JP4005856B2

JP4005856B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4005856B2
Application number: JP2002185591A
Authority: JP
Inventors: 研二糸永
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004024559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置に関し、特に超音波画像のフリーズ制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置においては、超音波ビームが繰り返し走査され、各走査ごとに超音波画像が形成される。すなわち、時系列順で各フレームの超音波画像が形成され、それらの超音波画像が順番に表示される。なお、送受波フレームレートと表示フレームレートの相違から、送受波フレームレートに従って形成された一連の超音波画像に対してフレーム間引き処理が行われる場合もある。いずれにしても、表示画面上には、各フレームの超音波画像が表示され、つまり動画像が表示される。
【０００３】
超音波診断装置には、一般に、フリーズ機能が搭載されている。これは、動画像表示（リアルタイム動画像表示、シネメモリからの再生動画像表示）の最中において、ユーザーがフリーズ操作を行うと、そのフリーズ操作タイミングで形成あるいは表示された超音波画像をそのまま静止画像（フリーズ画像）として表示するものである。フリーズ画像の選択は、ユーザーのフリーズ操作タイミングに依存し、このためユーザーは、例えば心臓の拍動周期に合わせて、所望のタイミングでフリーズスイッチを操作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
超音波ビームの走査中に、超音波探触子の姿勢が変化すると、その姿勢変化が超音波画像上において画質低下（ぶれ、ぼけ、不鮮明さ）として現れる。一般に、超音波探触子は、診断者の手によって保持されているために、その姿勢変化は生じやすい。また、呼吸、体位変化その他の要因によっても画像の画質低下が生じうる。フリーズ表示されたフリーズ画像が満足できる画質を有していない場合、フリーズを解除して、動画像表示を再開させ、再びフリーズ操作を行う必要がある。したがって、良好なフリーズ画像を選択して表示する際に、ユーザーの操作が煩雑であるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、良好なフリーズ画像を表示できるようにすることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、フリーズ画像の表示に当たって、ユーザーの負担を軽減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像の中から、前記表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置に関する。
【０００８】
上記構成によれば、ユーザーがフリーズの指示を入力すると、時系列順の複数の超音波画像の中から、フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像が選択され、その中から、フリーズ画像が決定される。つまり、従来においては、フリーズ操作により、即座に、１つの超音波画像が選択されていたが（１対１）、上記構成によれば、フリーズ操作により、まず複数の候補画像が選択され（１対多）、その中から最終的に良好なフリーズ画像が自動的に決定される。このように、本発明によれば、選択の自由度を広げることができる。複数の候補画像の選択に当たっては、それら全体としての時間幅を一定時間に制限すれば、操作タイミングと画像タイミングとのずれは事実上無視できる。但し、そのタイミングのずれを計算し、それを示す時間情報をフリーズ画像と一緒に表示してもよい。いずれにしても、時間的同一性及び要求画質などを考慮し、候補画像の個数などの諸条件を定めるのが望ましい。
【０００９】
望ましくは、前記決定手段は、前記各候補画像に対応付けられた参照情報に基づいて、前記フリーズ画像を決定する。参照情報は、複数の候補画像の中から最終的にフリーズ画像を決定する際の指標となるものである。
【００１０】
望ましくは、前記参照情報は、超音波画像の画質の良否を表す情報であり、前記複数の候補画像の中で最良の画質を有する候補画像が前記フリーズ画像として決定される。望ましくは、前記超音波探触子の動きを検出する動き検出手段を含み、前記動き検出手段の検出値が前記参照情報として用いられる。望ましくは、前記超音波画像に対する画像解析により前記参照情報を取得する画像解析手段を含む。
【００１１】
以上のように、参照情報は、画質の優劣を表明する情報として、超音波画像自体から取得され、あるいは、それとは別に検出される。
