JP4406122B2

JP4406122B2 - 超音波画像診断装置

Info

Publication number: JP4406122B2
Application number: JP25800799A
Authority: JP
Inventors: 治郎樋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001079006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心臓の心電位を表示する心電図に関し、特に心電図上での計測機能を備えた超音波画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術において、被検体である患者体内組織における関心領域を診察するための画像情報を得るために、その侵襲性の低さと操作の容易さから超音波画像診断装置が広く用いられている。これらの超音波画像診断装置により提供される画像情報伝達の機能に対して、使用者である医師や臨床検査技師などからは更なる利便性および操作性の向上が求められている。
【０００３】
これらの使用者側からの要求に対して、従来の超音波画像診断装置においては様々な技術が適用されてきた。特に超音波画像走査中における循環器系の画像描出に際して、超音波断層像下での心臓の拍動および弁などの動態に基いて診察を行う場合には、同時に心電図が描出可能な技術的手段が講じられている。
【０００４】
心臓は、自律神経系、つまり、その活動を促進する交感神経系及び抑制する副交換神経系の二重拮抗支配を受けている。この心臓の働きに伴う心電位を表示あるいは記録したものが、心電図（Electrocardiography；ECG）である。心臓の拍動は、調節器で発生した電気的インパルスを心房、房室、結節、ヒス末、左右両脚、プルキニエ腺維、心室筋の順に伝達することで行われている。心電図のＲ−Ｒ間隔は、一定の洞リズムを形成するため、Ｒ−Ｒ間隔の変動（心拍変動）は、自律神経系の機能の評価や精神的なストレス、作業負担等の評価に用いられている。
【０００５】
心電図の１サイクルは、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波より構成されており、Ｐ波からＱ波までが心房の興奮を、Ｑ波からＴ波までが心室の興奮を表わし、Ｔ波の終末からＰ波のはじめまでが心臓の弛緩期を表わしている。Ｒ−Ｒ間隔の変動は、自律神経系の働きのほかに血管壁の圧受容体、血圧変動、呼吸、体温調節の影響もうけるといわれている。
【０００６】
このようにして心電図の表わす各特徴的な波を、その心電図上での出現位置や間隔を計測し、またその形状を観察することにより、たとえば心疾患などの病変を診断することができる。特に、今日の超音波診断装置においては、血流情報や弁などの動きの情報を可視化できる超音波ドプラ走査機能を備えた製品も一般に広く用いられるに至っている。また、これらの超音波ドプラ走査機能による、たとえば心疾患に対する診断法も確立されており、正確かつ非侵襲的な診断法として高い評価を得ている。
【０００７】
図４は、従来の技術による超音波画像診断装置の表示画面の一例である。
【０００８】
被検者より得られる心電位の変動を電気的に検出して心電図として描出可能な機能を兼ね備えた超音波画像診断装置では、たとえば超音波断層像が描出されるモニタ画面に同時に心電図を表示する心電図表示画面１が表示可能なものがある。このような装置においては、心電図表示画面１に表示されている被検者の心電図２に対して、操作パネル上の計測機能スイッチを操作することにより、当該心電図２の波形上の初期設定された中心位置に、従来技術による計測カーソル２０が表示される構成を備えている。この従来技術による計測カーソル２０を表示させることにより、操作者は心電図２上での計測開始点を指定することができる。この場所指定は操作者が心電図２の波形を観察して、診断上で有意な波形形状や位置を見つけ、この見つけた場所に計測カーソル２０をトラックボールなどの入力手段を介して位置決めする。
【０００９】
