JPH07328007A - 超音波診断装置における画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置における画像表示方法におい
て、画像表示のフレームレートを高くしても視野が狭く
ならないようにする。 【構成】 画像データを時系列に複数フレーム記録する
メモリと、このメモリから読み出した画像データを表示
のために書き換える画像メモリとを有する超音波診断装
置において、上記メモリに超音波画像のデータを収集す
る際は、被検体の診断部位の観察開始時のある時相で１
心拍以上の時間、所定の視野の全領域について広視野で
断層像を収集すると共に心時相情報を記録し、次に上記
診断部位について高速度撮像を必要とする部分を含めて
狭視野の関心領域を設定し、その後の診断部位の観察時
には高フレームレートモードに切り換えて上記関心領域
について断層像を収集し、この関心領域の画像を再生す
る際には、上記関心領域の断層像と同一時相の上記広視
野での断層像を読み出して当該関心領域外の画像として
合成し、全体として広視野の画像を作成して表示するも
のである。

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超音波画像を作成し表示する超音
波診断装置における画像表示方法に関し、特に循環器等
を診断部位とした場合又は運動部位を動画観察する場合
などにフレームレートを高くしても視野が狭くならない
ようにすることができる画像表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置における画像表示
方法では、画像表示のフレームレートは通常30フレーム
／秒とされ、セクタ走査を例にとるとその視野は90度の
扇形領域とされ、かつ90〜250本の超音波走査線で画像
化していた。この場合、表示する被検体内の深度を例え
ば20cmとし、生体内の音速を1500ｍ／ｓとすると、診断
部位からの反射波を受信するのであるから20cmの２倍の
距離を伝播することとなり、走査線１本分の情報を得る
には、 の時間が必要となる。よって、90度の扇形視野を例えば
123本の超音波走査線で構成すると、 267μs×123＝32,841μs の時間で１枚の画像が完成する（これを「完像時間」と
いう）。この90度扇形視野の完像時間を、回路のタイミ
ング等を考慮して簡単に33msと表すと、画像表示のフレ
ームレートは、 となる。これが従来の超音波診断装置における画像表示
の一般的仕様である。

【０００３】次に、従来の超音波診断装置における画像
表示でフレームレートを高くする手法について説明す
る。まず、心臓等の疾患は、目的部位の経時的な動きを
観察して診断をしているが、診断する部位によっては経
時的に複雑な動きを把握しなければならない。このと
き、画像表示のフレームレートが30フレーム／秒であれ
ば、画像１枚の完像時間である33msより短い時間間隔の
目的部位の動きは観察できない。そこで、30フレーム／
秒よりも高フレームレート化が必要となる。

【０００４】いま、仮に、心臓の弁等の患部の動きを把
握するのには22msの時間間隔としなければならないとす
ると、１フレームの完像時間は22msとしなければならな
い。すなわち、画像表示のフレームレートは、１／（22
ms）＝45フレーム／秒と高くなる。しかしながら、90度
の扇形視野を得るには、前述のように33msの完像時間が
必要であるので、22msで１フレームの画像を完成させる
ためには、超音波走査線の数を減らして扇形視野を狭く
する必要がある。超音波走査線の数Ｎは、１フレームの
完像時間を走査線１本分の時間Ｔで割って となり、この82本の走査線で１フレームを構成すること
となる。ここで、前述のように、90度の扇形視野を123
本の超音波走査線で構成した場合、走査線１本当りの視
野は、 となる。従って、上記のように超音波走査線が82本では 82本×0.73°／本≒60° となり、60度の扇形視野となる。すなわち、完像時間を
22msとしてフレームレートを45フレーム／秒に高くする
と、画像の扇形視野は、60度に狭くなるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の超
音波診断装置における画像表示方法では、画像表示のフ
レームレートを高くしようとすると、例えばセクタ走査
における扇形視野は狭くなるので、診断部位の把握が困
難となるものであった。すなわち、診断部位のうち高速
運動部位を観察するためにフレームレートを高くする
と、視野が犠牲となって狭くなり、診断部位の全体にお
ける運動部位の位置関係がよくわからなくなって、動態
観察がうまくできないことがあった。そのため、予め当
該診断部位を広視野で撮像し、その診断部位の状態を記
録しておくなどのことをしなければならず、全体として
診断効率が低下するものであった。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、フレームレートを高くしても視野が狭くならない
ようにすることができる超音波診断装置における画像表
示方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【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における画像表示方法
は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触
子を駆動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超音波送受信部と、この超音波送
受信部からの反射エコー信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換器と、このディジタルの画像データを時系列に複数
フレーム記録するメモリと、このメモリから読み出した
画像データを表示のために書き換える画像メモリと、こ
の画像メモリから読み出した画像データをアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器と、このアナログの画像信号を
表示する画像表示装置と、上記各構成要素の動作を制御
する制御部とを有して成る超音波診断装置において、上
記メモリに超音波画像のデータを収集する際は、上記被
検体の診断部位の観察開始時のある時相で１心拍以上の
時間、所定の視野の全領域について広視野で断層像を収
集すると共に心時相情報を記録し、次に上記診断部位に
ついて高速度撮像を必要とする部分を含めて狭視野の関
心領域を設定し、その後の診断部位の観察時には高フレ
ームレートモードに切り換えて上記関心領域について断
層像を収集し、この関心領域の画像を再生する際には、
上記関心領域の断層像と同一時相の上記広視野での断層
像を読み出して当該関心領域外の画像として合成し、全
体として広視野の画像を作成して表示するものである。

