JPH04200457A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位、例えば
血管や心臓等の運動部位についてその動きの成分を抽出
し、て表示し得る超音波診断装置に関し、特に上記運動
部位の動きが速いもの或いは遅いものでも観察し易い状
態で表示することができる超音波診断装置に関する。

〔従来の技術］ 従来のこの種の超音波診断装置は、特開昭６２−１８９
０５４号公報に記載されているように、被検体に超音波
を送信及び受信する超音波送受信−Ｌ段（探触子及び超
音波送受信部）と、この超音波送受信手段からの反射エ
コー信号を用いて運動部位を含む被検体内の断層像デー
タを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断
層走査子ぷによって得た時系列の画像間で３１算を行っ
てそれらの差分画像データを生成する手段（差分処理器
）と、この差分画像データ生成手段からの差分画像デー
タを表示する画像表示手段（テレビモニタ）とを有して
成っていた。

そして、上記断層走査手段により超音波送受信手段から
の反射エコー信号を用いて運動部位を含む被検体内の断
層像データを所定周期で繰り返して得、差分画像データ
生成手段で上記断層走査手段によって得た時系列の画像
間で計算を行ってそれらの差分画像データを生成し、こ
の差分画像データを画像表示手段に表示していた。

この場合、上記時系列の画像において前回走査時の画像
と今回走査時の画像とを取り込んだ時間経過の間に、被
検体内の運動部位が動くと、その動いた部分については
前回画像と今回画像との間で画像データに差が生じ、静
止部分については両画像間で画像データは同一であり差
分データは零となり、運動部位のみが画像表示される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の超音波診断装置においては、
時相の異なる２枚の完成した断層像を取り出し、これら
の間で差分演算をして差分画像データを生成し、差分画
像を表示していたので、その差分時間は断層像取込みの
フレームレートに依存するものであった。すなわち、上
記フレームレートを３０フレーム／８′と仮定した場合
には、前記特開昭６２−１８９０５４号公報に記載の技
術では、隣接する画像同士で差分演算を行うためその差
分時間は約３３ｒＩｖ５となる。そして、上記差分演算
を行う画像間隔は、被検体について一連の検査画像を収
集する間、予め設定された値に固定されていた、しかし
、差分演算を行う画像間隔が固定されている（即ち、常
に隣接する画像同士で差分演算をする）と、動きの速い
運動部位についてはその変位量が大きいので差分画像と
して表示され、その運動状態を観察することができるが
、動きの遅い運動部位についてはその変位量が小さいの
で差分画像として残るものはほとんど無く、その運動状
態を観察することができないものであった。

このような問題に対して、本願出願人等が先に出願した
特願平１〜２５８３５２号の明細書に記載したように、
収集した一連の断層像を第１画像、第２画像、・・・第
ｍ画像、第（ｍ＋１．）画像、・・第２ｍ画像、・−第
ｎ画像という具合に番号付けしたときに、これらの断層
像間で差分画像を生成するのに、隣接する画像同士で差
分を行うのではなく、第１画像と第ｍ画像、第ｍ画像と
第２ｍ画像、第２ｍ画像と第３ｍ画像、・・のようにｍ
枚毎に画像を選択して差分を行う手法もある。しかし、
この場合は、断層像のフレームレートに対し差分画像の
フレームレートが低下してしまい、得られた差分画像を
表示したときにちらつきが生じ、かつリアルタイム性が
損われるという問題が新たに生ずるものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決し、動きが
速いもの或いは遅いものでも観察し易い状態で表示する
ことができると共に、差分画像のフレームレートを低下
させることがない超音波診断装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために５本発明による超音波診断装
置は、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信
手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を
用いて運動部位を含む被検体内の断層像データを所定周
期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段
によって得た時系列の画像間で引き算を行ってそれらの
差分画像データを生成する手段と、この差分画像データ
生成手段からの差分画像データを表示する画像表示手段
とを有する超音波診断装置において、上記差分画像デー
タ生成手段へ供給する画像間隔を実時間で任意に可変設
定する差分画像間隔設定手段と、この差分画像間隔設定
手段の出力信号により１組の断層像データを指定すると
共にこの１組の断層像データの一方が順次連続した断層
像フレームとなるように指定する画像選択手段とを設け
たものである。

