JPH11226013A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組織の微少な動態を容易に診断可能とした超
音波診断装置を提供する。 【解決手段】 上記課題は、時系列の連続した複数フレ
ームメモリから反射エコー信号をそれぞれ読み出し各画
素毎の経時的な相関情報を計算する相関情報検出回路８
と，前記相関情報に基づいた画像を表示する画像表示部
１０を備えたことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて被
検体の断層像等の画像診断情報を得る超音波診断装置に
係り、特に診断対象が動きのある臓器等の組織であると
き、その態様を容易に把握できるようにした超音波診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波装置において、被検体内の臓器の
運動状況を診断する画像表示モードとしては、血流の運
動情報を表示するドプラモード，カラーフローマッピン
グモード，Ｍモードなどが知られている。この中で断層
画像中のある特定の超音波送受信方向の超音波ビーム上
の輝度変化を経時的に表示するＭモードや、超音波送受
信方向に依存しない任意のライン上の輝度変化を経時的
に表示する任意方向Ｍモード（Omni Directional M mod
e、ＯＤＭモード、という）は、ライン上の画像データ
（輝度データ）と，時間の経過を、それぞれグラフの軸
に取った形のため、２次元画像の任意の領域を確認しよ
うとする場合には、Ｍモード，ＯＤＭモードを数度繰り
返す必要があり、任意のライン上に設定されていない部
分の経時的変化を見落とす可能性があった。

【０００３】また、カラーフローマッピングモードは、
二次元的な表示方法であるが、基本的に血流情報を表示
するものであり、組織の運動状況を表示するものではな
い。

【０００４】特開平３−１２１０５８号においては時系
列的に隣接する画像同士の差分処理をし、または時系列
に並んだ画像データから任意の時相の２画像を抽出しそ
れらの画像間で差分処理をし、これらにより得られた差
分画像をカラー表示する超音波装置が提案されている
が、抽出画面のノイズが大きな場合には、ノイズが強調
されて表示されることになる。ＳＣＣ（走査相関）など
と呼ばれる平均情報の使用例では、腹部領域では加算平
均を取ることで、ノイズを低減する技術が用いられてき
た。しかし循環器計測分野などのフレーム間で相関が低
い（フレーム間の画像の変化の著しい）画像では、加算
平均の手法では前フレームの影響が残ってしまい、画像
が尾引き状態になるため用いられていなかった。

【０００５】また、心臓の拍動などの組織の経時的に大
きな運動は、Ｂモード走査により簡単に見つけられるの
で、その部分に対してＭモードの診断を行えばよかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、急性期
の心筋梗塞や心室瘤などによって、本来の拍動が妨げら
れることで生じる組織の微少な運動の場合には、Ｂモー
ド像やＭモード像で判断することが困難であるという問
題があった。

【０００７】具体的に説明すると、Ｍモードにあっては
Ｍモードの走査を複数方向にわたって行い見つけだす必
要がある。またＢモード走査で見つけ出すには多くの臨
床経験と熟練を要する。たとえば、血管の弾性が無くな
り血管の収縮拡張運動が緩慢になるような動脈硬化の状
態や心筋の部分的な壊死による運動状態の変化を見つけ
る等の場合には、この疾患に注意しながら診断を行わな
ければならない。この場合において、特開平３−１２１
０５８号に開示されている方法では、スペックルノイズ
のような成分までもが抽出され、ノイズ成分をもカラー
表示した画像になる場合がある。

