JP4490739B2

JP4490739B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4490739B2
Application number: JP2004176964A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　淳
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP2006000185A

Description

本発明は、超音波診断システムおよび超音波診断システム操作装置に関するものである。

超音波診断システムは、超音波を被検体に送信し、その被検体から反射され受信される超音波のエコー信号に基づいて、被検体の断層画像を生成し、表示するシステムとして知られている。

超音波診断システムは、Ｂモード、ＣＦＭ（ＣｏｌｏｒＦｌｏｗＭａｐｐｉｎｇ）モード、ＰＷＤ（ＰｕｌｓｅＷａｖｅＤｏｐｐｅｌｅｒ）モードなど様々な動作モードがある。超音波診断システムは、リアルタイムな画像生成が容易にできる利点を有しているため、特に、胎児検診や心臓検診などの医療分野において重用されている。

超音波診断システムは、超音波プローブ、送受信部、画像生成部、表示部を備えると共に、これらの動作を制御する超音波診断システム操作装置を有する。そして、超音波診断システム操作装置は、オペレータからの操作情報が入力される入力部と、その操作情報に対応するように各部の動作を制御する動作制御部とを備える。入力部は、たとえば、キーボードやポインディングデバイスなどの入力デバイスで構成されており、オペレータがキーボードを用いて動作モードなどを実行させるための操作情報をキー入力し、ポインティングデバイスを用いて画像の領域などを指定する。そして、動作制御部は、その入力された操作情報などに基づいて各部を操作する。（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１１−３４７０２９号公報

従来においては、たとえば、表示部に表示されている画面の一部を選択して拡大表示させる場合、拡大表示する画像の領域をオペレータがポインティングデバイスを用いて表示部を見ながら指定し、その後、キーボードを用いて拡大表示させるための操作情報をキー入力する。

このように、従来においては、キー入力とポインティングデバイスなどを用いた複数の操作によって超音波診断システムを動作させる場合があり、操作が煩雑で操作効率が低下する場合があった。特に、超音波診断システムの利点を活用してリアルタイムに画像を表示する場合においては、オペレータが表示部から動作制御部のキーボードに視線を向けてキー入力することが必要になる場合があるために、リアルタイムに表示されている画像を確認することが困難となって、操作効率が著しく低下する場合があった。

また、従来においては、煩雑な操作を解消するために、複数の操作を１つのキー入力で可能とする専用キーが設けられており、撮像モードなどの増加に伴い、その専用キーの数が増えて入力装置がコストアップしている。また、携帯型の超音波診断システムのように、小型化が要求される場合には、キーボードのキーの数が制限されるために、上述のような専用キーを設けることが難しく、煩雑な操作を解消することが困難であった。

したがって、発明が解決しようとする課題は、煩雑な操作を軽減して操作効率を向上可能であって、システムの小型化が容易に可能な超音波診断システムおよび超音波診断システム制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する発明の超音波診断システムによれば、超音波プローブと、前記超音波プローブを駆動して、超音波を被検体へ送信すると共に、前記被検体から反射されるエコー信号を受信して受信データを出力する送受信部と、前記送受信部により出力された前記受信データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された前記画像を表示する表示部と、前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部との動作を制御する動作制御部と、前記表示部により表示された前記画像における前記画像の座標を手書き入力で指定する手書き入力部とを有し、前記動作制御部は、前記手書き入力部により指定された前記座標の軌跡に基づいて、前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部とのうちの少なくとも一つの動作を制御する。

上記発明の超音波診断システムによれば、手書き入力部が、表示部により表示された画像における画像の座標を手書き入力で指定し、動作制御部が、その手書き入力部により指定された座標の軌跡に基づいて、超音波プローブと送受信部と画像生成部と表示部との少なくとも一つの動作を制御する。

上記課題を解決する発明の超音波診断システム操作装置は、超音波プローブと、前記超音波プローブを駆動して、超音波を被検体へ送信すると共に、前記被検体から反射されるエコー信号を受信して受信データを出力する送受信部と、前記送受信部により出力された前記受信データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された前記画像を表示する表示部とを備える超音波診断システム本体の動作を制御する超音波診断システム操作装置であって、前記表示部により表示された前記画像における前記画像の座標を手書き入力で指定する手書き入力部と、前記手書き入力部により指定された前記座標の軌跡に基づいて、前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部とのうちの少なくとも一つの動作を制御する動作制御部とを有する。

