JPH0584246A

JPH0584246A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0584246A
Application number: JP24603191A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Yoshikawa; 憲明吉川; Nobuo Yamazaki; 延夫山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、人手による心臓壁のトレース作業が
なく、かつ負荷とは無関係に、リアルタイムで１枚の画
像からでも容易に心筋の梗塞部位の判定ができる超音波
診断装置を提供することを目的とする。【構成】本発明の超音波診断装置は、超音波プローブ、
ならびに超音波送受信部、位相検波部、フィルタ部、周
波数解析部、ＣＦＭ用ＤＳＣ、Ｂモード用ＤＳＣおよび
表示器を有する装置本体を備え、超音波診断装置におい
て前記フィルタ部は心臓壁と血流の動きを反映した超音
波ドプラ受信周波数から心臓壁のドプラ周波数だけを選
択的に取出し、周波数解析部に送るフィルタリング手段
を具備し、前記表示器は心臓のＢモード像に心筋の運動
情報を重畳して表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、心筋梗塞等の虚血性心
疾患を有効に診断できる超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来心筋梗塞を診断する技術としては、
ストレスエコー装置がある。この装置は運動、薬物、電
気刺激等により心臓に負荷を与え、この負荷の前後にお
ける心臓の超音波断層像（Ｂモード像）をそれぞれ録画
しておく。そしてその後の再生時に、負荷の前後の画像
を一つのモニタ画面に並列表示し、収縮期と拡張期で心
筋の厚みの変化（心筋は通常、収縮期に厚くなる）を比
較したりして梗塞部位を検出する（すなわち潜在的な病
変を検出する）ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ストレスエ
コー装置においては、心筋の厚みを計測するには、オペ
レータがＴＶモニタ画面の図８（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うな心臓の断層Ｂモード像（図８（Ａ）は負荷前のＢモ
ード像、図８（Ｂ）は負荷後のＢモード像）を注視しな
がら、コンソールにおいてトラックボールをマニュアル
操作しなければならない。すなわち、Ｂモード像に重畳
され、トラックボールの回転に伴って移動するカーソル
（図示せず）を頼りに、関心部位（梗塞部位と思われる
箇所）心臓１の内壁と外壁をトレース（図中に破線で示
す）したり、あるいは心筋を中心線でトレースし、この
トレースによって得た心筋の輪郭情報を基に心筋の厚み
を自動的に算出する。そして、負荷の前後における心筋
の厚みの変化をとらえて、厚みの変化量が少ない梗塞部
位ＣＩを検出する。

【０００４】しかし、負荷の前後の２画像に掛かるマニ
ュアル操作による心筋の輪郭抽出は、多大な労力を必要
とし、しかも比較に掛かる同一部位の抽出について正確
さは必ずしも保証されない。さらに、このストレスエコ
ー装置ではリアルタイムの処理が不可能である。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、人手による心臓壁のトレース作業がなく、リアルタ
イムで１枚の画像からでも容易に心筋の梗塞部位の判定
ができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、超音波プローブ、ならびに超音波送受信
部、位相検波部、フィルタ部、周波数解析部、ＣＦＭ用
ＤＳＣ、Ｂモード用ＤＳＣおよび表示器を有する装置本
体を備え、超音波診断装置において前記フィルタ部は心
臓壁と血流の動きを反映した超音波ドプラ受信周波数か
ら心臓壁のドプラ周波数だけを選択的に取出し、周波数
解析部に送るフィルタリング手段を具備し、前記表示器
は心臓のＢモード像に心筋の運動情報を重畳して表示す
る超音波診断装置を提供する。

【０００７】

【作用】本発明の超音波診断装置は、血流情報のカラー
ドプラ断層装置に似て、心臓のＢモード像においてＣＦ
Ｍカラーフローマッピング）を行うが、この際血流情報
のカラードプラ断層装置とは反対に、フィルタ部が心臓
壁のドプラ周波数だけを取り出すように自由にカットオ
フ周波数を設定し、フィルタリングを行う。したがっ
て、表示器においては心臓のＢモード像に重畳されて、
心筋の移動の様子が移動方向・速度の大小を区別して表
示される。

