JP4656723B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、断層像などの診断画像の一部に重ねて、診断に必要な補助画像を表示する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断においては、断層像などの診断画像に重ねて種々の補助画像を表示することが行なわれている。この場合、診断画像と補助画像の重ね画像を生成する画像合成部において、画素ごとに補助画像の有無を判定し、補助画像がある場合はその画像を優先して表示することが行なわれている。
【０００３】
例えば、ドプラＦＦＴ解析等のために血流計測の位置や方向を設定する場合、サンプルゲートを診断画像の所望の計測部位に重ねて表示し、そのサンプルゲートを移動するなどの操作をして、計測したい血管の位置等を設定することが行なわれている。この場合、サンプルゲートが目立つ色彩の画像を作成することにより、診断画像に対してサンプルゲートを優先表示することが行なわれている。
【０００４】
このような補助画像としては、サンプルゲートの他に、計測条件設定用のキャラクタ画像、データ点数の設定用画像、パラメータのメニュー画像、計測結果の表示画像、撮像条件設定画像、等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように補助画像を優先して表示すると、その補助画像に隠れてＢモード像などの診断画像が見え難くなるため、次のような問題がある。
（１）補助画像を移動して診断画像の所望部位に位置合わせするような場合、補助画像によって診断画像が隠れてしまう。その結果、位置合わせ部位の診断画像が見え難いので、位置合わせ操作がやりにくいという問題がある。例えば、心臓の弁の小さな逆流等にサンプルゲートの位置を合わせる場合、サンプルゲートの下に表示される血流画像が見え難くいため、サンプルゲートを所望の位置に合わせる操作が困難になることがある。
（２）サンプルゲートなどにより設定した部位について計測を実行する場合、一般に、計測結果表示画像などの補助画像が重ねて表示される。この計測結果表示画像は比較的表示領域が広いことから、サンプルゲートを移動して診断画像の２ヵ所以上の所望部位に位置合わせするような場合、所望部位が計測結果表示画像などの補助画像の下に隠れて見え難くなることがあり、（１）と同様、位置合わせ操作がやりにくいという問題がある。
（３）補助画像と診断画像が重なる領域の面積が大きくなると、診断画像の観察したい部分が見え難くなることがあり、診断画像の観察の妨げになることがある。
【０００６】
上記の問題の対応策として、操作者が必要に応じて補助画像の表示を停止することが考えられる。
【０００７】
しかし、操作者が補助画像の表示を停止したり、再表示操作を行なうのは診断装置の操作が煩雑になり使い勝手が悪くなる。また、サンプルゲートのようなキャラクタ画像は、位置決め操作に必要な補助画像であるから、表示を消してしまうことはできない。
【０００８】
本発明は、重ねて表示される補助画像により診断画像や他の補助画像が見づらくなるという問題を解決することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の手段により、上記課題を解決するものである。
【００１０】
まず、本発明は、被検体に照射した超音波の反射波に基づいて診断画像を構成する画像処理部と、診断に必要な補助画像を発生する補助画像発生部と、前記診断画像に前記補助画像を重ねた合成画像を生成する画像合成部とを備えてなる超音波診断装置を対象とする。
【００１１】
そして、第１の解決手段は、画像合成部に、診断画像と補助画像の画素値を設定比率で加算して合成画像を生成する機能を設けることを特徴とする。これによれば、補助画像の画素値（輝度）が一定の比率で低減され、これに対して診断画像の画素値（輝度）が一定の比率で加算されるから、補助画像を透かして診断画像を観察する感じになり、診断画像の視認性が向上する。
【００１２】
また、第２の解決手段は、補助画像発生部に、点滅表示、散点表示、外形枠表示の少なくとも一つの表示態様による補助画像を生成する機能を設けることを特徴とする。つまり、補助画像を点滅表示すると、補助画像が滅のときは、補助画像に遮られることなく診断画像を直接観察できる。同様に、補助画像の画素を適宜間引きして散点（ドット表示）により表示すると、補助画像を透かして診断画像を観察できる。あるいは、補助画像の外形のみを枠体にして表示すると、補助画像の枠内の診断画像は隠れないので観察できる。また、第１と第２の解決手段を適宜組合わせて表示するようにしてもよい。
