JPH05228153A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運動部位を対象として、高フレームレートの
超音波差分画像を画像表示装置で観察するに際し、複数
画像を同時に表示して画像を時系列的に比較しながら観
察可能にするとともに、異常画像は通常倍率画像で精密
に観察可能にする。 【構成】 第１の画像メモリ６に取り込まれた断層像か
ら、順次時系列の２画像間で引き算して差分画像を生成
し、第２の画像メモリ１１へ記憶する。表示モード設定
器３１，表示時間設定器３３，表示開始画像設定器３
４，画像送り設定器３５により、画像表示装置１５へ表
示する画像数等を設定すると、第２の画像メモリ１１か
ら読み出された画像データは、表示倍率変換器１２，表
示変換器１３，表示切換器１６を介して画像表示装置１
５の表示画面へ列状に表示される。そして、異常画像を
画像選択操作器３２で指定すると、その画像が通常倍率
で表示される。このとき、上記列状画像の観察により、
隣接画像との比較判定が可能となり、通常倍率表示の異
常画像の観察により、精密診断が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置に係り、
特に断層像同士を差分演算することによって差分画像を
生成して、その差分画像を画像表示装置へ表示し、その
差分画像を観察することによって、生体内の心臓や血
管、血流等の運動部位、組織等の診断を可能ならしめる
ようにした超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波診断技法の１つとして、新
たに非常に高フレームレートで取り込んだ超音波断層像
同士の差分画像を用いて、心臓や血管、更には血流を診
断する技術が研究されている。この超音波差分画像法と
もいうべき技術は、例えば、特開昭62-189054号公報や
特開平3-121058号公報等に開示されている。これらの公
報に開示された技術において、超音波差分画像は、探触
子により被検体に対し超音波を送受信して得られた複数
の時系列の断層像を一旦メモリに記憶し、順次記憶され
た２フレームの断層像の対応する画素同士で引き算して
生成され、この生成された差分画像は１フレームずつ画
像表示装置の画面へ表示され、診断に供されるようにな
っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記超音波差分画像法
は、その診断対象が被検体内で動いている心臓や血管や
血液等である。このような心臓、血管、血液のながれを
診断する場合、ある時間の経時的現象により行う方法
や、ある瞬時の現象を捕えて行う方法がある。上記した
従来技術での超音波差分画像の表示方法は、画像表示装
置の画面へ差分画像を一つのみ、且つそれを動画的に表
示するものであるため、経時的に大まかに観察すること
はできるが、ある瞬時の現象を捕えてそれを詳細に観察
するのには適したものとは言えないものであった。

【０００４】また、ある瞬時の現象を捕えるということ
だけを考えるならば、従来よりの超音波診断装置のフリ
ーズ機能を用いたり、大容量記憶媒体を介しての画像の
スロー再生、コマ送り再生の方法を用いる等により、そ
れが可能であるが、その場合にもその現象の前後の画像
は同時には表示し得ないため、微小な異常を見つけるに
は適したものとは言えないものであった。

【０００５】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたもので、心臓、血管、血流を超音波差分画像法に
よって画像表示する超音波診断装置において、複数の差
分画像を発現時刻順に単一の表示画面へ列状に表示し得
るようにするとともに、複数の表示画像数を維持したま
ま、表示される画像を発現時刻に対応して画像単位でス
クロール表示することにより、ある瞬時の現象画像をそ
の前または後の画像をも含めて観察し得るようにして、
診断をし易くすることを目的としている。そしてまた、
それらの複数の画像のうちの一つを指定したとき、その
指定された差分画像を縮小画像から実大画像（通常倍率
画像）に切替えて表示して、詳細に観察できるようにす
ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、超音波送受信手段
によって運動組織を含む被検体内の断層像データを所定
周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手
段によって得た時系列の画像間で引き算を行ってそれら
の差分画像データを生成する手段と、この差分画像デー
タ生成手段によって生成された差分画像データに基づく
画像を表示する画像表示手段とを有する超音波診断装置
において、前記画像表示手段の単一画面へ前記差分画像
を列状に、かつ時系列に複数表示可能な如く設定された
数の差分画像データを縮小変換して前記画像表示手段へ
出力する画像データ変換手段と、前記画像表示手段の表
示画面へ列状に表示された差分画像のうちの特定画像を
指定する画像選択手段と、この画像選択手段によって特
定画像が選択されたときには複数画像の列状表示を中止
して、特定された画像を通常の表示倍率で表示させる画
像表示切換手段を設けたものである。

