JPH0690955A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、被検体内の運動部
位についてその移動の大きさ又は速度の大きさを表示す
ることを可能とする。 【構成】 被検体に超音波を送信及び受信する超音波送
受信手段１，２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部位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３，４，５
と、この断層走査手段によって得た時系列の２画像間で
スペックル領域の共通集合面積を計算すると共にこの共
通集合面積から上記画像間の移動距離を演算し且つこの
移動距離に応じて上記画像を輝度変調する演算変調手段
６と、この演算変調手段からの演算データを入力し少な
くとも２画像を累加処理する累加手段８と、この累加手
段からの演算データをアナログ信号に変換して表示する
画像表示手段９，１０とを備えて成る。これにより、上
記時系列の２画像間での運動部位の移動の大きさを表示
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データを収集して断層像を
表示する超音波診断装置に関し、特に被検体内の運動部
位についてその移動の大きさ又は速度の大きさを表示す
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、被検体内の運動部位についてその
動きの成分を抽出し画像として表示する超音波診断装置
としては、例えば特開昭62-189054号公報又は特願平1-2
58352号明細書に記載されているように、時系列の２画
像間で差分画像を抽出するようにしたものがある。上記
の特開昭62-189054号公報では、多数面のフレームメモ
リを持ち、その各フレーム間で差分処理を施した画像を
表示することで動きの成分を抽出する方法を提案してい
る。また、特願平1-258352号明細書では、時系列的に隣
接する画像同士で差分処理をする手法、時系列的に並ん
だ画像から任意時相の差分処理をする手法、差分画像を
カラー表示する手法を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記いずれの
提案による超音波診断装置においても、収集された時系
列の複数の断層像データを用いて２画像間で順次差分処
理を行い、この得られた差分画像を１フレーム毎に表示
するだけであったので、運動部位としての臓器が全体的
に動いたことは表示できたが、臓器の部分的な動き或い
は移動の大きさ又は速度の大きさは表示することができ
なかった。従って、運動部位の動きの細部はわからず、
例えば血管内の血流の動態観察や、心筋の微小変位の計
測などはほとんどできないものであった。

【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その移動の大きさ又
は速度の大きさを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部位を含む被
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２
画像間でスペックル領域の共通集合面積を計算すると共
にこの共通集合面積から上記画像間の移動距離を演算し
且つこの移動距離に応じて上記画像を輝度変調する演算
変調手段と、この演算変調手段からの演算データを入力
し少なくとも２画像を累加処理する累加手段と、この累
加手段からの演算データをアナログ信号に変換して表示
する画像表示手段とを備えて成り、上記時系列の２画像
間での運動部位の移動の大きさを表示するようにしたも
のである。

【０００６】また、上記累加手段と画像表示手段との間
に、累加手段からの演算データを入力して前記時系列の
２画像間の移動の大きさに応じてその演算データに色相
情報を付与する手段を設けると共に、この色相情報を付
与された演算データと前記断層走査手段からの白黒の断
層像データとを加算する手段を設け、上記画像表示手段
に白黒の断層像データと運動部位の移動の大きさに応じ
たカラーの画像データとを重畳して表示するようにして
もよい。

【０００７】

【作用】このように構成された超音波診断装置は、断層
走査手段の出力側に設けられた演算変調手段により、上
記断層走査手段によって得た時系列の２画像間でスペッ
クル領域の共通集合面積を計算すると共にこの共通集合
面積から上記画像間の移動距離を演算し且つこの移動距
離に応じて上記画像を輝度変調し、累加手段で上記演算
変調手段からの演算データを入力し少なくとも２画像を
累加処理し、画像表示手段で上記累加手段からの演算デ
ータをアナログ信号に変換して画像として表示するよう
に動作する。これにより、被検体内の運動部位について
時系列の２画像間での移動の大きさを表示することがで
きる。

【０００８】

【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
データを収集して断層像を表示すると共に、被検体内の
運動部位についてその移動の大きさ又は速度の大きさを
表示するもので、図１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、第一の画像メモリ５と、演算変調回路６と、第二
の画像メモリ７と、累加器８と、Ｄ／Ａ変換器９と、画
像表示器１０と、コントローラ１１とを備えて成る。

