JPH05184576A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH05184576A
JPH05184576A JP4023434A JP2343492A JPH05184576A JP H05184576 A JPH05184576 A JP H05184576A JP 4023434 A JP4023434 A JP 4023434A JP 2343492 A JP2343492 A JP 2343492A JP H05184576 A JPH05184576 A JP H05184576A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、被検体内の血管や
心臓等の運動部位について実時間中にその動きをスロー
モーションで表示する。 【構成】 心電アンプ回路６からの基準時相に同期させ
て複数枚の画像データを画像メモリ５に記憶すると共
に、画像表示器８の表示周期に同期させてｎ回(ｎは正
の整数）に１回の割合で画像データを順次読み出し、ス
ローモーション表示の制御をするスローモーション表示
制御器１０を設ける。このスローモーション表示制御器
１０の動作により、血管や心臓等の運動部位について実
時間中にその動きをスローモーションで表示することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体の診断部位について断層像を得る超音波診断装置に関
し、特に被検体内の血管や心臓等の運動部位について実
時間中にその動きをスローモーションで表示することが
できる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波診断装置は、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組織を含
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
の画像を記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段か
ら出力された画像データを表示する画像表示手段とを有
して成っていた。そして、循環器用の超音波診断装置で
は、被検体の手や足などに心電計を取り付けて生体波を
検出し、これにより得た心電図を利用して心電同期法に
よって診断部位について任意の時相の静止画像を表示す
るようになっていた。また、最近の超音波診断装置にお
いては、画像記憶手段として大容量の画像メモリを用
い、運動部位について実時間中に収集した画像データを
記憶しておき、画像をフリーズ後に上記大容量の画像メ
モリから画像データを順次読み出してスローモーション
で再生表示するものがある。
【０００３】
【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、前者の心電同期法によ
る表示では、実時間中には１心時相中に１枚の静止画像
しか得られず、運動部位についてその動きに対する認識
はできないものであった。また、後者の大容量の画像メ
モリを用いてスローモーション表示するものでは、一旦
画像をフリーズ後に再生表示するので、運動部位につい
てその動きをスローモーションで観察することはできる
が、実時間中での観察はできないものであった。このよ
うに、従来の超音波診断装置では被検体内の運動部位に
ついて実時間中にその動きをスローモーションで表示す
ることはできなかったので、血管や心臓等の動きの様子
を詳細に観察することができず、実時間中での診断情報
が十分に得られないことがあった。
【０００４】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体内の運動部位について実時間中にその動き
をスローモーションで表示す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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、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組織を含む被
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複
数画像を記憶する画像記憶手段と、上記被検体の生体波
を検出してその生体信号情報により画像生成について基
準時相を設定する時相設定手段と、上記画像記憶手段か
ら出力された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、上記時相設定手段からの
基準時相に同期させて複数枚の画像データを画像記憶手
段に記憶すると共に、上記画像表示手段の表示周期に同
期させてｎ回（ｎは正の整数）に１回の割合で画像デー
タを順次読み出し、スローモーション表示の制御をする
スローモーション表示制御手段を設けたものである。
【０００６】また、上記スローモーション表示制御手段
には、超音波送受信手段の送受信周期に同期して画像デ