【０００８】また、上記狭視野の関心領域を設定する際
は、所定の視野の全領域の中で関心領域の範囲を示すマ
ーカーを表示するものとしてもよい。

【０００９】さらに、上記狭視野の関心領域の範囲を示
すマーカーは、所定の視野の全領域の中でその位置を任
意に移動しうるものとしてもよい。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明による画像表示方法が適
用される超音波診断装置の全体構成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超音波画像を作成し表示するもの
で、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２
と、Ａ／Ｄ変換器３と、第１のシネメモリ４と、第２の
シネメモリ５と、合成回路６と、画像メモリ７と、Ｄ／
Ａ変換器８と、画像表示装置９と、制御部１０とを備え
て成る。

【００１１】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。超音波送受信部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、上記探触子１で超音波ビームを被検体の
体内で一定方向に走査させることにより、１枚の断層像
（Ｂモード像）を得るようになっている。

【００１２】Ａ／Ｄ変換器３は、上記超音波送受信部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、第１のシネメモリ４は、上記Ａ
／Ｄ変換器３から出力されるディジタルの画像データを
入力して時系列に複数フレーム（例えば１心拍の間に得
られる複数画像）の画像を記録するもので、例えば高フ
レームレートの狭視野の断層像データを記録するように
なっている。さらに、第２のシネメモリ５は、上記第１
のシネメモリ４と同様のものであるが、例えば低フレー
ムレートの広視野の断層像データを記録するようになっ
ている。そして、合成回路６は、上記第１のシネメモリ
４から読み出したデータと第２のシネメモリ５から読み
出したデータとを取り込んでそれらを合成し、全体とし
て広視野の画像データを作成するものである。また、画
像メモリ７は、上記合成回路６から出力された画像デー
タを入力して表示のために書き換えるもので、例えばセ
クタ走査においては上記の画像データを扇形視野の領域
へ展開するようになっている。

【００１３】Ｄ／Ａ変換器８は、上記画像メモリ７から
出力された画像データを入力してアナログビデオ信号に
変換するものである。さらに、画像表示装置９は、上記
Ｄ／Ａ変換器８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。また、制御部１０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。なお、この制御部１０には、キー
ボード又はトラックボール、ジョイスティック等の入力
装置１１が接続されている。

【００１４】ここで、本発明の画像表示方法は、上記の
構成の超音波診断装置において、図１に示すシネメモリ
４，５に超音波画像のデータを収集する際は、被検体の
診断部位（例えば心臓）の観察開始時のある時相で１心
拍以上の時間、図２に示すように所定の視野の全領域に
ついて広視野Ｅで断層像Ｉを収集すると共にそのときの
心電波形などの心時相情報を記録し、次に上記診断部位
について高速度撮像を必要とする部分（例えば僧帽弁１
２）を含めて狭視野Ｅ′の関心領域を設定し、その後の
診断部位の観察時には高フレームレートモードに切り換
えて上記狭視野Ｅ′の関心領域について断層像Ｉ′を収
集し、この関心領域の画像Ｉ′を再生する際には、上記
関心領域の断層像Ｉ′と同一時相の広視野Ｅでの断層像
Ｉを読み出して当該関心領域外の画像として合成し、全
体として広視野Ｅの画像を作成して表示するものであ
る。なお、図２に示す広視野Ｅの断層像Ｉは、例えば90
度の扇形視野の全領域のデータを低フレームレートモー
ドで収集し、関心領域の断層像Ｉ′は、例えば1/3の30
度の扇形視野から成る狭視野Ｅ′のデータを高フレーム
レートのモードで収集する状態を示している。