【０００９】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１２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
中には送波パルサ、送波遅延回路、受波増幅器、受波遅
延回路及び加算器等から成る整相回路や検波回路等が内
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、後述のコ
ントローラ１１の制御信号により上記探触子１で超音波
ビームを被検体１２の体内で所定方向に走査させ、１枚
の断層像データを得ると共に所定時間間隔で順次時系列
的に断層像データを得るようになっている。

【００１０】Ａ／Ｄ変換器３は、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ディジタル信号に変
換するものである。バッファメモリ４は、上記Ａ／Ｄ変
換器３から出力される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ラインメモリに書き込
み及び読み出しを繰り返して後述の第一の画像メモリ５
へ送出するものである。また、第一の画像メモリ５は、
上記バッファメモリ４から出力される画像データを各超
音波ビームの走査線の位置又は方向を対応させて断層像
データとして複数フレームの画像を記憶するもので、複
数フレーム分の記憶容量を有する半導体メモリ等から成
る。そして、これらＡ／Ｄ変換器３とバッファメモリ４
と第一の画像メモリ５とコントローラ１１とで断層走査
手段を構成しており、上記被検体１２内の断層像データ
を所定周期で繰り返して得るようになっている。

【００１１】演算変調回路６は、上記断層走査手段によ
って得た時系列の２画像間で、画像上に発生する濃淡の
パターンから成るスペックル領域の共通集合面積を計算
すると共にこの共通集合面積から上記画像間の移動距離
を演算し且つこの移動距離に応じて上記画像を輝度変調
するものであり、その内部構成は、図２に示すように、
しきい値回路１３と、共通集合演算回路１４と、移動距
離演算回路１５と、輝度変調回路１６とで構成されてい
る。第二の画像メモリ７は、上記演算変調回路６によっ
て生成された演算画像データを記憶するもので、複数フ
レーム分の記憶容量を有する半導体メモリ等から成る。

【００１２】また、累加器８は、上記第二の画像メモリ
７から読み出した複数フレームの演算画像データを入力
し少なくとも２画像を累加処理するものである。さら
に、Ｄ／Ａ変換器９は、上記累加器８から出力される演
算画像データを入力してアナログ信号に変換するもので
あり、画像表示器１０は、上記Ｄ／Ａ変換器９からのビ
デオ信号を入力して画像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９と画像表
示器１０とで画像表示手段を構成している。なお、コン
トローラ１１は、上記各構成要素の全体の動作を制御す
るもので、例えばＣＰＵ（中央処理装置）から成る。

【００１３】次に、このように構成された超音波診断装
置の動作について説明する。まず、探触子１からの超音
波ビームの送受信により超音波送受信回路２から出力さ
れたエコー信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器３で
ディジタル信号に変換されバッファメモリ４へ出力され
る。バッファメモリ４は、複数のラインメモリから成
り、コントローラ１１によって超音波送受波方向が変化
する度に交互に切り換えて書き込みと読み出しが制御さ
れ、順次入力する各超音波受信ビーム毎にディジタルエ
コー信号を第一の画像メモリ５へ出力する。この第一の
画像メモリ５へ入力したエコー信号は、コントローラ１
１の制御信号によりその内部の第一の画像記憶エリアへ
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、第１画像となる１枚の超音波断層像を形成するよう
に書き込まれる。

【００１４】上記探触子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、再び送受波方
向を初期方向へ戻し、送受波を繰り返すとともに、送受
波方向を各送受波毎に順次変更して走査を行う。従っ
て、エコー信号も上記と同様に、Ａ／Ｄ変換器３により
Ａ／Ｄ変換され、バッファメモリ４を介して第一の画像
メモリ５へ出力される。第一の画像メモリ５は、今回の
走査によって取り込まれたエコー信号をその内部の第二
の画像記憶エリアへ書き込むようにコントローラ１１に
よって制御される。そして、第二の画像記憶エリアへの
データ書き込みが超音波走査の進行とともに終了する
と、第２画像が形成される。次いで、コントローラ１１
は、第一の画像記憶エリア及び第二の画像記憶エリアよ
り、互いの画像の画素を対応させて、双方の画像データ
を読み出させ、演算変調回路６へ送出する。