【０００８】

【実施例】以下図１ないし図７（Ａ），（Ｂ）を参照し
て本発明の実施例を説明する。

【０００９】図１は、本発明の一実施例に係る超音波診
断装置１０の構成図である。超音波診断装置１０は、ま
ず大きく分けて、被検者との間で超音波を送受波する超
音波プローブ１１と、超音波プローブ１１との間で超音
波の送受波に係る信号を送受信し、信号処理をする装置
本体１２と、装置本体１２と接続するＥＣＧ（心電計）
１３、および装置本体１２に超音波の送受信に係る指示
を与えることのできる操作パネル１４を具備する。

【００１０】そして装置本体１２内は、超音波プローブ
系統、ＥＣＧ系統および操作パネル系統の３系統に分け
ることができる。すなわち、超音波プローブ１１系統
は、超音波送受信部（Ｔ／Ｒ部）１５、Ｂモード用ＤＳ
Ｃ（ディジタルスキャンコンバータ）１６、Ｂモード用
フレームメモリ（ＦＭ）１７、メモリ合成部１８および
表示器（ＣＲＴ）１９、ならびにＣＦＭ（カラーフロー
マッピング）のための位相検波部２０、フィルタ部２
１、周波数解析部２２およびＣＦＭ用ＤＳＣ部２３、Ｃ
ＦＭ用フレームメモリ２４からなる。他方、ＥＣＧ系統
は、ＥＣＧ用アンプ２５、トリガ信号発生器２６および
参照デ−タメモリ２７からなり、操作パネル系統はＣＰ
Ｕ（中央処理装置）２８およびタイミング信号発生器２
９からなる。この超音波診断装置１０においては、ＥＣ
Ｇ１３が被検者の各心時相の心電図情報を送ってくる
が、これらの心電図情報はＥＣＧ用アンプ２５を経てト
リガ信号発生器２６と参照デ−タメモリ２７にそれぞれ
入力する。参照デ−タメモリ２７は各心時相における心
電図情報を記憶しておき、必要なものは適宜メモリ合成
部１８に出力する。

【００１１】なお、ＥＣＧ用アンプ１３は、任意の心時
相で画像をフリーズさせることができる。

【００１２】一方、トリガ信号発生器２６は、各心時相
のタイミングをタイミング信号発生器２９に知らせる。
タイミング信号発生器２９は、操作パネルからの指示に
よって超音波送受信部１０における超音波送受信信号の
遅延時間を制御するＣＰＵ２８のコントロールを受ける
が、トリガ信号発生器２６から各心時相のタイミングを
知らされると、超音波送受信部１５に対して超音波送波
のための基準発振を行う。

【００１３】超音波送受信部１５では、基準発振に対し
てＣＰＵ２８で制御される適当な遅延時間を与えた超音
波送信信号を超音波プローブ１１に与える。そして超音
波プローブ１１では、この超音波送信信号をトランスデ
ューサで超音波に変換し、被検者の心臓に向けて送波す
る。

【００１４】一方、被検者の体内に送波された超音波
は、心臓を含む各組織で反射されて、再び超音波プロー
ブ１１に戻ってくる。そこで超音波プローブは、この反
射してきた超音波を受波してトランスデューサで超音波
受信信号（エコー信号）に変換し、超音波送受信部１５
に送る。

【００１５】超音波送受信部１５では、送信時と同じよ
うにエコー信号に遅延時間を与え、さらに整相加算、検
波を施した後、Ｂモード用ＤＳＣ部１６に信号を送る。
Ｂモード用ＤＳＣ部１６は、超音波送受信部１５から受
けた信号について超音波走査をテレビ走査に変換し、メ
モリ合成部１８に送る。この際Ｂモード用ＤＳＣ部１６
は、任意の心位相に係る複数枚の画像をＢモード用フレ
ームメモリ１７に記憶させておくことができる。

【００１６】さて、超音波送受信部１５から出力された
エコー信号は、ミキサとローパスフィルタを含む位相検
波部２０にも送られる。このとき、心筋のような動きの
ある領域で反射されてきたエコー信号はドプラ効果によ
ってその周波数にドプラ偏移が生じる（ドプラ周波数）
が、位相検波部２０ではそのドプラ周波数について位相
検波を行い、さらに低周波数のドプラ信号のみを出力す
る。

【００１７】位相検波部２０から出力されたドプラ信号
は、ついでフィルタ部２１でＭＴＩ（移動目標指示装
置）を用いて、心臓壁以外の血流等不要な固定反射信号
を除去し、超音波ビーム方向の心筋ドプラ信号を効率よ
く検出する。本実施例に係る超音波診断装置１０の特徴
は、このフィルタ部２１にある。

