JPH10314167A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、計測精度を向上できる超音波
診断装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、超音波で被検体の内部を走査し
て得られたエコー信号に基づいて得られた超音波画像上
で、２点間距離等を計測する超音波診断装置において、
超音波画像上に計測領域を任意に指定すると、この指定
された計測領域内の部分画像を拡大し、計測用キャリパ
ーと共に表示することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内部を超音
波で走査し、得られたエコー信号に基づいて超音波画像
を生成し表示する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波の医学的な応用としては種々の装
置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生
体の軟部組織の断層像を超音波診断装置である。この超
音波診断装置は無侵襲検査法で、組織の断層像を表示す
るものであり、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩお
よび核医学診断装置などの他の診断装置に比べて、リア
ルタイム表示が可能、装置が小型で安価、Ｘ線などの被
曝がなく安全性が高く、さらに超音波ドプラ法により血
流イメージングが可能であるなどの独自の特徴を有して
いる。

【０００３】このため心臓、腹部、乳腺、泌尿器、およ
び産婦人科などでその活用範囲は広い。特に、超音波プ
ローブを体表から割り当てるだけの簡単な操作で心臓の
拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、
かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、ベ
ッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど
簡便である。

【０００４】このように様々な優位性のある超音波診断
であるが、近年ではさらに胎児や病変部や臓器等の大き
さを２点間距離や周囲長や面積等で計測する機能が装備
されているものが多く、その有用性は増加傾向にある。

【０００５】ところで、上述の計測機能、例えば２点間
距離計測では、キャリパーと呼ばれる計測用ノギスが超
音波画像に重ねて表示される。このキャリパーはトラッ
クボール等の動きに従って画面上を移動するようになっ
ていて、オペレータはこのキャリパーを計測対象部位に
ポジショニング（位置合わせ）するだけで後は装置側で
演算してくれるようになっている。

【０００６】このキャリパーの位置合わせは、まず、キ
ャリパーの一方の端点（以下、“支点”と称する）を所
望位置に固定する。そして、もう一方の端点（以下、
“遊点”と称する）を計測対象部位の対角まで動かし
て、確定操作することにより行われる。遊点を動かして
いる間、その移動に追従してキャリパーは伸縮するよう
になっていて、どの距離を計測するのかがよく分かるよ
うになっている。

【０００７】ところでこの計測精度は、支点と遊点を如
何に計測対象部位に正確に位置合わせするかにかかって
いる。計測対象部位が超音波画像上で大きくとらえられ
ている場合には比較的位置合わせがやり易く、ある程度
の計測精度を維持できていると考えられる。

【０００８】しかし、計測対象部位が超音波画像上で小
さくしかとらえられていない場合には、位置合わせが困
難で十分な計測精度を維持することはできないでいるの
が現状である。

【０００９】また、支点や遊点のマーカは見易さを考慮
してある程度の大きさで表示される。このため、計測対
象部位があまりに小さいと、この支点や遊点のマーカに
隠れて非常に見え難くなってしまい、計測精度をより低
下させる結果となってしまう。さらに、Ｓ／Ｎの関係と
同様で、計測対象部位が小さければ小さいほど、誤差の
影響が相対的に大きくなってしまうということもある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、計測
精度を向上できる超音波診断装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、超音波で被検
体の内部を走査して得られたエコー信号に基づいて得ら
れた超音波画像上で、定量的情報を計測する超音波診断
装置において、前記超音波画像上に計測領域を任意に指
定するための手段と、前記指定された計測領域内の部分
画像を拡大し、計測用具と共に表示する手段とを具備す
ることを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、超音波で被検体の内部を
走査して得られたエコー信号に基づいて得られた超音波
画像上に伸縮性の計測キャリパーを表示し、このキャリ
パーに従って定量的情報を計測する超音波診断装置にお
いて、前記キャリパーの長さが所定長より短くなったと
き、前記超音波画像を拡大表示することを特徴とする。

