JPH04343838A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば、心臓や循環器等
をカラーフローマッピング（以下ＣＦＭという）表示す
る場合に、その表示時相を改善した超音波診断装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置により心臓や循環器等を
検査する場合に、ＣＦＭ表示を行なうことが広く普及し
ている。例えば生体内の血管から得られた超音波ドプラ
偏移周波数を数段階に分けて、各段階毎に異なる色彩に
より血流速度をＣＦＭ表示する表示方法が採用されてい
る。このＣＦＭ表示の場合に、表示装置には一定のフレ
ームレートによる画像が表示される。ここで、フレーム
レートとは１秒間に表示される画像数をいう。例えばフ
レームレートＮ＝１０とすると、１秒間に１０枚の画像
（イメージ）が表示されることになる。

【０００３】従来超音波診断装置のＣＦＭ表示における
フレームレートは、オペレータによって次のようにして
決められていた。 （１）まず超音波の送波トリガ信号の周期ｔ（超音波の
１回の送波及び受波に要する時間）が、表示の最大検出
速度や表示の深さ（距離）に基づき、オペレータにより
決められる。 （２）次に超音波の送波回数ｎが表示幅や表示画質との
関係から、同様にオペレータにより決められる。 （３）ＣＦＭの画像（イメージ）を１枚（通常１フレー
ムという）作成するのに要する時間ＴＣＦＭは、送波ト
リガ周期ｔと送波回数ｎとの積、即ち　　ＴＣＦＭ＝ｎ
×ｔとなる。 （４）そしてフレームレートＮはＣＦＭの単位フレーム
時間の逆数、即ち　　Ｎ＝１／ＴＣＦＭとなる。

【０００４】ここでフレームレートＮの具体的な数値例
を示す。一般に超音波の送波トリガ周期ｔは数１００μ
ｓである。いまｔ＝２５０μｓ（送波トリガ周波数４Ｋ
Ｈｚ）とし、また送波回数ｎ＝４００回とする。この場
合のＣＦＭの単位フレーム時間ＴＣＦＭ＝０．２５ｍｓ
×４００＝１００ｍｓ＝０．１ｓとなり、フレームレー
トＮ＝１／０．１＝１０／秒となる。

【０００５】一方心臓は規則的に収縮を繰返し、その１
分間に行なう収縮数を心拍数という。一般に安静時の大
人の心拍数は６０〜８０／分であるが、運動、精神的な
興奮または発熱などにより増加し、ときには２００／分
に達することがある。そして血管の血流はこの心臓の心
拍同期により変化している。