【０００８】また、循環器分野において、心臓弁の描出
時には、非運動組織の反射強度が高く、相対的に運動組
織の輝度が低く見えるため、注目したい組織の運動状況
がつかみにくいという問題があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、組織の微少な動態を容
易に診断可能とした超音波診断装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、被検体内に
対し超音波を送受信する探触子と，該探触子を駆動する
超音波を発生し前記被検体内に送信する超音波送信部
と，前記被検体内からの反射エコー信号を受信して増幅
する超音波受信部と，前記反射エコー信号を複数のフレ
ームメモリに時系列で記録する手段と，前記反射エコー
信号を時系列に読み出し画像として表示する画像表示部
と，前記超音波送信部乃至前記画像表示部の動作を制御
する手段とを備えた超音波装置において、前記複数フレ
ームメモリからの反射エコー信号をそれぞれ読み出し各
フレームに対応した画素毎に抽出したフレームの相関情
報を計算する手段と，前記相関情報に基づいた画像を生
成し表示する手段を備えたことを特徴とする超音波診断
装置によって達成される。

【００１１】また、被検体内に対し超音波を送受信する
探触子と，該探触子を駆動する超音波を発生し前記被検
体内に送信する超音波送信部と，前記被検体内からの反
射エコー信号を受信して増幅する超音波受信部と，前記
反射エコー信号を複数のフレームメモリに時系列で記録
する手段と，前記反射エコー信号を時系列に読み出し画
像として表示する画像表示部と，前記超音波送信部乃至
前記画像表示部の動作を制御する手段とを備えた超音波
装置において、前記複数フレームメモリから時系列の連
続したフレームの反射エコー信号をそれぞれ読み出し各
フレームに対応した画素毎に経時的な相関情報を計算す
る手段と，前記相関情報に基づいた画像を生成し表示す
る手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置によっ
て達成される。

【００１２】また、被検体内に対し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ジタ
ル化し運動含む被検体内の超音波画像データを時系列に
複数フレームを記録するメモリ部と，前記メモリ部から
のデジタル信号を超音波ビームの走査線毎に書き込んで
画像データを形成するデジタルスキャンコンバータ部
と，このデジタルスキャンコンバータ部からの画像デー
タをアナログ変換し画像として表示する画像表示部と，
前記各構成要素の動作を制御する制御回路部と，前記メ
モリ部から連続した複数フレームの画像データを並列に
読み出し、経時的な相関関係を把握する相関回路部から
なる超音波診断装置において、前記相関回路部で得られ
た情報をもとに現在表示使用している画像に相関関係情
報を付加して前記画像表示部によって表示することを特
徴とした超音波診断装置によって達成される。

【００１３】また、超音波本体部のメモリ部から複数フ
レームの画像データを読み出す際に連続する画像を並列
に同時に読み出したことを特徴とする超音波診断装置に
よって達成される。また、複数フレームの画像データを
読み出す際に複数フレーム後の画像を並列に同時に読み
出すことを特徴とする超音波診断装置によって達成され
る。

【００１４】具体的には、Ｂモード走査において、組織
の運動情報が付加されたような診断画像（たとえばカラ
ー表示画像）を表示する事によって先の問題を解決す
る。運動情報は、時間の経過に伴う画像の変化であるか
ら、複数フレームにわたる画像の各画素の相互相関（平
均や分散）を演算し、数値化して、その度合いに応じて
カラー表示する。相互関係の数値に応じて色相を与えて
も良いし、その数値にある閾値を設定してその部分は同
じ色相としても良い。この方法が特開平３−１２１０５
８号と異なる点は、特願平９−５１４１３号の中で述べ
られている手法である、複数フレームのデータを、統計
的手法を用いて比較し、データ欠損，スペックルノイ
ズ，などの判定を行い、それに応じた表示をできる。

【００１５】循環器計測では、平均値からの距離をパラ
メータとし、その閾値以下の画素については、目に付き
づらい色相（例えば青）とし、その他の部分を通常の白
色とすることで、運動状況の強調した表示とすることが
でき、動態の把握が容易になる。