【００１５】次に、このような本発明の画像表示方法の
手順について、図４以下を参照して説明する。最初に、
図４は本発明の画像表示方法の全体的な手順を示すフロ
ーチャートである。まず、図１に示す超音波診断装置を
動作させ、被検体内の診断部位を広視野でリアルタイム
観察する（図４のステップ）。ここでは、図２に示す
ように、心臓を診断部位として、90度の扇形視野で広視
野Ｅの断層像Ｉを１心拍以上の時間収集し、リアルタイ
ム表示により観察する。これにより、診断部位の位置関
係を正しく把握し、目的とする生体内構造物（組織、器
官など）を描出する。このとき、心電波形などの心時相
情報を同時に記録しておく。次に、関心領域を設定する
（ステップ）。このときは、操作者は、図２に示すよ
うに表示された広視野Ｅの断層像Ｉを観察して、例えば
高速運動をする僧帽弁１２を高速度撮像を必要とする部
分としてこの部分を含んだ範囲を関心領域にすると決心
し、図１では図示省略の操作卓に設けられた関心領域の
設定キーを押す。すると、制御部１０に付加されたグラ
フィック機能により、図２に破線で示す狭視野Ｅ′の扇
形のマーカー１３，１３が発生され、図１に示す画像メ
モリ７を介して画像表示装置９の画面上で広視野Ｅの断
層像Ｉの中に重畳表示される。そして、この狭視野Ｅ′
の扇形のマーカー１３，１３で囲まれた領域内が、上記
設定された関心領域となる。なお、この関心領域の範囲
を示すマーカー１３，１３は、図１に示す入力装置１１
のうちの例えばトラックボールの操作により、扇形視野
の頂点を中心として左右に移動できるようになってお
り、図３に符号１３′，１３′を付して示すように、広
視野Ｅの断層像Ｉの中でその位置が任意に移動可能とさ
れている。

【００１６】次に、その後の診断部位の観察時には、高
フレームレートモードに切り換えて断層像を表示する
（ステップ）。これは、図２において関心領域内で高
速運動をしている僧帽弁１２に対応したフレームレート
に切り換えてその運動を正しく把握するためである。そ
の詳細な手順は図５に示すとおりである。すなわち、ま
ず、図示省略の操作卓を用いて、高フレームレートモー
ドへの切換操作をする(図５のステップＡ）。次に、１
心拍分の広視野の断層像をそのときの心電波形と共に記
録する（ステップＢ）。このときの断層像は、図７
（ｃ）に示すように広視野で低フレームレート（例えば
60フレーム／秒）の断層像ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，…であり、
心電波形は同図（ｂ）に示すように略一定の周期でＲ波
が発生しており、これらを共に図１に示す第２のシネメ
モリ５に記録する。そして、各断層像ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，
…について、リアルタイムで入力される心電波形のＲ波
からの時間を把握する（ステップＣ）。次に、上記記録
した広視野の断層像ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，…と同一時相の高
フレームレートの断層像を読み出し、表示する（ステッ
プＤ）。このときの断層像は、図７（ａ）に示すように
関心領域についての狭視野で高フレームレート（例えば
120フレーム／秒）の断層像ａ₁，ａ₂，ａ₃，…であり、
同図（ｂ）に示す心電波形と共に図１に示す第１のシネ
メモリ４に記録されている。次に、その時相の広視野の
断層像について関心領域の範囲のみを高フレームレート
の画像に更新して表示する（ステップＥ）。例えば、図
７（ｃ）の広視野の断層像ｂ₁については、その関心領
域の範囲を同図（ａ）に示す同一時相の狭視野の断層像
ａ₁と入れ換えて表示する。その後、ステップＣへ戻
り、ステップＣ→Ｄ→Ｅを繰り返して順次広視野の断層
像を合成して表示する。