操作者は、この位置決めされた計測カーソル２０を計測開始の基準線として用いる。たとえば心電図２上においてＰＱ時間を測定して診断材料とする場合には、心電図２上のＰ波の立ち上がり位置からＱ波の頂点までの時間間隔の測定結果を用いる。ＰＱ時間は、洞房結節から始まった興奮が房室結節を経て心室に伝わり心室を興奮開始させるまでの時間であり、正常値としては１２０〜２００ｍｓ程度である。操作者は計測カーソル２０をＰ波の立ち上がり位置に設定し、この計測カーソルを基準にしてＱ波の頂点までの時間を読み取る。この読み取られた測定時間を正常値と比較することにより、その結果を診断の材料として用いることができる。
【００１０】
また計測カーソル２０を２本表示することで計測開始の位置と計測終了の位置との２個所を位置決めすることができる。このようにすることで、たとえば前述のＰＱ時間の測定を行う場合には画面表示された心電図２から目視にてＱ波の頂点までの時間を読取る必要が無く、２本の計測カーソル間の時間長さが画面上に数値として表示される。この表示は、超音波画像診断装置に内蔵された計測ソフトウエアによって実現されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構成による従来技術の超音波画像診断装置においては、心電図の計測に用いられる計測用の計測カーソルは、計測機能の立ち上げ時において画面表示の中央に表示されるように予め設定されて表示されていた。このため、操作者は表示された計測カーソルを計測のために操作パネル上のトラックボールなどを用いて、計測開始の都度に移動操作する必要があった。
【００１２】
この移動操作により計測操作が煩雑なものとなり、特に数多くの被検者に対して心電図計測を行う場合には計測カーソルの移動操作が煩わしいものとなり、ひいては時間的な効率の低下を招く一因ともなっていた。
【００１３】
また、超音波画像診断装置に備わる超音波画像診断装置の操作や、あるいは超音波画像診断装置の操作に対して操作者が不慣れであった場合には計測カーソルの位置決め操作に比較的に時間が掛かってしまう。このため時間的な効率の低下を招き、また意図する心電図上の位置に計測カーソルを移動することが容易とは言い切れず、意図した計測操作が難しくなる可能性もあった。
【００１４】
本発明の目的は上述の課題に鑑み、心電図の計測操作における時間的効率が良く、計測操作を容易に行うことができ操作性の良好な超音波画像診断装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の本発明においては、被検体に対して超音波を送波し、得られる反射波を受波して超音波エコー信号として出力する超音波プローブと、前記超音波エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像生成手段と、心電波形において計測を要する複数の位相位置を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段の検出結果に基づいて、計測カーソルを前記心電波形において計測を要する複数の位相位置のうちの所定の位相位置に設定し、また前記計測カーソルの移動を指示するための入力手段により前記計測カーソルの移動が指示された時に、前記位相検出手段の検出結果に基づいて、前記所定の位相位置に設定されている前記計測カーソルを、前記複数の位相位置のうち、当該所定の位相位置を除く位相位置に移動させる計測カーソル設定手段と、前記超音波画像に基づいて表示画像を生成する表示画像生成手段とを備えたことを特徴とする超音波画像診断装置をもって解決手段とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置の信号処理を説明するための概略図である。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置については、超音波画像診断装置に備えられて超音波断層画像と同期して心電位の波形変化を捉えることができる構成を例として説明する。この構成においては少なくとも、心電図表示画面１および該心電図表示画面１に表示される心電図２と、該心電図２におけるＲ波を検出するためのＲ波検出回路３と、から成り立っている。なお、Ｒ波のみならず、他のたとえばＴ波の検出手段を備えることにより、Ｔ波を検出しても良い。また、この検出手段を複数種類の波形検出を目的として備えることにより、単一の波形検出にとどまらず、同時に複数種類の波形を検出できる。
【００２５】
