JP5143984B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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、特にスイープ画像が表示される超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断画像としては各種の超音波画像が知られているが、その中のスイープ画像として、例えばＭモード画像及びＤモード画像（スペクトラムドプラ画像）が知られている。前者は、特定ビーム方位上の各エコーデータの大きさを輝度値として縦軸に表し、時間軸を横軸とした画像である。後者は特定部位（サンプルボリューム内）の血流の速度分布における各速度成分の大きさを輝度値として縦軸（速度軸）上に表し、時間軸を横軸とした画像である。なお、そのようなスイープ画像を表示する場合には、一般に、その超音波画像とともに生体信号として心電信号などの波形が表示される。
【０００３】
上記のようなスイープ画像や生体信号の表示方式としては、表示エリアの左端から右端へ最新の情報を順次表示していき、その表示位置が右端に到達した時点で自動的に表示を消去して再び右端から表示を開始するムービング方式と、常に最新の情報の表示位置が例えば表示エリアの右端に設定されそこから左側へ一連の過去の情報を連続的にスクロールしていくスクロール方式と、が知られている。
【０００４】
ここで、上記のムービング方式に注目すると、かかる表示方式では、間欠的に表示のリフレッシュを行う必要があるが、従来装置においては、そのタイミングは臓器の周期的な運動とはまったく無関係に設定され、単に表示位置が右端に到達した時点をもって画面がリフレッシュされ、それと同時に次の表示が開始されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、従来においては、表示内容の切換前後で、異なる時相のデータが表示されることになり、例えば、Ｍモード画像を繰り返し表示する場合に、心臓の動きが安定していても、画像間で表示内容が左右にずれるという問題がある。これは、心電信号の波形の表示においても同様に指摘できる。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、スイープ画像を表示する場合に表示開始時相を揃えられるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、周期的に画像内容が更新されるスイープ画像を形成するスイープ画像形成手段と、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて、前記スイープ画像の表示開始タイミングを設定する表示制御手段と、前記スイープ画像を表示する表示手段と、を含む。
【０００８】
上記構成によれば、組織の運動周期に、繰り返し表示される各スイープ画像の表示開始タイミングを同期させることができ、すなわち、組織運動における所定時相から常にスイープ画像を表示させることができる。よって、スイープ画像のリフレッシュ前後において、表示開始時相が異なることによる違和感を防止でき、また、疾病診断の便宜を図れる。表示画面上においては、組織の運動が定常的であれば、静止画像のスイープ表示のようになり、運動が動的に変化するとその変化部分が画像観察上顕著となる。
【０００９】
望ましくは、前記検出手段は前記臓器の周期的な運動を表す生体信号に基づいて同期信号を生成し、前記表示制御手段は前記同期信号に従って前記表示開始タイミングを設定する。生体信号は心電信号、脈波信号などの心臓あるいは循環器の運動周期を表すものであり、それ以外に呼吸信号であってもよい。
【００１０】
望ましくは、前記表示開始タイミングから表示更新タイミングまでの臓器の運動周期数を可変設定する手段を含む。時間軸スケールが大きい場合には、複数心拍分の表示を行わせるのが望ましく、時間軸スケールが数秒程度であれば、各周期ごとにリフレッシュを行わせればよい。
【００１１】
（２）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器としての心臓に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、スイープ画像として、縦軸を速度軸とし且つ横軸を時間軸とし速度分布における各速度成分の大きさを輝度値として表したスペクトラムドプラ画像を形成するスイープ画像形成手段と、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて互いに心拍が異なる複数のスイープ画像を表示開始時相を揃えつつ同一時間軸上に重合して重合画像を形成し、その画像内容を前記臓器の周期的な運動に同期させて周期的に更新する手段であって、前記複数のスイープ画像の表示態様を最新から過去に向かって異ならせる重合画像形成手段と、前記重合画像を表示する表示手段と、を含む。
【００１２】
上記構成によれば、互いに周期が異なる複数のスイープ画像が重合画像として同時表示されるので、時間軸方向の画像傾向などをより容易に把握でき、また、突発的な変化を顕著にできる。
【００１３】
望ましくは、前記重合画像におけるスイープ画像の重合数を可変設定する手段を含む。望ましくは、前記重合画像における各スイープ画像の表示態様が異なる。この構成によれば個々のスイープ画像の時間順序を容易に把握できる。
【００１４】
