JPH05130994A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH05130994A
JPH05130994A JP29454891A JP29454891A JPH05130994A JP H05130994 A JPH05130994 A JP H05130994A JP 29454891 A JP29454891 A JP 29454891A JP 29454891 A JP29454891 A JP 29454891A JP H05130994 A JPH05130994 A JP H05130994A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、広範囲にわたる血流画像を得ること
ができる超音波診断装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明に係る超音波診断装置は、被検体の心電
図波形に応じた信号を出力する心電図検出器2と、心電
図検出器2の信号を受け前記心電図波形の繰り返し周期
の中の特定の時相毎に異なる超音波送信角度を指定する
ビーム方向制御部3、ビーム方向制御部3の送信角度に
準じて超音波を送受信する超音波プローブ1と、超音波
プローブ1で受信したエコー信号に含まれるドップラ信
号を用いて血流断層像を得る手段とを具備することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラードプラ法、いわ
ゆるカラー・フロー・マッピング(CFM)法による血
流情報の画像化手段を備えた超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、超音波診断装置の開発が進む中
で、カラードプラ法による血流情報の画像化が試みられ
ている。
【0003】カラーフローマッピング(CFM)法は、
超音波のドップラ効果を利用するものである。即ち、生
体内に送信された超音波ビームが移動反射体(血球)に
より反射されると、その反射波の周波数(受信周波数)
は送信周波数に比し血球の移動速度に応じて偏移する効
果(ドップラ効果)を利用し、その偏移周波数(ドップ
ラ信号)に応じて血流速データを得、さらにその血流速
データを既定の2次元空間に分布させ血液画像を生成す
るものである。
【0004】しかし、血管は心臓の拍動に伴なってその
生体内における位置が変動し、また血流速度も心臓の拍
動に伴なって絶えず変化するために、心臓の拍動周期の
内の比較的短時間に一血流画像を得る必要があり、その
ため血流画像の有効視野は狭くならざる得なかった。図
10から図13はその様子を示す図である。図に示すよ
うに、心臓の拍動周期の内の比較的短時間に送受波可能
な超音波ビームの振り角度θ0 は当然狭くなり、有効視
野もその振り角度θ0 に応じて狭くなる。その結果、広
範囲にわたる血流速の観察ができず、血管中に存在する
血液溜等の異常部位を発見することが困難となり、精密
な超音波診断ができなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、広範囲にわたる血流画像を得ることができる超音波
診断装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、被検体の心電図波形に応じた信号を出力する手
段と、前記出力手段の信号を受け前記心電図波形の繰り
返し周期の中の特定の時相毎に異なる超音波送信角度を
指定する手段と、前記指定手段の送信角度に準じて超音
波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子で受
信したエコー信号に含まれるドップラ信号を用いて血流
断層像を得る手段とを具備することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によれば、被検体から得た心電図波形の
繰り返し周期の中の同一時相毎に得た血流情報を集めて
1枚の血流画像を得ることによって、血管の心臓の拍動
に伴なう変動や血流速度の変化の影響を抑えつつ有効視
野の広い血流画像を得ることができ、その結果、広範囲
にわたる血流の様子を観察することができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の第1の実
施例に係る超音波診断装置ついて説明する。図1は本発
明の第1実施例に係る超音波診断装置の概略的な構成を
示すブロック図であり、図2は心電図に応じた血流画像
の収集タイミングを示す図であり、図3は収集タイミン
グを示す時相について説明する図であり、図4はその時
