JP5242092B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像化する前のデータ（直交検波処理前のデータ及びスキャンコンバート処理前のデータ等）を基に生成したライブ画像と、画像化する前のデータを基に解析処理して生成した解析画像とをリアルタイムに同時表示する超音波診断装置に関する。

超音波を利用して、対象部位に関する超音波画像を生成し、その超音波画像を表示する超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、生体内情報の画像を表示する診断装置であり、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置等の他の画像診断装置に比べ、安価で被爆がなく、非侵襲性に実時間で観測するための有用な装置である。係る特性から、その適用範囲は広く、心臓等の循環器から肝臓、腎臓などの腹部、抹消血管、産婦人科及び脳血管等の診断に利用されている。

また、超音波診断装置は、組織歪みイメージング（ＴＳＩ：ｔｉｓｓｕｅ ｓｔｒａｉｎ ｉｍａｇｉｎｇ）処理や組織追跡イメージング（ＴＴＩ：ｔｉｓｓｕｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｍａｇｉｎｇ）処理をリアルタイム処理可能とし、臨床ルーチン検査に使用されている。

近年、超音波診断装置では、Ｂモード像等の一般的なライブ画像と、高画質なＴＳＩ処理画像等の解析画像とをリアルタイムに同時表示することにより、より精度の高い診断や診断時間の短縮化が期待されている。

しかし、ライブ画像と解析画像とをリアルタイムに同時表示しようとすると、超音波診断装置に解析のための回路が必要となり、回路規模が大きくなるので現実的でなかった。そのため、一旦装置をフリーズしてから、オフラインで同時表示を行なっていた。又は、解析画像の画質を下げたり、解析処理を簡素化したりすることによって解析処理の能率を上げ、リアルタイム性能を確保していた。

超音波診断装置の回路規模を大きくせず、かつリアルタイムに、ライブ画像と解析画像とを同時表示するための方法としては、処理能力が高いＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）上で解析処理を実行し表示する方法がある。この方法を用いると、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等の専用ハードウェアを用いなくても、ＴＳＩ処理等の複雑な処理をＣＰＵ上のソフトウェアで高速に実行可能である。

しかも、実行するソフトウェアを入れ替えることにより、いろいろな解析処理が実行可能である。

なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
特開２００６−１４１４５１号公報

しかしながら、従来の技術において、ＴＳＩ処理等の複雑な解析処理をＣＰＵ上のソフトウェアで実行した場合、その処理にＣＰＵ資源が大量消費される結果、スイッチ操作のユーザインターフェースの応答性を悪化させる等、他の処理にも悪影響を与える問題がある。

また、送受信のフレームレートが非常に高い場合等も、高速に大量のデータを処理する必要があり、同様にＣＰＵ資源が大量消費されるという問題がある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ＣＰＵ資源の消費を抑えると共に、ライブ表示中にはリアルタイム性を重視して検査部位の大まかな傾向を把握するために必要最低限度の情報を表示する一方、リアルタイム性が要求されないフリーズ再生中には検査部位の詳細を把握するために十分な情報を表示することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明に係る超音波診断装置は、上述した課題を解決するために請求項１に記載したように、被検体の表面に接触させて超音波の送受信を行なう超音波プローブと、前記超音波を発生するための駆動信号を生成し、前記被検体内からの反射波から得られる反射信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段の受信信号を用いて画像のＲＡＷデータを生成するための信号処理を行なう信号処理手段と、前記画像のＲＡＷデータを基に、ライブ画像の画像データ及びシネ画像の画像データを生成する画像生成手段と、前記ＲＡＷデータによって構成されるフレームの一部を間引して特定のフレームのみを取得する特定フレーム取得手段と、前記特定のフレームを構成するＲＡＷデータに対して解析処理を施して、第１解析画像の画像データを生成する第１解析処理手段と、前記シネ画像の画像データに対応するフレームのＲＡＷデータを取得する全フレーム取得手段と、前記シネ画像の再生に対応して、前記シネ画像の画像データに対応するフレームのＲＡＷデータに対して解析処理を施して、第２解析画像の画像データを生成する第２解析処理手段と、前記ライブ画像及び前記第１解析画像を表示装置に表示させるか、若しくは、前記シネ画像及び前記第２解析画像を前記表示装置に表示させる表示制御手段と、を有する。

本発明に係る超音波診断装置によると、ＣＰＵ資源の消費を抑えると共に、ライブ表示中にはリアルタイム性を重視して検査部位の大まかな傾向を把握するために必要最低限度の情報を表示する一方、リアルタイム性が要求されないフリーズ再生中には検査部位の詳細を把握するために十分な情報を表示することが可能となる。

本発明に係る超音波診断装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すハードウェア構成図である。

図１は、本実施形態の超音波診断装置１０を示す。その超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１、生体情報計測装置１２及び装置本体１３を有する。