（３）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、臓器上の複数の計測位置のそれぞれについて周期的に画像内容が更新される複数のスイープ画像を形成する画像形成手段と、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて前記複数の計測位置に対応する複数のスイープ画像を互いに時間軸を並行にしつつ合成して合成画像を形成する合成画像形成手段と、前記合成画像を表示する表示手段と、を含む。
【００１５】
上記構成によれば、複数の計測位置についての複数のスイープ画像の対比を正確に行える。複数のスイープ画像は、表示画面上において上下に並べて表示するようにしてもよい。
【００１６】
（４）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、臓器上の複数の計測位置のそれぞれについて周期的に画像内容が更新される複数のスイープ画像を形成する画像形成手段と、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて前記複数の計測位置に対応する複数のスイープ画像を同一時間軸上で重合して重合画像を形成する重合画像形成手段と、前記重合画像を表示する表示手段と、を含む。
【００１７】
上記構成によれば、同一の時間軸上に複数の計測位置についての複数のスイープ画像を重ね表示して、より両画像の対比を正確に行える。例えば、時間計測も容易となる。望ましくは、前記複数の計測位置に対応する複数のスイープ画像の表示態様は互いに異なる。
【００１８】
（５）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、周期的に画像内容が更新されるスイープ画像を形成するスイープ画像形成手段と、生体信号を取得する手段と、前記生体信号の波形に基づいて、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて、前記スイープ画像及び前記生体信号の波形の各表示開始タイミングを設定する表示制御手段と、前記スイープ画像及び前記生体信号の波形を表示する表示手段と、を含む。
【００１９】
上記構成によれば、組織の運動に同期させてスイープ画像の表示を行えるとともに、組織の運動に同期させて生体信号を表示できる。
【００２０】
（６）望ましくは、超音波診断装置が、周期的に運動する臓器に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、前記受信信号に基づいて、周期的に画像内容が更新されるスイープ画像を形成するスイープ画像形成手段と、第１生体信号及び第２生体信号を取得する手段と、前記第１生体信号の波形に基づいて、前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、前記臓器の周期的な運動に同期させて、前記スイープ画像、前記第１生体信号の波形及び前記第２生体信号の波形の各表示開始タイミングを設定する表示制御手段と、前記スイープ画像、前記第１生体信号の波形及び前記第２生体信号の波形を表示する表示手段と、を含む。
【００２１】
上記構成によれば、組織の運動に同期させてスイープ画像の表示を行えるとともに、組織の運動に同期させて第１生体信号及び第２生体信号を表示できる。よって、第２生体信号が運動時相を読み取り難い波形をもった信号であっても、組織の運動に同期した表示開始タイミング（及び表示リフレッシュタイミング）でその表示を行える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
図１において、プローブ１０は、生体表面上に当接して用いられあるいは体腔内に挿入して用いられる送受波器である。プローブ１０の内部には、複数の振動素子からなるアレイ振動子が設けられており、そのアレイ振動子によって超音波ビーム１４が形成される。その超音波ビーム１４を電子走査することによっていわゆる走査面１２が形成される。ちなみに、電子走査方式としては電子リニア走査や電子セクタ走査などをあげることができる。
【００２５】
送信部１６はアレイ振動子を構成する複数の振動素子に対して送信信号を供給する回路であり、送信ビームフォーマーとして機能する。受信部１８はアレイ振動子を構成する複数の振動素子からの受信信号に対して整相加算処理を行って、整相加算後の受信信号を出力する回路であり、受信ビームフォーマーとして機能する。
【００２６】
制御部２０は、装置内の各構成の制御を行っているものであり、この制御部２０は例えばＣＰＵや所定のプログラムなどによって構成される。制御部２０には、キーボードやトラックボールなどによって構成される操作パネル２２が接続されている。この操作パネル２２を使用して、ユーザーは後述するような各種の設定、指定を行うことができる。
【００２７】
画像処理ユニット２４は、本実施形態において複数の画像処理部２６，２８，３０を有している。具体的に説明すると、Ｂモード画像処理部２６は、受信部１８から出力される受信信号に基づいてＢモード画像を形成するための信号処理を実行する。これにより構成されるＢモード画像データは表示処理部３２に出力される。Ｍモード画像処理部２８は、Ｍモード画像を形成するための信号処理を実行する回路であり、この処理により形成されたＭモード画像データは表示処理部３２へ出力される。
【００２８】
ドプラ画像処理部３０は本実施形態においてスペクトラムドプラ画像を形成するためのドプラ情報の演算を実行する回路であり、その演算により形成されたドプラ画像データは表示処理部３２へ出力されている。
【００２９】
もちろん、各画像処理部２６，２８，３０はユーザー設定された動作モードに従ってそれぞれ選択的にあるいは同時に動作するものである。