ータを順次出力するか、或いは画像表示手段の表示周期
に同期して画像データを順次出力するかを選択する選択
手段を設けてもよい。
【０００７】さらに、上記画像記憶手段を、断層走査手
段からの実時間表示の原画像データを記憶するものと、
スローモーション表示制御手段により制御されたスロー
モーション表示の画像データを記憶するものとに分けて
設けると共に、これらの後段に同一画面上で原画像とス
ローモーション画像とを並列表示するように切り換える
画像切換手段を設けてもよい。
【０００８】
【作用】このように構成された超音波診断装置は、時相
設定手段に接続されたスローモーション表示制御手段に
より、上記時相設定手段からの基準時相に同期させて複
数枚の画像データを画像記憶手段に記憶すると共に、上
記画像表示手段の表示周期に同期させてｎ回（ｎは正の
整数）に１回の割合で画像データを順次読み出し、スロ
ーモーション表示の制御をするように動作する。これに
より、血管や心臓等の運動部位について実時間中にその
動きをスローモーションで表示することができる。
【０００９】
【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。図１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について断層像
を得るもので、図に示すように、探触子１と、超音波送
受信回路２と、Ａ／Ｄ変換器３と、バッファメモリ４
と、画像メモリ５と、心電アンプ回路６と、Ｄ／Ａ変換
器７と、画像表示器８と、メインコントローラ９とを有
し、さらにスローモーション表示制御器１０を備えて成
る。
【００１０】上記探触子１は、機械的または電子的にビ
ーム走査を行って被検体１１に超音波を送信及び受信す
るもので、図示省略し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複数の振動子が内蔵さ
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、探触子１から被検体１１へ送波する超音
波ビームを形成するための公知の送波パルサ及び送波遅
延回路と、上記探触子１の各振動子で受信した反射エコ
ー信号を増幅する受波増幅器と、上記受信した各反射エ
コー信号の位相を揃えて加算し受波の超音波ビームを形
成する受波遅延回路及び加算器等から成る整相回路とが
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、上記探
触子１で超音波ビームを被検体１１の体内で一定方向に
走査させることにより、１枚の断層像を得るようになっ
ている。
【００１１】前記Ａ／Ｄ変換器３は、上記超音波送受信
回路２からの反射エコー信号を入力してディジタル信号
に変換するものである。また、バッファメモリ４は、内
部に二つのラインメモリを有し、上記Ａ／Ｄ変換器３か
ら出力されたディジタル信号を超音波ビームの１走査線
又は複数の走査線ごとに上記二つのラインメモリに交互
に書込み及び読出しを繰り返して後述の画像メモリ５へ
送出するものである。そして、これらＡ／Ｄ変換器３と
バッファメモリ４と後述のメインコントローラ９とで断
層走査手段を構成しており、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組織を含む被
検体内の断層像データを超音波送波周期で得てこのデー
タを表示するためテレビ同期で読み出すようになってい
る。
【００１２】画像メモリ５は、上記バッファメモリ４か
ら出力される時系列の複数画像を順次記憶する画像記憶
手段となるもので、複数フレーム（例えば８フレーム）
の画像を記憶可能な記憶容量を有する例えば半導体メモ
リから成る。
【００１３】前記心電アンプ回路６は、被検体１１の心
拍などの生体波を検出してその生体信号情報により画像
生成について一定の基準時相を設定する時相設定手段と
なるもので、図示省略したがその中には、上記被検体１
１の手や足などに取り付けた電極１２，１２，…から得
られる心電信号を絶縁増幅するアイソレーションアンプ
と、上記得られた心電信号の波形から基準となるＲ波時
相を検出するＲ波タイミング検出回路と、上記Ｒ波時相
を基準として操作パネル１３からの入力により操作者が
希望する任意の時相を設定することができるようなタイ
ミングパルスを発生するＲ波遅延パルス発生回路とが内
蔵されている。
【００１４】Ｄ／Ａ変換器７は、前記画像メモリ５から
出力された画像データをアナログビデオ信号に変換する
ものである。また、画像表示器８は、上記Ｄ／Ａ変換器
７からのアナログビデオ信号を入力してテレビ表示方式
により画像として表示するもので、例えばテレビモニタ
から成る。そして、これらＤ／Ａ変換器７と画像表示器
８とで、前記画像メモリ５から出力された画像データを
表示する画像表示手段を構成している。
【００１５】なお、メインコントローラ９は、上記の各
構成要素の動作を制御するもので、例えば中央処理装置
（ＣＰＵ）から成る。
【００１６】ここで、本発明においては、心電アンプ回
路６と画像メモリ５との間にスローモーション表示制御