超音波プローブ１１は、複数個の超音波振動子を先端部分に配置し、被検体（図示しない）の表面に先端部分を接触させて超音波の送受信を行なう。また、超音波振動子は電気音響変換超音波振動子であり、超音波送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、また超音波受信時には超音波信号を電気信号に変換する機能を有する。ここで、超音波振動子が２Ｄ配列された超音波プローブである場合、走査が電子的に行なわれることになる。一方、超音波振動子が１Ｄ配列された超音波プローブである場合、走査が機械的に行なわれることになる。

生体情報計測装置１２は、主に被検体の体表に接触させて使用され、心電波形（ＥＣＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）、脳波、心音、血圧波形、呼吸波形及びインピーダンス波形等のうち少なくとも１つによる生体情報を計測し、その生体情報をデジタル信号に変換する。

装置本体１３は、送受信回路２１、信号処理回路２２、シネメモリ２３、スキャンコンバート回路２４、同期回路２５、ビデオ制御回路２６、モニタ２７及び生体情報メモリ２９を備える。

送受信回路２１は、図示しないが、送信部及び受信部を有する。送信部には、被検体の内部に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを発生するレートパルス発生回路と、超音波送信時における超音波ビームの収束時間や偏向角度を決定するための遅延回路であり、Ｎ個の超音波振動子を駆動するタイミングを決定する送信遅延回路と、超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成するパルサ回路とが具備される。

送受信回路２１の送信部に具備するレートパルス発生回路は、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路に供給する。送信遅延回路は、超音波送信に使用される超音波振動子の２倍（２Ｎ）の独立な遅延回路から構成されており、超音波送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向に超音波を送信するための遅延時間とをレートパルスに与え、パルサ回路に供給する。

パルサ回路は、送信遅延回路と同数の２Ｎの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１１に内蔵された超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波を放射するための駆動パルスを形成する。

被検体内に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体内の臓器間の境界面、又は組織にて反射する。また、この超音波が心臓へ気や血球等の運動体で反射する場合は、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。さらに、これらの超音波は、被検体組織の非線型特性により、中心周波数が２ｆ_０の超音波パルスが新たに発生する。よって、被検体組織内で反射して超音波プローブ１１に戻る超音波は、超音波送信時の中心周波数ｆ_０の超音波パルス（基本波成分）と、中心周波数が２ｆ_０の超音波パルス（高調波成分）が混在したものとなる。送受信回路２１に有する受信部は、受信信号の基本波成分又は高調波成分を取得するＢＰＦ（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）と、超音波振動子によって電気信号に変換された微小信号を増幅するプリアンプ回路と、このプリアンプ回路の受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路と、ビームフォーマ回路及び加算回路を備えた整相加算回路とが具備される。

ビームフォーマ回路は、細い受信ビーム幅を得るために、所定の深さから超音波を収束するための収束用遅延時間を超音波ビームの受信指向性を順次変更し、被検体内を走査するための遅延時間を、デジタル信号に変換された受信信号に与える。加算回路は、ビームフォーマからの出力を加算する。

また、信号処理回路２２は、Ｂモード処理回路２２ａ及びカラードプラモード処理回路２２ｂのうち、少なくとも一方を備え、送受信回路２１の受信信号を用いてライブ画像のＲＡＷデータを生成する。

Ｂモード処理回路２２ａは、送受信回路２１からのデジタル入力信号を基に、Ｂモード像（断層像）用のＲＡＷデータ（ここでは、スキャンコンバート処理前のデータ）を生成する。具体的には、Ｂモード処理回路２２ａには、図示しないが、送受信回路２１からのデジタル入力信号の振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する対数変換回路と、この対数変換回路で対数変換されたデジタル信号に対して包絡線検波の演算を行ない、振幅の包絡線を検出する包絡線検波回路とが具備される。

カラードプラモード処理回路２２ｂは、移動体、例えば血流の絶対速度に対する超音波走査線方向成分（以下、「余弦成分」という。）の余弦成分速度コード（例えば、８ｂｉｔ，２５６階調）を用いて、速度分布データを生成するための信号処理を行ない、カラードプラ像（カラー血流画像、ＣＭＦ（ｃｏｌｏｒ ｆｌｏｗ ｍａｐｐｉｎｇ））用のＲＡＷデータを生成する。カラードプラモード処理回路２２ｂには、図示しないが、送受信回路２１からのデジタル入力信号を実部と虚部を有する複素（ドプラ）信号に変換する直交検波回路と、互いに直交する複素成分をＦＦＴ（ｆａｓｔ ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析するＦＦＴ分析回路と、ＦＦＴ分析によって得られるスペクトルの中心（血流方向に対する余弦成分の平均速度）や分散値（血流の乱れの状態）等を演算する演算回路とが具備される。

シネメモリ２３は、不揮発性の半導体メモリ等によって構成される。シネメモリ２３は、例えば超音波診断装置１０がフリーズする直前の複数のフレームに対応するライブ画像のＲＡＷデータを記憶するメモリである。

スキャンコンバート回路２４は、信号処理回路２２から出力されたライブ画像のＲＡＷデータを標準ＴＶ信号（ＴＶフォーマットの信号）に変換して、ライブ画像の画像データを生成する。