【００１３】（作用）本発明では、超音波画像上に計測
領域を指定したとき、この指定した計測領域内の部分画
像が拡大されて、計測用具と共に表示される。これによ
り計測対象部位が超音波画像上で小さくて、計測用具を
合わせ難いことに起因する計測精度の低下が解消され
る。

【００１４】また、本発明では、キャリパーの長さが所
定長より短くなったとき、超音波画像が拡大表示され
る。これにより計測対象部位が超音波画像上で小さく
て、計測用具を合わせ難いことに起因する計測精度の低
下が解消される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる超音波診断装置を好ましい実施形態により説明す
る。図１に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示
す。この装置は、図示しない中央制御回路をシステム中
枢として、超音波プローブ２と、送信ユニット３と、受
信ユニット４と、エコー信号からＢモード（断層イメー
ジ）の画像を生成するためのＢモード処理ユニット５
と、エコー信号からカラードップラモード（血流イメー
ジ）の画像を生成するためのカラードップラ処理ユニッ
ト９と、画像記録ユニット６と、表示ユニット７と、計
測ユニット８とから構成される。なお、ここでは説明の
便宜上、Ｂモードとカラードップラモードの処理ユニッ
ト５，９しか示していないが、Ｍモード、連続波ドプラ
モード、パルス波ドプラモード等の他のモードの処理ユ
ニットを適当に組み合わせて装備していてもよい。これ
らの処理ユニットの構成は従来から周知のものを採用す
ればよいので、ここでは説明を省略するものとする。

【００１６】超音波プローブ２は、電気信号を扱う側
と、超音波に内部情報を付与する被検体側との間を媒介
するために、配列された複数の微小圧電素子を先端部分
に有している。このプローブ２の形態としては、セクタ
対応、リニア対応、コンベックス対応等の中から任意に
選択される。

【００１７】超音波プローブ２から超音波を送信するた
めの送信ユニット３は、クロック発生器３１、レートパ
ルス発生器３２、送信遅延回路３３、パルサ３４とから
構成されている。クロック発生器３１から発振されたク
ロックに従ってレートパルス発生器３２から超音波の送
信レート（毎秒送信回数）を決定するためのレートパル
スが出力される。このレートパルスは、送信遅延回路３
３で超音波の指向性を決めるために必要な適当な遅延を
受けて、パルサ３４にトリガパルスとして与えられる。
このトリガパルスに同期してパルサ３４からプローブ２
の圧電素子に個別に又は近隣グループ単位で高周波の信
号パルスが印可される。プローブ２の圧電素子は、この
信号パルスを受けて振動する。これにより超音波が発生
され、被検体に送信される。

【００１８】この超音波は生体内を伝播し、その途中に
ある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射する。
この反射強度は不連続面の音響インピーダンスの差に主
に依存している。また、超音波は心臓壁や血球でも反射
するが、これら移動体での反射には、そのドップラ効果
による周波数偏移の動きが含まれている。

【００１９】このような反射によるエコーはプローブ２
に返ってきて、圧電素子を振動する。これにより、圧電
素子からは微弱な電気信号が発生する。この電気信号
は、受信ユニット４に取り込まれる。受信ユニット４
は、プリアンプ４１、受信遅延回路４２、加算器４３と
から構成される。プローブ２からの電気信号はまずプリ
アンプ４１で増幅され、受信遅延回路４２で例えば送信
時とは逆の適当な遅延を受けた後、加算器で加算され
る。これにより受信指向性を持った１つのエコー信号が
取得される。

【００２０】このエコー信号は、Ｂモード処理ユニット
５とカラードップラ処理ユニット９とにそれぞれ送り込
まれる。Ｂモード処理ユニット５は、検波回路５１と、
対数増幅器５２と、アナログデジタルコンバータ（Ａ／
Ｄ）５３とから構成される。検波回路５１は、エコー信
号を検波して、その包絡線を出力する。この出力信号を
対数増幅器５２で対数増幅して、さらにアナログデジタ
ルコンバータ５３でディジタル信号に変換してから出力
する。

