JP2001120547A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、リアルタイムに断
層像を表示すると共に、特定の期間の断層像について再
生して表示することを可能とする。 【解決手段】 被検体内に超音波を送受信する探触子１
と、この探触子１に送信信号を供給すると共に受信した
反射エコー信号を整相する超音波送受信部２と、この超
音波送受信部２からの受信信号を用いて画像形成して時
系列の断層像を記憶する画像記憶部３と、この画像記憶
部３からの断層像データを超音波画像として表示する画
像表示手段（４，５）とを有する超音波診断装置におい
て、生体信号検出手段（８）により上記被検体の生体信
号を検出し、この検出された生体信号を用いてその特定
の時相間の断層像について任意に設定された再生速度で
リアルタイムスローモーション再生して表示する手段
（９，１０）を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内に超音波
を送受信し得られた反射エコー信号を用いて診断部位に
ついて断層像を形成して表示する超音波診断装置に関
し、特に、リアルタイムに断層像を表示すると共に、特
定の期間の断層像についてリアルタイムスローモーショ
ン再生して表示することができる超音波診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置において断層像を
リアルタイムスローモーション再生して表示するには、
リアルタイムに断層像を表示すると共に、被検体から検
出した心電信号に同期させて関心時相の断層像をリアル
タイムスローモーション再生して表示するものであっ
た。

【０００３】この場合、スローモーション再生の超音波
断層像は、被検体の心電信号に同期した関心時相の断層
像が任意の速度で再生される。このときは、操作者によ
り設定された心電波形のＲ波に同期した或る時相の断層
像から再生を開始するということを、その設定時相にな
る毎に繰り返す。この動作をＲ波が発生する毎に毎回行
うと、その再生速度により再生範囲が決定される。例え
ば、再生速度をリアルタイム画像に対し1/4とした場
合、再生範囲は１心拍の1/4となってしまう。これに対
しては、Ｒ波が発生する数回に１回行うことにより、十
分に長い範囲のスローモーション再生を行うようにして
いた。

【０００４】一方、心電計等の生体信号検出手段を使用
しないでドプラ計測を行う場合もあるがスローモーショ
ン再生を同様に行っていた。

【０００５】このような断層像のリアルタイムスローモ
ーション再生は、特に高フレームレートの超音波断層像
において、リアルタイムでは観察モニタのフレームレー
ト及び人間の眼が追従できない画像を、観察可能なスロ
ーモーション再生画像としてリアルタイムで表示するこ
とにより、特に動きの激しい部位における診断において
例えば一旦シネメモリに取り込んでスローモーション再
生を行うという手間が省けることで、診断効率の向上に
役立っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置における断層像のリアルタイムスロ
ーモーション再生においては、特に心拍の安定しない被
検体において心拍周期に対するスローモーション再生範
囲が一定とはならず、例えば再生範囲が１心拍半であっ
たり、半心拍であったりして、スローモーション再生画
像の時間的な繋がりが悪くなるものであった。このこと
から、スローモーション再生画像の観察が容易とは言え
ず、診断効率の改善が望まれていた。

【０００７】また、従来の超音波診断装置における断層
像のリアルタイムスローモーション再生においては、被
検体から検出した心電信号に同期させて再生するもので
あったので、心電計等の生体信号検出手段を必要とし、
診断装置本体に通常の探触子以外に心電計等を接続する
と共に、被検体にはその心電計等の電極を取り付けなけ
ればならず、診断の自由度が制限されると共に、診断効
率が低下することがあった。

【０００８】たま、ドプラ計測時においても同様の問題
があった。

【０００９】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、リアルタイムに断層像を表示すると共に、特定の
期間の断層像についてリアルタイムスローモーション再
生し、スローモーション再生画像の時間的な繋がりをよ
くし、また、診断の自由度を高くし診断効率を向上する
ことができる超音波診断装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第一の発明による超音波診断装置は、被検体内に超
音波を送受信する探触子と、この探触子に送信信号を供
給すると共に受信した反射エコー信号を整相する超音波
送受信部と、この超音波送受信部からの受信信号を用い
て画像形成して時系列の断層像を記憶する画像記憶部
と、この画像記憶部からの断層像データを超音波画像と
して表示する画像表示手段と、上記被検体の生体信号を
検出する生体信号検出手段と、上記生体信号に基いて上
記時系列の断層像を再生する再生手段とを有する超音波
診断装置において、上記時系列の断層像の再生速度を設
定する手段と、上記検出した生体信号を用いて上記設定
した再生速度で上記時系列の断層像を上記再生手段に出
力する手段とを備えたものである。

