JP4588499B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波画像を記憶するメモリを備える超音波診断装置に関する。

一般的な超音波診断装置においては、計測により得られた超音波画像は計測と略同時（リアルタイム）に表示されるとともに、メモリに記憶される。このようなメモリを備えた超音波診断装置であって、メモリに記憶された超音波画像から操作者にとって意味のある画像を抽出して表示することができる超音波診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１にかかる超音波診断装置は、リングバッファ形式のメモリに超音波画像を連続的に記録する。操作者は、記録された超音波画像の中から再生区間を指定することで、所望する関心期間を再生する。

上記超音波診断装置は、リングバッファ形式で超音波画像の記憶を行うので、常に最新の超音波画像を記録しておくことが可能である。さらに、超音波画像が記録されるので、操作者が、任意の再生区間を指定することができるという利点がある。
特開平８−１７３４２２号公報

しかしながら、リングバッファ形式では、メモリに記憶されるデータの量がメモリの記憶容量に達した場合には最古のデータが最新のデータで上書きされるため、操作者が予期しない画像データの消失が発生する可能性がある。そのため、後に操作者が再生区間を指定するときに所望の関心期間の画像データが消失している場合があるという問題を有している。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、記憶開始後の画像データが、操作者の予期しない上書き等によって消失することなくメモリに蓄えられる超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明の超音波診断装置は、体内組織に対して超音波ビームを送信し、前記超音波ビームの反射波を受信するプローブと、前記プローブが受信した反射波を処理することによって、前記体内組織の超音波画像を生成する画像生成部と、前記超音波画像を表示する表示部と、前記超音波画像を記憶するデータメモリと、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始させる記憶開始部と、前記記憶開始部による記憶の開始後に記憶されたデータ量が、データメモリが記憶可能なデータ量に達した場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶および前記表示部の表示をフリーズさせるフリーズ制御部とを備える。

前記フリーズ制御部は、前記記憶開始部による記憶の開始後に前記データメモリに記憶されるデータ量が、データメモリの記憶可能なデータ量に達した場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を自動的にフリーズさせるので、記憶開始後にデータメモリに記憶されたデータが上書きされることはない。また、その際に前記フリーズ制御部によって、表示部による表示もフリーズされる。そのため、操作者はフリーズされた表示部を見て、記憶開始後に記憶されたデータのデータ量がデータメモリの容量に達したことを知ることができる。その結果、記録開始後に記録された超音波画像が、操作者の予期しない上書き等によって消失することなくメモリに蓄えられる。

本発明の超音波診断装置において、前記記憶開始部は、操作者から開始命令の入力を受けた場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始することが好ましい。

この構成により、操作者が超音波画像の記憶開始を指定するので、操作者が所望するタイミングで超音波画像の記憶を開始することができる。そのため、操作者が所望する部分の画像を確実に記憶することができる。すなわち、設計者が意図した記憶開始時の後に記憶されたデータが、操作者の予期せぬ上書き等によって消失することがない。

本発明の超音波診断装置において、前記フリーズ制御部は、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶および前記表示部の表示がフリーズされた状態において、操作者からのフリーズ解除命令の入力を受けた場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始するフリーズ解除部をさらに備えることが好ましい。

この構成により、操作者が超音波画像のフリーズを解除したタイミングで超音波画像の記憶が開始される。

本発明の超音波診断装置において、前記データメモリは、複数の異なる種類の超音波画像をそれぞれ記憶する複数のメモリからなり、前記フリーズ制御部は、前記複数のメモリのうち少なくとも１つのメモリにおいて、前記記憶開始部による記憶の開始後に記憶されたデータ量が前記１つのメモリが記憶可能な量に達した場合、前記超音波画像の前記複数のメモリへの記憶をフリーズさせることが好ましい。

この構成により、例えば、Ｂモード画像とドップラ（Ｄｏｐｐｌｅｒ）モード画像の同時表示モードのような複数の種類の超音波画像を表示する際に、操作者が所望するタイミングで超音波画像の記憶を開始することができる。さらに、単位時間あたりにメモリに記憶されるデータ量が超音波画像の種類によって異なる等の理由によって、前記複数のメモリ間で、記憶データがメモリの記憶可能な量に達するまで時間に差が生じる場合であっても、前記複数のメモリのうち容量が最も早く記憶データがメモリの記憶可能な量に達するメモリの画像データが上書きされることを防止できる。

本発明の超音波診断装置は、体内組織から生体信号を受信する生体信号受信部をさらに備え、前記表示部は、前記生体信号から得られた情報を可視化し、前記超音波画像上に表示することが好ましい。

