JP5058638B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
診断装置に関する。
機能を有するものがあった。このような超音波診断装置においては、自在な方向に超音波
ビームを送信できる、2次元アレイプローブや、機械揺動式プローブが用いられる。この
ようなプローブによって複数の異なる被検体断面を実質的に同時に走査することができる
。このような走査に基づき、異なる被検体断面を表す複数の超音波画像を並べて表示する
ことができる。このような機能をマルチプレーンスキャン機能・マルチディスプレー機能
という。この表示された画像を医師が観察することにより3次元的な診断が可能となる。
診断装置においては、画質条件や表示条件を種々に変更して行うことが可能である。ここ
で、画質条件とは超音波出力、超音波放射密度、受信感度、信号処理方法などであり、表
示条件とは、表示装置における表示サイズや表示走査線密度などである。これらの画質条
件及び表示条件は並べて表示されるいずれの超音波画像においても同一の設定が採られれ
、同画質、同表示形態による表示が行われている。
数の画像を表示していても、詳細に観察できる画像は1枚程度である。この場合、注視さ
れる画像の他の画像は、撮像部位の3次元的把握のためのパイロット画像としての意味を
有するため、詳細な観察を要するものではないことがしばしばある。
診断装置においては、同時に表示される複数の超音波画像の一方を、詳細に観察しようと
した場合、同時に表示される双方の画質、表示条件の調節を行うより他なかった。例えば
、超音波放射線密度を上げて、さらに表示倍率も高くする設定に変更すると、他方の画像
も同様の設定変更がおこなわれる。このような場合、他方の画像は注目されないにも関わ
らず、この他方の画像の放射線密度の上昇に起因して、観察しようとする画像のフレーム
レートが低下する結果となる。さらに、モニターの表示領域は限られた広さであるが、他
方の画像の表示倍率の上昇に起因して、観察しようとする画像の表示倍率の上限が低くな
ってしまう。つまり、観察対象でない画像の画質条件、表示条件の連動に起因して、観察
対象の画像の画質や表示領域が制限される結果となる。
異なる複数の断層面に対し超音波信号の送受信を行う送受信手段と、前記送受信手段によ
って得られた受信信号に基づいて画像処理を行うことによって、前記複数の断層面毎の超
音波画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、を有し、前記複数の断層面のうちの
1つの断層面に対して、前記複数のうちの他の断層面と異なる条件で、前記送受信又は前
記画像生成が行われることを特徴とする。
の劣化が低減された超音波画像診断装置を提供できる。
ように、本実施形態の超音波画像診断装置10は、制御部ユニット11と、送受信ユニッ
ト12と、信号処理ユニット13と、2次元アレイタイプ又はバイプレーン型の超音波プ
ローブ14と、モニタなどの表示部15、キーボード、トラックボール、或いはタッチコ
マンドスクリーン(以降、TCSと略称する)などによる操作部入力ユニット16とによ
り構成される。さらに心電図信号などの外部信号を参照する場合には、外部信号ユニット
である生体情報入力ユニット17などが構成に加えられる。
が接続されるコンピュータ処理を行うCPU制御部111と、コンピュータ処理のプログ
ラムを格納した制御情報プログラム部112と、本願実施形態が行う種々のマルチディス
プレイ表示形態の構成に関するデータを予め記憶する制御部データベース113とを具備
する。
する超音波信号の送信回路121と、被検体18の体内からの反射超音波信号を受信処理
する受信回路122と、CPU制御部111から出力される制御信号によりこの送信回路
121及び受信回路122を制御する超音波送受信制御部123と、制御部データベース
113に予め記憶した制御パターンの送受信制御データを一時的に保持する送受信制御デ
ータメモリ124とを具備している。
路131と、制御部データベース113に記憶した制御データを一時的に保持する画像制
御データメモリ134と、CPU制御部111及び画像制御データメモリ134からの制
御データとが入力され、この信号処理回路131へ信号処理制御信号を出力する信号処理
制御部133と、信号処理回路131から出力された画像信号を、画像毎に表示部15に
おけるマルチ画像の表示画面に、画像制御データメモリ134からの制御データにより構
成する画像画面生成回路132とを具備する。
表示する複数の超音波画像構成の組毎に、その表示形態に関する制御データを予め記憶す
る。この制御データは、表示部15の表示画面に表示する超音波画像の数(n)ごとに設
定される。例えば、2画像表示の場合、4画像表示の場合・・・等のそれぞれに対して設