【０００６】従って血管の血流速度を所定のフレームレ
ートのＣＦＭ表示しても、従来は心臓の心拍時相と同期
した同一時相により見られるものではなかった。このた
め心臓からの心拍信号をタイミング信号としてシステム
に取込んだ画像をシネメモリに録画して、これを再生さ
せるという手法が考えられる。しかしこの手法は見かけ
上のフレームレートを向上させる効果は有るが、リアル
タイムで拍動する循環器等の画像が心拍同期となるわけ
ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
音波診断装置では、血管の血流速度等をＣＦＭ表示する
場合に、表示装置に表示するフレームレートが患者の心
拍数と無関係に決められているため、ＣＦＭ表示による
画像が患者の心拍時相と同期した同一時相により見られ
ないという問題点があった。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、ＣＦＭ表示による心臓や循環器等の画像
が、患者の心拍時相と同期して見られる超音波診断装置
を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、患者に接続された心電図測定装置からの心拍信
号により心拍トリガ信号を周期的に発生する心拍トリガ
発生手段と、送波トリガ信号の周期を送波回数倍したゲ
ート時間の動作ゲート信号を、最初は前記心拍トリガ信
号に同期して発生し、その後は非動作ゲート信号の立下
りエッジ毎に逐次発生する動作ゲート発生手段と、前記
心拍トリガ信号の周期内に含まれる前記動作ゲート信号
の数を整数Ｎに整数化し、前記心拍トリガ信号の周期か
ら前記整数Ｎ個分の動作ゲート時間を除去した残存時間
を算出するフレームレート整数化手段と、前記残存時間
を前記整数Ｎで除算したフレーム毎の非動作時間を算出
し、さらに前記非動作時間を近似的に前記送波トリガ信
号の周期の整数ｍ倍とする整数ｍを算出する非動作時間
算出手段と、前記送波トリガ信号の周期を前記整数ｍ倍
したゲート時間の非動作ゲート信号を、前記動作ゲート
信号の立下りエッジ毎に逐次発生する非動作ゲート発生
手段と、前記送波トリガ信号と前記動作ゲート信号との
論理積信号を動作トリガ信号として出力するアンド回路
と、前記アンド回路の出力する動作トリガ信号の供給さ
れる超音波送受波回路及び送受波ビームフォーマとを備
えたものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、心拍トリガ発生手段は患者
に接続された心電図測定装置からの心拍信号により心拍
トリガ信号を周期的に発生し、動作ゲート発生手段は送
波トリガ信号の周期を送波回数倍したゲート時間の動作
ゲート信号を、最初は前記心拍トリガ信号に同期して発
生し、その後は非動作ゲート信号の立下りエッジ毎に逐
次発生する。フレームレート整数化手段は前記心拍トリ
ガ信号の周期内に含まれる前記動作ゲート信号の数を整
数Ｎに整数化し、前記心拍トリガ信号の周期から前記整
数Ｎ個分の動作ゲート時間を除去した残存時間を算出す
る。非動作時間算出手段は前記残存時間を前記整数Ｎで
除算したフレーム毎の非動作時間を算出し、さらに前記
非動作時間を近似的に前記送波トリガ信号の周期の整数
ｍ倍とする整数ｍを算出する。非動作ゲート発生手段は
前記送波トリガ信号の周期を前記整数ｍ倍したゲート時
間の非動作ゲート信号を、前記動作ゲート信号の立下り
エッジ毎に逐次発生する。アンド回路は前記送波トリガ
信号と前記動作ゲート信号との論理積信号を動作トリガ
信号として出力し、超音波送受波回路及び送受波ビーム
フォーマは前記アンド回路の出力する動作トリガ信号が
供給されることによりそれぞれの動作を行なう。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る超音波診断装置のブロッ
ク図である。同図において、１は超音波プローブであり
、内部に多数の送受波素子を含んでいる。２は送受波回
路であり、外部から供給される動作トリガ信号により超
音波プローブ１を介して超音波の送波及び受波を行なう
。３は信号処理部であり、送受波ビームフォーマ３１及
びドプラ分析器３２を含んでいる。送受波ビームフオー
マ３１は、送波ビーム及び受波ビームをそれぞれサンプ
ルボリーム位置に集束させるものであり、ドプラ分析器
３２はドプラ偏移周波数より移動速度を示すドプラ信号
を分析して、複数の段階毎に異なるカラーデータとして
出力するものである。４はデジタルスキャンコンバータ
部（以下ＤＳＣ部という）であり、カラー表示器５に表
示させる前記カラーの映像信号を格納するフレームメモ
リを備えている。５はＣＦＭ表示を行なうためのカラー
表示器である。

【００１２】図１の６は人体９の両手及び両足に装着す
る心電図用センサであり、７は心電図測定装置（ＥＣＧ
ユニットともいう）である。８は本発明に係るスキャン
コントローラであり、後述する送波トリガ発生手段８１
、送波回数設定手段８２、心拍トリガ発生手段８３、動
作ゲート発生手段８４、フレームレート整数化手段８５
、非動作時間算出手段８６、非動作ゲート発生手段８７
及びアンド回路８８を含んでいる。９は患者の人体を示
している。

【００１３】図２は図１の動作を説明するための波形図
である。図２の波形図を参照し、図１の動作を説明する
。図１のスキャンコントローラ８内の心拍トリガ発生手
段８３は、心電図測定装置７からの心電図出力信号に基
づき、患者の１心拍周期毎に心拍トリガ信号を出力する
。成人の心拍数は通常６０〜８０／分であり、この場合
の心拍トリガ信号の周期ＴＥＣＧは１〜０．７５秒であ
る。しかしこの例では心拍数を７０／分とすると、心拍
周期ＴＥＣＧは約０．８５７秒となる。この心拍トリガ
信号が図２の（ａ）に示される。

【００１４】図１のスキャンコントローラ８内の送波ト
リガ発生手段８１は外部から供給されるトリガ周期設定
信号に基づき周期ｔのトリガ信号を発生する。ここで送
波トリガ周期ｔは表示の最大検出速度や表示の深さによ
りオペレータにより決められるものであり、この例では
前記ｔ＝２５０μｓに設定したとする。

【００１５】送波回数設定手段８２は、例えばデータレ
ジスタ等により構成され、外部から供給される送波回数
設定データを保持し、これを動作ゲート発生手段８４に
供給する。この送波回数は画像の表示幅や表示画質との
関連から決められるものであり、この例では前記のＮ＝
４００回と設定されたものとする。