【０００７】また、前記画像データ変換手段は、設定さ
れた表示画像を維持したまま、画像単位でスクロール表
示させ得るようにデータを順次更新して出力するように
すると効果的である。

【０００８】

【作用】前記請求項１のように構成された超音波診断装
置は、超音波探触子による超音波送受信により得られた
時系列の断層像から生成された差分画像は、設定された
数だけ画像データ変換手段により縮小され、かつ画像表
示装置の表示画面へ列状に表示可能となるようにデータ
を変換して画像表示手段へ出力される。これにより、表
示画面へ差分画像が列状に表示され、隣接画像間での比
較により診断を可能とする。そして、それらの画像のう
ち異常のある特定画像を精密に診断を行う場合には、画
像選択手段によりその特定画像を指定し、画像表示切換
手段によりその特定画像を通常表示倍率により表示さ
せ、その画像により精密な診断を可能とする。

【０００９】また、前記請求項２のように構成された超
音波診断装置においては、画像データ変換手段は設定さ
れた画像数を維持したまま、画像単位でスクロール表示
させるようにデータを変換する。したがって、表示画像
も画像単位でスクロール表示する。これにより画像の前
後の継がりが保たれるため、画像の継がりを観察者の記
憶にたよる必要はないようにすることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波診断装置の
実施例を示すブロック図である。図１において、符号１
は被検体内へ超音波を送波し、被検体内からの反射波
（エコー）を受信する超音波探触子を示し、例えば電子
リニア型や電子セクタ型の高速スキャンの可能なもので
ある。符号２は送波回路を示し、送波パルス発生回路、
送波遅延回路等からなる。符号３は受波回路を示し、前
置増幅回路、受波遅延回路、加算回路、検波回路等から
なる。符号４は受波回路３の出力信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換器を示している。符号５はバッファメモリ回
路を示し、Ａ／Ｄ変換器４の出力信号を超音波の送受信
周期に同期して、二つのラインメモリにより書込みと読
出しを繰り返すものである。符号６は第１の画像メモリ
を示し、超音波走査によって得られた被検体内からのエ
コーデータを画像として表示し得るような態様で記憶す
るメモリであり、例えばフレームメモリ、またはシネメ
モリと呼ばれる半導体メモリから成る。なお、上記第１
の画像メモリ６には、いわゆる超音波断層像（以下、断
層像という）と呼ばれる態様の画像データが複数画像分
記憶し得るようになっていることが望ましい。

【００１１】また、符号７は引算器を示し、第１の画像
メモリ６から出力される二つの断層像データ同士の画素
を対応させて引き算して、差分画像データを生成するも
のである。符号９は引算器７から出力される差分画像デ
ータへ色相情報を付与するカラーエンコーダを示してい
る。符号１０は第１の画像メモリ６から出力された断層
像データとカラーエンコーダ９を介して出力された差分
画像データとの双方を画素アドレスを対応させて加算合
成する加算器を示し、符号１１は加算器１０から出力さ
れた合成画像データを複数フレーム分記憶する第２の画
像メモリを示している。符号１２は第２の画像メモリ１
１から出力された画像の表示倍率を変更する表示倍率変
換器を示し、符号１３は第２の画像メモリ１１より複数
フレームの画像を画像表示装置の表示画面へ並列的に表
示できるように画像データを変換する表示変換器を示し
ている。符号１４は画像データを表示用ビデオ信号に変
換するＤ／Ａ変換器を示し、符号１５はカラーＣＲＴデ
ィスプレイ等の画像表示装置を示し、さらに符号１６は
通常倍率画像と縮小倍率による並列画像との表示を切り
換える表示切換器である。