上記発明の超音波診断システム操作装置によれば、手書き入力部が、表示部により表示された画像における画像の座標を手書き入力で指定し、動作制御部が、その手書き入力部により指定された座標の軌跡に基づいて、超音波プローブと送受信部と画像生成部と表示部との少なくとも一つの動作を制御する。

上記課題を解決する発明によれば、煩雑な操作を軽減して操作効率を向上可能な超音波診断システムおよび超音波診断システム制御装置を提供することができる。

以下、課題を解決する発明にかかる実施形態について説明する。

図１は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システム１の全体構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の超音波診断システム１は、超音波診断システム本体１０１と、超音波診断システム操作装置２０１とを有する。超音波診断システム本体１０１は、超音波プローブ１１と送受信部１２と画像生成部１３と表示部２１と記憶部３１とを有し、超音波診断システム操作装置２０１は、動作制御部４１と手書き入力部５１と領域指定部６１とを有する。以下より、各部について、順次、説明する。

超音波プローブ１１は、アレイ状に配列されている圧電素子（図示なし）を有する。それぞれの圧電素子は、たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスなどにより構成されており、電気信号を音波に変換して送信し、そして、受信した音波を電気信号に変換する。超音波プローブ１１は、圧電素子が形成された面を被検体の表面に当接して使用される。超音波プローブ１１は、動作制御部４１からの指令によって送受信部１２から送信される駆動信号に基づいて、圧電素子から超音波を被検体内に送信し、被検体内から反射してくる超音波のエコーを圧電素子によって検出してエコー信号を生成する。

送受信部１２は、超音波プローブ１１に接続されており、動作制御部４１からの指令に基づいて、超音波プローブ１１に駆動信号を与え、超音波を被検体に送信させると共に、超音波プローブ１１によって生成されるエコー信号を受信して、受信データを画像生成部１３に出力する。具体的には、送受信部１２は、超音波ビームを移動させて走査するように、超音波プローブ１１の圧電素子を、順次、切り替えて、超音波の送信とエコー信号の受信とを行い、その受信したエコー信号に増幅、遅延、加算などの処理を実施して画像生成部１３に出力する。

画像生成部１３は、たとえば、コンピュータにより構成されており、動作制御部３１からの指令に基づいて、送受信部１２からの受信データを処理し、被検体の断層の画像を順次生成する。たとえば、画像生成部１３は、送受信部１２が出力する受信データを対数増幅した後に包絡線を検波し、Ｂモードの撮像画像をフレーム毎に生成する。その他に、画像生成部１３は、ＣＦＭモード、ＰＷＤモードなど様々な動作モードに対応させて、被検体の画像を生成する。また、画像生成部１３は、解析部１４を備えている。

解析部１４は、動作制御部４１からの指令に基づいて、画像生成部１３により生成された画像について解析を行う。解析部１４は、たとえば、血流データや、被検体の大きさなどの解析項目について解析を行う。また、解析部１４は、画像生成部１３により生成された画像の所定の領域が、後述の領域指定部６１によって指定された際には、その指定された画像の領域について解析する。たとえば、ＣＦＭモードにおける関心領域が領域指定部６１によって指定された際には、その領域の血流の方向を解析する。また、ＰＷＤモードにおけるサンプルボリュームが領域指定部６１によって指定された際には、そのサンプルボリュームの血流の速度を解析する。そして、解析部１４は、その解析結果を画像生成部１３に出力し、その出力された解析結果に基づいて、画像生成部１３が血流データや被検体の大きさなどの解析項目に対応する解析画像を生成する。

表示部２１は、たとえば、グラフィックディスプレイ（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）を有しており、動作制御部４１からの指令に基づいて、画像生成部１３により生成された画像を表示する。

記憶部３１は、たとえば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）を有しており、動作制御部４１からの指令に基づいて、画像生成部１３により生成された画像のデータや、その他、各種データについて記憶する。

動作制御部４１は、たとえば、コンピュータにより構成されており、超音波診断システム本体１０１の各部の動作を制御する。本実施形態においては、動作制御部４１は、後述の手書き入力部５１により指定された画像の座標の軌跡に基づいて、超音波プローブ１１送受信部１２と画像生成部１３と表示部２１と記憶部３１との各部の動作を制御する。

たとえば、動作制御部４１は、手書き入力部５１により指定された領域の画像が、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡に対応する表示動作になるように、表示部２１を操作する。具体的には、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡が所定パターンの軌跡である場合に、手書き入力部５１により指定された領域の画像の部分が拡大して表示するように、動作制御部４１は表示部２１を制御する。