〔作　用〕 このように構成された超音波診断装置は、差分画像間隔
設定手段により、差分画像データ生成手段によって２画
像間で引き算を行い差分画像データを生成する際の画像
間隔を、任意に変更して設定するように動作する。また
、画像選択手段は、上記差分画像間隔設定手段により設
定された画像間隔を保持した１組の画像であって、その
１組の画像のうち一方が断層走査手段によって順次得ら
れた連続した断層像フレームとなるように順次画像を選
択して行く。これにより、被検体について一連の検査画
像を収集する間においても、操作者が差分演算の画像間
隔を運動部位の動きに応じて任意に変更することができ
、上記運動部位の動きが速いもの或いは遅いものでも観
察し易い状態で表示することができる。そして、上記画
像選択手段により選択される画像の−・方が断層像を順
次連続的に使用するように選択して行くので、差分画像
のフレームレートを断層像のフレームレートと同一とす
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図である。この超音波診断装置は。

超音波を利用して被検体の診断部位、特に血管や心臓等
の運動部位についてその動きの成分を抽出して表示し得
るもので、図に示すように、探触子１と、超音波送受信
回路２と、ディジタルスキャンコンバータ（以下ｒＤＳ
ＣＪ　と略称する）３と、引算器４と、Ｄ／Ａ変換器５
と、画像表示器６と、コントローラ７とを有し、さらに
差分画像間隔設定器８と、切換器９とを備えて成る。

上記探触子１は、機械的または電子的にヒーム走査を行
って被検体に超音波を送信及び受信Ｖるもので、図示省
略（またがその中には超音波の発生源であると共に反射
エコーを受信する振動ｆ−が内蔵されている。超音波送
受信回路２は、上記探触子１に対して駆動パルスを送出
して超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信
号を処理するもので、図示省略したがその中には送波バ
ルサ、送波遅延回路、受渡増幅器、受波遅延回路及び加
算器、検波回路等が内蔵されている。そして、これら探
触子１と超音波送受信回路２とで超音波送受信手段を構
成しており、」二記探触子１で超音波ビームを被検体の
体内へ送受信を繰り返しなから一定方向に走査させるこ
とにより、またその走査を所定周期で繰り返し、経時的
に断層像を得るようになっている。

ＤＳＣ３は、上記超音波送受信回路２から出力される反
射エコー信号を用いて運動部位を含む被検体内の断層像
データを超音波送波周期で得ると共に、このデータを表
示するためテ１／ビ同期で読み出すもので、上記超音波
送受信回路２からの反射エコー信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器１０と、このＡ　／　Ｄ変換器１
０から出力されるディジタル信号を超音波ビームの１走
査線または複数の走査線ごとにラインメモリに書込み及
び読出しを繰り返して後述の画像メモリ１２へ送出する
バッファメモリ１］と、このバッファメモリ１１から出
力される画像データを１フレ一ム分ずつ記憶可能で例え
ば半導体メモリから成る複数の画像メモリ１２とから成
る。なお、このＤＳＣ３は、従来の超音波診断装置にお
けるものとは異なり、画像メモリ１２から二つの画像を
同時に出力できるように構成されている。

引算器４は、−１−記ＤＳＣ３によって得た時系列の断
層像間で引き算を行ってそれらの差分画像データを生成
する手段となるもので、」二記画像メモリ１２から出力
される２フレームの断層像データ同士を画素アト１／ス
を対応させて引き算し、差分データを出力するようにな
っており、例えば上記入力した２フレームの断層像の輝
度データを対応させその差を差分データとして出力する
ような演算プログラムが書き込まれた演算ＲＡＭから成
る。

なお、この引算器４は、通常の加算器を用いてもよい。

Ｄ／Ａ変換器５は、上記引算器４から出力される差分画
像データを入力してアナログ信号に変換するものである
。また、画像表示器６は、上記Ｄ／Ａ変換器５から出力
されるビデオ信号を入力して画像表示するもので、例え
ばテレビモニタから成る。そして、これらＤ／Ａ変換器
５と画像表示器６とで、画像表示手段を構成している。

さらに、コントローラ７は、上記各構成要素の全体の動
作を制御するもので、例えばＣＰＵから成り、上記探触
子］及び超音波送受信回路２に対し断層走査をさせるも
のである。