【００１１】また、第二の発明による超音波診断装置
は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触
子に送信信号を供給すると共に受信した反射エコー信号
を整相する超音波送受信部と、この超音波送受信部から
の受信信号を用いて画像形成して時系列の断層像を記憶
する画像記憶部と、この画像記憶部からの断層像データ
を超音波画像として表示する画像表示手段と、上記超音
波送受信部からの受信信号から血流によるドプラ偏移成
分を抽出すると共に被検体の血流情報を検出するドプラ
検波手段と、上記ドプラ偏移成分に基いて上記時系列の
断層像を再生する再生手段とを有する超音波診断装置に
おいて、上記時系列の断層像の再生速度を設定する手段
と、上記検出した血流情報を用いて上記設定した再生速
度で上記時系列の断層像を上記再生手段に出力する手段
とを備えたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は第一の発明によ
る超音波診断装置の実施の形態を示すブロック図であ
る。この超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信
し得られた反射エコー信号を用いて診断部位について断
層像を形成して表示するもので、探触子１と、超音波送
受信部２と、画像記憶部３と、画像表示回路４と、テレ
ビモニタ５と、メインコントローラ６と、操作パネル７
とを有し、更に心電信号検出部８と、心電信号記憶部９
と、Ｒ−Ｒ区間画像記憶部１０とを備えて成る。

【００１３】上記探触子１は、被検体１１内に超音波を
送受信するもので、図示省略したがその内部には、超音
波の発生源であると共に反射波を受信する振動子を有し
ている。

【００１４】超音波送受信部２は、上記探触子１に送信
信号を供給すると共に受信した反射エコー信号を整相す
るもので、図示省略したがその内部には、送信信号を供
給する送波回路と、受信信号を増幅する受波増幅器と、
この増幅された信号を整相する遅延回路及び加算器と、
それらを制御する制御回路とを有している。

【００１５】画像記憶部３は、上記超音波送受信部２か
らデジタル信号で出力される受信信号を用いて画像形成
して時系列の断層像を記憶するもので、リアルタイムで
記憶、読み出しを行うメモリを有している。

【００１６】画像表示回路４は、上記画像記憶部３から
出力される画像データを入力してテレビモニタ５に表示
するための信号処理を行うものである。また、テレビモ
ニタ５は、上記画像表示回路４からの画像信号を入力し
て超音波画像を表示するものである。そして、上記画像
表示回路４とテレビモニタ５とで、前記画像記憶部３か
らの断層像データを超音波画像として表示する画像表示
手段を構成している。

【００１７】なお、メインコントローラ６は、上記各構
成要素の動作を制御するものである。また、操作パネル
７は、上記メインコントローラ６に接続され、装置条件
の設定を行うと共に各種の操作指令を入力するものであ
る。

【００１８】ここで、本発明においては、図１に示すよ
うに、心電信号検出部８と、心電信号記憶部９と、Ｒ−
Ｒ区間画像記憶部１０とが設けられている。上記心電信
号検出部８は、被検体１１の生体信号を検出する生体信
号検出手段となるもので、例えば心電計からなり、被検
体１１の手足に取り付けた電極から該被検体１１の心電
信号を検出し、同時にその心電波形から得られるＲ波信
号を生成するようになっている。

【００１９】心電信号記憶部９は、上記心電信号検出部
８から出力される心電信号データを記憶するもので、メ
インコントローラ６の制御を受けて動作し、読み出した
心電信号データは前記画像表示回路４に送られるように
なっている。

【００２０】また、Ｒ−Ｒ区間画像記憶部１０は、前記
画像記憶部３から読み出したリアルタイム画像を入力
し、上記心電信号検出部８で生成されるＲ波信号の周期
で記憶すると共に、前記操作パネル７で設定されたスロ
ーモーション再生速度に応じて読み出すもので、１心拍
分の画像を十分記憶できる容量のメモリを二つ備えてお
り、この二つのメモリを録画用と再生用とに切り換えて
使用することにより、リアルタイムでのＲ−Ｒ区間（Ｒ
波信号からＲ波信号の区間）のスローモーション再生が
実現できるようになっている。このＲ−Ｒ区間画像記憶
部１０は、メインコントローラ６の制御を受けて動作
し、読み出したリアルタイム画像データは前記画像表示
回路４に送られるようになっている。