相に応じた超音波の送信方向を示す図である。なお、本
超音波診断装置はセクタ電子走査法を採用しているもの
とするが、他の走査法、例えばリニア電子走査法を採用
するものであってもよい。
【0009】心電図検出器2は、図3に示した心電図波
形の1心拍周期を複数の時相に分割、ここでは第1時相
1 から第4時相S4 までの4時相に分割し、各時相毎
に心電図パルスを出力する。なお、第1時相S1 から第
4時相S4 までの各時相間の時間間隔は、幼児の場合あ
るいは成人の場合等の複数の場合毎に設けた複数の標準
的間隔を予め設定しその中から選択することとしてもよ
いし、被検体から心電図波形を検出する装置を設け得ら
れた該被検体の心電図波形のR波,S波,T波,P波に
基づいてその都度算出するものとしてもよい。
【0010】ビーム方向制御器3は、心電図検出器2か
ら与えられる心電図パルスに同期して、プローブ1から
送信される超音波ビームの送信角度Bの切替えを制御す
るものである。送信角度Bとは、図3に示したように、
矢印SDの方向に関する各超音波ビームの方向のことを
いう。ここでは、この送信角度は、B1 ,B2 ,B3
4 の4種類の方向で設定されているものとし、最端の
送信角度B1 ,B4 同士で規定される拡がり角度はθ10
であるとし、隣合う送信角度の差はθd であって全て同
じであるとする。
【0011】超音波プローブ1は、図4に示したよう
に、被検体表面PSの所望の超音波送受信点P0 から生
体内に超音波ビームを送信し、このエコー信号を受信す
るものであって、ビーム方向制御器3の制御を受け、図
2に示したように超音波ビームを送信する。即ち、同一
の心拍周期Hには4分割した第1から第4の時相S1
4 毎に同一の送信角度Bで送信し、その送信角度Bを
心拍周期Hの切替わりに同期して切替え再度該送信角度
Bで第1から第4の時相毎に送信する。この送信動作を
4回(すなわち4心拍周期)繰り返し、1サイクルが終
了する。具体的には、第1心拍周期H1 においては送信
角度B1 方向に第1から第4時相毎S1 〜S4 に4回送
信し、第2心拍周期H2 においては送信角度B2 方向に
第1から第4時相毎S1 〜S4 に4回送信し、以下同様
に第4心拍周期H4 まで送信角度を変えながら送信し、
第1サイクルが終了する。なお、本実施例では1サイク
ル終了毎に広い有効視野の血流画像を得るための原デー
タ(16のCFM画像データ)の収集が終了するもので
あり、1回の送信では従来の場合と同様に振り角度θ0
の範囲で超音波ビームを扇状に送信し1枚のCFM画像
データを得るものである。また、送信角度の変更につい
ては、プローブ1をビーム方向制御器3の制御の下、物
理的に傾斜させる機構を設けて対応してもよいし、複数
の振動子をマトリクス状に配列した2次元アレイ探触子
を採用して対応してもよい。
【0012】CFM画像生成部4は、プローブ1で得ら
れたエコー信号からカラー・フロー・マッピング画像
(以下「CFM画像」と略称する)を生成するものであ
り、この画像データは切替スイッチ5を介してシリアル
メモリ6に供給されるようになっている。
【0013】切替スイッチ5は、心電図検出器2からの
心電図パルスに同期して、シリアルメモリ6の格納エリ
アEを切換えるようになっている。図5は切替スイッチ
5、シリアルメモリ6および切替スイッチ15を示した
図である。切替スイッチ5は、CFM画像生成部4に接
続されている端子T0 と、端子T1 ,T2 ,T3 ,T4
のいずれかと択一的に心電図検出器2からの入力に応じ
て接続するものであって、心拍周期の変更に応じてその
接続関係が切替わる。即ち、端子T0 は、第1心拍H1
(送信方向B1 )のときは端子T1 と接続し、第2心拍
2 (送信方向B2 )のときは端子T2 と接続し、第3
心拍H3 (送信方向B3 )のときは端子T3 と接続し、
第4心拍H4 (送信方向B4 )のときは端子T4 と接続
され、シリアルメモリ6の格納エリアEを選定する。
【0014】シリアルメモリ6は、画像生成部4で生成
されたCFM画像データを各送信方向毎、及び各時相毎
にマトリクス状に区分された格納エリアE11〜E16に格
納するものである。図5に示したように、ここでは、格
納エリアE11〜E16は、16に分割されていて、切替ス
イッチ5の切替えに従って、同一心拍周期に得たCFM
画像データは同一行に、同一時相に得たCFM画像デー
タは同一列に格納されることとなる。そして、格納され
たCFM画像データは切替スイッチ15を経て補間器7
に供給された後、切替スイッチ8を介して三次元メモリ
9に供給される。
【0015】切替スイッチ15は、切替スイッチ5と同
様の構成であり、表示制御部11からの入力に従って、
