KR20030078760A - 화상 처리 장치 및 초음파 진단 장치 - Google Patents

Abstract

화상 생성부(102)는 제어부(101)를 통해 송수신부(12)로부터 수신한 전기 신호에 근거하여 단층 화상의 화상 데이터를 생성한다. 흥미 영역 설정부(103)는 생성된 단층 화상에 대하여 흥미 영역을 설정한다. 특징량 추출부(104)는, 설정된 흥미 영역에 대해 특징량 예를 들면, 심장 좌실의 용량 등을 추출한다. 동기 생성부(105)는 추출된 특징량에 근거하여 동기 신호를 생성한다. 동기 정보 부여부(106)는 생성된 동기 신호를 나타내는 정보를 화상 데이터에 부여하여 화상 데이터 격납부(107)에 격납한다. 데이터 독출부(109)는, 화상 데이터 격납부(107)로부터 동기 신호를 표시하는 정보가 부여된 화상 데이터를 독출하고, 화상 표시부(111)는 독출된 화상 데이터의 단층 화상을 표시한다.

Description

화상 처리 장치 및 초음파 진단 장치{IMAGE PROCESSING UNIT AND ULTRASONIC DIAGNOSTIC DEVICE}

본 발명은 초음파 진단 장치나 CT(Computerized Tomography) 장치 등의 화상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 검사 대상물에 초음파나 X선 등을 조사함으로써 얻어지는 단층 화상에 대한 화상 처리 기술에 관한 것이다.

최근, 초음파 또는 X선 등의 진단용 신호(이하, 「신호」라고 함)를 생체 조직(피검자)에 대해 조사하고, 생체 조직으로부터 반사한 신호, 또는 생체 조직을 투과한 신호를 수신하며, 그 수신한 신호에 근거하여 생체 조직의 내부를 화상화하는 화상 표시 장치가 산업분야나 임상 의학 분야에서 폭넓게 이용되고 있다. 이러한 장치의 대표예로서는, 반사한 신호를 이용하는 것으로서 초음파 진단 장치, 투과한 신호를 이용하는 것으로서 CT 장치가 있다.

이들 화상 표시 장치는, 계산기의 성능, 특히 처리 속도의 향상에 따라, 실시간으로 생체 조직에 대해 계측하고, 화상화를 행하는 것이 가능해지고 있다. 특히, 순환기를 비롯한 높은 시간 분해능을 필요로 하는 임상 의학 분야에서는, 실시간으로 생체 조직의 단층 화상이 제공되므로, 환부 등에 대해 동적인 진단이 가능해지고 있다.

또한, 실시간 진단에 있어서, 주기적으로 동작하는 검사 대상의 기능이나 용적 등을 계측하고 싶은 경우가 있는데, 이 경우는 어떠한 방법에 의해 동기 신호를 취득하지 않으면 안된다.

도 1은 종래의 초음파 진단 장치(50)의 외관도이다. 도 1에 도시되는 바와같이, 초음파 진단 장치(50)는, 표시 장치(51), 본체 장치(52), 프로브(53), 및 심전도용 전극(54)으로 구성되어 있다.

표시 장치(51)는, 초음파 에코법 등에 의해 얻어진 단층 화상이나 필요한 정보를 표시시키기 위한 액정 또는 CRT 등에 의한 디스플레이 장치로, 오퍼레이터로부터의 조작을 받아들이는 터치 패널 등을 가지고 있다.

본체 장치(52)는, 프로브(53)를 통해 초음파의 송수신을 제어하기 위한 송수신 회로, 각종 신호나 화상을 처리하기 위해서 DSP(Digital Signal Processor)나 RAM 등으로 이루어지는 신호 ·화상 처리 회로, 오퍼레이터로부터의 조작을 받아들이는 스위치군이나 마우스, 터치 패널을 가지는 액정 디스플레이 등을 구비한다. 또, 본체 장치(52)는 심전도용 전극(54)을 통해 심전 신호를 수신한다

프로브(53)는 초음파를 송수신하기 위한 초음파 진동자나 음향 렌즈 등으로이루어지는 탐촉자이다.

이와 같이, 종래의 초음파 진단 장치(50)에서는 심전도용 전극(54)을 통해 피검자로부터 동기 신호로서의 심전 신호를 취득한다.

그러나, 종래의 초음파 진단 장치의 경우는, 상기의 동기 신호를 전용의 심전도용 전극(54)에 의해 초음파 진단 장치에 입력하고 있으므로, 동기 신호를 입력하기 위한 전용 회로나 전용 케이블 등이 필요해지고, 진단에 드는 비용이 증가하는 동시에, 외부 장치를 설치하기 위한 공간이 필요해진다.

또한, 임상 의학 분야에서의 이용을 생각하는 경우, 계측 대상인 환자에게 동기 신호를 계측 혹은 추출하기 위한 측정 장치를 장착할 필요가 있어, 환자에게 있어서는 심신 양면에서 부담이 된다.

이와 같이, 동기 신호를 이용한 기능 계측은, 일반적으로 외부 장치를 필요로 하고, 계측 대상에도 측정 장치를 장착할 필요가 있으므로, 번잡하고, 계측 비용이 증가하는 결점이 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 외부로부터 동기 신호를 입력하지 않고, 동기 신호를 이용하는 검사를 가능하게 하는 화상 처리 장치 또는 초음파 진단 장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 추출한 동기 신호와 표시되어 있는 단층 화상의 관련을 이해하기 쉽게 하기 위한 표시 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 화상 처리 장치는, 일정한 주기로 활동하는 대상물의 단층 화상을 처리하는 화상 처리 장치로서, 1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 수단과, 취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출수단과, 추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성수단을 구비한다.

이것에 의해, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하므로(외부로부터 심전 신호 등을 입력하지 않고 동기 신호를 획득하므로), 주기적으로 활동하는 검사 대상물에 대해, 동일 위상의 단층 화상에 착안한 진단이나 표시를 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 종래, 외부장치로부터 생성하여 온 동기 신호를 입력하는 것이 불필요해지고, 보다 낮은 비용으로 또 간편하게 진단할 수 있는 효과가 있다.

또, 상기 화상 처리 장치는, 상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 표시하는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 생성된 동기 신호에 근거하여 화상 데이터에 동기 정보를 부가하고, 동일 위상의 화상 데이터만의 선택을 가능하게 하였으므로, 외부로부터의 동기 신호의 입력을 필요로 하지 않고, 메모리 용량의 삭감을 도모하면서, 동일 위상의 단층 화상을 표시시킬 수 있다.

또한, 상기 화상 처리 장치는, 혈류의 물리적인 특징을 나타내는 혈류 정보를, 상기 화상 취득 수단과 소정의 타이밍을 가지면서 샘플링된 데이터에 근거하여 생성하는 혈류 정보 산출 수단과, 생성된 혈류 정보에 근거하여 혈류 화상의 화상 데이터를 생성하는 혈류 화상 생성 수단과, 상기 동기 신호에 근거하여, 상기 동기 정보가 부가된 단층 화상의 화상 데이터와 상기 혈류 화상의 화상 데이터를 대응시키는 대응 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하고, 이 동기 신호에 근거하여 혈류 등의 컬러 도플러 화상을 표시시키므로, 외부로부터 동기 신호를 입력하지 않고, 시간적으로 일정한 관계를 가지는 일반 단층 화상과 컬러 도플러 화상을 대응시켜 표시시키는 것이 가능해진다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 초음파 진단 장치는, 일정한 주기로 활동하는 대상물의 단층 화상을 생성하여 표시하는 초음파 진단 장치로서, 1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 수단과, 취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 수단과, 추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 수단과, 상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 표시하는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 수단과, 상기 동기 정보가 부가된 동일 위상의 화상 데이터에 근거하여 단층 화상을 표시하는 표시 수단을 구비한다.