【００１３】
ここで、第１に解決手段と第２の解決手段は、必要なときのみ機能させることが望ましい。つまり、通常時は補助画像の視認性をよくするために、診断画像と同等又は目立つ輝度で表示する。そして、補助画像が、操作部から入力する操作指令によって診断画像の計測部位等の計測条件を設定する画像の場合は、その補助画像の操作が行なわれている間又は操作が開始されてから一定時間、第１の解決手段と第２の解決手段を機能させ、その他の時間は通常の表示態様に戻すことが好ましい。上記の補助画像としては、血流計測の位置や方向の設定用のサンプルゲート等の計測条件を設定するキャラクタ画像、データ点数の設定用画像、パラメータのメニュー画像、計測結果の表示画像等の少なくとも一つである。
【００１４】
また、メニュー画像、計測結果表示画像、パラメータ設定用画像等のような補助画像の場合は、必要に応じて一定の期間であれば表示を停止しても不都合がない場合がある。この場合は、第３の解決手段として、診断画像の撮像に係る超音波ビームの走査停止信号に応答して補助画像の表示を一旦停止し、一定時間後又は超音波ビームの走査開始信号に応答して補助画像の表示を再開するようにすることができる。
【００１５】
具体的には、被検体に照射した超音波の反射波に基づいて診断画像を構成する画像処理部と、前記診断画像の計測部位を特定するキャラクタ画像を発生するキャラクタ画像発生部と、該キャラクタ画像を移動操作して前記計測部位を指定する操作部と、該操作部から指定される少なくとも２ヵ所の計測部位における前記反射波に基づいて計測を行なう計測実行部と、該計測実行部から出力される計測結果を表示する計測結果表示画像を生成する計測結果表示画像発生部と、前記診断画像と前記キャラクタ画像と前記計測結果表示画像とを重ねた画像を生成する画像合成部とを備えてなり、前記計測結果表示画像発生部は、前記診断画像に係る超音波ビームの走査停止信号に応答して前記計測結果画像の表示を停止する表示制御部を備えてなる超音波診断装置とすることができる。
【００１６】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
本発明に係る一実施の形態の超音波診断装置について、図１乃至図３用いて説明する。図１は、超音波診断装置の一実施の形態を示すブロック構成図である。図示のように、超音波診断装置は、探触子１と、超音波送受信部２と、画像情報演算部３と、走査変換部４と、画像合成部５と、モニタ６と、中央処理部７と、操作部８と、キャラクタ画像発生部９とを有して構成されている。
【００１７】
探触子１は、超音波送受信部２から出力される駆動パルスが印加され、これにより被検体の診断対象部位に超音波を送信するとともに、被検体からの反射波を受波して受信信号を超音波送受信部２に出力する。超音波送受信部２は、探触子１に超音波信号を送信する送信処理手段と、探触子１により受信された受信信号を前置増幅した後、受信フォーカス等の処理をする受信処理手段とを有して構成されている。画像情報演算部３は、超音波送受信部２から出力される受信信号を入力し、検波、圧縮、エンハンス等の信号処理をして、超音波の診断画像（例えば、Ｂモード像）を構成する。また、必要に応じて、血流の速度、反射強度などの演算をし、例えば血流情報カラー像を生成して出力する。走査変換部４は、診断画像をモニタ６に適合させてＴＶ同期への走査変換やＲＧＢ値への色変換を行なって、表示画像信号を生成する。画像合成部５は、走査変換部４から出力される診断画像と、キャラクタ画像発生部９から出力されるキャラクタ画像とを合成してモニタ６に出力する。モニタ６は、例えばＣＲＴなどの表示装置であり、画像合成部５で合成された画像を表示する。中央処理部７は、操作部８から入力される指令に基づいて、上述した超音波送受信部２、画像情報演算部３、走査変換部４、画像合成部５、モニタ６及びキャラクタ画像発生部９を制御する。キャラクタ画像発生部９は、超音波画像診断に必要な撮像条件の設定画像、パラメータのメニュー画像、ドプラＦＦＴ解析等のための血流計測の解析位置や方向及びデータ点数などを設定するドプラサンプルゲート等のキャラクタ画像を生成する。操作部８は、キーボード、各種のスイッチ、トラックボール、マウスなどで構成されている他、診断画像をフリーズさせる（静止画像にする）スイッチを備えている。
【００１８】