【００１２】以上の構成のルートに従って、被検体から
取り込んだエコー信号を複数画像間で引き算を行って得
た差分画像と、断層像とを合成して画像表示装置１５の
表示画面へ、通常倍率による単一画像と、縮小倍率によ
る複数並列画像の表示が行われる。

【００１３】次に、画像表示の制御系について説明す
る。図１において、符号２１は超音波診断装置の制御系
の中枢を司るコントローラ（ＣＰＵ）を示している。符
号２２，２３は第１又は第２の画像メモリ６，１１の書
き込み、読み出しアドレスを制御するアドレス制御器を
示し、アドレス制御器２２は読みだしアドレスを、２フ
レームのアドレスをほぼ同時に同一アドレス対応で読み
出せるようにしたものである。符号２４はキャラクタジ
ェネレータを示し、ＣＰＵ２１の制御の下に、第２の画
像メモリ１１の画像メモリ領域の空きスペースへ書き込
む画像識別記号、例えば、１，２，３，…等の数字デー
タを発生するものである。符号３１は画像表示装置１５
の表示画面へ表示する画像数を単一画像とするか、複数
画像を列状に表示するかを設定する表示モード設定器を
示し、この設定値によりＣＰＵ２１は表示倍率変換器１
２における縮小倍率の設定と、表示変換器１３における
画像表示変換の制御を行う。符号３２は画像表示装置１
５の表示画面に画像識別記号付で並列表示された画像の
うちの一つを選択指定する画像選択操作器を示し、操作
者がこれを操作すると、それによって選択された画像を
ＣＰＵ２１が第２の画像メモリ１１をアクセスして読み
出すようにすると共に、ＣＰＵ２１は表示切換器１６を
切り換えて、上記選択された画像が通常倍率で表示され
るようにするものである。符号３３は表示時間設定器を
示し、表示画面に並列表示される画像をどれ位の時間表
示して次の画像を表示するかを設定するものである。符
号３４は表示開始画像設定器を示し、符号３５は画像の
送りを時間的に前後方向に切換設定する画像送り設定器
を示している。

【００１４】次に、上記の如く構成された超音波診断装
置による画像表示態様を説明する。図２は第１の画像メ
モリ６へ記憶された１フレームの画像データを画像表示
装置１５の表示画面へ通常表示倍率で表示したものを示
し、図２の（ａ）は時刻ｔにおける画像Ｉ₁、図２の
（ｂ）はそれよりも後の時刻ｔ′における画像Ｉ₂であ
る。そして、これらの画像間において、診断対象臓器、
例えば心臓が図２（ａ）の時刻ｔにおいて拡張期にあ
り、図２（ｂ）の時刻ｔ′においては収縮期にあること
を示している。図３は、例えば、図２の（ａ）と（ｂ）
との差分画像Ｉsを示している。差分画像Ｉsでは、図２
に示す各画像Ｉ₁，Ｉ₂を画素を対応させて引き算するの
で、対象臓器の背景となっている静止組織部の差分デー
タは零となって背景は何もなくなり、また対象臓器部の
差分データは図２（ａ），（ｂ）の重畳部が零となり、
重複しない部分が正又は負の値となって残り、その残っ
たデータの部分が差分画像として表示されている。

【００１５】図４は第２の画像メモリ１１に記憶された
１フレームの画像Ｉ₃を表示したものを示し、これは図
３の差分画像Ｉsへ図２の（ａ）又は（ｂ）の断層像Ｉ₁
又はＩ₂を画素対応で加算合成したものとなっている。
この例では、差分画像Ｉsに対し断層像Ｉ₁又はＩ₂の輝
度を低下させて表示し、背景の像が差分画像Ｉsの読影
の妨げにならないようにしたものを示している。そして
図５は、第２の画像メモリ１１に記憶された経時的複数
フレームの画像データを、表示倍率変換器１２及び表示
変換器１３により、画像表示装置１５の１画面に一列に
並べて表示したものを示している。