【００１６】図１の動作ゲート発生手段８４は、通常カ
ウンタ等により構成され、ＣＦＭの動作ゲート信号を発
生する。この動作ゲート発生手段８４は、最初は心拍ト
リガ発生手段８３からの心拍トリガ信号に同期して、送
波トリガ発生手段８１から入力される送波トリガ信号の
計数を開始する。そして送波回数設定手段８２に設定さ
れた送波回数だけカウントすると計数動作を停止する。 この計数開始から計数停止までの時間が１つの動作ゲー
ト信号として出力される。そして非動作ゲート発生手段
８７の出力する非動作ゲート信号の終了信号（即ち立下
エッジ信号）により再び計数動作を開始し、設定された
送波回数だけカウントすると計数動作を停止する動作を
繰返す。このように心拍トリガ周期ＴＥＣＧ内に何回も
動作ゲート信号を発生し、この動作ゲート信号の数が整
数化されることになるのであるが、このフレームレート
の整数化動作については後述する。

【００１７】図２の（ｂ）に心拍トリガ信号の周期内に
Ｎ個の動作ゲート信号が発生される様子が示される。ま
たこのＣＦＭ用動作ゲート時間ＴＣＦＭはこの例では、
２５０μｓ×４００＝０．１ｍｓとなり、この動作ゲー
ト時間ＴＣＦＭ毎に１フレーム分のＣＦＭ信号を得るよ
うにしている。

【００１８】図１のフレームレート整数化手段８５は、
例えば時間の計数器、乗徐算器及び減算器により構成す
ることができ、前記患者の１心拍の周期ＴＥＣＧ内に含
まれる動作ゲート信号の数を整数化するものである。即
ち心拍トリガ発生手段８３から供給される心拍トリガ信
号の周期ＴＥＣＧと、動作ゲート発生手段８４から供給
される動作ゲート時間ＴＣＦＭの値をそれぞれ計数し、
ＴＥＣＧの計数値をＴＣＦＭの計数値で除算した商の小
数点以下を切捨てフレームレートの整数化を行なう。前
例でＴＥＣＧ＝０．８５７秒とし、ＴＣＦＭ＝０．１秒
とすると、ＴＥＧＧ／ＴＣＦＭ＝８．５７であり、これ
を整数化した値は８となる。この８が整数化されたフレ
ームレートＮとなる。（Ｎ＝８）。

【００１９】次に前記小数点以下を切捨てたことにより
発生した心拍周期内の残存時間を算出する。この残存時
間は心拍トリガ信号の周期から、乗算器で前記動作ゲー
ト信号のゲート時間を前記整数Ｎ倍した時間を、減算器
で減算することにより得られる。前例ではＴＥＣＧ＝０
．８５７秒、ＴＣＦＭ＝０．１秒、Ｎ＝８であるから、
残存時間は０．８５７−（０．１×８）＝０．０５７秒
（＝５７ｍｓ）となる。

【００２０】図１の非動作時間算出手段８６は、例えば
除算器により構成することができる。まず、非動作時間
算出手段８６は前記フレームレート整数化手段８５によ
り算出された残存時間を前記整数で除算した商を１フレ
ーム毎の非動作時間として求める。本例ではこの非動作
時間は５７ｍｓ／８＝７．１２５ｍｓとなる。

【００２１】次に前記算出した１フレーム毎の非動作時
間を近似的に送波トリガ周期ｔの整数ｍ倍とする整数ｍ
を算出する。いまｔ＝０．２５ｍｓであるので、非動作
時間をｔで除算した商は７．１２５／０．２５＝２８．
５となる。従ってｍ＝２８となり、送波トリガ周期ｔを
２８倍すると、ほぼ前記非動作時間に近い７ｍｓとなる
。非動作時間算出手段８６は前記整数化された倍数ｍを
非動作時間データとして非動作ゲート発生手段８７に供
給する。

