JP2863624B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の効果〕 （産業上の利用分野） 本発明は、冠血流の異常を正確にとらえることができ
る超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 近年心臓血管系の死亡率が高まっている。例えば、心
筋硬塞は冠状動脈の血流（冠血流）が阻害されたときに
心筋の一部の動きがにぶくなって起きる。そして長時間
（数分〜数時間）心筋に血液が流通しないと心筋は致命
的なダメージを受けて動かなくなる。

心筋硬塞の83.9％は、冠状動脈主要分枝に90％以上の
内腔狭窄あるいは完全閉塞が認められるという報告があ
るが、心筋硬塞において外科的治療法を考慮する場合
は、この冠状動脈の狭窄と閉塞の状態を明らかにするこ
とが手術方法の選択に当り必須とされている。

また、冠状動脈の血行が妨げられたときに起こる一般
的な症状に狭心症がある。そして狭心症など冠動脈の血
流疎外によって心筋の動きの異常をきたす症例は虚血性
心疾患（ischemia）と呼ばれるが、この中で安静時には
痛みなどの徴候が全くなく運動などの負荷があったとき
に突然虚血性心疾患になって急死する場合がある。

これは無痛性（サイレント;silent）虚血性心疾患と
呼ばれるが、増大の傾向を示しており社会問題ともなっ
ている。そこで心電図の24時間モニタや運動負荷テスト
によって事前に発見する努力がなされているが、無痛性
冠状動脈症の早期発見と予防のためには、このような運
動負荷心電図法と並んで、前述の心筋硬塞の場合におけ
るような冠状動脈の狭窄と閉塞の状態を明らかにするこ
とも有用である。

ところが、大動脈の第１分枝で左右に別れ、心室と心
房の間を鉢巻き状に取巻く冠状溝を走る冠血流は、血管
の75％が狭窄しても、安静時には有意の血流減少として
は現れないとされている。そこで狭窄部位と正常血管支
配域を区別し、無痛性虚血性心疾患を発見するために、
例えば運動負荷により冠血流のヘテロジーニティ（hete
rogenity;血流の速いところと遅いところ）を生じさ
せ、これによる心筋の変化を超音波画像でとらえるスト
レスエコー検査が行われてきた。この検査は、冠血行再
手術をした人の予後の診断にも使われる。

ストレスエコー検査のための負荷には、ベルトコンベ
アの上を歩くなど運動負荷によるもの、冠拡張剤を投与
する薬剤負荷によるもの等がある。そして、負荷前の心
臓の長軸・短軸、負荷後の長軸・短軸の超音波画像（動
画像）を比較する。そのために、モニタの画面はマルチ
フレームとして例えば４画面に分割し、これにらの画面
を同時に再生表示する。

すなわち、負荷の前後において、冠血流のヘテロジー
ニティの一つの指標となる心臓の長軸・短軸について、
すなわち計４回、データ（超音波画像）を心電図（EC
G）同期で数心拍分、１心拍間では例えば第５図に示す
ように、30フレーム／秒のフレームレートで最大64フレ
ーム（最大2.1秒）収集し、適当な記憶手段（例えばハ
ードディスク）に格納する。ちなみに１心拍につき64フ
レームの場合は、256×256ピクセル×64フレームで4MB
のメモリが必要になる。

そして、画像再生時には負荷の前後についてフレーム
の時相を合せる。一般に負荷後は１心拍間の時間が短縮
されるため、第６図に示すように、１心拍間で収集され
るフレーム数は少なくなる（例えば16フレーム（図中の
，，…はフレーム番号））。そこで再生時には負荷
後の最大のフレーム数（16フレームの場合は0.53sec/16
フレーム（１心拍）、113拍/minに相当）に合せて、第
７図に示すように、モニタにおいて、負荷前後の長軸・
短軸に対応する４画面Ｂモードでのマルチフレーム表示
シネ繰返し再生により、心筋の収縮・拡張時の異常（心
筋の硬直）を比較診断する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このストレスエコー検査では、冠状動脈は
太い血管壁のみがとらえられる程度で血流までは見るこ
とができない。すなわち血流の異常を心筋の異常によっ
て間接的にとらえるものであるため、冠血流のヘテロジ
ーニティを直接みることができず、冠状動脈の異常に係
る微妙な冠血流の変化をとられないという短所があっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、冠血
流の異常を正確にとらえ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。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、被検体の心臓を
含む部位に対して心拍に同期して超音波を送信するとと
もにその反射信号を受信する超音波送受信手段と、前記
受信信号からドップラ信号を検出して血流情報を得る信
号処理手段と、前記心臓への負荷付与の前後それぞれに
て前記血流情報を所定期間記憶する記憶手段と、前記心
臓への負荷付与の前後それぞれの前記血流情報を前記記
憶手段から読み出して並べて表示する表示手段とを有す
る超音波診断装置を提供する。

