JPH11299784A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、３次元の血流像の奥行きと輝
度との対応を観察者が理解しやすいようにカラーバーを
表示す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、超音波で被検体の断面を走査
し、この走査を断面の位置を変えながら繰り返すことに
より、断面の位置の異なる複数の２次元の血流情報を
得、この血流情報に応じて色を変え、シェーディングプ
ロセッサ４７で断面の位置に応じてシェーディングをか
けて複数の２次元の血流情報を擬似的な３次元血流像と
して表示する超音波診断装置において、３次元血流像と
共に、血流情報と色との関係を表すカラーバーを疑似立
体的な形状で表示し、その奥行き方向に３次元血流像と
同様にカラーバー生成部６３でシェーディングをかけた
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、断面の位置が異な
る複数枚の２次元血流像を手前ほど明るく、奥ほど暗く
なるようにシェーディングをかけて擬似的に３次元の血
流像として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線撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮
影装置（ＣＴスキャン）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）
および核医学診断装置（ガンマカメラ）などの他の画像
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
ローブを体表に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、断面の位置をその垂直方向に沿っ
て奥から手前に向かって移動させながら超音波による２
次元走査を繰り返すことで、断面の位置が少しずつ異な
る複数枚の２次元の血流像を得、この複数枚の２次元の
血流像を手前ほど（新しいほど）明るく、奥ほど（古い
ほど）暗くなるようにシェーディングをかけて擬似的に
３次元の血流像として表示するという３次元の表示機能
が普及しようとしている。

【０００５】通常、２次元の血流像をカラー表示しよう
とする場合、血流の向き、つまりプローブに近づく順流
を赤系の色で、遠ざかる逆流を青系の色で表示し、また
それぞれの向きで血流が速いほど（平均速度の絶対値が
高いほど）明るく、遅いほど（平均速度の絶対値が低い
ほど）暗く輝度を変え、さらには血流の平均速度と一緒
に、乱流の程度を指標する分散情報を表示するような場
合、その程度に応じて緑色を混ぜていくような色や輝度
の割り当てがなされている。

【０００６】このような割り当てを観察者に提示するた
めに、血流画像と同じ画面にカラーバーを表示するよう
になっている。このカラーバーは観察者が平均速度や分
散等の各情報に対する色や輝度の対応関係を理解するの
に非常に重要で、３次元で表示する場合にも、画面に表
示することは不可欠とされる。

【０００７】しかし、図４に示すように、従来では、３
次元表示の場合でも、２次元表示の場合と同じカラーバ
ーが表示され、従ってカラーバーに位置とシェーディン
グとの対応関係が表示されないので、この間系を観察者
が理解することはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３次
元の血流像の奥行きと輝度との対応を観察者が理解しや
すいようにカラーバーを表示する超音波診断装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、超音波で被検
体の断面を走査し、この走査を前記断面の位置を変えな
がら繰り返すことにより、前記断面の位置の異なる複数
の２次元の血流情報を得、この血流情報に応じて色を変
え、断面の位置に応じてシェーディングをかけて前記複
数の２次元の血流情報を擬似的な３次元血流像として表
示する超音波診断装置において、前記３次元血流像と共
に、前記血流情報と前記色との関係を表すカラーバーを
疑似立体的な形状で表示し、その奥行き方向に前記３次
元血流像と同様にシェーディングをかけたことを特徴と
する。

【００１０】

【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。超音波プローブ１の先端部分には、電気信号と音響
信号とを相互変換するための複数の圧電素子が配列され
ている。この超音波プローブ１には、送信時には、送信
ユニット２が接続され、受信時には、受信ユニット３が
接続される。

【００１１】送信ユニット２では、まず、クロック発生
器２１からのクロックをレートパルス発生器２２で分周
して、４ｋＨｚ乃至５０ｋＨｚ程度のレートパルスを生
成する。このレートパルスを送信遅延回路２３でチャン
ネル毎に遅延時間を与え、この遅延されたレートパルス
をトリガとしてパルサ２４からプローブ１の対応するチ
ャンネルの圧電素子に高周波の電圧パルスが印加される
ようになっている。この印加によりプローブ１の圧電素
子は機械的に振動し、超音波パルスを発生する。

【００１２】この超音波は被検体内部を伝播し、その途
中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、プロ
ーブ１に返ってきて、圧電素子を機械的に振動させる。
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３に取り込まれ、ま
ず、チャンネル毎にプリアンプ３１で増幅され、受信遅
延回路３２で送信時と同じ遅延時間をチャンネル毎に与
えて、そして加算器３３で加算する。これは整相加算と
呼ばれる処理で、最近では、プリアンプ３１で増幅後
に、アナログディジタル変換器でディジタル信号に変換
してからディジタル的に処理するいわゆるディジタルビ
ームフォーマが台頭してきている。