【００１８】すなわち、ＭＴＩは、すでに実用化されて
いる血流情報のカラードプラ断層装置にも採用されてい
るが、その際のＭＴＩは図２に示すように、血流と心臓
壁の混合したドプラ周波数（血流の方が動きが速いため
ドプラ周波数が高い）に対して、心臓壁のドプラ周波数
を除去するカットオフ周波数を設定してフィルタリング
（図中の太線はフィルタを表す）を行う。

【００１９】しかし、本実施例のフィルタ部２１はＭＴ
Ｉのカットオフ周波数を自由に選択でき、図３に示すよ
うに、血流のドプラ周波数を除去するフィルタリング
（図中の太線はフィルタを表す）を行う。そして、フィ
ルタリングを施されたドプラ信号は、ついで周波数解析
部２２に送られ、ここで自己相関法などによって心筋各
点の平均ドプラ周波数（すなわちその点での心筋の動き
の平均速度）や分散値（ドプラスペクトラムの乱れ度）
などをリアルタイムで算出する。この周波数の解析結果
は、カラードプラ情報としてＣＦＭ用ＤＳＣ部２３に送
られる。

【００２０】ＣＦＭ用ＤＳＣ部２３では、Ｂモード用Ｄ
ＳＣ部１６と同じように超音波走査をテレビ走査に変換
し、メモリ合成部１８に送る。また、この際任意の心位
相に係る複数枚のカラードプラ画像をＣＦＭ用フレーム
メモリ２４に記憶させておくことができる。

【００２１】さて、メモリ合成部１８には、ＢモードＤ
ＳＣ部１６からのＢモード画像信号とＣＦＭ用ＤＳＣ部
２３からのＣＦＭ（カラードプラ断層）モードの画像信
号、そして必要な場合には参照デ−タメモリ２７から心
電図情報が入力されるが、これらはこのメモリ合成部１
８で重畳された後、表示器１９に送られる。

【００２２】その結果、表示器１９では、心臓のＢモー
ド断層像（白黒階調）に重ねて、超音波プローブ１１に
近づく動き（toward）をする心筋と遠ざかる動き（awa
y）をする心筋を色分けしたカラー表示がリアルタイム
で表示される。通常、血流情報のＣＦＭにならって、to
wardの心筋は赤、awayの心筋は青、さらに動きのない心
筋は黒で表示され、しかも速度が速くなるにつれて輝度
が高くなるように表示される。

【００２３】すなわち、血流情報のＣＦＭの場合は、図
４に示すように心臓のＢモード断層像３０の上に色分け
された血流３１（ハッチングを施した）が重畳して表示
されるが、本実施例の超音波診断装置１０によれば、図
５に示すように、表示器１９には心臓のＢモード断層像
３０における心臓壁の部分に、動きの方向別に色分けさ
れ、さらに速度の大小に応じて輝度の異なる心筋３２
（ハッチングを施した）が重畳して表示される。

【００２４】したがって、本実施例によれば、被検者に
負荷を与えてその前後で画像を比較しなくても、同様に
して得た図６（Ａ）に示す正常な心臓の心筋ＣＦＭ画像
（動きのある心筋にハッチングを施した）と比較すれ
ば、図６（Ｂ）の被検者のＣＦＭ画像（動きのある心筋
にハッチングを施した）において、心筋の動きのない、
またはにぶい、潜在的な心臓の壁運動異常（asynergy）
部（すなわち梗塞部位）ＣＩを容易に見つけ出すことが
できる。

【００２５】よって、本実施例によれば、オペレータ、
被検者とも負荷検査から解放され、しかもオペレータは
心筋の厚みを計測するのに画面上を手技でトレースする
必要もない。よって、短時間で簡易、かつ正確に心筋梗
塞を診断することができる。なお、本実施例においては
Ｂモード用とＣＦＭ用の２種類のフレームメモリ１６，
２４を備えているため、従来のストレスエコー装置と同
様、必要ならばいつでも動画再生したり、心時相異なる
画像をＢモード用とＣＦＭ用で別々に、あるいは並列表
示することができる。

【００２６】また、本実施例の超音波診断装置１０は、
心筋の動きをドプラ表示するためのドプラフィルタ、Ｆ
ＦＴ（高速フーリエ変換）周波数分析器等を付加するこ
ともできる。