【００３０】
表示処理部３２は、例えばデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）など含む回路であり、本実施形態においてはフレームメモリ３４を含み、さらに後述するような表示処理機能を有している。特に、本実施形態においては同期信号生成部３８から出力される同期信号に従って、Ｍモード画像やスペクトラムドプラ画像などのスイープ画像についてのリフレッシュタイミング及び表示開始タイミングの設定を行っている。ここで、表示処理部３２には、１又は複数の生体信号が入力されており、スイープ画像と共に生体信号の波形も画面上に表示可能である。同期信号生成部３８には、１又は複数の生体信号が入力されており、同期信号生成部３８は特定の生体信号の波形の特徴から対象となる臓器の運動の周期を検出し、これによって運動周期の基準タイミングとなる時期に同期信号を出力している。具体的には、同期信号生成部３８は、例えば心電信号におけるＲ波を検出し、そのＲ波の検出タイミングで同期信号を出力している。もちろん、他の生体信号を利用するようにしてもよく、また心電信号における他の波形特徴部分を利用するようにしてもよい。
【００３１】
上記の表示処理部３２は、後述する重合画像や合成画像を形成する場合には、必要に応じてフレームメモリ３４にスイープ画像を格納し、そのフレームメモリ３４から読み出されるスイープ画像を他のスイープ画像と合成あるいは重合させる処理を行っている。
【００３２】
表示器３６は例えばカラーディスプレイなどによって構成され、その表示画面上にはスイープ画像とともに生体信号の波形が表示される。
【００３３】
次に、図２〜図５を用いて本実施形態における超音波診断装置が具備する表示モードについて説明する。
【００３４】
図２には、いわゆるＢ／Ｍモードにおける表示例が示されている。表示画面内における左側にはＢモード画像１００が表示されており、ユーザーによって特定の方位θが指定されると、その特定の方位θ上におけるエコーデータがＭモード画像１０２として表示画面の右側に表示される。周知のように、Ｍモード画像１０２における縦軸は深さ軸あるいは超音波ビームに沿った軸であり、Ｍモード画像１０２の横軸は時間軸である。所定の方位θに対して繰り返し超音波の送受波が行われると、各送受波ごとにエコーデータ列が取得され、各エコーデータ列が表示エリアの左端から右端方向へ順番に整列して表示される。
【００３５】
Ｍモード画像１０２の下段にはＭモード画像１０２の時間軸と同一のスケールで生体信号である心電信号の波形１０４が表示されている。ここで、上述したように、その心電信号のＲ波に同期してＭモード画像１０２の表示開始タイミング及びリフレッシュタイミングが設定されており、本実施形態においては、特に心臓に関して、二心拍ごとに表示がリフレッシュされるように制御されている。したがって、２回のＲ波が検出されるとＭモード画像１０２及び心電信号の波形１０４がリフレッシュされ、同時に新しい画像及び波形が表示されることになる。
【００３６】
よって、図２に示すような表示例によれば、Ｍモード画像１０２においては、その表示開始の時相を常に一致させることができるので、リフレッシュの前後において時相ずれが無くなり、リフレッシュの前後における表示内容の変更に伴う違和感などを防止でき、また疾病診断精度を向上できるという利点がある。これは、心電信号１０４の波形についても同様であり、常にＲ波あるいは所定時相から心電信号の波形を表示させることが可能となる。ちなみに、本実施形態においては、表示開始からリフレッシュまでの心拍数をｍとして任意の数を設定可能となっており、具体的には操作パネル２２を利用して上記の値ｍをユーザー設定することができる。あるいは、Ｍモード画像の左端から右端までの時間範囲が定められている場合には、その範囲内において適切な値ｍを自動設定するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図３に示す表示例について説明する。表示画面の左側には上記同様にＢモード画像１００が表示されており、そのＢモード画像１００上において、ユーザーにより２つの方位θ１，θ２が指定され、さらに各方位上においてサンプルボリュームＳ１及びＳ２が設定される。例えば一方のサンプルボリュームは僧帽弁上に設定され、他方のサンプルボリュームは大動脈弁上に設定される。すなわち、左室への流入血流と左室からの流出血流の両方をスペクトラムドプラ画像として観測するために、上述のようなユーザー設定がなされる。スペクトラムドプラ画像は、上述したように、特定部位（サンプルボリューム内）の血流の速度分布における各速度成分の大きさを輝度値として縦軸（速度軸）上に表し、時間軸を横軸とした画像である。
【００３８】
表示画面の右側には上下二段に２つのスペクトラムドプラ画像が示されており、それぞれのスペクトラムドプラ画像は２つのサンプルボリュームＳ１，Ｓ２に対応したものである。ここで、スペクトラムドプラ画像１０８Ａは、例えば第１の色によって表示され、スペクトラムドプラ画像１０８Ｂは第２の色によって表示されてもよい。すなわち、表示色を異ならせることにより、計測位置の違いをユーザーに意識させることが可能となる。もちろん、表示色を異ならせる以外にも各種の表示対応を異ならせる手法を利用することができる。
【００３９】