器１０が設けられている。このスローモーション表示制
御器１０は、上記心電アンプ回路６からの基準時相に同
期させて複数枚の画像データを画像メモリ５に記憶する
と共に、上記画像表示器８の表示周期に同期させてｎ回
（ｎは正の整数）に１回の割合で画像データを順次読み
出し、スローモーション表示の制御をするもので、心電
アンプ回路６から出力されるＲ波遅延パルスを基準とし
て、前記バッファメモリ４から出力された複数フレーム
の画像データを画像メモリ５へ書き込み、この書き込ま
れた各画像データをその書込み時よりも長い時間間隔で
順次読み出すことにより、Ｒ波遅延パルスからの複数フ
レームの画像データをリアルタイムでスローモーション
表示させるための制御をするようになっている。
【００１７】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、図１及び図２を参照して説明する。
まず、図１に示す探触子１を被検体１１の診断部位に対
応する位置に当接し、該診断部位へ超音波を送信する。
このとき上記探触子１から送信される超音波は、超音波
送受信回路２内の送波遅延回路によって、上記診断部位
において細いビームを形成するようにされる。この送波
ビームが診断部位に当って反射した反射エコーは、上記
探触子１によって受信され、超音波送受信回路２内の受
波遅延回路及び加算器を介して取り込まれ、受信ビーム
が形成される。そして、探触子１からは所定周期で超音
波送受波方向を順次変更して超音波の送受信が繰り返さ
れ、診断部位の走査が行われる。
【００１８】上記超音波送受信回路２から出力された反
射エコー信号は、Ａ／Ｄ変換器３へ入力してディジタル
信号に変換され、次のバッファメモリ４へ送出される。
このバッファメモリ４は、複数のラインメモリを有し、
メインコントローラ９によって超音波送受信方向が変化
する度に切り換えて書き込みと読み出しが制御され、順
次入力する各受信ビーム毎にディジタルのエコー信号を
画像メモリ５へ送出する。この画像メモリ５は、例えば
８フレーム分の断層像データが記憶可能であり、実時間
中でのスローモーション表示を行わない通常の場合は、
上記画像メモリ５へ入力したエコー信号は、メインコン
トローラ９の制御信号により順次超音波ビーム毎にそれ
らの送受波方向を対応させて、１枚の超音波断層像を形
成するように書き込まれる。
【００１９】前記探触子１は、超音波送受信回路２の制
御で１画像分の超音波走査が終了すると、再び走査方向
を初期状態へ戻し、超音波の送受信を繰り返すと共に各
送受信方向を順次変更して走査を行う。その後、上記画
像メモリ５から出力された画像データは、Ｄ／Ａ変換器
７でアナログビデオ信号に変換され、順次画像表示器８
へ送出されて、該画像表示器８に超音波断層像が表示さ
れる。
【００２０】このような状態で、運動部位について実時
間中でのスローモーション表示を行う場合は、図１に示
す操作パネル１３から分周回路１４へ制御信号を送り、
メインコントローラ９から出力されるフレーム開始信号
Ｆを分周回路１４で適宜分周（例えば１／２）してメモ
リ読出しアドレスＡ1を作成し、このメモリ読出しアド
レスＡ1をスローモーション表示制御器１０へ送出す
る。一方、図１に示す心電アンプ回路６では、図２
（ａ）に示すように被検体１１の心電波形を検出すると
共に基準となるＲ波時相を検出し、このＲ波時相を基準
として操作パネル１３で任意時相に設定されたＲ波遅延
パルスＰが、図２（ｃ）のように出力されている。これ
により、このＲ波遅延パルスＰがスローモーション表示
制御器１０を介して画像メモリ５へ送られ、図２（ｄ）
に示すメモリ書込みアドレスによって、上記Ｒ波遅延パ
ルスＰを検出した後に初めてバッファメモリ４から入力
する画像データが図２（ｂ）に示すフレーム開始信号Ｆ
に同期して、上記画像メモリ５に書き込まれる。そし
て、この書込み動作は、画像メモリ５の記憶容量分、例
えば８フレーム分繰り返し行われる。
【００２１】次に、上記画像メモリ５から画像データを
読み出すときには、スローモーション表示制御器１０を
介して前記のように作成されたメモリ読出しアドレスＡ
1（図２(ｅ)参照）を画像メモリ５へ送出すると共に、
図２（ｂ）に示すフレーム開始信号Ｆをｎ回に１回の割
合、例えば２回に１回の割合で順番にＤ／Ａ変換器７へ
送出する。これにより、上記画像メモリ５からは、図２
（ｅ）に示すように、一つのフレーム画像についてデー
タの書込み時に対して例えば２倍の長さの時間だけ連続
して画像データが読み出されることとなり、実時間中で
のスローモーション表示が実行される。
【００２２】なお、図２においては、読出し時のフレー
ム開始信号Ｆを２回に１回の割合で出力する例について
示しているが、上記画像メモリ５に記憶可能な画像枚数
をＭとし、ｎを正の整数とすると、ｎ×Ｍが１心周期を
越えない範囲で上記ｎは自由に設定することができる。
また、図２（ｅ）に示すように、最後の画像、例えば第
８フレームの画像の読出しを終了したら、次のＲ波遅延
パルスＰが検出されるまで上記最後の画像を表示し続け
るようにしておけばよい。
