JP3794721B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像データを時系列に複数フレーム記録すると共に生体信号を検出しその断層像及び生体信号を表示する超音波診断装置に関し、特に上記表示される断層像をリアルタイムで観察しながら生体信号による時相を同時に把握することができる超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動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反射エコー信号をディジタル化し運動組織を含む被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するメモリ部と、このメモリ部からのディジタル信号を超音波ビームの走査線ごとに書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータと、上記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に上記メモリ部へ送出する生体信号検出手段と、制御・グラフィック部から出力されるグラフィックデータを記憶するグラフィックメモリと、上記ディジタルスキャンコンバータ及びグラフィックメモリからの出力データを入力し画像表示するために合成する合成部と、上記各構成要素の動作を制御すると共に各種グラフィックデータを作成する制御・グラフィック部と、上記合成部からの画像データをアナログ変換し画像として表示する画像表示手段とを有して成っていた。そして、上記画像表示手段の画面上に、得られた超音波断層像と重畳して心電波形等の生体信号を表示し、この生体信号により例えば心時相を把握していた。
【0003】
例えば超音波断層像を計測しながら表示するリアルタイム観察時には、図6(a)に示すように、上記断層像の表示領域の下に設けられた生体信号表示領域E内にリアルタイムで入力する心電波形を表示し、この心電波形上で心電波形書き換えラインLを例えば矢印Aのように一端側から他端側へ移動して、1心拍前の古い心電波形W0に代えて現心拍の新しい心電波形Wnに順次書き換えるサーベイモードにより表示していた。或いは、図6(b)に示すように、上記と同様の生体信号表示領域E内にリアルタイムで入力する心電波形Wを表示し、この心電波形Wを心拍の進みに従って矢印Bのように進行させて、上記生体信号表示領域Eの右側端部Cに現心拍の新しい心電波形Wnが順次出現するスクロールモードにより表示していた。さらに、既に計測し記録してある超音波断層像を読み出して表示するシネメモリ再生時には、図7に示すように、上記と同様の生体信号表示領域E内にシネメモリから読み出した心電波形Wを表示し、この心電波形W上で現時点の心時相を示すバーDを矢印Fのように一端側から他端側へ移動して、上記バーDの動く位置で心電波形上の心時相を表示していた。
【0004】
【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おいては、画面上における生体信号表示領域Eの位置を断層像に対して上下、左右に任意に移動することはできるが、同一画面上に断層像と心電波形Wとが動画にて同時に表示されるので、これら両表示画像を見て上記断層像と心電波形Wとを同時に把握するのはほとんど不可能であった。このため、いま表示されている断層像の心時相を確認するには、断層像を一旦フリーズして静止画で心電波形Wを観察して確認しなければならなかった。この場合、断層像をフリーズすると、その間は被検体の診断部位についてリアルタイム観察ができなくなる。従って、その間に何か変化が発生すると、それについての診断ができなくなり、被検体についてのリアルタイム観察が維持できないことがあった。このことから、被検体について常時経時的な変化を観察することができず、精度の高い診断ができないことがあった。
【0005】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、画像表示手段に表示される断層像をリアルタイムで観察しながら生体信号による時相を同時に把握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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動す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反射エコーを入力し被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するシネメモリと、前記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に前記生体信号のデータを前記シネメモリへ送出する生体信号検出及び記憶手段と、断層像及び生体信号を表示する画像表示手段と、各構成を制御する制御手段とを有する超音波診断装置において、
前記生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶するカラーデータメモリと、前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に前記心時相に対応する色相表示を行うよう指示する指示手段とを備え、