心電図表示画面１に表示されている心電図２は心臓の拍動に同期して特徴的な波形形状を示す。これらの特徴的な波形形状のうち、特に顕著な波形形状を示す心電図２上のＲ波は、Ｒ波検出回路３により位置が検出される。ここで図２を参照する。
【００２６】
図２に示されるのは、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置の信号処理を説明するための構成図である。
【００２７】
このＲ波の検出を行う図１に示されたＲ波検出回路３は、この図２に示されている参照信号検出器１１に含まれて構成されており、ＥＣＧ２１からの心電位信号を受けてＲ波の検出が行われる。次にＲ波は遅延回路２２を介して所定の遅延時間を付加された後に、次段のカーソル表示手段１９に送られる。
【００２８】
本発明に係るカーソル表示手段１９は、表示モニタ１４上に減衰しない安定した心電図２を表示させるためのノンフェード（ＮＦ）処理回路１２と、およびこのノンフェード（ＮＦ）処理回路１２から出力されるＥＣＧの時相信号１７を取り込み、これに基いて計測の初期位置ならびに終了位置のデータである表示位置指示データ１８を出力するＣＰＵ１６と、この表示位置指示データ１８に基いて計測カーソルを心電図と重ねて同時に表示モニタ１４に表示する画像データを生成するグラフィックプレーン１５とから構成される。
【００２９】
グラフィックプレーン１５からの画像データ出力を受けて、ＤＳＣ１３にて超音波画像に心電位波形や計測のためのメニュー表示などが合成される。またＣＰＵ１６はＤＳＣ１３との間でデータのやり取りを行っている。
【００３０】
なお、Ｔ＆Ｒ１０から出力される超音波受信信号は超音波信号処理手段２３にて信号処理される。この超音波信号処理手段２３においてＢモードやＭモード、ドプラモードなどの画像表示の基となる信号処理が行われ、ＤＳＣ１３へと送られる。
【００３１】
操作者が表示モニタ１４に表示されている心電図に対して、心電図計測を行うために図示しない操作パネルなどから計測の指示を与える。この指示により上述の参照信号検出器１１ならびにカーソル表示手段１９とが動作し、心電図上のたとえばＲ波を検出する。この検出されたＲ波の時間軸上の位置はグラフィックプレーン１５およびＣＰＵ１６により特定されて表示モニタ１４にて心電図２上のＲ波位置に計測カーソルを表示する。操作者は計測機能を操作パネル上で選択するだけで、トラックボールなどの入力指示手段を用いること無く、たとえばＲ波上に計測カーソルが表示される。
【００３２】
ここで再び図１を参照して、計測カーソルを心電図２上に表示するために、Ｒ波検出回路３により検出されたＲ波は心電図における時間軸上での位置が特定される。この特定された時間軸上での位置情報に基づき計測カーソルがＲ波の位置に表示される。たとえば、図１中に示されている計測カーソルは２本一組で表示されている例である。
【００３３】
この例によれば、ＣＨ１の計測カーソル４がＲ波の位置に表示されている。一方で、ＣＨ２の計測カーソル５がＴ波の時間軸上の位置に表示されている。ここでＴ波の時間軸上の位置を特定するためには、心電図２の波形形状全体をパターンとして認識して、予め装置内部に記憶されている心電図のパターンと比較してＴ波の位置を検出することで実現できる。
【００３４】
また、心電図２の波形を所定の時間間隔でサンプリングし、このサンプリングした瞬間における波形を微分回路などを用いて傾きを検出する。この検出された値を予め入力された傾き値と比較することで、Ｒ波やＴ波およびその他の心電図診断上に有意な波形を検出することができる。
【００３５】
さらに、超音波画像診断装置との組み合わせにおいては、心臓などの拍動をＢモード画像上に表示しておき、この拍動に同期して心電図２も表示される。拍動のＢモード画像や、あるいは超音波ドプラ画像表示の動きに合わせて心電図２を表示するには、両者の表示タイミングを合わせるために図１に示すようにディレイによる同期手段が講じられている。特に超音波ドプラ法による血流情報を描出しつつ心電図２を表示するためには、その超音波断層画像の超音波走査によるフレームレートが低いものとなるため、比較的大きな値のディレイ時間を発生する必要がある。
【００３６】