이것에 의해, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하므로(외부로부터 심전 신호 등을 입력하지 않고 동기 신호를 획득하므로), 주기적인 활동하는 검사 대상물에 대해, 동일 위상의 단층 화상에 착안한 진단이나 표시를 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 종래, 외부 장치로부터 생성하여 온 동기 신호를 입력하는 것이 불필요해져, 보다 낮은 비용으로 또한 간편하게 진단할 수 있는 초음파 진단 장치를 실현할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 상기 화상 처리 장치나 초음파 진단 장치의 특징적인 수단을 단계로 하는 화상 처리 방법이나 초음파 진단 방법으로서 실현하거나, 이들 단계를 모두 포함하는 프로그램으로서 실현할 수도 있다. 그리고, 그 프로그램은, 화상 처리 장치나 초음파 진단 장치가 구비하는 ROM 등에 격납해 두는 것 뿐만 아니라, CD-ROM 등의 기록매체나 통신 네트워크 등의 전송 매체를 통해 유통시키는 것도 가능하다.

도 1은 종래의 초음파 진단 장치의 외관도,

도 2는 실시 형태 1에서의 초음파 진단 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도,

도 3은 흥미 영역 설정부에 의한, 단층 화상에 흥미 영역을 설정하는 방법의 일례를 도시하는 도면,

도 4(a)는 취득된 단층 화상의 예를 시간의 경과에 따라 배열한 것,

도 4(b)는 도 4(a)에서의 개개의 단층 화상에 근거하여, 특징량의 하나인 좌실 용적을 산출하고, 이를 곡선으로 표시한 그래프(좌실 용적 곡선)의 일례,

도 4(c)는 산출된 좌실 용적 곡선에 근거하여 생성된 동기 신호를 도시하는 도면,

도 5(a)는 좌실 용적 곡선의 일례,

도 5(b)는 심장 좌실의 활동(좌실 용적 곡선)에 근거하여 생성된, 심전 파형의 R파에 상당하는 의사(擬似) R파의 일례,

도 6은 실시간으로 의사 R파를 생성하는 경우의 「의사 R파 생성 처리」의 흐름을 도시하는 흐름도,

도 7(a)는 생성된 동기 신호의 일례를 도시하는 도면,

도 7(b)는 실시 형태 1의 초음파 진단 장치에서, 동기 정보가 부여된 화상 데이터의 격납 및 동기 정보가 부여된 화상 데이터만이 독출되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면,

도 8은 실시 형태 2에서의 초음파 진단 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도,

도 9(a)는 화상 생성부에서의 처리의 내용을 도시하는 도면,

도 9(b)는 특징량 추출부에서의 처리의 내용을 도시하는 도면,

도 9(c)는 동기 생성부 및 동기 정보 부여부에서의 처리의 내용을 도시하는 도면,

도 9(d)는 화상 표시부에서의 처리의 내용을 도시하는 도면,

도 10(a)는 생성된 동기 신호의 일례를 도시하는 도면,

도 10(b)는 실시 형태 2의 초음파 진단 장치에서, 동기 정보가 부여된 화상 데이터만이 선택되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면,

도 11은 실시 형태 3에서의 초음파 진단 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도,

도 12(a)는 화상 데이터의 압축을 행하지 않은 경우의 단층 화상의 표시예,

도 12(b)는 선택된 화상 데이터를 1/6로 압축하여 표시 사이즈를 작게 함으로써, 1 화면에 6매의 단층 화상을 동시에 표시시킨 경우를 모식적으로 도시하는 도면,

도 13은 특징량 및 동기 신호를 스크롤 표시시키는 경우의 모습을 도시하는 일례,

도 14(a)는 동기 신호에 대해, 그 표시 대상을 시간과 함께 변화시켜 표시하는 경우의 처리 방법의 일례를 도시하는 도면,

도 14(b)는 도 14(a)에 도시하는 방법에 의해 표시되는, 실제 동기 신호의 모습을 도시하는 도면,

도 15는 제어부에서의 「화상 표시 처리」의 흐름을 도시하는 흐름도,

도 16(a)는 생성된 정상의 동기 신호 파형을 도시하는 도면,

도 16(b)는 생성된 동기 신호에 대해 추정된 주기에 근거하여 주기 변동을 감시하고, 이상이 관측된 경우에 경고를 통지하는 모습을 모식적으로 도시하는 도면,

도 17은 실시 형태 4에서의 초음파 진단 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도,

도 18은 단층 화상의 화상 데이터와 혈류 정보를 포함한 화상의 화상 데이터를 취득하는 경우의 상호 취득 타이밍의 관계를 도시하는 도면,

도 19(a)는 취득된 다수의 단층 화상의 일례,

도 19(b)는 생성된 동기 신호 파형의 일례,

도 19(c)는 취득된 다수의 혈류 화상의 일례로, 생성된 동기 신호에 혈류 화상이 관계시키는 경우의 처리의 모습을 도시하는 도면,

도 19(d)는 단층 화상과 혈류 화상을 합성한 다수의 합성 화상의 일례이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 초음파 진단 장치11 : 초음파 탐촉자

12 : 송수신부13 : 조작부

50 : 초음파 진단 장치51 : 표시 장치

52 : 본체 장치53 : 프로브

100 : 화상 처리부101 : 제어부

102 : 화상 생성부103 : 흥미 영역 설정부

104 : 특징량 추출부105 : 동기 생성부

이하, 본 발명에 관한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 상기의 화상 처리 장치의 일례로서 초음파 진단 장치를 들어, 이에 관해서 설명한다.

(실시 형태 1)

도 2는 본 실시 형태에서의 초음파 진단 장치(10)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 본 장치(10)는, 취득된 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하는 기능을 가지는 초음파 진단 장치로, 초음파 탐촉자(11), 송수신부(12), 조작부(13),화상 처리부(100), 및 화상 표시부(111)로 구성되어 있다.

초음파 탐촉자(11)는, 일반적으로 프로브라고 불리는 것으로, 예를 들면 페이즈드 어레이 방식의 전자 주사형의 프로브이다. 초음파 탐촉자(11)는 송수신부(12)로부터 수신한 제어 신호에 근거하여 초음파(예를 들면, 초음파 펄스)를 사출한다. 또한, 초음파 탐촉자(11)는 피검자(이하, 「환자」라고도 함)의 생체 내에서 반사해 온 초음파(이하, 「초음파 에코」라고 함)를 전기 신호로 변환하여 송수신부(12)에 송신한다.

송수신부(12)는, 초음파 탐촉자(11)로부터 초음파를 발생시키기 위한 송신 빔 포머 및 초음파 에코를 검출한 초음파 탐촉자(11)로부터 송신되는 전기 신호를 수신하는 수신 빔 포머 등으로 구성되며, 초음파 탐촉자(11)로부터 수신한 전기 신호에 대해 증폭 등을 행하여 화상 처리부(100)에 송신한다.

조작부(13)는, 스위치나 터치 패널 등을 구비하고, 이들에 대한 오퍼레이터로부터의 조작을 받아들이고, 이에 대응하는 제어 신호 등을 화상 처리부(100)에 송신한다.

화상 처리부(100)는 송수신부(12)로부터 수신한 전기 신호에 근거하여 단층 화상의 화상 데이터를 생성한다. 또한, 화상 처리부(100)는 생성한 단층 화상으로부터 얻어진 특징량(심장 좌실의 용적이나 단면적 등, 「특징값」이라고도 함)의 변화에 근거하여 동기 신호를 생성한다. 여기서, 「화상 데이터」란 초음파 탐촉자(11)에 의한 1회의 주사마다 생성되는 2차원의 휘도 데이터 등이며, B 모드 등으로 표시하기 위한 데이터를 말한다.

이 화상 처리부(100)는, 제어부(101), 화상 생성부(102), 흥미 영역 설정부(103), 특징량 추출부(104), 동기 생성부(105), 동기 정보 부여부(106), 화상 데이터 격납부(107), 데이터 특정부(108), 데이터 산출부(109), 및 선택 화상 격납부(110)로 구성되어 있다.