前記制御手段は、前記指示手段による指示により、テレビ表示のフレームレートに合わせる間引きを行うと共に、リアルタイム計測時の前記断層像データを前記シネメモリへ入力するタイミングに対し前記所定時相の時遅れをもたせて前記断層像データを前記シネメモリから出力させ、前記断層像データを出力させる時遅れタイミングに同期して前記色相情報を前記カラーデータメモリから出力させ、前記色相情報を前記断層像と共に前記画像表示手段に表示させるようにしたものである。
また、前記生体信号検出及び記憶手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を備え、前記画像表示手段は、前記色相スケールを前記時相に合わせて表示するようにしたものである。
【0007】
【作用】
このように構成された超音波診断装置は、色相情報記憶手段によりメモリ部からの出力データに同期し生体信号検出手段で検出した生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶し、指示手段により前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示して、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示するように動作する。これにより、画像表示手段に表示される断層像をフリーズすることなく、リアルタイムで観察しながら心時相の変化に対応する色相表示を行うことができる。
【0008】
【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。
図1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内の診断部位について断層像データを時系列に複数フレーム記録すると共に生体信号を検出しその断層像及び生体信号を表示するもので、図1に示すように、探触子1と、超音波送受信部2と、A/D変換器3と、シネメモリ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、生体信号検出部6と、生体情報メモリ7と、グラフィックメモリ8と、合成部9と、制御・グラフィック部10と、D/A変換器11と、画像表示器12とを有し、さらにカラーデータメモリ13と、色相スケール部14とを備えて成る。
【0009】
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複数の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、探触子1から被検体へ送波する超音波ビームを形成するための公知の送波パルサ及び送波遅延回路と、上記探触子1の各振動子で受信した反射エコー信号を増幅する受波増幅器と、上記受信した各反射エコー信号の位相を揃えて加算し受波の超音波ビームを形成する受波遅延回路及び加算器等から成る整相回路とが内蔵されている。そして、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。
【0010】
前記A/D変換器3は、上記超音波送受信部2からの反射エコー信号を入力してディジタル信号に変換するものである。シネメモリ4は、上記A/D変換器3から出力されるディジタル信号を入力し、運動組織を含む被検体内の生の断層像データを時系列に複数フレーム記録するもので、例えば半導体メモリから成る。そして、これらA/D変換器3とシネメモリ4とでメモリ部を構成している。
【0011】
前記DSC5は、上記シネメモリ4から出力されたディジタル信号を超音波ビームの1走査線又は複数の走査線ごとにラインメモリに書き込んで画像データを形成し、後述の合成部9へ送出するものである。
【0012】
前記生体信号検出部6は、被検体の例えば心電波形などの生体波を検出して生体信号を生成するもので、被検体の手や足などに接触された心電電極15で心拍信号をとらえ、図示省略したが内部構成回路で上記心拍信号を増幅し、この増幅された信号から心拍波形のR波頂点の信号を検出し、このR波信号の発生間隔を計測するようになっている。また、生体情報メモリ7は、上記生体信号検出部6からの生体信号を入力し心電波形として記録すると共に、読み出した心電波形のデータを上記シネメモリ4へ送出するようになっている。そして、上記心電電極15と生体信号検出部6と生体情報メモリ7とで、生体信号検出手段を構成している。
【0013】
グラフィックメモリ8は、後述の制御・グラフィック部10から出力される各種図形等のグラフィックデータを記憶するものである。また、合成部9は、上記DSC5及びグラフィックメモリ8からの出力データを入力し画像表示するために合成するものである。
【0014】
制御・グラフィック部10は、上記各構成要素の動作を制御すると共に、各種図形等のグラフィックデータを作成するもので、例えばCPUから成り、入力部16から操作者の操作により任意に入力される指令を得て、所要の制御信号を各構成要素へ送出するようになっている。