【００２１】カラードップラ処理ユニット９は、ミキサ
９１と、ローパスフィルタ９２と、アナログデジタルコ
ンバータ（Ａ／Ｄ）９３と、ＭＴＩフィルタ９４と、自
己相関器９５と、演算部９６とから構成される。ミキサ
９１とローパスフィルタ９２とは、直交位相検波回路を
構成し、送信周波数と同じ中心周波数の参照信号とそれ
から９０゜移相した参照信号とをそれぞれ個別にエコー
信号に掛け合わせ、そしてこの掛け合わせにより得られ
た信号それぞれから高周波成分を除去することにより、
偏移周波数成分を取り出し、ドップラ信号として出力す
る。なお、このドップラ信号には、主に血球等の速い移
動体での反射により周波数偏移を受けた高周波成分と、
主に心臓壁等の遅い移動体での反射により周波数偏移を
受けた低周波成分とが含まれている。

【００２２】このドプラ信号をアナログデジタルコンバ
ータ６３で、１本の走査線に対して例えば０．５ｍｍ間
隔に相当する所定のサンプリング周波数に従ってサンプ
リングして、ディジタル信号に変換してから、ＭＴＩフ
ィルタ６４に送り込む。

【００２３】ＭＴＩフィルタ６４は、ハイパスフィルタ
として機能し、主に血球等の速い移動体での反射により
周波数偏移を受けた高周波成分（血流成分）だけを通過
し、主に心臓壁等の遅い移動体での反射により周波数偏
移を受けた低周波成分（クラッタ成分）を除去する。そ
して、この血流成分だけになったドップラ信号を自己相
関器６５により周波数解析して、血球による偏移周波数
を求める。この偏移周波数に基づいて、演算部６６では
血流速度（平均速度）と、その分散と、主に血流量を反
映しているパワー（ドップラ信号の振幅）とを、サンプ
ル点毎に演算する。

【００２４】これらＢモード信号と血流信号とは表示ユ
ニット７に送られ表示され、それと共に画像記録ユニッ
ト６にも送られメモリや磁気ディスク等の記憶媒体に記
録される。

【００２５】表示ユニット７は、表示画像制御回路７１
と、バッファとして機能するメモリ７２と、エコー像／
グラフィックス混合回路７３と、ＴＶモニター７４とか
ら構成される。表示画像制御回路７１は、ディジタル・
スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）としての機能を有して
おり、Ｂモード処理ユニット５やカラードップラ処理ユ
ニット９から直接的にリアルタイムで送られてくるＢモ
ードやカラードップラの画像信号（以下、“エコー像信
号”と称する）、又は再生時に画像記録ユニット６から
非リアルタイムで送られてくるエコー像信号を、ＴＶ走
査方式に変換して出力する。このＴＶ走査方式に変換さ
れたエコー像信号は、メモリ７２を介してエコー像／グ
ラフィックス混合回路７３に送られ、ここで計測用具
（キャリパー）などのグラフィックスと混合されて、Ｔ
Ｖモニター７４に表示される。

【００２６】次に本実施形態の特徴的な計測ユニット８
に付いて説明する。この計測ユニット８は、オペレータ
が胎児や病変部や臓器等の大きさを２点間距離や周囲長
や面積等で計測することを希望するときにそのためのコ
マンド入力により起動するものであり、図示しない中央
制御回路の制御下にいるユニット内制御回路８１と、ト
ラックボール８２と、キャリパー制御回路８３と、トラ
ックボール８４と、ＲＯＩ制御回路８５と、演算回路８
６と、グラフィックス制御回路８７と、メモリ８８とか
ら構成されるが、２つのトラックボールは機能切り替え
によりいずれか一方を排除してもよいし、マウスやディ
ジタイザ等の座標入力装置であってもよい。