【００２７】さて、先にも触れたように、心筋梗塞の診
断に最も重要な所見は虚血心筋の壁運動異常（asynerg
y）であり、これまではＢモードによる定性的評価が行
われているが、本実施例の超音波診断装置においては、
壁運動異常の診断をより直感的、定量的に行うことを可
能にする。

【００２８】すなわち、フィルタ部２１ではクラッタ成
分（心臓壁と弁；血流以外の成分）だけを取り出して、
血流には色をつけず、移動（収縮・拡張）する壁にのみ
その移動方向・速度に応じた色・輝度で表示するわけで
あるが、このときは、図７に示すセクタスキャンによる
Ｂモード像４０において、ＥＳ（End-Systole;収縮末
期）時の心臓壁画像４１に向けての心筋の収縮は、ある
定点Ｐ（通常はＥＤ［End-Diastole；拡張末期］の重
心）に向かって収縮が行われると仮定する。そして本実
施例では、画像各点（図中にはＥＤ時の心臓壁画像４２
上の点Ｑを示す）において、壁の運動によるドプラシフ
ト（運動速度の超音波ビーム方向成分）に対して、超音
波ビームの走査線方向ＳＬと定点Ｐとのなす角θを算出
し、この角θだけドプラ効果の角度補正を行うことによ
り、Ｂモード像に重畳して（Ｍモード像でも可能）リア
ルタイムで（輪郭トレースのように人手をわずらわすこ
となく）asynergyの正確な診断を可能にする。

【００２９】この他、Ｂモード像、Ｍモード像、ドプラ
画像、心電図情報、あるいは各サンプリング点の移動方
向が反転する時間からＥＤ−ＥＳ間の時間を求めれば、
上記のようなドプラの角度補正を行った心臓壁各点の平
均移動速度から、各点での心筋の移動に関する諸量（壁
各点の移動量、局所加速度、局所壁百分率収縮率等）
を、例えばグラフ図あるいは心臓の弁の移動に対する色
づけを消し、壁だけの速度情報を表示するＲＯＩ（関心
領域）表示など直感的に把握しやすい形で定量的に、か
つリアルタイムで表示することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置によれば、表示器において心臓のＢモード像に重
畳されて、心筋の移動の様子が移動方向・速度の大小を
区別して表示されるため、心臓の壁運動異常を伴う梗塞
部位が容易に診断できる。すなわち、本発明の超音波診
断装置によれば、人手による心臓壁のトレース作業が不
要で、リアルタイムで１枚の画像からでも心筋梗塞を診
断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構成
図。

【図２】血流情報のカラードプラ断層装置におけるフィ
ルタリングを示すグラフ。

【図３】上記超音波診断装置におけるフィルタリングを
示すグラフ。

【図４】血流情報のカラードプラ断層装置による心臓の
Ｂモード断層像を示す図。

【図５】上記超音波診断装置による心臓のＢモード断層
像を示す図。

【図６】（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ正常な心臓の心筋Ｃ
ＦＭ画像と梗塞部位のある被検者の心筋ＣＦＭ画像を示
す図。

【図７】ドプラ角度補正をした心筋のＣＦＭ画像を示す
図。

【図８】（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ負荷前の心臓の断層
Ｂモード像と負荷後の心臓の断層Ｂモード像を示す図。

【符号の説明】

１１超音波プローブ１３ＥＣＧ１５超音波送受信部１９表示器２０位相検波部２１フィルタ部２２周波数解析部２８ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波プローブ、ならびに超音波送受信
部、位相検波部、フィルタ部、周波数解析部、ＣＦＭ用
ＤＳＣ、Ｂモード用ＤＳＣおよび表示器を有する装置本
体を備え、超音波診断装置において前記フィルタ部は心
臓壁と血流の動きを反映した超音波ドプラ受信周波数か
ら心臓壁のドプラ周波数だけを選択的に取出し、周波数
解析部に送るフィルタリング手段を具備し、前記表示器
は心臓のＢモード像に心筋の運動情報を重畳して表示す
る超音波診断装置。
【請求項２】前記フィルタリング手段は、心臓壁の運
動によるドプラシフトに対して心臓壁の移動方向を定
め、心臓壁各点における超音波ビーム方向と心臓壁の移
動方向とのなす角度を算出してその角度によりドプラシ
フトの角度補正を行う手段を有する請求項１記載の超音
波診断装置。