同期回路２５は、スキャンコンバート回路２４から出力されたライブ画像の画像データと、後述する解析画像の画像データとを同期させてビデオ制御回路２６に出力する。

ライブ表示中は特定のフレームのみでライブ画像の画像データと解析画像の画像データとの両方が存在するので、同期回路２５は、特定のフレームのみでライブ画像の画像データと解析画像の画像データとを同期させ、同時にビデオ制御回路２６に出力する。また、シネ再生中は全てのフレームでシネ画像の画像データと解析画像の画像データとの両方が存在するので、同期回路２５は、全てのフレームでシネ画像の画像データと解析画像の画像データとを同期させ、同時にビデオ制御回路２６に出力する。

ビデオ制御回路２６は、同期回路２５から出力されるライブ画像の画像データを基にライブ画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換する一方、同期回路２５から出力される解析画像の画像データを基に解析画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換し、それら表示用のデータを同時に出力する。具体的には、ビデオ制御回路２６は、ＬＵＴ（ｌｏｏｋ ｕｐ ｔａｂｌｅ）を有し、Ｂモード像の画像データの各画素を白黒データに変換してＢモード像の表示用のデータを生成したり、カラードプラ像の画像データを基に絶対速度に対する余弦成分速度の速度コードをカラーマッピングしてカラードプラ像の表示用のデータを生成したりする。

モニタ２７は、ビデオ制御回路２６からの出力を基に、ライブ画像と解析画像とを同時に表示する。

生体情報メモリ２９は、不揮発性の半導体メモリ等によって構成される。生体情報メモリ２９は、生体情報計測装置１２によって計測された生体情報を一時的に記憶する。また、信号処理回路２２は、自ら生成するライブ画像のＲＡＷデータのヘッダーとして、生体情報メモリ２９から出力される生体情報を付与する。信号処理回路２２は、生体情報をライブ画像のＲＡＷデータに付与する際、超音波の送信条件／受信条件に応じて、ＲＡＷデータへの生体情報の付与のタイミングをコントロールする。なお、生体情報計測装置１２及び生体情報メモリ２９は、後述する図５に示す特定フレームの設定方法を用いる場合にのみ超音波診断装置１０に必要な構成要素である。

また、超音波診断装置１０は、制御装置（ＣＰＵ：ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）３１、包括メモリ３２、ＨＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ）３３、ＲＡＷメモリ３４及び操作パネル３５を有する。

ＣＰＵ３１は、包括メモリ３２やＨＤ３３に記憶されるプログラムや、操作パネル３２による入力に従って、送受信回路２１、信号処理回路２２、シネメモリ２３、スキャンコンバート回路２４、同期回路２５、ビデオ制御回路２６及び生体情報メモリ２９の動作を制御する。

包括メモリ３２は、不揮発性の半導体メモリ等によって構成される。包括メモリ３２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）や、超音波診断に係る各種アプリケーションプログラムを記憶する記憶装置である。超音波診断に係る各種アプリケーションプログラムとしては、ライブ表示用のプログラムやシネ再生用のプログラムの他、ＴＳＩ処理プログラムやＴＴＩ処理プログラム等が挙げられる。また、包括メモリ３２は、ＣＰＵ３１のワークメモリとしても機能する。

ＨＤ３３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクであり、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）によってＨＤ３３内部のデータの読み書きが可能である。ＨＤ３３は、ＲＡＷメモリ３４に記憶されたＲＡＷデータや、包括メモリ３２の代替として超音波診断に係る各種アプリケーションプログラムを記録することもできる。

操作パネル３５は、オペレータからの各種指示、関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体にとりこむためのマウスやトラックボール、モード切替スイッチ及びキーボード等を有している。

図２は、本発明に係る超音波診断装置の実施形態の機能を示すブロック図である。

ＣＰＵ３１が、包括メモリ３２やＨＤ３３に記憶されるアプリケーションプログラムを実行すると、超音波診断装置１０は、特定フレーム設定部４１、ＲＡＷデータ生成部４２、特定フレーム取得部４３、全フレーム取得部４４及び解析処理部４５として機能する。ここで、超音波診断装置１０は、ライブ表示中は、特定フレーム設定部４１、ＲＡＷデータ生成部４２、特定フレーム取得部４３及び解析処理部４５として機能する一方、シネ再生中は、ＲＡＷデータ生成部４２、全フレーム取得部４４及び解析処理部４５として機能する。

特定フレーム設定部４１は、ライブ表示中に特定フレーム取得部４３によって取得される特定フレームを設定する機能を有する。

ＲＡＷデータ生成部４２は、ライブ表示中に送受信回路２１、信号処理回路２２及びシネメモリ２３を制御して、ライブ画像のＲＡＷデータを生成・記憶させる機能を有する。

特定フレーム取得部４３は、ライブ表示中にシネメモリ２３を制御して、シネメモリ２３からライブ画像のＲＡＷデータを取得して一旦ＲＡＷメモリ３４に記録し、特定フレーム設定部４１の設定に従ってＲＡＷメモリ３４に記憶されたフレームの一部を間引して特定のフレームのみを取得する機能を有する。