ここで、本発明においては、上記コントローラ７に差分
画像間隔設定器８が接続されると共に、ＤＳＣ３の出力
側にて引算器４の前段には切換器９が設けられている。

上記差分画像間隔設定器８は、前記引算器４によって２
画像間で引き算を行い差分画像データを生成する際の画
像間隔数を実時間で任意に変更して設定する手段となる
もので、例えば第２図に示すように回転形のボリウム１
３から成り、コントローラ７に複数の画像メモリ１２か
ら画像データを読み出すフレーム間隔数″Ｎ”を指定す
る信号を送出するようになっている。なお、第２図にお
いて、符号１４は上記回転形のボリウム］３を操作して
任意に設定した画像メモリ１２上のフレーム間隔の数値
を表示する表示器を示し、符号１５は上記設定されたフ
レーム間隔数における時間差を表示する表示器を示し、
ている６、また、切換器９は、上記差分画像間隔設定器
８で設定された画像間隔数の信号により、複数の画像メ
モリ１２のうちからいずれか２個の画像メ干りを選択し
て切り換え、１組の断層像データを指定すると共にこの
１絹の断層像データの一方が順次連続した断層像フｌノ
ームとなるように指定するものであり、−を記差分画像
間隔設定器８からの間隔信号をコントローラ７を介して
入力するようになっている。すなわち、第３図に示すよ
うに、上記コントローラ７は、カウンタ１６と、デコー
ダ１７と、制御回路１８とを有し７、−１−記カウンタ
１６でテレビ表示の垂直同期信号ＶＤを３１数してこの
垂直同期信号ごとに複数の画像メ干り］２に画像データ
を書き込み及び読み出すタイミングを作り、デコーダ１
７は上記カウンタ１６からの例えば３ビツトの出力信号
を人力して８通り（Ｙ、〜Ｙ９）の組み合オ〕せを作り
、このデコーダ１７からの８通りの信号により例えば８
個のフレームメモリ】−２，〜１２．から成る画像メモ
リ１２に対して画像データの書込みと読出しを順次制御
［７、さらに制御回路１８により前記差分画像間隔設定
器８からの間隔信号を上記切換器０に送出するようじな
っている。

次に、このように構成された超音波診断装置の動作につ
いて説明する。まず、探触Ｔ−１からの超音波ビームの
送受信により超音波送受信回路２から出力されたエコー
信号（アナコグ信号）は、ＤＳ０３内のＡ／Ｄ変換器１
ｏでディジタル信号に変換されバッファメモリ１１へ出
力される。バッファメモリ】１は、複数のラインメモリ
から成り、コントローラ７によって超音波送受波方向が
変化する度に交互に切り換えて書込みと読出し、が制御
され、順次入力する各超音波受信ビーム毎にディジタル
エコー信号を画像メモリ１２へ出力する。

この画像メモリ】２へ入力したエコー信号は、コントロ
ーラ７の制御信号により例えば第３図に示す第一のフレ
ームメモリ１２．へ順次詔音波ビーム毎にそれらの送受
波方向を対応させて、第１画像となる１枚の超音波断層
像を形成するように書き込まれる。

次に、探触′：Ｐｊは、超音波送受信回路２及びコント
ローラ７の制御で１画像分の超音波走査が終了すると、
再び送受波方向を初期方向へ戻し、、送受波を繰り返す
とともに、送受波方向を各送受波毎に順次変更して走査
を行う。し５たがって、エコー信号も上記と同様に、Ａ
／Ｄ変換器１０によりＡ　／　Ｄ変換され、バッファメ
モリ１１を介して画像メモリ１２へ出力される。画像メ
モリ１２は、今回の走査によって取り込まれたエコー信
号を第３図に示す第二のフレームメモリ１２．へ書き込
むようにコントローラ７によって制御される。第二のフ
レームメモリ１２２へのデータ書込みが超音波走査の進
行とともに終了すると、第２画像が形成される。

更に、探触子］は、その後も引き続いて断層走査を行っ
ており、引き続いて第３画像を取り込み、エコー信号は
Ａ　／　Ｄ変換器１０によりＡ　／　Ｉ）変換されてバ
ッファメモリ１］を介し、７て画像メモリ１２の第三の
フレームメモリ】２．へ順次書き込まれる。そして、第
３画像が形成される。以後、−１−記の動作を順次繰り
返し２、第３図に示す例においては、第へのフレームメ
モリ１２．に第８画像が形成されて書き込まれるまで同
様に進む。