端子T10と、端子T11,T12,T13,T14のいずれかと
択一的に接続し、シリアルメモリ6の格納エリアE11
16に格納されている16枚のCFM画像データの中か
ら同一時相のデータ毎に出力するものである。
【0016】補間器7は、切替スイッチ15を介して出
力された同一時相のCFM画像データ(ここでは4枚の
CFM画像データ)毎に補間処理を施して密度の高い三
次元画像データを作成し、切替スイッチ8を介して三次
元メモリ9に供給するものである。図6にこの補間処理
方法の一例が示されている。即ち、互いに隣合うCFM
画像データ、ここではI11とI21を対象に、I11上の一
点Pm とI21の一点Pn との間で新たな点Ph を設け、
その点Ph のデータ値DPh を点Pm と点Pnのデータ
値DPm ,DPn に基づいて下記の式(1)を用いて算
出する。なお、点Pm と点Pn とは、画像I11と画像I
21の各平面上における相対位置が同一の点であり、点P
m と点Ph との距離をαとし、点Pn と点Ph との距離
をβとする。 DPh =(α/α+β)×DPm +(β/α+β)×DPn …(1)
【0017】三次元メモリ9は、図7に示したように、
複数の領域、ここでは4時相に応じて4つの領域R1
2 ,R3 ,R4 に分割されておて、補間器7で作成さ
れた4時相毎の三次元画像データ3DDを、切替スイッ
チ15と同様の切替スイッチ8の切替えに従って、各時
相毎に各領域、即ち第1時相S1 に関する三次元画像デ
ータを領域R1 に、第2時相S2 に関する三次元画像デ
ータを領域R2 に、第3時相S3 に関する三次元画像デ
ータを領域R3 に、第4時相S4 に関する三次元画像デ
ータを領域R4 にそれぞれ格納する。
【0018】表示制御部11は、切替スイッチ15,
8,10の切替動作を制御するものであって、切替スイ
ッチ10においては三次元メモリ9内に格納されている
いずれかの時相の三次元画像データ3DDを読出すべく
切替え制御し、且つディジタル/アナログ(D/A)変
換器13に表示出力指令を与えるものである。
【0019】三次元画像再構成器12は、三次元メモリ
9から出力されるいずれかの時相の三次元画像データ3
DDを再構成して、被検体Pの血流画像を三次元画像、
ここでは左右眼用の2つの投影像を生成し、ステレオ表
示に供するものとする。なおこの三次元画像作成法はス
テレオ画像作成法に限らず、表面像を斜視したいわゆる
疑似3次元画像を作成する方法等他の作成方法を採用し
てももちろんよい。図8はこの投影像作成について示し
た図である。三次元画像再構成器12では、指定した視
点及び視線方向DR ,DL に基づいて、単純加算投影法
あるいは最大値投影法を用いて、右目用の投影像I
R と、左目用の投影像IL とを得る。これら右目用の投
影像IRと左目用の投影像IL は、表示に際しては、交
互に表示され、その交互表示に応じてシャッター切替え
するメガネを用いて各表示像に対応する左右いずれかの
眼のみでその像を見、3次元感覚を得る方法いわゆる時
分割式ステレオ表示法を採用するものとするが、他のス
テレオ表示方法、例えばのぞき式ステレオ表示法、偏向
メガネを用いる偏向式ステレオ表示法を採用してももち
ろんよい。
【0020】D/A変換器13は、三次元画像再構成器
12で再構成された投影像IR ,IL をディスプレイ1
4に表示すべくD/A変換する。ディスプレイ14は投
影像IR ,IL を交互に表示するものである。次に、本
実施例装置の作用について説明する。
【0021】上述したように、図2は心電図に応じた血
流画像の収集タイミングを示すタイムチャート図であ
る。図2に示したように、第1周期H1 の間、時相S1
において送信角度B1 で扇状に超音波ビームが送受信さ
れCFM画像生成部4を介して1枚目のCFM画像I11
がシリアルメモリ6の格納エリアE11に格納され、そし
て、時相S2 において同様に送信角度B1 で扇状に超音
波ビームが送受信され得られた2枚目のCFM画像I12
が格納エリアE12に格納され、以下同様に時相S3 にお
いて得られたCFM画像I13が格納エリアE13に、時相
4 において得られたCFM画像I14が格納エリアE14
にそれぞれ格納される。なお、この第1周期H1 の間
は、切替スイッチ5は、端子T1 に接続されている。
【0022】そして、第2周期H2 の間、今度は送信角
度B2 に変更され、第1周期H1 の場合と同様に、時相
1 ,S2 ,S3 ,S4 においてそれぞれ得られたCF
M画像I21,I22,I23,I24をシリアルメモリ6の対
応する格納エリアE21,E22,E23,E24に格納され
る。なお、この第2周期H2 の間は、切替スイッチ5