ここで、本発明の第１の解決手段に係る一実施形態として、画像合成部５の詳細構成を図２に示す。図示のように、画像合成部５は、係数付き加算部１１と、セレクタ１２と、キャラクタ情報有無判定部１３とを備えて構成されている。この画像合成部５は、キャラクタ情報有無判定部１３の判定結果に応じて、キャラクタ画像が入力されたときはセレクタ１２の入力を係数付き加算部１１側に切り換えて合成画像を出力し、キャラクタ画像が入力されていないときはセレクタ１２の入力を診断画像側に切り換えて診断画像を出力するようになっている。
【００１９】
係数付き加算部１１には、操作変換部４から出力される診断画像と、キャラクタ画像発生部９から出力されるキャラクタ画像とが入力されている。そして、係数付き加算部１１は、それらの２つの画像を予め設定した割合（例えば、１：１）で加算平均する。言い換えれば、２つの画像を予め設定した比率（例えば、０．５：０．５）で加算する。つまり、診断画像の画素値Ｉｕｓとキャラクタ画像の画素値Ｉｃｈから、下記式によって合成画像の画素値Ｉｏｕｔを演算する。ここで、各画素値は、輝度であり、カラーの場合はＲ，Ｇ，Ｂの輝度について加算平均を行なう。これらの式による具体的な輝度値の例を、図３に示す。
【００２０】
１：１の割合の場合は、Ｉｏｕｔ＝（Ｉｕｓ＋Ｉｃｈ）／２
１：２の割合の場合は、Ｉｏｕｔ＝（Ｉｕｓ＋２Ｉｃｈ）／３
ここで、加算平均に係る設定比率は、１：１および１：２に限られるものではなく、任意に設定できる。
【００２１】
図４に、本実施形態を適用可能なキャラクタ画像の一例として、血流の速度等を計測する際に用いるドプラサンプルゲートの表示例を示す。同図に示すように、ドプラサンプルゲートは、一対のゲート素子１５と超音波ビーム１６を示す線画像とからなり、操作部８から指令を入力することによって、ゲート素子１５の位置、間隔ｄ及び向きを操作できるようになっている。同様に、超音波ビーム１６の方向も操作できる。このドプラサンプルゲートは、診断画像上に表示されている血管１７の所望の位置にゲート素子１５を移動操作して計測部位を設定する場合などに用いる。この操作の際、血管１７がゲート素子１５に隠されてしまうと、その位置合せが困難になる。この点、本実施の形態を適用して、血管１７とゲート素子１５の輝度をある比率で加算平均することにより、実質的に、ゲート素子１５を透過して血管１７を観察することができるから、血管１７の所望位置にゲート素子１５の位置を微調整して、微妙な位置合せを行なうことができる。例えば、心臓の弁の小さな逆流等にゲート素子１５の位置合わせをする場合、ゲート素子１５の下に表示される血流画像が見え難くくなる不都合を回避できる。
（第２の実施の形態）
第1の実施の形態では、画像合成部５に係数付き加算部１１を設けることにより、ゲート素子１５を透過して血管１７を観察可能にする例について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、次に述べるような表示態様を採用することができる。
【００２２】
すなわち、本発明は、ゲート素子１５などの補助画像に重なる部分の血管１７などの診断画像が、実質的に補助画像を透かして観察できればよいのであるから、補助画像を点滅表示、散点表示、外形枠表示にすることでも対応できる。
【００２３】
ここで、点滅表示とは、画像の表示と表示停止とを時間間隔をおいて繰返す表示態様であり、キャラクタ画像発生部９の出力段に、例えば、画像フレーム単位で出力をオンオフ制御する機能を設ければよい。これによれば、輝度を時間的に加算平均したのと実質的に等価であり、オン・オフの時間比率を変えれば、図２に示した第１実施形態の表示態様と同様の表示効果が得られる。
【００２４】
また、散点表示とは、図５（Ａ）に示すように、補助画像であるゲート素子１５をドットで表示する態様である。これによれば、ドットの密度を調整することにより、診断画像と補助画像の輝度の面積平均を調整することになる。一方、外形枠表示は、図５（Ｂ）に示すように、ゲート素子１５の外形枠、言い換えれば、画像の輪郭を線で表示する態様である。これによれば、外形枠以外の部分の診断画像は隠れないので、診断画像の視認性は殆ど損なわれることがない。
【００２５】
以上説明した第２の実施の形態においては、画像合成部５の係数付き加算部１１は省略できる。しかし、第１の実施の形態と第２に実施の形態とを適宜組合わせることも可能である。
【００２６】