定される。さらに表示画像数がある値mであった場合に対して、複数の表示画面形態が設
定される。例えば、2画面表示の場合であったときには、同じ大きさで2枚の画像を表示
するための制御データであったり、一方を小さくして他方を大きく表示するための制御デ
ータであったりする。つまり、表示画面形態数をmとすると、この制御データは、ファイ
ルFnmとして分類することができる。例えば、ファイルF20の内容を、図3(b)に
模式的に示す。ファイルF20は2画面表示の場合の0番目の表示画面形態で表示するた
めの制御データである。同時に表示される2枚の画像をそれぞれA画像、B画像とすると
、それぞれに対してデータが設定される。さらに、それぞれの画像に対するデータは、送
受信制御データと画像表示制御データに分類される。送受信制御データは、例えば、超音
波駆動電圧、走査線密度、受信ゲイン、パルスゲート幅、ビーム遅延データ、スキャン順
序などに関するデータであるとし、画像表示制御データは、表示輝度レンジ、表示サイズ
、カラー/モノクロ表示、静止画/動画表示などに関するデータであるとする。ここで便
宜のため、X画像に対する、表示画面態様nでo番目のデータをTXnoとあらわすもの
とする。本実施形態の超音波画像診断装置における表示画像数選択時のデフォルト設定は
、ファイルFn0に基づくもの(図3(b)は2画像画面の例示でファイルF20)であ
るとする。ファイルFn0は従来のマルチディスプレイ表示形態と同様の表示形態であり
、複数の画像が同一条件で表示されるための制御データである。
2に示す処理手順のフロー図を用いて説明する。なお、以下の説明においては、表示部に
おける同時に表示する画面の数を、煩雑を避けるために、例えば、異なるスライス(断層
)面をスキャンする2次元アレイ超音波プローブあるいはバイプレーン超音波プローブな
どによるA画像及びB画像が左右に配置された表示画面からなる2画像画面とする場合に
ついて説明する。
したA画像及びB画像の表示形態パターン数をF20からF2mの(m+1)組とする。
従って、A画像及びB画像が共に同一条件で画面表示されるファイルF20の画面パター
ンの他に、例えば、A画像とB画像の超音波スキャンビーム密度、表示倍率あるいは表示
サイズがそれぞれ異なる場合や、あるいはカラー表示の両画像の一方がモノクロ表示であ
る場合や、あるいは動画像表示の一方がフリーズ(静止)画表示である場合などの制御フ
ァイルF21〜F2nが記憶されている。
定の操作により選択する。すると、図2に示すステップS11において、表示画面のA画
像とB画像が全く同一の送受信条件、画像表示条件で表示される。これは、従来のマルチ
ディスプレイ方式の超音波画像診断装置と同様の2画像表示である。この従来の表示形態
で、被検者の対象の部位付近を探索して、目的とする診断対象を超音波画像内に捉える。
おいて、本実施形態の操作部入力ユニット16のタッチコマンドスクリーン装置(TCS
)、マウスあるいはトラックボールなどの入力指示装置を操作して、所望する診断の目的
に適切な超音波画像表示形態を指示入力する。
ース113に記憶されたファイルFnmの1つが決定される。
データメモリ124に一時的に設定、保存される。同じく信号処理制御データは、ステッ
プS16で、信号処理ユニット13の画像制御データメモリ134に一時的に設定、保存
される。また、ステップS13で検索された制御ファイルFnmに記録される制御データ
の一部は、ステップS14で、制御パラメータの算出演算のデータとして使用される。そ
の結果のデータが、送受信制御データメモリ124あるいは画像制御データメモリ134
に同じく一時的に設定、保存される。
データに基づいて、ステップS17で送信回路121及び受信回路122が作動し、被検
者18への超音波信号の送受信が行なわれる。さらに、ステップS18で、受信回路12
2で処理された受信信号は、信号処理回路131に入力され、先のステップS16で画像
制御データメモリ134に一時的に設定、保存した画像表示の制御データに基づいて、画
像表示の画素データを生成する画像信号の処理が、信号処理回路131で行なわれる。
成が行われる。この表示画面構成は、ステップS19で、画像制御データメモリ134に
一時的に保存した前記制御データに基づいて行われる。更にステップS20で、A画像、
B画像の画素データをステップS19による設定に従って、画像画面生成回路132に備
える画面フレームメモリにマッピングする。
に表示部15へ読み出される。これにより、表示部15の表示画面には、超音波送受信設
定及び画像表示設定が異なるA画像及びB画像を共に表示される。
音波送受信設定及び画像表示設定を変更するか否かの判断がなされる。変更する場合は、