は、端子T2 に接続されている。
【0023】第3周期H3 の間、第4周期H4 の間にお
いては、それぞれ送信角度B3 、送信角度B4 に変更さ
れ、それぞれの時相S1 ,S2 ,S3 ,S4 毎に、CF
M画像I31,I32,I33,I34、CFM画像I41
42,I43,I44を得、シリアルメモリ6のそれぞれの
画像が対応する格納エリアE31,E32,E33,E34、そ
してE41,E42,E43,E44に格納される。なお、この
第3周期H3 の間は切替スイッチ5は端子T3 に接続さ
れていて、第4周期H4 の間は、端子T4 に接続されて
いる。
【0024】以上で第1サイクルに関するデータ収集お
よびCFM画像作成動作が終了する。そして、シリアル
メモリ6に格納された4つの時相毎、4つの送信角度毎
に得られた16枚のCFM画像は、切替スイッチ15を
介して、同一時相毎の4つのCFM画像毎に出力され
る。まず、切替スイッチ15が、端子T11に接続され、
第1時相S1 に得た4つのCFM画像I11,I21
31,I41が出力され、補間器7および切替スイッチ8
を介して、第1時相S1 に関する3次元データ3DD1
として、3次元メモリ9内のその第1時相S1 に対応す
る領域R1 内に格納される。このときの切替スイッチ8
は端子T21に接続されていている。
【0025】第1時相S1 に得た4つのCFM画像
11,I21,I31,I41の出力および格納が終了する
と、切替スイッチ15が端子T12に切替わり、第2時相
2 に得た4つのCFM画像I12,I22,I32,I42
出力され、同様に補間器7および切替スイッチ8を介し
て、第2時相S2 に関する3次元データ3DD2 とし
て、3次元メモリ9内のその第2時相S2 に対応する領
域R2 内に格納される。この間、切替スイッチ8は端子
22への接続に切替わっている。
【0026】同様に、第3時相S3 に得られたCFM画
像I13,I23,I33,I43から得られた第3時相S3
関する3次元データ3DD3 が3次元メモリ9内の領域
3内に格納され、第4時相S4 に得られたCFM画像
14,I24,I34,I44から得られた第4時相S4 に関
する3次元データ3DD4 が3次元メモリ9内の領域R
4 内に格納されることとなる。
【0027】以上で、第1サイクルにおける4つの時相
毎に得た4つの3次元データ3DD1 ,3DD2 ,3D
3 ,3DD4 の格納が終了する。この4つの3次元デ
ータを用いて、診断に供する3次元画像、ここでは投影
像を作成する。
【0028】観察者がいずれの時相に関して診断したい
か表示制御部11に指定すると、その指定に応じて、切
替スイッチ10が、その接続関係を切替える。例えば、
第1時相S1 に関して指定すると、切替スイッチ10が
端子T30が端子T31とが導通状態となり、領域R1 に格
納されている第1時相S1 に関する3次元データ3DD
1 が出力される。なお、他の時相を指定した場合には、
切替スイッチ10は、その指定に応じた接続関係に切替
わり、その指定に応じた時相の3次元データが出力され
ることとなる。
【0029】3次元メモリ9から選択的に出力された3
次元データ3DD1は、3次元画像再構成器12に送ら
れ、表示制御器11から指示された表示指令、すなわち
視点位置及び視線方向に基づいて、左右眼用の2種類の
投影像IR ,IL に作成される。この投影像IR ,IL
は、三次元血流画像であって、上述したように時分割式
ステレオ表示法に基づいて、D/A変換器13を介され
ディスプレイ14に交互に表示される。観察者は、その
投影像IR ,IL を交互に見ることにより、3次元感覚
を得、広範囲にわたる血流の様子を観察し診断すること
ができる。なお、各時相全ての3次元データ3DDから
4種類の投影像を得て、同時表示するようにしたり、各
投影像を切替えながら連続表示するいわゆるアニメーシ
ョン表示してもよく、これらの場合には血流の時間的な
変化の様子を観察することができる。
【0030】このように、本実施例によると被検体Pの
心臓の拍動に同期させてプローブ1のビーム方向を切換
え、且つ拍動周期を所定の時間間隔に分割して各時相毎
に血流画像データを得ることができ、従って心臓の拍動
に伴って血管の位置が移動したり血流速度が変化して
も、それらの影響を受けることなく、同一時相の広範囲
からのエコー信号を得ることができ、その結果、広範囲
な血流画像を得ることができる。また、本実施例では、
三次元データを生成しているので、撮影対象となる血流
データを三次元画像として表示することができ、血流の
3次元的位置関係等の情報を得ることができる。
【0031】次に、第2の実施例について説明する。本