【００２１】そして、上記心電信号記憶部９とＲ−Ｒ区
間画像記憶部１０とで、上記心電信号検出部８で検出さ
れた生体信号（心電信号）を用いてその特定の時相間
（Ｒ波信号からＲ波信号の区間）の断層像について、任
意に設定された再生速度でリアルタイムスローモーショ
ン再生して表示する手段を構成している。

【００２２】次に、このように構成された第一の発明の
超音波診断装置の動作について、図２を参照して説明す
る。図２（ａ）は、上記心電信号検出部８で検出したＲ
波信号の発生周期を示している。図２（ｂ）は、画像記
憶部３に記憶される断層像のリアルタイム画像を示して
いる。図２（ｃ），（ｄ）は、上記Ｒ−Ｒ区間画像記憶
部１０内に設けられた二つのメモリ（メモリＡ，メモリ
Ｂとする）を用いて、１心拍分の画像を録画したり、再
生する状態を示している。

【００２３】まず、録画は、図２（ａ）に示すようにＲ
波信号が発生したら、図２（ｃ）においてアドレスを
“０”にリセットし、次のＲ波信号が発生するまで順次
リアルタイム画像を記憶して行き（アドレスＮ1）、次
のＲ波信号が発生したらまたアドレスを“０”にリセッ
トし、更に次のＲ波信号が発生するまで順次リアルタイ
ム画像を記憶して行く（アドレスＮ2）、という動作を
繰り返す。すなわち、図２（ｃ）に示すように、Ｒ波信
号の発生毎にアドレスを“０”にしてリアルタイム画像
を上書きして行く。

【００２４】このとき、Ｒ−Ｒ区間のリアルタイム画像
の枚数はその時々で異なるので、一つのＲ−Ｒ区間の記
憶が終了した時のアドレスをメモリＡ，Ｂについてそれ
ぞれ記憶するものを用意する必要がある。このＲ−Ｒ区
間の終了アドレスは、最新のものだけを記憶しておけば
よい。なお、この録画するメモリＡ，Ｂの切り換えタイ
ミングは、再生するメモリの切り換えが行われた次のＲ
波信号の発生のタイミングで行う。

【００２５】次に、上記のようにして録画した画像の再
生は、図１に示す操作パネル７で設定された再生速度に
応じて、図２（ｄ）に示すように、アドレス“０”から
上記記憶しておいたＲ−Ｒ区間の終了アドレスまでを再
生して行き、そのＲ−Ｒ区間が終了したらメモリを切り
換えて同様に再生する、という動作を繰り返す。

【００２６】このときのメモリの切り換えの流れは、次
のようになる。すなわち、図２（ｄ）に示すように、メ
モリＢの再生が終了したら、この時点で図２（ｃ）に示
す録画メモリであるメモリＡ側に再生を切り換え、この
メモリＡの再生を開始し、図２（ａ）においてＲ波信号
が発生したら、この時点で再生メモリであるメモリＡの
逆側であるメモリＢに録画を切り換え、上記メモリＡの
再生が終了したら、この時点で図２（ｃ）に示す録画メ
モリであるメモリＢ側に再生を切り換える、…というよ
うに繰り返せばよい。

【００２７】以上のような動作により、リアルタイム
で、最新のＲ−Ｒ区間を、設定した再生速度でスローモ
ーション再生して、図２（ｅ）に示すように、スローモ
ーション再生画像を表示することができる。

【００２８】図３は第二の発明による超音波診断装置の
実施の形態を示すブロック図である。この超音波診断装
置は、図１に示す装置のように、生体信号検出手段によ
り被検体の生体信号を検出し、この検出された生体信号
を用いてその特定の時相間の断層像についてリアルタイ
ムスローモーション再生して表示するのではなく、ドプ
ラ検波手段により超音波送受信部からの受信信号から血
流によるドプラ偏移成分を抽出すると共に被検体の血流
情報を検出し、この検出された血流情報を用いて血流の
特定時相を抽出し、この特定時相から特定の期間の断層
像について任意に設定された再生速度でリアルタイムス
ローモーション再生して表示するものである。