【００１６】ここで、図５（ａ）の場合、表示画像数を
３フレームとしたもので、三つの画像の各々には、
「１」，「２」，「３」の識別番号（ＩＤＮo.）を付し
て、各画像を観察者が識別できるようにしている。この
識別番号は、１画面中に表示された複数画像から特に注
意深く観察したい画像を認識した場合のその画像の識別
をするためのもので、この識別番号を観察者が装置へ入
力すると、その画像のみ１枚が通常の表示倍率で画面上
に表示されるようになるものである。なお、図５(ｂ）
は表示画像数を４フレームとしたもので、この場合は２
列に配置して表示した例である。

【００１７】次に、以上のように構成された超音波診断
装置の動作を図１〜図５により説明する。先ず、操作者
は診断対象部位、例えば心臓や血管等の被検体内の運動
組織部位や血流を有する部位へ向けて超音波送受信方向
を設定して超音波探触子１を被検体へ当接する。そし
て、超音波探触子１から被検体内へ超音波パルスを送波
する。被検体内へ伝播した超音波は、被検体内の音響イ
ンピーダンスが異なる境界で反射する。この実施例では
上記診断対象部位で反射し、その反射波（エコー）が超
音波探触子１で受信されるものとする。この探触子１に
て受信されたエコーは、受波回路３により増幅、整相、
検波等の処理が施され、次いで、Ａ／Ｄ変換器４でディ
ジタル変換され、バッファメモリ回路５内の一方のライ
ンメモリへ記憶される。これによりバッファメモリ回路
５には超音波走査の１ライン分のデータが記憶される。

【００１８】次に、ＣＰＵ２１は送波回路２を制御し、
第１番目の送受波とは異なる方向、例えば第１番目の送
受波方向に隣接する方向へ超音波を送波させる。この送
受に対し受信方向を同一にしてエコーを取り込む。この
第２番目の送受信に同期して、バッファメモリ回路５か
ら第１番目のエコー信号が読み出されて第１の画像メモ
リ６へ転送記憶される。一方、第２番目のエコー信号は
バッファメモリ回路５の他方のラインメモリに記憶され
る。このようにして、超音波の送受信は順次方向を変え
て行われ、１画像分の走査が完了すると送受信方向を初
期方向へ戻して繰り返して行われる。そして、第１画
像，第２画像，第３画像，…，第ｎ画像というように複
数の断層像が取り込まれる。

【００１９】上記のようにして、第１画像と第２画像と
いうように複数の断層像が第１の画像メモリ６へ記憶さ
れると、ＣＰＵ２１は第１画像と第２画像との二つの画
像データ同士の画素について対応するものを順次対にし
て引算器７へ出力させる。引算器７は、入力した画素デ
ータ同士で、例えば第２画像から第１画像を引き算す
る。引算器７の出力は、第２画像の画素データと第１画
像の画素データが等しい場合は零、第２画像の画素デー
タが第１画像の画素データより大ならば正、第２画像の
画素データが第１画像の画素データより小ならば負のデ
ータが出力される。そして、上記引算器７から出力され
た差分画像データにカラーエンコーダ９により色相情報
が付与される。ここで付与される色相としては、例え
ば、入力したデータが正のものに対しては赤、負のもの
に対しては青というようにすると良い。そして、カラー
エンコーダ９を介して出力されたデータは、加算器１０
で第１の画像メモリ６から出力された断層像（差分画像
の背景像）としての第１画像又は第２画像と加算され、
第２の画像メモリ１１へ記憶される。第２の画像メモリ
１１への画像データの記憶に際して、ＣＰＵ２１はキャ
ラクタジェネレータ２４により前記ＩＤＮo.を１フレー
ム画像毎に付与し、それを画像の表示に際しての空スペ
ースとなる部分へ記憶する。このようにして、第２の画
像メモリ１１へ、順次差分画像とその背景となる断層像
とが合成された後にＩＤＮo.付きで記憶される。