【００１３】この受信ユニット３から出力される加算後
の信号（エコー信号）には、血球や心臓等の移動体のド
プラ効果により偏移した周波数成分が含まれており、こ
れをミキサ４１とローパスフィルタ４２とからなる直交
検波部分で検波する。この検波信号には、比較的速度の
速い主に血球により周波数偏移を受けた高周波成分と、
比較的速度の遅い心臓壁等の主に臓器により周波数偏移
を受けた低周波成分、一般的にはクラッタ成分とが含ま
れているので、アナログディジタル変換器４３でディジ
タル信号に変換した後、高域通過型のＭＴＩフィルタ４
４を通して当該低周波成分（クラッタ成分）を減衰し、
高周波成分（血流成分）を抽出し、このフィルタ４４で
抽出した高周波成分の自己相関を自己相関器４５で計算
し、この結果に基づいて演算部４６で血流の平均速度、
分散、パワーを演算する。

【００１４】ここで、３次元の走査は、断面の位置をそ
の垂直方向に沿って、例えば奥から手前に向かって、又
は左右に、又は任意の向きに移動させながら、各断面で
超音波による２次元走査を繰り返すというものが一般的
であり、周知の通り、圧電素子が１次元にアレイされた
タイプのプローブ１を機械的に振ることでも、圧電素子
が２次元にアレイされたタイプのプローブ１で電子的に
走査面を振ることでも実現できる。このような３次元走
査では、走査時期の古い画像ほど奥の断面に対応し、新
しいほど手前に対応する。

【００１５】このような走査により、断面の位置が少し
ずつ異なる複数枚の２次元の血流像が、シェーディング
プロセッサ４７には、奥から手前にかけて順番に供給さ
れる。

【００１６】擬似的な３次元表示に際しては、どのよう
な情報に対して色や輝度をどのように割り付けるかにつ
いて、オペレータがコンソール６１を介して任意に設定
できるようになっている。この割り付けで最も一般的な
のは、血流の向き、つまりプローブに近づく順流を赤形
の色で、遠ざかる逆流を青系の色で表示し、またそれぞ
れの向きで血流が速いほど（平均速度の絶対値が高いほ
ど）緑色を多く混ぜて黄色又はシアンに近づけ、遅いほ
ど（平均速度の絶対値が低いほど）混ぜる緑色を少なく
して赤又は青に近づける。

【００１７】もちろん、シェーディングに関しては、対
応断面の位置に依存してかけるもので、例えば３次元走
査を操作者から見て奥と手前の間で断面を移動するもの
である場合には、断面の位置が奥にあるほど暗く、手前
にあるほど明るくなるように、また３次元走査を左右に
断面を移動することにより行う場合には、断面の位置が
例えば左（又は右）にあるほど暗く、右（又は左）にあ
るほど明るくなるように、シェーディングをかけてを割
り当てがなされている。このようなシェーディングは、
３次元走査が奥から手前に向かって又は左から右に少し
ずつ断面を移動する場合には、走査時期に応じてかける
ようにしてもよく、この場合、例えば、走査時期が古い
ほど暗く、走査時期が新しいほど明るくシェーディング
をかける。なお、このような割り付けを、以下、“割り
付け条件１”と称する。

【００１８】同様によく使われる割り付けとしては、上
述した平均速度等のパラメータは扱わないで、単純に血
流の向きに応じて赤又は青を割り付け、そしてシェーデ
ィングは上述の“割り付け条件１”と同様にかけるもの
である。なお、このような色階調をかけずに、シェーデ
ィングだけで単純化に割り付けるのを、以下、“割り付
け条件２”と称する。

【００１９】これら割り付け条件１，２は、通常は、コ
ンソール６１にプリセットされており、オペレータが簡
単に設定できるようになっている。もちろん、これら割
り付け条件以外にも、様々な割り付けができるようにな
っており、例えば割り付け条件１において平均速度パラ
メータを分散やパワーに置き換えたものや、さらに細部
に関してこれらパラメータに対する緑色の混合比を変え
たりできるようになっている。