指示が入力されると、ステップS12へ戻る。この変更指示がない場合は、ステップS1
3において検索したファイルFnmの制御データを維持する。これにより、ステップS1
2において、表示形態の種別の変更が指示されるまで、以前の表示様式により表示される
。
定の画面表示形態で表示される複数の画像の少なくも1つ以上の画像群をA画像に、残り
の他の画像群をB画像に読み替えれば、注目する画像が複数の場合も同様に行うことがで
きる。
ム部112に予め記憶させて、CPU制御部111にこのプログラムを実行させて、超音
波信号の処理が成され、指定する所望の表示形態で表示を実行しても良い。
4〜図7を用いて説明する。ここでは、2画像を表示する場合について、それぞれの表示
形態における、ステップS12〜S19の処理の詳細を説明する。
図4に本実施形態により表示の形態が変化する様子を模式的に図示する。表示形態実施
例1では、同図のa)に示すように、先ず従来のマルチディスプレイの表示画面と同様に
、異なるスライス(断層面)のA画像41とB画像42の2画像が同一の表示条件で表示
される。
リーン)、或いは操作表示画面の例えば「右側を選択」と表示された、選択された一方の
画像だけを動画像にする指示アイコン(図示せず)をクリックする。
F2aに対応するので、ステップS13でこのファイルが設定データとして検索される。
に対する送受信制御データでは、各データ項目のパラメータk=1〜Kに対し、TAak
および、TBakはA画像のみスキャンするように設定されている。つまり、TAakは
、A画像のみをスキャンするのに適するように設定され、TBbkはB画像のスキャンを
行わないように設定される。GAakにはTAakに沿った表示条件が設定され、GBa
kは、画像を更新せず、フリーズ状態とするように設定される。
この処理により、これ等の各画像データが最終的に、画像画面生成回路132でマッピ
ングされる。そして、フレーム毎の画面データが表示部15へ出力される。これにより、
図4のb)に図示するように、右側画像46は動画のリアルタイム画像で、左側は他のス
ライスを静止画で表示する画面47の表示形態でモニタ表示5される。
画像のみのためのスキャンを繰り返せばよいので、A画像のフレームレートが倍となる。
これによりA画像の動きが滑らかな表示で観察でき、診断がしやすく、その精度も上げる
ことができる。
図5に、本実施形態による変更した表示形態を模式的に図示する。表示形態実施例2で
は、同図のa)に示すように、先ず従来のマルチディスプレイの表示画面と同様に、異な
るスライス(断層面)のA画像51とB画像52の2画像が同一の条件で表示される。
れた指示アイコン(図示せず)をクリックする。
ァイルF2bに対応する。このファイルF2bには、画像表示制御データの例えばi項の
表示フレームレートがGA0i=GAbi、GB0i=GBbiというように設定される
。つまり、表示形態の変更後も同じ条件を維持する。一方、送受信制御データの例えばh
項のスキャンレートはA画像とB画像それぞれに対し以下のように設定される。まず、前
述のように初期状態ではA画像とB画像は区別されないので、ファイルF20においてT
A0h=TB0hである。しかし、変更後のファイルF2b(図示せず)では、画像A5
6、画像B57に対し、TAbh>TBbhとなるように設定される。
へ入力される。これにより、A、B画像のフレームレートは変更なく、A画像56の走査
線密度を高くすることができるとともに、B画像も引き続き走査される。
ングされて、フレーム毎の画面データが表示部15へ出力されて、図5のb)に図示する
ように、走査線密度が高められたA画像56と低くなったB画像57のスキャンレートが
異なる両画像ともリアルタイム(動画)画像が表示される表示形態でモニタ表示される。
スライス(断層面)のB画像57は、両画像とも動画像表示で動的に3次元的な観察に好
ましく、さらに指定した一方の例えばA画像の表示が、他方のB画像より高密度となった
スキャンで表示されて、動画像の動きが更に滑らかな表示で観察でき、診断が詳しく行え
て、その精度も上げることができる。
を一定に保つ場合を説明したが、これに限られない。フレームレートを異ならせて走査線
密度を同じとしてもよいし、一方の画像のフレームレートと走査線密度をともに向上させ
るなどしてもよい。
のようになる。A画像のフレームレートを向上させる場合、A画像を2回スキャンする間
にB画像を1回しかスキャンしないように制御データが設定される。例えば、B画像を半
分スキャンするごとに、A画像を全部スキャンするようにすることなどにより可能である
。また、走査線密度が同じ場合には、A画像の2本の走査線を送受信する毎に、B画像の
1本の走査線を送受信するように設定するなどとする。
いないが、あらかじめ、使いやすいと思われる走査線密度の数値の組をいくつか設定して