また、たとえば、動作制御部４１は、手書き入力部５１により指定された画像座標の軌跡の方向に対応して、超音波プローブ１１および送受信部１２が超音波を送受信するように制御し、スラントスキャンを実行させる。具体的には、超音波プローブ１１が探触子面に対して垂直な方向に沿って超音波を送受信し、その超音波の垂直方向の送受信に対応して撮影部位の画像が矩形形状で表示されている場合であって、その超音波の垂直方向に対応する画像に対して、所定の斜めの方向に座標の軌跡が手書き入力部５１により指定された場合、その所定の斜め方向に沿うように超音波プローブ１１および送受信部１２に超音波を送受信させる。そして、このようなスラントスキャンに対応する画像を画像生成部１３に生成させて、表示部２１に表示させる。

また、たとえば、前述のように、領域指定部６１により指定された画像の領域を解析部１４が解析する場合においては、動作制御部４１は、その解析部１４の解析結果に対応する解析画像を画像生成部１３が生成するように制御し、その画像生成部１３が生成した解析画像を表示部２１が表示するように制御する。具体的には、ＣＦＭモードにおいて関心領域が領域指定部６１によって指定され、その領域の血流の方向を解析部１４が解析する際には、画像生成部１３がＣＦＭ画像を生成するように制御し、その生成したＣＦＭ画像を表示部２１が表示するように制御する。

このように、動作制御部４１は、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡に対応して動作を制御する制御パターンを複数記憶しており、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡を認識した結果に基づいて、前述のように記憶している制御パターン中から所定の制御パターンを抽出し、その抽出された制御パターンに対応するように各部を制御する。

手書き入力部５１は、たとえば、マウスなどのポインティングデバイスで構成されており、表示部２１により表示された画像における画像の座標を手書き入力で指定する。手書き入力部５１においては、表示部２１が表示する画面上にカーソルが表示され、ポインティングデバイスの操作によって、そのカーソルが移動する。そして、表示画像の座標を手書き入力で指定する際には、たとえば、所定の座標を始点とし、ドラッグしながら始点から所望の軌跡を描くように終点までカーソルを移動させることにより、手書き入力する。なお、手書き入力部５１は、ポインティングデバイスの他、タッチパネルでもよく、この場合、表示部２１の表示面にタッチパネルを配置することが好ましい。

領域指定部６１は、たとえば、コンピュータにより構成されており、手書き入力部５１により指定された画面の座標の軌跡に基づいて、表示部２１に表示されている画像の領域を指定する。領域指定部６１は、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡の始点および終点と、その極大曲率点と角点との少なくとも一つの座標に基づいて、表示部２１に表示されている画像の領域を指定する。

たとえば、手書き入力部５１によって始点と終点とを結ぶ１本の直線状に座標の軌跡が描かれた場合においては、領域指定部６１は、指定された座標の軌跡の始点および終点とを結んだ線を対角線とするような矩形形状を求め、その矩形形状に対応する領域を指定する。

また、たとえば、手書き入力部５１によって始点と終点との間を１本の曲線状に結ぶように座標の軌跡が描かれた場合においては、領域指定部６１は、始点と終点と、その間にある極大曲率点とを含むような矩形形状を求め、その矩形形状に対応する領域を指定する。

また、たとえば、手書き入力部５１によって始点と終点との間を２本以上の線で結ぶように座標の軌跡が描かれた場合においては、領域指定部６１は、始点と終点と、その間にある極大曲率点や角点とを含むような矩形形状を求め、その矩形形状の中心に相当する部分を含む領域を指定する。

このように、領域指定部６１は、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡に対応して画像領域を指定する領域指定パターンを複数記憶しており、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡を認識する。そして、その結果に基づいて、前述のように記憶している領域指定パターン中から所定のパターンを抽出し、その抽出された領域指定パターンに対応させて領域を指定する。

以下より、上記の本実施形態における超音波診断システムの動作について説明する。

図２は、本実施形態における超音波診断システムにおいて、表示画像を拡大して表示する際における動作を説明する図である。図２において、図２（ａ）は、表示部２１の表示面Ｄに表示されている拡大前の画像Ｉ１１を示しており、図２（ｂ）は、拡大後の画像Ｉ１２を示している。