【００１７】このようにリアルタイムでテレビ表示する
合成した断層像の表示例を示すと、図８のようになる。
すなわち、テレビ表示の場合は画像は30コマ／秒という
制限があるので、図７（ｃ）において広視野で低フレー
ムレートの断層像ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，…は２回に１回の割
合でテレビ表示を行うこととなる。従って、第１の断層
像ｂ₁については、これと同時相である狭視野で高フレ
ームレートの断層像ａ₁を制御部１０の判定で読み出し
て関心領域の画像として合成し（フレームＦ₁）、次の
第３の断層像ｂ₃については、同時相の高フレームレー
トの断層像ａ₅を同じく制御部１０の判定で読み出して
合成し（フレームＦ₂）、さらに次の第５の断層像ｂ₅に
ついては、同時相の高フレームレートの断層像ａ₉を読
み出して合成する（フレームＦ₃）ように進んで行く。

【００１８】このようにして、高フレームレートモード
に切り換えて断層像が表示されたら、その関心領域内の
動きをとらえて一旦フリーズする（図４のステップ
）。すなわち、関心領域内の運動について詳細に観察
したい挙動があったら、その部分で一旦フリーズする。
そして、シネメモリの画像データをスローモーション再
生する（ステップ）。これは、上記関心領域内の運動
を詳細に観察してその挙動を正しく把握するためであ
る。その詳細な手順は図６に示すとおりである。すなわ
ち、まず、図示省略の操作卓を用いて、図１に示すシネ
メモリ４，５について再生操作する（図６のステップ
Ｆ）。次に、第１のシネメモリ４から高フレームレート
の断層像及び心電波形を１フレーム分出力する（ステッ
プＧ）。このときの断層像は、図７（ａ）に示すように
狭視野で高フレームレート（例えば120フレーム／秒）
の断層像ａ₁，ａ₂，ａ₃，…であり、心電波形は同図
（ｂ）に示すように略一定の周期でＲ波が発生してい
る。そして、上記読み出した心電波形のＲ波からの時間
を把握する（ステップＨ）。次に、第２のシネメモリ５
から上記高フレームレートの断層像ａ₁，ａ₂，ａ₃，…
と同一時相の広視野の断層像を読み出す（ステップ
Ｊ）。このときの断層像は、図７（ｃ）に示すように広
視野で低フレームレート（例えば60フレーム／秒）の断
層像ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，…であり、同図（ｂ）に示す心電
波形により時相を検出する。次に、上記第２のシネメモ
リ５から読み出した広視野の断層像を第１のシネメモリ
４における関心領域外の画像として合成し、広視野の画
像を表示する（ステップＫ）。例えば、図７（ａ）の高
フレームレートの断層像ａ₁については、その関心領域
外の画像として同図（ｃ）に示す同一時相の広視野の断
層像ｂ₁を読み出しａ₁と合成して表示する。その後、ス
テップＧへ戻り、ステップＧ→Ｈ→Ｊ→Ｋを繰り返して
順次広視野の断層像を合成してスローモーション再生す
る。

【００１９】このようにシネメモリ４，５の画像データ
をスローモーション再生で表示する広視野に合成した高
フレームレートの断層像の表示例を示すと、図９のよう
になる。すなわち、テレビ表示の場合は画像は30コマ／
秒という制限があるので、図７（ａ）に示す狭視野で高
フレームレートの断層像ａ₁，ａ₂，ａ₃，…を全フレー
ム表示するには、４倍の時間に伸ばしたスロー再生でテ
レビ表示を行うこととなる。従って、第１の高フレーム
レートの断層像ａ₁については、これと同時相である広
視野で低フレームレートの断層像ｂ₁を制御部１０の判
定で読み出して関心領域外の画像として合成し（フレー
ムＦ₁′）、次の第２の高フレームレートの断層像ａ₂に
ついては、やはりこれと同時相である広視野で低フレー
ムレートの断層像ｂ₁を同じく制御部１０の判定で読み
出して関心領域外の画像として合成し（フレーム
Ｆ₂′）、さらに次の第３の高フレームレートの断層像
ａ₃については、これと同時相である広視野で低フレー
ムレートの断層像ｂ₂を読み出して関心領域外の画像と
して合成する（フレームＦ₃′）ように進んで行く。こ
れにより、関心領域について高フレームレートで収集し
た断層像を、その周りの広視野領域も含めてスローモー
ション再生で全フレームの画像を表示し、詳しく観察す
ることができる。