【００１２】
望ましくは、前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングを基準とした所定の時間幅内で前記複数の候補画像を選択する。望ましくは、前記所定の時間幅を可変設定する手段を含む。
【００１３】
望ましくは、前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングの前後にわたる所定フレーム数分の超音波画像を前記複数の候補画像として選択する。望ましくは、前記所定フレーム数は送受波フレームレートに依存して定められる。
【００１４】
望ましくは、前記フリーズの指示タイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで超音波の送信を停止する制御手段を含む。従来においては、フリーズ操作の直後に送信が停止されていたが、上記構成によれば、少なくとも候補画像が全部取得できるまで送信が継続される。但し、シネメモリからの動画再生時には、送信自体が行われていないために、上記制御は不要となる。
【００１５】
（２）また、本発明は、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、前記時系列順の複数の超音波画像を格納する画像記憶部と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに時間的に近接する関係にある複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像の中から、各候補画像に対応付けられた参照情報に基づいて、前記表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置に関する。
【００１６】
（３）望ましくは、超音波診断装置が、超音波を送受波する超音波探触子と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングに基づいて複数の候補画像を選択する選択手段と、前記複数の候補画像を表示する表示手段と、を含む。
【００１７】
上記構成によれば、複数の候補画像の中から自動的にフリーズ画像を決定するのではなく、その決定をユーザーに行わせることができる。その場合には、表示された複数の候補画像の中からフリーズ画像をユーザー選択させるための手段を設ける。上記構成においても、フリーズの指示タイミングに基づいて、自動的に複数の候補画像が自動選択され（１対多）、これによりユーザーの負担を軽減できる。なお、各候補画像はそれぞれ静止画像として表示されるので、それらをフリーズ画像とみなすこともできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
プローブ１０は、本実施形態において体表面上に当接して用いられる超音波探触子である。ただし、体腔内に挿入される超音波探触子に対して本発明を適用することもできる。プローブ１０内には、複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられている。そのアレイ振動子によって超音波ビームＢが形成され、その超音波ビームＢが電子走査されると、走査面Ｓが形成される。図においては電子セクタ走査が行われた場合の様子が示されているが、電子走査方式としては、その他に電子リニア走査などをあげることができる。
【００２１】
図１に示す実施形態においては、プローブ１０の外表面上あるいは内部にセンサ１２が設けられている。このセンサ１２は例えば公知のセラミックバイモルフ振動子などを用いた小型の角速度センサなどであり、このセンサ１２によってプローブ１２に生ずる動きを検知することが可能である。すなわち、物体に回転角速度が加わるとコリオリ力が発生するという原理に基づいて角速度を検知するものであり、そのようなセンサ１２としては少なくとも１つ設けられ、あるいは必要に応じて複数設けられる。いずれにしても、走査面Ｓを繰り返し形成する場合において、手ぶれあるいは呼吸などの原因によりプローブ１０が運動すると、超音波画像に歪みなどが生じ、その結果、画質が低下するが、その場合においてはそのような画質低下が要因となるプローブ１０の動きをセンサ１２によって検知することができる。センサ１２からの出力信号はセンサ信号処理部２４に入力される。センサ信号処理部２４はセンサ１２からの出力信号に対して増幅、Ａ／Ｄ変換などを実行し、各フレームごとのプローブ１０の動きを表す参照情報として記憶部２６へ出力している。
【００２２】
送受信部１４は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。すなわち、送受信部１４はプローブ１０内における複数の振動素子に対して送信信号を供給する。また、複数の振動素子からの受信信号に対して整相加算処理などを実行する。整相加算後の受信信号は受信信号処理部１６へ出力される。受信信号処理部１６は、Ｂモード画像（断層画像）形成のための信号処理やドプラ画像形成のための信号処理などを実行している。例えばＢモード断層画像を表示する場合には、受信信号に対して検波、対数圧縮、ノイズ除去などの各処理が実行される。