本発明によれば、記憶開始直後からの画像データが、操作者の予期しない上書き等によって消失することなくメモリに蓄えられる超音波診断装置を提供することができる。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態に係る超音波診断装置１０は、体内組織の断層画像を、ほぼリアルタイムに撮像し表示する装置である。

図１に示すように、超音波診断装置１０は、超音波プローブ１０１、ＥＣＧ電極１４０、画像生成部２１、データメモリ２２、フリーズインタフェース１２１、フリーズ制御部１２０、記憶開始インタフェース１１９、メモリ制御部１１６および表示部３０で構成される。

画像生成部２１は、送受信回路１０２、Ａ／Ｄ変換器１０３、画像モード制御部１０４、Ｂモード画像処理回路１０７、Ｍモード画像処理回路１０８、ドップラモード画像処理回路１０９、カラーフロー（ＣｏｌｏｒＦｌｏｗ）モード画像処理回路１１０、ＥＣＧ信号受信回路１４１、Ａ／Ｄ変換器１４２を備える。

データメモリ２２は、Ｂモード画像メモリ１１１、Ｍモード画像メモリ１１２、ドップラモード画像メモリ１１３、カラーフローモード画像メモリ１１４、ＥＣＧ信号波形メモリ１１５を含む。以下、これらのデータメモリ２２に含まれるメモリの総称をメモリ１１１〜１１５とする。

表示部３０は、表示制御部１１７およびモニタ１１８を備える。

超音波プローブ１０１は、超音波ビームの送受信を行う。送受信回路１０２は超音波プローブ１０１による超音波の送受信を制御する。Ａ／Ｄ変換器１０３は、超音波プローブ１０１が受信した超音波信号をデジタル信号に変換する。

Ｂモード画像処理回路１０７は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの超音波信号を処理しＢモード画像を構築する。Ｂモード画像は、Ｂモード画像メモリ１１１に記憶されるとともに、表示制御部１１７へ送られる。

Ｍモード画像処理回路１０８は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの超音波信号を処理しＭモード画像を構築する。Ｍモード画像は、Ｍモード画像メモリ１１２に記憶されるとともに、表示制御部１１７へ送られる。

ドップラモード画像処理回路１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの超音波信号を処理しドップラモード画像を構築する。ドップラモード画像は、ドップラモード画像メモリ１１３に記憶されるとともに、表示制御部１１７へ送られる。

カラーフローモード画像処理回路１１０は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの超音波信号を処理しカラーフローモード画像を構築する。カラーフローモード画像は、カラーフローモード画像メモリ１１４に記憶されるとともに、表示制御部１１７へ送られる。

画像モード制御部１０４は、Ｂモード、Ｍモード、ドップラモード、カラーフローモードのうち少なくとも１つを有効な画像モードとして選択し、送受信回路１０２に有効な画像モードを通知する。また、画像モード制御部１０４は、Ｂモード画像処理回路１０７、Ｍモード画像処理回路１０８、ドップラモード画像処理回路１０９、カラーフローモード画像処理回路１１０のうち少なくとも１つを制御する。

ＥＣＧ電極１４０は生体のＥＣＧ（心電図）データを受信する。ＥＣＧ信号受信回路１４１はＥＣＧ電極１４０から得られたＥＣＧ信号を受信し増幅する。Ａ／Ｄ変換器１４２はＥＣＧ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、ＥＣＧ信号波形メモリ１１５に記憶されるとともに、表示制御部１１７へ送られる。

メモリ制御部１１６はメモリ１１１〜１１５への書き込みを制御する。記憶開始インタフェース１１９は、操作者からの入力を受けて、メモリ制御部１１６に対して、メモリ１１１〜１１５への書き込み開始を指示する。

フリーズ制御部１２０は、送受信回路１０２、メモリ制御部１１６、表示制御部１１７に対して、超音波信号の受信、超音波画像の記憶、ＥＣＧ信号波形の記憶および表示のフリーズ並びにフリーズ解除を制御する。フリーズインタフェース１２１は、操作者からの入力を受け、フリーズ制御部１２０に対して、超音波信号の受信、超音波画像の記憶、ＥＣＧ信号波形の記憶および表示のフリーズ、フリーズ解除を指示する。