제어부(101)는, 예를 들면, ROM이나 RAM 등을 구비하는 마이크로컴퓨터이며, 화상 처리부(100)에서의 각 부에 대해 각각의 처리의 실행을 지시하고, 이들 처리의 타이밍을 제어한다. 구체적으로는, 초음파의 송신 및 초음파 에코의 수신을 행하는 송수신부(12)를 제어하는 동시에, 조작부(13)로부터 송신된 제어 신호 등을 받아들여 해독한다. 또한, 제어부(101)는 송수신부(12)로부터 수신한, 초음파 에코가 변환된 전기 신호를 화상 생성부(102)에 송신한다.

화상 생성부(102)는, 제어부(101)를 통해 송수신부(12)로부터 수신한 전기 신호에 대해 증폭 연산이나 A/D 변환, 보간 연산 등을 행함으로써, 단층 화상의 화상 데이터를 생성한다.

흥미 영역 설정부(103)는, 생성된 단층 화상에 대해, 특징량의 산출 대상인 흥미 영역(Region Of Interest : ROI)의 설정을 행하고, 또한, 이 흥미 영역에서의 대상물에 대해 윤곽을 추출한다. 일반적으로, 단층 화상은 시계열(時系列)로 다수 취득되고, 이들 단층 화상 각각에 대해 흥미 영역이 설정된다.

대상물의 윤곽을 추출하는 방법으로는, 조작부(13)를 통해 오퍼레이터로부터 수동에 의해 윤곽을 받아들여도 되고, 일본국 특개 2002-224116호 공보에 기재되어 있는 「자동 윤곽 추출법」에 의해 흥미 영역의 윤곽을 취득해도 된다. 이 「자동윤곽 추출법」은, 대상물의 단층 화상에 대해, 우선 「2값화」 및 「축퇴」의 수법을 이용함으로써 대강의 초기 윤곽을 추출하고, 이 초기 윤곽에 대해 동적인 윤곽 모델(SNAKES)을 적용하여, 수속(收束) 계산을 행하면서 최종적으로 자세한 윤곽을 구하는 것이다.

도 3은, 흥미 영역 설정부(103)에 의한, 단층 화상에 흥미 영역을 설정하는 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에서는, 심장의 단층 화상이 묘사되고, 이 중 좌실이 흥미 영역으로서 설정된 경우가 도시되어 있다. 도 3에서는, 정방형으로 둘러싸인 영역(21)이 후술하는 화상 표시부(111)에서의 관찰용 모니터의 외측 틀이고, 그 내부의 사선으로 나타내어지는 부채형의 부분(22)이 초음파 진단 장치(10)에 의해 묘사된 단층 화상 전체이고, 검은 가는 선으로 묘사된 곡선(23, 24)이 심장의 윤곽이며, 검은 굵은 선(25)으로 둘러싸인 곡선의 내부가 흥미 영역(여기서는, 심장 좌실)이다.

특징량 추출부(104)는, 흥미 영역 설정부(103)에서 지정된 단층 화상의 흥미 영역에 대해, 특징량(예를 들면, 심장 좌실의 용량이나 단면적 등)을 추출 또는 산출한다. 예를 들면, 단층 화상으로부터 대상물의 반경을 산출하고, 산출한 반경을 싱글 플래인 에이리어 랭스법이나 모디파이드 심슨법 등의 근사식에 대입하여 심장 좌실의 용적을 산출한다.

동기 생성부(105)는 추출된 특징량에 근거하여 동기 신호(예를 들면, 심전파형의 R파와 같은 파형 등)를 생성한다. 예를 들면, 심장 좌실의 용적이 최소로 되는 시각에 동기 신호를 생성하는 방법이나, 심장 좌실의 용적의 변화에 합치하는동기 신호(예를 들면, 의사(擬似)적인 심전 파형의 R파)를 생성하는 방법 등이 있다.

도 4(a)∼도 4(c)는 특징량 추출부(104)로부터 추출된 특징량에 근거하여 동기 신호를 생성하는 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4(a)는 취득된 단층 화상예를 시간의 경과에 따라서 배열한 것이다. 도 4(b)는 상기 도 3(a)에서의 개개의 단층 화상에 근거하여, 특징량의 일례인 심장 좌실의 용적(V)을 산출하고(「●」로 표시하고 있음), 이를 곡선으로 표시한 그래프(이하, 「좌실 용적 곡선」이라고 함)이다. 도 4(b)에서, 세로축은 좌실 용적(V), 가로축은 시간(t)을 나타낸다. 여기서는, 산출된 좌실 용적(V)에 대해 스플라인 보간, 혹은 다항식 보간(이 경우의 보간 곡선은(점의 수-1) 다음 다항식에 의해 표시됨) 등을 행하고, 좌실 용적 곡선(33)을 생성한다. 도 4(c)는 도 4(b)의 좌실 용적 곡선(33)에 근거하여 생성된 동기 신호의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4(c)에는 좌실 용적 곡선(33)의 극값(이 경우는 최소값(32, 37))이 검출된 경우, 이 극값을 검출한 시각에 합치하도록, 동기 펄스(34, 38)(예를 들면, 삼각파 펄스 등)가 생성된 모양을 나타내고 있다.

또한, 여기서는 심장의 좌실 용적을 특징량으로서 이용한 예를 나타냈는데, 예를 들면, 박동하는 혈관벽의 움직임을 그대로 특징량으로서 이용하는 방법이나, 혈관 직경의 변화를 특징량으로서 이용하는 방법도 이용 가능하다.

또한, 동기 생성부(105)에서, 보다 실제의 심전 파형에 가까운 파형을 의사적으로 생성하도록 구성해도 된다. 이 경우, 심장 좌실의 활동 상황에 근거하여심전 파형에 상당하는 동기 신호를 생성한다. 심전 파형은 활동중의 심근의 활동전위의 변화를 표시한 것인데, 「의료용 전자 계측」(八木 저, 산업도서(주) 발행)에 의하면, 심장의 수축은 신경 또는 신경근 섬유의 전기 전도를 트리거로서 발생시키고 있다. 즉, 심장의 활동과 심전 파형에는 밀접한 관계가 있어, 심장의 활동을 관찰함으로써 심전 파형을 추정하고, 의사적으로 심전 파형을 생성하는 것이 가능해진다.

심전도에 표시되는 파형으로는, 심장의 활동기에 따라 P파, Q파, R파, S파, T파, 및 U파가 있는데, 심장을 비롯해 순환기계의 기능을 계측하는 경우에는 「R파」를 이용하는 것이 일반적이다. R파는, 심장 좌실의 수축 개시기에 나타나는 파형으로, 진폭 또한 크기 때문에, 심장의 기능에 대해 진단 등을 행할 때의 트리거 신호로서 이용되는 경우가 많다.

도 5(a), 도 5(b)는 의사적으로 심전 파형에 상당하는 동기 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5(a)는 좌실 용적 곡선의 일례이다. 또, 도 5(b)는 심장 좌실의 활동(좌실 용적 곡선)에 근거하여 생성된, 심전 파형의 R파에 상당하는 의사 R파의 일례이다.

일반적으로, R파가 출현하는 타이밍은, 좌실이 축소를 시작하는 시점에서 약 0.05초 정도 전의 시점이고, 이는 좌실 용적 곡선(33)에서, 좌실이 수축기에 들어가기 직전의 극소값(41)과 극대값(42)을 표시하는 시점(각각 시각이 T3, T4)의 정 중간의 타이밍에 대응한다. 따라서, 좌실 용적 곡선(33)으로부터 최소값(43) 및 그 시각(T5)을 특정하고, 최소값(43) 직전의 극대값(42) 및 그 시각(T4), 또한, 극대값(42) 직전의 극소값(41) 및 그 시각(T3)을 특정한다. 도 5(b)는 동기 생성부(105)에서 생성되는 의사 R파의 형상의 구체예를 나타내고 있다. 이 경우의 R파는, 대소의 이등변 삼각형을 합성한 형상을 하고 있고, 도 5와 같이 a~d를 정의하면, 「a : b : c : d = 10 : 5 : 2 : 1」로 되어 있다.

의사 R파를 생성하는 방법에는 두 종류의 방법이 있다.