【００２９】この超音波診断装置は、図３に示すよう
に、探触子１と、超音波送受信部２と、画像記憶部３
と、画像表示回路４と、テレビモニタ５と、メインコン
トローラ６と、操作パネル７とを有し、更にドプラ検波
部１２と、周波数分析部１３と、ドプラ計測部１４と、
ドプラトリガ制御部１５とを備えて成る。まず、上記探
触子１から操作パネル７までの構成は、前記図１の装置
と全く同様である。

【００３０】上記ドプラ検波部１２は、超音波送受信部
２からの受信信号から血流によるドプラ偏移成分を抽出
すると共に被検体の血流情報を検出するドプラ検波手段
となるもので、上記抽出された血流信号について被検体
内の深度方向に打ち出した超音波ビームライン上の血流
情報を取り込み、更に不要な周波数成分を取り除くよう
信号処理するようになっている。なお、このドプラ検波
部１２は、メインコントローラ６の制御を受けて動作す
る。

【００３１】周波数分析部１３は、上記ドプラ検波部１
２で取り込んだ血流信号を周波数分析すると共に、各周
波数成分の輝度レベルを算出するもので、メインコント
ローラ６の制御を受けて動作するようになっている。

【００３２】ドプラ計測部１４は、上記周波数分析部１
３から得られた血流のスペクトラムパターンから１心拍
中の血流の流入時相、血流のピーク時相、血流の流出時
相等を導き出し、各種血流計測演算をリアルタイムで行
うものであり、メインコントローラ６の制御を受けて動
作し、各種血流計測演算の結果及びドプラ画像は前記画
像表示回路４に送られるようになっている。

【００３３】また、ドプラトリガ制御部１５は、上記ド
プラ計測部１４から出力される血流の流入時相、血流の
ピーク時相、血流の流出時相、又は心臓弁の速度波形等
をトリガ（これを「血流トリガ」という）にしてリアル
タイムスローモーション再生の開始、再生区間、再生速
度等の制御信号を出力するもので、ドプラ計測部１４と
前記画像記憶部３との間に設けられており、上記制御信
号は画像記憶部３に送られるようになっている。

【００３４】そして、上記周波数分析部１３とドプラ計
測部１４とドプラトリガ制御部１５とで、上記ドプラ検
波部１２で検出された血流情報を用いて血流の特定時相
（血流の流入時相、血流のピーク時相、血流の流出時
相、又は心臓弁の速度波形等）を抽出し、この特定時相
から特定の期間の断層像について、任意に設定された再
生速度でリアルタイムスローモーション再生して表示す
る手段を構成している。

【００３５】このように構成された第二の発明の超音波
診断装置においては、上記周波数分析部１３とドプラ計
測部１４とドプラトリガ制御部１５とで生成された血流
の流入時相、血流のピーク時相、血流の流出時相、又は
心臓弁の速度波形等を血流トリガとして、画像記憶部３
にリアルタイムスローモーション再生の開始、再生区
間、再生速度等の制御信号が出力される。そして、この
制御信号の入力により上記画像記憶部３から断層像デー
タが読み出され、画像表示回路４を介してテレビモニタ
５に断層像がリアルタイムスローモーション再生して表
示される（図５参照）。

【００３６】ここで、図４は、従来例において、心電計
等の生体信号検出手段を用いて生体信号を検出し、心電
波形の内の例えばＲ波信号をトリガとして、テレビモニ
タ５に断層像をリアルタイムスローモーション再生して
表示している場合を示している。この場合は、Ｒ波信号
をトリガとして、リアルタイムスローモーション再生の
開始、再生区間、再生速度等が設定されている。