例えば、前記血流情報は２次元カラードップラ像であ
る。また、例えば、前記血流情報はワンポイントドップ
ラ信号である。

さらに、前記超音波送受信手段及び前記信号処理手段
が前記心臓の少なくとも２箇所の部位に対して作動する
ときに、前記記憶手段は、前記少なくとも２箇所の部位
の前記血流情報を前記負荷付与の前後それぞれにて前記
所定期間記憶する手段であり、前記表示手段は、前記負
荷付与の前後それぞれの前記少なくとも２箇所の部位の
前記血流情報を前記記憶手段から読み出して当該部位毎
に且つ当該負荷付与前後毎に並べて表示する手段である
ようにも構成できる。

（作用） 本発明の超音波診断装置は、高周波超音波のドップラ
信号を利用して例えば２次元ドップラ動画像による冠血
流のイメージングを行う。さらに記憶手段とマルチフレ
ームの表示手段を備えるため、ストレスエコー検査にな
らって負荷付与の前後及び複数の部位の画像の同時比較
ができる。よって本発明の超音波診断装置によれば、負
荷付与の前後における冠血流のヘテロジーニティ（各部
位間での血流の遅早）を色相の変化を通じながら直接と
らえることができる。また冠血流各部位の例えばワンポ
イントドップラ信号を時系列的に追うことにより、血流
速度の定量的診断も可能になる。このため、本発明の超
音波診断装置においては、冠血流の微妙な変化にも対応
した画像を得ることができ、従来のストレスエコー検査
に比べ、冠状動脈の種々の異常、疾患を短時間で正確に
判別することができる。

（実施例） 以下第１図ないし第４図は参照して本発明の実施例を
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る超音波診断装置１の
構成図である。この超音波診断装置１においては、それ
ぞれ診断領域設定手段には操作部２が、超音波送受信手
段には超音波プローブ３と送受信部４が、信号処理手段
には信号処理・制御部５が、記憶手段には記憶部（磁気
ディスクなど）６が、表示手段には画像構成部７とモニ
タ８が対応する。なお、本実施例のモニタ８はワンポイ
ントドップラ信号も表示することができる。

そして、信号処理・制御部５には、操作部２、送受信
部４、記憶部６、および画像構成部７が接続し、さらに
送受信部４には超音波プローブ３が、画像構成部７には
モニタ８が接続する。また送受信部４が心拍に同期して
超音波を送受信できるように、送受信部４に接続する信
号処理・制御部３に、ECG（心電図計）９を接続する。

以下本実施例の超音波診断装置１を用いて右冠状動脈
と左冠状動脈の２部位の間で冠血流のヘテロジーニティ
を診る場合の手順を説明する。

本実施例の超音波診断装置１による冠状動脈の診断
は、ストレスエコー検査と同様、負荷の前後において冠
血流のヘテロジーニティに係る超音波画像を得るもので
あるが、その画像が複数の冠血流についてのものにな
る。

そこで、被検者について、まず運動などの負荷を加え
る前に、左右の冠状動脈部位のＢモード断層像と血流の
ドップラ信号を記憶部６に記憶させる。

すなわち、例えば経食道心エコー（TEE）法を利用し
て食道から超音波プローブ３を送込む。そして送受信部
４の制御により超音波ブローブ３の振動子を駆動し、超
音波パルスを生体内に向けて送信する。