また、両チャンネルを区別するために画像上にＣＨ１位置表示６とＣＨ２位置表示７とが表示されている。心電図２上に同時に別のＲ（波やＴ）波が存在する場合には、このＲ（波やＴ）波の位置にＣＨ１の計測カーソル４（とＣＨ２の計測カーソル５）との両者が表示できる。Ｒ（波とＴ）波の位置検出は従前のＲ波およびＴ波の検出方法と同様の手順にて実現される。
【００３７】
なお、グラフィックプレーン１５に書き込む方法はＣＰＵ１６に伝える一つの手段であって、ＣＰＵ１６が読むことができれば超音波画像を表示するための図示しないフレームメモリに書き込んでも同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る超音波画像診断装置による表示画面の一例である。
【００３９】
図３（ａ）は、心電図２においてＣＨ１の計測カーソル４およびＣＨ２の計測カーソル５が表示されているところを示している。また、（ｂ）はＣＨ１の計測カーソル４およびＣＨ２の計測カーソル５が一組で他の指定位置に移動した後の表示である。一つの心電図表示画面１に心電図２が表示され、たとえばこの心電図上に計測を要する波形変化が２個所以上存在するときには、操作者が操作パネルから計測カーソルの移動を指示することにより、最初の計測位置であるＣＨ１の計測カーソル４およびＣＨ２の計測カーソル５の表示位置から、他の計測を要する波形位置に一組で移動できる。ＣＨ１位置表示６（とＣＨ２位置表示７）は移動後のＣＨ１の計測カーソル４（およびＣＨ２の計測カーソル５）を示しており、一つの画面上で２個所の計測が行える。
【００４０】
この計測カーソルの移動は、図１および図２を用いて説明したカーソル表示手段１９などにより、心電図２上に表示されている被計測波形をすべてグラフィックプレーン１５に取り込んで位置認識することで実現できる。この場合の被計測波形である、たとえばＴ波やＲ波などの時間軸上での位置をグラフィックプレーン１５にすべて記憶しておく。操作者の指示により他のＴ波やＲ波の計測を行う場合には、操作者の指示あるいは逐次に計測カーソルを他のＴ波やＲ波の位置に表示する。
【００４１】
以上説明した本発明による超音波画像診断装置によれば、計測カーソル位置が自動算出であるので診断のためのスループットが向上する。また、超音波画像診断の知識が乏しく、心電図上の計測初期位置と終了位置およびＥＣＧ上の時間軸における時相との関係を十分に理解できていない操作者に正しい情報を提供することができる。
また、心電図の計測を行う場合に予め計測開始位置が心電図波形上に表示できるので、計測開始位置を示す計測カーソル位置の移動操作を省略することができる。
また、最初に表示される計測カーソル位置がＴ波もしくはＲ波のどちらかに切替えることができ、計測のために表示された２本の計測カーソルを他のＴ波およびＲ波の位置に移動させることができる。
【００４２】
また、計測カーソル位置を表示すると同時に、この表示のための時間軸上の位置データは計測機能での計測や演算において用いられる。このため操作者が画面上で位置を指示することなく計測カーソル位置が自動算出されて、所定位置にカーソル表示され、また同時に位置情報は自動的に計測ならびに演算のための設定条件として用いられる。
【００４３】
図５には本発明の実施の形態による超音波画像診断装置の心電図表示ならびに計測機能の表示例を示している。図５（ａ）は心電図表示２４の一例であり、この表示された心電位波形には様々な所定の演算および計測機能が選択可能に表示されている。また、（ｂ）は計測メニュー２５の表示の一例である。ここでは計測可能な項目と、計算可能な項目が同時に操作者に対して表示されている。
【００４４】
たとえば操作者の任意により左房大動脈比ＬＡＤ／ＡＯＤの計算メニューを選ぶと、本発明の超音波画像診断装置においては計測カーソル位置を自動的に表示する。具体的には、Ｒ波が検出された位置に計測カーソル４を設定し、Ｒ波から所定時間遅れた位置に計測カーソル５を設定する。この時の遅延時間は、左房径が最大となる位置近傍に計測カーソル５が設定されるような値を予め設定しておく。ＡＯＤはＲ波近傍の超音波画像から検出できるので、ＣＰＵ１６は計測カーソル４の位置の超音波画像からＡＯＤの計測値を求め、また、ＣＰＵ１６は計測カーソル５の位置の超音波画像からＬＡＤの計測値を求める。ＣＰＵ１６は、求めたＬＡＤをＡＯＤで除算することにより、左房大動脈比を計測値として求める。