【００２０】このようにコンソール６１を介して設定さ
れた割り付け条件を、ＣＰＵ６２は、シェーディングプ
ロセッサ４７に伝える。シェーディングプロセッサ４７
は、その伝えられた条件に従って、演算部４６からの平
均速度、分散、パワー等を使って色及び輝度を割り付け
て、３次元の血流画像を生成する。

【００２１】この３次元の血流像は、カラーバー生成部
６３で生成されたカラーバーのグラフィックと、ディジ
タルスキャンコンバータ５１で１画面に合成され、そし
てテレビ走査方式に従って並び替えられ、そしてディジ
タルアナログ変換器５２でアナログ信号に変換された
後、ディスプレイ５３に送られ表示される。

【００２２】カラーバー生成部６３で生成されるカラー
バーは、設定された色や輝度の割り付けがどのようにな
っているかを観察者に提示するためのカラースケールで
ある。図２には、上述した割り付け条件１が設定された
ときに、カラーバー生成部６３で生成されたカラーバー
の表示例を示し、図３には、上述した割り付け条件２が
設定されたときに、カラーバー生成部６３で生成された
カラーバーの表示例を示している。

【００２３】このカラーバーは、従来のような２次元的
な単純な長方形ではなく、３次元画像と同様に奥行き感
を出した直方体を斜視したような疑似立体的な２次元形
状で表現されている。そして３次元画像のシェーディン
グ（影付け）と同様に疑似立体のカラーバーの奥行き方
向にシェーディングをかけて、血流の奥行きとの対応を
付けやすくしている。

【００２４】さらに、この正面には、血流の向き及び平
均速度に対する色相の段階的な変化が上下方向に付けら
れて、平均速度と色との対応関係を分かり易くしてい
る。従来では、カラーバーは２次元的な単純な長方形で
表現されていたので、血流の向きと奥行きのシェーディ
ングだけしかカラーバーでは提供できなかったが（図４
参照）、本発明では、カラーバーを立体的にしたので、
それらに加えて、平均速度と色との対応関係も提供でき
るようになった。

【００２５】このようにカラーバーを立体的に表示し、
その奥行き方向にシェーディングをかけることで血流の
奥行きと輝度（明るさ）の対応が付けやすくなり、さら
に従来では提供できなかった平均速度（分散、パワー）
と色との対応関係も提供できるようになる。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。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、３次元の血流像と共にカラー
バーを疑似立体的な形状で表現し、その奥行き方向にシ
ェーディングをかけたことにより、３次元の血流像の奥
行きと輝度との対応を観察者が容易に理解することがで
きる。さらに従来では提供できなかった血流パラメータ
（平均速度、分散、パワー）と色との対応関係も提供で
きるようになる。

【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】血流の向きと平均速度と奥行きとの３種の情報
で血流画像を３次元で表示する場合に、図１のカラーバ
ー生成部により生成された立体的なカラーバーの表示例
を示す図。

【図３】血流の向きと奥行きの２種の情報で血流画像を
３次元で表示する場合に、図１のカラーバー生成部によ
り生成された立体的なカラーバーの表示例を示す図。

【図４】従来のカラーバーの表示例を示す図。

【符号の説明】

１…超音波プローブ、 ２…送信ユニット、 ３…受信ユニット、 ４…カラーフローマッピングユニット、 ５…表示ユニット、 ６…カラーバー生成ユニット、 ２１…クロック発生器、 ２２…レートパルス発生器、 ２３…送信遅延回路、 ２４…パルサ、 ３１…プリアンプ、 ３２…受信遅延回路、 ３３…加算器、 ４１…ミキサ、 ４２…ローパスフィルタ、 ４３…アナログディジタル変換器、 ４４…ＭＴＩフィルタ、 ４５…自己相関器、 ４６…演算部、 ４７…シェーディングプロセッサ、 ５１…ディジタルスキャンコンバータ、 ５２…ディジタルアナログ変換器、 ５３…ディスプレイ、 ６１…コンソール、 ６２…ＣＰＵ、 ６３…カラーバー生成部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波で被検体の断面を走査し、この走
   査を前記断面の位置を変えながら繰り返すことにより、
   前記断面の位置の異なる複数の２次元の血流情報を得、
   この血流情報に応じて色を変え、断面の位置に応じてシ
   ェーディングをかけて前記複数の２次元の血流情報を擬
   似的な３次元血流像として表示する超音波診断装置にお
   いて、 前記３次元血流像と共に、前記血流情報と前記色との関
   係を表すカラーバーを疑似立体的な形状で表示し、その
   奥行き方向に前記３次元血流像と同様にシェーディング
   をかけたことを特徴とする超音波診断装置。