表示画像を拡大して表示する際においては、Ｂモードの画像Ｉ１１を生成し表示した後に、図２（ａ）に示すように、まず、表示部２１の表示面Ｄに表示されている画像Ｉ１１に、手書き入力部５１を用いて、画像の座標を手書き入力で指定する。本実施形態においては、表示部２１が表示する画面上にカーソルが表示されており、ポインティングデバイスの操作によって、そのカーソルを始点Ｓ１に移動させ、ドラッグしながら始点Ｓ１から所望の軌跡Ｔ１を描くように終点Ｅ１までカーソルを移動させることにより、手書き入力する。ここでは、手書き入力部５１を用いて、始点Ｓ１と終点Ｅ１とが１本の直線状に結ばれるように座標の軌跡Ｔ１を描く。

つぎに、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡Ｔ１が１本の直線状であることに基づいて、たとえば、座標の軌跡の始点Ｓ１および終点Ｅ１とを結んだ線を対角線とするような矩形形状の領域Ｒ１を領域指定部６１が指定する。

つぎに、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡Ｔ１が１本の直線状であることに基づいて、領域指定部６１が指定した領域Ｒ１の部分を拡大して表示するように、動作制御部４１が表示部２１を制御する。これにより、図２（ｂ）に示すように、拡大された画像Ｉ１２を表示部２１が表示面Ｄに表示する。

図３は、本実施形態における超音波診断システムにおいて、ＣＦＭモードを実行するための動作を説明する図である。図３において、図３（ａ）は、ＣＦＭモードの画像が表示される前の画像Ｉ２１を示しており、図３（ｂ）は、ＣＦＭモードの画像Ｉ１２を示している。

ＣＦＭモードを実行する際においては、ＣＦＭモードに対応する画像Ｉ２１を生成して表示した後、図３（ａ）に示すように、表示部２１の表示面Ｄに表示されている画像Ｉ２１において関心領域Ｒ２を設定する。ここでは、手書き入力部５１を用いて、始点Ｓ２と終点Ｅ２とが「Ｃ」の形状のような１本の曲線状に結ばれるように座標の軌跡Ｔ２を上記と同様にして描き、手書き入力する。そして、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡Ｔ２が「Ｃ」の形状のような１本の曲線状であることに基づいて、たとえば、その座標の軌跡Ｔ２の始点Ｓ２、極大曲率点Ｋ２１，Ｋ２２，Ｋ２３，終点Ｅ２とをすべて含む矩形形状の関心領域Ｒ２を指定する。

つぎに、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡Ｔ２が「Ｃ」の形状のような１本の曲線状であることに基づいて、領域指定部６１が指定した関心領域Ｒ２の部分のＣＦＭ画像を生成するように動作制御部４１が画像生成部１３を制御し、そして、その画像生成部１３が生成したＣＦＭ画像Ｉ２２を表示するように表示部２１を制御する。これにより、図３（ｂ）に示すように、ＣＦＭ画像Ｉ２２を表示部２１が表示面Ｄに表示する。

図４は、本実施形態における超音波診断システムにおいて、ＰＷＤモードを実行するための動作を説明する図である。

ＰＷＤモードを実行する際においては、ＰＷＤモードに対応する画像Ｉ３１を生成して表示した後、図４に示すように、その表示画像Ｉ３１にサンプルボリュームＲ３２を設定する。ここでは、手書き入力部５１を用いて、始点Ｓ３と終点Ｅ３との間を「Ｄ」の形状のような２本の線で結ばれるように座標の軌跡Ｔ３を上記と同様にして描き、手書き入力する。そして、手書き入力部５１により指定された座標の軌跡Ｔ３が「Ｄ」の形状のような２本の線であることに基づいて、たとえば、その座標の軌跡Ｔ３の始点Ｓ３、極大曲率点Ｋ３１，終点Ｅ３とをすべて含む矩形形状の領域Ｒ３１を領域指定部６１が設定する。その後、その矩形形状の領域Ｒ３１の中心に相当する部分を含む領域をサンプルボリュームＲ３２として領域指定部６１が指定する。そして、領域指定部６１によって指定されたサンプルボリュームＲ３２についての血流の速度を解析部１４が解析する。

図５は、本実施形態における超音波診断システムにおいて、スラントスキャンを実行するための動作を説明するための図である。図５において、図５（ａ）は、スラントスキャン前であって、垂直方向に超音波を送受信し場合における画像Ｉ４１を示しており、図５（ｂ）は、スラントスキャン後の画像Ｉ４２を示している。