하나는, 미리 일정 기간(예를 들면, 10초 정도) 단층 화상을 취득한 후, 비실시간으로 의사 R파를 생성하는 방법이다. 이 경우에서도, 최초에, 흥미 영역을 설정하여 윤곽을 추출하고, 추출된 윤곽 및 다수의 단층 화상으로부터 좌실 용적 곡선(33)을 구한다. 이 좌실 용적 곡선(33)으로부터, 상기와 같은 순서로, 시각(T3 및 T4)을 특정하고, 이들 2개의 시각의 중간에 의사 R파를 생성시킨다.

또 하나는, 실시간으로 의사 R파를 생성하는 방법이다. 이 경우는, 소정의 프레임(예를 들면, 10 프레임)의 단층 화상을 1 세트로 하면서, 의사 R파를 실시간으로 생성하는 방법이다. 이 경우도, 흥미 영역을 설정하고, 윤곽을 추출하여 부분적으로 좌실 용적 곡선(33)을 구한다. 구한 부분적인 좌실 용적 곡선에서 최소값을 특정한 경우는 그 시각으로부터 거슬러 시각(T3 및 T4)을 특정하고, 상기와 마찬가지로, 이들 2개의 시각의 중간에 의사 R파를 생성시킨다. 예를 들면 30 [fps] 프레임 레이트인 경우를 생각하면, 의사 R파의 펄스가 생성되기까지 적어도 330 [ms] 요하므로, 시간 지연은 있지만, 프레임간의 시간이 33 [ms] 있으므로, 실제의 심장의 활동에 추종시키는 것이 가능하다.

도 6은 실시간으로 의사 R파를 생성하는 경우의 「의사 R파 생성 처리」의흐름을 도시한 흐름도이다.

최초에, 10 프레임분의 단층 화상을 취득하고, 이것들에 근거하여 좌실 용적을 산출하여, 일시적으로 기억한다(S501). 다음에, 각 용적값과 미리 설정해 둔 기준값(Vs)을 비교하면서(S502), 최소값을 특정할 수 있는지 여부를 판정한다(S503). 최소값을 특정할 수 있는 경우는(S503 : Yes), 극대값 및 극소값과, 각각의 시각(T4, T3)을 특정한다(S504, S505).

다음에, T4 및 T3이 특정됨으로써, 의사 R파의 각 특징점의 시각이 결정되므로(S506), 의사 R파를 생성하는 것이 가능해진다(S507). 또, 최소값을 특정할 수 없는 경우는(S503 : No), 다음 10 프레임분의 단층 화상을 취득하여, 상기와 동일한 처리를 행한다.

동기 정보 부여부(106)는, 생성된 특징량이나 동기 신호 정보를 화상 데이터에 대응시켜 부여하고, 이를 화상 데이터 격납부(107)에 격납한다.

화상 데이터 격납부(107)는, 예를 들면, RAM 등으로 구성된 수십∼수백 M바이트의 용량을 가지는 기억장치이다. 화상 데이터 격납부(107)는, 동기 정보 부여부(106)에 의해, 특징량(예를 들면, 심장 좌실의 용적)이나 동기 신호가 대응되어 부여된 화상 데이터가 격납된다.

데이터 특정부(108)는, 상기 특징량 또는 상기 동기 신호 정보를 지정함으로써, 주기적 혹은 어떤 규칙성을 가지고 변동하는 화상 데이터열 중에서, 특정한 위상에 있는 화상 데이터를 선택하기 위한 정보를 특정하여, 데이터 독출부(109)에 송신한다.

데이터 독출부(109)는, 데이터 특정부(108)로부터 수신한 정보에 근거하여, 화상 데이터 격납부(107)로부터 해당하는 화상 데이터를 독출하고, 선택 화상 격납부(110)에 송신한다.

선택 화상 격납부(110)는, 화상 표시부(111)의 관찰용 모니터용의 프레임 메모리 등이고, 데이터 독출부(109)에 의해 독출된 화상 데이터가 격납된다.

화상 표시부(111)는, 선택 화상 격납부(110)에 격납되어 있는 화상 데이터를 독출하여, B 모드 등의 단층 화상을 관찰용 모니터인 액정 디스플레이 등에 표시한다. 또한, 화상 표시부(111)는 그래픽 액셀러레이트나 DSC(Digital Scan Converter) 등을 가지고 있다.

도 7은 본 실시 형태에서의 초음파 진단 장치(10)의 기능의 개요를 설명하기 위한 도면이다. 도 7(a)는 생성된 동기 신호의 일례를 도시하는 도면이다. 도 7(b)은, 초음파 진단 장치(10)에서, 동기 정보가 부여된 화상 데이터의 격납 및 동기 정보가 부여된 화상 데이터만이 독출되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 7(b)에 도시되는 바와 같이, 동기 정보 부여부(106)에 의해 화상 데이터에 동기 정보 「R」이 부여되어 화상 데이터 격납부(107)에 격납되고, 데이터 독출부(109)에 의해, 동기 정보 「R」이 부여된 화상 데이터만이 화상 데이터 격납부(107)로부터 독출되는 모습이 도시되어 있다.

여기서는, 동기 펄스를 생성하는 근원이 된 단층 화상에 대해 「R」이라는 동기 정보를 부여하고 있는데, 이 동기 정보는 한가지 의미로 특정할 수 있는 것이면 된다. 또한, 동기 정보「R」을 부여한 화상 데이터 이외의 화상 데이터에 「P」,「Q」등 다른 동기 정보를 부여하거나, 하나의 화상 데이터에 다수의 동기 정보를 부여해도 된다. 또한, 특징량 그 자체를 각각의 화상 데이터에 부여해도 된다.

또한, 데이터 특정부(108)에 의해 「R」이라는 동기 정보가 지정된 경우, 데이터 독출부(109)는 화상 데이터 격납부(107)로부터 「R」이라는 동기 정보가 부여되어 있는 화상 데이터만(61∼65 등)을 순차 독출한다. 화상 데이터를 특정하는 방법으로는, 조작자가 동기 정보 그 자체를 지정해도 되고, 「R」이 부여되어 있는 화상 데이터의 n 프레임전 혹은 n 프레임후의 화상 데이터를 지정해도 된다. 또한, 「R」과 「Q」등 다수의 동기 정보를 지정하여, 각 주기의 이들 동기 정보가 부여되어 있는 화상 데이터를 독출하고, 화상 표시부(111)에 동시에 표시시켜도 된다. 표시를 갱신하는 타이밍은, 적당한 시간 간격(예를 들면, 1초 간격)으로, 화상 데이터 격납부(107)에서 자동적으로 독출하도록 해도 되고, 조작부(13)에 트랙 볼이나 키보드 등(도시하지 않음)이 있는 경우는 수동으로 표시를 갱신해도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 진단 장치(10)에 의해, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하므로, 외부로부터 동기 신호를 입력하지 않고, 동 위상의 단층 화상을 추출하고, 이것에 근거하여 검사 대상을 진단하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 의사 R파를 생성하는 구성에 관해서 설명했는데, P파나 Q파 등, R파 이외의 심전 파형을 생성하도록 구성해도 된다. 또, 본 실시 형태에서는, 10 프레임분의 단층 화상을 취득하고, 이것들에 근거하여 좌실 용적의산출 등을 행하는 실시예에 대해 설명했는데, 물론, 10 프레임에 한정하는 것은 아니다.

또한, 화상 표시 장치가 X선 CT 장치인 경우, 제어부(101)는, X선의 조사와 X선 검출기의 제어를 행하고, MRI(Magnetic Resonance Imaging)의 경우에는, 계측 영역의 자장 및 펄스열의 제어, 및 검출기의 제어를 행한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 흥미 영역으로서 심장 좌실에 착안한 예를 나타냈는데, 흥미 영역의 대상은 심장 좌실에 한정되는 것은 아니고, 그 형상도 임의이다. 또, 흥미 영역을 설정하는 방법도 상기의 방법에 한정하지 않고, 상기 이외의 방법으로 설정해도 된다.