全フレーム取得部４４は、シネ再生中にシネメモリ２３を制御して、シネメモリ２３からデータをシネ画像のＲＡＷデータとして取得して一旦ＲＡＷメモリ３４に記録し、ＲＡＷメモリ３４に記憶されたライブ画像のＲＡＷデータによって構成されるフレームの全てを取得する機能を有する。

解析処理部４５は、ライブ表示中は、特定フレーム取得部４３によって取得された特定のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータのみに対して、組織歪みイメージング（ＴＳＩ：ｔｉｓｓｕｅ ｓｔｒａｉｎ ｉｍａｇｉｎｇ）処理や組織追跡イメージング（ＴＴＩ：ｔｉｓｓｕｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｍａｇｉｎｇ）処理等の解析処理を行なって、解析画像の画像データを生成する機能を有する。解析処理部４５は、ライブ表示中、特定のフレームを解析対象として生成された解析画像の画像データを同期回路２５に出力する。

また、解析処理部４５は、シネ再生中は、全フレーム取得部４４によって取得された全てのフレームを構成するシネ画像のＲＡＷデータに対して、ＴＳＩ処理やＴＴＩ処理等の解析処理を行なって、解析画像の画像データを生成する機能を有する。解析処理部４５は、シネ再生中、全てのフレームを解析対象として生成された解析画像の画像データを同期回路２５に出力する。

図３は、ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第１例を説明するための図である。

図３に示す特定フレームの設定方法の第１例では、特定フレーム設定部４１によって所要の時間間隔を設定する場合を説明する。特定フレーム設定部４１によって所要の時間間隔、例えば４フレーム間隔が設定されると、特定フレーム取得部４３は、４フレーム間隔で取得した各フレームを特定のフレームとする。

図３の上から１段目は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成されるフレーム（全てのフレーム）を時系列に示している。また、図３の２段目は、特定フレーム取得部４３によって１段目のフレームから抽出された４フレーム間隔のフレームを特定のフレームとして時系列に示している。また、図３の３段目は、２段目のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対する解析後の解析画像の画像データによって構成されるフレーム、すなわち、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成されるフレームを時系列に示している。

図３の１段目及び２段目に示すように、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第１フレームと、任意に抽出された第１フレームとは、ほぼ同時に生成される。また、第６、第１１及び第１６フレームについても同様である。しかし、図３の１段目及び３段目に示すように、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成される第１フレーム（３段目）は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第１フレーム（１段目）と比較して、ＲＡＷデータの解析処理時間分だけ同期回路２５への入力時間が遅れることになる。よって、同期回路２５は、ライブ画像の画像データによって構成される第１フレームの入力後、解析画像の画像データによって構成される第１フレームの入力を待って、ライブ画像の画像データによって構成される第１フレームと解析画像の画像データによって構成される第１フレームとを同時にビデオ制御回路２６に出力する。また、第６、第１１及び第１６フレームについても同様である。

一方、同期回路２５は、第１、第６、第１１及び第１６フレーム以外のフレームについては、解析画像の画像データによって構成されるフレームの入力を待たずに、ライブ画像の画像データによって構成されるフレームのみをビデオ制御回路２６に順次出力する。

図４は、ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第２例を説明するための図である。

図４に示す特定フレームの設定方法の第２例では、特定フレーム設定部４１によってＦｒａｓｈフレームを設定する場合を説明する。特定フレーム設定部４１によってＦｒａｓｈフレームが設定されると、特定フレーム取得部４３は、各Ｆｒａｓｈフレームを特定のフレームとする。

図４の上から１段目は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成されるフレーム（全てのフレーム）を時系列に示している。また、図４の２段目は、特定フレーム取得部４３によって１段目のフレームから抽出されたコントラストハーモニックイメージング（ＣＨＩ）のＦＥＩ（ｆｌａｓｈ ｅｃｈｏ ｉｍａｇｉｎｇ）モード時のＦｒａｓｈフレームを特定のフレームとして時系列に示している。また、図４の３段目は、２段目のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対する解析後の解析画像の画像データによって構成されるフレーム、すなわち、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成されるフレームを時系列に示している。さらに、図４の４段目は、ＣＨＩのＦＥＩモード時のＭｏｎｉｔｏｒフレーム又はＦｒａｓｈフレームを時系列に示している。

図４の１段目及び２段目に示すように、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第１フレームと、Ｆｒａｓｈフレームに該当する第１フレームとは、ほぼ同時に生成される。また、第２、第７、第８、第１３及び第１４フレームについても同様である。しかし、図４の１段目及び３段目に示すように、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成される第１フレーム（３段目）は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第１フレーム（１段目）と比較して、ＲＡＷデータの解析処理時間分だけ同期回路２５への入力時間が遅れることになる。よって、同期回路２５は、ライブ画像の画像データによって構成される第１フレームの入力後、解析画像の画像データによって構成される第１フレームの入力を待って、ライブ画像の画像データによって構成される第１フレームと解析画像の画像データによって構成される第１フレームとを同時にビデオ制御回路２６に出力する。また、第２、第７、第８、第１３及び第１４フレームについても同様である。