スラントスキャンを実行する際においては、たとえば、Ｂモードの画像Ｉ４１を生成し表示した後に、図５（ａ）に示すように、表示面Ｄに表示されている画像Ｉ４１に、手書き入力部５１を用いて、たとえば、「フ」の形状のように、始点Ｓ４と終点Ｅ４との間の角点Ｋ４１で２本の直線が結ばれるような座標の軌跡Ｔ４を描き、画像の座標を手書き入力で指定する。そして、手書き入力部５１により指定された「フ」の形状の座標の軌跡Ｔ４のうち、角点Ｋ４１と終点Ｅ４との軌跡部分と画面の垂直方向との角度θを動作制御部４１が求める。そして、その角度θの斜め方向に沿うように、動作制御部４１が超音波プローブ１１および送受信部１２を制御して超音波を送受信させる。そして、このようなスラントスキャンに対応する画像を画像生成部１３に生成させて、表示部２１に表示させる。

また、その他の例としては、たとえば、胎児などの大きさを計測する場合に、手書き入力部５１を用いて、たとえば、「Ｍ」の形状のように座標の軌跡を表示画像に描き、その座標の軌跡の形状に基づいて、動作制御部４１が計測を行うように各部を制御することなどが挙げられる。

以上のように、本実施形態においては、表示部により表示された画像における画像の座標を、手書き入力部を用いて手書き入力で指定し、動作制御部が、その手書き入力部により指定された座標の軌跡に基づいて、超音波診断システムの各部の動作を制御する。このため、本実施形態は、たとえば、上記のように、手書き入力の動作のみで表示部に表示されている画面の一部を選択して拡大表示等させることができ、煩雑な操作を軽減して操作を簡略化し、操作効率を向上することができる。

また、煩雑な操作を解消するため、従来のように、複数の操作を１つのキー入力で可能とする専用キーを設ける必要がなくなるため、入力装置のコストダウンが可能となり、また、装置の小型化が容易に可能になる。

図１は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システム１の全体構成を示すブロック図である。図２は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システムにおいて、表示画像を拡大して表示する際における動作を説明する図である。図３は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システムにおいて、ＣＦＭモードを実行するための動作を説明する図である。図４は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システムにおいて、ＰＷＤモードを実行するための動作を説明する図である。図５は、課題を解決する発明にかかる実施形態の超音波診断システムにおいて、スラントスキャンを実行するための動作を説明する図である。

符号の説明

１：超音波診断システム、
１１：超音波プローブ、
１２：送受信部、
１３：画像生成部、
１４：解析部、
２１：表示部、
３１：記憶部、
４１：動作制御部、
５１：手書き入力部、
６１：領域指定部、
１０１：超音波診断システム本体、
２０１：超音波診断システム操作装置

Claims

超音波プローブと、
前記超音波プローブを駆動して、超音波を被検体へ送信すると共に、前記被検体から反射されるエコー信号を受信して受信データを出力する送受信部と、
前記送受信部により出力された前記受信データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された前記画像を表示する表示部と、
前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部との動作を制御する動作制御部と、
前記表示部により表示された前記画像における前記画像の座標を手書き入力で指定する手書き入力部と
を有し、
前記動作制御部は、前記手書き入力部により指定された前記座標の軌跡に基づいて、ＣＦＭモード、ＰＷＤモード、スラントスキャン及び大きさの計測のうちの少なくとも１つを実行するように動作を制御する
超音波診断装置。
超音波プローブと、
前記超音波プローブを駆動して、超音波を被検体へ送信すると共に、前記被検体から反射されるエコー信号を受信して受信データを出力する送受信部と、
前記送受信部により出力された前記受信データに基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された前記画像を表示する表示部と、
前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部との動作を制御する動作制御部と、
前記表示部により表示された前記画像における前記画像の座標を手書き入力で指定する手書き入力部と、
前記手書き入力部により指定された前記座標の軌跡に基づいて、前記表示部に表示されている前記画像の領域を指定する領域指定部と
を有し、
前記画像生成部は、前記領域指定部により指定された画像の領域を解析する解析部を有し、
前記動作制御部は、前記手書き入力部により指定された前記座標の軌跡に基づいて、前記超音波プローブと前記送受信部と前記画像生成部と前記表示部とのうちの少なくとも一つの動作を制御するとともに、前記解析部によって解析された結果に対応する解析画像を前記画像生成部が生成するように制御し、前記画像生成部が生成した解析画像を前記表示部が表示するように制御する
超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記動作制御部は、ＣＦＭモードを実行するように動作を制御する超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記動作制御部は、ＰＷＤモードを実行するように動作を制御する超音波診断装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置において、
前記手書き入力部は、ポインティングデバイスである超音波診断装置。
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記手書き入力部は、マウスである超音波診断装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波診断装置において、
前記手書き入力部は、タッチパネルである超音波診断装置。