(실시 형태 2)

도 8은 본 실시 형태에서의 초음파 진단 장치(20)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 상기 실시 형태 1에서의 초음파 진단 장치(10)가, 동기 정보를 부여한 단층 화상을 일단 화상 데이터 격납부(107)에 격납하여 동일 위상의 단층 화상의 표시를 행했는데, 본 장치(20)에서는, 일단 화상 데이터 격납부에 격납하지 않고, 보다 고속으로 동일 위상의 단층 화상의 표시를 행한다. 또한, 이하에서는, 상기 실시 형태 1과 다른 구성에 대해 중점적으로 설명하기로 하고, 공통하는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 설명은 생략한다.

초음파 진단 장치(20)가 상기 초음파 진단 장치(10)와 다른 점은, 상기 화상 데이터 격납부(107) 및 데이터 독출부(109) 대신에, 새롭게 화상 데이터 선택부(202)를 구비하는 점이다.

제어부(201)는, 상기 실시 형태 1에서의 화상 데이터 격납부(107) 및 데이터 독출부(109)의 제어 대신에, 새롭게 화상 데이터 선택부(202)의 제어를 행한다.

화상 데이터 선택부(202)는, 데이터 특정부(108)에 의해 지정된 동기 정보가 부여된 화상 데이터만을 선택하고, 그 이외의 화상 데이터는 파기한다. 선택된 화상 데이터는 선택 화상 격납부(110)에 송신된다. 이 때문에, 관측자는 외부로부터 동기 신호를 입력하는 경우와 마찬가지로, 동기 신호에 근거하여 임의의 동일 위상에서의 단층 화상만을 실시간으로 관찰하는 것이 가능해진다.

도 9는 초음파 진단 장치(20)에서의 각 부의 처리의 흐름을 도시하는 타임 챠트이다. 도 9(a)는 화상 생성부(102)에서의 처리의 내용을 도시하는 도면이다. 도 9(b)는 특징량 추출부(104)에서의 처리의 내용을 도시하는 도면이다. 도 9(c)는 동기 생성부(105) 및 동기 정보 부여부(106)에서의 처리의 내용을 도시하는 도면이다. 도 9(d)는 화상 표시부(111)에서의 처리의 내용을 도시하는 도면이다.

도 9(a)에 도시되는 바와 같이, 최초에, 화상 생성부(102)가, 송수신부(12) 및 제어부(201)를 통해 수신한 전기 신호에 근거하여, 단층 화상의 화상 데이터를 생성한다(S 81).

다음에, 특징량 추출부(104)가, 생성된 단층 화상에 근거하여 특징량(예를 들면, 심장 좌실의 용적 등)을 산출하여, 기억한다(S 82). 또한, 동기 생성부(105)가 추출된 특징량에 근거하여, 특징량의 극대값, 극소값 및 최소값을 특정하고, 이것에 근거하여, 동기 정보 부여부(106)가 화상 데이터에 동기 정보(예를 들면, 「R」)의 부여/비부여를 실시한다(S 83). 이 때, 최소값을 특정하기 위해서는, 소정의 기간(예를 들면, 1주기분)에 대해, 좌실 용적값을 비교할 필요가 있다.

마지막으로, 화상 표시부(111)가, 동기 정보가 부여된 화상 데이터만을 선택하고, 선택한 화상 데이터에 근거하여 단층 화상의 표시를 갱신한다(S 84). 이하, 제2 프레임 이후에 대해서도 동일한 처리가 행해진다(S 85 등).

도 10은 본 실시 형태에서의 초음파 진단 장치(20)의 기능의 개요를 설명하기 위한 도면이다. 도 10(a)는 생성된 동기 신호의 일례를 도시하는 도면이다. 도 10(b)은 초음파 진단 장치(20)에서, 동기 정보가 부여된 화상 데이터만이 선택되어 단층 화상이 표시되는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 10(b)에 도시되는 바와 같이, 동기 정보 부여부(106)에 의해 화상 데이터에 동기 정보「R」이 부여되고, 데이터 특정부(108)로부터 화상 데이터 선택부(202)에, 동기 정보「R」만을 선택하도록 지시되므로, 동기 정보가 부여된 화상 데이터만(61∼65)이 선택되어 표시의 대상이 되는 모습이 도시되어 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 진단 장치(20)에 의해, 생성된 동기 신호에 근거하여 화상 데이터에 동기 정보를 부가하고, 동일 위상의 화상 데이터만의 선택을 가능하게 하였으므로, 외부로부터의 동기 신호의 입력을 필요로 하지 않고, 메모리 용량의 삭감을 도모하면서, 동일 위상의 단층 화상을 표시시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 동기 생성부(105)에서, 의사적으로 심전 파형을 생성하도록 구성해도 된다.

(실시 형태 3)

도 11은 본 실시 형태에 관한 초음파 진단 장치(30)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 본 초음파 진단 장치(30)는, 단층 화상의 축소 표시나 스크롤 표시, 특징량에 대해 이상이 발생한 경우의 경고 통지 등을 행한다. 또한, 본 장치(30)는 추출한 특징량이나 생성한 동기 신호와 단층 화상을 1 화면중에 동시에 표시한다.

또한, 이하에 있어서도, 실시 형태 2의 경우와 마찬가지로, 상기 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와 다른 구성에 대해 중점적으로 설명하고, 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 설명은 생략한다.

초음파 진단 장치(30)가 상기 초음파 진단 장치(10)와 다른 점은, 새롭게, 특징량 격납부(302), 특징량 독출부(303), 동기 신호 격납부(306), 및 동기 신호 독출부(307)를 구비하고, 동기 생성부(304) 내에 주기 추정부(305)를, 선택 화상 격납부(308) 내에 화상 압축부(309)를, 화상 표시부(310) 내에 주기 변동 경고부(311)를 각각 가지고 있는 것이다.

제어부(301)는, 상기 실시 형태 2에서의 제어부(201)의 기능을 구비하는 동시에, 단층 화상의 축소 표시나 스크롤 표시, 특징량에 대해 이상이 발생한 경우의 경고 통지 등을 행하기 위해, 각 부에 대해 각각의 처리의 실행을 지시하고, 이들 처리의 타이밍을 제어한다. 또, 제어부(301)는 후술하는 「화상 표시 처리」를 제어한다. 또한, 제어부(301)는, 조작부(13)를 통해 조작자로부터 독출 개시점과 독출 종료점을 나타내는 정보를 받아들여, 특징량 독출부(303) 및 동기 신호독출부(307)에 송신한다.

특징량 격납부(302)는, 특징량 추출부(104)에 의해 생성된 특징량을 수신하여, 순차 격납한다.

특징량 독출부(303)는, 제어부(301)로부터 수신한 정보에 근거한, 독출 개시점과 독출 종료점 사이의 특징량 격납부(302)에 격납되어 있는 특징량의 정보를 독출하여, 화상 표시부(310)에 송신한다.

동기 생성부(304)는, 상기 실시 형태 1에서의 동기 생성부(105)의 기능에 추가하여, 새롭게 주기 추정부(305)를 구비한다.

주기 추정부(305)는, 생성된 동기 신호의 주기의 평균값을 구하거나, 통계적인 처리를 행함으로써 동기 신호의 주기 추정을 행한다.

동기 신호 격납부(306)는 동기 생성부(304)에 의해서 생성된 동기 신호 정보를 격납한다.

동기 신호 독출부(307)는, 제어부(301)로부터 수신한 정보에 근거한, 독출 개시점과 독출 종료점 사이의 동기 신호 격납부(306)에 격납되어 있는 동기 신호 정보를 독출하여, 화상 표시부(310)에 송신한다.

선택 화상 격납부(308)는, 상기 실시 형태 1에서의 선택 화상 격납부(110)의 기능에 추가하여, 새롭게 화상 압축부(309)를 구비한다. 여기서, 프레임 메모리의 내용은 화상 데이터 선택부(202)로부터 화상 데이터가 송신되어 올 때마다 갱신되고, 새로운 화상 데이터가 순차 덮어쓰기 되어, 항상 최신 단층 화상(도 12(b)의 경우는 6매)의 표시를 가능하게 한다.

