JPH0444745A - 超音波画像形成装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波画像形成装置、特に被検体内流体の運動
情報を２次元カラー画像表示することのできる超音波画
像形成装置に関する。

〔従来の技術］ 超音波ビームを被検体内に送波し、体内組織の音響イン
ピーダンスの差から得られる反射エコーに基づいて被検
体内情報を画像表示する超音波画像形成装置が周知であ
る。そして、この超音波画像形成装置は、人体に悪影響
を与えることなく体内観察を行えるところから、医療等
における有用な装置としてその存在価値が大きい。

この超音波画像形成装置は、現７１いく一つかの測定方
式を用いたものが実用化さオ〕ており、その１つとして
いわゆるドプラ法を用いた超音波ドプラ診断装置がある
。この装置は被検体内流体等の運動速度を検出しそれを
画像表示できるものであり、Ｂモード断層画像表示に加
え流体の速度表示（又は速さ表示）がｉｌ能で、近年型
にその速度を所定の色相に対応させて２次元カラー表示
できるものが製品化されている。これは、例えば超音波
を送受波するプローブに対し５て、接近する流体の速度
を赤色で表し７、遠きかる流体の速度をシアン（青緑色
）で表すことにより、被検体内の流体運動を２次元カラ
ー化して画像表示するものである。

また、２つの超ａ波パルスを送受波し、これにより得ら
れるドプラ信号によるベクトル信号から運動方向、速度
、速度分散等の情報を検出可能とした装置も考えられて
いる。更に、この装置は前記各情報にそれぞれ色相、輝
度、補色混合等を対応させＢモード断層画像」に複数の
生体内情報を同時にカラー表示ｉｉＪ能としている（例
えば特開昭６２　１５２４”３９号参照）。

ところで、このようなドプラ（パルスドプラ）法を用い
た装置においＣは、被検体内高速流体の速度を検出し１
表示する場合に流体速度を示す色相が反転しＣしまうと
いう現象（エリアシング）を含んでいた。

すなわち、従来装置°こは被測定流体の速度に依存する
ドプラ周波数が最大検出周波数（超音波パルス繰返し７
周波数の約１分０．／２ｐｒｆ）を超えると、いわゆる
折り返し、現象が牙し、正り向の流れでも流れの速い部
分（１／２ｐｒｆ以上）の色が負方向を示を色に反転（
例えば赤から青）してし、まい、これにより同一方向の
流れの中に反対色か混在するとい−２だ問題を有し、で
いた。なお、ｐｒｆを高くすると検出深度か小ざくなる
ことは周知である。

そこで、本出願人により高速流体速度検出手段を備えた
超音波ドプラ診断装置が提案されている。

この装置は、従来装置の検出限界を超える速度の測定を
ｉ】Ｊ能とするもの−Ｃ１その検出を行う高速流体速度
検出手段は、複素信号変換器、自己相関器及び速度演算
器等から構成されている。そし′Ｃ１その検出り式は、
２個の異なる周期を持った超音波を送受ｅ、、［−１、
これにより得られるドプラ信号を複素信号変換器と自己
相関器を通して自己相関１５号に変換し５、更にこの自
己相関信号を速度演算器に入力することにより速度情報
を得るもので、例えば特開昭６２−２　ｏ　４７３４　
＠に詳述されている。

従−）で、このような高速流体速度検出手段を伍えた装
置によれば、従来装置の難点とされていた色相の反転現
象を解消ｒす能であり、被検体内流体等の速度を正確か
つ精度良く広範囲に渡り検出できる。

［発明が解決し、ようとする課題］ しかしながら、上記の高速流体速度検出手段を備えた超
音波画像形成装置においては、流体速度検出範囲が従来
装置に比べ広くなった結果、低速度から高速度（例えば
生体内における流体の最大速度）までの画像上での明瞭
な速度表示が要望され、従来方式の速度の大きさに対応
した色相のみの変化等では、特定部位の速度を視覚的に
明確に判断することが難１，７いという問題があった。