【００２０】次に、第２の画像メモリ１１内の画像デー
タの表示について説明する。図５(ａ）に示す如く、３
画像を一列に表示する例を挙げて説明する。この場合、
操作者は、差分画像の１番目から見たいものとし、その
ために表示開始画像設定器３４に「１」をセットし、表
示モード設定器３１には３画像表示のための「３」をセ
ットし、また画像の表示時間を例えば２秒として、表示
時間設定器３３に「２」をセットするとともに、画像は
古い順に１フレーム画像ずつ順次ずらして表示するよう
に画像送り設定器３５へ「＋１」をセットする。

【００２１】上記各設定器がセットされると、ＣＰＵ２
１は、表示切換器１６のａ接点側を閉路するとともに、
表示倍率変換器１２及び表示変換器１３へ指令を送る。
ＣＰＵ２１から表示倍率変換器１２へ送られる指令の一
つは、画像縮小のための指令で、一番単純な方法として
は、第２の画像メモリ１１から画像データを間引きして
読み出す方法が良く知られている。これは、例えば本実
施例では、３画像を一列表示するには、そのうちの１画
像は縦横に所定比に縮小されたものとすれば良いので、
アドレス制御器２３により、第２の画像メモリ１１内の
１フレーム分のデータを縦横各方向に所定アドレス毎に
飛び越して読み出せば良い。もう一つの指令は、図５
（ａ）に示す画像表示のために画像の読出し順序を制御
するものである。この読出し方法としては、種々の方法
が採用し得るが、一例として、第１差分画像、第２差分
画像及び第３差分画像の水平方向の第１ライン、第ｍラ
イン、第ｎライン…をそれぞれ交互に読み出すものとす
ればよい。

【００２２】そして、表示倍率変換器１２から出力され
たデータは、表示変換器１３で画像表示装置１５の水
平、垂直走査に同期したデータに変換し、このデータを
Ｄ／Ａ変換器１４へ出力する。ＣＰＵ２１は、この出力
のタイミングをも制御する。そして、Ｄ／Ａ変換器１４
は、入力したデータを輝度変調してビデオ信号として画
像表示装置１５へ出力する。これにより、上記画像表示
装置１５の表示画面には図５（ｂ）に示す画像が表示さ
れる。この画像は例えば２秒間表示される。

【００２３】このとき、操作者が図５（ａ）の各画像中
に異常を発見せずに放置すれば、次に、第２差分画像，
第３差分画像，第４差分画像が表示され、順次表示画像
が１画像ずつ更新される。すなわち、スクロール表示さ
れる。そして今仮りに、図５（ａ）の第２差分画像に異
常を認めたとする。このとき、操作者は画像選択操作器
３２にて「２」を入力する。これによる出力信号がＣＰ
Ｕ２１へ入力されると、ＣＰＵ２１は表示切換器１６を
ｂ接点側に閉路し、それと同時に表示倍率変換器１２及
び表示変換器１３への出力を停止し、第２の画像メモリ
１１から第２差分画像のデータを総て読み出す指令をア
ドレス制御器２３へ出力する。これにより、画像表示装
置１５の表示画面は図４に示す状態に瞬時に切り替わ
る。そして、フリーズ状態が保持される。なお、画像の
プレイバックをする場合には、画像送り設定器３５へ
「−」付きの数値を設定すればよい。また、画像を速く
スクロールしたい場合には、１より大きい整数値を入力
すれば良い。