おいて選択させるなどとしてもよい。また、適宜数値入力する手段をもち、これに応じて
、A画像とB画像で異なる走査線密度が設定されるなどとしてもよい。
図6に、表示形態実施例3の変更を模式的に図示する。この表示形態実施例3では同図
のa)に示すように、先ず従来のマルチディスプレイの表示画面と同様に、異なるスライ
ス(断層面)のA画像61とB画像62の2画像が同一の条件で表示される。
示」と表示された指示アイコンをクリックする。
音波画像をより大きい表示サイズ(占有するラスタ数)に、走査線密度を高めてA画像6
6で表示し、他方の画面は表示サイズを狭めて、走査線密度も下げてB画像67で表示す
る形態で、ステップS13で制御データの例えばファイルF2cが検索される。
h、及び画像表示制御データの表示サイズのデータGAciとGBciが含まれる。ここ
で、TAch>TBchであり、GAci>GBciである。
われる。これにより、表示装置15には、図6のb)に図示するように、所望した例えば
右側のA画像66が他方のB画像67に比べて、大きく表示されると共に、その走査線密
度も高めて、両画像ともリアルタイム動画像として表示する。
ば、仔細な観察及び高度な診断が、容易且つ迅速に行うことができる。
が、これに限られない。一方の画像のフレームレートと走査線密度をともに向上させるな
どしてもよい。
には言及していないが、あらかじめ、使いやすいと思われる走査線密度や表示サイズの数
値の組をいくつか設定しておいて選択させるなどとしてもよい。また、適宜数値入力する
手段をもち、これに応じて、A画像とB画像で異なる走査線密度、表示サイズが設定され
るなどとしてもよい。
図7に本実施形態により表示の形態が変化する様子を模式的に図示する。この、表示形
態実施例4では、同図のa)に示すように、先ず従来のマルチディスプレイの表示画面と
同様に、異なるスライス(断層面)のA画像71とB画像72の2画像が同一の条件で表
示される。
情報入力ユニット17を備えている。この生体信号は、心電図信号、脈波信号、或いは呼
吸信号などのいずれかである。ここで説明する表示形態実施例4は、心電図(ECGと呼
ぶ)を検知し、これに同期して経食道バイプレーンプローブにより、心臓の縦断面を右側
のA画像71として、横断面をB72画像として表示する場合を例に説明する。
来のマルチディスプレイ画像表示70と同様の表示形態で表示する。すなわち、表示して
いるA画像71及びB画像72の超音波送受信条件及び信号処理条件は、共に両画像に対
し同じ条件であり、図7のa)に示すように、同期している生体信号の心電図波形73が
画像の下方に重畳して表示される画像構成70で表示する。
の例えば「交互に変化」と表示された、所定の処理を外部入力信号に同期して、交互に作
動させる指示アイコン(図示せず)をクリックする。
ァイルF2dに対応するので、ステップS13でこのファイルが設定データとして検索さ
れる。
左側のB画像77がスキャン密度及びラスタ密度が高く、A画像76が粗く表示されるよ
うに、前記制御データの設定が、例えば走査線密度では、TAdh<TBdh、表示サイ
ズでは、GAdi<GBdiとなるように設定されている。この設定値により、この1心
拍の周期中は、左のB画像77の表示が、右のA画像76に比べて鮮明に表示部15のモ
ニタに表示75される。例えば、B画像77には心臓の横断面が鮮明に表示されるので、
心室の収縮状況やその容積などが観察し易くなる。
次の1心拍の開始が生体情報入力ユニット17からのトリガ信号で検知されると、送受信
制御データメモリ124及び画像制御データメモリ134のA画像用データとB画象用デ
ータがそれぞれ入れ替わって書き換えられる。すなわち、それぞれの制御データメモリ1
24、134のA画像データ部分にデータTBd1〜TBdkとデータGBd1〜GBd
kが設定され、B画像データ部分に、データTAd1〜TAdkとデータGAd1〜GA
dkがそれぞれ設定される。これの具体的な実行は、生体情報入力ユニット17からのト
リガ信号の入力毎に、ステップS13において、検索する設定データのファイルF2dの
下位フォルダ「画像A」と同じく下位フォルダ「画像B」をフォルダ名を読み替えあるい
は差し替えることにより行われる。その後ステップS14〜ステップS18が実行される
。ステップS22の中止や他の表示形態への変更の入力ない場合には、ステップS18を
終えると、両画像の表示データはステップS19の処理へ進める。そして再びステップS
13に戻って、生体情報入力ユニット17から次のトリガ信号が入力されるまで、制御デ
ータメモリ124、134それぞれの制御データを維持し、表示の形態は維持される。次
のトリガ信号が入力されると、制御データメモリ124、134のA画像/B画像の制御