【0015】
また、D/A変換器11は、前記合成部9から出力された画像データをアナログビデオ信号に変換するものである。さらに、画像表示器12は、上記D/A変換器11からのアナログビデオ信号を入力してテレビ表示方式により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、これらD/A変換器11と画像表示器12とで、前記合成部9から出力された画像データを表示する画像表示手段を構成している。なお、図1において、符号17は前記生体信号検出部6から出力される生体信号を入力して被検体における不整脈の発生を検出する不整脈検出部を示している。
【0016】
ここで、本発明においては、上記シネメモリ4と合成部9との間にカラーデータメモリ13が設けられると共に、上記制御・グラフィック部10と合成部9との間には色相スケール部14が設けられている。カラーデータメモリ13は、上記シネメモリ4から出力される各フレームの画像データに同期し、生体情報メモリ7に記録された心電波形の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶する手段となるもので、R(赤),G(緑),B(青)の各色の比率を変えて例えば64色のカラーを発生し、このカラーがシネメモリ4から読み出される画像データの時間軸に対して順次変化する色相情報として、入力部16及び制御・グラフィック部10を介して書き込まれるようになっている。また、色相スケール部14は、上記生体情報メモリ7に記録された心電波形の所定時間幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段となるもので、心電波形上のあるタイミングから他のタイミングに至るまでの時間経過に対する色相の変化状態を示すカラースケールが、入力部16及び制御・グラフィック部10を介して書き込まれるようになっている。そして、検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相から画像を再生する際に、色相スケール情報を読み出し観察している時相を示すために色相スケールを時相に合わせて表示するようになっている。
【0017】
そして、入力部16に設けられたトラックボール、ジョイスティック、キースイッチ等による制御・グラフィック部10への操作入力により、生体信号検出部6で検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示し、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示するようになっている。
【0018】
次に、このように構成された超音波診断装置において、生体信号検出部6で検出した心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示する動作について、図2〜図4を参照して説明する。まず、図1に示す超音波診断装置の通常の動作により、図4に示すように、画像表示器12の画面に例えば診断部位としての心臓の断層像18を表示すると共に、同一画面上の一部たとえば下部に生体信号としての心電波形19を同時に表示する。
【0019】
この状態で、図1に示す入力部16を操作し、図4に示すように表示された心電波形19上で特定時相としてのR波より所定時相だけ遡った位置(心収縮開始時)に色相表示開始バー20を適宜移動して設定する(図2のステップ▲1▼)。この色相表示開始バー20は、これが立てられた時相から心時相に対応する色相表示を開始するように指示するものであり、そのデータは図1に示すグラフィックメモリ8に書き込まれる。これにより、図1に示す制御・グラフィック部10は、上記入力部16からの指示信号を入力し、図4に示す心電波形19上で上記色相表示開始バー20の位置を認識し、R波より遡った時間t1を算出し、記憶する(ステップ▲2▼)。
【0020】
次に、入力部16を再び操作し、上記心電波形19上でR波より所定時相だけ経過した位置(心収縮末期)に色相表示終了バー21を適宜移動して設定する(ステップ▲3▼)。この色相表示終了バー21は、これが立てられた時相から心時相に対応する色相表示を終了するように指示するものであり、そのデータは図1に示すグラフィックメモリ8に書き込まれる。これにより、制御・グラフィック部10は、上記入力部16からの指示信号を入力し、図4に示す心電波形19上で上記色相表示終了バー21の位置を認識し、R波より経過した時間t2を算出し 、記憶する(ステップ▲4▼)。
【0021】