화상 압축부(309)는, 화상 데이터 선택부(202)가 선택 화상 격납부(308)에 송신하는 화상 데이터를 일단 받아들여, 표시 사이즈가 축소되도록 화상 데이터를 변환(예를 들면, 솎아내기 등)하여, 선택 화상 격납부(110)의 관찰용 모니터에 표시하기 위해, 1 화면분의 프레임 메오리 중에 다수의 화상 데이터를 고쳐 격납한다.

도 12는, 화상 압축부(309)에 의해, 단층 화상의 화상 데이터가 압축되는 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 12(a)는 화상 데이터의 압축을 행하지 않는 경우에서의 단층 화상의 표시예이다. 도 12(b)는, 화상 데이터를 1/6로 화상 압축함으로써, 1 화면에 6매의 단층 화상을 표시한 예이다. 도 12(b)에서는, 단층 화상을 「n ×m(n ≥1, m ≥1)」매 표시시키는 경우의 일례이고, 단층 화상을 6매(n = 3, m = 2) 동시에 표시시킨 경우이다.

화상 압축부(309)에 의해, 화상 표시부(310)에서의 관찰용 모니터(1100)의 표시 가능한 화면 사이즈와, 단층 화상의 데이터 사이즈와, 표시하는 단층 화상의 매수(즉, m 및 n)에 의해 압축율을 결정하고, 일반적으로 이용되는 오버샘플링 기술에 의해 내측 삽입 계산을 행하여 압축후의 단층 화상 상의 화소의 좌표를 구하고, 표시하고 싶은 위치에 대응한 프레임 메모리에 화상 데이터를 격납함으로써, 연속으로 취득해 단층 화상을 다수매 동시에 표시시키는 것이 가능해진다.

화상 표시부(310)는, 상기 실시 형태 1에서의 화상 표시부(111)의 기능에 더하여, 새롭게 주기 변동 경고부(311)를 구비한다. 또한, 화상 표시부(310)는, 최신의 단층 화상을 표시할 때에, 그 단층 화상에 대해 하이라이트 처리 등을 행하여, 최신의 단층 화상이 어느 것인지를 알기 쉽게 하는 것도 가능하게 한다.

주기 변동 경고부(311)는, 정규 확률 분포 등을 구하고, 검정을 행하는 등의 통계적인 처리를 행함으로써, 동기 생성부가 생성한 동기 신호의 주기의 이상이 일어난 경우에, 이를 검지하여, 관측자에게 통지한다. 통지 방법은, 경고음을 울리고, 화면 상의 이상 부분의 색을 바꾸어 표시하는 등의 방법이 있다.

도 13은 특징량 및 동기 신호를 스크롤 표시시키는 경우의 모양을 도시한 일례이다. 이 경우, 특징량 격납부(302) 및 동기 신호 격납부(306)에서의 데이터의 기억 방식은 링 버퍼 혹은 이것에 유사한 구성으로 되어 있고, 단층 화상의 화상 데이터의 생성에 따라 특징량 및 동기 신호가 생성될 때마다 순차 덮어쓰기로 격납하고, 격납 영역의 최후미까지 격납이 끝난 경우는 격납 영역의 선두로부터 오래된 정보에 덮어쓰기하면서 새로운 정보를 기입하는 것으로 한다.

이들 정보가 화상 표시부(310)에 표시되는 경우에는, 조작자로부터 받아들인 「독출 개시점」과 「독출 종료점」의 범위 내에 있는 화상 데이터에 특징량이나 동기 신호의 정보를 선택 화상 격납부(308) 내의 프레임 메모리에 기입한다. 독출 개시점과 독출 종료점은 그 위치를 바꾸는 것이 가능하고, 화상 표시부(310)상에는 특징량이나 동기 신호가 시간과 함께 스크롤하도록 표시된다. 또, 표시되어 있는 특징량 또는 동기 신호가 어느 타이밍에서 취득된 것인지 알 수 있는 마커를 표시하는 것도 가능하게 한다.

도 13에서의 관찰용 모니터(1100)에는, 3매의 단층 화상(1205∼1207)과 특징량(심장의 좌실 용적) 곡선(33) 및 동기 신호 파형(35)이 동시에 표시되어 있다.또한, 이 관찰용 모니터(1100)에는, 다른 주기에서의 동 위상의 각 단층 화상(1205∼1207)과 특징량 곡선(33) 및 동기 신호 파형(35)의 대응관계를 나타내는 마커(1211∼1213)가 표시되어 있다. 관찰용 모니터(1101)에는, 동일한 주기에서의 다른 위상의 각 단층 화상(1215∼1217)과 특징량 곡선(33) 및 동기 신호 파형(35)의 대응관계를 나타내는 마커(1221∼1223)가 표시되어 있다. 이 경우, 마커(1222)를 중심으로 하여, 동일한 주기 내에서의 위상이 다른 연속하는 3개의 단층 화상(1215∼1217)이 표시되어 있다.

도 14는 특징량 격납부(302) 및 동기 신호 격납부(306)의 표시 영역이 시간과 함께 변화하는 모습을 나타내는 도면이다. 여기서는 동기 신호에 대해 설명을 행하는데, 특징량에 관해서도 완전히 동일하다. 도 14(a)는, 동기 신호에 대해, 그 표시 대상을 시간과 함께 변화시켜 표시하는 경우의 처리 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 또, 도 14(b)는 도 14(a)에 도시한 방법에 의해 표시되는 실제의 동기 신호의 모양을 도시하는 도면이다.

도 14(a)에는 동기 신호 격납부(306)에 격납되어 있는 동기 신호 정보의 독출 위치가 시간과 함께 화상(1) → 화상(2) → 화상(3) → 화상(4)으로 바뀌어 가는 모양이 나타내고 있다. 이에 따라, 화상 표시부(310)의 관찰용 모니터에 표시되는 동기 신호는 도 14(b)와 같이 변화하고, 화면의 우측에서 좌측으로 동기 신호가 흘러가도록 표시된다.

도 15는 본 초음파 진단 장치(30)의 제어부(301)에서의「화상 표시 처리」의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 이 경우, 제어 대상이 되는 표시 모드에는 「표시모드 1」과 「표시 모드 2」가 있다. 표시 모드 1은, 상기 도 12(b)에 도시되는 바와 같이, 단층 화상을 축소하여 표시하는 모드이다. 한편, 표시 모드 2는, 상기 도 13에 도시되는 바와 같이, 다른 주기에서의 동 위상의 다수의 단층 화상, 특징량 곡선 및 동기 신호 파형, 또는 동일한 주기에서의 다른 위상의 다수의 단층 화상, 특징량 곡선 및 동기 신호 파형을 표시하는 모드이다.

제어부(301)는, 표시 모드의 종류를 조작자로부터 받아들여, 표시 모드 1이 선택되면(S 1401), 동기 정보 「R」가 부여된 단층 화상을 6매 표시하도록, 데이터 특정부(108)에 지시한다. 다음에, 화상 데이터 선택부(202)는, 데이터 특정부(108)로부터의 지시에 근거하여, 6 프레임분(즉, n ·m 프레임분 : n 및 m은 자연수)의「R」이 붙은 화상 데이터를 선택하여, 선택 화상 격납부(308)에 송신한다(S 1402). 이것에 의해, 화상 압축부(309)는, 수신한 화상 데이터를 (1/n ·m)으로 압축하여, 프레임 메모리에 격납한다(S 1403). 또한, 화상 표시부(310)는 프레임 메모리에 격납되어 있는 화상 데이터에 근거하여 관찰용 모니터에 표시한다(S 1404).

한편, 표시 모드(2)가 선택되면(S 1401), 조작자로부터 받아들인 독출 개시점 및 독출 종료점 및 마커에 근거하여(S 1406, S 1407), 관찰용 모니터에, 다른 주기에서의 동 위상의 다수의 단층 화상, 특징량 곡선 및 동기 신호 파형, 또는 동일한 주기에서의 다른 위상의 다수의 단층 화상, 특징량 곡선 및 동기 신호 파형을 표시한다(S 1408).