実施例は、第1の実施例が3次元データを獲得している
のに対し、異なる周期且つ同一時相に得た複数のCFM
画像をその境界線で連結させて表示するものである。図
9は本実施例装置の超音波ビームの送信について示した
図であり、図10はその送信によって得られた複数のC
FM画像を合成して得た1枚の合成CFM画像について
示した図である。
【0032】図9に示すように、例えば第1周期H1
第1時相S1 において、振り角度θd'で複数の超音波ビ
ームR11〜R1mを送受信し第1のCFM画像を得、第2
周期H2 の第1時相S1 において先の超音波ビームR11
〜R1mの延長方向に振り角度θd'で複数の超音波ビーム
21〜R2mを送受信し第2のCFM画像を得、以下同様
に第3周期H3 または第4周期H4 の時相S1 において
それぞれ第3、第4のCFM画像を得る。なお、角度θ
10は振り角度θd'の4倍とする。そして、第1から第4
の4枚のCFM画像をその境界部において合成し、1枚
の合成CFM画像を得るものである。
【0033】図10に示したように、本実施例により得
られる合成CFM画像の表示角度は角度θ10であって、
点線で示した従来のCFM画像の表示角度θd に比べ、
広範囲の視野角度を得ることができる。以上のように、
本実施例によっても、先の実施例と同様、広範囲な血流
画像を得ることができる。
【0034】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、種々変形して実施可能である。例えば、上記実
施例では、心臓の拍動周期を4時相に4分割している
が、それ以上あるいはそれ以下に分割するものであって
もよい。この場合には、より精度の血流画像を得ること
ができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検体から得た心電図波形の繰り返し周期の中の同一時相
毎に得た血流情報を集めて1枚の血流画像を得ることに
よって、血管の心臓の拍動に伴なう変動や血流速度の変
化の影響を抑えつつ有効視野の広い血流画像を得ること
ができ、その結果、広範囲にわたる血流の様子を観察す
ることができる超音波診断装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る超音波診断装置の概
略的な構成を示すブロック図。
【図2】図1に示した装置のデータ収集タイミングにつ
いて示すタイムチャート。
【図3】図2に示した時相について説明する図。
【図4】図2に示した送信角度について説明する図。
【図5】図2に示したデータ収集タイミングで得られる
複数のCFM画像それぞれに対応する図1に示したシリ
アルメモリにおける格納エリアを示す図。
【図6】図1に示した補間器の補間処理の一例を示す
図。
【図7】図1に示した3次元メモリ内の各時相に対応し
た格納領域を示す図
【図8】図1に示した3次元画像再構成器における3次
元画像方法の一例として投影像作成について説明する
図。
【図9】第2の実施例におけるデータ収集動作について
説明する図。
【図10】第2の実施例により得られる1枚の合成CF
M画像の一例を示す図。
【図11】従来のCFM画像のためのデータ収集動作の
一例について説明する図。
【図12】図11で得られるCFM画像の有効視野につ
いて示す図。
【図13】従来のCFM画像のためのデータ収集動作の
他例について説明する図。
【図14】図13で得られるCFM画像の有効視野につ
いて示す図。
【符号の説明】
1…超音波プローブ、2…心電図検出器、3…ビーム方
向制御部、4…CFM画像生成部、5…切替スイッチ、
6…シリアルメモリ、7…補間器、8…切替スイッチ、
9…3次元メモリ、10…切替スイッチ、11…表示制
御器、12…3次元画像再構成部、13…D/A変換
器、14…ディスプレイ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体の心電図波形に応じた信号を出力
    する手段と、 前記出力手段の信号を受け前記心電図波形の繰り返し周
    期の中の特定の時相毎に異なる超音波送信角度を指定す
    る手段と、 前記指定手段の送信角度に準じて超音波を送受信する超
    音波探触子と、 前記超音波探触子で受信したエコー信号に含まれるドッ
    プラ信号を用いて血流断層像を得る手段とを具備するこ
    とを特徴とする超音波診断装置。
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Cited By (4)

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