このような状態で、被検体の検査対象の運動部位の動き
の速さに応じて、差分画像間隔設定器８により適当な画
像間隔を設定する。すなわち、第２図に示す回転形のホ
リウム１３を操作して画像メモリ１２上のフレーム間隔
数”Ｎ”を例えば１枚とびの“２“と設定する。このと
き、一方の表示器１４には上記フレームｆ−ｆｆＥを示
す数値゛２”が表示され、他方の表示器１５には例えば
断層像の取込みフレームレートを３０フＩノ一ム／秒（
フレーム間隔３３ｍ５）としたときには上記数値“２”
に対応するフレーム間隔の時間差を示す数値”　６６　
’が表示される。

すると、上記の画像間隔を示す信号がコントローラ７を
介して切換器９へ入力し、この切換器９により画像メモ
リ１２のうちからいずれか２個のフレームメモリが選択
し７て切り換えられ、二つの画像データが順次読み出さ
れる。そし２で、この読み出された二つの画像データは
、次の引算器４へ入力して差分がとられ、差分画像デー
タが生成される。

次に、本発明が特徴とする差分画像データの生成状態を
第４図を参照して説明する９いま、第３図に示す第一の
フし−ムメモリ１２．には両像ＡがＭき込まれ、第二の
フレー１１メモリ１２．には両像■３が書き込まれ、第
三のフレームメモリ１２３には両像Ｃが書き込まれ、・
、第へのフレームメモリ１２．には画像Ｆ１が書き込ま
れているとする。上記のように、引算器４で差分をとる
画像間隔数“Ｎ°゛は”２”であるので、１回目の差分
においては、マスク像が第１画像のＡで変位像が第３画
像のＣとなり、差分画像はＡ−Ｃどなる。次に、２回目
の差分においては、マスク像が第１画像Ａに続いて得ら
れた第２．画像のＢて笈゛位像が第４画像のＤとなり、
差分画像はＢ−Ｄとなる。以下、同様に動作して、８回
目の差分においては、マスク像が［（で変位像がＢとな
り、差分画像はＩ（−Ｂとなる。そして、９回目の差分
において、最初の１回目の差分と同じ状態に戻り、以Ｆ
こ才１な順次繰り返す。

上述の他に、変形例とし２て、画像メモリ１２へ第１画
像Ａから第３両像Ｃまで書き込まれたタイミングで差分
画像の生成を開始するようにしてもよいし、差分演算は
Ｃ−Ａ、Ｉ）−Ｂのように第４図とは逆に行ってもよい
。なお、第４図のマスク像に対して画像間隔数“Ｎ”を
“′１”として実施すると、従来の隣接画像間で差分演
算を行うものとなることは明らかである。

その後、上記引算器４から出力された各差分画像データ
は、Ｄ／Ａ変換器５へ入力してアナログビデオ信号に変
換され、画像表示器６に人力して差分画像として表示さ
れる。この場合、上記画像表示器６に表示される差分画
像の状態を観察しながら、検査対象の運動部位の動きの
速さに応じて差分画像間隔設定器８を適宜操作し、差分
画像生成に供する画像を指定しその運動状態がよく見え
る画像間隔に設定すればよい。

本実施例によれば、差分画像間隔が任意に設定できるの
で、臓器の運動速度が速いもの、或いは遅いもののどち
らにも対応できると共に、差分画像のフレームレートと
しては断層像のフレームレ−Ｉ−そのものが維持される
。従って、差分間隔を変更しても差分画像のちらつきは
防Ｊ１できる。、第５図は本発明の第二の実施例を示す
ブロック図である。この実施例は、第１図における画像
メモリ１２の代わりにシネメモリ１９を設けたもので、
この場合は、スキャンコンバータ２３が引算器４とＤ　
／　Ａ変換器５との間に設けられている。

ここで、上記シネメモリ１９は、第６図に示すように、
超音波走査線］本分の超音波走査線データを書き込むラ
インメモリ２０をｎ個有し、これらのラインメモリ２０
に超音波走査線データを書き込み及び読み出すときの制
御をするアドレスゲート２１及びデータゲート２２を有
（、で成る。