도 16은, 주기 추정부(305)에서의 생성된 동기 신호에 대해 추정한 주기에근거하여 주기 변동을 감시하고, 주기 변동 경고부(311)에 의해, 이상이 관측된 경우에 경고를 통지하는 모양을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 16(a)은 생성된 정상인 동기 신호 파형(35)을 도시하는 도면이다. 도 16(b)은 생성된 동기 신호에 대해 추정된 주기에 근거하여 주기 변동을 감시하여, 이상이 관측된 경우에 경고를 통지하는 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.

일반적으로, 동일한 특징량에 착안하여 동기 신호를 생성한 경우에는, 생체를 관측한 경우는 거의 일정한 주기로 동기 신호가 생성되게 된다. 그러나, 생성된 동기 신호의 주기가 돌연 변동한 경우는 어떠한 이상이 발생할 확률이 높아, 관측자에게 통지할 필요가 있다. 도 16(b)의 경우, 생성한 동기 신호에 대해 평균값(Tm)을 산출하고, 동기 신호가 이 Tm보다 X% 짧아진 경우, 또는 Y% 길어진 경우에, 경고음 또는 표시색을 바꾸는 등에 의해 관측자에게 통지한다.

또한, 상기 도 11에는, 주기 변동 경고부(311)를 구비하고, 동기 신호의 주기가 변동한 경우에 경고 통지를 행하도록 구성했는데, 특징량이 이상하게 변동한 경우에 경고를 통지하도록, 특징량 변동 경고부를 구비하도록 구성해도 된다. 이 경우는, 변동을 검지하는 대상이 주기가 아니고, 전술한 심장 좌실의 용적의 최대값/최소값/최대값과 최소값의 차이 등이 대상이 되어, 이들 평균값 등을 이용하여, 시시각각 변화하는 특징량을 감시하고, 이상한 수치가 검출된 경우에 경고음 등을 발생시키는 것으로 한다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 진단 장치(30)에 의해, 단층 화상의 축소 표시나 스크롤 표시, 특징량에 대해 이상이 발생한 경우의 경고 통지 등을행하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시 형태 1과 마찬가지로, 동기 생성부(304)에서, 의사적으로 심전 파형을 생성하도록 구성해도 된다.

(실시 형태 4)

도 17은 본 실시 형태에서의 초음파 진단 장치(40)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.

또한, 이하에 있어서도, 실시 형태 2의 경우와 마찬가지로, 상기 실시 형태 1과 다른 구성에 대해 중점적으로 설명하고, 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 설명은 생략한다.

초음파 진단 장치(40)가 상기 초음파 진단 장치(10)와 다른 점은, 새롭게, 혈류 정보를 포함한 화상을 생성하는 혈류 정보 연산부(402)를 구비하는 점이다. 여기서, 「혈류 정보를 포함한 화상(이하, 혈류 화상이라고 함)」이란, 일반적으로 컬러 도플러라고 불리는 화상을 말한다. 또한, 「컬러 도플러」란, 생체 중의 운동 반사체(혈류의 경우는 적혈구군)에 의한 초음파의 도플러 효과를 이용하여, 심장이나 혈관내의 혈류 정보 등의 2차원 분포를 조직의 단층 화상과 겹쳐 실시간으로 컬러 표시하는 혈류 화상을 말한다. 이 컬러 도플러를 이용함으로써, 초음파 탐촉자(11)에 대해 근접해 오는 속도 성분과 멀어지는 속도 성분을 다른 색의 화상으로 표현하고, 이를 조직의 단층 화상과 겹쳐 표시시킴으로써, 그 부위에서의 혈류 정보를 시각적으로 파악하는 것이 가능해진다.

제어부(401)는, 상기 실시 형태 1에서의 제어부(101)의 기능을 갖는 동시에,단층 화상의 화상 데이터를 취득하면서 혈류 화상의 화상 데이터를 취득하기 때문에, 송수신부(12)에 대해, 단층 화상을 취득하기 위한 초음파의 송수신과 혈류 정보를 취득하기 위한 초음파의 송수신을, 미리 설정된 규칙(예를 들면, 교대로 취득함)에 근거하여 제어한다. 또한, 제어부(401)는, 송수신부(12)로부터 수신한 전기 신호를, 상기의 규칙에 따라 화상 생성부(102)와 혈류 정보 연산부(402)에 나누어 송신한다.

혈류 정보 연산부(402)는, 도플러 효과를 이용하여, 미리 규정된 샘플링 레이트로 수집된 혈류의 물리적인 특징을 나타내는 혈류 정보(예를 들면, 혈류 속도나 속도 분산, 혈류의 방향 등)를 생성하고, 이 혈류 정보에 근거하여 혈류 화상의 화상 데이터를 생성한다.

동기 정보 부여부(403)는, 단층 화상의 화상 데이터와 혈류 화상의 화상 데이터를 1조의 데이터로서 대응시켜 동일한 동기 정보를 부여하고, 화상 데이터 격납부(107)에 격납한다.

도 18은 단층 화상의 화상 데이터와 혈류 정보를 포함한 화상의 화상 데이터를 취득하는 경우의 상호 취득 타이밍의 관계를 도시하는 도면이다. 일반적으로, 컬러 도플러 화상을 취득하는 경우는, 도 18에 도시되는 바와 같이, 단층 화상의 화상 데이터의 취득을 행하면서 그 틈에 혈류 정보를 위한 데이터를 수집한다. 따라서, 초음파 진단 장치에서 컬러 도플러 화상을 표시하는 경우는, 프레임 레이트가 저하한다(일반적으로는, 10 [fps] 정도). 컬러 도플러 화상을 표시하는 경우는, 통상, 그레이 스케일의 단층 화상(1701)의 위에 난색/냉색으로 혈류 속도를 나타낸 혈류 화상(1702)을 겹쳐 합성 화상(1703)을 생성한다. 또한, 도 18에 도시되는 바와 같이, 동기 정보 부여부(403)는, 단층 화상(1701)의 직후에 취득된 혈류 화상(1702)을 1조의 데이터로서 대응시켜 동일한 동기 정보를 부여하고, 화상 데이터 격납부(107)에 격납한다.

도 19는 생성된 동기 신호에 혈류 화상이 관계되는 경우의 처리의 모양을 도시하는 도면이다. 도 19(a)는 취득된 다수의 단층 화상의 일례이다. 도 19(b)는 생성된 동기 신호 파형의 일례이다. 도 19(c)는, 취득된 다수의 혈류 화상의 일례이고, 생성된 동기 신호에 혈류 화상이 관계되는 경우의 처리의 모양을 도시하는 도면이다. 도 19(d)는 단층 화상과 혈류 화상을 합성한 다수의 합성 화상의 일례이다. 도 19(a)∼도 19(c)에 도시되는 바와 같이, 단층 화상(1801)에 근거하여 생성된 동기 신호(1802)에 대응시켜 혈류 화상을 붙여 1조의 데이터로서 동기 정보 「R」를 부여하여 화상 데이터 격납부(107)에 격납한다. 또한, 대응시킨 단층 화상(1801)과 혈류 화상(1803)을 합성하여 컬러 도플러 화상(1804)을 생성한다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 초음파 진단 장치(40)에 의해, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하고, 이 동기 신호에 근거하여 혈류 등의 컬러 도플러 화상을 표시시키므로, 외부로부터 동기 신호를 입력하지 않고, 시간적으로 일정한 관계를 갖는 일반 단층 화상과 컬러 도플러 화상을 대응시켜 표시시키는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시 형태 1와 마찬가지로, 동기 생성부(105)에서, 의사적으로 심전 파형을 생성해도 된다.

