JPH0671465B2

JPH0671465B2 - 超音波画像形成装置

Info

Publication number: JPH0671465B2
Application number: JP15049290A
Authority: JP
Inventors: 好一宮坂; 烈光原田; 千広河西
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH0444745A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］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、現在いくつかの測定方式を
用いたものが実用化されており、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）が可能で、近年更にその速
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て、接近する流体の速度を赤色で表
し、遠ざ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つの超音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モード断層画像上に複数
の生体内情報を同時にカラー表示可能としている（例え
ば特開昭62−152439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
た装置においては、被検体内高速流体の速度を検出し表
示する場合に流体速度を示す色相が反転してしまうとい
う現象（エリアシング）を含んでいた。

すなわち、従来装置で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周波
数の約半分（1/2prf）を超えると、いわゆる折り返し現
象が生じ、正方向の流れでも流れの速い部分（1/2prf以
上）の色が負方向を示す色に反転（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が混
在するといった問題を有していた。なお、prfを高くす
ると検出深度が小さ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可能とするも
ので、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。そして、その検出方式は、２個の異なる周期を持
った超音波を送受波し、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信号に
変換し、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62−20
4734号に詳述されている。

従って、このような高速流体速度検出手段を備えた装置
によれば、従来装置の難点とされていた色相の反転現象
を解消可能であり、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し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
度等の明瞭表示が要望されていた。

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、その目
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とにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、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
色相関数を発生する色相関数器を有し、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。

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］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、この両関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、この両変化
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モード画像信号Ｅ、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、Ｖ、σ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してお
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Ｅ、Ｖ、
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Er、Eg、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A/D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ーの速度情報が同
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60
0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Ｖに基づき色相関数で指定される色の色相信号A
r、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、ROM14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ROM2
4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、A
g、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
応し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が形成されるの
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、Eb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ROM14、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ROM1
4、24、34の関数書換えを行うことを可能としている。

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ROM14、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、61、62はそれぞれ血流速度に対応する各色相信号A
r、Ag、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
化は伴われていない。そして、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、画像上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例で適確な速度判断
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できる利点を用い
て第４図に示す第２例を適用させることもできる。ここ
で67〜70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、輝度が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、輝度がこの
不連続間をなだ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、それ以上の血流をやや
暗く表示させるなどの場合に有益で、これにより診断精
度向上等の効果を得ることができる。

その上、特定の精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が可
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。 10……色相演算部 12……色相演算器 14、24、34……ROM 20……輝度演算部 22……輝度演算器 30……補色演算部 32……補色演算器 36……反転器 50……関数設定器 100……超音波送受波器 400……表示色演算器 600……表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−20820（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−141347（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−44230（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−152439（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。