またこれは、高速流体速度検出手段を備えた装置に限ら
ず、その手段を具備していない装置においても、より速
度等の明瞭表示か要望されていた。

発明の目的 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、そσＮ
−１的は、被検体内流体の速度情報をより鮮明表示でき
る超音波画像形成装置を提供するこ、Ｌにある。

［課題を解決するだめの手段］ 」二記目的を達成づるために、本発明に係る超音波画像
形成装置は、表示色演算手段に、前記速度情報に対応す
る色相関数を定寸する色相関数器をもし７、この色相関
数に基づき色相を変化させる色相演算部と、速度情報に
対応する輝度関数を発生する輝度関数器を有し、この輝
度関数に基づき輝度を変化させる輝度演算部とが設けら
れたことを特徴とする特 また、本発明に係る超音波画像形成装置は、表示色演算
手段に、補色演算器を備えた補色演算部を有することを
特徴とする。

［作用コ 上記構成によれば、被検体内流体の速度情報を色相関数
及び輝度関数に対応させ、この両開数で表現される色相
及び輝度で、表示すべき速度情報の全範囲を明確に表示
可能である。

つまり、上記関数を所定の関数として設定しておくこと
により、色相及び輝度を特定的に変化でき、この両度化
の相乗作用により鮮明で判断し易い画像を形成できる。

そして、補色演算部を設けることにより、速度の分散情
報を前記色相に補色を加えた色で表示できる。ここで、
例えば分散が大の場合には、その表示色が白色系に近づ
く。

従って、容易に分散情報を認識できる。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図には、本発明に係る超音波画像形成装置を人体内
の所望部位の断層画像形成を行う超音波診断装置に適用
した好適な実施例が示されている。

この装置は、白黒画像によるＢモード断層像表示と、こ
れに重ね合わせてパルスドプラ法による血流速度情報の
カラー表示等を行うものである。

図中１００は超音波送受波器であり、Ｂモード用送受波
器と従来例で示した高速流体速度検出手段とを含み、超
音波パルスを送受波して、Ｂモト画像信号Ｅ１血流平均
速度情報を示す速度信号Ｖとその速度分布を示す分散信
号σをそれぞれ出力している。

図中２００は同期制御器であり、超音波送受波器１００
から超音波送信繰返しパルスや超音波パルスビームによ
り形成される断層面のアドレス信号などの所定信号を受
け、後述するフレームメモリ３００と表示器６００に同
期信号及びアドレス信号等を供給している。

超音波送受波器１００から出力される信号Ｅ、ｖ１σは
、次にフレームメモリ３００で一時記憶される。なお、
このフレームメモリ３００のアドレスは、超音波ビーム
の走査により形成される断層面の位置アドレスに対応じ
ており、各情報は各メモリの同一アドレス上に格納され
る。

次に、フレームメモリ３００から出力される信号ＥＳＶ
、σは、表示色演算器４００に入力される。

この表示色演算器４００は本発明における特徴的構成要
素を含み、各信号Ｅ、Ｖ、σに従いカラー画像形成用の
色相信号及び輝度信号を発生している。そして、この表
示色演算器４００からは、前記色相信号と輝度信号で形
成される赤色、緑色、青色を示す各画像信号ＥｒＳＥｇ
、Ｅｂが出力されている。この表示色演算器４００につ
いては後に詳述する。

前記信号Ｅｒ、Ｅｇ、Ｅｂは次にＤ／Ａ変換器５００に
入り、アナログのビデオ信号Ｖｒ、Ｖｇ−ｖｂに変換さ
れた後、カラー表示器６００に入力されている。

このカラー表示器６００には、前述したように白黒Ｂモ
ード断層像及び速度分散情報を含むカラの速度情報が同
一画像上に表示される。そして、周知の如く、各ビデオ
信号Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂの電圧が同じ場合には、表示が白
色系になり、各信号のみの場合にはそれぞれ赤色、緑色
、青色となり、３つの信号の電圧比率を変化させれば、
混合色が形成される。すなわち、各信号の比率で色相が
可変でき、輝度は電圧の高低で可変できる。そして、表
示器６００における表示色は、ビデオ信号Ｖｒ。