【００２４】以上、本発明の一実施例を説明したが、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。本発
明の要旨は、被検体の運動組織の運動状態を時系列に画
像として取り込み、それらを画像表示装置の表示画面へ
縮小して列状に表示し、観察者が隣接する画像間で組織
の異常を判定し得るようにし、異常と認めた場合には、
その異常と認められた画像のみを表示画面へ通常の表示
倍率で表示できるようにすることにあり、それを特に超
音波差分画像表示法を実施するに適した高フレームレー
トの装置の画像観察を容易にするものである。

【００２５】上記実施例では、表示画面に３画像を一列
に表示した場合を説明したが、それ以上の４画像，５画
像，６画像…を一画面に表示しても良い。そのような場
合には、一列表示に限定せず、上下に二列三列に並列的
に表示しても良い。また、上記実施例では、超音波差分
画像の表示のみ説明したが、本発明の応用例として、超
音波断層像のバイプレーン表示に適用することも可能で
ある。この場合には、図１の構成において、超音波探触
子１をバイプレーン型探触子とし、第１の画像メモリ６
をいわゆるシネメモリと呼ばれる大容量記憶素子とし、
それへ二方向の超音波断層像を交互に取り込み、それを
図５（ｂ）の如く二列に分離して表示するようにしても
良い。この場合、図１の構成中の引算器７、カラーエン
コーダ９、加算器１０は省略することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、次の
ような効果が得られる。 （１）請求項１によれば、非常に高フレームレートの超
音波差分画像を、数フレームずつ縮小変換して画像表示
装置の表示画面へ列状に、かつ時系列に表示することが
でき、またそれらの画像中の特定画像を通常表示倍率に
切り換えて表示できるようにしたので、観察者は先ず列
状表示画像の各画像を比較して異常の発生状況を診断す
ることができるようになる。そして、異常の認められた
画像のみを通常表示倍率にして表示し、それにより異常
部を精密に診断できるようになる。 （２）請求項２によれば、列状の表示の画面は画像単位
でスクロール表示されるので、画像の時系列の継がりが
維持されるため、観察者にとって記憶により継がりを保
つ必要はなくなり、診断が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の超音波診断装置の構成を
示すブロック図、

【図２】 差分画像の生成に供される断層像を示す図、

【図３】 図２の二つの断層像から生成された差分画像
を示す図、

【図４】 差分画像と背景となる断層像とを合成したも
のへＩＤＮo.を付与した通常表示倍率の表示画像の一例
を示す図、

【図５】 表示画面へ列状に表示した画像例を示す図。

【符号の説明】

６…第１の画像メモリ、 ７…引算器、 １０…加算
器、 １１…第２の画像メモリ、 １２…表示倍率変換
器、 １３…表示変換器、 １５…画像表示装置、 １
６…表示切換器、 ２１…コントローラ（ＣＰＵ）、
２４…キャラクタジェネレータ、 ３１…表示モード設
定器、 ３２…画像選択操作器、 ３３…表示時間設定
器、 ３４…表示開始画像設定器、 ３５…画像送り設
定器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波送受信手段によって運動組織を含
   む被検体内の断層像データを所定周期で繰り返して得る
   断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系列
   の画像間で引き算を行ってそれらの差分画像データを生
   成する手段と、この差分画像データ生成手段によって生
   成された差分画像データに基づく画像を表示する画像表
   示手段とを有する超音波診断装置において、前記画像表
   示手段の単一画面へ前記差分画像を列状に、かつ時系列
   に複数表示可能な如く設定された数の差分画像データを
   縮小変換して前記画像表示手段へ出力する画像データ変
   換手段と、前記画像表示手段の表示画面へ列状に表示さ
   れた差分画像のうちの特定画像を指定する画像選択手段
   と、この画像選択手段によって特定画像が選択されたと
   きには複数画像の列状表示を中止して、特定された画像
   を通常の表示倍率で表示させる画像表示切換手段を備え
   たことを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記画像データ変換手段は、設定された
   表示画像数を維持したまま、画像単位でスクロール表示
   させ得るようにデータを順次更新して出力することを特
   徴とする請求項１記載の超音波診断装置。