前記新旧の２つの二次元画像データに別々に変更可能な重み付け係数を画素毎に乗じて重み付けを行う重み付け回路を有する請求項５記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記２つの重み付け係数は１と０又は０と１である請求項６記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記重畳手段は、前記被検体内組織の断面形状および運動方向に基づいて前記重畳処理に対する複数の重畳モードを予め記憶している記憶手段と、前記複数の重畳モードの中から所望のモードを選択する選択手段とを備える請求項２記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは、前記複数フレームの二次元画像データの内の新旧いずれのフレームを優先させるかに拠り分類された重畳モードである請求項８記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記被検体内組織は被検体の心筋であり、前記記憶手段に予め記憶された複数の重畳モードは前記被検体の心筋の収縮期の内膜優先の第１の重畳モード、収縮期の外膜優先の第２の重畳モード、拡張期の外膜優先の第３の重畳モード、拡張期の内膜優先の第４の重畳モードである請求項９記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記記憶手段は、前記第１〜第４の重畳モードを前記心筋の収縮期から拡張期に至る１心周期に亘って組み合された複数の組合せパターンとして記憶している手段である請求項１０記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記重畳手段は前記新旧の複数フレームの時相情報を画素毎に取り込んで重畳処理を行う手段であり、前記表示手段により表示される画像上にＲＯＩを移動可能に設定するＲＯＩ設定手段と、前記ＲＯＩを前記画像上で移動させたときにＲＯＩ位置の画素を提供している画像フレームの時相情報を求める時相情報演算手段とを備えた請求項１記載の超音波ドプラ診断装置。
- 前記新旧の複数フレームの時相情報は前記重畳手段により重畳される前記二次元画像データのフレームの経時的順番を表わす番号であり、前記表示手段はその番号を前記重畳された二次元画像データと共に表示する手段である請求項１２記載の超音波ドプラ診断装置。
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