データを書き換える。
’にして、他の一方の画像(説明例では図7c)のA画像76’)が鮮明に表示画面75
’で表示されるので、例えば心臓の縦断を表示するA画像76’で、弁などの開閉具合が
モニタ表示され、仔細に観察できる。
音波画像を生体の周期的な活動毎に、画像の送受信や表示の条件を交互に反復して変更し
、観察、診断に適切な鮮明で詳細な画像表示の条件で観察ができる。また生体情報も同画
面に重畳してモニタ表示し、その周期のタイミングに対応した観察、診断が、鮮明なA画
像及びB画像に依って仔細に行える。
られない。体外からの接触による画像化用の2次元アレイ超音波プローブであってもこの
ような動作を行わせることが出来るのはいうまでもない。このような2次元アレイ超音波
プローブであっても心臓を観察するために用いられる場合は特に有効である。
が、これに限られない。一方の画像のフレームレートと走査線密度をともに向上させるな
どしてもよい。
には言及していないが、あらかじめ、使いやすいと思われる走査線密度や表示サイズの数
値の組をいくつか設定しておいて選択させるなどとしてもよい。また、適宜数値入力する
手段をもち、これに応じて、A画像とB画像で異なる走査線密度、表示サイズが設定され
るなどとしてもよい。
されているかを判別し、それに適した所定の設定に自動変更することもできる。
11・・・制御部ユニット、
12・・・送受信ユニット、
13・・・信号処理ユニット、
14・・・超音波プローブ、
15・・・表示部、
16・・・操作部入力ユニット、
17・・・生体情報入力ユニット、
18・・・被検者、
111・・・CPU制御、
112・・・制御情報プログラム部、
113・・・制御データベース部、
121・・・送信回路、
122・・・受信回路、
123・・・超音波送受信制御部、
124・・・送受信制御データメモリ、
131・・・信号処理回路、
132・・・画像画面生成回路、
133・・・信号処理制御部、
134・・・画像制御データメモリ、
40、50、60、70・・・元の表示形態の表示画面、
41、51、61、71・・・元の表示形態のA画像、
42、52、62,72・・・元の表示形態のB画像、
45、55、65、75、57’・・・本実施形態による表示形態の表示画面、
46、56、66、76、76’・・・本実施形態によるA画像、
47、57、67,77、77’・・・本実施形態によるB画像、
73・・・心電図波形表示。
Claims (5)
- 超音波プローブにより被検体の異なる複数の断層面に対し、前記複数の断層面毎に対応した制御データに基づいて超音波信号の送受信を行なう送受信手段と、
前記被検体の生体信号を取得するための生体信号取得手段と、
前記送受信手段によって得られた受信信号に基づいて画像処理を行うことによって、前記複数の断層面毎の超音波画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記送受信に関する条件に対応する制御データを、前記複数の断層面毎に対応して設定する制御データ設定手段と、
を備え、
前記制御データ設定手段は、前記生体信号における所定の信号の検知に対応して、設定された前記制御データを変更し、
前記送受信手段は、前記制御データの変更に応じて前記送受信の条件を変更する
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記複数の断層面は第1の断層面と第2の断層面とからなり、
前記制御データ設定手段は、前記第1及び第2の断層面にそれぞれ異なる前記制御データを設定するものであって、
前記制御データ設定手段は、前記生体信号における所定の信号の検知に対応して、前記第1及び第2の断層面に設定された前記制御データを入れ替えて設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記制御データ設定手段は、前記生体信号における所定の信号を検知する毎に、前記制御データの変更を行う
ことを特徴する請求項1または2に記載の超音波診断装置。 - 前記条件は走査線密度、表示サイズ、スキャン順序及びフレームレートのうち少なくとも1つを含むであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 互いに異なる複数の前記制御データから構成される複数のファイルを記憶する記憶手段と、
前記複数のファイルのうちからファイルを選択させるための選択手段を更に備え、
前記制御データ設定手段は、前記選択されたファイルを前記複数の断層面に対して設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の超音波診断装置。
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