そして、第５図に示すＡ／Ｄ変換器１０により超音波走
査線］本分のエコー信号をＡ／Ｄ変換した後、そのデー
タをシネメモリ１９内のラインメモリ２０へ超音波走査
線毎にＳき込む。その後、差分演算のため」−記ライン
メモリ２０から超音波走査線データを読み出すときは、
差分画像間隔設定器８からの間隔信号により切換器９か
ら出力されるゲート制御信号によって、アドレスゲート
２］とデータゲート２２の差分対象画像となる２画面分
のゲートだけを開き、その超音波走査線データを読み出
す。これらの超音波走査線データは、その後引算器４へ
人力し、ここで差分をとった後にスキャンコンバータ２
３へ送出する。スキャンコンバータ２３は、順次入力す
る超音波走査線毎の差分データを１フレ一ム分の画像構
成として、次のＤ／Ａ変換器５へ送出するように動作す
る。

この実施例の場合は、シネメモリ１９が超音波走査線１
本分のデータを書き込むラインメモリ２０から成ってい
るので、テレビフレームの同期時間以下で］フレームを
構成することができる。例えば、超音波走査線数が４０
本、エコー信号表示深度が１０１とした場合、生体内の
音速が１５００ｍ／ｓ程度であることを考慮すると、超
音波断層像の１枚は約６ｍｓで得られ、表示信号系がＮ
ＴＳＣ方式のテレビフレーム同期時間であり約３３ｍ５
毎の時相であるにもかかわらず、３３ｍ５より小さい差
分時間でより細かな差分画像をリアルタイムで表示する
ことができる。また、この実施例では、断層像１フレ一
ム分のシネメモリ】９への書き込みの超音波走査線数を
自由に変更できるため、差分画像間隔を一定にして断層
像のフレームレイトを変化させることができる。さらに
、断層像の画像領域を超音波走査線数位で選択できるの
で、所望の診断領域のみを差分画像として表示すること
もできる。

〔発明の効果１ 本発明は以上のように構成されたので、差分画像間隔設
定手段（８）により、差分画像データ生成手段（４）に
よって２画像間で引き算を行い差分画像データを生成す
る際の画像間隔を、実時間で任意に変更して設定するこ
とができる。これにより、被検体について一連の検査画
像を収集する間においても、操作者が差分演算の画像間
隔を運動部位の動きに応じて任意に変更することができ
、」−記運動部位の動きが速いもの或いは遅いものでも
観察し易い状態で表示することができる。

そして、画像選択手段（９）は、差分画像データ生成手
段（・１）へ供給する１組の断層像データを、差分画像
間隔設定手段（８）の出力に対応した画像間隔を有した
画像であって、かつその１組の画像のうちの一方が断層
走査手段によって順次得られた断層像フレームを用いる
ようにしているので、差分画像のフレームレートは、差
分画像間隔を任意に可変設定しても断層像のフレームレ
ートが維持される。すなわち、差分画像間隔を変えても
フレームレートは低下することがないので、表示された
差分画像のちらつきを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は差分画像間隔設定器の外観例を示す
説明図、第３図はコントローラの内部構成例を示す回路
図、第４図は引算器による差分演算の一例を示す説明図
、第５図は本発明の第二の実施例を示すブロック図、第
６図はシネメモリの内部構成例を示すブロック図である
。 １・・・探触子、　　２・超音波送受信回路、　　３・
ＤＳＣｌ　　・１・引算器、　　５−Ｄ／Ａ変換器、６
　画像表示器、　　７　コントローラ、　　８　差分画
像間隔設定器、　　９・切換器、　　］、０−Ａ／Ｄ変
換器、　　］１・・バッファメモリ、　　１２・画像メ
モリ、　　１９　シネメモリ、　　２３　スキャンコン
バータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信手段
   と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を用い
   て運動部位を含む被検体内の断層像データを所定周期で
   繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段によ
   って得た時系列の画像間で引き算を行ってそれらの差分
   画像データを生成する手段と、この差分画像データ生成
   手段からの差分画像データを表示する画像表示手段とを
   有する超音波診断装置において、上記差分画像データ生
   成手段へ供給する画像間隔を実時間で任意に可変設定す
   る差分画像間隔設定手段と、この差分画像間隔設定手段
   の出力信号により１組の断層像データを指定すると共に
   この１組の断層像データの一方が順次連続した断層像フ
   レームとなるように指定する画像選択手段とを設けたこ
   とを特徴とする超音波診断装置。