【００２０】なお、上述の図７〜図９の説明において
は、90度の扇形視野のデータ収集及び画像表示について
述べたが、本発明はこれに限らず、他の角度、例えば60
度又は120度の扇形視野などとしてもよい。また、図７
〜図９の説明においては、すべてセクタ走査の例につい
て述べたが、これに限らず、リニア走査又はコンベック
ス走査等の場合も同様に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
例えば循環器等を診断部位とした場合又は運動部位を動
画観察する場合などにフレームレートを高くしても視野
が狭くならないようにすることができる。従って、従来
のように視野が犠牲となって狭くなり、診断部位の全体
における運動部位の位置関係がよくわからなくなるとい
うことを防止し、その運動部位の動態観察をよく行うこ
とができる。このことから、全体として超音波画像によ
る診断効率を向上することができる。

【００２２】また、所定の視野の全領域の中で関心領域
の範囲を示すマーカーを表示すると共に、そのマーカー
を上記視野の全領域の中で任意に移動しうるものとした
場合は、詳細に観察したい関心領域を診断部位上の任意
の位置に設定することができ、より精密な診断を可能と
することができる。これにより、超音波診断装置の臨床
価値を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像表示方法が適用される超音波
診断装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】被検体の診断部位について90度の扇形視野で広
視野の断層像を収集し、その領域内に狭視野の関心領域
を設定して高フレームレートで断層像を収集する状態を
示す説明図である。

【図３】広視野の断層像の中に表示された関心領域の範
囲を示すマーカーを全領域の範囲で任意に移動する状態
を示す説明図である。

【図４】本発明の画像表示方法の全体的な手順を示すフ
ローチャートである。

【図５】図４に示すステップの中身を示す詳細な手順
を説明するためのフローチャートである。

【図６】図４に示すステップの中身を示す詳細な手順
を説明するためのフローチャートである。

【図７】第１のシネメモリ及び第２のシネメモリへの断
層像の収集状態を示すタイミング線図である。

【図８】図４に示すステップにおけるリアルタイムで
テレビ表示する合成した断層像の表示例を示す説明図で
ある。

【図９】図４に示すステップにおける第１及び第２の
シネメモリの画像データをスローモーション再生で表示
する広視野に合成した高フレームレートの断層像の表示
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…探触子 ２…超音波送受信部 ３…Ａ／Ｄ変換器 ４…第１のシネメモリ ５…第２のシネメモリ ６…合成回路 ７…画像メモリ ８…Ｄ／Ａ変換器 ９…画像表示装置 １０…制御部 １１…入力装置 １３，１３′…マーカー Ｅ…広視野 Ｅ′…狭視野 Ｉ…広視野の断層像 Ｉ′…関心領域の断層像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に超音波を送受信する探触子
   と、この探触子を駆動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超音波送受信部と、
   この超音波送受信部からの反射エコー信号をディジタル
   化するＡ／Ｄ変換器と、このディジタルの画像データを
   時系列に複数フレーム記録するメモリと、このメモリか
   ら読み出した画像データを表示のために書き換える画像
   メモリと、この画像メモリから読み出した画像データを
   アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、このアナログ
   の画像信号を表示する画像表示装置と、上記各構成要素
   の動作を制御する制御部とを有して成る超音波診断装置
   において、上記メモリに超音波画像のデータを収集する
   際は、上記被検体の診断部位の観察開始時のある時相で
   １心拍以上の時間、所定の視野の全領域について広視野
   で断層像を収集すると共に心時相情報を記録し、次に上
   記診断部位について高速度撮像を必要とする部分を含め
   て狭視野の関心領域を設定し、その後の診断部位の観察
   時には高フレームレートモードに切り換えて上記関心領
   域について断層像を収集し、この関心領域の画像を再生
   する際には、上記関心領域の断層像と同一時相の上記広
   視野での断層像を読み出して当該関心領域外の画像とし
   て合成し、全体として広視野の画像を作成して表示する
   ことを特徴とする超音波診断装置における画像表示方
   法。
2. 【請求項２】 上記狭視野の関心領域を設定する際は、
   所定の視野の全領域の中で関心領域の範囲を示すマーカ
   ーを表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診
   断装置における画像表示方法。
3. 【請求項３】 上記狭視野の関心領域の範囲を示すマー
   カーは、所定の視野の全領域の中でその位置を任意に移
   動しうるものであることを特徴とする請求項２記載の超
   音波診断装置における画像表示方法。