すると、超音波は生体内で反射され、超音波プローブ
３によって受信される。この経食道心エコー法を利用す
ると、超音波プローブ３と心臓との距離を短くできるた
め、超音波の減衰が少なく、高い周波数の超音波を受信
できる。そして高周波の超音波が得られれば高解像度の
超音波画像を構成することができる。

生体内反射波信号は送受信部４に送られ、次いで信号
処理・制御部５で生体内深さ方向各点での反射強度の計
算、ドップラ信号の高速フーリエ変換（FFT）による周
波数分析を行う。そして、この結果得られた超音波信号
の反射強度、ドップラ周波数は記憶部６に入力される。

一方、記憶部６への入力と並行して、画像構成部７で
は反射強度からＢモード像（超音波断層像）を、また生
体内深さ方向における複数の部位でのドップラ信号を２
次元的に集積することにより、血流の２次元カラードッ
プラ像を構成する。他方、超音波ドップラ信号を一点
（ワンポイント）において継続的に収集することによ
り、その点での時系列的な血流速度も求める。

そして、２次元カラードップラ像（超音波プローブ３
に近づく流れは赤、遠ざかる流れは青で表示し、各ドッ
プラ周波数成分の強さは輝度により表す）は、モニタ８
で同時に表示する。Ｂモード像は信号処理・制御部５を
経て記憶部６に記載させる。

この状態で、医師はモニタ８の２次元カラードップラ
像を見ながら、モニタ８上で例えば右冠状動脈の像が得
られるように超音波プローブ３を移動させる。そして超
音波プローブ３の適当な位置が定まったら、操作部２に
おいて、超音波プローブ３の振動子によって超音波反射
信号（エコー信号）を取出す時間範囲（超音波走査範
囲、すなわち生体内においてエコー信号を取出す深さ範
囲）を設定する。

とろこで、第２図は、心電図計９に示される心電図で
ある。そこで、本実施例の超音波診断装置１において
は、この段階で操作部２を介して、第２図に示す心電図
波形のうちのＲ波（心室の興奮（脱分極）を反映する波
形）に同期して、一つのＲ波から次のＲ波までの１心拍
間において、所定のフレームレートで超音波画像16フレ
ーム分（図中の，，…はフレーム番号）の超音波の
送受信を行う。得られた超音波信号は、上述の要領で信
号処理・制御部５において反射強度・ドップラ周波数が
求められる。

その結果、記録部６には負荷前において、第３図に示
すように部位１（右冠状動脈）の１心拍16フレーム単位
の超音波反射強度とドップラ信号および心電図波形が格
納される。

この後は、左冠状動脈（部位２）についても前記と同
様の手順を踏み、負荷前において同じく第３図に示すよ
うに１心拍16フレーム単位のデータを記憶する。

以上で負荷前における操作を終り、つぎは被検者に運
動、薬物等の負荷を与える。そして負荷の後に右冠状動
脈と左冠状動脈について、先に操作部２によって定めた
超音波走査範囲および心電図計９による心拍に従って、
負荷前と同様に超音波反射強度とドップラ信号および心
電図波形を収集し、処理し、第３図に示すように負荷後
の部位１、部位２のデータとして記憶部６に記憶する。

こうして複数の部位（部位１と部位２）についての負
荷前後のデータ収集が完了したら、操作部２を操作し
て、記憶部６に格納されていた負荷の前後における各部
位のデータを呼出し、各データから前述の要領に従って
画像構成部７で２次元ドップラ画像を構成する。

第４図（Ａ）には、モニタ８に２次元ドップラ像を表
示した場合の画面を示す。すなわち、モニタ８はマルチ
フレーム（多画面）表示ができ、本実施例では縦横２画
面づつの４フレーム（画面）を表示する。左上、右上、
左下および右下の画面が、それぞれ負荷前右冠状動脈、
負荷前左冠状動脈、負荷後右冠状動脈および負荷後左冠
状動脈に対応する。

モニタ８では、これら４つの画面において冠状動脈の
血流をカラー表示する。すなわち、流速の方向、速度に
対応して色相を変化させる。また速度の分散について色
づけ表示もできるため、乱流の発生する狭窄部が容易に
識別できるようになる。なお各画面下部には参照のため
心電図波形も同時に表示する。