【００２２】図１の非動作ゲート発生手段８７は、通常
カウンタ等により構成され、ＣＦＭの非動作ゲート信号
を発生する。この非動作ゲート発生手段８７は、心拍ト
リガ発生手段８３からの心拍トリガ信号により強制的に
ゲート信号はリセットされる。そして動作ゲート発生手
段８４の出力する動作ゲート信号の終了信号（即ち立下
りエッジ信号）に同期して送波トリガ発生手段８１の出
力する送波トリガ信号の計数を開始し、非動作時間算出
手段８６の供給するデータｍ回だけカウントすると計数
動作を停止する。この計数開始から計数停止までの時間
が１つの非動作ゲート信号として出力される。そしてこ
の非動作ゲート信号の終了信号が動作ゲート発生手段８
４に帰還され、次の動作ゲート信号が発生する。そして
また動作ゲート信号の終了により次の非動作ゲート信号
が発生する。このようにして心拍トリガ周期ＴＥＣＧ内
に動作ゲート信号と等しい数の非動作ゲート信号が発生
する。この非動作ゲート時間Ｔ△はこの例では０．２５
ｍｓ×２８＝７ｍｓとなる。またこの非動作ゲート信号
の発生状況が図２の（ｃ）に示される。

【００２３】図１のアンド回路８８は、例えば論理積素
子等で構成され、動作ゲート発生手段８４の出力する動
作ゲート信号と、送波トリガ発生手段８２の出力する送
波トリガ信号が入力される。従ってその出力からは動作
ゲート信号の発生期間内のみに送波トリガ信号が取出さ
れ、この信号が動作トリガ信号として送受波回路２及び
送受波ビームフォーマ３１に供給される。この場合の時
間的に拡大された動作ゲート信号が図２の（ｄ）に示さ
れ、これに対応する動作トリガ信号が図２の（ｅ）に示
される。また図２の（ｆ）は従来のスキャンコントロー
ラの場合におけるフレーム間が連続した送波トリガ信号
を対比して示したものである。

【００２４】上記のようなスキャンコントローラ８から
出力される動作トリガ信号により駆動される超音波診断
装置は１心拍を完全にＮ等分した時相のＣＦＭ画像が表
示されるので、患者の心臓の心拍時相とリアルタイムで
同期したイメージとして見ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように発明によれば、超音波診断
装置によりＣＭＦの画像を表示させる場合に、患者の心
拍トリガ信号に同期して最初のフレーム画像を表示させ
た後に適当な非動作時間を設けて次のフレーム画像を表
示させる動作を繰返して、前記心拍トリガ信号の同期内
に含まれるフレーム画像の数を整数化するようにしたの
で、患者の心拍時相と完全に同期した画像が表示され、
血流の変化状態を明確に把握することができる。またシ
ネループを行なう場合にも、完全に１心拍分のループを
再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置のブロック図であ
る。

【図２】図１の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１　　超音波プローブ ２　　送受波回路 ３　　信号処理部 ４　　ＤＳＣ部 ５　　カラー表示器 ６　　心電図センサ ７　　心電図測定装置 ８　　スキャンコントローラ ９　　人体 ３１　　送受波ビームフォーマ ３２　　ドプラ分析器 ８１　　送波トリガ発生手段 ８２　　送波回数設定手段 ８３　　心拍トリガ発生手段 ８４　　動作ゲート発生手段 ８５　　フレームレート整数化手段 ８６　　非動作時間算出手段 ８７　　非動作ゲート発生手段 ８８　　アンド回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　患者に接続された心電図測定装置から
   の心拍信号により心拍トリガ信号を周期的に発生する心
   拍トリガ発生手段と、送波トリガ信号の周期を送波回数
   倍したゲート時間の動作ゲート信号を、最初は前記心拍
   トリガ信号に同期して発生し、その後は非動作ゲート信
   号の立下りエッジ毎に逐次発生する動作ゲート発生手段
   と、前記心拍トリガ信号の周期内に含まれる前記動作ゲ
   ート信号の数を整数Ｎに整数化し、前記心拍トリガ信号
   の周期から前記整数Ｎ個分の動作ゲート時間を除去した
   残存時間を算出するフレームレート整数化手段と、前記
   残存時間を前記整数Ｎで除算したフレーム毎の非動作時
   間を算出し、さらに前記非動作時間を近似的に前記送波
   トリガ信号の周期の整数ｍ倍とする整数ｍを算出する非
   動作時間算出手段と、前記送波トリガ信号の周期を前記
   整数ｍ倍したゲート時間の非動作ゲート信号を、前記動
   作ゲート信号の立下りエッジ毎に逐次発生する非動作ゲ
   ート発生手段と、前記送波トリガ信号と前記動作ゲート
   信号との論理積信号を動作トリガ信号として出力するア
   ンド回路と、前記アンド回路の出力する動作トリガ信号
   の供給される超音波送受波回路及び送受波ビームフォー
   マとを備えたことを特徴とする超音波診断装置。