【００２３】
受信信号処理部１６から出力される信号（画像データ）はデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）１８へ出力され、また、本実施形態においては記憶部２６へ出力されている。ここで、記憶部２６について説明する。記憶部２６は、本実施形態において少なくともフリーズ処理を行うために必要な記憶容量を有し、具体的にはフリーズ操作がなされた場合においてそのフリーズ操作タイミングの前後にわたって所定の時間幅内における複数の超音波画像を格納する記憶容量を有している。記憶部２６は例えばリングバッファとして構成されており、常に一定数の超音波画像のデータを格納することができる。この記憶部２６は、従来の超音波診断装置に設けられているいわゆるシネメモリなどの記憶装置であってもよい。いずれにしても、フリーズ操作にあたって複数の超音波画像を候補画像として特定し、その中から画質の最も良好な超音波画像をフリーズ画像として選択できる限りにおいて記憶部２６の構成としては各種のものを採用することができる。本実施形態においては、記憶部２６に格納される各超音波画像ごとにセンサ信号処理部２４から出力される参照情報が対応付けて格納されている。すなわち各超音波画像ごとにその画質の良否の程度を表す情報が格納されている。
【００２４】
ＤＳＣ１８は座標変換機能や補間機能などを有している。ＤＳＣ１８は表示メモリとしてのフレームメモリ２０を有しており、座標変換後の画像データはこのフレームメモリ２０上にマッピングされ、フレームメモリ２０上には例えば断層画像などの超音波画像が構成される。その画像データはラスタースキャン方式に従って読み出され表示部２２へ表示される。
【００２５】
本実施形態においては、ＤＳＣ１８の前段に記憶部２６が設けられているが、記憶部２６をＤＳＣ１８の後段に設けることも可能である。あるいはＤＳＣ１８の内部に記憶部２６を設けることも可能である。
【００２６】
制御部２８は図１に示される各構成の動作制御を行っており、本実施形態においては、制御部２８が特にフリーズ制御部としての機能を有している。制御部２８にはキーボードやトラックボールなどを含む操作パネル３０が接続されている。操作パネル３０を利用してユーザーはフリーズの指示入力やフリーズ解除の入力を行うことができる。
【００２７】
制御部２８は、後に詳述するように、フリーズの指示が入力されると、その入力タイミングの前後にわたる複数の超音波画像を候補画像として選択し、その複数の候補画像の中から参照情報に従って最も良好な候補画像を決定し、それをフリーズ画像としている。そのようなフリーズ画像の画像データは記憶部２６からＤＳＣ１８に送られ、座標変換後のデータがフレームメモリ２０上に格納される。その画像データは読み出されてフリーズ画像として表示部２２に表示される。
【００２８】
図２には、フリーズ制御の内容が概念的に示されている。上述したように超音波ビームＢの電子走査により送受波フレームレートに従って各フレームの画像データが取得される。この場合において、Ｔで示すようにフリーズの指示がなされると、そのタイミングをまたいだ時間幅Ｗの期間内に存在する複数のフレームが候補画像とされる。図２においてはｉ番目からｉ＋（ｎ−１）番目までのｎ個のフレームが候補画像として選択されている。それらの候補画像は図２に示す例においては時間的に連続した画像であるが、必要に応じて候補画像間における時間間隔すなわちピッチをユーザー指定などできるようにしてもよい。
【００２９】
図２に示される時間幅Ｗは自動的に決定されあるいはユーザーにより指定される。ユーザーにより指定される場合には時間幅Ｗとして例えば０．５秒といった時間が指定されることになる。このような時間幅Ｗの指定がなされると、フリーズ操作のタイミングＴをまたいで例えば０．５秒の時間的誤差範囲においてフリーズ画像を選択することが可能となる。また、時間幅Ｗによらずに、フレーム数ｎを自動的あるいはマニュアルにより設定するようにしてもよい。その場合において、自動的に設定する場合には例えばフレームレートに連動させてパラメータｎを可変設定するようにしてもよい。この場合においては例えばフレームレートが高い場合にはフレーム数ｎを増大し、フレームレートが低いような場合にはフレーム数ｎを低減するようにしてもよい。このような自動設定によればフリーズ画像の時間的な誤差を一定範囲内に納めることが可能となる。
【００３０】
あるいは、装置上に、時間同一性を優先するモードと画質を優先するモードとを設け、モード選択に応じて時間幅Ｗあるいはフレーム数ｎの値を増減させるようにしてもよい。
【００３１】