次に、制御・グラフィック部10は、シネメモリ4への画像データの入力に対する出力の時遅れを上述の時間t1に設定する(ステップ▲5▼)。このあたりの動作について、図3に示すタイミング線図を参照して説明する。図3(a)はリアルタイムで計測する場合のフレーム間隔のタイミングを示すもので、1フレームの時間t0は例えば16.5msとされ、フレームレート1/t0は60フレーム/sとされている。図3(b)はリアルタイム計測時の画像データをシネメモリ4へ入力するタイミングを示すもので、順次全フレームのデータD1,D2,D3,…が入力されている。また、図3(c)は上記画像データを入力したシネメモリ4から通常の動作でDSC5へ画像データを転送するタイミングを示すもので、この場合はテレビ表示のフレームレートである30フレーム/sに合わせるために1フレームおきに間引きを行ってD1,D3,D5,…のように転送している。しかし、図からも明らかなように時遅れはない。そして、図3(d)は上記シネメモリ4から出力される画像データの時遅れタイミングを示すもので、上述のステップ▲5▼で設定された時間t1だけ同図(c)の出力タイミングより遅れて読み出される 。図3(d)の場合、上記時遅れの時間t1は33ms×2=66msとなる。あるいは 、t1=33ms×3≒100msとしてもよい。このように、データ出力の時遅れを発生させるには、上記シネメモリ4の書き込みアドレスと読み出しアドレスとを変化させてやればよい。
【0022】
このように、シネメモリ4からt1の時遅れをもって画像データを出力することにより、画像表示器12のテレビ表示画面はリアルタイム時に時間t1だけ遅れた表示となるが、図1に示す生体情報メモリ7はシネメモリ4に同期しているので、該生体情報メモリ7から出力される心電波形19のデータも同じく時間t1だけ遅れて表示されることとなり、特に問題はない。ここで、図4に示すように、色相表示開始バー20は、心電波形19上のR波を検出した時点より時間t1だけ遡った位置に設定されているので、上述のことから、生体信号検出部6がR波を検出した時点が、テレビ表示の画面上では上記色相表示開始バー20の位置となっている。
【0023】
次に、入力部16からの操作入力により、制御・グラフィック部10は、図1に示す色相スケール部14へ色相スケールを書き込むと共に、カラーデータメモリ13へ色相情報を書き込む(図1のステップ▲6▼)。これにより、図4に示すように、色相表示の開始端22が色相表示開始バー20に対応すると共に、色相表示の終了端23が色相表示終了バー21に対応する色相スケール24が画像表示器12に表示される。なお、符号25は現時相を表す現時点バーを示している。このとき、例えば色相表示の開始端22が赤色とされ、色相表示の終了端23が紫色とされ、それらの中間が赤から紫へと連続的に変化する色とされている。従って、この色相スケール24の色の変化は、心電波形19の心時相と対応することとなる。また、シネメモリ4からの画像データの読み出しに同期して、上記カラーデータメモリ13から色相情報が読み出される。
【0024】
これにより、図1において、シネメモリ4から画像データが図3(d)に示す時遅れt1をもって順次読み出され、このシネメモリ4の読み出しタイミングに同期してカラーデータメモリ13から図3(e)に示すように色相情報CL1,CL2,…が読み出されて、合成部9へ送られる。合成部9では、DSC5からの断層像データと、グラフィックメモリ8からのグラフィックデータと、カラーデータメモリからの色相情報CL1,CL2,…と、色相スケール部14からの色相スケール24のデータとが合成され、その後D/A変換されて図4に示すように一つの画面に断層像18と心電波形19と色相スケール24とが重畳して表示される。このとき、上記カラーデータメモリ13から読み出された色相情報CL1,CL2,…が順次合成部9へ入力することにより、例えば図4に示す断層像18の背景部分BGの色が、図3(e)に示すタイミングで順次変化することとなる。すなわち、図4に示す断層像18が図3(d)に示す画像データD1,D3のタイミングのときは色相情報CL1で示される色が表示され、画像データD5のタイミングのときは色相情報CL2で示される色が表示され、画像データD91,D93のタイミングのときは色相情報CL23で示される色が表示される。そして、図3(e)及び図4に示すように、心電波形19のR波から時間t2が経過したところで上記背景部分BGの色相表示は終了する。
【0025】
図3(e)のタイミング線図では、テレビ表示の2フレーム分を1色で順次表示して行き合計24色で表示した場合を示しているが、これらの各色の変化は同時に表示されている色相スケール24の中に表示された色の変化と対応している。従って、断層像18の背景部分BGの色の変化により、上記断層像18をリアルタイムで観察しながら心電波形19上の心時相を同時に把握することができる。
【0026】
図5は本発明における画像表示の他の例を示す説明図である。この画像表示例は、図4と同様に断層像18と心電波形19とが画像表示器12の同一画面に重畳して表示された状態で、上記心電波形19をフリーズする。その後、図1に示す入力部16の操作入力により、心電波形19上のR波より所定時相だけ遡った時点に第一色相開始バー26を適宜移動して設定すると共に、上記R波より所定時相だけ経過した時点に第二色相開始バー27を適宜移動して設定する。これらの設定により、所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケール24′が、第一色相26′と第二色相27′とに分かれて表示される。このような入力設定後に、動画表示をすると、断層像18の背景部分BGの色が心電波形19の心時相に従って変化する。