【００１６】複数フレームにわたる組織（画素）の各画
素の相互相関を取り、その組織（画素）の相関に応じた
色相を与えることにより、組織の運動状態を把握し易く
する。また、従来のように隣接した画像の差分を描画す
るのではなく、統計的に処理するため、特願平９−５１
４１３号で提案されている手法を基に、スペックルノイ
ズと考えられる成分は除去可能となり、ノイズ成分を抽
出表示したカラー画像を描画する可能性を低くすること
ができる。また、平均からの距離（分散）を用いて、注
目すべき画素と、そうでない画素とを分離し、変化状況
を把握したい場合には、分散の少ない画素を、分散の大
きな画素に比べて目に付きにくい色相とすることで、組
織の運動状況を観察しやすくできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の超音波診断装置の一実施
の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明
の実施の一形態を説明する超音波診断装置のブロック
図，図２は図１の超音波診断装置の動作を説明するフロ
ーチャート，図３は図２の動作で得られた画像で正常所
見と異常所見を対比する表示例である。

【００１８】まず、本発明の超音波診断装置の構成例に
ついて、図１を用いて説明する。超音波診断装置は、探
触子１と，探触子１と電気的に接続された超音波送受信
回路２と，超音波送受信回路２とそれぞれ電気的に接続
された画像メモリ３，４と，画像メモリ３，４とそれぞ
れ電気的に接続された輝度色相変換部６，相関情報検出
回路部８と，輝度色相変換部６と電気的に接続される画
像処理部７と，画像処理部７と電気的に接続されるデジ
タルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）部９と，ＤＳＣ部９
と電気的に接続される画像表示部１０と，超音波送受信
回路２と輝度色相変換部６と画像処理部７と相関情報検
出回路部８とＤＳＣ部９と電気的に接続される制御回路
部５とを有している。

【００１９】探触子１は被検体（図示しない）に超音波
を送信し、被検体からの反射エコー信号を受信する。超
音波送受信回路２は探触子１に超音波を発射させる信号
を供給する送信部分と，探触子１が受信した反射エコー
信号を増幅する等の信号処理を行う受信部分を備えてい
る。画像メモリ３はＢモードで得た反射エコー信号を一
旦記録する。画像メモリ４も画像メモリ３と同じことを
するが、複数のフレームの画像データを記録するフレー
ムメモリ４１〜４ｎを有しており、例えば連続した画像
を得る場合に従前に得た過去画像（前画像）を少なくと
も１つは記録されている。輝度色相変換部６は画像メモ
リ３から反射エコー信号を読み出しＢモード像にあって
は輝度情報に変換しドプラモード像にあっては色相情報
に変換する。画像処理部７は前記輝度情報と前記色相情
報をいわゆる画像処理を施して診断しやすい画像データ
に変換する。相関情報検出回路部８は画像メモリ４から
複数の各画素（組織）情報を同時に並列に読み出し、こ
れから表示しようする（最新の）画像データにおける対
応画素との相関関係（平均との距離や、分散値と距離と
の差や比）を計算し、表示する画素の色相を決定する。
これはマイクロコンピュータ等を利用することで容易に
作成できる。ＤＳＣ部９は超音波の走査信号をＴＶモニ
タの走査線に変換する。画像表示部１０は画像表示フォ
ーマットに変換された前記輝度情報及び前記色相情報を
モニタに表示する。

【００２０】また、相関関係は単純な加減算による方法
の他に、特願平９−５１４１３号で説明されている手法
を取ることで、より良質な画像を描出できるようにな
る。そして得られた相関関係情報から演算を行うか、相
関情報に従い、あらかじめ用意しているデータテーブル
を利用して、画素の相関情報から色相情報を付加した画
像に加工し、表示する。データテーブルは、例えば読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を用いる。

【００２１】ところで、組織の運動は、画素の輝度パタ
ーンの移動が表示されることで認識できるが、フレーム
間の差として表示される部分が運動によって生ずる差と
なってその各画素の輝度変化の有無によって認識される
ので、輝度変化のない部分は運動の少ない組織であると
考えることができる。この考え方を利用すれば、先に述
べた相関関係情報を利用して、たとえば循環器の検査時
に輝度の高い心壁に比べて輝度の低い弁を見やすくする
ことができる。