Ｖｇ、Ｖｂをコントロールしている表示色演算器４００
により決定されているのであり、更にその表示色は表示
色演算器４００内で設定される色相関数及び輝度関数に
依存しているのである。

第２図には表示色演算器４００の構成が図示されており
、以下にその構成及び動作を詳述する。

図中１０は、所定の色相関数を含む色相演算部であり、
速度信号■に基づき色相関数で指定される色の色相信号
Ａｒ、Ａｇ、Ａｂを出力する、そして、この色相演算部
１０は色相演算器１２とＲＯＭ１４とから構成され、Ｒ
ＯＭ１４に設定されている色相関数に従い、色相演算器
１２は血流速度に対応し、た所定の色相を形成している
。

図中２０は輝度演算部であり、所定の輝度関数を含むＲ
ＯＭ２４と輝度信号を形成する輝度演算器２２、及び前
記色相信号Ａｒ、Ａｇ、Ａｂに輝度変化を与える掛算器
２６から構成されている。

そして、この輝度演算部２０では、速度信号Ｖが入力さ
れた時に、前記色相演算部１０同様、まずＲＯＭ２４か
ら輝度関数が読み出され、次に輝度演算器２２から輝度
信号が出力され、その後この輝度信号（０〜１）が色相
信号Ａｒ、Ａｇ、Ａｂに乗算されることにより輝度変化
が行われている。

図中３０は補色混合演算部であり、色相演算部１０で形
成される色相にその色相の補色を加えることにより、速
度分散情報σを同一画像上に同時表示可能としている。

ここにおいて速度信号Ｖは、反転器３６により負の信号
に変換され、更に補色演算器３２により、ＲＯＭ３４で
指定された補色信号Ｂｒ、Ｂｇ、Ｂｂに変換されている
。そして、この補色信号は掛算器３８において、分散信
号σの大きさに対応り。

た補色混合信号となり、加算器３９において、補色混合
が行われている。なお、ここにおける補色とは、いわゆ
る色度表においての反対側の色であり、周知のごとく、
補色混合比を増せば白色に近づきこれにより画像上で分
散が大であることが認識できる。

このようにして、表示色の色相及び輝度か形成されるの
であるが、信号Ａｒ、Ａｇ、Ａｂには、最後にＢモード
画像信号Ｅが加算器４０にて付加され、Ｂモード断層画
像情報及び血流速度情報を含む画像信号Ｅｒ、Ｅｇ、Ｅ
ｂとなりＤ／Ａ変換器５００に送られている。

なお、本実施例におけるＲＯＭ１４．２４．３４は電気
的に書込み可能なものが用いられており、更にＲＯＭ　
１４．２４．３４の関数書換えを行う関数設定器５０が
設けられている。そして、この関数設定器５０は、その
内部に入力部及び設定メモリ（図示せず）を含み、使用
者がその必要に応じＲＯＭ　］、　４．２４．３４の関
数書換えを行うことをｌ−１Ｊ能としている。

上記において特徴的なことは、速度信号Ｖに基づいて色
相、輝度が共に変化するということであり、所定の色相
関数及び輝度関数を前記ＲＯＭＩ４．２４に設定してお
くことにより血流速度に基づいた所望の表示色を得るこ
とができ、これにより明確に速度値を読むことが可能で
ある。

第３図には、そのような色相関数及び輝度関数の第１例
が図示されている。

６０．６］、６２はそれぞれ血流速度に対応（る各色相
信号ＡｒＳＡｇ、Ａｂの大きさを示しており、６３は輝
度信号の大きさを示している。

これらの関数がなす作用は、速度が正の場合には、速度
の大きさに伴い表示色が赤色から黄色（赤色と緑色の混
合）へなだらかに変化し、負の場合は青色からシアンへ
なだらかに変化することであり、この例において輝度変
化は伴われていな０゜そし、で、使用者は画面上でこの
色相に基づき速度判断を行うことができる。

６４．６５．６６はそれぞれ血流速度に対応する各補色
信号の大きさを示しており、６４〜６６に分散値を掛け
た信号を６０〜６２に混合することにより、分散値が大
きい場合は色相が白色系に近づき、画像−１１で容易に
分散を認識できる。