【００２７】上述したような計測機能、例えば２点間距
離計測では、計測用ノギスとしての意味合いを持つキャ
リパーと呼ばれるマーカのグラフィックスが、グラフィ
ックス制御回路８７で作られ、メモリ８８を介してエコ
ー像／グラフィックス混合回路７３で超音波画像と混合
され、ＴＶモニター７４に超音波画像に重ねて表示され
る。

【００２８】このキャリパーは、キャリパー制御回路８
３の制御により、トラックボール８２の動きに追従して
画面上を自由に移動でき、また任意に伸縮できるように
なっている。そして、オペレータはトラックボール８２
を動かして計測対象部位にポジショニング（位置合わ
せ）するだけで後は、装置側の演算回路８６で２点間距
離等を自動的に演算してくれるようになっている。

【００２９】また、この計測ユニット８では、オペレー
タが計測領域を自由に指定できるようになっていて、こ
の計測領域を指定するための矩形ＲＯＩマーカのグラフ
ィックスが、グラフィックス制御回路８７で作られ、メ
モリ８８を介してエコー像／グラフィックス混合回路７
３で超音波画像と混合され、ＴＶモニター７４に超音波
画像に重ねて表示される。このＲＯＩは、制御回路８５
の制御により、トラックボール８４の動きに追従して画
面上を自由に移動でき、また大きさも自由に変えられる
ようになっている。

【００３０】まず、オペレータはトラックボール８４を
動かして、計測対象部位の近傍にＲＯＩの支点を固定す
る。そして、トラックボール８４をさらに動かして、そ
の対角点（遊点）を移動させると、それに追従してＲＯ
Ｉの大きさがリアルタイムに変化していく。オペレータ
はＲＯＩが計測対象部位を適当に含んだ状態を確認して
遊点を確定する。これによりＲＯＩ、つまり計測領域も
確定される。

【００３１】図２には、計測領域確定後の表示画面例を
示している。計測領域が確定されると、そのＲＯＩで囲
まれている超音波画像の一部分（部分画像）が、画面上
の所定位置のウインドウに拡大表示されるように、ユニ
ット内制御回路８１は表示画像制御回路７１を制御す
る。この拡大は、表示画像制御回路７１に一時記憶され
ているエコー像の選択的な読み出しと、補間により実現
され得る。また、ユニット内制御回路８１はこの拡大表
示された部分画像上にキャリパーが重なって表示される
ようにグラフィックス制御回路８７を制御する。

【００３２】このように計測領域を指定すると、その領
域内の部分画像が拡大表示されるので、計測対象部位が
超音波画像上で小さくて、キャリパーを合わせ難いこと
に起因する計測精度の低下が解消される。

【００３３】このような自動的な拡大機能を使って計測
を行い、それが終了した後には、ユニット内制御回路８
１からメモリ７２へ拡大像の消去信号が供給され、当該
拡大像の表示を終了し、通常表示に自動的に復帰して、
繰り返し計測を容易にできるようになっている。

【００３４】次にキャリパーの位置合わせについて説明
する。このキャリパーの位置合わせのためには、図３に
示すように、まず、オペレータがトラックボール８２を
動かして、キャリパーの一方の端点（以下、“支点”と
称する）を、計測対象部位の所望位置に固定する（図４
参照）。

【００３５】そして、トラックボール８２をさらに動か
して、もう一方の端点（以下、“遊点”と称する）を計
測対象部位の対角まで動かして行く。この遊点を動かし
ている間、その移動に追従してキャリパーは伸縮するよ
うになっている。

【００３６】このキャリパーの長さはユニット内制御回
路８１により随時監視されており、キャリパーの長さが
所定の長さより短くなったとき、ユニット内制御回路８
１は表示画像制御回路７１を制御して、超音波画像の表
示を、キャリパーの画面上での支点の位置が拡大の前後
で変化しないように、拡大表示に切り替える。この拡大
も、表示画像制御回路７１に一時記憶されているエコー
像の選択的な読み出しと、補間により実現され得る。