図３に示す表示例においても、上下２段に表示された２つのスペクトラムドプラ画像１０８Ａ，１０８Ｂ（すなわち合成画像１０８）の下段には、心電信号の波形１０４が表示されており、ここにおいて、その波形のＲ波に同期して各スペクトラムドプラ画像１０８Ａ，１０８Ｂが表示される。ちなみに、心臓の運動周期に比べて超音波の送受波繰り返し周期は極めて短いため、第１回目の送受波においてサンプルボリュームＳ１についてのデータを取得し、第２回目の送受波においてサンプルボリュームＳ２についてのデータを取得する場合における時間差は問題とならない。ちなみに、各サンプルボリュームについての送受波が交互に行われ、あるいはＢモード画像の形成を行いながら、各サンプルボリュームについての送受波が間欠的に行われる。
【００４０】
図４に示す表示例においては、表示画面内における右側に、２つのスペクトラムドプラ画像を同一の時間軸上に重ね合わせた重合画像１１０が表示される。具体的には、第１のスペクトラムドプラ画像１１０Ａと第２のスペクトラムドプラ１１０Ｂとが同じ時間軸上に重ねて表示されており、これによれば左室流入血流の状態と左室流出血流の状態をあたかも同一波形のごとく評価できるという利点がある。この場合において、その重合画像１１０の下側には心電信号の波形１０４が表示され、それ以外にも他の生体信号である例えば脈波などの波形１２０も表示される。それらの各画像及び波形は互いに時間軸を平行にしており、かつそれらの時間軸の時相は一致している。
【００４１】
ちなみに、図３あるいは図４に示す表示画面上において、１又は複数のマーカーを表示し、時間計測など行うようにしてもよい。
【００４２】
図５には、スペクトラムドプラ画像の他の表示例が示されている。この表示例においては同じサンプルボリュームについて異なる時相で取得された複数のスペクトラムドプラ画像が互いに重ね合わされ、重合画像１１２として画面上に表示されている。ここで（１）は最新のスペクトラムドプラ画像を示しており、（２）は１心拍前のスペクトラムドプラ画像を示しており、（３）は２心拍前のスペクトラムドプラ画像を示している。それぞれのスペクトラムドプラ画像の輝度は図において右側に示されるように互いに異ならせてあり、これによって最新から過去に向かってだんだんと輝度が低くなるような表示形態が採用されている。もちろん、最新から過去に向かって色を変えて表示するようにしてもよい。ちなみに、重合される画像の数ｎについてはユーザーが設定することが可能であり、図５に示す表示例ではｎの値として３が指定されている。すなわち３心拍分について図５に示すような重合画像１１２が表示された時点で画面表示がリセットされ、再び図５に示すような表示が３心拍ずつ繰り返されることになる。それ故、図５に示す例では、重合画像を構成する各スイープ画像の表示開始時相を所定時相に揃えられると共に重合画像それ自体の表示リフレッシュタイミングを所定時相に合わせることができる。以上説明したように、本実施形態によれば、生体信号を基準として例えば心臓などの臓器の運動時相に合わせてスイープ画像の表示開始タイミング（及び表示リフレッシュタイム）を設定することができるので、スイープ画像の各表示開始の時相を揃えて疾病診断上の便宜を図ることが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スイープ画像を表示する場合に表示開始タイミングの時相を固定的に設定することが可能であるので、画像診断の便宜を図ることができ、ひいては疾病診断精度を向上できると利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 Ｂモード画像とＭモード画像の表示例を示す図である。
【図３】 Ｂモード画像と合成画像の同時表示例を示す図である。
【図４】 Ｂモード画像と重合画像の同時表示例を示す図である。
【図５】 重合画像の表示方式を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ プローブ、１２ 走査面、１４ 超音波ビーム、１６ 送信部、１８ 受信部、２０ 制御部、２６ Ｂモード画像処理部、２８ Ｍモード画像処理部、３０ ドプラ画像処理部、３２ 表示処理部、３８ 同期信号生成部。

Claims (4)

1. 周期的に運動する臓器としての心臓に対し超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波手段と、
   前記受信信号に基づいて、スイープ画像として、縦軸を速度軸とし且つ横軸を時間軸とし速度分布における各速度成分の大きさを輝度値として表したスペクトラムドプラ画像を形成するスイープ画像形成手段と、
   前記臓器の周期的な運動を検出する検出手段と、
   前記臓器の周期的な運動に同期させて互いに心拍が異なる複数のスイープ画像を表示開始時相を揃えつつ同一時間軸上に重合して重合画像を形成し、その画像内容を前記臓器の周期的な運動に同期させて周期的に更新する手段であって、前記複数のスイープ画像の表示態様を最新から過去に向かって異ならせる重合画像形成手段と、
   前記重合画像を表示する表示手段と、
   を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記重合画像におけるスイープ画像の重合数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。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記重合画像形成手段は、前記表示態様として輝度を異ならせる、ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記重合画像形成手段は、前記表示態様として色を異ならせる、ことを特徴とする超音波診断装置。

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