【００２３】図３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、メインコントローラ９とス
ローモーション表示制御器１０との間に、超音波送受信
回路２の送受信周期に同期して画像メモリ５から画像デ
ータを順次出力するか、或いは画像表示器８の表示周期
に同期して画像データを順次出力するかを選択する選択
回路１５を設けたものである。この場合、上記メインコ
ントローラ９には、前記の分周回路１４の他に第二の分
周回路１４′を設け、該メインコントローラ９から出力
されるテレビ垂直同期信号Ｖ（図４(ｅ)参照）を第二の
分周回路１４′で適宜分周してメモリ読出しアドレスＡ
2（図４(ｆ)参照）を作成し、このメモリ読出しアドレ
スＡ2と前記第一の分周回路１４で作成されたメモリ読
出しアドレスＡ1とを上記選択回路１５へ入力してどち
らかを選択し、その選択されたアドレス信号をスローモ
ーション表示制御器１０へ送出するようになっている。
【００２４】このような構成により、画像メモリ５から
画像データを読み出す際に、図４(ｂ）に示すフレーム
開始信号Ｆのｎ回に１回の割合で出力するか、或いは図
４(ｅ）に示すテレビ垂直同期信号Ｖに同期させて出力
するかを適宜切り換えることができる。そして、このよ
うな手法は、画像のフレームレイトが30フレーム／秒を
越える場合に有用である。例えば、画像のフレームレイ
トが90フレーム／秒の場合、表示系の掃引速度が30コマ
／秒であるとすると、図５（ａ），（ｂ）に示すよう
に、実時間中には90フレーム／秒の画像のうち３回に１
度しか画像表示器８に表示されないこととなる。従っ
て、従来は、図５（ｂ）に示す総ての画像を観察するに
は、一度90フレームの全画像を図３に示す画像メモリ５
内に記録しておき、フリーズ後に１画像ずつ順番に上記
画像メモリ５からＤ／Ａ変換器７へ出力することによ
り、全画像を表示する手法しかなかった。
【００２５】これに対して、図３に示す第二の実施例に
おいて、第二の分周回路１４′から出力されるメモリ読
出しアドレスＡ2を選択した場合は、図４（ｅ），
（ｆ）に示すように、テレビ垂直同期信号Ｖに同期して
画像データを読み出し、図５（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、90フレーム／秒の画像を例えば１／３の速度でスロ
ーモーションで表示することができる。このとき、１心
周期を（60／心拍数）で表すと、観察できるフレーム画
像数Ｎは最大でも、 Ｎ≦１心周期×30 という制約を受けるが、実時間中に任意の時相から一定
期間Ｔの間に検出した全画像は観察することができる。
この場合、Ｔは次式のような制約条件を受ける。
【００２６】図６は本発明の第三の実施例を示す要部の
ブロック図である。この実施例は、図１又は図３の実施
例におけるバッファメモリ４の後段に設けた画像記憶手
段を、上記バッファメモリ４からの実時間表示の原画像
データを記憶する第一の画像メモリ５ａと、スローモー
ション表示制御器１０により制御されたスローモーショ
ン表示の画像データを記憶する第二の画像メモリ５ｂと
に分けると共に、それぞれの画像メモリ５ａ，５ｂの後
段に画像表示器８の１水平走査分に相当する第一のライ
ンメモリ１６ａ及び第二のラインメモリ１６ｂを設け、
かつ上記画像表示器８に水平走査をする間に第一のライ
ンメモリ１６ａからの原画像データと第二のラインメモ
リ１６ｂからのスローモーション画像データとを切り換
える切換回路１７を設けたものである。
【００２７】そして、この実施例では、上記第一及び第
二のラインメモリ１６ａ，１６ｂに、図７に示すよう
に、前記第一及び第二の画像メモリ５ａ，５ｂから読み
出した１水平走査分に相当する原画像データＤa及びス
ローモーション画像データＤbがそれぞれ記憶される。
これらのラインメモリ１６ａ，１６ｂから画像データを
読み出して画像表示器８に表示するには、図６に示す切
換回路１７により、図７に示すように、まず原画像デー
タＤaが記憶されている第一のラインメモリ１６ａの任
意の位置Ｄから１水平走査の半分に相当する位置Ｄ′ま
での画像データが出力され、続いてスローモーション画
像データＤbが記憶されている第二のラインメモリ１６
ｂの上記と同じＤ−Ｄ′間の画像データが出力される。
【００２８】次に、これらの原画像データＤa及びスロ
ーモーション画像データＤbは、図６に示すＤ／Ａ変換
器７を介して画像表示器８に表示されるが、このときは
図８に示すように、メインコントローラ９により水平走
査周期の例えば前半部は原画像データＤaを表示し、後
半部においてスローモーション画像データＤbを表示す
るように制御される。この結果、図９に示すように、画
像表示器８の画面を例えば左右に二分割して、一半部に
実時間表示の原画像Ｉaが、他半部には実時間中でのス
ローモーション表示の画像Ｉbが並列に表示される。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
時相設定手段（６）に接続されたスローモーション表示
制御手段（１０）により、上記時相設定手段（６）から
の基準時相に同期させて複数枚の画像データを画像記憶
手段（５）に記憶すると共に、画像表示手段（７，８）