【００２２】次に、上記の如く構成された超音波診断装
置の動作について、図２を用いて説明する。

【００２３】最新のＢモード画像を画像メモリ３と画像
メモリ４に入力しフレームメモリ４ｎに記録する（ステ
ップ２０１）。前記各フレームメモリのデータから画像
のアドレス（画素）毎に平均値Ａを算出する（ステップ
２０２）。前記各フレームメモリのデータから画像のア
ドレス（画素）毎に分散値Ｄを算出する（ステップ２０
３）。

【００２４】上記ステップで算出した平均値Ａおよび分
散値Ｄに基づきフレームメモリ内のデータを特願平９−
５１４１３号で説明されている手法の様に正規曲線をグ
ラフ化して、注目画素ｉが正規分布の所定の範囲内であ
るかどうかを判定する。ここでは、Ａ−２Ｄ＜ｉ＜Ａ＋
２Ｄであるかどうかを判定し、範囲内でなければ次のス
テップに進み、範囲内であればステップ２０６に飛ぶ
（ステップ２０４）。

【００２５】この判定よってスペックルノイズなどの平
均値を演算するのに相応しくないと考えられるデータは
予め排除して平均値Ａ’を演算する。ノイズの中でも影
響の大きな因子を排除できるため誤差範囲の小さなデー
タが供給可能となる。平均値として演算するのに相応し
くない情報を削除する方法としては、予めデータテーブ
ルを用意し、入力された相応しくない情報である削除す
べきデータを、結果に悪影響を与えない形に加工するフ
ィルタ（たとえばＲＯＭ）を用いて取り除けばよい（ス
テップ２０５）。

【００２６】制御回路部５は分散値Ｄに応じて輝度色相
変換部６に輝度を与えさせる。例えば、心臓弁を見やす
くする画像変換は、分散値Ｄが小さいほど青色に近く、
分散値Ｄが大きいほど白色に近くなる等の設定を行う。
また閾値を設けてその値以下の場合は青色，閾値以上の
場合は白色としても良い（ステップ２０６）。

【００２７】制御回路部５は分散値Ｄに応じて輝度色相
変換部６に色相を与えさせる。例えば、分散値Ｄとグラ
フ化されたデータを元に制御回路部５によって選ばれた
データテーブルに従い、例えば三原色のデータを入力し
てあるＲＯＭ等により実現すればよい。データテーブル
の選択も、先に利用したグラフを利用して決定する（ス
テップ２０７）。

【００２８】制御回路部５はＤＳＣ部９に前記輝度情報
及び前記色相情報を画像表示フォーマットに変換する制
御を行う（ステップ２０８）。

【００２９】制御回路部５は画像表示部１０に画像表示
フォーマットに変換された前記輝度情報及び前記色相情
報をモニタに表示する制御を行う（ステップ２０９）。

【００３０】グラフデータの判定は、特願平９−５１４
１３号で説明されている様にＲＯＭなどに記録されたフ
ァームウエアで構築すると、経験的に把握した情報パタ
ーンを判定基準とすることが可能となる。ステップ２０
４で説明した平均値として演算するのに相応しくない情
報を削除する方法は、この方法で実現する。この場合Ｒ
ＯＭの入力は、与えられるグラフの形態を判断するに必
要な情報量があれば良いのだから、全フレームの輝度情
報を入れる必要はなく、輝度情報を圧縮するなどにより
必要な入力ビット数を減らすことができる。例えば輝度
情報を３ビットとした場合、８フレームで２４ビットの
入力が必要となる。

【００３１】表示画像の色相の与え方は次のような方法
がとれる。画素のデータ幅を８ビットとした場合、２４
ビットカラーでは、８ビット出力のＲＯＭ３個で、三原
色の割合で色相情報を表示する。走査モードなどを加味
してｎ個のパターン（例えば２５６パターン）を用意し
たとしても２５６ｋビットＲＯＭを用いればよい。また
このＲＯＭに先のグラフデータ判定部分を持たせてもよ
い。フラッシュＲＯＭなどを用いたときには、走査モー
ドが変わる度にＲＯＭテーブルの内容を再計算するか、
他の記憶装置に記録してあるデータを読み出すなどによ
ってＲＯＭの内容を変更することで、小容量のＲＯＭと
ハードディスクのような安価の記憶装置で構成すること
ができる。