また、第１又は第２の実施の形態により、サンプルゲートなどのキャラクタ画像を透かして診断画像が見えるようにするのは、サンプルゲートを操作している間、又は操作完了後の一定時間Ｔの間であればよい。むしろ、操作終了後は、キャラクタ画像と診断画像の合成画像を写真などに記録する場合は、キャラクタ画像を鮮明にすることが好ましい場合がある。したがって、図１の操作部８からの操作指令に応じて、中央処理部７を介してキャラクタ画像発生部９又は画像合成部５を制御して、サンプルゲートなどのキャラクタ画像の操作中又は操作開始から一定時間のみ第１、２の実施形態を実施し、それ以外は従来どおりの通常の表示態様にすることが好ましい。
【００２７】
第１と第２の実施形態のキャラクタ画像などの補助画像の表示態様に加えて、キャラクタ画像などの補助画像の色彩を変えて、一層診断画像を見やすくすることができる。例えば、一般に、サンプルゲート等のキャラクタ画像は、診断画像と区別し易くするため、目立つ色彩の画像を作成して、診断画像に重ねて優先表示しているので、キャラクタ画像に隠れた部分の診断画像は見難くなる。そこで、キャラクタ画像の操作に合わせて色彩を変えるようにすれば、キャラクタ画像に隠れた部分の診断画像を一層見易くできる。
（第３の実施の形態）
図６に、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置のブロック構成図を示す。本実施形態は、２ヵ所以上の血流速度の比を計測する場合等のように、サンプルゲートを診断画像の１ヵ所に設定して血流計測を実行した後、そのサンプルゲートを他の１又は複数の箇所に移動して計測部位を順次設定して、計測を実行する計測機能を備えた超音波診断装置に好適なものである。図において、図１と同一の機能、構成を有するブロックには同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、計測実行部２１、計測結果表示切換部２２及び計測結果保存部２３が設けられていること、及び画像合成部１０は、図１の機能に加えて、計測結果表示切換部２２から出力される計測結果表示画像を合成する機能を備えている。
【００２８】
ここで、本実施形態に係る計測操作について、図７を参照して説明する。図７（Ａ）〜（Ｅ）は、所望の２ヵ所の血管における血流速度を計測するとともに、それらの血流速度の比を求める計測に係るモニタ画面表示の例である。図示のように、画面の左半分にＢモード像が表示され、右半分にＤモード像が表示される。Ｂモード像には、２つの血管３１、３２の断層が表示されている。Ｄモード像には、測定結果の血流速度を表わすドプラ波形３３が表示されている。また、Ｂモード像には、サンプルゲート３４が超音波ビームの線画像とともに重ねて、Ｄモード像にはキャリパ３５が重ねて表示可能になっている。これらのサンプルゲート３４とキャリパ３５は、前述したキャラクタ画像発生部から出力される。
【００２９】
まず、計測は、操作者が操作部８から画像のフリーズオン（ＯＮ）の指令を入力した後、操作部８を操作して計測実行部２１を起動させることにより開始される。そして、計測実行部２１は、中央処理部７を介して操作部８から与えられる指令に応じて、超音波送受信部２から出力される受信信号を入力し、血流速度を求めるなどの血流計測に係る処理を実行するとともに、図７に示す計測結果の表示画像３６を生成し、計測結果表示切換部２２に出力する。
【００３０】
計測結果表示切換部２２は、計測実行部２１から出力される計測結果の表示画像３６を取り込み、中央処理部７の指令に応じて、図８に示す処理フローに従って、計測結果の表示画像３６を画像合成部１０又は計測結果保存部２３に切り換えて出力する。すなわち、図８に示すステップ１において、計測中にフリーズ操作の有無を判断し、フリーズ操作「有り」で、かつ「オン（ＯＮ）→オフ（ＯＦＦ）」の切換操作の場合は、ステップ２に進んで計測結果の表示画面を計測結果保存部２３に転送する。逆に、フリーズ操作「有り」で、かつ「オフ→オン」の切換操作の場合は、ステップ３に進んで計測結果保存部２３に有る計測結果の表示画面を画像合成部１０に出力して、モニタ６に再表示する。
【００３１】
ここで、計測操作の手順の詳細を説明する。まず、図７（Ａ）において、ドプラモードにて最初の血管３１にサンプルゲート３４を設定し、ドプラ像を描画させる。次いで、フリーズスイッチをオンすることにより超音波ビームの走査を停止した後、速度比計測の指令を入力する。これにより表示画面は図７（Ｂ）に変わり、計測結果の表示画像３６がＢモード像の左上部分のエリアに重ねて表示されるとともに、Ｄモード像に速度測定用のキャリパ３５が重ねて表示される。操作者が、操作部８を介してキャリパ３５を移動させ、ドプラ波形３３のピーク点Ｖ１に設定すると、血流速度の計測が実行され、計測結果の表示画像３６に血流速度Ｖ１の測定値が出力表示される。次いで、比較対象の他の血管３２にサンプルゲート３４を設定するため、フリーズを一旦オフし、図７（Ｃ）に示すように、サンプルゲート３４を血管３２の所望位置に設定する。そして、操作部を介して再びフリーズをオンすると、図７（Ｄ）に示すように、キャリパ３５が表示される。このキャリパ３５を移動してドプラ波形３３のピーク点Ｖ２に設定すると、血流速度の計測が実行され、計測結果表示画像３６に血流速度Ｖ２の測定値が出力表示されるとともに、それらの血流速度比Ｖ２／Ｖ１の計測値が表示される。