また、図２に示す例では、フリーズ操作のタイミングＴを含む時間幅Ｗが設定されているが、そのタイミングＴが基準となればよく、例えばＴを時間幅の終点あるいは始点とすることも可能である。ただし、時間幅Ｗにおけるほぼ中央部にタイミングＴが設定されるようにすれば、ユーザーのフリーズによる画像選択の期待にあまり逆らわない自然なフリーズ画像選択を行えるという利点がある。
【００３２】
図３には、図１に示した記憶部２６の構成例が概念的に示されている。上述したように、記憶部２６上には、各時刻において取得された画像データに対応づけて参照情報が格納されている。図３に示す例ではＮ個の画像データが記憶部２６上に格納されており、この場合において、そのＮは図２に示したｎに一致していてもよいし、あるいはｎよりもＮが大きくてもよい。
【００３３】
図４には、図１に示した制御部２８のフリーズ制御動作が示されている。Ｓ１０１では、まずユーザーによりあるいは自動的な処理により複数の候補画像の選択条件が設定される。具体的には、図２に示した時間幅Ｗあるいはフレーム数ｎなどのパラメータが設定されることになる。
【００３４】
Ｓ１０２では、操作パネル３０を利用してユーザーがフリーズ操作を行ったか否かが判断される。そのフリーズ操作が行なわれた場合には、Ｓ１０３において、Ｓ１０１で設定された選択条件に従ってフリーズ操作が行われたタイミングを基準として複数の候補画像が選択される。具体的には、記憶部２６上に格納された複数の超音波画像データの中から複数の候補画像が選択されることになる。そして、Ｓ１０４では、上記のＳ１０３と同時あるいはそれに遅れて送信停止（及びメモリ上書き禁止）の制御が実行される。ただし、その送信停止は少なくとも図２に示した時間幅Ｗの最後の画像データが取得された後に実行される。ちなみに、記憶部２６がシネメモリとして構成され、そのシネメモリ上から各超音波画像のデータをいわゆるループ再生によって動画像表示するような場合にはＳ１０４の工程を省略することができる。
【００３５】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３によって選択された複数の候補画像の中から、上述した参照情報に基づいて最も画質が良好な候補画像がフリーズ画像として決定される。そのフリーズ画像として決定された画像の画像データは記憶部２６からＤＳＣ１８へ転送され、それに対する座標変換などが行われた後にその画像データがフレームメモリ２０上に格納される。そしてその画像データがラスタースキャン方式に従って表示部２２へ送られることになる。これによりＳ１０６ではフリーズ画像が表示部２２上に表示される。
【００３６】
Ｓ１０７においては、操作パネル３０を利用してユーザーがフリーズ解除の操作を行ったか否かが判断されており、フリーズ解除の操作がなされた場合には、上記のＳ１０２以降の各工程が繰り返し実行されることになる。
【００３７】
図５には、他の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。なお、図１に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
【００３８】
図５においては、受信信号処理部１６から出力されるエコーデータすなわち画像データを解析する画像解析部３２が設けられている。この画像解析部３２は各フレームの画像データごとに例えば画素値の統計的な処理を実行して画像の鮮明さなどを表す参照情報を出力している。そしてその参照情報は図３に示したように各画像データに対応付けられて記憶部２６上に格納される。
【００３９】
したがって、図５に示す構成によれば、プローブ１０に対して特別な部材を設けることなく超音波の送受波により得られた受信信号それ自体を利用して適切なフリーズ画像の選択を行えるという利点がある。
【００４０】
この場合において、座標変換後の画像データを解析することにより参照情報を得るようにしてもよい。また、フレームの全体に対して画像解析を行うのではなく、フレーム内における特定の関心領域についてだけ画像解析を実行して画像の画質を評価するための参照情報を得るようにしてもよい。
【００４１】
図６には、表示部２２に表示されるフリーズ画像１０２が示されている。この図６に示す例では、表示画面１００上にフリーズ画像１０２と共にフリーズ画像が得られたタイミングとユーザーのフリーズ操作のタイミングとの間の時間的なずれを表す情報１０４が表示されている。したがって、ユーザーはその情報１０４を参照することにより自己が行ったフリーズ操作のタイミングと実際に表示されているフリーズ画像のタイミングとの時間差を確認することができる。
【００４２】