一方、同期回路２５は、第１、第２、第７、第８、第１３及び第１４フレーム以外のフレームについては、解析画像の画像データによって構成されるフレームの入力を待たずに、ライブ画像の画像データによって構成されるフレームのみをビデオ制御回路２６に順次出力する。

図５は、ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第３例を説明するための図である。

図５に示す特定フレームの設定方法の第３例では、特定フレーム設定部４１によって心拍のＲ波を設定する場合を説明する。特定フレーム設定部４１によって心拍のＲ波が設定されると、特定フレーム取得部４３は、心拍のＲ波のタイミングに相当する各フレームを特定のフレームとする。

図５の上から１段目は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成されるフレーム（全てのフレーム）を時系列に示している。また、図５の２段目は、特定フレーム取得部４３によって１段目のフレームから抽出された心拍のＲ波のタイミングに相当するフレームを特定のフレームとして時系列に示している。また、図５の３段目は、２段目のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対する解析後の解析画像の画像データによって構成されるフレーム、すなわち、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成されるフレームを時系列に示している。さらに、図５の４段目は、心電波形を時系列に示している。

図５の１段目及び２段目に示すように、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第２フレームと、心拍のＲ波のタイミングに相当するフレームに該当する第２フレームとは、ほぼ同時に生成される。また、第８及び第１４フレームについても同様である。しかし、図５の１段目及び３段目に示すように、同期回路２５に入力される解析画像の画像データによって構成される第２フレーム（３段目）は、同期回路２５に入力されるライブ画像の画像データによって構成される第２フレーム（１段目）と比較して、ＲＡＷデータの解析処理時間分だけ同期回路２５への入力時間が遅れることになる。よって、同期回路２５は、ライブ画像の画像データによって構成される第２フレームの入力後、解析画像の画像データによって構成される第２フレームの入力を待って、ライブ画像の画像データによって構成される第２フレームと解析画像の画像データによって構成される第２フレームとを同時にビデオ制御回路２６に出力する。また、第８及び第１４フレームについても同様である。

一方、同期回路２５は、第２、第８及び第１４フレーム以外のフレームについては、解析画像の画像データによって構成されるフレームの入力を待たずに、ライブ画像の画像データによって構成されるフレームのみをビデオ制御回路２６に順次出力する。

続いて、本実施形態の超音波診断装置１０の動作について、図６及び図７に示すフローチャートを用いて説明する。図６に示すフローチャートは、ライブ表示中の動作を示すものである一方、図７に示すフローチャートは、シネ再生中の動作を示すものである。

オペレータは、操作パネル３５を用いて、ライブ表示中に特定フレーム取得部４３によって取得される特定のフレームを設定し（図６のステップＳ１）、超音波診断装置１０を用いたライブ表示の動作を開始させる。

送受信回路２１は、超音波の送受信を行なう（図６のステップＳ２）。具体的には、送受信回路２１は、所定のスキャンラインに向けて超音波ビームが形成されるように超音波プローブ１１の超音波振動子毎に駆動パルスを印加させ、被検体内に中心周波数ｆ_０の超音波パルスを放射する。

また、被検体内からの反射信号は、超音波送信時と同じ超音波振動子によって受信されて超音波から電気信号に変換される。超音波プローブ１１で電気信号に変換された受信信号から、送受信回路２１のＢＰＦで超音波パルスの高調波受信信号が選択される。この高調波受信信号は、プリアンプ回路にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路にてデジタル信号に変換される。さらに、デジタル変換された受信信号は、整相加算回路のビームフォーマで所定の遅延時間が与えられた後、加算回路で加算合成される。

送受信回路２１の加算回路によって加算合成された高調波受信信号は、信号処理回路２２（Ｂモード処理回路２２ａ又はカラードプラモード処理回路２２ｂ）に送られる。信号処理回路２２は、送受信回路２１からの出力信号を基に、時系列に連続する複数のフレームのうち当該フレームに関するライブ画像のＲＡＷデータを生成する（図６のステップＳ３）。当該フレームに関するＲＡＷデータは、シネメモリ２３及びスキャンコンバート回路２４に出力される。

スキャンコンバート回路２４は、信号処理回路２２から出力された当該フレームに関するライブ画像のＲＡＷデータを標準ＴＶ信号に変換して当該フレームに関するライブ画像の画像データを生成し（図６のステップＳ４）、当該フレームに関するライブ画像の画像データを同期回路２５に出力する。

一方、シネメモリ２３から当該フレームに関するライブ画像のＲＡＷデータを読み出して一旦ＲＡＷメモリ３４に記録する。ＲＡＷメモリ３４から取得しようとする当該フレームが、ステップＳ１によって設定された特定のフレームであるか否かを判断する（図６のステップＳ５）。

ステップＳ５の判断にてＹＥＳ、すなわち、ＲＡＷメモリ３４から取得しようとする当該フレームが、ステップＳ１によって設定された特定のフレームであると判断された場合、当該フレームに関するライブ画像のＲＡＷデータに対してＴＳＩ処理及びＴＴＳ等の解析処理を行なって、当該フレームに関する解析画像の画像データを生成する（図６のステップＳ６）。当該フレームに関する解析画像の画像データは同期回路２５に出力される。