【００３７】オペレータはトラックボール８２を動かし
て、拡大画像上で遊点を所望の位置に正確に合わせ、そ
して確定する。こうしてキャリパーが確定されると、つ
まり２点が確定されると、この２点間の距離は演算回路
８６で実寸に換算され、ＴＶモニター７４に表示され
る。

【００３８】なお、自動的な拡大機能を使って計測を行
い、それが終了した後には、ユニット内制御回路８１か
ら表示画像制御回路７１に表示縮尺を元に戻すための制
御信号を供給し、表示画像制御回路７１にてメモリ７２
内のデータを再設定できるようにして、繰り返し計測を
容易にできるようになっている。

【００３９】このようにキャリパーの長さが所定長より
短くなったとき、超音波画像が拡大表示されるので、計
測対象部位が超音波画像上で小さくて、キャリパーを合
わせ難いことに起因する計測精度の低下が解消される。
また、拡大の前後で、キャリパーの画面上での支点の位
置は動かないので、オペレータが幻惑されることも少な
い。本発明は、上述してきたような実施形態に限定され
ることなく、種々変形して実施可能であることは言うま
でもない。

【００４０】

【発明の効果】本発明では、超音波画像上に計測領域を
指定したとき、この指定した計測領域内の部分画像が拡
大されて、計測用具と共に表示される。これにより計測
対象部位が超音波画像上で小さくて、計測用具を合わせ
難いことに起因する計測精度の低下が解消される。

【００４１】また、本発明では、キャリパーの長さが所
定長より短くなったとき、超音波画像が拡大表示され
る。これにより計測対象部位が超音波画像上で小さく
て、計測用具を合わせ難いことに起因する計測精度の低
下が解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態に係る超音波診断装
置の構成を示すブロック図。

【図２】図１のユニット内制御回路の制御により計測範
囲を限局するための矩形ＲＯＩを設定した後に自動的に
切り替えられる表示画面例を示す図。

【図３】２点間距離を計測するためのキャリパーの操作
に伴って図１のユニット内制御回路の制御による画面の
切り替え制御の手順を示すフローチャート。

【図４】図３の画面切り替え動作を補足するための表示
画面例を示す図。

【図５】２点間距離を計測するための従来の表示画面例
を示す図。

【符号の説明】

２…超音波プローブ、 ３…超音波送信ユニット、 ４…超音波受信信ユニット、 ５…Ｂモード処理ユニット、 ６…画像記録ユニット、 ７…表示ユニット、 ８…計測ユニット、 ３１…クロック発生器、 ３２…レートパルス発生器、 ３３…送信遅延回路、 ３４…パルサ、 ４１…プリアンプ、 ４２…受信遅延回路、 ４３…加算器、 ５１…検波回路、 ５２…対数増幅器、 ５３…アナログ・ディジタル・コンバータ、 ７１…表示画像制御回路、 ７２…メモリ、 ７３…エコー像／グラフィックス混合回路、 ７４…ＴＶモニター、 ８１…ユニット内制御回路、 ８２…トラックボール、 ８３…キャリパー制御回路、 ８４…トラックボール、 ８５…ＲＯＩ制御回路、 ８６…演算回路、 ８７…グラフィックス制御回路、 ８８…メモリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波で被検体の内部を走査して得られ
   たエコー信号に基づいて得られた超音波画像上で、定量
   的情報を計測する超音波診断装置において、前記超音波
   画像上に計測領域を任意に指定するための手段と、前記
   指定された計測領域内の部分画像を拡大し、計測用具と
   共に表示する手段とを具備することを特徴とする超音波
   診断装置。
2. 【請求項２】 超音波で被検体の内部を走査して得られ
   たエコー信号に基づいて得られた超音波画像上に伸縮性
   の計測キャリパーを表示し、このキャリパーに従って定
   量的情報を計測する超音波診断装置において、前記キャ
   リパーの長さが所定長より短くなったとき、前記超音波
   画像を拡大表示することを特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 前記拡大の前後で、前記キャリパーの特
   定点が画面上で動かないように拡大表示に切り替えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。