【００３２】色相を与えるデータテーブルの選択信号
は、先に述べた心臓弁を見やすくするような色相を設定
した場合、運動の少ない心壁の部位は青く、運動の大き
な弁は白く描出されるようなデータテーブルを用意すれ
ばよい。

【００３３】収縮のある血管を観察したような場合に
は、血管の硬化は、平均値との距離の差として色で表現
され、周りと違う色になるため容易に発見できることに
なり、動脈硬化の発見等に有用であると考えられる。

【００３４】例えば、図３（ａ）には、正常な所見の心
臓の動態のパターンを示し、図３（ｂ）には、心筋梗塞
や心室瘤の病変部がある場合の所見の心臓の動態のパタ
ーンを示し、動態部分のみ膨張するために斜線の部分
が、正常所見と異なった色付けがされる。

【００３５】また、上記説明において、正規分布の範囲
がＡ±２Ｄで説明したが、要は平均値から大きく外れる
数値の除外を目的とするので、この種の数値を除外する
方法のあらゆるものを含むことはいうまでもない。

【００３６】また、上記実施の形態は複数フレームが時
系列の連続したフレームであるに基づいて説明したが、
例えば連続するフレームで使用するフレームが何らかの
原因で連続フレームとして使用できなかった不良フレー
ムが生じたときは当該不良フレームを読み飛ばした状態
の複数フレームにて、上記平均値，分散等の相関処理を
行ってもよい。

【００３７】以上説明した実施の形態により、明らかに
Ｂモード像のみの場合よりも疾患が発見されやすくな
る。この場合でも本発明では、グラフ化したデータを元
に色相情報を与えるので、ノイズを抑えた画像や、時相
関パターンを考慮した色調を与えることができ、従来の
手法に比べ質の良い画像が提供できる。

【００３８】また、心電同期などのトリガ回路を併せ持
つ場合、同期トリガー時のフレームなどの同じタイミン
グのフレーム間で平均を求め、その平均値に対する分散
を画像表示すれば、周期的な運動が崩れた場合には、崩
れた運動がカラー画像化されその症状をとらえることが
できる。

【００３９】また、先のような周期的な運動に対し、平
均周期を数等分化し、平均に対する分散を輝度で、また
時間的な変化を色相で表示することにより、周期的な変
異を色で確認することができるようになる。

【００４０】また、Ｂモード像のフレーム間の差を見易
い形で提供できるようになるため、今まで見落としがち
であったと思われる組織運動の観察や、画素輝度の平均
値や分散を表示するという新しい診断画像が提供できる
ようになる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、組織の微少な動態を容易に診
断可能とした超音波診断装置を提供するという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を説明する超音波診断装
置のブロック図。

【図２】図１の超音波診断装置の動作を説明するフロー
チャート。

【図３】図２の動作で得られた画像で正常所見と異常所
見を対比する表示例。

【符号の説明】

３，４ 画像メモリ ８ 相関情報検出回路 １０ 画像表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に対し超音波を送受信する探触
   子と，該探触子を駆動する超音波を発生し前記被検体内
   に送信する超音波送信部と，前記被検体内からの反射エ
   コー信号を受信して増幅する超音波受信部と，前記反射
   エコー信号を複数のフレームメモリに時系列で記録する
   手段と，前記反射エコー信号を時系列に読み出し画像と
   して表示する画像表示部と，前記超音波送信部乃至前記
   画像表示部の動作を制御する手段とを備えた超音波装置
   において、前記複数フレームメモリからの反射エコー信
   号をそれぞれ読み出し各フレームに対応した画素毎に抽
   出したフレームの相関情報を計算する手段と，前記相関
   情報に基づいた画像を生成し表示する手段を備えたこと
   を特徴とする超音波診断装置。