一方、ステップＳ５によってＮＯ、すなわち、ＲＡＷメモリ３４から取得しようとする当該フレームが、ステップＳ１によって設定された特定のフレームでないと判断された場合、当該フレームの解析処理を行なわず、ステップＳ７に進む。

よって、ライブ表示中は特定のフレームに関する画像データのみに対して解析処理を行なうことになるので、時系列に連続する全てのフレームから間引きされた一部のフレームのみを解析処理することになる。

次いで、同期回路２５は、当該フレームについて、ライブ画像の画像データと共に解析画像の画像データが存在するか否かを判断する（図６のステップＳ７）。

ステップＳ７の判断によってＹＥＳ、すなわち、当該フレームについて、ライブ画像の画像データと共に解析画像の画像データが存在すると判断された場合、同期回路２５は、当該フレームについて、ステップＳ４によって生成されたライブ画像の画像データと、ステップＳ６によって生成された解析画像の画像データとを同期させ、ビデオ制御回路２６に同時に出力する。

次いで、ビデオ制御回路２６は、同期回路２５から出力されるライブ画像の画像データを基にライブ画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換する一方、同期回路２５から出力される解析画像の画像データを基に解析画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換し、それら表示用のデータを同時に出力する。

モニタ２７は、ビデオ制御回路２６からの出力を基に、当該フレームに関するライブ画像と解析画像とを同時に表示する（図６のステップＳ８）。ステップＳ８では、当該フレームより前のフレームに関するライブ画像がモニタ２７に表示されていた場合、当該フレームに関するライブ画像を更新表示する。一方、ステップＳ８では、当該フレームより前のフレームに関する解析画像がモニタ２７に表示されていた場合、当該フレームに関する解析画像を更新表示する。

また、ステップＳ５の判断によってＮＯ、すなわち、ＲＡＷメモリ３４から取得しようとする当該フレームが、ステップＳ１によって設定された特定フレームでないと判断された場合、同期回路２５は、当該フレームについて、ステップＳ４によって生成されたライブ画像の画像データのみをビデオ制御回路２６に出力する。よって、モニタ２７は、ビデオ制御回路２６からの出力を基に、ライブ画像のみを表示する（図６のステップＳ９）。ステップＳ９では、当該フレームより前のフレームに関するライブ画像がモニタ２７に表示されていた場合、当該フレームに関するライブ画像を更新表示する。なお、ステップＳ９では、当該フレームより前のフレームに関する解析画像が表示されていた場合、当該フレームより前のフレームに関する解析画像の表示が維持される。

また、ステップＳ８又はＳ９の後、次のフレームに関する超音波の送受信を行なうか否かを判断する（図６のステップＳ１０）。ステップＳ１０の判断にてＹＥＳ、すなわち、次のフレームに関する超音波送受信を行なうと判断された場合、ステップＳ２に戻って次のフレームに関する超音波の送受信を行なう。

図８及び図９は、ライブ画像及び解析画像の表示例を示す概念図である。

図８に示す表示画面は、ステップＳ８によって表示されるライブ画像（例えば、Ｂモード像）及び解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）のＤｕａｌ表示を実現する表示画面である。このＤｕａｌ表示画面では、Ｄｕａｌ＿Ｌｅｆｔの位置にライブ画像が表示される一方、Ｄｕａｌ＿Ｒｉｇｈｔの位置に解析画像が表示される。一方、図９に示す表示画面は、ライブ画像及び解析画像のＤｕａｌ表示と、生体情報、例えば心電波形の表示とを実現する表示画面である。ステップＳ２乃至Ｓ１０を繰り返すことで、図８及び図９に示す表示画面によると、ライブ画像の更新頻度は解析画像の更新頻度と比較して大きくなる。

図１０は、ライブ画像及び解析画像の表示例を示す概念図である。

図１０は、ライブ画像、第１の解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）及び第２の解析画像（ＴＴＩ画像）の表示を実現する表示画面である。本実施形態では、特定のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対して１つの解析処理のみを行なう場合を説明した。しかし、特定のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対して異なる２つ以上の解析処理を行なうことができる。図１０は、特定のフレームを構成するライブ画像のＲＡＷデータに対して異なる２つの解析処理を行なう画面を示す。ステップＳ２乃至Ｓ１０を繰り返すことで、図１０に示す表示画面によると、ライブ画像の更新頻度は第１の解析画像及び第２の解析画像の更新頻度と比較して大きくなる。

一方、図６に示すフローチャートのステップＳ１０の判断にてＮＯ、すなわち、次のフレームに関する超音波の送受信を行なわないと判断された場合、オペレータによって超音波診断装置１０がフリーズされたか否かを判断する（図７のステップＳ１１）。ステップＳ１１の判断にてＹＥＳ、すなわち、オペレータによって超音波診断装置１０がフリーズされたと判断された場合、超音波の送受信の動作を停止する。そして、スキャンコンバート回路２４は、シネメモリ２３からのデータをシネ画像のＲＡＷデータとして読み出し、そのシネ画像のＲＡＷデータを標準ＴＶ信号に変換して、当該フレームに関するシネ画像の画像データを生成する（図７のステップＳ１２）。当該フレームに関するシネ画像の画像データは、同期回路２５に出力される。