の表示周期に同期させてｎ回（ｎは正の整数）に１回の
割合で画像データを順次読み出し、スローモーション表
示の制御をすることができる。これにより、血管や心臓
等の運動部位について実時間中にその動きをスローモー
ションで表示することができる。従って、被検体内部の
血管や心臓等の動きの様子を詳細に観察することがで
き、実時間中での診断情報が今までより以上に得ること
ができる。
【００３０】また、図３に示す第二の実施例において
は、従来例では30フレーム／秒を越える高フレームレイ
トの画像を総て観察するには、一度全画像を大容量の画
像記憶手段に記憶しておきフリーズ後に１画像ずつ再生
するしか方法がなく、実時間表示中に重要な現象を見逃
す可能性があったのに対して、実時間中に任意の時相を
基準として全画像をスローモーション表示することがで
きるので、瞬時にしか生じない運動部位の特異反応など
をリアルタイムで観察することができる。
【００３１】さらに、図６に示す第三の実施例において
は、画像表示器８の同一画面上に、実時間表示の原画像
Ｉaと実時間中でのスローモーション表示の画像Ｉbとを
並列表示することができるので、原画像Ｉaで臓器の運
動状態の全容を観察しながら、スローモーション画像Ｉ
bも同時に観察することができ、注目部位についてより
詳細な診断情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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、
【図２】 上記超音波診断装置における動作を説明する
ためのタイミング線図、
【図３】 本発明の第二の実施例を示すブロック図、
【図４】 上記第二の実施例における動作を説明するた
めのタイミング線図、
【図５】 第二の実施例における画像表示の状態を示す
説明図、
【図６】 本発明の第三の実施例を示す要部のブロック
図、
【図７】 第三の実施例におけるラインメモリからの原
画像データ及びスローモーション画像データの読み出し
動作を説明するためのタイミング線図、
【図８】 上記第三の実施例における画像表示器への画
像データの表示制御の状態を示すタイミング線図、
【図９】 第三の実施例における画像表示器への画像表
示の状態を示す説明図。
【符号の説明】
１…探触子、 ２…超音波送受信部、 ３…Ａ／Ｄ変換
器、 ４…バッファメモリ、 ５，５ａ，５ｂ…画像メ
モリ、 ６…心電アンプ回路、 ７…Ｄ／Ａ変換器、
８…画像表示器、 ９…メインコントローラ、 １０…
スローモーション表示制御器、 １１…被検体、 １３
…操作パネル、 １５…選択回路、１６ａ，１６ｂ…ラ
インメモリ、 １７…切換回路、 Ｄa…原画像デー
タ、Ｄb…スローモーション画像データ、 Ｉa…原画
像、 Ｉb…スローモーション画像。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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組織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複数画像を記憶する画像
    記憶手段と、上記被検体の生体波を検出してその生体信
    号情報により画像生成について基準時相を設定する時相
    設定手段と、上記画像記憶手段から出力された画像デー
    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、上記時相設定手段からの基準時相に同期させて
    複数枚の画像データを画像記憶手段に記憶すると共に、
    上記画像表示手段の表示周期に同期させてｎ回（ｎは正
    の整数）に１回の割合で画像データを順次読み出し、ス
    ローモーション表示の制御をするスローモーション表示
    制御手段を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項２】 上記スローモーション表示制御手段に
    は、超音波送受信手段の送受信周期に同期して画像デー
    タを順次出力するか、或いは画像表示手段の表示周期に
    同期して画像データを順次出力するかを選択する選択手
    段を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断
    装置。
  3. 【請求項３】 上記画像記憶手段を、断層走査手段から
    の実時間表示の原画像データを記憶するものと、スロー
    モーション表示制御手段により制御されたスローモーシ
    ョン表示の画像データを記憶するものとに分けて設ける
    と共に、これらの後段に同一画面上で原画像とスローモ
    ーション画像とを並列表示するように切り換える画像切
    換手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の
    超音波診断装置。
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