【００３２】
図７（Ｃ）において、計測結果表示画像３６にサンプルゲート３４を血管３２の画像が隠れて見づらいため、サンプルゲート３４を所望位置に設定しにくい。
そこで、本実施形態では、図７（Ｃ）に代えて、図７（Ｅ）に示すように、サンプルゲート３４を血管３２の所望位置に設定する操作時に、計測結果の表示画像３６を消すことを特徴とする。つまり、フリーズがオフされた信号に基づいて計測結果表示画像３６の表示を停止し、その後フリーズがオンされた信号に基づいて計測結果表示画像３６を再び表示するようにする。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、計測中のフリーズ操作がオンからオフのとき、自動的に計測結果表示画像３６が非表示になることから、診断画像やキャラクタ画像の観察の妨げになることがない。また、フリーズ操作がオフからオンになると、自動的に計測結果表示画像３６が再表示されるから、直ちに計測操作を続行することができる。
【００３４】
特に、フリーズ操作を含む計測操作自体は、従来と何ら変わることがないので、格別な操作を覚えることなく、フリーズ操作に基づいて自動的に計測結果の表示画像が表示されたり非表示にされる。その結果、従来、計測結果の表示画像により診断画像やキャラクタ画像が見づらい場合、操作者が操作部８を操作して計測結果の表示画像を消したり、表示させたりする必要があったが、本実施形態によれば、操作者を煩わせることがないので、使い勝手に優れた装置を実現できる。
【００３５】
なお、フリーズ操作の有無は、操作部８に有るフリーズスイッチによる他、中央処理部７から出力される超音波ビームの走査（スキャン）開始・停止信号によっても判断できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、重ねて表示される補助画像により診断画像や他の補助画像が見づらくなるという問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の一実施形態のブロック構成図である。
【図２】本発明の特徴部に係る一実施形態の画像合成部の詳細構成図である。
【図３】本発明の係数付き加算部における輝度の加算平均の具体例を示す図である。
【図４】ドプラサンプルゲートの表示例を示す図である。
【図５】ドプラサンプルゲートの他の表示例を示す図である。
【図６】本発明に係る超音波診断装置の他の一実施形態のブロック構成図である。
【図７】図６に示した実施形態の操作を説明するための図である。
【図８】図６の計測結果切換表示部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５、１０ 画像合成部
６ モニタ
７ 中央処理部
８ 操作部
９ キャラクタ画像発生部
１１ 係数付き加算部
１２ セレクタ
１３ キャラクタ画像有無判定部
２１ 計測実行部
２２ 計測結果表示切換部
２３ 計測結果保存部

Claims (2)

1. 被検体に照射した超音波の反射波に基づいて診断画像を構成する画像処理部と、診断に必要な補助画像を発生する補助画像発生部と、前記診断画像に前記補助画像を重ねた合成画像を生成する画像合成部とを備えてなり、
   前記画像合成部は、前記診断画像と前記補助画像の画素値を設定比率で加算して前記合成画像を生成する機能を備え、
   前記補助画像には、前記診断画像の血管の所望位置に設定する血流計測用のサンプルゲートと該サンプルゲートの位置で計測した計測結果の表示画像を含み、
   前記補助画像発生部は、前記サンプルゲートの位置の操作時に入力される前記診断画像のフリーズのオフ信号に応答して前記計測結果の表示画像の表示を一旦停止し、一定時間後又は入力される前記診断画像のフリーズのオン信号に応答して前記計測結果の表示画像を再び表示する表示制御部を備えてなる超音波診断装置。
2. 前記補助画像発生部は、前記サンプルゲートを、点滅表示、散点表示、外形枠表示の少なくとも一つの表示態様により生成する機能を備えてなる請求項１に記載の超音波診断装置。

Images