しかし、高速流体速度検出手段を含む本実施例装置にお
いては、速度表示範囲が従来装置に比べ数倍から１０数
倍広がったことに鑑みると、この第１例で適値な速度判
断には不十分な場合がある。

すなわち、速度値の判断基準が色相というあいまいな量
ゆえ、正確な判断が期し難いのである。

そこで、本発明の特徴的事項である色相関数及び輝度関
数を血流速度に対して各々独立に設定“Ｃきる利点を用
いて第４図に示す第２例を適用させることもてきる。こ
こで６７〜７〔］は色相関数及び輝度関数を示しており
、色相は５段階に階段状に変化し、一方、輝度は各段階
においてそれぞれ勾配をもって設定されている。ここで
、速度が０の部分は色を付けないため、輝度か０になっ
ている。そして、このように色相が不連続に変化し２、
輝度がこの不連続間をなたらかに変化することにより、
画像表示される血流速度はより明確に判断可能となるの
である。

７１は輝度関数についての第３例で６７〜６９の色相関
数を前提として、画像上の所定の速度範囲のみの輝度を
上げた場合を示している。

この第３例を用いれば、例えば心臓における特定速度を
有する血流のみ明るく表示させ、それ以外の血流をやや
暗く表示させるなどの場合に有益で、これにより診断精
度間上等の効果を得ることができる。

その上、特定の速度領域のみに限って、６７〜７０に示
した関数を適用させることもでき、この場合にはその領
域内におけるとりわけ明確な良い血流速度の視覚的判断
か可能となるのである。

そして、このカラー表示方式は、当然例示したもののみ
に限られることなく、使用者の所望の用途に合わせて適
宜に関数を変更して用いることができる。

更に、本実施例では色相と輝度を血流速度に対応させた
が、その他の生体情報をこの表示色演算部の入力信号と
して与えることも可能であり、加えて、色相と補色、輝
度と補色といった組合せによる表示を行っても同様の効
果を期待できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば色相関数と輝度関
数を独立に変化させて被検体内流体の速度を鮮明にカラ
ー表示でき、これにより流体速度の適確な判断を行うこ
とができる。

そして、更にこの２つの関数により、使用者の用途に応
じた情報のみ表示させることや、一部の速度範囲を色相
的に限定して表示させることなど、必要に応じた質の高
い画像情報を提供可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の全体構成を示す構成図、 第２図は本発明の特徴的構成部分である表示色演算器の
構成図、 第３図は色相・輝度関数の第１例を示す図、第４図は色
相・輝度関数の第２例及び第３例を示す図である。 １４、 ・・・　色相演算部 ・・・　色相演算器 ２４．３４　・・・　ＲＯＭ ・・・　輝度演算部 ・・・　輝度演算器 ・・・　補色演算部 ・・・　補色演算器 ・・　反転器 ・・・　関数設定器 ・・・　超音波送受波器 ・・・　表示色演算器 ・・・　表示器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に超音波を送受波して得られる生体内流体
   の速度情報に基づき、カラー画像信号を形成する表示色
   演算手段を含み、生体内流体の速度情報を２次元的にカ
   ラー画像表示する超音波画像形成装置において、 前記表示色演算手段は、 前記速度情報に対応する色相関数を発生する色相関数器
   を備え、この色相関数に基づき色相を変化させる色相演
   算部と、 前記速度情報に対応する輝度関数を発生する輝度関数器
   を備え、この輝度関数に基づき輝度を変化させる輝度演
   算部と、 を有し、生体内流体の速度情報を所定関数に基づき色相
   ・輝度を変化させてカラー画像表示することを特徴とす
   る超音波画像形成装置。
2. （２）請求項（１）記載の超音波画像形成装置において
   、 前記表示色演算手段は、 前記色相演算部にて形成される色相の補色を示す補色関
   数を発生する補色演算器を備え、この補色関数に基づき
   生体内流体の速度分散に応じて前記色相に補色を混合す
   る補色演算部と、 を有することを特徴とする超音波画像形成装置。