上記実施形態においては、複数の候補画像を自動選択した後に、その中からフリーズ画像を自動選択したが、後者の選択についてはそれをユーザーに委ねることも可能である。その場合においては、複数の候補画像が選択された段階において、図７に示すように表示画面１００上にそれらの候補画像１０６Ａ〜１０６Ｄを実際に表示し、その中から実際に拡大表示するフリーズ画像をユーザー選択させるようにしてもよい。あるいはそれぞれの候補画像１０６Ａ〜１０６Ｄは静止画像であり、それらをフリーズ画像とみなすこともできる。この場合においては、１回のフリーズ操作でそのタイミングに応じた複数のフリーズ画像が画面上に同時表示されることになる。この場合においては各画像１０６Ａ〜１０６Ｄごとにその識別番号、フレーム番号あるいは取得時間の情報などを属性情報として付加するのが望ましい。
【００４３】
また、第１表示部及び第２表示部を含む超音波診断装置においては、一方の表示部に候補画像を一覧表示し、他方の表示部にフリーズ画像を表示するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、良好なフリーズ画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】フリーズ制御の制御を説明するための概念図である。
【図３】記憶部内のデータ構造を説明するための概念図である。
【図４】フリーズ制御における動作例を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】フリーズ画像の表示例を示す概念図である。
【図７】複数の候補画像の一覧表示を示す概念図である。
【符号の説明】
１０プローブ、１２センサ、１４送受信部、１６受信信号処理部、１８デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）、２２表示部、２４センサ信号処理部、２６記憶部、２８制御部、３０操作パネル。

Claims

超音波を送受波する超音波探触子と、
前記超音波探触子に設けられ、当該超音波探触子の動きを検出する動き検出手段と、
前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で、Ｂモード断層画像である複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、
前記動き検出手段による検出値を参照情報として前記各超音波画像に対応付ける手段と、
ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、
前記画像形成手段によって形成された時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングの前後にわたる複数の超音波画像を複数の候補画像として選択する選択手段と、
前記複数の候補画像の中から、前記各候補画像に対応付けられた参照情報に基づいて、表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記参照情報は、超音波画像の画質の良否を表す情報であり、
前記複数の候補画像の中で最良の画質を有する候補画像が前記フリーズ画像として決定されることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングを基準とした所定の時間幅内で前記複数の候補画像を選択することを特徴とする超音波診断装置。
請求項３記載の装置において、
前記所定の時間幅を可変設定する手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記選択手段は、前記フリーズの指定タイミングの前後にわたる所定フレーム数分の超音波画像を前記複数の候補画像として選択することを特徴とする超音波診断装置。
請求項５記載の装置において、
前記所定フレーム数は送受波フレームレートに依存して定められることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記フリーズの指示タイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで超音波の送信を停止する制御手段を含むことを特徴とする超音波診断装置。
超音波を送受波する超音波探触子と、
前記超音波探触子に設けられ、当該超音波探触子の動きを検出する動き検出手段と、
前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて、時系列順で、Ｂモード断層画像である複数の超音波画像を形成する画像形成手段と、
前記動き検出手段による検出値を参照情報として前記各超音波画像に対応付ける手段と、
前記時系列順の複数の超音波画像をそれらに対応付けられた複数の参照情報とともに格納する画像記憶部と、
ユーザーによりフリーズを指示するためのフリーズ指示手段と、
前記時系列順の複数の超音波画像の中から、前記フリーズの指示タイミングの前後にわたる時間的に近接する関係にある複数の候補画像を選択する選択手段と、
前記複数の候補画像の中から、各候補画像に対応付けられた参照情報に基づいて、前記表示手段に表示するフリーズ画像を決定する決定手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。