表示制御部１１７は超音波画像およびＥＣＧ信号波形を合成し表示可能な画像フォーマットに変換する。モニタ１１８は表示制御部１１７から送られる画像を表示する。

超音波診断装置１０には、コンピュータが組み込まれている。画像生成部２１、フリーズインタフェース１２１、フリーズ制御部１２０、記憶開始インタフェース１１９、メモリ制御部１１６および表示制御部１１７の機能は、例えば、コンピュータが備えるＣＰＵ（中央処理装置）が、所定のプログラムを実行することで実現できる。

データメモリ２２には、例えば、ＣＰＵが直接読み書きできるＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いることができる。データメモリ２２は、リングバッファ形式で超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶を行うことが好ましい。なお、データメモリ２２は、リングバッファ形式に限られるものではない。

フリーズインタフェース１２１および記憶開始インタフェース１１９は、例えば、ボタン、スイッチ、マウスまたはキーボード等を備えることにより、操作者からの入力を受け付ける。

なお、超音波診断装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用的なコンピュータに、超音波プローブ１０１およびＥＣＧ電極１４０を接続することにより構成することもできる。

次に、超音波診断装置１０の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、超音波診断装置１０において、超音波プローブ１０１が受信した反射波およびＥＣＧ電極１４０からの信号が、画像生成部２１で処理されて表示部３０に画像として表示されるまでの処理の流れを示すフローチャートである。

まず、超音波プローブ１０１から体内組織に対して超音波ビームが送信される。体内組織で反射した超音波ビームは、超音波プローブ１０１で受信される（Ｓ１１）。超音波プローブ１０１が受信した反射波は送受信回路１０２へ送られる。

送受信回路１０２は超音波プローブ１０１から受け取った反射波を遅延合成する。この遅延合成された反射波は、Ａ／Ｄ変換器１０３によってデジタル信号に変換される。

画像モード制御部１０４は、予め、Ｂモード、Ｍモード、ドップラモード、カラーフローモードのうちの一つもしくは複数のモードを有効モードとして設定し、送受信回路１０２に有効モードを通知しておく。送受信回路１０２は通知された画像モードに応じた送受信方法を選択する（Ｓ１２）。

画像モード制御部１０４によってＢモードが有効モードとして設定されているときは、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力はＢモード画像処理回路１０７に入力される。Ｂモード画像処理回路１０７はＡ／Ｄ変換器１０３の出力信号から包絡線検波として知られる方法によって振幅成分を求め、輝度値に変換することで生体の断層画像（Ｂモード画像）を構築する（Ｓ１３）。

画像モード制御部１０４によってＭモードが有効モードとして設定されているときは、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力はＭモード画像処理回路１０８に入力される。Ｍモード画像処理回路１０８は、Ｂモード画像処理回路１０７と同様にＡ／Ｄ変換器１０３の出力信号を包絡線検波し、得られた振幅成分を輝度値に変換することで断層画像中の固定された超音波ビーム方向における時系列情報（Ｍモード画像）を構築する（Ｓ１４）。

画像モード制御部１０４によってドップラモードが有効モードとして設定されているときは、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力はドップラモード画像処理回路１０９に入力される。ドップラモード画像処理回路１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力信号から直交検波として知られる方法によって固定された超音波ビーム方向における反射波の周波数偏位信号を求め、得られた信号をフーリエ変換することで信号のパワースペクトルを算出し、輝度値に変換することでドップラモード画像を構築する（Ｓ１５）。

画像モード制御部１０４によってカラーフローモードが有効モードとして設定されているときは、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力はカラーフローモード画像処理回路１１０に入力される。カラーフローモード画像処理回路１１０は、ドップラモード画像処理回路１０９と同様にＡ／Ｄ変換器１０３の出力信号から直交検波として知られる方法によって各点の周波数偏位信号を求め、得られた信号から自己相関関数によって周波数を推定し、色情報に変換することでカラーフローモード画像を構築する（Ｓ１６）。

上記のＢモード画像構築（Ｓ１３）、Ｍモード画像構築（Ｓ１４）、ドップラモード画像構築（Ｓ１５）およびラーフローモード画像構築（Ｓ１６）は、同時に並行して行われることもある。

以上、全ての画像モードを構築する処理（Ｓ１３〜１６）について説明したが、実際の処理においては、このうちの少なくとも１つが行われることになる。すなわち、画像モード制御部１０４が、有効モードとして設定した画像モードの画像のみが構築される。

以降の処理は、一例として、ＢモードとＭモードが有効モードとして設定されている場合について説明する。

ＥＣＧ電極１４０は生体の表面に取り付けられ、生体からのＥＣＧ信号を受信する（Ｓ２１）。ＥＣＧ電極１４０によって受信されたＥＣＧ信号は、ＥＣＧ信号受信回路１４１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１４２によってデジタル信号に変換される。