【００３７】これに対し、図５は、第二の発明におい
て、生体信号検出手段を用いることなく、被検体の血流
情報から生成した血流の流入時相、血流のピーク時相、
血流の流出時相、又は心臓弁の速度波形等を血流トリガ
として、テレビモニタ５に断層像をリアルタイムスロー
モーション再生して表示している場合を示している。こ
の場合は、例えば血流の流入時相をトリガとして、リア
ルタイムスローモーション再生の開始、再生区間、再生
速度等が設定されている。したがって、診断装置本体に
通常の探触子以外に心電計等を接続する必要はなく、被
検体にその心電計等の電極を取り付ける必要もない。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
第一の発明によれば、生体信号検出手段により被検体の
生体信号を検出し、この検出された生体信号を用いてそ
の特定の時相間の断層像について任意に設定された再生
速度でリアルタイムスローモーション再生して表示する
手段を備えたことにより、特定の期間の断層像について
リアルタイムスローモーション再生して表示することが
できる。例えば、リアルタイムで、最新のＲ−Ｒ区間
を、設定した再生速度でスローモーション再生して画像
表示することができる。したがって、心拍周期に対する
スローモーション再生範囲が一定となり、スローモーシ
ョン再生画像の時間的な繋がりが良くなる。このことか
ら、スローモーション再生画像の観察が容易となり、診
断効率を更に向上することができる。

【００３９】また、第二の発明によれば、ドプラ検波手
段により超音波送受信部からの受信信号から血流による
ドプラ偏移成分を抽出すると共に被検体の血流情報を検
出し、この検出された血流情報を用いて血流の特定時相
を抽出し、この特定時相から特定の期間の断層像につい
て任意に設定された再生速度でリアルタイムスローモー
ション再生して表示する手段を備えたことにより、被検
体の血流情報から生成した血流の特定時相をトリガとし
て、断層像をリアルタイムスローモーション再生して表
示することができる。例えば、血流の流入時相をトリガ
として、リアルタイムスローモーション再生の開始、再
生区間、再生速度等を設定できる。したがって、診断装
置本体に通常の探触子以外に心電計等を接続する必要は
なく、被検体にその心電計等の電極を取り付ける必要も
ない。このことから、診断の自由度を高めることができ
ると共に、診断効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の発明による超音波診断装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】第一の発明の超音波診断装置の動作を示すタイ
ミング線図である。

【図３】第二の発明による超音波診断装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図４】従来例において、心電計等を用いて生体信号を
検出し、心電波形の内の例えばＲ波信号をトリガとし
て、断層像をリアルタイムスローモーション再生して表
示する場合を示す説明図である。

【図５】第二の発明において、被検体の血流情報から生
成した血流の特定時相をトリガとして、断層像をリアル
タイムスローモーション再生して表示する場合を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…探触子 ２…超音波送受信部 ３…画像記憶部 ４…画像表示回路 ５…テレビモニタ ６…メインコントローラ ７…操作パネル ８…心電信号検出部 ９…心電信号記憶部 １０…Ｒ−Ｒ区間画像記憶部 １１…被検体 １２…ドプラ検波部 １３…周波数分析部 １４…ドプラ計測部 １５…ドプラトリガ制御部

Claims (2)

【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、この探触子に送信信号を供給すると共に受信した反
   射エコー信号を整相する超音波送受信部と、この超音波
   送受信部からの受信信号を用いて画像形成して時系列の
   断層像を記憶する画像記憶部と、この画像記憶部からの
   断層像データを超音波画像として表示する画像表示手段
   と、上記被検体の生体信号を検出する生体信号検出手段
   と、上記生体信号に基いて上記時系列の断層像を再生す
   る再生手段とを有する超音波診断装置において、上記時
   系列の断層像の再生速度を設定する手段と、上記検出し
   た生体信号を用いて上記設定した再生速度で上記時系列
   の断層像を上記再生手段に出力する手段とを備えたこと
   を特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 被検体内に超音波を送受信する探触子
   と、この探触子に送信信号を供給すると共に受信した反
   射エコー信号を整相する超音波送受信部と、この超音波
   送受信部からの受信信号を用いて画像形成して時系列の
   断層像を記憶する画像記憶部と、この画像記憶部からの
   断層像データを超音波画像として表示する画像表示手段
   と、上記超音波送受信部からの受信信号から血流による
   ドプラ偏移成分を抽出すると共に被検体の血流情報を検
   出するドプラ検波手段と、上記ドプラ偏移成分に基いて
   上記時系列の断層像を再生する再生手段とを有する超音
   波診断装置において、上記時系列の断層像の再生速度を
   設定する手段と、上記検出した血流情報を用いて上記設
   定した再生速度で上記時系列の断層像を上記再生手段に
   出力する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装
   置。