【００１５】この演算変調回路６は、上記入力された時
系列的に前後する２画像（ここでは前の画像を「マスク
像」とし、後の画像を「ライブ像」と呼ぶ）について、
対応する画像データ毎に以下の演算を行う。まず、図２
において、第一の画像メモリ５から送出された画像デー
タはしきい値回路１３へ入力し、このしきい値回路１３
により、上記マスク像及びライブ像の画素データを
“１”，“０”の輝度に二値化する。そして、この二値
化されたマスク像及びライブ像のスペックル領域を、図
３（ａ）に示すように、それぞれＡ，Ｂとする。この図
３（ａ）において、破線で示すマスク像のスペックル領
域Ａに対し実線で示すライブ像のスペックル領域Ｂは、
被検体１２の運動部位の動きに従って移動する。この移
動した量は、上記スペックル領域Ａ及びＢの重畳領域の
面積（斜線を付した部分）に反比例することとなる。す
なわち、スペックル領域Ａ及びＢの共通集合（Ａ∩Ｂ）
の面積を求めれば移動量がわかる。

【００１６】そこで、図２において、しきい値回路１３
で二値化された輝度データは次の共通集合演算回路１４
へ入力し、この共通集合演算回路１４により、上記スペ
ックル領域Ａ及びＢの共通集合の面積Σ(Ａ∩Ｂ)が演算
される。この共通集合の面積は、図３（ｂ）に示すよう
に、同図（ａ）に示すスペックル領域Ａ，Ｂの重なり具
合により、折れ線で示すごとく変化する。

【００１７】次に、上記の演算により求めた共通集合の
面積Σ(Ａ∩Ｂ)のデータは、次の移動距離演算回路１５
へ入力し、ここでスペックル領域Ａ，Ｂ間の移動距離Δ
Ｌを演算する。すなわち、図３（ａ）において、スペッ
クル領域ＡとＢとが完全に重なった状態の面積をΣＳと
し、上記スペックル領域Ａ及びＢの直径を共にＫとする
と、移動距離ΔＬは次式で表される。 ここで、共通集合の面積Σ(Ａ∩Ｂ)と移動距離ΔＬとの
間には負の相関があり、移動距離ΔＬは、図３（ｃ）に
示すように、同図（ｂ）に示す共通集合の面積を表す折
れ線と逆の傾きの折れ線で示すごとく変化する。なお、
図３（ａ）において最も右側の位置に図示するように、
スペックル領域ＡとＢとが重ならない場合は、共通集合
の面積Σ(Ａ∩Ｂ)は零となり、このときの移動距離ΔＬ
は次式で表される。 ΔＬ＝０（不定）， Σ(Ａ∩Ｂ)＝０のとき …（２） すなわち、移動距離は定まらないこととなる。

【００１８】次に、上記求めた移動距離ΔＬのデータは
次の輝度変調回路１６へ入力し、この移動距離ΔＬに対
応して、前記しきい値回路１３で二値化した“１”，
“０”のパターンについて該輝度変調回路１６で輝度変
調する。その後、この輝度変調回路１６から出力された
演算画像データは、図１に示す第二の画像メモリ７の第
一の演算画像記憶エリアへ書き込まれる。

【００１９】次に、探触子１は、その後も引き続いて断
層走査を行っており、引き続いて第３画像を取り込み、
エコー信号はＡ／Ｄ変換器３によりＡ／Ｄ変換されてバ
ッファメモリ４を介して第一の画像メモリ５の第三の画
像記憶エリアへ順次書き込まれる。そして、第３画像が
形成される。コントローラ１１は、第３画像が形成され
終ると、第二の画像記憶エリアと第三の画像記憶エリア
とからそれぞれ画素データを対応させて読み出させ、そ
れらを演算変調回路６へ送出する。すると、演算変調回
路６は、上述と同様にして共通集合の面積を計算すると
共に移動距離を演算し且つ輝度変調して、その演算画像
データを第二の画像メモリ７へ出力する。このとき、上
記演算画像データは、図１に示す第二の画像メモリ７の
第二の演算画像記憶エリアへ書き込まれる。