すなわち、心電波形19上の現時点バー25の位置により、第一色相開始バー26と第二色相開始バー27との間に位置しているときは第一色相26′の色(例えば赤)で背景部分BGを表示し、第二色相開始バー27と第一色相開始バー26との間に位置しているときは第二色相27′の色(例えば青)で背景部分BGを表示する。従って、断層像18の背景部分BGの色の変化により、上記断層像18をリアルタイムで観察しながら心電波形19上の心時相を同時に把握することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、色相情報記憶手段によりメモリ部からの出力データに同期し生体信号検出手段で検出した生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶し、指示手段により前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示して、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示することができる。これにより、画像表示手段に表示される断層像をフリーズすることなく、リアルタイムで観察しながら心時相の変化に対応する色相表示を行うことができる。また、上記生体信号検出手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を設け、特定時相より所定時相だけ遡った時相から画像を再生する際に、観察している時相を示すために色相スケールを時相に合わせて表示することにより、画像表示手段に表示される断層像をリアルタイムで観察しながら色相表示による生体信号の心時相を同時に把握することができる。従って、被検体について常時経時的な変化を断層像で観察することができ、精度の高い診断を行うことができると共に、診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】上記超音波診断装置で検出した生体信号の心時相の変化に対応する色相表示の動作を説明するためのフローチャートである。
【図3】上記心時相の変化に対応する色相表示の動作を説明するためのタイミング線図である。
【図4】上記心時相の変化に対応する色相表示の画像表示例を示す説明図である。
【図5】本発明における画像表示の他の例を示す説明図である。
【図6】従来の超音波診断装置において断層像をリアルタイムで観察する場合の心電波形の表示による心時相の把握の仕方を示す説明図である。
【図7】従来の超音波診断装置において断層像をシネメモリ再生する場合の心電波形の表示による心時相の把握の仕方を示す説明図である。
【符号の説明】
1…探触子
2…超音波送受信部
3…A/D変換器
4…シネメモリ
5…DSC
6…生体信号検出部
7…生体情報メモリ
8…グラフィックメモリ
9…合成部
10…制御・グラフィック部
11…D/A変換器
12…画像表示器
13…カラーデータメモリ
14…色相スケール部
16…入力部
18…断層像
19…心電波形
24,24′…色相スケール
Claims (2)
- 被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動す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反射エコーを入力し被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するシネメモリと、前記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に前記生体信号のデータを前記シネメモリへ送出する生体信号検出及び記憶手段と、断層像及び生体信号を表示する画像表示手段と、各構成を制御する制御手段とを有する超音波診断装置において、
前記生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶するカラーデータメモリと、前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に前記心時相に対応する色相表示を行うよう指示する指示手段とを備え、
前記制御手段は、前記指示手段による指示により、テレビ表示のフレームレートに合わせる間引きを行うと共に、リアルタイム計測時の前記断層像データを前記シネメモリへ入力するタイミングに対し前記所定時相の時遅れをもたせて前記断層像データを前記シネメモリから出力させ、前記断層像データを出力させる時遅れタイミングに同期して前記色相情報を前記カラーデータメモリから出力させ、前記色相情報を前記断層像と共に前記画像表示手段に表示させることを特徴とする超音波診断装置。 - 前記生体信号検出及び記憶手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を備え、前記画像表示手段は、前記色相スケールを前記時相に合わせて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。
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JPH0819543A (ja) | 1996-01-23 |
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