このように、計測開始位置の情報を、たとえば左房大動脈比ＬＡＤ／ＡＯＤなどの医療情報演算のための設定値として演算することにより、数値や位置設定を行う必要が無く自動的に行われるので、計測／演算の操作性が向上する。
【００４５】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４６】
また、ここではＥＣＧを例にしたが、ＰＣＧでも血圧波形などに対して同様の計測機能を持たせることができる。さらには超音波画像診断装置と組み合わせた構成により、超音波断層画像と連動したＰＣＧ波形の計測が行える。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた本発明による超音波画像診断装置によれば、心電図の計測操作における時間的効率が良く、計測操作を容易に行え、操作性の良好な超音波画像診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置の信号処理を説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置の信号処理を説明するための構成図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る超音波画像診断装置による表示画面の一例であり、（ａ）は計測カーソル移動前、（ｂ）は移動後の表示画面である。
【図４】従来の技術による超音波画像診断装置の表示画面の一例である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態による心電図の表示例であり、（ｂ）は計測および演算のメニュー表示の一例である。
【符号の説明】
１…心電図表示画面、２…心電図、４…ＣＨ１の計測カーソル、５…ＣＨ２の計測カーソル、６…ＣＨ１位置表示、７…ＣＨ２位置表示、１２…ノンフェード処理、１５…グラフィックプレーン、１３…ＤＳＣ、１９…計測カーソル表示手段、２０…従来技術による計測カーソル

Claims

被検体に対して超音波を送波し、得られる反射波を受波して超音波エコー信号として出力する超音波プローブと、
前記超音波エコー信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像生成手段と、
心電波形において計測を要する複数の位相位置を検出する位相検出手段と、
前記位相検出手段の検出結果に基づいて、計測カーソルを前記心電波形において計測を要する複数の位相位置のうちの所定の位相位置に設定し、また前記計測カーソルの移動を指示するための入力手段により前記計測カーソルの移動が指示された時に、前記位相検出手段の検出結果に基づいて、前記所定の位相位置に設定されている前記計測カーソルを、前記複数の位相位置のうち、当該所定の位相位置を除く位相位置に移動させる計測カーソル設定手段と、
前記超音波画像に基づいて表示画像を生成する表示画像生成手段とを備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
前記計測カーソル設定手段は、前記所定の位相位置に設定されている前記計測カーソルの移動を指示するための入力手段により前記計測カーソルの移動が指示された時に、前記位相検出手段の検出結果に基づいて、前記所定の位相位置に設定されている前記計測カーソルを、前記複数の位相位置のうち、当該所定の位相位置と同種類の波形に該当し、当該位相位置と異なる位相位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の超音波画像診断装置。
前記波形の種類は、心電図の１サイクルを構成するＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項２記載の超音波画像診断装置。
前記計測カーソル設定手段は、前記心電波形において前記計測カーソルを２つ設定し、前記計測カーソルの移動を指示するための入力手段により前記計測カーソルの移動が指示された時に、前記位相検出手段の検出結果に基づいて、前記所定の位相位置に設定されている前記２つの計測カーソルを、前記複数の位相位置のうち、当該所定の位相位置を除く位相位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の超音波画像診断装置。