본 발명에 의하면, 취득한 단층 화상으로부터 동기 신호를 생성하므로(외부로부터 심전 신호 등을 입력하지 않고 동기 신호를 획득하므로), 주기적으로 활동하는 검사 대상물에 대해, 동일 위상의 단층 화상에 착안한 진단이나 표시를 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 종래, 외부장치로부터 생성하여 온 동기 신호를 입력하는 것이 불필요해지고, 보다 낮은 비용으로 또 간편하게 진단할 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

1. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 처리하는 화상 처리 장치에 있어서,

   1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 수단과,

   취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 수단과,

   추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

   상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

   상기 동기 정보가 부가된 동일 위상의 화상 데이터를 포함하는 화상 데이터열을 격납하는 화상 격납 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

   상기 화상 격납 수단으로부터 상기 동기 정보가 부가된 화상 데이터를 독출하는 화상 독출 수단과,

   상기 독출된 화상 데이터에 근거하여 단층 화상을 표시하는 표시 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 특징값은 상기 대상물의 용적인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 동기 생성 수단은,

   상기 추출된 특징값 중에서 최소값의 특징값을 특정하고, 특정된 최소값의 특징값에 대응하는 화상 데이터의 샘플링된 타이밍에 근거하여, 상기 동기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 동기 생성 수단은,

   상기 추출된 특징값 중에서 최소값의 특징값을 특정하는 최소값 특정부와, 상기 특정된 최소값의 특징값 직전의 극대값의 특징값을 특정하는 극대값 특정부와,

   상기 특정된 극대값의 특징값 직전의 극소값의 특징값을 특정하는 극소값 특정부를 구비하고,

   상기 특정된 극대값의 특징값에 대응하는 화상 데이터가 샘플링된 타이밍과 상기 특정된 극소값의 특징값에 대응하는 화상 데이터가 샘플링된 타이밍의 중간 타이밍에, 상기 동기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 동기 신호는, 펄스 파형을 포함하는 동기 신호이며,

   펄스 파형의 피크 타이밍에 의해, 상기 동일 위상의 타이밍을 나타내는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 동기 신호는,

   의사적인 심전 신호의 R파이며,

   상기 R파의 피크 타이밍에 의해, 상기 동일 위상의 타이밍을 나타내는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

    상기 추출된 특징값을 격납하는 특징값 격납 수단과,

    상기 생성된 동기 신호를 나타내는 정보를 격납하는 동기 신호 격납 수단을 더 구비하고,

    상기 표시 수단은,

    상기 특징값을 나타내는 정보와 상기 동기 신호를 나타내는 정보를 독출하여, 상기 단층 화상과 함께 더 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

    독출 개시점과 독출 종료점의 설정을 받아들이는 접수 수단을 더 구비하고,

    상기 표시 수단은,

    상기 설정된 독출 개시점과 독출 종료점 사이의 특징값을 나타내는 정보와 상기 동기 신호를 나타내는 정보를 독출하여, 상기 단층 화상과 함께 더 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

    마커의 설정을 받아들이는 마커 접수 수단을 더 구비하고,

    상기 표시 수단은,

    상기 특징값과 상기 동기 신호와 상기 단층 화상이 동일한 위상을 나타내도록, 상기 설정된 마커를 더 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
13. 제8항에 있어서, 상기 표시 수단은,

    상기 독출된 화상 데이터를 압축하는 데이터 압축부와,

    압축된 화상 데이터를 프레임 메모리에 격납하는 메모리 격납부와,

    프레임 메모리로부터 데이터를 독출하여 단층 화상을 표시하는 화상 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 화상 표시부는,

    상기 프레임 메모리로부터 다수의 상기 데이터를 독출하여, 다수의 단층 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 화상 표시부는,

    독출된 다수의 상기 데이터 중, 시간적으로 오래된 일부의 상기 데이터를 순차 갱신하면서, 다수의 단층 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

    상기 생성된 동기 신호의 주기가 일정한 기준값 내인지 여부를 판정하는 주기 추정 수단과,

    상기 주기가 일정한 기준값외로 판정된 경우는 소정의 경고를 행하는 경고 통지 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
17. 제2항에 있어서, 상기 화상 처리 장치는,

    상기 화상 취득 수단에서의 샘플링의 타이밍과 소정의 관계를 가지는 타이밍으로 샘플링된 데이터에 근거하여, 혈류의 물리적인 특징을 나타내는 혈류 정보를생성하는 혈류 정보 산출 수단과,

    생성된 혈류 정보에 근거하여 혈류 화상의 화상 데이터를 생성하는 혈류 화상 생성 수단과,

    상기 동기 신호에 근거하여, 상기 동기 정보가 부가된 단층 화상의 화상 데이터와 상기 혈류 화상의 화상 데이터를 대응시키는 대응 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 대응 수단은,

    상기 단층 화상의 화상 데이터가 샘플링된 직후에 샘플링된 데이터에 근거하는 혈류 화상의 화상 데이터를 해당 단층 화상의 화상 데이터와 대응시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
19. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 생성하여 표시하는 초음파 진단 장치에 있어서,

    1주기 이상의 소정의 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 수단과,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 수단과,

    추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 수단과,

    상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 수단과,

    상기 동기 정보가 부가된 동일 위상의 화상 데이터에 근거하여 단층 화상을 표시하는 표시 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단 장치.
20. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 처리하는 화상 처리 방법에 있어서,

    1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 단계와,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 단계와,

    추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 화상 처리 방법은,

    상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 화상 처리 방법은,

    혈류의 물리적인 특징을 나타내는 혈류 정보를, 상기 화상 취득 단계와 소정의 타이밍을 가지면서 샘플링된 데이터에 근거하여 생성하는 혈류 정보 산출 단계와,

    생성된 혈류 정보에 근거하여 혈류 화상의 화상 데이터를 생성하는 혈류 화상 생성 단계와,

    상기 동기 신호에 근거하여, 상기 동기 정보가 부가된 단층 화상의 화상 데이터와 상기 혈류 화상의 화상 데이터를 대응시키는 대응 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
23. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 처리하는 화상 처리 장치를 위한 프로그램에 있어서,

    1주기 이상의 소정의 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 단계와,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 단계와,

    추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 단계를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로하는 프로그램.
24. 제23항에 있어서, 상기 프로그램은,

    상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 단계를 더 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
25. 제24항에 있어서, 상기 프로그램은,

    혈류의 물리적인 특징을 나타내는 혈류 정보를, 상기 화상 취득 단계와 소정의 타이밍을 가지면서 샘플링된 데이터에 근거하여 생성하는 혈류 정보 산출 단계와,

    생성된 혈류 정보에 근거하여 혈류 화상의 화상 데이터를 생성하는 혈류 화상 생성 단계와,

    상기 동기 신호에 근거하여, 상기 동기 정보가 부가된 단층 화상의 화상 데이터와 상기 혈류 화상의 화상 데이터를 대응시키는 대응 단계를 더 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
26. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 생성하여 표시하는 초음파 진단 장치를 위한 프로그램에 있어서,

    1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 단계와,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 단계와,

    추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 단계와,

    상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 단계와,

    상기 동기 정보가 부가된 동일 위상의 화상 데이터에 근거하여 단층 화상을 표시하는 표시 단계를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
27. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 처리하는 화상 처리 장치를 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터가 독취 가능한 기록매체에 있어서,

    상기 프로그램은,

    1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 단계와,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특정값 추출 단계와,

    추출된 특정값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
28. 주기적으로 활동하는 대상물의 단층 화상을 생성하여 표시하는 초음파 진단 장치를 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터가 독취 가능한 기록매체에 있어서,

    상기 프로그램은,

    1주기 이상의 소정 기간에 걸쳐 일정한 레이트로 샘플링함으로써, 단층 화상의 화상 데이터열을 취득하는 화상 취득 단계와,

    취득된 화상 데이터열에 근거하여, 시간의 경과와 함께 변화하는 특징값을 순차 추출하는 특징값 추출 단계와,

    추출된 특징값에 근거하여, 상기 활동에서의 동일 위상의 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성 단계와,

    상기 생성된 동기 신호에 근거하여, 상기 화상 데이터열에서의 개개의 화상 데이터가 샘플링된 위상 타이밍을 판별하고, 위상이 동일한 화상 데이터에 대해, 동일 위상인 것을 나타내는 동기 정보를 부가하는 동기 정보 부가 단계와,

    상기 동기 정보가 부가된 동일 위상의 화상 데이터에 근거하여 단층 화상을 표시하는 표시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.