【００２０】このようにして得られた任意の複数の演算
画像データを図１に示す累加器８に入力し、この累加器
８で少なくとも２画像について累加処理し、累加演算画
像を得る。そして、このようにして得られた累加演算画
像のデータは、Ｄ／Ａ変換器９でアナログのビデオ信号
に変換された後、画像表示器１０に入力して画像として
表示される。この結果、上記画像表示器１０には、前記
演算変調回路６で演算し変調して求めた運動部位の移動
の大きさが画像表示される。

【００２１】図４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、図１に示す装置において、
累加器８とＤ／Ａ変換器９との間に、上記累加器８から
の演算画像データを入力して前記時系列の２画像間の移
動の大きさに応じてその演算画像データに色相情報を付
与するカラーエンコーダ１７を設けると共に、このカラ
ーエンコーダ１７から出力される色相情報を付与された
演算画像データと前記第一の画像メモリ５から出力され
る白黒の断層像データとを加算する加算器１８を設けた
ものである。なお、上記カラーエンコーダ１７及び加算
器１８は、コントローラ１１によって動作制御されるよ
うになっている。この場合は、画像表示器１０に、被検
体１２の診断部位について白黒の断層像と、運動部位の
移動の大きさに応じたカラー画像とを重畳して表示する
ことができる。従って、診断のし易い画像が得られる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
断層走査手段の出力側に設けられた演算変調手段によ
り、上記断層走査手段によって得た時系列の２画像間で
スペックル領域の共通集合面積を計算すると共にこの共
通集合面積から上記画像間の移動距離を演算し且つこの
移動距離に応じて上記画像を輝度変調し、累加手段で上
記演算変調手段からの演算データを入力し少なくとも２
画像を累加処理し、画像表示手段で上記累加手段からの
演算データをアナログ信号に変換して画像として表示す
ることができる。これにより、被検体内の運動部位につ
いて時系列の２画像間での移動の大きさを表示すること
ができる。従って、上記２画像間のスペックル領域の移
動に着目することにより、被検体の運動部位の動きの細
部についても表示することができ、例えば血管内の血流
の動態観察や、心筋の微小変位の計測などが可能とな
る。

【００２３】また、図４に示す実施例のように、累加手
段と画像表示手段との間に、色相情報付与手段と加算手
段とを設けたものにおいては、被検体の診断部位につい
て白黒の断層像と、運動部位の移動の大きさに応じたカ
ラー画像とを重畳して表示することができる。

【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】 演算変調回路の内部構成を示すブロック図、

【図３】 上記演算変調回路の動作を説明するための
図、

【図４】 本発明の第二の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１…探触子、 ２…超音波送受信回路、 ３…Ａ／Ｄ変
換器、 ４…バッファメモリ、 ５…第一の画像メモ
リ、 ６…演算変調回路、 ７…第二の画像メモリ、
８…累加器、 ９…Ｄ／Ａ変換器、 １０…画像表示
器、 １１…コントローラ、 １２…被検体、 １３…
しきい値回路、 １４…共通集合演算回路、 １５…移
動距離演算回路、 １６…輝度変調回路、 １７…カラ
ーエンコーダ、 １８…加算器。

Claims (2)

【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部位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２画像間でスペックル領
   域の共通集合面積を計算すると共にこの共通集合面積か
   ら上記画像間の移動距離を演算し且つこの移動距離に応
   じて上記画像を輝度変調する演算変調手段と、この演算
   変調手段からの演算データを入力し少なくとも２画像を
   累加処理する累加手段と、この累加手段からの演算デー
   タをアナログ信号に変換して表示する画像表示手段とを
   備えて成り、上記時系列の２画像間での運動部位の移動
   の大きさを表示するようにしたことを特徴とする超音波
   診断装置。
2. 【請求項２】 上記累加手段と画像表示手段との間に、
   累加手段からの演算データを入力して前記時系列の２画
   像間の移動の大きさに応じてその演算データに色相情報
   を付与する手段を設けると共に、この色相情報を付与さ
   れた演算データと前記断層走査手段からの白黒の断層像
   データとを加算する手段を設け、上記画像表示手段に白
   黒の断層像データと運動部位の移動の大きさに応じたカ
   ラーの画像データとを重畳して表示するようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。