そして、モニタ８では、操作部２で調整する再生スピ
ードに従って動画像が再生される。よって、冠血流のヘ
テロジーニティ（血流の遅早）は、負荷の前後において
左右の冠状動脈を比較することで明らかなる。無痛性虚
血性心疾患の患者は負荷を与えると血流のヘテロジーニ
ティが生ずることが知られているため、本実施例の超音
波診断装置１によれば、容易にこれを診断することがで
きる。この診断は、間接的に心筋を見るストレスエコー
検査に比べて短時間で正確に行うことができる。

ところで、負荷を加えた後は心拍数が増大するため、
一定のフレームレートの下では１心拍間のフレーム数は
減少する。そこで、負荷後のフレーム数を補間によるフ
レーム挿入を行いながら負荷前のフレーム数に合せ、負
荷の前後の時相を揃えるのが望ましい。

またドップラフィルタにより、比較的動きの遅い血管
壁、心臓壁や弁などからの不要低周波ドップラ信号を分
離すればアーチファクトを除去できるし、関心部位のセ
ンタリングも診断の便宜の上で望ましい。

第４図（Ｂ）は、第４図（Ａ）と対応するモニタ８の
４画面において、ワンポイントドップラ信号を心電図波
形とともに表示したもので、この画像は血流速の変化を
時系列的に表すため、定量的診断にも役立つ。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の超音波診断装置によれ
ば、冠状動脈について負荷付与の前後における複数の部
位の血流イメージングを例えば２次元ドップラ画像によ
り同時に表示できるため、冠血流のヘテロジーニティを
微妙な変化を含め、色相を通じて直接とらえることがで
きる。また例えばワンポイントドップラ信号を時系列的
に追うことにより、血流速度の定量的診断も可能にな
る。このため、本発明の超音波診断装置においては、従
来のストレスエコー検査に比べ、冠状動脈の異常、疾患
を短時間で正確に判別することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構成
図、第２図は心電図波形と超音波画像フレームの対応を
示すグラフ図、第３図は上記超音波診断装置の記憶部に
記憶されるデータの形態を示すデータイメージ図、第４
図（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ上記超音波診断装置のモニ
タに表示される２次元ドップラ画像とワンポイントドッ
プラ信号図、第５図は心電図波形とストレスエコー検査
での超音波画像フレームの対応を示すグラフ図、第６図
はストレスエコー検査での負荷の前後における心電図波
形と超音波画像フレームの対応を示すグラフ図、第７図
はストレスエコー検査におけるＢモード画像図である。 ２……操作部、３……超音波プローブ、６……記憶部、
７……画像構成部、８……モニタ、９……ECG。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体の心臓を含む部位に対して心拍に同
   期して超音波を送信するとともにその反射信号を受信す
   る超音波送受信手段と、前記受信信号からドップラ信号
   を検出して血流情報を得る信号処理手段と、前記心臓へ
   の負荷付与の前後それぞれにて前記血流情報を所定期間
   記憶する記憶手段と、前記心臓への負荷付与の前後それ
   ぞれの前記血流情報を前記記憶手段から読み出して並べ
   て表示する表示手段とを有する超音波診断装置。
2. 【請求項２】前記血流情報は２次元カラードップラ像で
   ある請求項１記載の超音波診断装置。
3. 【請求項３】前記血流情報はワンポイントドップラ信号
   である請求項１記載の超音波診断装置。
4. 【請求項４】前記超音波送受信手段及び前記信号処理手
   段が前記心臓の少なくとも２箇所の部位に対して作動す
   るときに、前記記憶手段は、前記少なくとも２箇所の部
   位の前記血流情報を前記負荷付与の前後それぞれにて前
   記所定期間記憶する手段であり、前記表示手段は、前記
   負荷付与の前後それぞれの前記少なくとも２箇所の部位
   の前記血流情報を前記記憶手段から読み出して当該部位
   毎に且つ当該負荷付与前後毎に並べて表示する手段であ
   る請求項１記載の超音波診断装置。