一方、シネメモリ２３からのデータをシネ画像のＲＡＷデータとして読み出し、そのシネ画像のＲＡＷデータを一旦ＲＡＷメモリ３４に記録する。そして、ＲＡＷメモリ３４に記憶された当該フレームに関するシネ画像のＲＡＷデータを取得する。

次いで、当該フレームに関するシネ画像のＲＡＷデータに対して解析処理を行なって、当該フレームに関する解析画像の画像データを生成する（図７のステップＳ１３）。当該フレームに関する解析画像の画像データは同期回路２５に出力される。

同期回路２５は、全てのフレームについて、ステップＳ１２によって生成されたシネ画像の画像データと、ステップＳ１３によって生成された解析画像の画像データとを同期させ、ビデオ制御回路２６に同時に出力する。

よって、シネ再生中は全てのフレームの画像データに対して解析処理を行なうことになる。

ビデオ制御回路２６は、同期回路２５から出力されるシネ画像の画像データを基にシネ画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換する一方、同期回路２５から出力される解析画像の画像データを基に解析画像の表示用のデータを生成して表示用のデータをアナログ変換し、それら表示用のデータを同時に出力する。

モニタ２７は、ビデオ制御回路２６からの出力を基に、当該フレームに関するシネ画像と解析画像とを同時に表示する（図７のステップＳ１４）。ステップＳ１４では、当該フレームより前のフレームに関するライブ画像及び解析画像がモニタ２７に表示されていた場合、当該フレームに関するライブ画像及び解析画像を更新表示する。

また、ステップＳ１４の後、次のフレームに関するシネ画像の画像データの生成を行なうか否かを判断する（図７のステップＳ１５）。ステップＳ１５の判断にてＹＥＳ、すなわち、次のフレームに関するシネ画像の画像データの生成を行なうと判断された場合、ステップＳ１２に戻って次のフレームに関するシネ画像の画像データの生成を行なう。

一方、ステップＳ１５の判断にてＮＯ、すなわち、次のフレームに関するシネ画像の画像データの生成を行なわないと判断された場合、超音波診断装置１０の動作を終了する。

また、ステップＳ１１の判断にてＮＯ、すなわち、オペレータによって超音波診断装置１０がフリーズされないと判断された場合、超音波診断装置１０の動作を終了する。

図１１及び図１２は、シネ画像及び解析画像の表示例を示す概念図である。

図１１に示す表示画面は、ステップＳ１４によって表示されるシネ画像（例えば、Ｂモード像）及び解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）のＤｕａｌ表示を実現する表示画面である。このＤｕａｌ表示画面では、Ｄｕａｌ＿Ｌｅｆｔの位置にシネ画像が表示される一方、Ｄｕａｌ＿Ｒｉｇｈｔの位置に解析画像が表示される。一方、図１２に示す表示画面は、ライブ画像及び解析画像のＤｕａｌ表示と、生体情報、例えば心電波形の表示とを実現する表示画面である。ステップＳ１２乃至Ｓ１５を繰り返しても、図１１及び図１２に示す表示画面によると、シネ画像の更新頻度は解析画像の更新頻度と同等となる。

図１３は、シネ画像及び解析画像の表示例を示す概念図である。

図１３は、シネ画像、第１の解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）及び第２の解析画像（ＴＴＩ画像）の表示を実現する表示画面である。本実施形態では、特定のフレームを構成するシネ画像のＲＡＷデータに対して１つの解析処理のみを行なう場合を説明した。しかし、特定のフレームを構成するシネ画像のＲＡＷデータに対して異なる２つ以上の解析処理を行なうことができる。図１３は、特定のフレームを構成するシネ画像のＲＡＷデータに対して異なる２つの解析処理を行なう画面を示す。ステップＳ１２乃至Ｓ１５を繰り返しても、図１３に示す表示画面によると、シネ画像の更新頻度は第１の解析画像及び第２の解析画像の更新頻度と同等となる。

以上のように、ライブ表示中は、図８乃至図１０に示すような表示画面によってライブ画像と解析画像との略リアルタイムの同時表示を実現し、シネ再生の開始のタイミングで表示画面が図１１乃至図１３に示すように切替わる。

なお、ライブ表示中は図８に示すようにライブ画像と解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）とを表示し、シネ再生の開始のタイミングで他のアプリケーションプログラムを実行することで、シネ再生中はシネ画像と図８に示す解析画像とは別の解析画像（例えば、ＴＴＩ画像）とを同期表示するようにしてもよい（図１４に示す）。

また、ライブ表示中は図８に示すようにライブ画像と解析画像（例えば、ＴＳＩ画像）とを表示し、シネ再生の開始のタイミングで他のアプリケーションプログラムを実行することで、シネ再生中はシネ画像と、図８に示す解析画像と、図８に示す解析画像とは別の解析画像（例えば、ＴＴＩ画像）とを同期表示するようにしてもよい（図１５に示す）。