メモリ制御部１１６は、操作者から記憶開始命令が発行されているか否か判断する（Ｓ１７）。操作者は、記憶を開始したいときに、記憶開始インタフェース１１９を用いて画像データおよび波形データの記憶開始命令を発効する。記憶開始インタフェース１１９は、例えば、ボタン等である。メモリ制御部１１６は、例えば、ボタンが押された状態か否かによって、記憶開始命令が発行されているか否かを判断することができる。

メモリ制御部１１６は、操作者が記憶開始命令を発効していないと判断した場合（Ｓ１７でＮＯの場合）、メモリ１１１、１１２、１１５への記憶は行わない。そのため、Ｂモード画像処理回路１０７で構築されたＢモード画像、Ｍモード画像処理回路１０８で構築されたＭモード画像およびＥＣＧ信号波形は、メモリ１１１、１１２、１１５に記憶されず、表示制御部１１７へ送られ、スキャンコンバート（Ｓ２３）される。

これに対して、メモリ制御部１１６が、操作者は記憶開始命令を発効していると判断した場合（Ｓ１７でＹＥＳの場合）、メモリ制御部１１６は、データを記憶すべきメモリ１１１、１１２、１１５に蓄えられている有効なデータ量とそのメモリ１１１、１１２、１１５が記憶可能な量との比較を、メモリ１１１、１１２、１１５ごとに行う（Ｓ１８）。有効なデータ量とは、操作者が発行した直前のメモリクリア命令後に記憶されたデータの量である。本実施の形態においては、記憶開始命令がメモリクリア命令を兼ねている。それぞれのメモリ１１１、１１２、１１５において、メモリに記憶されている有効なデータ量が、そのメモリが記憶可能な量に達していない場合（Ｓ１８でＹＥＳの場合）、Ｂモード画像、Ｍモード画像、ＥＣＧ信号波形がそれぞれのメモリ１１１、１１２、１１５に記憶される（Ｓ２２）。

有効データ量と記憶可能な量との比較（Ｓ１８）において、メモリに記憶されている有効なデータ量が、メモリ容量に達していない場合でも、例えば、空容量がわずかで、次に記憶しようとしている画像を記憶するとメモリ容量を越えてしまう場合は、有効データ量は、メモリの記憶可能な量に達していると判断することができる。

これらの記憶先のメモリ１１１、１１２、１１５のうちいずれか１つにおいて有効データ量が記憶可能量に達していた場合（Ｓ１８でＮＯの場合）、メモリ制御部１１６からフリーズ制御部１２０へその旨の信号が伝えられる。フリーズ制御部１２０は、送受信回路１０２、表示制御部１１７に対してフリーズ命令を送信する。これにより、送受信回路１０２、表示制御部１１７は、処理を中断する。また、フリーズ制御部１２０はメモリ制御部１１６に対してメモリへのデータ記憶中断命令を送信する。これにより、メモリ制御部１１６はメモリ１１１、１１２、１１５への超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶を行わないようにする（Ｓ１９）。

このようなフリーズ状態において、フリーズ制御部１２０は、フリーズ解除されるまで待機する（Ｓ２０）。

操作者がフリーズインタフェース１２１を介してフリーズ状態を解除したときに、フリーズ制御部１２０が、メモリ制御部１１６に対して超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶開始命令を送信する。その結果、メモリ制御部１１６によってメモリ１１１、１１２、１１５への超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶が開始される（Ｓ２２）。この場合、記憶されていたデータは、新しいデータで上書きされる。また、古いデータを、コンピュータに設けられたハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ等のストレージ（図示せず）に待避させてもよい。

フリーズインタフェース１２１は、例えば、操作者が超音波画像のフリーズ実行命令および解除命令をフリーズ制御部１２０に送信するスイッチとすることができる。スイッチが、フリーズ状態で押下されるとフリーズ制御部１２０によってフリーズ状態が解除され、非フリーズ状態で押下されるとフリーズ制御部１２０によって記憶、表示処理等がフリーズされる態様とすることができる。

表示制御部１１７は有効なモードの画像、すなわち、Ｂモード画像とＭモード画像およびＥＣＧ信号波形を合成し、スキャンコンバートする（Ｓ２３）。モニタ１１８は表示制御部１１７から出力された画像を表示する（Ｓ２４）。