本実施形態の超音波診断装置１０によると、ライブ表示中には、特定のフレームに対してのみ解析処理を施すことでＣＰＵ３１の負荷を軽減して一般的なライブ画像と解析画像との略リアルタイムの同時表示を実現することで、検査部位の大まかな傾向を把握するために必要最低限度の情報を表示することが可能となる。

また、本実施形態の超音波診断装置１０によると、リアルタイム性が要求されないフリーズ再生中には、全てのフレームに対して解析処理を施すことで、検査部位の詳細を把握するために十分な情報を表示することが可能となる。

本発明に係る超音波診断装置の実施形態を示すハードウェア構成図。 本発明に係る超音波診断装置の実施形態の機能を示すブロック図。 ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第１例を説明するための図。 ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第２例を説明するための図。 ライブ表示中における特定フレームの設定方法の第３例を説明するための図。 本実施形態の超音波診断装置の動作を示すフローチャート。 本実施形態の超音波診断装置の動作を示すフローチャート。 ライブ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 ライブ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 ライブ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 シネ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 シネ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 シネ画像及び解析画像の表示例を示す概念図。 ライブ表示中とシネ再生中との同期表示の切替例を示す概念図。 ライブ表示中とシネ再生中との同期表示の切替例を示す概念図。

符号の説明

１０ 超音波診断装置
１１ 超音波プローブ
１２ 生体情報計測装置
１３ 装置本体
２１ 送受信回路
２２ 信号処理回路
２３ シネメモリ
２４ スキャンコンバート回路
２５ 同期回路
２６ ビデオ制御回路
２７ モニタ
３１ ＣＰＵ
３４ ＲＡＷメモリ
３２ 操作パネル
４１ 特定フレーム設定部
４２ ＲＡＷデータ生成部
４３ 特定フレーム取得部
４４ 全フレーム取得部
４５ 解析処理部

Claims (10)

1. 被検体の表面に接触させて超音波の送受信を行なう超音波プローブと、
   前記超音波を発生するための駆動信号を生成し、前記被検体内からの反射波から得られる反射信号を受信する送受信手段と、
   前記送受信手段の受信信号を用いて画像のＲＡＷデータを生成するための信号処理を行なう信号処理手段と、
   前記画像のＲＡＷデータを基に、ライブ画像の画像データ及びシネ画像の画像データを生成する画像生成手段と、
   前記ＲＡＷデータによって構成されるフレームの一部を間引して特定のフレームのみを取得する特定フレーム取得手段と、
   前記特定のフレームを構成するＲＡＷデータに対して解析処理を施して、第１解析画像の画像データを生成する第１解析処理手段と、
   前記シネ画像の画像データに対応するフレームのＲＡＷデータを取得する全フレーム取得手段と、
   前記シネ画像の再生に対応して、前記シネ画像の画像データに対応するフレームのＲＡＷデータに対して解析処理を施して、第２解析画像の画像データを生成する第２解析処理手段と、
   前記ライブ画像及び前記第１解析画像を表示装置に表示させるか、若しくは、前記シネ画像及び前記第２解析画像を前記表示装置に表示させる表示制御手段と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記信号処理手段は、前記送受信手段の受信信号を用いてＢモード像のＲＡＷデータを生成するＢモード処理回路と、前記送受信回路の受信信号を用いてカラードプラ像のＲＡＷデータを生成するカラードプラモード処理回路とのうち、少なくとも１つを有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。
3. 前記解析処理手段は、前記解析画像の生成に用いるＲＡＷデータに対して、ＴＳＩ（ｔｉｓｓｕｅ ｓｔｒａｉｎ ｉｍａｇｉｎｇ）処理及びＴＴＩ（ｔｉｓｓｕｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｍａｇｉｎｇ）処理のうち、少なくとも１つを施すことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記被検体の生体情報を計測する生体情報計測装置をさらに設け、前記特定フレーム取得手段は、前記生体情報を基に、前記特定のフレームのみを取得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。
5. 前記生体情報計測装置は、心電波形、脳波、心音、血圧波形、呼吸波形及びインピーダンス波形のうち少なくとも１つによる生体情報を計測することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記心電波形によって心拍のＲ波を検出し、その心拍のＲ波を基に前記特定のフレームのみを取得することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記ライブ画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第１解析画像の画像データによって構成されるフレームとの画面上に、前記生体情報を表示することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
8. 前記ライブ画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第１解析画像の画像データによって構成されるフレームとを同期させる同期手段をさらに有し、
   前記表示制御手段は、前記同期させた前記ライブ画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第１解析画像の画像データによって構成されるフレームとを前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
9. 前記シネ画像の再生中、前記同期手段は、前記シネ画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第２解析画像の画像データによって構成されるフレームとを同期させることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記シネ画像の再生中、前記同期手段は、前記シネ画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第１解析画像の画像データによって構成されるフレームと、前記第２解析画像の画像データによって構成されるフレームとを同期させることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。

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