以上のような処理（Ｓ１１〜２４）が、繰り返されることによって、複数の画像が順次モニタ表示される。

以上のように、メモリ１１１〜１１５への記憶が開始された直後から、メモリ制御部１１６によって、メモリ１１１〜１１５に蓄えられている有効なデータ量は監視される。メモリ１１１〜１１５のうちいずれか１つに蓄えられたデータの量がそのメモリの記憶可能な量に達した時点で、フリーズ制御部１２０が、送受信回路１０２、表示制御部１１７に対してフリーズ命令を送信し、メモリ制御部１１６に対してメモリへのデータ記憶中断命令を送信する。

このような処理によって、操作者が記憶開始インタフェース１１９を用いて記憶開始命令を発効した時点で超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶が開始され、開始後の記憶データ量がメモリの記憶可能量に達すると超音波画像の記憶および表示は自動的にフリーズされる。

また、操作者がフリーズインタフェース１２１のスイッチを押下する等してフリーズ状態を解除すると、超音波画像およびＥＣＧ信号波形の記憶が再び開始される。メモリへの記憶が再開始された後、再開始後の記憶データ量がメモリの記憶可能量に達すると超音波画像は自動的にフリーズされる。

このような処理によって、超音波画像および生体信号のメモリへの記憶を操作者が望む任意のタイミングで開始することができる。さらに、メモリに記憶された超音波画像または生体信号が、操作者の予期しない上書き等によって消失することがない。

なお、本実施の形態において、複数の異なる種類の超音波画像として、Ｂモード画像、Ｍモード画像、ドップラモード画像、カラーフローモード画像を例示したが、超音波画像の種類はこれらに限られない。例えば、Ａモード画像、３Ｄ画像等も超音波画像の一種である。

また、本実施の形態において、体内組織から生体信号として、生体のＥＣＧ（心電図）信号が例示されているが、生体信号はこれに限られない。例えば、生体信号としてＰＣＧ（心音図）等がある。

本発明に係る超音波診断装置は、操作者が予期しない超音波画像の記録消失の恐れがない医療機器として有用である。

超音波診断装置の一構成例を示すブロック図 超音波診断装置の動作を示すフローチャート

符号の説明

１０ 超音波診断装置
２１ 画像生成部
２２ データメモリ
３０ 表示部
１０１ 超音波プローブ
１０２ 送受信回路
１０３ Ａ／Ｄ変換器
１０４ 画像モード制御部
１０７ Ｂモード画像処理回路
１０８ Ｍモード画像処理回路
１０９ ドップラモード画像処理回路
１１０ カラーフローモード画像処理回路
１１１ Ｂモード画像メモリ
１１２ Ｍモード画像メモリ
１１３ ドップラモード画像メモリ
１１４ カラーフローモード画像メモリ
１１５ ＥＣＧ信号波形メモリ
１１６ メモリ制御部
１１７ 表示制御部
１１８ モニタ
１１９ 記憶開始インタフェース
１２０ フリーズ制御部
１２１ フリーズインタフェース
１４０ ＥＣＧ電極
１４１ ＥＣＧ信号受信回路
１４２ Ａ／Ｄ変換器

Claims (5)

1. 体内組織に対して超音波ビームを送信し、前記超音波ビームの反射波を受信するプローブと、
   前記プローブが受信した反射波を処理することによって、前記体内組織の超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、
   前記超音波画像を記憶するデータメモリと、
   前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始させる記憶開始部と、
   前記記憶開始部による記憶の開始後に記憶されたデータ量が、データメモリが記憶可能なデータ量に達した場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶および前記表示部の表示をフリーズさせるフリーズ制御部とを備える超音波診断装置。
2. 前記記憶開始部は、操作者から開始命令の入力を受けた場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記フリーズ制御部は、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶および前記表示部の表示がフリーズされた状態において、操作者からのフリーズ解除命令の入力を受けた場合に、前記超音波画像の前記データメモリへの記憶を開始するフリーズ解除部をさらに備える請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記データメモリは、複数の異なる種類の超音波画像をそれぞれ記憶する複数のメモリからなり、
   前記フリーズ制御部は、前記複数のメモリのうち少なくとも１つのメモリにおいて、前記記憶開始部による記憶の開始後に記憶されたデータ量が前記１つのメモリが記憶可能な量に達した場合、前記超音波画像の前記複数のメモリへの記憶をフリーズさせる請求項１〜３のいずれかに記載の超音波診断装置。
5. 体内組織から生体信号を受信する生体信号受信部をさらに備え、
   前記表示部は、前記生体信号から得られた情報を可視化し、前記超音波画像上に表示する請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。

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